JP5809306B2 - 極小型ロールコンパクタ - Google Patents

Description

本発明は、使用済み核燃料や、放射性廃棄物などの粉体や粉末と、一般粉体や粉末などをローラの間に装入し、一定のサイズの製品（または半製品）を成形するためのロール加圧手段として多数のディスクスプリングで構成される弾性ユニットを導入しようとする。すなわち、本発明は、ディスクスプリングを装置内部に内蔵して配置させることによって、装置のコンパクトな構成が可能になると共に、ロール加圧手段のための付帯設備を必要としないので、ホットセルのような狭い空間でも設置及び作業を容易に行うことができる極小型ロールコンパクタに関する。

従来のロールコンパクタや圧延機としては、大韓民国特開１９９８−０００８３７１号（以下、従来技術という）「圧延機用駆動装置、圧延機及び圧延方法」が開示されている。

その他、このような類似装置として大韓民国実公１９９５−０００３１４４「糞尿粉砕装置」及び日本国特開２００３−２９０６７３「 粉粒体粉砕装置」などがある。

このような前記従来技術は、一対の作業ロール、２個〜４個の中間ロール、２個〜４個の補強ロールのうちいずれか１つのロールを駆動する圧延機用駆動装置に関する。

すなわち前記従来技術は、電動機によって回転駆動する駆動ローラと、前記駆動ローラに接する少なくとも１つの従動ローラと、前記駆動ローラと前記従動ローラとの間に接触荷重を付与し、該接触荷重を基礎とする摩擦力によって前記従動ローラを回転させる荷重付与手段と、前記駆動ローラ及び前記従動ローラのうち少なくとも従動ローラに連結され、そのローラの回転を前記ロールに伝達するスピンドルを有するように構成される。

しかし、前記従来技術は、ローラ間の接触荷重を調整するために調節弁による切替弁、すなわち油圧シリンダーによる圧油の供給を用いるか、またはコイルスプリング（ｃｏｉｌ ｓｐｒｉｎｇ）によってローラ間の接触荷重を調整するように構成されている。

したがって、前述したような油圧方式の圧延機を具現するために、オイルタンク、パイプラインなどのような付帯設備を別に導入しなければならないので、装置のサイズが大きくなって、設置面積が増大される問題がある。

また、オイルの供給のためにパイプラインのような配管で漏油の可能性もあるので、可燃性物質を扱う場合、火災のような安全事故に脆弱であるという問題がある。

また、高放射性物質を扱うホットセル（ｈｏｔ ｃｅｌｌ）のような狭い空間では、適切なメンタネンスをしにくい問題がある。

一方、コイルスプリングの場合、油圧駆動装置に比べて１〜２個のコイルスプリングによって従動ローラに荷重が加えられるので、装置の規模は小さいが、荷重加圧を変更するときには、適合なコイルスプリングに交替しなければならないし、使用中にコイルスプリングの破損時に稼動が中止されるなど機器の稼動に困難がある。

本発明は、前述したような問題点を解決するためになされたものであって、成形ロールモジュールの各ローラを加圧し、各ローラ間の間隙を調節可能にするロール加圧手段として多数のディスクスプリングで構成された弾性ユニットを導入することによって、ロール加圧手段のための付帯設備が不要である。また、ディスクスプリングを装置内部に内臓させて、装置のコンパクトな構成が可能になって、作業空間が狭小な場所でも、設置と作業を容易にすることを目的とする。

本発明の他の目的は、過多装入された粉末によってローラに加えられる過負荷を防止するためにロール加圧手段がローラ、特に従動ローラの変位を収容するように構成されることによって、ローラを保護し、装置の損傷や、破損を防止することにある。

本発明による極小型ロールコンパクタは、投入口１１と吐出口１３を有するハウジング１０と；前記ハウジング１０に内蔵され、前記投入口１１から装入される粉末を加圧成形するために駆動部２７によって動力を伝達される駆動ローラ２１と、前記駆動ローラ２１と対を成す従動ローラ２３とを含む成形ロールモジュール２０と；前記成形ロールモジュール２０のローラを加圧調節し、粉末の過多装入時に、前記ローラに加えられる過負荷を防止するために前記ローラの一部または全部の変位を誘導するロール加圧手段３０と；を含んでなる。

