KR101595913B1

KR101595913B1 - 자동 각도 절단장치

Info

Publication number: KR101595913B1
Application number: KR1020150186832A
Authority: KR
Inventors: 김용규
Original assignee: 김용규
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2016-02-19
Also published as: KR20160002653A

Abstract

본 발명은 각도 절단장치에 관한 것으로, 구성에 특징을 살펴보면, 승하강작동에 의해 피딩기(p)를 통하여 공급되는 소재(s)를 절단하도록 커팅날(10)이 구비되고, 커팅날(10)은 각도조절축(13)을 중심으로 선회되어 절단각도가 조절되며, 상기 각도조절축(13)은 소재(s)의 일측면 상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어, 커팅날(10)의 각도 및 소재(s) 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하도록 구비되고, 상기 소재(s)의 절단길이에 대한 수치를 입력하는 입력부(15)가 구비되면서 소재 공급길이를 자동으로 제어하는 제어부(17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 본 발명은 커팅날의 각도조절축이 소재의 일측면상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어 커팅날의 각도 및 소재 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하여 절단각도, 절단길이, 소재 폭에 대한 수치입력만으로 절단가공이 자동으로 신속하게 이루어지는 효과가 있다.

Description

자동 각도 절단장치{Angle cutting machine}

본 발명은 자동 각도 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 커팅날의 각도조절축이 소재의 일측면상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어 커팅날의 각도 및 소재 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하여 절단각도, 절단길이, 소재 폭에 대한 수치입력만으로 절단가공이 자동으로 정밀하게 이루어지는 자동 각도 절단장치에 관한 것이다.

통상적으로 새시나 프로파일, 파이프와 같은 소재는 압출방식으로 길게 제작되어 임의의 길이로 절단하여, 창호, 각종 구조물의 프레임, 적재함 등의 소재로 널리 사용되고 있다. 이 경우 소재의 절단면이 외부로 노출되지 않도록, 단부를 45°로 절단가공하여 서로 맞물리도록 연결하는 방식이 주로 채택되고 있다.

이러한 소재 절단장치로서, 실용신안출원 제20-1993-0017699호는 셋팅용 가이드판에 소재를 거치한 상태에서 왕복대에 결합된 원반톱의 높이와 각도를 조절한 후 왕복대를 잡아당겨 소재를 절단하는 장치인데, 절단각도와 길이를 사용자가 수동으로 제어함에 따라, 절단각도와 길이가 정확하지 못하고 작업 속도도 늦어져 작업효율이 크게 떨어지는 문제점이 있다.

또 등록특허 10-1295622호는 소재를 고정 플레이트, 이동 플레이트 및 승강 플레이트에 의해 소재가 한 번의 작업으로 절단되는 기술을 개시하고 있으나, 고정플레이트와 이동플레이트의 절단 간격을 벗어나는 소재는 버려야 하므로 소재 낭비가 심하고, 소재의 절단 길이에 따라 절단장치의 길이가 길어지므로 설치공간을 과도하게 차지하는 문제가 있다.

