WO2020116730A1 - 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조방법 및 임펠러용 블레이드 - Google Patents

쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조방법 및 임펠러용 블레이드 Download PDF

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WO2020116730A1
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blade
short
impeller
side guide
plate
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PCT/KR2019/006366
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정찬기
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(주)대코
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Definitions

  • the present invention relates to a blade for an impeller of a short peening machine, and more specifically, by manufacturing a blade for an impeller by using a steel plate to prolong the service life of the blade and lowering the manufacturing cost. It relates to an impeller blade produced.
  • the present invention proposes a method of manufacturing a blade for an impeller by fabricating components made of a short moving plate and side guide plates by cutting and processing the steel plate to an appropriate size, and then fitting and assembling the manufactured components.
  • the shot peening machine is a machine that is applied to post-processing such as casting, die casting, rolling, etc., which is a production process of metal products, and to apply compression residual stress to a metal surface.
  • post-processing such as casting, die casting, rolling, etc.
  • a shot peening machine that processes the surface of a workpiece by projecting the shot ball onto the workpiece is using a method of projecting the shot ball using compressed air or centrifugal force.
  • the present invention relates to a short spinning machine that supplies a short ball to a high-speed rotating impeller and projects the short ball using centrifugal force.
  • the short peening machine using centrifugal force supplies the short ball around the impeller and rotates the impeller at high speed, so that the short ball slides on the circumferential surface of the impeller at a high speed and is projected onto the work piece by sliding at high speed. It causes the residual stress to form on the surface of the workpiece.
  • the short peening machine constitutes an impeller that radially couples a plurality of blades between a pair of circular disks facing each other, and the impeller is mounted inside the case to be configured to rotate at a high speed by an electric motor.
  • the blades of the wear and damage are caused by the shot ball's projection action, and the blades of the wear and damage must be replaced so that continuous machine operation is possible.
  • FIG. 1 shows a general shape of a centrifugal projection short peening machine impeller blade and may be made of steel or cast iron.
  • the blade for the impeller of this shape is made of steel, the cutting process is complicated, it takes a long time for manufacturing and the production cost is increased, so the steel blade is not widely used, and a cast iron blade is commonly used.
  • Cast iron blades can have a lower production cost than ordinary steel blades, but have a shorter service life than steel blades. In particular, when cast iron blades contain impurities, etc., during the casting process, the service life can be reduced to less than 1/2 of the average service life. If a blade mounted on a shot peening machine is replaced, it is typical for one shot peening machine. There is a problem in that all of the eight blades to be replaced must be replaced.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2005-230996 proposes that a ceramic wear-resistant plate is detachably installed in a blade for a short peening machine.
  • this invention has been introduced to increase the service life by more than 5 times compared to a conventional single blade, it can be improved to 600 to 800 hours, but it is not easy to replace due to the complicated configuration, and the manufacturing cost is high, so it is also used in terms of cost effectiveness. It is difficult to be.
  • Republic of Korea Patent Registration No. 585623 proposes a blade for an impeller consisting of a cemented carbide or light metal material body for mounting to an impeller via a tile of cemented carbide contacting a short ball and a tile of such a material.
  • the blade for the impeller may increase durability and extend service life, but the manufacturing process is complicated and the manufacturing cost is increased, so it is not effective in terms of cost effectiveness, and thus cannot be widely used.
  • Republic of Korea Patent Registration No. 1107603 proposes an impeller blade for a short peening machine that protrudes while forming a concave shape on the edge toward the bottom and forming in the longitudinal direction and protruding the inner top end of the longitudinal direction.
  • These impeller blades can improve the impact efficiency by moving the short ball along the guide surface having a concave shape in the center and projecting it toward the workpiece, but can extend the service life of the blade or reduce the periodic blade replacement cost.
  • These impeller blades can improve the impact efficiency by moving the short ball along the guide surface having a concave shape in the center and projecting it toward the workpiece, but can extend the service life of the blade or reduce the periodic blade replacement cost.
  • Republic of Korea Patent Registration No. 1608926 proposes a blade shape (see FIG. 1B) in which a control hole inserted into a fixing pin together with a fixing hole of a rotating wheel is formed.
  • the impeller blade structure of this shape was able to quickly and easily replace damaged and worn blades, but could not extend the service life of the blade or reduce the periodic blade replacement cost.
  • US Patent Publication No. US 9,770,806 discloses the invention of a drum type short peening device that can shorten the operating time of a short and introduces various shapes of blades for shortening the operating time of a short, but related to material characteristics or service life or manufacturing cost It was not attempted to save money.
  • An object of the present invention is to use a steel material for the production of the impeller blade of a short peening machine, while reducing the production cost to be significantly lower than the production cost of cast iron, so that an impeller blade can be manufactured. It also aims to simplify the shape and structure of the blades for the impeller and to facilitate blade replacement.
  • the present invention is a blade assembly that cuts a steel sheet to form a short moving plate in which a protrusion is formed and a side guide plate in which an insertion hole is formed, and a blade assembly for assembling the short moving plate by inserting the protrusion of the short moving plate into the insertion hole of the side guide plate.
