図1〜図3は、従来技術による切断機を示す図面である。
図1に示すように、従来技術による大口径の円形鋸2を用いた機械式切断機は、円形又は多角形の端面を有する素材1を、円形鋸2が上下に直線移動しながら切断する構造である。上部フレーム11上に大口径の動力伝達装置12が設置され、動力伝達装置12に円形鋸2が連結される。
また、上部フレーム11の下部には駆動モータ13が設置されて回転トルクを提供する。上部フレーム11の直線運動をガイドするために、上部フレーム11の両側には直線運動ガイド14が備えられ、上部フレーム11の上下直線運動のために両側に油圧シリンダ15が設置される。
しかし、従来の切断機は、円形鋸2に作用する切削抵抗と重い重さを有する動力伝達装置との移送方向が同一であるため、大型の油圧シリンダが必要となり、切断機のサイズが大型化し、その重量によって円形鋸2の円滑な直線運動ができなくなったり、円形鋸2の振動によって切断面の品質が低下したりするという問題点があった。
また、円形鋸2の直径より素材1の端面の長さが長いか、又は円形鋸2の半径より素材1の厚さが厚い場合、、円形鋸2の口径及び切断設備のサイズの増加が求められる。しかし、円形鋸2の振動は、鋸の直径の増加に比例して急激に増加することが知られている。
更に、素材として金属板材を用いる場合、端面の長さが最小1.5mであるため、円形鋸2の口径を増加するには限界がある。したがって、従来技術を用いて厚くて長い金属板材を切断するのは不可能であった。
図2に示すように、大口径の円形鋸2を用いた切断機(例えば特許文献1を参照)で、小型の端面を有する素材1を動力伝達装置21によって回転運動しながら切断する構造が示されている。
動力伝達装置21は、固定フレームのヒンジブラケット22を通じて支持されるヒンジ軸23を中心に回転できるように連結される。又、動力伝達装置21のケースの外側部は駆動モータ(図示せず)及びチェーンベルト(図示せず)によって連結され、駆動モータの回転トルクは原動プーリ24に連結されたチェーンベルトを通じて動力伝達装置21の減速歯車列に伝達されて円形鋸2に伝達される。
このとき、動力伝達装置21は、油圧シリンダ25によって回転する。これにより、動力伝達装置21に連結される円形鋸2が被切断材である素材1に接近する。
図1に示す発明に比べて図2に示す発明は、耐久性に優れ、切断速度が相対的に速く、装置の小型化は可能であるが、切削抵抗が大きい場合、ヒンジブラケットの回転方向及び軸方向の振動を制御する手段が足りないという問題点がある。また、従来発明の図1と同様に、厚くて長い金属板材の切断は不可能であった。
図3に示すように、大口径の円形鋸を用いた機械式切断機(例えば特許文献2を参照)で、円形又は多角形の端面を有する素材1をクランプした後、ローディング部31に固定して、円形鋸2を用いて水平切断する構造が示されている。
このため、動力を発生させる駆動モータ33、建物の底面に設置される下部フレーム32上に設置されて駆動モータ33の回転数を減速させる大口径の動力伝達装置34、及び大口径の動力伝達装置の出力軸に固定されて、高速で回転しながら出力軸の中心と一致するように水平に置かれた素材1を切断する円形鋸2などで構成される。
この従来技術の場合、円形又は角形の端面を有する小型素材の高速切断することはできるが、図1及び図2に示される従来技術と同様に、素材としての厚くて長い金属板材の切断は不可能であった。
一方、厚くて長い金属板材を切断する従来技術としては、ガスを用いて切断面を溶融させる切断法が広く使用されてきた。しかし、ガス切断の場合、金属板材の切断面から流れ落ちる溶鋼から生成される切断屑の発生が避けられない。
また、切断ノズルを用いる溶融方式の特性上、速度が遅く、切断面が均一ではない切断面不良や切断面の熱変形などの問題点を有する。
このような問題点は、金属板材の厚さが増加するほど増えることが知られている。これは実収率の低下及び追加の2次加工を必要とするという問題点がある。
図4は、素材1の下部に配置された移送レール41に沿って円形鋸2が動きながら素材1を切断する切断機を示す図面である。
このような移動切断装置は、設置が容易で、長さが長い素材1を切断することができるという長所を有するが、その反面として、フレーム43が円形鋸2の自重だけを支持するように構成されるため、素材1の切断から発生する大きな切断反力による上下振動及び捩じれ振動に弱く、円形鋸2を精密に移送するのが不可能であるという短所を有する。これにより、コンクリートスラブや擁壁を切断する工程で制限的に用いられている。
図5は、従来技術による切断機を示す図面であり、図6は、図5の切断機のハウジングの内部における多様な実施例による回転部を示す図面であり、図7は、図5の切断機のハウジングの内部における多様な実施例による回転部を示す図面であり、図8は、図5の切断機のハウジングの内部における多様な実施例による回転部を示す図面である。
上記のような問題点を解決すべく、図5から図8に示すように、素材1の上面において、円形鋸2の回転切削運動と直線移送運動との組み合わせを用いることで、ハウジングの底面に設置される下部フレーム51上に置かれた厚くて長い金属板材1を切断する機械式切断機が提示された。
また、移送フレーム55に動力伝達装置52が設置され、動力伝達装置52の上部には円形鋸を回転させるための駆動モータ53が設置されて、プーリ方式で動力伝達装置の入力側に回転トルクを1次伝達し、一個又は複数個の歯車の組み合わせで構成された速度変換歯車列を有する減速手段を通じて円形鋸2に回転運動を与える。
このとき、動力伝達装置52は、移送フレーム55によって支持され、円形鋸を移送させるための駆動モータ54に連結される。駆動モータ54は、素材1の上方で、移送フレーム55の内部を貫通する円形の端面を有するスクリュ部材56によって回転運動を動力伝達装置の直線運動に変換させ、動力伝達装置52を素材1の切断方向に水平に移動させる。
しかし、動力伝達装置を高速で水平移送するためには、動力伝達装置とスクリュ部材56とは、摩擦力を減らして駆動損失を最小化しなければならない。これに対し、円形鋸2は、一定の角度で複数個が付着される鋸身先によって切削抵抗の大きさと方向が連続的に変化して振動が発生しやすいという回転駆動の特性上、動力伝達装置とスクリュ部材56との接触面積を最大化しなければならないという問題点を有し、円形鋸の回転駆動と直線移送を同期化するのは非常に困難であるという問題点がある。
