KR101699689B1

KR101699689B1 - 휴대용 전동식 라쳇 커터

Info

Publication number: KR101699689B1
Application number: KR1020160049883A
Authority: KR
Inventors: 박용봉; 박형근; 김태걸; 최애진; 최은석; 이승진
Original assignee: (주) 대진유압기계
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-01-26

Abstract

본 발명은 휴대용 전동식 라쳇 커터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경이 굵은 케이블을 모터 동력을 이용하여 손쉽게 절단할 수 있도록 한 휴대용 전동식 라쳇 커터에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 모터의 동력에 의하여 감속 회전하는 회전날 및 바디부에 고정되는 고정날을 이용하여 케이블을 용이하게 절단할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 체크 기능, 전류 측정 기능, 라이트 기능, 상태 LED 기능, 사용 기록 기능 등을 제어하는 동시에 모터 구동시 측정된 전류값이 일정 수준 이상이면(절단기의 커팅 작동이 일정 부하 이상이면) 자동 정지를 시킬 수 있도록 한 휴대용 전동식 라쳇 커터를 제공하고자 한 것이다.

Description

휴대용 전동식 라쳇 커터{Portable electric Ratchet Cutter}

본 발명은 휴대용 전동식 라쳇 커터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직경이 굵은 케이블을 모터 동력을 이용하여 손쉽게 절단할 수 있도록 한 휴대용 전동식 라쳇 커터에 관한 것이다.

일반적으로, 전화케이블, 광축케이블, 도선케이블 등과 같이 직경이 굵은 케이블을 절단하기 위하여 유압식 절단기 또는 수동식 절단기 등이 사용되고 있다.

상기 유압식 절단기는 케이블 절단을 위하여 유압을 이용함에 따른 굵은 직경의 케이블을 용이하게 절단할 수 있는 장점이 있으나, 엔진과 오일탱크 등을 포함하는 별도의 유압발생장치가 필요하여 휴대가 불편한 단점이 있다.

또한, 상기 수동식 절단기는 작업자의 힘을 이용하는 일정의 커터로서, 작은 직경의 케이블은 용이하게 절단할 수 있으나, 굵은 직경의 케이블을 절단할 수 없는 단점이 있다.

이에, 휴대가 간편하고, 굵은 직경의 케이블도 용이하게 절단할 수 있는 전동식 절단기가 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 공개번호 제10-1989-0001703호(1989.03.28)

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 모터의 동력에 의하여 감속 회전하는 회전날 및 바디부에 고정되는 고정날을 이용하여 케이블을 용이하게 절단할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 체크 기능, 전류 측정 기능, 라이트 기능, 상태 LED 기능, 사용 기록 기능 등을 제어하는 동시에 모터 구동시 측정된 전류값이 일정 수준 이상이면(절단기의 커팅 작동이 일정 부하 이상이면) 자동 정지를 시킬 수 있도록 한 휴대용 전동식 라쳇 커터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 상부에 개방홀이 형성되고, 하부에는 배터리 팩이 분리 가능하게 체결되는 하우징; 상기 하우징의 상부쪽 내부에 장착되는 모터 및 감속기; 상기 감속기의 최종출력축과 연결되는 출력기어와 맞물리면서 상기 개방홀에 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 구동기어; 상기 배터리팩과 모터 간에 연결되는 전원공급라인에 장착되어, 모터에 공급되는 전류를 측정하는 전류센서; 상기 하우징의 하부쪽 내부에 고정 장착되어, 상기 전류센서의 측정값이 기준값 이상이면 모터에 대한 전원을 차단 제어와 함께 배터리 잔량 표시 제어를 하고, 사용 기록을 위한 EEPROM을 갖는 컨트롤 보드; 상기 모터 구동 및 정지 조작을 위하여 하우징의 외면에 누름 조작 가능하게 장착되는 스위치; 상기 하우징의 개방홀 입구 주변에 일체로 형성되는 아치형 고정날; 상기 구동기어에 맞물리는 톱니기어가 외경면에 형성된 아치형 형상으로 구비되어, 상기 고정날의 상단에 회전 가능하게 힌지 체결되는 회전날; 및 상기 회전날의 양측단부에 장착되어, 한 쌍의 구동기어에 회전날의 최초 맞물림을 유도하는 가이드 기어; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 전동식 라쳇 커터를 제공하는데 그 목적이 있다.

