KR100956609B1 - 중량물 반전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중량물 반전 장치에 관한 것으로서, 고정 프레임에 대해 일단부가 회전축을 통해 결합되고, 상부면에 중량물을 거치하기 위한 거치면 및 중량물을 정위치에 위치시키기 위한 스토퍼를 포함하는 복수의 암; 상기 암의 저면에서 상기 암을 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 토크를 가하는 구동 수단; 및 상기 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 중량물 반전 장치로서, 상기 암은 초기에 중량물이 거치되는 제1열 및 반전된 중량물이 거치되는 제2열을 이루도록 배치되되, 제1열에 포함되는 암들은 상기 제2열에 포함되는 암에 대해 상기 회전축이 인접하도록 대칭으로 배치되며, 상기 제어부는 1) 제2열의 암들을 제1열에 거치된 중량물과 접촉하지 않는 범위 내에서 90도 이상 회전시키는 단계; 2) 제1열에 포함되는 암들을, 거치된 중량물의 표면이 제2열에 포함된 암의 거치면과 접촉할 때까지 회전시키는 단계; 3) 제2열의 초기 위치를 향하여 두 개의 열에 포함된 암들을 함께 회전시키는 단계; 및 4) 각각의 열에 포함된 암을 각각의 초기 위치까지 회전시키는 단계를 거치도록 상기 구동 수단을 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치를 제공한다.

중량물 반전 장치, 후판재, 링 기어.

Description

중량물 반전 장치{ OVERTURNING APPARATUS FOR HEAVY WEIGHT MATERIAL}

본 발명은 중량물 반전 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬라브 후판재 등의 대형 중량물의 상하부면을 검사하기 위해 중량물을 반전시키기 위한 장치에 관한 것이다.

판재 형태의 최종 제품 또는 중간 제품을 생산하는 경우에 있어서, 제품의 상부면 및 하부면의 품질을 확인하기 위해서는 생산 공정 중에서 제품을 반전시키는, 다시 말해서 뒤집어야 할 필요성이 있다.

대상 제품이 크기가 작고 가벼운 경우에는 반전 작업에 큰 어려움이 없으나, 제철 공장의 슬라브 후판재 등과 같이 부피 및 중량이 큰 경우에는 이러한 반전 작업은 상당히 어려워지게 된다. 특히, 슬라브 후판재의 경우 제품 표면을 평활하게 관리할 필요가 있으므로, 반전 작업시에 세심한 주의를 기울이지 않으면 제품 불량으로 이어질 우려가 높다. 특히, 개당 가격이 고가인 경우에는 이러한 반전 작업 과정에서 초래된 제품 불량은 치명적인 손실로 이어지게 된다.

종래에는 크레인을 동원하여 슬라브 후판재를 들어올린 후 공중에 매단 상태에서 반전 작업을 행하였다. 이 경우, 부주의로 인한 제품의 낙하 가능성이 있으 므로 안전 사고의 위험이 매우 높았고, 반전 작업에서 상당한 시간이 소요되는 문제가 있었다.

이를 개선하기 위해서, 암(arm)을 이용한 반전 장치가 사용되었다. 도 1에 종래의 암을 이용한 반전 장치의 일 예를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 상기 암(10)은 슬라브 후판재(S)를 거치하기 위한 거치면(12)과 후판재(S)가 정위치에 위치하도록 하는 돌기 형태의 스토퍼(14)를 포함하며, 상기 암(10)의 일단부에 회전축(16)이 연결된다. 도 1에 도시된 형태의 반전 장치는 크레인을 사용하는 경우에 비해서, 편리하고 속도가 빠른 장점은 있으나, 후판재를 반전시키기 위해서는 회전축(16)에 상당한 크기의 토크가 가해져야 하므로 동력 장치 등을 고가의 것으로 하여야 하고, 큰 토크를 견디기 위해서 암과 회전축 간의 연결 부위를 강화해야 하므로 제작 단가가 높은 문제가 있다. 특히, 상기 스토퍼(14)와 거치면(12)이 연결되는 부위는 급격한 형상 변화로 인해 응력이 집중되게 되는데, 상기와 같은 큰토크가 상기 연결 부위와 인접한 곳에 가해지므로 장기간 동안 사용이 반복되면 상기 스토퍼(14) 부위가 열화되는 문제가 생긴다. 아울러, 약간의 회전 오차로 인해서 후판재가 떨어지는 등의 문제가 생길 수 있으므로, 회전축의 회전각도를 정밀하게 제어하여야 하는 어려움도 존재한다.

