KR102040259B1 - 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치 - Google Patents

Abstract

개시되는 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 세로 방향으로 배치되는 중공부를 갖는 케이스부재(10); 상기 케이스부재(10)의 하측 끝단부에 배치되어 고정되는 고정부재(50); 상기 케이스부재(10)의 일측에 끝단부에서 돌출되어 배치되며 상기 중공부를 따라 슬라이드 이동하는 지지부재(40); 상기 고정부재(50) 상측에 배치되는 제1자석(30); 및 상기 지지부재(40) 하측에 배치되며, 상기 제1자석(30)의 상면과 척력이 발생되는 제2자석(20)을 가진다. 본 발명에 따르면, 탄성지지장치에 척력이 작용하는 자석을 적용함으로써, 소음이 최소화되면서 내구성이 향상될 수 있다.

Description

자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치{An Elastic Supporting Device Using Magnetic Force for Automatic Sheet Puncher}

본 발명(Disclsoure)은, 자동타발기용 탄성지지장치에 관한 것으로서, 특히 자력을 이용하여 탄성 복원력을 생성함으로써, 내구성이 향상되고 소음, 및 이물질 발생이 감소하는 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

박스용 판지를 대량 생산하는 자동타발기는, 다양한 형태의 박스를 제작하기 위해, 골판지 및 마분지등의 판지를 전개도 형상으로 커팅한다. 일반적인 타발기는, 전개도 형상의 상하금형과 탄성지지장치를 포함하여 구성된다. 상하금형은 상하방향으로 이동하여 판지를 절단하며, 탄성지지장치는 판지를 지지하며 타발된 판지 조각을 토출한다.

종래의 탄성지지장치는, 스프링의 탄성복원력을 이용하였다. 그러나 기계적 탄성복원력을 이용하는 스프링은, 반복되는 압축-복원 과정에서 스프링 또는 다른 부재들 간에 마찰현상이 필연적으로 발생한다. 반복되는 마찰 현상의, 불필요한 소음을 유발할 뿐만 아니라, 마찰에 의한 오염입자를 발생한다.

또한, 하나의 타발기는 다수의 탄성지지장치를 구비하며, 각 탄성지지장치의 압축-복원 특성은 특정한 범위내에서 균일하게 유지되어야 한다. 스프링을 이용한 종래의 탄성지지장치는, 반복되는 압축-복원 작용으로 인해서, 스프링이 변형될 수 있다. 특히 마찰에 의한 마모 현상은 이러한 변형을 가속화 할 수 있다.

따라서, 타발과정에서 압축-복원 반복됨에 따라, 마찰에 의한 내구성 및 변형의 가능성이 낮으며, 소음을 감소시킬 수 있는 새로운 자동타발기용 탄성지지장치가 필요하다.

본 발명(Disclosure)은, 내구성 및 변형의 가능성이 낮으며, 소음을 감소시킬 수 있는 새로운 자동타발기용 탄성지지장치의 제공을 일 목적으로 한다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 세로 방향으로 배치되는 중공부를 갖는 케이스부재(10); 상기 케이스부재(10)의 하측 끝단부에 배치되어 고정되는 고정부재(50); 상기 케이스부재(10)의 일측에 끝단부에서 돌출되어 배치되며 상기 중공부를 따라 슬라이드 이동하는 지지부재(40); 상기 고정부재(50) 상측에 배치되는 제1자석(30); 및 상기 지지부재(40) 하측에 배치되며, 상기 제1자석(30)의 상면과 척력이 발생되는 제2자석(20)을 가진다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20) 사이에 배치되고, 적어도 하나 이상의 자석으로 구성되는 중간자석을 더 구비하여, 상기 중간자석의 하면은 상기 제1자석(30)과 척력이 발생하고, 그 상면은 상기 제2자석(20)과 척력이 발생하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는,, 상기 케이스부재(10)의 재질은, 테프론(Teflon)으로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20)의 재질은, 철과, 코발트 및 니켈을 포함하는 전이금속 또는 그 화합물로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양(aspect)에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20)의 재질은, 네오디움과, 가돌리움 및 디스프로슘을 포함하는 희토류 물질 또는 그 화합물로 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따르면, 슬라이드 이동하는 자석의 척력을 이용하여 탄성 작동함으로써, 타발 작동시 소음발생이 최소화되고, 탄성 특성 변화없이 반 영구적이며 이물질 발생이 방지될 수 있다.

