KR102390218B1

KR102390218B1 - 중공 샤프트 가공 장치 및 가공 방법

Info

Publication number: KR102390218B1
Application number: KR1020200077112A
Authority: KR
Inventors: 박진호
Original assignee: (주)센트랄모텍
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2022-04-25
Also published as: KR20210158594A

Abstract

본 발명은 양 센터방식을 이용한 외경가공과 척-심압대 척킹방식을 이용한 외경 가공을 함에 있어 발생되는 원주 방향, 두께 불균일 현상을 극복하여 제품의 품질을 향상시키는 데에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 중공 샤프트 가공장치는, 중공 샤프트(300)의 일단을 지지시켜주는 제 1지지부(100); 상기 제 1지지부(100)에 고정된 상기 중공 샤프트(300)의 타단에서 상기 중공 샤프트(300)를 지지시켜주는 제 2지지부(200); 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 제 2지지부(200)와 상기 중공 샤프트(300)를 고정시켜주는 콜렛(400)을 포함한다.

Description

중공 샤프트 가공 장치 및 가공 방법 {Processing Equipment and Method for shaft rotor}

본 발명은 중공 샤프트 가공 장치 및 가공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공 샤프트 로터 가공에 있어, 죠우를 이용하여 한쪽 내경을 척킹하고 콜렛과 심압대 라이브센터를 이용하여 나머지 한쪽을 고정한 후 외경을 가공함으로써 내,외경 편심없이 가공을 구현할 수 있는 중공 샤프트 가공장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 중공 샤프트 로터는 EV차량 모터의 회전력을 필요 조건에 따라 단속하여 모터 샤프트에서 감속기 인풋기어로 동력을 전달하는 기능을 수행한다.

중공 샤프트를 가공하는 과정에서 종래에는 양센터 방식, 척-심압대 척킹방식 등으로 수행되고 있는데, 이러한 가공방법은 중공 샤프트의 양측 단부를 회전가능하도록 지지한 상태에서 가공공구를 이용하여 중공샤프트의 외경을 가공하는 방식이다. 상기한 방식은 좌,우 동심도 설정이 정밀하게 이루어지지 않고, 내경 동심도가 일치하지 않은 상태에서 중공 샤프트를 가공하게 되면 회전시 흔들림 등으로 인해 원주 방향과 두께등이 불균일한 현상이 발생하는 문제점이 있다.

특허문헌(0001) 대한민국 공개특허 10-2014-0115633 특허문헌(0002) 대한민국 공개특허 10-2013-0055808

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 양 센터방식을 이용한 외경가공과 척-심압대 척킹방식을 이용한 외경 가공을 함에 있어 발생되는 원주 방향, 두께 불균일 현상을 극복하여 제품의 품질을 향상시키는 데에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중공 샤프트 가공장치는, 중공 샤프트(300)의 일단을 지지시켜주는 제 1지지부(100); 상기 제 1지지부(100)에 고정된 상기 중공 샤프트(300)의 타단에서 상기 중공 샤프트(300)를 지지시켜주는 제 2지지부(200); 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 제 2지지부(200)와 상기 중공 샤프트(300)를 고정시켜주는 콜렛(400)을 포함한다.

상기 제 1지지부는, 상기 중공 샤프트(300) 일단의 내부에 삽입될 수 있게 돌출부(110a)가 형성되어 있고 상기 콜렛(400)의 일측면에 형성되어 있는 센터 홈(400d)과 결합되어지는 결합돌기(110b)를 포함하는 탑죠우(110)와, 상기 중공샤프트(300)와 상기 탑죠우(110)의 고정강도를 조절하는 소프트죠우(120)를 포함할 수 있다.

상기 제 2지지부(200)는, 상기 중공 샤프트(300)를 고정하며 회전이 가능한 고정부(211)를 구비하는 심압대 라이브센터(210)로 이루어질 수 있다.

상기 콜렛(400)은, 적어도 상기 중공 샤프트(300) 내부에서 양단이 상기 제 1지지부(100)와 상기 제 2지지부(200)와 동시에 결합될 수 있는 길이를 갖는 것일 수 있다.

상기 콜렛(400)은, 일측단에 상기 탑죠우(110)와 결합될 수 있는 센터 홈(400d)이 형성된 것일 수 있다.

