KR0138471B1 - 로드의 단부를 트리밍하기 위한 고속 전단장치 - Google Patents

로드의 단부를 트리밍하기 위한 고속 전단장치

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KR0138471B1
KR0138471B1 KR1019940035864A KR19940035864A KR0138471B1 KR 0138471 B1 KR0138471 B1 KR 0138471B1 KR 1019940035864 A KR1019940035864 A KR 1019940035864A KR 19940035864 A KR19940035864 A KR 19940035864A KR 0138471 B1 KR0138471 B1 KR 0138471B1
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엠. 쇼어 테렌스
푸쵸프스키 멜리쉐르
이. 우드로우 해롤드
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게일 엠.윌콕스
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Abstract

본 발명은 이동경로를 따라 길이방향으로 이동하는 로드 및 바아 등의 긴 제품을 전단하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 이동경로에 평행한 축들을 중심으로 회전하도록 설치된 한 쌍의 일정직경 나선형 날을 포함한다. 날들의 회전방향과 이 날들의 대응 축들 사이의 공간은 날들의 세그먼트들이 이동경로에 평행한 절단경로를 따라 협동작용하도록 되어 있다. 이 날들은 서로 반대 방향으로 회전되어 그 협동작용 세그먼트들이 제품의 이동방향으로 절단경로를 따라 이동하게 해준다. 스위치는 절단날들의 협동작용 세그먼트들에 의해 전단을 수행하기 위하여 제품을 이동경로로부터 절단경로를 따라 전향시킨다.

Description

로드의 단부를 트리밍하기 위한 고속 전단 장치
제 1 도는 제품 이동 경로를 따라 연속적으로 위치한 본 발명에 따른 전단기쌍의 측면도.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 전단기의 평면도.
제 3 도는 제 1 도의 전단기 중 하나를 외부 하우징의 일부를 절결한 상태로 도시한 확대 측면도.
제 4 도는 제 3 도의 전단기를 하우징 및 점검 뚜껑 부분들을 절결한 상태로 도시한 평면도.
제 5 도 및 제 6 도는 제 3 도의 선 5-5 및 6-6을 따라 취한 부분 단면도.
제 7 도는 제 4 도의 선 7-7을 따라 취한 확대 단면도.
제 8A 도 내지 제 8C 도는 전방단 및 후방단 트리밍 작업의 여러 단계를 도시한 개략도.
제 9 도는 나선형 전단날의 선도.
제 10 도는 제조 속도 및 나선형 날의 회전 속도와 나선각과의 관계를 도시한 그래프.
제 11 도는 본 발명의 변경 실시예를 도시한 것으로 제 4 도의 선 11-11을 따라 취한 확대 단면도.
제 12 도는 제 11 도의 12-12를 따라 더욱 확대한 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10, 12 : 전단기18 : 구동 모터
22 : 구동 기어24, 26, 28 : 아이들 기어
30, 68 : 피니언34 : 원통형 드럼
44 : 나선형 날54 : 브래킷
56 : 절환 파이프64, 66 : 안내 파이프
PT: 이동 경로PC: 절단 경로
PU, PL: 안내 경로
본 발명은 로드(rod) 및 바아(bar) 등을 제조하는 형태의 연속 열간 압연기에 관한 것으로, 특히 고속 압연기의 마무리 작업대에서 이송되는 열간 압연 로드로부터 전방단 및 후방단을 트리밍하는 개선된 전단기에 관한 것이다.
종래에는 열간 압연 로드의 전방단 및 후방단을 마무리 작업대의 앞부분에 있는 즉, 제품이 저속으로 이동하게 되는 압연 라인을 따라 위치한 전단기로 트리밍하였다. 몇몇 트리밍 전단기들은 간헐적으로 작동하는 반면에 연속적으로 작동하는 것들도 있다. 간헐적으로 작동하는 전단기들은 매회의 절단중에 압연 라인을 따라 위치한 센서에 의해 발생된 로드 단부 위치 신호에 응답하여 전단날을 정확하게 위치시키는 복잡한 제어 시스템을 필요로 한다. 제어 복잡성의 관점에서 보면, 디스크 전단기와 같은 연속 작동 전단기들은 필요 조건들을 덜 요하지만 대개 이들은 바람직하지 않은 들쭉날쭉한 단부들을 갖는 예리한 경사 절단부를 만들게 된다.