실용신안출원 제20-1993-0017699호 등록특허 10-1295622호

상기한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 커팅날의 각도조절축이 소재의 일측면상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어 커팅날의 각도 및 소재 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하여 절단각도, 절단길이, 소재 폭에 대한 수치입력만으로 절단가공이 자동으로 정밀하게 이루어지는 자동 각도 절단장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 승하강작동에 의해 피딩기(p)를 통하여 공급되는 소재(s)를 절단하도록 커팅날(10)이 구비되고, 커팅날(10)은 각도조절축(13)을 중심으로 선회되어 절단각도가 조절되며, 상기 각도조절축(13)은 소재(s)의 일측면 상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어, 커팅날(10)의 각도 및 소재(s) 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하도록 구비되고, 상기 소재(s)의 절단길이에 대한 수치를 입력하는 입력부(15)가 구비되면서 소재 공급길이를 자동으로 제어하는 제어부(17)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어부(17)는 소재(s)의 폭, 절단각도, 어느 일측면의 절단길이에 대한 수치입력만으로 다른 일측면에 대한 절단길이가 산출되고, 입력된 절단길이값과 산출된 절단길이값으로 소재(s) 공급길이가 교대로 전환되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커팅날(10)과 인접하는 위치에 설치되어 소재(s)를 고정하는 클램프(12)가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 커팅날(10)은 서보모터에 의해 각도조절되거나, 스톱퍼(18) 및 센서(19)에 의해 설정된 각도에서 정지되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 커팅날의 각도조절축이 소재의 일측면상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어 커팅날의 각도 및 소재 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하여 절단각도, 절단길이, 소재 폭에 대한 수치입력만으로 절단가공이 자동으로 정밀하게 이루어지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 각도 절단장치를 전체적으로 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 자동 각도 절단장치의 승하강 구조를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 자동 각도 절단장치에 의해 절단된 소재를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 자동 각도 절단장치의 커팅날 구조를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 자동 각도 절단장치의 커팅날 작동상태를 도시한 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명은 커팅날의 각도 및 소재 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하여 절단각도, 절단길이, 소재 폭에 대한 수치입력만으로 절단가공이 자동으로 신속하게 이루어지도록 커팅날, 각도조절축, 제어부를 주요구성으로 이루어지는 자동 각도 절단장치에 관한 것이다.

도 1을 참조하여 본 발명의 자동 각도 절단장치를 살펴보면, 승하강작동에 의해 피딩기(p)를 통하여 공급되는 소재(s)를 절단하도록 커팅날(10)이 구비되고, 커팅날(10)은 각도조절축(13)을 중심으로 선회되어 절단각도가 조절되며, 상기 각도조절축(13)은 소재(s)의 일측면 상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어, 커팅날(10)의 각도 및 소재(s) 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 항상 고정된 지점에 일치되도록 구비되고, 상기 소재(s)의 절단길이에 대한 수치를 입력하는 입력부(15)가 구비되면서 소재 공급길이를 자동으로 제어하는 제어부(17)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 커팅날(10)은 피딩기(p)를 통해 공급되는 소재(s)의 이동경로 상에 설치되며, 절단장치의 본체상에 구비되어 구동수단(m)에 의해 회전되는 회전테이블(11a)과 상기 회전테이블(11a)에 수직방향으로 형성되는 가이드프레임(11b)으로 이루어진 작동체(11)에 결합된다.

그리고, 커팅날(10)은 작동체(11) 상에 구비되는 실린더(c)에 의해 아래에 기술된 각도조절축(13) 선상에서 승하강되며 소재(s)를 절단하고, 이때 가이드프레임(11b) 상의 레일(r)이 커팅날(10)의 이동경로를 안내하므로 작동 중 흔들림이나 위치이탈이 최소화된 상태로 왕복운동이 이루어진다.

한편, 상기 커팅날(10)은 통상의 프레스형 절단기에서 널리 사용되는 띠톱날을 사용할 수도 있으나, 절단압력에 의한 소재의 찌그러짐이나 절단면 손상을 방지할 수 있도록 모터 등에 의해 고속회전하는 원형톱날 구조를 채택하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각도조절축(13)은 회전테이블(11a)의 중심에 결합되어 구동수단(m)의 회전력을 전달하는 것으로, 공급된 소재(s)와 수직방향으로 직교하는 위치를 중심으로 하는 회전축(13a) 상에 위치되어, 도 3에 도시된 것처럼 소재(s)의 일측면과 동일선상에 놓여진다. 이에 따라 절단작업 중 커팅날(10)의 각도나 소재(s)의 폭이 변경되더라도 절단의 기준이 되는 커팅날(10)의 중심이 항상 일정한 위치를 유지하게 되므로 다양한 규격의 소재(s)를 여러 각도로 절단가공하기 위해 각도를 변경하더라도 절단길이에 대한 기준점이 항상 고정된 지점에 일치되도록 구비된다.

