KR100311260B1 - 저소음원형톱의구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저소음 원형 톱의 구조에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 원통형의 진동형상에 따라 고소음의 원인이 되는 진동모드를 극감소시키기 위하여 강판과 강판 사이에 동판을 설치하되 각 판들에 노드원선 상에 점용접군을 형성하고, 원형톱 끝단의 형태를 변형하여 공회전시와 가공시의 소음이 감소되도록 한 저소음 원형톱의 구조에 관한 것인바, 본 발명의 저소음 원형톱을 사용할 때에는 0∼10kHz의 가청 주파수 대역 전체에서 현저한 음압감쇄를 나타내며 결과적으로 공회전시의 슬롯형상에 따른 소음감소나 절삭가공시에 발생되는 저소음화와 원형톱의 내구성을 향상시켜 저소음 저진동으로 운전되어 환경공해와 작업자의 난청유발 등을 사전에 방지할 수 있으며, 또한 작업장 주위로의 작업소음전파를 줄임으로서 보다 쾌적한 작업환경을 제공하며 절단을 요하는 공구에 범용으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

저소음 원형톱의 구조

본 발명은 다이아몬드 팁을 부착하여 각종 석재의 가공등에 이용되는 저소음 원형톱의 구조에 관한 것으로, 특히 원형톱의 진동형상에 따라 고소음의 원인이 되는 진동모드를 극감소시키기 위하여 강판과 강판사이에 동판을 설치하되 각 판들의 노드원선상에 점용접군을 형성하고, 원형톱 끝단의 형태를 변형하여 공회전시와 가공시의 소음이 감소되도록 한 저소음 원형톱의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 석재 및 도로공사시 절삭작업을 행하는데 주로 사용되고 있는 원형톱의 소음도는 100dB를 상회하며, 그 구조는 단일의 섕크(SHANK)를 사용하여 섕크 끝단에 다수의 절삭날을 형성하고 이 절삭날에 다이아몬드 팁을 부착 설치한 구조이고, 운전시 많은 진동을 유발하고 소음 역시 크다. 이 때 발생되는 소음은 피삭재와 원형톱과의 마찰로 발생되는 소음과, 피삭재와 톱날과의 충돌로 인한 판의 떨림, 그리고 회전시 주로 톱날 형상에 따라 나타나는 공기 역학 소음 및 회전시 피삭재와의 충돌로 인하여 야기되는 섕크의 떨림에 의한 진동소음 등으로 나누어 볼 수 있다.

그중에서 판재진동에 의한 소음은 넓은 가청주파수 대역에서 주된 소음원이 되었으며, 이러한 소음공해 이외에 회전시 충격에 의한 판의 떨림에 의하여 톱날 끝의 진동이 커지고, 이로 인한 마찰의 증가로 인하여 절삭효율이 더욱 떨어지는 현상과 함께 소음이 유발하되, 이 소음은 작업환경을 매우 악화시켜 환경공해와 작업자의 난청유발 및 작업자의 작업안전성에 지대한 영향을 미치는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로써 주목적은 저소음 저진동으로 운전되어 환경공해와 작업자의 난청유발 등을 사전에 방지할 수 있으며, 또한 작업장 주위로의 작업소음전파를 줄임으로서 더욱 쾌적한 작업환경을 제공하며 절단을 요하는 공구에 폭넓게 사용할 수 있도록하는데 있다.

이러한 상기의 목적은 공구에 설치가 용이하도록 설치공(2)이 중심부에 형성되며, 원판(6)과 인접하는 원판(7) 사이에는 점탄성수지층이 고정 설치되며, 원판과 점탄성수지층의 결합물 끝단에는 일정한 간격으로 절삭날(4)을 형성하고 이 절삭날(4) 사이에는 슬롯(5)을 형성하고 원형톱에 있어서, 상기 복수의 원판(6),(7) 사이에 동판(8)을 설치하되 각 판(6)(7)(8)은 그 중심에 대하여 동심원상에 소정의 간격으로 점용접(70a)(70b)(70c)을 형성하되 이점용접(70a)(70b)(70c)은 제1용접점군, 제2용접점군 및 제3용접점군(20,40,60)을 형성하며 각 용접점군들은 동심원의 제1,2,3노드원선(N1,N2,N3)상에 등간격으로 다수 개 형성된 것을 특징으로 하는 저소음 원형톱의 구조에 의하여 달성된다.

