KR101212966B1 - 절단방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

변형량이 적고 고품질의 빌릿을 얻기 위한 절단시에 빌릿을 적당한 상태로 지지한다.

가동측 절단날(4)를 하강하면 소재에 찌부러짐 변형을 가하면서 절단이 개시된다. 이때 빌릿 지지슈(pivotally-supporting shoe)(15)는 빌릿을 하면에서 지지한다. 또한 램(2)이 하강하면 슈지지축(17)의 요부캠(23)의 사면(24)를 철부캠(26)이 디스크 스프링(30)의 힘에 저항하여 이동한다. 빌릿의 파단이 종료되면 철부캠(26)은 요부캠(23)의 사면(24)을 슬라이딩하여 슈지지축(17)의 외주면에 타고 오르게 되어 빌릿 지지슈(15)는 빌릿이 낙하할 수 있게 대피한다.

절단기, 커터 지지구, 가동측 절단날, 고정측 절단날, 빌릿지지슈, 디스크스프링.

Description

절단방법 및 그 장치 {CUTTING METHOD AND CUTTING DEVICE}

본 발명은 봉재(棒材) 등 소재를 절단하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고정시킨 장척(長尺)의 봉재를 전단력에 의해 일정한 치수로 절단하여 단조용 소재로 하는 절단방법 및 그 장치에 관한 것이다.

단조용 소재를 마련하는 일은 장척(長尺)의 봉재를 소정의 길이로 절단하는 것으로 시작된다. 단조용 소재의 양산(量産)을 위한 절단은 전단기(shearing machine)에 의해 장척의 봉재에 전단력(shearing force)을 작용시키어 전단에 의해 정한 길이, 또는 짧은 길이로 절단한다. 단면은 환형 또는 각형(角形)으로 정척재(定尺材)이라고 하는 5～6m의 봉강재(棒鋼材)를 봉강재의 외경(外徑)에 합치시킨 반원호(半圓弧)의 형상을 구비한 상하 2개의 교차시킨 커터(cutter, 刃物)에 의한 전단(剪斷)에 의해 절단된다. 도6a 및 도6b는 찌부러짐, 경사, 중량변위(weight variation) 등의 결함형상을 나타낸 빌릿(billet)(봉강의 절단편)의 외관도이다. 종래의 절단방식으로 절단된 빌릿에는 도6에 표시된 바와 같이, 찌부러짐, 경사, 중량변위 등 많은 결함을 갖고 있다.

이들 빌릿이 우열을 판단하는 기준으로서 '절단정도(切斷精度)'가 사용된다. 빌릿의 절단정도의 표시는 3요소가 알려져 있다. 그것은 생산된 빌릿의 목표중량 Wo에 대한 중량오차(We%), 단면직각도(端面直角度)(θo), 변형도(E/Do), 3요소가 있으나 각각 독립하여 있는듯하나 실제는 상관(相關)관계가 있으며, 단면직각도(θR,θL)가 양호하면(θ는 0에 가까울수록 좋다.) 중량오차(We%)도 양호하게 되며(We는 0에 근접할수록 좋다.) 변형도(E/Do)도 작게 된다.(E/Do는 0에 근접할수록 좋다.)

요컨대, 본 발명의 절단방식으로 목표하는 곳은 완전한 원주(圓柱), 또는 각주상(角柱狀)의 빌릿의 입수(入手)는 무리(無理)라 해도, 극력(極力) 그에 가까운 정도의 빌릿을 얻는데 있으며, 이하, 본 발명에서는 단면 직각도를 절단정도 기준에서 설명한다. 봉강재를 절단하는 방법은 여러가지 방법이 있으며, 예컨대, 가스절단, 톱절단, 저석(숫돌)절단(grindstone cutting), 레이저빔절단(laser beam cutting), 플라스마(plasma)절단 등이 있으나 어느 방법도 절단된 재료단면은 축선(軸線)방향에 대하여 거의 직각으로 절단하는 것이 가능하다. 한편, 본 발명의 전단절단(shearing cutting)은 커터(cutter)에 가압력을 주어 재료를 억지로 눌러 절단하기 때문에 절단된 빌릿은 도6과 같이 빌릿 자체가 변형되고 여러 가지 결함을 포함하여 생산된다.

도7(a)～(e)은, 절단시의 빌릿의 변형의 진행을 모식(模式)적으로 나타낸 경과(經過)도면이다. 이 변형의 최대 요인은 도7(a)～(c)에 표시된 바와 같이,재료인 봉재(M)의 절단 개시점에서 즉, 고정커터(FT)에 재치된 가동커터(MT)가 봉재(M)에 접촉하여 물면서, 절단을 진행시키어 빌릿(B)을 절단분리할 때까지 시종 끊겨 떨어지는 빌릿(B)이나, 남은 측의 봉재(M)의 축선(C)이 수평으로 유지되지 못하고 기울어지면서 절단되는데 기인(起因)하고 있다. 봉재(M)의 선단이 절단개시와 함께, 그 선단을 하방으로 처지는 현상을 톱벤드(Top bend)라 부른다. 톱벤드가 발생하면 도시된 바와 같이, 빌릿(B)의 축선은 앞쪽 하방으로 기운채 절단된 결과, 빌릿(B)의 단면은 축선의 기운 량과 같은 각도의 기울기를 가진 것으로 된다.

