KR101188452B1

KR101188452B1 - 오실레이팅 전단기

Info

Publication number: KR101188452B1
Application number: KR20120028940A
Authority: KR
Inventors: 김원연
Original assignee: (주) 대화산기
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2012-10-10

Abstract

본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)는, 지면에 고정된 베이스(2); 베이스(2) 상에 직립하여 소정간격으로 이격되어 서로 대향되게 설치된 제1 및 제2수직 지지대들(11,12); 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에 설치되어 소재의 진행방향을 따라 전후 왕복 운동하는 하부 전단나이프(33); 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에서 상기 하부 전단나이프(33)의 상방에 설치되며, 소재의 진행방향에 대해 원형(圓形)의 궤적으로 상하 승강 및 전후 왕복 이동함으로써 상기 하부 전단나이프(33)와 협력하여 소재를 절단하는 상부 전단나이프(23); 상부 전단나이프(23)가 장착된 상부 나이프 홀더(22); 상부 전단나이프(23)의 상방에 설치되며, 상부 나이프 홀더(22)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 상부 센터핀(24)에 의해서 결합되어 상부 나이프 홀더(22)가 수평방향으로 회전될 수 있게끔 하는 상부 프레임(21); 하부 전단나이프(33)가 장착된 하부 나이프 홀더(32); 하부 나이프 홀더(32)의 하부에 결합되며, 외주면(外周面)에 기어(gear)부들(37a)이 형성된 회전판(37); 및 회전판(37)의 아래에 설치되며, 회전판(37) 및 하부 나이프 홀더(32)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 하부 센터핀(340)에 의해서 결합된 하부 프레임(31);을 포함한다. 본 발명의 오실레이팅 전단기는 철판을 원하는 각도로 절단할 수 있어서 이후의 판금작업시 낭비되는 강판의 스크랩을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

오실레이팅 전단기{Oscillating shear}

본 발명은 오실레이팅 전단기(oscillating shear)에 관한 것으로서, 특히 제강사(製鋼社)에서 생산한 코일 형태의 강판제품을 코일 서비스 센터(coil service center) 또는 스틸 서비스 센터에서 일정한 크기로 잘라 수요자에게 공급할 때에 최종 사용하는 용도에 맞게 필요한 모양대로 강판을 절단해서 공급할 수 있도록 함으로써 소비자들의 판금작업시 낭비되는 강판의 스크랩을 획기적으로 줄일 수 있고 또한 전단작업의 자동화 및 고속화를 실현하여 작업성 향상과 가공비용의 절감효과를 거둘 수 있는 오실레이팅 전단기에 관한 것이다.

일반적으로 제강회사(製鋼會社)는 코일 형태의 강판 제품을 생산하여 '코일 서비스 센터'라는 유통기관을 통해서 수요자들에게 공급하며, 코일 서비스 센터에서는 수요자들이 원하는 규격대로 강판을 잘라서 공급하고 있다. 코일 서비스 센터로부터 강판을 구입해서 제품을 생산하는 자동차, 전자 회사 및 기타 다양한 분야의 금속 공장들은 이렇게 구입해 온 강판 소재를 판금가공해서 사용하는데, 구입한 강판의 모양과 최종 사용하는 소재의 모양에 차이가 크게 되면, 그만큼 스크랩이 많이 발생하고 자원이 낭비되며 제조원가가 상승되는 결과가 된다.

도1은 철판(강판)의 판매처에서 종래의 철판 절단방식 대로 철단(500)을 절단해서 판매했을 때 그 철판을 구입해 사용하는 금속공장들에서 판금작업에 사용하고 남는 스크랩(502)의 양이 많아지는 것을 설명한다.

도1을 참고하면, 종래의 코일 서비스 센터 또는 스틸 서비스 센터는 코일 형태로 감겨진 철판(강판)을 풀어서 수요자들이 원하는 규격대로 절단해서 판매할 때에 철판을 그 폭방향으로 평행하게 자를 수밖에 없어서 결국 직사각형 모양으로 절단된 철판들(500)을 공급하게 된다. 그런데, 수요자들이 이렇게 절단된 철판들(500)을 구입해서 실제로 판금작업에 의해 금속제품을 생산할 때 사용하는 철판의 모양(501)은 직사각형 보다는 사다리꼴이나 삼각형 모양으로 되는 경우가 많으므로, 결국 상당량의 스크랩(502)이 남게 되는 것을 피할 수 없게 된다. 이때, 도1에서 도면부호 500a는 전단기(剪斷機, shear)에 의해서 절단된 선을 가리킨다.

이처럼 철판의 최종 소비자들이 판금작업을 수행한 후에 발생하는 스크랩으로 인한 철판의 낭비를 최소화하려면, 코일 서비스 센터에서 철판을 잘라줄 때에 수요자들이 실제로 판금작업에 사용하는 철판의 모양에 보다 근접하게 철판들을 잘라줄 필요가 있다. 즉, 도2에 도시된 바와 같이 철판(500)의 폭방향에 대해서 비스듬하게 경사진 방향으로 철판을 절단한다면, 소비자들의 판금작업에 실제로 소요되는 철판의 모양과 최대한 부합하게 되므로, 결과적으로 스크랩(502a)으로 버려지는 철판의 물량을 대폭적으로 감소시킬 수 있는 것이다.

결국 코일 서비스 센터의 코일 라인 시스템에서 코일형태의 강판을 각각의 조각들로 자를 때에 직사각형 모양으로만 절단할 것이 아니라 사다리꼴, 평행사변형 등과 같이 다양한 모양으로 강판을 절단할 수 있도록 하면, 그만큼 판금공정에서 사용하는 소재의 모양과 최대한 일치할 수 있게 되어 철판의 낭비를 방지할 수 있는 것이다.

이처럼 사다리꼴 혹은 평행사변형 등과 같은 모양들로 강판을 절단하려면, 전단기의 전단나이프(shear knife)를 코일의 폭 방향에 대해서 소정 각도만큼 경사지게끔 배치하여야 하는데, 기존의 코일 라인 시스템에 채용된 전단기들은 이처럼 전단나이프의 각도를 변경하는 기능이 아예 갖춰지지 않은 경우가 대부분이었으며, 설령 전단나이프의 회전 각도를 변경하는 기능이 있는 장치라고 하더라도 연속적인 회전각도의 변경이 어렵고, 각도 변경시에는 코일의 진행을 멈춰야만 하는 등의 구조적 한계가 있어서 작업성이 상당히 떨어지는 단점이 있었다.

