KR102172035B1 - 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전기의 주축 베어링 볼을 정확한 간격으로 이격,배열시켜 힘의 전달을 일정하게 유지시키는 볼케이지를 제조하면서 볼케이지의 천공홀에 발생한 버를 제거하고 내면을 면취작업할 수 있는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치에 관한 것으로 챔퍼링기(40)(40')는 챔퍼링 프레임(F)에 설치된 편심 회전모터(M)가 회전축(31)을 통하여 중앙축(32)을 회전시키고 중앙축(32)의 일측에는 상하이송 실린더(33)가 설치되며 하단에는 편심하우징(30)을 장착하여 편심회전시키고 그 일측에는 절삭툴 브라켓트(24)를 설치하되 절삭툴 브라켓트(24)에는 툴 회전모터(M')가 절삭축(21)을 정회전시켜 절삭헤드(22)에 회전가이드핀(23)으로 결합된 절삭 툴(20)을 정회전시킬 수 있게 하고 편심하우징(30)의 일측과 절삭툴 브라켓트(24)의 일측을 탄성서포터(34)로 연결시켜 일정한 탄발력으로 절삭툴 브라켓트(24)를 서포팅할 수 있게 하며 챔퍼링 프레밍(F)의 타측 하단에는 소재압착댐퍼(35)를 설치하여 볼케이지(B)(B')의 상부면을 압착할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치{Automatic chamfering device inside the drilling hole of swing bearing ball cage for wind turbine generator}

본 발명은 풍력발전기의 주축 베어링 볼을 정확한 간격으로 이격,배열시켜 힘의 전달을 일정하게 유지시키는 볼케이지를 제조하면서 볼케이지의 천공홀에 발생한 버(Burr)를 제거하고 내면을 면취작업할 수 있는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치에 관한 것으로 특히,볼케이지에 천공된 다수의 천공홀 내면의 버 제거와 면취작업을 동시에 수행하여 베어링의 윤활성을 제고하고 피삭면의 상태에 따라 절삭량을 자동조절하여 면취량의 불균일을 최소화하며 편심회전 축과 정회전하는 챔퍼링툴의 결합으로 진동을 최소화하면서 면취부위의 조도를 향상시킬 수 있는 챔퍼링장치에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기의 회전장치인 피치베어링은 블레이드와 로터를 연결하고 지지하는 역할을 수행하는 것으로 선회베어링이 안치되는 볼케이지는 정밀성형 공정의 가공기술이 요구되고 피치베어링 속에서 베어링 볼을 지지하고 윤활작용을 하는 역할을 수행하는 것이다.

상기 볼케이지를 제작하기 위한 공정 중에 홀 챔퍼링공정은 볼베어링의 마찰을 고려하여 고도의 표면조도와 치수정밀성이 요구되고 있으나 기존의 작업방식은 그라인더와 챔퍼툴을 이용하는 수동방식에 의존하여 작업자의 숙련도 차이와 연속적인 반복작업으로 작업자의 주의력 저하로 불량률이 상승하고 생산성이 낮아서 가격경쟁력을 저하시키므로 볼케이지 천공홀의 버 제거와 면취작업을 자동으로 동시에 수행하면서 피삭면에 따라 대응하고 절삭량을 자동 조절할 수 있는 챔퍼링장치가 요구되고 있는 실정이다.

종래의 볼케이지와 같은 금속판에 천공된 홀을 면취가공에 관한 선행기술로는 등록특허 제10-0549548호(원형 제품의 버 제거용 면취장치),등록특허 제10-1441794호(구멍 가공용 백챔퍼링 공구) 및 등록특허 제10-1482243호(플랜지를 갖는 블록체의 관통홀 자동 면취장치) 등이 제시되었습니다.

상기 첫 번째 등록특허는 챔퍼링하려는 제품이 수평상태로 안착될 수 있는 형상으로 이루어져 구비된 구동지그대와,구동지그대 상부 위치에서 구동 가능하게 구비되는 승강지그대와,구동지그대와 동력전달장치로 연결된 구동수단과,승강지그대를 그 로드 단부에 결합시킨 승강수단 및 공구대와,구동수단과 승강수단 및 공구대의 작용을 제어하는 콘트롤러로 이루어진 구조이다.

