KR101148680B1 - 스크랩 전단기 - Google Patents

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KR101148680B1
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Abstract

직인 전단기(20), 광폭(廣幅)의 개방형 공급 채널(30), 공급 채널 내에서 금속 스크랩(35)을 측방으로부터 압축하는 측방 유압 램(63), 및 압축된 금속 스크랩을 전단기로 이송하는 피더기(40)를 구비한 스크랩 전단기로서, 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩을 비교적 낮은 구동력으로 압축하기 위해서, 측방 유압 램(63)은 공급 채널(30)의 길이 방향의 전장(全長)보다도 짧은 어떤 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩을 폭 방향으로 압축하도록 적합된다. 측방 유압 램(63)은 하향 유압 램(53)과 관련되고, 하향 유압 램(53)은 측방 유압 램(63)의 작동에 앞서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩(35)을 하향으로 압축하도록 적합된다. 직인 전단기(20), 피더기(40), 측방 유압 램(63) 및 하향 유압 램(53)의 각 구동계는, 이들을 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어하는 통괄 제어 장치(70)와 관련되어 있다.

Description

스크랩 전단기{SCRAP SHEARING MACHINE}
본 발명은 길이가 긴 금속 스크랩(scrap)을 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단(剪斷)하기 위한 스크랩 전단기(剪斷機)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 기요틴(guillotine)식의 직인(直刃) 전단기와, 전단기의 전단구(剪斷口)보다도 넓은 폭을 갖는 직방체 형상의 공간을 형성하는 개방형 공급 채널(channel)과, 공급 채널 내에 반입된 금속 스크랩을 측방(側方)으로부터 눌러 으깨서 금속 스크랩의 폭 치수를 감소시키는 측방 유압 램(ram)과, 공급 채널 내에서 폭 치수가 감소된 금속 스크랩을 전단기의 전단구 내로 이송하는 피더(feeder)기를 구비한 형식의 스크랩 전단기에 관한 것이다.
특허 문헌 1은, 원통 형상 강철제 용기 등의 그다지 견고하지 않은 대형 금속 스크랩을 측방으로부터 눌러 으깨서 스크랩의 폭 치수를 감소시키고, 계속해서 이것을 기요틴식의 직인 전단기에 의해 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단하는 스크랩 전단기를 개시하고 있다.
이 공지된 스크랩 전단기는 전단기의 전단구보다도 넓은 폭의 개방형 공급 채널을 사용하는 형식이며, 이 공급 채널의 길이 방향에 따른 한쪽의 측벽에는, 스크랩을 폭이 좁은 전단구 내에 공급하기 전에 공급 채널의 측방으로부터 스크랩을 눌러 으깨서 스크랩의 폭 치수를 감소시키기 위한 측방 유압 램이 배치되어 있다. 측방 유압 램은 주(主) 램과 보조 램을 포함하고, 보조 램은 주 램에 대하여 독립해서 작동 가능하다. 보조 램의 압압(押壓: 눌러 압축함) 작업면은 전단구에 근접해서 위치되고, 또한 공급 채널의 길이 방향에 관해서 주 램의 압압 작업면보다도 짧게 설계되어 있다. 따라서, 공급 채널의 길이 방향에 관해서, 보조 램의 압압 작업면과 주 램의 압압 작업면의 합계 길이가 박스(box) 형상의 공급 채널의 전장(全長)에 대응한다. 이 전단기는 또한, 측방 유압 램과 대항하는 측의 채널 측벽을 따라 채널 전장에 걸치는 길이의 하향 누름 플레이트를 구동 가능하게 장비하고 있으며, 이 하향 누름 플레이트는, 스크랩이 전단구 내에 들어가기 전에 채널 전장에 걸쳐서 스크랩을 하향으로 채널 내에 억지로 들어가게 하기 위해서 유압 실린더로 구동된다.
이러한 종래의 스크랩 전단기에 의해 비교적 대형이고 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩, 예를 들면 화차(貨車)나 객차(客車)를 포함하는 철도 차량 혹은 버스나 대형 트럭을 포함하는 육상 차량 등의 폐기 차량을 길이가 짧은 스크랩으로 전단하기 위해서는, 박스 형상의 공급 채널도 또한 대형의 길이가 긴 금속 스크랩을 받아들일 수 있게 하기 위해서 상응하는 장대한 치수로 구성해 둘 필요가 있다. 그러한 장대한 공급 채널의 거의 전장을 차지하는 견고한 금속 스크랩을, 공급 채널의 전장에 걸치는 주 램과 보조 램으로 이루어지는 측방 유압 램 및 하향 누름 플레이트로 눌러 으깨기 위해서는, 이들 램 및 플레이트의 구동에 지극히 강력한 유압 실린더가 필요하게 된다.
미합중국특허 제3945315호 명세서
본 발명의 주된 과제는, 비교적 대형으로 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩, 특히 화차나 객차를 포함하는 철도 차량 혹은 버스나 대형 트럭을 포함하는 육상 차량 등의 폐기 차량을 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단하는데 매우 적합한 스크랩 전단기를 제공하는 것이다. 이 경우, 전단기의 전단구보다도 넓은 폭의 개방형 공급 채널에 부설되는 측방 유압 램 및 하향 누름 플레이트의 쌍방 모두에 구동력의 저감을 달성할 필요가 있다.