본 발명은, 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전단작업을 고속으로 수행할 수 있게끔 하는 것과 동시에 전단작업 도중에 전단나이프의 배치방향을 자유롭게 변경할 수 있도록 함으로써 코일 강판의 가공속도를 대폭 향상시키고 수요자들이 원하는 모양대로 강판을 가공할 수 있도록 하여 소재의 손실을 최소화할 수 있도록 한 오실레이팅 전단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 2개의 서보모터를 사용하여 기본적인 전단기능과 전단나이프의 각도변경 기능을 각각 별개로 수행하도록 한 오실레이팅 전단기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 상부 전단나이프와 하부 전단나이프를 상하방향으로 승강 왕복시켜 강판을 절단하는 기본적인 전단기능은 제1서보모터를 이용해서 구현하고, 전단 나이프들의 회전 각도를 변경하는 기능은 별도로 설치된 제2서보모터를 이용해서 구현한 것에 가장 큰 특징이 있는 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상하부 전단 나이프들의 각도변경 작용은 전단 나이프들이 실질적으로 절단기능을 수행하지 않는 동안에만 진행되도록 기구적 메커니즘을 구현함으로써, 전단나이프들의 각도변경으로 인해 기본적인 전단기능이 방해받는 일이 절대로 없도록 하여 안정적인 동작을 보장하는 오실레이팅 전단기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 오실레이팅 전단기는, 지면에 고정된 베이스(2); 상기 베이스(2) 상에 직립하여 소정간격으로 이격되어 서로 대향되게 설치된 제1 및 제2수직 지지대들(11,12); 상기 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에 설치되어 소재의 진행방향을 따라 전후 왕복 운동하는 하부 전단나이프(33); 상기 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에서 상기 하부 전단나이프(33)의 상방에 설치되며, 소재의 진행방향에 대해 원형(圓形)의 궤적으로 상하 승강 및 전후 왕복 이동함으로써 상기 하부 전단나이프(33)와 협력하여 소재를 절단하는 상부 전단나이프(23); 상기 상부 전단나이프(23)가 장착된 상부 나이프 홀더(22); 상기 상부 전단나이프(23)의 상방에 설치되며, 상기 상부 나이프 홀더(22)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 상부 센터핀(24)에 의해서 결합되어 상부 나이프 홀더(22)가 수평방향으로 회전될 수 있게끔 하는 상부 프레임(21); 상기 하부 전단나이프(33)가 장착된 하부 나이프 홀더(32); 상기 하부 나이프 홀더(32)의 하부에 결합되며, 외주면(外周面)에 기어(gear)부들(37a)이 형성된 회전판(37); 및 상기 회전판(37)의 아래에 설치되며, 상기 회전판(37) 및 상기 하부 나이프 홀더(32)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 하부 센터핀(340)에 의해서 결합된 하부 프레임(31);을 포함하며, 상기 상부 나이프 홀더(22)는 상부 센터핀(24)을 중심으로 상부 프레임(21)에 대해서 수평으로 회전가능하고, 상기 하부 나이프 홀더(32)는 하부 센터핀(340)을 중심으로 하부 프레임(31)에 대해서 수평으로 회전가능한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 오실레이팅 전단기는, 베이스(2) 상에 설치된 제1서보모터(4); 상기 제1서보모터(4)의 구동력을 전달하는 제1동력전달축(4b); 상기 제1수직 지지대(11) 및 제2수직 지지대(12)에 있어서 위에서부터 아래로 내려가면서 각각 설치되며 서로 순차적으로 맞물려 회전하는 상단기어(110a), 중간기어(120a) 및 하단기어(130a); 상기 제1동력전달축(4b) 상에 설치되며, 상기 하단기어(130a)와 맞물려 회전하는 제1구동기어(140a); 일단이 상기 상단기어(110a)에 결합되고 타단이 크랭크(crank) 형상으로 연장된 위치에 존재함으로써, 상기 상단기어(110a)의 회전을 타단의 원운동으로 변환하는 상단 크랭크부(111); 일단이 상기 하단기어(130a)에 결합되고, 타단이 크랭크 형상으로 연장된 위치에 존재함으로써 상기 하단기어(130a)의 회전을 타단의 원운동으로 변환하는 하단 크랭크부(131); 상기 상단 크랭크부(111) 및 하단 크랭크부(131)의 타단들과 상하부분에서 각각 결합되어 상기 크랭크부들(111,131)의 원운동에 따라 함께 원운동을 하며, 상기 상부 프레임(21)과 결합된 제1슬라이딩 포스트(25); 상기 하부프레임(31)의 좌우 양측에 각각 설치되며, 상기 제1슬라이딩 포스트(25)와는 미끄럼 가능하게 결합된 제1가이드 홀더(35); 상기 베이스(2) 상에 설치된 제2서보모터(5); 상기 제2서보모터(5)의 구동력을 전달하며 길이방향으로 신축가능하게 설치된 제2동력전달축(5b); 상기 회전판(37)의 좌우 양쪽에서 상기 회전판(37)의 기어부들(37a)과 각각 맞물린 상태로 설치되며, 상기 하부프레임(31)의 내부에 마련된 축이음 수단들을 거쳐 상기 제2서보모터(5)의 회전력을 전달받아서 상기 회전판(37)을 회전시키는 피니언 샤프트들(70); 상부 나이프 홀더(22)의 좌우 양측에 각각 설치된 제2슬라이딩 포스트(26); 하부 나이프 홀더(32)의 좌우 양측에 각각 설치되며 제2슬라이딩 포스트(26)와 미끄럼 가능하게 결합된 제2가이드 홀더(36); 및 상부프레임(20)의 좌우 양측에 각각 설치되고 제1슬라이딩 포스트(25)의 상단부가 고정된 슬라이딩 포스트 브라켓(21a);을 포함하며, 상단 크랭크부(111)와 하단 크랭크부(131)의 타단들은 베어링을 개재(介在)하여 상기 제1슬라이딩 포스트(25)에 회전가능하게 결합된 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의해 제공된 오실레이팅 전단기는, 상부 전단나이프(23)가 이동할 때 그리는 원형의 궤적 상에서 상부 전단나이프(23)가 하부 전단나이프와 소정간격 이상으로 거리가 멀어져 있는 동안에만 제2서보모터(5)가 작동되고, 상기 소정간격 이내로 근접해 있을 동안에는 작동하지 않는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 오실레이티어 전단기는 고속의 운전이 가능하며, 코일의 진행을 멈춤이 없이 상하부 전단 나이프들의 회전 각도를 자유롭게 변경할 수 있어서 생산성을 향상시키는 동시에 수요자의 요구에 맞는 철판의 가공이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 오실레이팅 전단기를 사용하면 코일 강판의 공급자는 최종 수요자의 사용 용도에 맞는 모양대로 철판을 가공하여 공급할 수 있으므로 매출의 증대와 고객만족을 높일 수 있는 장점이 있으며, 수요자의 입장에서는 생산원가의 절감효과를 얻을 수 있고, 국가 경제적으로는 자원의 낭비를 방지하여 국가경쟁력을 높일 수 있는 장점이 있다.

