KR20140137241A - 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법 - Google Patents

선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치는, 상하로 승강되고 좌우로 회전가능한 테이블부;와 상기 테이블부의 상부에 체결되고, 환형의 축베어링 디스크를 고정시키는 지그부; 3축이송이 가능하고 회전하는 스핀들과 상기 스핀들의 단부에 원통형의 지석이 체결되는 지석홀더를 포함하며, 상기 지그부에 고정된 축베어링 디스크의 상부면을 상기 지석의 외주연으로 연삭가공하는 그라인드부; 및 상기 테이블부의 승강량 및 회전량과 상기 그라인드부의 스핀들의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부;를 포함한다.
한편 본 발명에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법은, (a) 테이블부에 환형의 축베어링 디스크를 수평으로 고정시키는 단계;와 (b) 단부에 원통형의 지석이 체결되고 회전하는 스핀들을 상기 축베어링 디스크의 상부면 상에 수평하게 이동시키는 단계; 및 (c) 상기 테이블부를 상기 축베어링 디스크의 중심을 기준으로 회전시키면서 상부로 이동시켜 상기 축베어링 디스크의 상부면 일부에 경사면을 형성시키면서 연삭하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 테이블부의 승강량 및 회전량과 그라인드부의 스핀들의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부가 구비됨으로써 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 그라인드부에 구비되는 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱할 수 있는 드레서가 더 구비됨으로써 고경도의 베어링디스크의 연삭작업 시에 가공반력을 고려하여 지석의 형상을 형성시킬 수 있는 차별된 효과가 있다.

Description

선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법{GRINDING APPARATUS FOR AXIAL BEARING DISC OF TURBOCHARGER AND GRINDING METHOD THEREFOR}
본 발명은 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있으며 고경도의 베어링디스크의 연삭작업 시에 가공반력을 고려하여 지석의 형상을 형성시킬 수 있는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법에 관한 것이다.
국내 조선공업은 1980년대부터 급속도로 발달하기 시작하여 1990년대에 들어 국내 조선공업의 신조선 수주량이 890만 GT로 전세계수주량의 38%를 차지함으로써 일본의 32.3%를 상회하기 시작하였으며 지난 5년동안 선박 건조량이 매년 10-20 %씩 신장함에 따라 이에 비례하여 조선산업에 사용되는 장비들의 생산실적도 증대되어 1993년도에는 세계시장이 1조억원의 규모를 초과하게 되었다. 그러나 아직도 조선산업의 핵심부분인 엔진관련 장비들은 대부분 수입에 의존하고 있고 이들은 기술이전이 어려운 고부가가치 품목들이 대부분이다. 고부가가치를 좌우하는 조선장비들의 생산규모는 일본의 10%미만으로 핵심부품은 외국에서 전량 수입하고 있다.
도 1에서 보여 주는 바와 같이 터보차져는 엔진의 배기가스를 이용하여 터빈 로터 (Turbine Rotor)를 회전시킴으로써, 터빈 블레이드와 동일한 축에 연결된 콤프레서 휠(Compressor Wheel)를 회전시켜 엔진에 압축공기를 강제적으로 투입하여 엔진의 효율을 40～50% 향상시키는 장치이고 여기서 ①은 외부에 있는 공기를 흡입하는 부분이며,②는 엔진헤드로 압축된 공기를 불어 넣는 부분이다. ③은 엔진의 배기가스가 흡입되어 터보차져의 터빈 휠을 작동시킨다. ④는 터빈 휠을 작동시킨 배기가스가 배출되는 부분이다.
특히 도 1의 가운데 붉은색 원의 Axial Bearing은 터보차져에 있어서 선박용 터보차져의 성능을 좌우하기 때문에 높은 정밀도를 요구하는 동시에 고속 및 진동이 많이 발생하는 등의 극도로 가혹한 조건에서 사용되는 장치이다. 이는 터보차져의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 장치 중의 하나로서, 현재 전혀 국산화가 이루어지지 않고 있으며 100% 수입에 의존하고 있는 실정으로 부품의 국산화 개발이 시급한 실정이다.
도 2는 도 1의 붉은색 원 부분으로서 선박용 터보차져에서 Axial Bearing Ass,y에 적용된 기본 구조도를 나타낸다. 터보차져에서 Axial Bearing은 강성의 재질이어야 하며, 만약 구리 합금과 같이 연한 재질이라면 마모되어 유격이 생길 수 있다. 따라서 고강도 합금 소재이고 표면은 질화 열처리를 하여 내마모성을 높이고 Bearing Disc 및 Thrust Ring의 경우는 윤활성을 좋게 하기 위하여 DLC코팅을 하여 고체에서 마찰계수를 낮게 한다.