바람직하게는, 상기 개방홀에는 이물질 침투 방지를 위한 브러시가 부착된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 하우징의 하부 표면에는 컨트롤 보드의 제어에 의하여 현재 작동상태를 녹색, 적색, 황색으로 가변 점등하는 상태 LED와, 조명을 위한 라이트 LED가 장착된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명의 전동식 절단기를 작업자가 직접 간편하게 휴대할 수 있으므로, 협소한 장소에서도 케이블의 절단작업을 용이하게 실시할 수 있다.

둘째, 모터에 공급되는 전류를 측정하여, 측정된 전류값이 일정 수준 이상이면, 컨트롤 보드에서 절단기의 커팅 작동이 일정(최대) 부하 이상으로 판정하여, 모터 전원 공급을 차단하여 커팅 작동을 자동으로 정지시킬 수 있도록 함으로써, 모터 보호 및 절단기 고장 방지를 도모할 수 있다.

셋째, 본 발명의 절단기에 탑재된 컨트롤 보드는 배터리 체크 기능, 전류 측정 기능, 라이트 기능, 상태 LED 기능 등을 제어함과 함께 절단기의 작동시 사용 기록이 EPPROM에 기록되게 함으로써, 고장시 원인 분석 및 상태를 확인할 수 있다.

넷째, 작업상 협소하거나 어두운 장소에서도 LED 조명을 이용하여 케이블 전달 작업을 실시할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터를 도시한 측단면도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터의 회전날 회전 궤적을 도시한 측단면도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터의 회전날과 구동기어 간의 최초 치합 구조를 도시한 요부 측면도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터의 회전날과 구동기어 간의 치합 후, 구동기어에서 회전날로 동력이 전달되는 구조를 도시한 요부 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터의 모터와 감속기를 도시한 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 휴대용 전동식 라쳇 커터를 도시한 측단면도를 나타낸다.

도 1 내지 도 3에서, 도면부호 10은 모터 및 감속기 등을 비롯하여 각종 제어 부품이 내설되는 몸체부 역할 및 작업자가 손으로 쥘 수 있는 손잡이 역할 등을 위한 하우징을 지시한다.

상기 하우징(10)은 상부에 개방홀(12)이 형성되고, 개방홀(12)의 아래쪽에는 모터 및 감속기 내설 공간이 형성되며, 중간부분은 작업자가 손으로 쥘 수 있도록 오목한 손잡이부로 형성된 구조로 구비된다.

상기 하우징(10)의 하부에는 모터 및 컨트롤 보드, 각종 LED 부품 등의 구동 전원인 배터리 팩(40)이 분리 가능하게 체결된다.

이때, 상기 하우징(10)의 모터 및 감속기 내설 공간에 모터(20) 및 감속기(30)가 내설되는데, 개방홀(12)의 아래쪽 위치에 감속기(30)가 배치되고, 감속기(30)의 바깥쪽 위치에 모터(20)가 배치된다.

첨부한 도 7은 모터(20)와 감속기(30) 간의 연결 구조에 대한 일 구현예를 도시한 단면도로서, 상기 감속기(30)는 모터(20)가 20000rpm으로 회전할 때, 798:1의 기어비로 모터 속도를 감속시킨 후 최종 출력축에서 26rpm을 출력하는 기어조합 사양으로 채택된다.

이에, 상기 감속기(30)의 최종출력축과 연결되는 출력기어(32)에서 26rpm을 출력하게 되고, 출력기어(32)에는 상기 개방홀(12) 내측에 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 구동기어(34a, 34b)가 맞물리게 된다.

한편, 상기 하우징(10)의 하부쪽 내부에는 전류센서(52)의 측정값이 기준값 이상이면 모터(20)에 대한 전원을 차단하는 제어 기능, 배터리 잔량 표시 제어 기능, 상태 LED 및 라이트 LED 점등 제어 기능 등을 하고, 또한 절단기 작동시 사용기록을 저장하는 EEPROM을 갖는 컨트롤 보드(60)가 내장된다.

이때, 상기 하우징(10)의 내부에서 배터리 팩(40)과 모터(20) 간을 연결하는 전원공급라인(50)에는 배터리팩(40)으로부터 모터(20)에 공급되는 전류를 측정하는 전류센서(52)가 장착되며, 이 전류센서는 홀 이펙트 기반의 리니어 전류센서(Hall Effect Base Linear Current Sensor)로 채택된다.

또한, 상기 하우징(10)의 하부 일측 표면에는 컨트롤 보드(60)의 제어에 의하여 현재 절단기의 작동상태(배터리 잔량 상태)를 녹색, 적색, 황색으로 가변 점등하는 상태 LED(14)가 장착되고, 타측 표면에는 어두운 협소공간 또는 야간 작업시 조명을 위한 라이트 LED(16)가 장착된다.

