KR100515717B1 - 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기 압력을 이용하여 작동하는 공압 그라인더나 공압 드릴과 같은 에어공구의 로터어셈블리를 기존의 마찰형에서 비접촉식으로 변경한 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리에 관한 것으로, 첫번째 로터의 중심으로부터 나오는 고압의 공기에 의하여 분사되어지는 추진력에 의하여 회전을 얻게 되고 분사되어진 고속의 공기를 로터 주위에 설치된 정익디스크에 분사하여 유동방향이 변경되는 고속의 공기압으로 구심형 동익디스크부를 회전시켜 추가적으로 얻은 회전력을 얻음과 아울러 로터를 실린더 케이스나 실린더와 같은 부품과 비접촉 상태로 회전 작동시켜 기존제품에서의 실린더나 베인에서 발생하는 마모현상을 해소하므로서 부품의 교체시기나 공구수명을 획기적으로 연장시킨 기술이며, 또 기존의 초기 편심조립의 불편을 해소하므로서 생산성의 향상을 가져오는 뛰어난 효과가 있다.

Description

에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리 {TWO STAGE AND NON-CONTACTING TYPE ROTOR DEVICE FOR AIR TOOLS}

본 발명은 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 압력을 이용하여 작동하는 공압 그라인더나 공압드릴과 같은 에어공구의 회전장치를 기존의 마찰형에서 비접촉형으로 변경하여 비출력의 향상과 실린더와 로터와의 조립상 어려움의 해소 뿐 만아니라 공구수명등 내구성을 획기적으로 확보하면서 생산성의 향상을 가져오는 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리에 관한 것이다.

도1은 종래기술에 따른 에어공구를 도시한 부분 단면도로, 에어공구(2)는 에어콤푸레셔에 연결되어 고압 공기가 공급되는 공기주입구(4)와, 이 공기주입구(4)의 일측에 공기가 유입되는 통로를 확보하는 밸브가이드(6)와, 이 밸브가이드(6) 외주면에 저압공기배출구(8)를 형성하여 공기를 배출하게 하면서 공기주입구(4)를 통해 고압의 공기가 공급되게 한 밸브핸들(10)을 두고 있다.

상기한 밸브핸들(10)의 조작으로 개구된 공기주입구(4)를 통해 유입된 고압공기는 유로가이드(12)와 좌,우측중 일측 볼베어링(14)을 거치고 뒤측플레이트(15)와 링플레이트(16)로 실린더 케이싱(18)내 실린더(20)에 설치된 브레이드(22)를 회동시키게 되어 있다.

그리고 링플레이트(16)의 전방으로 스핀들케이싱(24), 3방향으로 형성된 쓸로트(25)에 브레이드(22)가 개재된 로터(26), 바깥링(28), 클러치(30), 스핀들(32)을 내장하면서 그 선단에 공구를 물릴 수 있게 척(34)을 구비하여 이루어지고 있다.

또, 상기 실린더케이스(18)의 한쪽부분은 고압의 공기가 공급되는 공기주입구(4)와 연결되어 복수개 형성된 공기공급쳄버(36)와 반대측면은 고압의 공기가 작동한 후 배출되어지는 저압공기배출구(8)와 연결되는 공기배출쳄버(38)를 내주면에 대향하게 형성하여 이루어지고 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 에어공구(2)는 고압 공기주입구(4)를 통하여 고압의 공기가 주입되게 한 상태에서 밸브핸들(10)를 돌리게 되면 밸브가이드(6)와 밸브핸들(10)사이에 통로가 형성되게 되므로서 고압의 공기가 축의 중심을 통해 유로가이드(12)로 연결된 실린더케이스(18)에 고압의 공기가 공급되게 된다.

