KR101081893B1

KR101081893B1 - 로터리 조인트

Info

Publication number: KR101081893B1
Application number: KR1020110053801A
Authority: KR
Inventors: 심혁수; 김태성
Original assignee: (주)미래컴퍼니; 심혁수
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2031-06-03

Abstract

본 발명은 고속으로 회전하는 회전체를 연결하고 회전축을 통하여 유체가 유입되는 경우에도 내부로 유동하는 유체가 새지 않는 구조의 로터리 조인트에 관한 것이다. 로터리 조인트는, 로터리 조인트는, 중공형의 하우징과, 하우징을 관통하여 회전 가능하게 결합되며 내부에 제1 유로가 형성되고 제1 유로와 연결되어 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성된 중공형의 회전축과, 하우징에 결합되며 내부에 제1 유로와 연결된 제2 유로가 형성되고 제2 유로와 연결되어 유체가 유출되는 유출구가 일측에 형성된 제1 커버와, 제1 커버와 회전축 사이에 결합되며 일단부가 제1 유로에 삽입된 제1 그랜드 패킹과, 제1 커버와 회전축 사이에 제1 그랜드 패킹과 접하도록 결합되며 일단부가 제1 커버의 제2 유로에 결합된 제2 그랜드 패킹과, 제1 그랜드 패킹과 제2 그랜드 패킹 사이의 접합면과 연결되며 일측이 하우징 및 제1 커버 중 적어도 하나를 통하여 외부로 개방된 순환구와 연결되어, 제1 그랜드 패킹과 제2 그랜드 패킹 사이로 누출되는 유체를 배출하는 제3 유로와, 회전축에 결합되고 제3 유로로 연장된 플랜지부에 회전축의 원통 방향으로 개방된 적어도 하나의 홈부가 형성된 회전축 커버를 포함한다.

Description

로터리 조인트{rotary joint}

본 발명은 로터리 조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 회전하는 회전체를 연결하고 회전축을 통하여 유체가 유입되는 경우에도 내부로 유동하는 유체가 새지 않는 구조의 로터리 조인트에 관한 것이다.

로터리 조인트는 고정되어 있는 배관과 회전하고 있는 회전체 사이를 연결하여 회전하고 있는 회전체에 냉각수, 절삭유 등의 유체를 공급하거나 배출하는 연결장치이다. 예를 들어, 선반, 밀링 그라인더와 같이 회전하는 축을 이용한 공작기계는 회전축 내부로 냉각수나 절삭유와 같은 유체를 통과시켜 회전축을 냉각시키거나, 회전축을 유체 이동 통로로 활용하고 있다. 이와 같이, 회전축 내부에 유체를 통과시키기 위해서는 고정된 배관과 회전체를 연결하면서 동시에 유체가 누출되지 않는 구조를 갖는 로터리 조인트가 필요하다.

종래에도 각종 회전체가 회전 가능하도록 고정체에 연결되고 동시에 유체를 유통시킬 수 있는 구조의 로터리 조인트가 다양하게 개발되었다. 로터리 조인트는 용도에 따라 다양한 구조가 개발되어 채용되었지만, 회전체를 고정체에 회전 가능하게 연결한다는 점에서 유체의 누출이 전혀 없는 구조의 개발이 용이하지는 않았다.

특히, 고속 회전체를 고정체에 연결하는 경우, 유체의 유출량이 많아 사용하기 어려운 경우가 많았고, 종래에 개발된 구조는 고속 기관에서 유체 자체의 누출을 방지하거나, 누출된 유체를 적절하게 회수하기 위한 구조로 적절하지 않았다.

또한, 종래의 로터리 조인트는 하우징을 통하여 회전축으로 유체가 유입되는 구조로서, 회전축을 통하여 유입되는 유체를 하우징을 통하여 배출하는 구조의 로터리 조인트가 존재하지 않았고, 냉각수 또는 절삭유 등의 유체가 하우징으로 떨어지는 경우 유체가 하우징 내부로 스며들어가는 문제가 있었다.

