KR102548861B1

KR102548861B1 - 경사각 절단이 가능한 h형강 절단장치

Info

Publication number: KR102548861B1
Application number: KR1020230048160A
Authority: KR
Inventors: 이용우
Original assignee: 이용우
Priority date: 2023-04-12
Filing date: 2023-04-12
Publication date: 2023-06-28

Abstract

본 발명은 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 H형강을 작업 현장에서 절단하는 절단장치를 제공하되, 직선은 물론 다양한 각도의 사선(斜線)으로 절단이 가능하며, 절단 작동이 관리자 단말기를 통한 제어가 가능하여 절단 작업의 편의성 향상은 물론 절단 시간을 단축시켜 절단에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치에 관한 것이다.

Description

경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치{H-BEAM CUTTING DEVICE CAPABLE OF CUTTING INCLINATION ANGLE}

본 발명은 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 H형강을 작업 현장에서 절단하는 절단장치를 제공하되, 직선은 물론 다양한 각도의 사선(斜線)으로 절단이 가능하며, 절단 작동이 관리자 단말기를 통한 제어가 가능하여 절단 작업의 편의성 향상은 물론 절단 시간을 단축할 수 있고 절단에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치에 관한 기술이다.

일반적으로 형강이란 단면의 형태가 일정하도록 압연해 만든 철강 제품을 총칭해 일컫는 것으로, 철 스크랩을 전기로에 녹여 만든 쇳물로 연주작업을 거쳐 제조된 반제품의 빔블랭크, 브룸, 빌릿을 각각 1000℃ 이상으로 가열한 뒤 압연해 만들어진다.

이때 만들어진 형강은 단편의 형상에 따라 봉강, H형강, I형강, T형강, ㄱ형강, ㄷ형강 등으로 분류되며, 이러한 형강은 강도와 충격 흡수력이 뛰어나기 때문에 건축 구조물의 주요구조재료와 주택 건설과 지하철, 교랴의 기초용 말뚝으로 주로 사용된다.

이 중 H형강은 단면의 형태가 H모양의 제품으로 대형 구조물의 골조나 토목공사에 널리 사용되는 것으로, 열연, 후판 등을 용접해 만드는 용접 H형강에 비해 내질이 균일해 강도가 우수한 특성을 지니고 있다.

이러한 H형강은 전술한 특성과 하중 압력에 대한 지지력이 높아 주로 건물의 기둥이나 보로 사용되고 있으며, 열간 압연방식으로 제조된 것을 표준 규격의 H형강이라 하고, 열연 강판을 절단하고 용접해서 생산하여 빌트업(Built-up)이라고도 불리는 특수 규격의 H형강도 있다.

H형강은 전술한 바와 같이 건물의 기둥이나 보로 주로 사용되나 철제 구조를 갖는 천장을 구성하는데도 사용되는 것으로, 이러한 H형강은 설계에 맞춰져 필요한 길이로 절단하여 사용하며 이때 길이 방향 단부를 직선으로 절단하는 형태 이외에도 복수개의 H형강을 상호 맞대어 결합하기 위하여 다양한 각도로 절단하거나 모따기 등을 하기도 한다.

종래 H형강의 길이를 절단하거나 H형강의 단부를 사선(斜線)으로 절단하는 것은 주로 제조공정에서 진행되었는데, 이는 H형강 자체의 무게가 무겁고 길이가 길어 작업 현장에서 취급이 어려운 문제점이 있기 때문이다.

또한 절단 과정에서 사용하는 절단 장치는 레이저, 플라즈마 등 다양한 방법이 있는데, 레이저를 이용한 절단 장치는 다양한 형태로 형강을 절단할 수 있고 절단에 소요되는 시간이 짧은 장점이 있고, 반면에 소형으로 제작할 수 없어 작업 현장에서 사용할 수 있도록 소형화가 어려운 문제점이 있다.