도1은 철판(강판)의 판매처에서 종래의 철판 절단방식 대로 철단(500)을 절단해서 판매했을 때 그 철판을 구입해 사용하는 금속공장들에서 판금작업에 사용하고 남는 스크랩(502)의 양이 많아지는 것을 설명한다.
도2는 개선된 철판 절단방식에 따라 전단나이프들을 회전시켜서 철판(500)을 절단할 경우 철판 판금작업 후에 남게 되는 스크랩의 양이 감소하는 것을 설명한다.
도3 및 도4는 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 사시도들이다.
도5는 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 측면도이다.
도6은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 평면도로서, 상부 전단나이프(23) 및 하부 전단나이프(33)가 회전하면서 절단각도를 변경시킬 수 있는 것을 도시한다.
도7은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 일부 분해 사시도로서, 제1 및 제2수직지지대(11,12)내의 기어들(110a,120a,130a)의 배치상태를 도시한다.
도8은 오실레이팅 전단기(1)의 일부 확대 분해사시도로서, 제1서보모터(4)의 구동력에 의해서 상부 전단기구부와 하부 전단기구부가 작동되는 것을 설명한다.
도9 및 도10은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 상부 프레임(21)과 상부 나이프 홀더(22)가 승강하는 과정을 도시한다.
도11은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)의 회전이 이루어지는 메커니즘을 설명하는 도면이다.
도12는 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33)의 구성을 도시한다.
도13은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)에 있어서 절단 대상 소재 철판의 절단을 위하여 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33)가 이동하는 방식을 설명한다.
도14 내지 도17은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)가 작동될 때의 모습을 순서적으로 도시한 사시도들이다.
도18은 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)에 있어서 상부 전단나이프(23)의 이동궤적과 하부 전단나이프(33)의 이동궤적을 도시한 것으로서, 상부 전단나이프(23)가 소정의 각도범위(α)를 제외한 영역(R1)에 위치하는 동안에만 전단나이프들(23,33)의 회전동작이 이루어지는 것을 설명한다.
도19 및 도20은 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)의 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)가 회전하였을 때의 모습들을 도시한다.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기의 구성 및 작용 효과를 상세히 설명한다.

도3 및 도4는 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 사시도들이다. 우선 도3에 도시된 장치의 앞쪽 방향에서 바라본 사시도를 참고하면, 코일 강판(500)은 오실레이팅 전단기(1)의 앞쪽에서 풀려져서 공급되어 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33)의 사이로 진입하며, 상하부 전단나이프들(23,33)의 전단작용에 의해서 잘려진 철판들은 전단기(1)의 뒤쪽으로 배출되게 된다.

상기 오실레이팅 전단기(1)는 지면에 고정된 베이스(2) 위에 2개의 수직지지대들(11,12)이 세워져 설치되고, 그 수직지지대들(11,12)의 사이에 상부 전단기구부(20) 및 하부 전단기구부(30)가 설치되며, 상기 상부 전단기구부(20)와 하부 전단기구부(30)는 제1서보모터(4) 및 제2서보모터(5)의 구동력에 의해서 작동된다.

상기 제1서보모터(4)는 제1수직지지대(11)의 측면에 설치되며, 제2서보모터(5)는 제1 및 제2수직지지대들(11,12)의 사이에 설치되어 있다. 제1수직지지대(11)에는 위에서부터 아래 방향을 향하여 차례로 상단기어부(110), 중간기어부(120) 및 하단기어부(130)가 설치되어 있어서, 상기 제1서보모터(4)의 구동력을 기어 연결을 통해 순차적으로 전달한다. 그리고 제2수직지지대(12)에도 상기 제1수직지지대(11)와 마찬가지로 위에서부터 아래 방향을 향하여 차례로 상단기어부(110), 중간기어부(120) 및 하단기어부(130)가 설치되어 있다. 상기 상단기어부(110), 중간기어부(120) 및 하단기어부(130)에는 각기 기어들, 즉 상단기어(110a), 중간기어(120a) 및 하단기어(130a)가 마련되어 있어서 이들 기어들(110a, 120a, 130a)이 서로 순차적으로 맞물려 결합되어 있어 제1서보모터(4)의 회전력을 전달하게 된다(도7 참조).

제1서보모터(4)의 제1구동축(4a)은 제1수직지지대(11)에 마련된 제1구동기어부(140)를 거쳐서 제1동력전달축(4b)으로 연결되며, 상기 제1동력전달축(4b)은 제2수직지지대(12)에 마련된 제1구동기어부(140)와도 결합된다. 상기 제1구동기어부(140) 내의 제1구동기어(140a, 도7 참조)는 하단기어(130a)와 맞물려 있으므로, 상기 하단기어(130a)와 상단기어(110a)는 제1구동축(4a)의 회전방향과 반대방향으로 회전하고, 중간기어(120a)는 제1구동축(4a)과 같은 방향으로 회전한다.

한편 오실레이팅 전단기(1)는 상기 제1 및 제2수직지지대(11,12)의 상단부들을 수평방향으로 배치된 상부지지대(3)와 결합시킴으로써 오실레이팅 전단기(1)의 전체적인 구조적 안정성을 확보하도록 하였다.

철판 절단작업을 수행하는 상하부 전단나이프들(shear knives, 23, 33)은 편평한 형태의 날을 가진 긴 평도(平刀)들로서, 마치 가윗날처럼 서로의 엣지(edge) 부분들이 앞뒤에서 면접촉될 수 있게끔 배치된다.

상부 전단나이프(23)는 그 위에 배치된 상부 나이프 홀더(22)에 장착되며, 상부 나이프 홀더(22)는 다시 그 위에 배치된 상부프레임(21)에 회전가능하게 결합되어 있다. 상부 프레임(21)과 상부 나이프 홀더(22)는 중앙 위치에서 상부 센터핀(24)으로 연결되어 있으므로, 상부 나이프 홀더(22)는 상부 프레임(21)에 매달린 상태에서 수평방향으로 회전이 가능하다.

한편, 하부 전단나이프(33)는 그 아래에 배치된 하부 나이프 홀더(32)상에 장착되어 있으며, 상기 하부 나이프 홀더(32)는 다시 그 아래에 배치된 하부프레임(31)에 회전가능하게 결합되어 있다. 이때, 하부 나이프 홀더(32)와 하부프레임(31)의 사이에는 회전판(37, 도4 참조)이 설치되는데, 상기 회전판(37)은 하부 나이프 홀더(32)와 단단히 고정되어 있으므로, 결국 회전판(37)과 하부 나이프 홀더(32)가 하부프레임(31)에 대해서 수평방향으로 회전가능하게 배치된 셈이 된다. 여기서 하부 나이프 홀더(32)와 회전판(37) 및 하부프레임(31)은 중앙 위치에서 하부 센터핀(340, 도9 참조)에 의해 서로 결합되어 있으므로, 하부 나이프 홀더(32)와 회전판(37)이 하부프레임(31)에 대해 수평방향으로 회전가능하게 된다.