도 1a 내지 도1b는 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의 제1실시예를 보인 분해사시도,
도 2는 도1a 내지 도 1b의 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의 제1실시예의 조립사시도,
도 3은 스프링의 탄성 복원력과 자석의 척력이 이격길이 Δh에 따른 변화 특성을 보인 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의 다양한 실시예에 대하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 본 개시와 동일한 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시 형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 포함됨을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 기술적 내용을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

도 1a 내지 도1b는 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의 제1실시예를 보인 분해사시도이며, 도 2는 도1의 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의 제1실시예의 조립사시도이다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 예에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는 케이스부재(10)와, 고정부재(50)와, 지지부재(40)와, 제1자석(30) 및 제2자석(20)으로 구성된다.

케이스부재(10)는 세로 방향으로 배치되는 중공부를 갖는다. 고정부재(50)는 케이스부재(10)의 하측 끝단부에 배치되어 고정된다. 지지부재(40)는 케이스부재(10)의 일측에 끝단부에서 돌출되어 배치되며 중공부를 따라 슬라이드 이동한다. 제1자석(30)은 고정부재(50) 상측에 배치되고, 제2자석(20)은 지지부재(40) 하측에 배치되며 제1자석(30)의 상면과 척력이 발생되도록 구성된다.

고정부재(50)의 외주면에는 고정부재(50) 나사홈(51)이 형성되고, 케이스부재(10)의 하측 끝단부 내면에 나사홈이 형성되어, 서로 나사 결합함으로써 고정될 수 있다. 지지부재(40)는 케이스부재(10)의 하측에서 상측으로 삽입되어 결합될 수 있다.

제1자석(30)과 제2자석(20)은 케이스부재(40)의 중공부에 배치된다. 제1자석(30)과 제2자석(20)은 서로 척력이 발생하도록 배치됨으로, 제2자석(20)은 항상 제1자석(30)의 상면에서 특정한 높이로 부양된 상태를 유지한다. 지지부재는 제2자석이 부양한 상태에서 제2자석(20)의 상면에 배치된다.

타발 과정에서 지지부재(40)에 하측방향의 프레스 압력이 인가되며, 제2자석(20)이 하측으로 슬라이드 이동한다. 제2자석이 하방으로 슬라이드 이동하면, 제1자석(30)과의 이격길이 Δh가 짧아진다. Δh가 짧아짐에 따라, 제1자석(30)과 제2자석(20) 사이에 척력이 증가하고, 프레스 압력이 해제될 때, 누적된 척력으로 제2자석(20)은 상승한다.

종래의 기술에 따른 스프링을 이용한 탄성지지장치는, 스프링 전체의 외주면이 중공부의 내주면과 접촉하여 마찰한다. 마찰되는 스프링 외주면과 케이스부재(10) 내주면은 각각 마모되어 변형이 발생할 수 있다. 이러한 마찰작용은 스프링의 복원력을 감쇄시켜, 타발된 판지를 정상적으로 분리하지 못할 수 도 있다.

도 1a 내지 도 2를 참조하면, 본 예에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 제1자석(30)과 제2자석(20)이 분리되어있으며, 제2자석(20)과 지지부재(40)의 외면이 중공부의 내면과 마찰하며 슬라이드 왕복이동한다. 스프링의 외주면이 중공부의 내면과 마찰할때 보다 마찰면적이 좁고, 제1자석(30)을 포함하는 다른 구조와 결합되어 있지 않으므로, 소음 발생이 현저히 감소한다.

스프링은 자체의 형상 변화로 인한 기계적 탄성수단이다. 형상 변화에서 기인하는 탄성 작용은, 탄성한계 내에서만 탄성 특성을 나타낸다. 압축(인장)-복원 작동이 지속되거나, 그러한 작동이 탄성한계에 인접하여 지속되면, 복원 능력이 감쇄되거나, 탄성 특성을 영구히 잃을 수 있다. 하지만, 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치는, 영구자석의 자력을 이용함으로써, 반영구적인 탄성 작동이 가능하다.

한편, 제1자석(30)과 제2자석(20) 사이에 중간자석을 더 추가함으로써, 자력을 더 보강할 수 있다. 타발기에서 제작되는 판지의 종류에 따라서, 탄성지지부재(40)의 압축-복원 탄성 특성은 다르게 설정될 수 있어야 한다. 스프링을 이용한 탄성지지장치의 압축-회복 특성에 변화시키기 위해서는, 스프링 자체를 교체해야 한다. 스프링마다 고유의 탄성계수를 가지는데, 탄성계수는 스프링의 회전수 및 굵기의 함수이다. 따라서, 길이와 직경이 특정되는 케이스부재(10)의 중공부에는 특정한 규경의 스프링만 삽입되어 사용될 수 있다. 즉 케이스 부재(10)의 규격이 결정되면 압축-복원 특성도 특정한 범위로 제한 될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치의, 제1자석(30) 및 제2자석(20)은 자화된 영구자석이다. 따라서, 동일한 크기와 형상이면서 서로 다른 자기력으로 자화된 자석을 사용하면, 다양한 압축-복원 특성을 구현할 수 있다. 또한, 동일한 케이스부재(10), 지지부재(40), 고정부재(50)를 사용할 수 있으므로, 압축-복원 특성 변경 작업이 매우 용이하다.