本発明による前記ロール加圧手段３０は、前記成形ロールモジュール２０の各ローラに設けられた支持軸２５のための収容部３１１と、前記収容部３１１と連通するガイド孔３１２が設けられ、前記ハウジング１０の前後方に装着される支持プレート３１と、前記ガイド孔３１２に貫通結合される調節部材３３と、前記調節部材３３に装着され、前記従動ローラ２３の支持軸２５を弾性支持する多数のディスクスプリング３５１（ｄｉｓｃ ｓｐｒｉｎｇ）で構成される弾性ユニット３５とを含んでなることを特徴とする。

本発明による極小型ロールコンパクタは、ロール加圧手段としてディスクスプリングを導入することによって、装置の構成を単純化し、コンパクトに構成することによって、装置の小型化が可能であり、これにより、ホットセルのような狭い空間でも装置の設置と作業が容易になる。

また、本発明は、ロール加圧手段が装置の内部に内蔵されて設置されることによって、付帯設備と連携される部分がなく、装置の故障を最小化することができると共に、装置の構成が単純で、メンタネンス作業を簡便に行うことができる。

また、本発明は、付帯設備が不要であり、１〜２個よりなるコイルスプリングに比べてディスクスプリングは、個数増減が自由であり、ディスクスプリングの組合によってスプリング特性を変化させることができ、装置操作及び分解が簡便であり、容易になる。また、ディスクスプリングは、単位体積当たり蓄積エネルギーが非常に大きいので、小さい空間で短いストロークで大きい負荷能力を有するので、装置及び設置面積を最小化することができる。また、油圧式加圧方式の場合にあり得るオイル漏れのような問題点を解決し、安全性を向上させることができる。

本発明による極小型ロールコンパクタを示す分解斜視図である。 本発明による極小型ロールコンパクタを示す結合斜視図である。 本発明による極小型ロールコンパクタを示す断面図である。 本発明による極小型ロールコンパクタによる粉末成形過程を示す概念図である。 本発明による極小型ロールコンパクタのディスクスプリングの配列形態を示す断面図である。 本発明による極小型ロールコンパクタにおいて多様な形状の製品を作るための成形ロールモジュールを示す概念図である。

以下では、本発明による極小型ロールコンパクタを添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。

図１〜図３に示されたように、本発明による極小型ロールコンパクタは、ハウジング１０と、装入された粉末を加圧成形するための成形ロールモジュール２０と、成形ロールモジュール２０のローラを加圧するためのロール加圧手段３０とを含んで構成される。

図１〜図３に示されたように、本発明によるハウジング１０は、上下面及び前後面に開口部１５が形成され、上面の開口部１５には、両側にカバー板１７が離隔されて連結される。

図４に示されたように、カバー板１７間の離隔空間には、投入口１１であるホッパーが連結され、使用済み核燃料や、放射性廃棄物の粉末Ｐや粉体（以下‘粉末’という）が、ハウジング１０の内部に内蔵された成形ロールモジュール２０に装入される。

この場合、投入口１１であるホッパーには、移送スクリュー１１ａが設けられ、移送スクリュー１１ａの回転力によって粉末Ｐが成形ロールモジュール２０に装入され、加圧成形され、下面の開口部１５には、吐出口１３が設けられ、成形ロールモジュール２０によって一定のサイズに製作された製品（または半製品）Ｇが排出される。

図１〜図３に示されたように、本発明による成形ロールモジュール２０は、ハウジング１０の内部に内蔵され、駆動部２７によって動力を伝達される駆動ローラ２１と、ハウジング１０の内部に内蔵され、駆動ローラ２１と対を成す従動ローラ２３とを含んで構成される。

駆動ローラ２１及び前記従動ローラ２３の前後面には、それぞれ支持軸２５が設けられ、駆動部２７は、駆動モーター２７ａ（図示せず）に連結される駆動軸２７ｂが設けられる。

そして、駆動ローラ２１の後方支持軸２５には、一字（または十字）形態の結合突起２１ａが設けられ、駆動軸２７ｂの前面には、結合突起２１ａが挿入結合される一字（または十字）形態の結合溝２７ｃが設けられる。

