KR101455258B1 - 절곡 가공된 철제 붐의 자동 인출장치 - Google Patents

Abstract

철제 붐의 인출경로에 평행하게 배치되는 두 개의 컨베이어(20)와, 컨베이어들 사이 경로에서 견인체인에 의해 구동되는 견인고리(10), 체인구동 유압모터(50), 그리고 상기 두 개의 컨베이어(20)에 결합되어, 컨베이어의 이송면 각도를 변경시키는 유압액추에이터(51)를 포함하여 구성된 자동인출장치가 개시된다. 본 발명은 가공완료 직후에 얇은 펀치 몸통날을 꽉 물고 있는 절곡 붐을 봉합부위와 평행한 방향으로 강하게 끌어당기면서, 동시에 밑에서 대기중인 컨베이어의 이송면 각도를 붐 아랫면 형상과 정확하게 맞춰 절곡된 철제 붐을 모서리 각도 형상에 맞게 안전하게 받아낼 수 있다.
컨베이어(20)가 수평으로 누워 있을 때 이송롤러(21) 사이로 돌출되는 다수의 교차이송휠 세트(30)는 컨베이어에 놓여진 철제 붐을 쉽게 옆으로 빼내게 해주며, 컨베이어의 각도가 변하면서 이송면 각도를 재설정할 때 견인체인(11)의 속도는 일시적으로 늦춰져서 견인고리와 절곡 붐 사이에 붐 결속구(15)를 걸기 쉽게 해 준다. 본 발명은 간단하면서도 유용한 동작이 집약되어 있어 1 펀치식 절곡기에 매우 적합하며, 생산시스템의 전체적인 경제성과 생산성 향상에 크게 기여한다.

Description

절곡 가공된 철제 붐의 자동 인출장치{Automatic boom extractor which is combined with steel boom bending machine}

본 발명은 중후 장대형 철판을 붐 또는 빔 형태로 가공하는 대형 절곡기에 결합 설치되어 인출과 이송 등 절곡 후처리 작업을 수행할 수 있는 동력 구동식 자동인출장치에 관한 것이다.

절곡 가공(bending process)은 판재나 봉재를 성형대(다이)에 대고 절곡펀치로 누르거나 타격하여 원하는 모양으로 굽히거나 접는 가공방법을 말한다.

얇은 비철금속판을 소재로 사용하는 작은 물건들은 고속으로 타격 운동중인 소형 절곡펀치에 작업자가 직접 소재를 밀어 넣어 절곡 가공한 다음, 즉시 빼내어 후속 가공단계로 넘길 수 있다. 반면에 선박용 철골구조물이나 크레인용 붐과 같이 두꺼운 철판을 소재로 사용하는 큰 물건들은 약간의 가열상태에서 강력한 힘을 낼 수 있는 대형 절곡펀치를 천천히 눌러서 절곡 가공하며, 가공이 끝난 다음에도 후속처리와 운반이 어려워 전용 컨베이어를 이용해야 한다.

지면에 단단히 고정된 다이의 연직 상방으로 유압실린더 구동식 절곡펀치를 배치한 구조인 통상의 절곡장치에서, 다이와 절곡펀치는 보통 절곡부위의 길이와 같은 길이로 제작된다. 따라서 크레인 붐과 같은 대형 절곡물의 가공에 사용되는 장치의 크기는 매우 크다. 또한 강한 진동과 힘을 지탱해야 하므로 설치장소의 지반은 보강되어야 한다.

아래 소개한 선행기술문헌들은 전형적인 중후장대형 철구조물을 생산하는 절곡장치에 관한 것으로서, 문헌(1)은 공장의 이송공간을 침해하는 절곡장치의 높이를 낮추기 위한 다이와 펀치 매립구조를, 문헌(2)는 중량물인 철근을 고속 대량으로 처리하기 위한 이송장치를, 그리고 문헌(3)은 본 발명과 유사하게 철판을 4각 붐(Boom) 형태로 가공하는 절곡장치를 보여주고 있다.

