KR100685655B1

KR100685655B1 - 교체형 구동샤프트 체결구조

Info

Publication number: KR100685655B1
Application number: KR1020060101909A
Authority: KR
Inventors: 민두식
Original assignee: 민두식
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2007-02-26

Abstract

본 발명은 마모된 구동샤프트를 수리하기 위한 조립식 샤프트 체결구조에 관한 것으로 특히, 마모된 샤프트를 절단하고, 그 외주면에 고정프렌지를 용접으로 결합하고 분리형샤프트를 볼트 체결하는 간단한 동작으로 샤프트를 수리할 수 있기에 드럼이나 샤프트를 전체적으로 들어내기 위한 번거러운 작업을 없애고, 샤프트에 고정된 별도의 타 부품이나 액세서리를 제거해야만 하는 수고도 제거한 교체형 구동샤프트 체결구조에 관한 것이다.

따라서 본 발명은 최초로 조립되는 샤프트나 마모되어 수리를 원하는 샤프트에 적용되어 아주 손쉽고 빠르게 교체가 가능하기에 경제적이다.

또한 본 발명은 샤프트가 적용된 모든 산업현장에서 모체인 드럼과 샤프트가 현장을 벗어나지 않고 수리할 수 있기에 샤프트의 유지 보수가 용이하고, 주요한 부분은 그대로 살릴 수 있어 자재비의 절감을 가져오며, 현장에서 직접 해체와 조립이 가능하기에 인건비와 시간을 절약할 수 있다.

더불어 본 발명은 모든 형태의 샤프트에 적용이 가능하다.

샤프트, 테이퍼면, 고정프렌지, 분리형샤프트, 용접부위

Description

교체형 구동샤프트 체결구조{The connect structure of shaft}

도 1은 일반적인 샤프트와 지그가 결합된 상태를 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 구동샤프트 체결구조를 분해하여 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 구동샤프트 체결구조를 절단하여 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 구동샤프트 체결구조를 체결한 상태에서 절단한 도면,

도 5는 본 발명의 구동샤프트 체결구조를 결합하여 도시한 사시도,

도 6은 본 발명의 교체형 구동샤프트 체결구조가 사용될 수 있는 샤프트 구조의 일례를 도시한 사용상태도,

도 7은 본 발명의 교체형 구동샤프트 체결구조가 사용될 수 있는 샤프트 구조의 일례를 도시한 사용상태 정면도이다.

<도시된 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>

10; 샤프트 20; 고정프렌지

21;삽입공 22; 볼트공

30; 용접부위 40; 분리형샤프트

41; 볼트공 42; 여유공간

43; 프렌지부 44; 베어링단

45; 샤프트단 50; 볼트

일반적으로 샤프트(회전축)이란 기계, 기구 등 산업현장에서 사용하지 않는 곳이 없다.

그런데 이러한 샤프트는 대부분이 회전운동을 유지하기 위해 설치된 것이기에 항상 그 축단에는 지그와 함께 베어링과 면접된 상태로 설치되는 것이 일반적이다. 따라서 계속되는 회전에 의해 샤프트는 베어링과의 마찰부위가 닳아 마모되는 경우가 발생된다. 즉, 거의 베어링 축단의 단부(베어링단;200)가 마모되는 경우가 대부분인데, 이유는 베어링과의 마찰을 직접적으로 받고 있는 부분이기에 그러하다. 사실상 이는 큰 문제점이다. 만일 이렇게 샤프트가 마모되게 되면, 소음과 진동이 심하게 되어 작업환경이 열악하게 변할 뿐만 아니라, 실질적으로 샤프트가 의도한 회전의 운동도 불규칙하여 작업에 불량을 가져올 소지가 많다.

따라서 종래에는 이를 해결하기 위하여 새로운 샤프트로 교체를 하거나, 수리를 하는 방식이 사용된다. 물론 새로운 샤프트로의 교체는 비용의 과다를 가져올 것이 분명하고, 수리의 방식을 따르는 것이 경제적으로 유리할 텐데 종래의 수리방법에는 많은 문제점이 있었다.

즉, 종래의 수리방법은 대부분 샤프트가 마모되면 샤프트(101)를 기체에서 분리해 낸다. 또한 이러한 샤프트에 도시된 도 1에서처럼 드럼(102)이 장착된 상태라면 그 드럼(102) 전체를 분리해 내야 한다. 그리고 이 샤프트(101)에 별도의 타 부품이나 액세서리가 부착되어 있다면 이도 함께 분리해 내야만 하는 번거러움이 있었다. 실질적으로 산업현장에서 덩치가 큰 드럼(102)과 샤프트(101)를 분리해 내는 일은 그리 쉬운 작업이 아니다.