이에 따라 실린더케이스(18)의 한쪽부분은 고압의 공기가 공급되는 공기주입구(4)와 연결되어 복수개 형성된 공기공급쳄버(36)와 반대측면은 고압의 공기가 작동한 후 배출되어지는 저압공기배출구(8)와 연결되는 공기배출쳄버(38)를 내주면에 대향하게 형성하고 있어 로터(26)의 브레이드(22)를 밀어 회전하게 하므로서 회전력을 얻게 된다. (도2 참조)

이러한 공압의 공급과 배출에 의하여 회전력을 얻은 로터(26)는 클러치(30)에 의하여 스핀들(32)과 연결됨에 따라 스핀들(32)을 회전시켜 선단에 장착된 척(34)을 통해 드릴이나 그라인더를 부착하여 작동시켜 가공물의 가공을 하게 된다.

즉, 로터(26)의 회전방향은 고압의 공기가 공급되면 브레이드(22)에 공압을 가하게 되고, 이에 로터(26)는 시계반대방향으로 회전하게 된다.

이와 같은 회전력을 얻기 위하여 로터(26)에 브레이드(22)가 삽입될 수 있도록 쓸로트(25)를 가공하여 브레이드(22)가 회전의 위치에 따라서 회전자의 축 중심으로 들어간 형태를 보이고 아래쪽의 블레이드(6)는 회전자에서 나와 있는 형태로 조립되는데 이는 고압의 공기가 작동할 수 있는 공간을 만들기 위하여 실린더(20)와 로터(26)는 동심에서 약간 엇갈리도록 편심 장착된다.

한편, 브레이드(22)에 공기압으로 가압할 수 있는 공간을 만들게 되는데, 이 경우 조립시 상단한 어려움이 발생하게 된다. 실린더(20)와 로터(26)가 접촉되는 부분에 공간이 발생하게 되면 가압이 된 공기가 회전방향과는 다른 방향으로 힘을 가하게 되므로 토오크의 감소가 발생하는 문제점이 있다.

반면에 너무 근접하여 조립을 하게 되면 회전을 하면서 마찰이 발생되어 토오크의 감소가 발생원이 된다.

따라서 이러한 조립의 어려움을 극복하여도 사용시간의 많아지게 되면 자연히 실린더(20)의 내경이 마모되고 점차적으로 실린더(20)와 로터(26)접촉부가 커지게 되는 문제로 인해 점차적으로 토오크의 감소를 초래하게 된다.

또한 브레이드(22)가 마모되면서 발생되는 미분가루는 연마제와 같은 역활을 하게 되어 마모를 촉진하게 되고 열을 발생하게 되는 문제점이 있다.

이에 따라 브레이드(26)가 쓸로트(25)에서 회전에 따른 왕복운동으로 파괴가 쉽게 발생되어 전체공구를 파손하게 되는 등 이와 같은 문제점으로 인하여 사용시간이 상당히 짧아지며 계속적인 유지보수가 필요하게 되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 기존 에어공구의 마찰형 로터에 삽입되어져 있는 브레이드와 정지된 실린더와의 마찰에 따른 마모의 증가로 간격이 커지게 되어 작동효율과 토크의 감소가 급격히 발생하게 됨을 해소하기 위하여 에어공구를 마찰형에서 비접촉형으로 변경하여 실린더와 로터와의 간극 증대를 방지하여 작동효율의 감소나 토오크 감소가 발생되지 않도록 하여 공구의 수명을 향상시킨 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리를 제공하는데 있다.

이를 실현하기 위한 본 발명은

에어공구의 실린더에 편심 회동하게 설치되어 고압공기 주입구를 통해 공급된 공기을 압력을 받는 브레이드가 방사상으로 슬라이드하게 조립된 로터를 구비하여 이루어진 에어공구의 로터어셈블리에 있어서,

상기 로터는 고압공기 주입구와 연통하게 중심에 중공부를 형성하고, 이 중공부에서 방사상으로 뚫린 연결미세공을 형성하고, 이 연결미세공에서 꺽여 확대되는 분사홀을 다수 직각단면부에 형성하여 이루어지며,

상기 로터의 외주면에 분사홀로부터 분사되는 공기의 방향을 반시계방향으로 전환하게 하는 정익디스크부를 설치하고 있으며,

상기 정익디스크부의 외주면에 반시계방향으로 회전하게 설치되면서 케이싱배출구를 형성한 케이스로 커버되는 동익디스크부를 포함한 구성으로 이루어지는 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리를 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리를 도시한 부분단면도이고, 도4는 도3의 B-B로 2단로터부를 도시한 측단면도이다.

