KR102440865B1 - Polishing apparatus for segment groove of turbine segment - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일측 표면에 원형그루브가 형성된 원반상 터빈의 일부 원주 구간을 구성하는 터빈세그먼트에 원형그루브의 일부 구간에 해당하는 세그먼트그루브를 연마하는 가공장치에 관한 것으로, CBN 연마휠과 연마휠을 지지하는 휠축을 갖는 공구유니트와, 휠축을 기립축선상태를 유지하면서 수평이동, 승강이동 및 회전구동하는 공구지지구동부와, 터빈세그먼트를 파지하여 연마가공 중에 휠축에 대해 가공기울임각을 가지고 유지하는 클램핑부 및, 터빈세그먼트를 터빈세그먼트의 평면에 대해 세그먼트그루브의 곡률반경보다 작은 회동반경으로 회동시키는 회동구동부를 포함한다.The present invention relates to a processing apparatus for grinding a segment groove corresponding to a partial section of a circular groove in a turbine segment constituting a partial circumferential section of a disk-shaped turbine having a circular groove formed on one surface thereof, and supporting a CBN abrasive wheel and a polishing wheel A tool unit having a wheel shaft to operate, a tool support driving part for horizontally moving, elevating and rotating the wheel shaft while maintaining the standing axis state, and a clamping part for holding the turbine segment and holding it with a machining inclination angle with respect to the wheel shaft during abrasive machining and a rotation driving unit for rotating the turbine segment with a rotation radius smaller than a radius of curvature of the segment groove with respect to the plane of the turbine segment.

Description

터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치{Polishing apparatus for segment groove of turbine segment}TECHNICAL FIELD [0002] Polishing apparatus for segment groove of turbine segment

본 발명은 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for grinding and processing a segment groove of a turbine segment.

터빈노즐은 일측 표면에 곡률반경이 대단히 큰 원형그루부가 형성된 원반형상을 갖는다. 터빈노즐은 조립의 용이성을 위해 다수의 터빈세그먼트로 분할 제작된 후 조립되며, 조립오차를 최소화하기 위해서는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브를 정밀하게 가공해야 한다.The turbine nozzle has a disk shape in which a circular groove having a very large radius of curvature is formed on one surface. For ease of assembly, the turbine nozzle is divided into a number of turbine segments and then assembled. In order to minimize assembly errors, the segment groove of the turbine segment must be precisely machined.

그러나, 종래의 가공장치는 터빈세그먼트에 형성된 세그먼트그루브의 곡률반경이 크기 때문에 이 곡률반경에 맞추어 가공장치의 연마휠을 상대 이동시키면서 회동지지하는 구조가 커져야 하며, 이에 따라 가공장치의 설치를 위해서는 큰 공간이 필요하다.However, in the conventional machining apparatus, since the radius of curvature of the segment groove formed in the turbine segment is large, the structure for supporting rotation while relatively moving the polishing wheel of the machining apparatus according to the radius of curvature must be large. space is needed

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연마휠의 회동지지구조를 최소화하여 가공장치를 컴팩트화하고, 가공장치의 설치를 위한 공간을 최소화할 수 있는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, and it is possible to minimize the rotation support structure of the polishing wheel to make the processing apparatus compact, and to minimize the space for the installation of the processing apparatus. aims to provide

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일측 표면에 원형그루브가 형성된 원반상 터빈의 일부 원주 구간을 구성하는 터빈세그먼트에 상기 원형그루브의 일부 구간에 해당하는 세그먼트그루브를 연마하는 가공장치에 관한 것으로, CBN 연마휠과 상기 연마휠을 지지하는 휠축을 갖는 공구유니트와, 상기 휠축을 기립축선상태를 유지하면서 수평이동, 승강이동 및 회전구동하는 공구지지구동부와, 상기 터빈세그먼트를 파지하여 연마가공 중에 상기 휠축에 대해 가공기울임각을 가지고 유지하는 클램핑부 및, 상기 터빈세그먼트를 상기 터빈세그먼트의 평면에 대해 상기 세그먼트그루브의 곡률반경보다 작은 회동반경으로 회동시키는 회동구동부를 포함한다.The present invention for achieving the above object relates to a processing apparatus for grinding a segment groove corresponding to a partial section of the circular groove in a turbine segment constituting a partial circumferential section of a disk-shaped turbine having a circular groove formed on one surface thereof, CBN A tool unit having an abrasive wheel and a wheel shaft for supporting the abrasive wheel, a tool support driving unit for horizontally moving, elevating and rotating the wheel shaft while maintaining a standing axis state, and the wheel shaft during abrasive processing by gripping the turbine segment and a clamping part for maintaining the machining inclination angle with respect to , and a rotation driving part for rotating the turbine segment with a rotation radius smaller than a radius of curvature of the segment groove with respect to the plane of the turbine segment.