이와 같게 커터의 반대 측에 잔류하고 있는 재료도 절단시에 튀어올라, 축선(C)는 상방으로 경사진다.그 결과 잔류한 봉재(M)의 선단면은 수직으로 절단되지 않고 경사지게 절단되어 있다. 또한 도7의 (c)～(d)는 알기 쉽도록 모식적으로 표시된 것으로 경사각(θR, θL)을 크게 도시하고 있으나 실제는 최대 5° 정도의 경사가 발생한다. 이와 같은 절단방식에서는 그 절단면이 직각이며, 찌부러짐이 적은 빌릿(B)을 얻기 위해 필요불가결한 절단조건이 학술적으로 명확하게 되어 있다. 그것은 절단 개시에서 종료까지의 사이, 빌릿(B)의 축선 및 잔류봉재(M)의 축선이 절단개시에서 종료까지 항상 완전한 수평으로 유지된 상태에서 절단을 완료하는 것이다.

이상과 같은 이유에서 발생하는 빌릿(B)의 변형을 적게 하는 목적으로 여러 가지의 고정절단방식(restrained cutting system)이 제안되어 있다. 이것은 봉재(M)을 절단하기 직전, 또는 동시진행으로 수평을 유지하기 위한 자세제어(姿勢制御)라 할 수 있는 여러 가지 부가적인 고정을 봉재에 부여하여 절단하는 방법이다. 2개의 롤러 사이에 협지한 봉재(M)을 그 중심축선방향으로 이송시키고 그 선단면을 스톱퍼(stopper)인 사이징 장치(定寸器; sizing device)S에 압력을 가한 상태로 2개의 절단날에 의한 전단에 의해 절단하는 축방향 구속형(拘速型) 절단방식이 알려져 있다.

이 축방향 구속절단방식은 원리적으로는 봉재(M)가 수평을 유지하면서 절단된다. 그러나 이 방식에서는 경성(硬性)재질의 재료에서는 예상과 같이 목적이 달성되나, 연성(軟性)재질의 경우에는 변형이 발생한다. 도8은, 축방향 고정형 절단방식일 때 발생하는 빌릿의 변형을 나타낸 모식도이다. 도8에 표시된 바와 같이, 빌릿(B)이 가동커터(MT)의 절단개시와 동시에 그 자체가 톱벤드(top bend)하려는 강력한 힘에 의해서 선단 상방부분의 일부가 찌부러져서 함몰된다. 결과로서 빌릿의 축선은 바람직하지 않게 기울어진다. 이것을 방지하기 위해, 내부에 봉재(M)를 관통시키어 유지하는 관통공을 구비한 가동칼, 고정칼과 함께 원형날을 사용하는 구속절단방식도 제안되어 사용되고 있다. (예컨대, 특허문헌 1)

이 원형날-원형날에 의한 구속절단방식(twin-round cutter restrained cutting system)이라고 부르는 형식으로 2개의 커터의 중앙부에 재료의 직경과 거의 같은 치수의 관통공을 설치하고 그 속에 재료를 통하여 절단하기 때문에 재료는 크게 톱벤드되지 않는다. 도9는 원형날-원형날에 의한 구속절단방식의 빌릿의 변형을 나타내는 모식도이다. 이의 원형날-원형날에 의해 구속절단방식은 도9에 표시된 바와 같이, 직경(Do)의 재료(봉재)(M)의 선단을 부드럽게 통과시키기 위해, 고정측 절단날(E)의 관통공의 내경(De)의 재료(M)의 외경(Do)보다 조금 크게 할 필요가 있으며, 또한 가동측 절단날(A)의 관통공의 내경(Da)은 반복된 정지위치정도(精度)의 관계로, 내경(De)보다 큰 직경을 가진 내공으로 하지 않으면 봉재(M)의 선단이 부드럽게 통과되지 않는다.

이 때문에 가동측 절단날(A)의 내경(Da)은 재료(M)의 외경(Do)보다 비교적 크게 되어, 그 결과, 재료(M)와 가동절단날(A)의 관통공에 간극(K)이 발생하는 것을 피할 수 없어, 절단개시와 함께 재료(M)는 간극(K)의 범위내에서 빌릿(B)선단부에는 경사를 발생하기 때문에, 역시 고정효과(restraint effect)가 감소된다. 또 업홀딩방식(up holding system)이라 하는 방식에서, 상부 날이 수직으로 내려와 절단할 때의 톱벤드(top bend)를 에어실린더 또는 유압실린더로 역방향의 힘으로 지지하는 것이 알려져 있다. 이 방식은 절단 직전에 재료의 하방을 에어실린더, 유압실린더 등의 유체압 실린더의 피스톤으로 지지하면서 가동절단날이 재료의 절단을 개시하면 가동절단날의 가압강하와 함께 재료와 피스톤 로드가 일체로 되어 하강 절단하는 것이다.

