KR101605231B1 - 금속판 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속판 절단장치에 관한 것으로, 상면에 금속판이 위치되는 받침부, 상기 받침부의 상면에 지지되는 프레임부, 및 상기 프레임부를 따라 이동가능한 절단부를 포함하고, 상기 절단부는 제1 구동부, 회전축이 상기 금속판보다 상부에 위치하도록 회전되어 상기 금속판을 절단하는 톱날부, 및 상기 제1 구동부의 구동력을 상기 톱날부에 전달하여 상기 톱날부가 회전되도록 하는 동력전달부를 포함하는 것을 특징으로 하며, 금속판의 절단면에 절단설의 발생이 없으면서도 이차 가공이 불필요한 금속판 절단장치를 제공한다.

Description

금속판 절단장치{Device for cutting metal plate}

본 발명은 금속판 절단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 톱날부의 회전축이 금속판보다 상부에 위치하여 절단과정이 용이한 금속판 절단장치에 관한 것이다.

종래 금속판 특히 후판을 절단하는 경우 가스토치를 사용하고 있다. 이때 가스토치를 이용하여 금속판을 절단하는 경우, 가스토치에 의하여 가열된 금속판이 산소와 산화반응을 일으키게 되고 산화반응열에 의하여 가열된 부분에 금속 용융부가 생성되어, 금속 용융부가 중력에 의해 하방으로 흘러 금속판 사이에 틈이 발생됨으로써 금속판이 절단되도록 하는 원리를 갖고 있다.

이러한 경우 하방으로 흘러 내리는 용융된 금속은 절단면의 하부 및 금속판의 하부면과 에지부에 맺혀 '절단설'이라는 부위를 형성하게 된다. 이러한 현상은 비단 가스토치뿐만 아니라 플라즈마 및 레이저 절단 또는 브라운 가스 절단에서도 공통적으로 발생하는 것으로서, 절단하고자 하는 소재의 절단부위를 용융시켜 발생하는 틈을 이용하는 절단 방식에서는 모두 발생하는 공통적 현상이다.

그런데, '절단설'이 절단된 금속판에 존재할 경우 그 자체로 금속판의 형상을 바람직하지 않게 할 뿐 아니라 금속판이 추후 선박, 강관 또는 구조물과 같은 특별한 용도로 용접되거나 별도의 가공을 받을 경우 최종품의 형상과 구조를 불량하게 할 우려가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 '절단설'이 형성된 금속판의 절단면을 제거하는 이차 가공 공정을 거치는 것을 고려할 수 있는데, 이는 시간 및 비용이 소요될 뿐만 아니라 이러한 이차 가공 공정에 의해서도 '절단설'이 완전히 제거되기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 금속판을 절단할 때 '절단설'이 발생되지 않도록 하여 금속판 절단면의 품질을 향상시키는 금속판 절단장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 금속판 절단장치는, 상면에 금속판이 위치되는 받침부, 상기 받침부의 상면에 지지되는 프레임부, 및 상기 프레임부를 따라 이동가능한 절단부를 포함하고, 상기 절단부는 제1 구동부, 회전축이 상기 금속판보다 상부에 위치하도록 회전되어 상기 금속판을 절단하는 톱날부, 및 상기 제1 구동부의 구동력을 상기 톱날부에 전달하여 상기 톱날부가 회전되도록 하는 동력전달부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 동력전달부는 다수의 기어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기어부는 각각 축, 및 상기 축에 연결되되 다른 기어부의 기어와 서로 치합되는 적어도 하나의 기어를 포함할 수 있다.

또한, 각각의 상기 축을 지지하는 베어링부를 더 포함할 수 있다.

또한, 서로 치합되는 서로 다른 상기 기어부의 기어는, 상기 제1 구동부에 멀리 위치하는 상기 기어부의 기어가 상기 제1 구동부에 가깝게 위치하는 상기 기어부의 기어보다 직경이 클 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는 상기 구동부의 구동력을 3단 이상 감속시킬 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는, 상기 제1 구동부에 일측이 연결되어 상기 제1 구동부의 구동력을 전달받아 회전되는 풀리부, 상기 풀리부의 타측과 연결되어 상기 풀리부를 통해 상기 제1 구동부의 구동력을 전달받는 입력기어부, 상기 입력기어부와 치합되는 제1 기어부, 및 상기 제1 기어부와 치합되는 제2 기어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는, 일측이 상기 제2 기어부와 치합되고 타측이 상기 톱날부와 연결되어 상기 톱날부를 회전시키는 출력기어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 기어부는 상기 입력기어부의 입력기어와 치합되는 제1-1 기어 및 상기 제2 기어부의 제2-1 기어와 치합되는 제1-2 기어를 구비할 수 있다.