도 2는 종래의 또 다른 형태의 반전 장치를 개시한 것이다.

도 2에 도시된 예에서 암(10)은 기본적으로 도 1에 도시된 형태와 동일하다. 다만, 도 2에서는 동력이 회전축(16)에 가해지는 것이 아니라, 암(10)의 반대측으로 돌출된 돌기부(18)에 유압 실린더(20)를 연결하여 암(10)을 회전시키는 점에서 차이를 갖는다. 이를 통해서, 도 1에 비해 힘의 작용점이 회전축으로부터 이격되어 존재하므로, 상대적으로 적은 힘을 가지고도 동일한 크기의 토크를 발생시킬 수 있어 유리하다. 그러나, 도 2에서는 유압 실린더의 사용으로 인해서 전체 시스템을 복잡하게 만들 뿐만 아니라, 유압 실린더가 암의 하부에 위치하는 구조로 인해서 설치 장소에 제한을 받게 된다. 아울러, 도 1에 도시된 예와 동일하게, 스토퍼(14)의 연결 부위에 대한 구조적인 문제도 여전히 존재하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 극복하기 위해 안출된 것으로서, 종래에 비해 적은 동력을 사용하면서도 안정적으로 중량물을 반전시킬 수 있는 중량물 반전 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

또한, 본 발명은 장기간 사용하여도 안정적으로 사용이 가능한 중량물 반전 장치를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 고정 프레임에 대해 일단부가 회전축을 통해 결합되고, 상부면에 중량물을 거치하기 위한 거치면 및 중량물을 정위치에 위치시키기 위한 스토퍼를 포함하는 복수의 암; 상기 암의 저면에서 상기 암을 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 토크를 가하는 구동 수단; 및 상기 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 중량물 반전 장치로서, 상기 암은 초기에 중량물이 거치되는 제1열 및 반전된 중량물이 거치되는 제2열을 이루도록 배치되되, 제1열에 포함되는 암들은 상기 제2열에 포함되는 암에 대해 상기 회전축이 인접하도록 대칭으로 배치되며,

상기 제어부는

1) 제2열의 암들을 제1열에 거치된 중량물과 접촉하지 않는 범위 내에서 90도 이상 회전시키는 단계;

2) 제1열에 포함되는 암들을, 거치된 중량물의 표면이 제2열에 포함된 암의 거치면과 접촉할 때까지 회전시키는 단계;

3) 제2열의 초기 위치를 향하여 두 개의 열에 포함된 암들을 함께 회전시키는 단계; 및

4) 각각의 열에 포함된 암을 각각의 초기 위치까지 회전시키는 단계

를 거치도록 상기 구동 수단을 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치를 제공한다.

즉, 본 발명에서는 암을 회전시키기 위한 구동력이 스토퍼로부터 떨어진, 구체적으로는 암의 저면에 전달되므로 스토퍼와 거치면의 연결부위에 응력이 집중되는 현상을 최소화하였고, 회전축으로부터 구동력이 가해지는 지점이 이격되어 있으므로 상대적으로 적은 힘을 가지고도 충분한 정도의 토크를 가할 수 있다. 여기서, 상기 구동 수단이 힘을 가하는 위치가 회전축으로부터 멀수록 더 큰 토크를 발휘할 수 있으며, 바람직하게는 상기 암의 자유단과 인접하여 힘을 가하는 것이 좋다.

여기서, 상기 구동 수단은 상기 암의 저면에 설치되는 링 기어; 상기 링 기어와 맞물리는 피니언 기어; 및 상기 피니언 기어를 회전시키는 전동 모터를 포함하는 형태의 것을 사용할 수 있다.

여기서, 상기 4)의 단계는 각각의 열에 대해 동시에 수행될 수도 있다.