(1) 한국등록특허 10-0866160호 지하매립형 대형철판 절곡장치 (2) 한국등록특허 10-0970498호 철근 자동절곡 및 이송장치 (3) 한국등록특허 10-1303753호 패널 자동 절곡장치

앞서 설명한 것처럼 크레인 붐과 같은 중후장대형 철제품은 밥그릇이나 철제 의자와 같은 경박단소 부품과 달리, 절곡가공 전후의 후속 처리가 매우 어렵다. 우선 성형모재인 철판과 제품 모두가 작업자 한 사람이 들고 나를 수 없을 정도로 크고 무거워서 모재투입 - 절곡 - 제품회수의 모든 처리공정에 걸쳐서 공정의 상당부분을 로봇팔과 같은 높은 자유도의 액추에이터에 의존해야 한다. 그러나 자동차나 비행기 동체 등 고부가가치 제품을 대량 생산하는 거대기업이 아니고서는, 이 같은 고가의 자동 액추에이터 도입은 쉽지 않다.

더구나 액추에이터 등 보조적 장치의 적용에 앞서서, 주 가공장치인 절곡기 또한 경제적 측면에서 장치가격을 고려하지 않을 수 없다. 예를 들어, 문헌(3)은 본 발명이 적용될 수 있는 절곡기와 동종인 붐(=4각 빔) 제조장치인데 3단 유압식 절곡프레스를 이용하여 4각 빔을 제조한다. 이 같은 제조방법은 완성품이 평판 컨베이어 위에 차분히 놓이므로 쉽게 이송시킬 수 있으나, 절곡장치 자체가 고가라는 단점이 있다.

본 발명이 결합 대상으로 삼는 절곡장치는 중후 장대형 철판을 하나의 절곡펀치로 반복 타격하여, 붐(또는 빔) 형태로 가공하는 방식의 장치이다. 이는 도 1 내지 도 3을 참조하면 쉽게 이해할 수 있다.

도 1~3은 고정된 하나의 절곡펀치를 이용하여 폐회로 형태(단면이 닫힌 형태)로 붐을 가공하기 위해서 성형모재를 이동시켜가면서 정해진 위치에 이르면 반복 타격하는 가공과정을 보여준다. 이때 고려되어야 할 점은 마지막 절곡각도를 좀 더 예각으로 마무리해야 한다는 점이다. (그래야만 최종 붐 제품의 봉합된 부분에 초기 압축력이 작용하여 봉합부위가 밀착되기 때문이다.)

따라서 위와 같은 방식으로 절곡 가공을 종료하고 나면 제조 완료된 붐의 양쪽 테두리는 절곡펀치의 몸통 날에 꽉 끼어서 여간해선 빠지지 않기 마련이다.

종래에는 이 같은 상황에서 여러 사람이 달려들어 절곡된 붐을 힘들게 잡아당겨서 빼내야만 했다. 이 과정에서 작업시간이 늘어남은 물론 작업능률도 무척 저하되었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 단일 펀치형 절곡장치에서, 가장 간결하면서도 경제적인 설계를 통해 절곡 완료된 가공물을 효과적으로 인출하여 효율적으로 운반 이송할 수 있는 작업 보조장치를 구현하는 것이다.

상술한 기술적 목표에 가장 경제적이면서도 간결한 설계로 도달하기 위해, 본 발명은 종래 하나로 수평 배치된 컨베이어를 둘로 나누어 쪼개고, 그 사이에 견인체인(11)과 견인고리(10)를 배치하는 구조로서 붐을 절곡펀치 몸통날에서 빼는 과정에서 컨베이어에 쉽게 안착될 수 있는 독특한 구조를 도입하였다.

이때 컨베이어(20)는 절곡된 철체 붐의 아래쪽 면 형상과 일치될 수 있게 경사각 조절이 가능하게 하였다. 예를 들어 절곡 가공물이 6각 붐이라면 컨베이어의 경사는 지면과 30°의 각을 이루면서 두 컨베이어 이송면이 붐 아랫면 각도에 딱 들어맞는 120°의 각도를 이루게 하여 종래 수평 컨베이어처럼 뾰족한 붐 아랫면 때문에 절곡물이 옆으로 넘어지거나 구르지 않게 하였다. 다른 경우로, 만약 4각 붐이라면 마름모 형태로 인출되므로 컨베이어의 경사는 지면과 45°의 각을 이루면서 두 이송면은 90°의 각도를 이루어 4각붐을 안전하게 지탱할 수 있게 하였다.

