KR101090589B1 - Shaft making method of compressor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기용 회전축의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 내부에 유로(202)가 형성되고 다른 부품과 습동되는 습동면에 코팅이 이루어진 모재(200)에 상기 모재(200)의 외부와 상기 유로(202)를 연통시키도록 윈도우(220)를 모재(200)의 외면으로 개구되게 형성하여 회전축(230)을 제조하는 압축기용 회전축의 제조방법이다. 즉, 본 발명에서는 먼저, 모재(200)를 센터링하여 정위치에 위치시키고 모재(200) 내부에 드로스지그(230)를 삽입한다. 다음으로, 파이버레이저를 사용하는 레이저발진기(100)에서 레이저(240)를 발생시켜 다관절로봇(110)에 장착된 레이저헤드(120)를 통해 상기 모재(200)에 조사하여 상기 모재(200)를 절단하여 상기 모재(200)의 외부와 상기 유로(202)를 연통시키는 윈도우(220)를 형성한다. 그리고, 상기 윈도우(220)가 형성된 부분의 코팅을 표면가공한다. 상기 코팅을 표면가공함에 있어서는 폴리싱이나 그라인딩을 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 회전축의 제조단가를 낮출 수 있고, 작업장 환경을 보다 청결하게 유지할 수 있으며, 회전축을 제조하는 시간이 상대적으로 줄어들 수 있으며, 레이저에 의한 절단면이 레이저에 의해 열처리되어 기계적 강도가 보다 향상되는 이점이 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a rotating shaft for a compressor. According to the present invention, a window 220 is formed so as to communicate the flow path 202 with the outside of the base material 200 to the base material 200 having a flow path 202 formed therein and coated on a sliding surface that slides with other components. It is a manufacturing method of a rotating shaft for a compressor to form an opening to the outer surface of the base material 200 to produce a rotating shaft 230. That is, in the present invention, first, the base material 200 is centered and positioned in the correct position, and the dross jig 230 is inserted into the base material 200. Next, by generating a laser 240 in the laser oscillator 100 using a fiber laser to the base material 200 through the laser head 120 mounted on the articulated robot 110, the base material 200 Cutting to form a window 220 to communicate the outside of the base material 200 and the flow path 202. Then, the surface of the coating of the portion where the window 220 is formed. In processing the surface of the coating, polishing or grinding is performed. According to the present invention, the manufacturing cost of the rotating shaft can be lowered, the workplace environment can be kept more clean, the time to manufacture the rotating shaft can be relatively reduced, the cutting surface by the laser is heat treated by the laser to mechanical strength There is an advantage that is further improved.
압축기, 회전축, 윈도우, 레이저, 가공 Compressor, rotary shaft, window, laser, machining
Description
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진의 구동력을 전달받아 회전축이 회전함에 의해 냉매가 실린더보어에서 피스톤에 의해 압축되는 압축기에서 사용되는 회전축의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a compressor, and more particularly, to a method of manufacturing a rotating shaft used in the compressor in which the refrigerant is compressed by the piston in the cylinder bore by the rotation of the rotating shaft receives the driving force of the engine.
자동차의 공조시스템에서 사용되는 압축기는 증발기로부터 증발이 완료된 냉매를 흡입하여 액화하기 쉬운 고온과 고압상태로 만들어 응축기로 전달한다. The compressor used in the air conditioning system of the automobile sucks the evaporated refrigerant from the evaporator and transfers it to the condenser by making it easy to liquefy at high temperature and high pressure.
이와 같은 압축기에는 실제로 냉매를 압축하는 구성이 왕복운동을 하면서 압축을 수행하는 왕복식과 회전운동을 하면서 압축을 수행하는 회전식이 있다. 왕복식에는 구동원의 구동력을 크랭크를 사용하여 다수개의 피스톤으로 전달하는 크랭크식, 사판이 설치된 회전축으로 전달하는 사판식, 워블 플레이트를 사용하는 워블 플레이트식이 있다. 회전식에는 회전하는 로터리축과 베인을 사용하는 베인로터리식, 회전스크롤과 고정스크롤을 사용하는 스크롤식이 있다.In such a compressor, there is a configuration in which a refrigerant is actually compressed, and a reciprocating type that performs compression while reciprocating and a rotary type that performs compression while rotating. The reciprocating type includes a crank type for transmitting a driving force of a driving source to a plurality of pistons using a crank, a swash plate type for transferring a rotating shaft provided with a swash plate, and a wobble plate type using a wobble plate. Rotary type includes vane rotary type using rotary rotary shaft and vane, and scroll type using rotary scroll and fixed scroll.
