KR101647763B1

KR101647763B1 - 금속 플레이트 자동절제장치

Info

Publication number: KR101647763B1
Application number: KR1020140079796A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 김기백
Original assignee: 김정환; 김기백
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-08-11
Also published as: KR20160001379A

Abstract

본 발명에서는 기존의 절삭기계가 전후면과 좌우면의 절삭각도 및 방향을 조절할 수 없어 한 단계의 공정으로 절삭가공 할 수 없고, 가로방향의 절삭과 세로방향의 절삭을 따로 실시하여 단계별 공정과정마다 절삭장치와 이송장치가 복수개 필요하여 초기 설치비용이 많이 소요되고, 작동 동력이 많이 소모되며, 기기를 설치하기 위해 넓은 설치공간이 필요하여 공간효율이 떨어지는 문제점을 개선하고자, 회전 프레임, 절삭 프레임, 제어부로 구성됨으로써, 압연방식으로 성형된 금속 플레이트를 직선방향으로 위치 이동없이 회전프레임의 회전을 통해 회전시켜 전후좌우 측면을 절삭하고, 절삭재료의 양 측면을 동시에 절삭하고, 공정별 이동 및 절삭위치를 맞추는 공정을 생략하여 단시간 내에 대량생산할 수 있고, 자동제어로 절삭규격을 설정하여 설정을 용이하게 변경할 수 있고 정확한 치수 및 규격으로 절삭할 수 있으며, 장치의 초기 설치비용을 줄이고 비교적 공간을 적게 차지하여 공간효율을 높일 수 있는 금속 플레이트 자동절제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

금속 플레이트 자동절제장치{METAL PLATES AUTOMATIC ABLATION DEVICE}

본 발명은 전후좌우 측면이 거친 면을 가진 직사각형상의 금속플레이트를 직선방향으로 위치 이동없이 회전프레임의 회전을 통해 전후좌우면을 매끄럽게 절삭할 수 있어 단시간 내에 대량생산이 가능하고, 정확한 치수 및 규격으로 절삭할 수 있으며, 기기의 초기 설치비용을 줄이고, 공간을 적게 차지하여 공간효율을 높일 수 있는 금속 플레이트 자동절제장치에 관한 것이다.

직사각 판 형태의 금속 플레이트는 금속의 강도가 높고, 표면이 매끄러워 금속이 사용되는 여러 분야에 다양한 용도로 사용되어 대량가공으로 제작된다.

여기서 금속 플레이트는 주물형태로 제작된 금속에 압연가공을 통해 강도를 상승시키고 상단면과 하단면이 일정한 두께를 가지며 매끄러워지도록 성형한 후, 절삭공정을 통해 길이가 일정하지 않고 면이 매끄럽지 않은 전후좌우 측면을 깎아내어 원하는 형상의 금속으로 절삭가공하여 이루어진다.

하지만 압연가공 후 전후좌우 측면을 절삭하는 기존의 절삭기계는 전후면과 좌우면의 절삭각도 및 방향을 조절할 수 없어 하나의 장치로 금속재료의 이동 및 전후좌우방향 측면을 절삭가공할 수 없고, 단계별 공정과정에 따라 절삭장치와 이송장치가 필요하여 초기 설치비용이 많이 소요되고, 작동 동력이 많이 소모되며, 기기를 설치하기 위해 넓은 설치공간이 필요하여 공간효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 가로방향의 절삭과 세로방향의 절삭을 다른 장치로 이동하여 실시함으로 공정처리속도가 느리고, 수동제어로 절삭톱을 이동하여 규격설정이 번거로우며 정확한 규격을 설정하는데 어려운 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 압연방식으로 성형된 금속 플레이트를 직선방향으로 위치 이동없이 회전프레임의 회전을 통해 회전시켜 전후좌우 측면을 절삭하고, 절삭재료의 양 측면을 동시에 절삭하고, 공정별 이동 및 절삭위치를 맞추는 공정을 생략하여 단시간 내에 대량생산할 수 있고, 자동제어로 절삭규격을 설정하여 설정을 용이하게 변경할 수 있고 정확한 치수 및 규격으로 절삭할 수 있으며, 장치의 초기 설치비용을 줄이고 비교적 공간을 적게 차지하여 공간효율을 높일 수 있는 금속 플레이트 자동절제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 금속 플레이트 자동절제장치는,

자동절제장치의 중앙에 형성된 원형 기둥의 상단에 직사각 형태의 지지판이 결합되어 수평방향으로 회전되며 방향을 전환시켜주는 회전 프레임과,

직사각 기둥형태로 회전 플레이트를 사이에 두고 좌측과 우측에 대칭으로 형성되어 좌우방향으로 왕복이동하는 절삭 프레임과,

회전 프레임과 절삭 프레임에 연결되어 움직임을 설정하고 조작하는 제어부로 구성됨으로써 달성된다.