이 과제는, 본 발명에 의하면, 측방 유압 램이 직인(直刃) 전단기의 전단구에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널의 길이 방향의 전장보다도 짧은 어떤 한정된 길이 부분에 대해서만 상기 금속 스크랩의 폭 치수를 전단구의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키도록 적합되어, 측방 유압 램이 하향 유압 램과 관련되고, 상기 하향 유압 램은 전단구에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널 내에 반입된 금속 스크랩을 측방 유압 램의 작동에 앞서 하향으로 눌러 으깨서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 높이 치수를 전단구의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키도록 적합되어, 직인 전단기, 피더기, 측방 유압 램 및 하향 유압 램의 각 구동계가, 이들을 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어하는 통괄 제어 장치와 관련되어 있는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기에 의해 해결된다.
본 발명에 의한 스크랩 전단기는, 비교적 대형으로 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩, 특히 화차나 객차를 포함하는 철도 차량 혹은 버스나 대형 트럭을 포함하는 육상 차량 등의 폐기 차량을 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단하는데 매우 적합하다. 전단기의 전단구보다도 넓은 폭의 개방형 공급 채널에 반입된 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩은, 공급 채널에 부설된 하향 유압 램 및 측방 유압 램에 의해, 공급 채널의 길이 방향의 전장보다도 짧은 한정된 길이 부분만이 전단구의 내측 치수 미만의 단면적으로 압축되고, 따라서 이들 유압 램의 구동 토크(torque)는 공지된 기술에 의한 스크랩 전단기의 경우에 비해서 분명히 저감되어, 비교적 소형의 유압 파워(power) 실린더로 구동 가능하다. 직인 전단기, 피더기, 측방 유압 램 및 하향 유압 램의 각 구동계는 통괄 제어 장치에 의해 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어되며, 따라서 직인 전단기에 의해 효율적으로 금속 스크랩으로부터 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각을 잘라낼 수 있으며, 이들 길이가 짧은 스크랩 조각은 리사이클(recycle) 시설에 반송해서 자원 물질의 선별 회수에 보내질 수 있다.
본 발명의 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 하향 유압 램은 하향 유압 실린더에 의해 구동되고, 측방 유압 램은 측방 유압 실린더에 의해 구동되며, 하향 유압 램의 저면(底面)과 측방 유압 램의 상면(上面)에 서로 미끄럼 운동 가능하게 끼워 맞추는 리니어 가이드(linear guide)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 측방 유압 램은, 선행해서 하강 위치에 있는 하향 유압 램과의 사이에서 리니어 가이드에 의해 안정된 직선 이동이 보증되며, 그 구동용 유압 실린더의 동작에도 무용한 저항 하중(荷重)이 부하(負荷)되는 일이 없이, 양호한 압축 동작이 달성되는 동시에, 장치의 고장도 적어진다.
하향 유압 램은, 공급 채널 내에 반입된 금속 스크랩을 측방 유압 램의 작동에 앞서 하향으로 눌러 으깨, 공급 채널의 길이 방향의 전장보다도 짧은 어떤 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 높이 치수를 직인 전단기의 전단구 내측 치수 높이 미만으로 감소시키도록 설계되고, 그 구동원은 전동식이라도 좋지만, 바람직하게는 유압 실린더 방식으로 한다. 하향 유압 램에는, 하향 유압 실린더에 의한 압압 하중을 조력하기 위한 추(weight)를 부가하면 유리하다.
측방 유압 램은 하향 유압 램에 의한 압축이 종료된 후에 작동되어, 공급 채널 내에 반입된 금속 스크랩을 측방으로부터 눌러 으깨, 이미 하향 유압 램에 의해 하향으로 압축되어 있는 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 폭 치수를 직인 전단기의 전단구 내측 치수 폭 미만으로 감소시키도록 설계되고, 그 구동원은 전동식이라도 좋지만, 바람직하게는 유압 실린더 방식으로 한다. 물론, 한층 강력한 압압력을 부여하기 위해서 단일 측방 유압 램을 복수의 측방 유압 실린더에 의해 구동해도 좋다.
하향 유압 램 및 측방 유압 램에 의해 압축된 부분의 금속 스크랩의 단면 윤곽은 직인 전단기의 전단구 내측 치수를 하회(下回)하는 치수가 아니면 안 된다. 이것은, 각 유압 램에 의한 압축 상태가 해방되면 압축 부분이 스프링 백(spring back) 작용으로 팽창하고, 이 팽창이 서서히 증가하기 때문이다. 따라서, 각 유압 램에 의한 눌러 으깨기의 최종 스트로크(stroke)는, 이 스프링 백 작용에 의한 팽창값을 예상하고, 그 몫만큼 금속 스크랩의 압축 부분의 단면 치수가 전단구의 내측 치수보다도 작아지는 위치까지 도달해야 한다.