또한, 상기 제2 기어부는 상기 제2-1 기어 및 상기 출력기어부의 출력기어와 치합되는 제2-2 기어를 구비할 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는, 상기 출력기어부의 출력기어와 치합되는 역회전방지기어를 구비하여 상기 출력기어부의 역회전을 방지하는 역회전방지기어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는, 상기 제2 기어부와 치합되는 제3 기어부, 및 일측이 상기 제3 기어부와 치합되고 타측이 상기 톱날부와 연결되어 상기 톱날부를 회전시키는 출력기어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 동력전달부는 상기 기어부를 수용하는 하우징부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하우징부 내에는 상기 하우징부 내부와 외부를 순환하는 윤활오일이 채워질 수 있다.

또한, 상기 하우징부는 상기 다수의 기어부 중 상기 톱날부와 연결되는 출력기어부가 다른 기어부들에 비하여 길어 L자 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 오른쪽으로 이동되면 상기 톱날부는 시계방향으로 회전되어 상기 금속판을 절단하고, 상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 왼쪽으로 이동되면 상기 톱날부는 반시계방향으로 회전되어 상기 금속판을 절단할 수 있다.

또한, 상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 이동되면서 상기 톱날부가 회전되어 상기 금속판을 절단할 수 있다.

또한, 상기 절단부를 이동시키는 제2 구동부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 프레임부는, 상기 받침부에 의해 지지된 제1 프레임부, 및 상기 제1 프레임부로부터 절곡되어 상기 받침부의 상면과 평행한 제2 프레임부를 포함하고, 상기 절단부는 상기 제2 프레임부를 따라 이동될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 금속판 절단장치에 따르면 회전되는 톱날부를 포함하는 절단부로 금속판을 절단하는바, '절단설'이 형성되지 않아 금속판의 절단면 품질이 향상되고 이차 가공 공정이 불필요하므로 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 절단장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 도 1에 도시한 금속판 절단장치와 비교하기 위한 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 톱날부가 금속판을 절단하는 과정에 따른 힘의 분포를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 절단부의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 10은 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 절단속도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 가스토치에 의해 절단된 금속판의 절단면을 나타낸 사진이다.
도 12는 도 1에 도시한 금속판 절단장치에 의해 절단된 금속판의 절단면을 나타낸 사진이다.
도 13은 도 9에 도시한 금속판 절단장치의 변형예에 따른 절단부의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 14는 도 1에 도시한 금속판 절단장치의 톱날부와 금속판을 나타낸 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속판 절단장치의 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시한 금속판 절단장치의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속판 절단장치의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 18 내지 도 20은 도 17에 도시한 금속판 절단장치의 작동방식을 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 측면에서 바라본 개략적인 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)에 대해 살펴보기로 한다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)는 받침부(110), 프레임부(140), 및 절단부(160)를 포함하되, 절단부(160)는 제1 구동부(167), 회전축(164)이 받침부(110)의 상면에 놓인 금속판(200)보다 상부에 있는 톱날부(161), 및 제1 구동부(167)의 구동력을 톱날부(161)에 전달하는 동력전달부(180)를 포함할 수 있다.

받침부(110)는 상면에 금속판(200)을 지지하는 부재로서, 금속판 절단장치(100a)의 베이스가 되는 부분이다.

여기서, 받침부(110)는 평판 형상의 본체부(111)와 본체부(111)에 설치되어 금속판(200)을 본체부(111)에 지지하는 지지부(112)를 포함할 수 있다. 이때, 지지부(112)는 금속판(200)의 이동 중 금속판(200)의 표면에 마찰 흠이 생기는 것을 방지하기 위한 부재로서, 예를 들어 다수의 볼캐스터로 구현될 수 있다. 이러한 볼캐스터는 볼(113)이 하우징(114) 내에서 자유롭게 회전 가능하며 볼(113)과 하우징(114) 사이에 스프링이 구비되어 금속판(200)의 표면이 균일하지 않아 울퉁불퉁하더라도 금속판(200)의 각 지점과 점접촉하여 금속판(200)을 안정적으로 지지할 수 있다.

한편, 금속판(200)은 받침부(110) 상에 로딩부(120)를 통해 로딩될 수 있으며 로딩부(120)의 구동에는 예를 들어 유압 등을 이용할 수 있다. 또한, 로딩부(120)는 금속판(200)의 절단 후 금속판(200)을 금속판 절단장치(100a)로부터 언로딩하는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 받침부(110)의 영역 중 금속판(200)이 배출되는 출측에는 롤러 등을 구비함으로써 금속판(200)의 배출 과정을 용이하게 할 수 있다.

또한, 받침부(110)에는 금속판(200)을 받침부(110)의 방향으로 가압하여 금속판(200)의 위치를 잡아주는 고정부(130)가 구비될 수 있다. 여기서, 고정부(130)는 금속판(200)의 상부로부터 하강하여 금속판(200)의 상면을 가압할 수 있으며, 이에 따라 절단공정 시에도 금속판(200)의 위치가 흐트러지지 않도록 할 수 있다. 이러한 고정부(130)는 예를 들어 지지대(131), 유압부(132), 클램핑축(133), 및 클램핑판(134)으로써 구현될 수 있으며, 지지대(131)에 연결된 유압부(132)를 작동시켜 클램핑축(133)을 신장시키고, 이에 따라 클램핑판(134)이 금속판(200)의 상면에 접촉되게 함으로써, 금속판(200)을 가압하여 금속판(200)을 고정할 수 있다.