이상에서 설명한 바와 같이,

본 발명에서는 압연방식으로 성형된 금속 플레이트를 직선방향으로 위치 이동없이 회전프레임의 회전을 통해 회전시켜 가로방향의 절삭과 세로방향의 절삭이 이루어지도록 하여 전후좌우 측면을 절삭할 수 있고, 절삭재료의 양 측면을 동시에 절삭하고 공정별 이동 및 절삭위치를 맞추는 공정을 생략하여 기존에 비해 3배의 속도로 절삭할 수 있어 단시간 내에 대량생산할 수 있고, 터치스크린을 통한 자동제어로 절삭규격을 설정하여 설정을 용이하게 변경할 수 있고, 1mm 단위까지 설정할 수 있어 정확한 규격으로 절삭할 수 있으며, 장치의 초기 설치비용을 줄이고 비교적 공간을 적게 차지하여 공간효율을 높일 수 있는 좋은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 플레이트 자동절제장치의 전체적인 구성을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 회전 프레임이 수평방향으로 회전되는 것을 도시한 실시예도,
도 3은 테이블 회전부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 4는 좌측 절삭프레임과 우측 절삭프레임이 좌우방향으로 대칭이동하는 것을 도시한 실시예도,
도 5는 좌측 절삭프레임의 구성요소를 도시하고, 절삭부 안내레일을 따라 이동하는 절삭부 가이드와, 좌우이동 안내레일을 따라 이동하는 좌우이동 가이드를 확대하여 도시한 확대도,
도 6은 우측 절삭프레임의 구성요소를 도시하고, 절삭부 안내레일을 따라 이동하는 절삭부 가이드와, 좌우이동 안내레일을 따라 이동하는 좌우이동 가이드를 확대하여 도시한 확대도,
도 7은 제1 재료 고정부와 제2 재료 고정부의 승하강 실린더부를 통해 고정바가 상하방향으로 이동되는 것을 도시한 실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 제1 절삭부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 절삭이동부(213b)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 제2 절삭부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 절삭이동부(223b)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 12는 본 발명에 따른 좌우 이동부의 전체적인 형상을 도시한 구성도,
도 13은 좌우 이동부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 14는 절삭톱을 통해 금속재료를 절삭하는 것을 도시하고, 절삭되기 전의 금속재료 측면과 절삭이 이루어진 금속재료 측면을 확대하여 도시한 실시예도,
도 15는 제어부의 구성요소를 도시한 블록도,
도 16은 제2 제어모듈의 구성요소를 도시한 블록도,
도 17은 절삭프레임 제어모드의 구성요소를 도시한 블록도.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 금속 플레이트 자동절제장치의 전체적인 구성을 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 회전 프레임(100), 절삭 프레임(200), 제어부(300)로 구성된다.

먼저, 본 발명에 따른 회전 프레임(100)에 관해 설명한다.

상기 회전 프레임(100)은 자동절제장치(1)의 중앙에 형성된 원형 기둥의 상단에 직사각 형태의 지지판이 결합되어 금속재료(2)를 지지하며 수평방향으로 회전되며 방향을 전환시켜주는 역할을 하는 것으로, 이는 턴테이블(110), 테이블 회전부(120)로 구성된다.

상기 턴테이블(110)은 회전 프레임(100)의 상단에 직사각 형태로 형성되어 금속재료를 지지하고 절삭될 금속재료의 방향을 전환시켜주는 역할을 하는 것으로, 상단면에 복수개의 재료 지지바(111)가 평행하게 이격되어 결합되고, 전후좌우면 둘레에 절삭재 수용홈(112)이 형성된다.

여기서, 재료 지지바(111)는 턴테이블(110)의 좌측과 우측 상단면에 동일한 간격의 대칭으로 결합되어 절삭될 금속재료가 턴테이블의 상단면에 직접 접촉하지 않고 이격되도록 하여 절삭이 이루어진 금속재료를 안정적으로 집을 수 있는 공간을 만들어준다.

이는 금속재료(2)의 손상이 가지 않도록 집어올릴 수 있어 절삭된 금속재료의 이동을 용이하게 한다.

여기서, 절삭재 수용홈(112)은 턴테이블(110)의 전후좌우면에 각각 형성되고 재료 지지바(110) 보다 낮은 높이에 형성된 수용홈으로, 금속재료 절삭시 금속재료보다 하단방향으로 돌출되는 절삭톱이 외부로 노출되는 것을 방지하고, 절삭톱에 의해 절삭되는 금속재료의 파편이 분산되는 것을 차단하며 수용되도록 한다.

이때 금속재료의 가로방향 절삭이 이루어지면 금속재료를 절삭하는 절삭톱의 하단이 좌측면과 우측면에 형성된 절삭재 수용홈 내부에서 회전되며 절삭이 이루어지고, 절삭시 발생하는 금속파편이 좌측면과 우측면의 절삭제 수용홈에 수용됨에 따라 파편이 수거된다.

또한 금속재료의 세로방향 절삭이 이루어지면 금속재료를 절삭하는 절삭톱의 하단이 전면과 후면에 형성된 절삭재 수용홈 내부에서 회전되며 절삭이 이루어지고, 절삭시 발생하는 금속파편이 전면과 후면의 절삭재 수용홈에 수용됨에 따라 파편이 수거된다.

이에 따라 절삭시 금속파편이 외부로 분산되지 않아 작업자의 위험요소를 줄이고 청소를 용이하게 하여 작업환경을 향상시킨다.

상기 테이블 회전부(120)는 턴테이블(110)의 하단에 형성되어 하중을 받쳐주며 지지하고 제어부(300)와 연결되며 턴테이블(110)을 수평방향으로 회전시켜 절삭위치로 이동시켜주는 역할을 하는 것으로, 이는 원형기둥(121), 수평 회전모터(122)로 구성된다.

상기 원형기둥(121)은 턴테이블(110)의 무게중심 하단에 직립되어진 원형기둥 형상으로 턴테이블(110)을 지지하며 상단에 수평방향으로 회전되는 제1 스퍼기어(121a)가 결합되어 턴테이블이 바닥면과 수평이 되도록 이격시켜준다.

여기서, 제1 스퍼기어(121a)는 원형기둥의 상단에 결합되고, 수평 회전모터의 상단에 결합된 제2 스퍼기어(122a)와 맞물려 회전되며 턴테이블을 수평방향으로 회전시킨다.

이는 제2 스퍼기어(122a)의 기어 잇수보다 4배 많게 형성되어 회전속도를 1/4로 감속하는 대신 회전력을 4배 크게 하여 안정적인 회전이 이루어지도록 한다.