이와 관련해서 대한민국 등록특허 제622712호에서는 선삭이 완료된 디스크를 준비하는 단계; 상기 선삭이 완료된 디스크를 로딩하는 단계; 상기 로딩 된 디스크를 클램핑하는 단계; 상기 클램핑 된 디스크의 초기 런아웃을 측정하는 단계; 상기 초기 런아웃이 측정된 디스크에 연삭기를 이용하여 양면연삭을 하는 단계; 상기 연삭기를 이용한 양면연삭이 완료된 디스크에 엑슬 어셈블리를 조립하는 단계; 상기 엑슬 어셈블리가 디스크에 조립된 디스크 어셈블리의 토탈 런아웃을 측정하는 단계; 상기 디스크 어셈블리의 토탈 런아웃 측정 후 토탈 런아웃 에러가 발생하는 단계; 상기 토탈 런아웃 에러가 발생하여 디스크 어셈블리 상태로 연삭기를 이용하여 양면연삭을 하는 단계; 상기 연삭기를 이용한 양면연삭이 완료된 디스크 어셈블리의 토탈 런아웃을 측정하는 단계; 상기 토탈 런아웃이 측정된 디스크 어셈블리를 언클램핑 하는 단계; 및 상기 언클램핑 된 디스크 어셈블리를 언로딩하는 단계를 포함하는 '자동차용 디스크 어셈블리의 연삭방법'이 개시되어 있다.
그러나 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크는, 도 3에 도시된 바와 같이, 평평한 표면(Plain surface)과 경사진 웨지 표면(Wedge surface)이 일정구간마다 반복적으로 형성되어 있어서 통상적인 연삭장치로는 가공이 어려울 뿐만 아니라 질화처리 한 후에 베어링 디스크를 연삭작업해야 하므로 고경도 하에서 가공반력이 상승하여 원하는 규격의 베어링 디스크를 제작하기 어려운 문제점이 있으므로 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 전용 연삭장치의 개발필요성이 대두되었다.
대한민국 특허등록번호 제622712호 '자동차용 디스크 어셈블리의 연삭방법'
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 고경도의 베어링디스크의 연삭작업 시에 가공반력을 고려하여 지석의 형상을 형성시킬 수 있는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치는, 상하로 승강되고 좌우로 회전가능한 테이블부;와 상기 테이블부의 상부에 체결되고, 환형의 축베어링 디스크를 고정시키는 지그부; 3축이송이 가능하고 회전하는 스핀들과 상기 스핀들의 단부에 원통형의 지석이 체결되는 지석홀더를 포함하며, 상기 지그부에 고정된 축베어링 디스크의 상부면을 상기 지석의 외주연으로 연삭가공하는 그라인드부; 및 상기 테이블부의 승강량 및 회전량과 상기 그라인드부의 스핀들의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부;를 포함한다.
이때 상기 지그부는, 상기 테이블부의 상부로 돌출되고 상단면에는 상기 환형의 축베어링 디스크가 안착되며 영구자석으로 이루어진 제1지그와, 상기 제1지그의 상부에서 자력에 의해 체결되고 외주연은 상기 환형의 축베어링 디스크의 내주연을 지지하며 하단에는 상기 제1지그의 상단면에 형성된 요홈에 삽입될 수 있는 돌출단이 구비되는 제2지그로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 상기 테이블부의 상부에는 상기 지석을 드레싱하는 드레서가 더 구비되고, 상기 제어부는, 상기 스핀들의 이송량을 조절하여 상기 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱하는 것이 바람직하다.
한편 본 발명에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법은, (a) 테이블부에 환형의 축베어링 디스크를 수평으로 고정시키는 단계;와 (b) 단부에 원통형의 지석이 체결되고 회전하는 스핀들을 상기 축베어링 디스크의 상부면 상에 수평하게 이동시키는 단계; 및 (c) 상기 테이블부를 상기 축베어링 디스크의 중심을 기준으로 회전시키면서 상부로 이동시켜 상기 축베어링 디스크의 상부면 일부에 경사면을 형성시키면서 연삭하는 단계;를 포함한다.
또한 (d) 상기 테이블부의 상부로 돌출된 드레서의 상부에서 상기 회전하는 스핀들을 하부이송 및 수평이송시켜 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱하는 단계;가 더 포함되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 테이블부의 승강량 및 회전량과 그라인드부의 스핀들의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부가 구비됨으로써, 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있는 효과가 있다.