상기 두 번째 등록특허는 내부가 중공인 원통 형상에 외측플랜지,단차면 및 홀삽입가이드가 일체로 형성된 가이드블럭과,가이드블럭의 내부에 삽입되게 걸림턱,고정팁 및 핀가이드공이 형성된 가이드부시와,결합팁과 커터결합공이 형성된 샤프트와,샤프트를 밀어올리는 스프링과 외측플랜지에 결합되는 커버와,핀삽입공과 커터날이 형성된 챔퍼링커터의 핀삽입공을 가이드부시의 핀가이드공과 샤프트의 커터결합공을 통하여 결합핀으로 결합시키고 커터가이드로 챔퍼링커터를 가이드할 수 있게 한 구조이다.

상기 세 번째 등록특허는 이동로가 형성된 소재공급대,지지단에 지지 고정되는 소재지지대,장착단에 장착 고정되는 소재장착대,한 쌍의 클램핑기구,클램핑기구의 좌우 및 상하방향으로 이동을 유도하는 유도기구,클램핑 동작조절기구,관통홀의 면취가공을 수행하는 면취가공기구 및 상기 기구를 작동 제어하는 컨트롤러로 형성된 구조이다.

상기 첫 번째 등록특허는 구동지그대의 상부에 챔퍼링하려는 제품을 안치시키고 그 상부에서 승강지그대를 하강시켜 제품을 척킹 시킨 후 제품의 척킹위치 일측면 높이에서 공구대로 제품의 버를 챔퍼링시키는 방식으로 작업자가 하나의 제품을 공급하여 공구대로 챔퍼링한 후 배출시키는 구조로 기존 수작업의 방식을 기계로 전환하여 반자동화시킨 것으로 챔퍼링시간이 지연되어 가공효율성이 저하되는 문제와 작업자가 항시 대기하여야 하는 등의 문제가 있었다.

상기 두 번째 등록특허는 가이드블럭의 내부로 가이드부쉬를 삽입하고 가이드블럭 상방에서 가이드부시의 내부로 스프링에 의해 샤프트를 설치하여 커버로 마감하며 챔퍼링커터의 핀삽입공을 가이드부시의 핀가이드공과 샤프트의 커터결합공을 통하여 결합핀으로 결합되고 챔퍼링커터는 커터가이드에 의해 안내되게 한 챔퍼링 공구로 휴대할 수 있고 구멍을 안전하게 모따기할 수 있는 장점은 있지만 가공할 수 있는 제품이 한정되고 다량의 제품을 가공하기에는 다양한 문제가 있는 것이다.

상기 세 번째 등록특허는 관통홀과 플랜지가 형성된 블록체를 소재공급대로 순차적으로 소재지지대에 공급하고 상하 및 좌우 유도기구가 설치된 클램핑기구로 블록체를 클램핑하여 소재장착대로 이송하여 소재장착대의 전후에 설치된 면취가공기구로 블록체의 양측 관통홀을 면취가공을 한 후 클램핑기구로 가공전의 블록체 공급과 가공후의 블록체를 배출시키는 장치로 소재의 공급에서 면취가공 및 배출을 단일공정으로 자동화시켰으나 단위소재를 순차적으로 가공하는 방식으로 그 구조가 복잡하고 블록체의 고정 클램핑의 문제로 가공정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 피삭면의 상태에 따라 절삭량을 자동조절하여 면취량을 균일화하고 버 제거와 면취작업을 동시에 수행하기 위하여 4대의 챔퍼링기를 2축 로봇에 의하여 상하 및 좌우로 홀 피치간 이송위치와 이송속도를 자동제어하며 각 챔퍼링기를 편심회전 축에 정회전하는 절삭 툴과 소재압착댐퍼를 장착하여 천공홀을 챔퍼링하여 면취면의 조도와 가공정밀도를 향상시키고 불량률을 최소화하면서 생산효율과 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치를 제공할 수 있게 하였다.