어떠한 경우에도, 종래의 디스크 전단기들은 90 m/sec 이상의 이송 속도에서 안전하고 신뢰성있게 작동하지 못하는 것으로 생각되어 왔다. 따라서, 마무리 압연 로드의 전방단 및 후방단은 제품이 냉각 컨베이어 상에 중첩링의 형태로 이송되는 도중에 또는 냉각된 링이 재형성 스테이션에서 코일로 모인 후에도 선단부를 위치시킨 후에 수작업으로 트리밍해야 한다. 수작업 트리밍은 노동력을 많이 필요로 하고 때로는 불편하며 작업자에게 잠재적으로 위험하다.
본 발명의 목적은 압연기의 마무리 작업대에서 고속으로 배출되는 로드로부터 전방단 및 후방단을 트리밍하기 위한 개선된 전단기를 마련하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 제품이 정상 이동 경로에서 벗어나는 것에 응답하여 원래의 단일 절단을 수행하고 전단날의 작동을 조정하는 로드 단부 위치 신호를 필요로 하지 않은 연속 작동 전단기를 마련하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 제품을 깨끗하게 그리고 불필요한 날카로운 또는 들쭉날쭉한 단부들을 피하는 각도로 절단하는 연속 작동 전단기를 마련하는 것이다.
이후에 상세하게 설명하게 될 본 발명의 양호한 실시예에서, 상기 목적 및 기타의 목적은 제품의 이동 경로에 평행한 축을 중심으로 대향 회전 방식으로 설치된 한쌍의 일정 직경 나선형 날을 갖는 전단기를 마련함으로써 달성된다. 전단날들 및 이들의 회전축들 사이의 공간을 날의 세그먼트들이 제품 이동 경로에 평행한 절단 경로를 따라 협동 작용하도록 하는 방식으로 되어 있다. 전단날(이후에는 전단 절단날 또는 절단날 이라고도 함)들은 연속적으로 대향 회전하며, 이로써 협동 작용하는 세그먼트들이 제품 이동 경로 방향으로 절단 경로를 따라 그리고 제품의 이동 속도와 적어도 같은 속도로 반복적으로 이동하게 된다. 상류 절환 파이프는 제품을 절단날들의 협동 작용 세그먼트들에 의해 전단하기 위하여 절단 경로를 교차하는 정상 이동 경로로부터 전향시키도록 작동할 수 있다.
제 1 도 및 제 2 도에서 본 발명의 개념을 구체화한 전단기(10, 12)는 제품 이동 경로(PT)를 따라 연속적으로 위치한 것으로 도시되어 있다. 전단기(12)는 제품의 전방단을 트리밍하도록, 전단기(10)는 유사한 방식으로 제품의 후방단을 트리밍하도록 작동한다. 양 전단기들은 설계 및 구조면에서 기본적으로 동일하며, 전단기(12)는 전단기(10)보다 약간 아래에 설치된다.
제 3 도 내지 제 7 도에 양호하게 도시된 것처럼, 각 전단기는 위치(20)에서 큰 직경의 구동 기어(22)에 결합된 출력축을 갖는 구동 모터(18)를 내장한 하우징(16)을 포함한다. 기어(22)는 한쌍의 아이들 기어(24, 26)에 맞물리고, 아이들 기어(24)는 제 3 아이들 기어(28)에 맞물린다. 아이들 기어(26, 28)는 원통형 드럼(34)을 지지하는 축(32) 상의 피니언(30)에 맞물린다. 축(32)은 하우징 구조물(16)의 일부를 형성하는 견고한 평행벽(40, 42)들 상에 지지된 베어링(36, 38)들 사이에 회전식으로 저어널된다. 아이들 기어(24)와 축(32)들 중 하나에서의 피니언(30) 사이에 아이들 기어(28)가 삽입됨으로써 축들이 구동 기어(22)의 회전에 응답하여 대향 회전하게 해준다.