이 방식의 결점은 유체압 실린더를 사용하여 재료의 하방에서 고정력을 부여하기 때문에 그 성질상 구속력이 최대로 요구되는 순간, 즉, 절단개시에서 종료의 짧은 시간(또는 피스톤 부하중 강하하는 짧은 거리)에 실린더 용량의 최대능력 부하를 발생시킬 수 없고 오히려 절단이 이미 종료하고 가동절단날이 하지점(下至点)에 근접할 정도(액체가 압축되어)로 피스톤실린더의 항력이 증대되는 불합리한 현상이 생긴다.

그 결과 후술하는 이유에 의해 이 부분에 이용하고 있는 유체압 실린더는 비교적 용량이 큰 유체압 실린더를 사용할 필요가 있으며, 절단초기에서는 피스톤의 힘이 최대한으로 발생할 수 없는 상태로 되기 때문에, 재료의 톱벤드의 힘에 밀려서 피스톤은 침하하고 재료는 톱벤드를 발생하는 약점이 있었다.

왜, 피스톤에 의한 지지력을 처음부터 최대한으로 설정할 수 없는가 하면, 실린더 내 유체를 최대압으로 한 경우, 고압 고속으로 강하하는 가동절단날이 빌릿(B)을 통하여 피스톤 축을 강하시키므로 실린더 내의 압력이 급격히 상승하고 매우 위험한 상태로 된다. 이 때문에 상기 유체압 실린더의 용량은 고정력에 필요한 압력 이외로 충분한 여유를 가진 용량의 유체압 실린더를 사용하는 동시, 고정력을 부여하는 목적을 달성하는 순간에 급속 배압밸브 등을 사용하고, 이후의 실린더 내의 압력상승을 방지하고 있다. 그러나, 원래 이와 같은 충격을 수반하는 고압력으로 고속, 또한 긴 스트로크의 부하에 대항하여 유체압 실린더를 사용하는 것은 적당하지 않으며, 장치의 수명도 단축되고 그 개소(個所)에 기기(機器)의 고장에 의해 위험한 사고가 발생할 가능성이 있었다.

이상 봉재 절단기(棒材切斷機)에 관한 구속장치의 방식을 기술(記述)하였으나 본 발명에 관계되는 고정절단 방법 및 장치는 업홀딩방식(upholding systeme)으로 분류되는 것으로 그 특징은 봉재의 절단개시점에서 절단완료시점까지 봉재에 대하여 압력을 가하고 절단종료시점 이후에는 항압력(抗壓力)이 격감하는 기능을 구비한 봉재절단기의 구속절단방법 및 장치이다.

특허문헌 1; 일본국공개특허 평8-318424호공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은 상술한 바와 같이, 기술배경 하에서 된 것으로 하기의 목적을 달성한다.

본 발명의 목적은 고품질의 빌릿 또는 블랭크(blanks)를 얻을 수 있는 절단방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 변형량이 적고 형상정도가 높은 빌릿(billets) 또는 블랭크(blanks)를 얻을 수 있는 절단방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.

[과제를 해결하는 수단]

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 다음 수단을 채용한다.

본 발명2의 절단방법은,

절단하기 위한 소재에 꽉 접촉시키고 구동되는 가동측 절단날과, 상기 절단시에 상기 소재를 지지하기 위한 고정측 절단날과, 상기 가동측 절단날의 이동방향으로 상기 소재를 협지하여 배치되고, 상기 소재를 지지하기 위한 지지장치(bearing device)를 구비하며, 상기 지지장치의 축선방향으로 압축(壓縮)응력(應力)을 부가하여 전단에 의해 상기 소재를 절단하는 절단장치의 절단방법에 있어서, 상기 지지장치는 상기 가동측 절단날이 구동된 상기 소재를 절단할 때 상기 소재의 찌부러짐에서 크랙(crack)이 발생하는 사이 상기 가동측 절단날의 가압력에 비례한 지지력으로 지지하고

상기 지지장치의 축선방향의 지지력(P)(bearing force)은 지지장치의 축선방향으로 경사지게 설치된 캠 빗면(斜面)을 가압(pressing)하여 얻어지는 마찰력을 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명3의 절단방법은 본 발명2에 있어서, 상기 압압(pressing)은 스프링 힘(spring force)인 것을 특징으로 한다.

본 발명4의 절단방법은 본 발명2에 있어서, 상기 가압(加壓)은 실린더와 피스톤을 이용한 유체압인 것을 특징으로 한다.