플라즈마를 이용한 절단 방법은 형강을 제조하는 제조 공장에서 사용이 가능하도록 대형으로 구성할 수도 있고, 작업 현장에서 사용이 가능하도록 소형으로 제작할 수 있어 활용도가 높은 장점이 있다.

특히 작업 현장에서 사용이 가능하도록 소형으로 제작이 가능하기 때문에 작업 현장에서 H형강을 필요한 길이로 절단하거나 H형강의 단부를 다양한 각도로 절단할 수 있다.

그러나 종래의 플라즈마 절단기의 경우 작업자가 플라즈마가 토출되는 토치를 H형강 측으로 배치한 후 이를 이동시키면서 H형강을 절단하게 되는데, 작업자의 숙련도에 따라 절단면이 깨끗하지 않거나 절단 각도가 일정하지 않는 등 다양한 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-610627호 대한민국 등록특허 제10-1853707호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 특히 H형강을 작업 현장에서 절단할 수 있도록 장치의 크기를 소형화하고, 직선은 물론 사선으로도 절단이 가능하여 활용도를 높이고, 절단에 소요되는 시간을 단축하여 절단에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 제공하는데 목적이 있다.

나아가 본 발명은 관리자 단말기를 통해 H형강의 절단 각도를 제어할 수 있어 절단의 편의성을 향상시키고, 절단 시 발생하는 다량의 불꽃으로부터 관리자가 이격된 위치에서 H형강을 절단할 수 있어 안전성을 높인 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 절단 대상물인 원재에 고정되는 고정클램프와, 상기 고정클램프에 대향되는 위치에 배치되어 상기 원재를 따라 이동 가능하게 배치되는 가변클램프와, 상기 원재를 절단하기 위한 토치와, 상기 토치에 가스 및 에어를 공급하는 분배기가 설치된 플라즈마절단부와, 상기 가변클램프에 설치되어 상기 플라즈마절단부를 상기 가변클램프 측으로 근접 또는 이격되는 방향으로 이동시키는 가로축이동부와, 상기 플라즈마절단부에 설치되어 상기 토치와 상기 분배기를 상기 가로축이동부의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 세로축이동부 및 상기 가로축이동부와 상기 세로축이동부의 작동을 제어하는 제어부를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 가로축이동부는, 상기 가변클램프의 상면에 설치되는 가로축구동수단과, 상기 고정클램프와 상기 가로축구동수단에 각각 회전 가능하게 설치되는 링크와, 상기 가로축구동수단에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단에 상기 링크와 결합하는 링크결합구가 결합된 가동로드와, 상기 가로축구동수단에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단은 상기 플라즈마절단부에 결합하는 피동로드를 포함한 것을 특징으로 한다.

이때 상기 가로축이동부에는, 상기 링크결합구와 상기 가로축구동수단 사이의 거리 또는 상기 가로축구동수단과 상기 플라즈마절단부 사이의 거리를 실시간으로 감지하여 상기 제어부로 전송하는 거리감지센서가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 세로축이동부는, 상기 가변클램프와 상기 플라즈마절단부 사이에 배치되고, 상기 가로축이동부가 결합되는 고정바디와, 상기 고정바디에서 상기 가로축이동부의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 설치된 세로축레일과, 상기 플라즈마절단부에 설치되어 상기 세로축레일을 따라 이동하는 세로축이동블럭과, 상기 플라즈마절단부에 설치되어 상기 제어부의 인가된 신호를 통해 작동하면서 상기 세로축이동블럭을 상기 세로축레일을 따라 이동시키는 동력을 생성하는 세로축구동수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는, 관리자 단말기와 통신하기 위한 통신부와, 상기 통신부를 통해 송신한 관리자 단말기의 작동 명령을 전달 받고, 전달 받은 작동 명령에 따라 상기 가로축이동부와 상기 세로축이동부의 작동 속도 및 작동 시간을 산출하는 경로산출부와, 상기 경로산출부를 통해 산출된 상기 가로축이동부와 상기 세로축이동부의 작동 속도 및 작동 시간을 실행하는 실행부와, 작동 중인 상기 가로축이동부의 위치를 실시간으로 감지한 감지값을 전달 받고, 상기 경로산출부에서 산출된 경로와 대비하는 동작감지부와, 상기 동작감지부를 통해 대비된 결과값 중 이상 발생 시 상기 실행부를 정지시키는 비상정지부와, 상기 비상정지부의 작동 시 상기 통신부를 통해 상기 관리자 단말기로 비상정지신호를 전송하는 알람부를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 작업 현장에서 H형강을 필요한 길이 및 필요한 각도로 절단할 수 있고, 절단 시 절단면이 깨끗함은 물론 다양한 각도로 절단이 가능하여 활용도를 높인 장점이 있다.