또한, 상기 하우징(10)의 외면 소정 위치에는 모터 구동 및 정지 조작을 위한 스위치(22)가 누름 조작 가능하게 장착된다.

본 발명에 따른 절단기의 커팅날 구성으로서, 상기 하우징(10)의 개방홀(12) 입구 주변에 일체로 형성되는 아치형 고정날(76)과, 이 고정날(76)의 상단에 회전 가능하게 힌지 체결되는 아치형 회전날(70)로 구성된다.

특히, 상기 회전날(70)의 외경면에는 개방홀(12)내에 회전 가능하게 장착된 구동기어(34a,34b)에 맞물리는 톱니기어(72)가 형성된다.

바람직하게는, 도 5a 및 도 5b에서 보듯이 상기 회전날(70)의 양측단부에는 한 쌍의 구동기어(34a,34b)에 회전날(70)의 최초 맞물림을 원활하게 유도하기 위한 가이드 기어(74)가 일정각도 기울어진 상태로 더 장착된다.

한편, 상기 개방홀(12)은 회전날(70)의 톱니기어(72)가 한 쌍의 구동기어(34a,34b)와 맞물리기 위하여 지나가는 공간으로서, 개방된 상태를 유지하게 되는데, 이물질이 개방홀(12)을 통해 하우징(10)의 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여 도 1에서 보듯이 개방홀(12)의 입구에 이물질을 걸러주는 브러시(18)가 부착된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 휴대용 전동식 라쳇 커터에 대한 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3에서 보듯이 상기 고정날(76)로부터 회전날(70)을 벌려서 그 사이에 케이블(80)을 삽입한다.

즉, 상기 회전날(70)을 고정날(76)과의 힌지점을 중심으로 각회전시켜서 고정날(76)로부터 회전날(70)을 벌려준 다음, 그 사이에 절단 대상인 케이블(80)을 삽입 배치한다.

이어서, 상기 하우징(10)의 외면에 장착된 스위치(22)를 눌러서 온시킨다.

이에, 상기 배터리팩(40)으로부터 모터(20)로 전원이 인가되어, 모터(20)가 구동되고, 모터의 회전속도를 감속기(30)에서 감속시키는 동작이 이루어진다.

예를 들어, 상기 모터(20)가 20000rpm으로 회전할 때, 감속기(30)는 798:1의 기어비로 모터 속도를 감속시킴으로써, 최종 출력축과 연결된 출력기어(32)는 26rpm을 출력하게 된다.

이때, 상기 출력기어(32)의 회전력이 개방홀(12)의 입구 내측에 장착된 한 쌍의 구동기어(34a,34b)에 전달되는 상태가 된다.

이어서, 상기 회전날(70)을 개방홀(12)쪽으로 임의 회전시키면, 회전날(70)의 일측에 장착된 가이드 기어(74)가 마치 클러치와 같이 먼저 구동기어(34a,34b) 중 하나에 치합되고, 연속해서 구동기어(34a,34b)에 톱니기어(72)가 맞물리게 되어, 결국 구동기어(34a,34b)의 회전동력에 의하여 회전날(70)이 일정속도로 각회전하게 된다.

이에, 첨부한 도 6a 및 도 6b에서 보듯이, 두 개의 구동기어(34a,34b)에서 회전날(70)로 회전력이 전달되기 때문에 회전날(70)이 용이하게 각회전하게 된다.

따라서, 상기 회전날(70)의 각회전 운동에 의하여 케이블(80)이 용이하게 절단되어진다.

한편, 상기 배터리팩(40)으로부터 모터(20)로 공급되는 전류값을 상기 전류센서(52)에서 측정하여, 측정된 전류값이 기준값(약 30A) 이상이면 컨트롤 보드(60)에서 회전날 및 고정날이 케이블을 절단할 때의 힘이 과부하 상태인 것으로 판정하여, 회전날 및 고정날을 보호하는 동시에 모터 보호를 위하여 배터리팩(40)에서 모터(20)로 공급되는 전류를 차단하는 제어를 한다.

