KR100628830B1 - Axial-type turbine rotor for low vibration tools - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 압력을 이용하여 작동하는 공압 그라인더나 공압 드릴과 같은 에어공구의 회전장치로 축류형 터빈을 채택한 비접촉형 회전장치에 관한 것으로써 회전체 부분에 직접 그라인더나 드릴을 부착하여 사용할 수 있고, 작업자가 파지하는 홀더부분에는 회전체가 없어 작업자에게 전달되어지는 진동이 감소되며, 비접촉의 다단식 축류형 터빈을 채택함으로서 경량화와 토오크의 증대 및 부품의 마모를 감소시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a non-contact rotary device employing an axial turbine as a rotating device of an air tool such as a pneumatic grinder or a pneumatic drill operated by using air pressure, and can be used by directly attaching a grinder or a drill to a rotating body part. In the holder part held by the operator, there is no rotating body, and the vibration transmitted to the operator is reduced, and by adopting a non-contact multistage axial turbine, it is possible to reduce the weight, increase the torque and reduce the wear of the parts. .

축류 터빈형, 회전장치, 에어공구, 공압, 저진동Axial flow turbine type, rotary device, air tool, pneumatic, low vibration

Description

저진동 에어툴을 위한 축류형 터빈 로터장치{Axial-type turbine rotor for low vibration tools} Axial-type turbine rotor for low vibration tools             

도 1은 종래 에어공구의 단면도1 is a cross-sectional view of a conventional air tool

도 2는 도 1의 A-A선을 절단한 실린더와 로터부의 측단면도FIG. 2 is a side cross-sectional view of the cylinder and the rotor cut off the line A-A of FIG.

도 3은 본 발명 축류형 2단 터빈이 장착된 에어공구의 단면도3 is a cross-sectional view of an air tool equipped with the present invention axial two-stage turbine.

도 4는 본 발명 축류형 2단 터빈이 장착된 에어공구의 평면도4 is a plan view of an air tool equipped with the present invention axial two-stage turbine;

도 5는 본 발명 1단 터빈으로 고압을 분사하는 노즐플레이트의 구조도5 is a structural diagram of a nozzle plate for injecting a high pressure to the first stage turbine of the present invention

도 6은 도 5의 노즐플레이트의 구조도에서의 B-B선을 절단한 노즐부의 형상FIG. 6 is a shape of a nozzle unit cut along line B-B in the structural diagram of the nozzle plate of FIG. 5; FIG.

도 7은 도 3에 도시된 동익부의 형태를 나타내는 단면도7 is a cross-sectional view showing the shape of the rotor blade portion shown in FIG.

※ 도면의 주요부분에 대한 설명※ Description of the main parts of the drawings

1. 고압 공기 주입부 2. 밸브1. High pressure air inlet 2. Valve

3. 고압 공기 배출부 4. 최대 회전속도 장치3. High pressure air outlet 4. Maximum rotation speed device

6. 우측 실링 플레이트 7. 실린더6. Right sealing plate 7. Cylinder

8. 로터 9. 베인 홈8. Rotor 9. Vane Groove

13, 13'. 베벨기어 20. 그라인더13, 13 '. Bevel Gears 20. Grinders

22. 베인 23. 케이싱22.Vane 23. Casing

24. 에어홀 25. 카바24.Air Hole 25.Cava

26. 에어배출구 27. 홀더 혹 손잡이26. Air outlet 27. Holder or handle

28. 윗카바 29. 분사노즐플레이트28. Top cover 29. Spray nozzle plate

30. 1단 동익 31. 정익30. First stage rotor 31.

32. 2단 동익 33. 아래카바32. Two-stage rotor 33. Bottom cover

36. 축 37. 그라인더 지지대36. Shaft 37. Grinder Support

39. 공기라인 41. 노즐39. Air Line 41. Nozzle

본 발명은 에어공구의 저진동 회전축장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 압력을 이용하여 작동하는 공압 그라인더나 공압 드릴과 같은 에어공구의 회전장치를 저진동화 한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a low vibration rotating shaft device of an air tool, and more particularly, to a low vibration of a rotating device of an air tool such as a pneumatic grinder or a pneumatic drill operated using air pressure.

