KR20040009500A

KR20040009500A - 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법

Info

Publication number: KR20040009500A
Application number: KR1020020043467A
Authority: KR
Inventors: 서승돈
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-01-31
Also published as: BR0300391A; US20040016122A1; CN1470772A; CN1226538C; JP2004060634A; ITMI20030577A1

Abstract

개시된 본 발명에 의한 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법은, 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 갖는 크랭크 샤프트부재를 형성하는 단계; 상기 크랭크 샤프트부재의 메인축부와 크랭크부의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부재를 형성하는 단계; 상기 크랭크 샤프트부재와 상기 웨이트 밸런스부재를 코킹하여 가조립하는 단계; 및 가조립된 상기 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합하는 단계;를 포함한다. 크랭크 샤프트부재는 철계 파이프 또는 인발 가공된 강관을 콜드 포밍을 통하여 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 형성한다. 그리고, 웨이트 밸런스부재는 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하여 형성한다. 이에 의하면, 크랭크 샤프트부재가 중공 파이프로 형성되고, 웨이트 밸런스부재가 프레스 가공으로 형성되며, 또한 이들 두 부재가 브레이징 용접 결합되기 때문에, 종래에 동심도 등을 맞추기 위하여 불필요하게 행해졌던 황삭 및 선삭 등의 가공을 삭제하거나 최소화할 수 있는 등 가공 공수를 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 저비용으로 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있다.

Description

밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING CRANK SHAFT OF HERMETIC RECIPROCATING COMPRESSOR}

본 발명은 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 밀폐형 왕복식 압축기는 케이스 내에 전동기구부와 압축기구부가 설치되어 구성된다. 상기 전동기구부의 회전운동은 크랭크 샤프트에 의해 압축기구부의 왕복직선운동으로 변환되어 전달되며, 이에 의해 압축기구부의 피스톤이 실린더에서 왕복직선운동함으로써 냉매의 압축작용이 이루어진다.

이러한 밀폐형 왕복식 압축기의 전형적인 한 예가 도 1에 도시되어 있는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 밀폐형 왕복식 압축기는 상,하쉘(1)(2)로 이루어지는 케이스(10)의 내부에 전동기구부(20)와 압축기구부(30)가 설치되며, 이 전동기구부(20)와 압축기구부(30)는 크랭크 샤프트(40)에 의해 연결된다. 이 크랭크 샤프트(40)에 의해 전동기구부(20)의 회전운동이 압축기구부(30)의 왕복직선운동으로 변환되어 전달된다.

상기 크랭크 샤프트(40)는, 전동기구부(20)의 회전자(21)에 압입 결합되는 메인축부(41), 압축기구부(30)의 피스톤(31)과 커넥팅로드(32)의 개재하에 연결되는 크랭크부(42) 및 웨이트 밸런스부(43)를 갖는다. 도면에서 참조부호 22는 고정자, 33은 실린더블록, 그리고, 부호 34는 실린더헤드이다.

상기한 바와 같은 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트를 제조하는 일반적인 방법은, 주물에 의해 크랭크 샤프트를 성형한 후, 이 성형품을 원하는 치수로 가공하여 제조하는 것이다. 즉, 메인축부(41), 이 메인축부(41)에 대하여 일정량편심된 크랭크부(42) 및 상기 메인축부(41) 및 크랭크부(42)의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부(43)를 갖는 크랭크 샤프트 주물 성형품을 만든 후, 이 성형품을 도면에 준하여 황삭 및 선삭 등과 같은 절삭가공으로 흑피를 제거하고 원하는 치수를 만든다. 그런 다음 크랭크 샤프트의 강도를 증대시키기 위하여 열처리 등을 실시하고, 열처리된 제품을 재차 정삭 및 마무리 가공하여 크랭크 샤프트를 완성한다.

그러나, 상기한 바와 같은 일반적인 크랭크 샤프트 제조방법은, 가공정도가 좋지 않은 주물 성형에 의해 제조되기 때문에, 황삭, 선삭 및 연마 등과 같은 여러단계의 후가공을 반드시 거쳐야 하므로, 가공공수의 증가로 인한 생산성 저하 및 제조원가 상승을 초래하는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 주물 산포의 증대로 초기 가공시 절삭량이 많아짐으로써 사이클 타임이 증가하여 생산성 저하의 원인이 되고 있으며, 또한, 소재 상태 및 경도 산포가 커서 가공시 부하 조건이 상이하고 툴의 마모가 촉진된다고 하는 문제도 있다.

또한, 일반적인 크랭크 샤프트 제조방법은, 크랭크 샤프트를 강도적으로 유리한 중공으로 제조하는 것이 어렵기 때문에, 종래 기술에 의해 제조된 크랭크 샤프트는 강도면에서 불리할 뿐만 아니라 중량이 무거워 압축기의 효율 저하를 초래하는 문제도 있다.

