KR20090093316A - 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발전소 터빈용 로터축을 가공하기 위한 휴대용 터닝(Turning)머신에 관한 것으로, 본 발명에 따른 터닝머신(100)은 로터축(1)의 원주 둘레에 조립하여 사용되며 그 구성은 로터축(1)의 원주 둘레에 합체된 좌우측 프레임(10a,10b)을 설치하고 좌·우측 양 프레임(10a)(10b)은 좌·우측 프레임(10a,10b)에 마련된 고정볼트(30a)에 의해 로터축(1)에 고정된다. 양 프레임(10a)(10b)사이에는 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b) 및 가이드 샤프트(40c)가 각각 조립되어 회전용 서보모터(50b)에 의해 스플라인 샤프트(40b)가 회전하면서 그 회전력에 의해 회전기어(60)가 로터축(1)의 원주 둘레를 회전하고, 회전하는 회전기어(60)에 부착된 툴 조립체(70, 바이트)가 로터축(1)의 원주면을 가공한다. 볼 스크류(40c)는 이송용 서보모터(50a)의 회전하면서 중간 프레임(10c)을 축선방향으로 이동시킨다. 따라서, 이송 및 회전용 서보모터(50a,50b)의 회전시 중간 프레임(10c)은 로터축(1)의 축선방향으로 이동함과 툴 조립체(70)가 부착된 회전기어(60)가 로터축(1)의 원주 둘레를 회전하면서 로터축을 가공한다. 본 발명은 운송이 어려운 샤프트의 가공에 유용하며, 현장에서 직접 가공할 수 있다.

Description

발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신{PORTABLE TURNING MACHINE FOR PROCESSING ROTOR AXIS OF ATOMIC REACTOR TURBINE}

본 발명은 발전소 터빈의 로터축 가공용 터닝(Turning) 머신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운반이 어렵거나 일반 공작기계에 의한 가공이 어려운 대직경 로터축 가공시 로터축에 직접 장착하여 로터축을 가공할 수 있는 휴대용 터닝머신에 관한 것이다.

각종 발전소에서 사용하는 터빈의 로터축은 직경이 매우 크기 때문에 일반적인 선반(CNC) 등과 같은 공작기계로는 가공하기 어려울 뿐만 아니라 운송 또한 용이하지 못하다.

만일 로터의 수리 작업을 위해 로터를 운송할 때 고중량의 로터 무게와 부피가 커 중장비를 사용해야 하는 번거로움이 있고, 만일 운송도중 로터가 손상을 입게되는 경우 경제적으로도 상당한 피해가 발생되고, 또한 운송시간에 따른 지연으로 가공이 지연되는 불편이 있어 왔다.

따라서, 대직경 사이즈를 지닌 로터축의 신속하고 손쉽게 현장에서 가공할 수 있는 가공머신의 개발이 요구되어 왔다.

본 발명은 전술한 바와 같은 대직경 로터축의 신속한 가공과 편리한 작업의 필요성에 의해 제안된 것으로서, 발전소의 로터와 같이 대직경이고 고중량이어서 운송이 어렵고 일반 공작기계로 가공하기 어려운 로터축(기타 샤프트 포함)을 현장에서 직접 가공할 수 있도록 로터축의 원주면에 조립하여 로터축을 가공할 수 있는 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적에 따른 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신을 구현하기 위한 구현수단으로서는,

본 발명의 터닝 머신(100)은, 로터축(1)의 원주 둘레에 합체되거나 해체될 수 있도록 적어도 2개 이상으로 분할된 각각의 좌·우측 및 중간 프레임(10a,10b,10c)과

상기 분할된 좌·우측 및 중간 프레임(10a,10b,10c)을 조립 및 분해할 수 있는 합체수단(20)과;

상기 좌·우측 프레임(10a,10b)을 로터축(1)에 지지하기 위한 고정수단(30)과;

상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 사이에 회전가능하게 결합되는 볼 스크류(40a) 및 스플라인 샤프트(40b) 그리고 상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 사이에 연결된 가이드 샤프트(40c)와,

상기 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b)에 각각 결합되어, 상기 볼 스크류의 축선방향으로 이동가능하게 결합되고, 상기 스플라인 샤프트(40b)가 공회전되도록 결합되며, 상기 가이드 샤프트(40c)에 슬라이딩 가능하게 결합된 중간 프레임(10c)과;