도 1은 종래의 에어공구 단면도를 도시한 것으로 고압 공기 주입부(1)를 통하여 고압의 공기가 주입되면 밸브(2)를 통하여 카바(25)와 우측 실링플레이트(6)와 실린더(7)에 있는 에어홀(24)을 통하여 고압의 공기가 주입되어지며 상기 주입된 고압의 공기는 로터(8)에 홈(9)이 파져있는 곳에 삽입되어져 있는 베인을 밀어 서 로터를 회전시킨다.1 is a cross-sectional view of a conventional air tool, and when high pressure air is injected through the high pressure air inlet 1, the cover 25, the right sealing plate 6, and the cylinder 7 are connected to each other through the valve 2. High pressure air is injected through the air hole 24, and the injected high pressure air rotates the rotor by pushing the vane inserted into the groove 8 where the groove 9 is dug in the rotor 8.

이때, 회전력은 베벨기어(13)에 전달되고 상기 회전력은 직각으로 힘을 전달하기 위하여 베벨기어(13')와 물려져 그라인더(20)를 회전시켜 작업이 가능하도록 하고 상기 그라인더(20)는 사용목적에 따라서는 다양한 공구를 교체할 수 있다.At this time, the rotational force is transmitted to the bevel gear 13 and the rotational force is bitten with the bevel gear 13 'in order to transmit the force at a right angle to rotate the grinder 20 to enable work and the grinder 20 is used Depending on the purpose, various tools can be replaced.

또한, 최대속도 제어장치(4)는 최대속도에 도달하게 되면 밸브(2)를 밀어서 고압의 공기가 배출구(3)로 바이패스하도록 구성되어 있다.In addition, the maximum speed control device 4 is configured to push the valve 2 when the maximum speed is reached so that the high pressure air is bypassed to the discharge port 3.

그리고, 도 2는 도 1의 A-A선을 절개한 실린더와 로터부의 측단면도로 케이싱(23)과, 에어홀(24)(air-hole)과, 로터(8)의 바깥쪽에 있는 베인홈(9)에 장착된 베인(22)은 원심력에 의하여 실린더 벽면과 접촉하도록 구성되고, 실린더의 내부로 주입된 공압은 베인(22)을 가압하므로 로터(8)에게 회전력을 주고 작동된 에어는 실린더(7)의 우측벽면에 파져 있는 실린더의 에어 배출구(26)를 통하여 밖으로 배출되도록 케이싱(23)에 배출구로 구성되어 있고 로터의 회전은 시계반대방향으로 회전되도록 구성되어 있었다.FIG. 2 is a side cross-sectional view of the cylinder and rotor section in which the AA line of FIG. 1 is cut, and the vane groove 9 located outside the casing 23, the air hole 24, and the rotor 8. The vane 22 mounted on the) is configured to come into contact with the cylinder wall by centrifugal force, and the pneumatic pressure injected into the cylinder presses the vane 22 so that the rotor 8 is rotated and the air actuated is applied to the cylinder 7. The casing 23 is configured to be discharged to the outside through the air discharge port 26 of the cylinder dug on the right side wall, and the rotation of the rotor is configured to rotate counterclockwise.

그러나, 종래의 에어공구 회전장치는 실린더(7)의 내경과 로터(8)간에 편심으 만들어 로터와 실린더간에 한쪽부분을 접촉시켜 가압공기가 베인에만 작동하도록 한 것으로 이 경우에 실린더와 로터의 접촉부를 정확한 간격으로 맞추기가 상당히 어려운 문제점이 있었다.However, in the conventional air tool rotating device, the inner diameter of the cylinder 7 and the rotor 8 are eccentric to contact one part between the rotor and the cylinder so that the pressurized air operates only on the vanes. There was a problem that it is quite difficult to fit the correct interval.

즉, 실린더와 로터가 접촉을 하게 되면 마모가 발생되고 반대로 접촉 간격이 크게 되면 가압을 하여야 할 공기가 반대편으로 빠져나와 반대편 베인을 반대방향으로 힘을 가하게 되어져 효율의 감소와 토오크의 감소를 초래하게 된다.In other words, when the cylinder and the rotor make contact, wear occurs. On the contrary, when the contact distance is increased, the air to be pressurized is discharged to the opposite side, and the opposite vane is exerted to the opposite direction, resulting in reduced efficiency and reduced torque. do.