삭제

본 발명은 챔퍼링기는 챔퍼링 프레임에 설치된 편심 회전모터가 회전축을 통하여 중앙축을 회전시키고 중앙축의 일측에는 상하이송 실린더가 설치되며 하단에는 편심하우징을 장착하여 편심회전시키고 그 일측에는 절삭툴 브라켓트를 설치하되 절삭툴 브라켓트에는 툴 회전모터가 절삭축을 정회전시켜 절삭헤드에 회전가이드핀으로 결합된 절삭 툴을 정회전시킬 수 있게 하고 편심하우징의 일측과 절삭툴 브라켓트의 일측을 탄성서포터로 연결시켜 일정한 탄발력으로 절삭툴 브라켓트를 서포팅할 수 있게 하며 챔퍼링 프레임의 타측 하단에는 소재압착댐퍼를 설치하여 볼케이지의 상부면을 압착할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 볼케이지 제품 4개를 동시에 버제거와 천공홀의 면취작업을 동시에 수행하여 면취작업에 따른 가공시간을 단축시키고 2축 로봇에 의한 각 챔퍼링기의 천공홀의 피치간 이송위치와 이송속도를 자동으로 제어하며 각 챔퍼링기의 편심회전 축에 정회전하는 절삭툴을 설치하고 절삭툴을 탄성서포터에 의해 지지하여 천공홀의 직경오차에 대응하여 면취량의 균일화와 면취면의 조도와 가공정밀도를 향상시키고 불량률을 최소화하면서 생산효율과 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면구조 개념도
도 2 는 본 발명의 전체구조를 도시한 평면구조 개념도
도 3 은 본 발명의 전체구조를 도시한 측면구조 개념도
도 4 는 본 발명 챔퍼링기와 2축 로봇의 결합구조도
도 5 는 본 발명 챔퍼링기의 작동구조 설명도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1,2,3 은 본 발명의 전체구조를 도시한 정면,평면 측면구조 개념도로 베이스 프레임 상에 볼케이지 안치대를 설치하여 4개의 볼케이지를 안치시킬 수 있게하고 안치대의 일측에 챔퍼링기 4기가 챔퍼링 프레임에 설치되어 2축 로봇과 연결시켜 챔퍼링 프레임의 상하 및 좌우이송되는 구조를 도시하였고,도 4 는 본 발명 챔퍼링기와 2축 로봇의 결합구조도로 4기의 챔퍼링기가 챔퍼링 프레임에 단일구조로 결합되고 그 일측이 2축 로봇에 연결 및 설치된 것을 도시하였으며,도 5 는 본 발명 챔퍼링기의 작동구조 설명도로 챔퍼링 프레임에 편심 회전모터가 회전축과 중앙축을 통하여 편심하우징을 장착하고 편심하우징에 절삭툴 브라켓트를 탄성서포터로 결합시키며 절삭툴 브라켓트에 툴 회전모터가 절삭축에 의해 절삭 툴을 정회전시키는 구조를 도시하였다.

선회베어링 볼케이지(B)(B')에 천공된 다수의 천공홀(H)(H') 내면을 면취하기 위한 자동 챔퍼링장치(C)에 있어서,

베이스 프레임(100) 상에 4개의 볼케이지(B)(B')를 적재시킬 수 있는 안치대(10)를 설치하고 상기 안치대(10)의 일측에 툴 회전모터(M')에 의해 정회전 하는 절삭 툴(20)이 설치된 편심하우징(30)을 편심 회전모터(M)가 회전축(31) 및 중앙축(32)을 통하여 편심회전시키는 챔퍼링기(40)(40') 4기를 챔퍼링 프레임(F)에 함께 설치하며 상기 챔퍼링 프레임(F)의 후단에 2축 로봇(50)을 연결설치하여 챔퍼링 프레임(F)을 상하 및 좌우이송시킬 수 있게 하고 상기 2축 로봇(50)은 안치대(10)의 후단에 설치된 가이드레일(60)을 따라 좌우이송시킬 수 있게 한 구조이다.

