KR100523994B1 - 조립식 익스트루더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점토나 도토 등을 원료로 하여 벽돌, 보도블럭, 타일 등을 생산하는 토련기 또는 플라스틱을 원료로 하여 플라스틱제품을 생산하는 플라스틱 사출성형기 등의 기계장치에서 회전하면서 원료를 강제로 밀어내는 스크류로 구성되는 조립식 익스트루더에 관한 것으로, 구동축이 삽입되는 축수공이 형성된 회전축과 이 회전축의 외주에 나선상으로 형성되는 스크류날개가 일체로 형성된 수개의 분할스크류를 상기 구동축에 차례로 끼워 조립하여서 되는 익스트루더에 있어서,

상기 분할스크류의 회전축 양측 단부와는 이격된 채 축수공의 내측에 형성되어 있으며, 또한 상기 구동축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 축수공의 중심을 향해 돌출 형성되는 축지지돌기를 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

조립식 익스트루더{Prefabricated Extruder}

본 발명은 점토나 도토 등을 원료로 하여 벽돌, 보도블럭, 타일 등을 생산하는 토련기 또는 플라스틱을 원료로 하여 플라스틱제품을 생산하는 플라스틱 사출성형기 등의 기계장치에서 회전하면서 원료를 강제로 밀어내는 스크류로 구성되는 조립식 익스트루더(Extruder)에 관한 것이다.

일반적으로 토련기나 사출성형기 등에서 적용되고 있는 익스트루더는 케이스의 내부에 장착되어 있는 회전 스크류가 원료를 연속적으로 밀어내는 구조를 가지고 있다.

상기한 사출성형기에 적용되고 있는 익스트루더는 회전 스크류의 구성요소 이외에 플라스틱원료를 용융시키기 위한 히팅장치를 포함하고 있는데, 이는 일정크기의 입자상으로 된 원료를 히팅장치로 가열하여 액상으로 용융시키면서 회전 스크류로 밀어내는 구조이기 때문에 회전 스크류의 마모현상이 더디게 나타나는 반면에, 마찰계수가 큰 점토나 도토(도자기 원료)를 원료로 하여 벽돌이나 보도블럭 및 타일 등을 생산하는 토련기의 익스트루더는 회전 스크류의 마모가 빠르게 진행되기 때문에 일반적인 금속(강철 등)을 소재로 하여 제조된 회전 스크류는 쉽게 마모되는 현상이 나타나게 되며, 그 마모현상은 회전 스크류의 축보다 스크류날개의 끝부분부터 집중적으로 나타나게 되며, 스크류날개가 어느 정도 마모되었을 때에는 압출력이 약화될 뿐 아니라 원료를 제대로 밀어낼 수 없게 된다.

그래서 종래에는 회전 스크류의 스크류날개가 어느 정도 마모되면 그 마모된 회전 스크류를 해체하여 새것으로 교체하여야 하는데, 회전 스크류의 가격이 비싼 관계로 마모된 회전 스크류를 해체한 후 마모된 스크류날개에 띠상의 철선을 덧대어 놓고 용접하는 방법으로 마모된 부분을 복원시킨 후 다시 사용하는 방법이 제안된 바 있으나, 이는 마모된 스크류날개에 철선을 용접하는 작업이 매우 까다롭고 많은 시간과 인력이 소요될 뿐 아니라 익스트루더의 회전 스크류를 해체하고 재조립하는 데에도 많은 시간과 인력이 소요되는 반면에, 덧대어 용접된 철선부분 역시 점토 또는 도토의 마찰계수에 의해 쉽게 마모되는 까닭에 비효율적이라는 지적을 받아왔다.

종래 기술에서 토련기에 적용되는 회전 스크류는 일반 금속재보다 강도가 훨씬 강한 하이크롬강(Hi-Cr鋼)을 소재로 하여 제작된 것을 사용하고 있는데, 통상 하이크롬강은 경도가 강한 특징이 있는 반면에 충격에 쉽게 깨지는 취성을 가지고 있는 단점이 있기 때문에 회전 스크류의 스크류날개와 케이스 사이에 자갈이나 금속입자가 끼이게 될 경우에는 부서지는 현상이 나타나는 문제점이 있다.