본 발명의 오실레이팅 전단기(1)에서 구성상 특기할 점은, 상부 전단나이프(23)가 상부프레임(21)과 한 몸이 되어서 원형(圓形)의 궤적을 그리며 상하승강 및 전후진 동작을 수행하는 반면, 하부 전단나이프(33)는 상하방향으로의 승강동작은 전혀 하지 않고 상부 전단나이프(23)의 전후진 동작 템포에 맞춰서 오로지 수평방향으로만 전후진 동작을 수행한다는 점이다. 그리고 상부프레임(21)과 하부프레임(31)이 제1서보모터(4)의 회전력을 전달받아서 각각 원형 궤적의 상하승강/전후진 동작과 전후진 동작을 수행하는 동안, 상기 상하부 프레임들(21,31)의 사이에 위치한 상부 나이프 홀더(22)와 하부 나이프 홀더(32)는 제2서보모터(5)의 회전력에 의해서 수평방향으로 소정각도 범위 내에서 함께 회전한다.

우선 상부프레임(21)과 하부프레임(31)이 전후진 동작을 수행하는 원리를 설명하기로 한다. 상부프레임(21)의 좌우측에 결합된 제1슬라이딩 포스트(25)는 그 상단부가 상단 크랭크부(111)와 베어링(미도시) 수단에 의해서 결합되어 있으며, 그 하단부가 하단 크랭크부(131)와 베어링 수단에 의해서 결합되어 있다. 상단 크랭크부(111) 및 하단 크랭크부(131)는 L자형 혹은 "

"형의 부재로서 일단이 상단기어부(110) 및 하단기어부(130)의 중심축에 결합되어 있고, 타단이 상기 제1슬라이딩 포스트(25)에 회전가능하게 결합되어 있으므로, 상단기어부(110) 및 하단기어부(130) 내의 기어들(110a, 130a)이 제1서보모터(4)의 회전력을 전달받아 회전하면, 상기 크랭크부들(111, 131)에 연결된 제1슬라이딩 포스트(25)는 전체적으로 원형의 궤적을 그리며 상하 승강 및 전후진 동작을 수행하게 된다(도3 및 도8 참조). 이때 상기 제1슬라이딩 포스트(25)의 상단부는 상부프레임(21)의 좌우측에 각기 설치된 슬라이딩 포스트 브라켓(21a)에 의해서 상부프레임(21)과 직접 연결되어 있으므로, 상부 프레임(21)은 상단 크랭크부(111)의 타단이 원형의 이동 궤적을 그리는 바대로 똑같이 원형의 궤적을 그리며 상하승강 및 전후진 동작을 수행하게 된다(도14 내지 도17 참조). 여기서 '전진'이란 가공될 철판이 공급되어 들어오는 방향(앞쪽)을 향해 이동하는 것을 가리키며, '후진'이란 절단된 철판이 배출되는 방향(뒤쪽)을 향해 이동하는 것을 가리킨다.

한편, 하부프레임(31)은 그 좌우측에 각각 마련된 제1가이드홀더(35)를 통해서 제1슬라이딩 포스트(25)와 상하방향으로 미끄러짐 가능하게 결합되어 있다. 따라서 제1슬라이딩 포스트(25)가 원형의 궤적을 그리며 이동하더라도, 하부프레임(31)은 제1가이드홀더(35)의 미끄러짐에 의해서 상하방향으로는 전혀 영향을 받지 않으며, 오직 앞뒤 방향으로만 제1슬라이딩 포스트(25)를 따라서 이동하게 된다.

이러한 구성에 의해서 상부프레임(21)은 원형의 궤적을 그리며 상하 승강 및 전후진 동작을 동시에 수행하는 반면, 하부프레임(31)은 오직 전후진 동작만을 수행하게 되며, 이러한 상하부 프레임들(21,31)의 움직임들은 그 프레임들(21,31)에 각각 결합된 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)에도 그대로 전달되므로, 결국 상부 전단 나이프(23)는 원형의 궤적을 따라 상하승강 및 전후진 이동하고, 하부 전단 나이프(33)는 앞뒤로만 왕복운동을 하게 된다.

그리고 상부프레임(21)과 하부프레임(31)에 각각 회전가능하게 결합된 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)는 제2서보모터(5)의 구동력에 의해서 수평방향으로 회전된다(도11 참조).

도4는 본 발명 오실레이팅 전단기(1)의 뒤쪽에서 바라본 사시도인데, 하부 나이프 홀더(33)와 하부프레임(31)의 사이에 회전판(37)이 설치된 것과 전단기(1)의 뒤쪽으로 배출측 운반수단(50)이 마련된 것이 도시되어 있다. 상기 회전판(37)은 하부 나이프 홀더(32)와는 한 몸으로 고정되어 있고, 하부프레임(31)과는 수평방향으로 회전가능하게 결합되어 있다. 따라서 제2서보모터(5)에 의해서 회전하는 피니언샤프트(70, 도9 참조)에 의해 회전판(37)이 회전하면, 그에 따라 하부 나이프 홀더(32)가 회전하게 되며, 이때 상부 나이프 홀더(22)와 하부 나이프 홀더(32)는 제2슬라이딩 포스트(26) 및 제2가이드홀더(36)간의 상하방향으로 미끄러짐 가능한 결합구조에 의해서 서로 연결되어 있으므로, 상부 나이프 홀더(22) 역시 하부 나이프 홀더(32)와 함께 회전하게 된다.

도4에 도시된 배출측 운반수단(50)은 전단기(1)의 전단 나이프들(23,33)에 의해서 잘려진 철판 조각들(505)을 다음 공정 단계로 이송하기 위한 설비로서, 복수 개의 이송롤러들(52) 및 가이드롤러들(51)로 구성되어 있다.

도5는 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 측면도이다. 제강사와 수요자들의 중간 위치에서 제강제품의 유통을 담당하는 '코일 서비스 센터'는 주로 코일형태로 감긴 철판(강판)을 수요자들이 원하는 규격으로 잘라서 판매하는 역할을 담당하는데, 이러한 코일 서비스 센터에서는 강판 코일(61)을 판판하게 편 다음 일정한 규격으로 자르고 가공하는 코일 라인 시스템(coil line system)을 갖추고 있다. 도5는 그러한 코일 라인 시스템의 일부를 도시한 것으로서, 코일 공급장치(60)는 강판 코일(61)로부터 감겨진 강판(500)을 풀어서 오실레이팅 전단기(1)에 보내며, 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)는 강판(500)을 평행사변형 혹은 사다리꼴 모양의 철판들(505)로 잘라낸다. 오실레이팅 전단기(1)의 뒤쪽(도5에서 도면의 우측)에 위치한 배출측 운반수단(50)은 배출측 작업대(53) 위에 이송롤러들(52) 및 가이드롤러들(51, 도4 참조)이 마련되어 있으며, 상기 이송롤러들(52)은 구동모터(54)에 의해서 회전되어 상기 절단된 철판조각들(505)을 이송한다.