본 발명 5의 절단장치는, 절단하기 위한 소재를 꽉 접촉시키고 구동되는 가동측 절단날과, 상기 절단시에 상기 소재를 지지하기 위한 고정측 절단날과, 상기 가동측 절단날의 이동방향으로 상기 소재를 협지하여 배치되며 상기 소재를 지지하기 위한 지지장치를 구비하고, 상기 지지장치의 축선 방향으로 압축응력을 부가하여 전단에 의해 상기 소재를 절단하는 절단장치에 있어서, 상기 지지장치는 소재를 지지하기 위한 슈(shoe)지지축과, 상기 슈지지축에 형성되며, 상기 슈지지축의 축선방향으로 경사지게 설치된 캠 사면으로 되는 요부캠과 상기 요부캠에 결합하는 철부캠과, 상기 슈지지축의 축선방향의 지지력(P)을 얻기 위해 상기 철부캠을 상기 요부캠의 방향으로 가압하는 가압수단으로 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명 6의 절단장치는, 본 발명 5에 있어서 상기 가압수단은 스프링인 것을 특징으로 한다.

본 발명7의 절단장치는, 본 발명 5에 있어서, 상기 가압수단은 상기 철부캠이 유체압 실린더의 피스톤에 연결되어 있는 유체압 실린더장치인 것을 특징으로 한다.

본 발명 8의 절단장치는 본 발명5～7에 있어서, 상기 요부캠, 또는 상기 철부캠에는 상기 슈지지축의 축선방향으로 경사진 경사캠면을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명9의 절단장치는 본 발명 5～7에 있어서, 상기 슈지지축에 링크기구를 통하여 연결되고, 상기 슈지지축을 구동하여 대피(withdraw)시키기 위한 대피구동(待避驅動)수단으로 된 것을 특징으로 한다.

[발명의 효과]

본 발명의 절단방법 및 그 장치에 의해 생산되는 빌릿 또는 블랭크(소재)는 고품질로 변형량이 적고 고정도(高精度)이다.

도1은 실시형태1의 절단장치의 지지기구를 절단한 정면도이다.

도2는 도1의 우측면도이다.

도3은 실시형태(2)의 절단장치의 지지기구를 절단한 정면도이다.

도4는 도3의 우측면도이다.

도5는 실시형태3의 절단장치의 지지기구를 절단한 정면도이다.

도6은 (a),(b) 및 (c)는 찌부러짐, 경사, 중량 변위(variation) 등의 결함형상을 나타낸 블랭크(blank)의 외관도이다.

도7(a)～(e)는 절단시의 빌릿의 변형의 진행을 모식적으로 나타낸 경과도이다.

도8은 축방향 고정절단방식일 때 발생하는 빌릿의 변형을 나타낸 모식도이다.

도9는 서로 원형날-원형날에 의해 고정절단방식일때 빌릿의 변형을 나타낸 모식도이다.

도10(a), 도10(b)는 봉재와 각재의 파단면을 나타낸 외관도이며, 평면단면도이다.

도11은 봉재를 절단하였을 때 가동 커터 이동스트로크와 그 커터 부하량(기계부하량)의 관계를 나타낸 선도이다.

1, 74 : 절단기본체

삭제

2 : 램

3 : 커터 지지구

4, 41 : 가동측 절단날

6, 42 : 고정측 절단날

10 : 기체

15 : 빌릿지지슈

17 : 슈 지지축

21 : 피스톤

22 : 실린더

26 : 철부캠

30 : 디스크 스프링

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

[절단의 원리]

다음으로 본 발명의 전제로 되는 절단의 원리에 대하여 설명한다. 본발명에 관계되는 절단기의 가공대상재는 단면이 환상, 내모꼴, 경우에 따라서는 이형(異形)의 봉형상재로 재질은 철, 동, 알루미늄 외에 티타늄, 닛켈 등의 특수금속, 또는 이들의 합금 등이나, 실제로 사용되는 것은 철(강) 및 철함금이며, 그 형상은 원형단면이 주(主)이다. 도10(a), 도10(b)는 봉재와 각재의 파단면을 나타낸 외관도이다. 원형 또는 사각재(四角材)의 강재(鋼材)를 절단하면 도10(a), 도10(b)에 표시된 바와 같이, 그 절단면의 형상은 전단면(101)(101a)과 파단면(102)(102a)으로 형성되어 있다.

여기에서 전단(剪斷)면(101)은 그 면에 접한 커터의 날(edge)로 전단(剪斷)형성된 부분을 말하며, 한편, 파단(破斷)면(102)는 문자대로 절단소재인 봉재 또는 각재에 크랙(crack)이 가서 분리형성에 의해 생긴 면이다. 봉재, 또는 각재의 상술(上述)한 절단은, '절단개시'나 절단종료'의 의미를 물리적인 형상으로 설명하면, '절단개시'는 이 전단면(101)의 상단(上端)에서 시작하며, '절단종료"는 이 전단면(101)의 하단(下端)에서 종료된다.