따라서 근래에 와서는 익스트루더의 회전 스크류를 분할하여 제조한 것을 조립식으로 결합하는 방법을 채택하고 있는 실정인데, 그 일례로서 도 12 내지 도 14의 도시와 같이 토련기의 구동축(100)을 감싼 상태로 조립되는 회전축(210)과 이 회전축의 외주에 나선상으로 형성되는 스크류날개(220)가 일체로 형성된 분할스크류(200) 수개를 상기한 구동축(100)에 조립하는 구조로 회전 스크류를 구성함에 있어 상기한 구동축(100)의 회전력을 분할스크류(200)에 전달시키기 위한 방안으로 도면(도 14 참조)의 도시와 같이 구동축(100)을 사각형(또는 도시하지 않았지만 삼각형 및 트랙형 등)으로 형성하는 한편, 상기 회전축(210)의 양측 단부(211)에 상기한 구동축을 감싸줄 수 있는 사각형상으로 된 축수공(212)을 형성하고 또 분할스크류(200)의 무게를 줄이기 위해 양측 단면(211) 사이에는 살빼기용 환홈(213)을 형성하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술은 분할스크류(200)가 쉽게 파괴되는 문제점을 나타내고 있는바, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

통상적으로 토련기의 구동축(100)은 길게 형성되어 있고, 익스트루더를 구성하는 분할스크류(200)들은 수개로 분할 제작된 상태에서 수작업에 의해 상기한 구동축(100)에 조립되는 것인데, 분할스크류(200)의 축수공(212) 내경을 구동축(100)의 외경에 꼭맞게 제작할 경우에는 분할스크류(200)를 구동축(100)에 조립시키는 작업이 어려워 대개는 상기한 축수공(212)의 내경을 구동축(100)의 외경보다 미세한 차이로 크게 만들어서 조립하고 있는 실정이다.

그런데 상기와 같이 축수공(212)의 내경을 구동축(100)의 외경보다 조금 크게 형성하여 조립하게 되면 구동축(100)과 축수공(212) 사이에는 틈새(유격)(S)이 형성되며, 이러한 틈새(S)는 구동축(100)이 회전할 때 구동축의 각 모서리부분이 축수공(212)의 각 모서리부분을 때리게 되는 현상을 유발시키게 되는데, 이와 같이 구동축(100)이 축수공(212)을 때리는 현상이 반복됨에 따라 축수공(212)의 각 모서리부분 중 취약한 어느 한곳의 모서리부분에서 크랙(균열)이 발생되어 결국에는 회전축(210)이 파괴되는 문제점이 발생된다.

상기와 같이 축수공(212)의 모서리부분에 크랙이 발생되는 이유는 상기의 축수공(212)이 회전축(210)의 양측 단부(211)와 같은 단면에 형성되어 있으므로 구동축(100)의 충격이 흡수 완화되지 않고 양측 단부(211)에 그대로 전달되기 때문이다.

또한 상기한 분할스크류(200)로 구성된 익스트루더는 케이스에 의해 외부에서는 투시할 수 없기 때문에 축수공(212)의 모서리부분에 균열이 나타나게 될 때에도 작업자는 이를 감지할 수 없게 되어 균열이 발생된 분할스크류(200)가 완전히 부서질 때까지 익스트루더를 작동시키게 되는 사례가 다반사하게 발생되는데, 어느 하나의 분할스크류(200)가 깨어질 경우에는 그 깨어진 파편들이 다른 분할스크류에도 영향을 미치게 되어 익스트루더를 구성하고 있는 전체 분할스크류의 파괴를 유발시키게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 익스트루더를 수개로 분할 제작된 분할스크류로 구성함에 있어 구동축으로부터 회전력을 전달받기 위한 축지지돌기를 회전축의 양측 단부와는 이격된 채 회전축 내부에 형성시키는 수단으로서 구동축의 회전작동시 발생되는 충격이 회전축의 양측 단부에 전달되지 않고 회전축의 몸체에 흡수 완화되도록 하므로서 분할스크류의 사용수명을 현저하게 연장시킬 수 있도록 하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

구동축이 삽입되는 축수공이 형성된 회전축과 이 회전축의 외주에 나선상으로 형성되는 스크류날개가 일체로 형성된 수개의 분할스크류를 상기 구동축에 차례로 끼워 조립하여서 되는 익스트루더에 있어서,