상기 챔퍼링기(40)(40')는 챔퍼링 프레임(F)에 설치된 편심 회전모터(M)가 회전축(31)을 통하여 중앙축(32)을 회전시키고 중앙축(32)의 일측에는 상하이송 실린더(33)가 설치되며 하단에는 편심하우징(30)을 장착하여 편심회전시키고 상기 편심하우징(30)의 일측에는 절삭툴 브라켓트(24)를 설치하되 절삭툴 브라켓트(24)에는 툴 회전모터(M')가 절삭축(21)을 정회전시켜 절삭헤드(22)에 회전가이드핀(23)으로 결합된 절삭 툴(20)을 정회전시킬 수 있게 하고 상기 편심하우징(30)의 일측과 절삭툴 브라켓트(24)의 일측을 탄성서포터(34)로 연결시켜 일정한 탄발력으로 절삭툴 브라켓트(24)를 서포팅할 수 있게 하며 상기 챔퍼링 프레임(F)의 타측 하단에는 소재압착댐퍼(35)를 설치하여 볼케이지(B)(B')의 상부면을 압착할 수 있게 하였다.

상기 편심하우징(30)의 일측에 설치되는 절삭툴 브라켓트(24)는 슬라이딩 결합되어 탄성서포터(34)에 의해 절삭툴 브라켓트(24)가 탄성지지될 수 있게 하였다.

도면중 미 설명 부호 (36)은 슬립링이고 (70)(70')는 베이스 프레임 서포터이다.

이와 같이 된 본 발명은 편심회전 축에 정회전하는 절삭 툴이 장착된 4대의 챔퍼링기와 상하 및 좌우로 홀 피치간 이송위치와 이송속도를 자동제어하는 2축 로봇을 이용하여 볼케이지의 천공된 천공홀 피삭면의 상태에 따라 절삭량을 자동조절하면서 면취량을 균일화하고 소재의 버 제거와 면취작업을 동시에 수행할 수 있게 하며 소재압착댐퍼로 볼케이지를 압착하면서 챔퍼링하여 면취면의 조도와 가공정밀도를 향상시키고 불량률을 최소화하면서 생산효율과 가격경쟁력을 향상시킬 수 있는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명의 자동 챔퍼링 장치(C)는 안치대(10)가 설치된 베이스 프레임(100),4기의 챔퍼링기(40)(40')가 설치된 챔퍼링 프레임(F) 및 2축 로봇(50)으로 구성된다.

상기 베이스 프레임(100) 상에는 디수의 천공홀(H)(H')이 천공된 4개의 볼케이지(B)(B')를 동시에 적재 및 안치시킬 수 있는 안치대(10)가 설치되어 4개의 볼케이지(B)(B')에 천공된 천공홀(H)(H')을 동시에 버제거와 면취작업을 수행할 수 있게 하였다.

상기 안치대(10)의 일측에는 4기의 챔퍼링기(40)(40')가 하나의 챔퍼링 프레임(F)에 설치되어 도 4 와 같이 챔퍼링 프레임(F)의 일측을 2축 로봇(50)에 연결 설치하여 2축 로봇(50)이 가이드레일(60)을 따라 좌우로 챔퍼링 프레임(F)을 이송(피치 이송)하면서 상하로 승강시킬 수 있게 하였다.

상기 챔퍼링 프레임(F)에 설치된 챔퍼링기(40)(40')는 도 5 와 같이 챔퍼링 프레임(F)의 상부에 편심 회전모터(M)을 설치하고 그 회전력을 회전축(31)을 통하여 중앙축(32)을 회전시키고 중앙축(32)의 일측에는 상하이송 실린더(33)을 설치하여 중앙축(32)의 하단에 장착된 편심하우징(30)을 편심회전작동과 승강작동시킬 수 있게 하였다.

상기 편심하우징(30)에는 편심하우징(30)과 절삭툴 브라켓트(24) 사이에 탄성서포터(34)로 연결 및 결합되어 탄성서포터(34)의 탄발력으로 절삭툴 브라켓트(24)를 일정한 압력으로 서포팅할 수 있게 절삭툴 브라켓트(24)가 편심하우징(30) 상에서 일정거리만큼 슬라이딩할 수 있게 슬라이딩 결합시킨다.

