KR101411287B1 - 고속 환봉절단기의 블레이드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 환봉절단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스틸 환봉을 절단하는 블레이드로서 상하 구조를 갖는 고속 환봉절단기의 조합형 블레이드 구조에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 블레이드 구조는, 금속 환봉 소재를 절단하는 절단부를 가지며, 상기 절단부는 상형부와 하형부를 포함하고, 상기 상형부는 소정의 내외경을 갖으며 상형 홀더에 탈부착 가능하도록 체결되는 반원 도우넛형의 상형 블레이드와, 상기 상형 블레이드 외곽에 형성되어 상기 상형 블레이드를 잡아주고 상단의 프레스 램 작동의 동력을 받아 상기 상형 블레이드에 전달하는 상형 홀더와, 상기 상형 블레이드 하단에 형성되며 반원 도우넛형으로서 그 하단으로는 실린더가 연결되는 상형 베이스를 포함하고, 상기 하형부는 원통형의 형상으로 그 내부에 상기 금속 환봉 소재가 인입되고, 상기 상형 블레이드와 맞닿아 형성되며 상기 상형 블레이드와 맞닿는 부분은 블레이드가 형성되는 것으로 이루어질 수 있다.

Description

고속 환봉절단기의 블레이드 구조{BLADE STRUCTURE FOR HIGH SPEED STEEL CHOPPER}

본 발명은 고속 환봉절단기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스틸 환봉을 절단하는 블레이드로서 상하 구조를 갖는 고속 환봉절단기의 조합형 블레이드 구조에 관한 것이다.

고속 환봉절단기는 고속으로 환형의 강재를 소정 길이 만큼씩 절단하는 장치을 일컫는다.

일반적으로 고속 환봉절단기는 본체, 이송기구, 절단기구, 소재 클램프 장치 및 소재 및 잔재 처리기구 등으로 이루어진다.

본체는 일체식 구조물로 열처리를 실시하여 고강성으로 변형과 진동을 극소화시켜 제작되며, 그 내부에는 프레스, 절단기구, 클램프 장치 등이 내장되고, 이송기구 및 소재 및 잔재 처리기구가 소정 위치에 연결된다.

이송 기구는 V-형 롤러에 의해 본체 내부로 소재를 연속(자동)으로 투입시키는 장치이며, 선택적으로 높이 조절이 가능하도록 구성된다.

절단기구는 강력한 정지 스톱퍼가 소재 위치를 결정하고 프레스 작동에 의해 최소의 소재 변형과 정밀 절단을 가능하게 하며 잔재 처리시 고정 쐐기가 순간 동작을 하여 선별 슈트로 보내고 복귀하는 방식을 취한다.

소재 클램프 장치는 절단시 백스톱핑이 발생하지 않도록 클램핑을 하고 소재 진동을 방지하도록 한다.

소재 및 잔재 처리기구는 소재를 정해진 길이만큼 절단하고 최종 잔재는 감지후 스톱퍼가 후퇴하면서 잔재를 선별하여 분리 슈트로부터 제품과 구분하여 분리하는 장치이다.

일반적으로 고속 환봉절단기에서는 조합형 블레이드 즉 유동 상형 블레이드와 고정 하형 블레이드를 사용하여 일측에서 소재를 잡아주는 스톱퍼를 통해 절단면이 거의 수직이 되도록 절단하는 것이 매우 중요하다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 조합형 블레이드의 구조를 개선하여 금속 환봉의 수직 절단을 최적화하고자 한다.

또한, 조합형 블레이드의 구조를 개선하여 재료를 절감하고, 제작이 용이하며, 절단된 소재의 절단면 정밀도를 향상시키고, 취출을 용이하게 할 수 있도록 하고자 함에 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 블레이드 구조는, 금속 환봉 소재를 절단하는 절단부를 가지며, 상기 절단부는 상형부와 하형부를 포함하고, 상기 상형부는 소정의 내외경을 갖으며 상형 홀더에 탈부착 가능하도록 체결되는 반원 도우넛형의 상형 블레이드와, 상기 상형 블레이드 외곽에 형성되어 상기 상형 블레이드를 잡아주고 상단의 프레스 램 작동의 동력을 받아 상기 상형 블레이드에 전달하는 상형 홀더와, 상기 상형 블레이드 하단에 형성되며 반원 도우넛형으로서 그 하단으로는 실린더가 연결되는 상형 베이스를 포함하고, 상기 하형부는 원통형의 형상으로 그 내부에 상기 금속 환봉 소재가 인입되고, 상기 상형 블레이드와 맞닿아 형성되며 상기 상형 블레이드와 맞닿는 부분은 블레이드가 형성되는 것으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 금속 환봉 소재가 정위치된 상태에서 상기 금속 환봉 소재가 인입되는 반대 방향으로 밀어주는 스톱퍼 헤드가 장착된 스톱퍼부가 형성되고, 상기 하형 블레이드의 측면으로는 하형 홀더가 장착되며, 상기 하형 홀더 외곽으로는 다이스 고정블록과 다이스 고정 클램프가 맞물려 상기 하형 블레이드를 고정시키고, 상기 다이스 고정클램프 상단으로 관통하여 상기 금속 환봉 소재를 유동 없이 잡아주도록 소재 압착핀이 장착될 수 있다.