상기 중간 프레임(10c)에 회전가능하게 결합되고, 상기 스플라인 샤프트(10b)의 회전력에 의해 피동되고, 로터축(1)의 원주 둘레에 합체수단에 의해 합체되거나 분해할 수 있도록 적어도 2개 이상으로 분할된 회전기어(60)와;

상기 회전기어(60)에 부착되어 상기 회전기어(60)와 함께 회전하는 툴 조립체(70)와;

상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 중 일측 프레임에 부착되고 상기 스플라인 샤프트에 회전력을 제공하는 회전용 서보모터(50b) 및

상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 중 일측 프레임에 부착되고, 상기 볼 스크류(40a)에 회전력을 제공하는 이송용 서보모터(50a)로 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 터닝 머신은 대직경 사이즈를 지닌 샤프트나 로터축의 원주면에 직접 터닝머신을 조립하여 현장에서 직접 절삭이나 기타 가공작업을 수행할 수 있으므로 작업이 용이하고 로터축의 운송없이 신속히 가공할 수 있어 로터축이 손상되는 문제가 없다.

도 1은 본 발명에 따른 터닝머신를 로터축에 설치된 상태를 예시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 터닝 머신의 우측 프레임을 도시한 일측면도,

도 3 내지 도 8은 도 1에 도시된 A 내지 F부분을 확대하여 도시한 확대 단면도,

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:로터축 10a,10b,10c : 좌·우측 및 중간 프레임

20:합체수단 30: 고정수단

30a : 고정볼트 40a:볼 스크류

40b : 스플라인 샤프트 40c : 가이드 샤프트

50a : 이송용 서보모터 50b : 회전용 서보모터

51, 52 : 스퍼기어 60 : 회전기어

61 : 유성기어 70 : 툴 조립체

71 : 바이트 72 : 핸들

100: 터닝머신 B1 : 베어링

이하에서 본 발명에 따른 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 도 1에는 본 발명에 따른 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신에 대한 요부 단면도가 예시되어 있다.

도면에서 참조번호 10은 로터축이고, 100은 로터축의 원주둘레에 조립된 본 발명에 따른 터닝머신이다.

상기 터닝머신(100)은 도 1 및도 2에 도시된 바와 같이 로터축(10)의 원주면에 합체시켜 설치되거나 해체할 수 있도록 적어도 2개 이상으로 분할된 좌·우측 및 중간 프레임(10a, 10b, 10c)과, 분할된 좌·우측 및 중간 프레임(10a, 10b, 10c)을 합체시키고 분해시키기 위한 합체수단(20), 상기 좌·우측 프레임을 로터축의 원주면에 고정시키기 위한 고정수단(30)과, 상기 좌·우측 프레임(10a, 10b, 10c)사이에 결합된 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b) 및 가이드 샤프트(40c)와, 상기한 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b)를 회전시키기 위한 이송 및 회전용 서보모터(50a)(50b)와, 이송용 서보모터(50a)에 의해 이동하는 중간 프레임(10c)과, 회전용 서보모터(50b)에 의해 회전하는 툴 조립체(70)가 장착된 회전기어(60)로 구성되어 있다.

상기한 좌·우측 및 중간 프레임(10a, 10b, 10c)은 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 2개 이상으로 분할되어 합체할 수 있도록 구성되어 있고, 분할된 경계면에 합체 및 분해가능한 합체수단(20)이 마련되어 있으며, 로터축(1)에 상기 좌·우측 프레임(10a, 10b)을 고정시키기 위한 고정수단(30)을 구비하고, 상기 로터축(1)의 원주면으로부터 일정거리 이격되게 설치되고, 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b) 및 가이드 샤프트(40c)에 의해 상호 지지된다.

전술한 합체수단(20)의 채용예로서는 도 2에 도시된 바와 같이 분할된 프레임이 서로 접하는 경계면을 상호 교보적으로 맞물리도록 구성하고, 맞물린 두 부분을 볼트로 관통시킨 뒤 돌출된 볼트에 너트로 체결함으로써 분할된 프레임을 합체시키고, 상기 볼트와 너트를 분해함으로써 조립한 프레임을 분해할 수 있다.