이에, 고속 회전체를 고정 배관에 연결하더라도 유체의 유출을 방지할 수 있으며, 미량의 유체가 유출되더라도 로터리 조인트 내부에 유체가 고이지 않고, 로터리 조인트 외부로 유체가 유출되지 않는 구조가 필요하게 되었다.

또한, 유체가 회전축으로 유입되어 하우징의 일측으로 배출되는 구조와 하우징의 외부로 떨어지는 유체를 효과적으로 제거할 수 있는 방법이 필요하게 되었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고속으로 회전하는 회전체를 연결하고 회전축을 통하여 유체가 유입되는 경우에도 내부로 유동하는 유체가 새지 않는 구조의 로터리 조인트를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트는, 중공형의 하우징과, 상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 결합되며 내부에 제1 유로가 형성되고 상기 제1 유로와 연결되어 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성된 중공형의 회전축과, 상기 하우징에 결합되며 내부에 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로가 형성되고 상기 제2 유로와 연결되어 상기 유체가 유출되는 유출구가 일측에 형성된 제1 커버와, 상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 결합되며 일단부가 상기 제1 유로에 삽입된 제1 그랜드 패킹과, 상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 상기 제1 그랜드 패킹과 접하도록 결합되며 일단부가 상기 제1 커버의 상기 제2 유로에 결합된 제2 그랜드 패킹과, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이의 접합면과 연결되며 일측이 상기 하우징 및 상기 제1 커버 중 적어도 하나를 통하여 외부로 개방된 순환구와 연결되어, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이로 누출되는 상기 유체를 배출하는 제3 유로와, 상기 회전축에 결합되고 상기 제3 유로로 연장된 플랜지부에 상기 회전축의 원통 방향으로 개방된 적어도 하나의 홈부가 형성된 회전축 커버를 포함한다.

중앙에 상기 회전축 커버가 관통하도록 상기 회전축 커버와 상기 하우징 사이에 개재되어 상기 유체가 상기 제3 유로를 통하여 이동하도록 가이드하는 가이드링을 더 포함하되, 상기 플랜지부는 상기 가이드링과 상기 회전축 커버 사이를 회전가능하게 밀폐하고 상기 홈부는 상기 플랜지부에 형성된 복수의 날개 사이에 형성될 수 있다.

상기 회전축 둘레에 하우징에 인접하여 형성된 회전판과, 상기 회전판과 상기 가이드링 사이에 개재되며 상기 회전축과 상기 하우징을 회전축 결합하는 베어링과, 상기 베어링과 상기 가이드링 사이에 결합된 판 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 하우징에 결합되며 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 커버를 더 포함할 수 있다.

상기 하우징을 관통하여 형성되며 상기 하우징의 외측으로부터 퍼지가스가 유입되어 상기 하우징과 상기 제2 커버의 사이에 상기 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 공급관을 더 포함할 수 있다.

상기 홈부는 세레이션 형상을 형성할 수 있다.

상기 제1 그랜트 패킹과 상기 회전축 사이에 개재되고 상기 제1 그랜드 패킹이 상기 제2 그랜드 패킹과 항상 접하도록 상기 제1 그랜드 패킹에 압력을 전달하는 스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 그랜드 패킹과 상기 회전축 사이에 개재되며 단면 형상이 'V' 또는 'Y'를 이루는 유동 오링을 더 포함할 수 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 조인트는, 중공형의 하우징과, 상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 결합되며 내부에 제1 유로가 형성되고 상기 제1 유로와 연결되어 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성된 중공형의 회전축과, 상기 하우징에 결합되며 내부에 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로가 형성되고 상기 제2 유로와 연결되어 상기 유체가 유출되는 유출구가 일측에 형성된 제1 커버와, 상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 결합되며 일단부가 상기 제1 유로에 삽입된 제1 그랜드 패킹과, 상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 상기 제1 그랜드 패킹과 접하도록 결합되며 일단부가 상기 제1 커버의 상기 제2 유로에 결합된 제2 그랜드 패킹과, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이의 접합면과 연결되며 일측이 상기 하우징 및 상기 제1 커버 중 적어도 하나를 통하여 외부로 개방된 순환구와 연결되어, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이로 누출되는 상기 유체를 배출하는 제3 유로와, 상기 회전축에 결합되고 상기 제3 유로로 연장된 적어도 하나의 날개가 형성된 회전축 커버를 포함한다.