상기 분할스크류의 회전축 양측 단부와는 이격된 채 축수공의 내측에 형성되어 있으며, 또한 상기 구동축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 축수공의 중심을 향해 돌출 형성되는 축지지돌기를 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 축지지돌기는 단면이 사각형, 삼각형, 트랙형 등의 형상 중에서 선택된 하나의 형상으로 된 구동축의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성된 내경을 가지고 있는 것임을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 축지지돌기는 축수공의 내측에 대칭상으로 형성된 채 구동축의 외경 양측에 형성된 걸림홈에 끼워지도록 구성된 것임을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 축지지돌기는 축수공의 내측에 형성된 채 상기 구동축의 외경 양측에 형성된 걸림홈 각각에 일치하도록 형성되어 별도의 키 삽입시 그 키에 의해 상기한 걸림홈과 일체적으로 결합되는 키삽입홈이 대칭상으로 형성되어 있는 것임을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 익스트루더의 조립상태를 나타낸 개략도이며, 도 2 및 도 3은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 일실시예의 분할스크류 사시도 및 정면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이며, 도 5 및 도 6은 상기한 일실시예의 축지지돌기의 다른 예를 나타낸 정면도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 다른 실시예의 분할스크류 사시도 및 정면도이며, 도 8은 도 7의 B-B선 단면도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 또다른 실시예의 분할스크류 사시도 및 단면도를 도시한 것이다.

도면부호 1은 익스트루더를 나타낸 것으로, 상기 익스트루더(1)는 특수강인 하이크롬강을 소재로 하여 수개로 분할 제작된 분할스크류들이 익스트루더본체(2)의 구동축(21)에 차례로 끼워 조립되는 구조로 구성되어 있다.

상기 분할스크류는 익스트루더본체(2)의 구동축(21)의 단면 형상에 따라 대체로 3종류 이상으로 구분되는데, 이를 도면에 도시된 실시예에 따라 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 실시예의 분할스크류(1a)는 상기한 구동축(21)이 사각형의 단면 형상으로 된 것에 적용되는 것으로서, 이 실시예의 분할스크류(1a)는 상기한 구동축(21)의 외경보다 큰 내경을 가지고 있는 축수공(11)이 형성된 회전축(12)과, 이 회전축의 외주에 대체로 360°보다 작은 각도범위(도면에서는 대략 270°내외)를 갖는 나선형으로 된 스크류날개(13)가 일체로 형성되어 있으며, 이 실시예의 특징은 상기한 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 큰 내경(14)을 가지는 축지지돌기(15a)를 회전축(12)의 양측 단부(16)와는 이격된 채 축수공(11)의 내측으로 일정거리 들어간 위치에서 중심을 향해 돌출 형성되도록 구성한 것에 있다.

또한 상기한 실시예의 축지지돌기(15a)는 축수공(11)의 양측에 형성되어 있고, 양측의 축지지돌기(15a) 사이에는 분할스크류(1a)의 중량을 줄이기 위한 살빼기환홈(17)에 형성되어 있다.

그리고 상기한 실시예의 분할스크류(1a)는 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 같이 축지지돌기(15a)를 삼각형 및 트랙형의 형상으로 형성할 수도 있다.

도 5 도시에서의 분할스크류(1a)는 축지지돌기(15a)의 내경(14)이 삼각형의 단면 형상을 갖는 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성된 삼각형으로 되어 있으며, 도 6 도시에서의 분할스크류(1a)는 축지지돌기(15a)가 축수공(11)의 양측에 서로 대칭상으로 마주하게 돌출된 채 그 내경(14) 역시 트랙형의 단면 형상을 갖는 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성된 구조를 가지고 있다.

다음, 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예의 분할스크류(1b)에 형성된 축지지돌기(15b)는 그 양단이 양측 단부(16)와는 이격되도록 축수공(11)의 내측에 위치한 채 서로 대칭을 이루면서 중심을 향해 돌출되어 있으며, 또한 상기한 구동축(21)의 외주 양측에 서로 대칭을 이루도록 요홈상으로 절개되어 있는 걸림홈(22)에 끼일 수 있는 형상으로 돌출 형성되어 있다.

그리고 상기한 실시예의 분할스크류(1b) 역시 축수공(11)과 양측 축지지돌기(15b)는 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성되어 있으며, 스크류날개(13)는 도면상으로 볼 때 180°내외의 각도범위에 형성되어 있다.