또한 본 발명은 H형강을 절단하는 과정에서 발생하는 고열의 불꽃으로부터 작업자 또는 관리자를 보호할 수 있도록 H형강이 절단되는 위치로부터 이격된 위치에서도 H형강을 절단할 수 있어 안전성을 높인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 일부 분해한 상태를 도시한 분해사시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 분배기를 분해 도시한 사시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 가로축이동부의 동작 상태를 개략 도시한 상태도.
도 5는 본 발명을 구성하는 세로축이동부의 동작 상태를 개략 도시한 상태도.
도 6은 본 발명을 구성하는 제어부의 구성을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 주행모듈이 구비된 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 도시한 예시도.
도 8은 본 발명을 구성하는 주행모듈을 도시한 예시도.
도 9는 본 발명을 구성하는 구름캐스터와 탄성체를 도시한 예시도.
도 10은 본 발명을 구성하는 탄성체를 도시한 예시도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치를 상세히 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치(1)는, 고정클램프(10)와, 가변클램프(20)와, 플라즈마절단부(30)와, 가로축이동부(40)와, 세로축이동부(50) 및 제어부(60)를 포함한다.

상기 고정클램프(10)는 절단 대상물인 원재(H)에 고정되는 것으로, 원재(H)를 구성하는 복수개의 날개부(Ha) 중 어느 하나에 고정 결합되는데, 이때 고정클램프(10)는 날개부(Ha)를 양면에서 감싸며 배치되도록 하방이 개구된 상태로 이루어지고 고정클램프(10)와 날개부(Ha)를 고정하기 위한 고정볼트(B)가 결합되는 구멍이 형성된다.

그리고 고정클램프(10)는 도면 중 도시된 바와 같이 원재(H)의 날개부(Ha)와 직접 맞닿지 않는 것이 바람직한데, 이는 절단 과정에서 플라즈마절단부(30)를 통해 발생한 열이 고정클램프(10) 측으로 전도(傳導)되어 고정클램프(10)를 손상시키는 것을 최소화하기 위한 것이다.

이때 고정클램프(10)의 일면, 즉 날개부(Ha) 측에 배치되는 면에는 전도되는 열을 차단하기 위한 열차폐수단(도면 중 미도시됨)이 더 배치될 수 있다.

상기 가변클램프(20)는 상기 고정클램프(10)에 대향되는 위치에서 상기 원재(H)를 따라 이동 가능하게 배치되는 것으로, 원재(H)를 구성하는 복수개의 날개부(Ha) 중 상기 고정클램프(10)가 결합된 날개부(Ha)에 대향되는 위치에 형성된 날개부에 이동 가능하게 배치된다.

이를 위해 가변클램프(20)는 하방이 개구된 ‘∩’자 형태로 이루어져 날개부가 개구된 하단을 통해 삽입되며, 날개부가 맞닿는 내면에는 이동성 향상 및 날개부와 가변클램프가 맞닿은 상태에서 이동할 때 발생하는 마찰에 의한 손상을 방지할 수 있도록 구름 베어링(도면 중 미도시됨)이 더 구비될 수 있다.