이와 같이, 본 발명의 절단기를 작업자가 간편하게 휴대하여 케이블 절단 작업을 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 컨트롤 보드(60)에서 절단기의 커팅 작동이 일정(최대) 부하 이상으로 판정하는 경우 모터 전원 공급을 차단하여 커팅 작동을 자동으로 정지시킬 수 있도록 함으로써, 모터 보호 및 절단기 고장 방지를 도모할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 보드(60)의 배터리 체크 기능에 의하여 상기 상태 LED(14)의 점등이 녹색, 적색, 황색 등으로 가변 점등되도록 함으로써, 현재 절단기의 사용 가능 상태를 인지할 수 있다.

또한, 상기한 본 발명의 절단기 작동시 사용 기록이 컨트롤 보드(60)의 EPPROM에 기록되게 함으로써, 고장시 원인 분석 및 상태를 확인할 수 있다.

또한, 상기 컨트롤 보드(60)의 제어에 의하여 라이트 LED(16)가 점등되도록 함으로써, 어두운 협소공간 또는 야간 작업시 라이트 LED(16)의 조명을 이용하여 케이블 전달 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

한편, 전류센서(52)의 표면에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 도포층이 형성될 수 있다. 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 붕산 및 탄산나트륨의 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~ 10 중량%이다.

이에 더하여, 상기 도포층의 도포성을 향상시키는 물질로 탄산나트륨 또는 탄산칼슘이 이용될 수 있으나 바람직하게는 탄산나트륨이 이용될 수 있다. 상기 붕산 및 탄산나트륨은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 기재의 도포성이 저하되거나 도포후 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.

상기 붕산 및 탄산나트륨은 전제 조성물 수용액중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 기재의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.

한편, 본 오염 방지 도포용 조성물을 전류센서(52)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 전류센서(52)의 최종 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1000 ~ 2000 Å이다. 상기 도포막의 두께가 500 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2000 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.

또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 0.1 몰 및 탄산나트륨 0.05 몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.

또한, 모터(20)의 케이스 외면에는 온도에 따라 색이 변화하는 변색부가 도포될 수 있다. 이 변색부는, 소정의 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 모터(20)의 케이스 표면에 도포되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 도포된다.

여기서, 변색부는, 각각 40℃ 이상 및 60℃ 이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 도포하여 형성될 수 있다. 변색부는 모터(20)의 케이스 온도에 따라 색이 변화하여 도료의 온도 변화를 감지하기 위한 것이다.

이러한 변색부는 소정의 온도 이상이 되었을 때 색깔이 변하는 온도변색물질이 모터(20)의 케이스 표면에 도포됨으로써 형성될 수 있다. 또한, 온도변색물질은 일반적으로 1~10㎛의 마이크로캡슐 구조로 구성되어 있고, 마이크로캡슐 내에 전자 공여체와 전자 수용체의 온도에 따른 결합 및 분리현상으로 인해 유색 및 투명색을 나타내도록 할 수 있다.

또한, 온도변색물질은 색의 변화가 빠르고, 40℃, 60℃, 70℃, 80℃, 등의 다양한 변색온도를 가질 수 있으며, 이러한 변색온도는 여러 방법으로 쉽게 조정될 수 있다. 이러한 온도변색물질은 유기화합물의 분자 재배열, 원자단의 공간 재배치 등의 원리에 의한 다양한 종류의 온도변색물질이 이용될 수 있다.

이를 위해, 변색부는 서로 다른 변색 온도를 가지는 두 가지 이상의 온도변색물질을 도포하여 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이 변색부는 상대적으로 저온의 변색온도를 갖는 온도변색물질과 상대적으로 고온의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40℃이상 및 60℃이상의 변색온도를 갖는 온도변색물질을 사용하여 변색부를 형성할 수 있다.

이를 통해, 모터(20)의 온도 변화를 단계적으로 확인할 수 있어 도료의 온도변화를 감지할 수 있으며, 이에 따라 모터(20)를 최적의 상태에서 운용할 수 있으며, 과열에 의한 모터(20)의 손상을 미연에 방지시킬 수 있다.

또한, 보호막층은 변색부 위에 도포되어서 외부의 충격으로 인해 변색부가 손상되는 것을 방지하며, 변색부의 변색 여부를 쉽게 확인함과 동시에 온도변색물질이 열에 약한 것을 고려하여 단열 효과를 가지는 투명 도포재를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고, 회전날(70) 및 고정날(76)에는 먼지, 오염물질 등으로부터 표면의 부식현상을 방지시키기 위해 금속재의 표면 도포재료로 도포층이 형성될 수 있다. 이 도포층은 알루미나 분말 60중량%, NH₄Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 구리 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성된다.