한편, 제어부(17)는 상기 소재(s)의 절단길이에 대한 수치를 입력하는 입력부(15)가 구비되어 소재 공급길이를 자동으로 제어해준다. 제어부(17)가 입력부(15)로부터 전달받은 수치를 연산하여, 커팅날(10)의 승하강 높이와 각도조절축(13)의 회전각도 및 피딩기(p)를 통한 소재 공급길이를 조절함에 따라, 소재(s)의 공급길이와 가공을 위한 커팅날(10)의 작동거리 및 각도조절축(13)의 회전각도가 사전에 입력된 수치로 자동 제어되어 자동화 시스템이 용이하게 구현되며, 특히 제어부(17)에 의해 커팅날(10)의 승하강 높이와 각도조절축(13)의 회전각도 및 피딩기(p)의 소재길이가 제어되므로 불필요한 동작발생이 방지되어 신속한 작업이 가능해진다.

이때, 상기 제어부(17)는 소재(s)의 두께, 절단각도, 어느 일측면의 절단길이에 대한 수치입력만으로 다른 일측면에 대한 절단길이가 산출되고, 입력된 절단길이값과 산출된 절단길이값으로 소재(s) 공급길이가 교대로 전환된다. 단부에 경사각이 형성되는 소재(s)는 사다리꼴 형상을 이루므로 측면의 길이가 도 4에 도시된 것처럼 d1과 d2로 상이하게 형성되며, 이에 따라 연속 절단시 상술한 각도조절축(13) 상을 통과하는 소재(s) 일측면의 길이가 d1과 d2로 반복된다.

상기 입력부(15)를 이용해 소재(s)의 두께와 절단각도, 최초 절단 길이가 되는 d1 또는 d2값을 수치로 입력하면, 제어부(17)가 최초 입력값에 대응되는 d1 또는 d2값을 자동으로 계산하여 소재를 공급하는 피딩기(p)의 작동거리를 제어해주게 되므로, 각도 변경에 따른 이송거리가 일정하게 반복되므로 소재(s)의 규격이 일정하게 유지된다.

상술한 수치연산을 위한 기준값을 도 3을 참조하여 살펴보면, 도시된 것처럼 소재(s)의 두께(t)를 절단각도(a)의 tan 값으로 나누면 절단각도(a)에 따른 소재(s) 일측의 길이차이 d3가 산정되며, 소재(s) 양단의 d3를 기준길이가 되는 d1으로부터 제함으로써 양단부가 경사절단되었을 때의 d2 길이가 정확하게 산정된다. 이러한 수치 연산이 제어부(17)에 의해 자동으로 이루어져 다양한 각도와 길이변경에도 오차 없이 정확한 길이가 연산 되어 절단가공되므로 각도와 길이계산으로 인한 사용자의 번거로움이 사라지고, 수치오차로 인한 불량이 감소된다.

또한, 상기 커팅날(10)과 인접하는 위치에 설치되어 소재(s)를 고정하는 클램프(12)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 클램프(12)는 피딩기(p)에 의한 소재(s) 공급이 완료된 상태에서 작동되며, 이송 완료된 소재(s)를 가압지지하여 커팅날(10) 의한 가공시 소재(s)의 흔들림이나 위치이탈이 발생하는 것을 방지하여 정밀한 절단가공이 가능해진다.

그리고, 상기 커팅날(10)은 서보모터에 의해 각도조절되거나, 스톱퍼(18) 및 센서(19)에 의해 설정된 각도에서 정지된다.

상기 커팅날(10)이 결합되는 작동체(11)는 하단의 회전테이블(11a) 둘레에 도 4 및 도 5에 도시된 것처럼 회동각을 감지하는 센서(19)가 일정간격을 두고 구비되며, 각각의 센서(19)는 작동체(11)가 수용되는 절단장치의 본체 상에 별도 구비되는 감지부(19')와 접하는 것으로 커팅날(10)의 회전각을 감지하여 회전이 사전에 정해진 각도에 도달했을 때 구동수단(m)에 정지 또는 방향전환신호를 보내진다. 이처럼 다수의 센서(19)가 서로 연계되어 커팅날(10)의 회전각도를 제어해주므로 소재의 절단각도를 필요에 따라 자유로이 조정하는 것이 가능하며 절단작업의 자동화가 용이하게 구현된다.