도5를 참고하면, 제1구동기어부(140)는 제1서보모터(4)에 직결되어 있어서 그 내부의 제1구동기어(140a, 도7 참조)가 제1서보모터(4)의 구동축과 동일한 방향으로 회전하며, 제1구동기어(140a)와 직접 연결된 하단기어부(130)의 하단기어(130a, 도7 참조)는 제1구동기어(140a)의 회전방향과 반대방향으로 회전한다. 중간기어부(120)의 내부에 설치된 중간기어(120a)는 아이들링(idling)하면서 회전력을 상단기어부(110)에 전달하는 역할을 담당한다. 전술한 바와 같이, 상단 크랭크부(111) 및 하단 크랭크부(131)를 거쳐서 상단기어부(110) 및 하단기어부(130)의 회전력을 전달받는 상부프레임(21)은 도5에 도시된 것처럼 원형의 궤적을 그리면서 상하 승강 및 전후진 동작을 수행하게 된다.

도6은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 평면도로서, 상부 전단나이프(23) 및 하부 전단나이프(33)가 회전하면서 절단각도를 변경시킬 수 있는 것을 도시한다. 상하부 전단나이프들(23,33)은 평도(平刀)로서 전단기(1)의 폭방향을 따라서 나란하게 길게 배치되어 있는데, 제2서보모터(5)의 구동력에 의해서 상하부 나이프 홀더들(22,32)을 소정각도 범위에서 수평으로 회전시킬 수 있다. 상하부 나이프 홀더들(22,32)의 회전각도는 철판을 절단하는 모양에 따라서 얼마든지 변경시킬 수 있는데, 전단기(1)의 폭방향을 기준으로 하여 최대 50~60°의 범위까지 회전할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도6에서 미설명부호 56은 전단기(1)의 뒤쪽에 설치된 배출측 운반수단(50)으로부터 넘겨받은 철판을 다음 단계로 이송하기 위한 이송 컨베이어(56)이며, 도면부호 52는 상기 이송 컨베이어(56)를 구동하는 구동롤러(55)이다.

도7은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 일부 분해 사시도로서, 제1 및 제2수직지지대(11,12)내의 기어들(110a,120a,130a)의 배치상태를 도시한다. 도7에서는 제1 및 제2수직지지대들(11,12)의 내부 구조를 보이기 위하여 편의상 수직 지지대 부재(12b)와 커버(12a)를 벗긴 상태를 도시하였다.

도7을 참고하면, 제1서보모터(4)의 제1구동축(4a)에는 제1구동기어(140a)가 결합되어 있으며, 상기 제1구동기어(140a)의 회전력은 하단기어(130a), 중간기어(120a) 및 상단기어(130a)를 거쳐 상단 크랭크부(111)와 하단 크랭크부(131)로 전달된다. 하부 전단나이프(33)의 앞쪽에는 철판 받침대(34)가 설치되어 있어서, 앞쪽에서 공급되는 철판(500, 도6 참조)을 하부 전단나이프(33)의 위로 안내한다.

오실레이팅 전단기(1)의 앞쪽에 마련된 제2서보모터(5)의 회전력은 제2동력전달축(5b)과 전단기 내부의 축이음수단들을 거쳐서 회전구동용 피니언(71)으로 전달되며, 회전구동용 피니언(71)은 회전판(37)을 회전시킨다(도9 및 도10 참조). 상술한 바와 같이 회전판(37)은 하부 나이프 홀더(32)와 결합되어 있으므로, 회전판(37)이 회전하는 대로 상하부 나이프 홀더들(22,32)이 수평방향으로 회전하게 된다.

도8은 오실레이팅 전단기(1)의 일부 확대 분해사시도로서, 제1서보모터(4)의 구동력에 의해서 상부 전단기구부(20, 도3 참조)와 하부 전단기구부(30, 도3 참조)가 작동되는 것을 설명한다.

도8에 도시된 바와 같이, 제1슬라이딩 포스트(25)는 그 상단부가 슬라이딩 포스트 브라켓(21a)에 의해서 상부프레임(21)의 좌우측에 각각 고정되어 있으며, 하부프레임(31)과는 제1가이드홀더(35)에 의해서 미끄러짐 가능하게 결합되어 있다. 따라서 상단 및 하단 기어들(110a, 130a)의 회전에 의해 상단 및 하단 크랭크부들(111, 131)이 원운동을 할 때에, 상부프레임(21)은 상단 크랭크부(111)의 타단의 움직임을 따라 그대로 원형 궤적의 운동을 하지만, 하부프레임(31)은 상하 승강동작은 전혀 없이 오직 앞뒤로 왕복이동하기만 한다.

그리고 상부프레임(21)의 아래에 결합된 상부 나이프 홀더(22)는 그 좌우측에 마련된 제2슬라이딩 포스트(26)가 하부 나이프 홀더(32)에 설치된 제2가이드홀더(36)와 미끄러짐 가능하게 결합되어 있기 때문에, 상부프레임(21)의 승강 및 전후진 동작을 따라 함께 이동하면서도 하부 나이프 홀더(32)가 회전하는 대로 같이 회전한다.

도9 및 도10은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 상부 프레임(21)과 상부 나이프 홀더(22)가 승강하는 과정을 도시하는데, 도9는 상부 프레임(21)이 위로 올라가 있는 상태를 도시하고, 도10은 반대로 상부 프레임(21)이 아래로 내려와 있는 상태를 도시한다. 도10과 같이 상부 프레임(21)이 아래로 내려와 있는 상태에서 상하부 전단 나이프들(23,33)이 서로 만나 철판을 절단하게 된다.

도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 상부 프레임(21)과 상부 나이프 홀더(22)는 중앙 위치에 설치된 상부 센터핀(24)에 의해서 서로 회전가능하게 결합되며, 하부 프레임(31)과 하부 나이프 홀더(32) 및 회전판(37) 역시 그 중앙위치에 설치된 하부 센터핀(340)에 의해서 서로 회전가능하게 결합되어 있다.

상부 나이프 홀더(22)의 좌우측에 설치된 제2슬라이딩 포스트(26)는 하부 나이프 홀더(32)의 좌우측에 설치된 제2가이드홀더(36)와 미끄러짐 가능하게 결합됨으로써 상부 나이프 홀더(22)와 하부 나이프 홀더(32)간의 거리가 변동되는 것이 가능하게 된다.

한편, 도9에는 제2서보모터(5)의 제2구동축(5a, 도3 참조)의 회전력을 전달받은 제2동력전달축(5b)이 베벨기어들에 의해서 제3동력전달축(5c)과 연결되고, 피니언 샤프트(70)가 역시 베벨기어들에 의해서 상기 제2동력전달축(5c)과 연결된 구성이 도시되어 있다. 피니언 샤프트(70)의 상단부에 형성된 회전구동용 피니언(71)은 회전판(37)의 외주면(外周面)에 형성된 기어부(37a)와 맞물려 있으므로, 결국 제2서보모터(5, 도8 참조)가 회전하게 되면 그에 따라서 회전판(37)이 회전하고 상하부 나이프 홀더들(22,32)이 회전하게 된다.

