KR101266189B1 - 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접비드 제거기 및 그라인더에 감속장치를 장착하는 간단한 방법으로 동력발생기에 내장된 모터의 회전속도를 최적으로 감속하여 모터의 과부하를 방지하면서도 토크를 증가하여 절삭력을 획기적으로 향상하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치에 관한 것이다.
종래에 개시된 용접비드 제거기 및 그라인더는 동력발생기를 이용하여 커터축에 동력을 공급함에 팁 장착부의 직경이 크거나 커터축의 외측에 직접 끼워지는 원형커터의 직경이 큰 경우에는 원주속도(Circum ferential velocity)가 빨라 상기 동력발생기에 내장된 모터에 부하가 많이 걸려 상기 모터는 물론 인서트 팁 및 원형커터의 수명이 현저하게 저하되는 문제점이 야기된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 상기 동력발생기의 모터를 정격으로 회전하면서도 기어조합을 통해 회전동력을 감속시킨 후 커터축으로 전달하여 상기 커터축의 팁 장착부 및 원형커터의 원주속도를 낮추어 모터, 인서트 팁 및 원형커터의 부하를 경감할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

Description

용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치{Decelerator for weld-bead remover and grinder}

본 발명은 용접비드 제거기 및 그라인더에 감속장치를 장착하는 간단한 방법으로 동력발생기에 내장된 모터의 회전속도를 최적으로 감속하여 모터의 과부하를 방지하면서도 토크를 증가하여 절삭력을 획기적으로 향상하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로 조선소에서 선박을 건조할 때 선체의 외부면에는 필릿 용접(fillet welding)을 통해 임시 브라켓(piece bracket)을 부착하고, 상기 임시 브라켓에는 작업공간을 확보하기 위한 작업다이 등을 설치하여 작업을 하고 있으며, 상기 임시 브라켓은 선박의 완성단계에서 선체의 외부면이 매끈하도록 반드시 이를 제거하기 위한 후처리작업이 수반된다.

상기 임시 브라켓을 제거하기 위해서는 필릿 용접을 통해 형성된 용접비드를 제거하여야만 하는데 이를 전문적으로 제거하기 위한 전용장비로는 본 발명 출원인의 선등록 발명인 「특허등록 제1186892호, 명칭/ 필릿 용접된 브라켓 비드제거기」가 제안되고 있다.

또한, 도시가스관공사 현장이나 산업용 플랜트 배관공사현장 등에서는 용접을 위한 사전작업으로 비교적 큰 규격의 모재(금속판재, 파이프 등)에 용접홈(root)을 만드는 개선 작업을 시행함으로써 작업자는 상기 모재에 형성된 용접면을 서로 맞대기 용접을 하여 간편하게 절단된 한 쌍의 모재를 상호 일체로 연결하게 된다.

여기에서 용접작업을 통해 상기 용접홈에 만들어지는 용착 금속을 용접비드(weld bead)라고 지칭하는데, 통상의 용접비드는 모재의 표면보다 상부로 돌출하게 되고, 특히 용접이 불량한 부분은 다른 부분보다 더 돌출하게 되며, 상기 용접비드가 주변으로 튀기면서 모재의 표면에 달라붙어 불필요한 돌출부를 형성하기도 함으로써 상기 용접비드 및 불필요한 돌출부를 모재의 표면과 수평면을 유지하도록 반드시 제거해야만 하는데 이를 전문적으로 제거하기 위한 전용장비로는 본 발명 출원인의 선출원 발명인 「특허출원 제2012-158664호, 명칭/ 초간편 용접비드 가공기」가 제안되고 있다.

상기와 같은 용접비드를 제거하기 위한 선행기술은 물론 원형커터를 사용해서 공작물의 면을 깎는 통상의 그라인더는 본체의 내부에 회전가능하게 설치되는 커터축에 회전동력을 공급하기 위한 기술로써 도 9와 같은 동력발생기(1)가 상기 본체의 일측에 일체로 장착되고, 상기 동력발생기(1)는 내부에 내장된 모터의 아마추어에 의해 회전하는 동력축(2)이 외부로 노출되며, 상기 동력축(2)에 결합된 스파이럴기어(3)는 회전동력을 상기 커터축에 결합된 다른 스파이럴기어에 전달함으로써 상기 커터축이 원활하게 회전하는 구조로 이루어진다.