한편, 상기 회전테이블(11a)의 둘레에는 커팅날(10)의 회동을 구속하기 위해 상기 센서(19)와 대응되는 복수의 스톱퍼(18)가 구비된다. 스토퍼(18)은 회전테이블(11a)이 구동수단(m)의 회전원심력에 의해 정위치에 멈추지 못함으로 인해 커팅날(10)의 절단각도가 기준각도에서 어긋나는 것을 방지하기 위한 것으로, 회전테이블(11a) 둘레에 형성되는 홈 형상의 제 1스토퍼(18a)와, 상기 제 1스토퍼(18a)와 대응되도록 각도절단장치의 본체 상에 형성되는 돌기구조의 제 2스토퍼(18b)를 함께 지칭하며, 상기 스토퍼(18)로 작동 정지신호가 인가되었을 때 각각의 스토퍼(18)가 서로 맞물려 고정됨으로써 회전테이블(11a)을 물리적으로 구속해주어 각도조절축(13)을 중심으로 회동되는 커팅날(10)을 정확한 절단각도로 정지시켜 준다.

참고로, 상기 스토퍼(18)는 상시 접촉으로 인한 마모와 작동저항을 감소시킬 수 잇도록 센서(19)의 정지신호를 전달받았을 때에만 돌출되는 가동 구조를 채택하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 커팅날(10)은 서보모터에 의해 회전반경이 제어될 수 있다. 서보모터는 외부 제어신호를 전달받아 회전각도가 제어가 정밀하게 이루어지는 모터의 일종으로 각종 자동화 설비의 정밀제어를 위해 널리 사용되고 있는 기술이다. 서보모터가 구동수단(m)으로 채택되어 상술한 제어부(17)의 신호를 전달받아 회전테이블(11a)의 회동각도를 제어해줌으로써 커팅날(10)의 회동각도를 정확하게 제어하는 것이 가능하다.

도면을 참조하여 본원 발명의 구체적인 실시 예를 살펴보면, 소재(s)가 컨베이어 롤러 형태의 피딩기(p)에 투입된 상태에서 입력부(15)를 이용해 소재의 절단각도와 두께, 최초절단되는 길이가 입력되며, 입력된 수치에 따라 제어부(17)가 소재(s) 가공을 위한 피딩기(p)와 커팅날(10)의 작동거리와 회전각도를 제어해준다.

이때, 제어부(17)는 입력된 수치를 기준으로 커팅날(10)의 절단각도변경에 따른 소재 기준면의 길이 변화 값을 자동으로 연산해준다. 이를 실시 예를 들어 설명하면 두께가 30mm인 소재의 최초이송길이 d1이 350mm로 결정된 상태에서 단부가 45°로 절단되면, 두께 30mm를 절단각도 45°의 tan 값으로 나눈 '30mm÷tan 45°'의 계산에 따라 경사부의 밑변 길이가 30mm로 산정되며, 상기 경사부가 소재(s) 양단에 대응되게 형성되므로 d2의 길이는 290mm가 된다.

이렇게, 소재(s)의 절단각도와 두께에 따른 이송거리가 결정되면 제어부(17)로부터 작동신호를 전달받은 피딩기(p)가 소재(s)를 커팅날(10)이 구비된 각도조절축(13) 선상까지 d1 수치인 350mm와 d2 수치인 290mm로 번갈아 반복 공급해주게 된다.

각도조절축(17) 선상에 구비된 커팅날(10)은 가이드프레임(11b)과 가이드프레임(11b) 하단의 회전테이블(11a)로 이루어진 작동체(11)상에서 승하강되며, 회전테이블(11a)이 제어부(17)에 의해 작동 제어되는 구동수단(m)과 결합되어 사전에 정해진 절단각도에 따라 회전됨에 따라 절단각도의 변경이 이루어진다.

제어부(17)의 신호를 받아 피딩기(p)가 소재(s)를 d1 길이인 350mm만큼 공급하면, 커팅날(10)이 결합된 작동체(11)의 회전테이블(11a)이 회전하며 커팅날(10)의 절단각도제어가 이루어진다. 실시예 상에서는 회전테이블(11a)상에 형성된 각각의 센서(19)와 스톱퍼(18)가 45˚간격으로 형성되어 한 번의 작동으로 45˚의 경사조정이 이루어지며, 각도 전환 후에 돌기 구조의 제2스톱퍼(18b)가 결합된 실린더와 피스톤 작동에 의해 돌출되어 회전테이블(11a) 상의 제1스톱퍼(18a)에 끼워지며 각도를 고정시켜준다.

