KR102457594B1 - 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 또는 비철금속 가공시 발생되는 절삭칩을 재활용하기에 적합하도록 재처리하기 위한 연속처리장치에 관한 기술로서, 수거된 절삭칩을 소정길이로 절단되게 하는 칩 파쇄기; 상기 칩 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄칩을 받아 이물질을 분리할 수 있도록 하는 이물질 선별기; 상기 이물질 선별기에 의해 선별되어 낙하되는 선별칩을 압축챔버에서 고압으로 가압하여 소정 형상의 칩블록을 성형하게 되며, 압축과정 중에 배출되는 오일성분을 수거하게 되는 칩압축-오일분리기; 상기 칩블록을 상기 파쇄칩 보다 작은 사이즈의 2차파쇄칩이 되도록 파쇄하는 2차 파쇄기; 상기 2차파쇄칩이 투입되는 투입호퍼의 바닥면은 곡면부를 이루며, 상기 곡면부에는 연속적인 타공이 형성되고, 상기 곡면부 위로 회전커터가 설치되어 상기 2차파쇄칩 보다 작은 사이즈의 3차파쇄칩을 생성하게 되는 3차 파쇄기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치이다.

Description

절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치{Continuous processing apparatus for recycling cutting chips}

본 발명은 금속 또는 비철금속 가공시 발생되는 절삭칩을 재활용하기에 적합하도록 재처리하기 위한 연속처리장치에 관한 기술이다.

철, 동, 알루미늄, 마그네슘, 기타 합금 등의 절삭가공을 하게 되면 다량의 절삭칩이 발생하게 되며, 이러한 절삭칩에는 절삭유가 묻어있으며 길다랗게 코일 형태로 꼬이면서 연결되어 있는 경우가 많아 재활용에 어려움이 많이 있었다.

즉, 절삭칩은 부피가 크고 절삭유와 같은 오일이 많이 묻어있기 때문에 재활용율을 높이기 위해서는 부피를 줄이기 위한 압축과정 및 오일성분을 제거해야 하는 과정이 요구된다.

이러한 이유로 절삭칩을 짧게 커팅하는 커팅장치 및 커팅된 칩을 압축하는 압축장치가 다수 알려져 있다.

절삭칩을 압축하는 과정에서 오일의 일부는 제거되며, 원형 또는 사각형의 압축블록이 만들어진다. 이렇게 재생된 압축블록은 용광로를 갖춘 공장에 판매되어 재활용된다.

일부 소재, 동이나 마그네슘과 같은 절삭칩의 경우 이러한 압축블록 형태로 용광로에 투입되는 경우 폭발성이 높아 재활용에 더욱 큰 어려움이 있었다.

폭발성을 갖는 소재의 재활용을 위해서는 오일제거, 압축 과정 후 다시 미세한 입자상 칩으로 분쇄할 필요가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1992819호