  • a method of manufacturing a blade for an impeller of a short peening machine is proposed.
  • the present invention may include a part heat treatment process for quenching the molded shot moving plate and the side guide plate at a temperature of 30-50°C higher than the A3 transformation point and tempering under the A1 transformation point.
  • the steel sheet used is high carbon steel or high manganese steel, and a bending processing process or a component polishing process for bending the short moving plate after the part cutting process may be added.
  • the side guide plate may be formed with a fixing protrusion or a fixing groove.
  • the present invention can increase the service life compared to when using a cast iron blade, but can significantly lower the manufacturing cost of the cast iron blade.
  • FIG. 1A and 1B are views showing a conventional general perspective view mounted on an impeller of a short peening machine
  • FIG. 1C is a view showing a coupling structure of an impeller and a blade of a short peening machine according to a conventional method.
  • Figure 2 is a perspective view showing a state in which the blade is mounted on the impeller according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a disassembled and assembled state perspective view of the embodiment of FIG. 2.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the blade is mounted on the impeller according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a disassembled and assembled state perspective view of the embodiment of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the blade is mounted on the impeller according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a disassembled and assembled state perspective view of the embodiment of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a process diagram showing the manufacturing process of the blade of the present invention.
  • the blade for a general impeller is as shown in FIG. 1, and is inserted into the discs on both sides of the impeller of the shot peening machine that projects a short ball by using centrifugal force, and when the blades are mounted, the impeller rotates and the short ball is supplied to the center and supplied to the blade. It is moved and projected from the blade onto the work piece to proceed with the surface treatment work.
  • the blade for projecting the short ball of the present invention is composed of a short moving plate and side guide plates on both sides, and the impeller blades are manufactured by assembling the blades after each of these components are manufactured.
  • the short ball is supplied to the short moving plate of the blade, and centrifugal force is generated in the short ball by the rotation of the impeller, so that the short ball is the bottom of the short moving plate. As it moves in the outer circumferential direction of the impeller along the surface, it is thrown into the workpiece.
  • the two discs which are assembled by standing on both sides so that the blades are fitted, are prevented from protruding laterally from the blade's shot moving plate when the shot ball is thrown into the workpiece, and assembled with the shot moving plate in the blade fixing groove formed on the disc.
  • the side guide plate is fitted, and the blade is fixed without being separated from the impeller when the impeller is rotated by a fixing groove or a fixing protrusion formed in each side guide plate.
  • the short moving plate and the side guide plates of the blade according to the embodiment of the present invention have a shape structure in which a final shape can be formed only by cutting a thin steel plate.
  • the blade short moving plate of the present invention is produced by forming a protrusion on the side surface of a rectangular shaped plate having a certain thickness, and the side guide plate is made of the same length as the short moving plate and has a narrow width with a constant thickness and a rectangular shape. It is manufactured in a shape in which an insertion hole is formed in the center.
  • the protrusions of the short moving plate and the insertion holes of the side guide plate should be of the same shape so that they can be fitted to each other, and it is preferable to be manufactured in a rectangular shape.
  • the short moving plate or the side guide plate manufactured according to another embodiment of the present invention may be manufactured in a curved or curved shape as shown in FIG. 6 by a heating bending operation after cutting of a steel sheet.
  • the short moving plate made of the curved or curved shape can be manufactured by cutting into a concave groove or a curved shape in the center of the longitudinal direction or the center of the vertical direction in the longitudinal direction. The amount of loss and the processing time are increased, which is undesirable in terms of cost effectiveness.
  • high carbon steel or high manganese steel in terms of performance compared to manufacturing cost.
  • the use of high carbon steel or high manganese steel can increase the processing cost, but it can significantly increase the service life, which is effective in terms of cost/performance.
  • the blade fabrication according to the embodiment of the present invention may use a steel plate of a certain thickness, and it is preferable to use a steel plate of the same thickness as the shot moving plate and the side guide plate.
  • a steel plate of the same thickness for both the short-moving plate and the side guide plate, it is possible to reduce the occurrence of waste materials and to improve the efficiency of material management, and to reduce the manufacturing cost by simplifying the processing process.
  • the short moving plate 21 manufactured according to an embodiment of the present invention is manufactured by cutting a steel plate as shown in FIG. 3, it is a rectangular shape having the same thickness as the used steel plate, and a part of both sides is outside at least one place It is manufactured in a shape in which the protruding portion 26 protruding to is formed.
  • the two side guide plates 22 are also manufactured by cutting steel plates, and the fixed protrusions 29 protruding by extending one end portion in the longitudinal direction on a rectangle having a narrow width and the same length as the short moving plate 21 are protruded. It is formed, and is manufactured to be formed with an insertion hole 27 in the center of the width direction of the side guide plate 22 to a position corresponding to the protrusion 26 of the short moving plate 21.
  • the protruding portion 26 of the short moving plate 21 has a rectangular cross section and is formed on each of two sides of the short moving plate 21, respectively, and the insertion hole 27 of the side guide plate 22 Two are formed in a square shape.
  • the side guide plate 22 has a fixing groove 33 formed in the central portion in the longitudinal direction, and two insertion holes 27 are formed, one each between the fixing groove and both ends.