지금, 가령, 직경(Do)이 100mm의 철강재를 절단하는 경우, 가동측 절단날(切斷刃)과, 고정측 절단날에 협착된 절단소재(재료)는 가동측 절단날에 압력을 가함에 따라, 절단소재에 찌부러짐의 변형이 생긴다. 도6에 표시된 바와 같이, 직경(지름) 치수가 100mm에서 98mm까지 찌부러짐 변형이 생긴다. 그 찌부러짐 변형과 동시에 또는 약간 늦게 가동측 절단날, 및 고정측 절단날의 에지(edge)가 절단소재(재료)의 측면에 물림(절단 또는 전단이라고 부르는 현상)이 일어나기 시작한다. 그 다음 절단소재(재료)에 가동측 절단날, 고정측 절단날의 커터의 에지가 물린다. 이 물림이 진행하면 결국 물림근처로부터 재료는 돌연 크랙이 발생한다.

이들 재료의 찌부러짐에서 크랙이 발생하기까지 일련의 형상은 재료를 협착가압하고 있는 상하 양측 커터의 에지(edge)에서 발생하여, 상하방향으로 동시에 달리는 크랙이 합치한 시점에서, 절단소재와 봉강 절단편인 빌릿(또는 블랭크, 이하 빌릿으로 기재함)의 분리가 완료된다. 이같은 현상의 결과 절단된 빌릿에 생긴 절단면은 도10에 표시한 것이 된다. 도10에서 전단면(101)을 형성하는 절단기가 작동하고 있을 때가 절단기에 부하가 걸려 있는 때이나. 파단면(102)의 형성시에는 절단기에는 부하가 거의 생기지 않는 것이다.

도11은 봉재를 절단하였을 때의 가동측 절단날의 이동 스트로크(가동 커터 스트로크)와 그 커터의 부하량의 관계를 나타낸 선도(線圖)이다. 재료를 절단하는 과정에서 가압력P가 최대로 되는 것은 상기 예에서 말하면, 가동측 절단날이 재료에 약 2mm에 이르는 찌부러짐 변형을 주면서 절단(물림)이 시작되고, 최후에 크랙이 발생하기 직전까지 사이에 있는 것으로 추정된다. 즉, 도11의 가동커터 스트로크의 0에서 Sf(Df)의 위치까지의 사이, 커터의 부하량은 증가하며 Sf(Df)의 위치에서 최대치(Pm)로 된다. 가동측 절단날과 고정측 절단날의 쌍방의 커터(刃物)가 서로 재료의 물림이 시작되서 5 mm나 진행되면 그 다음은 크랙에 의해 파단이 발생하여 절단기의 가동측 절단날, 고정측 절단날에는 부하가 걸리지 않는다. 즉, Sf(Df)의 위치에서 Se(De)의 위치 사이에서는 부하는 거의 걸리지 않는다.

톱벤드의 현상은 절단날이 재료에 접촉하여 부하가 가해지고 재료에 찌부러짐이 발생한 시점에서 개시하며, 재료의 크랙이 발생하는 직전까지 즉, 커터가 재료에 접촉하여(2+5)mm 가량 물림 사이에 계속하여 발생하는 것으로 생각된다. 따라서 이상적인 업홀딩식 고정형 절단기의 작동은 상술한 시간대, 다시 말하면, 가동측 절단날이 약 7mm하강하는 시간과 거리만큼 강력한, 예컨대 절단하중의 30% 이상의 지지력으로 재료를 항상 업홀드하여 두고 그 후에는 가동측 절단날의 스트로크에 맞추어 업홀드가 무부하(無負荷)로 하강하는 방법과 장치가 있으면 이상적이며, 본 발명은 그러한 기술적 과제를 해결하고자 하는 것이다.

[절단장치 1A의 실시의 형태 1]

이하 본 발명의 절단장치 1A의 실시형태 1를 도면에 의해 설명한다. 도1은 절단장치의 하부를 절단한 정면도이며, 도2는 도1의 우측면도이다. 절단장치 1A의 절단기 본체(1)에는 상하 구동되는 램(2)이 배치되어 있다. 램(2)의 구동기구에 대해서는 크랭크기구 레버기구, 토글(toggle)기구, 유압기구 등이 알려져 있는 주지(周知)의 기술이며 또한 본 발명의 요지가 아니므로 설명을 생략한다. 램(2)의 하단에는 커터 지지구(3)가 배치되어 있다. 커터 지지구(3)는 절단기 본체(1)의 기체(10)에 탑재되어 있다.