여기서 가변클램프(20)는 원재(H)의 절단 각도가 직선인 경우 상기 고정클램프(10)와 동일하게 원재(H)의 날개부에 고정될 수 있고, 원재(H)의 절단 각도가 사선(斜線)인 경우에만 원재의 날개부를 따라 이동 가능하도록 배치된다.

상기 플라즈마절단부(30)는 분배기(32)를 통해 공급된 가스 및 에어를 이용하여 생성한 플라즈마를 이용하여 원재(H)를 절단하는 것으로, 이를 위해 원재(H)를 절단하기 위한 플라즈마를 외부로 방출하는 토치(31)와, 상기 토치(31)로 플라즈마를 생성하기 위한 가스 및 에어를 공급하는 분배기(32)를 포함하며, 상기 토치(31)와 상기 분배기(32)가 설치되는 플라즈마바디(33)를 더 포함한다.

상기 토치(31)는 상기 플라즈마바디(33)의 일측에 배치되되 상기 분배기(32)에 결합되어 분배기(32)로부터 전달된 유체를 외부로 방출하면서 플라즈마 불꽃을 형성하여 원재(H)를 절단하는 것으로, 여기서 토치(31)는 전달된 유체를 외부로 방출하면서 불꽃을 형성하기 위한 점화수단(도면 중 미도시됨)을 더 포함한다.

한편, 상기 토치(31)는 분배기(32)로부터 전달된 유체를 방출하는 방법 이외에도 레이저를 외부로 조사하는 형태로 구성될 수 있는데, 레이저를 외부로 조사하는 형태로 구성되는 경우 상기 플라즈마바디(33)에 레이저를 생성하기 위한 전원을 공급하는 전원모듈 등이 배치될 수 있다.

상기 분배기(32)는 상기 플라즈마바디(33)에 설치되며 저장탱크와 같은 유체공급수단을 통해 전달된 유체를 분배하여 상기 토치(31)로 전달하며, 후술하는 주행모듈(80)로 유체를 분배하도록 구성될 수 있다.

이를 위해 분배기(32)는 내부에 복수개의 유체 이동라인(321a)이 구비된 분배용 바디(321)와, 상기 분배용 바디(321)의 일측에 복수개가 분기 설치되어 유체가 각각 인입되는 유체인입구(322)와, 상기 분배용 바디(321)의 타측에 분리 가능하게 결합되어 상기 토치(31)가 설치되는 배출구(323)와, 상기 유체 이동라인(321a)을 통해 이동하는 유체의 이동량을 조절하기 위한 이동량 조절밸브(324)와, 상기 유체 이동라인(321a)을 통해 이동하는 유체의 이동 방향을 제어하는 체크밸브(325)를 포함한다.

상기 분배용 바디(321)의 일측에는 복수개의 유체 이동라인(321a)이 상호 독립적으로 배치되고, 고온에서 변형이 없는 금속재로 형성되는 것이 바람직하며, 여기서 금속재는 단일 금속재는 물론 합성 금속을 포함한다.

그리고 상기 분배용 바디(321)의 일측에는 하방이 개구되어 후술하는 유체투입부(323b)가 결합되는 결합슬릿(321b)이 구비되며, 상기 결합슬릿(321b)은 상기 유체 이동라인(321a)과 연통되어 유체투입부(323b)를 통해 투입된 유체가 유체 이동라인(321a)을 통해 이동한다.

여기서 결합슬릿(321b)은 상단에서 하단을 향할수록 직경이 넓어지는 원뿔 형태로 이루어지는데, 이를 통해 내부에 형성되는 공간의 면적도 상방에서 하방을 향할수록 점진적으로 넓어지는 면적을 갖는다. 이러한 결합슬릿(321b)의 형태는 후술하는 유체투입부(323b)가 상하 방향으로 상호 이격된 위치에 배치되는 복수개의 격벽(323h)을 통해 상호 독립된 복수개의 공간으로 구획될 때 상방에 형성되는 공간과 하방에 형성되는 공간이 서로 다른 면적을 가지도록 형성되며, 이는 각각의 공간으로 인입되는 유체의 특성에 따라 형성된 것이다.