그리고 도9에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2수직지지대들(11,12)의 내부에 설치된 상단기어(110a), 중간기어(120a) 및 하단기어(130a)는 각각 베어링들(110b, 120b, 130b)에 의해서 지지되며, 상단기어(110a)에는 엔코더(113)가 설치되어 있어서 상단기어(110a)의 회전속도를 검출할 수 있다. 상기 엔코더(113)는 오실레이팅 전단기(1)의 적당한 위치에 설치된 회전속도 표시계(미도시)와 연결되도록 하는 것이 바람직하며, 회전속도 표시계는 엔코더(113)에서 검출된 회전속도를 회전바늘 혹은 디지털 표시방식 등의 적당한 방법을 통해서 표시하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에서는 일단 엔코더(113)를 상단기어(110a)에 설치하는 것으로 하여 설명하였지만, 이와 달리 중간기어(120a) 또는 하단기어(130a) 등과 같은 다른 회전장치들에 설치할 수도 있다.

한편, 도9에는 하부프레임(31)의 밑면과 베이스(2)의 사이에 하부프레임(31)이 전후방으로 미끄러져 이동할 수 있게끔 하는 슬라이딩 수단들이 설치된 것이 도시되어 있다. 즉, 하부프레임(31)의 면적에 대응하는 베이스(2)상의 일부 영역에는 복수 개의 가이드롤러들(45)이 연이어서 설치되어 있으며, 하부프레임(31)의 밑면에 설치된 슬라이더(46)가 철판의 진행방향과 평행한 방향으로만 미끄러져 이동할 수 있도록 그 이동방향을 제한하는 가이드레일(46a)이 설치되어 있다. 하부프레임(31)의 밑면에 설치된 슬라이더(46)가 바람직하게는 L자형의 굴곡된 단면을 가지고 베이스(2)의 가이드레일들(46a)에 걸려 있기 때문에, 하부 프레임(31)은 가이드레일들(46a)의 설치방향을 따라서만 전후진할 수 있다. 그리고 하부 프레임(31)의 무게는 가이드롤러들(45)을 통해서 베이스(2)로 전달되어 지지된다.

도11은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)의 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)의 회전이 이루어지는 메커니즘을 설명하는 도면이다.

도11에서는 회전판(37)이 회전하는 동작을 설명하기 위하여 편의상 하부 나이프 홀더(32) 및 하부 전단나이프(33)의 도시를 생략하였다. 제2서보모터(5)의 회전력에 의해서 제2동력전달축(5b)이 회전하면, 제3동력전달축(5c)에 그 회전력이 전달되며, 피니언 샤프트(70)가 회전함에 의해서 회전판(37)이 어느 한 방향으로 회전하게 된다. 제2서보모터(5)는 회전방향을 자유롭게 변경할 수 있기 때문에, 제2서보모터(5)의 회전방향에 따라 회전판(37)의 회전방향 역시 수시로 변경될 수 있다.

도12는 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33)의 구성을 도시하는 그림으로서, 상부 전단 나이프(23)가 상승된 상태를 도시한다. 평도(平刀) 형식의 상하부 전단 나이프들(23,33)을 이용해서 철판을 절단할 때에는, 전단나이프들(23,33)의 모든 영역에서 동시에 철판의 절단이 이루어지면 반발력이 너무 크게 되므로, 마치 가위로 물건을 썰 때 가윗날의 선이 순차적으로 물건과 접촉하게 되듯이 전단나이프들(23,33)도 순차적으로 철판과 접촉하게끔 하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 도12에 도시된 바와 같이, 상하부 전단나이프들(23,33)의 가장자리 부분의 칼날의 높이가 중앙 부분의 칼날의 높이보다 크게끔 제작하는 것이 바람직하다. 도12에 표시된 점선들(23a, 33a)은 상하부 전단나이프들(23,33)의 가장자리 부분들을 직선 형태로 잇는 가상선들인데, 이 점선들(23a, 33a)과 실제 칼날의 모양이 차이나는 것처럼 전단 나이프들(23, 33)은 중앙부분보다 가장자리 부분에서 칼날이 약간 더 높게 형성되어 있다. 이처럼 전단나이프들(23,33)의 가장자리 부분과 중앙 부분간의 칼날의 높이의 경사는 0.005~0.03의 구배를 이루도록 하는 것이 바람직하며, 특히 본 발명자는 실험에 의하여 17.25/1100 의 비율로 경사를 이루도록 하는 것이 가장 바람직하다는 사실을 발견하였다. 즉, 상하부 전단나이프들(23,33)의 길이를 2200㎜라고 할 경우, 가장자리 위치부터 중간지점까지의 칼날의 높이의 변화폭을 17.25㎜로 설정할 때에 가장 만족스런 절단성능을 발휘할 수 있다는 것을 발견하였다.

도13은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)에 있어서 절단 대상 소재 철판의 절단을 위하여 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33)가 이동하는 방식을 설명한다.

도13은 본 발명 오실레이팅 전단기(1)의 전단기구부(7)의 구성만을 간략화 시켜 도시한 것으로서, 전단기(1)의 측면에서 바라본 모습을 기준으로 도시하였다. 따라서 도13에서 상하부 전단나이프들(23,33)은 그 길이방향에 대해 수직하는 방향으로 절단하였을 때의 단면 모양으로 도시되어 있다.

도13을 참고하면, 상부 전단나이프(23)는 상단기어(110a)의 회전에 따라 원모양의 궤적을 그리면서 이동하게 되고, 하부 전단나이프(33)는 상부 전단나이프(23)의 수평방향 이동궤적에 대응하여 수평 왕복운동을 한다. 상단기어(110a) 안에 그려진 ⓐ′, ⓑ′, ⓒ′ 및 ⓓ′는 상단기어(110a)의 회전에 따라 상단 크랭크부(111, 도7 참조)의 타단(他端)들이 위치하게 되는 이동궤적을 나타낸 것이며, 하단기어(130a) 안에 그려진 ①′, ②′, ③′ 및 ④′는 하단기어(130a)의 회전에 따라 하단 크랭크부(131, 도7 참조)의 타단들이 위치하게 디는 이동궤적을 나타낸 것이다.