여기서, 상기 상형 블레이드와 상기 상형 베이스는 소정 간격 이격되어 위치되는 것이 바람직하다.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 조합형 블레이드의 구조를 개선하여 금속 환봉의 수직 절단을 최적화하고, 재료를 절감과 제작이 용이하며, 절단된 소재의 취출을 용이하게 할 수 있는 환봉절단기의 블레이드를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 절단부 구조의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고속 환봉절단기 절단부의 블레이드 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고속 환봉절단기 절단부의 블레이드 구조의 차이를 설명하고자 하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 자동 3-웨이 슈트 소재처리장치의 구조, 구성 및 그 작용효과를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 구조도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 고속 환봉절단기(10)는 본체(11), 베이스부(12), 프레스부(13), 쿠션 유압실린더(14), 이송롤러 연결부(15), 소재 인입 및 취출부(16), 절단부(17), 스톱퍼부(18), 스크류부(19) 및 소재 및 잔재 취출부(20)를 포함하여 이루어진다.

본체(11)는 일체식 구조물로 열처리를 실시하여 고강성으로 변형과 진동을 극소화시켜 제작되며, 그 내외부에는 프레스부(13), 쿠션 유압실린더(14), 이송롤러 연결부(15), 소재 인입 및 취출부(16), 절단부(17), 스톱퍼부(18), 스크류부(19) 및 소재 및 잔재 취출부(20)가 내장되거나 연결된다.

본체(11)의 하단에는 본체의 지지체로서의 베이스부(12)가 형성된다.

본체(11)의 상단 내부에는 프레스 기계가 형성되어, 절단부(17)에 상방향에서 하방향으로 소정의 프레스력을 가하도록 형성되는 프레스부(13)가 형성된다.

쿠션 유압실린더(14)는 절단부(17)의 상형 블레이드가 프레스부(13)의 작용으로 하방향으로 내려올 때 실린더 작용에 의해 상형 블레이드가 일정한 공압으로 내려오도록 하고 소재가 절단된 후 상형 블레이드가 정위치로 복귀할 수 있도록 작용을 한다.

이송롤러 연결부(15)는 그 측면으로 길이 방향으로 길게 형성된 다수개의 롤러와 연결되는 부분으로서, 소재가 롤러를 타고 이송하면서 이송롤러 연결부(15)를 통해 고속 환봉절단기(10) 내로 진입하기 전에 형성된다.

이송롤러 연결부(15)의 측면으로는 소재 인입 및 취출부(16)가 형성되며, 소재 인입 및 취출부(16)는 이송롤러 연결부(15)를 통해 절단될 소재가 인입되는 부분이면서, 소재를 변경하거나 절단 작업을 수행하지 않을 때 소재를 인입 방향의 역방향으로 취출하는 역할도 겸한다.

이송롤러 연결부(15)의 측면으로 형성되는 이송 기구는 V-형 롤러에 의해 본체 내부로 소재를 연속(자동)으로 투입시키는 장치이다.

절단부(17)는 강력한 정지 스톱퍼부(18)에 의해 소재 위치를 결정하고 프레스부(13)의 작동에 의해 최소의 소재 변형과 정밀 절단을 가능하게 하며 잔재 처리시 고정 쐐기가 순간 동작을 하여 선별 슈트로 보내고 복귀하는 방식으로 이루어진다.

스톱퍼부(18)는 실린더의 작용으로 절단부(17)에 정위치된 소재를 밀어주어 소재 절단시 소재의 진동과 어긋남 등을 방지해주는 역할을 한다.