또한, 정확한 간격을 유지하여 조립을 하였다 하더라고 사용기간에 따라 베인과 실린더간에 마찰이 발생되어 회전하면서 실린더의 마모를 초래하여 실린더와 로터와의 간격을 증대시켜 일정시간 사용 후에는 회전장치를 교체하여야 하는 문제점이 있으며, 작업자가 작업을 위하여 손잡이(23)를 잡고 작업하는 경우에 손잡이의 안쪽부분에 회전하는 로터의 동작으로 인하여 큰 진동을 느끼게 되며, 특히 편심으로 되어 있는 회전체로 인하여 진동을 더욱 더 증폭시키게 되며, 로터(8)의 재질은 스테인레스 스틸과 같은 고중량의 재질이 적용되어져야 하므로 에어공구의 중량을 크게 하여 다양한 작업 및 장시간 작업을 어렵게 한다는 문제점이 있었다.In addition, even though the assembly is maintained at the correct interval, friction occurs between the vane and the cylinder according to the service period, causing the abrasion of the cylinder while rotating, increasing the distance between the cylinder and the rotor. When the worker grabs the handle 23 for work, the operator feels a large vibration due to the operation of the rotor which rotates on the inner part of the handle, and more particularly the vibration due to the eccentric rotating body. To further amplify, the material of the rotor 8 has to be applied to a high weight material such as stainless steel, so that the weight of the air tool to increase the weight and difficult to work for a variety of work and long time.

상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 에어툴을 터빈에 의하여 회전할 수 있게 하는 구성을 제공하여 저진동을 실현하고 경량화와 함께 토오크의 향상을 기할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a configuration that allows the air tool to be rotated by a turbine to realize low vibration, and to reduce torque and improve torque.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

상세한 설명에 앞서 본 발명의 구성중 종래의 구성과 동일한 구성은 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.Prior to the detailed description of the configuration of the present invention the same as the conventional configuration will use the same reference numerals.

도 3은 본 발명 축류형 2단 터빈이 장착된 에어공구의 단면도로 고압의 공기 가 유입되는 고압공기 통로부가 손잡이(27)의 끝부분에 있으며, 이 손잡이(27)내의 고압공기의 유로 튜브(39)를 통하여 터빈을 작동하기 위하여 노즐플레이트(29)와 윗카바(28)의 사이에 있는 공간으로 고압의 공기가 흘러 들어가도록 하며, 이 공간으로 들어온 고압의 공기는 노즐플레이트(29)에 있는 노즐(41)을 통하여 1단 터빈의 동익(30)으로 분사되어지며, 분사되어진 고압의 공기는 1단 터빈의 동익(30)을 회전하게 하므로 이 회전력은 축(36)으로 전달되어져 회전력을 얻게되며, 축(36)의 끝부분에 부착되어지는 그라인더는 그라인더 지지대(37)에 의하여 고정되어져 가공이나 면취 등의 작업이 가능하게 되도록 하며, 토오크의 향상을 위하여 하나의 터빈으로 충분하지 못한 경우에는 2단의 터빈을 적용하는데 2단 터빈의 동익(32)은 1단 터빈 동익의 아래측에 부착되어지며, 이들 터빈과의 사이에는 유로의 방향을 변경하기 위하여 1단 터빈 동익 이후에 정익(31)이 삽입되어져 2단 터빈의 동익이 제대로 작동할 수 있도록 조절하며, 1단 터빈 및 2단 터빈의 동익을 작동한 고압의 공기는 아래카바(33)의 아래부분에 있는 공기 배출구를 통하여 밖으로 빠져나가게 된다.3 is a cross-sectional view of an air tool equipped with an axial flow two-stage turbine of the present invention, in which a high pressure air passage in which high pressure air is introduced is located at the end of a handle 27, and a flow tube of high pressure air in the handle 27 is formed. 39, the high pressure air flows into the space between the nozzle plate 29 and the upper cover 28 to operate the turbine, and the high pressure air entering the space is located in the nozzle plate 29. It is injected to the rotor blade 30 of the first stage turbine through the nozzle 41, and the injected high pressure air rotates the rotor blade 30 of the first stage turbine, so the rotational force is transmitted to the shaft 36 to obtain the rotational force. The grinder attached to the end of the shaft 36 is fixed by the grinder support 37 so that work such as machining or chamfering is possible, and when one turbine is not enough to improve torque, The two stage turbine is used, the rotor blade 32 of the two stage turbine is attached to the lower side of the first stage turbine rotor, and between the turbine and the stator blade after the first stage turbine rotor in order to change the direction of the flow path. ) Is inserted to adjust the rotor of the two-stage turbine to operate properly, the high-pressure air operating the rotor of the first-stage turbine and the second-stage turbine flows out through the air outlet at the bottom of the lower cover 33 Will go out.