그러나 상기한 용접비드 제거기 및 그라인더에 장착하여 사용하는 동력발생기(1)는 도 10과 같이 커터축(4)에 형성된 팁 장착부(4a)의 직경이 작거나 커터축(5)의 외측에 직접 끼워지는 원형커터(5a)의 직경이 작은 소형의 경우에는 동력을 공급함에 별다른 무리가 없으나, 그보다 직경이 큰 대형의 경우에는 동력을 공급함에 있어 직경이 클수록 원주속도(Circum ferential velocity)가 더 빨라지면서 상기 동력발생기(1)에 내장된 모터에 부하가 많이 걸려 상기 모터는 물론 팁 장착부(4a)에 장착되는 인서트 팁 및 원형커터의 수명이 현저하게 저하되는 일이 발생한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 상기 모터의 회전수를 전기적으로 감소시키는 방법이 있으나, 모터 자체의 회전수를 낮추면 그만큼 토크가 낮아지고, 발열이 심해지는 등의 문제점이 발생함은 물론 더 큰 용량의 모터를 사용하여야만 하는 불합리가 발생한다.

본 발명은 상기한 용접비드 제거기 및 그라인더가 내포하고 있는 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 동력발생기의 모터를 정격으로 회전하면서도 기어조합을 통해 회전동력을 감속시킨 후 커터축으로 전달하여 상기 커터축의 팁 장착부 및 원형커터의 원주속도를 낮추어 모터, 인서트 팁 및 원형커터의 부하를 경감할 수 있도록 함을 발명의 해결과제로 한다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 동력축에 관통된 상태로 동력발생기의 선단에 기어박스를 부착하고, 상기 기어박스의 개방부에 박스커버를 끼움 설치하되 상기 박스커버는 용접비드 가공기 및 그라인더의 본체에 부착하며, 상기 동력축에 결합된 원동기어와 치합된 아이들기어를 상기 기어박스의 내면 및 박스커버의 내면에 양측이 회전가능하게 설치된 방향변환축의 외측에 끼움 결합하는 한편, 상기 방향변환축의 외측에 돌출 형성된 중간기어는 박스커버의 내외부를 관통하여 회전가능하게 설치된 감속축의 선단에 돌출 형성된 종동기어와 치합되게 하고, 상기 방향변환축의 외측에는 상기 본체의 내부로 입력되는 스파이럴기어를 설치하는 기술을 강구한다.

본 발명에 따르면, 상기 동력축의 회전속도를 감속하여 커터축의 팁 장착부 및 원형커터의 원주속도를 낮춤으로써 피가공물을 원활하게 절삭할 수 있는 고성능을 발휘하면서도 상기 모터의 부하 및 인서트 팁, 원형커터의 절삭부하를 경감하여 내구성을 획기적으로 향상하고, 상기 모터의 토크를 증가하여 절삭력을 높이며, 상기 모터를 소용량으로 선정하여 사용함에도 무리 없게 작동이 이루어져 코스트를 절감하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명이 적용된 용접비드 제거기의 제1 예시도
도 2는 본 발명 감속장치의 조립상태 종단면도
도 3은 본 발명 기어박스의 좌측면도 및 종단면도
도 4는 본 발명 박스커버의 좌측면도 및 종단면도
도 5는 본 발명의 기어박스 및 박스커버의 조립상태 종단면도
도 6은 본 발명의 동력축, 원동기어, 아이들기어, 방향전환축 및 감속축의 분리상태도
도 7은 본 발명이 적용된 용접비드 제거기의 제2 예시도
도 8은 본 발명이 적용된 그라인더의 예시도
도 9는 종래 동력발생기의 정면도
도 10은 종래 용접비드 제거기 및 그라인더의 커터축을 나타낸 정면도

본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 기술구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 동력발생기(10), 기어박스(20), 박스커버(30), 원동기어(40), 방향변환축(50), 아이들기어(60), 감속축(70), 스파이럴기어(80)의 구성요소로 대분됨을 확인할 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 동력발생기(10)는 내부에 설치된 모터의 아마추어에 의해 회전하는 동력축(11)이 외부로 노출되는 공지의 구성으로 이루어지는 것으로, 상기 동력축(11)의 회전속도를 별도의 전용 감속장치(R)를 통해 감속하여 커터축(4)(5)으로 전달함을 기술적인 특징으로 한다.

이와 같은 감속장치(R)는 도 1과 같은 용접비드 가공기의 본체(7)와 상기 동력발생기(10)의 사이에 설치될 수 있고, 또한 도 7과 같은 용접비드 가공기의 본체(8)와 상기 동력발생기(10)의 사이에 설치될 수도 있으며, 나아가 도 8과 같은 그라인더의 본체(9)와 동력발생기(10)의 사이에 설치될 수 있는 것으로, 적용대상이 다를 뿐 상기 동력축(11)의 회전속도를 감속하여 커터축(4)(5)으로 전달하는 기술은 동일하게 적용된다.

상기 기어박스(20)는 일측에 개방부(21)가 형성되고, 타측은 상기 동력축(11)에 관통된 상태로 동력발생기(10)의 선단에 일체로 부착된다.