프레임부(140)는 금속판(200)이 위치된 받침부(110)의 상면에 지지되어 절단부(160)의 이동을 안내하고 지지하는 부재이다.

여기서, 프레임부(140)는 받침부(110)의 본체부(111) 상면에 지지될 수 있다. 또한, 프레임부(140)는 받침부(110)에 연결된 제1 프레임부(141)와 제1 프레임부(141)로부터 절곡되어 받침부(110)의 상면과 평행하게 연장된 제2 프레임부(142)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 프레임부(141)는 한 쌍으로 구비되고 제2 프레임부(142)는 한 쌍의 제1 프레임부(141)를 연결할 수 있으며, 이에 따라 프레임부(140)는 전체적으로 "П"과 같은 형상을 가질 수 있다. 또한, 제1 프레임부(141)는 제2 프레임부(142)를 받침부(110)에 지지하는 역할을 수행하고, 제2 프레임부(142)는 절단부(160)가 이동되는 레일 또는 가이드로써의 기능을 수행할 수 있다.

한편, 제2 프레임부(142)는 외면에 나사산이 형성된 스크류부(143)를 포함할 수도 있으며 이러한 스크류부(143)를 회전시키는 예를 들어 모터와 같은 제2 구동부(150)가 제2 프레임부(142)에 인접하게 설치될 수 있다. 한편, 동력전달부(180)는 이러한 제2 프레임부(142)의 스크류부(143)에 치합되는 부재를 구비할 수 있으며, 이에 따라 스크류부(143)의 회전에 의해 동력전달부(180)가 이동되어 동력전달부(180)와 연결된 톱날부(161)와 제1 구동부(167), 즉 절단부(160)가 일체로 이동될 수 있다.

절단부(160)는 프레임부(140)를 따라 받침부(110)의 상면에 평행하게 이동되면서 금속판(200)을 절단하는 부재로서, 제1 구동부(167), 톱날부(161), 및 제1 구동부(167)의 구동력을 톱날부(161)에 전달하여 톱날부(161)가 회전되도록 하는 동력전달부(180)를 포함할 수 있다.

여기서, 절단부(160)는 제2 프레임부(142)를 따라 이동될 수 있으며, 이에 따라 금속판(200)의 절단하고자 하는 부위에 대응되게 이동될 수 있다. 따라서, 절단부(160)는 제2 프레임부(142)를 따라 이동되는바 제2 프레임부(142)와 평행한 방향으로 금속판(200)이 절단될 수 있다. 이때, 절단부(160)를 이동시키는 부재는 앞서 설명한 제2 구동부(150)가 될 수 있으며, 제2 구동부(150)는 제2 프레임부(142)의 스크류부(143)를 회전시키는 방식으로 스크류부(143)와 예를 들어 나사 연결된 절단부(160)를 이동시킬 수 있다. 단, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 구동부(150)가 예를 들어 유압 실린더로 구현되어 직접 절단부(160)를 이동시키고 제2 프레임부(142)는 단순히 절단부(160)를 가이드하는 역할로 제한하는 것도 가능하다 할 것이다. 또한, 제2 구동부(150)가 별도의 이송레일, 예를 들어 콘베이어 벨트와 같은 분할형 이송레일을 구동시키는 것도 가능하고, 이때 이송레일에 연결된 절단부(160)가 이동되는 구성도 가능하다 할 것이다. 여기서, 제2 구동부(150)가 이송레일을 구동하여 절단부(160)를 이동시키는 구성은 금속판(200)의 길이가 상대적으로 길 때 유용할 수 있다.

한편, 절단부(160)는 금속판(200)을 직접 절단하는 부재로서 톱날부(161)를 포함할 수 있다. 이때, 톱날부(161)는 다수의 톱날(165)을 갖는 원형판 형상을 가질 수 있으며 예를 들어 모터와 같은 제1 구동부(167)에 의해 구동력을 전달받아 회전되면서 금속판(200)을 절단할 수 있다. 또한, 절단부(160)가 제2 프레임부(142)를 따라 수평으로 이동되면서 톱날부(161)가 회전되어 금속판(200)을 절단하게 되는바, 금속판(200)의 길이가 길더라도 용이하게 금속판(200)을 절단할 수 있다. 또한, 톱날부(161)에는 패드부(162)가 부가될 수도 있으며 패드부(162)는 톱날부(161)가 금속판(200)을 절단할 때 좌우로 유동되지 않도록 할 수 있다. 또한, 톱날부(161)에는 방열홀(163)이 형성될 수도 있고 이러한 방열홀(163)은 톱날부(161)의 절단 과정 중 마찰에 의해 발생되는 열을 외부로 배출하여 톱날부(161)에 걸리는 응력을 감소시킬 수 있다.