이 상태에서 작동체(11)에 구비된 실린더(c)가 작동하면 커팅날(10)을 하강하며 소재(s)를 절단해주며, 이때 투입이 완료된 소재(s)는 클램프(12)에 의해 견고하게 위치고정되므로 승하강 및 회전되는 커팅날(10)과 접촉하더라도 위치를 벗어나지 않게 된다.

소재(s)를 절단한 커팅날(10)은 후속 작업을 위해 절단 완료 후 바로 상승하여 다음 절단작업을 준비하게 된다. 커팅날(10)의 상승으로 한 번의 절단작업이 완료되면 회전테이블(11a)을 구속하던 스톱퍼(18)가 해제되고 제어부(17)로부터 다음작업을 위한 각도가 입력되어 회전테이블(11a)이 역방향으로 회전되며, 피딩기(p)로는 사전에 연산된 d2값 290mm가 입력되어 소재(s)의 재공급이 이루어지므로 연속적인 가공이 이루어지게 된다.

한편 투입된 소재(s)는 사전에 정확한 길이로 가공된 것이 아니므로, 여러 차례의 연속적인 절단가공과정이 이루어진 후에는 가공길이를 만족하지 못하는 잔재가 발생하게 된다. 이러한 잔재의 수거를 위해 피딩기(p)의 일측에는 피딩기(p)나 클램프(12)구조에 지지되지 못하는 소재가 자동배출되도록 측방향으로 하향경사지게 형성된 배출레일(21)이 구비되며 배출레일(21) 단부에는 배출된 잔재의 수거작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 보관함(22)이 배치된다.

10 : 커팅날 13 : 각도조절축
15 : 입력부 17 : 제어부
p : 피딩기 s : 소재

Claims

승하강작동에 의해 피딩기(p)를 통하여 공급되는 소재(s)를 절단하도록 커팅날(10)이 구비되고, 커팅날(10)은 각도조절축(13)을 중심으로 선회되어 절단각도가 조절되며, 각도조절축 중심에 결합되어 구동수단(m)에 의해 회전되는 회전테이블(11a)이 구비되며,
상기 각도조절축(13)은 소재(s)의 일측면 상에서 세로로 건너지른 선과 동축상에 일치되어, 커팅날(10)의 각도 및 소재(s) 폭이 변경되더라도 절단길이에 대한 기준점이 불변하도록 구비되고,
상기 소재(s)의 절단길이에 대한 수치를 입력하는 입력부(15)가 구비되면서 소재 공급길이를 자동으로 제어하는 제어부(17)를 포함하여 구성되고,
상기 회전테이블(11a) 둘레에는 홈 형상의 제 1스토퍼(18a), 센서(19)를 구비하고, 각도절단장치의 본체 상에는 감지부(19'), 돌기구조의 제 2스토퍼(18b) 및 제 2스토퍼(18b)를 작동시키는 실린더와 피스톤이 구비되며,
상기 센서(19)가 커팅날(10)의 회전각을 감지하여 사전에 정해진 각도에 도달했을 때, 구동수단(m)으로 정지신호를 보내고, 돌기구조의 제2스토퍼(18b)가 피스톤과 실린더에 의해 홈 형상의 제1스토퍼(18a)와 맞물리도록 하여 회전테이블(11a)이 정해진 회전각도에 정확히 멈추도록 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 각도 절단장치.
제 1항에 있어서,
상기 제어부(17)는 소재(s)의 폭, 절단각도, 어느 일측면의 절단길이에 대한 수치입력만으로 다른 일측면에 대한 절단길이가 산출되고, 입력된 절단길이값과 산출된 절단길이값으로 소재(s) 공급길이가 교대로 전환되는 것을 특징으로 하는 자동 각도 절단장치.