인출된 붐은 옆으로 빼낼 수 있도록 기울어진 컨베이어는 재차 수평으로 뉘어질 수 있으며 컨베이어는 자신의 이송롤러(21) 틈새 공간에 배치된 교차이송휠 세트(30) 위로 누워지도록 설계하여 붐이 옆으로 쉽고 안전하게 빠질 수 있게 하였다.

이 과정에서 복잡한 제어장치와 다수의 액추에이터 모터를 도입하지 않고 하나의 유압동력원(52)에서 붐 인출용 견인고리의 위치에 따라 자연스럽게 유압이 분배되어 유기적인 동작이 구현되도록 하였다. 특히 붐 결속구를 걸어야 하는 시점과 결속구를 다시 풀어 해제해야 하는 시점에서 상기 유압동력원과 거기에 연결된 유압회로는 체인 스프로켓을 구동하는 유압모터(50)에서 컨베이어를 눕히거나 기울이는 유압액추에이터(51)로 일부의 동력을 나눠줌으로서 견인체인(11)의 속도는 자연스럽게 늦춰지게 하였다. 이를 통해 고가의 자동액추에이터와 맞먹는 복잡한 동작을 단 하나의 유압 구동회로로 매끄럽게 구현할 수 있으며, 안전과 효율이 동시에 확보되었다.

본 발명은 인력으로 재료를 투입하고 완성품을 꺼내기 어려운 대형의 철제 붐 절곡 가공장치에서 효율적이면서도 신뢰성 있는 후속처리장치를 매우 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

그리고 본 발명이 적용될 수 있는 저가형의 1펀치식 절곡장치가 갖는 본질적 경제성과 잘 맞물려서, 전체적으로 경제성과 비용대비 생산성이 매우 뛰어난 일관 가공처리 시스템을 구현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 종래 1펀치식 붐 절곡장치를 나타낸 그림.
도 2는 도 1에서 절곡펀치에 붐이 끼어서 빠지기 힘든 상황을 설명한 그림.
도 3은 붐 절곡장치에 종래의 컨베이어를 배치한 그림.
도 4는 붐 절곡장치에 본 발명의 자동 인출장치를 결합 배치한 그림.
도 5는 도 4 에서 절곡 완료된 붐이 인출 중인 상태를 도시한 그림.
도 6은 도 5 이후 붐이 인출 완료된 상태를 도시한 그림.
도 7은 도 6 이후에 컨베이어를 수평으로 눕혀 붐을 옆으로 빼내 이송하는 상태를 도시한 그림.
도 8은 본 발명 자동인출장치의 주요부 분해사시도.
도 9는 도 5 ~ 도 7에 걸쳐 견인고리와 컨베이어의 작동에 따른 유압 구동부의 상대적인 작동속도를 설명한 그림.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 기술적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

먼저 도 1과 도 2는 본 발명이 적용되는 붐 절곡장치로서 핵심 구조는 앞에서 설명한 바와 같다. 다시 살펴보면 몸통이 얇은 날 형태인 절곡펀치 1개에 의해 한 줄의 봉합부위가 형성되는 각형 철체 붐 절곡장치이며 마지막 절곡 타격 시 절곡펀치가 좀 더 깊게 들어가서 설정된 각도 이상으로 오므려지도록 하는 것이 특징이다.

도 3은 붐 절곡장치에 종래의 컨베이어를 배치한 사시도이다. 작업자가 달려들어 붐을 옆으로 빼내기도 어렵거니와, 빼낸 붐은 평판형 컨베이어 위에서 모서리로 서서 넘어지기 직전의 아슬아슬한 상태가 된다.

이하 도시된 도 4 ~ 도 9는 본 발명의 자동 인출장치를 설명한 도면으로서 붐은 도 5에서 도 7까지의 그림과 같이 인출되고, 옆으로 이송된다.