図9及び図10は、従来技術による他の切断機を示す図面であって、素材1としての厚くて長い金属板材を切断する切断機を示す。
図9及び図10に示す切断機は、フレーム支持装置61を含み、このフレーム支持装置61には、素材1の自重を支持しながら素材1を切断幅だけ移動させるローディング手段68と、素材1を下方圧迫する複数個のクランプ手段64と、クランプ手段64が設置されたクランプフレーム63と、素材1を切断する円形鋸2と、円形鋸2に動力を伝達するための動力伝達装置62と、動力伝達装置62が移送されるように設置された移送フレーム65と、移送フレーム65の両端に側方連結された移送支持柱66と、を備える。
このような切断機の移送フレーム65は、移送支持柱66に設置されて固定されずに、横方向に移動可能に連結された構造を取る。更に、移送支持柱66は、クランプフレーム63及び支持ベッド67によって連結された構造を取る。
このとき、図10に示すように、移送フレーム65は、動力伝達装置62に連係された円形鋸2の回転によって周期的に発生する垂直及び水平方向の切断反力、及び移送フレーム65または円形鋸2と動力伝達装置62による自重の作用位置(力間の距離)の差異によってねじりモーメントを受ける。
これにより、移送フレーム65のねじりが発生すると、作用位置の差異は更に増加する。その結果、図11に示すように、円形鋸2にオフセット(振動)が発生する。
また、円形鋸2の切断方向への移動によって、移送フレーム65のたるみ量は変化するため、移送フレーム65と移送支持柱66の連結部は周期的な曲げモーメントを受ける。
また、支持構造は、素材1の切断部分の切断幅が大きい場合、クランプ反力によるクランプフレーム63の上方への持ち上がりと、移送フレーム65又は円形鋸2の振動が互いに干渉しないという長所がある。
しかし、切断幅が小さい場合、クランプフレーム63と移送フレーム65との水平距離は、切断幅に比例して短くなるため、上方へのクランプ反力によって支持ベッド67に連結された移送支持柱66を回転させて、円形鋸2のオフセットは更に増加する。
このような円形鋸2のオフセットは、切断中に切断面が傾いて切断されることにより、素材1の切断品質を低下させるのはもちろん、切断反力の大きさ及び円形鋸2の回転振動量を増加させて、結果的に切断作業が中止になるという問題点を発生させることがある。
本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであって、本発明の目的は、回転部材の回転駆動と移動駆動とが同期するようにした切断機を提供することにある。
なお本発明の他の目的は、厚くて長い金属板の素材を切断することができるようにした切断機を提供することにある。
また本発明の更に他の目的は、切断時に振動が遮断されるようにした切断機を提供することにある。
上述のような目的を達成するための本発明の切断機は、移送フレームが備えられるフレーム支持装置と、素材を切断するように構成される切断手段と、前記切断手段を回転及び移動させるように駆動力を提供する駆動部材と、前記駆動部材が設置されて、前記駆動部材の駆動力によって前記切断手段が回転したり、前記移送フレームに沿って移動したりするように連係された動力伝達装置と、を含み、
前記切断手段は、素材を切断するように縁に鋸身が形成された切断部材を備え、
前記動力伝達装置は、前記切断手段を、一つの前記駆動部材によって回転させ、前記移送フレームに沿って移動させて、前記切断手段の回転駆動と移動駆動とを同期化するように構成される連動手段を備え、
前記連動手段は、前記駆動部材及び前記切断手段が設置され、前記移送フレームに沿って移動するハウジングと、前記駆動部材から駆動力が提供されて前記ハウジングを移動させる移動部と、前記移動部と連動されて前記切断手段を回転させる回転部と、を備え、
前記移動部は、前記ハウジングに回転自在に設置された第1回転軸と、前記駆動部材の駆動軸と前記第1回転軸とを連結する連結ユニットと、前記第1回転軸が前記移送フレームに沿って移動するように前記第1回転軸と前記移送フレームとを連結する方向転換連結ユニットと、を備え、
前記連結ユニットは、連結ベルトであるか、又は隣接した二つの軸を歯車連結する第1連結軸を備え、
前記移送フレームは、中孔を有する角形状の支持バーであり、
前記フレーム支持装置は、支持ベースと、前記支持ベースに設置され、前記切断手段が移送される前記移送フレームの端部を支持し、且つ、前記切断手段の切断反力、及び前記移送フレーム及び前記切断手段の荷重によって発生した前記移送フレームの捩じりモーメント及び曲げモーメントによって前記切断手段が振動するのを遮断するように、前記移送フレームの端部と下部結合する移送支持柱と、を備え、
前記移送支持柱は、前記支持ベースに上部結合し、前記移送フレームの端部と下部結合する移送支持部と、前記支持ベースに上部結合し、前記移送支持部においてねじりモーメントに対向する一側に加えられた補強支持部と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記切断手段は、素材を切断するように縁に鋸身が形成された切断部材を備えることができる。
また、前記動力伝達装置は、切断手段を一つの駆動部材によって回転させ、移送フレームに沿って移動させて、切断手段の回転駆動と移動駆動を同期化するように構成される連動手段を備えることができる。
また、前記連動手段は、駆動部材及び切断手段が設置され、移送フレームに沿って移動するハウジングと、駆動部材から駆動力が提供されてハウジングを移動させる移動部と、
移動部と連動されて切断手段を回転させる回転部と、を備えることができる。
また、前記移動部は、ハウジングに回転するように設置された第1回転軸と、駆動部材の駆動軸と第1回転軸とを連結する連結ユニットと、第1回転軸が移送フレームに沿って移動するように、第1回転軸と移送フレームとを連結する方向転換連結ユニットと、を備えることができる。
また、前記連結ユニットは、連結ベルト、又は隣接した二つの軸を歯車連結する第1連結軸を備えることができる。