그리고 이렇게 번거러운 작업을 끝내고 분리해낸 샤프트는 그 마모된 베어링단(200)에 용접 등을 이용하여 용접을 하게 된다. 용접된 부위는 샤프트로 사용하기 위해서는 정원도를 높여야 하기에 밀링 등을 통해 말끔하게 후 가공을 해야 한다.

사실상 이러한 작업은 모두 엄청난 시간과 돈이 투자되어야 한다. 즉, 샤프트를 분리해 내는 작업도 힘들 뿐 아니라 무거운 드럼과 샤프트를 들고, 용접을 위해서 별도의 공장이나 수리센터로 이동시켜야 하며, 용접이 끝나고 나면 밀링머신이 있는 지점까지 무거운 샤프트를 이동시켜야 한다. 더군다나 이러한 수리작업이 종료되어 다시 장착해야만 하는 번거로움도 있으며, 그 수리 기간 동안 이 수리되 는 샤프트가 설치된 기체나 시스템은 전체적으로 그 작동을 중지시켜야만 하기에 그 피해의 정도는 사실상 엄청나다.

이상의 문제점을 해결한 본 발명은 본 발명은 마모된 구동샤프트를 수리하기 위한 조립식 샤프트 체결구조에 관한 것으로 특히, 마모된 샤프트를 절단하고, 그 외주면에 고정프렌지를 용접으로 결합하고 분리형샤프트를 볼트 체결하는 간단한 동작으로 샤프트를 수리할 수 있기에 드럼이나 샤프트를 전체적으로 들어내기 위한 번거러운 작업을 없애고, 샤프트에 고정된 별도의 타 부품이나 액세서리를 제거해야만 하는 수고도 제거한 교체형 구동샤프트 체결구조에 관한 것이다.

따라서 본 발명은, 마모된 구동샤프트를 수리하기 위한 샤프트 체결구조에 있어서, 마모되어 용접을 이용하여 절단된 샤프트와; 상기 절단된 샤프트의 외주면에 끼워지도록 형성된 삽입공과, 다수의 볼트공이 형성된 원판형의 고정프렌지와; 상기 절단된 샤프트에 끼운 고정프렌지와 상기 샤프트의 면접부위인 축둘레를 용접을 통해 결합시킨 용접부위와; 상기 고정프렌지와 대응하는 볼트공이 형성되고 내측 정중심부에 축의 돌출두께를 수용하는 여유공간이 마련된 프렌지부와, 상기 프렌지부 외곽으로 돌출되는 원통형의 베어링단과, 베어링단과 일체로 돌출 성형되는 샤프트단으로 이루어진 분리형샤프트가; 결합하되, 상기 절단된 샤프트에 고정프렌지가 용접된 상태에서 상기 분리형샤프트와 볼트 체결되어 견고하게 결합하는 교체형 구동샤프트 체결구조를 제공하고자 한다.

본 발명은 마모된 구동샤프트를 수리하기 위한 샤프트 체결구조에 관한 것이다.

따라서 본 발명의 구성과 작용을 도시된 도 2 내지 7와 함께 상세히 설명한다.

즉, 본 발명은 마모되어 용접을 이용하여 절단된 샤프트(10)가 있고, 상기 절단된 샤프트(10)의 외주면에 끼워지도록 형성된 삽입공(21)과, 다수의 볼트공(22)이 형성된 원판형의 고정프렌지(20)가 형성된다.

또한 상기 절단된 샤프트(10)에 끼운 고정프렌지(20)와 상기 샤프트(10)의 면접부위인 축둘레를 용접을 통해 결합시킨 용접부위(30)가 있고, 상기 고정프렌지(20)와 대응하는 볼트공(41)이 형성되고 내측 정중심부에 축의 돌출두께를 수용하는 여유공간(42)이 마련된 프렌지부(43)와, 상기 프렌지부(43) 외곽으로 돌출되는 원통형의 베어링단(44)과, 베어링단(44)과 일체로 돌출 성형되는 샤프트단(45)으로 이루어진 분리형샤프트(40)가 있다.

따라서 상기 절단된 샤프트(10)에 고정프렌지(20)가 용접된 상태에서 상기 분리형샤프트(40)와 볼트(50) 체결되어 견고하게 결합하는 것이다.