상단 크랭크부(110a)의 타단이 ⓐ′, ⓑ′, ⓒ′, ⓓ′의 순서를 따라 회전할 때에, 상부 전단나이프(23) 역시 ⓐ, ⓑ, ⓒ, ⓓ의 순서를 따라 원 모양의 궤적을 따라 이동하게 되며, 하단 크랭크부(130a)의 타단이 ①′, ②′, ③′, ④′의 순서를 따라 회전할 때에 하부 전단나이프(33)는 ①, ②, ③, ④의 순서를 따라 A지점과 C지점의 사이를 왕복 운동한다. 도13에서 ⓑ 및 ②는 상하부 전단나이프들(23,33)이 가장 앞쪽으로 이동된 위치를 가리키며, ⓓ 및 ④는 상하부 전단나이프들(23,33)이 가장 뒤쪽으로 이동된 위치를 가리킨다. 도13에 도시된 바와 같이, 상부 전단나이프(23)가 ⓑ위치로부터 ⓒ위치로 진행하는 동안에 하부 전단나이프(33)와의 처음 접촉이 이루어지며, ⓒ위치에서 하부 전단나이프(33)와 최대로 밀착되게 된다. 이어서 ⓒ위치로부터 ⓓ위치까지 이동하는 동안에 상부 전단나이프(23)는 하부 전단나이프(33)로부터 떨어지게 된다. 따라서 상하부 전단나이프들(22,33)의 회전동작은 실질적인 절단동작에 꼭 필요한 시간영역을 제외한 나머지 시간영역들 동안에 이루어지도록 할 필요가 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 있어서 상부 전단나이프(23)가 이동할 때 그리는 원형의 궤적과 관련하여 상부 전단나이프(23)가 제일 높이 올라갔을 때의 위치('ⓐ위치')를 '12시 방향'이라고 하고, 제일 밑으로 내려갔을 때의 위치('ⓒ위치')를 '6시 방향'이라고 하며, 소재의 이송방향을 따라 제일 앞으로 전진했을 때의 위치('ⓑ위치')를 '9시 방향'이라고 하고, 제일 뒤로 후진했을 때의 위치('ⓓ위치')를 '3시 방향'이라고 한다면, 전단나이프들(23,33)의 회전동작이 개시되는 제1위치는 상기 5시 방향과 3시 방향의 사이에 존재하도록 하고, 전단나이프들(23,33)의 회전동작이 마감되는 제2위치는 상기 7시 방향과 9시 방향의 사이에 존재하도록 하는 것이 바람직하다. 따라서 상부 전단나이프(23)가 상기 제1위치로부터 상승하였다가 다시 제2위치로 내려오는 동안에만 전단 나이프들(23,33)의 회전이 가능하도록 하고, 상부 전단나이프(23)가 제2위치로부터 더 내려갔다가 제1위치로 올라오는 동안에는 전단나이프들(23,33)의 회전동작이 실행되지 못하도록 설정하는 것이 바람직하다.

도14 내지 도17은 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)가 작동될 때의 모습을 순서적으로 도시한 사시도들이다. 도14는, 도13에 도시된 상부 전단나이프(23)의 위치를 기준으로 하면, 상부 전단나이프(23)가 'ⓐ위치'에 있을 때의 전단기(1)의 모습을 도시한 것이고, 도15는 상부 전단나이프(23)가 'ⓑ위치'에 있을 때의 전단기(1)의 모습을 도시한 것이며, 도16은 상부 전단나이프(23)가 'ⓒ위치'에 있을 때의 전단기(1)의 모습을 도시한 것이고, 도17은 상부 전단나이프(23)가 'ⓓ위치'에 있을 때의 모습을 도시한 것이다.

도18은 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)에 있어서 상부 전단나이프(23)의 이동궤적과 하부 전단나이프(33)의 이동궤적을 도시한 것으로서, 상부 전단나이프(23)가 소정의 각도범위(α)를 제외한 영역(R1)에 위치하는 동안에만 전단나이프들(23,33)의 회전동작이 이루어지는 것을 설명한다. 앞서 도13을 참고하여 설명한 바와 같이, 상하부 전단나이프들(23,33)이 실질적인 절단작업에 동원되는 시간 주기(R2) 동안에는 전단나이프들(23,33)을 회전시킬 수 없으므로, 그 나머지 시간 주기(R1) 동안에만 전단나이프들(23,33)을 회전시켜야 한다. 상하부 전단나이프들(23,33)의 회전작용이 개시될 수 있는 제1위치와 회전작용이 마감되는 제2위치는 원 궤적의 중심으로부터 α의 각도를 이루는데, 이 각도(α)는 70~180°의 범위 안에서 설정하는 것이 가능하며, 특히 90~160°의 각도 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

도19 및 도20은 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)의 상부 나이프 홀더(22) 및 하부 나이프 홀더(32)가 수평방향으로 회전하였을 때의 모습들을 도시한다. 도19는 오실레이팅 전단기(1)를 위에서 내려다 본 경우를 상정하였을 때, 상하부 나이프 홀더들(22,32)이 시계반대방향으로 회전한 모습을 도시하며, 도20은 이와 반대로 상하부 나이프 홀더들(22,32)이 시계방향으로 회전한 모습을 도시한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오실레이팅 전단기(1)는 절단작업을 수행하는 도중에 상하부 전단나이프들의 배치각도를 자유롭게 변경할 수 있으므로 수요자들의 요구에 맞춰 철판을 절단할 수 있는 장점이 있다. 강판(철판)의 판매자가 본 발명의 오실레이팅 전단기(1)를 이용하여 강판을 원하는 모양대로 절단해서 판매하면 강판의 최종 소비자가 남아 버리게 되는 스크랩의 양을 획기적으로 줄일 수 있어서 최종 제품의 생산원가를 낮추는데 기여할 수 있으며, 강판 판매자는 고객 만족도를 높여서 매출 상승을 기대할 수 있고, 국가경제 전체적으로는 자원의 절약으로 국가경쟁력을 높이는데 기여하는 장점이 있다.

1: 오실레이팅 전단기(oscillating shear)
2: 베이스 3: 상부지지대
4: 제1서보모터(servo motor) 4a: 제1구동축
4b: 제1동력전달축 5: 제2서보모터
5a: 제2구동축 5b: 제2동력전달축
5c: 제3동력전달축 7: 전단기구부
11, 12: 수직 지지대 11a, 12a: 커버
12b: 수직지지대 부재 20: 상부 전단기구부
21: 상부프레임 21a: 슬라이딩 포스트 브라켓
22: 상부나이프 홀더(knife holder) 23: 상부 전단나이프
24: 상부 센터핀 25: 제1슬라이딩 포스트
26: 제2슬라이딩 포스트 30: 하부 전단기구부
31: 하부프레임 32: 하부나이프 홀더
33: 하부 전단나이프 34: 철판 받침대
35: 제1가이드 홀더 36: 제2가이드 홀더
37: 회전판 37a: 기어부
45: 가이드롤러 46: 슬라이더
46a: 가이드레일 50: 배출측 운반수단
51: 가이드롤러 52: 이송롤러
53: 배출측 작업대 54: 구동모터
55: 구동롤러 56: 이송 컨베이어
60: 코일 공급장치 61: 코일(coil)
70: 피니언 샤프트 71: 회전구동용 피니언
110: 상단기어부 110a: 상단기어
110b, 120b, 130b: 베어링 111: 상단 크랭크부
111a: 상단 크랭크 단부 위치 113: 엔코더
120: 중간기어부 120a: 중간기어
130: 하단기어부 130a: 하단기어
131: 하단 크랭크부 131a: 하단 크랭크 단부 위치
140: 제1구동기어부 140a: 제1구동기어
340: 하부 센터핀 500: 철판
500a, 500b: 절단선 501: 판금작업에 사용되는 면적
502, 502a: 스크랩 505: 절단된 철판

