KR20190000509U - 방진구의 쉘 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 방진구에서 쉘의 조립구조를 개선한 방진구의 방진구 쉘 장치에 관한 것이다.
본 고안의 공작물에 직접 접하는 쉘과, 쉘이 고정되는 한편 쉘을 지지하는 쉘 지지부재를 포함하며, 쉘과 쉘 지지부재는 도브테일 및 도브테일 홈에 의해 착탈가능하게 고정되며, 쉘의 조립구조를 개선하여 쉘의 내구성을 높이고 교체를 용이하게 하며 공작물의 가공을 위한 셋업 준비시간을 단축하여, 가공 비용을 절감하고 생산성을 높인다.

Description

방진구의 쉘 장치{Shell Apparatus of steady}

본 고안은 방진구에서 쉘의 조립구조를 개선한 방진구의 쉘 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선반은 공작물의 회전과 그 회전축을 포함하는 평면 내에서 공구의 선운동에 의하여 공작물을 소정의 형태로 가공하는 공작기계이다.

이러한 선반은 작업면에 고정 설치되어 베이스와 가이드 역할을 하는 베드와, 상기 베드의 일측에 형성되며 전동기의 동력을 받아 회전하는 주축(headstock)과, 상기 베드의 안내면을 따라 슬라이딩하고 주로 공구가 고정되는 왕복대(tool carriage)와, 공작물의 중심을 잡아주는 심압대(tailstock) 및 부속장치들로 이루어진다.

여기서 부속장치의 하나로 사용되는 방진구는 길이에 비하여 직경이 작은 긴 공작물을 가공할 때 공작물의 굽힘과 이로 인한 진동을 방지해주는 도구로서 일정위치에 고정시키는 고정식 방진구과 왕복대에 고정되어 왕복대와 함께 이동하는 이동식 방진구로 나눌 수 있다.

특히, 선박의 크랭크 샤프트, 발전기 로터와 같은 중량이 큰 공작물을 가공할 경우 이를 지지하기 위하여 방진구가 반드시 필요하다. 이러한 방진구는 공작물과 직접 접하는 쉘(shell)을 구비하며, 가공할 공작물이 변경될 때나 쉘(쉘 고정구멍)이 파손되었을 경우 쉘(shell)을 교체해야 한다. 이 쉘은 승강이 가능한 퀼(또는 방진구 실린더의 로드)의 상단에 설치된다.

한국공개특허 제10-2012-0069194호 (공개일:2012.06.28.)

본 고안의 목적은 쉘의 조립구조를 개선하여 쉘의 내구성을 높이고 교체를 용이하게 하며 공작물의 가공을 위한 셋업 준비시간을 단축하는 방진구의 쉘 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 실시예에 따른 방진구의 쉘 장치는 공작물에 직접 접하는 쉘과, 쉘이 고정되는 한편 쉘을 지지하는 쉘 지지부재를 포함하며, 쉘과 쉘 지지부재는 도브테일 및 도브테일 홈에 의해 착탈가능하게 고정된다.

본 고안의 일실시예에 따른 방진구의 쉘 장치의 도브테일과 도브테일 홈은 조립 및 해체가 원활하도록 슬라이딩 면이 슬라이딩 방향으로 경사져 있을 수 있다. 도브테일은 쉘의 저면에 형성되고, 도브테일 홈은 쉘 지지부재의 상면에 형성되는 것이 바람직하다.

본 고안의 일실시예에 따른 방진구의 쉘 장치의 쉘과 쉘 지지부재는 착탈가능한 핀 부재에 의해 고정될 수 있다. 쉘의 저면에는 핀 부재의 외주면 일측부가 수용되며 끼워지는 제1요입홈이 형성되고, 쉘 지지부재의 상면에는 핀 부재의 외주면 타측부가 수용되며 끼워지는 제2요입홈이 형성되는 것이 바람직하다.