압축된 금속 스크랩의 스프링 백 작용에 의한 팽창은, 압축해야 할 금속 스크랩의 재질과 형상에 의존한다. 많은 경우, 스크랩 처리 업자는 반입되는 금속 스크랩의 종별로부터 스프링 백 팽창의 다과(多寡)를 경험으로 파악할 수 있으며, 따라서 통괄 제어 장치에는, 하향 유압 램 및 측방 유압 램의 구동 토크, 압축 유지 시간, 재압축 횟수 등의 조건을 가변 설정할 수 있는 기능을 갖게 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 피더기는 공급 채널의 길이 방향의 꼬리 끝면으로부터 직인 전단기의 전단구를 향해서 왕복 이동하는 유압 푸셔(pusher)를 구비하고 있다.
피더기는 유압 푸셔로 한정되는 것이 아니고, 공급 채널 내에 반입된 전단해야 할 금속 스크랩을 직인 전단기를 향해서 이송하는 그 밖의 피더기, 예를 들면 전동식의 이송 나사기나 무단(無端) 체인 방식의 피더기를 이용할 수도 있다.
본 발명의 더욱 다른 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 스크랩 전단기는 공급 채널의 양쪽 측벽을 따라 위쪽으로 연장되는 1쌍의 제방 판을 더 구비하고 있다. 이 제방 판은, 공급 채널의 양쪽 측벽을 위쪽을 향해서 확장하는 것이며, 그 상단(上端) 가장자리는 적어도 하향 유압 램의 초기 대기 위치(상승 위치)와 동등한 높이에 도달하는 것이면 좋다.
이 경우, 하향 유압 램과 그 구동용 유압 실린더를 지지하는 프레임에도, 상기 프레임의 양 측면을 덮는 폐쇄 벽이 설치되는 것이 바람직하다. 제방 판 및 폐쇄 벽은, 공급 채널에 반입된 금속 스크랩이 특히 측방 유압 램에 의해 압축되는 사이에 공급 채널로부터 튀어나가는 것을 방지한다. 한편, 이들의 폐쇄 벽도, 제방 판과 마찬가지로, 적어도 하향 유압 램의 초기 대기 위치(상승 위치)로부터 아래쪽 영역의 프레임 양 측면을 덮는 것이라면 좋다.
본 발명에 의한 스크랩 전단기는 통괄 제어 장치를 구비하고 있으며, 이 통괄 제어 장치는, 직인 전단기, 피더기, 측방 유압 램 및 하향 유압 램의 각 구동계를 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어한다.
본 발명의 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 통괄 제어 장치는 시퀀스 컨트롤러(sequence controller)를 포함하고, 상기 시퀀스 컨트롤러는, 이하의 각 공정, 즉,
a) 하향 유압 램을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 높이 치수를 전단구의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키는 하향 압축 공정,
b) 측방 유압 램을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 폭 치수를 전단구의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키는 측방 압축 공정,
c) 피더기를 구동해서 공급 채널 내의 금속 스크랩을 직인 전단기를 향해서 이송하는 공급 공정, 및
e) 직인 전단기를 구동해서, 그 전단구에 이송된 금속 스크랩의 선단부(先端部)로부터 길이가 짧은 스크랩 조각을 잘라내는 전단 공정을 순서대로 반복하는 제어 시퀸스를 구비하고 있다.
예를 들면, 공급 채널 내에의 금속 스크랩의 반입이 완료되면, 그것을 확인한 작업원의 스타트(start) 지령에 의해 통괄 제어 장치에 의한 스크랩 전단기의 작동 제어가 개시된다. 이 경우, 작업원이 목시(目視)로 금속 스크랩의 반입 완료를 확인한 뒤에 스타트 스위치를 조작해도 좋고, 공급 채널 내에 미리 규정된 중량의 금속 스크랩이 반입되었을 때에 자동으로 스타트 되도록 구성해도 좋다.
스타트 지령을 받은 통괄 제어 장치는, 우선 처음에 피더기를 구동해서 공급 채널 내의 금속 스크랩의 선단부가 직인 전단기 측의 전단구에 도달할 때까지 금속 스크랩을 이동시킨다. 본 발명의 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 피더기의 구동 토크 또는 유압 회로 중의 압력이 센서(sensor)로 계측·감시되어, 계측값이 미리 정해진 역치를 초과하였을 때에는 금속 스크랩의 선단부가 전단구에 도달한 것이라고 판단하고, 그 신호가 통괄 제어 장치에 주어져, 다음의 하향 압축 공정이 개시된다.
