KR102469515B1

KR102469515B1 - 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치

Info

Publication number: KR102469515B1
Application number: KR1020210096815A
Authority: KR
Inventors: 표해근
Original assignee: 주식회사 케이디밸브
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-11-21

Abstract

본 발명은 디스크본체의 체결구와 샤프트의 외경에 핀 홀을 동시 가공하도록 함으로서 종래와 같이 디스크본체의 체결구 및 샤프트의 외경에 핀 홀을 각각 별도로 가공하는 방식에 비해 핀 홀간의 오차가 발생하지 않을 뿐만 아니라 동시 가공을 통해 작업성 향상 및 이로 인한 대량생산 효과를 가진 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치를 제공한다.

Description

버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치{The jig for processing disc pin hole of butterfly valve}

본 발명은 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크본체와 샤프트에 핀 홀을 동시 가공토록 한 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치에 관한 것이다.

일반적으로 밸브(valve)는 파이프의 도중 또는 파이프 끝에 결합하여 유체의 유량이나 압력 등을 조절하는데 사용하는 것으로서 아주 오래전부터 유체의 흐름을 제어하는데 사용되어 왔다.

즉, 밸브는 파이프계의 유체 흐름을 각각의 프로세스에서 요구하는 유체의 물리적 조건과 양에 맞도록 각 제어단계의 마지막 단계에서 유체의 흐름을 제어하는 가장 일반적이고 중요한 제어요소이다.

통상의 밸브는 보통 밸브바디, 뚜껑, 밸브샤프트, 디스크, 밸브 시트 및 패킹, 밸브버튼 등으로 구성되는데, 이러한 밸브는 구조에 따라 여러 가지 형식이 있으며, 또 사용 조건에 의해 구조 및 재질을 달리한다.

이러한 밸브는 유체의 흐름을 이용하는 모든 산업 분야에서 광범위하게 사용되고 있는데, 특히 화력발전소, 석유화학제품 운반선 및 유조선 등에 사용되고 있는 중, 소형밸브는 그 사용 용도에 따라 볼 밸브 및 게이트 밸브등 다양한 밸브를 사용하고 있다.

그러나 대형 밸브는 설치 면적과 중량의 문제점 때문에 버터플라이 밸브가 많이 사용되고 있다.

버터플라이 밸브는 밸브바디 내부에 설치된 원형의 디스크를 밸브샤프트로 회전시킴으로써 유체의 흐름을 포함하는 개폐와 유량을 조절하는 목적으로 사용되는데, 밸브샤프트에 의한 디스크의 회전 각도에 따라서 유량이 조절되기 때문에 구조가 비교적 간소하고, 다른 밸브에 비해 경량화가 가능하여 부가적인 지지대를 필요로 하지 않아 제어 가능한 유량이 비해 소형화가 용이한 장점이 있다.

그로 인해 버터플라이 밸브는 아파트 단지, 댐, 배수펌프장, 수도배관 등 주로 상수도 공급에 관련된 시설물 등에서 널리 사용되고 있다.

밸브바디의 내부에서 회전 작동하는 디스크는 원판 형상의 디스크본체, 상기 디스크본체에 관통 설치되며 상기 디스크본체가 회전 동작할 수 있도록 하는 샤프트로 이루어진다.

한편, 디스크본체와 샤프트의 결합은 상기 디스크본체 및 샤프트의 외경에 핀 홀을 천공한 다음, 상기 핀 홀에 핀을 체결시켜 디스크본체에 샤프트를 결합 구성하게 된다.

상기 디스크본체와 샤프트의 외경에 천공되는 핀 홀은 작업자가 수작업으로 가공하게 되는 데, 이때 디스크본체에 형성된 핀 홀의 간격과, 샤프트의 외경에 형성된 핀 홀의 간격은 수작업으로 각각 가공하는 과정에서 오차가 발생하게 되며, 이러한 간격 오차는 디스크본체와 샤프트의 조립시 핀 체결이 이루어지지 못하는 문제로 이어지게 된다.

문헌 1: 대한민국 특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2017-0133920 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디스크본체와 샤프트에 핀 홀을 동시 가공토록 하여 디스크본체 및 샤프트에 형성된 핀 홀간의 사이 간격을 자동으로 동일하게 형성할 수 있도록 한 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치를 제공한다.