각 드럼(34)은 일정 직경의 나선형 날(44)을 그 외부에 구비한다. 각 날(44)은 그 대응 드럼(34)을 따라 단부로부터 단부에 이르기까지 연장되고 대응 드럼 주위를 일회전으로 감고있다. 나선의 축방향 길이는 날의 회전에 의해 그려진 원형 경로의 주연보다 크지 않은 것이 바람직하다. 원통형 드럼(34)들과 이들의 대응 나선형 날(44)들의 회전축들은 제품 이동 경로(PT)에 평행한 절단 경로(PC)를 따라 협동 작용하도록 하는 방식으로 되어 있다.
원통형 드럼(34)들은 하우징(16)의 상부를 폐쇄하고 날(44)들의 점검을 위하여 개방될 수 있는 접근 뚜껑(46) 아래에 놓인다. 뚜껑(46)은 절단 경로(PC) 위에 놓인 상부 안내 경로(PU)를 형성하는 하방 대면 홈(49)을 갖는 종속 안내부(48)를 지지한다. 하우징 벽(40, 42)들은 절단 경로(PC) 아래에 놓인 하부 안내 경로(PL)를 형성하는 상방 대면 홈(51)을 갖는 상기 안내부와 유사하지만 반대쪽에 배열된 안내부(50)를 지지한다.
각각의 전단 하우징(16)은 브래킷(54)을 지지하는 받침대(52) 앞에 위치한다. 브래킷(54)들은 절환 파이프의 상류 단부들을 피봇식으로 지지하며, 하류 단부들은 하우징(16) 상에 지지된 공기식 실린더(58)에 의해 수직으로 조정가능하다. 이 실린더(58)들은 이들의 대응 절환 파이프(56)들의 하류 단부들을 제 1 도에 실선으로 도시된 것처럼 제품 이동 경로(PT)에 나란한 자유 이동 위치와 점선으로 도시된 각을 이룬 위치 56' 사이에서 조정하도록 작동한다.
제 1 도에 상세하게 도시된 것처럼 제품 이동 경로(PT)에 대한 전단기(10, 12)의 높이 위치차에 의해서 다음 관계가 성립하는데, 즉 전단기(10)는 제품 이동 경로(PT)에 나란한 자체의 하부 안내 경로(PL)를 가지며, 그 절단 경로(PC)와 상부 안내 경로(PU)가 각각 그 위에 위치하고 상부 안내 경로(PU)가 전단된 후방단용 출구 파이프(60)에 이어진다. 이와 달리, 전단기(12)는 제품 이동 경로(PT)에 나란하고 하류 안내 파이프(61)에 이어지는 자체의 상부 안내 경로(PU)와 그 아래에 배열된 절단 경로(PC)와 하부 안내 경로(PL)를 가지며, 상기 하부 안내 경로는 전단된 전방단용 출구 파이프(62)에 이어진다.
전방단 및 후방단의 전단 작동에 대하여 제 8A 도 내지 제 8C 도를 참조하여 설명한다. 제 8A 도에 도시된 것처럼 제품의 전방단은 전단기(10)의 하부 안내 경로(PL)를 따라 통과하여 각을 이루고 배열된 절환 파이프(56)에 의해서 전단기(12)의 하부 안내 경로(PL)를 따라, 전방단 출구 파이프(62) 안으로 편향된다.
제 8B 도에 도시된 것처럼 전단기(12)의 절환 파이프는 적절한 시기에 상부 안내 경로(PU)에 나란하게 수직으로 이동되며, 이로써 제품의 단일 절단(X1)이 절단 경로(PC)를 따라 안내되게 해준다. 절단된 전방단은 파이프(62)를 통해서 배출되고 제품의 잔여부는 관통 파이프(61) 상에 계속 남아 있다.
제 8C 도에 도시된 것처럼 제품의 후방단이 전단기(10)에 도달하면 그 절환 파이프가 위치 56'으로 조정되어서 제품을 절단 경로(PC)를 따라 편향시켜서 단일 절단(X2)을 수행하게 한다. 제품은 하부 안내 경로(PL)를 계속 따르지만, 절단된 후방단은 상부 안내 경로(PU)를 따라 출구 파이프(60) 안으로 안내된다.