また、前記方向転換連結ユニットは、第1回転軸に装着されたピニオン歯車と、移送フレームに装着されピニオン歯車と歯車締結されたラック歯車と、を備えるることができる。
また、前記回転部は、ハウジングに回転するように設置され、回転部材が装着された第2回転軸を備え、第2回転軸は、第1回転軸と歯車締結されるか、第2連結軸によって第1回転軸と歯車連結されるか、又は第1回転軸から延長形成されることができる。
また、前記第1回転軸及び第2回転軸は、ハウジングに装着されたテーパーローラ軸受によって回転するように支持されることができる。
また、前記移送フレーム又はハウジングのいずれか一方にはガイドレールが装着され、他方にはガイドレールに締結されてスライドされるガイド突出ラインが形成されることができる。
また、前記移送フレームは、中孔を有する角形状の支持バーであってよい。
また、前記フレーム支持装置は、支持ベースと、
支持ベースに設置され、切断手段が移送される移送フレームの端部を支持し、且つ、切断手段の切断反力と、移送フレーム及び切断手段の荷重によって発生した移送フレームのねじりモーメント及び曲げモーメントと、によって切断手段が振動することを遮断するように、移送フレームの端部と下部結合する移送支持柱と、
を備えることができる。
また、前記移送支持柱は、支持ベースに上部結合し、移送フレームの端部と下部結合する移送支持部と、支持ベースに上部結合し、移送支持部においてねじりモーメントに対向する一側に加えられた補強支持部と、を備えることができる。
また、前記移送支持部は、内部に格子形状の支持構造を備えるように形成された第1内部溝が形成されることができる。
また、前記支持ベースに設置され、クランプ手段が設置され、上記移送フレームと並んで配置されたクランプフレームの端部と下部及び側部結合するクランプ支持柱を更に含むことができる。
また、前記クランプ支持柱は、支持ベースに上部結合し、クランプフレームの端部と下部結合するクランプ固定部と、支持ベースに上部結合し、クランプ固定部において移送支持柱側に加えられて、クランプフレームの端部と側部結合するように上方突出した補強固定部と、を備えることができる。
また、前記クランプ支持柱及び移送支持柱は、補強固定部及び移送支持部と一体に繋がる子とができる。
また、前記クランプ固定部は、上面の高さが移送支持部の上面より低くてよい。
また、前記補強固定部は、クランプ支持柱又は移送支持柱の変形が互いに干渉しないように、内部に上下方向に形成された第2内部溝が形成されることができる。
また、移送フレームに設置され、素材を幅方向に切断し、且つ、縦方向切断及び横方向切断が同時に行われるように構成された切断手段を備えることができる。
また、前記切断手段は、縦方向切断のための第1切断部材及び横方向切断のための第2切断部材を有する切断ユニットと、切断ユニットを素材の幅方向に移動させる移動駆動ユニットと、を備えることができる。
また、前記切断ユニットは、移動駆動ユニットに設置されるハウジングと、素材の幅方向及び厚さ方向に配置された第1切断部材と、素材の幅方向及び長さ方向に配置された第2切断部材と、第1切断部材と第2切断部材とを回転させる回転駆動ユニットと、を備え、第1切断部材、第2切断部材、及び回転駆動ユニットは、ハウジングに設置されることができる。
また、前記回回転駆動ユニットは、
ハウジングに設置される回転駆動モータと、
回転駆動モータを第1切断部材及び第2切断部材と連係させる連係歯車部と、
を備えることが好ましい。
また、前記連係歯車部は、連係歯車部は、はすば歯車及びかさ歯車を備えることができる。
また、前記移動駆動ユニットは、素材の上側において、素材の幅方向に配置されるようにフレーム支持装置に設置され切断ユニットが回転しないように設置された支持フレームと、支持フレーム内に設置され、切断ユニットとスクリュ締結されたスクリュ軸及びスクリュ軸を回転させる移動駆動モータと、を備えることが好ましい。
また、前記素材の縦方向切断部及び横方向切断部のそれぞれにおいて、切断面を互いに離隔させるように、素材の縦方向切断部及び横方向切断部に挿入される離隔手段を更に含むことができる。
また、前記離離隔手段は、T字の形状で形成された楔であってよい。
また、前記フレーム支持装置に設置され、素材を切断手段側にセンタリングしながら移送させるように構成されたガイド移送手段を更に含むことが好ましい。
また、前記ガイド移送手段は、素材の移送方向にフレーム支持装置に設置されるスクリュ軸と、スクリュ軸を回転させるスクリュモータと、スクリュ軸にスクリュ締結された連係プレートと、連係プレートから素材側に延長され、且つ、複数個が素材の幅方向に互いに離隔されて配置されたプッシングバーと、を備えることができる。
また、前記ガイド移送手段は、プッシングバーの端部に素材の幅方向に配置された接触プレートを更に備えるえることが好ましい。
また、前記フレーム支持装置に設置され、素材をセンタリングしながらクランプするように構成されるガイドクランプ手段を更に含むことができる。
また、前記ガイドクランプ手段は、フレーム支持装置に設置され、シリンダロードに素材を押す押し部材が装着されたメインクランプシリンダと、押し部材に設置され、素材の中央部側に上方傾斜して形成されて、素材の側部を押しながら素材をセンタリングするセンタリングガイドと、を備えることが好ましい。
また、前記ガイドクランプ手段は、押し部材に設置されて素材を下方圧迫するサブクランプシリンダを更に備えることができる。
また、前記ガイドクランプ手段は、フレーム支持装置において、素材の両側にそれぞれ配置されることができる。
また、前記素材を載置するようにフレーム支持装置に設置され、素材の移送時に摩擦摩耗を減少させるように構成された摩擦減少手段を更に含むことができる。
また、前記摩摩擦減少手段は、フレーム支持装置において素材が載置される面に複数個が互いに離隔されて配置されたボールキャスタであってよい。
また、前記フレーム支持装置に設置され、素材から切断された複数個の切断部分が互いに異なる速度で排出されるように構成された排出手段を更に含むことが好ましい。