또한, 톱날부(161)의 회전축(164)은 금속판(200)보다 상부, 즉 받침부(110)와 반대되는 금속판(200)의 면 외측에 위치될 수 있으며, 톱날부(161)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전될 수 있다. 이때, 톱날부(161)의 회전방향은 톱날부(161)의 회전축(164)이 금속판(200)보다 상부에 위치하는 것과 절단부(160)의 이동방향에 따라 결정되는 것이 바람직한데, 이에 대해서는 이하에서 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 4 내지 도 6은 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)와 비교하기 위한 도면이고, 도 7 및 도 8은 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 톱날부(161)가 금속판(200)을 절단하는 과정에 따른 힘의 분포를 개략적으로 나타낸 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)의 톱날부(161)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 톱날부(10)의 회전축(11)이 금속판(20)보다 하부에 존재하고 톱날부(10)가 오른쪽으로 이동되면서 시계방향으로 회전되는 경우 이송력과 절단력의 합인 합력은 금속판(20)을 톱날부(10)로부터 밀어내는 방향이 될 수 있다. 즉, 도 4와 같이 금속판(20)에 물리는 톱날(12) 관점에서 보았을 때와 도 5와 같이 금속판(20)에서 벗어나는 톱날(13) 관점에서 보았을 때 모두 합력의 방향은 도면에서 오른쪽 방향의 성분을 갖게 되어 금속판(20)을 톱날부(10)로부터 밀어내는 척력이 발생될 수 있다. 따라서, 절단 과정이 효율적으로 이루어지지 못하여 톱날부(10)가 헛돌 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 6에 도시한 바와 같이 톱날부(10)를 반시계방향으로 회전시키는 방안을 고려해볼 수도 있을 것이나, 톱날부(10)에 의해 절단된 칩(14)이 톱날부(10)를 타고 올라가기 때문에 칩(14)이 금속판(20)의 상부나 구동부에 끼일 수 있어 절단공정이 원활하게 이루어질 수 없다.

그러나, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)의 경우 톱날부(161)의 회전축(164)이 금속판(200)보다 상부에 위치하므로, 톱날부(161)와 금속판(200) 간에 척력이 발생되지 않으면서 칩(166)이 원활하게 배출될 수 있다. 구체적으로 도 7과 같이 금속판(200)에 물리는 톱날(165a) 관점에서 보았을 때 절단력과 이송력의 합인 합력은 하부 방향이므로 금속판(200)이 밀리지 않으며 도 8과 같이 금속판(200)에서 벗어나는 톱날(165b) 관점에서 보았을 때 합력은 금속판(200)을 당기는 방향이 될 수 있다. 즉, 오히려 금속판(200)과 톱날부(161) 간에 당기는 힘인 인력이 발생되어 금속판(200)이 밀리지 않고 원활하게 절단될 수 있다. 더욱이 절단부(160)가 수평 이동되므로 절단반력에 의한 영향을 최소화할 수 있으며 절단 면적이 작아 이송력이 상대적으로 낮아도 절단부(160)의 이송이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서, 제2 구동부(150)의 모터 용량을 감소시키는 것이 가능하다. 이때, 칩(166)은 톱날부(161)를 따라 금속판(200)의 하부 방향으로 이동되는바, 용이하게 배출되는 것이 가능할 수 있다. 상기와 같이 톱날부(161)와 금속판(200) 간에 척력이 발생되지 않게 하면서도 칩(166)을 용이하게 배출하려면, 톱날부(161)의 회전방향과 이송방향이 대응되는 것이 중요한데, 구체적으로 도 7 및 도 8과 같이 이송방향이 오른쪽을 향하는 경우 톱날부(161)가 시계방향으로 회전되게 하고, 이송방향이 왼쪽을 향하는 경우 톱날부(161)가 반시계방향으로 회전되게 할 수 있다.

도 9는 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 절단부(160)의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 절단부(160)의 동력전달부(180)와 제1 구동부(167)에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 동력전달부(180)는 제1 구동부(167)의 구동력을 톱날부(161)에 감속시켜 전달하는 다수의 기어부(181, 182, 183, 184)를 포함할 수 있다. 이때, 각각의 기어부(181, 182, 183, 184)는 축(181a, 182a, 183a, 184a)과 축(181a, 182a, 183a, 184a)에 연결되되 다른 기어부(181, 182, 183, 184)의 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)와 치합되는 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)를 구비할 수 있다. 아래에는 구체적인 실시예를 설명할 것이나, 본 발명은 이에 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.