상기 유체인입구(322)는 상기 분배용 바디(321)의 일측에서 상기 복수개의 유체 이동라인(321a)에 각각 대응하도록 결합되는 것으로, 상기 유체 이동라인(321a)을 통해 이동하는 유체를 유체의 종류에 따라 독립된 상태로 이동시키기 위한 것이다.

즉, 이동하는 유체는 상기 토치(31)로 전달되어 불꽃을 형성하기 위한 것으로, 산소(O), 오일(Oil), 가스(Gas) 등이 각각 독립된 유체 이동라인(321a)을 통해 이동하여 토치(31)로 전달되고, 토치(31)에서 이를 외부로 방출하여 플라즈마 불꽃을 형성할 때 형성되는 플라즈마 불꽃의 크기 및 온도를 조절하기 위하여 전술한 각 유체를 적절한 혼합비율로 혼합하여 토치(31)로 공급해야 한다.

이를 위해 유체인입구(322)는 상기 유체 이동라인(321a)에 각각 결합되되 각각의 유체 이동라인(321a)과 동일한 직선상에 배치되어 이동하는 유체의 이동성을 향상시키는 것이 바람직하나 투입되는 유체의 투입 방향에 따라 형태의 변경이 가능함은 물론이다.

상기 배출구(323)는 상기 유체 이동라인(321a)을 통해 이송된 유체를 상기 토치(31)로 전달하기 위한 것으로, 상기 분배용 바디(321)에 분리 가능하게 결합되고 상기 토치(31)가 설치된다.

이때 배출구(323)에 설치되는 토치(31)는 회전축 또는 회전클램프 등과 같은 회전지지수단을 통해 회전 가능하게 설치되어 토치(31)를 통해 배출되는 플라즈마 불꽃의 배출 각도의 변경이 가능하도록 한다.

여기서 배출구(323)의 구조를 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 분배용 바디(321)에 결합하는 결합부(323a)와, 상기 결합부(323a)의 일측방에 형성되며 다수 개의 격벽(323h)을 통해 복수의 공간으로 구획되며 각각의 공간에 상기 유체 이동라인(321a)이 연통되는 유체투입부(323b)와, 상기 유체투입부(323b)에 각각 연결된 다수개의 이동관체(323c)와, 상기 이동관체(323c)의 일단이 결합되며 상기 토치(31)가 결합되는 토치결합구(323d)를 포함한다.

상기 결합부(323a)는 분배용 바디(321)와 토치(31)를 연결시키기 위한 것으로, 길이 방향으로 연장 형성되며 분배용 바디(321)의 일측단에 관통 삽입되는 돌부(323e)와, 상기 돌부(323e)에 형성된 고정핀결합공(323f)과 상기 고정핀결합공(323f)에 관통 삽입되는 고정핀(323g)을 포함한다.

여기서 돌부(323e)는 길이 방향으로 연장 형성된 돌기 형태로 이루어져 분배용 바디(321)의 일측에 형성된 구멍에 관통 삽입되고, 상기 고정핀결합공(323f)이 분배용 바디(321)의 외측으로 노출되면 고정핀(323g)을 고정핀결합공(323f)에 관통 삽입하여 돌부(323e)의 위치를 고정하면서 배출구(323)와 분배용 바디(321)를 결합한다.

상기 유체투입부(323b)는 상기 분배용 바디(321)의 일측에 형성된 결합슬릿(321b)에 결합되고, 상기 결합부(323a)의 하방에 형성되며 다수개의 격벽(323h)을 통해 복수개의 공간으로 구획되되, 구획된 복수개의 공간은 각각이 독립적으로 형성되고, 독립된 각각의 공간에는 유체 이동라인(321a)을 통해 전달된 유체가 인입되는 투입공(323i)이 구비된다.