また、前記フレーム支持装置に設置され、複数個の切断部分が載置されて互いに異なる速度で排出されるようにテーパーされたテーパーロールと、テーパーロールを回転させるロールモータと、を備えることができる。
また、前記テーパーロールは、相対的に直径が小さい端部に、切断部分の離脱を防止するように突出した係止部が形成されることができる。
また、前記第1切断部材及び第2切断部材は円形鋸であってよい。
本発明による切断機は、切断部材を一つの駆動部材によって回転させると共に、支持手段に沿って移動させながら、切断部材の回転駆動と移動駆動とを同期化する連動手段を備える。これにより、切削抵抗の大きさと方向が連続的に変化して振動が発生しやすい切断部材の回転駆動と移動駆動とを同期化し、低振動、高速切断、優れた切断品質、及び低騒音が達成されるようになる。その結果、多様な厚さ及び強度を有する素材の切断負荷の変動に関係なく高い切断効率・生産性、及び製品の実収率を増大させることができ、切断機を小型化できるという効果を有する。
また本発明による切断機は、素材を幅方向に切断し、且つ、縦方向切断が行われるように構成される切断手段を備えることにより、素材に対する縦方向切断及び横方向切断を共に実施することができるという効果を有する。
更に本発明による切断機は、移送フレームのねじりモーメント、曲げモーメント、及びクランプフレームの上方への持ち上がりにより、切断手段が振動するのを防止することができるという効果を有する。
以下、本発明の例示的な図面を通じて本発明を詳細に説明する。各図面の構成要素に図面符号を与えるにあたり、同一の構成要素に対しては他の図面上に示されていても、できる限り同一の符号を有することに留意する。また、本発明を説明するにあたり、関連の公知の構成又は機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にする可能性があると判断される場合はその詳細な説明を省略する。
図12は本発明の一実施例による切断機を示す図面であり、図13は図12の切断機においてハウジングの内部の移動部及び回転部を示す図面であり、図14は図13の移動部において方向転換ユニットで発生する力の構造を示す図面である。
図12〜図14に示すように、本発明の切断機は、移送フレーム130が備えられるフレーム支持装置100と、素材を切断するように構成される切断手段110と、切断手段110を回転及び移動させるように駆動力を提供する駆動部材120と、駆動部材120が設置されて、駆動部材120の駆動力によって切断手段110が回転したり、移送フレーム130に沿って移動したりするように連係される動力伝達装置と、を含む。
ここで、切断手段110は、素材を切断するように縁に鋸身が形成された切断部材を備えることができる。
切断部材は、一例として、図面に示しているように、円形鋸が用いられることができる。しかし、本発明はこれによって限定されず、回転しながら素材1を容易に切断することができる部材であればいかなる部材も用いられることができるのはもちろんである。
また、動力伝達装置は、切断手段110を一つの駆動部材120によって回転させながら移送フレーム130に沿って移動させて、切断手段110の回転駆動と移動駆動を同期化するように構成される連動手段を含む。
ここで、移送フレーム130は、一例として、図面に示されているように、角形状の支持バーであり、後述する連動手段のハウジング140が移送フレーム130と締結され、且つ、スライドされる構造を取ることが好ましい。具体的には、移送フレーム130は、ハウジング140を貫通して締結される構造有する。このように、移送フレーム130とハウジング140とが接触する面積を最大化しながら締結することにより、切断手段110が発生する振動を最小化することができる。更に、移送フレーム130は、図面には示していないが、重さを減少させるために長さ方向に沿って内部に形成された中孔を有することができる。
また、前記連動手段は、駆動部材120及び切断手段110が設置され、移送フレーム130に沿って移動するハウジング140と、駆動部材120から駆動力が提供されてハウジング140を移動させる移動部と、この移動部と連動して切断手段110を回転させる回転部と、を備えることができる。
ここで、ハウジング140には駆動部材120及び切断手段110が設置される。このとき、駆動部材120はハウジング140において安定した設置条件を有する部位に堅固に固定され、切断手段110は回転時に干渉されない位置に回転自在に装着されることができる。
このようなハウジング140は、移送フレーム130にスライド自在に設置されるが、相互に対向する移動ガイドのために、移送フレーム130又はハウジング140のいずれか一方にはガイドレール131が装着され、他方にはガイドレール131に締結されてスライドされるガイド突出ライン141が形成されることができる。このようなガイド構造により、ハウジング140が移送フレーム130に沿って円滑且つ容易にスライド移動することができ、ガイドレール131とガイド突出ライン141の間に潤滑オイルが充填されることにより、移動による摩擦を最小化することができる。
また、移動部は、駆動部材120から駆動力が提供されて、ハウジング140を移動させるように構成される。
具体的には、移動部は、ハウジング140に回転するように設置された第1回転軸151と、駆動部材120の駆動軸121と第1回転軸151を連結する連結ユニットと、第1回転軸151と移送フレーム130を連結する方向転換連結ユニット155と、を備えることができる。
連結ユニットは、連結ベルトB、又は隣接した二つの軸を歯車連結する第1連結軸152を備えることができる。即ち、連結ベルトBは、図13、図17及び図18に示しているように、駆動軸121のプーリ121aと第1回転軸151のプーリ151aを連結するか、又は図15及び図16に示しているように、駆動軸121のプーリ121aと第1連結軸152のプーリ152aを連結する構造を取ることができる。このとき、第1連結軸152は、駆動軸121と第1回転軸151を歯車連結する。このため、図13、図15、及び16に示しているように、第1連結軸152及び第1回転軸151には互いに歯車締結される連結歯車Gが装着されることができる。このとき、第1連結軸152に歯車連結される連結歯車Gはアイドル歯車である。連結歯車Gは、一例として、好ましくは、図面に示しているように、大きな動力の伝達が可能で、回転がより円滑でありながら騒音が小さいはすば歯車型が用いられることができる。