본 실시예에 따른 동력전달부(180)는 예를 들어, 제1 구동부(167)로부터 톱날부(161)를 따르는 동력라인에서 차례로 풀리부(189), 입력기어부(181), 제1 기어부(182), 제2 기어부(183), 및 출력기어부(184)를 포함할 수 있다. 여기서, 풀리부(189)는 제1 구동부(167)에 일측이 연결되고 입력기어부(181)에 타측이 연결되어, 제1 구동부(167)가 구동되면 회전됨으로써 제1 구동부(167)의 구동력을 입력기어부(181)에 전달할 수 있다. 이때, 풀리부(189)의 감속은 본 실시예에서 정의하는 감속은 아니나, 풀리부(189)와 연결되는 제1 구동부(167)의 부분과 입력기어부(181)의 부분의 직경을 적절히 조절하여 제1 구동부(167)의 구동력을 풀리부(189)로써 0차 감속시킬 수도 있다. 예를 들어, 풀리부(189)와 연결되는 제1 구동부(167)의 부분의 직경을 풀리부(189)와 연결되는 입력기어부(181)의 부분의 직경보다 작게 함으로써 0단 감속을 구현할 수 있을 것이다.

한편, 풀리부(189)를 통해 전달된 구동력은 입력기어부(181)를 회전시키고, 이에 따라 입력기어부(181)의 입력기어(181b)도 회전될 수 있다. 입력기어(181b)가 회전되면 이에 치합된 제1 기어부(182)의 제1-1 기어(182b)도 회전되며, 이때 상대적으로 제1 구동부(167)에 멀리 위치하는 제1-1 기어(182b)의 직경을 상대적으로 제1 구동부(167)에 가깝게 위치하는 입력기어(181b)의 직경보다 크게 함으로써 1단 감속을 수행할 수 있다. 또한, 제1 기어부(182)까지 전달된 구동력은 제1-2 기어(182c)를 통해 제2 기어부(183)의 제2-1 기어(183b)에 전달되며, 이때 제2-1 기어(183b)의 직경을 제1-2 기어(182c)의 직경보다 크게 함으로써 2단 감속을 수행할 수 있다. 또한, 제2 기어부(183)까지 전달된 구동력은 제2-2 기어(183c)를 통해 출력기어부(184)의 출력기어(184b)에 전달되며, 이때 제2-2 기어(183c)의 직경을 출력기어(184b)의 직경보다 작게 함으로써 3단 감속을 수행할 수 있다. 이에 따라 입력기어부(181)를 통해 들어온 제1 구동부(167)의 구동력은 각 기어부(181, 182, 183, 184)들을 통해 감속되어 최종 출력기어부(184)를 통해 출력기어부(184)에 연결된 톱날부(161)에 전달되어, 톱날부(161)를 회전시킬 수 있다.

한편, 제1-1 기어(182b)와 제1-2 기어(182c)와 같이 하나의 기어부(182, 183)에 포함되는 서로 다른 기어(182b, 182c, 183b, 183c)의 직경은 제1 구동부(167)에 가까운 기어부(181, 182)와 연결되는 기어(182b, 183b)가 먼 기어부(183, 184)와 연결되는 기어(182c, 183c)에 비해 크도록 할 수 있다. 이에 따라 각 기어부(181, 182, 183, 184)의 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)의 직경이 너무 커지는 것을 방지할 수 있으며, 동력전달부(180)의 부피가 커지는 것을 방지할 수 있다. 상기와 같이 입력기어부(181)와 출력기어부(184) 사이에 2개의 기어부(182, 183)가 포함되는 경우 3단 감속이 이루어질 수 있으며, 본 발명은 3단 감속 이상이 이루어지게 함으로써 급격한 감속을 방지하여 기어비를 상대적으로 작게 할 수 있다. 따라서, 상대적으로 너무 큰 직경을 갖는 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)를 필요로 하지 않을 수 있으며, 너무 큰 직경을 갖는 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)를 사용하는 경우 발생될 수 있는 문제점인 파손, 소음, 진동을 방지하고, 제1 구동부(167)의 용량이 상대적으로 작더라도 큰 회전토크를 부여하고 기어(181b, 182b, 182c, 183b, 183c, 184b)들간의 회전방향을 제어할 수 있다. 이때, 출력기어부(184)와 이에 치합되는 제2 기어부(183)의 기어비는 2 이하로 제어할 수 있는데, 이는 절삭 중 발생하는 회전토크의 변화에 따른 기어 파손 및 진동을 방지하기 위함일 수 있다. 또한, 각 기어부(181, 182, 183, 184)의 축(181a, 182a, 183a, 184a)의 직경은 제1 구동부(167)에서 멀어질수록 커질 수 있으며, 이에 따라 금속판(200)의 절단시 발생하는 큰 절상하중과 회전토크에 의한 출력기어부(184)의 피로 파괴 발생 가능성 및 비틀림 변형 가능성을 낮출 수 있다.

한편, 동력전달부(180)는 기어부(181, 182, 183, 184)들을 내부에 수납하는 하우징부(188)를 더 포함할 수 있다. 이때, 하우징부(188)는 톱날부(161)와 연결되는 출력기어부(184)가 다른 기어부(181, 182, 183)에 비하여 상대적으로 길기 때문에 "L"자형이 될 수 있으며, 출력기어부(184)의 상부에 위치하는 하우징부(188)의 영역은 제2 프레임부(142)와 마주보게 되어 절단부(160)의 이동에 따른 가이드 역할을 수행할 수도 있다(도 3 참조). 또한, 하우징부(188)의 내에는 하우징부(188)의 내외부로 순환하는 윤활오일(188a)이 채워질 수 있는데, 윤활오일(188a)은 기어부(181, 182, 183, 184)의 기어 회전을 원활하게 하고 마찰소음이 발생되는 것을 낮출 수 있다.