  • the blade for the impeller manufactured according to the embodiment of the present invention By installing the blade for the impeller manufactured according to the embodiment of the present invention to the impeller of the short peening machine, the blade having reached the end of its useful life can be replaced, and the impeller 10 of the short peening machine is opposite to each other as shown in FIG. 2. It has a structure in which a blade can be inserted and mounted between the two disks 11, and the fixing protrusions 29 of the two side guide plates 22 of the blade 20 are fixed to the blades formed on the inner surface of the disk 11 facing each other. Blades 20 are mounted to the impeller 10 by being inserted and fixed to the grooves 12, respectively.
  • the shot ball supplied to the center is moved to the blade and then projected onto the workpiece to perform surface treatment of the workpiece.
  • the blade 30 may be manufactured as shown in FIG. 5.
  • the short moving plate 31 is formed in the same shape as the short moving plate 21 in the embodiment of FIG. 3, and the insertion hole 37 of the side guide plate 32 is also of the side guide plate 22 according to the embodiment of FIG. 3. It is made of the same shape as the insertion hole 27, but the same or similar shape to the fixing protrusion 29 is not formed, so that the side guide plate 32 is formed in a rectangular shape, and the upper or lower surface of the side guide plate 32 is formed.
  • a fixing groove 33 in which the central portion is recessed is formed, and a fixing groove when the disk 11 and the blade 30 are coupled to the blade fixing groove 12 of the disc 11 disposed on both sides of the impeller 10
  • a fixing pin fixing groove 15 is formed at a position corresponding to (33).
  • the blade 30 for the impeller manufactured by the embodiment of FIG. 5 is mounted on the impeller 10 of the shot peening machine as shown in FIG. 4, and the blade fixing groove 12 formed on the inner surface of the disc 11 on both sides of the impeller Insert the side guide plates 32 on both sides of the blade 30 into the blades, and insert them into the fixing grooves 33 of the blade 30 and the fixing grooves 15 of the disk 11 with the fixing pin 50. Fix the 30 to the impeller 10.
  • the blade 40 may be manufactured as shown in FIG. 7.
  • the short moving plate 41 and the side guide plate 42 are similar to the short moving plate 31 and the side guide plate 32 in FIG. 5, but differ in that they are curved or curved.
  • the direction in which the short moving plate 41 and the side guide plate 42 are bent or curved is a vertical direction in the longitudinal direction in which the short ball moves along the short moving plate 41, and the blade 40 is mounted on the impeller 10.
  • the impeller 10 is bent in a circumferential direction in which it rotates, it is possible to increase the projection speed of the short ball.
  • the blade 40 manufactured by the embodiment of FIG. 7 may be mounted on the impeller 10 of the short peening machine as shown in FIG. 6 and is mounted in the same manner as the mounting method shown in the embodiment of FIG. 4.
  • the blade manufacturing process for the impeller according to the present invention is manufactured in the order of (a) parts cutting process (b) parts heat treatment process (c) blade assembly process as shown in the process sequence shown in FIG. 8.
  • a short moving plate and a side guide plate are formed by cutting using a steel plate.
  • the cutting method can be cut by a laser processing method or a wire discharge processing method, and it is efficient to adopt a laser processing method.
  • the outer shape of the short moving plate and the side guide plate is formed by laser processing, and the protrusions 26, 36 of the short moving plates 21, 31 and the insertion holes 27, 37 of the side guide plates 22, 32 are easily formed. can do.
  • the surface treatment may be performed by abrasive grindstones.
  • the molded shot moving plate 41 may be bent or bent by a bending process after heating, and the molded side guide plate 42 may also be heated and bent by a bending process after heating. ) Can be bent to fit according to the curved shape.
  • the short moving plate 41 can bend the central portion in the longitudinal direction in which the short ball moves.
  • the side guide plate 42 may be enlarged in height and width so as to block all sides of the curved short moving plate 41 while maintaining a rectangular shape, but as shown in FIG. 7, according to the curved shape of the short moving plate 41 It is preferable to perform bending after heating the side guide plate cut into a rectangular shape so as to be able to lose.
  • Short moving plate and side guide plate made of steel plate by cutting process are quenched at a temperature of 30 ⁇ 50°C higher than A3 transformation point and tempered below A1 transformation point to complete blade parts manufacturing.
  • the blade for the impeller produced by the present invention is manufactured using steel materials, thereby improving the service life and maintaining a uniform quality level, and of course, it is possible to significantly reduce the manufacturing cost than a cast iron blade.
  • the blade is configured to be separated into a short moving plate and a side guide plate, it is possible to improve convenience when installing the impeller of the blade. If only the short moving plate has reached the end of its useful life, replace the short moving plate while using the side guide plate as it is. You can.

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Abstract

본 발명은 강판으로 절단 가공하여 돌출부가 형성되는 쇼트이동판과 삽입구멍이 형성되는 측면안내판을 성형하는 부품 절단가공 공정과 상기 측면안내판의 삽입구멍에 상기 쇼트이동판의 돌출부를 끼워서 조립하는 블레이드 조립 공정이 포함된 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법 및 이러한 제조방법에 제조되는 임펠러용 블레이드이다.