본 고안에 의한 방진구의 쉘 장치에 따르면, 쉘의 조립구조를 개선하여 쉘의 내구성을 높이고 교체를 용이하게 하며 공작물의 가공을 위한 셋업 준비시간을 단축하여, 가공 비용을 절감하고 생산성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 방진구의 쉘 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에서 쉘을 나타내는 평면도이다.
도 3은 도 2에서 화살표 A-A선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1에서 쉘 지지부재를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4에서 화살표 B-B선에 따른 단면도이다.
도 6은 본 고안의 실시예와 비교하기 위한 비교예의 방진구의 쉘 장치를 나타내는 구성도이다.
도 7은 도 6의 방진구의 쉘 장치에서 쉘의 볼트구멍이 파손된 상태를 나타내는 사진이다.

본 고안은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 고안에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 고안에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합하는 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 방진구의 쉘 장치를 나타내는 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 고안의 실시예에 따른 방진구의 쉘 장치(100)는 쉘(110, Shell), 쉘 지지부재(120) 및 핀 부재(130)를 포함한다.

방진구(St1)는 대형 공작물(대형 크랭크 샤프트, 대형 발전기 로터, 대형 터빈 로터 등) 가공용 방진구일 경우, 베드 상에 안착되는 베이스프레임과, 베이스 프레임의 상부에 안착되는 어퍼 프레임과, 어퍼 프레임에 설치되며 대형 크랭크 샤프트의 중앙 하부를 지지하는 센터 퀼과, 어퍼 프레임에 설치되며 크랭크 샤프트의 전방 및 후방을 지지하는 프론트 퀼 및 리어 퀼을 구비한다. 퀼은 어퍼 프레임에서 승강이 가능하며 방진구 실린더의 실린더 로드에 해당한다. 도 1은 대형 공작물 가공용 방진구(St1)에 설치되는 방진구의 쉘 장치(100)를 나타낸다.

쉘(110)은 공작물에 직접 접하는 부재로서, 쉘 지지부재(120)의 상면에 밀착하여 고정된다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 쉘(110)은 일정한 두께의 원판의 저면 중간에서 반경방향 외측으로 도브테일(111)이 돌출하여 형성되고, 도브테일(111)이 형성된 방향에 수직방향으로 원판의 저면 외주 양측에서 중심방향 내측으로 일정 깊이만큼 제1요입홈(112, 112')이 형성된 구조로 되어 있다.

도브테일(111)은 원판의 저면 중간에서 외면으로 갈수록 폭이 넓어지게 되어 있다. 즉 도브테일(111)의 슬라이딩 면은 슬라이딩 방향으로 경사져 있으며, 양측 경사면 사이의 경사각도(α)는 1.5ㅀ~2.5ㅀ정도인 것이 바람직하다. 도브테일(111)의 슬라이딩 면의 경사각도는 쉘의 조립과 해체를 원활하게 한다.

제1요입홈(112, 112')은 핀 부재(130)의 후술하는 핀 몸체의 외주면 일측부가 수용되며 끼워지는 홈으로서, 반원단면의 요입홈으로 되어 있다.

쉘 지지부재(120)는 쉘(110)이 고정되는 한편 쉘(110)을 지지하는 부재로서, 쉘(110)의 저면에 밀착하여 고정된다. 쉘 지지부재(120)는 방진구에서 승강이 가능한 퀼이나, 방진구 실린더의 로드나, 퀼 또는 방진구 실린더의 상면에 위치하여 쉘을 지지하는 중간부재가 될 수 있다. 본 실시예에서 쉘 지지부재(120)는 방진구 실린더의 로드로 되어 있다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 쉘 지지부재(120)는 로드의 상면 중간에서 반경방향 외측으로 도브테일 홈(121)이 요입하여 형성되고, 도브테일 홈(121)이 형성된 방향에 수직방향으로 로드의 상면 외주 양측에서 중심방향 내측으로 일정 깊이만큼 제2요입홈(122, 122')이 형성된 구조로 되어 있다.