Claims

지면에 고정된 베이스(2);
상기 베이스(2) 상에 직립하여 소정간격으로 이격되어 서로 대향되게 설치된 제1 및 제2수직 지지대들(11,12);
상기 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에 설치되어 소재의 진행방향을 따라 전후 왕복 운동하는 하부 전단나이프(33);
상기 제1 및 제2수직 지지대(11,12)의 사이에서 상기 하부 전단나이프(33)의 상방에 설치되며, 소재의 진행방향에 대해 원형(圓形)의 궤적으로 상하 승강 및 전후 왕복 이동함으로써 상기 하부 전단나이프(33)와 협력하여 소재를 절단하는 상부 전단나이프(23);
상기 상부 전단나이프(23)가 장착된 상부 나이프 홀더(22);
상기 상부 전단나이프(23)의 상방에 설치되며, 상기 상부 나이프 홀더(22)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 상부 센터핀(24)에 의해서 결합되어 상부 나이프 홀더(22)가 수평방향으로 회전될 수 있게끔 하는 상부 프레임(21);
상기 하부 전단나이프(33)가 장착된 하부 나이프 홀더(32);
상기 하부 나이프 홀더(32)의 하부에 결합되며, 외주면(外周面)에 기어(gear)부들(37a)이 형성된 회전판(37); 및
상기 회전판(37)의 아래에 설치되며, 상기 회전판(37) 및 상기 하부 나이프 홀더(32)와는 중앙에 수직방향으로 관통하여 설치된 하부 센터핀(340)에 의해서 결합된 하부 프레임(31);을 포함하며,
상기 상부 나이프 홀더(22)는 상부 센터핀(24)을 중심으로 상부 프레임(21)에 대해서 수평으로 회전가능하고, 상기 하부 나이프 홀더(32)는 하부 센터핀(340)을 중심으로 하부 프레임(31)에 대해서 수평으로 회전가능하며,
상기 하부프레임(31)의 밑면에 소재의 진행방향과 나란하게 설치되며, 굴곡된 단면모양을 가진 슬라이더(46);
상기 슬라이더(46)와 대응하는 위치에서 상기 베이스(2) 상에 설치되며, 상기 슬라이더(46)와 미끄러짐 가능하게 결합되어 소재의 진행방향과 평행한 방향으로만 슬라이더(46)가 이동되게끔 한정하는 가이드 레일(46a); 및
상기 베이스(2) 상에 소재의 진행방향을 따라 회전가능하게 설치된 복수 개의 가이드 롤러들(45);을 더 포함하며,
상기 가이드 롤러(45)들은 상기 하부 프레임(31)의 밑면과 접촉하여 하부 프레임(31)의 하중을 받쳐줌으로써 상기 하부 프레임(31)이 베이스(2) 상에서 소재의 진행방향을 따라 전진 및 후진할 수 있는 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
제1항에 있어서,
상기 베이스(2) 상에 설치된 제1서보모터(4);
상기 제1서보모터(4)의 구동력을 전달하는 제1동력전달축(4b);
상기 제1수직 지지대(11) 및 제2수직 지지대(12)에 있어서 위에서부터 아래로 내려가면서 각각 설치되며 서로 순차적으로 맞물려 회전하는 상단기어(110a), 중간기어(120a) 및 하단기어(130a);
상기 제1동력전달축(4b) 상에 설치되며, 상기 하단기어(130a)와 맞물려 회전하는 제1구동기어(140a);
일단이 상기 상단기어(110a)에 결합되고 타단이 크랭크(crank) 형상으로 연장된 위치에 존재함으로써, 상기 상단기어(110a)의 회전을 타단의 원운동으로 변환하는 상단 크랭크부(111);
일단이 상기 하단기어(130a)에 결합되고, 타단이 크랭크 형상으로 연장된 위치에 존재함으로써 상기 하단기어(130a)의 회전을 타단의 원운동으로 변환하는 하단 크랭크부(131);
상기 상단 크랭크부(111) 및 하단 크랭크부(131)의 타단들과 상하부분에서 각각 결합되어 상기 크랭크부들(111,131)의 원운동에 따라 함께 원운동을 하며, 상기 상부 프레임(21)과 결합된 제1슬라이딩 포스트(25); 및
상기 하부프레임(31)의 좌우 양측에 각각 설치되며, 상기 제1슬라이딩 포스트(25)와는 미끄럼 가능하게 결합된 제1가이드 홀더(35);를 포함하는 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
제1항에 있어서,
상기 베이스(2) 상에 설치된 제2서보모터(5);
상기 제2서보모터(5)의 구동력을 전달하며 길이방향으로 신축가능하게 설치된 제2동력전달축(5b);
상기 회전판(37)의 좌우 양쪽에서 상기 회전판(37)의 기어부들(37a)과 각각 맞물린 상태로 설치되며, 상기 하부프레임(31)의 내부에 마련된 축이음 수단들을 거쳐 상기 제2서보모터(5)의 회전력을 전달받아서 상기 회전판(37)을 회전시키는 피니언 샤프트들(70);
상기 상부 나이프 홀더(22)의 좌우 양측에 각각 설치된 제2슬라이딩 포스트(26); 및
상기 하부 나이프 홀더(32)의 좌우 양측에 각각 설치되며 상기 제2슬라이딩 포스트(26)와 미끄럼 가능하게 결합된 제2가이드 홀더(36);를 포함하는 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
제2항에 있어서,
상기 상부프레임(21)의 좌우 양측에 각각 설치되고 상기 제1슬라이딩 포스트(25)의 상단부가 고정된 슬라이딩 포스트 브라켓(21a)을 더 포함하며,
상기 상단 크랭크부(111)와 하단 크랭크부(131)의 타단들은 베어링을 개재(介在)하여 상기 제1슬라이딩 포스트(25)에 회전가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
삭제
제1항에 있어서, 상기 상부 전단나이프(23)와 하부 전단나이프(33) 중의 적어도 어느 하나는 가장자리 부분의 칼날의 높이가 중앙부분의 칼날의 높이보다 더 높은 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
제6항에 있어서, 상기 상부 전단나이프(23) 및 하부 전단나이프(33)의 칼날 높이의 구배(句配)는 0.005~0.03의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.
제3항에 있어서, 상기 상부 전단나이프(23)가 이동할 때 그리는 원형의 궤적과 관련해서 상부 전단나이프(23)가 제일 높이 올라갔을 때의 위치를 12시 방향이라고 하고, 제일 밑으로 내려갔을 때의 위치를 6시 방향이라고 하며, 소재의 이송방향을 따라 제일 앞으로 전진했을 때의 위치를 9시 방향이라고 하고, 제일 뒤로 후진했을 때의 위치를 3시 방향이라고 할 때, 제1위치는 5시 방향과 3시 방향의 사이에 존재하고, 제2위치는 7시 방향과 9시 방향의 사이에 존재하며, 상부 전단나이프(23)가 상기 제1위치로부터 12시 방향을 거쳐 상기 제2위치로 이동하는 동안에만 상기 제2서보모터(5)가 작동하는 것을 특징으로 하는 오실레이팅 전단기.