상기 콜렛(400)은, 상기 중공 샤프트(300)를 고정하기 위한 상기 심압대 라이브 센터(210)의 고정부(211)에 결합되는 결합부(400a)와 상기 고정부(211)와 결합되어 직경이 확장되는 확장부(400b)가 형성된 것일 수 있다.

상기 심압대 라이브센터(210)에는 상기 콜렛(400)의 결합부(400a)와 결합하는 직경과 형상을 가지는 고정부(211)가 구비되고; 상기 고정부(211)에는 상기 콜렛(400)의 확장부(400b)를 확장시켜 상기 콜렛(400)의 확장부(400b) 외측면과 상기 중공 샤프트(300) 내측면이 밀착되게 하여 견고하게 고정될 수 있도록 하는 테이퍼진 경사면(211a)이 형성된 것일 수 있다.

상기 결합부(400a)의 말단에 형성된 상기 확장부(400b)와 상기 확장부(400b)의 반대측에 형성된 상기 결합부(400a) 사이에는 연결부(400c)가 형성되고; 상기 연결부(400c)는 상기 확장부(400b)의 외경보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 중공 샤프트 가공방법은, 중공 샤프트(300)의 내부에 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 대응되는 형상을 갖는 콜렛(400)을 삽입하는 단계; 상기 콜렛(400)이 삽입된 상기 중공 샤프트(300)의 일단을 제 1지지부(100)에 지지시키는 단계; 상기 중공 샤프트(300)의 타단을 제 2지지부(200)에 지지시키는 단계; 상기 제 1지지부(100)에서 상기 중공 샤프트(300) 척킹하는 단계; 상기 중공 샤프트(300)를 회전시키면서 외측면을 가공하는 단계를 포함한다.

이 경우 상기 제 1지지부(100)는, 상기 콜렛(400)의 일단에 결합되는 탑죠우(110)와 상기 탑죠우(110)와 중공 샤프트(300)의 고정강도를 조절하는 소프트죠우(120)로 구성되고, 상기 중공 샤프트(300)의 일단을 상기 제1 지지부(100)에서 지지하는 단계는, 상기 탑죠우(110)의 돌출부(110a)에 상기 중공 샤프트(300)의 일단 내부를 삽입하여 지지하고 결합돌기(110b)에 상기 콜렛(400)의 단부에 형성된 센터 홈(400b)을 맞추어 고정시키는 것으로 이루어지고; 상기 제 1지지부(100)에서 상기 중공 샤프트(300) 척킹하는 단계에서 상기 소프트죠우(120)에 의해 상기 탑죠우(110)와 중공 샤프트(300)의 고정강도를 조절하는 것일 수 있다.

또한, 상기 중공 샤프트(300)의 타단을 상기 제 2지지부(200)에 지지하는 단계는, 상기 심압대 라이브센터(210)가 상기 중공 샤프트(300) 내부로 이동하고, 상기 심압대 라이브센터(210)의 고정부(211)가 상기 콜렛(400)의 결합부(400a) 내부에 삽입되어, 상기 고정부(211)에 형성된 테이퍼진 경사면(211a)에 의해 상기 결합부(400a)의 단부에 형성된 확장부(400b)가 외측으로 벌어지면서 상기 중공 샤프트(300)의 내측면에 밀착되어 고정되는 단계로 이루어질 수 있다.

본 발명은 한쪽 내경 척킹방식, 한쪽 지그, 회전센터를 이용한 외경가공 방법으로서, 중공 샤프트 내부에 일정 길이를 갖는 콜렛을 삽입하고 상기 콜렛의 양 말단에 각 탑죠우, 심압대 라이브센터로 고정하여 가공하는 방식으로써 상기 중공샤프트를 회전시키며 외경가공시 상기 콜렛이 회전축 기능을 하기 때문에 동심도 설정의 정밀도가 향상되고 내,외경 편심량을 종래 가공방식에 비하여 크게 줄일 수 있어 불량률을 줄이고 제품의 품질을 크게 향상시킬 수 있다.