하향 압축 공정에서는, 하향 유압 램에 의해 금속 스크랩의 선단부 근방 영역만이 전단구의 내측 치수 높이 미만의 치수로 하향 압축된다. 이 경우, 하향 유압 램의 작동에는 그 하강 영역 내에 피더기 및 측방 유압 램이 존재하지 않는 것을 보증하기 위한 인터록(interlock)이 걸려 있으며, 그것에 의해서 이들 상호 간의 기계적 간섭이 회피된다. 하향 유압 램의 하강 스트로크 끝은 측방 유압 램의 상면 높이 수준(level)에 대응하고, 이 하강 스트로크 끝은, 먼저 설명한 이유에 의해, 전단구의 위 가장자리 수준보다도 아래쪽에 위치한다. 하향 유압 램이 그 하강 스트로크 끝에 도달하면 하향 유압 램이 그 위치에서 걸리고, 이 걸림의 완료가, 예를 들면 리밋 스위치(limit switch)에 의해 검지된다. 리밋 스위치의 검지 신호는 통괄 제어 장치에 주어지고, 그것에 의해 제어 시퀸스가 다음의 측방 압축 공정으로 전환된다.
측방 압축 공정에서는, 이미 하향 유압 램에 의해 하향으로 압축된 상태에 유지되어 있는 금속 스크랩의 선단부 근방 영역만이 전단구의 내측 치수 폭 미만의 치수로 측방으로부터 압축된다. 이 경우도, 측방 유압 램의 작동에는 그 이동 영역 내에 피더기가 존재하지 않는 것을 보증하기 위한 인터록이 걸려 있으며, 그것에 의해서 이들 상호 간의 기계적 간섭이 회피된다. 본 발명의 매우 적합한 하나의 실시형태에 의하면, 하강 스트로크 끝에 걸려 있는 하향 유압 램의 저면과, 측방으로부터 진입해 오는 측방 유압 램의 상면에, 서로 미끄럼 운동 가능하게 끼워 맞추는 리니어 가이드가 설치되어 있으며, 그것에 의해서 측방 압축 공정 중에 측방 유압 램의 압압 이동 방향에 변위가 생기는 일은 없다. 측방 압축 공정에 있어서의 측방 유압 램의 신장 스트로크 끝은, 측방 유압 램에 의한 압축이 해방되었을 때에 압축 금속 스크랩의 스프링 백에 의한 팽창이 생겨도 여전히 압축 부분의 폭 치수가 전단구의 내측 치수 폭 이하에 머무르도록, 전단구의 내측 치수 폭보다도 내측의 위치에 설정된다. 측방 유압 램이 그 신장 스트로크 끝에 도달하면 다른 리밋 스위치로부터 검지 신호가 통괄 제어 장치에 주어지고, 그것에 의해 측방 유압 램 및 하향 유압 램이 순서대로 각각의 초기 위치에 복귀되고, 거기에 계속해서 제어 시퀸스가 다음의 공급 공정으로 전환되는 동시에 전단 공정이 개시된다.
공급 공정에서는 피더기가 구동되어, 공급 채널 내의 금속 스크랩이 그 선단부로부터 직인 전단기의 전단구로 이송된다. 이 공급 공정 중에도, 전술한 대로 피더기의 구동 토크 또는 유압 회로 중의 압력이 센서에 의해 계측·감시되고 있다. 피더기의 선단부가 하향 유압 램 및 측방 유압 램의 스트로크 이동 영역 내에 도달하지 않을 경우, 이 센서의 검지 신호가 미리 정해진 역치를 초과하였을 때에는 금속 스크랩의 미압축부가 전단구에 도달한 것으로 판단되어, 그 신호를 받은 통괄 제어 장치에 의해 피더기의 구동이 정지되고, 제어 시퀸스가 하향 압축 공정으로부터 재개된다. 피더기의 선단부가 하향 유압 램 및 측방 유압 램의 스트로크 이동 영역 내에 진입하면 전술한 인터록에 의한 신호가 통괄 제어 장치에 주어지고, 그것에 의해 하향 유압 램 또는 측방 유압 램의 작동 시작 전에 피더기가 후퇴되어서 상기 이동 스트로크 영역 밖으로 퇴피(退避)된다. 피더기가 퇴피된 후에 제어 시퀸스는 하향 압축 공정으로 전환되고, 이어서 최후의 측방 압축 공정으로 전환된다. 이 최후의 측방 압축 공정이 종료되면 각 유압 램이 초기 위치에 복귀되고, 그 후, 최종의 공급 공정과 전단 공정이 실행된다. 이 반복 제어는 피더기의 선단부가 전단구에 도달한 시점에서 완료되고, 모든 가동 부분이 초기 위치에 복귀해서 다음의 금속 스크랩의 반입에 대비하게 된다.
또한, 전단 공정 중에 피더기에 의한 금속 스크랩의 이동량을 계측하고, 계측된 이동량이 상기 한정된 길이 부분의 길이 치수에 도달하였을 때에 제어 시퀸스를 하향 압축 공정으로부터 재개시키도록 해도 좋고, 이것에 의해 상기 리밋 스위치 군(群)의 기능을 소프트웨어로 대행시킬 수 있다.