스크류부(19)는 스톱퍼부(18) 후단에 연결되어 메인 스크류를 통해 스톱퍼부(18)를 전진 및 후퇴시키는 작용을 한다.

소재 및 잔재 취출부(20)는 소재를 정해진 길이만큼 절단하고 최종 잔재는 감지후 스톱퍼부(18)가 후퇴하면서 잔재를 선별하여 분리 슈트로부터 제품과 구분하여 분리하는 장치이다.

도 2는 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 절단부 구조의 평면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 환봉절단기의 절단부(17)는 그 측면으로 소재(210) 절단시 소재(210)의 흔들림을 잡아주고 최소의 소재 변형과 정밀 절단을 가능하게 하도록 스톱퍼부(18)와 스크류부(19)가 형성되며, 하단으로는 소재(210) 절단시 하강 실린더 작용이 가능하도록 하는 쿠션 유압실린더(14)가 형성된다.

절단부(17)는 내부에 소재(210)가 삽입되어 소재(210)를 절단할 수 있는 조합 블레이드 구조를 갖는 상형 블레이드(211)와 하형 블레이드(214)가 형성되고, 상형 블레이드(211) 하측으로는 절단 기능을 도와주고 실린더(14)의 피스톤로드(231)이 연결되어 상하 방향으로 유동되는 상형 베이스(212)가 형성되며 상형 블레이드(211) 외곽으로는 상형 홀더(213) 및 상형 고정판(216)이 형성된다. 상형 고정판(216)의 위로는 프레스 램이 형성되어 램의 상하 작동으로 상형 고정판(216)을 누르면서 상형 블레이드(211)가 아래로 작용하여 소재(210)를 절단하게 된다.

하형 블레이드(214)의 측면으로는 하형 홀더(215)가 장착되며, 하형 홀더(215) 외곽으로는 다이스 고정블록(219)과 다이스 고정 클램프(217)가 맞물려 하형 블레이드(214)를 고정시키게 된다. 다이스 고정블록(219)과 하형 블레이드(214) 사이에는 고정의 보조 역할을 하는 보조다이스 고정블록(220)이 더 형성될 수 있다.

다이스 고정클램프(217) 상단으로 관통하여 소재(210)를 유동없이 잡아주도록 소재압착핀(218)이 장착될 수 있다.

스톱퍼부(18)는 소재(210)가 정위치된 상태에서 절단부(14)의 절단 작업전에 소재(210)의 변형과 정밀 절단을 위해 소재(210)의 선단부에서 인입되는 반대 방향으로 밀어주는 스톱퍼 헤드(221)가 맞닿게 된다. 스톱퍼 헤드(221)에는 에어실린더의 안전블록(222)이 장착되고, 스톱퍼 헤드(221) 측면으로는 실린더의 공압이 작용하도록 하는 스톱퍼 헤드블록(224)이 형성된다.

스톱퍼 헤드블록(224)의 측면으로는 피스톤(227)이 연결되며, 피스톤(227)은 쐐기(225)를 매개로 하여 에어실린더(226)와 연결된다.

에어실린더(226)의 작용에 의해 피스톤(227)은 수평 전후 왕복운동을 하며, 이와 연동되어 스톱퍼 헤드블록(224)이 전후 왕복운동을 하면서 스톱퍼 헤드(221)가 절단될 소재(210)를 잡아주게 된다.

스크류부(19)는 스톱퍼부(18)를 스크류(230)에 의한 직선운동을 통해 전후 이동시키는 역할을 하며, 에어실린더(226)는 스톱퍼 실린더 블록(228) 및 스크류 고정부싱(229)에 의해 스크류(230)와 연결된다.

쿠션 유압실린더(14)는 하단에 유압실린더(232)가 고정되며, 그 위로는 피스톤로드(231)이 연결되고, 피스톤로드(231)은 절단부(17)의 상형 베이스(212)에 연결된다. 쿠션 유압실린더(14)는 상형 블레이드(211)의 소재(210) 절단시 상하 실린더 작용에 의해 절단력이 소재(210)에 그대로 전달될 수 있도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 고속 환봉절단기 절단부의 블레이드 구조도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고속 환봉절단기 절단부의 블레이드는 상형 블레이드와 하형 블레이드로 구분된 조합을 이룬다.

(A)는 조합 블레이드의 정면도 구조이고, (B)는 조합 블레이드의 측면도 구조를 도시한 것이다.