도 10은 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 절단속도를 나타낸 그래프이고, 도 11은 가스토치에 의해 절단된 금속판의 절단면을 나타낸 사진이며, 도 12는 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)에 의해 절단된 금속판의 절단면을 나타낸 사진이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)에 대해 더욱 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 10은 강도 400MPa, 절단길이 1200mm, 두께 200mm를 갖는 금속판에 대하여 실제 테스트를 한 결과로서, 가스토치를 이용한 경우 절단속도가 약 150mm/min에 불과하나 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100a)를 이용한 경우 절단속도가 약 350mm/min으로서 가스토치를 이용한 경우에 비하여 2배 이상 빠른 것을 확인할 수 있다. 이때, 상기 결과는 금속판 절단장치(100a)의 톱날부로 원형을 이용한 경우로서, 띠형을 이용하는 경우 30~40mm/min으로 절단속도가 매우 느린 것으로 결과가 도출되었는바, 톱날부는 원형으로 구현하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이 가스토치를 이용한 경우 '절단설'이 존재하여 금속판의 절단면이 매끄럽지 못하나, 도 12에 도시한 바와 같이 금속판 절단장치(100a)를 이용한 경우 금속판의 절단면이 매우 매끄럽게 도출될 수 있음을 확인할 수 있다. 이때, 테스트에 의하면 가스토치의 경우 2~3mm의 치수 편차를 보였으나 금속판 절단장치(100a)의 경우 0.02~0.04mm의 뛰어난 치수 편차를 보이는 것으로 나타났다. 따라서, 본 실시예에 따른 경우 금속판 절단면이 매끄러우므로 별도의 이차 가공 공정이 불필요하며, 이에 따라 비용 및 시간을 절감할 수 있다.

도 13은 도 9에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 변형예에 따른 절단부(160')의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 절단부(160')에 대해 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 절단부(160')의 동력전달부(180')는 이전 실시예와는 달리 제3 기어부(185)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제3 기어부(185)의 제3-1 기어(185b)는 제2 기어부(183)의 제2-2 기어(183c)와 치합되고 제3-2 기어(185c)는 출력기어(184b)와 치합될 수 있으며, 이에 따라 감속이 한 번 더 이루어져 4단 감속을 구현할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 동력전달부(180')에 역회전방지기어부(186)가 더 포함될 수 있다. 이때, 역회전방지기어부(186)는 역회전방지기어(186b)를 구비하며, 역회전방지기어(186b)는 출력기어부(184)의 출력기어(184b)와 치합되어 출력기어부(184)의 역회전을 방지할 수 있다. 여기서, 역회전방지기어부(186)는 널리 공지되어 있는 파우더 브레이커를 포함할 수도 있다. 또한, 역회전방지기어부(186)는 제3 기어부(185)와 중첩되지 않는 영역에 설치될 수 있다. 단, 역회전방지기어부(186)는 반드시 제3 기어부(185)가 포함되어 있을 때에만 국한되는 것이 아니며 이전 실시예와 같이 제2 기어부(183)까지만 포함된 경우에도 출력기어부(184)에 치합하여 사용할 수 있다.

한편, 동력전달부(180')는 기어부(181, 182, 183, 184, 185, 186)의 축(181a, 182a, 183a, 184a, 185a, 186a)을 지지하는 베어링부(187)를 더 포함할 수 있다. 베어링부(187)는 축(181a, 182a, 183a, 184a, 185a, 186a)을 하우징부(188)에 지지하게 되며, 자동 조심 베어링(187a), 테이퍼 롤러 베어링(187b), 롤러 베어링(187c) 또는 볼베어링 등이 사용될 수 있다. 상대적으로 큰 하중을 받는 입력기어부(181)의 입력측인 일측, 제1 기어부(182)의 양측, 제2 기어부(183)의 양측, 제3 기어부(185)의 일측, 출력기어부(184)의 양측에는 고하중을 지지하는 것이 가능한 테이퍼 롤러 베어링(187b)을 사용하고, 입력기어부(181)의 타측과 제3 기어부(185)의 타측에는 축방향으로의 이동을 용이하게 하는 롤러 베어링(187c)이나 볼베어링을 사용하며, 상대적으로 길이가 긴 출력기어부(184)의 중간에 자동 조심 베어링(187a)을 배치하여 자동으로 조심이 수행될 수 있도록 할 수 있다.

단, 베어링부(187)는 반드시 본 실시예에만 포함되는 것은 아니며 이전 실시예에서도 적용 가능하다.

