WO2009142394A2 - 크랭크 샤프트 저널가공용 방진구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선반에서 크랭크 샤프트의 저널 부분을 선삭가공시 편심과 편하중에 의하여 발생하는 진동을 억제할 수 있게 하는 방진구에 관한 것으로, 선반의 주축과 심압대에 고정된 저널의 외곽을 선회하는 저널에는 원주방향에서 3개로 분할되는 방진링을 결합볼트로 결합하여 고정하고 방진링에는 일정각도범위 내에서 회동가능하게 3방향으로 결합된 로드와 실린더의 신축작용으로 선회하는 크랭크 샤프트를 지지할 수 있게 구성하여 실린더에 내장된 스프링 또는 유체에 의하여 크랭크 샤프트에서 발생하는 진동을 흡수할 수 있게 한 구성과, 또 다른 실시예로 상·하로 개폐되고 내부에서 돌출높이를 조절할 수 있는 고정부재를 구비한 내륜으로 저널을 고정하고 내륜의 원주방향 가장자리에 형성된 가이드 홈이 외륜의 내측면에 형성된 결합홈과 결합되어 내륜의 회전을 외륜과의 면접촉에 의하여 슬라이딩 되게 함으로써 방진구의 회전에 의한 진동을 방지하게 한 것을 특징으로 한다.

Description

크랭크 샤프트 저널가공용 방진구
본 발명은 크랭크 샤프트의 선삭가공시 크랭크 샤프트에서 발생하는 진동을 억제할 수 있게 하는 방진구에 관한 것이다.
일반적으로 길이가 긴 가공물을 선반에서 선삭가공할 경우에는 가공물의 자체중량에 의한 처짐현상이나 바이트에 의한 절삭저항에 의하여 가공물에 휨이 발생하고, 처짐이나 휨은 가공물의 회전에 의하여 진동을 발생시키므로 가공물을 진원단면을 갖도록 가공하기 위하여는 가공물의 중간에 가공물을 지지하여 진동을 억제할 수 있게 하는 방진구가 사용된다.
크랭크 샤프트는 회전중심을 지지하는 베어링 저널과 베어링 저널의 원주방향 외곽에서 피스톤의 콘로드와 연결되는 콘로드 저널이 베어링 저널을 중심으로 크게 선회하면서 회전하는 구성이므로 베어링 저널 또는 콘로드 저널을 가공코자 할 경우에는 회전중심이 고정되는 저널 이외의 선회하는 저널은 고정되는 회전중심에서 크게 벗어난 상태에서 선회하므로 통상적인 방진구로는 지지할 수 없었다.
따라서 종래 크랭크 샤프트를 가공하고자 할 경우에는 도 6에 도시된 것과 같은 회전중심이 고정되는 저널에서 절삭공구와 접촉하는 반대측면에 반원상의 방진구를 설치하여 절삭저항에 의한 크랭크 샤프트의 휨을 방지하게 하여 진동의 발생을 억제할 수 있게 하였으나 회전중심의 외곽을 선회하는 저널의 원심력에 의하여 진동이 발생하지 않도록 하기 위하여는 크랭크 샤프트의 회전속도를 크게 할 수 없었다.
본 발명은 크랭크 샤프트의 회전중심 외곽부를 선회하는 저널을 지지하는 방진구를 제공하여 원심력에 의한 진동발생을 억제할 수 있게 함으로써 크랭크 샤프트의 회전속도를 높여 가공시간을 단축할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 도 다른 목적으로는 방진구의 롤러와 지그의 가이드 홈이 접촉하면서 회전하는 과정에서 발생하는 진동과 소음을 억제하고 방진구의 내구성을 향상하게 하는 것이다.
본 발명은 회전중심의 외곽을 선회하는 저널을 3개로 분할하여 결합할 수 있게 구성된 미끄럼 베어링 형태의 방진링으로 지지하고 방진링은 3방향으로 각각 신축이 가능한 실린더와 로드로 고정하여 선회하는 저널을 신축가능한 실린더와 로드로 지지할 수 있게 구성하며, 또한 방진링에서 저널과 접촉하는 면에는 PBC재질의 부싱을 개재하고 윤활유를 공급할 수 있게 하는 오일공급구조를 구비하고, 또한 방진링과 로드의 결합부위 및 실린더와 실린더 고정부 간에는 상호 회동이 가능한 구성으로 결합된다.