도브테일 홈(121)은 로드의 상면 중간에서 외면으로 갈수록 폭이 넓어지게 되어 있다. 즉 도브테일 홈(121)의 슬라이딩 면은 슬라이딩 방향으로 경사져 있으며, 양측 경사면 사이의 경사각도(α)는 도브테일(111)과 동일한 각도로 1.5ㅀ~2.5ㅀ정도로 되어 있다. 도브테일(111)이 끼워져 슬라이딩하는 도브테일 홈(121)의 슬라이딩 면의 경사각도는 쉘의 조립과 해체를 원활하게 한다.

제2요입홈(122, 122')은 핀 부재(130)의 후술하는 핀 몸체의 외주면 타측부가 수용되며 끼워지는 홈으로서, 반원단면의 요입홈으로 되어 있다.

핀 부재(130)는 쉘(110)의 제1요입홈(112, 112')과 쉘 지지부재(120)의 제2요입홈(122, 122')에 끼워져 쉘(110)을 쉘 지지부재(120)에 고정하는 부재로서, 핀 몸체(131)와, 핀 몸체(131)의 단부에 달린 헤드부(132)를 구비한다. 헤드부(132)는 홀딩하여 취급하기 용이하도록 고리형태로 되어 있다.

한편, 쉘(110)과 쉘 지지부재(120)의 중심에는 도시하지 않은 고정구멍이 형성되고, 이 고정구멍에 도시하지 않은 핀 부재가 끼워지거나 체결부재가 체결되어 쉘(110)의 도브테일(111)이 쉘 지지부재(120)의 도브테일 홈(121)에서 슬라이딩하지 않게 고정할 수도 있다. 이때, 핀 부재나 체결부재의 헤드부는 쉘의 고정구멍에 완전히 삽입되어 공작물에 접촉하는 쉘(110)의 상면보다 낮게 위치되게 하여 간섭되지 않게 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 방진구의 쉘 장치(100)에서, 쉘(110)을 교체하기 위해서는 핀 부재(130)의 헤드부(132)를 잡고 빼낸 다음, 쉘(110)을 쉘 지지부재(120)에서 도브테일(111)의 슬라이딩 방향으로 당겨 분리해 낸 후, 새로운 쉘의 도브테일을 쉘 지지부재(120)의 도브테일 홈(121)에 맞추어 끼운 다음, 핀 부재(130)를 쉘 및 쉘 지지부재의 제1, 제2요입홈에 맞추어 끼우면 교체작업이 간단히 완료된다. 이때, 도브테일과 도브테일 홈은 그 슬라이딩 면이 슬라이딩 방향으로 경사져 있으므로 방진구 쉘의 분리 및 조립이 용이하게 된다.

도 6은 본 고안의 실시예와 비교하기 위한 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)를 나타내는 구성도로서, 방진구(St2)의 쉘(10)에 복수의 볼트구멍(11)이 형성되고 쉘 지지부재(20)에 복수의 나사구멍(21)이 형성되어, 체결볼트(30)를 볼트구멍(11)을 통해 나사구멍(21)에 체결하여 쉘(10)을 쉘 지지부재(20)에 고정하는 구조를 나타낸다.

이와 같은 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)에서는 초대형 공작물에 대한 가공작업을 계속하게 되면 쉘(10)의 볼트구멍(11)이 파손되는 경우가 많게 된다. 도 7은 도 6의 방진구의 쉘 장치에서 파손된 볼트구멍(11')의 셀(10)을 나타내는 사진이다.