전단 공정에서는, 피더기에 의해 전단구로 이송되는 금속 스크랩의 압축 완료 선단부 근방 영역이 직인 전단기에 장비되어 있는 유압 스탬퍼에 의해 순차적으로 클램프(clamp)되면서 상하의 커터(cutter)에 의해 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단된다. 하나의 길이가 짧은 스크랩 조각이 잘라질 때마다 신호가 통괄 제어 장치에 주어지고, 그것에 의해 유압 스탬퍼에 의한 클램프의 해제와 커터의 복귀에 계속해서 피더기에 의한 금속 스크랩의 이송이 실행되고, 마찬가지로 해서 다음의 길이가 짧은 스크랩 조각이 잘라진다.
본 발명의 상술한 특징 및 그 이외의 특징과 이점은, 첨부 도면에 나타내는 매우 적합한 실시형태에 관련한 이하의 설명으로부터 더욱 명확하게 된다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 스크랩 전단기의 구성을 나타내는 모식(模式) 정면도.
도 2는 도 1의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 3은 도 1의 스크랩 전단기의 모식 좌측면도.
도 4는 도 1의 A-A 화살표 단면도.
도 5a는 제어 시퀸스의 시작 시에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 5b는 하향 압축 공정 시작 시에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 5c는 측방 압축 공정에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 5d는 공급 공정 시작 시에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 5e는 전단 공정 말기의 다음의 하향 압축 공정 시작 시에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도 5f는 다음의 측방 압축 공정에 있어서의 스크랩 전단기의 모식 평면도.
도시한 바와 같이, 스크랩 전단기(10)는, 기요틴식의 직인(直刃) 전단기(20)와, 이 전단기(20)의 전단구(22)보다도 넓은 폭을 갖는 직방체 형상의 공간을 형성하는 개방형 공급 채널(30)과, 공급 채널(30) 내에 반입된 금속 스크랩(35)을 측방으로부터 눌러 으깨서 금속 스크랩의 외부 폭 치수를 감소시키는 측방 유압 램(63)과, 공급 채널(30) 내에서 폭 치수가 감소된 금속 스크랩(35)을 전단기(20)의 전단구(22) 내로 이송하는 피더기(40)를 구비하고 있다. 본 발명에 따라, 스크랩 전단기(10)는 추가로 하향 유압 램(53)과 통괄 제어 장치(70)를 구비하고 있다.
측방 유압 램(63)은 전단구(22)에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널(30)의 길이 방향의 전장보다도 짧은 어떤 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩(35)의 폭 치수를 전단구(22)의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키도록 적합되어 있다.
측방 유압 램(63)은 하향 유압 램(53)과 관련되어 있으며, 이 하향 유압 램(53)은 전단구(22)에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널(30) 내에 반입된 금속 스크랩(35)을 측방 유압 램(63)의 작동에 앞서 하향으로 눌러 으깨서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩(35)의 높이 치수를 전단구(22)의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키도록 적합되어 있다.
이들의 직인 전단기(20), 피더기(40), 측방 유압 램(63) 및 하향 유압 램(53)의 각 구동계는, 이들을 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어하는 통괄 제어 장치(70)와 관련되어 있다.
이 스크랩 전단기는, 비교적 대형으로 길이가 길고 또한 견고한 금속 스크랩, 특히 화차나 객차를 포함하는 철도 차량 혹은 버스나 대형 트럭을 포함하는 육상 차량 등의 폐기 차량을 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단하는데 매우 적합하다. 이들의 금속 스크랩은, 공급 채널(30) 내에 반입되기 전에, 비금속 부분이 제거되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폐기 자동차에서는, 천·시트 커버(seat cover)·우레탄 폼류로서 이루어지는 좌석이나, 내장재, 타이어, 유리류, 플라스틱제의 범퍼나 대시보드(dashboard) 등이 제거된다. 이들 비금속류는, 차체로부터 벗겨내거나 해서 분리된다. 또한, 금속이어도, 하향 유압 램 및 측방 유압 램의 구동원에 과대한 부하 하중이 작용하지 않도록, 스프링 강으로 구성된 부품은 미리 제거되어 있는 것이 바람직하다.
직인 전단기(20)는 문 형상의 기체(機體) 프레임(21) 내에 형성된 통로를 구비하여, 이 통로의 입구는 공급 채널(30)의 일단(一端)면에 개구하는 전단구(22)를 형성하고, 그 반대 측의 출구는 전단 후의 길이가 짧은 스크랩 조각을 받아들이기 위한 피트(pit)(28)에 개구하고 있다. 이 통로의 도중에는, 전단 시에 커터의 앞에서 금속 스크랩을 하향으로 눌러서 클램프(clamp) 하기 위해서 유압 실린더(23)로 구동되는 유압 스탬퍼(stamper)(24)와, 이 유압 스탬퍼(24)에 인접해서 출구 측에 고정 배치된 하부 커터 날(25)과, 이 하부 커터 날(25)과 협동해서 금속 스크랩을 길이가 짧은 스크랩 조각(36)으로 전단하는 상부 커터 날(26)과, 이 상부 커터 날(26)을 구동하기 위한 주 유압 실린더(27)를 구비하고 있다.