이에 본 발명에서는 절삭칩을 보다 재활용하기에 적합한 상태로 만들수 있는 하나의 라인으로 구성될 수 있는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치를 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치는, 수거된 절삭칩을 소정길이로 절단되게 하는 칩 파쇄기; 상기 칩 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄칩을 받아 이물질을 분리할 수 있도록 하는 이물질 선별기; 상기 이물질 선별기에 의해 선별되어 낙하되는 선별칩을 압축챔버에서 고압으로 가압하여 소정 형상의 칩블록을 성형하게 되며, 압축과정 중에 배출되는 오일성분을 수거하게 되는 칩압축-오일분리기; 상기 칩블록을 상기 파쇄칩 보다 작은 사이즈의 2차파쇄칩이 되도록 파쇄하는 2차 파쇄기; 상기 2차파쇄칩이 투입되는 투입호퍼의 바닥면은 곡면부를 이루며, 상기 곡면부에는 연속적인 타공이 형성되고, 상기 곡면부 위로 회전커터가 설치되어 상기 2차파쇄칩 보다 작은 사이즈의 3차파쇄칩을 생성하게 되는 3차 파쇄기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 투입호퍼는, Y 자 형상을 이루는 투입구와, 상기 투입구의 하단에 연결되며 반원형상의 이루는 상기 곡면부와, 상기 곡면부에 형성되는 상기 타공은 직경이 3 ~ 7mm 인 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 칩 파쇄기와 상기 이물질선별기 사이에 상기 파쇄칩을 이송하기 위한 1차이송컨베어가 마련되며, 상기 칩압축-오일분리기와 상기 2차 파쇄기 사이에 상기 칩블록을 이송하기 위한 2차이송컨베어가 마련되고, 상기 3차 파쇄기로부터 배출되는 상기 3차파쇄칩을 톤백으로 이송하기 위한 3차이송컨베어가 마련되되, 상기 2차이송컨베어, 3차이송컨베어에는 상기 칩블록, 3차파쇄칩에 잔류하는 오일성분을 흡착하는 흡착포가 부착되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 칩 파쇄기는, 판상의 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 상면에 결합되며, 원형링 형상이면서 일측면은 개구부가 형성되며, 내경면에 연속적인 요철형상의 원형고정커터가 구비되고, 상기 개구부에 피스톤에 연결되어 전후진되는 슬라이딩커터가 설치되는 회전커터 프레임; 상기 회전커터 프레임 상부에 연결되며, 오목한 꼬깔 형상을 이루는 내벽면을 따라 다수의 고정커터가 부착되는 절삭칩 투입구; 상기 회전커터 프레임의 하부에 설치되는 전달축의 상단에 연결되면서 수직상방으로 상기 절삭칩 투입구 내부로 배치되는 회전축; 상기 회전축의 상단에 부착되는 복수의 제1경사형커터; 상기 회전축의 하단에 부착되는 복수의 제2경사형커터; 상기 제1경사형커터와 제2경사형커터 사이로 상기 회전축에 결합되어, 상기 원형고정커터에 둘러싸여지는 회전커터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치는 절삭칩을 수거 후 연속적인 일련의 과정을 통해 재활용에 적합한 최종 상태의 칩을 생산할 수 있어 생산성을 높일 수 있고, 고객이 원하는 최적화된 칩을 제공함으로써 재활용 효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치의 구성도.
도 2는 칩 파쇄기의 사시도.
도 3은 칩 파쇄기의 주요부 단면도.
도 4는 칩 파쇄기의 또 다른 주요부 단면도.
도 5는 이물질 선별기의 개념도.
도 6은 칩압축-오일분리기의 정면도.
도 7은 칩압축-오일분리기의 측면도.
도 8은 2차 파쇄기의 정면도.
도 9는 2차 파쇄기의 평면도.
도 10은 3차 파쇄기의 구성도.
도 11은 3차 파쇄기를 이루는 곡면부의 사시도.
도 12는 본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치를 이용한 작업순서에 따른 절삭칩의 변화 예시도.

이하, 본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치의 구성도이며, 도 2는 칩 파쇄기의 사시도이며, 도 3은 칩 파쇄기의 주요부 단면도이며, 도 4는 칩 파쇄기의 또 다른 주요부 단면도이며, 도 5는 이물질 선별기의 개념도이며, 도 6은 칩압축-오일분리기의 정면도이며, 도 7은 칩압축-오일분리기의 측면도이며, 도 8은 2차 파쇄기의 정면도이며, 도 9는 2차 파쇄기의 평면도를 나타낸 것이며, 도 10은 3차 파쇄기의 구성도이며, 도 11은 3차 파쇄기를 이루는 곡면부의 사시도이고, 도 12는 본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치를 이용한 작업순서에 따른 절삭칩의 변화 예시도를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치는 주요한 구성요소로서, 칩 파쇄기(100), 이물질 선별기(200), 칩압축-오일분리기(300), 2차 파쇄기(400), 3차 파쇄기(500)를 포함하게 된다.

칩 파쇄기(100)는 산업현장에서 절삭가공을 통해 발생되는 절삭칩(C1)을 수거하여 소정길이로 절단되게 하는 장비이다. 즉, 일반적으로 절삭가공시 발생되는 절삭칩(C1)은 코일처럼 꼬이면서 길게 연결되는 형태로 발생되므로 부피도 크고 취급에 어려움이 따르는 바, 재활용을 위한 첫번째 단계에서는 절삭칩(C1)을 잘게 끊어 적정길이로 절단되게 한다.

본 실시예에서 적용되는 칩 파쇄기(100)에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하되, 칩 파쇄기(100)는 그 외 다양한 공지의 파쇄기를 적용할 수도 있다.

바람직한 일 실시예에서 제시되는 칩 파쇄기(100)는 판상 형상을 이루는 베이스플레이트(110)가 구비되며, 베이스플레이트(110) 상면에 회전커터 프레임(120)이 결합된다. 베이스플레이트(110)의 중심부는 상하로 개구되어 있으며, 회전커터 프레임(120)의 중심부도 상하로 개구되어 있다.

회전커터 프레임(120)은 원형링 형상을 이루는데, 일측면으로는 절개된 개구부(121)가 형성되며, 내경면에 연속적인 요철형상의 원형고정커터(130)가 설치된다. 원형고정커터(130)는 톱니와 같은 요철을 이루고 있으며, 개구부(121)에는 피스톤에 연결되어 전후진되는 슬라이딩커터(140)가 장착된다.