따라서, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 버터플라이 밸브에 사용되는 디스크본체의 체결구 외경 및 상기 체결구에 삽입되는 샤프트의 외경에 핀 홀을 동시 가공할 수 있도록 상기 디스크본체 및 샤프트를 고정하는 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치에 있어서, 평판 타입의 플레이트, 상기 플레이트의 상면 중앙을 기준으로 해서 외곽을 따라 방사상으로 관통 형성되는 적어도 하나 이상의 사선방향 가이드 장공, 상기 사선방향 가이드 장공에 각각 이동 가능하게 끼워지는 스크류볼트, 상기 스크류 볼트의 상면에 설치되며 상기 디스크본체를 받쳐주는 적어도 하나 이상의 단턱을 구성하여 상기 디스크본체를 상기 플레이트위에 받쳐주는 디스크본체 거치대, 상기 플레이트의 상면 양측에 구비되며 상기 디스크본체 거치대에 올려진 상기 디스크 본체를 클램핑하는 디스크본체 클램핑부, 상기 플레이트의 후면에 연장 형성되는 연장플레이트, 상기 플레이트와 상기 연장플레이트의 중앙을 따라 관통 형성되는 제 1직선방향 가이드장공, 상기 제 1직선방향 가이드장공에 이동 가능하게 끼워지는 스크류볼트, 상기 스크류볼트의 상면에 설치되는 왕복대, 상기 왕복대의 전면에 형성되며 상기 디스크본체의 체결구에 삽입되는 상기 샤프트의 끝단이 올려지는 "Ｖ"형블럭, 상기 "Ｖ"형블럭의 상면에 일정간격 떨어진 상태로 위치하며 상기 왕복대에 설치되어 있는 고정너트에 나사식으로 체결된 상태에서 핸들의 동작으로 상기 Ｖ"형블럭에 올려져 있는 상기 샤프트의 끝단을 가압 고정하는 리드스크류로 구성한 샤프트 클램프로 구성하며, 상기 샤프트의 선단은 상기 디스크 본체의 체결구를 관통한 상태에서 상기 체결구의 외부로 노출되되, 상기 샤프트의 선단 노출 길이는 상기 밸브의 규격 및 종류에 따라 조절하며, 상기 샤프트의 선단 노출 길이 조절에 맞추어 상기 샤프트 클램프를 상기 제 1직선방향 가이드장공을 따라 전, 후 이동시켜 상기 샤프트를 지지하도록 한 상태에서 상기 체결구의 외경 및 상기 샤프트의 외경에 핀 홀을 동시 가공하도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 디스크본체의 체결구와 샤프트의 외경에 핀 홀을 동시 가공하도록 함으로서 종래와 같이 디스크본체의 체결구 및 샤프트의 외경에 핀 홀을 각각 별도로 가공하는 방식에 비해 핀 홀간의 오차가 발생하지 않을 뿐만 아니라 동시 가공을 통해 작업성 향상 및 이로 인한 대량생산 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에서 샤프트 클램핑부를 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 도 1의 측면도.
도 4는 도 3의 동작상태도.
도 5는 버터플라이 밸브를 구성하는 디스크 본체와 샤프트의 핀 홀 가공 전, 후 상태를 도시한 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

첨부된 도 1은 본 발명의 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 샤프트 클램핑부를 발췌하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 1의 측면도이고, 도 4는 도 3의 동작상태도이고, 도 5는 버터플라이 밸브를 구성하는 디스크 본체와 샤프트의 핀 홀 가공 전, 후 상태를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치는 디스크본체(10)와, 샤프트(14)를 핀으로 결합하기 위해 상기 디스크본체(10)의 체결구(12) 및 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 동시 가공할 수 있도록 디스크본체(10) 및 샤프트(14)를 고정하는 장치로서, 플레이트(20), 디스크본체 거치대(30), 디스크본체 클램프(40), 샤프트 클램프(50)를 포함하여 구성한다.

상기 디스크본체(10)는 밸브바디의 내부에서 회전 동작하며 밸브바디의 유로를 개방 및 폐쇄시키는 부재로서, 원판 형태로 중앙에는 체결구(12)가 관통 형성되며, 상기 체결구(12)로는 샤프트(14)가 관통한 상태로 핀 결합한다.

상기 샤프트(14)는 상기 디스크본체(10)가 회전 동작할 수 있도록 하는 중심축 기능을 수행하는 부재로서, 원기둥 형태로 상기 디스크본체(10)의 체결구(12)를 관통하며 그 양단은 상기 체결구(12)의 외부로 노출 구성된다.

한편, 상기 디스크본체(10)의 체결구(12) 외경과, 상기 샤프트(14)의 외경에는 서로 연결하여 통하는 핀 홀(16, 18)이 관통 형성되며, 상기 핀 홀(16, 18)에는 핀(110, 112)이 체결되며 샤프트(14)를 디스크본체(10)에 결합 구성하게 된다.