도 1에는 일반적인 사판식 압축기의 구성이 단면도로 도시되어 있다.1 shows a configuration of a general swash plate compressor in cross section.
도면에 도시된 바에 따르면, 압축기(10)의 골격과 외관을 프론트헤드(11), 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12'), 그리고 리어헤드(28)가 형성한다. 이 들은 상기 프론트헤드(11), 전방실린더블록(12), 후방실린더블록(12') 및 리어헤드(28)의 순서로 배열되어 결합된다.As shown in the figure, the skeleton and appearance of the
상기 프론트헤드(11)는 대략 원판 형상으로, 그 일면에는 토출실(11a)이 형성된다. 상기 토출실(11a)은 각각 전방실린더블록(12)을 향하여 개구된다. 상기 토출실(11a)은 대략 링형상의 영역에 걸쳐 형성된다. 상기 토출실(11a)은 상기 전방실린더블록(12)의 각각의 실린더보어(12a)와 아래에서 설명될 밸브어셈블리(14)를 통해 선택적으로 연통될 수 있도록 형성된다. The
상기 프론트헤드(11)에는 그 중심을 관통하여 축통공(O)이 형성된다. 상기 축통공(O)에는 아래에서 설명될 회전축(24)이 관통하여 아래에서 설명될 허브(43)와 연결되도록 회전가능하게 설치된다.The
상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')은 서로 결합됨과 동시에 각각 상기 프론트헤드(11)와 리어헤드(28)에 결합된다. 상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 내부에는 상기 축지지공(13)을 중심에 두고 축지지공(13)의 형성방향으로 원통 형상의 실린더보어(12a)가 다수개 형성된다. 물론, 상기 실린더보어(12a)는 상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')에 각각 대응되는 위치에 형성된다. 상기 실린더보어(12a)와 상기 축지지공(13)은 각각 흡입통로(13')를 통해 서로 연결된다. 상기 흡입통로(13')는 회전축(24)의 내부를 통해 전달된 냉매가 상기 실린더보어(12a)로 각각 전달되게 한다.The
상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')에는 각각 상기 프론트헤드(11) 및 리어헤드(28)의 토출실(11a,28a)과 연통되게 토출통로(미도시)가 형성된 다. 상기 토출통로는 실린더보어(12a) 내에서 압축된 냉매를 외부로 토출하는 통로역할을 한다. Discharge passages (not shown) are formed in the
상기 프론트헤드(11)와 전방실린더블록(12)의 사이 및 상기 리어헤드(28)와 후방실린더블록(12')사이에는 토출실(11a,28a)과 실린더보어(12a) 사이에서 냉매의 유동을 제어하는 밸브어셈블리(14)가 구비된다. 즉, 상기 밸브어셈블리(14)는 상기 실린더보어(12a)에서 토출실(11a,28a)로의 냉매 유동을 제어한다.Refrigerant flows between the
상기 밸브어셈블리(14)에는 밸브플레이트(15)가 구비된다. 상기 밸브플레이트(15)는 대략 원판 형상으로 각각의 실린더보어(12a)와 대응되는 위치에 토출공(15')이 형성된다.The
상기 프론트헤드(11)와 마주보는 상기 밸브플레이트(15)의 일면 및 상기 리어헤드(28)와 마주보는 상기 밸브플레이트(15)의 일면에는 토출리드(17)가 구비된다. 상기 토출리드(17)는 탄성변형이 가능한 재질로서 상기 실린더보어(12a)의 내부 압력에 따라 탄성변형되어 상기 토출공(15')을 개폐하는 역할을 한다.