여기서, 상기 클램핑부를 상기 휠축에 대해 접근이격방향으로 상기 가공기울임각의 범위 내에서 틸팅이동 가능하게 하는 틸팅지지부를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 연마휠의 스커트부가 세그먼트그루브의 원호에 직각으로 접촉할 수 있다.Here, the clamping unit may further include a tilting support unit that enables the tilting movement within the range of the machining inclination angle in the approach separation direction with respect to the wheel shaft. Accordingly, the skirt portion of the abrasive wheel can contact the arc of the segment groove at right angles.

상기 회동반경은 가공장치를 컴팩트화하여 가공장치의 설치를 위한 공간을 최소화할 수 있도록 상기 곡률반경의 50% 내지 30%인 것이 바람직하다.The turning radius is preferably 50% to 30% of the radius of curvature so as to minimize the space for the installation of the processing apparatus by making the processing apparatus compact.

상기 CBN 연마휠은 원반상의 휠본체와 상기 휠본체의 외측연을 따라 상기 휠본체의 반경방향에 대해 소정의 스커트각도로 하향 경사지게 절곡형성되어 상기 세그먼트그루브에 삽입되어 연마작업을 수행하는 스커트부를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 휠축을 기립축선상태를 유지하면서도 스커트부가 세그먼트그루브의 원호에 직각으로 접촉되면서 삽입될 수 있게 한다.The CBN abrasive wheel is bent downward at a predetermined skirt angle with respect to the radial direction of the wheel body along the outer edge of the wheel body and the outer edge of the wheel body on a disk shape, and is inserted into the segment groove to perform the polishing operation. may include Accordingly, the skirt portion can be inserted while maintaining the standing axis state of the wheel shaft while being in contact with the arc of the segment groove at right angles.

또한, 상기 스커트각도는 상기 가공기울임각의 ±3°이내인 것이 바람직하다.In addition, the skirt angle is preferably within ±3° of the processing inclination angle.

전술한 구성을 갖는 본 발명의 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치는 연마휠의 회동지지구조를 최소화하여 가공장치를 컴팩트화하고, 가공장치의 설치를 위한 공간을 최소화할 수 있어 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 효과가 있다.The segment groove grinding machine of the present invention having the above configuration minimizes the rotation support structure of the polishing wheel to make the processing apparatus compact, and to minimize the space for the installation of the processing apparatus, so that the space can be efficiently utilized. can have an effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 "A"의 부분 확대 사시도이다.
도 3은 도 2의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치의 이동좌표를 계산하는 원리도면이다.1 is a view schematically showing a segment groove grinding and processing apparatus of a turbine segment according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of “A” shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 2 .
4 is a diagram showing the principle of calculating the movement coordinates of the apparatus for grinding and processing a segment groove of a turbine segment according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a segment groove grinding apparatus of a turbine segment according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치(100)는 공구유니트(110), 공구지지구동부(120), 클램핑부(130), 회동구동부(140)로 이루어진다.1 to 3 , the apparatus 100 for grinding a segment groove of a turbine segment according to an embodiment includes a tool unit 110 , a tool support driving unit 120 , a clamping unit 130 , and a rotation driving unit 140 . is done

터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치(100)는 도 2를 참조하면, 일측 표면에 원형그루부가 형성된 원반상 터빈의 일부 원주 구간을 구성하는 터빈세그먼트(1)에 원형그루브의 일부 구간에 해당하는 세그먼트그루브(2)의 연마에 사용된다.2, the segment groove grinding apparatus 100 of the turbine segment corresponds to a partial section of the circular groove in the turbine segment 1 constituting a partial circumferential section of the disk-shaped turbine in which a circular groove is formed on one surface. Used for grinding the groove (2).