상기 알루미나 분말은 고온으로 가열될 때 소결, 엉킴, 융착 방지 등의 목적으로 첨가된다. 이러한 알루미나 분말이 60중량% 미만으로 첨가되면, 소결, 엉킴, 융착 방지의 효과가 떨어지며, 알루미나 분말이 60중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서, 알루미나 분말은 60중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 NH₄Cl은 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식, 구리 및 마그네슘과 반응하여 확산 및 침투를 활성화시키는 역할을 한다. 이러한 NH₄Cl은 30중량% 첨가된다. NH₄Cl이 30중량% 미만으로 첨가되면, 증기 상태의 알루미늄, 아연, 주식 구리 및 마그네슘과 반응이 제대로 이루어지지 않으며 이에 따라 확산 및 침투를 활성화시키지 못한다. 반면에, NH₄Cl이 30중량% 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에, 재료비가 크게 증가된다. 따라서 NH₄Cl은 30중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 아연은 물에 닿는 금속의 부식을 방지하는 것과 전기 방식용으로 사용되도록 배합된다. 이러한 아연은 2.5중량%가 혼합된다. 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 물에 닿는 금속의 부식을 제대로 방지시키지 못하게 된다. 반면에 아연의 혼합비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 아연은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 구리는 상기 알루미늄과 조합하여 금속의 경도 및 인장강도를 높이게 된다. 이러한 구리는 2.5중량% 혼합된다. 구리의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 알루미늄과 조합될시 금속의 경도 및 인장강도를 제대로 높이지 못하게 된다. 반면에 구리의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 구리는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 마그네슘의 순수한 금속은 구조강도가 낮으므로 상기 아연 등과 함께 조합하여 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성을 높이는 용도로 배합된다. 이러한 마그네슘은 2.5중량% 혼합된다. 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 아연 등과 함께 조합될 시 금속의 경도, 인장강도 및 염수에 대한 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에 마그네슘의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비가 크게 증가된다. 따라서 마그네슘는 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 티타늄은 가볍고 단단하고 내부식성이 있는 전이 금속 원소로 은백색의 금속광택이 있는바, 뛰어난 내식성과 비중이 낮아 강철 대비 무게는 60% 밖에 되지 않으므로 금속모재에 도포되는 도포재의 중량은 줄이되 광택을 높이고 뛰어난 방수성 및 내식성을 갖도록 배합된다.

이러한 티타늄은 2.5중량% 혼합된다. 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량% 미만이면, 금속모재에 도포되는 도포재의 중량이 그다지 경감되지 않고, 광택성, 방수성, 내식성이 크게 개선되지 않는다. 반면에, 티타늄의 혼합 비율이 2.5중량%를 초과하면 상술한 효과는 더 개선되지 않는 반면에 재료비는 크게 증가된다. 따라서 티타늄은 2.5중량% 혼합되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 회전날(70) 및 고정날(76)의 표면 도포방법은 다음과 같다.

도포층이 형성되어야 할 회전날(70) 및 고정날(76)과 상기 구성으로 배합된 도포재료를 폐쇄로 내에 함께 투입시키고 폐쇄로 내부에는 회전날(70) 및 고정날(76)의 산화를 방지하기 위하여 2 L/min의 비율로 아르곤 가스를 주입시킨다, 아르곤 가스가 주입된 상태에서 700℃ 내지 800℃의 온도로 4 ~ 5 시간 동안 유지한다.

상기 단계를 수행하여 증기 상태의 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄이 폐쇄로 내부에 형성되고, 알루미늄 분말, 알루미나 분말, 아연, 구리, 마그네슘 및 티타늄 배합물은 회전날(70) 및 고정날(76)의 표면에 침투하여 도포층이 형성된다.

도포층이 형성된 후 폐쇄로 내부의 온도를 도포 물질/기재 복합물이 800℃~900℃로 하여 30 ~ 40시간을 유지하면 회전날(70) 및 고정날(76)의 표면에는 부식 방지용 도포층이 형성되어 회전날(70) 및 고정날(76)의 표면과 외기를 격리시키게 된다. 이때 상기 공정을 수행함에 있어 급격한 온도 변화는 모재 표면의 도포층이 박리될 수 있으므로 60℃/hr의 비율로 온도 변화를 시킨다.

본 발명의 도포층은 다음과 같은 장점이 있다.

본 발명의 도포층은 매우 넓은 범위의 용도를 가지므로 커튼 도포, 스프레이 페인팅, 딥 도포, 플루딩(flooding) 등과 같은 여러 가지 방법에 의해 도포될 수 있다.