상기 밸브플레이트(15) 중 상기 토출통로와 대응되는 위치에 연통공(미도시)이 형성된다. 상기 연통공은 상기 토출통로와 연결시키는 역할을 한다.A communication hole (not shown) is formed at a position corresponding to the discharge passage of the
상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')은 서로 결합되는 면에 요입된 부분이 형성되어 사판실(23)을 구성한다. 상기 사판실(23)에는 회전축(24)에 설치된 사판(26)이 회전가능하게 위치된다. The
상기 프론트헤드(11)와 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 중앙을 관통해서는 회전축(24)이 설치된다. 상기 회전축(24)의 내부에는 냉매가 유동되 는 유로(24')가 형성된다. 상기 유로(24')는 상기 회전축(24)의 내부에 회전축(24)의 길이방향으로 길게 형성된다. 상기 회전축(24)의 외면에는 입구(24a)와 출구(24b)가 형성된다. 상기 입구(24a)는 상기 사판실(23)과 유로(24')를 연결시키는 것이고, 상기 출구(24b)는 상기 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 흡입통로(13')와 연결될 수 있는 위치에 형성된다. 상기 출구(24b)의 위치는 각각의 실린더보어(12a)에서 진행되는 냉매의 압축순서에 맞게 형성되어야 한다. A rotating
상기 회전축(24)의 일측에는 축시일(25)이 삽입되어 상기 프론트헤드(11)의 축통공(O)의 내면에 밀착된다. 상기 축시일(25)은 상기 회전축(24)과 상기 축통공(O) 사이로 냉매가 누설되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 축시일(25)은 탄성변형이 가능한 고무재질로 형성된다. The
상기 회전축(24)에는 대략 원판 형상의 사판(26)이 회전축(24)의 연장방향에 대해 경사지게 설치된다. 상기 사판(26)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 슈(27)가 설치된다. 상기 슈(27)는 상기 사판(26)의 가장자리를 따라 이동되도록 구성된다.An approximately disk-
한편, 상기 실린더보어(12a)의 내부에는 피스톤(30)이 직선왕복운동 가능하도록 설치된다. 상기 피스톤(30)은 상기 실린더보어(12a)의 내부와 대응되는 대략 원기둥형상으로, 양단이 각각 전방실린더블록(12) 및 후방실린더블록(12')의 실린더보어(12a)에 위치된다. 즉, 하나의 피스톤(30)의 각각의 양단이 실린더보어(12a) 내에서 냉매를 압축하는 역할을 한다. 상기 피스톤(30)은 그 중간 부분이 상기 슈(27)와 결합되어 있어, 상기 사판(26)의 회전에 따라 직선왕복운동 하게 된다.On the other hand, the
상기 리어헤드(28)는 상기 후방실린더블록(12')의 일면에 장착되는 것이다. 상기 리어헤드(28)에는 토출실(28a)이 형성된다. 상기 토출실(28a)은 대략 링형상의 영역에 걸쳐 형성된다. 상기 토출실(28a)은 각각 후방실린더블록(12')을 향하여 개구된다. 상기 토출실(28a)은 상기 후방실린더블록(12')에 형성된 실린더보어(12a)들과 밸브플레이트(15)를 통해 선택적으로 연결된다. The
풀리(40)는 상기 프론트헤드(11)의 일측에 회전가능하게 설치된다. 상기 풀리(40)는 중앙에 통공이 형성된 원판형상으로 형성된다. 상기 풀리(40)는 엔진의 구동력을 벨트(미도시)를 통해 전달받아 회전된다. Pulley 40 is rotatably installed on one side of the front head (11). The
상기 풀리(40)에는 필드코일(41)이 내장되어 있다. 상기 필드코일(41)은 전원이 인가되면 흡인자속을 발생시켜 아래에서 설명될 디스크(46)가 풀리(40)의 마찰면(40')에 밀착되게 한다. The
한편, 상기 회전축(24)의 일단부에는 허브(43)가 설치되고, 상기 허브(43)에는 댐퍼(44)가 구비된다. 상기 댐퍼(44)는 상기 회전축(24)과 풀리(40) 사이의 동력전달 시에 발생하는 충격을 흡수하는 것이다. 상기 댐퍼(44)에는 상기 풀리(40)의 마찰면(40')과 마주보는 위치에 디스크(46)가 이동가능하게 설치된다.Meanwhile, a
이와 같은 구성을 가지는 압축기의 동작을 설명한다. 엔진의 구동력이 벨트를 통해 상기 풀리(40)에 전달되면, 상기 풀리(40)는 회전하게 된다. 하지만, 상기 필드코일(41)에 전원이 인가되지 않으면 상기 풀리(40)의 마찰면(40')에 상기 디스크(46)가 밀착되지 않으므로, 상기 회전축(24)은 회전하지 않게 된다.The operation of the compressor having such a configuration will be described. When the driving force of the engine is transmitted to the
이와 같은 상태에서 공조시스템의 가동 필요성이 발생하여 압축기가 구동되어야 하는 경우에는, 사용자 또는 차량의 제어시스템이 공조시스템의 동작을 위한 신호를 제공한다. 공조시스템의 동작이 시작되고 냉매가 압축되어야 할 필요성이 있는 경우에는, 상기 필드코일(41)에 전원이 인가되면서 상기 필드코일(41)이 흡입자속을 발생시킨다. In this state, when the necessity of operation of the air conditioning system occurs and the compressor needs to be driven, the control system of the user or the vehicle provides a signal for the operation of the air conditioning system. When the operation of the air conditioning system is started and the refrigerant needs to be compressed, the