공구유니트(110)는 세그먼트그루브(2)를 연마하는 CBN 연마휠(112)과, CBN 연마휠(112)을 지지하는 휠축(114)을 가진다.The tool unit 110 has a CBN abrasive wheel 112 for grinding the segment groove 2 and a wheel shaft 114 for supporting the CBN grinding wheel 112 .

공구유니트(110)는 세그먼트그루브(2)를 연마하는 CBN 연마휠(112)과, CBN 연마휠(112)을 지지하는 휠축(114)을 가진다.The tool unit 110 has a CBN abrasive wheel 112 for grinding the segment groove 2 and a wheel shaft 114 for supporting the CBN grinding wheel 112 .

CBN 연마휠(112)은 원반상의 휠본체(112a)와, 휠본체(112a)의 외측연을 따라 휠본체(112a)의 반경방향에 대해 소정의 스커트각도로 하향 경사지게 절곡형성되어 세그먼트그루브(2)에 삽입되어 연마작업을 수행하는 스커트부(112b)로 이루어진다.The CBN abrasive wheel 112 is formed by bending the disc-shaped wheel body 112a and the outer edge of the wheel body 112a downward at a predetermined skirt angle with respect to the radial direction of the wheel body 112a to be inclined downwardly. ) is inserted into the skirt portion (112b) to perform a polishing operation.

여기서, 스커트각도는 후술하는 클램핑부(130)의 가공기울임각의 ±3°이내인 것이 바람직하며, 가공기울임각이 ±3°를 벗어나는 경우에는 스커트부(112b)가 세그먼트그루브(2)의 원호에 직각으로 접촉되지 않아 가공 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.Here, the skirt angle is preferably within ±3° of the machining inclination angle of the clamping part 130 to be described later. There is a problem in that processing precision is lowered because it does not contact at right angles to the .

공구지지구동부(120)는 휠축(114)을 기립축선상태를 유지하면서 수평이동, 승강이동 및 회전구동시키는 것으로 3축 또는 4축 로봇이 사용되는 것이 바람직하다.The tool support driving unit 120 moves the wheel shaft 114 while maintaining the standing axis state while horizontally moving, lifting and rotating, and a 3-axis or 4-axis robot is preferably used.

여기서, 수평이동은 휠축(114)이 가공대상물인 터빈세그먼트(1)에 대해 접근 및 이격되는 전후방향과, 휠축(114)이 터빈세그먼트(1)의 세그먼트그루브(2)의 가공방향으로 이동하는 좌우방향을 의미하며, 승강이동은 휠축(114)의 축선방향 이동을 의미한다.Here, the horizontal movement is the front-rear direction in which the wheel shaft 114 approaches and separates from the turbine segment 1 as the processing object, and the wheel shaft 114 moves in the machining direction of the segment groove 2 of the turbine segment 1 . It means a left-right direction, and the lifting movement means an axial movement of the wheel shaft 114 .

클램핑부(130)는 터빈세그먼트(1)를 파지하여 연마가공 중에 휠축(114)에 대해 가공기울임각을 가지고 유지한다.The clamping part 130 holds the turbine segment 1 and maintains it with a machining inclination angle with respect to the wheel shaft 114 during abrasive machining.

이러한, 클램핑부(130)는 클램핑지지대(132)와, 클램핑지지대(132)에 설치되어 터빈세그먼트(1)를 파지하는 클램프(134)로 이루어진다. 그리고, 클램핑부(130)를 휠축(114)에 대해 접근이격방향으로 가공기울임각의 범위 내에서 틸팅이동 가능하게 하는 틸팅지지부(136)를 더 포함한다.The clamping unit 130 includes a clamping support 132 and a clamp 134 installed on the clamping support 132 to hold the turbine segment 1 . And, it further includes a tilting support portion 136 that allows the clamping portion 130 to be tilted within the range of the machining inclination angle in the approach separation direction with respect to the wheel shaft 114 .