본 발명의 도포층은 부식 및/또는 스케일에 대한 원칙적인 보호 기능에 추가하여 도포가 매우 얇은 층두께로 도포될 수 있어 전기전도성을 개선하는 것은 물론 물질 및 비용 절감이 가능하다. 열간 성형 과정 이후에도 높은 전기전도성이 바람직하다면 얇은 전기전도성 프라이머가 도포층의 상부에 도포될 수 있다.

성형 과정 또는 열간 성형 과정 이후, 도포 물질은 기재의 표면상에 유지될 수 있으며, 예를 들어, 긁힘 내성을 증가시키며, 부식 보호를 개선하고, 미적 외관을 충족시키며, 변색을 방지하고, 전기전도성을 변화시키며 종래 다운스트림 공정(예, 침린 및 전기이동 딥 도포)용 프라이머로 제공될 수 있다.

이러한 본 발명은 본 발명의 회전날(70) 및 고정날(76)이 아연도 강판 또는 알루미늄 소재 등의 재질로 구성되고, 이와 같은 재질의 회전날(70) 및 고정날(76)에 알루미나 분말, NH₄Cl, 아연, 구리, 마그네슘, 티타늄으로 이루어진 도포층이 도포되므로 먼지, 오염물질 등으로부터 회전날(70) 및 고정날(76)의 표면 부식현상을 방지시킬 수 있다.

또한, 고정날(76)은, FCD주철로 이루어진다. 이 FCD주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

FCD주철은, 일반 회주철의 용탕에 마그네슘 등을 첨가하여 응고과정에서 흑연이 구상으로 정출된 주철이므로 회주철에 비하여 흑연의 형태가 구상이다. 이러한 FCD주철은 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

본 발명의 고정날(76)은 FCD주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어진다.

여기서, FCD주철을 1600℃ 미만으로 가열하면 전체 조직이 충분히 용융되지 못하며, 1650℃를 초과하여 가열시키면 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 FCD주철을 1600∼1650℃로 가열하는 것이 바람직하다.

용융된 FCD주철에는 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣는 바, 마그네슘이 0.3중량% 미만이면 구상화 처리제를 투입효과가 극히 미미해 지며, 0.7중량%를 초과하면 구상화 처리제의 투입효과가 크게 향상되지 않는 반면에, 고가의 재료비가 증가되는 문제점이 있다. 그러므로 구상화 처리제의 마그네슘 혼합비율은 0.3∼0.7중량% 정도가 적합하다.

용융된 FCD주철에 구상화 처리제가 투입되면 이를 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한다. 구상화 처리 온도가 1500℃ 미만이면 구상화 처리가 제대로 이루어지지 않으며, 1550℃를 초과하면 구상화 처리 효과가 크게 개선되지 않는 반면에 불필요하게 에너지가 낭비된다. 그러므로 구상화 처리 온도는 1500∼1550℃가 적합하다.

이와 같이 본 발명의 고정날(76)이 FCD주철로 이루어지므로 노치효과가 적기 때문에 응력 집중 현상이 감소되어 강도와 인성이 크게 향상된다.

그리고 톱니기어(72)에는 마모방지도포층이 도포될 수 있다. 이 마모방지도포층은, 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 톱니기어(72)에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 도포된다.

톱니기어(72)의 외주면에 세라믹 도포를 하는 이유는 마모 방지 및 부식 방지가 주목적이다. 세라믹 도포는 크롬도금 또는 니켈크롬도금에 비해 내부식성, 내스크래치성, 내마모성, 내충격성 및 내구성이 뛰어나다.

산화크롬(Cr₂O₃)은, 금속 내부로 침입하는 산소를 차단시키는 부동태피막(Passivity Layer)의 역할을 함으로써 녹이 잘 슬지 않도록 하는 역할을 한다.

이산화티타늄(TiO₂)은, 물리화학적으로 매우 안정적이고 은폐력이 높아서 백색안료로 많이 된다. 또한 굴절율이 높아서 고굴절율의 세라믹스에도 많이 이용되고 있다. 그리고 광촉매적 특성과 초친수성의 특성을 갖는다. 이산화티타늄(TiO₂)은, 공기정화 작용, 항균작용, 유해물질 분해작용, 오염방지 기능, 변색 방지기능의 역할을 수행한다. 이러한 이산화티타늄(TiO₂)은, 마모방지도포층이 톱니기어(72)의 외주면에 확실하게 피복되도록 하며, 마모방지도포층에 부착된 이물질을 분해, 제거하여 마모방지도포층의 손상을 방지시킨다.