また、方向転換連結ユニット155は、第1回転軸151が移送フレーム130に沿って移動するように第1回転軸151と移送フレーム130とを連結する役割を行う。このような方向転換連結ユニット155は、第1回転軸151に装着されたピニオン歯車164と、移送フレーム130に装着され、ピニオン歯車164と歯車締結されたラック歯車165と、を備えることができる。これにより、駆動部材120の駆動軸121から回転駆動力が第1回転軸151を通じてピニオン歯車164に伝達される。これにより、ハウジング140は、ピニオン歯車164の回転によってラック歯車165が装着された移送フレーム130に沿って移動することができるようになる。つまり、これはハウジング140に装着された切断手段110が移送フレーム130に沿って移動する構成である。このとき、一例として、ピニオン歯車164及びラック歯車165が用いられる。図面には示されていなくとも、大きな動力の伝達が可能で、回転がより円滑でありながら騒音が小さいはすば歯車型が用いられることができるのはもちろんである。更に、二つの歯車間の噛み合いによって発生するバックラッシュを除去するために、バックラッシュ除去手段(図示せず)が設置されることができる。このようなバックラッシュ除去手段は、一例として、パウダーブレーカー及びテンション歯車が用いられることができる。
また、ピニオン歯車164の直径及び二つの歯車の歯車歯数は、切断手段110の移動速度(ピニオン歯車164の移動速度)及び第1回転軸151の回転速度から下記式によって決定することができる。
[式1]
D=2v/w
ここで、Dはピニオン歯車164の有効直径であり、vは移送速度である。また、wは第1回転軸151の回転角速度で、駆動部材120の回転角速度wn、及び駆動軸121のプーリ121aの直径D1と第1回転軸151のプーリ151aの直径D2の比によって決定される。
[式2]
w=wn×D1/D2
このとき、動力伝達装置の水平移送に関連して求められる回転トルクT及び動力Hは下記 式3及び下記式4の通りである。
[式3]
T=m×G×D/2
[式4]
H=T×w
ここで、mはピニオン歯車164とラック歯車165との摩擦係数であり、Gは動力伝達装置の重さである。
一方、回転部は、移動部と連動して切断手段110を回転させるように構成される。即ち、回転部は、別途の駆動部材120を必要とせず、回転部に移動駆動力を提供する駆動部材120によって切断手段110を回転させる構成を有する。
具体的には、回転部は、ハウジング140に回転するように設置され、切断手段110が装着された第2回転軸161を備えることができる。
ここで、第2回転軸161は、図15に示しているように、第1回転軸151と歯車締結されるか、図13及び図18に示しているように、第2連結軸162によって第1回転軸151と歯車連結されるか、又は図16及び図17に示しているように、第1回転軸151から延長形成された構造を取ることができる。このとき、第2連結軸162は、第1回転軸151と第2回転軸161を歯車連結するが、このため、図13及び図18に示しているように、第1回転軸151、第2連結軸162、及び第2回転軸161には互いに歯車締結される連結歯車Gが装着されることができる。このとき、第2連結軸162に歯車連結される連結歯車Gはアイドル歯車であり、連結歯車Gは、一例として、好ましくは、図面に示されているように、大きな動力の伝達が可能で、回転がより円滑でありながら騒音が小さいはすば歯車型が用いられることができる。
また、第1回転軸151及び第2回転軸161は、ハウジング140に装着されたテーパーローラー軸受Tによって回転するように支持されることができる。このようなテーパーローラー軸受Tは、ラジアル荷重及びスラスト荷重のすべてを支持しながら回転構造を成すようにすることにより、本発明の耐久性を増大させることができる。
上記のような本発明は、切断手段110を一つの駆動部材120によって回転させるとともに移送フレーム130に沿って移動させながら、切断手段110の回転駆動と移動駆動を同期化するように連動手段が構成される。切削抵抗の大きさと方向とが連続的に変化して振動が発生する切断手段110の、回転駆動と移動駆動を同期化した結果、多様な厚さ及び強度を有する素材の切断負荷の変動に関係なく、低振動、高速切断、優れた切断品質、低騒音を成すようになり、その結果、切断機を小型化し、高い切断効率、生産性、及び製品の実収率を増大させることができる。
図19は本発明の他の実施例による切断機を示す斜視図であり、図20は図19の切断機においてフレーム支持装置を示す斜視図であり、図21は図20のフレーム支持装置を示す正面図である。
また、図22は図20のフレーム支持装置において第1内部溝及び第2内部溝が更に形成されたことを示す図面である。
図19〜図22に示すように、本発明は、フレーム支持装置200と、フレーム支持装置200に支持固定された移送フレーム225に設置された切断手段224と、フレーム支持装置200に支持固定されたクランプフレーム223に設置されたクランプ手段と、を含む。
ここで、切断手段224は、回転する円形鋸を有し、移送フレーム225に沿って移動するように構成されて素材を切断する。但し、このような切断機能を有する構成であれば本発明によって限定されず、いかなる切断構成も用いられることができるのはもちろんである。
またクランプ手段は、切断手段224によって切断される素材をクランプする。但し、本発明は、クランプ機能を有する構成であれば、いかなるクランプ構成も用いることができるのはもちろんである。
また、フレーム支持装置200は、支持ベース201と、移送フレーム225を支持固定する移送支持柱210と、を含む。
ここで、支持ベース201は移送支持柱210を支持するが、支持ベース201は、図面に示しているように、移送支持柱210の下部に配置されることができる。
このような支持ベース201は、移送支持柱210と後述するクランプ支持柱220とを連結する構成で、一例として、図20〜図22に示すように、移送支持柱210及びクランプ支持柱220と一体型に形成することができる。