회동구동부(140)는 터빈세그먼트(1)를 터빈세그먼트(1)의 평면에 대해 세그먼트그루브(2)의 곡률반경보다 작은 회동반경으로 회동시킨다. 여기서, 회동반경은 곡률반경의 50% 내지 30%인 것이 바람직하다.The rotation driving unit 140 rotates the turbine segment 1 with a rotation radius smaller than the radius of curvature of the segment groove 2 with respect to the plane of the turbine segment 1 . Here, the turning radius is preferably 50% to 30% of the radius of curvature.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치의 수평이동과 승강이동에 대한 좌표는 도 4를 참조하면 다음과 같이 식들에 의해 구할 수 있다The coordinates for the horizontal movement and the elevating movement of the segment groove grinding apparatus of the turbine segment having the configuration as described above can be obtained by the following equations with reference to FIG. 4 .

공구유니트(120)의 승강이동(이하, 'Z축'이라 함)의 좌표는 하기의 식 1에 의해 구해진다.The coordinates of the elevating movement (hereinafter referred to as 'Z axis') of the tool unit 120 are obtained by Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

Z=(R1-R1*COS(A))-(R3-R3*COS(A))Z=(R1-R1*COS(A))-(R3-R3*COS(A))

=(R1-R3)*(1-COS(A)) =(R1-R3)*(1-COS(A))

여기서, R1은 터빈세그먼트의 회전각도가 0˚일때의 연마휠의 위치이며, R3는 터빈세그먼트가 특정각도로 회전되었을 때의 위치이고, COS(A)는 회동구동부의 회전각도를 의미한다.Here, R1 is the position of the abrasive wheel when the rotation angle of the turbine segment is 0°, R3 is the position when the turbine segment is rotated at a specific angle, and COS(A) is the rotation angle of the rotation driving part.

즉, Z축은 회동구동부의 중심에서 세그먼트그루브까지의 거리 및 회전각에 관계하면서 변화되어야 스커트부가 세그먼트그루브의 원호에 항상 직각으로 접한다.That is, the Z-axis must be changed in relation to the distance and rotation angle from the center of the rotation driving part to the segment groove so that the skirt part always contacts the arc of the segment groove at right angles.

수평이동의 전후방향(이하, 'X축'이라 함)의 좌표는 하기의 식 2에 의해 구해진다.The coordinates in the front-back direction of the horizontal movement (hereinafter referred to as 'X-axis') are obtained by Equation 2 below.

[식 2][Equation 2]

X=Z*Tan(B)X=Z*Tan(B)

여기서, Tan(B)는 휠축에 대한 클램핑부의 가공기울임각을 의미한다.Here, Tan(B) means the machining inclination angle of the clamping part with respect to the wheel axis.

즉, X축은 틸팅지지부에 의해 클램핑부가 틸팅이동될 때 스커트부가 세그먼트그루브의 원호에 항상 직각으로 접하도록 하기 위해서는 Z축에 대해 X축도 동시에 변화되어야 하며, X축의 변화값은 Z축의 변화에 비례한다.That is, the X-axis must be simultaneously changed with respect to the Z-axis in order to make the skirt part always contact the arc of the segment groove at right angles when the clamping part is tilted by the tilting support part, and the change value of the X-axis is proportional to the change of the Z-axis .

수평이동의 좌우방향(이하, 'Y축'이함)의 좌표는 하기의 식 3에 의해 구해진다.The coordinates of the horizontal movement in the left and right direction (hereinafter referred to as 'Y-axis') are obtained by Equation 3 below.

[식 3][Equation 3]

Y=R1*Sin(A)-R3*Sin(A)Y=R1*Sin(A)-R3*Sin(A)

=(R1-R3)*Sin(A) =(R1-R3)*Sin(A)

여기서, R1은 터빈세그먼트의 회전각도가 0˚일때의 연마휠의 위치이며, R3는 터빈세그먼트가 특정각도로 회전되었을 때의 위치이고, Sin(A)는 회동구동부의 회전각도를 의미한다.Here, R1 is the position of the abrasive wheel when the rotation angle of the turbine segment is 0°, R3 is the position when the turbine segment is rotated at a specific angle, and Sin(A) is the rotation angle of the rotation driving part.