도 8을 참조하여 자동 인출장치의 각부 구성을 살펴보면 먼저 철제 붐의 인출경로에 서로 마주보도록 평행하게 배치되는 두 개의 컨베이어(20)와, 컨베이어들 사이의 경로에 배치되어 인출경로를 따라 운동하며 견인체인에 의해 구동되는 견인고리(10), 상기 견인체인을 구동하는 유압모터(50), 그리고 상기 두 개의 컨베이어(20)에 결합되어, 컨베이어의 이송면 각도를 변경시키는 유압액추에이터(51)와 유압을 콘트롤하는 유압분배기(53)를 살펴볼 수 있다.

컨베이어 아래쪽에 배치되며 또 하나의 컨베이어라 볼 수 있는 다수의 교차이송휠 세트(30)는 도 7에서와 같이 두 개의 컨베이어(20)가 수평으로 누워 있을 때 컨베이어의 이송롤러(21) 사이로 돌출되도록 배치되어 적은 힘으로 절곡된 붐을 옆으로 빼낼 수 있게 해 준다.

두 개의 컨베이어(20)의 이송면 각도는 상기 견인고리(10)에 철제 붐이 결속되어 있을 때 상기 철제 붐의 하단면 각도와 일치하도록 변경 구동되며, 또한 견인고리(10)에 철제 붐이 결속되어 있지 않을 때 수평 각도로 변경 구동된다.

도면상으로는 컨베이어(20)의 프레임과 유압액추에이터(51)의 구동부 암 사이에 연결부가 명확히 도시되지는 않았지만, 유압액추에이터는 압력유를 공급받아 좌우로 벌어지거나 오므려지는 형태의 피스톤-실린더 조합이며, 수평왕복운동을 가위 운동과 유사한 형태의 회전운동으로 변환하는 구동부 암에 전달한다. 마치 낫 모양으로 생긴 구동부 암이 컨베이어(20)의 사각프레임의 적절한 위치에 접합되어 유압액추에이터(51)의 피스톤이 좌우로 벌어질 때, 구동부 암은 컨베이어를 오므려 기울이게 되고, 피스톤이 중앙으로 오므려질 때 구동부 암은 컨베이어를 펼쳐 수평으로 눕게 한다.

상술한 원리는 기본적인 기계 구조 설계에 해당하므로 비록 본 명세서의 도면에서 연결부의 운동형태를 명확히 도시하지 않았다 하더라도 통상의 기술자가 본 명세서의 도면으로부터 충분히 구현해낼 수 있다.

다만 위의 구현과정에서 주의해야 할 점은 구동부 암이 교차이송휠 세트(30)의 사이로 빠져 내려가도록 설계해야 한다는 것이다.

컨베이어 아래쪽에 배치되며 이송롤러의 진행방향과 수직으로 진행방향을 제공하는 다수의 교차이송휠 세트(30)는 도 7에서와 같이 두 개의 컨베이어(20)가 수평으로 누워 있을 때 컨베이어의 이송롤러(21) 사이로 돌출되어야 함은 물론, 이 과정에서 컨베이어 프레임과 유압액추에이터의 구동부 암 운동에도 방해를 주어선 안된다. 도시된 도면을 보면 마치 빗살과 같이 세로로 긴 부품이 위아래로 빠져나가도록 형성되어 있어, 구동부 암이 특정 이송롤러의 연직 아래에만 배치되어 있다면 컨베이어의 펼침(수평화) 운동에 교차이송휠 세트(30)는 아무런 방해를 하지 않음을 알 수 있다.

도 5는 절곡 완료된 붐이 인출 중인 상태이며 도 6은 붐 인출완료 직후의 상태, 도 7은 컨베이어를 수평으로 눕혀 이송휠 세트에 의해 붐을 옆으로 빼내 이송하는 상태를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명 자동인출장치의 동력계통을 쉽게 이해할 수 있는 그림이다.

유압배관을 살펴보면 유압모터(50)와 유압액추에이터(51)는 하나의 유압동력원을 사용하여 구동되며, 견인고리가 특정 위치를 통과할 때 작동되는 유압분배기(53)에 의해 유압동력이 분배되는 구조이다.

견인고리와 붐이 연결되거나 분리될 때, 다시 말해서 로프 형태의 붐 결속구(15)를 견인고리에 걸 때와 뺄 때, 안전을 위해서 견인체인의 속도는 늦춰질 필요가 있다.