また、移送支持柱210は支持ベース201に設置され、切断手段224を移送する移送フレーム225の端部を支持し、且つ、移送フレーム225の端部下面と結合するように構成されることができる。
即ち、移送支持柱210は、移送フレーム225の端部を上方支持するように移送フレーム225の下部に配置され、移送フレーム225の端部下面に固定結合することができる。
このような移送支持柱210は、切断手段224の切断反力によって発生した移送フレーム225のねじりモーメント、及び移送フレーム225及び切断手段224の荷重によって発生した移送フレーム225の曲げモーメントにより、切断手段224が振動するのを遮断する役割を担う。
具体的には、移送支持柱210は、支持ベース201に上部結合した移送支持部211及び補強支持部212を備えることができる。
ここで、移送支持部211は、移送フレーム225の端部下面と結合する構造を取ることにより、切断手段224の切断反力によって発生した移送フレーム225のねじりモーメント及び移送フレーム225及び切断手段224の荷重によって発生した移送フレーム225の曲げモーメントを遮断するようになる。参考までに、移送支持部211の上面である移送支持面211aに形成された上部溝211cに、移送フレーム225の下部に形成された下部突出ライン225aが挿入される構造で、移送支持部211に対する移送フレーム225の締結固定力を高め、センタリングをガイドする。
また、補強支持部212は、余盛りのように移送支持部211においてねじりモーメントに対向する一側に加えられた構造を取ることにより、切断手段224の切断反力によって発生した移送フレーム225のねじりモーメントを遮断するようになる。即ち、ねじりモーメントによって移送フレーム225が移送支持部211の一側に回転しようとするのを、移送支持部211の一側に加えられた補強支持部212が支持ベース201上で堅固に支持補強することにより、切断手段224の切断反力によって発生した移送フレーム225のねじりモーメントを遮断するようになる。
一方、本発明は、支持ベース201に設置され、クランプフレーム223の端部を支持するクランプ支持柱220を更に含むことができる。
クランプ支持柱220は、クランプ手段が設置され、移送フレーム225と並んで配置されたクランプフレーム223の端部を支持し、且つ、クランプフレーム223の端部と下部及び側部結合するように構成されることができる。
このようなクランプ支持柱220は、クランプ手段の上方クランプ反力によって支持ベース201を通じて移送フレーム225に発生する捩じりモーメントを遮断する役割を行う。
具体的には、クランプ支持柱220は、支持ベース201に上部結合したクランプ固定部221及び補強固定部222を備えることができる。
ここで、クランプ固定部221はクランプフレーム223の端部下面と結合し、補強固定部222はクランプ固定部221において移送支持柱210側に加えられて、クランプフレーム223の端部側面と結合するように上方に突出した構造を取ることができる。
このように、クランプ固定部221と補強固定部222とがクランプフレーム223の端部の上部及び側部と結合することにより、クランプ手段のクランプ反力によってクランプフレーム223の上方への持ち上がりを遮断することができる。その結果、クランプ反力によって発生する切断手段224の振動を防止することができる。
更に、クランプ固定部221は、上面であるクランプ支持面221aの高さが移送支持部211の上面である移送支持面211aより低い配置構造を取ることができる。これにより、移送支持部211の高さがクランプ固定部221より低くないため、クランプフレーム223の端部側面と結合した補強固定部222の一側面222aが移送支持部211によって支持されることにより、上述の切断手段224の振動を防止する効果を高めることができる。
参考までに、補強固定部222の一側面222aに形成された側部溝222cは、クランプフレーム223の側部に形成された側部突出ライン223aが挿入される構造であり、クランプ固定部221に対するクランプフレーム223の締結固定力を高め、センタリングをガイドする。更に、補強固定部222の他側面222bは、移送支持部211に移送フレーム225が設置されるとき、センタリングをガイドする。
更に、上記のように構成されるクランプ支持柱220と移送支持柱210とは、一体型に形成され、補強固定部222と移送支持部211とが配置される構造を取ることができる。これに加えて、図面に示しているように、支持ベース201と、クランプ支持柱220及び移送支持柱210が一体型で形成されることができ、これによってフレーム支持装置の加工を容易にすることができる。
一方、図22に示すように、移送支持部211は、内部に格子形状の支持構造を有する第1内部溝211dを形成することができるが、これによって移送フレーム225の支持構造を堅固にするとともに材料費を節減することができる。
また、補強固定部222は、内部に上下方向に形成された第2内部溝222dを形成することができ、これによってクランプ支持柱220又は移送支持柱210の変形が互いに干渉しないようにすることができる。即ち、切断手段224の切断反力及び移送フレーム225及び切断手段224の荷重によって発生する移送フレーム225の捩じりモーメント及び曲げモーメントと、クランプフレーム223のクランプ反力によるクランプフレーム223の上方への持ち上がりによるクランプ支持柱220又は移送支持柱210の変形と、が互いに干渉しないように、第2内部溝222dが形成される。
上記のような本発明は、移送フレーム225の端部下面と結合し補強支持部を有する移送支持柱210と、クランプフレーム223の端部下面及び側面と結合するクランプ支持柱220と、を備える結果として、移送フレーム225の捩じりモーメントと曲げモーメント、及びクランプフレームの上方への持ち上がりによって切断手段224が振動するのを防止することができる。
図23は本発明の更に他の実施例による切断装置を示す正面図であり、図24は図23の切断装置を示す斜視図であり、図25は図24の切断装置において切断ユニットを示す斜視図であり、図26は図24の切断装置において楔を示す斜視図である。