상기 디스크본체(10)와 샤프트(14)에 핀 홀(16, 18)을 관통 형성하기 위해서는 디스크본체(10) 및 샤프트(14)를 고정하기 위한 지그가 필요하다.

상기 지그는 평판 형태로 하단에는 다리부재를 통해 지면에서 일정거리 이격되게 위치하는 플레이트(20)로 외형을 구성한다.

상기 플레이트(20)의 상면에는 제 1, 2직선방향 가이드 장공(24, 26)과, 복수개의 사선방향 가이드 장공(22)이 플레이트(20)의 상면 중앙을 중심으로 해서 방사상으로 펼쳐진 상태로 형성된다.

상기 사선방향 가이드장공(22)은 플레이트(20)의 중앙을 중심으로 해서 사선 방향으로 4개가 서로 일정간격 떨어진 상태로 관통 형성된다.

상기 각 사선방향 가이드장공(22)에는 디스크본체 거치대(30)가 각각 이동 가능하게 설치된다.

상기 디스크본체 거치대(30)의 상면에는 적어도 하나 이상의 단턱(32)이 계단식으로 형성되고, 상기 단턱(32)에는 디스크본체(10)의 외곽 하면이 올려지게 된다.

그리고 디스크본체 거치대(30)의 하단에는 스크류볼트(34)가 설치되고, 상기 스크류볼트(34)는 상기 사선방향 가이드장공(22)을 관통한 상태에서 디스크본체(10)의 직경 크기에 맞추어 상기 사선방향 가이드장공(22)을 타고 이동하며 디스크본체 거치대(30)의 위치를 조정하게 된다.

상기 스크류볼트(34)의 외경에는 너트(36)가 나사식으로 체결되며, 상기 너트(36)는 스크류볼트(34)의 이동이 완료되고 나면 상기 스크류볼트(34)의 외경에 형성된 나사산을 타고 이동하며 플레이트(20)의 하면에 압착되며 위치 이동이 완료된 디스크본체 거치대(30)를 플레이트(20)상에 고정시키게 된다.

상기한 디스크본체 거치대(30)는 동일한 구조로 4개를 제작하여 상기 4개의 사선방향 가이드장공(22) 마다 하나씩 각각 설치하도록 한다.

상기 플레이트(20)의 중앙을 기점으로 해서 양측에는 디스크본체 클램프(40)가 설치된다. 상기 디스크본체 클램프(40)는 상기 디스크본체 거치대(30)의 단턱(32)에 디스크본체(10)가 올려지고 나면 상기 디스크본체(10)의 외곽면을 클램핑하여 핀 홀 가공과정에서 디스크본체(10)를 흔들림없이 고정시키게 된다.

상기 디스크본체 클램프(40)는 디스크본체(10)의 직경 크기에 따라 상기 플레이트(20)에 형성되어 있는 다수개의 구멍(21)들에 선택적으로 끼워지는 끼워지는 체결핀부, 상기 체결핀부의 상단에 설치되며 상기 디스크본체(10)의 외곽면을 클램핑하는 클램핑부(44)로 구성한다.

한편, 상기 플레이트(20)의 일면에는 연장플레이트(29)가 일체 연장 형성되고, 상기 연장플레이트(29)와 상기 플레이트(20)에는 제 1직선방향 가이드장공(24) 및 제 2직선방향 가이드장공(26)이 상기 플레이트(20)의 중심을 기점으로 해서 전, 후방향에 각각 복수개가 형성된다.

상기 제 1직선방향 가이드장공(24)이 상기 플레이트(20)의 일면에 연장 형성되어 있는 연장플레이트(29)까지 형성한 것은 디스크본체(10)에 비해 상대적으로 길이가 긴 샤프트(14)를 고정할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 제 1직선방향 가이드장공(24)에는 상기 디스크본체(10)에 결합되는 샤프트(14)를 고정하는 샤프트클램핑부(50)가 설치된다.

상기 샤프트 클램핑부(50)는 상기 제 1직선방향 가이드장공(24)에 끼워지는 볼트(52), 상기 볼트(52)의 외경에 나사식으로 체결되며 상기 볼트(52)를 상기 제 1직선방향 가이드장공(24)에 압착 고정시키는 너트(54), 상기 볼트(52)의 상단에 결합되며 상기 볼트(52)의 이동에 따라 전, 후 방향으로 이동하는 왕복대(56), 상기 왕복대(56)의 상면에 고정 설치되는 "∨"형블럭(58), 상기 "∨"형블럭(58)의 위에 일정간격 떨어진 상태로 상기 왕복대(56)의 상면에 고정되는 고정너트(60), 상기 고정너트(60)에 나사식으로 체결되며 핸들(64)의 동작으로 정, 역 방향으로 회전하는 과정에서 상기 고정너트(60)를 타고 상, 하 이동하는 리드스크류(62)로 구성한다.