다음, 도 10 및 도 11에 도시된 실시예의 분할스크류(1c)는 회전축(12)의 축수공(11) 중간부분에 축지지돌기(15c)가 중심을 향해 환형상으로 돌출되어 있으며, 상기의 축지지돌기(15c)에는 구동축(21)의 외주 양측에 대칭상으로 형성된 걸림홈(23)과 일치하는 위치에 키삽입홈(18)이 요홈상으로 각각 형성되어 있는데, 상기한 구동축(21)의 걸림홈(23)과 축지지돌기(15c)의 키삽입홈(18)은 키(3)에 의하여 결속되어진다.

한편, 상기한 각 실시예에서의 축지지돌기(15a)(15b)(15c)들과 축수공(11)의 연결부위는 구동축(21)의 회전작동에 의해 발생되는 충격을 효율적으로 흡수 및 완화시킬 수 있도록 라운드 형상의 둥근면으로 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명은 익스트루더본체(2)의 구동축(21)에 조립할 수 있는 형상으로 된 축지지돌기(15a),(15b),(15c)가 형성되어 있는 분할스크류(1a),(1b),(1c)들 중 어느 하나를 선택하여 차례로 조립하므로서 익스트루더(1)를 구성하게 되는데, 이때 각 분할스크류들은 수작업으로의 조립을 용이하게 하기 위하여 축수공(11)과 축지지돌기들이 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성되어 있다. 즉,

도 2 내지 도 4 및 도 5, 도 6에 도시된 실시예의 경우는 분할스크류(15a)의 회전축(12)의 축수공(11) 내측에 형성된 축지지돌기(15a)의 내경(14)은 구동축(21)의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성되어 있으므로(도 3, 도 5, 도 6 참조) 구동축(21)과 축지지돌기(15a) 사이에는 틈새(S)가 형성되어 있으며, 이렇게 형성된 틈새(S)에 의해 구동축(21)이 회전작동을 개시하게 될 때에는 구동축(21)의 각 코너부분이 축지지돌기(15a)의 모서리부분에 부딪치는 현상이 나타나게 되는데, 본 발명의 축지지돌기(15a)는 양측 축수공(11) 각각의 내측에 위치하여 회전측(12)의 양측 단부(16)에서 이격된 상태이므로 상기 구동축(21)의 각 코너부분이 축지지돌기(15a)의 각 모서리부분에 충격을 주었을 때 그 충격은 양측 축수공(11)이 흡수 및 완화시키게 되므로서 양측 단부(16)에는 전달되지 않게 되며, 이와 같이 구공축(21)이 회전할 때마다 축지지돌기(15a)의 각 모서리부분을 타격하는 현상이 반복적으로 나타나게 되더라도 그 타격충격은 축수공(11)에 의하여 흡수 완화되어 없어지게 되므로서 회전축(12)의 양측 단부(16)는 구동축(21)의 회전시 발생되는 충격으로부터 아무런 영향을 받지 않게 되므로서 충격에 의한 크랙 등이 발생되지 않게 되며, 이에 따라 분할스크류(1a)의 사용수명이 현저하게 연장되는 것이다.

다음, 도 7 내지 도 9에 도시된 실시예의 분할스크류(1b) 역시 구동축(21)과 축수공(11) 및 축지지돌기(15b) 사이에 틈새(S)가 형성되어 있기 때문에 구동축(21)이 회전작동을 할 때 걸림홈(22)이 축지지돌기(15b)에 충격을 주게 되지만, 이 실시예의 분할스크류(1b)에 형성된 축지지돌기(15b)는 그 양단이 축수공(11)의 내측에 위치하고 있어 상기 축지지돌기(15b)에 가해진 충격 역시 회전축(12)의 양측 단부(16)에 전달되지 않고 축수공(11)에 흡수 완화되어 사라지게 되므로서 종래 기술과 같이 회전축(12)이 충격에 의해 크랙이 발생되면서 깨지는 현상이 나타나지 않게 되는 것이다.