상기 회전축 커버는 상기 제3 유로로 연장되고 상기 회전축 커버의 원주 둘레를 따라 형성된 플랜지부를 더 포함하고, 상기 날개는 상기 플랜지부에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 길이가 로터리 조인트는 고속 회전체와 고정 배관을 연결하는 경우에도 유체의 누출을 방지할 수 있으며, 로터리 조인트 내부에 유체가 누출되더라도 내부에 고이지 않고 효과적으로 재순환시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 제1 그랜드 패킹과 제2 그랜드 패킹이 상시 접촉하여 유체의 누출을 방지할 수 있고, 제1 그랜드 패킹과 제2 그랜드 패킹이 마모되더라도 간격이 발생하지 않도록 조절할 수 있다.

또한, 제1 그랜드 패킹이 제2 그랜드 패킹 방향으로 이동하더라도 커버와 제1 그랜드 패킹 사이로 유체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 회전축에서 하우징 방향으로 유체가 이동하더라도 유체가 누출되지 않으며, 외부에서 유체가 하우징으로 떨어지는 경우에도 하우징 내부로 유체가 스며드는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 로터리 조인트의 종단면도이다.
도 3은 도 2의 로터리 조인트에 포함된 회전축 커버의 사시도이다.
도 4는 도 1의 로터리 조인트의 횡단면도이다.
도 5는 도 4의 로터리 조인트의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 로터리 조인트의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 1의 로터리 조인트가 결합된 공작기계의 사시도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들의 달성 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오직 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트(1)에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트의 사시도이고, 도 2는 도 1의 로터리 조인트의 종단면도이고, 도 3은 도 2의 로터리 조인트에 포함된 회전축 커버의 사시도이고, 도 4는 도 1의 로터리 조인트의 횡단면도이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 로터리 조인트(1)는 회전하는 회전축(40)과 고정된 배관(도 7의 320 참조)을 서로 연결하는 회전 연결장치로서, 하우징(20)과 제1 커버(10) 및 제2 커버(30)로 이루어진 몸체와 하우징(20)을 관통하여 삽입된 회전축(40)을 포함한다. 로터리 조인트(1)는 하우징(20)과 제1 커버(10) 및 제2 커버(30)가 결합하여 밀폐구조를 형성하며, 일측에 회전축(40)이 돌출된 구조를 갖는다. 냉각수나 절삭유 등의 유체는 회전축(40)의 유입구(41)를 통해 유입되어 제1 커버(10)의 일측에 형성된 유출구(11)를 통해 배출된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트(1)는 회전축(40)을 통해 유입된 유체가 몸체(예를 들어, 제1 커버)를 통해 배출되는 구조를 갖는다. 고속으로 회전하는 회전축(40)을 통해 유입된 유체가 누출되지 않고 몸체를 통해 배출될 수 있는 상세한 구조는 구체적으로 후술한다.

회전축(40)의 유입구(41)를 통해 유입된 유체가 모두 유출구(11)를 통해 배출되지 않고 로터리 조인트(1) 내부에서 누출될 경우, 누출된 유체는 순환구(14)를 통해 로터리 조인트(1)의 외부로 배출되도록 한다. 순환구(14)는 제1 커버(10) 및 하우징(20) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다. 즉, 로터리 조인트(1)의 설치 장소에 따라 순환구(14)와 유출구(11)의 위치는 가변적으로 변경될 수 있다.

도 2를 참조하여, 로터리 조인트(1)의 각 구성요소에 관하여 상세히 설명한다.