이때 상기 개방부(21)의 타측 중앙에는 축 관통홀(22)이 형성되고, 상기 축 관통홀(22)에 연속하여 베어링 삽입요홈(23)이 함몰 형성되며, 상기 베어링 삽입요홈(23)에 베어링(24)이 삽입 설치됨으로써 상기 동력축(11)은 축 관통홀(22) 및 베어링(24)을 관통하여 회전 원활하게 지지될 수 있게 된다.

상기 개방부(21)에는 박스커버(30)가 끼움 설치되되, 상기 박스커버(30)는 용접비드 가공기 및 그라인더의 본체(7)(8)(9) 일측에 일체로 부착된다.

이와 같은 박스커버(30)와 기어박스(20)는 상호 견고한 일체성을 유지할 수 있도록 별도의 체결부재(25)를 이용하여 조립하는 기술이 접목되는 것으로, 상기 박스커버(30)는 도 4와 같이 방사상으로 다수의 체결부재 통공(31)이 원주방향을 따라 관통 형성되고, 상기 기어박스(20)의 내면에는 상기 체결부재 통공(31)과 동일선상에 위치하는 다수의 나사홀(26)이 관통 형성됨으로써 상기 체결부재(25)는 도 5와 같이 체결부재 통공(31)을 관통하여 나사홀(26)에 나사결합되면서 일체성을 유지하는 효과를 제공한다.

또한, 상기 기어박스(20) 및 박스커버(30)는 도 3 내지 도 4와 같이 모서리부에 인접하여 다수의 체결부재 통공(27)(37)이 추가로 형성되고, 상기 체결부재 통공(27)(37)을 각각 관통하는 체결부재(25a)는 상기 용접비드 가공기 및 그라인더의 본체(7)(8)(9) 일측에 각각 나사결합됨으로써 상호 견고한 일체성을 유지할 수 있게 된다.

상기 동력축(11)은 기어박스(20)의 내부로 입력된 것으로, 외측에는 원동기어(40)가 일체로 끼움 결합된다.

그리고 상기 동력축(11)의 상부에는 기어박스(20)의 내면 및 박스커버(30)의 내면에 방향변환축(50)의 양측이 각각 회전가능하게 설치되고, 상기 방향변환축(50)의 일측에는 중간기어(52)가 일체로 돌출 형성된다.

여기에서 상기 기어박스(20) 및 박스커버(30)의 마주하는 내면에 각각 베어링 삽입요홈(28)(38)이 추가로 함몰 형성되고, 상기 베어링 삽입요홈(28)(38)에는 방향변환축(50)의 양측을 회전가능하게 지지하는 베어링(24a)(34a)이 삽입 설치됨으로써 상기 방향변환축(50)은 회전 자유롭게 지지된다.

상기한 방향변환축(50)의 외측에는 아이들기어(60)가 일체로 끼움 결합되고, 상기 아이들기어(60)는 동력축(11)의 회전동력을 전달받을 수 있도록 원동기어(40)와 상호 치합된 상태를 유지한다.

상기 박스커버(30)의 중앙에는 감속축(70)이 내외부를 관통하여 상기 동력축(11)과 동일선상에 위치하도록 회전가능하게 설치되고, 상기 감속축(70)의 선단에는 종동기어(72)가 돌출 형성되며, 상기 종동기어(72)는 중간기어(52)와 상호 치합된 상태를 유지한다.

이때 상기 박스커버(30)의 중앙에는 축 관통홀(32)이 형성되고, 상기 축 관통홀(32)에 연속하여 베어링 삽입요홈(33)이 함몰 형성되며, 상기 베어링 삽입요홈(33)에 베어링(34)이 삽입 설치됨으로써 상기 감속축(70)은 축 관통홀(32) 및 베어링(34)을 관통하여 회전 원활하게 지지될 수 있게 된다.

그리고 상기 종동기어(72)의 선단에는 동력축(11)의 일측이 삽입되는 동력축 삽입부(73)가 추가로 함몰 형성되는 기술이 접목되는 것으로, 상기 동력축 삽입부(73)가 형성된 이유는 도 2와 같이 상기 원동기어(40)를 관통하여 노출된 나사부(12)에 원동기어(40)의 이탈을 방지하는 너트(13)가 결합되는 동력축(11)의 삽입공간을 제공함으로써 상기 원동기어(40)와 종동기어(72)가 최대한 근접된 상태를 유지하도록 하여 상기 기어박스(20)의 폭을 줄여주어 더욱 콤팩트한 구조를 구현할 수 있는 특별한 효과를 제공하기 위함이다.