상기한 샤프트 클램핑부(50)는 디스크 본체(10)의 체결구(12)에 체결하고자 하는 샤프트(14)의 끝단을 "∨"형블럭(58)에 올려놓은 다음, 리드스크류(62)를 회전시키면 상기 리드스크류(62)는 하강하며 상기 "∨"형블럭(58)에 올려져 있는 샤프트(14)의 끝단을 가압 고정하게 된다.

상기한 구성의 지그장치를 통해 디스크본체(10)의 체결구(12)에 샤프트(14)를 삽입한 다음, 상기 디스크본체(10) 및 샤프트(14)를 각각 클램핑 고정한 상태에서 가공툴을 이용하여 디스크본체(10)의 체결구(12)에 핀 홀(16)을 가공하면 샤프트(14)의 외경에 형성될 핀 홀(18) 까지 한번에 동시가공할 수 있다.

한편, 상기 샤프트(14)의 외경에 가공될 핀 홀(18)의 위치는 디스크가 설치되어 지는 버터플라이 밸브의 종류나 규격 등에 따라 달라지게 된다. 즉, 밸브의 종류나 규격에 따라 달라지면 이에 맞추어 상기 샤프트(14)의 외경에 가공될 핀 홀(18)의 위치를 조정하여 가공하기 위해 종래에는 작업자가 일일이 샤프트의 외경에 가공될 핀 홀의 위치를 측정한 후, 샤프트(14)를 별도의 지그에 물린 다음, 핀 홀(18)을 가공한 후, 디스크본체에 삽입하는 방식으로 진행하게 되는 데, 이는 각 샤프트마다 핀 홀의 가공 위치를 측정하여야 함으로서 작업성이 떨어져 대량생산에는 한계가 있다.

따라서 본 발명은 샤프트(14)의 외경에 핀 홀의 위치를 미리 측정하고, 별도의 가공지그에 고정할 필요없이 상기 샤프트(14)를 디스크 본체(10)의 체결구(12)에 삽입한 다음, 상기 체결구(12) 외부로 노출되어 지는 샤프트(14)의 선단(14a) 노출 길이를 측정한 후, 전술한 샤프트 클램핑부(50)를 전, 후 이동시킨 상태에서 샤프트(14)의 끝단(14b)을 받쳐준 상태로 클램핑함으로서 샤프트(14)의 외경에 가공될 핀 홀(118)을 사용조건에 맞게 정확한 위치에 가공할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치를 이용하여 디스크 본체에 샤프트를 조립하는 과정을 기술하기로 한다.

먼저, 디스크 본체(10)를 지그장치에 고정한다. 이때 디스크 본체(10)의 직경 크기에 맞추어 디스크 본체 거치대(30) 및 디스크본체 클램프(40)의 위치를 조정하여야 한다.

디스크 본체 거치대(30)의 위치 조정은 너트(36)를 풀어준 후, 볼트(34)를 이동시키면 상기 볼트(34)는 플레이트(20)의 사선방향 가이드장공(26)을 타고 이동하며 거치대(30)의 위치를 디스크본체(10)의 직경에 맞추어 조정한 다음, 다시 너트(36)를 조여 거치대(30)를 고정시켜 디스크본체(10)를 흔들림없이 받쳐준다.

다음, 디스크 본체 클램프(40)를 디스크 본체(10)의 외곽에 접촉하도록 위치시킨 상태에서 디스크 본체 클램프(40)의 클램핑부(44)를 이용하여 디스크 본체(10)를 클램핑하도록 한다.

다음, 디스크 본체(10)의 체결구(12)로 조립하고자 하는 샤프트(14)를 끼워넣는다. 이때 샤프트(14)의 선단은 체결구(12)를 관통하여 체결구(12)의 외부로 노출되는 데, 이때 디스크 본체(10)가 설치되어 질 버터플라이밸브의 요구사항에 맞춰 샤프트(14)의 선단(14a) 노출 길이를 측정하여 해당 길이만큼 노출되면 샤프트(14)의 삽입을 중단한다.