하우징(20)은 양단이 관통 형성된 원통 용기 형상으로 형성되며, 하우징(20)의 일측은 제1 커버(10)가 결합되며 타단은 회전축(40)의 일단부가 관통하여 노출된 제2 커버(30)가 결합된다. 즉, 하우징(20)을 가운데 두고 제1 커버(10)와 제2 커버(30)가 양측에 각각 결합되어 로터리 조인트(1)의 몸체를 형성하며, 로터리 조인트(1) 내부는 밀폐구조를 형성한다.

제1 커버(10)는 하우징(20)의 일측에 고정되어 있으나, 제2 커버(30)는 하우징(20)의 타측에 회전 가능하게 결합된다. 제2 커버(30)는 하우징(20) 내부를 관통하는 회전축(40)과 결합되어 있어 일체로 회전하는 구조를 갖는다.

회전축(40)은 일단부가 제2 커버(30)를 관통하여 외부로 노출되며 타단부는 하우징(20) 내부에 회전 가능하도록 수납된다. 즉, 회전축(40)은 베어링(70)에 의해 지지되어 하우징(20)에 회전 가능하도록 고정된다. 한편, 제2 커버(30)는 회전축(40)과 함께 회전하여 외부로부터 냉각수 또는 절삭유 등이 로터리 조인트(1) 내부로 침투하는 것을 막아주는 것으로서, 하우징(20)과의 마찰을 최소화하기 위해 미세한 간격을 두고 회전하는 것이 바람직하다. 따라서, 회전축(40)의 하중은 대부분 베어링(70)에 의해 지지된다. 다만, 회전축(40)을 지지하는 구조로서 베어링(70)은 예시적인 방법에 불과한 것으로서, 회전축(40)에 작용하는 하중에 따라서 그랜드패킹(gland packing) 등을 이용하여 결합할 수 있다.

한편, 회전축(40)은 내부에 유체가 유동할 수 있는 제1 유로(42)가 형성된 중공형 원형 관체로 형성된다. 제1 유로(32)는 회전축(40)의 중심축을 따라 축방향으로 형성될 수 있으며, 회전축(40)의 일측으로 개구된 유입구(31)와 연결된다. 회전축(40)의 유입구(41)를 통해 유입된 유체는 제1 유로(42)와 제2 유로(12)를 순차적으로 지나 유출구(11)로 배출된다.

회전축(40)은 원주방향으로 연장된 원판형의 회전판(43)을 포함한다. 회전판(43)은 회전축(40)이 하우징(20) 내부에서 안정적인 축결합을 할 수 있도록 가이드할 뿐만 아니라, 유체가 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60) 사이로 누출되는 것을 방지할 수 있도록 회전축(40)을 지지할 수 있다. 회전판(43)은 제2 커버(30)와 나사 결합으로 고정될 수 있다.

회전축(40)의 제1 유로(42)는 제1 커버(10)의 제2 유로(12)와 연결된다. 제1 유로(42)는 회전축(40)을 관통하여 형성되며, 회전축(40)의 일측으로 개구된 부분이 유입구(41)가 된다. 즉, 제1 유로(42)는 유입구(41)와 연결되어 회전축(40)의 중심을 관통하여 형성된다.

제1 유로(42)와 제2 유로(12)는 서로 접하여 연결되어 유입구(41)를 통해 유입된 유체는 거의 대부분이 제1 유로(42)와 제2 유로(12)를 지나 유출구(11)를 통해 배치되며, 제1 유로(42)와 제2 유로(12)의 연결 부분을 통해 유체가 일부 누출되더라도 제3 유로(13)를 통해 순환구(14)로 회수될 수 있는 구조를 갖는다.

제1 유로(42)는 회전축(40)을 관통하여 형성되어 회전하는 구조이나, 제2 유로(12)는 제1 커버(10)에 형성되어 고정된 구조를 갖는다. 따라서, 회전하는 제1 유로(42)와 고정된 제2 유로(12) 사이로 유체가 유출되는 것을 방지하기 위하여, 제1 유로(42) 및 제2 유로(12) 사이에 각각 제1 그랜드 패킹(gland packing)(50) 및 제2 그랜드 패킹(60)이 개재된다.