여기서, 산화크롬(Cr₂O₃)과 이산화티타늄(TiO₂)을 혼합하여서 사용할 경우, 이들의 혼합 비율은, 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량%에 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되는 것이 바람직하다.

산화크롬(Cr₂O₃)의 혼합비율이 96∼98%보다 적을 경우, 고온 등의 환경에서 산화크롬(Cr₂O₃)의 피복이 파괴되는 경우가 종종 발생되었으며, 이에 따라 톱니기어(72)의 외주면의 녹방지 효과가 급격이 저하되었다.

이산화티타늄(TiO₂)의 혼합비율이 2∼4중량%보다 적을 경우, 이를 산화크롬(Cr₂O₃)에 혼합하는 목적이 퇴색될 정도로 이산화티타늄(TiO₂)의 효과가 미미하였다. 즉, 이산화티타늄(TiO₂)은 톱니기어(72)의 외주면 둘레에 부착되는 이물질을 분해, 제거하여서 톱니기어(72)의 외주면이 부식되거나 손상되는 것을 방지시키는데, 그 혼합비율이 2∼4중량%보다 작을 경우, 부착된 이물질을 분해하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 재료들로 이루어진 도포층은, 톱니기어(72)의 외주면의 둘레에 50∼600㎛의 두께로 이루어지고, 경도는 900∼1000HV, 표면조도는 0.1∼0.3㎛를 유지하도록 플라즈마 도포된다.

이러한 마모방지도포층은, 상기의 분말가루와 1400℃의 가스를 마하 2정도의 속도로 톱니기어(72)의 외주면의 둘레에 제트분사하여서 50∼600㎛으로 용사한다.

마모방지도포층의 두께가 50㎛ 미만일 경우, 상술한 세라믹 도포층에 의한 효과가 보장되지 못하게 되며, 마모방지도포층의 두께가 600㎛을 초과할 경우, 상술한 효과의 증대는 미미한 반면 과다한 세라믹도포에 의해 작업시간 및 재료비가 낭비되는 문제점이 있다.

톱니기어(72)의 외주면에 마모방지도포층이 도포되는 동안 톱니기어(72)의 외주면의 온도는 상승되는데, 가열된 톱니기어(72)의 외주면의 변형이 방지되도록 톱니기어(72)의 외주면이 냉각장치(미도시)로 냉각되어서 150∼200℃의 온도를 유지하도록 된다.

마모방지도포층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO₃)으로 이루어진 실링재가 더 도포될 수 있다. 무수크롬산은 무기실링재로써 크롬니켈 분말로 이루어진 도포층 둘레에 도포된다.

무수크롬산(CrO₃)은, 높은 내마모, 윤활성, 내열성, 내식성, 이형성을 필요로 하는 곳에 사용되며, 대기중에서 변색이 안되고, 내구성이 크며, 내마모성과 내식성이 좋다. 실링재의 도포 두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다. 실링재의 도포두께가 0.3㎛ 미만이면 약간의 스크래치홈에도 실링재가 쉽게 파이면서 벗겨지게 되므로 상술한 효과를 얻을 수 없게 된다. 실링재의 도포두께가 0.5㎛를 초과할 정도로 두껍게 하면 도금면에 핀홀(pin hole), 균열 등이 많게 된다. 따라서 실링재의 도포두께는 0.3∼0.5㎛ 정도가 바람직하다.

따라서 톱니기어(72)의 외주면의 둘레에 내마모성 및 내산화성이 뛰어난 도포층이 형성되므로 톱니기어(72)의 외주면이 마모되거나 산화되는 것이 방지되고, 이에 따라 제품의 수명이 연장된다.

10 : 하우징
12 : 개방홀
14 : 상태 LED
16 : 라이트 LED
18 : 브러시
20 : 모터
22 : 스위치
30 : 감속기
32 : 출력기어
34a,34b : 구동기어
40 : 배터리팩
50 : 전원공급라인
52 : 전류센서
60 : 컨트롤 보드
70 : 회전날
72 : 톱니기어
74 : 가이드 기어
76 : 고정날
80 : 케이블