상기 수평 회전모터(122)는 원형기둥의 좌측 일측에 위치하고 상단에 수평방향으로 회전되며 제1 스퍼기어(121a)와 맞물리는 제2 스퍼기어(122a)가 결합되고 제어부(300)와 연결되어 형성된다.

여기서, 제2 스퍼기어(122a)는 수평 회전모터의 상단에 결합되어 제어부의 제어에 의해 회전되며 맞물리도록 형성된 제1 스퍼기어(121a)에 수평 회전모터의 회전동력을 전달하는 역할을 한다.

이를 통해 절삭 받침판의 상단에 지지된 금속재료의 방향을 전환할 수 있도록 하여 금속재료의 절삭위치의 변경을 가능하게 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 절삭 프레임(200)에 관해 설명한다.

상기 절삭 프레임(200)은 직사각 기둥형태로 회전 프레임을 사이에 두고 좌측과 우측에 대칭으로 형성되어 좌우방향으로 왕복이동하며 금속재료의 측면을 절삭하는 역할을 하는 것으로, 이는 좌측 절삭 프레임(210), 우측 절삭 프레임(220), 좌우 이동부(230), 센터링 실린더부(240)로 이루어진다.

상기 좌측 절삭 프레임(210)은 회전 프레임의 좌측에 이격되어 형성되고, 좌·우측 방향으로 왕복이동하며 자동절제장치(1)를 기준으로 턴테이블의 상단에 위치한 금속재료의 좌측면을 절삭하는 역할을 한다.

이는 좌측 본체(211), 제1 재료 고정부(212), 제1 절삭부(213)로 이루어진다.

상기 좌측 본체(211)는 직사각 기둥형태로 제1 재료 고정부(212)와 제1 절삭부(213)를 지지하는 프레임으로, 상단면의 좌측 끝단 길이방향으로 랙 기어(211a)가 형성되고, 랙기어의 측면에 길이방향으로 절삭부 안내레일(211b)이 형성되고, 하단의 전후방향 일측에 볼 스크류가 삽입되는 볼 스크류홀(211c) 2개가 관통되어 형성되고, 하단면에 볼 스크류홀(211c)을 중심으로 대칭으로 형성된 좌우이동 가이드(211d)가 형성되어 이루어진다.

여기서, 랙 기어(211a)는 좌측 본체(211)의 상단면 좌측 끝단에 길이방향으로 결합되고, 상단방향으로 기어 이가 형성되어 피니언 기어와 맞물려 제1 절삭부(213)를 전후방향으로 이동시키는 역할을 한다.

여기서, 절삭부 안내레일(211b)은 좌측 본체(211)의 상단면에 평행하게 형성된 2개의 레일로 절삭부(213)의 전후방향 이동시 마찰을 줄여주고 흔들림없이 안정적으로 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

여기서, 볼 스크류홀(211b)은 좌측 본체(211)의 하단 전면과 후면 일측에 대칭으로 관통되며 내부면이 나사산 형태로 형성된 홈으로, 볼 스크류(233)가 삽입되어 회전됨에 따라 좌측 절삭프레임(210)을 좌우방향으로 이동시킨다.

여기서, 좌우이동 가이드(211c)는 볼 스크류의 회전에 따라 좌우방향으로 이동되는 좌측 절삭프레임(210)이 좌우방향 이동시 좌우이동 안내레일을 따라 이동하도록 한다.

상기 제1 재료 고정부(212)는 좌측 본체의 상단 우측면에 고정되고 하단방향으로 형성된 실린더의 상하방향 피스톤 운동을 통해 금속재료를 밀착하는 방식으로 절삭시 금속재료를 고정시키는 역할을 한다.

이는 고정프레임(212a), 승하강 실린더부(212b), 고정바(212c)로 이루어진다.

상기 고정프레임(212a)은 역'ㄱ'자 형태로 형성되고 좌측 본체의 상단 우측면에 고정되어 승하강 실린더부(212b)를 지지하는 역할을 한다.

상기 승하강 실린더부(212b)는 고정 프레임(212a)의 하단에 결합되고 복수개의 실린더가 하단방향을 향하도록 형성된다.

여기서 승하강 실린더부(212b)는 6개의 실린더가 2개씩 짝을 이뤄 하단 피스톤 헤드에 고정바(212c)를 결합시키고, 동일한 속도로 피스톤 운동에 의해 피스톤 헤드를 상승 및 하강시켜 고정바를 이동시킨다.

상기 고정바(212c)는 직사각 막대형상으로 2개씩 짝을 이룬 승하강 실린더부의 피스톤 헤드에 결합되어 형성된 3개의 바(bar) 형태로 절삭시 재료와 맞닿으며 밀착시켜 고정시키는 역할을 한다.

이는 금속재료의 좌측면 전면, 중간면, 후면을 각각 지지하여 금속재료의 절삭시 흔들림 및 미끄러짐을 방지하여 안정적으로 고정시킨다.

상기 제1 절삭부(213)는 좌측 본체의 상단면에 위치하고 전후방향으로 절삭톱을 이동시키며 금속재료(2)의 좌측면을 절삭하는 역할을 하는 것으로, 이는 절삭구동부(213a)와, 절삭이동부(213b)로 구성된다.

상기 절삭구동부(213a)는 제1 절삭부(213)의 전면에 위치하고, 상단에 절삭 동력을 공급하는 절삭모터(213a-1)가 형성되고, 상단이 절삭모터의 축과 연결되고 내부에 감속기가 형성된 동력전달 몸체(213a-2)에 의해 절삭동력을 하단에 형성된 절삭톱(213a-3)에 공급하여 금속재료의 절삭이 이루어질 수 있는 회전동력을 절삭톱에 공급한다.