본 발명의 또 다른 수단으로는 방진구와 지그의 가이드 홈이 구름접촉하면서 회전하는 것을 면접촉으로 슬라이딩 되게 구성하여 방진구의 회전에 의하여 발생하는 진동과 소음을 억제할 수 있게 하고 방진구의 수명을 대폭 연장할 수 있게 구성하며, 또한 본 발명은 방진구와 지그의 내측면이 미끄럼 접촉하는 면에는 가이드 홈과 돌기를 서로 결합되게 구성하여 방진구가 지그로부터 이탈되는 것을 방지하게 하고 접촉면에 충진된 윤활유가 쉽게 유출되지 않도록 구성한다.
본 발명은 크랭크 샤프트의 회전중심 저널의 외곽에서 선회하는 저널을 방진구로 지지하게 할 수 있어 크랭크 샤프트가 회전함에 따라 발생하는 원심력에 의한 진동을 방지하게 할 수 있어 크랭크 샤프트의 가공을 위한 회전속도를 보다 높일 수 있게 하여 가공시간을 단축하게 할 수 있고, 가공부위의 진원도를 높일 수 있게 하는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 크랭크 샤프트의 개략적인 형태도
도 2는 선반에 고정되는 크랭크 샤프트의 개념도
도 3은 본 발명 요동형 방진구의 사시도
도 4는 본 발명 요동형 방진구의 단면도
도 5는 종래 크랭크 샤프트 방진구의 단면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예인 크랭크 샤프트에 클램핑된 상태의 정단면도
도 7은 본 발명이 크랭크 샤프트에 클램핑된 측단면도
도 8은 본 발명이 크랭크 샤프트에 언클램핑된 상태의 단면도
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1. 베어링 저널 2. 크랭크 샤프트 3. 주축대
4. 심압대 5. 절삭공구 6. 방진구
7. 콘로드저널 8. 요동형 방진구 9. 방진링
10. 로드 11. 실린더 12. 결합볼트
13. 회전핀 14. 부싱 15. 윤활유 공급파이프
16. 베드 17. 스프링 18. 볼조인트
26. 내륜 28, 28'. 힌지 29. 고정부재
30. 외륜 31. 방진구 32. 결합돌기
33. 가이드 홈 34. 그리스니플 35. 지그
선반의 주축과 심압대에 고정되는 크랭크 샤프트의 선삭가공시 진동을 억제하는 방진구에 있어서, 회전중심이 고정된 저널의 외곽을 선회하는 저널에는 원주방향에서 3개로 분할되는 방진링(9)을 결합볼트(12)로 결합하여 고정하고, 방진링(9)에는 일정각도범위 내에서 회동가능하게 결합된 로드(10)가 3개 방향에서 결합되고, 로드(10)에는 실린더(11)가 결합되어 로드(10)와 실린더(11) 사이에 구비된 스프링(17)에 의하여 진동을 흡수할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널가공용 방진구를 최선의 형태로 한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 크랭크 샤프트의 개략적인 형태도이고, 도 2는 선반에 고정되는 크랭크 샤프트의 개념도이며, 도 3은 본 발명 방진구의 사시도이고, 도 4는 본 발명 방진구의 단면도이며, 도 5는 종래 크랭크 샤프트 방진구의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예인 크랭크 샤프트에 클램핑된 상태의 정단면도이며, 도 7은 본 발명이 크랭크 샤프트에 클램핑된 측단면도이고, 도 8은 본 발명이 크랭크 샤프트에 언클램핑된 상태의 단면도이다.
본 발명의 실시예로는 도 3 내지 도 4로써, 도 2에 도시된 것과 같이 베어링 저널(1)을 가공코자 하는 크랭크 샤프트(2)는 양단부의 베어링 저널(1)을 선반의 주축대(3)와 심압대(4)로 고정하고, 주축대(3)와 심압대(4) 사이에서 가공되는 베어링 저널(1)은 절삭공구(5)와 접촉되는 반대측면을 공지의 방진구(6)로 지지한다.
주축대(3)에 고정되는 베어링 저널(1)의 회전중심 외곽을 선회하는 콘로드 저널(7)은 도 4에 도시한 것과 같은 요동형 방진구(8)로 지지한다.
요동형 방진구(8)는 방진링(9)과 방진링(9)을 지지하는 신축가능하게 구성된 로드(10)와 실린더(11)로 구성된다.
방진링(9)은 원주방향에서 3개로 분할되며, 분할되는 방진링(9)은 결합볼트(12)에 의하여 결합고정할 수 있게 구성된다.
3개로 분할되는 방진링(9)에는 각각 로드(10)가 결합된다.