도1,2와 동일부분에 대한 부호는 동일하게 부여한다.

에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리(40)는 에어공구의 실린더(20)에 편심 회동하게 설치되어 고압공기 주입구(44)를 통해 공급된 공기을 압력을 받는 브레이드(22)가 방사상으로 슬라이드하게 조립된 로터(26)를 구비하여 이루어진 에어공구의 로터어셈블리에 있어서,

상기 로터(26)는 고압공기 주입구(4)와 연통하게 중심에 중공부(46)를 형성하고, 이 중공부(46)에서 방사상으로 뚫린 연결미세공(48)을 형성하고, 이 연결미세공(48)에서 꺽여 확대되는 분사홀(50)을 다수 직각단면부(52)에 형성하여 이루어지며, 상기 로터(26)의 외주면에 분사홀(50)로부터 분사되는 공기의 방향을 반시계방향으로 전환하게 하는 정익디스크부(54)를 설치하고 있으며, 상기 정익디스크부(54)의 외주면에 반시계방향으로 회전하게 설치되면서 케이싱배출구(56)를 형성한 실린더케이스(18)로 커버되는 동익디스크(60)를 포함한 구성으로 이루어지고 있다.

상기 중공부(46)는 고압공기 주입구(4)와 연통하게 로터(26)의 중심에 형성하여 고압 공기가 유입되게 이루어지고 있으며, 이 중공부(46)에는 방사상으로 연결미세공(48)을 뚫어 형성하여 이루어지고 있다.

상기 연결미세공(48)은 로터(26)의 외주면에 직각으로 다수 형성한 직각단면부(52)에 횡으로 배치되면서 점차 확대되는 분사홀(50)과 연결되고 있다.

상기 로터(26)의 외주면에 형성한 직각단면부(52)의 전면에는 분사된 공기가 정익디스크(54)에 도달이 용이하게 분사쳄버(62)를 형성하여 이루어지고 있다.

상기한 바와 같이 이루어지는 로터(26)는 분사홀(50)을 통해 분사되는 분사력에 의해 고속의 회전력을 발휘하게 되어 있다.

그리고 이렇게 분사되어진 고압의 공기는 로터(26)로 하여금 추진력을 얻게 되어 토오크를 가하게 되고 분사되어지는 공기의 속도는 상당히 높으므로 높은 에너지를 발생하게 되어 연결된 스핀들(32)에 회전력을 전달하게 되어 있다.

상기 정익디스크부(60)는 로터(26)의 분사홀(50)로부터 분사되는 공기의 유동방향을 반시계방향으로 전환하게 반시계 방향측을 향해 정익날개(64)가 형성되어 공기압을 회수하게 좌,우측중 일측 베어링(14)에 의해 일측이 지지되고 있다.

상기한 정익디스크부(60) 일측에 후방향으로 일부 공기의 배출이 이루어지게 저압공기배출구(8)와 연결되는 배출가이드공(66)을 형성하여 뒤쪽방향으로도 배출되도록 하여 케이싱배출구(56)에서 배압이 형성되지 않는 구조로 하고 있다.

상기 동익디스크부(60)에 가해진 공기의 일부는 실린더케이스(18)에 형성된 케이싱배출구(56)를 통해 배출되고 나머지 일부공기는 정익디스크부(54)의 배출공(70)과 배출가이드공(66)을 통해 외부로 배출되게 되어 있다.