또한, 체인벨트(213a-4)가 절삭모터(213a-1) 일측에 결합되고 끝단이 고정프레임(212a)의 상단 일측에 고정된 체인형태로 형성된다.

여기서 절삭톱(213a-3)은 원형 톱 형태로 상단에 안전용 커버가 씌어지고, 금속재료 절삭시 하단이 절삭재 수용홈 내에서 회전되어 금속재료 절삭시 외부로 노출되지 않아 안전한 환경에서 작업이 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에서 절삭톱(213a-3)은 마모방지와 절삭기능을 향상시키기 위해,

PTFE 용액 97~99wt%에 5~10nm의 입자크기를 갖는 나노다이아몬드 1~3wt%를 첨가한 후,

1,200~1,300rpm으로 2~3분간 교반하여 조성된 수성 PTFE-나노다이아몬드 코팅액을 이용하여 14~16㎛의 두께로 코팅처리한 다음,

10~20분 동안 자연 건조 후, 전기로에서 220~260℃에서 20~40분 동안 소성시키고, 분당 5℃의 냉각속도로 냉각시켜 코팅처리된 것을 사용한다.

상기 PTFE 용액은 증류수에 PTFE가 60wt%로 분산되어 있는 상태로서 입자크기가 0.05~0.5㎛의 크기를 가지며, 밀도는 25℃에서 1.5g/mL이다.

상기 PTFE 용액의 사용량이 97wt% 미만인 경우에는 균일한 코팅이 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 99wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 나노다이아몬드의 사용량이 줄어들어 마모방지 특성을 기대하기 어렵기 때문에 상기 PTFE 용액은 코팅액의 전체 중량에 대해 97~99wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 나노다이아몬드의 첨가량이 1wt% 미만인 경우에는 마모특성의 향상을 기대하기 어렵고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 마모방지 특성이 향상되기는 하나 균일한 코팅이 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로, 상기 나노다이아몬드의 첨가량은 1~3wt%의 범위 내로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 절삭톱(213a-3)의 코팅에 대한 구체적인 예로는,

수성 PTFE 용액 97wt%에 5nm의 입자크기를 갖는 나노다이아몬드 3wt%를 첨가한 후, 1,200rpm으로 3분간 교반하여 조성된 수성 PTFE-나노다이아몬드 코팅액을 이용하여 절삭톱(213a-3)의 표면에 16㎛의 두께로 코팅처리한 다음, 20분 동안 자연 건조 후, 전기로에서 250℃에서 30분 동안 소성시키고, 분당 5℃의 냉각속도로 냉각시켜 코팅처리를 완성한다.

상기 나노다이아몬드는 우수한 기계적 성질과 화학적 안정성을 가지고 있으나, 이를 복합재료의 강화재료로 이용하기 위해서는 기지 물질 내의 고른 분산이 필수적이다. 나노다이아몬드는 일반적인 다이아몬드와는 다르게 입자의 표면에서 많은 화학적 관능기(functional group)도 존재하며 화학적 처리가 가능하며, 그에 따른 다양한 입자의 표면 특성 때문에 다이아몬드와는 다른 전기적 특성을 보이게 된다.

상기 절삭이동부(213b)는 제1 절삭부(213)의 후면에 위치하고, 상단에 전후방향으로의 이동동력을 공급하는 전후방향 이동모터(213b-1)가 형성되고, 상단이 전후방향 이동모터의 축과 연결되고 하단이 피니언 기어(213b-3)의 축과 연결되어 회전속도를 감속시키는 이동속도 감속기(213b-2)가 형성되고, 'ㄷ'자 형상의 틀의 내부 상단 하부면과 하단 상부면에 길이방향으로 대칭으로 절삭부 가이드(213b-4)가 형성되어 제1 절삭부를 전후방향으로 이동시켜주는 역할을 한다.

상기 우측 절삭 프레임(220)은 회전 프레임의 우측에 이격되어 형성되고, 좌·우측 방향으로 왕복이동하며 자동절제장치(1)를 기준으로 턴테이블의 상단에 위치한 금속재료의 우측면을 절삭하는 역할을 한다.

이는 우측 본체(221), 제2 재료 고정부(222), 제2 절삭부(223)로 이루어진다.

상기 우측 본체(221)는 직사각 기둥형태로 제2 재료 고정부(222)와 제2 절삭부(223)를 지지하는 프레임으로, 상단면의 좌측 끝단 길이방향으로 랙 기어(221a)가 형성되고, 랙기어의 측면에 길이방향으로 절삭부 안내레일(221b)이 형성되고, 하단의 전후방향 일측에 볼 스크류가 삽입되는 볼 스크류홀(221c) 2개가 관통되어 형성되고, 하단면에 볼 스크류홀(221c)을 중심으로 대칭으로 형성된 좌우이동 가이드(221d)가 형성되어 이루어진다.

여기서, 랙 기어(221a)는 우측 본체(221)의 상단면 우측 끝단에 길이방향으로 결합되고, 상단방향으로 기어 이가 형성되어 피니언 기어와 맞물려 제2 절삭부(223)를 전후방향으로 이동시키는 역할을 한다.

여기서, 절삭부 안내레일(221b)은 우측 본체(221)의 상단면에 평행하게 형성된 2개의 레일로 제2 절삭부(223)의 전후방향 이동시 마찰을 줄여주고 흔들림없이 안정적으로 이동될 수 있도록 하는 역할을 한다.