로드(10)는 방진링(9)과 일정각도 범위 내에서 요동할 수 있게 회전핀(13)으로 결합되어 요동운동을 하는 방진링(9)의 위치에 따라 방진링(9)과 결합된 로드(10)의 각도변화를 수용할 수 있게 구성된다.
방진링(9)의 내부면, 콘로드저널(7)과 접촉하는 면에는 가공면의 손상을 방지할 수 있도록 PCB재질의 부싱(14)이 개재되며, 부싱(14)에는 방진링(9)을 통하여 외부에서 윤활유를 공급하는 윤활유 공급파이프(15)를 연결되게 할 수도 있다.
윤활유 공급파이프(15)는 플렉시블 호스(도면미도시)에 의하여 베드(16)의 일측에 구비된 윤활유 공급장치(도면미도시)와 연결된다.
방진링(9)과 연결되는 신축가능한 로드(10)와 실린더(11)는 실린더(11)에 내장된 스프링(17)의 탄력에 의하여 로드(10)에 일정한 압력을 가하고 크랭크 샤프트(2)에서 발생하는 진동을 흡수한다.
실린더(11)와 로드(10)는 유체인 공기나 유압에 의하여 작동하게 하는 것도 가능하다.
방진링(9)과 결합되는 신축가능한 실린더(11)와 로드(10)는 120°각도로 분할되어 각각 지지되는 것이 바람직하며, 실린더(11)가 지지되고 고정되는 위치에서 실린더(11)는 일정각도범위 내에서 요동가능하게 공지의 볼조인트(18) 등으로 고정되게 구성하여 크랭크 샤프트(2)의 회전에 따라 방진링(9)의 위치가 변화되어 실린더(11)의 지지각도가 변화되는 것을 흡수할 수 있게 구성한다.
이상에서는 베어링 저널(1)을 가공하기 위하여 콘로드 저널(7)에 요동형 방진구(8)를 설치하는 실시 예에 대하여 설명하였으나, 콘로드 저널(7)을 가공하고자 할 경우에는 콘로드저널(7)의 회전중심을 선반의 주축대(3)와 심압대(4)에 고정하고 베어링저널(1)에 요동형 방진구(8)를 설치하면 콘로드 저널(7)의 가공시에 발생하는 진동의 억제가 가능하다.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 6 내지 도 8로써, 도 2에 도시된 것과 같은 베어링저널(1)을 가공하고자 하는 크랭크 샤프트(2)는 양단부의 베어링저널(1)을 선반의 주축대(3)와 심압대(4)로 고정하고 주축대(3)와 심압대(4) 사이에서 가공되는 베어링저널(1)과 인접되는 콘로드저널(7)을 도 5의 방진구(31)의 내륜(26)과 외륜(30)으로 고정한다.
방진구(31)는 상·하부로 분리되고 힌지(28)에 의하여 개폐가 가능한 내륜(26)에 의하여 크랭크 샤프트(2)를 고정하며, 내륜(26)의 상부와 하부는 결합볼트에 의하여 결합고정된다.
내륜(26)의 가운데에는 크랭크 샤프트(2)가 고정되며, 크랭크 샤프트(2)는 내륜의 3개 방향에서 고정부재(29)에 의하여 회전중심이 편심되게 고정되며 고정부재(29)는 각각 내륜(26)의 고정점에서 나사에 의하여 돌출되는 높낮이를 조절할 수 있게 구성된다.
고정부재(29)에 의하여 고정되는 콘로드저널(7)과 크랭크 샤프트(2)의 회전중심과의 편심거리는 베어링저널(1)과 콘로드저널(7)의 회전중심점이 이격된 거리와 동일하게 편심된다.
방진구(31)의 내륜(26)은 지그(35)의 외륜(30)에 회전가능하게 결합된다.
지그(35)는 선반의 베드에 고정되고 지그(35)의 외륜(30)은 상·하부로 분리되어 힌지(28')에 의하여 개폐가능하게 구성되며, 외륜(30)의 개폐부에는 방진구(31)의 내륜(26)이 삽입되어 고정된다.
외륜(30)과 내륜(26)이 결합되는 접촉면에는 내륜(26)의 원주방향 가장자리쪽에 가이드 홈(33)이 형성되어 외륜(30)의 내측 가장자리에 형성되는 결합돌기(32)와 결합되게 구성된다.
내륜(26)의 결합돌기(32)와 외륜(30)의 가이드 홈(33)이 접촉하는 면에는 윤활유인 그리스를 수용할 수 있는 간격이 형성되며, 그리스는 내·외륜(26, 30)을 결합시 공급하는 것이 바람직하고 방진구(31)가 결합된 후에는 외륜(30)에 형성된 그리스니플(34)을 통하여 공급하는 것도 가능하다.