상기 필드코일(41)에 전원이 인가되면, 필드코일(41)의 흡인자속에 의해 상기 디스크(46)는 상기 풀리(40)의 마찰면(40')에 밀착된다. 따라서, 상기 풀리(40)의 회전력이 상기 회전축(24)으로 상기 디스크(46), 댐퍼(44) 및 허브(43)를 통해 전달된다. When power is applied to the
이와 같이 회전축(24)으로 풀리(40)의 회전력이 전달되면, 상기 회전축(24)이 회전하면서 피스톤을 직선왕복운동시켜서 냉매의 압축을 수행하게 된다. When the rotational force of the
이때, 상기 회전축(24)이 회전함에 따라, 상기 회전축(24) 내부의 유로(24')가 상기 출구(24b)와 흡입통로(13')를 통해 상기 실린더보어(12a)와 연결된다. 이와 같은 유로(24')와 실린더보어(12a)의 연결은 상기 사판실(23) 내로 흡입된 냉매가 상기 실린더보어(12a)로 전달되도록 한다. 참고로 상기 실린더보어(12a)로 냉매가 흡입되는 것은 상기 피스톤(30)이 해당되는 실린더보어(12a)에서 하사점에 위치할 때이다. 이와 같이, 상기 실린더보어(12a)에 냉매가 전달되면, 해당되는 상기 실린더보어(12a)의 상기 피스톤(30)이 상기 밸브플레이트(15) 방향으로 이동하게 되고, 냉매의 압축이 일어난다.At this time, as the
이와 같이, 냉매가 상기 실린더보어(12a) 내에서 압축되면, 상기 실린더보어(12a) 내부의 압력은 상대적으로 높아져 상기 토출실(11a,28a)로 냉매가 토출된다. 상기 토출실(11a,28a)로 토출된 냉매는 외부의 토출구를 통해 응축기(미도시) 쪽으로 전달된다. As such, when the refrigerant is compressed in the
상기 토출구를 통해 응축기로 전달된 냉매는 응축기(미도시), 팽창변(미도시), 그리고 증발기(미도시)를 거쳐 다시 압축기로 전달된다. 압축기에서 냉매는 위에서 설명된 과정을 반복하여 압축된다.The refrigerant delivered to the condenser through the discharge port is delivered to the compressor again through a condenser (not shown), an expansion valve (not shown), and an evaporator (not shown). In the compressor the refrigerant is compressed by repeating the process described above.
참고로, 상기 회전축(24)에는 그 내부를 길이방향으로 관통하여 유로(24')가 형성되고, 상기 유로(24')와 사판실(23) 및 실린더보어(12a)와의 연통을 위해 각각 입구(24a) 및 출구(24b)가 두 개씩 총 4개가 형성된다. 아래에서는 상기 입구(24a) 및 출구(24b)를 통틀어서 윈도우라고 칭하기로 한다.For reference, the
상기 회전축(24)의 제조공정중에서 상기 윈도우를 형성하는 전후 과정을 간단하게 설명하면, 먼저, 상기 유로(24')를 형성하고, 회전축(24)의 표면에 테프론 코팅을 한다. 테프론코팅의 방식에 따라 필요한 경우에 그라인딩을 통해 회전축(24) 표면의 동심도를 맞춘다. 그리고, 머시닝센터에서 윈도우를 가공한다. 윈도우를 가공한 후에 필요한 부위(스틸부)에 폴리싱가공을 수행한다.In the manufacturing process of the
이와 같은 공정을 거쳐 회전축(24)을 형성함에 있어서, 상기 윈도우는 그 형상이나 치수 등에 따라 각각 다른 엔드밀과 같은 공구를 사용하여 기계절삭을 통해 형성했다.In forming the
상기와 같이 공구를 사용하여 기계절삭을 통해 윈도우를 가공하게 되면 다음과 같은 문제점들이 발생한다.As described above, when the window is machined by using a tool, the following problems occur.
먼저, 회전축(24)의 재질이 고강도의 스틸이므로, 공구를 사용하여 윈도우를 회전축(24)에 형성하게 되면, 오랜 사용에 의해 공구가 마모되어 공구를 자주 교체 해야 하므로 공구교체비용에 따른 원가상승 문제점이 발생한다.First, since the material of the
그리고, 공구를 사용하여 기계절삭을 하므로 가공칩이 발생하고, 이 가공칩이 머시닝센터 등의 고장을 발생시키는 문제점도 있다.In addition, there is a problem that a machining chip is generated because the machine is cut using a tool, and the machining chip causes a failure of a machining center or the like.
또한 머시닝센터와 같은 장비를 사용하면 윈도우의 형상이나 치수 등에 따라 다른 공구를 사용해야 하므로 상대적으로 윈도우가공에 많은 시간이 소요되어 작업물량이 많아지는 경우에 유연하게 대처하기가 어려운 문제점도 있다.In addition, when using a machine such as a machining center, it is difficult to flexibly cope with a large amount of work due to the large amount of time required for window processing because it is necessary to use different tools according to the shape and dimensions of the window.