전술한 바와 같이 상기 결합슬릿(321b)이 하단을 향할수록 넓어지는 직경을 갖는 원뿔 형태로 이루어져 내부에 형성되는 공간의 면적도 하방을 향할수록 넓은 면적을 갖도록 형성되고, 상기 격벽(323h)을 통해 구획되는 공간도 결합슬릿(321b)의 내부에서 상부와 하부의 공간 면적이 상호 다른 크기를 가지도록 구획된다.

이러한 면적이 다른 크기로 형성되는 것은 각각의 공간으로 인입되는 유체의 특성을 고려한 것으로, 전술한 바와 같이 이동하는 유체의 종류가 산소(O), 오일(Oil), 가스(Gas)일 때 각각의 유체의 무게에 따라 무게가 가볍고 기체 형태의 산소(O)가 가장 좁은 면적을 갖는 상방으로 인입되고, 산소(O)에 비해 상대적으로 무거운 무게를 갖는 가스(Gas)가 중간으로 인입되고, 상대적으로 가장 무겁고 유체 형태의 오일(Oil)이 가장 넓은 면적을 갖는 하방으로 인입되고, 인입 후 배출 과정에서 각각의 유체를 동일한 양으로 외부로 배출하기 위하여 동일한 배출 압력을 공급하였을 때 이에 대응할 수 있도록 한다.

물론 산소에 비해 가스의 무게가 가벼운 경우 산소와 가스의 인입 위치를 변경할 수 있다.

한편 상기 유체투입부(323b)에는 유체 이동라인(321a)을 통해 전달된 유체가 인입되는 투입공(323i)이 형성되고, 상기 격벽(323h)에는 각각의 격벽(323h) 사이에 배치되어 기밀을 유지하기 위한 패킹(323j)이 배치된다.

여기서 상기 투입공(323i)은 이동관체(323c)와 연통되어 인입된 유체를 이동관체(323c) 측으로 전달하며, 상기 이동관체(323c)는 길이 방향으로 연장된 관체 형태로 이루어지며 상기 투입공(323i)의 개수에 상응하는 개수로 배치되고, 복수개의 이동관체(323c)는 이송된 유체가 혼합되는 혼합바디(323k)로 이송되며, 상기 혼합바디(323k)에 토치(31)와 결합되는 토치결합구(323d)가 결합된다.

상기 이동량 조절밸브(324)는 상기 유체 이동라인(321a)에 설치되어 이동하는 유체의 이동량을 조절하며, 상기 체크밸브(325)는 상기 유체 이동라인(321a)에 설치되어 이동하는 유체의 이동 방향을 제어하는 것으로 유체 이동라인(321a)을 통해 이동하는 유체가 배출구(323) 측으로 이동하도록 하고 반대 방향으로 역류하는 것을 방지한다.

상기 가로축이동부(40)는 상기 가변클램프(20)에 설치되어 상기 플라즈마절단부(30)를 이동시키는 것으로, 여기서 플라즈마절단부(30)의 이동 방향은 가변클램프(20) 측으로 근접하거나 이격되는 방향으로 이동시킨다.

이러한 가로축이동부(40)는 플라즈마절단부(30)의 위치를 직선 방향으로 이동시켜 원재(H)를 절단하는 공정을 진행하는 것으로, 이를 위해 가로축이동부(40)는, 상기 가변클램프(20)의 상면에 설치되는 가로축구동수단(41)과, 상기 고정클램프(10)와 상기 가로축구동수단(41)에 각각 회전 가능하게 설치되는 링크(42)와, 상기 가로축구동수단(41)에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단에 상기 링크(42)와 결합하는 링크결합구(431)가 결합된 가동로드(43)와, 상기 가로축구동수단(41)에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단은 상기 플라즈마절단부(30)에 결합하는 피동로드(44)를 포함한다.