또한, 거치된 중량물의 표면 손상을 최소화하기 위해서, 상기 암의 거치면의 표면에는 구름 베어링이 설치될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 암을 회전시키기 위한 구동력이 스토퍼로부터 떨어진, 구체적으로는 암의 저면에 전달되므로 스토퍼와 거치면의 연결부위에 응력이 집중되는 현상을 최소화하였으므로, 장기간 반복적으로 사용하여도 안정적인 작동이 가능하게 된다.

아울러, 회전축으로부터 구동력이 가해지는 지점이 이격되어 있으므로 상대적으로 적은 힘을 가지고도 충분한 정도의 토크를 가할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 중량물 반전 장치의 실시예에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 중량물 반전 장치의 일 실시예를 도시한 평면도로서, 고정 프레임(100)은 기기 전체를 지지하는 역할을 한다. 상기 고정 프레임(100)의 상부면에는 다수의 회전축(110)이 베어링(112)을 개재하여 설치되는데, 상기 회전축(110)은 두 개의 열을 이루도록 배열된다. 도 3에서 하부에 위치하는 열을 편의상 제1열이라 칭하고, 상부에 위치하는 열을 제2열이라고 칭한다. 여기서, 각각의 열에 배치되는 회전축(110)은 동심(concentric)으로 배치된다.

상기 각각의 회전축(110)에는 암(10)이 장착된다. 상기 암(10)은 회전축(110)을 중심으로 회전가능하게 장착되며, 각각의 암(10)들 역시 제1 및 제2열을 이루도록 배치된다. 다만, 상기 각각의 열에 위치하는 암(10)들은 도 3에서 상하 방향을 기준으로 해서 엇갈리게 배치된다. 한편, 상기 암(10)은 상부면이 슬라브 후판재(S)를 거치하기 위한 거치면(12)을 형성하게 되며, 상기 거치면(12)에는 복 수의 구름 베어링(13)이 설치되어 반전 과정에서 거치면과의 마찰로 인해서 후판재의 표면이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 또한, 상기 거치면(12) 중 상기 회전축(110)과 인접한 부분에는 스토퍼(14)가 형성된다. 상기 스토퍼(14, 도 4 참조)는 거치된 후판재의 측면과 접하여, 후판재가 반전 과정 중 정위치를 유지하도록 하는 역할을 한다.

아울러, 상기 각각의 암(10)들의 하부에는 두 개의 구동축(120, 120')이 위치하는데, 상기 구동축(120, 120')들은 각각 제1열 및 제2열과 인접하여 배치된다.

도 4를 참조하면, 상기 각각의 구동축(120, 120')에는 암(10)과 교차하는 위치에 피니언 기어(130, 130')가 설치된다. 상기 피니언 기어(130, 130')는 도시되지 않은 전동 모터에 의해 각각의 구동축(120, 120')이 회전함에 따라서 함께 회전하게 된다. 상기 피니언 기어(130, 130')는 상기 암(10)의 하부에 설치되는 링 기어(140, 140')와 맞물린다. 상기 링 기어(140, 140')는 그 일단부가 도 4에서 암(10)의 저면 중앙부위에 연결되어, 부채꼴 형태로 연장된다.

여기서, 상기 피니언 기어(130)가 구동축(120)에 의해 고정되어 있고, 상기 링 기어(140)가 설치된 암(10)의 일단부가 회전축(110)에 의해 회전가능하게 고정되어 있으므로, 도시되지 않은 전동 모터에 의해 피니언 기어(130)가 회전하면, 그와 맞물린 링 기어(140)가 원주 궤도를 따라 이동하게 되고, 그로 인해서 암(10)이 회전하게 된다. 여기서, 상기 암(10)의 회전 방향은 상기 피니언 기어(130)의 회전 방향과 반대이다. 상기 전동 모터의 회전은 도시되지 않은 제어부에 의해 제어된다.

이제, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 상기 실시예의 작동에 대해 설명하도록 한다.