여기서, 볼 스크류홀(221c)은 우측 본체(221) 하단의 전면과 후면 일측에 대칭으로 관통되며 내부면이 나사산 형태로 형성된 홈으로, 볼 스크류(233)가 삽입되어 회전됨에 따라 우측 절삭프레임(220)을 좌우방향으로 이동시킨다.

여기서, 좌우이동 가이드(221d)는 볼 스크류의 회전에 따라 좌우방향으로 이동되는 우측 절삭프레임(220)이 좌우방향 이동시 좌우이동 안내레일을 따라 이동하도록 한다.

상기 제2 재료 고정부(222)는 우측 본체의 상단 좌측면에 고정되고 하단방향으로 형성된 실린더의 상하방향 피스톤 운동을 통해 금속재료를 밀착하는 방식으로 절삭시 금속재료를 고정시키는 역할을 한다.

이는 고정프레임(222a), 승하강 실린더부(222b), 고정바(222c)로 이루어진다.

상기 고정프레임(222a)은 'ㄱ'자 형태로 형성되고 우측 본체의 상단 좌측면에 고정되어 승하강 실린더부(222b)를 지지하는 역할을 한다.

상기 승하강 실린더부(222b)는 고정 프레임(222a)의 하단에 결합되고 복수개의 실린더가 하단방향을 향하도록 형성된다.

여기서 승하강 실린더부(222b)는 6개의 실린더가 2개씩 짝을 이뤄 하단 피스톤 헤드에 고정바(222c)를 결합시키고, 동일한 속도로 피스톤 운동에 의해 피스톤 헤드를 상승 및 하강시켜 고정바를 이동시킨다.

상기 고정바(222c)는 직사각 막대형상으로 2개씩 짝을 이룬 승하강 실린더부의 피스톤 헤드에 결합되어 형성된 3개의 바(bar) 형태로 절삭시 재료와 맞닿으며 밀착시켜 고정시키는 역할을 한다.

이는 금속재료의 우측면 전면, 중간면, 후면을 각각 지지하여 금속재료의 절삭시 흔들림 및 미끄러짐을 방지하여 안정적으로 고정시킨다.

상기 제2 절삭부(223)는 우측 본체의 상단면에 위치하고 전후방향으로 절삭톱을 이동시키며 금속재료(2)의 우측면을 절삭하는 역할을 하는 것으로, 이는 절삭구동부(223a)와, 절삭이동부(223b)로 구성된다.

상기 절삭구동부(223a)는 제2 절삭부(223)의 전면에 위치하고, 상단에 절삭 동력을 공급하는 절삭모터(223a-1)가 형성되고, 상단이 절삭모터의 축과 연결되고 내부에 감속기가 형성된 동력전달 몸체(223a-2)에 의해 절삭동력을 하단에 형성된 절삭톱(223a-3)에 공급하여 금속재료의 절삭이 이루어질 수 있는 회전동력을 절삭톱에 공급한다.

또한, 체인벨트(223a-4)가 절삭모터(223a-1) 일측에 결합되고 끝단이 고정프레임(222a)의 상단 일측에 고정된 체인형태로 형성된다.

여기서 절삭톱(223a-3)은 원형 톱 형태로 상단에 안전용 커버가 씌어지고, 금속재료 절삭시 하단이 절삭재 수용홈 내에서 회전되어 금속재료 절삭시 외부로 노출되지 않아 안전한 환경에서 작업이 이루어질 수 있도록 한다.

본 발명에서 절삭톱(223a-3)은 마모방지와 절삭기능을 향상시키기 위해, 절삭톱(213a-3)과 동일한 재질로 코팅처리된 것을 사용한다.

상기 절삭이동부(223b)는 제2 절삭부(223)의 후면에 위치하고, 상단에 전후방향으로의 이동동력을 공급하는 전후방향 이동모터(223b-1)가 형성되고, 상단이 전후방향 이동모터의 축과 연결되고 하단이 피니언 기어(223b-3)의 축과 연결되어 회전속도를 감속시키는 이동속도 감속기(223b-2)가 형성되고, 역'ㄷ'자 형상의 틀의 내부 상단 하부면과 하단 상부면에 길이방향으로 대칭으로 절삭부 가이드(223b-4)가 형성되어 제2 절삭부를 전후방향으로 이동시켜주는 역할을 한다.

상기 좌우 이동부(230)는 자동절제장치(1)의 좌측면 하단과 우측면 하단에 대칭으로 마주보도록 형성된 2개의 장치로 구성되어 좌측 절삭 프레임과 우측 절삭 프레임을 좌·우 대칭 왕복이동시키는 역할을 한다.

이를 통해 좌측 절삭 프레임(210)과 우측 절삭 프레임(220)의 간격을 조절하여 회전 프레임의 절삭 받침판이 회전될 수 있는 공간을 확보하고, 금속재료의 상단으로 절삭톱을 이동시킬 수 있어 원하는 위치의 절삭을 가능하게 한다.

이는 서보 모터(231), 베벨기어 박스(232), 볼 스크류(233), 동력전달축(234), 좌우이동 안내레일(235)로 구성된다.

상기 서보 모터(231)는 좌우 이동부(230)의 좌측과 우측 전면 끝단에 각각 위치하고 후면방향으로 형성된 모터 축이 베벨기어 박스와 연결되어 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)이 좌우방향으로 대칭 이동할 수 있는 동력을 공급하는 역할을 한다.

본 발명에서 서보 모터(231)는 양쪽에서 마주보는 좌측 서보 모터와 우측 서보 모터가 각각 제어부(300)와 전기적으로 연결되고, 서로 반대방향으로 동일한 속도와 회전수로 회전되어 베벨기어 박스에 회전력을 전달한다.

여기서, 서보 모터(231)는 제어부의 설정에 따라 정방향 및 역방향으로 회전되고, 절삭 프레임의 이동거리 10mm 당 1회전되며 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)의 이동동력을 전달한다.