직인 전단기(20)에 의해 전단된 길이가 짧은 스크랩 조각(36)은, 직인 전단기(20)의 출구에 인접해서 설치되어 있는 피트(28) 내에 낙하해서 일시 저류된다. 피트(28)의 저면은 직인 전단기(20)의 하부 커터 날보다도 낮은 위치에 있으며, 게다가 전단기로부터 떨어짐에 따라 서서히 깊어지도록 경사져 있기 때문에, 전단된 길이가 짧은 스크랩 조각(36)은 피트(28) 내에서 전단기(20)의 바로 가까운 부분으로부터 먼 곳으로 스스로 이동하고, 재단기의 출구 근방에 체류하는 일은 없다.
공급 채널(30)은, 하향 유압 램(53)이 배치되어 있는 영역 이외는 완전히 위쪽으로 개방되어 있으며, 하향 유압 램이 상승 위치(초기 위치)에 있을 때는 그 아래쪽 공간도 개방되어 있다. 도 1에 1점 쇄선(鎖線)으로 나타내는 바와 같이, 공급 채널(30)에는, 그 양쪽 측벽을 따라 위쪽으로 연장되는 1쌍의 제방 판(31)이 설치되어 있다. 도시한 실시형태에 있어서, 피더기(40)는 유압 푸셔로 구성되어 있으며, 그 푸셔 램(41)은 공급 채널(30)의 꼬리 끝 벽면의 일부 또는 전부를 형성한다. 도 1에는, 푸셔 램(41)을 공급 채널의 길이 방향으로 왕복 기동(起動)시키기 위한 유압 실린더의 피스톤 로드(piston rod)가 부호 42로 나타나 있다.
하향 유압 램(53)은 유압 실린더(52)에 의해 구동되며, 이들이 하향 유압 프레스기(50)를 구성하고 있다. 하향 유압 램(53)과 유압 실린더(52)는, 공급 채널(30)의 양쪽 측벽을 가로지르도록 배치된 문 형상 프레임(51)에 의해 지지되어 있다. 하향 유압 램(53)은, 공급 채널(30)의 내측 폭과 동일한 폭 치수를 갖는다. 측방 유압 램(63)은, 공급 채널(30)의 전단구 부근의 어떤 한정된 영역에 걸쳐서 한 방향의 내측 벽면을 형성하고, 그 측방으로부터의 압압 구동을 위해 측방 유압 실린더(62)에 의해 구동된다. 이들의 측방 유압 램(63)과 유압 실린더(62)에 의해 측방 프레스기(60)를 구성하고 있다.
하향 유압 램(53)의 저면과 측방 유압 램(63)의 상면에는, 측방 유압 램의 스트로크 이동을 위한 리니어 가이드로서, 서로 미끄럼 운동 가능하게 끼워 맞추는 홈(54)과 돌기부(64)가 설치되어 있다.
하향 유압 프레스기의 프레임(51)에는, 공급 채널(30)의 양쪽 측벽 위 가장자리보다도 위쪽 부분으로 피더기(40) 측을 제외하는 ３면(양 측면과 전단기 측 단면)을 덮는 폐쇄 벽이 설치되어 있다. 이것에 의해, 제방 판(31)의 기능과 서로 어울려서, 금속 스크랩을 하향으로 압축하였을 때에 램(53)의 하부에서 스크랩이 주위로 밀려나오는 것을 방지할 수 있다.
통괄 제어 장치(70)는 시퀀스 컨트롤러를 포함하고 있으며, 미리 정해진 제어 시퀸스를 따라, 직인 전단기(20)의 유압 실린더(23) 및 주 유압 실린더(27)와, 피더기(40)의 구동원과, 하향 유압 램(50)을 위한 유압 실린더(52)와, 측방 프레스기(60)의 유압 실린더(62)를 포함하는 일체의 동작을 통괄적으로 제어한다.
시퀀스 컨트롤러에 의한 제어 시퀸스는, 이하의 각 공정, 즉,
a) 하향 유압 램(53)을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 높이 치수를 전단구(22)의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키는 하향 압축 공정,
b) 측방 유압 램(63)을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 폭 치수를 전단구(22)의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키는 측방 압축 공정,
c) 피더기(40)를 구동해서 공급 채널(30) 내의 금속 스크랩을 직인 전단기(20)를 향해서 이송하는 공급 공정, 및
e) 직인 전단기(20)를 구동해서, 그 전단구(22)에 이송된 금속 스크랩의 선단부로부터 길이가 짧은 스크랩 조각(36)을 잘라내는 전단 공정을 포함하고 있다.
도 5a～도 5f에 제어 시퀸스에 의한 여러 가지의 동작 단계에 있어서의 스크랩 전단기의 상태를 나타낸다. 도 5a에서는, 공급 채널(30) 내에 파선으로 나타낸 바와 같이 길이가 긴 금속 스크랩(35)이 반입되어 있으며, 이것이 작업원에 의해 확인되면, 통괄 제어 장치(70)에 스타트 지령이 보내진다.