제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)은 서로 접하여 밀폐구조를 형성하되, 서로 간의 마찰을 최소화할 수 있는 재질로 형성된다. 구체적으로, 제1 그랜드 패킹(50)은 회전축(40)과 제1 커버(10) 사이에 결합되며 일단부가 제1 유로(42)에 삽입되어 회전축(40)에 고정되는 구조를 갖는다. 또한, 제2 그랜드 패킹(60)은 제1 커버(10)와 회전축(40) 사이에 제1 그랜드 패킹(50)과 접하도록 결합되며 일단부가 제1 커버(10)의 제2 유로(12)에 결합된다. 따라서, 제1 그랜드 패킹(50)은 회전축(40)에 결합되어 회전하는 구조이며, 제2 그랜드 패킹(60)은 제1 커버(10)에 결합되어 회전하는 구조를 갖는다.

회전하는 제1 그랜드 패킹(50)과 회전하지 않는 제2 그랜드 패킹(60)이 서로 접하는 구조의 특성상, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)은 서로 접하는 접촉면의 마찰력은 최소화하되 유체의 유출을 막을 수 있는 재질로 형성되며, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 카본(carbon), 그라파이트(graphite) 등으로 형성될 수 있다.

제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)은 서로 간의 마찰에 의해 접촉면이 마모될 수 있다. 따라서, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60) 사이에 마모에 의한 갭이 발생하는 것을 방지하기 위해 제1 그랜드 패킹(50)은 회전축(40)의 축방향으로 유동 가능하게 회전축(40)에 고정된다. 구체적으로, 제1 그랜드 패킹(50)과 회전축(40) 사이에 코일 스프링(51)이 개재되어, 코일 스프링(51)은 제1 그랜드 패킹(50)에 압력을 가하여 제2 그랜드 패킹(60)과 항상 접하도록 한다. 즉, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)의 마모에 의한 갭이 발생할 경우, 코일 스프링(51)은 제1 그랜드 패킹(50)을 제2 그랜드 패킹(60) 방향으로 마모에 의한 갭 만큼 이동시킬 수 있다.

한편, 제1 그랜드 패킹(50)이 회전축(40)의 제1 유로(42) 내부를 유동함에 따라 제1 그랜드 패킹(50)과 회전축(40) 사이로 유체가 누출되는 것을 방지하기 위하여, 제1 그랜드 패킹(50)과 회전축(40) 사이에 유동 오링(53)을 삽입한다. 유동 오링(53)은 제1 그랜드 패킹(50)이 회전축(40)의 축방향으로 이동하더라도 유체의 누출을 방지할 수 있는 구조로서, 단면 형상이 'V' 또는 'Y'자 형상을 이루게 된다. 유동 오링(53)은 제1 그랜드 패킹(50)이 이동하는 방향으로 단면의 형상이 점차 작아지는 방향으로 배치할 수 있다. 즉, 단면 형상이 'V' 또는 'Y'자 형상인 유동 오링(53)의 얇은 부분이 제2 그랜드 패킹(60)을 향하도록 형성하여 유체의 유출을 최소화 할 수 있다.

한편, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)이 접하는 면의 둘레에는 누출된 유체를 순환시키는 통로가 되는 제3 유로(13)가 형성되어 있다. 제3 유로(13)는 일측이 제1 커버(10)를 통하여 외부로 개방된 순환구(14)와 연결된다. 순환구(14)는 제1 커버(10) 뿐만 아니라 하우징(20)에 형성될 수도 있다.

제3 유로(13)는 하우징(20) 또는 제1 커버(10) 내에 형성된 공간으로서, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60) 사이에 유체가 누출될 경우, 유체가 하우징(20) 또는 제1 커버(10) 내부에 고이는 것을 방지하고 신속하게 외부로 배출하여 재순환시킬 수 있도록 한다.