Description

쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조방법 및 임펠러용 블레이드
본 발명은 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드에 관한 것으로 보다 상세하게는 임펠러용 블레이드를 강재 철판으로 제작하여 블레이드의 사용수명을 연장하면서도 제조원가를 낮출 수 있는 임펠러용 블레이드의 제조방법 및 이러한 제조방법에 의해 생산된 임펠러용 블레이드에 관한 것이다.
본 발명은 강판을 적절한 크기로 절단하여 가공함으로써 쇼트이동판 및 측면안내판들로 이루어지는 구성부품들을 제작한 후 제작된 구성부품들을 끼워 맞추어 조립함으로써 임펠러용 블레이드를 제조하는 방법을 제안한다.
일반적으로 쇼트피닝 머신은 금속제품의 생산 공정인 주조, 다이캐스팅, 압연 등의 후처리 및 금속표면의 압축 잔류응력의 부여를 위한 작업에 적용되는 기계로서, 피가공물에 강구(鋼球) 등으로 된 쇼트 볼을 투사함으로써 피가공물의 표면을 타격하여 피가공물 표면에 압축잔류응력을 부여한다. 피가공물에 쇼트 볼을 투사하여 피가공물의 표면을 가공하는 쇼트피닝 머신은 압축공기를 이용하거나 원심력을 이용하여 쇼트 볼를 투사하는 방식이 채택되고 있다. 본 발명은 고속 회전하는 임펠러 중심으로 쇼트 볼을 공급, 원심력을 이용해 쇼트 볼을 투사하는 쇼트피닝 머신에 관한 것이다.
원심력을 이용한 쇼트피닝 머신은 임펠러를 중심으로 쇼트 볼을 공급하고 고속으로 임펠러를 회전시켜서 쇼트 볼이 임펠러의 원주면에 장착된 블레이드 표면을 고속 원심력에 의해 빠른 속도로 미끄러지면서 피가공물에 투사되게 함으로써 피가공물의 표면에 압축잔류응력을 형성하게 한다. 이러한 쇼트피닝 머신은 서로 마주보는 한 쌍의 원형 디스크 사이에 복수의 블레이드를 방사상으로 결합한 임펠러를 구성하고, 상기 임펠러는 케이스 내부에 장착하여 전동기에 의해 고속으로 회전되게 구성하는데, 임펠러에 장착되는 복수의 블레이드들은 쇼트 볼의 투사작용에 의해 마모, 손상이 발생되고, 이렇게 마모, 손상이 된 블레이드는 교체되어야 지속적인 기계 작동이 가능하므로 원심력 투사 쇼트피닝 머신의 블레이드는 주기적으로 자주 교체가 이루어져야 한다.
도 1은 원심력 투사 쇼트피닝 머신 임펠러 블레이드의 일반적인 형상을 보여주고 있으며 강재 또는 주철재로 제작되어질 수 있다. 지금까지 이러한 형상의 임펠러용 블레이드를 강재로 제작할 경우 절단 가공 작업이 복잡하고 제작가공을 위해 장시간이 소요되고 제작비용이 증가되어 강재 블레이드는 널리 이용되지 못하고 있으며, 주철제 블레이드가 통상적으로 사용되고 있다.
주철제 블레이드는 일반적인 강재 블레이드보다 제작 단가를 낮출 수 있지만 사용수명이 강재 블레이드보다 짧다. 특히 주철제 블레이드는 주물 작업 과정에서 불순물 등 게재물이 포함될 경우 사용수명이 평균 사용수명보다 1/2 이하로 줄어들 수 있으며 쇼트피닝 머신에 장착된 하나의 블레이드를 교체하게 되면 하나의 쇼트피닝 머신에 통상적으로 장착되는 8개의 블레이드를 모두 교체해야 하는 문제점이 있다.
일본 공개특허공보 2005-230996호는 쇼트피닝 머신용 블레이드에 있어서 세라믹 내마모 플레이트를 착탈 가능하게 설치하는 것을 제안하고 있다. 이 발명은 종래의 단일 재질의 블레이드보다 사용수명을 5배 이상 증가시켜 600~800 시간으로 향상시킬 수 있다고 소개되고 있지만 구성이 복잡하여 교체가 용이하지 아니하고 제작단가가 고가이어서 비용 대비 효과 면에서도 활용되기 어렵다.
대한민국 특허등록 제585623호는 쇼트 볼과 접촉하는 초경합금 재질의 타일과 이러한 재질의 타일을 개재하여 임펠러에 장착하기 위한 합성수지 또는 경금속 소재의 바디로 분리 구성된 임펠러용 블레이드를 제안하고 있다. 이러한 임펠러용 블레이드는 내구성을 증대시키고 사용수명을 연장시킬 수 있으나 제작 공정이 복잡하고 제작단가가 증가되어 비용 대비 효과면에서 효과적이지 아니하여 널리 활용될 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록 제1107603호는 가장자리에 저면으로 갈수록 오목한 형태를 이루며 길이방향으로 형성되고 길이 방향의 내측 상면 선단이 라운드지면서 돌출된 쇼트피닝 머신용 임펠러 블레이드를 제안하고 있다. 이러한 임펠러 블레이드는 쇼트 볼이 중앙이 오목한 형태를 이루는 안내면을 따라 이동되어져 피가공물을 향해 투사됨으로써 타격효율을 향상시켜 줄 수는 있지만 블레이드의 사용수명을 연장시키거나 주기적인 블레이드 교체비용을 절감할 수는 없는 것이었다.