図23〜図26に示すように、本発明は、移送フレーム332が備えられるフレーム支持装置300と、移送フレーム332に設置される切断手段と、を含む。
ここで、移送フレーム332は、スラブのような素材1を切断するための切断手段が設置されるフレーム部材であって、構造及び形状については切断手段の堅固な支持及び設置空間を考慮すれば十分であり、本発明は本実施例によって限定されないのはもちろんである。
また、切断手段は、移送フレーム332に設置されて、素材1を幅方向に切断し、且つ、縦方向切断及び横方向切断が同時に行われるように構成されることができる。
このため、切断手段は、素材1を縦方向切断及び横方向切断する切断ユニットと、切断ユニットを素材1の幅方向に移動させる移動駆動ユニットと、を備えることができる。
ここで、切断ユニットは、縦方向切断のための第1切断部材322と、横方向切断のための第2切断部材323と、を備えることができ、移動駆動ユニットは、切断ユニットを素材1の幅方向に移動させるように構成されることができる。
具体的には、切断ユニットは、移動駆動ユニットに設置されるハウジング321と、ハウジング321に装着される第1切断部材322及び第2切断部材323と、回転駆動ユニットと、を備えることができる。
ここで、ハウジング321は、一例として、第1切断部材322、第2切断部材323、及び回転駆動ユニットを堅固に位置固定させるように形成されるだけでよく、その構造については限定されない。
また、第1切断部材322と第2切断部材323は、好ましくは、図面に示しているように、円形鋸が用いられることができる。
まず、第1切断部材322は素材1の幅方向及び厚さ方向に配置されるが、このような第1切断部材322は素材1と垂直な状態で素材1を幅方向に切断することができる。このとき、第1切断部材322の回転軸322aは、素材1の長さ方向に配置される。
また、第2切断部材323は素材1の幅方向及び長さ方向に配置されるが、このような第2切断部材323は素材1と水平な状態で素材1を幅方向に切断することができる。このとき、第2切断部材323の回転軸323aは素材1の厚さ方向に配置される。
なお、回転駆動ユニットは第1切断部材322と第2切断部材323を回転させるように構成することができる。
ここで、回転駆動ユニットは、ハウジング321に設置される回転駆動モータ324と、回転駆動モータ324を第1切断部材322及び第2切断部材323と連係させる連係歯車部325と、を備えることができる。
このとき、連係歯車部325は、第1切断部材322、第2切断部材323、及びそれぞれの回転軸322a、323aが回転駆動モータ324と連動構造として連係されることができるように、好ましくは、図25に示しているように、互いに歯車締結される複数個のはすば歯車325a及びかさ歯車325bからなることができる。
一方、移動駆動ユニットは、切断ユニットを素材1の幅方向に移動させるために、フレーム支持装置300に設置される支持フレーム331と、支持フレーム331に設置されるスクリュ軸334と、スクリュ軸334を回転させる移動駆動モータ333と、を備えることができる。
ここで、支持フレーム331は、素材1の上側において素材1の幅方向に配置されるようにフレーム支持装置300に設置されることができる。
また、スクリュ軸334は支持フレーム331内に設置され、切断ユニットとスクリュ締結される構造を取ることができ、移動駆動モータ333はスクリュ軸334と連結されてスクリュ軸334を回転させることができる。
更に、支持フレーム331には切断ユニットが回転しないように設置される。これにより、移動駆動モータ333が駆動してスクリュ軸334を回転させると、スクリュ軸334に締結された切断ユニットがスクリュ軸334に沿って移動することができる。このとき、支持フレーム331に対する切断ユニットの非回転構造は、一例として、図面に示しているように、支持フレーム331が角形を取り、切断ユニットのハウジング321がこのような支持フレーム331を取り囲む構造を取ることにより、角形の支持フレーム331によって切断ユニットの回転が遮断される構成を成すことができる。
一方、本実施例において、移動駆動ユニットは、支持フレーム331に設置されるスクリュ軸334、及びこれを回転させる移動駆動モータ333を含むように説明されているが、別途のスクリュ軸334及び移動駆動モータ333を設置せずに、ハウジング321に設置された駆動部材の駆動力を動力伝達装置に伝達して切断手段の回転駆動と移動駆動を同期化するように構成されることも可能である。
また、本発明は、図26に示しているように、素材1の縦方向切断部及び横方向切断部のそれぞれで切断面を互いに離隔させるように離隔手段を更に含むことができる。
このような離隔手段は、素材1が第1切断部材322及び第2切断部材323によって素材1を縦方向及び横方向に同時に切断する。このとき、切断部位において両側の切断面が互いに離隔しないと、円形鋸である第1切断部材322と第2切断部材323が切断面の間に挟まって回転作動せずに止まる可能性がある。
このようなことを防止するために、離隔手段は、素材1の縦方向切断部及び横方向切断部のそれぞれで切断面を互いに離隔させる役割を行う。このとき、好ましい一例として、縦方向切断部と横方向切断部にともに挿入されることができるように、T字の形状で形成された楔340が用いられることができる。更に、離隔手段は、縦方向切断部と横方向切断部に挿入されることができる構造及び形状を取れば十分で、その構造及び形状については本発明によって限定されないのはもちろんである。
参考までに、楔340は、図面に示しているように、先端側に行くほどテーパーされて尖った形状を有することが好ましい。
一方、本発明は、図24に示すように、フレーム支持装置300に設置されるガイド移送手段350を更に含むことができる。
ここで、ガイド移送手段350は、素材1を切断手段側にセンタリングしながら移送させるように構成することができる。