그리고, 종래 기술에서는 회전축(24)에 절삭공구가 직접 접촉하여 기계절삭을 하므로, 윈도우 형성을 위해 절삭된 부분의 기계적 강도가 상대적으로 떨어지는 문제도 발생한다.Further, in the prior art, since the cutting tool is in direct contact with the rotating
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이저를 사용하여 압축기용 회전축의 윈도우를 가공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and to process a window of a rotating shaft for a compressor using a laser.
본 발명의 다른 목적은 압축기용 회전축의 윈도우를 가공함에 있어서 가공칩이 발생하지 않도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent the processing chip is generated in processing the window of the rotary shaft for the compressor.
본 발명의 또 다른 목적은 레이저를 사용하여 다양한 형태의 윈도우를 보다 신속하게 가공할 수 있도록 하는 것이다.Still another object of the present invention is to use a laser to process various types of windows more quickly.
본 발명의 또 다른 목적은 회전축에 형성되는 윈도우 내면의 기계적 강도를 상대적으로 높이는 것이다.Another object of the present invention is to relatively increase the mechanical strength of the inner surface of the window formed on the rotating shaft.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 내부에 유로가 형성되고 습동면에 코팅이 이루어진 모재에 상기 모재의 외부와 상기 유로를 연통시키도록 윈도우를 모재의 외면으로 개구되게 형성하여 회전축을 제조하는 압축기용 회전축의 제조방법에 있어서, 모재를 센터링하여 정위치에 위치시키고 모재 내부에 드로스지그를 삽입하는 단계와, 레이저발진기에서 레이저를 발생시켜 레이저헤드를 통해 상기 모재에 조사하여 상기 모재를 절단하여 상기 모재의 외부와 상기 유로를 연통시키는 윈도우를 형성하는 단계와, 상기 윈도우가 형성된 부분의 코팅을 표면가공하는 단계를 포함하여 구성된다.According to a feature of the present invention for achieving the object as described above, the present invention is a window formed on the outer surface of the base material to communicate the outside of the base material and the flow path to the base material is formed therein and coated on the sliding surface In the manufacturing method of the rotating shaft for a compressor to form an opening to form a rotating shaft, centering the base material to be positioned in place and inserting a dross jig into the base material, generating a laser in the laser oscillator to generate a laser through the laser head And irradiating to the base material to form a window communicating the exterior of the base material with the flow path, and surface-treating the coating of the portion where the window is formed.
상기 윈도우를 형성하는 단계에서는 상기 레이저가 조사되는 모재의 표면에 고압의 공기를 분사하여 버어의 형성을 방지하고, 상기 드로스지그의 내부로 레이저 가공시에 발생하는 드로스를 흡입하여 제거한다.In the forming of the window, high-pressure air is sprayed onto the surface of the substrate to which the laser is irradiated to prevent the formation of burrs, and the dross generated during laser processing is sucked and removed into the dross jig.
상기 표면가공하는 단계에서 수행하는 표면가공은 폴리싱이나 그라인딩중 어느 하나이다.The surface treatment performed in the surface treatment step is either polishing or grinding.
상기 레이저발진기는 파이버레이저를 사용하여 레이저를 발생시킨다.The laser oscillator generates a laser using a fiber laser.
본 발명에 의한 압축기용 회전축 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.According to the method for manufacturing a rotating shaft for a compressor according to the present invention the following effects can be obtained.
먼저, 본 발명에서는 레이저를 사용하여 회전축의 윈도우를 가공하므로 기계절삭시와 같이 고가의 공구를 교체할 필요가 없고 단지 파이버레이저 발생을 위한 전력비만 필요하므로 상대적으로 윈도우를 형성하기 위한 비용이 낮아져 회전축의 제조단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.First, in the present invention, since the window of the rotating shaft is processed using a laser, it is not necessary to replace expensive tools as in machine cutting, and only a power cost for generating a fiber laser is relatively low, so the cost for forming a window is relatively low. There is an effect that can lower the manufacturing cost of.
그리고, 본 발명에서는 윈도우 가공시에 파이버레이저를 사용하므로 가공칩이 발생하지 않고, 레이저 가공시에 고압의 공기를 이용하여 버어(Burr)와 드로스(dross)를 제거하므로 작업장 환경을 보다 청결하게 유지할 수 있게 되는 효과도 있다.In the present invention, since a fiber laser is used during window processing, no processing chip is generated, and burrs and dross are removed using high pressure air during laser processing, thereby making the workplace environment more clean. There is also an effect that can be maintained.