도 1은 중공 샤프트 가공장치와 가공될 중공 샤프트가 고정되어 있는 전체 모습의 사시도이다.
도 2는 중공 샤프트 가공장치와 가공될 중공 샤프트가 고정되어 있는 측면도이다.
도 3은 중공 샤프트 가공장치와 가공될 중공 샤프트가 고정되어 있는 측면 절단도이다.
도 4는 도 3의 A부에 해당하는 확대도이다.
도 5는 도 3의 B부에 해당하는 확대도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 중공 샤프트 가공장치와 중공 샤프트(300)가 결합되어 있는 전체 구성의 모습이 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 한 측면에서 바라본 모습이 도시된 측면도이고, 도 3은 도 2의 측면도의 내부의 모습이 도시된 절단도이고, 도 4는 도 3에서 보여지는 A부의 확대도이고, 도 5는 도3에서 보여지는 B부의 확대도이다.

이들 도면을 참조하면, 상기 중공 샤프트(300)의 일단을 지지시켜주는 제 1지지부(100)와 상기 제 1지지부(100)에 고정된 상기 중공샤프트(300)의 타단에서 상기 중공 샤프트(300)를 지지시켜주는 제 2지지부(200), 상기 제 1지지부(100)와 제 2지지부(200)에 결합되고 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 삽입되어 상기 중공샤프트(300)의 내측면에 밀착되는 콜렛(400)을 포함하여 구성된다.

중공 샤프트란 샤프트의 안쪽이 길이방향을 따라 비어있는 샤프트를 지칭하는 것으로 중공환축이라고도 하며 보통 샤프트의 직경이 클 때 경량화를 위해 사용된다. 회전운동 또는 직선왕복운동에 의해 서로 이격된 두 부품 사이에 동력을 전달하는 막대 모양의 기계 부품이다. 본 발명의 중공 샤프트는 특히 샤프트 로터에 관한 것으로써, 차량 모터의 회전력을 감속기 인풋기어로 동력을 전달하는 역할을 수행하는 것이지만, 이것은 실시예에 불과하며 샤프트 로터에 관한 발명만으로 본 발명의 청구범위를 제한해서는 안될 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

상기 콜렛(400)은 적어도 상기 중공 샤프트(300) 내부에 삽입되어진 상태에서 상기 제 1지지부(100)와 상기 제 2지지부(200)에 결합될 수 있는 길이를 가지며, 상기 중공 샤프트(300)의 내경과 대응되는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 콜렛(400)의 길이방향의 양측 끝단면 중 상기 제 1지지부(100)와 결합되는 부분의 중심에는 오목하게 파여진 센터 홈(400d)이 형성되어 있고, 상기 제 2지지부(200)와 결합되는 부분에는 일정 깊이의 홈이 길이방향을 따라 오목하게 형성된 결합부(400a)가 형성되어 있다.

상기 결합부(400a)의 말단에는 직경방향 외측으로 벌어지는 형상으로 단부로 갈수로고 직경이 커지도록 내측면이 테이퍼진 경사면이 형성된 확장부(400b)가 형성되어 있다.

상기 결합부(400a)에서 상기 확장부(400b)에 인접하는 부분은 연결부(400c)로 이루어져 있다. 상기 연결부(400c)는 상기 확장부(400b)의 외경보다 작은 외경으로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 연결부(400c)를 사이에 두고 상기 확장부(400b)의 반대측에 형성된 상기 결합부(400c)의 외경보다 상기 연결부(400c)의 외경이 작게 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 연결부(400c)의 외경을 확장부(400b), 상기 확장부(400b)의 반대측에 형성된 결합부(400a)의 외경보다 작게 형성하면, 후술하는 제2 지지부(200)의 고정부(211)와 결합될 때 보다 용이하게 확장될 수 있다.

상기 제 1지지부(100)는, 상기 중공샤프트(300)를 지지하기 위한 돌출부(110a) 및 상기 콜렛(400)의 센터 홈(400d)과 결합되는 결합돌기(110b)가 형성된탑죠우(110), 상기 중공 샤프트(300)와 상기 탑죠우(110)사이의 고정강도를 조절하는 소프트죠우(120)를 포함하여 구성된다.

이 때, 본 발명의 상기 탑죠우(110)와 소프트 죠우(120)는 각 3 분할되어 120°방향으로 벌어지거나 좁혀져 상기 중공 샤프트(300)와 상기 탑죠우(110),소프트죠우(120)사이의 고정강도를 조절하는 3-jaw방식을 채택하고 있으나, 다른 방식의 죠우를 채택하더라도 무방할것이다.