제3 유로(13)로 누출되는 유체를 신속하게 배출하기 위하여 회전축(40)의 단부에는 회전축 커버(80)가 형성된다. 회전축 커버(80)는 회전축(40)의 단부에 결합되고, 제3 유로(13)로 연장된 플랜지부(81)를 포함한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 플랜지부(81)는 회전축 커버(80)가 회전축(40)의 원통 방향으로 연장되어 형성되며, 플랜지부(81)에는 회전축(40)의 원통 방향으로 개방된 적어도 하나의 홈부(82)가 형성되어 있다. 즉, 플랜지부(81)에 복수의 날개(83)가 형성되어 있어, 날개(83) 사이의 공간이 홈부(82)가 된다.

회전축 커버(80)는 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60)의 접촉면과 인접하게 배치되어, 제1 그랜드 패킹(50)과 제2 그랜드 패킹(60) 사이로 누출되는 유체가 접하게 되면 유체는 회전하는 날개(83)의 홈부(82)에서 원심력에 의해 밖으로 이동하게 되어 순환구(14)로 신속하게 순환된다. 또한, 회전축 커버(80)에 형성된 날개(82)는 일종의 블로어(blower) 역할을 하여 유체가 제3 유로(13)와 순환구(14)를 통해 신속하게 배출되도록 한다.

다시 도 2와 도 3을 참조하면, 가이드링(53)은 회전축 커버(80)와 하우징 사이에 개재되어 유체가 제3 유로(13)를 통하여 이동하도록 가이드하거나 유체가 베어링(70)으로 침투하지 않도록 한다. 가이드링(53)의 중앙에는 회전축 커버(80)가 관통하도록 형성된다.

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 조인트를 상세히 설명한다. 도 5는 도 4의 로터리 조인트의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 조인트는 회전축 커버(80)의 형상을 제외하면 전술한 실시예의 로터리 조인트와 실질적으로 동일한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터리 조인트는 제3 유로(13)로 연장된 적어도 하나의 날개(83')가 형성된 회전축 커버(80)를 포함한다. 구체적으로 설명하면, 회전축 커버(80)는 회전축(40)의 원주 방향으로 돌출 형성된 복수의 날개(83')를 포함하며, 복수의 날개(83') 사이에는 공간이 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 유체가 누출된 경우 회전하는 날개(83')에 의해 원심력이 발생하고 회전력이 발생하여 유체는 순환구(14)로 신속하게 배출될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 날개(83')는 블로어 역할을 하여 유체가 제3 유로(13) 이외의 다른 곳으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 날개(83')의 형상은 도 5에 도시된 바와 같이 방사형으로 수직 돌출된 구조 이외에 스크류형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다.

이하, 도 2와 도 6을 참조하여 로터리 조인트로 떨어지는 유체가 로터리 조인트 외부로 튕겨내는 동작을 설명한다. 도 6은 도 1의 로터리 조인트의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.

로터리 조인트(1)는 하우징(20)에 회전 가능하도록 결합하여 회전축(40)과 함께 회전하는 제2 커버(30)를 포함한다. 제2 커버(30)는 회전축(40)과 결합하여 공작물을 가공하는 과정에서 절삭유나 냉각수가 로터리 조인트(1)로 튀는 경우에도 절삭유나 냉각수가 로터리 조인트(1) 내부로 스미는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 제2 커버(30)는 하우징(20)의 일단부를 덮고 있으며, 고속으로 회전하여 유체가 떨어지더라도 신속하게 외부로 튕겨버리는 작용을 한다. 따라서, 로터리 조인트(1) 내부에 유체가 고이는 것을 막을 수 있어, 베어링(70), 회전축(40), 가이드링(53) 등이 유체에 잠기는 것을 방지할 수 있다.