이는 정방향 및 역방향의 회전수를 통해 금속 재료의 절삭이 이루어질 위치에 절삭톱을 위치시켜 정확한 치수 및 간격으로의 절삭을 가능하게 한다.

상기 베벨기어 박스(232)는 좌측 절삭프레임의 좌측면 하단 전면과 후면, 우측 절삭프레임의 우측면 하단 전면과 후면에 각각 위치한 4개의 기어박스로, 서보 모터(231)의 축과 연결되어 공급받은 회전방향을 직각방향으로 변경하는 역할을 한다.

여기서 베벨기어 박스(232)는 좌측과 우측 전면에 위치한 베벨기어 박스(232)가 서보 모터(231)의 축과 연결되어 회전력을 공급받고 직각방향으로 회전방향을 변경하여 내측에 연결된 전방 볼 스크류(233)에 회전력을 전달하며, 후단에 연결된 동력전달축을 통해 좌측과 우측 후면에 위치한 베벨기어 박스(232)에 회전력을 전달하고 직각방향으로 회전방향을 변경하여 내측에 연결된 후방 볼 스크류(233)에 회전력을 전달한다.

상기 볼 스크류(233)는 좌우 이동부(230)의 전면과 후면에 각각 마주보는 좌측 베벨기어 박스와 우측 베벨기어 박스 사이에 위치하고, 좌측과 우측의 스크류가 중앙을 중심으로 대칭으로 형성되며 좌측 볼 스크류는 좌측 절삭프레임의 볼 스크류 홀(211c)에 삽입되고, 우측 볼 스크류는 우측 절삭프레임의 볼 스크류 홀(221c)에 삽입되어 형성된다.

이는 전면 볼 스크류와 후면 볼 스크류가 동일하게 회전되어 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)을 좌우방향으로 안정적으로 이동시키고, 대칭으로 형성된 스크류를 통해 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)을 동일한 간격으로 대칭이동시켜 금속 재료의 좌우측면이 동일하게 절삭될 수 있도록 한다.

상기 동력전달축(234)는 좌측 전면과 후면에 위치한 베벨기어 박스와 우측 전면과 후면에 위치한 베벨기어 박스 사이에 연결되어 서보 모터(231)를 통해 전면 베벨기어 박스에 공급되는 회전력을 후면 베벨기어 박스에 전달하는 역할을 한다.

상기 좌우이동 안내레일(235)은 전면 볼 스크류와 후면 볼 스크류의 전후방향 양측에 길이방향으로 수평하게 형성된 레일로, 좌측 절삭프레임의 좌우이동 가이드(211d)와 우측 절삭프레임의 좌우이동 가이드(221d)가 설치되어 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)이 좌우방향으로 이동시 흔들리거나 방향이 어긋나는 것을 방지하고 볼 스크류(233)의 하중부담을 줄여주는 역할을 한다.

상기 센터링 실린더부(240)는 실린더 헤드가 상단을 향하도록 직립되어 설치된 실린더가 회전 프레임의 전후좌우 끝단에 2개가 대칭으로 하단을 바라보도록 형성된 것으로, 상하방향으로 이동되며 회전 프레임의 끝단을 상승시키거나 하강시켜 무게중심을 원형기둥의 중심점과 일치시키도록 한다.

여기서 좌측면에 위치한 실린더는 좌측 본체의 우측 중앙하단에 결합되고, 우측면에 위치한 실린더는 우측 본체의 좌측 중앙하단에 결합되고, 전면과 후면에 위치한 실린더는 좌우 이동부(230)의 전면과 후면 일측에 결합되어 형성된다.

이는 턴테이블의 길이방향이 좌우방향으로 회전되어 좌측 절삭 프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)의 간격이 벌어진 경우 좌측 센터링 실린더와 우측 센터링 실린더로 무게중심을 맞추고, 턴테이블의 길이방향이 좌우방향으로 회전되어 좌측 절삭 프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)의 간격이 좁혀진 경우 전면 센터링 실린더와 우측 센터링 실린더로 무게중심을 맞출 수 있어, 턴테이블을 어느 방향으로 회전시키더라도 무게중심을 맞출 수 있도록 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 제어부(300)에 관해 설명한다.

상기 제어부(300)는 회전 프레임(100)과 절삭 프레임(200)에 연결되고 터치스크린으로 이루어진 디스플레이부를 통해 움직임을 설정하고 조작하는 역할을 한다.

이는 제1제어모듈(310), 제2 제어모듈(320)로 구성된다.

상기 제1제어모듈(310)은 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 전원공급을 제어시키는 역할을 한다.

이는 PLC(Programmable Logic Controller)제어모듈로 구성되어 자동절제장치(1)의 작동순서를 조작하고, 동작시간을 제어하며, 절삭된 금속재료를 카운터 제어하여 디스플레이부에 표시하는 역할을 한다.

예를 들어 작동순서를 절삭 프레임을 동작시켜 금속재료의 좌우측면을 절삭하고, 회전 프레임으로 수평방향으로 90°회전시킨 후 절삭 프레임을 동작시켜 금속재료의 전후측면을 절삭하는 순서로 세팅할 경우 세팅된 순서에 따라 자동적인 작동이 이루어지도록 하고, 동작시간을 설정하여 설정시간 내에서 절삭 작업이 이루어지도록 하고, 전후좌우 측면의 절삭이 완료된 금속 플레이트의 수량이 표시되도록 한다.

상기 제2 제어모듈(320)은 회전프레임(100)과 절삭프레임(200)에 연결되어, 회전프레임의 회전각도를 제어하고, 절삭프레임의 왕복운동, 절삭속도를 제어하는 역할을 한다.