또한 그라인드부에 구비되는 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱할 수 있는 드레서가 더 구비됨으로써, 고경도의 베어링디스크의 연삭작업 시에 가공반력을 고려하여 지석의 형상을 형성시킬 수 있는 차별된 효과가 있다.
도 1은 선박엔진 터보차져의 절개사시도이고,
도 2는 선박용 터보차져의 축베어링 어셈블리의 기본 구조도,
도 3은 선박용 터보차져의 베어링디스크의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치의 전체사시도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치의 블록구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부의 체결상태도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드레서에 의한 드레싱과정을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법의 절차흐름도이다.
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100)의 전체사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100)의 블록구성도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부(20)의 체결상태도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100)는 테이블부(10)와, 지그부(20), 그라인드부(30) 및, 제어부(40)를 포함한다.
상기 테이블부(10)는 별도의 구동수단(미도시)에 의해 상하로 승강되고 좌우로 회전가능하게 구성된다.
상기 지그부(20)는 테이블부(10)의 상부에 체결되고, 환형의 축베어링 디스크(D)를 고정시킨다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 지그부(20)는 제1지그(22)와 제2지그(24)로 이루어진다.
상기 제1지그(22)는 테이블부(10)의 상부로 돌출되고 상단면에는 환형의 축베어링 디스크(D)가 안착되며 영구자석으로 이루어진다.
상기 제2지그(24)는 제1지그(22)의 상부에서 자력에 의해 체결되고, 외주연은 환형의 축베어링 디스크(D)의 내주연을 지지할 수 있는 형상으로 이루어지고, 하단에는 제1지그(22)의 상단면에 형성된 요홈(221)에 삽입될 수 있는 돌출단(241)이 구비된다.
상기 그라인드부(30)는 스핀들(32)과 지석홀더(34)를 포함하여 이루어지고, 지그부(20)에 고정된 축베어링 디스크(D)의 상부면을 연삭가공한다. 이를 위해 상기 스핀들(32)은 구동장치에 의해 3축이송 및 회전이 가능하게 체결되고, 상기 지석홀더(34)는 스핀들(32)의 단부에 구비되어 원통형의 지석(36)이 체결될 수 있도록 구성된다. 이러한 지석홀더(34)에 체결된 지석(36)의 외주연으로 축베어링 디스크(D)를 연삭가공한다.
상기 제어부(40)는 테이블부(10)의 승강량 및 회전량과 상기 그라인드부(30)의 스핀들(32)의 이송량 및 회전속도를 조절하여 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크(D)의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있게 한다. 즉 스핀들(32)의 회전에 따라 원통형의 지석(36)이 축베어링디스크의 표면을 연삭할 수 있도록 하되, 이때 제어부(40)는 테이블부(10)를 축베어링 디스크(D)의 중심을 기준으로 일정각도씩 회전함과 동시에 일정비율로 테이블부(10)를 상부로 이송시켜 경사진 웨지 표면을 연삭가공할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드레서(50)에 의한 드레싱과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100)는 드레서(50)가 더 구비된다.
상기 드레서(50)는 테이블부(10)의 상부에 고정설치되고 지석(36)을 드레싱한다. 이때 제어부(40)는 스핀들(32)의 이송량을 조절하여 지석(36)의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱할 수 있게 한다.
전술한 바와 같이 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크(D)는 연삭작업에 앞서 질화처리를 하게 되는데, 고경도 하에서는 가공반력이 상승하게 되므로 초경합금재질의 스핀들을 사용하여도 일정정도의 오차가 발생할 수 밖에 없는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서 본 발명은, 도 7에 도시된 바와 같이, 지석(36)을 드레싱할 때에 제어부(40)가 스핀들(32)의 이송량을 조절하는 방법으로 지석(36)의 외주연 형상을 변경가능하게 구성함으로써, 가공반력이 상승하게 되더라도 정밀한 연삭가공이 가능하게 되며 생산성도 향상시킬 수 있게 된다. 다만 도면에 도시된 스핀들(32)의 이송량과 지석(36)의 변경형상은 예시에 불과하며, 당업자 수준에서 필요에 따라 변경가능한 사항이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법(S100)의 절차흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법(S100)은, (a) 테이블부(10)에 환형의 축베어링 디스크(D)를 수평으로 고정시키는 단계(S10)와, (b) 단부에 원통형의 지석(36)이 체결되고 회전하는 스핀들(32)을 축베어링 디스크(D)의 상부면 상에 수평하게 이동시키는 단계(S20) 및, (c) 테이블부(10)를 축베어링 디스크(D)의 중심을 기준으로 회전시키면서 상부로 이동시켜 축베어링 디스크(D)의 상부면 일부에 경사면을 형성시키면서 연삭하는 단계(S30)를 포함한다.