또한, 본 발명에서는 레이저를 사용하여 윈도우를 가공하므로 윈도우의 특성에 따라 레이저를 조사하는 레이저헤드의 이동을 제어하고 출력만 제어하면 다양한 형태의 윈도우를 보다 신속하게 가공할 수 있어 회전축을 제조하는 시간이 상대적으로 줄어들 수 있게 되는 효과도 있다.In addition, in the present invention, since the window is processed using a laser, it is possible to process various types of windows more quickly by controlling the movement of the laser head irradiating the laser according to the characteristics of the window and controlling the output. There is also an effect that can be reduced relatively.
그리고, 본 발명에서는 레이저를 사용하여 윈도우를 형성하는 과정에서 윈도우의 내면, 즉 레이저에 의한 절단면이 레이저에 의해 열처리되어 기계적 강도가 보다 향상되어 전체 회전축의 내구성이 좋아지는 효과도 가질 수 있다. In the present invention, the inner surface of the window, that is, the cut surface by the laser is heat-treated by the laser in the process of forming the window using the laser, and thus the mechanical strength is further improved, thereby improving durability of the entire rotating shaft.
이하 본 발명에 의한 압축기용 회전축의 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a method of manufacturing a rotating shaft for a compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2에는 본 발명에 의한 회전축의 제조방법의 바람직한 실시예가 시행되는 장비의 구성을 보인 구성도가 도시되어 있고, 도 3에는 레이저를 사용한 절단시에 발생하는 드로스를 제거하기 위한 구성을 보인 단면도가 도시되어 있다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the equipment is carried out a preferred embodiment of the manufacturing method of the rotating shaft according to the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view showing a configuration for removing the dross generated when cutting using a laser. Is shown.
구체적인 실시예를 설명하기 전에 설명의 편의를 위해 다음 사항을 미리 정의한다. 본 발명의 제조방법이 시행되기 전의 회전축을 모재(200)라고 한다. 이 모재(200)에는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부에 그 길이방향으로 길게 유로(202)가 형성되어 있고, 외면중 필요한 부분, 즉 실린더블록의 축통공의 내면과 습동되는 부분에 테프론코팅이 되어 있는 상태이다. 물론 코팅의 종류도 테프론코팅에 한정되는 것은 아니며, 다양한 재질로 코팅이 이루어질 수 있다.Before describing a specific embodiment, the following items are defined in advance for convenience of description. The rotation axis before the manufacturing method of the present invention is carried out is called the
먼저, 본 발명 실시예가 시행되는 장비의 구성을 설명한다. 도 2를 참고하면, 레이저발진기(100)는 레이저를 발진시키는 역할을 하는 것이다. 상기 레이저발진기(100)는 파이버레이저(fiber laser)를 제공하는 것이다.First, the configuration of equipment in which the embodiment of the present invention is implemented will be described. Referring to FIG. 2, the
여기서 상기 파이버레이저의 특징을 설명한다. 파이버레이저는 808nm의 레이저 다이오드를 이터븀(Yb)이 도핑된 광섬유에 펌핑하여 1064nm의 파장을 가지는 레이저를 발생시켜서 된 것이다.Here, the characteristics of the fiber laser will be described. The fiber laser was made by generating a laser having a wavelength of 1064 nm by pumping a laser diode of 808 nm into an optical fiber doped with ytterbium (Yb).
이와 같은 파이버레이저는 컨트롤러 박스 안에 있는 중요부품들이 모두 실드처리되어 있기 때문에 온도에 그다지 민감하지 않고, 에너지 효율이 매우 좋으며, 펄스당 에너지가 높다.Such fiber lasers are not sensitive to temperature, they are very energy efficient, and their energy per pulse is high because all the critical parts in the controller box are shielded.
레이저 다이오드의 수명이 약 100,000시간이고, 별도의 공진기가 필요없이 광섬유 케이블 자체가 그 역할을 대신하므로 장비의 크기가 매우 작고 간단하게 된다.The lifetime of the laser diode is about 100,000 hours, and the fiber optic cable itself takes its place without the need for a separate resonator, making the equipment very small and simple.
특히 광섬유 케이블 자체가 공진기의 역할을 하므로, 레이저 자체적으로 발생할 수 있는 레이저 빔의 틀어짐 문제를 완전히 해결할 수 있는 장점이 있다.In particular, since the optical fiber cable itself serves as a resonator, there is an advantage that can completely solve the laser beam distortion problem that can occur by the laser itself.