대한민국 특허등록 제1608926호는 회전 휠의 고정홀과 함께 고정핀으로 삽입되는 제어홀이 형성된 블레이드 형상(도 1b 참조)을 제안하고 있다. 이러한 형상의 임펠러 블레이드 구조는 손상, 마모된 블레이드를 신속 용이하게 교체시킬 수는 있지만 블레이드의 사용수명을 연장시키거나 주기적인 블레이드 교체비용을 절감할 수는 없는 것이었다.
미국특허공보 US 9,770,806은 쇼트의 작동시간을 단축시킬 수 있는 드럼형 쇼트피닝 장치 발명을 개시하고 있으며 쇼트의 작동시간 단축을 위한 블레이드의 여러 형상들을 소개하고 있으나 재질특성이나 사용수명에 관련되거나 제작비용을 절감을 위해 시도된 것은 아니었다.
본 발명은 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제작을 위해 강재를 사용하면서도 제작단가를 주철제의 제작단가보다 크게 낮추어 임펠러용 블레이드를 제작할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다. 또한 임펠러용 블레이드의 형상과 구조를 단순하게 하고 블레이드 교체가 쉽게 이루어질 수 있게 함을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않았으나 아래 수단들 또는 실시예상의 구체적인 구성에 따른 다른 목적들을 그 기재로부터 이 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 강판으로 절단 가공하여 돌출부가 형성되는 쇼트이동판과 삽입구멍이 형성되는 측면안내판을 성형하는 부품 절단가공 공정과 상기 측면안내판의 삽입구멍에 상기 쇼트이동판의 돌출부를 끼워서 조립하는 블레이드 조립 공정이 포함된 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법을 제안한다.
본 발명은 성형된 쇼트이동판과 측면안내판을 A3 변태점보다 30~50 ℃ 높은 온도에서 담금질하고 A1 변태점이하에서 뜨임하는 부품 열처리공정이 포함될 수 있다.
본 발명은 사용되는 강판이 고탄소강 또는 고망간강인 것이 바람직하고 부품 절단가공 공정 후에 쇼트이동판을 절곡시키는 벤딩 가공 공정 또는 부품 연마공정이 이 부가되어질 수 있다.
본 발명에서 측면안내판은 고정돌기나 고정홈이 형성될 수 있다.
본 발명은 주철제 블레이드를 사용할 때와 대비하여 사용수명을 증가시킬 수 있으면서도 제작 단가를 주철제 블레이드의 제작단가보다 현저히 낮출 수 있다. 또한 블레이드를 쇼트이동판과 측면안내판으로 분리 제작하여 쇼트이동판과 측면안내판이 조립된 블레이드를 사용함으로써 블레이드 교체의 용이성을 증대시키고 쇼트이동판과 측면안내판의 선별적 교체를 가능하게 할 수 있다.
도 1a와 1b는 쇼트피닝 머신의 임펠러에 장착되는 종래의 일반적인 사시도를 나타낸 도면이고 도 1c는 종래의 방식에 따른 쇼트피닝 머신의 임펠러 및 블레이드의 결합구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드가 임펠러에 장착되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2 실시 예의 블레이드 분해 및 조립 상태 사시도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 블레이드가 임펠러에 장착되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 실시 예의 블레이드 분해 및 조립 상태 사시도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 에에 따른 블레이드가 임펠러에 장착되는 상태를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 실시 예의 블레이드 분해 및 조립 상태 사시도를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 블레이드의 제조과정을 보여주는 공정도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
일반적인 임펠러용 블레이드는 도 1에 도시된 바와 같으며 원심력을 이용하여 쇼트 볼을 투사하는 쇼트피닝 머신의 임펠러 양 측 디스크에 끼워져서 블레이드들이 장착되면 임펠러가 회전되면서 쇼트 볼이 중심부로 공급되어 블레이드로 이동되고 블레이드로부터 피가공물에 투사되어 피가공물의 표면처리 작업이 진행된다.
본 발명의 쇼트 볼을 투사하는 블레이드는 쇼트이동판과 양 측의 측면안내판들로 나누어져 구성되며, 이러한 구성부품들이 각각 제작된 후 블레이드로 조립됨으로써 임펠러용 블레이드가 제작 완성된다.
본 발명에 의해 제작된 블레이드가 쇼트피닝 머신의 임펠러에 장착되면 쇼트 볼이 블레이드의 쇼트이동판에 공급되고, 임펠러의 회전에 의해 쇼트 볼에 원심력이 발생하게 되어, 쇼트볼이 쇼트이동판의 바닥면을 따라 임펠러의 외주방향으로 이동되면서 피가공물에 던져진다.