또한 (d) 테이블부(10)의 상부로 돌출된 드레서(50)의 상부에서 회전하는 스핀들(32)을 하부이송 및 수평이송시켜 지석(36)의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱하는 단계(40)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
상기 (a) 내지 (d) 단계는 전술한 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100)에 의해 이루어지게 되며, 작동관계 및 작용효과는 전술하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치(100) 및 그 방법(S100)은, 테이블부(10)의 승강량 및 회전량과 그라인드부(30)의 스핀들(32)의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부(40)가 구비됨으로써 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크(D)의 웨지 표면을 효과적으로 가공할 수 있을 뿐만 아니라, 그라인드부(30)에 구비되는 지석(36)의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱할 수 있는 드레서(50)가 더 구비됨으로써 고경도의 베어링디스크의 연삭작업 시에 가공반력을 고려하여 지석(36)의 형상을 형성시킬 수 있는 차별된 효과가 있다.
100 : 축베어링 디스크 연삭장치
D : 축베어링 디스크
10 : 테이블부
20 : 지그부 22 : 제1지그
221 : 요홈 24 : 제2지그
241 : 돌출단
30 : 그라인드부 32 : 스핀들
34 : 지석홀더 36 : 지석
40 : 제어부
50 : 드레서

Claims (5)

  1. 상하로 승강되고 좌우로 회전가능한 테이블부;와
    상기 테이블부의 상부에 체결되고, 환형의 축베어링 디스크를 고정시키는 지그부;
    3축이송이 가능하고 회전하는 스핀들과 상기 스핀들의 단부에 원통형의 지석이 체결되는 지석홀더를 포함하며, 상기 지그부에 고정된 축베어링 디스크의 상부면을 상기 지석의 외주연으로 연삭가공하는 그라인드부; 및
    상기 테이블부의 승강량 및 회전량과 상기 그라인드부의 스핀들의 이송량 및 회전속도를 조절하는 제어부;를 포함하는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지그부는,
    상기 테이블부의 상부로 돌출되고 상단면에는 상기 환형의 축베어링 디스크가 안착되며 영구자석으로 이루어진 제1지그와, 상기 제1지그의 상부에서 자력에 의해 체결되고 외주연은 상기 환형의 축베어링 디스크의 내주연을 지지하며 하단에는 상기 제1지그의 상단면에 형성된 요홈에 삽입될 수 있는 돌출단이 구비되는 제2지그로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 테이블부의 상부에는 상기 지석을 드레싱하는 드레서가 더 구비되고,
    상기 제어부는,
    상기 스핀들의 이송량을 조절하여 상기 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱하는 것을 특징으로 하는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭장치.
  4. (a) 테이블부에 환형의 축베어링 디스크를 수평으로 고정시키는 단계;와
    (b) 단부에 원통형의 지석이 체결되고 회전하는 스핀들을 상기 축베어링 디스크의 상부면 상에 수평하게 이동시키는 단계; 및
    (c) 상기 테이블부를 상기 축베어링 디스크의 중심을 기준으로 회전시키면서 상부로 이동시켜 상기 축베어링 디스크의 상부면 일부에 경사면을 형성시키면서 연삭하는 단계;를 포함하는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법.
  5. 제4항에 있어서,
    (d) 상기 테이블부의 상부로 돌출된 드레서의 상부에서 상기 회전하는 스핀들을 하부이송 및 수평이송시켜 지석의 외주연 형상을 변경시키면서 드레싱하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 선박엔진 터보차져용 축베어링 디스크 연삭방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160120570A (ko) * 2015-04-08 2016-10-18 카디브(주) 인젝터용 밸브바디 재생장치
CN109262422A (zh) * 2018-11-01 2019-01-25 重庆江增船舶重工有限公司 一种用数控铣床对工件油楔面磨削的加工方法
CN111890147A (zh) * 2020-07-06 2020-11-06 丽水市莲都区升嘉文凯模具厂 一种用于轴承加工的外圈打磨装置
KR102234281B1 (ko) * 2019-11-08 2021-03-31 주식회사 디피메탈 전자석을 이용한 로타리 밀링기

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