즉, 본 발명은 대체적으로 도 1에 도시된 베어링단부(200)에서 많은 마모가 일어나기 때문에 샤프트(10)의 그 부분을 용접 산소를 이용하여 절단해 낸다. 이렇게 절단된 샤프트(10)는 물론 설치된 바로 그 위치에서 작업이 이루어진다. 그리고 도2와 3에 도시된 것처럼, 고정프렌지(20)를 끼워 넣는다.

이 고정프렌지(20)는 도시된 것처럼 둥근 원판형이며 그 중심부에 삽입공(21)이 형성되고 그 외부로 일정간격을 두어 다수의 볼트공(22)이 형성되어 있다. 그런데 이 고정프렌지(20)의 삽입공(21)은 상기 샤프트(10)의 외주면과 대응한다. 따라서 상기 샤프트(10)의 외주면에 상기 고정프렌지(20)의 삽입공(21)이 면접하며 삽입을 하고, 그 면접부위에 용접을 하는 것이다.

즉, 도시된 도 2와 3에서처럼, 상기 샤프트(10)의 외주면에 끼워진 고정프렌지(20)의 삽입공(21)은 서로 그 내주면과 외주면이 면접할 것이다. 그리고 이 면접시 작업자가 보고 작업하기 편한 위치 즉, 상기 샤프트(10)와 고정프렌지(20)가 면접한 부분의 외측에 용접을 하여 용접부위(30)를 형성하는 것이다. 이때 주의할 점은 상기 고정프렌지(20)와 상기 샤프트(10)는 정확하게 수직을 형성할 수 있게 용접하는 것이 중요하다. 이유는 이 샤프트(10)에 고정될 고정프렌지(20)는 후술할 분리형샤프트(40)와 프렌지간 볼트(50) 체결되어야 하기에 정확하게 수직이 맞지 않는다면, 샤프트(10)가 정확하게 일자로 맞지않아 회전시 편심된 힘이 작용할 소지가 많다. 따라서 이 고정프렌지(20)가 샤프트(10)에 정확히 수직으로 용접되는 것은 상당히 중요한 작업이다.

다음으로 본 발명은 도시된 도2와 3의 분리형샤프트(40)를 끼워 넣게 된다. 이 분리형샤프트(40)의 경우 상기 고정프렌지(20)와 대응하는 볼트공(41)이 원판형의 프렌지부(43)에 형성된다. 물론 이 프렌지부(43)에는 내측 정중심부에 여유공 간(42)이 형성되어 있기도 하다. 그리고 상기 프렌지부(43) 외곽으로 돌출되는 원통형의 베어링단(44)이 봉의 형태로 돌출되어 있으며, 이 베어링단(44)에는 일체로 돌출 성형되는 샤프트단(45)이 결합된 상태이다. 즉, 상기 프렌지부(43), 베어링단(44) 및 샤프트단(45)이 모두 일체인 상태로 분리형샤프트(40)가 되는 것이다. 따라서 이 수리작업을 위한 작업자는 상기 일체된 형태의 분리형샤프트(40)를 준비하여 수리를 원하는 샤프트 작업현장으로 가져가 설치된 그 장소에서 작업을 완수할 수 있는 것이다.

그럼 그 체결의 과정을 상세히 설명하자면, 상기 분리형샤프트(40)의 프렌지부(43)는 상기 절단된 샤프트(10)에 고정된 고정프렌지(20)와 대응한다. 따라서 상기 고정프렌지(20)와 프렌지부(43)는 면접하게 되고, 볼트(50)와 너트를 통해 도3에서처럼 견고하게 체결이 된다. 이때 상기 프렌지부(43)의 내부에는 상기 고정프렌지(20)의 삽입공(21)에서 다소 돌출된 샤프트(10)의 끝단이 들어갈 홈이 형성되어 있다. 물론 이 홈은 전술한 것처럼 본 발명에서 여유공간(42)이라 칭하고 있다. 따라서 상기 프렌지부(43)의 여유공간(42)에는 상기 고정프렌지(20)의 삽입공(21) 외부로 돌출된 샤프트(10)가 끼워질 수 있어 작업자들은 정밀하게 작업을 위해 큰 노력을 기울이지 않아도 된다. 즉, 그 여유공간(42)의 허용범위만큼 눈대중으로 샤프트(10)를 돌출시켜 용접을 수행하면 그만이다. 물론 이러한 작업이 모두 끝나면, 견고한 체결과 함께 수리를 요하는 샤프트(10)의 수리는 완성되는 것이다. 물론 이때 상기 분리형샤프트(40)의 베어링단(44)에는 베어링이 결합된 지그(95)가 체결될 수 있다. 또한 본 발명에서는 상기 분리형샤프트(40)에 먼저 지그(95)를 체결한 상태로 조립이 가능하기에 그 순서는 문제가 되지 않고 체결구조가 중요하다.