즉, Y축은 회동구동부에 의해 클램핑부가 회전할 때 스커트부가 세그먼트그루브의 원호에 직각으로 접촉하도록 하기 위해서는 Z축과 Y축이 동시에 변화되어야 한다.That is, when the clamping part rotates by the rotation driving part, the Y-axis has to change the Z-axis and the Y-axis at the same time in order for the skirt part to contact the arc of the segment groove at right angles.

이상 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims below. You will understand that there is

1; 터빈세그먼트
2; 세그먼트그루브
110; 공구유니트
112; CBN 연마휠
112; 휠본체
112b; 스커트부
114; 휠축
120; 공구지지구동부
130; 클램핑부
132; 클램핑지지대
134; 클램프
136; 틸팅지지부
140; 회동구동부One; turbine segment
2; segment groove
110; tool unit
112; CBN grinding wheel
112; wheel body
112b; skirt part
114; wheel axle
120; tool support drive
130; clamping part
132; clamping support
134; clamp
136; tilting support
140; Hoedong Dongbu

Claims (5)

일측 표면에 원형그루브가 형성된 원반상 터빈의 일부 원주 구간을 구성하는 터빈세그먼트에 상기 원형그루브의 일부 구간에 해당하는 세그먼트그루브를 연마하는 가공장치에 있어서,
CBN 연마휠과 상기 연마휠을 지지하는 휠을 갖는 공구유니트;
상기 휠축을 기립축선상태를 유지하면서 수평이동, 승강이동 및 회전구동하는 공구지지구동부;
상기 터빈세그먼트를 파지하여 연마가공 중에 상기 휠축에 대해 가공기울임각을 가지고 유지하는 클램핑부; 및
상기 터빈세그먼트를 상기 터빈세그먼트의 평면에 대해 상기 세그먼트그루브의 곡률반경보다 작은 회동반경으로 회동시키는 회동구동부;를 포함하며,
상기 클램핑부는 상기 휠축에 대해 접근이격방향으로 상기 가공기울임각의 범위 내에서 틸팅이동 가능하게 하는 틸팅지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치.
In the processing apparatus for grinding a segment groove corresponding to a partial section of the circular groove in a turbine segment constituting a partial circumferential section of a disk-shaped turbine having a circular groove formed on one surface thereof,
a tool unit having a CBN abrasive wheel and a wheel supporting the abrasive wheel;
a tool support driving unit for horizontally moving, elevating and rotating the wheel shaft while maintaining the standing axis state;
a clamping part for holding the turbine segment and maintaining it with a machining inclination angle with respect to the wheel shaft during abrasive machining; and
Includes; a rotation driving unit for rotating the turbine segment with a rotation radius smaller than the radius of curvature of the segment groove with respect to the plane of the turbine segment,
Segment groove grinding and processing apparatus of a turbine segment, characterized in that the clamping part further comprises a tilting support part which enables the tilting movement within the range of the machining inclination angle in the approach and separation direction with respect to the wheel shaft.
 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 회동반경은 상기 곡률반경의 50% 내지 30%인 것을 특징으로 하는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치.
The method according to claim 1,
The turning radius is a segment groove polishing processing apparatus of a turbine segment, characterized in that 50% to 30% of the radius of curvature.
 청구항 1에 있어서,
상기 CBN 연마휠은 원반상의 휠본체와 상기 휠본체의 외측연을 따라 상기 휠본체의 반경방향에 대해 소정의 스커트각도로 하향 경사지게 절곡형성되어 상기 세그먼트그르부에 삽입되어 연마작업을 수행하는 스커트부를 더 포함하는 터빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치.
The method according to claim 1,
The CBN abrasive wheel is bent downward at a predetermined skirt angle with respect to the radial direction of the wheel body along the outer edge of the wheel body and the wheel body in a disk shape, and is inserted into the segment groove to perform abrasive work. Segment groove grinding processing apparatus of the turbine segment further comprising.
 청구항 4에 있어서,
상기 스커트각도는 상기 가공기울임각의 ±3°이내인 것을 특징으로 하는 더빈세그먼트의 세그먼트그루브 연마가공장치.5. The method according to claim 4,
The skirt angle is a segment groove abrasive processing apparatus of the dubin segment, characterized in that within ±3 ° of the processing inclination angle.
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