したがって、駆動部２７の駆動モーター２７ａが回転すれば、前記駆動軸２７ｂによって駆動ローラ２１に動力が伝達され、駆動ローラ２１は、回転駆動をする。

なお、駆動ローラ２１及び従動ローラ２３の外周面には、相互対応するように成形溝２４が設けられ、装入された粉末Ｐが成形溝２４に収容され、加圧成形されたペレットや、グレイン形態の製品Ｇが前記吐出口１３に排出される（図４参照）。

また、図６に示されたように、成形ロールモジュール２０の駆動ローラ２１及び従動ローラ２３の外周面は、図６のように平面形態であるか、または成形溝２４の形状を四角形態や、楕円形態に製作し、その形状に対応する多様な形態の製品（または半製品）を成形することができるようにすることが好ましい。

図１〜図３に示されたように、本発明によるロール加圧手段３０は、成形ロールモジュール２０のローラ間に装入される粉末を加圧し、一定のサイズに成形され得るように成形ロールモジュール２０のローラを加圧するように構成される。

このために、ロール加圧手段３０は、成形ロールモジュール２０のローラの支持軸２５のための収容部３１１と該収容部３１１と連通するガイド孔３１２が設けられ、ハウジング１０の前後方に装着される支持プレート３１と、ガイド孔３１２に貫通結合される調節部材３３とで構成される。

また、ロール加圧手段３０は、調節部材３３に装着され、従動ローラ２３の支持軸２５を弾性支持する多数のディスクスプリング（ｄｉｓｃ ｓｐｒｉｎｇ）３５１で構成される弾性ユニット３５を含んで構成される。

まず、ロール加圧手段３０の支持プレート３１は、ハウジング１０の前後面が装着され得るように一対で構成される。

また、収容部３１１は、各支持プレート３１を穿孔し、ホール形状よりなり、駆動ローラ２１の支持軸２５が収容される第１収容部３１１ａと、従動ローラ２３の支持軸２５が収容される第２収容部３１１ｂとで構成される。

ガイド孔３１２は、各支持プレート３１の一側面、すなわち図１の図示において支持プレート３１の右側面に形成され、第２収容部３１１ｂと連通されるように構成されるが、必要に応じて支持プレート３１の上面または下面に形成され、第２収容部３１１ｂに連通するように形成されることが可能である。

この場合、各支持プレート３１には、各収容部３１１を覆うことができるようにカバー部材３１３が結合され、カバー部材３１３のうち後方支持プレート３１の第１収容部３１１ａを覆うためのカバー部材３１３には、駆動ローラ２１の支持軸２５と駆動部２７の駆動軸２７ｂとの連結のために貫通孔３１３ａが形成される。

次に、ロール加圧手段３０の調節部材３３と弾性ユニット３５は、ガイド孔３１２を介して従動ローラ２３を弾性支持し、各ローラ相互間の弾性力、すなわち加圧力を調節するようことができるに構成される。

まず、調節部材３３は、弾性ユニット３５が装着されるガイドバーと、該ガイドバーの内側端部に連結され、収容部３１１に内蔵され、従動ローラ２３の支持軸２５と弾性ユニット３５に接するプッシュ部材３３２とを含んで構成される。

また、調節部材３３は、支持プレート３１に形成され、ガイド孔３１２の周辺に配列される調節ナット３３３と、調節ナット３３３に締結され、ガイドバーの外側端部に当接する調節ボルト３３４とを含んで構成される。

この場合、弾性ユニット３５は、多数のディスクスプリング３５１で構成され、ガイドバーが嵌着された状態でガイド孔３１２に内蔵される。

調節部材３３のガイドバーは、内側端部がプッシュ部材３３２に連結される第１ガイドバー３３１ａと、調節ボルト３３４の内側端部に当接するヘッド部３３１ｃが設けられた第２ガイドとを含んで構成される。

この際、各ガイドバーは、弾性ユニット３５のディスクスプリング３５１が弾性力を発揮することができるように分離構成され、第１ガイドバー３３１ａ及び第２ガイドバー３３１ｂには、弾性ユニット３５のディスクスプリング３５１の一部が嵌着される。

また、第２ガイドバー３３１ｂの外側端部には、ヘッド部３３１ｃが設けられ、外郭に配置されるディスクスプリング３５１と当接し、この際、ヘッド部３３１ｃの外側面は、調節ボルト３３４の内側端部に当接して支持されることによって、それぞれ分離したディスクスプリング３５１がガイド孔３１２から排出されることが防止される。