또한 도 10 및 도 11에 도시된 실시예의 분할스크류(1c)는 축지지돌기(15c)에 형성된 키삽입홈(18)과 구동축(21)의 걸림홈(23)에 끼워진 키(3)에 의하여 구동축(21)에 결합된 상태에서 회전력을 부여받게 되는데, 상기한 분할스크류(1c)의 축지지돌기(15c) 역시 키(3)에 의하여 키삽입홈(18)에 충격이 가해지게 되더라도 그 충격은 축수공(11)에 흡수 완화되고 회전축(12)의 양측 단부(16)에는 전달되지 않게 되는 것이다.

상기와 같이 각 실시에의 분할스크류(1a)(1b)(1c) 각각의 축지지돌기들은 구동축(21)과 결합되어 회전력을 부여받는 작용과 함께 충격도 받게 되지만 각 축지지돌기들이 회전축(12)의 양측 단부(16)에서 일정거리 이격된 위치의 축수공(11) 내측에 위치하고 있게 되어 구동축(21)으로 받는 충격은 축수공(11)에 의하여 흡수 완화되고 양측 단부(16)에는 전달되지 않게 되는 것이며, 이에 따라 각 분할스크류의 사용수명을 현저하게 연장시키는 특징이 있는 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 토련기, 사출성형기 등의 익스트루더를 수개로 분할 제작된 분할스크류를 구동축에 조립식으로 설치함에 있어 상기 구동축으로부터 회전동력을 전달받을 수 있게 하는 축지지돌기를 축수공의 내측에 위치시키는 수단으로 구동축의 회전작동시 축지지돌기에 부여되는 충격이 각 분할스크류의 회전축 양측 단부에 전달되지 않고 축수공에 의하여 흡수 및 완화되어 사라지게 할 수 있도록 하는 효과를 제공하므로서 각 분할스크류의 사용수명을 현저하게 연장시킬 수 있게 되며, 이와 같이 분할스크류의 사용수명 연장은 사업자에게는 경제적인 부담을 덜어 줄 뿐만 아니라 제품의 생상성향상에도 이바지하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 익스트루더의 조립상태를 나타낸 개략도.

도 2 및 도 3은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 일실시예의 분할스크류 사시도 및 정면도.

도 4는 도 3의 A-A선 단면도.

도 5 및 도 6은 상기한 일실시예의 축지지돌기의 다른 예를 나타낸 정면도.

도 7 및 도 8은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 다른 실시예의 분할스크류 사시도 및 정면도.

도 9는 도 8의 B-B선 단면도.

도 10 및 도 11은 본 발명의 익스트루더를 구성하는 또다른 실시예의 분할스크류 사시도 및 단면도.

도 12 내지 도 14는 종래 기술의 사시도 및 조립상태의 단면도와 정면도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 익스트루더 11 : 축수공

12 : 회전축 13 : 스크류날개

14 : 내경 15a,15b,15c : 축지지돌기

16 : 단부 17 : 살빼기환홈

18 : 키삽입홈 2 : 익스트루더본체

21 : 구동축 3 : 키

Claims (4)

1. 구동축이 삽입되는 축수공이 형성된 회전축과 이 회전축의 외주에 나선상으로 형성되는 스크류날개가 일체로 형성된 수개의 분할스크류를 상기 구동축에 차례로 끼워 조립하여서 되는 익스트루더에 있어서,

   상기 분할스크류의 회전축 양측 단부와는 이격된 채 축수공의 내측에 형성되어 있으며, 또한 상기 구동축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 축수공의 중심을 향해 돌출 형성되는 축지지돌기를 구성한 것을 특징으로 하는 조립식 익스트루더.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 축지지돌기는 단면이 사각형, 삼각형, 트랙형 등의 형상 중에서 선택된 하나의 형상으로 된 구동축의 외경보다 미세한 차이로 조금 크게 형성된 내경을 가지고 있는 것임을 특징으로 하는 조립식 익스트루더.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 축지지돌기는 축수공의 내측에 대칭상으로 형성된 채 구동축의 외경 양측에 형성된 걸림홈에 끼워지도록 구성된 것임을 특징으로 하는 조립식 익스트루더.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 축지지돌기는 축수공의 내측에 형성된 채 상기 구동축의 외주 양측에 형성된 걸림홈 각각에 일치하도록 형성되어 별도의 키 삽입시 그 키에 의해 상기한 걸림홈과 일체적으로 결합되는 키삽입홈이 대칭상으로 형성되어 있는 것임을 특징으로 하는 조립식 익스트루더.