슬라이딩커터(140)는 사각판상블록 형상으로서 내측 단부에는 원형고정커터(130)와 연속성을 이루는 요철커터가 형성되고, 사각하우징(141)에 삽입되어 직선 슬라이딩 운동할 수 있도록 구성된다. 이를 위해 슬라이딩커터(140)의 외측 단부에는 실린더(142)의 피스톤이 연결되어 상황에 따라 피스톤의 움직임에 연동하여 슬라이딩커터(140)는 전진 또는 후진 동작하게 된다.

정상적으로 절삭칩을 절단하는 경우에 슬라이딩커터(140)는 전진되어 원형고정커터(130)와 연속성을 이루면서 하나의 완전한 원형커터를 이룸으로써 투입되는 절삭칩(C1)을 잘게 분쇄하게 된다. 한편, 사용중 원형고정커터(130)에 이물질이 끼이거나 수리가 필요한 경우 등에는 슬라이딩커터(140)를 후진시켜서 부하를 제거하여 문제점을 해결할 수 있도록 한다.

회전커터 프레임(120)의 상부면에 절삭칩 투입구(150)가 배치되어 결합되며, 절삭칩 투입구(150)는 상측이 넓고 하부로 갈수록 좁아지는 오목한 꼬깔 형상을 이루는 것으로 하며, 내벽면을 따라 다수의 고정커터(151)들이 장착된다. 고정커터(151)들은 상하 위치를 달리하면서 내벽면을 따라 고르게 분산 배치되도록 한다.

회전커터 프레임(120)의 하부에 상하 수직방향으로 전달축(152)이 구비되며, 전달축(152)의 상단에 회전축(153)이 연결되면서 절삭칩 투입구(150) 내부로 돌출되게 설치된다. 회전축(153)은 전달축(152)의 회전에 연동하여 회전동작하게 된다.

회전축(153)의 상단 부근에는 복수의 제1경사형커터(160)가 결합되고, 회전축(153)의 하단에는 복수의 제2경사형커터(170)가 결합된다.

그리고 제1경사형커터(160)와 제2경사형커터(170)의 사이 영역으로 회전축(153)에 회전커터(180)가 결합되며, 회전커터(180)는 원형고정커터(130)에 의해 둘러싸여지는 위치에 배치된다. 즉, 회전커터(180)는 원형고정커터(130)에 내접되는 형태로 배치되고, 회전커터(180)의 외주면에는 연속적인 요철형태의 커터날이 형성된다. 즉, 회전커터(180)의 가장자리는 기어이빨과 같은 연속적인 요철구조를 이루게 되어 원형고정커터(130)와 회전커터(180) 사이의 틈새로 진입되는 절삭칩(C1)을 작은 크기로 절단되게 한다.

칩 파쇄기(100)에 의한 파쇄 작용으로 생성되는 파쇄칩(C2)은 이물질 선별기(200)로 공급되어 각종 이물질을 분리할 수 있도록 하는데, 파쇄칩(C2)에는 재활용하고자 하는 소재가 아닌 물질이 포함되어 있을 수도 있고, 제대로 파쇄가 이루어지지 않은 절삭칩이 포함될 수도 있다. 이물질 선별기(200)는 메쉬망을 포함하는 선별기로서 진동을 주어 적정 사이즈의 파쇄칩은 메쉬망을 통과하여 낙하되게 하고 메쉬망을 통과할 수 없는 큰 사이즈의 파쇄칩을 분리할 수 있도록 한다.

보다 바람직하게 이물질 선별기(200)는 소정의 프레임(210)과 프레임(210) 내부에 결합되는 메쉬망(220)을 포함하며, 프레임(210)에는 진동을 유발시키는 액츄에이터(230)가 설치되며, 액츄에이터(230)는 반복적인 왕복이동을 유발하거나 상하 진동을 유발하는 수단과 같은 것일 수 있다.

이물질 선별기(200)에 의해 걸러지는 이물질의 자동배출을 위해 이물질 선별기의 프레임(210)은 어느 일측방향으로 경사지게 회동되도록 구성될 수 있으며, 프레임(210) 일측에 푸셔(240)를 설치하여 셋팅되는 주기마다 프레임(210)을 회동시켜서 걸러진 이물질을 외부로 배출시킬 수 있도록 한다.

한편, 칩 파쇄기(100)와 이물질선별기(200) 사이에는 파쇄칩(C2)을 이송시키기 위한 1차이송컨베어(D1)가 마련되어 칩 파쇄기(100)로부터 생성되는 파쇄칩(C2)을 바로 이물질선별기(200)로 이송하여 공급할 수 있도록 구성한다.