상기 동익디스크부(60)는 구심형으로 정익디스크부(60)의 외주면에 반시계방향으로 회전하게 동익날개(68)가 설치되고 있으며, 그 외주면인 실린더케이스(18)에는 부분적으로 정익디스크부(54)의 배출공(70)을 통해 일부 배출되는 공기외에 나머지 공기의 배출이 이루어지게 케이싱배출구(56)를 형성하여 커버되고 있다.

상기 동익디스크부(60)는 로터(26)의 회전력이 제공되어 회전하는 스핀들(32)에 일단이 연결 설치되고 있음에 따라 추가적으로 회전력을 제공해주고 있다.

상기 로터(26)는 좌,우측에 배치된 베어링(14)에 의해 지지되어 원활하게 회전하게 된다.

상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명하면, 에어공구(2)의 밸브핸들(10) 조작으로 고압 공기주입구(4)를 통해 공급된 공기는 로터(26)의 중공부(46)에 도달후 여기에 방사형으로 연결 형성되고 있는 연결미세공(48)을 통해 확산 이동하게 된다.

이에 따라 상기 연결미세공(48)에는 직각단면부(52)로 꺽이면서 확대되는 디퓨져 형태로 형성된 분사홀(50)을 통해 분사되므로서 로터(26)는 음속이상의 회전속도의 토오크를 얻어 분사가 이루어진다.

즉, 상기 로터(26)는 분사홀(50)을 시계방향으로 분사되는 구조로 형성되고 있어 로터(26)의 회전은 시계반대방향으로 회전하게 된다.

이렇게 로터(26)의 분사홀(50)을 통해 분사되어진 고압의 공기는 상당히 높은 에너지로 추진력을 얻게 되어 로터(26)를 반시계방향으로 회전시키는 토오크를 발생하게 됨에 따라 회전력은 기구적으로 연결된 스핀들(32)을 회전시키게 된다.

상기 로터(26)의 분사홀(50)을 통해 분사된 고압 공기는 로터(26)의 외주면에 설치된 정익디스크부(54)의 정익날개(64)에 부딪혀 공기 속도방향을 변경하게 되지만 이렇게 변경되어진 공기는 속도의 감소 없이 방향만을 바꾸게 되어 반시계방향으로 형성되어 공기압 발생하므로서 동익디스크부(60)의 동익날개(68)에 공기압을 가압하게 된다.

이에 따라 동익디스크부(60)는 가압된 공기압에 의해 반시계방향으로 회전하게 되는 고속의 회전력을 얻게 되고, 여기에 연결된 스핀들(32)에 보조적으로 고속의 회전달하여 연동하게 하므로서 선단의 척(34)에 결합된 공구를 이용 가공 작업등이 가능하게 된다.

상기한 바와 같이 로터(26)와 동익디스크부(60)의 협력으로 토오크 증대를 가져오고, 케이스에 대하여 동심으로 조립하게 되어 있어 조립상의 어려움이 해소되며 다른 부품과 정익디스크부(54)간에 접촉없이 작동하므로 종래 마찰되는 브레이드의 마모 경우와 같은 마모는 발생되지 않아 장시간 사용하여도 효율의 감소나 토오크의 감소가 발생되지 않게 된다.

상기한 동익디스크부(60)에 가해진 공기의 일부는 실린더케이스(18)에 형성된 케이싱배출구(56)를 통해 배출되고 나머지 일부공기는 정익디스크부(54) 일측에 형성된 배출공(70), 배출가이드공(66), 저압공기배출구(8) 순으로 배출시켜 케이싱배출구(56)에서 배압이 형성되지 않는다.

상기한 바와 같이 이루어지는 로터 어셈블리(40)에서 로터, 동익디스크부 구조를 비접촉식으로 하여 작동하게 되므로 에어공구 실린더의 마모를 차단하므로서 종래 마모에 따른 부품의 교체 작업이 생략되므로서 로터어셈블리의 내구성이 증대되게 된다.