한편, 하우징(20)과 제2 커버(30) 사이로 퍼지가스를 주입하는 퍼지가스 공급관(16)이 형성된다. 퍼지가스 공급관(16)은 하우징(20)을 관통하여 형성될 수 있으며, 하우징(20)의 외측으로 개구된 퍼지가스 유입구(15)를 통하여 퍼지가스를 공급받아 퍼지가스 공급관(16)을 통하여 하우징(20)과 제2 커버(30) 사이로 분사한다. 이때, 퍼지가스는 제2 커버(30)의 내측으로 분사되어, 하우징(20)과 제2 커버(30) 사이의 틈을 따라 외부로 배출될 수 있다.

전술한 바와 같이 공작물을 가공하는 과정에서 절삭유나 냉각수가 로터리 조인트(1)로 튀어 내부로 스며들 수 있다. 이때, 제2 커버(20)가 고속으로 회전하면서 절삭유나 냉각수를 튕겨버리고, 제2 커버(20)가 튕겨버리지 못한 절삭유나 냉각수는 하우징(20)과 제2 커버(30) 사이에서 분사되는 퍼지가스에 의해 다시 로터리 조인트(1)의 외부로 튕기게 된다. 퍼지가스는 압축공기, 질소가스, 난연성 가스, 불활성 가스 등이 사용될 수 있다.

도 7은 도 1의 로터리 조인트가 결합된 공작기계의 사시도이다.

도 7은 로터리 조인트(1)가 결합된 공작기계를 나타낸 것으로서, 로터리 조인트(1)의 적용례를 나타낸다. 로터리 조인트(1, 1')는 도 8에 도시된 바와 같이, 그라인더(110)와 같이 회전축(100)을 이용하는 공작기계의 양단에 설치될 수 있다. 즉, 공작기계의 회전축(100) 내부로 냉각수나 절삭유를 유동시키기 위해서는 양단에 로터리 조인트(1, 1')가 필요하다. 로터리 조인트(1, 1') 중 하나는 몸체로부터 회전축(100)으로 유체를 유동시키는 구조이며, 다른 하나는 회전축(100)으로부터 받은 유체를 몸체를 통해 외부로 유통시키는 구조이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 로터리 조인트(1)는 회전축(40)을 통해 유입된 유체를 몸체를 통해 외부로 배출하는 구조이다.

공작기계에 유체가 이동하는 경로를 설명하면, 일측의 로터리 조인트(1')와 연결된 유입관(210)을 통해 유체가 유입되면 로터리 조인트(1') 내부에서 일부 누출되는 유체는 순환관(220)을 통해 배출되고, 대부분의 유체는 회전축(100)으로 유동한다. 회전축(100)을 통과한 유체는 타측의 로터리 조인트(1)로 유입되어 대부분의 유체는 유출관(310)을 통해 유출되어 노즐(120)을 통해 그라인더(110)로 분사되며, 로터리 조인트(1) 내부에서 누출되는 유체는 순환관(320)을 통해 회수된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 로터리 조인트 10: 제1 커버
20: 하우징 30: 제2 커버
40: 회전축 50: 제1 그랜드 패킹
60: 제2 그랜드 패킹 70: 베어링
80: 회전축 커버