따라서, 상기한 합체수단(20)에 의해 좌·우측 및 중간 프레임(10a, 10b, 10c)을 로터축의 둘레를 포위하도록 합체시킬 수 있고, 해체할 수 있다.

상기한 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b) 및 가이드 샤프트(40c)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 양 단부가 각각 좌·우측 프레임(10a, 10b)에 조립되어 상호 보완적으로 양측 프레임을 지지하고 중간 프레임(10c)을 좌우로 슬라이드 가능하도록 지지한다.

상기 중간 프레임(10c)은 도 2 , 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 일정각도로 분할되고 원주방향으로 연장된 복수개의 브라켓트(11a, 11b, 11c)를 구비하고 있다. 상기 브라켓트(11a, 11b, 11c) 중 어느 하나의 브라켓트(11a)에는 스플라인 샤프트(40b)에 베어링(B1)에 의해 회전가능하게 결합되어 있고, 브라켓트(11a)와 대칭방향에 설치된 브라켓트(11b)는 볼 스크류(40a)에 결합되어 있으며, 나머지 브라켓트(11c)는 가이드 샤프트(40c)에 축선방향으로 슬라이드 가능하도록 결합되어 있다.

상기한 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b)에는 도 1에 도시된 바와 같이 후술하는 이동용 서보모터(50a)와 회전용 서보모터(50b)로부터 동력을 전달받아 회전되면서 볼 스크류(40a)는 중간 프레임(10c)을 볼 스크류(40a)의 축선방향으로 이동시키고, 스플라인 샤프트(40b)은 중간 프레임(10c)에 회전가능하게 결합된 회전기어(60)를 회전시켜 상기 회전기어(60)에 부착된 툴 조립체(70)가 회전기어(60)와 함께 로터축(1)의 원주 둘레를 회전하면서 로터축(1)의 원주면을 가공한다. 이에 대해서는 이하에서 보다 더 상세히 설명될 것이다.

상기 중간 프레임(10c)에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 로터축(1)의 직경보다 큰 내경을 지니는 회전기어(60)가 회전가능하게 결합되어 있으며, 그 회전기어(60)는 스플라인 샤프트(40b)에 결합된 스퍼기어(52)와 맞물려 회전되도록 구성되어 있다.

상기 회전기어(60)는 좌우 프레임(10a)(10b)과 동일하게 적어도 2개 이상으로 분할되어 있으며, 분할된 경계면이 전술한 바와 같이 볼트에 의해 합체되고, 분해할 수 있도록 구성되어 있으며, 툴 조립체(70)가 결합되어진다.

상기 툴 조립체(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 바이트(71)와 같은 절삭용 공구가 탈부착되고, 부착된 공구를 로터축의 원주면쪽으로 전후진 시킬 수 있는 길이조절용 핸들(72)을 갖추고 있다.

상기 툴 조립체(70)는 상기한 회전기어(70)에 고정시킴에 있어 로터축(1)의 원주방향 내외측으로 이동할 수 있도록 회전기어(60)에 장공(도면에는 미도시됨)을 마련하고, 그 장공에 체결되는 위치에 따라 피가공용 로터축(1)의 직경변화에 대응할 수 있도록 구성되어 있다.

상기한 고정수단(30)의 채용예로서는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 나사산을 지니는 길이가 긴 고정볼트(30a)가 로터축(1)의 원주면을 향하도록 좌·우측 프레임(10a)(10b)에 설치되어 있으며, 고정볼트(30a)의 끝단이 로터축(1)의 원주면에 위치되어 전술한 좌·우측 프레임(10a)(10b)을 로터축(1)에 고정시킨다. 상기 고정볼트(30a)는 나사산의 체결깊이에 의해 좌·우측 프레임의 체결력을 조절할 수 있고, 로터축(1)과의 간격을 균일하게 조절할 수 있다.

상기한 이동용 서보모터(50a)는 도 1에 도시된 바와 같이 좌·우측 프레임 중 어느 한쪽에 부착하여도 무방하나 도면에는 우측 프레임(10b)에 부착된 상태를 예시되어 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 이동용 서보모터(50a)는 도 5와 도 7에 도시된 바와 같이 구동에 따른 동력이 우측 프레임(10b)에 결합된 스퍼기어(51)로 전달되고, 상기 스퍼기어(51)는 볼 스크류(40a)에 결합된 유성기어(42)와 맞물려 볼 스크류(40a)가 회전된다.