도 5b에서는, 반입된 금속 스크랩(35)이 통괄 제어 장치(70)에 의한 피더기(40)의 초기 조타(操舵)에 의해 직인 전단기(20)를 향해서 이동되어, 그 선단부가 직인 전단기(20)의 전단구(22)에 맞닿았을 때의 피더기(40)의 구동 토크(부하 토크)의 변화가 센서에 의해 검출되고, 이 검출 결과에 근거해서 통괄 제어 장치(70)의 제어 시퀸스가 하향 압축 공정으로 전환되어, 하향 유압 램(53)에 의한 하향 압축 공정이 개시된다.
도 5c에서는, 하향 유압 램(53)에 의한 하향 압축 공정이 종료되고, 계속해서 측방 유압 램(63)에 의한 측방 압축 공정이 실행된다. 측방 압축 공정은 측방 유압 램(63)이 미리 설정된 스트로크 끝에 도달한 시점에서 종료되고, 그 신호가 통괄 제어 장치(70)에 주어지면, 우선 측방 유압 램(63)이, 이어서 하향 유압 램(53)이 각각의 초기 위치로 복귀 이동된다.
도 5d에서는, 각 유압 램의 복귀 이동이 완료되어, 피더기(40)에 의한 공급 공정이 개시되고 있다.
피더기(40)에 의한 금속 스크랩의 이동량은 푸셔 램(41)의 이동 거리를 계측해서 카운트(count)해 두고, 카운트 값이 전단기(20)의 장치 제원에 근거해서 미리 설정된 역치에 도달하였을 때에, 금속 스크랩(35)의 압축된 선단부가 미리 설정된 길이가 짧은 스크랩 조각의 치수에 상당하는 길이만큼 커터 날(25, 26)의 위치를 넘은 것을 알게 된다(도 5e). 이때, 대응하는 신호가 통괄 제어 장치(70)에 주어지고, 그것에 의해 전단기(20)의 유압 스탬퍼(24)가 작동되어서 금속 스크랩이 커터 날의 직전 부분에서 클램프 되고, 계속해서 주 유압 실린더(27)가 구동되어서 전단이 실행된다(도 5f).
이후, 피더기(40)에 의한 금속 스크랩의 이송과 전단기(20)에 의한 길이가 짧은 스크랩 조각(36)의 절단을 반복하여, 첫 회의 하향 및 측방의 각 압축 공정에 의해 압축된 부분의 전단이 종료되면, 다시 하향 압축 공정 및 측방 압축 공정에서부터 전단 공정을 반복하여, 공급 채널(30) 내에 반입된 금속 스크랩(35)의 전체 길이 분량에 대해서 이것을 반복한다.
또한, 도 5a～도 5f에서는, 각 1회의 하향 압축 공정 및 측방 압축 공정에 대해서 3회 정도의 전단 공정이 실행되도록 나타내고 있지만, 본 발명은 이것에 한정해 해석되어서는 안 된다.
전단기로부터 나오는 길이가 짧은 스크랩 조각(36)은 실질적으로 큐브(cube) 형상으로 되어 있기 때문에, 화물 자동차나 철도 화차에 의해 능률적으로 운반 가능하다. 따라서, 이들 길이가 짧은 스크랩 조각을 리사이클 처리 시설에 반송하면, 자원 물질의 효율적인 선별과 회수가 가능하다.

Claims (9)

  1. 길이가 긴 금속 스크랩을 복수의 길이가 짧은 스크랩 조각으로 전단(剪斷)하기 위한 스크랩 전단기(剪斷機)에 있어서,
    고정된 하부 커터 날과, 상기 하부 커터 날과 협동해서 상기 금속 스크랩을 전단하는 상부 커터 날과, 상기 금속 스크랩을 하향으로 눌러서 클램프 하기 위한, 유압 실린더(23)로 구동되는 유압 스탬퍼(24)를 갖는 기요틴(guillotine)식의 직인(直刃) 전단기(20)와,
    전단기(20)의 전단구(剪斷口)(22)보다도 넓은 폭을 갖는 직방체 형상의 공간을 형성하는 개방형 공급 채널(30)과,
    공급 채널(30) 내에 반입된 금속 스크랩(35)을 측방으로부터 눌러 으깨서 상기 금속 스크랩의 폭 치수를 감소시키는 측방 유압 램(63)과,
    공급 채널(30) 내에서 폭 치수가 감소된 금속 스크랩(35)을 전단기(20)의 전단구(22) 내로 이송하는 피더기(40)를 구비한 것으로서,
    상기 전단기(20)가 문 형상의 기체(機體) 프레임(21) 내에 형성된 통로를 가지며, 상기 통로의 입구는 공급 채널(30)의 일단(一端)면에 개구하는 전단구(22)를 형성하고,
    측방 유압 램(63)이 전단구(22)에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널(30)의 길이 방향의 전장(全長)보다도 짧은 어떤 한정된 길이 부분에 대해서만 상기 금속 스크랩의 폭 치수를 전단구(22)의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키도록 적합되고,
    측방 유압 램(63)이 상기 공급 채널(30)의 내측 폭과 동일한 폭 치수를 갖는 하향 유압 램(53)과 관련되어, 상기 하향 유압 램(53)은 상기 공급 채널(30) 내에서 전단구(22)에 근접해서 위치되어 있는 것과 더불어, 공급 채널(30) 내에 반입된 금속 스크랩(35)을 측방 유압 램(63)의 작동에 앞서 하향으로 눌러 으깨서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩(35)의 높이 치수를 전단구(22)의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키도록 적합되고,