具体的には、ガイド移送手段350は、フレーム支持装置300に設置されるスクリュ軸351と、スクリュ軸351を回転させるスクリュモータ352と、スクリュ軸351に締結された連係プレート353と、連係プレート353に設置されるプッシングバー354と、を備えることができる。
このとき、スクリュ軸351は、素材1の移送方向に配置されるようにフレーム支持装置300に設置されることができる。
また、連係プレート353は、スクリュ軸351にスクリュ締結されてスクリュ軸351が回転することによってスクリュ軸351に沿って移動する構造を取ることができる。
なお、プッシングバー354は、連係プレート353から素材1の側に延長された配置構造を取り、複数個が素材1の幅方向に互いに離隔されて配置された構造を成すことができる。このように、プッシングバー354が複数個で配置されることにより、素材1を長さ方向に移送させ、且つ、素材1の幅方向の全体の部分が互いに一定の速度で進む、即ち、素材1が蛇行しないようにすることができる。
更に、プッシングバー354の端部には素材1に更に広い面積で接触することができるように、素材1の幅方向に配置された接触プレート355が装着されることができる。
また、本発明は、図24及び図27に示しているように、フレーム支持装置300に設置されるガイドクランプ手段360を更に含むことができる。
ここで、ガイドクランプ手段360は、素材1をセンタリングしながらクランプするように構成されることができる。
このようなガイドクランプ手段360は、フレーム支持装置300に設置されるメインクランプシリンダ361と、メインクランプシリンダ361に設置されたセンタリングガイド364と、を備えることができる。
具体的には、メインクランプシリンダ361は、フレーム支持装置300の両側部に設置されてシリンダロード362が上側に伸張し、下側に収縮するように駆動する。このようなメインクランプシリンダ361は、シリンダロード362に素材1を押す押し部材363が装着されることができるが、シリンダロード362の下方移動によって押し部材363が素材1を下方圧迫することにより、素材1を切断時に動かないようにクランプすることができる。
また、センタリングガイド364は、押し部材363の下部に設置され、且つ、素材1の中央部側に上方傾斜して形成されることができる。これにより、センタリングガイド364は、メインクランプシリンダ361のシリンダロード362が収縮して下方移動すると押し部材363も下方移動する。更に、このような押し部材363に装着されたセンタリングガイド364も下方移動しながら素材1の側部を素材1の幅方向の中央部側に押して素材1をセンタリングするようになる。
これに加えて、ガイドクランプ手段360は、押し部材363に設置されて素材1を下方圧迫するサブクランプシリンダ365を更に備えることができる。上述のメインクランプシリンダ361の作動によってセンタリングガイド364が素材1をセンタリングガイドしながら素材1をクランプした後、サブクランプシリンダ365によって素材1を二重でクランプすることにより素材1に対するクランプ効果を増大させることができる。
更に、上述のガイドクランプ手段360は、一例として、図面に示しているように、フレーム支持装置300において素材1の両側にそれぞれ配置された構造を取ることができる。即ち、ガイドクランプ手段360は、素材1の一側に配置され、他側には単に支持部材が構成されることもできるが、好ましくは、素材1の両側に配置されることにより素材1をクランプしセンタリングする効果を高めることができる。
一方、本発明は、図24に示しているように、素材1を載置するフレーム支持装置300に設けられた摩擦減少手段を更に含むことができる。
ここで、摩擦減少手段は、素材1の移送時に摩擦摩耗を減少させるように構成されることができる。
このような摩擦減少手段は、フレーム支持装置300に素材1が載置される面に複数個が互いに離隔されて配置されたボールキャスタ370を用いることができる。
このような摩擦減少手段により、素材1が載置されて切断される前に、センタリングしクランプする過程で円滑に移動することができる。更に、素材1の一部分を切断した後、他の部分を切断するために素材1を移動する過程でも円滑な移動を可能とする。
また、本発明は、フレーム支持装置300に設けられて素材1を排出する排出手段を更に含むことができる。
ここで、排出手段は、素材1が切断されて生成した複数個の切断部分1aを、互いに異なる速度で排出するように構成することができる。
具体的には、排出手段は、フレーム支持装置300に設置されるテーパーロール381と、テーパーロール381を回転させるロールモータ382と、を備えることができる。
ここで、テーパーロール381は、複数個の切断部分1aが載置されて互いに異なる速度で排出されるようにテーパー形状を取ることができる。
このように構成されるテーパーロール381は、複数個の素材1が載置される場合も、素材1の載置された部分の直径が異なるため、回転時に直径が大きい部分に載置された素材1がより速い速度で排出され、直径が小さい部分に載置された素材1が相対的に遅い速度で排出されるようになる。
更に、テーパーロール381は、相対的に直径が小さい端部に素材1の切断部分1aの離脱を防止するように突出した係止部381aが形成されることができる。即ち、係止部381aは、素材1がテーパーロール381に載置された後、スライドされて直径が小さい端部側を外れて離脱しないように、テーパーロール381において直径が小さい端部に突出する構造で形成されることができる。
参考までに、本発明は、テーパーロール381の前端側に素材1の切断された切断部分1aが載置されて移送される移送コンベヤ390が設置されることができる。
結果的に、上述の通り、本発明は、素材1を幅方向に切断し、且つ、縦方向切断及び横方向切断が行われるように構成される切断手段を備えることにより、素材1に対する縦方向切断及び横方向切断を同時に具現することができる。
以上、本発明は、限定された実施例及び図面によって説明されたが、本発明の技術範囲はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものによって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形できることはもちろんである。