이때 컨베이어(20)의 각도를 맞추기 위해 유압액추에이터(51)를 일시적으로 구동 시키면서 유압분배기(53)로 유압모터(50)에 공급되는 동력의 일부를 유압액추에이터(51)에 할당하면, 유압모터(50)의 구동속도는 일시적으로 느려지면서 동시에 컨베이어들은 원하는 각도인 V자형으로 올라오거나 수평으로 내려 펼쳐질 수 있다. 구체적으로 그 시기는 상기 견인고리(10)가 상기 컨베이어(20) 위로 올라오거나 밑으로 내려갈 때, 즉 체인 스프로켓 근처에서 돌고 있을 때가 된다. 이때 작업자는 컨베이어 위에 놓여진 이송대기 붐에서 붐 결속구(15)를 빼내서 다이 위의 절곡완료 붐에 안전하게 걸 수 있다.

이상 본 발명 자동인출장치를 실시예를 통해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술사상은 상기 실시예에만 국한되지 않는다. 예컨대, 종래와 같은 인출 방향이 전체적인 설비의 요구공간을 크게 늘리므로 비효율적이기는 하지만 필요에 따라서 유압모터의 배치를 약간만 조정한다 하여도 종래의 절곡 후처리기와 마찬가지로 붐은 진행방향 그대로 인출될 수 있다. 다시 말해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 활용하여 필요에 따라 명세서 및 도면에 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장된 기술사상을 구현할 수도 있겠으나, 그 또한 이하의 청구범위로 표현되는 본 발명의 기술범주에 당연히 포함된다.

본 발명은 6각 철제붐 또는 4각 철제품과 같이 대칭된 모양에 하나의 봉합부위를 갖는 중후장대 철판 절곡장치에 초점을 맞추어 기술되었으나, 중력에 의해서만 안착되지 않는 양면 지지식 컨베이어를 도입한다면 반드시 하나의 봉합부위가 아닌 다수의 봉합부위와 거기에 삽입되는 다수의 절곡펀치날이 개입되는 복잡한 절곡장치에도 유용하게 응용될 수 있다.

10: 견인고리
11: 견인체인
15: 붐 결속구
20: 컨베이어
21: 이송롤러
30: 교차이송휠 세트
40: 절곡펀치
41: 절곡액추에이터
42: (펀치)몸통날
43: 성형대(다이)
50: 유압모터
51: 유압액추에이터
52: 유압동력원
53: 유압분배기

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 몸통이 얇은 날 형태인 절곡펀치 1개에 의해 한 줄의 봉합부위가 형성되는 각형 철체 붐 절곡장치와 결합되는 자동 인출장치에 있어서,
   철제 붐의 인출경로에 서로 마주보도록 평행하게 배치되는 두 개의 컨베이어(20);
   상기 컨베이어들 사이의 경로에 배치되어 인출경로를 따라 운동하며 견인체인(11)에 의해 구동되는 견인고리(10);
   상기 견인체인(11)을 구동하는 유압모터(50); 및
   상기 두 개의 컨베이어(20)에 결합되어, 컨베이어의 이송면 각도를 변경시키는 유압액추에이터(51); 를 포함하여 구성되고,
   상기 두 개의 컨베이어(20)의 이송면 각도는 상기 견인고리(10)에 철제 붐이 결속되어 있을 때 상기 철제 붐의 하단면 각도와 일치하도록 변경 구동되며, 또한 상기 견인고리(10)에 상기 철제 붐이 결속되어 있지 않을 때 수평 각도로 변경 구동되는 것을 특징으로 하는 철제 붐의 자동인출장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 두 개의 컨베이어(20)가 수평으로 누워 있을 때 상기 컨베이어의 이송롤러(21) 사이로 돌출되도록 배치되는 다수의 교차이송휠 세트(30)를 더 포함하여 구성되는 철제 붐의 자동인출장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유압모터(50)와 상기 유압액추에이터(51)는 하나의 유압동력원(52)을 사용하여 구동되며,
   상기 유압액추에이터(51)의 일시적인 구동 시에 상기 유압모터(50)의 구동속도는 일시적으로 느려지되, 그 시기는 상기 견인고리(10)가 상기 컨베이어(20) 위로 올라오거나 밑으로 내려갈 때인 것을 특징으로 하는 철제 붐의 자동인출장치.

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