    상기 하향 유압 램(53)은, 하향 유압 실린더(52)에 의해 상기 금속 스크랩의 높이 방향으로 직선 이동하고, 상기 하향 유압 실린더의 이동 방향은, 상기 직인 전단기(20)의 상부 커터 날을 구동시키는 주 유압 실린더(27)의 이동 방향과 상기 유압 스탬퍼(24)를 구동시키는 유압 실린더(23)의 이동 방향에 일치하고,
    상기 개방형 공급 채널(30)의 길이 방향으로, 상기 주 유압 실린더(27), 유압 스탬퍼(24)의 상기 유압 실린더(23) 및 상기 하향 유압 램(53)의 유압 실린더(52)가, 이 순서대로 배치되고,
    직인 전단기(20), 피더기(40), 측방 유압 램(63) 및 하향 유압 램(53)의 각 구동계가, 이들을 미리 정해진 동작 순서로 작동 제어하는 통괄 제어 장치(70)와 관련되어 있고,
    압축된 상기 금속 스크랩의 한정된 길이 부분이, 상기 측방 유압 램(63) 및 상기 하향 유압 램(53)으로부터 해방되고, 또한, 상기 금속 스크랩이 상기 피더기(40)에 의해 상기 전단구(22) 내로 이송된 후, 상기 금속 스크랩이 상기 유압 스탬퍼에 의해 눌려진 상태로, 상기 직인 전단기(20)에 의해 전단되도록, 상기 통괄 제어 장치(70)가 작동 제어되는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하향 유압 램(53)이 하향 유압 실린더(52)에 의해 구동되고, 측방 유압 램(63)이 측방 유압 실린더(62)에 의해 구동되고, 하향 유압 램(53)의 저면(底面)과 측방 유압 램(63)의 상면에 서로 미끄럼 운동 가능하게 끼워 맞추는 리니어 가이드(54, 64)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    피더기(40)가 공급 채널(30)의 길이 방향의 꼬리 끝면(尾端面)으로부터 전단구(22)를 향해서 왕복 이동하는 유압 푸셔(pusher)(41, 42)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    공급 채널(30)의 양쪽 측벽을 따라 위쪽으로 연장되는 1쌍의 제방 판(31)을 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    통괄 제어 장치(70)가 시퀀스 컨트롤러(sequence controller)를 포함하고, 상기 시퀀스 컨트롤러가,
    a) 하향 유압 램(53)을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 높이 치수를 전단구(22)의 내측 치수 높이 미만으로 감소시키는 하향 압축 공정과,
    b) 측방 유압 램(63)을 구동해서 상기 한정된 길이 부분에 대해서만 금속 스크랩의 폭 치수를 전단구(22)의 내측 치수 폭 미만으로 감소시키는 측방 압축 공정과,
    c) 피더기(40)를 구동해서 공급 채널(30) 내의 금속 스크랩을 직인 전단기(20)를 향해서 이송하는 공급 공정, 및
    e) 직인 전단기(20)를 구동해서, 그 전단구(22)에 이송된 금속 스크랩의 선단부(先端部)로부터 길이가 짧은 스크랩 조각(36)을 잘라내는 전단 공정을
    순서대로 반복하는 제어 시퀸스를 구비하는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    통괄 제어 장치(70)가 공급 공정 c) 중에서 피더기(40)의 구동 토크(torque)를 계측하고, 계측된 구동 토크가 미리 정해진 역치를 초과하였을 때에는 제어 시퀸스가 상기 하향 압축 공정 a)로부터 개시되는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    통괄 제어 장치(70)가 전단 공정 e) 중에서 피더기(40)에 의한 금속 스크랩의 이동량을 계측하고, 계측된 이동량이 상기 한정된 길이 부분의 길이 치수에 도달하였을 때에는 제어 시퀸스가 상기 하향 압축 공정 a)로부터 개시되는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  8. 청구항 5에 있어서,
    통괄 제어 장치(70)가 하향 압축 공정 a) 중에서 하향 유압 램(53)의 하강 위치를 검출하고, 검출된 하강 위치가 전단구(22) 위 가장자리 높이보다 낮은 미리 정해진 위치에 이르렀을 때에는 제어 시퀸스가 상기 측방 압축 공정 b)로 전환하는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
  9. 청구항 5에 있어서,
    통괄 제어 장치(70)가 측방 압축 공정 b) 중에서 측방 유압 램(63)의 선단 위치를 검출하고, 검출된 선단 위치가 전단구(22)의 폭 치수 내의 미리 정해진 위치에 도달하였을 때에는 측방 유압 램(63) 및 하향 유압 램(53)이 순서대로 각각의 초기 위치로 복귀되고, 그것에 계속해서 제어 시퀸스가 상기 공급 공정 c)로 전환하는 것을 특징으로 하는 스크랩 전단기.
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