또한, 일반적인 크랭크 샤프트 제조방법은, 주물 성형후 성형된 주물품에 비교적 깊은 구조의 오일유로를 후가공으로 형성하여야 하기 때문에, 오일유로 가공공정의 까다로움으로 생산성이 현저하게 떨어진다고 하는 문제도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 안출한 것으로, 산포가 일정하여 초기 절삭 가공이 필요없을 뿐만 아니라 후가공이 거의 필요없으며, 또한 오일유로 가공이 용이하게 이루어지는 등 가공공수가 대폭적으로 감소됨으로써 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 경량이면서도 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 밀폐형 왕복식 압축기를 나타낸 분해 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법에 대한 공정도,

도 3은 본 발명의 크랭크 샤프트 제조방법에서 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 코킹하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면,

도 4는 도 3에 나타낸 코킹장치의 상부펀치의 저면도, 그리고,

도 5는 본 발명에 의해 제조된 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트를 나타낸 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100;크랭크 샤프트부재110;메인축부

120;크랭크부200;웨이트 밸런스부재

300;코킹장치310;하부다이

320;상부펀치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법은, 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 갖는 크랭크 샤프트부재와 이 크랭크 샤프트부재의 메인축부와 크랭크부의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부재를 각각 분리 성형한 후, 상기 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법은, 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 갖는 크랭크 샤프트부재를 형성하는 단계; 상기 크랭크 샤프트부재의 메인축부와 크랭크부의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부재를 형성하는 단계; 상기 크랭크 샤프트부재와 상기 웨이트 밸런스부재를 코킹하여 가조립하는 단계; 및 가조립된 상기 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합하는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 크랭크 샤프트부재는 철계 파이프 또는 인발된 강관을 콜드 포밍을 통하여 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 일체로 형성하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 상기 크랭크 샤프트부재는 상기 메인축부 및 크랭크부를 형성할 때 각종 오일홀 및 오일 그루브 등을 함께 형성하며, 또한 최종 연마까지 완료하는 것이 좋다.

또한, 상기 웨이트 밸런스부재는 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법은, 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합한 후 크랭크 샤프트부재의 외경 및 웨이트 밸런스부재의 측면부를 연마하는 단계를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 크랭크 샤프트부재가 철계 파이프 또는 인발된 강관을 콜드 포밍하는 것에 의해 형성되고, 웨이트 밸런스부재가 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하는 것에 의해 형성되기 때문에, 동심도 등을 맞추기 위한 종래와 같은 선삭이나 황삭 등의 가공이 필요없어 가공 공수를 대폭적으로 줄일 수 있어, 생산성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 제조원가를 낮출 수 있다. 또한, 상기 두 부재를 브레이징 용접하여 결합하므로, 열변형이 작은 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 보다 명백해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법은, 도 2에서 보는 바와 같이, 크랭크 샤프트부재를 성형하는 단계(S10), 웨이트 밸런스부재를 성형하는 단계(S20), 상기 단계 S10 및 S20에서 각각 성형된 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 가조립하는 단계(S30) 및 가조립된 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재 조립품을 브레이징 용접하여 결합하는 단계(S40)를 포함하여 이루어진다.

도 3 내지 도 5에 의하면, 상기 크랭크 샤프트부재(100)는 메인축부(110)와 이 메인축부(110)에 대하여 일정량 편심된 크랭크부(120)를 갖는다. 이러한 크랭크 샤프트부재(100)는 철계 파이프 또는 인발된 강관을 콜드 포밍하여 메인축부(110)와 크랭크부(120)를 형성함과 아울러 오일홀(121) 및 오일 그루브(122) 등을 형성한 후 최종 연마하여 제조한다. 그리고, 상기 웨이트 밸런스부재(200)는 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하여 형성한다.

따라서, 종래 주물에 의해 형성하는 방법에서 반드시 수행되었던 크랭크 샤프트부재의 동심도 등을 맞추기 위한 선삭이나 황삭 가공 등을 수행할 필요가 없으며, 또한, 중공 파이프를 이용하기 때문에, 오일홀이나 오일 그루브 등의 형성이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 크랭크 샤프트를 중공의 파이프로 구성하게 되면, 강봉에 비하여 무게를 크게 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라 강성을 증대시킬 수 있으며, 또한, 직진도가 향상되는 등 산포가 일정하게 되어, 초기 가공이 거의 필요없게 된다.

또한, 웨이트 밸런스부재(200)가 판재를 프레스 가공하는 것에 의해 형성되기 때문에, 가공정도가 좋아 후가공으로써의 절삭 가공 등을 없앨 수 있으며, 따라서, 가공공수의 감소를 도모할 수 있다.

상기와 같이 각각 제조된 크랭크 샤프트부재(100)와 웨이트 밸런스부재(200)는 도 3에서 보는 바와 같은 코킹장치(300)에서 코킹 및 가조립된다. 상기 코킹장치(300)는 하부다이(310)와 상부펀치(320)를 구비한다. 하부다이(310)는 크랭크 샤프트부재(100)의 메인축부(110)가 수용되어 고정되는 고정부(311)와 이 고정부(311) 상부의 주연부에 돌설된 다수의 쐐기돌기(311a)를 구비한다. 그리고, 상기 상부펀치(320)는 회피홈부(321)를 구비한다.