도 4는 도 3의 윗면도로써 윗카바(28)와 손잡이(27)가 볼트로 조립되어져 있고, 윗카바(28) 내의 노즐플레이트(29)에 있는 노즐의 형상을 대략적으로 나타내고 있으며 노즐은 회전이 원활히 발생되어지도록 4군데에서 분사되도록 설치되며, 이들의 분사각도가 1단 터빈의 동익(30)의 입구각에 충분한 반동력을 얻을 수 있는 구조로 이루어져 있으며 분사노즐플레이트(29)의 형태는 도 5에 나타나 있다.FIG. 4 is a top view of FIG. 3 with the top cover 28 and the handle 27 bolted together, schematically showing the shape of the nozzle on the nozzle plate 29 in the top cover 28 and the nozzle rotating. It is installed to be sprayed in four places so that the smoothly generated, the injection angle is composed of a structure that can obtain a sufficient reaction force at the inlet angle of the rotor blade 30 of the first stage turbine, the shape of the injection nozzle plate 29 It is shown in 5.

도 5는 본 발명 노즐플레이트(29)의 구조를 구체적으로 나타내고 있으며, 분 사노즐(41)의 형상은 터빈의 형상에 따라서 노즐의 기울임 각도는 가공에 따라서 변경되어지도록 하며 노즐형상은 도 6에 나타나 있다.5 illustrates the structure of the nozzle plate 29 of the present invention in detail, wherein the shape of the injection nozzle 41 is changed according to the machining according to the shape of the turbine, and the nozzle shape is shown in FIG. 6. Is shown.

도 6은 도 5의 B-B선을 절단한 노즐부의 형상에 관한 것으로, 노즐플레이트(29)의 크기를 줄이기 위하여 노즐의 기울임 각도가 크게 되어지는 경우에 위평면에서 수직으로 홀(41)을 가공하여 노즐플레이트(29)의 직경이 커지지 않도록 하며 노즐의 기울림 각도가 커지게 되는 경우에는 수직방향으로의 노즐홀(41) 가공은 필요로 하지 않는 구조로 이루어져 있다.FIG. 6 relates to the shape of the nozzle portion cut along the line BB of FIG. 5. In order to reduce the size of the nozzle plate 29, when the inclination angle of the nozzle is increased, the hole 41 is vertically processed from the upper plane. When the diameter of the nozzle plate 29 is not increased and the inclination angle of the nozzle is increased, the nozzle hole 41 processing in the vertical direction is not required.

도 7은 도 3에 도시된 회전체 동익(30)부분에 대한 형상을 나타내고 있으며, 동익의 익형 형상은 분사되어진 고압의 공기에 의하여 충분한 반동력을 받을 수 있는 공지된 형태로 구성되며, 동익 익형의 입구각과 출구각은 토오크와 직접적인 관련이 있으므로 분사노즐의 기울임 각도와 어울리도록 하는 공지된 형상으로 되어 있으며, 익형의 바깥링 부분은 익형을 만든 후에 링을 끼우도록 이루어져 있으며 정익의 형상은 동익 출구에서의 유로를 변경하여야 하므로 동익의 형상과는 반대의 방향을 갖도록 이루어져 있다.Figure 7 shows the shape of the rotor blade portion 30 shown in Figure 3, the blade shape of the rotor is composed of a known form that can receive a sufficient reaction force by the high-pressure air injected, the rotor blade of Since the inlet and outlet angles are directly related to the torque, they have a well-known shape that matches the inclination angle of the spray nozzle. The outer ring of the airfoil is fitted with a ring after making the airfoil. Since the flow path must be changed to have a direction opposite to the shape of the rotor blade.