상기 레이저발진기(100)에서는 스틸재질인 모재(200)를 절단하기 위해 약 2kw이상의 고출력의 레이저를 제공한다. The
다관절로봇(110)은 산업용으로 사용되는 로봇으로 그 선단에 레이저헤드(120)가 설치된다. 상기 다관절로봇(110)은 정밀가공용으로 반복정밀도가 30마이크로미터 정도이다. 상기 레이저헤드(120)는 자동촛점기능을 갖춘 3차원 커팅용으로 상기 레이저발진기(100)에서 발진된 레이저를 모재(200)에 조사하는 역할을 한다. The articulated
상기 레이저헤드(120)에 의해 레이저가 조사되는 영역 내에는 고정테이블(130)이 설치된다. 상기 고정테이블(130)은 모재(200)를 센터링하여 고정하는 것이다. 상기 고정테이블(130) 또는 레이저헤드(120)에 인접한 위치에는 도시되지는 않았지만, 고압공기를 공급하는 고압공기 제공부가 구비된다. 상기 고압공기는 버어의 발생을 방지하고 드로스의 제거를 위해 사용된다. 여기서 버어의 발생을 방지하기 위해 사용하는 고압공기의 압력은 최소한 15바아(bar)이상이 되어야 한다.The fixed table 130 is installed in the area irradiated with the laser by the
상기 고정테이블(130)로 모재(200)를 이동시키는 것과 고정테이블(130)에서 가공되어 윈도우(220)가 형성된 회전축(210)을 고정테이블(130)에서 이동시키기 위해 이송수단(140)이 상기 고정테이블(130)의 양단에 설치된다. 상기 이송수단(140)으로는 컨베이어가 사용될 수 있다.In order to move the
상기 이송수단(140)의 양단에는 각각 로딩부(150)와 언로딩부(160)가 구비된 다. 물론, 이전 작업이나 다음 작업이 연속적으로 이루어지는 경우에는 별도의 로딩부(150)와 언로딩부(160)가 없을 수도 있다. 상기 로딩부(150)에는 트레이(도시되지 않음)상에 다수개의 모재(200)가 적재된 상태로 위치되고, 상기 언로딩부(160)에는 트레이가 대기하고 있다가 이송되어 오는 회전축(210)을 차례로 적재하게 된다.Both ends of the transfer means 140 is provided with a
이와 같은 장비를 사용하여 모재(200)에 레이저(240)를 사용하여 윈도우(220)를 형성하고, 표면가공을 하여 회전축(210)을 제조하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.The process of manufacturing the
먼저, 이전 공정을 간단하게 설명한다. 이전 공정은 대략 완성품인 회전축(210)과 유사한 형태로 된 상기 모재(200)의 내부에 유로(202)를 형성한다. 이와 같은 공정은 머시닝센터 등에서 이루어질 수 있다. 다음으로, 상기 모재(200)의 표면중 필요한 부분(일반적으로 습동면)에 테프론코팅을 수행한다. 상기 테프론코팅의 수행 전에 테프론코팅이 보다 원활하게 될 수 있도록 아노다이징이나 샌드블라스트 또는 레이저가공을 수행할 수 있다.First, the previous process is briefly described. The previous process forms a
테프론코팅이 이루어진 후에는 상기 테프론코팅이 된 부분의 동심도를 맞추기 위해 그라인딩공정을 수행한다. 그라인딩공정을 통해 모재(200)의 회전중심에서 모재(200)의 표면까지의 거리가 일정하게 맞춰진다.After the Teflon coating is performed, a grinding process is performed to match the concentricity of the Teflon coated portion. Through the grinding process, the distance from the rotation center of the
이와 같은 작업이 이루어진 모재(200)는 트레이에 안착된 상태로 상기 로딩부(150)에 위치된다. 물론, 이송수단(140)에 의해 이전 공정에서 바로 이송되어 상기 고정테이블(130)로 전달될 수도 있다.The
상기 로딩부(150)에서 이송수단(140)에 의해 모재(200)가 하나씩 이동되어 상기 고정테이블(130)로 전달된다. 상기 고정테이블(130)로 전달된 모재(200)는 센터링되어 정위치에 위치되고, 상기 유로(202)의 내부에는 드로스지그(230)가 삽입된다. 상기 드로스지그(230)는 대략 원통형상으로 일측에 흡입구(232)가 길게 형성되어 있고, 일단부가 고압공기제공부(도시되지 않음)와 연결된다.The
이와 같이 고정테이블(130)에 모재(200)가 위치되면, 다음으로 상기 다관절로봇(110)이 동작되어 레이저헤드(120)가 모재(200)의 원하는 위치로 이동하게 된다. 그리고, 상기 다관절로봇(110) 대신에 X,Y,Z 및 서브축 등 4개의 축을 가지는 4축설비를 사용할 수도 있다. 상기 레이저헤드(120)가 모재(200)에 레이저를 조사할 수 있는 위치로 이동하면, 레이저발진기(100)에서 발진된 레이저를 상기 레이저헤드(120)가 모재(200)에 조사를 한다.As such, when the