상기 제 2지지부(200)는, 상기 콜렛(400)의 결합부(400a)에 결합되는 고정부(211)가 구비된 심압대 라이브센터로 이루어질 수 있다. 상기 고정부(211)는 회전이 가능하도록 구비될 수 있다.

상기 고정부(211)는, 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 삽입되어지도록 상기 중공 샤프트(300)의 내경과 대응되는 직경을 가지면서 말단으로 갈수록 상기 콜렛(400)의 확장부(400b)에 대응되는 테이퍼져 중공 샤프트(300)의 내측으로 갈수록 직경이 점점 작아지는 경사면(211a)이 형성되어 있으며, 상기 경사면(211a)의 단부에서 중공 샤프트(300)의 내측으로 연장된 말단부(211b)는 상기 콜렛(400)의 결합부(400a)에 형성된 홈과 대응되는 직경을 갖도록 형성되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 중공 샤프트 가공장치를 이용한 가공방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 상기 중공 샤프트(300) 내부에 상기 콜렛(400)을 삽입한다. 이 때 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 단이 형성되어 있는 경우, 양 쪽 말단의 내경에 적합한 직경으로 형성된 콜렛을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 콜렛(400)이 삽입된 상기 중공 샤프트(300) 일단을 상기 탑죠우(110)의 상기 돌출부(110a)에 지지되도록 하고 상기 결합돌기(110b)에 상기 센터홈(400d)을 결합하여 고정시킨다.

상기 중공 샤프트(300)의 타단에서부터 상기 심압대 라이브센터(210)를 상기 탑죠우(110) 방향으로 이동시킨다.

상기 심압대 라이브센터(210)가 이동함에 따라 상기 고정부(211)가 상기 콜렛(400)의 결합부(400a)에 삽입됨으로써 결합되고, 상기 심압대 라이브센터(210)의 고정부(211)에 형성된 테이퍼진 경사면(211a)에 의해 상기 콜렛(400)의 확장부(400b)가 바깥쪽으로 확장되면서 상기 확장부(400b)의 외측면과 상기 중공 샤프트(300)의 내측면이 밀착되어지며 상기 중공 샤프트(300)와 상기 콜렛(400)이 고정되게 된다.

마지막으로, 상기 탑죠우(110)에 지지되어 있는 상기 중공 샤프트(300)를 소프트 죠우(120)가 120°씩 3방향으로 벌어지면서 상기 탑죠우(110)의 돌출부(110a)와 함께 벌어지고, 상기 중공 샤프트(300)에 내경 척킹하여 상기 제 1지지부(100)에 고정되게 한 후, 내경 좌·우 동심이 나온 상태에서 상기 중공 샤프트(300)를 회전시키면서 외경가공장치를 이용하여 외경을 가공하게 된다.

상기한 바와 같이 중공 샤프트(300)의 내부에 길이방향을 따라 콜렛(400)이 삽입된 상태에서, 상기 콜렛(400)의 양단을 견고하게 고정하면, 중공 샤프트(300) 양단의 동심도 정밀성이 향상된다. 이와 같이 동심도 정밀성이 향상된 상태에서 중공 샤프트(300)를 가공하게 되면, 흔들림/불량률을 기존의 방식보다 현격하게 낮아지게 함으로써 안정적으로 제품의 가공이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

100 : 제 1지지부 110 : 탑죠우
110a : 돌출부 110b : 결합돌기
120 : 소프트죠우 200: 제 2지지부
210 : 심압대 라이브센터 211 : 고정부
211a : 경사면 300 : 중공 샤프트
400 : 콜렛 400a : 결합부
400b : 확장부 400c : 연결부
400d : 센터 홈