블레이드가 끼워지도록 양 측면에 세워져서 조립되는 2개의 디스크는 쇼트 볼이 피가공물에 던져질 때 블레이드의 쇼트이동판으로부터 측 방향으로 튀어나가지 않도록 하고, 디스크에 형성된 블레이드 고정홈에 쇼트이동판과 조립된 측면안내판이 끼워져지며, 각각의 측면안내판들에 형성된 고정홈 또는 고정돌기에 의해 임펠러 회전시 블레이드가 임펠러로부터 분리되지 않고 고정된다.
본 발명의 실시 예에 따른 블레이드의 쇼트이동판과 측면안내판들은 얇은 강판을 절단 가공하는 것만으로 최종 형상이 형성될 수 있는 형상 구조를 갖는다.
본 발명의 블레이드 쇼트이동판은 일정한 두께를 갖는 직사각형 형상의 판재 측면에 돌출부가 형성되어 제작되며, 측면안내판은 쇼트이동판과 동일한 길이로 이루어지고 일정한 두께를 갖는 좁은 폭을 갖는 직사각형 형상으로 폭 방향 중심부에 삽입구멍이 형성되는 형상으로 제작된다.
쇼트이동판의 돌출부와 측면안내판의 삽입구멍은 서로 끼워 맞출 수 있도록 동일한 형상이어야 하며 사각형상으로 제작되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 제작되는 쇼트이동판 또는 측면안내판은 강판의 절단 가공 후 가열 벤딩 작업에 의해 도 6에 나타난 바와 같이 굴곡지거나 휘어진 형상으로 제작될 수 있다.
상기 굴곡지거나 휘어진 형상으로 제작된 쇼트이동판은 길이방향의 중심부 또는 길이방향의 수직방향 중심부에 오목홈 또는 굴곡진 형상으로 절삭하여 제작할 수는 있으나, 이와 같이 제작하는 경우 두꺼운 강판을 사용하여야 하고 재료 손실량과 가공 시간이 증가되어 비용 대비 효과 측면에서 바람직하지 아니하다.
본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 제작을 위해 사용되는 강판은 고탄소강 또는 고망간강을 사용하는 것이 제작 비용 대비 성능 면에서 바람직하다. 고탄소강 또는 고망간강을 사용하면 가공비용이 증가될 수 있지만 사용수명을 크게 증가시킬 수 있어서 비용 대비 성능 면에서 효과적이다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 블레이드 제작은 일정 두께의 강판을 사용할 수 있으며 쇼트이동판과 측면안내판은 동일한 두께의 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 쇼트이동판과 측면안내판들 모두 동일한 두께의 강판을 사용함으로써 폐자재의 발생을 줄이고 자재관리의 효율성을 도모할 수 있으며 가공 공정을 단순화 시켜 제작비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 제작되는 쇼트이동판(21)은 도 3에 나타난 바와 같이 강판을 절단 가공하여 제작되므로, 사용된 강판과 동일한 두께의 직사각형 형상이고, 양측면의 일부가 1개소 이상 외측로 돌출된 돌출부(26)가 형성된 형상으로 제작된다.
*2개의 측면안내판(22)도 강판을 절단 가공하여 제작되는데, 좁은 폭과 상기 쇼트이동판(21)과 동일한 길이를 갖는 직사각형상에서 길이방향의 일측 끝단부가 확장되어 돌출된 고정돌기(29)가 형성되고, 쇼트이동판(21)의 돌출부(26)와 대응되는 위치로 측면안내판(22)의 폭방향 중앙부에 삽입구멍(27)이 형성되도록 제작된다.
절단가공 공정을 거쳐 표면처리 가공 및 열처리 공정을 마친 쇼트이동판(21)과 2개의 측면안내판(22)을 측면안내판(22)의 삽입구멍(27)에 쇼트이동판(21)의 돌출부(26)를 끼워 접합함으로써 본원 발명의 실시 예에 따른 임펠러용 블레이드(20)가 완성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 쇼트이동판(21)의 돌출부(26)는 단면이 사각형상이고 쇼트이동판(21)의 양 측에 각각 2개씩 형성되고 측면안내판(22)의 삽입구멍(27)은 사각형상으로 2개가 형성된다. 도 5에 도시된 바와 같이 측면안내판(22)은 길이방향 중앙부에 고정홈(33)이 형성되고 고정홈과 양 끝단 사이에 각각 1개씩 2개의 삽입구멍(27)이 형성된다.
본원 발명의 실시 예에 따라 제작된 임펠러용 블레이드를 쇼트피닝 머신의 임펠러에 장착함으로써 사용수명을 다한 블레이드를 교체할 수 있고, 쇼트피닝 머신의 임펠러(10)는 도 2에 나타난 바와 같이 대향하는 2개의 디스크(11) 사이에 블레이드를 삽입 장착할 수 있는 구조로 되어 있으며, 블레이드(20)의 2개의 측면안내판(22)의 고정돌기(29)가 대향하는 디스크(11) 내측면에 형성된 블레이드 고정홈(12)에 각각 삽입되어 고정됨으로써 블레이드(20)가 임펠러(10)에 장착된다.