また、プッシュ部材３３２は、第１ガイドバー３３１ａの内側端部に連結され、従動ローラ２３の支持軸２５に当接し、この場合、従動ローラ２３の支持軸２５は、回転駆動をするので、プッシュ部材３３２が直接従動ローラ２３の支持軸２５に当接する場合、摩擦によって部材間の摩耗や騒音が発生することができる。

したがって、従動ローラ２３の支持軸２５に支持ベアリング３７を装着し、ベアリングハウジングにプッシュ部材３３２が当接するようにして、部材間の摩耗と騒音の発生を防止することができるようにすることが好ましい。

また、各部材間の摩耗による回転力損失と、弾性力の損失を防止し、さらに精密な装置の駆動を保障することができるようにすることが好ましい。

また、駆動ローラ２１の支持軸２５には、支持ベアリング３７を装着し、第１収容部３１１ａに支持ベアリング３７が収容されて回転支持することができるようにすることが好ましい。

また、調節ナット３３３と調節ボルト３３４は、弾性ユニット３５の加圧力を調節することができるように構成され、まず、調節ナット３３３は、ガイド孔３１２外側周辺に配列されるように支持プレート３１の側面部に設けられ、調節ボルト３３４が調節ナット３３３に締結され、その内側端部が第２ガイドのヘッド部３３１ｃに当接する。

したがって、調節ボルト３３４を回転させて、内側方向に引き込まれるようにすれば、各ディスクスプリング３５１は、圧縮され、従動ローラ２３による加圧力が増大され、反対に、調節ボルト３３４を外側方向に引き出されるようにすれば、ディスクスプリング３５１は引張され、従動ローラ２３による加圧力は減少するようになる。

さらに、図５に示されたように、弾性ユニット３５のディスクスプリング３５１は、同一の方向に平衡配列されるか、または互いに異なる方向に非平衡配列されるように組み合わせて、弾性ユニット３５による加圧力を調節することが可能になる。

すなわち図５の（Ａ）の図示のように、多数のディスクスプリング３５１が平衡配列される場合、弾性ユニット３５の全体加圧力は、ディスクスプリング３５１の個数に比例して増大される。

但し、図５の（Ｂ）及び（Ｃ）の図示のように、多数のディスクスプリング３５１が非平衡配列される場合、弾性ユニット３５の全体加圧力は、単一ディスクスプリング３５１に比例する。

したがって、ディスクスプリング３５１の配列形態を可変し、弾性ユニット３５の全体加圧力を増減させることができる。

すなわち前述したようなディスクスプリング３５１の配列を応用して組み合わせるようになれば、例えば、多数のディスクスプリング３５１を平衡配列される様々な群に分けた後、これら群を非平衡配列されるようにすれば、弾性ユニット３５の全体加圧力は、１群を構成するディスクスプリング３５１の個数に比例するので、ディスクスプリング３５１の組合を通じて弾性ユニット３５による全体加圧力を任意的に可変させることができる。

また、弾性ユニット３５の加圧力調節のために調節ナット３３３から調節ボルト３３４を完全に緩めて分離すれば、ガイド孔３１２からディスクスプリング３５１が排出される。

このように排出されたディスクスプリング３５１をさらに再配列させて、ガイド孔３１２を投入した後、調節ナット３３３に調節ボルト３３４を締結し、作業を終了する。

したがって、弾性ユニット３５による加圧力調節が、調節ナット３３３から調節ボルト３３４を緩めたり締めたりする作業だけで簡単且つ容易に行われることによって、弾性ユニット３５の調節作業が簡単且つ容易で、作業能率を向上させることができる。

一方、本発明によるロール加圧手段３０は、粉末がローラの間に過多に装入される場合、各ローラに過負荷が加えられることを防止するために、従動ローラの一部または全部の変位を誘導するように構成される。

このために、第２収容部３１１ｂは、従動ローラ２３の支持軸２５またはプッシュ部材３３２、またはこれら両方の変位を収容するための遊空間Ｓが形成される。

したがって、過多装入された粉末が弾性ユニット３５の加圧力より大きい力で作用する場合、従動ローラ２３が後退することができるように遊空間Ｓが支持軸２５（より正確には、支持軸２５と支持ベアリング３７）とプッシュ部材３３２の移動空間を形成することによって、各ローラに印加される過負荷を防止することができる。