제1자석(30) 및 제2자석(20)의 재질은 전이금속 또는 희토류 물질을 포함하는 강자성 물질 또는 그 혼합물을 포함할 수 있다. 전이금속은 철, 코발트, 니켈을 포함할 수 있다. 또한 희토류 물질은 네오디움, 가돌리움, 디스프로슘을 포함할 수 있으며 바람직하게는 네오디움이다.

케이스부재(10)는, 내열성, 내약품성, 저 마찰 특성 및 저 점착성질을 갖는 재질을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테프론(Teflon)으로 구성될 수 있다. 케이스부재(10)의 중공부(11) 내면은, 제2자석(20)의 슬라이드 이동 과정에서 매우 큰 마찰저항이 발생할 수 있다. 타발 작동이 지속적으로 반복되면, 마찰열이 누적되어 고열로 상승할 수 있다. 따라서, 내열성과 저마찰 특성을 구비한 테프론으로 제이스부재(10)를 형성함으로써, 더욱 개선된 내구성을 기대할 수 있다.

도 3은 스프링의 탄성 복원력과 자석의 척력이 이격길이 Δh에 따른 변화 특성을 보인 그래프이다.

도 3을 참조하면, Δh에 따른 스프링의 탄성 복원력은 선형이며, 자석의 척력은 비선형임을 확인할 수 있다. 스프링의 탄성복원력은 Δh에 반비례하며, 자석의 척력은 Δh의 제곱에 반비례한다. 따라서, 자석의 척력을 복원력으로 이용하면, Δh의 위치에 따라서 비선형적 복원력을 도출할 수 있다.

상술한 바와 같이, 타발기는, 상하금형이 상하방향으로 이동하여 판지를 절단하며, 탄성지지장치는 판지를 지지한후 타발된 판지 조각을 토출한다. 즉, 탄성지지장치의 복원력은 판지를 지지함과 동시에 절단된 판지를 밀어내는데 적합한 힘을 구현해야 한다. 또한, 제조되는 박스의 종류에 따라서, 사용되는 판지의 종류가 달라진다. 판지의 종류에 따라서, 탄성지지부재(40)의 압축-복원력에 다양한 변화가 요구된다. 따라서, Fs와 같이 선형적 압축-복원 특성보다, Fm과 같이 비선형적 압축-복원 특성을 이용함으로써, 다양한 박스 제품용 판지 생산에 맞는 특성을 확보할 수 있다.

10. 케이스부재
20. 제2자석
30. 제1자석
40. 지지부재
50. 고정부재

Claims (5)

1. 세로 방향으로 배치되는 중공부를 갖는 케이스부재(10);
   상기 케이스부재(10)의 하측 끝단부에 배치되어 고정되는 고정부재(50);
   상기 케이스부재(10)의 일측에 끝단부에서 돌출되어 배치되며 상기 중공부를 따라 슬라이드 이동하는 지지부재(40);
   상기 고정부재(50) 상측에 배치되는 제1자석(30); 및
   상기 지지부재(40) 하측에 배치되며, 상기 제1자석(30)의 상면과 척력이 발생되는 제2자석(20);으로 구성되며,
   상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20)은 자화된 영구자석이고,
   상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20) 사이에 배치되고, 적어도 하나 이상의 자석으로 구성되는 중간자석을 더 구비하며,
   상기 중간자석의 하면은 상기 제1자석(30)과 척력이 발생하고, 그 상면은 상기 제2자석(20)과 척력이 발생하는 자력을 이용하고,
   상기 케이스부재(10)의 재질은 테프론(Teflon)으로 구성되며,
   상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20)의 재질은 철과, 코발트 및 니켈을 포함하는 전이금속 또는 그 화합물로 구성되고,
   상기 제1자석(30) 및 상기 제2자석(20)의 재질은 네오디움과, 가돌리움 및 디스프로슘을 포함하는 희토류 물질 또는 그 화합물로 구성되어,
   상기 지지부재(40)와 상기 고정부재(50) 사이에 형성되고 2차원 방정식을 따르는 비선형적 압축-복원력 특성을 이용하여 판지를 타발하고 타발된 판지를 토출하는 자력을 이용한 자동타발기용 탄성지지장치.
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