이 커터 지지구(3)내에는 가동측 절단날(4)이 상하방향으로 슬라이딩(sliding)이 가능하게 탑재되어 있다. 가동측 절단날(4)의 상부는 램(2)의 하단에 고정되어 있고 램(2)에 의해 상하 구동된다. 가동측 절단날(4)은 개략하면 네모꼴(矩形)의 판 형상의 것이며, 하단부가 반원호로 형성된 절단날(5)이 형성되어 있다. 커터 지지구(3)에는, 고정측 절단날(6)이 고정되어 있다. 고정측 절단날(6)에는 단면형상이 원형의 원형날(7)이 형성되어 있다. 고정측 절단날(6)은 착탈 가능하게 볼트(도시되지 않음)로 커터 지지구(3)에 고정되어 있다. 가동측 절단날(4) 및 고정측 절단날(6)은 절단소재인 단면형상이 원형의 봉재를 전단작용으로 절단하기 위한 것이다.

가동측 절단날(4)의 하부에는 빌릿 지지슈(15)가 배치되어 있다. 빌릿 지지슈(15)는 절단시에 소재에서 절단분리된 빌릿을 아래에서 지지하기 위한 것이다. 빌릿 지지슈(15)는 볼트(16)에 의해 슈지지축(17)의 상단에 고정되어 있다. 슈지지축(17)은 축수(18)에 슬라이딩이 가능하게 지지되어 있다. 축수(18)는 지지대(19)에 탑재되어 있다. 지지대(19)는 기체(10)의 하면에 볼트(20)에 의해 고정되어 있다.

슈지지축(17)의 하단부는 피스톤(21)이 형성되어 있다. 피스톤(21)은 실린더(22)에 상하 움직임이 가능하게 설치되어 있다. 슈지지축(17)의 하부의 180도 각도로 놓인 양측의 외주(外周)에는 요부(凹部)캠(23)이 형성되어 있다. 요부캠(23)은 사면(斜面)(24)과 슈지지축(17)의 중심축선에 평행한 면인 스톱퍼면(25) 등으로 된다. 사면(24)은 슈지지축(17)의 중심축선과 각도

를 형성한다.

한편, 요부 캠(23)에는 이와 거의 요철의 역형상으로 되어 있는 철부(凸部)캠(26)이 결합되어 있다. 철부캠(26)은 원통상형으로 된 것으로 그 단면(端面)에 캠면이 형성되어 있다. 철부캠(26)에는 축(27)이 일체로 형성되어 있다. 철부 캠(26)의 외주면, 및 축(27)의 내부에 원형공(29)을 구비한 실린더(28)에 슬라이딩이 가능하게 지지되어 있다. 축(27)의 외주와 원형공(29)의 내주면의 간극에는 적층된 디스크 스프링(30)이 배치되어 있다. 디스크 스프링(30)은, 철부캠(26)을 요부캠(23)의 방향으로 가압하기 위한 것이다. 따라서, 디스크 스프링(30)의 압압력으로 철부캠(26)은 요부캠(23)에 밀착한다.

[실시형태 1의 동작]

다음으로 상기 실시형태 1의 작동을 설명한다. 소재가 이송롤러(도시되지 않음)에 협지되어 이송되어서, 고정측 절단날(6)의 원형날(7)에 삽입되고 그 선단이 스톱퍼인 사이징 장치(sizing device)(도시되지 않음)에 접촉한다. 이 접촉하고 있을 때 재료는 그 축선방향으로 가압된 상태이다(본 형태에서는 고정절단). 절단장치(1)의 램(2)이 하강을 개시하고, 이와 일체로 가동측 절단날(4)도 하강한다. 가동측 절단날(4)이 재료에 100mm직경(지름)의 강재의 소재로 예를 들면 약 2mm에 이르는 찌부러짐 변형을 가하면서 절단개시한다.

이때 빌릿 지지슈(15)는 빌릿을 하면에서 지지한 상태이며 램(2)의 하강에 의한 가압으로 빌릿 지지슈(15)가 이동하는 일이 없다. 또한 램(2)이 하강하면 이 램(2)이 하강하면 이 램(2)의 가압력에 의해 슈지지축(17)의 요부캠(23)의 사면(24)를 철부캠(26)이 디스크 스프링(30)의 힘에 대항하여 이동한다. 즉, 슈지지축(17)의 축선방향의 지지력(bearing force)을 P, 디스크 스프링(30)에 의한 철부캠(26)의 가압력을 W, 사면의 각도

, 마찰계수를 μ라 하면, P=Wtan(

+ ρ)로 된다. 다만 μ=tanρ로 한다.

따라서 슈지지축(17)의 축선방향의 지지력 P는 디스크 스프링(30)의 가압력 W, 마찰계수 μ, 각도

에 의해 정해진다. 마찰계수 μ 및 각도

는 정지마찰계수를 제외하면 일정한 값이며 디스크 스프링(30)의 가압력W는 철부캠(26)의 이동량에 비례하여 증가한다. 상술한 바와 같이, 가동측 절단날(4)이 재료의 최초에 찌부러짐 변형을 가하면서 절단 개시하며, 최후에 크랙이 발생하여 파단되어 절단되나. 빌릿 지지슈(15)에 대하여 파단직전이 최대크기의 지지력이 요구된다.