以上、添付の図面を参照して本発明の極小型ロールコンパクタを説明するに際して特定形状及び方向を主として説明したが、本発明は、当業者によって多様な変形及び変更が可能であり、このような変形及び変更は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈されなければならない。

Ｐ 粉末
Ｇ 製品（または半製品）
Ｓ 遊空間
１０ ハウジング
１１ 投入口
１１ａ 移送スクリュー
１３ 吐出口
１５ 開口部
１７ カバー板
２０ 成形ロールモジュール
２１ 駆動ローラ
２１ａ 結合突起
２３ 従動ローラ
２４ 成形溝
２５ 支持軸
２７ 駆動部
２７ａ 駆動モーター
２７ｂ 駆動軸
２７ｃ 結合溝
３０ ロール加圧手段
３１ 支持プレート
３１１ 収容部
３１１ａ 第１収容部
３１１ｂ 第２収容部
３１２ ガイド孔
３１３ カバー部材
３１３ａ 貫通孔
３３ 調節部材
３３１ａ 第１ガイドバー
３３１ｂ 第２ガイドバー
３３１ｃ ヘッド部
３３２ プッシュ部材
３３３ 調節ナット
３３４ 調節ボルト
３５ 弾性ユニット
３５１ ディスクスプリング(または皿ばね)
３７ 支持ベアリング

Claims (5)

1. 投入口１１と吐出口１３を有するハウジング１０と；
   前記ハウジング１０に内蔵され、前記投入口１１から装入される粉末を加圧成形するために駆動部２７によって動力を伝達される駆動ローラ２１と、前記駆動ローラ２１と対を成す従動ローラ２３とを含む成形ロールモジュール２０と；
   前記成形ロールモジュール２０のローラを加圧調節し、粉末の過多装入時に、前記ローラに加えられる過負荷を防止するために、前記ローラの一部または全部の変位を誘導するロール加圧手段３０と；
   を含み、
   前記ロール加圧手段３０は、
   前記成形ロールモジュール２０の各ローラに設けられた支持軸２５のための収容部３１１と、前記収容部３１１と連通するガイド孔３１２が設けられ、前記ハウジング１０の前後方に装着される支持プレート３１と、
   前記ガイド孔３１２に貫通結合される調節部材３３と、
   前記調節部材３３に装着され、前記従動ローラ２３の支持軸２５を弾性支持する多数のディスクスプリング（ｄｉｓｃ ｓｐｒｉｎｇ）３５１で構成される弾性ユニット３５と、を含み、
   前記ロール加圧手段３０の調節部材３３は、
   前記弾性ユニット３５が装着されるガイドバーと、
   前記ガイドバーの内側端部に連結され、前記収容部３１１に内蔵され、前記従動ローラ２３の支持軸２５と前記弾性ユニット３５に当接するプッシュ部材３３２と、
   前記支持プレート３１に形成され、前記ガイド孔３１２周辺に配列される調節ナット３３３と、
   前記調節ナット３３３に締結され、前記ガイドバーの外側端部に接する調節ボルト３３４と、
   を含む、極小型ロールコンパクタ。
2. 前記収容部３１１には、前記従動ローラ２３の支持軸２５または前記プッシュ部材３３２、またはこれら両方の変位を収容するための遊空間Ｓがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の極小型ロールコンパクタ。
3. 前記ガイドバーは、
   内側端部が前記プッシュ部材３３２に連結される第１ガイドバー３３１ａと、
   前記調節ボルト３３４の内側端部に当接するヘッド部３３１ｃが設けられた第２ガイドとを含み、
   前記第１及び第２ガイドバー３３１ａ、３３１ｂは、前記弾性ユニット３５のディスクスプリング３５１の弾性力発揮のために相互分離構成されることを特徴とする請求項１に記載の極小型ロールコンパクタ。
4. 前記従動ローラ２３の支持軸２５に結合され、前記プッシュ部材３３２に接する支持ベアリング３７がさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の極小型ロールコンパクタ。
5. 前記弾性ユニット３５のディスクスプリング３５１は、同一の方向に平行配列されるか、または互いに異なる方向に非平行配列され、前記弾性ユニット３５による加圧力を可変させることができることを特徴とする請求項１に記載の極小型ロールコンパクタ。

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