블레이드가 장착된 쇼트피닝 머신에서 임펠러(10)를 회전시키면 중심부로 공급되는 쇼트 볼이 블레이드로 이동된 후 피가공물에 투사되어 피가공물의 표면처리가 진행된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따라 블레이드(30)가 도 5에 나타난 바와 제작될 수 있다. 쇼트이동판(31)은 도 3의 실시 예 쇼트이동판(21)과 동일한 형상으로 형성되고, 측면안내판(32)의 삽입구멍(37)도 도 3의 실시 예에 따른 측면안내판(22)의 삽입구멍(27)과 동일한 형상으로 제작되지만, 고정돌기(29)와 동일하거나 유사한 형상이 형성되어있지 않아 측면안내판(32)이 직사각형 형상으로 형성되고, 측면안내판(32)의 상부면 또는 하부면 중앙부가 오목하게 함몰된 고정홈(33)이 형성되며, 임펠러(10) 양측에 대향하게 배치된 디스크(11)의 블레이드 고정홈(12)에는 디스크(11)와 블레이드(30) 결합시 고정홈(33)과 대응하는 위치에 고정핀고정홈(15)이 형성된다.
도 5의 실시 예의 의해 제작된 임펠러용 블레이드(30)는 도 4에 나타난 바와 같이 쇼트피닝 머신의 임펠러(10)에 장착되며, 임펠러 양측 디스크(11)의 내측면에 형성된 블레이드 고정홈(12)에 블레이드(30)의 양 쪽 측면안내판(32)을 각각 끼우고, 고정핀(50)으로 블레이드(30)의 고정홈(33)과 디스크(11)의 고정핀고정홈(15)에 끼워서 블레이드(30)를 임펠러(10)에 고정한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따라 블레이드(40)가 도 7에 나타난 바와 제작될 수 있다. 쇼트이동판(41)과 측면안내판(42)은 도 5의 실시 예 쇼트이동판(31) 및 측면안내판(32)과 유사하나 각각 굴곡지거나 휘어진 형상이라는 점에서 차이가 있다.
쇼트이동판(41)과 측면안내판(42)이 굴곡지거나 휘어진 방향은 쇼트 볼이 쇼트이동판(41)을 따라 이동하는 길이방향의 수직방향이고, 블레이드(40)가 임펠러(10)에 장착되었을 때 임펠러(10)가 회전하는 원주방향으로 휘어짐으로써, 쇼트 볼의 투사속도를 증가시킬 수 있다.
도 7의 실시 예에 의해 제작된 블레이드(40)는 도 6에 나타난 바와 같이 쇼트피닝 머신의 임펠러(10)에 장착될 수 있으며 도 4의 실시 예에 나타난 장착 방식과 동일한 방법으로 장착된다.
본 발명에 따른 임펠러용 블레이드 제조 과정은 도 8에 나타난 공정순서와 같이 (a)부품 절단가공 공정 (b)부품 열처리 공정 (c)블레이드 조립 공정의 순서로 임펠러용 블레이드가 제작된다.
(a)부품 절단가공 공정
강판을 사용하여 절단 가공함으로써 쇼트이동판과 측면안내판이 성형된다. 절단가공 방식은 레이저 가공 방식, 와이어 방전 가공 방식 등의 방법으로 절단가공할 수 있으며 레이저 가공방식을 채택하는 것이 효율적이다. 레이저 가공에 의해 쇼트이동판과 측면안내판의 외형을 성형하고 쇼트이동판(21, 31)의 돌출부(26, 36) 및 측면안내판(22, 32)의 삽입구멍(27, 37)을 용이하게 성형할 수 있다.
사용 재료 및 절단가공 작업환경에 따라 성형된 부품들이 마감 표면처리가 필요하게 되면 연마지석에 의해 표면처리가 이루어질 수 있다.
도 7에 나타난 바와 같이 성형된 쇼트이동판(41)은 가열 후 벤딩 가공에 의해 바닥면이 굴곡지거나 휘어지게 할 수 있으며 성형된 측면안내판(42)도 가열 후 벤딩 가공에 의해 쇼트이동판(41)의 휘어진 형상에 따라 맞추어 지도록 휘어지게 할 수 있다. 쇼트이동판(41)은 쇼트 볼이 이동되는 길이방향의 중앙부가 외측으로 휘어지게 할 수 있다.
측면안내판(42)은 사각형상을 유지하면서 휘어진 쇼트이동판(41)의 측면을 모두 막아낼 수 있도록 높이 폭을 크게 할 수도 있으나 도 7에 나타난 바와 같이 쇼트이동판(41)의 휘어진 형상에 맞추어질 수 있도록 사각형상으로 절단 가공된 측면안내판을 가열 후 벤딩 가공하는 것이 바람직하다.
(b)부품 열처리 공정
절단가공에 의해 강판으로 제작된 쇼트이동판과 측면안내판은 A3 변태점보다 30~50 ℃ 높은 온도로 담금질을 한 후 A1 변태점 이하에서 뜨임 처리하여 블레이드 부품제작이 완료된다.
(c) 블레이드 조립 공정
측면안내판의 삽입구멍(27,37,47)에 쇼트이동판의 돌출부(26,36,46)를 끼워 쇼트이동판(21,31,41)에 2개의 측면안내판(22,32,42)에 결합 고정됨으로써 임펠러용 블레이드(20,30,40)가 완성된다.