Claims

상부에 개방홀(12)이 형성되고, 하부에는 배터리 팩(40)이 분리 가능하게 체결되는 하우징(10);
상기 하우징(10)의 상부쪽 내부에 장착되는 모터(20) 및 감속기(30);
상기 감속기(30)의 최종출력축과 연결되는 출력기어(32)와 맞물리면서 상기 개방홀(12) 내측에 회전 가능하게 장착되는 한 쌍의 구동기어(34a, 34b);
상기 배터리 팩(40)과 모터(20) 간에 연결되는 전원공급라인(50)에 장착되어, 모터(20)에 공급되는 전류를 측정하는 전류센서(52);
상기 하우징(10)의 하부쪽 내부에 고정 장착되어, 상기 전류센서(52)의 측정값이 기준값 이상이면 모터(20)에 대한 전원을 차단 제어와 함께 배터리 잔량 표시 제어를 하고, 사용 기록을 위한 EEPROM을 갖는 컨트롤 보드(60);
상기 모터 구동 및 정지 조작을 위하여 하우징(10)의 외면에 누름 조작 가능하게 장착되는 스위치(22);
상기 하우징(10)의 개방홀(12) 입구 주변에 일체로 형성되는 아치형 고정날(76);
상기 구동기어(34a,34b)에 맞물리는 톱니기어(72)가 외경면에 형성된 아치형 형상으로 구비되어, 상기 고정날(76)의 상단에 회전 가능하게 힌지 체결되는 회전날(70); 및
상기 회전날(70)의 양측단부에 장착되어, 한 쌍의 구동기어(34a,34b)에 회전날(70)의 최초 맞물림을 유도하는 가이드 기어(74)를 포함하여 구성되고;
상기 개방홀(12)에는 이물질 침투 방지를 위한 브러시(18)가 부착되며;
상기 하우징(10)의 하부 표면에는 컨트롤 보드(60)의 제어에 의하여 현재 작동상태를 녹색, 적색, 황색으로 가변 점등하는 상태 LED(14)와, 조명을 위한 라이트 LED(16)가 장착되고;
전류센서(52)의 표면에는 오염 방지 도포용 조성물이 도포된 도포층이 형성되고, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 붕산 및 탄산나트륨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있으며, 전류센서(52)의 상기 오염 방지 도포용 조성물의 도포막 두께는 500 ~ 2000Å이고;
모터(20)의 케이스 외면에는 온도에 따라 색이 변화하는 변색부가 도포되고, 상기 변색부는, 일정한 온도 이상이 되었을 때 색이 변하는 두 가지 이상의 온도변색물질이 모터(20)의 케이스 표면에 도포되어 온도 변화에 따라 두 개 이상의 구간으로 분리됨으로써 단계적인 온도 변화를 판단할 수 있고, 변색부 위에는 변색부가 손상되는 것을 방지하기 위한 보호막층이 도포되며;
회전날(70) 및 고정날(76)에는 금속재의 표면 도포재료로 도포층이 형성되되, 상기 도포재료는 알루미나 분말 60중량%, NH₄Cl 30중량%, 아연 2.5중량%, 구리 2.5중량%, 마그네슘 2.5중량%, 티타늄 2.5중량%로 구성되고, 상기 회전날(70) 및 고정날(76)과 상기 도포재료를 폐쇄로 내에 함께 투입시키고 폐쇄로 내부에는 회전날(70) 및 고정날(76)의 산화를 방지하기 위하여 2 L/min의 비율로 아르곤 가스를 주입시키며, 아르곤 가스가 주입된 상태에서 700℃ 내지 800℃의 온도로 4 ~ 5 시간 동안 유지하며;
고정날(76)은, FCD주철로 이루어지되, 상기 FCD주철을 1600∼1650℃로 가열시켜서 용탕으로 만든 다음 탈황처리를 하며, 마그네슘이 0.3∼0.7중량% 정도 포함된 구상화 처리제를 넣고 1500∼1550℃에서 구상화 처리를 실시한 후 열처리하여 이루어지고;
톱니기어(72)에는 마모방지도포층이 도포되되, 상기 마모방지도포층은, 산화크롬(Cr₂O₃) 96∼98중량% 및 이산화티타늄(TiO₂) 2∼4중량%가 혼합되어 이루어진 분말이 톱니기어(72)에 용사되어서 이루어지고, 50∼600㎛의 두께로 이루어지며, 경도는 900∼1000HV를 유지하도록 플라즈마 도포되고, 상기 마모방지도포층의 둘레에는 금속계 유리 석영 계통으로 이루어진 무수크롬산(CrO₃)으로 이루어진 실링재가 더 도포되며, 상기 실링재의 도포 두께는 0.3∼0.5㎛ 인 것을 특징으로 하는 휴대용 전동식 라쳇 커터.
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