한편 본 발명에서 상기 고정프렌지(20)의 삽입공(21)은, 샤프트(10)의 지름에 비하여 1-10mm의 길이가 더 큰 것이 바람직하다. 이유는 사실상 고정프렌지(20)가 샤프트(10)에 끼워지기 위해서는 그 삽입공(21)의 지름이 더 넓어야 하는 것이 당연하다. 그러나 너무 넓다면 후 작업인 용접 작업시 고정프렌지(20)가 샤프트(10)의 외주면에 수직으로 용접되기 힘들다. 이유는 샤프트(10)의 외주면에서 한쪽으로 기울을 소지가 많기 때문이다. 따라서 상기 한정한 지름의 차이를 유지하는 것이 가장 바람직하다.

나아가 본 발명에서는 전술된 부분에 모두 마모된 샤프트(10)를 절단하고 교체할 수 있는 구조로 설명을 했다. 그러나 사실 이러한 구조로 처음부터 샤프트를 제작하는 것도 바람직하다. 이유는 샤프트(10)가 마모되는 부위는 일률적으로 베어링단의 단부(200)에서 형성되기에 애초에 이러한 구조로 제작하여 설치를 하고, 분리형샤프트(40)의 베어링단이 마모되고 나면 또 다른 분리형샤프트(40)를 조립하여 수리를 완성하는 것이다. 그러면 이러한 작업은 더욱더 빨리 이루어질 수 있기에 더욱 효과적이다.

그리고 본 발명의 체결구조는 도시된 도면들에서처럼 드럼(96)이 부착된 상 태의 샤프트(10)의 교체에도 용이하여 활용가능성이 무궁무진하다.

그리고 본 발명에서 도 6과 7에는 본 발명의 분리형샤프트 체결구조가 적용될 수 있는 샤프트(A) 중 일례를 도시한 것이다. 도시된 그림은 모터(B)와 체인(C)에 의해 샤프트(A)를 구동시키고 샤프트(A)는 드럼(D)과 체결되어 있으며 드럼(D)에는 콘베어벨트(E)가 유기적으로 결합된 기체를 도시한 예지만, 본 발명의 체결구조는 이러한 형태의 샤프트(A)에만 적용되는 것이 아니고 모든 형태의 샤프트(A)에 전부 채택할 수 있다.

이상의 설명에서처럼, 본 발명은 최초로 조립되는 샤프트나 마모되어 수리를 원하는 샤프트에 적용되어 아주 손쉽고 빠르게 교체가 가능하기에 경제적이다.

더불어 본 발명은 모든 형태의 샤프트에 적용이 가능하다.

Claims

마모된 구동샤프트를 수리하기 위한 샤프트 체결구조에 있어서,

마모되어 용접을 이용하여 절단된 샤프트(10)와;

상기 절단된 샤프트(10)의 외주면에 끼워지도록 형성된 삽입공(21)과, 다수의 볼트공(22)이 형성된 원판형의 고정프렌지(20)와;

상기 절단된 샤프트(10)에 끼운 고정프렌지(20)와 상기 샤프트(10)의 면접부위인 축둘레를 용접을 통해 결합시킨 용접부위(30)와;

상기 고정프렌지(20)와 대응하는 볼트공(41)이 형성되고 내측 정중심부에 축의 돌출두께를 수용하는 여유공간(42)이 마련된 프렌지부(43)와, 상기 프렌지부(43) 외곽으로 돌출되는 원통형의 베어링단(44)과, 베어링단(44)과 일체로 돌출 성형되는 샤프트단(45)으로 이루어진 분리형샤프트(40)가; 결합하되, 상기 절단된 샤프트(10)에 고정프렌지(20)가 용접된 상태에서 상기 분리형샤프트(40)와 볼트(50) 체결되어 견고하게 결합하는 것을 특징으로 하는 교체형 구동샤프트 체결구조.
제1항에 있어서,

상기 고정프렌지(20)의 삽입공(21)은,

샤프트(10)의 지름에 비하여 1-10mm의 길이가 더 큰 것을 특징으로 하는 교체형 구동샤프트 체결구조.