블레이드는 상형부와 하형부의 조합으로 이루어지며, 상형부는 상형 블레이드(211), 상형 베이스(212) 및 상형 홀더(213)로 이루어지고 하형부는 하형 블레이드(214) 및 하형 홀더(215)로 이루어진다. (A)의 정면도에는 하형 홀더(215)의 결합이 없는 상태이다.

상형부는 상형 홀더(213)에 상형 블레이드(211)가 체결 및 해체가 가능하도록 볼트에 의해 체결되며, 반원 형상을 갖고 그 반경은 소재(210)의 직경에 따라 달라질 수 있다.

상형 블레이드(211)의 하측으로는 소재(210)의 직경에 부합하는 홈이 형성되어 소재(210)가 안착될 수 있고, 상형 블레이드(211)를 보조하여 소재 절단시 실린더 작용이 가해지도록 하는 상형 베이스(212)가 형성된다.

상형 블레이드(211)와 상형 베이스(212)는 소재(210)의 절단시 소정 거리만큼 이격되어 형성된다. 이는 상형 블레이드(211)가 프레스 램으로부터 절단 동력을 받는 경우 절단될 소재(210)에 작용하는 릴리프 압력을 부가하기 위한 것이다.

상형 홀더(213)는 상형 블레이드(211)가 체결되며 상형 블레이드(211)에 프레스 램의 동력을 전달하는 매개체로서의 기능을 수행한다.

하형 블레이드(214)는 원통형의 형상을 가지며, 그 내부로 소재(210)가 삽입되고 일단부는 상형 블레이드(211)와 맞닿게 된다. 상형 블레이드(211)와 맞닿는 하형 블레이드(214)의 선단부에 칼날이 형성된다. 즉, 소재(210)를 기준으로 양측에 상형 블레이드(211)의 블레이드(311)와 하형 블레이드(214)의 블레이드가 맞닿도록 형성되어 프레스 램 작동 및 실린더(14) 작용에 의해 소재(210)를 고속으로 소재 변형없이 거의 수직면으로 절단할 수 있게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 고속 환봉절단기 절단부의 블레이드 구조의 차이를 설명하고자 하는 도면이다.

(A) 내지 (C)는 각각 다른 구조의 조합 블레이드 구조를 보인 것으로서, (A)는 본 발명의 상형 베이스(212)가 없는 구조의 'C'자 상형 블레이드 구조이고, (B)는 본 발명의 상형 블레이드(211)와 상형 베이스(212)가 일체로 형성된 'O'자 상형 블레이드 구조이며, (C)는 본 발명에 따라 상형 블레이드(211)와 상형 베이스(212)가 분리 조합된 '변형 O'자 상형 블레이드 구조이다.

도면 기호는 공통으로 410은 소재, 411은 상형 블레이드, 412는 상형 베이스, 413은 상형 홀더, 414는 하형 블레이드 및 421는 스톱퍼 헤드(421)이다.

(A)와 같은 상형 블레이드 구조는 상형 베이스가 없으므로 소재 절단시 위에서 아래방향으로 상형부가 내려갈 때 P부위에 크랙이나 소재의 변형이 생겨 수직 절단의 어려움을 갖는 구조가 된다. 특히 본 발명과 같은 고속 환봉 절단기에 적용시 소재의 크랙이나 변형이 쉽게 발생되므로 불량의 제품이 다수 발생되는 문제가 있다.

(B)와 같은 경우 (A)의 단점을 상당부분 해결하고 있다. 하지만 상형 블레이드(411)의 구조가 원통형으로 형성된다. 블레이드의 경우 위에서도 언급했지만 칼날의 마모 상태에서 따라 특히 고속 절단의 경우 그 교체 빈도가 상당하게 된다. 블레이드 자체가 원통형의 칼날을 사용하게 되므로 교체에 따른 블레이드 비용이 상당하게 되는 문제가 발생한다. 또한, 원통형으로 형성되어 있으므로 절단된 소재가 상형 블레이드 내측에 그대로 걸쳐져 있는 경우가 발생할 수 있어 절단된 소재의 취출의 문제점을 가지고 있다.