따라서, 터빈으로 회전체의 운동을 형성하는 회전체는 마찰에 의한 토오크의 감소가 없으며 조립도 간단하고 부품수도 상당히 줄어들게 되는 특징을 갖게되며 이러한 개선된 저진동 경량의 에어툴의 발명에 대한 상기 설명한 실시 예는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변경 혹은 변환이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.Therefore, the rotor, which forms the motion of the rotor with the turbine, has the characteristics of no reduction in torque due to friction, simple assembly and a considerable reduction in the number of parts, and the above-described implementation of the invention of the improved low vibration lightweight air tool. The examples are only intended to help the general understanding of the present invention, and it will be apparent to those skilled in the art that such specific matters may be changed or changed within the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 기존의 베인형을 사용하는 경우에 손잡이 부분에 회전체가 있으므로 말미암아 작업자의 손으로 전달되어지는 강한 진동으로 장시간의 작업에 어려움이 있었으나 회전체 부분을 손잡이 부분에서 축부분으로 이동하여 회전체에서 발생되어지는 진동이 손잡이 부분으로 전달되어지는 과정에 감쇄를 일으켜 작업자로 전달되어지는 진동의 감소를 달성하였으며, 뿐만 아니라 손잡이 내에 회전체가 없으므로 직접적인 진동을 피하게 되어 저진동의 에어툴을 달성할 수 있으며, 손잡이 부분에 있던 고중량의 베인로터를 터빈형으로 변경하게 되어 경량화 할 수 있고, 또한 터빈형은 실린더 벽면과의 직접적인 마찰이 발생되어지지 않으므로 효율의 감소나 토오크의 감소가 발생되지 않으며, 실린더나 베인의 마모에 따른 부품의 교체시기가 획기적으로 길어지게 되고 기존의 제품에서는 초기 조립에서 실린더와 로터와의 간격 조절에 따른 어려움이 있었으나 본 발명에서는 이러한 어려움이 자동적으로 해소되어 생산성의 향상을 가져오는 효과가 있으므로 회전장치를 이용한 공구산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
As described above, in the present invention, when using the existing vane type, there is a rotational body in the handle portion, so it is difficult to work for a long time due to the strong vibration transmitted to the worker's hand. By moving to the shaft part, the vibration generated from the rotating body is attenuated in the process of being transmitted to the handle part, thereby achieving a reduction of the vibration transmitted to the worker. In addition, there is no rotating body in the handle, thus avoiding direct vibration. Low vibration air tools can be achieved, and the heavy-duty vane rotor in the handle part can be changed to a turbine type, which makes it lighter. Also, the turbine type does not generate direct friction with the cylinder wall, reducing efficiency and torque. Reduction of the cylinder and vane wear According to the present invention, the replacement time of the parts is greatly lengthened, and in the existing products, there is a difficulty in adjusting the gap between the cylinder and the rotor in the initial assembly, but in the present invention, these difficulties are automatically solved, thereby improving productivity. It is a very useful invention in the tool industry using the device.

Claims (2)

에어공구의 회전장치에 있어서,In the rotary device of the air tool, 윗카바(28)와 아래카바(33)를 사용하여 축(36)을 지지하는 구조를 형성하며, 회전체의 축(36)에 터빈의 동익(30, 32)를 설치하고 가운데 정익(31)을 설치하여 회전력을 얻도록 하는 장치를 형성하며, 고압의 공기가 유입되는 윗카바(28) 내에 노즐플레이트(29)를 설치하여 상기 노즐플레이트(29)에 노즐(41)을 기울어지게 설치하여 동익을 회전할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 저진동 에어툴을 위한 축류형 터빈 로터장치.The upper cover 28 and the lower cover 33 form a structure for supporting the shaft 36. The rotor blades 30 and 32 of the turbine are installed on the shaft 36 of the rotating body, and the middle vane 31 is provided. To form a device to obtain a rotational force, install a nozzle plate 29 in the upper cover 28, the high pressure air flows to install the nozzle 41 inclined to the nozzle plate 29 An axial turbine rotor device for a low vibration air tool, characterized in that to rotate. 삭제delete
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