도 1a는 본 발명에 관한 저소음 원형톱의 평면도.

도 1b는 도 1a의 A-A선 단면도.

도 2a는 도 1a에 있어서의 B부분의 한 실시예를 도시한 확대도.

도 2b는 도 1a에 있어서의 B부분의 다른 실시예를 도시한 확대도.

도 3a는 본 발명의 한실시예에 의한 저소음 원형톱에서의 용접점군이 위치하는 궤도를 도시한 예시도.

도 3b는 도 3a에 있어서의 소음 정도를 도시한 변위도.

도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 의한 저소음 원형톱에서의 용접점군이 위치하는 궤도를 도시한 예시도.

도 4b는 도 4a에 있어서의 소음 정도를 도시한 변위도.

도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 저소음 원형톱에서의 용접점군이 위치하는 궤도를 도시한 예시도.

도 5b는 도 5a에 있어서의 소음 정도를 도시한 변위도.

도 6은 기존의 원형톱과 본 발명 원형톱의 소음도를 도시한 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 원형톱 3 : 원판

4 : 절삭날 5 : 슬롯

6 : 제1강판 7 : 제2강판

8 : 동판 10,20,30 : 노드원선

20,40,60 : 용접점군

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명에 관한 원형톱의 용접부위를 보여주는 평면도이며, 도 1b는 결합시의 종단면도이다.

본 발명의 저소음 원형톱(1)의 구조는 통상적으로 사용되는 원형톱과 동일한 모양 즉, 중앙부분에 공구와 연결 설치할 수 있도록 설치공(2)을 형성하며, 원판(3)의 끝단으로는 절삭날(4)을 형성하되, 절삭날(4)과 인접하는 절삭날(4) 사이에는 슬롯(5)을 형성하며 이 슬롯(5)의 끝단은 첨부도면 도 2 에 도시된 바와 같이 반원형 또는 삼각형으로 형성된 제1강판(6)과 제2강판(7)이 겹쳐지게 설치하고, 상기 제1강판(6)과 제2강판(7) 사이에는 동판(8)이 설치된다.

상기 제1강판(6)과 제2강판(7)의 사이에 설치되는 동판(8)의 고정방식은 다수의 용접점(70a, 70b, 70c)을 형성하는 점용접 방식으로 용접하여 고정한다. 상기 용접점(70a, 70b, 70c)의 수, 위치 및 배열은 설치공(2)의 중심점을 정점으로 하여 외부 반경방향으로 제1노드원선(10)의 제1용접점군(20), 제2노드원선(30)의 제2용접점군(40), 제3노드원선(50)의 제3용접점군(60)을 형성하고, 상기 각 노드원선(nodal-circle line)(10, 30, 50)의 용접점(70a, 70b, 70c)들은 동일중심방향으로 중첩되지 않도록 위치시키고 상기 용접점(70a,70b,70c) 사이에는 미세공간이 형성되며 다이아몬드 팁이 부착되는 절삭날의 중앙에는 하나의 용접점 부위가 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명인 저소음 원형톱(1)의 작용을 설명하면 상기와 같이 제1,제2강판(6)(7) 및 그 사이에 동판(8)이 용접방식에 의하여 하나의 원형톱(1)을 형성하면 설치공(2)을 공구에 끼워 고정 설치하여 톱을 회전시킨다.

상기 원판(3)이 적층되어 설치됨에 따라 판(6)(7)(8)들의 회전시 각 판들이 떨림현상을 일으키게 되며, 이 떨림 현상이 발생되는 반노드선(A1, A2, A3, A4)은 미세공간부에 형성되며 그 위치는 첨부도면 도 3에 도시된바와 같이 동심원상에 위치하는 용접점(70a,70b,70c)을 잊었을 때 나타난다.