이물질 선별기(200)의 하측에 칩압축-오일분리기(300)가 설치되며, 칩압축-오일분리기(300)는 이물질 선별기(200)에 의해 선별되어 낙하되는 선별칩(C3)을 압축챔버(310)에서 고압으로 가압하여 소정 형상의 칩블록(C4)을 성형하게 되며 압축과정 중에 선별칩(C3)에 묻어있던 오일성분은 분리 배출되도록 한다.

압축챔버(310)로 투입되는 소정량의 선별칩(C3)은 직선 왕복이동하는 가압피스톤(320)의 가압력에 의해 원판 형상 또는 사각 블록 형상의 칩블록(C4)으로 만들어지게 되는 것이다.

칩압축-오일분리기(300)를 거치면서 생성되는 칩블록(C4)은 2차 파쇄기(400)로 이송되며, 이를 위해 칩압축-오일분리기(300)와 2차 파쇄기(400) 사이에는 2차이송컨베어(D2)가 마련되어 칩블록(C4)을 2차 파쇄기(400)로 자동 이송 및 투입되게 한다.

특히, 2차이송컨베어(D2)의 경우 칩블록(C4)에 잔류하는 오일성분이 흡착될 수 있도록 하기 위한 흡착포(미도시)가 부착되도록 한다.

2차 파쇄기(400)로 투입되는 칩블록(C4)은 파쇄칩(C2) 보다 작은 사이즈의 2차파쇄칩(C5)으로 파쇄된다. 2파 파쇄기(400)는 회전동작되는 다수의 커터(410)로 이루어지는 파쇄기로서 칩블록(C4)을 다시 분쇄하여 파쇄칩 보다 작은 사이즈의 2차파쇄칩(C5)을 생성하게 된다.

2차 파쇄기(400)에 의해 만들어지는 2차파쇄칩(C5)은 3차 파쇄기(500)로 공급되어 2차파쇄칩(C5) 보다 작은 사이즈인 3차파쇄칩(C6)으로 생성된다. 3차 파쇄기(500)는 투입호퍼(510)를 갖추며 투입호퍼(510)의 바닥면은 곡면부(512)를 이루게 되고, 곡면부(512)에는 연속적인 타공(513)이 형성된다.

즉, 투입호퍼(510)는 Y 자 형상을 이루는 투입구(511)와 투입구(511)의 하단에 연결되어 반원형상을 이루는 곡면부(512)로 이루어지고, 곡면부(512)에 연속적인 소정 크기의 타공(513)이 형성되고, 곡면부(512) 위로 회전커터(520)가 설치된다.

곡면부(512) 위에 회전동작되게 설치되는 회전커터(520)는 곡면부(512)와 접촉되지 않을 정도로 이격되어 설치되며, 곡면부(512)에 형성되는 타공(513)은 직경이 3 ~ 7mm 범위인 것으로 한다.

2차파쇄칩(C5)이 3차 파쇄기(500)에 투입되면 투입호퍼(510)의 곡면부(512)로 낙하되며 이때 회전커터(520)가 회전되면서 타공(513)에 걸린 2차파쇄칩(C5)을 잘게 분쇄함으로써 타공(513) 사이즈 보다 작은 3차파쇄칩(C6)을 생성하여 하부로 배출시키게 된다.

3차 파쇄기(500)로부터 배출되는 3차파쇄칩(C6)은 3차이송컨베어(D3)에 의해 이송되어 톤백으로 공급된다. 바람직하게 3차이송컨베어(D3)에는 3차파쇄칩(C6)에 잔류하는 오일성분이 흡착될 수 있도록 하는 흡착포(미도시)가 부착되게 하여 잔류오일을 최소화할 수 있도록 한다.

3차 파쇄기(500)를 거치게 됨에 따라 최종적으로 생성되는 3차파쇄칩(C6)은 균일한 크기의 입자상의 파쇄칩으로 생성되고 잔류 오일 역시 최소화되어 절삭칩을 재생하기에 적합한 상태가 된다.

즉, 덩어리 지지않도록 입자화된 3차파쇄칩(C6)은 절삭칩 재생업체에서 요구하는 조건, 즉 절삭칩의 사이즈, 잔류오일 등의 요구조건을 충족시킬 수 있게 됨으로써 재생효율을 높일 수 있고, 재생과정 중의 안전사고를 예방하는데 도움을 줄 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치는 다양한 산업현장에서 수거되는 절삭칩을 일련의 연속공정을 통해 적정한 입자 형태의 칩을 생성하도록 하고, 이런 과정 중에 절삭칩에 잔류하는 오일성분을 분리하여 수거할 수 있도록 함으로써 자원 재활용의 효율을 극대화시킬 수 있다.