도 14는 도 1에 도시한 금속판 절단장치(100a)의 톱날부(161)와 금속판(200)을 나타낸 사시도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 금속판 절단장치(100b)의 사시도이며, 도 16은 도 15에 도시한 금속판 절단장치(100b)의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100b)에 대해 살펴보기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며 이전 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 14에 도시한 바와 같이, 톱날부(161)가 수평 방향으로 이동되면서 회전되어 금속판(200)을 절단하는 경우, 톱날부(161)의 선단 방향의 금속판(200)에서는 인장력이 발생되고 톱날부(161)의 후단 방향의 금속판(200)에서는 압축력이 발생될 수 있다. 따라서, 톱날부(161)가 금속판(200)의 절단면(210) 사이에서 끼일 수 있으며 이러한 경우 절단부(160)를 이송하는 제2 구동부(150)나 톱날부(161)를 회전시키는 제1 구동부(167)에 무리가 갈 수 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100b)는 받침부(110), 프레임부(140), 절단부(160)를 포함하되, 금속판(200)의 절단면(210) 사이를 소정거리 이격시키는 이격부(170)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 이격부(170)는 절단부(160)가 이동되는 방향의 반대편, 즉 도 15 및 도 16에서는 왼쪽에 설치될 수 있으며, 절단부(160)가 지나간 후 작동되어 금속판(200)의 절단면(210) 사이를 이격시킬 수 있다. 또한, 이격부(170)는 쐐기부(171)와 제3 구동부(172)를 포함할 수 있으며, 절단부(160)가 소정거리 이동된 후 제3 구동부(172)가 동작되면 쐐기부(171)가 절단부(160)의 이동방향과 동일한 방향으로 이동되어 절단면(210) 사이에 삽입될 수 있다. 이때, 쐐기부(171)는 절단면(210) 사이에 용이하게 삽입될 수 있도록 단부로 갈수록 테이퍼진 형상을 이룰 수 있으며, 쐐기부(171)가 절단면(210) 사이에 삽입되면 금속판(200)의 절단면(210) 사이가 일정 간격 이격되어 절단부(160)가 용이하게 남은 금속판(200)을 절단할 수 있다.

이때, 쐐기부(171)를 동작시키는 제3 구동부(172)는 수동에 의해 이루어질 수도 있고 별도의 제어부를 포함하여 절단부(160)가 이동되는 것을 감지함으로써 절단부(160)가 지나간 후 제3 구동부(172)가 동작되게 할 수도 있다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 금속판 절단장치(100c)의 정면에서 바라본 개략적인 단면도이고, 도 18 내지 도 20은 도 17에 도시한 금속판 절단장치(100c)의 작동방식을 나타낸 도면이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100c)에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 도면부호로 지칭되며 이전 실시예와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 17에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 금속판 절단장치(100c)는 받침부(110), 프레임부(140), 절단부(160a, 160b)를 포함하되, 절단부(160a, 160b)가 한 쌍으로 구현될 수 있다. 구체적으로, 절단부(160a, 160b)는 제1 절단부(160a) 및 제2 절단부(160b)를 포함하며, 각각 별도의 톱날부(161a, 161b)를 포함할 수 있다.

이때, 제1 절단부(160a)와 제2 절단부(160b)는 작동되기 전 초기 상태에서 서로 반대편에 위치될 수 있으며, 예를 들어 제1 절단부(160a)는 도 14에서 좌측, 제2 절단부(160b)는 우측에 위치될 수 있다. 이때, 각 절단부(160)는 서로 저촉되지 않도록 시차를 두어 작동됨으로써 금속판(200)의 서로 다른 영역을 절단할 수 있는데, 구체적인 작동방식의 일 예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 절단부(160a)가 먼저 이동되면서 제1 톱날부(161a)가 회전되어 금속판(200)의 일부를 절단할 수 있다. 이때, 제1 절단부(160a)는 오른편으로 이동되는바 제1 톱날부(161a)는 시계방향으로 회전되어 금속판(200)을 절단할 수 있다.

다음, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 절단부(160a)가 이동되어 초기 위치로 이동될 수 있다. 제1 절단부(160a)가 다시 초기 위치로 이동되는 것은 제1 절단부(160a)가 제2 절단부(160b)와 저촉되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.