이때, 진동을 발생하는 반노드선(A1,A2,A3,A4)과 인접하는 반노드선 사이에 진동을 감소시키는 노드원선(N1, N2, N3)을 형성시킨다. 상기 노드원선(N1, N2, N3)은 점용접군(20,40,60)을 형성하기 위한 궤도를 그리는 가상의 선을 말하며 이 노드원선(N1, N2, N3)에 다수개의 용접점(70a, 70b, 70c)으로 이루어진 점용접군(20, 40, 60)을 형성시켜 소음을 감소시킨다.

소음이 감소됨은 첨부도면 도 6에 도시된 그래프에서와 같이 기존의 원형톱보다 본 발명의 원형톱의 소음이 현저하게 감소됨을 알 수 있다.

상기 용접점군(20, 40, 60)을 형성하기 위한 궤도를 그리는 가상선인 노드원선(N1, N2, N3)의 수 및 크기에 따라서 소음이 다르게 발생되며 이는 첨부도면 도 4에 도시된 바와같이 하나의 노드원선(N1')을 형성시켰을 때에는 점용접군을 형성하는 노드원선(N1')의 지름의 크기가 원판의 직경 × (0.88 ± 0.05)의 값을 갖는다. 이때 원형톱의 소음변위는 진폭이 넓게 형성되어 소음이 조금 감소됨을 알 수 있고, 상기와 같이 진동을 발생하는 궤도인 반노드선(A1',A2')과 동심원 상에 형성시켰을 때에는 종래 단일의 원형톱을 사용할 때 보다도 소음을 감소시킨다.

한편, 첨부도면 도 5에 도시한 바와 같이 진동이 극대화되는 반노드선(A1", A2", A3") 부위의 진동을 감소시키고자 노드원선(A1",A2")을 복수로 형성시켰을 때에 궤도의 지름크기가 원판의 직경 × (0.57 ± 0.05) 크기의 궤도와 원판직경 × (0.88 ± 0.05)인 궤도를 형성하는 점용접군을 형성하며 이때 원형톱의 소음변위는 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 점용접군을 형성시켰을 때 보다도 작게 형성되어 소음이 감소됨을 알 수 있다.

또한 첨부도면 도 1a 도 1b 및 도 3a 도 3b에 도시된 바와 같이 진동이 극대화 발생되는 반노드선(A1, A2, A3) 부위의 진동을 감소시키고자 제1,2,3용접군(20, 40, 60) 3개를 형성시켰을 때 제1,2,3노드원선(N1, N2, N3)의 크기가 원판의 직경 ×( 0.44 ± 0.05 )크기의 궤도와 원판의 직경 × (0.88 ± 0.05)인 궤도를 형성하며 이때 원형톱의 소음변위는 도3b에 도시된 바와 같이 하나 또는 두개의 점용접군을 형성시켰을 때 보다도 작게 형성되어 소음이 감소됨을 알 수 있듯이 원형톱 상에 3개의 점용접군(20,40,60)을 형성시켜 사용하는 것이 바람직하다.

이는 반노드원선(A1, A2, A3, A4)의 진동은 궤도를 그리는 노드원선(N1,N2,N3) 수가 많아지면 공회전시나 절단가공시 소음이 현저히 감소되기 때문이다. 소음이 극감소됨은 표 1을 참조하면 다음과 같다.

중심주파수〔Hz〕	본원발명〔dB〕	종래원형톱〔dB〕
400	72.3	74.2
500	78.1	78.9
630	79.5	80.2
800	75.3	78.9
1000	76.7	79.0
1250	79.0	79.1
1600	81.5	87.8
2000	80.9	85.8
2500	79.1	82.5
3150	79.7	87.2
4000	82.8	91.4
5000	82.8	93.5
6300	79.9	91.2
8000	80.6	88.1

상기 표 1에서와 같이 중심주파수가 400에서부터 8000까지 나타날 때 종래의 톱 소음보다 본 발명의 소음이 낮게 나타남을 알 수 있으며 소음이 감소되는 것은 제1점용점군(20)을 형성하는 제1노드원선(N1)에는 5개의 용접점(70)을 갖으며 제2점용접군(40)을 형성하는 제2노드원선(N2)에는 7개, 제3점용접군(60)을 형성하는 제3노드원선(N3)에는 7개의 용접점(70)을 형성하되, 각 노드원선(N1, N2, N3)의 용접점(70)들은 동일 중심방향으로 중첩되지 않도록하여 반노드원선(A1, A2, A3, A4)의 파장을 감소시키기 때문이다.