쉘(10)이 파손되면 그 교체작업에 시간이 많이 소요된다. 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)에서 쉘을 교체하기 위해서는 방진구(St2)의 상측을 세척한 후, 체결볼트(30)을 분리하여 쉘(10)을 해체한 다음, 오일(가공유)을 제거하고 다시 세척한 다음, 새로운 쉘을 맞추어 체결볼트(30)로 조립하여 교체작업을 완료하게 되는데, 본 고안의 방진구의 쉘 장치(100)에 비해 체결볼트에 의한 나사 분리 조립과 오일제거 시간으로 인해 교체시간이 현저히 증가하게 된다. 이에 반해, 본 고안의 방진구의 쉘 장치(100)에서는 쉘에 볼트 구멍이 형성되어 있지 않으므로 오일(가공유)이 침투되지 않게 되어 별도의 오일제거 및 세척이 불필요하다.

그리고, 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)에서, 어떤 경우에는 그라인딩으로 막힌 구멍을 뚫어야 하기 때문에 추가 비용 및 시간이 소용된다. 또한, 그라인딩을 하고 나면 사용이 불가능한 수준이 되어 폐기해야 하기 때문에 리브레이징(Rebrazing)에 의한 추가 비용이 소요된다.

한편, 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)에서는 초대형 공작물로 인해 공작물의 직경이 크면 방진구 실린더(셀 지지부재)의 최저점과 공작물과의 간격이 거의 없게 되므로 방진구의 쉘 파손시 교체가 불가능하고 최악의 경우에는 공작물을 분리해 내고 쉘 교체작업을 진행해야 하는 경우가 발생하게 되므로, 추가 셋업으로 인해 생산성 저하의 원인이 된다. 그리고, 체결볼트(30)로 고정하는 비교예의 방진구의 쉘 장치(1)에서는 볼트구멍(11)에 칩(chip)에 들어가게 되고 오일(가공유)를 타고 칩(chip)이 올라오게 되어 공작물과 쉘(10)사이에 끼여 손상을 입히는 수도 있다.

본 고안의 방진구의 쉘 장치(100)에서는 쉘 및 쉘 지지부재를 도브테일 구조로 형성함에 따라, 협소한 공간에서 쉘의 교체가 쉽게 되며, 쉘의 파손시에 쉘을 간단히 교체하여 대처할 수 있으며, 교체시간의 단축에 따라 가공을 위한 셋업 준비시간이 절감되어 생산성이 향상되며, 쉘(110)에 볼트 구멍이 형성되어 있지 않으므로 구멍의 막힘에 따른 그라인딩(grinding)을 하지 않아도 되고 내구성이 강화되어 쉘의 파손이 방지되며, 그라인딩(grinding)을 하지 않게 되어 리브레이징(rebrazing)의 주기가 그만큼 연장되므로 전반적으로 공작물의 가공을 위한 비용이 절감되는 효과가 있다.

이상, 본 고안의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 고안의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 고안의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 쉘 장치 111: 도브테일
112, 112': 제1요입홈 120: 쉘 지지부재
121: 도브테일 홈 122, 122': 제2요입홈
130: 핀 부재 131: 핀몸체
132: 헤드부
St1, St2: 방진구

Claims (5)

1. 공작물에 직접 접하는 쉘과,
   상기 쉘이 고정되는 한편 상기 쉘을 지지하는 쉘 지지부재를 포함하며,
   상기 쉘과 상기 쉘 지지부재는 도브테일 및 도브테일 홈에 의해 착탈가능하게 고정되는 것을 특징으로 하는 방진구의 쉘 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 도브테일과 상기 도브테일 홈은 슬라이딩 면이 슬라이딩 방향으로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 방진구의 쉘 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 도브테일은 상기 쉘의 저면에 형성되고, 상기 도브테일 홈은 상기 쉘 지지부재의 상면에 형성되는 것을 특징으로 하는 방진구의 쉘 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 쉘과 상기 쉘 지지 부재는 착탈가능한 핀 부재에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 방진구의 쉘 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 쉘의 저면에는 상기 핀 부재의 외주면 일측부가 수용되며 끼워지는 제1요입홈이 형성되고,
   상기 쉘 지지부재의 상면에는 상기 핀 부재의 외주면 타측부가 수용되며 끼워지는 제2요입홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 방진구의 쉘 장치.

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