볼 스크류(40a)의 회전에 의해 중간 프레임(10c)이 그 축선방향으로 이동된다.

상기 회전용 서보모터(50b)는 도 5에 도시된 바와 같이 전원에 의해 구동되며 그 구동에 따른 동력이 우측 프레임(10b)에 결합된 스퍼기어(52)로 전달되고, 스퍼기어(52)는 스플라인 샤프트(40b)에 결합된 유성기어(61)와 맞물려 스플라인 샤프트(40b)를 회전시킨다.

참고로, 만일 회전기어(60)의 회전시 바이트(툴 조립체(70)에 장착된 공구)의 회전괘적에 따른 중심선과 로터축(1)의 자체의 중심선이 불일치하는 경우가 발생할 수 있다. 양 중심선이 불일치한 상태로 로터축(1)을 가공하는 경우 로터축(1)의 중심선과 가공된 원주면의 중심선이 불일치하는 문제(불량가공)가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 본 발명의 터닝머신을 운전하기에 앞서 중간 프레임에 인디게이트를 부착(도면에는 미도시됨)하여 테스트 회전시키면서 좌·우측 프레임간의 동심도를 일치시킨 뒤 실질적인 가공작업을 진행한다. 이때 동심도를 조절은 좌·우측 프레임에 설치된 특정 고정볼트(30a)의 체결깊이로 조절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 터닝머신은 직경이 대형인 로터축(1)의 원주면에 직접 장착하여 원주면을 가공할 수 있으므로 가공이 용이하고 가공작업을 신속하고 수행할 수 있다. 따라서, 로터를 가공장소로 운송할 필요가 없기 때문에 고가인 로터의 운송사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (3)

1. 로터축(1)의 원주 둘레에 합체되거나 해체될 수 있도록 적어도 2개 이상으로 분할된 각각의 좌·우측 및 중간 프레임(10a,10b,10c)과

   상기 분할된 좌·우측 및 중간 프레임(10a,10b,10c)을 조립 및 분해할 수 있는 합체수단(20)과;

   상기 좌·우측 프레임(10a,10b)을 로터축(1)에 지지하기 위한 고정수단(30)과;

   상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 사이에 회전가능하게 결합되는 볼 스크류(40a) 및 스플라인 샤프트(40b) 그리고 상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 사이에 연결된 가이드 샤프트(40c)와,

   상기 볼 스크류(40a)와 스플라인 샤프트(40b)에 각각 결합되어, 상기 볼 스크류의 축선방향으로 이동가능하게 결합되고, 상기 스플라인 샤프트(40b)가 공회전되도록 결합되며, 상기 가이드 샤프트(40c)에 슬라이딩 가능하게 결합된 중간 프레임(10c)과;

   상기 중간 프레임(10c)에 회전가능하게 결합되고, 상기 스플라인 샤프트(10b)의 회전력에 의해 피동되고, 로터축(1)의 원주 둘레에 합체수단에 의해 합체되거나 분해할 수 있도록 적어도 2개 이상으로 분할된 회전기어(60)와;

   상기 회전기어(60)에 부착되어 상기 회전기어(60)와 함께 회전하는 툴 조립체(70)와;

   상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 중 일측 프레임에 부착되고 상기 스플라인 샤프트에 회전력을 제공하는 회전용 서보모터(50b) 및

   상기 좌·우측 프레임(10a,10b) 중 일측 프레임에 부착되고, 상기 볼 스크류(40a)에 회전력을 제공하는 이송용 서보모터(50a)로 구성된 것을 특징으로 하는 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정수단(30)은 로터축(1)의 원주방향으로 길이조절이 가능한 고정볼트를 상기 좌·우측 프레임에 복수개 설치된 것을 특징으로 하는 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신.
3. 제1항에 있어서, 상기 합체수단은 상기 분할된 좌우측 프레임이 서로 접하는 경계면에 상호 교보적으로 맞물리도록 구성하고, 맞물린 두 부분을 볼트로 관통시킨 뒤 돌출된 볼트에 너트로 체결한 것을 특징으로 하는 발전소 터빈의 로터축 가공용 휴대용 터닝머신.