따라서, 상기 모재(200)가 윈도우(220) 형상으로 절단되면서 윈도우(220)가 형성된다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이 레이저(240)가 모재(200)에 조사되면 모재(200)의 해당되는 부분이 녹으면서 절단이 이루어진다. 이 과정에서 상기 레이저(240)가 조사되는 반대쪽, 즉 유로(202)의 내면에는 버어(250)가 발생할 수 있는데, 이 버어(250)는 고압의 공기에 의해 제거될 수 있다. 즉, 고압의 공기, 대략 15바아 정도의 공기가 레이저(240)가 조사되는 부분에 가해짐에 의해 레이저(240)의 조사에 의해 녹은 부분이 모재(200)의 내면에 남지 않고 상기 드로스지그(230)의 내부로 들어가 버어(250)가 발생되지 않는 것이다.Thus, the
한편, 상기 드로스지그(230)의 내부에는 고압의 공기가 제공되거나 진공이 형성되도록 한다. 이에 의해 상기 레이저(240)에 의해 녹은 모재(200)의 부분이 상기 흡입구(232)를 통해 드로스지그(230)의 내부로 들어간다. 상기 드로스지그(230) 내부로 들어간 드로스(260)는 고압공기에 의해 드로스지그(230) 외부로 전달된다.On the other hand, the
참고로, 레이저(240)를 모재(200)에 조사하여 윈도우(220)를 형성하는 과정에서 많은 열이 발생하고, 이 열은 표면에서 약 0.2mm 정도 깊이까지 모재(200)를 열처리되도록 한다. 이와 같이 윈도우(220)의 내면이 열처리됨에 의해 상대적으로 회전축(210)의 강도가 강해지는 효과를 얻을 수 있다.For reference, a lot of heat is generated in the process of forming the
이와 같이 레이저(240)에 의해 윈도우(220)의 가공이 마쳐지면, 상기 드로스지그(230)를 제거한다. 상기 고정테이블(130)에서 윈도우(220)가 가공된 회전축(210)은 이송수단(140)에 의해 이송되어 언로딩부(160)로 간다.As such, when the processing of the
상기 언로딩부(160)로 전달된 회전축(210)은 상기 윈도우(220)가 형성된 부분의 테프론코팅에 대한 표면가공을 하게 된다. 이는 레이저(240)가 윈도우(220)를 형성하기 위해 절단하는 부분에서 테프론코팅의 손상이 발생하므로 이를 처리하기 위해 표면가공을 한다. 표면가공으로는 폴리싱(polishing)이나 그라인딩(grinding)이 있다. 이때의 표면가공은 테프론코팅이 형성된 부분 이외에 회전축(210)의 재질인 스틸이 그대로 드러나 있는 스틸부에도 함께 할 수 있다.The
이와 같이 윈도우(220)의 형성과정에서 손상된 테프론코팅층에 대한 표면가공 후에는 다음의 공정으로 넘어가게 된다.As such, after the surface processing of the Teflon coating layer damaged during the formation of the
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구 범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The scope of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the claims. It is self evident.
예를 들어 본 발명 실시예의 도면에 도시된 고정사판식에 사용되는 회전축(210)에 한정되지 않고, 가변 사판식 압축기에 사용되는 회전축과 같이 윈도우가 하나만 있는 회전축에도 본 발명을 적용하여 회전축을 생산할 수 있다.For example, the present invention is not limited to the
도 1은 일반적인 사판식 압축기의 구성을 보인 단면도.1 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical swash plate compressor.
도 2는 본 발명에 의한 압축기용 회전축의 제조방법의 바람직한 실시예를 실시하기 위한 장비의 구성을 개략적으로 보인 구성도.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of equipment for implementing a preferred embodiment of the method of manufacturing a rotating shaft for a compressor according to the present invention.
도 3은 레이저를 사용한 절단시에 발생하는 드로스를 제거하기 위한 구성을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing a configuration for removing dross generated during cutting using a laser.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100: 레이저발진기 110: 다관절로봇100: laser oscillator 110: articulated robot
120: 레이저헤드 130: 고정테이블120: laser head 130: fixed table
140: 이송수단 150: 로딩부140: transfer means 150: loading unit
160: 언로딩부 200: 모재160: unloading unit 200: the base material
210: 회전축 220: 윈도우210: axis of rotation 220: window
230: 드로스지그 232: 흡입구230: dross jig 232: inlet
240: 레이저 250: 버어240: laser 250: burr
260: 드로스260 dross
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