(A)와 (B)의 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 (C)형태는 분리된 상형 블레이드(411)와 상형 베이스(412)를 조합으로 구성시키고, 칼날 부분은 실제 절단에 사용되는 윗측 부분에만 반원형태로 형성시키며 절단시 상형 베이스(412)로 하여금 소재의 하단부를 잡아주게 되어 크랙 등과 같은 변형이 발생하지 않도록 하고, 절단된 소재의 취출시 상형 블레이드(411)와 상형 베이스(412)가 서로 분리되므로 소재의 취출 또한 용이하게 된다. 나아가 블레이드 자체가 (A)와 같은 'C' 타입이므로 블레이드의 교체에 따른 블레이드 자체의 자재비용이 그 만큼 절감되는 효과를 가져온다.

상형베이스(213)는 소재를 절단할 때 절단면이 정밀하게 절단되도록 소재 하단에 닿아 있도록 하여 하부실린더에서 유압의 힘으로 받쳐주면서 상형 블레이드가 내려와 절단된다.

본 발명에 따른 블레이드 구조는 고속으로 절단하여 생산성을 향상시키고 절단면의 정밀도를 향상시켜 단조프레스에서 절단된 소재가 세워져서 자동화장치를 사용하여 공정간에 이동할 때 세워진 소재가 쓰러지지 않도록 절단면을 거의 수직으로 절단하도록 한다. 절단면이 수직으로 절단이 되지 않는 경우 이동시 소재가 쓰러지는 문제가 발생하게 되므로 정밀도를 유지하기 위해 써클러라는 기계를 사용할 수 있지만 설비 구입비용의 증가, 절단시간의 길어짐, 절단된 칩량이 많아 소재 낭비의 문제가 있는 데, 본 발명에 따른 블레이드 구조는 이러한 점들을 해결할 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

11 : 본체 12 : 베이스부
13 : 프레스부 14 : 쿠션 유압실린더
15 : 이송롤러 연결부 16 : 소재 인입 및 취출부
17 : 절단부 18 : 스톱퍼부
19 : 스크류부 20 : 취출부
210, 410 : 소재 211, 411 : 상형 블레이드
212, 412 : 상형 베이스 213, 413 : 상형 홀더
214, 414 : 하형 블레이드 215 : 하형 홀더
216 : 상형 고정판 217 : 다이스 고정클램프
218 : 소재 압착핀 219 : 다이스 고정블록
220 : 보조다이스 고정블록 221, 421 : 스톱퍼 헤드
222 : 에어실린더 안전블록 223 : 배관블록
224 : 스톱퍼 헤드블록 225 : 쐐기
226 : 에어실린더 227 : 피스톤
228 : 스톱퍼 실린더 블록 229 : 스크류 고정부싱
230 : 스크류 231 : 피스톤로드
232 : 유압실린더 311, 312 : 블레이드(칼날)

Claims (3)

1. 금속 환봉 소재를 절단하는 절단부를 가지며,
   상기 절단부는 상형부와 하형부를 포함하고,
   상기 상형부는 소정의 내외경을 갖으며 상형 홀더에 탈부착 가능하도록 체결되는 반원 도우넛형의 상형 블레이드와, 상기 상형 블레이드 외곽에 형성되어 상기 상형 블레이드를 잡아주고 상단의 프레스 램 작동의 동력을 받아 상기 상형 블레이드에 전달하는 상형 홀더와, 상기 상형 블레이드 하단에 형성되며 반원 도우넛형으로서 그 하단으로는 실린더가 연결되는 상형 베이스를 포함하고,
   상기 하형부는 원통형의 형상으로 그 내부에 상기 금속 환봉 소재가 인입되고, 상기 상형 블레이드와 맞닿아 형성되며 상기 상형 블레이드와 맞닿는 부분은 하형 블레이드가 형성되는, 고속 환봉절단기의 블레이드 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 금속 환봉 소재가 정위치된 상태에서 상기 금속 환봉 소재가 인입되는 반대 방향으로 밀어주는 스톱퍼 헤드가 장착된 스톱퍼부가 형성되고,
   상기 하형 블레이드의 측면으로는 하형 홀더가 장착되며, 상기 하형 홀더 외곽으로는 다이스 고정블록과 다이스 고정 클램프가 맞물려 상기 하형 블레이드를 고정시키고, 상기 다이스 고정클램프 상단으로 관통하여 상기 금속 환봉 소재를 유동 없이 잡아주도록 소재 압착핀이 장착되는, 고속 환봉절단기의 블레이드 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 상형 블레이드와 상기 상형 베이스는 소정 간격 이격되어 위치되는, 고속 환봉절단기의 블레이드 구조.
   
   
   

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