본 발명에 의해 제작된 임펠러용 블레이드는 강재를 사용하여 제작됨으로써 사용수명이 향상되고 균일한 품질수준을 유지시킬 수 있음은 물론 제작단가를 주철제 블레이드보다 대폭 절감시키는 것이 가능하다.
또한 블레이드가 쇼트이동판과 측면안내판으로 분리될 수 있게 구성되어 있어서 블레이드의 임펠러 장착시 편의성을 증진시킬 수 있으며 쇼트이동판만이 사용수명이 다한 경우 측면안내판은 그대로 사용하면서 쇼트이동판만을 교체할 수 있다.
상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 고안의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 강판으로 절단 가공하여 돌출부가 형성되는 쇼트이동판과 삽입구멍이 형성되는 측면안내판을 성형하는 부품 절단가공 공정과 2개의 측면안내판의 삽입구멍에 상기 쇼트이동판의 돌출부를 끼워서 쇼트이동판의 양 측 측면에 측면안내판을 조립하는 블레이드 조립 공정이 포함된 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  2. 강판을 레이저 가공방식 또는 와이어 방전 가공 방식으로 절단 가공하여 쇼트이동판과 2개의 측면안내판을 제작하되 상기 강판의 재질은 고탄소강 또는 고망간강이고, 상기 측면 안내판은 고정홈이 형성되고, 상기 고정홈과 양 끝단 사이에 2개의 삽입구멍이 형성되며, 상기 쇼트이동판의 양측에 각각 돌출부가 2개씩 형성되도록 하는 부품 절단가공 공정; 성형된 쇼트이동판과 측면안내판을 A3 변태점보다 30~50 ℃ 높은 온도에서 담금질 처리하고 A1 변태점 이하에서 뜨임 처리하는 부품 열처리 공정; 및 상기 2개의 측면안내판의 삽입구멍에 쇼트이동판의 돌출부를 끼워서 쇼트이동판의 양측 측면에 측면안내판을 조립하는 블레이드 조립공정이 포함되고, 상기 고정홈은 측면안내판의 길이방향 중앙부에 오목하게 함몰된 고정홈으로 형성되어 고정핀이 상기 고정홈과 블레이드 고정홈의 일측에 형성된 고정핀고정홈에 끼워지면서 블레이드가 임펠러에 고정 장착될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 쇼트이동판의 돌출부와 상기 측면안내판의 삽입구멍은 사각형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 부품 절단가공 공정 후에 쇼트이동판을 일측으로 휘어지게 하는 가열 후 벤딩 가공 공정이 부가되는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    측면안내판을 휘어진 쇼트이동판의 형상에 맞추어 질 수 있도록 측면안내판을 일 측으로 휘어지게 하는 가열 후 벤딩 가공 공정이 부가되는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서
    상기 부품 절단가공 공정 후에 부품 연마공정이 부가되는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    사용되는 강판이 모두 동일한 두께인 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드 제조 방법.
  8. 2개의 대향하는 디스크 내측면에 다수의 블레이드 고정홈이 형성되고, 블레이드 고정홈에 각각 블레이드가 고정 장착되는 쇼트피닝 머신의 임펠러에 있어서,
    상기 블레이드는 판재 형상으로 형성되고 양측면에 각각 하나 이상의 돌출부가 형성된 쇼트이동판과, 상기 쇼트이동판의 돌출부와 결합하여 조립되는 삽입구멍이 형성된 2개의 측면안내판으로 이루어지되, 상기 블레이드 고정홈에 측면안내판이 끼워지면서 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 임펠러용 블레이드.
  9. 2개의 대향하는 디스크 내측면에 다수의 블레이드 고정홈이 형성되고, 블레이드 고정홈에 각각 블레이드가 고정 장착되는 쇼트피닝 머신의 임펠러에 있어서,
    상기 블레이드는 고탄소강 또는 고망간강 재질의 강판으로 제작된 쇼트이동판과 2개의 측면안내판으로 구성되되, 상기 쇼트이동판은 양측에 각각 사각형상의 돌출부가 2개씩 형성되고 상기 측면 안내판은 고정홈이 형성되고, 상기 고정홈과 양 끝단 사이에 2개의 사각형상 삽입구멍이 형성되어 2개의 상기 측면안내판의 삽입구멍에 상기 쇼트이동판의 돌출부를 끼워서 쇼트이동판의 양측 측면에 상기 측면안내판이 조립되고, 상기 고정홈은 측면안내판의 길이방향 중앙부가 오목하게 함몰된 고정홈으로 형성되어 고정핀이 상기 고정홈과 블레이드 고정홈의 일측에 형성된 고정핀고정홈에 끼워지면서 블레이드가 임펠러에 고정 장착되고, 상기 쇼트이동판은 쇼트 볼이 이동되는 길이방향의 중앙부가 외측으로 휘어지는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 측면안내판이 휘어진 쇼트이동판의 형상에 맞추어지도록 휘어지는 것을 특징으로 하는 쇼트피닝 머신의 임펠러용 블레이드.
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