제 9 도를 보면, 나선형 날(44)의 협동 작용 절단 세그먼트들이 절단 경로(PC)를 가로지르는 곳에서의 속도(V)는 제품 이동 경로(PT)를 따라 이동하는 제품의 속도와 적어도 같아야 한다는 것을 알 수 있다. 이 속도(V)는 날의 나선 직경(D)과 나선각(α) 및 드럼(34)의 회전속도(N)를 포함하는 여러 변수의 함수이다.
제 10 도는 축을 중심으로 펼쳐진 전단날을 그래프로 도시한 것이다.
따라서, Tan α = NπD/V
제품 속도를 20,000 fpm, 압연롤의 직경을 8 inch (.67ft), 나선각을 45°라 가정하면, 이는 만족스러운 단부 절단을 수행하는 실제 최소치이며, 따라서 N의 값은 다음과 같이 계산된다.
무딘 단부 절단부를 만들기 위하여 나선각을 증가시키면 날들의 회전속도도 증가해야 한다. 따라서, 나선각이 60°이면 N은 다음과 같이 된다.
나선형 전단날(44)에 대하여 약 45°내지 60°인 나선각 범위가 최적이다. 45°보다 작으면 절단부가 너무 날카롭고 60°보다 크면 회전 드럼의 속도가 실제 사용 한계를 넘어서게 된다.
제 11 도 및 제 12 도에는 상부 및 하부 안내부(48, 50)의 홈(49, 51)들을 정렬하는 슬롯식 안내 파이프(64, 66)을 갖는 변경된 실시예가 도시되어 있다. 이들 안내 파이프는 분절된 기어(70)들에 맞물리는 피니언(68)들을 자체의 배출단에 구비한다. 이들 기어(70)는 축(72)을 중심으로 회전가능하고 피스톤 실린더 유닛(74)에 의해 90°스트로크로 구동된다. 기어(70)들이 90°회전하면 피니언(68) 들은 180°회전하게 된다.
제 12 도에 도시된 것처럼 상부 안내 파이프(64)는 그 개방 위치로 회전식으로 조정되며, 이 때 그 슬롯식 측벽은 절단 경로(PC)를 따라 상부 안내 경로(PU) 안으로 상방 전향된 제품을 수용할 준비를 갖추고 있다. 제품은 하부 안내 경로(PL)를 따라 이동하는 것으로 도시되어 있으며, 그 하부 안내 파이프(66)는 제품을 하부 안내홈(51) 내에 보유하도록 회전식으로 조정되어 있다.
제품을 효과적으로 절단하기 위해서, 하부 안내 파이프(66)는 그 개방 위치로 180°회전하게 되고 따라서 제품이 절단 경로(PC)를 따라 개방 상부 안내 파이프(64) 안으로 절환되는 통로를 비워 주게 된다. 절단이 수행되면 곧바로 상부 안내 파이프(64)가 회전되어 제품을 상부 안내홈(49) 내에 붙잡아 두고, 하부 안내 파이프(66)가 자체의 폐쇄 위치로 회전식을 복귀된다. 따라서, 안내 파이프(64, 66)들은 제품이 진동하지 않도록 또는 부지중에 절단 경로(PC)를 벗어나지 않게 해준다.
상기 설명에 의하면, 이 기술 분야에 숙련된 자는 본 발명이 종래 기술의 전단기에 비해 현저한 장점을 갖는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 나선형 전단날(44)들은 연속적으로는 작동하지만 제품이 그 이동 경로(PT)로부터 전단 절단 경로(PC)를 따라 전향되는 것에 응답하여 단일 절단부를 만든다. 이는 협동 작용하는 날의 방향 및 속도를 제품의 전방단 및 후방단의 위치들에 대하여 정확하게 맞추어야 할 어떠한 필요성되 없애 준다. 상이한 제품 속도 및 절단각을 수용하도록 나선각과 나선 직경 및 회전 드럼 속도를 여러 조합으로 선정할 수도 있다.