상기 감속축(70)의 외측에는 스파이럴기어(80)가 일체로 끼움 결합되고, 상기 스파이럴기어(80)는 본체(7)(8)(9)의 내부로 입력됨으로써 상기 본체(7)(8)(9)의 내부에 설치되는 통상의 커터축(4)(5)에 회전동력을 감속하여 전달할 수 있게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 원동기어(40)의 회전동력이 치합된 아이들기어(60)를 통해 방향변환축(50)의 중간기어(52)로 전달되고, 상기 중간기어(52)와 치합된 종동기어(72)로 전달되는 과정에서 회전속도가 감속됨으로써 상기 스파이럴기어(80)는 최종으로 감속 회전할 수 있게 된다.

따라서, 상기 동력축(11)의 회전속도를 감속하여 커터축(4)의 팁 장착부(4a) 및 커터축(5)의 외측에 직접 끼움 설치되는 원형커터(5a)의 원주속도를 낮추어 줌으로써 동력발생기(10)의 모터를 정격으로 사용하면서도 고성능의 효과를 제공하고, 상기 모터의 부하 및 상기 팁 장착부(4a)에 장착되는 인서트 팁 및 원형커터(5a)의 절삭부하를 경감할 수 있게 된다.

R: 감속장치 1, 10: 동력발생기
2, 11: 동력축 3, 80: 스파이럴기어
4, 5: 커터축 4a: 팁 장착부
5a: 원형커터 7, 8, 9: 본체
20: 기어박스 21: 개방부
22, 32: 축 관통공 23, 33, 28, 38: 베어링 삽입요홈
26: 나사홀 27, 31, 37: 체결부재 통공
30: 박스커버 40: 원동기어
50: 방향전환축 52: 종동기어
60: 아이들기어 70: 감속축
72: 종동기어 73: 동력축 삽입부

Claims (7)

1. 모터에 의해 회전하는 동력축(11)이 외부로 노출 설치된 동력발생기(10)와;
   상기 동력축(11)에 관통된 상태로 동력발생기(10)의 선단에 부착되고, 일측에 개방부(21)가 형성된 기어박스(20)와;
   상기 개방부(21)에 끼움 설치되되, 용접비드 가공기 및 그라인더의 본체(7)(8)(9) 일측에 부착되는 박스커버(30)와;
   상기 동력축(11)의 외측에 끼움 결합된 원동기어(40)와;
   상기 기어박스(20)의 내면 및 박스커버(30)의 내면에 양측이 회전가능하게 설치되고, 일측에 중간기어(52)가 돌출 형성된 방향변환축(50)과;
   상기 방향변환축(50)의 외측에 끼움 결합된 상태로 상기 원동기어(40)와 치합된 아이들기어(60)와;
   상기 박스커버(30)의 내외부를 관통하여 회전가능하게 설치되고, 일측 선단에 돌출 형성된 종동기어(72)가 상기 중간기어(52)와 치합된 감속축(70)과;
   상기 감속축(70)의 외측에 일체로 끼움 결합되고, 상기 본체(7)(8)(9)의 내부로 입력되는 스파이럴기어(80)로 이루어진 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   기어박스(20) 및 박스커버(30)의 마주하는 내면에는 베어링 삽입요홈(28)(38)이 함몰 형성되고, 상기 베어링 삽입요홈(28)(38)에는 방향변환축(50)의 양측을 회전가능하게 지지하는 베어링(24a)(34a)이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   기어박스(20) 및 박스커버(30)의 중앙에는 축 관통홀(22)(32)이 관통 형성되고, 상기 축 관통홀(22)(32)에 연속하여 베어링 삽입요홈(23)(33)이 함몰 형성되며, 상기 베어링 삽입요홈(23)(33)에는 동력축(11) 및 감속축(70)을 각각 회전가능하게 지지하는 베어링(24)(34)이 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   박스커버(30)는 방사상으로 다수의 체결부재 통공(31)이 원주방향을 따라 형성되고, 상기 기어박스(20)의 내면에는 상기 체결부재 통공(31)과 동일선상에 위치하는 다수의 나사홀(26)이 형성되며, 상기 체결부재 통공(31)을 관통하는 체결부재(25)는 나사홀(26)에 나사결합되어 상기 박스커버(30)와 기어박스(20)를 일체화 조립하는 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   기어박스(20) 및 박스커버(30)는 모서리부에 인접하여 다수의 체결부재 통공(27)(37)이 형성되고, 상기 체결부재 통공(27)(37)을 각각 관통하는 체결부재(25a)는 상기 용접비드 가공기 및 그라인더의 본체(7)(8)(9) 일측에 각각 나사결합되는 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   원동기어(40)의 회전동력은 상기 아이들기어(60)를 통해 중간기어(52)로 전달되고, 상기 중간기어(52)와 치합된 종동기어(72)로 전달되는 과정에서 회전속도가 감속되어 상기 스파이럴기어(80)가 최종으로 감속 회전하는 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   종동기어(72)의 선단에는 상기 동력축(11)의 일측이 삽입되는 동력축 삽입부(73)가 추가로 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 용접비드 제거기 및 그라인더용 감속장치.

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