예컨데, 제1,2,3노드원선(N1, N2, N3)의 용접점(70)들이 중심방향에 대하여 중첩되면 용접점과 용접점 사이로 통과되는 떨림(소음)이 중심에서 바깥쪽으로 전달이 용이하게 되지만 용접점(70a, 70b, 70c)들이 지그재그로 형성되면 제1노드원선(N1)의 용접점군(20)의 용접점(70a) 사이를 통과하는 강판의 떨림이 제2노드원선(N2)의 용접점군(40)에 위치하는 용접점(70b)에 걸려 그 떨림이 제한을 받아 작아지게 되고 작아진 떨림이 다시 중심에서 바깥쪽으로 이동될 때 제3노드원선(N3)의 용접점군(60)의 용접점(70c)에 의하여 절삭작업시의 떨림이 감소되어 절삭 소음이 감소된다.

한편, 원형톱(1)의 외곽에 형성된 슬롯(5)에 의하여 공회전시 소음이 감소되는데 이는 첨부도면 도 2에 도시한 바와 같이 절삭날(4)과 절삭날(4) 사이의 슬롯(5)의 끝단의 형태를 반원형 또는 삼각형으로 형성하되 상기 끝단의 규격은 깊이를 h라 하고, 슬롯의 시작단의 폭을 D라 하며 끝단의 폭을 d라 할 때 d/D≤1이고, h/D≥3이어야만이 원형톱의 공회전시 소음이 감소되어 절단가공시나 공회전시 모두 소음이 감소된다.

이와 같이 구성되어 작동되는 본 발명의 저소음 원형톱을 사용할 때에는 0∼10kHz의 가청 주파수 대역 전체에서 현저한 음압감쇄를 나타내며 결과적으로 공회전시의 슬롯형상에 따른 소음감소나 절삭가공시에 발생되는 저소음화와 원형톱의 내구성을 향상시켜 저소음 저진동으로 운전되어 환경공해와 작업자의 난청유발 등을 사전에 방지할 수 있으며, 또한 작업장 주위로의 작업소음전파를 줄임으로서 보다 쾌적한 작업환경을 제공하며 절단을 요하는 공구에 범용으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 절단시 소음을 감쇠시키는 플라스틱재의 표리면에 복수의 강판이 접합된 섕크부와 그 생크부의 원주방향으로 다수의 다이아몬드 팁부를 포함하는 통상의 원형톱에 있어서,

   상기 섕크부를 이루는 복수의 강판(6,7) 사이에 동판(8)을 배치하되, 상기 각 판(6)(7)(8)은 다수의 동심원상을 따라 소정의 간격으로 점용접부(70a)(70b)(70c)에 의하여 접합고정 된 것을 특징으로 하는 저소음 원형톱의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 점용접부(70a)(70b)(70c)들이 제1,2,3노드원선(N1)(N2)(N3) 위에 등간격으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 저소음 원형톱의 구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 노드원선(N2) 상에 위치하는 다수의 점용접부(70b)들과 상기 노드원선(70c)상에 위치하는 다수의 접용접(70c)들이 지그재그형으로 엇갈리게 등간격으로 용접된 것을 특징으로 하는 저소음 원형톱의 구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 섕크의 끝단에 형성되는 절삭날(4)과 인접하는 절삭날 사이의 반원형 또는 삼각형의 슬릿(5)을 형성하되 이 슬릿은 d/D≤1이고, h/D≥3을 만족하는 것을 특징으로 하는 저소음 원형톱의 구조.