이는 터치스크린으로 설정을 제어하여 금속재료의 필요한 치수 및 규격을 mm단위까지 간단하게 설정하여 단시간에 작업자가 원하는 규격으로 설정할 수 있고, 정확한 규격으로의 절삭이 이루어지도록 하여 오차에 따른 불량을 최소화할 수 있는 것으로, 회전프레임 제어모드(321), 절삭프레임 제어모드(322)로 구성된다.

상기 회전프레임 제어모드(321)는 수평회전모터(122)를 직접적으로 정·역방향으로 제어하여 턴테이블(110)을 회전시킨다.

이때, 수평회전모터(122)를 시계방향으로 회전시키면 상단에 형성된 제2 스퍼기어(122a)에 맞물린 제1 스퍼기어(121a)가 반시계방향으로 회전되며 턴테이블(110)을 반시계방향으로 회전시키고, 수평회전모터(122)를 반시계방향으로 회전시키면 상단에 형성된 제2 스퍼기어(122a)에 맞물린 제1 스퍼기어(121a)가 시계방향으로 회전되며 턴테이블(110)을 시계방향으로 회전시킨다.

여기서, 회전프레임제어모드(321)는 턴테이블(110)의 회전각을 설정할 수 있어 90°로 회전시킬 경우 금속재료의 전후좌우방향의 절삭하고, 45°로 회전시킬 경우 금속재료의 모서리 부분을 절삭할 수 있다.

이는 작업자가 원하는 절삭각도로의 세팅을 용이하게 하여 다양한 각도로의 절삭을 가능하게 한다.

상기 절삭프레임 제어모드(322)는 좌측 절삭프레임 제어모드(322a), 우측 절삭프레임 제어모드(322b), 좌우 이동부 제어모드(322c), 센터링 실린더부 제어모드(322d)와 연결되어 제어한다.

상기 좌측 절삭프레임 제어모드(322a)는 유압을 통해 승하강 실린더부(212b)를 상승 및 하강시켜 고정바를 금속재료에 밀착시키는 제어와;

절삭 모터(213a-1)를 구동시켜 절삭톱(213a-3)을 회전시키는 제어와;

전후방향 이동모터(213b-1)를 구동시켜 제1 절삭부(213a)를 전후방향으로 이동시키는 제어를 통해 금속재료의 좌측면을 절삭한다.

상기 우측 절삭프레임 제어모드(322b)는 유압을 통해 승하강 실린더부(222b)를 상승 및 하강시켜 고정바를 금속재료에 밀착시키는 제어와;

절삭 모터(223a-1)를 구동시켜 절삭톱(223a-3)을 회전시키는 제어와;

전후방향 이동모터(223b-1)를 구동시켜 제2 절삭부(223a)를 전후방향으로 이동시키는 제어를 통해 금속재료의 우측면을 절삭한다.

상기 좌우 이동부 제어모드(322c)는 좌우 양측에 형성된 서보모터(231)의 회전수를 제어하여 좌측 절삭프레임(210)과 우측 절삭프레임(220)의 이격간격을 제어한다.

이때, 서보모터 1회전 시 잘삭 프레임의 이동거리는 10mm가 된다.

예를 들어 서보모터를 정방향으로 10회전 시킬경우 좌측 절삭프레임(210)은 우측으로 100mm 만큼 이동되고, 우측 절삭프레임(220)은 좌측으로 100mm 만큼 이동되며 사이 간격이 200mm 만큼 줄어들고, 서보모터를 역방향으로 10회전 시킬경우 좌측 절삭프레임(210)은 좌측으로 100mm 만큼 이동되고, 우측 절삭프레임(220)은 우측으로 100mm 만큼 이동되며 사이 간격이 200mm 만큼 늘어나게 된다.

여기서 서보모터(231)의 회전은 36°회전까지 설정하여 1mm 만큼 이동시킬 수 있어 1mm 단위까지의 정확한 치수 및 규격의 절삭이 가능하도록 한다.

센터링 실린더부 제어모드(322d)는 각 위치의 센터링 실린더부(240)를 상승 및 하강시켜 턴테이블의 하중을 받쳐주며 무게중심을 원형기둥의 중심점에 일치시킨다.

이는 턴테이블(110)의 회전 위치에 따라 길이방향이 전후방향으로 위치할 때에는 전면과 후면에 각각 2개씩 위치한 실린더의 상승 및 하강으로 중심점을 일치시키고, 길이방향이 좌우방향으로 위치할 때에는 좌측면과 우측면에 각각 2개씩 위치한 실린더의 상승 및 하강으로 중심점을 일치시킨다.

이하, 본 발명에 따른 금속 플레이트 자동절제장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.

먼저, 절삭 받침판의 상단에 전후좌우 측면을 절삭할 금속 재료를 올려놓는다.

다음으로, 좌우 이동부를 통해 좌측 절삭 프레임과 우측 절삭 프레임을 대칭으로 좌우방향 이동시켜 금속재료의 절삭될 부분 상단에 절삭톱을 위치시킨다.

다음으로, 제1 재료 고정부와 제2 재료 고정부의 승하강 실린더부를 통해 고정바를 하강시켜 금속재료를 밀착고정시킨다.

다음으로, 제1 절삭부와 제2 절삭부의 절삭톱을 구동시키고 이송구동부를 통해 전후방향으로 절삭톱을 이동시켜 금속 재료의 좌측면과 우측면을 절삭한다.

이때, 금속 재료의 좌측면과 우측면에서 절삭된 금속파편은 절삭 받침판의 파편수용홈에 수용된다.