Claims

중공형의 하우징;
상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 결합되며 내부에 제1 유로가 형성되고 상기 제1 유로와 연결되어 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성된 중공형의 회전축;
상기 하우징에 결합되며 내부에 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로가 형성되고 상기 제2 유로와 연결되어 상기 유체가 유출되는 유출구가 일측에 형성된 제1 커버;
상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 결합되며 일단부가 상기 제1 유로에 삽입되어 상기 회전축의 축방향으로 유동 가능하게 고정된 제1 그랜드 패킹;
상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 상기 제1 그랜드 패킹과 접하도록 결합되며 일단부가 상기 제1 커버의 상기 제2 유로에 결합된 제2 그랜드 패킹;
상기 제1 그랜트 패킹과 상기 회전축 사이에 개재되고 상기 제1 그랜드 패킹이 상기 제2 그랜드 패킹과 항상 접하도록 상기 제1 그랜드 패킹에 압력을 전달하는 스프링;
상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이의 접합면과 연결되며 일측이 상기 하우징 및 상기 제1 커버 중 적어도 하나를 통하여 외부로 개방된 순환구와 연결되어, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이로 누출되는 상기 유체를 배출하는 제3 유로; 및
상기 회전축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제3 유로로 연장된 플랜지부에 상기 회전축의 원통 방향으로 개방된 적어도 하나의 홈부가 형성된 회전축 커버를 포함하는 로터리 조인트.
제 1항에 있어서,
중앙에 상기 회전축 커버가 관통하도록 상기 회전축 커버와 상기 하우징 사이에 개재되어 상기 유체가 상기 제3 유로를 통하여 이동하도록 가이드하는 가이드링을 더 포함하되,
상기 플랜지부는 상기 가이드링과 상기 회전축 커버 사이를 회전가능하게 밀폐하고 상기 홈부는 상기 플랜지부에 형성된 복수의 날개 사이에 형성된 로터리 조인트.
제2항에 있어서,
상기 회전축 둘레에 하우징에 인접하여 형성된 회전판;
상기 회전판과 상기 가이드링 사이에 개재되며 상기 회전축과 상기 하우징을 회전축 결합하는 베어링; 및
상기 베어링과 상기 가이드링 사이에 결합된 판 스프링을 더 포함하는 로터리 조인트.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징에 결합되며 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하는 제2 커버를 더 포함하는 로터리 조인트.
제4항에 있어서,
상기 하우징을 관통하여 형성되며 상기 하우징의 외측으로부터 퍼지가스가 유입되어 상기 하우징과 상기 제2 커버의 사이에 상기 퍼지가스를 분사하는 퍼지가스 공급관을 더 포함하는 로터리 조인트.
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 홈부는 세레이션 형상을 형성하는 로터리 조인트.
삭제
제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 그랜드 패킹과 상기 회전축 사이에 개재되며 단면 형상이 'V' 또는 'Y'를 이루는 유동 오링을 더 포함하는 로터리 조인트.
중공형의 하우징;
상기 하우징을 관통하여 회전 가능하게 결합되며 내부에 제1 유로가 형성되고 상기 제1 유로와 연결되어 유체가 유입되는 유입구가 일측에 형성된 중공형의 회전축;
상기 하우징에 결합되며 내부에 상기 제1 유로와 연결된 제2 유로가 형성되고 상기 제2 유로와 연결되어 상기 유체가 유출되는 유출구가 일측에 형성된 제1 커버;
상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 결합되며 일단부가 상기 제1 유로에 삽입되어 상기 회전축의 축방향으로 유동 가능하게 고정된 제1 그랜드 패킹;
상기 제1 커버와 상기 회전축 사이에 상기 제1 그랜드 패킹과 접하도록 결합되며 일단부가 상기 제1 커버의 상기 제2 유로에 결합된 제2 그랜드 패킹;
상기 제1 그랜트 패킹과 상기 회전축 사이에 개재되고 상기 제1 그랜드 패킹이 상기 제2 그랜드 패킹과 항상 접하도록 상기 제1 그랜드 패킹에 압력을 전달하는 스프링;
상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이의 접합면과 연결되며 일측이 상기 하우징 및 상기 제1 커버 중 적어도 하나를 통하여 외부로 개방된 순환구와 연결되어, 상기 제1 그랜드 패킹과 상기 제2 그랜드 패킹 사이로 누출되는 상기 유체를 배출하는 제3 유로; 및
상기 회전축에 회전 가능하게 결합되고 상기 제3 유로로 연장된 적어도 하나의 날개가 형성된 회전축 커버를 포함하는 로터리 조인트.
제9항에 있어서,
상기 회전축 커버는 상기 제3 유로로 연장되고 상기 회전축 커버의 원주 둘레를 따라 형성된 플랜지부를 더 포함하고, 상기 날개는 상기 플랜지부에 형성되는 로터리 조인트.