다음, 샤프트(14)의 끝단(14b)을 고정하기 위해 샤프트 클램핑부(50)를 플레이트(20)의 제 1직선방향 가이드장공(22)을 따라 전, 후 이동시킨 다음, 샤프트 클램핑부(50)의 "∨"형블럭(58)에 상기 샤프트(14)의 끝단을 올려놓은 후, 리드스크류(62)를 회전시켜 상기 "∨"형블럭(58)에 올려져 있는 샤프트(14)의 끝단을 가압 고정하도록 한다.

이어서, 디스크 본체(10)의 체결구(12) 외경으로 가공툴을 위치시킨 다음, 상기 가공툴을 구동시켜 체결구(12)의 외경과, 상기 체결구(12)에 삽입되어 있는 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 동시 가공한다.

상기한 과정을 통해 디스크본체(10)의 체결구(12)와 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 동시 가공하도록 함으로서 종래와 같이 디스크본체(10)의 체결구(12) 및 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 각각 별도로 가공하는 방식에 비해 핀 홀간의 오차가 발생하지 않을 뿐만 아니라 동시 가공을 통해 작업성 향상 및 이로인한 대량생산 효과를 구현할 수 있다.

10: 디스크 본체 12: 체결구
14: 샤프트 16, 18: 핀 홀
20: 플레이트 22: 제 1직선방향 가이드장공
26: 사선방향 가이드장공 30: 디스크 본체 거치대
40: 디스크 본체 클램핑부 50: 샤프트 클램핑부

Claims

버터플라이 밸브에 사용되는 디스크본체(10)의 체결구(12) 외경 및 상기 체결구(12)에 삽입되는 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 동시 가공할 수 있도록 상기 디스크본체(10) 및 샤프트(14)를 고정하는 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치에 있어서,
평판 타입의 플레이트(20);
상기 플레이트(20)의 상면 중앙을 기준으로 해서 외곽을 따라 사선 방향으로 관통 형성되는 적어도 하나 이상의 사선방향 가이드 장공(26);
상기 사선방향 가이드 장공(26)에 각각 이동 가능하게 끼워지는 스크류볼트(34);
상기 스크류 볼트(34)의 상면에 설치되며 상기 디스크본체(10)를 받쳐주는 적어도 하나 이상의 단턱(32)을 구성하여 상기 디스크본체(10)를 상기 플레이트(20)의 위에 받쳐주는 디스크본체 거치대(30);
상기 플레이트(20)의 상면 양측에 구비되며 상기 디스크본체 거치대(30)에 올려진 상기 디스크 본체(10)를 클램핑하는 디스크본체 클램핑부(40);
상기 플레이트(20)의 후면에 연장 형성되는 연장플레이트(29);
상기 플레이트(20)와 상기 연장플레이트(29)의 중앙을 따라 관통 형성되는 제 1직선방향 가이드장공(22);
상기 제 1직선방향 가이드장공(22)에 이동 가능하게 끼워지는 스크류볼트(52);
상기 스크류볼트(52)의 상면에 설치되는 왕복대(56);
상기 왕복대(56)의 전면에 형성되며 상기 디스크본체(10)의 체결구(12)에 끼워지는 상기 샤프트(14)의 끝단(14b)이 올려지는 "Ｖ"형블럭(58);
상기 "Ｖ"형블럭(58)의 상면에 일정간격 떨어진 상태로 위치하며 상기 왕복대(56)에 설치되어 있는 고정너트(62)에 나사식으로 체결된 상태에서 핸들(64)의 동작으로 상, 하 이동하며 상기 Ｖ"형블럭(58)에 올려져 있는 상기 샤프트(14)의 끝단(14b)을 가압 고정하는 리드스크류(62)로 구성한 샤프트 클램핑부(50)로 구성하며;
상기 샤프트(14)의 선단(14a)은 상기 디스크 본체(10)의 체결구(12)를 관통한 상태에서 상기 체결구(12)의 외부로 노출되되, 상기 샤프트(14)의 선단(14a) 노출 길이는 상기 버터플라이 밸브의 규격 및 종류에 따라 조절하며, 상기 샤프트(14)의 선단(14a) 노출 길이 조절에 맞추어 상기 샤프트 클램핑부(50)를 상기 제 1직선방향 가이드장공(22)을 따라 전, 후 이동시켜 상기 샤프트(14)의 끝단을 지지하도록 한 상태에서 상기 체결구(12)의 외경 및 상기 샤프트(14)의 외경에 핀 홀(16, 18)을 동시 가공하도록 함을 특징으로 하는 버터플라이 밸브의 디스크 핀 홀 가공용 지그장치.