디스크 스프링(30)은 스프링의 일종이므로 이 힘은 이동량에 비례한다. 따라서 빌릿의 전단력에 비례하여 파단(破斷)하기 직전까지 상술한 이유에 의해 지지력 P로 축지지할 수 있다. 빌릿의 파단이 종료하면 철부캠(26)은 요부캠(23)의 사면(24)를 슬라이딩하여 슈지지축(17)의 외주면을 타고 오르게 되어, 빌릿 지지슈(15)는 빌릿이 낙하되도록 대피한다. 이상과 같이, 빌릿의 전단력에 비례하여 파단하기 직전까지, 상술한 이유에 의해 지지력 P로 지지할 수 있으므로 빌릿의 단면형상은 소망하는 정확한 형상으로 된다. 다음의 절단이 개시되어 소재가 재차 이송되면 실린더(22)에 압유(壓油)가 도입되며, 피스톤(21)은 상방으로 이동하여 슈지지축(17)을 절단위치로 복귀한다.

[절단장치(40)의 실시형태2]

도3 및 도4는 절단장치(40A)의 실시형태2를 나타낸 것이다. 도3은 절단장치(40A)의 하부를 절단한 정면도이며, 도4는 도3의 우측도이다. 램(2)의 하단은 커터 지지구(40)가 배치되어 있다. 커터 지지구(40)은 절단기 본체의 기체(10)에 탑재되어 있다. 가동측 절단날(41)은 개략 하면 네모꼴의 판상(板狀)이며 하단부가 반원호로 형성된 절단날이 형성되어 있다. 커터 지지구(3)에는 고정측 절단날(42)이 고정되어 있다. 고정측 절단날(42)은 원형의 형상을 한 원형날이 착탈 가능하게 볼트(도시되지 않음)로 고정되어 있다. 가동측 절단날(41) 및 고정측 절단날(42)은 절단소재인 단면형상이 원형의 봉재를 절단하기 위한 것이다.

가동측 절단날(41) 하부에는 슈(도시되지 않음)을 통하여 빌릿 지지구(43)가 배치되어 있다. 빌릿 지지구(43)는 절단시에 소재에서 절단하여 떨어진 빌릿을 아래에서 지지하기 위한 것이다. 빌릿 지지구(43)의 외주는 나선상의 돌기, 즉, 피치가 거친 나사가 형성되어 있다. 빌릿 지지구(43)는 지지구의 지지축(44)에 나삽되어 있고 소정의 높은 위치에 나사로 고정되어 있다. 지지구 지지축(44)은 축수(45)에 슬라이딩이 가능하게 지지되어 있다. 축수(45)는 지지대(46)에 설치되어 있다. 지지대(46)는 기체(10)에 탑재되어 고정되어 있다.

지지구 지지축(44)의 하단부는 피스톤(47)이 형성되어 있다. 피스톤(47)은 실린더(48)에 상하동(上下動) 가능하게 설치되어 있다. 지지구의 지지축(44)의 하부의 180도각도를 둔 양측의 외주에는 요부캠(49)이 형성되어 있다. 요부캠(49)는 사면(50)과 지지구 지지축(44)의 중심축선에 평행한 면인 스톱퍼면(51)으로 된다. 사면(50)은 지지구 지지축(44)의 중심축선과 각도

를 이루고 있다.

한편, 요부캠(49)에는 이것과 거의 요철이 역형상으로 되어 있는 철부캠(55)가 결합되어 있다. 철부캠(55)은 원통상의 형으로 되며, 그 단면에 캠(56)이 형성되어 있다. 철부 캠(55)에는 피스톤(57)이 일체로 형성되어 있다. 피스톤(57)은 내부에 이것이 슬라이딩하는 실린더공이 형성된 실린더(58)이 삽입되어 있다. 실린더실(59)에는 일정압의 유압이 충전되어 있다. 결국 피스톤(57)은 철부캠(55)를 요부캠(49)의 방향으로 가압하기 위한 것이다. 따라서 피스톤(57)의 가압력으로 철부캠(55)는 요부캠(49)에 밀착한다. 이 실시의 형태 2의 작동에 대하여는 실시형태 1과 실질적으로 동일하므로 그 설명은 생략한다.

[절단장치(60 A)의 실시형태3]

도5는 절단장치(60)의 실시형태 3에 표시된 것이며, 절단장치(60)의 하부를 절단한 정면도이다. 상술한 실시형태 1 및 2의 것은 절단 후에 빌릿을 배출할 때에 슈지지축(17), 지지구 지지축(44)를 하방으로 대피하는 것이나. 이 대피가 충분하지 않으면 빌릿의 배출에 지장을 준다. 절단장치(60)은 상부 슈지지축(62)이 대피될 수 있는 길이를 크게 한 것이다. 절단기구에 대해서 실시형태1 및 2에 기재된 내용과 실질적으로 동일하며 그 설명은 생략한다.