상기 크랭크 샤프트부재(100)는 그의 메인축부(110)가 상기 하부다이(310)의 고정부(311)에 수용되어 고정되며, 상기 웨이트 밸런스부재(200)는 상기 크랭크 샤프트부재(100)의 메인축부(110)와 크랭크부(120) 경계부에 위치하도록 크랭크 샤프트부재(100)에 끼워진다. 이 때, 상기 웨이트 밸런스부재(200)는 그 하부면이 하부다이(310)의 쐐기돌기(311a)에 접촉하는 상태로 위치된다. 이와 같은 상태에서 상기 상부펀치(320)가 하강하여 웨이트 밸런스부재(200)를 누르게 되면, 웨이트 밸런스부재(200)의 내경이 상기 쐐기돌기(311a)에 의해 크랭크 샤프트부재(100)의 축경방향으로 압입되면서 크랭크 샤프트부재(100)와 웨이트 밸런스부재(200)가 코킹되어 가조립되게 된다. 여기서, 상기 크랭크 샤프트부재(100)와 웨이트 밸런스부재(200)는 중간끼워맞춤되며, 웨이트 밸런스부재(200)의 압입량은 1.5 내지 2.2mm정도가 바람직하다.

상기와 같이 코킹되어 가조립된 크랭크 샤프트부재(100) 및 웨이트 밸런스부재(200) 조립품은 브레이징 노로 옮겨져 브레이징 용접됨으로써 완전히 결합된다. 이와 같이, 브레이징 용접으로 두 부재(100)(200)를 결합시키면, 크랭크 샤프트부재(100)와 웨이트 배런스부재(200)의 축간 접하는 틈에 동이 융착되면서 두 부재가 결합되므로, 강성 증대는 물론 잔류응력을 제거하는 효과를 얻을 수 있다.

브레이징 용접되어 결합된 크랭크 샤프트는 최종적으로 파이널 가공을 통하여 완성된다. 이 때, 파이널 가공은 크랭크 샤프트부재(100)의 원통 연마 및 웨이트 밸런스부재(200)의 측면부 연마 등의 가공을 말한다(S50).

이상과 같은 본 발명에 의하면, 동심도를 맞추기 위하여 종래 불필요하게 행해졌던 황삭 및 선삭 가공을 삭제하거나 최소 절삭량으로 대응이 가능하며, 무엇보다도 브레이징 용접을 통하여 두 부재를 결합시키므로, 짧은 시간에 결합이 이루어져 생산성을 높일 수 있고, 또한, 열변형이 작은 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 크랭크 샤프트가 철계 파이프 또는 인발 가공된 강관으로 이루어지기 때문에, 무게를 경감시킬 수 있을 뿐만 아니라 산포가 일정하여 초기 가공이 필요없고, 또 웨이트 밸런스부재가 프레스 가공으로 형성되기 때문에, 후가공이 거의 필요하지 않아 가공공수를 대폭적으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 생산성 향상 및 제조원가 절감을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재가 브레이징 용접되어 결합되기 때문에, 열변형이 작으면서도 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 크랭크 샤프트가 파이프 형태로 이루어지기 때문에, 오일유로를 형성함에 있어서 메인축부의 반경방향으로 간단한 오일홀만을 형성하면 되므로, 종래 깊은 오일유로를 형성하는 것에 비하여 공정을 대폭 간소화시킬 수 있다.

결론적으로, 본 발명에 의하면 저비용으로 고강도의 크랭크 샤프트를 제조할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 갖는 크랭크 샤프트부재와 이 크랭크 샤프트부재의 메인축부와 크랭크부의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부재를 각각 분리 성형한 후, 상기 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트부재는 철계 파이프 또는 인발 가공된 강관을 콜드 포밍을 통하여 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 2 항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트부재의 메인축부 및 크랭크부를 형성할 때 오일홀 및 오일 그루브를 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이트 밸런스부재는 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
a) 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 갖는 크랭크 샤프트부재를 형성하는 단계;

b) 상기 크랭크 샤프트부재의 메인축부와 크랭크부의 경계부에 위치되는 웨이트 밸런스부재를 형성하는 단계;

c) 상기 크랭크 샤프트부재와 상기 웨이트 밸런스부재를 코킹하여 가조립하는 단계; 및

d) 가조립된 상기 크랭크 샤프트부재와 웨이트 밸런스부재를 브레이징 용접하여 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트부재는 철계 파이프 또는 인발 가공된 강관을 콜드 포밍을 통하여 메인축부 및 이 메인축부에 대하여 일정량 편심된 크랭크부를 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 6 항에 있어서,

상기 크랭크 샤프트부재의 메인축부 및 크랭크부를 형성할 때 오일홀 및 오일 그루브를 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 웨이트 밸런스부재는 철계인 냉간 압연 판재를 프레스 가공하여 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.
제 5 항에 있어서,

상기 d) 단계 후 크랭크 샤프트부재의 외경 및 웨이트 밸런스부재의 측면부를 연마하는 단계(e)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 왕복식 압축기의 크랭크 샤프트 제조방법.