그리고 기존의 제품에서는 초기 조립에서 에어공구의 실린더와 로터와의 간격 조절에 따른 어려움이 있었으나 본 발명에서는 이러한 어려움이 자동적으로 해소되어 생산성의 향상을 가져오게 된다.

상기 설명한 실시예는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위내에서 소정의 변경 혹은 변환이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 블레이드와 실린더 벽면에서 발생하던 마찰 마모의 구조를 해소하므로서 부품 교체등을 장기적으로 유지하게 되는등 내부 부품들의 내구성을 향상하게 되어 공구수명를 증대시키게 되는 효과가 있다.

이에 따라 에어공구의 사후관리에 따른 A/S등의 감소로 비용을 절감하게 되어 경제적인 효과와 더블어 기기의 제품에 따른 신뢰성 증대를 가져와 제품의 경쟁력 향상이 고양되는 효과가 있다.

또, 기존의 로터에 적용되던 브레이드식의 마찰 마모 현상을 제거하므로서 고압의 공기압에 의해 로터의 고속 회전이 이루어져 발생하는 높은 토오크를 얻게 되므로 높은 회전력과 출력을 얻게되는 효과가 있다.

그리고 기존 에어공구에 로터와 실린더의 편심 조립에 의한 간격조절의 어려움이 있었으나 본 발명의 로터와 동익디스크등 조립에서는 편심 조립의 불편이 해소되어 조립 공정이 단순해져 생산성의 향상 효과를 가져오게 되어 에어공구 산업상 매우 유용한 발명이다.

도1은 종래기술에 따른 에어공구를 도시한 부분단면도.

도2는 도1의 A-A로 실린더와 로터부를 도시한 측단면도.

도3은 본 발명에 따른 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리를 도시한 부분단면도.

도4는 도3의 B-B로 2단 로터부를 도시한 측단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

4:고압공기 주입구 20:실린더

22:브레이드 26:로터

40:비접촉식 2단 로터어셈블리 46:중공부

48:연결미세공 50:분사홀

52:직각단면부 54:정익디스크부

56:케이싱배출구 60:동익디스크부

62:분사쳄버 64:정익날개

66:배출가이드공 68:동익날개

70:배출공

Claims (3)

1. 에어공구의 실린더에 편심 회동하게 설치되어 고압공기 주입구를 통해 공급된 공기 압력을 받는 브레이드가 방사상으로 슬라이드하게 조립된 로터를 구비하여 이루어진 에어공구의 로터어셈블리에 있어서,

   상기 로터는 고압공기 주입구와 연통하게 중심에 중공부를 형성하고, 이 중공부에서 방사상으로 연결미세공을 형성하고, 이 연결미세공에서 꺽여 확대되는 분사홀을 다수 직각단면부에 형성하여 이루어지며,

   상기 로터의 외주면에 분사홀로부터 분사되는 공기의 방향을 다수의 정익날개에 의해 반시계방향으로 전환하게 형성한 정익디스크부를 설치하고 있으며,

   상기 정익디스크부의 외주면에 반시계방향으로 회전하게 다수의 동익날개를 형성하여 설치되면서 케이싱배출구를 형성한 케이스로 커버되는 동익디스크부를 포함한 구성으로 이루어짐을 특징으로 하는 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 로터는 중공부에 방사상으로 연통되는 연결미세공의 분사홀을 통해 분사되는 공기압에 의해 일방향으로 회전하게 됨으로 특징으로 하는 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리.
3. 제1항에 있어서, 상기 동익디스크부는 로터의 외주면에 설치된 정익디스크부의 정익날개에 의해 방향이 바뀐 공기압에 의해 추가적인 회전력을 얻게 반시계방향으로 동익날개를 형성하여 회전하게 함을 특징으로 하는 에어공구용 비접촉식 2단 로터어셈블리.