빌릿을 지지하는 슈(61)을 아래에서 지지하는 상부 슈지지축(62)의 하단에는 축(63)을 통하여 제1링크(64)의 일단이 회동가능하게 연결되어 있다. 제1링크(64)의 타단은 축(65)을 통하여 제2링크(66)의 일단에 연결되어 있다.

제2링크(66)의 타단에는 축(67)에 의해 하부 슈지지축(68)에 회동가능하게 연결되어 있다. 또한 축(65)에는 제3링크(69)의 일단이 요동가능하게 지지되어 있다.

제3링크(69)의 타단에는 피스톤 로드(70)의 선단에 축(71)을 통하여 회동가능하게 연결되어 있다. 피스톤 로드(70)는 실린더72)와 일체로 되어 실린더구동기구를 구성하고 있다. 실린더(72)는 절단기 본체의 기체(基體)(74)에 축(73)으로 요동가능하게 설치되어 있다. 결국, 제1링크(64), 제2링크(66), 제3링크(69), 축(63), 축(65), 축(71), 축(67) 등은 토글 기구를 구성한다.

하부슈지지축(68)은 상술한 실시형태1과 같은 지지기구(75)에 연결되어 있다. 이 지지기구(75)의 구조, 기능은 실시형태1과 동일하므로 그 설명은 생략한다. 이상과 같은 토글기구를 구비하고 있으므로 절단이 완료하였을 때 실린더구동기구를 작동시키어, 피스톤로드(70)을 당기어 제1링크(64), 제2링크(66), 제3링크(69)는 쇄선으로 표시된 위치로 이동하여 상부 슈지지축(62)를 하강시킬 수 있다. 절단된 빌릿은 슈트(chute)(76)에 의해 배출된다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 절단하기 위하여 소재에 눌러대고 구동되는 가동측 절단날과,

   절단시에 상기 소재를 지지하기 위한 고정측 절단날과,

   상기 가동측 절단날의 이동방향으로 상기 소재를 협지하여 배치되며 상기 소재를 지지하기 위한 지지장치(bearing device)를 구비하며,

   상기 지지장치의 축선방향으로 압축응력을 부가하여 전단(剪斷)에 의해 상기 소재를 절단하는 절단장치의 절단방법에 있어서,

   상기 지지장치는 상기 가동측 절단날이 구동되어 상기 소재를 절단할 때 상기 소재의 찌부러짐에서 크랙이 생기는 사이 상기 가동측 절단날의 가압력에 비례한 지지력으로 지지하고,

   상기 지지장치의 축선방향의 지지력(P)은 지지장치의 축선방향으로 경사지게 설치된 캠사면을 가압하여 얻어지는 마찰력을 이용하는 것을 특징으로 하는 절단방법.
3. 제2항에 있어서, 가압은 스프링힘인 것을 특징으로 하는 절단방법.
4. 제2항에 있어서, 가압은 실린더와 피스톤을 이용한 유체압(流體壓)인 것을 특징으로 하는 절단방법.
5. 절단하기 위하여 소재를 눌러대고 구동되는 가동측 절단날과,

   절단시에 상기 소재를 지지하기 위한 고정측 절단날과,

   상기 가동측 절단날의 이동방향으로 상기 소재를 협지하여 배치되며 상기 소재를 지지하기 위한 지지장치(bearing device)를 구비하며,

   상기 지지장치의 축선방향으로 압축응력을 부가하여 전단에 의해 상기 소재를 절단하는 절단장치에 있어서,

   상기 지지장치는 소재를 지지하기 위한 슈지지축과,

   상기 슈지지축에 형성되고 상기 슈지지축의 축선방향으로 경사지게 설치된 캠사면으로 되는 요부캠과,

   상기 요부캠에 결합되는 철부캠과,

   상기 슈지지축의 축선방향으로 지지력(P)을 얻기 위해 상기 철부캠을 상기 요부캠의 방향으로 가압하기 위한 가압수단으로 된 것을 특징으로 하는 절단장치.
6. 제5항에 있어서, 가압수단은 스프링인 것을 특징으로 하는 절단장치.
7. 제5항에 있어서, 가압수단은 철부캠이 유체압 실린더의 피스톤에 연결되어 있는 유체압 실린더장치인 것을 특징으로 하는 절단장치.
8. 삭제
9. 제5항 내지 제7항에서 선택된 어느 한 항에 있어서,

   슈지지축에 링크기구를 통하여 연결되고 상기 슈지지축을 구동하여 대피시키기 위한 대피구동수단으로 된 것을 특징으로 하는 절단장치.

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