Claims (12)

  1. 이동 경로를 따라 같이 방향으로 이동하는 로드 및 바아 등의 긴 제품을 전단하는 장치에 있어서,
    상기 이동 경로에 평행한 축을 중심으로 회전하도록 설치되고 그 회전 방향 및 축들 사이의 공간은 날들의 세그먼트들이 이동 경로에 평행한 절단 경로를 따라 협동 작용하도록 된 한쌍의 일정 직경 나선형 날과,
    상기 날들을 반대 방향으로 회전시켜 그 협동 작용 세그먼트들이 이동 경로를 따르는 제품의 이동 방향으로 절단 경로를 따라 반복 이동하게 해주는 회전 수단과,
    절단날들의 협동 작용 세그먼트들에 의해서 제품을 전단하기 위하여 이동경로로부터 절단 경로를 따라 상기 제품을 전향시키기 위한 절환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 나선형 날들이 회전가능한 원통형 드럼 상에 각각 지지된 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 각각의 나선형 날이 대응 드럼의 주연 주위에 적어도 일회 감긴 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 각각의 절단날이 45°내지 60°사이의 나선각을 갖는 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 각 날의 축방향 길이가 이 날의 회전에 의해 그려진 원형 경로의 주연 길이와 같은 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 장치가 절단 경로에 평행하게 연장되는 상부 및 하부 안내 경로를 형성하는 안내 수단을 포함하며, 상기 절환 수단이 제품을 하부 안내 경로로부터 절단 경로를 따라 상부 안내 경로 안으로 전향시키도록 절단 사이클 중에 작동가능한 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상부 및 하부 안내 경로가 하방 및 상방으로 면하는 홈에 의해 고정 안내 요소에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 장치가 절단 사이클중에 제품의 배출 및 도입을 위하여 상기 홈들을 개방 및 폐쇄하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 홈들을 개방 및 폐쇄하는 수단이 홈들을 정렬하는 슬롯식 안내 파이프들과, 슬롯들이 대응 안내홈에 도입되고 이로부터 배출되는 제품을 수용하는 개방 위치와 파이프들이 제품을 대응 안내홈 내에 붙잡아 두는 폐쇄 위치 사이에서 안내 파이프들을 회전시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 장치.
  10. 이동 경로를 따라 길이 방향으로 이동하는 로드 또는 바아 등의 긴 제품의 전방단 및 후방단을 전단하기 위한 시스템에 있어서,
    이동 경로를 따라 연속적으로 배열되며, 이동 경로에 평행한 축을 중심으로 회전하도록 설치되고 그 회전 방향과 축들 사이의 공간은 날들의 세그먼트들이 이동 경로에 평행한 절단 경로를 따라 협동 작용하도록 된 한쌍의 일정 직경 나선형 날, 이 날들을 반대 방향으로 회전시켜 그 협동 작용 세그먼트들을 이동 경로를 따르는 제품의 이동 방향으로 절단 경로의 일단으로부터 타단으로 반복 이동시키는 회전 수단을 각각 포함하는 제 1 및 제 2 전단기와,
    절단 경로를 따른 제품의 전향으로 제품들이 절단날들의 협동 작용 세그먼트들에 의해 절단 경로를 따라 전단되도록 제품의 말단부를 이동 경로로부터 제 1 전단기의 절단 경로를 따라 전향시키도록 작동하고 제 1 전단기에 합체된 제 1 절환 수단과, 절단 경로를 따른 제품의 전향으로 제품이 절단날들의 협동 작용 세그먼트들에 의해 절단 경로를 따라 전단되도록 제품의 전방단을 이동 경로로부터 제 2 전단기의 절단 경로를 다라 전향시키도록 작동하고 제 2 전단기에 합체된 제 2 절환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 제 1 및 제 2 전단기의 절단 경로들이 이동 경로의 상이한 측면들 상에 배열된 것을 특징으로 하는 전단 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서, 절환 수단들이 제품을 수용하도록 이동 경로에 동축으로 배열된 수용단과, 제품을 절단 경로를 따라 안내하도록 이동 경로에 동축으로 배열된 제 1 위치와 이동 경로에 대하여 각을 이루고 배열된 제 2 위치 사이에서 조정가능한 이송단을 갖는 절환 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전단 시스템.
KR1019940035864A 1993-12-23 1994-12-22 로드의 단부를 트리밍하기 위한 고속 전단장치 KR0138471B1 (ko)

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