다음, 도 20에 도시한 바와 같이, 제2 절단부(160b)가 이동될 수 있다. 이때, 제2 절단부(160b)는 제1 절단부(160a)와는 반대편인 좌측으로 이동되는바 제2 톱날부(161b)는 반시계방향으로 회전되어 금속판(200)을 절단할 수 있다. 이때, 금속판(200)의 절단되지 않은 부분이 모두 절단될 수 있으며, 이에 따라 금속판(200)이 이분될 수 있다. 다음, 제2 절단부(160b)는 다시 원위치로 이동되어 다시 도 16과 같은 위치를 이룰 수 있다. 이때, 제1 절단부(160a)가 다시 초기 위치로 이동될 때 제2 절단부(160b)가 동시에 좌측 방향으로 이동되는 것도 가능하다 할 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 금속판 절단장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

110 : 받침부 112 : 지지부
120 : 로딩부 130 : 고정부
140 : 프레임부 141 : 제1 프레임부
142 : 제2 프레임부 150 : 제2 구동부
160 : 절단부 161 : 톱날부
164 : 회전축 167 : 제1 구동부
170 : 이격부 180 : 동력전달부
181 : 입력기어부 182 : 제1 기어부
183 : 제2 기어부 184 : 출력기어부
185 : 제3 기어부 186 : 역회전방지기어부
187 : 베어링부 188 : 하우징부
189 : 풀리부 200 : 금속판
210 : 절단면

Claims (19)

1. 상면에 금속판이 위치되는 받침부;
   상기 받침부의 상면에 지지되는 프레임부; 및
   상기 프레임부를 따라 이동가능한 절단부;
   를 포함하고,
   상기 절단부는 제1 구동부, 회전축이 상기 금속판보다 상부에 위치하도록 회전되어 상기 금속판을 절단하는 톱날부, 및 상기 제1 구동부의 구동력을 상기 톱날부에 전달하여 상기 톱날부가 회전되도록 하는 동력전달부를 포함하되,
   상기 절단부는 상기 금속판의 서로 반대편에 마주하도록 위치되는 제1 절단부 및 제2 절단부를 포함하고, 상기 제1 절단부 및 제2 절단부는 각각 시계 방향으로 회전되는 제1 톱날부 및 반시계 방향으로 회전되는 제2 톱날부를 포함하여 시차를 두고 작동되며, 상기 금속판의 서로 다른 영역을 절단하여, 상기 금속판을 이분하는 금속판 절단장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동력전달부는 다수의 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 기어부는 각각 축, 및 상기 축에 연결되되 다른 기어부의 기어와 서로 치합되는 적어도 하나의 기어를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
4. 제3항에 있어서,
   각각의 상기 축을 지지하는 베어링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
5. 제3항에 있어서,
   서로 치합되는 서로 다른 상기 기어부의 기어는, 상기 제1 구동부에 멀리 위치하는 상기 기어부의 기어가 상기 제1 구동부에 가깝게 위치하는 상기 기어부의 기어보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 동력전달부는 상기 구동부의 구동력을 3단 이상 감속시키는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 동력전달부는,
   상기 제1 구동부에 일측이 연결되어 상기 제1 구동부의 구동력을 전달받아 회전되는 풀리부;
   상기 풀리부의 타측과 연결되어 상기 풀리부를 통해 상기 제1 구동부의 구동력을 전달받는 입력기어부;
   상기 입력기어부와 치합되는 제1 기어부; 및
   상기 제1 기어부와 치합되는 제2 기어부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 동력전달부는,
   일측이 상기 제2 기어부와 치합되고 타측이 상기 톱날부와 연결되어 상기 톱날부를 회전시키는 출력기어부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 기어부는 상기 입력기어부의 입력기어와 치합되는 제1-1 기어 및 상기 제2 기어부의 제2-1 기어와 치합되는 제1-2 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 기어부는 상기 제2-1 기어 및 상기 출력기어부의 출력기어와 치합되는 제2-2 기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
11. 제8항에 있어서,
    상기 동력전달부는 역회전방지기어부를 더 포함하며, 상기 역회전방지기어부는 상기 출력기어부의 출력기어와 치합되는 역회전방지기어를 구비하는 파우더 브레이커인 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
12. 제7항에 있어서,
    상기 동력전달부는,
    상기 제2 기어부와 치합되는 제3 기어부; 및
    일측이 상기 제3 기어부와 치합되고 타측이 상기 톱날부와 연결되어 상기 톱날부를 회전시키는 출력기어부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
13. 제2항에 있어서,
    상기 동력전달부는 상기 기어부를 수용하는 하우징부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 하우징부 내에는 상기 하우징부 내부와 외부를 순환하는 윤활오일이 채워진 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 하우징부는 상기 다수의 기어부 중 상기 톱날부와 연결되는 출력기어부가 다른 기어부들에 비하여 길어 L자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 오른쪽으로 이동되면 상기 톱날부는 시계방향으로 회전되어 상기 금속판을 절단하고,
    상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 왼쪽으로 이동되면 상기 톱날부는 반시계방향으로 회전되어 상기 금속판을 절단하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
17. 제1항에 있어서,
    상기 절단부가 상기 프레임부를 따라 이동되면서 상기 톱날부가 회전되어 상기 금속판을 절단하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
18. 제1항에 있어서,
    상기 절단부를 이동시키는 제2 구동부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.
19. 제1항에 있어서,
    상기 프레임부는, 상기 받침부에 의해 지지된 제1 프레임부, 및 상기 제1 프레임부로부터 절곡되어 상기 받침부의 상면과 평행한 제2 프레임부를 포함하고,
    상기 절단부는 상기 제2 프레임부를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 금속판 절단장치.

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