이하에서 본 발명을 이용하는 크랭크 샤프트의 가공과정을 설명하기로 한다.
선반의 주축대와 심압대에 크랭크 샤프트를 고정한 후 절삭가공하고자 하는 베어링저널(1)에 인접하는 콘로드저널(7)에 방진구(31)를 설치한다.
방진구(31)의 내륜(26)이나 지그(35)의 외륜(30)은 상·하로 개폐가 가능하므로 선반에 크랭크 샤프트(2)를 고정한 후에도 설치하는데 지장이 없다.
방진구(31)의 개폐된 내륜(26)에 구비되는 고정부재(29)를 콘로드저널(7)이 베어링저널(1)의 회전중심과 이격된 거리만큼 고정부재(29)를 조절하여 돌출시켜 고정하고 내륜(26)을 닫고 고정한 후 내륜(26)의 원주방향 가이드 홈(33)에 그리스를 공급한 후 지그(35)의 외륜(30)에 삽입하고 외륜(30)의 상부를 덮고 고정결합하면 방진구의 설치작업은 종료된다.
이상에서는 크랭크 샤프트(2)의 베어링저널(1)을 선삭가공하기 위하여 콘로드저널(7)에 방진구(31)를 설치하는 실시 예에 대하여 설명하였으나 콘로드저널(7)을 선삭하고자 할 시에는 방진구(31)를 베어링저널(1)에 고정하면 콘로드저널(7)의 선삭가공이 가능해진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 크랭크 샤프트(2)의 진동을 방지하기 위한 방진구(31)가 외륜(30)과 면접촉에 의한 미끄럼 회전으로 방진구에 의한 진동을 방지할 수 있어 크랭크 샤프트의 가공에 따른 편심·편하중에 의한 진동과, 방진구를 지지하는 지지부의 진동을 모두 억제하게 할 수 있다.
본 발명은 그 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 당업자의 수준에서 본 발명의 실시를 위한 다양한 변경이 가능한 것이므로 본 발명의 독점적 권리는 상세한 설명의 기재에 한정되지 않고 본 발명의 청구범위에 기재된 사항에 의하여 결정되어져야 할 것이다.
본 발명은 크랭크 샤프트의 베어링저널 및 콘로드저널의 선삭가공에 적용가능하다.

Claims (6)

  1. 선반의 주축과 심압대에 고정되는 크랭크 샤프트의 선삭가공시 진동을 억제하는 방진구에 있어서,
    회전중심이 고정된 저널의 외곽을 선회하는 저널에는 원주방향에서 3개로 분할되는 방진링(9)을 결합볼트(12)로 결합하여 고정하고, 방진링(9)에는 일정각도범위 내에서 회동가능하게 결합된 로드(10)가 3개 방향에서 결합되고, 로드(10)에는 실린더(11)가 결합되어 로드(10)와 실린더(11) 사이에 구비된 스프링(17)에 의하여 진동을 흡수할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널가공용 방진구.
  2. 제 1항에 있어서, 방진링(9)의 저널과 접촉면에는 PBC재질의 부싱(14)이 삽입되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널가공용 방진구.
  3. 제 1항에 있어서, 방진링(9)에는 윤활유 공급용 파이프(15)가 구비되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널가공용 방진구.
  4. 선반의 주축과 심압대에 고정되어 선삭가공되는 크랭크 샤프트의 진동을 억제하는 방진구에 있어서,
    회전중심의 외곽을 선회하는 저널에 상·하로 개폐되고 내부에서 돌출되는 높이조절이 가능한 고정부재(29)를 구비한 내륜(26)으로 고정하고, 내륜(26)의 원주방향 가장자리에 형성된 가이드 홈(33)이 외륜(30)의 내측면에 구비된 결합돌기(32)와 결합되어 내륜(26)의 회전을 외륜(30)과의 면접촉에 의하여 슬라이딩 되게 한 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널의 선삭가공용 방진구.
  5. 제 4항에 있어서, 내륜(26)과 외륜(30)은 각각 힌지(28, 28')에 의하여 개폐가능한 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널의 선삭가공용 방진구.
  6. 제 4항에 있어서, 외륜(30)에는 내륜(26)의 가이드 홈(33)과 외륜(30)의 결합돌기(32) 사이에 그리스를 공급할 수 있는 그리스니플(34)이 구비되는 것을 특징으로 하는 크랭크 샤프트 저널의 선삭가공용 방진구.
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