다음으로, 좌우 이동부를 통해 좌측 절삭 프레임과 우측 절삭 프레임의 간격을 벌려 회전 프레임이 회전될 공간을 확보한 후 회전 프레임을 90°간격으로 회전시켜 금속 재료의 전면과 후면을 좌측면과 우측면에 위치시킨다.

다음으로, 제1 절삭부와 제2 절삭부의 절삭톱을 구동시키고 이송구동부를 통해 전후방향으로 절삭톱을 이동시켜 금속 재료의 전면과 후면을 절삭한다.

이때, 금속 재료의 전면과 후면에서 절삭된 금속파편은 절삭 받침판의 파편수용홈에 수용된다.

마지막으로, 좌측 절삭 프레임과 우측 절삭 프레임의 간격을 벌려 전후좌우 측면이 매끄럽게 절삭된 금속재료를 이동시켜 반듯하게 적층시킨다.

100 : 회전 프레임 110 : 턴테이블
120 : 테이블 회전부 200 : 절삭 프레임
210 : 좌측 절삭 프레임 220 : 우측 절삭 프레임
230 : 좌우 이동부 240 : 센터링 실린더부
300 : 제어부

Claims

자동절제장치(1)의 중앙에 형성된 원형 기둥의 상단에 직사각 형태의 지지판이 결합되어 금속재료를 지지하며 수평방향으로 회전되며 방향을 전환시켜주는 회전 프레임(100)과,
직사각 기둥형태로 회전 프레임을 사이에 두고 좌측과 우측에 대칭으로 형성되어 좌우방향으로 왕복이동하며 금속재료의 측면을 절삭하는 절삭 프레임(200)과,
회전 프레임(100)과 절삭 프레임(200)에 연결되고 터치스크린으로 이루어진 디스플레이부를 통해 움직임을 설정하고 조작하는 제어부(300)로 구성되는 금속 플레이트 자동절제장치에 있어서,
상기 절삭 프레임(200)은
회전 프레임의 좌측에 이격되어 형성되고, 좌·우측 방향으로 왕복이동하며 자동절제장치(1)를 기준으로 턴테이블의 상단에 위치한 금속재료의 좌측면을 절삭하는 좌측 절삭 프레임(210)과,
회전 프레임의 우측에 이격되어 형성되고, 좌·우측 방향으로 왕복이동하며 자동절제장치(1)를 기준으로 턴테이블의 상단에 위치한 금속재료의 우측면을 절삭하는 우측 절삭 프레임(220)과,
자동절제장치(1)의 좌측면 하단과 우측면 하단에 대칭으로 마주보도록 형성된 2개의 장치로 구성되어 좌측 절삭 프레임과 우측 절삭 프레임을 좌·우 대칭 왕복이동시키는 좌우 이동부(230)와,
실린더 헤드가 상단을 향하도록 직립되어 설치된 실린더가 회전 프레임의 전후좌우 끝단에 2개가 대칭으로 하단을 바라보도록 형성되어 상하방향으로 이동되며 회전 프레임의 끝단을 상승시키거나 하강시켜 무게중심을 원형기둥의 중심점과 일치시키는 센터링 실린더부(240)로 구성되어 금속재료를 직선방향으로 위치 이동없이 측면을 동시에 절삭시키는 것을 특징으로 하는 금속 플레이트 자동절제장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서 좌측 절삭 프레임(210)은
직사각 기둥형태로 제1 재료 고정부(212)와 제1 절삭부(213)를 지지하는 좌측 본체(211)와,
좌측 본체의 상단 우측면에 고정되고 하단방향으로 형성된 실린더의 상하방향 피스톤 운동을 통해 금속재료를 밀착하는 방식으로 절삭시 금속재료를 고정시키는 제1 재료 고정부(212)와,
좌측 본체의 상단면에 위치하고 전후방향으로 절삭톱을 이동시키며 금속재료의 좌측면을 절삭하는 제1 절삭부(213)로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 플레이트 자동절제장치.
제4항에 있어서 제1 재료 고정부(212)는
역'ㄱ'자 형태로 형성되고 좌측 본체의 상단 우측면에 고정되어 승하강 실린더부(212b)를 지지하는 고정프레임(212a)과,
고정 프레임(212a)의 하단에 결합되고 복수개의 실린더가 하단방향을 향하도록 형성된 승하강 실린더부(212b)와,
직사각 막대형상으로 2개씩 짝을 이룬 승하강 실린더부의 피스톤 헤드에 결합되어 형성된 3개의 바(bar) 형태로 절삭시 재료와 맞닿으며 밀착시켜 고정시키는 고정바(212c)로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 플레이트 자동절제장치.
제4항에 있어서 제1 절삭부(213)는
제1 절삭부(213)의 전면에 위치하고, 상단에 절삭 동력을 공급하는 절삭모터(213a-1)가 형성되고, 상단이 절삭모터의 축과 연결되고 내부에 감속기가 형성된 동력전달 몸체(213a-2)에 의해 절삭동력을 하단에 형성된 절삭톱(213a-3)에 공급하는 절삭구동부(213a)와,
제1 절삭부(213)의 후면에 위치하고, 상단에 전후방향으로의 이동동력을 공급하는 전후방향 이동모터(213b-1)가 형성되고, 상단이 전후방향 이동모터의 축과 연결되고 하단이 피니언 기어(213b-3)의 축과 연결되어 회전속도를 감속시키는 이동속도 감속기(213b-2)가 형성되고, 'ㄷ'자 형상의 틀의 내부 상단 하부면과 하단 상부면에 길이방향으로 대칭으로 절삭부 가이드(213b-4)가 형성되어 제1 절삭부를 전후방향으로 이동시켜주는 절삭이동부(213b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 플레이트 자동절제장치.
삭제
삭제
삭제