본 발명은 금속이나 비철금속의 절삭가공시에 발생되는 절삭칩의 재활용을 위한 유용한 기술이다.

100 : 칩 파쇄기
110 : 베이스플레이트 120 : 회전커터 프레임
121 : 개구부 130 : 원형고정커터
140 : 슬라이딩커터 141 : 사각하우징
142 : 실린더 150 : 절삭칩투입구
151 : 고정커터 152 : 전달축
153 : 회전축 160 : 제1경사형커터
170 : 제2경사형커터 180 : 회전커터
200 : 이물질 선별기 210 : 프레임
220 : 메쉬망 230 : 액츄에이터
240 : 푸셔
300 : 칩압축-오일분리기
310 : 압축챔버 320 : 가압피스톤
400 : 2차 파쇄기 410 : 커터
500 : 3차 파쇄기
510 : 투입호퍼 511 : 투입구
512 : 곡면부 513 : 타공
520 : 회전커터
C1 : 절삭칩 C2 : 파쇄칩
C3 : 선별칩 C4 : 칩블록
C5 : 2차파쇄칩 C6 : 3차파쇄칩
D1 : 1차이송컨베어
D2 : 2차이송컨베어
D3 : 3차이송컨베어

Claims (4)

1. 수거된 절삭칩을 소정길이로 절단되게 하는 칩 파쇄기;
   상기 칩 파쇄기에 의해 생성되는 파쇄칩을 받아 이물질을 분리할 수 있도록 하는 이물질 선별기;
   상기 이물질 선별기에 의해 선별되어 낙하되는 선별칩을 압축챔버에서 고압으로 가압하여 소정 형상의 칩블록을 성형하게 되며, 압축과정 중에 배출되는 오일성분을 수거하게 되는 칩압축-오일분리기;
   상기 칩블록을 상기 파쇄칩 보다 작은 사이즈의 2차파쇄칩이 되도록 파쇄하는 2차 파쇄기;
   상기 2차파쇄칩이 투입되는 투입호퍼의 바닥면은 곡면부를 이루며, 상기 곡면부에는 연속적인 타공이 형성되고, 상기 곡면부 위로 회전커터가 설치되어 상기 2차파쇄칩 보다 작은 사이즈의 3차파쇄칩을 생성하게 되는 3차 파쇄기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 투입호퍼는,
   Y 자 형상을 이루는 투입구와, 상기 투입구의 하단에 연결되며 반원형상의 이루는 상기 곡면부와, 상기 곡면부에 형성되는 상기 타공은 직경이 3 ~ 7mm 인 것을 특징으로 하는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 칩 파쇄기와 상기 이물질선별기 사이에 상기 파쇄칩을 이송하기 위한 1차이송컨베어가 마련되며,
   상기 칩압축-오일분리기와 상기 2차 파쇄기 사이에 상기 칩블록을 이송하기 위한 2차이송컨베어가 마련되고,
   상기 3차 파쇄기로부터 배출되는 상기 3차파쇄칩을 톤백으로 이송하기 위한 3차이송컨베어가 마련되되,
   상기 2차이송컨베어, 3차이송컨베어에는 상기 칩블록, 3차파쇄칩에 잔류하는 오일성분을 흡착하는 흡착포가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 칩 파쇄기는,
   판상의 베이스플레이트;
   상기 베이스플레이트 상면에 결합되며, 원형링 형상이면서 일측면은 개구부가 형성되며, 내경면에 연속적인 요철형상의 원형고정커터가 구비되고, 상기 개구부에 피스톤에 연결되어 전후진되는 슬라이딩커터가 설치되는 회전커터 프레임;
   상기 회전커터 프레임 상부에 연결되며, 오목한 꼬깔 형상을 이루는 내벽면을 따라 다수의 고정커터가 부착되는 절삭칩 투입구;
   상기 회전커터 프레임의 하부에 설치되는 전달축의 상단에 연결되면서 수직상방으로 상기 절삭칩 투입구 내부로 배치되는 회전축;
   상기 회전축의 상단에 부착되는 복수의 제1경사형커터;
   상기 회전축의 하단에 부착되는 복수의 제2경사형커터;
   상기 제1경사형커터와 제2경사형커터 사이로 상기 회전축에 결합되어, 상기 원형고정커터에 둘러싸여지는 회전커터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭칩 재활용을 위한 연속처리장치.
   
   

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