Claims

중공 샤프트(300)의 일단을 지지시켜주는 제 1지지부(100);
상기 제 1지지부(100)에 고정된 상기 중공 샤프트(300)의 타단에서 상기 중공 샤프트(300)를 지지시켜주는 제 2지지부(200);
상기 중공 샤프트(300)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 제 2지지부(200)와 상기 중공 샤프트(300)를 고정시켜주는 콜렛(400)을 포함하고,
상기 제 1지지부(100)는,
상기 중공 샤프트(300) 일단의 내부에 삽입될 수 있게 돌출부(110a)가 형성되어 있고 상기 콜렛(400)의 일측면에 형성되어 있는 센터 홈(400d)과 결합되어지는 결합돌기(110b)를 포함하는 탑죠우(110)와, 상기 중공샤프트(300)와 상기 탑죠우(110)의 고정강도를 조절하는 소프트죠우(120)가 포함된 중공 샤프트 가공장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제 2지지부(200)는,
상기 중공 샤프트(300)를 고정하며 회전이 가능한 고정부(211)를 구비하는 심압대 라이브센터(210)로 이루어진 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공장치.
제 1항에 있어서,
상기 콜렛(400)은,
적어도 상기 중공 샤프트(300) 내부에서 양단이 상기 제 1지지부(100)와 상기 제 2지지부(200)와 동시에 결합될 수 있는 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공장치
삭제
제 3항에 있어서,
상기 콜렛(400)은,
상기 중공 샤프트(300)를 고정하기 위한 상기 심압대 라이브 센터(210)의 고정부(211)에 결합되는 결합부(400a)와 상기 고정부(211)와 결합되어 직경이 확장되는 확장부(400b)가 형성된 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공장치.
제 6항에 있어서,
상기 고정부(211)는 상기 결합부(400a)와 결합하는 직경과 형상을 가지고;
상기 고정부(211)에는 상기 확장부(400b)를 확장시켜 상기 확장부(400b) 외측면과 상기 중공 샤프트(300) 내측면이 밀착되게 하여 견고하게 고정될 수 있도록 하는 테이퍼진 경사면(211a)이 형성된 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공장치.
제7항에 있어서,
상기 결합부(400a)의 말단에 형성된 상기 확장부(400b)와 상기 확장부(400b)의 반대측에 형성된 상기 결합부(400a) 사이에는 연결부(400c)가 형성되고;
상기 연결부(400c)는 상기 확장부(400b)의 외경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공장치.
중공 샤프트(300)의 내부에 상기 중공 샤프트(300)의 내부에 대응되는 형상을 갖는 콜렛(400)을 삽입하는 단계;
상기 콜렛(400)이 삽입된 상기 중공 샤프트(300)의 일단을 제 1지지부(100)에 지지시키는 단계;
상기 중공 샤프트(300)의 타단을 제 2지지부(200)에 지지시키는 단계;
상기 제 1지지부(100)에서 상기 중공 샤프트(300) 척킹하는 단계;
상기 중공 샤프트(300)를 회전시키면서 외측면을 가공하는 단계;
로 이루어진 중공 샤프트 가공방법
제 9항에 있어서,
상기 제 1지지부(100)는, 상기 콜렛(400)의 일단에 결합되는 탑죠우(110)와 상기 탑죠우(110)와 중공 샤프트(300)의 고정강도를 조절하는 소프트죠우(120)로 구성되고,
상기 중공 샤프트(300)의 일단을 상기 제1 지지부(100)에서 지지하는 단계는, 상기 탑죠우(110)의 돌출부(110a)에 상기 중공 샤프트(300)의 일단 내부를 삽입하여 지지하고 결합돌기(110b)에 상기 콜렛(400)의 단부에 형성된 센터 홈(400d)을 맞추어 고정시키는 것으로 이루어지고;
상기 제 1지지부(100)에서 상기 중공 샤프트(300) 척킹하는 단계에서 상기 소프트죠우(120)에 의해 상기 탑죠우(110)와 중공 샤프트(300)의 고정강도를 조절하는 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공방법
제 9항에 있어서,
상기 중공 샤프트(300)의 타단을 상기 제 2지지부(200)에 지지하는 단계는, 상기 중공 샤프트(300)를 고정하며 회전이 가능한 고정부(211)를 구비하는 심압대 라이브센터(210)가 상기 중공 샤프트(300) 내부로 이동하고, 상기 고정부(211)가 상기 콜렛(400)의 결합부(400a) 내부에 삽입되어, 상기 고정부(211)에 형성된 테이퍼진 경사면(211a)에 의해 상기 결합부(400a)의 단부에 형성된 확장부(400b)가 외측으로 벌어지면서 상기 중공 샤프트(300)의 내측면에 밀착되어 고정되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 중공 샤프트 가공방법