도 5는 제1열(우측에 존재하는 열)에 위치하는 암(10)의 거치면에 후판재(S)가 거치된 상태를 도시한 것이다. 상기 후판재(S)는 별도의 이송 수단에 의해 거치되며, 제1 및 제2열에 위치하는 암(10)의 거치면 사이의 각도는 약 180도이다. 이 상태에서, 상기 제어부는 상기 제2열과 관련된 전동 모터를 회전시켜서 제2열에 위치하는 암의 거치면이 초기 위치대비 90도 이상(도 6에서는 약 100도) 회전되도록 한다(도 6, 단계 1). 이때, 회전각도의 최대치는 회전되는 제2열 상의 암의 거치면이 상기 제1열에 거치된 후판재의 표면과 접촉하지 않는 정도로 제한된다. 여기서, 작동 시간을 단축하기 위해서, 상기 제2열 상의 암이 회전하는 동안, 상기 제1열 상의 암도 거치면과 후판재의 표면이 접촉하지 않도록 하는 범위에서 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

단계 1이 완료된 후, 상기 제1열 상의 암이 상기 제2열의 거치면과 후판재의 상부 표면이 접촉할 때까지 반시계 방향으로 회전한다(도 7, 단계 2). 단계 2가 완료되면, 후판재의 양쪽 표면은 각각 제1열 및 제2열 상의 암의 표면과 접촉한 상태가 되어, 움직이지 않도록 안정적으로 고정된다.

단계 2가 완료된 후, 제1 및 제2열에 배치된 암이 각각의 거치면이 후판재의 표면과 접촉한 상태를 유지하면서, 반시계 방향으로 회전한다(도 8, 단계 3). 여기서, 회전 각도는 후판재가 도 8의 상하 방향으로 연장되는 선을 기준으로 좌측으로 회전된 상태에 있게 되는 정도로 결정된다. 도 8에서는, 후판재가 약 10도 정 도 좌측으로 기울어져 있다.

단계 3이 완료된 후, 상기 제2열에 위치한 암은 반시계 방향으로 더욱 회전하여 초기 위치로 복귀하고, 이어서 제1열에 위치한 암도 시계 방향으로 회전하여 초기 위치로 복귀한다(도 9, 단계 4). 이로써, 후판재는 반전된 상태로 제2열 상의 암의 거치면에 놓여지고, 사용자는 후판재의 배면에 대해 품질 검사를 진행할 수 있게 된다. 단계 4에서는, 작업 시간을 단축하기 위해서 제1열 및 제2열에 위치한 암이 동시에 반대 방향으로 회전할 수도 있다.

도 1은 종래의 반전 장치의 일 예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 2는 종래의 또 다른 반전 장치의 일 예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반전 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 실시예를 도시한 측면도이다.

도 5 내지 도 9는 도 3에 도시된 실시예에 의해 후판재가 반전되는 과정을 도시한 작동 상태도이다.

Claims (5)

1. 고정 프레임에 대해 일단부가 회전축을 통해 결합되고, 상부면에 중량물을 거치하기 위한 거치면 및 중량물을 정위치에 위치시키기 위한 스토퍼를 포함하는 복수의 암;

   상기 암의 저면에서 상기 암을 상기 회전축을 중심으로 회전하도록 토크를 가하는 구동 수단; 및

   상기 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 중량물 반전 장치로서,

   상기 암은 초기에 중량물이 거치되는 제1열 및 반전된 중량물이 거치되는 제2열을 이루도록 배치되되, 제1열에 포함되는 암들은 상기 제2열에 포함되는 암에 대해 상기 회전축이 인접하도록 대칭으로 배치되며,

   상기 제어부는

   1) 제2열의 암들을 제1열에 거치된 중량물과 접촉하지 않는 범위 내에서 90도 이상 회전시키는 단계;

   2) 제1열에 포함되는 암들을, 거치된 중량물의 표면이 제2열에 포함된 암의 거치면과 접촉할 때까지 회전시키는 단계;

   3) 제2열의 초기 위치를 향하여 두 개의 열에 포함된 암들을 함께 회전시키는 단계; 및

   4) 각각의 열에 포함된 암을 각각의 초기 위치까지 회전시키는 단계

   를 거치도록 상기 구동 수단을 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동 수단은,

   상기 암의 저면에 설치되는 링 기어;

   상기 링 기어와 맞물리는 피니언 기어; 및

   상기 피니언 기어를 회전시키는 전동 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 4)의 단계를 각각의 열에 대해 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 거치면의 표면에는 구름 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 링 기어는 상기 암의 자유단과 인접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 중량물 반전 장치.

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