상기 절삭툴 브라켓트(24)에는 툴 회전모터(M')가 절삭축(21)을 회전시켜 절삭헤드(22)에 회전가이드핀(23)으로 결합된 절삭 툴(20)을 정회전시킬 수 있게 하여 볼케이지(B)(B')의 천공홀(H)(H')의 챔퍼링작업을 수행할 수 있게 하였다.

상기한 탄성서포터(34)의 탄발력으로 절삭툴 브라켓트(24)를 일정한 탄발력으로 서포팅함으로 볼케이지(B)(B')에 천공된 천공홀(H)(H')의 홀 직경오차에 대응하여 균일하게 챔퍼링 할 수 있게 하였다.

또한 챔퍼링 프레임(F)의 타측 하단에 소재압착댐퍼(35)을 설치하여 챔퍼링시 소재압착댐퍼(35)가 볼케이지(B)(B')의 상부면을 압착하여 챔퍼링작업시 발생할 수 있는 가공오차를 최소화할 수 있게 하였다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

10: 안치대 20: 절삭 툴
21: 절삭축 22: 절삭헤드
23: 회전가이드핀 24: 절삭툴 브라켓트
30: 편심하우징 31: 회전축
32: 중앙축 33: 상하이송 실린더
34: 탄성서포터 35: 소재압착댐퍼
40,40': 챔퍼링기 50: 2축 로봇
60: 가이드레일 B,B': 볼케이지
C: 챔퍼링장치 F: 챔퍼링 프레임
H.H': 천공홀 M,M': 모터(편심,툴)

Claims (3)

1. 삭제
2. 베이스 프레임(100) 상에 4개의 볼케이지(B)(B')를 적재시킬 수 있는 안치대(10)를 설치하고 그 일측에 툴 회전모터(M')에 의해 정회전 하는 절삭 툴(20)이 설치된 편심하우징(30)을 편심 회전모터(M)가 회전축(31)과 중앙축(32)을 통하여 편심회전시키는 4기의 챔퍼링기(40)(40')를 챔퍼링 프레임(F)에 함께 설치하며 그 후단에 2축 로봇(50)을 연결설치하여 챔퍼링 프레임(F)을 상하 및 좌우이송시키고 안치대(10)의 후단에 설치된 가이드레일(60)을 따라 좌우이송시킬 수 있게 하여 선회베어링 볼케이지(B)(B')에 천공된 다수의 천공홀(H)(H') 내면을 면취하기 위한 자동 챔퍼링장치(C)에 있어서,
   상기 챔퍼링기(40)(40')는 챔퍼링 프레임(F)에 설치된 편심 회전모터(M)가 회전축(31)을 통하여 중앙축(32)을 회전시키고 중앙축(32)의 일측에는 상하이송 실린더(33)가 설치되며 하단에는 편심하우징(30)을 장착하여 편심회전시키고 상기 편심하우징(30)의 일측에는 절삭툴 브라켓트(24)를 설치하되 절삭툴 브라켓트(24)에는 툴 회전모터(M')가 절삭축(21)을 정회전시켜 절삭헤드(22)에 회전가이드핀(23)으로 결합된 절삭 툴(20)을 정회전시킬 수 있게 하고 상기 편심하우징(30)의 일측과 절삭툴 브라켓트(24)의 일측을 탄성서포터(34)로 연결시켜 일정한 탄발력으로 절삭툴 브라켓트(24)를 서포팅할 수 있게 하며 상기 챔퍼링 프레밍(F)의 타측 하단에는 소재압착댐퍼(35)를 설치하여 볼케이지(B)(B')의 상부면을 압착할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 편심하우징(30)의 일측에 설치되는 절삭툴 브라켓트(24)는 슬라이딩 결합되어 탄성서포터(34)에 의해 절삭툴 브라켓트(24)가 탄성지지될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 풍력발전기용 선회베어링 볼케이지의 천공홀 내면 자동 챔퍼링장치.

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