상기 가로축구동수단(41)은 가변클램프(20)의 상면에 설치되어 후술하는 제어부(60)를 통해 인가된 전원 및 신호에 의해 동작하며, 도시된 바와 같이 가변클램프(20)의 상면에 설치되어 후술하는 제어부(60)를 통해 작동이 제어되며 일 예로 직선으로 이동 가능하게 배치되되 각각이 상호 반대 방향으로 신축(伸縮)되는 가동로드(43)와 피동로드(44)를 포함한 실린더로 구성될 수 있다.

상기 링크(42)는 길이 방향으로 연장된 막대 형태로 이루어지며 길이 방향 일단은 상기 고정클램프(10)에 회전축을 통해 회전 가능하게 결합되고 길이 방향 타단은 상기 가동로드(43)에 회전 가능하게 결합된다.

상기 가동로드(43)는 상기 가로축구동수단(41)에서 외측을 향해 신축 가능하게 설치되며 외측으로 노출된 선단(先端)부에는 상기 링크(42)가 회전 가능하게 결합하는 링크결합구(431)가 구비된다.

상기 피동로드(44)는 상기 가로축구동수단(41)에서 상기 가동로드(43)의 반대 방향에서 외측을 향해 신축 가능하게 설치되며, 외측으로 노출된 선단(先端)부는 상기 플라즈마절단부(30)에 결합되어 신축에 의해 플라즈마절단부(30)의 위치를 조절한다.

여기서 가동로드(43)와 피동로드(44)는 상기 가로축구동수단(41)의 작동에 의해 상호 연동하여 동작하거나 각각이 독립적으로 동작하도록 구성되어 플라즈마절단부(30)를 가변클램프(20)에 근접하거나 이격시키는 방향으로 이동시킨다.

상기와 같이 이루어진 가로축이동부(40)는 플라즈마절단부(30)의 위치를 원재(H)를 절단하는 시작 지점에 위치시키는 역할을 함과 동시에 원재(H)를 사선으로 절단하는 과정에서 설정된 경로를 따라 이동시킬 때 작동하여 플라즈마절단부(30)의 위치를 조절한다.

한편 상기 가로축이동부(40)에는 상기 링크결합구(431)와 상기 가로축구동수단(41) 사이의 거리 또는 상기 가로축구동수단(41)과 상기 플라즈마절단부(30) 사이의 거리를 실시간으로 감지하여 상기 제어부(60)로 전송하는 거리감지센서(45)가 더 구비된다.

상기 거리감지센서(45)는 상기 가로축구동수단(41)이 작동하는 과정에서 링크결합구(431)와 가로축구동수단(41) 사이의 거리 또는 상기 가로축구동수단(41)과 상기 플라즈마절단부(30) 사이의 거리를 실시간으로 감지하여 이동 중인 플라즈마절단부(30)의 위치를 제어부(60)가 실시간으로 확인하면서 원재(H)를 절단하는 절단 경로를 확인 및 조절할 수 있다.

다음 세로축이동부(50)는 상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 토치(31)와 분배기(32)를 상기 가로축이동부(40)의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 것으로, 이를 위해 상기 세로축이동부(50)는, 상기 가변클램프(20)와 상기 플라즈마절단부(30) 사이에 배치되고, 상기 가로축이동부(40)가 결합되는 고정바디(51)와, 상기 고정바디(51)에서 상기 가로축이동부(40)의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 설치된 세로축레일(52)과, 상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 상기 세로축레일(52)을 따라 이동하는 세로축이동블럭(53)과, 상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 상기 제어부(60)의 인가된 신호를 통해 작동하면서 상기 세로축이동블럭(53)을 상기 세로축레일(52)을 따라 이동시키는 동력을 생성하는 세로축구동수단(54)을 포함한다.

상기 고정바디(51)는 상기 가변클램프(20)와 상기 플라즈마절단부(30) 배치되며, 상기 가로축이동부(40)의 피동로드(44)의 선단부가 결합하여 피동로드(44)의 작동에 의해 위치가 변경되면서 플라즈마절단부(30)의 위치를 조절한다.

상기 세로축레일(52)은 길이 방향으로 연장되어 상기 가로축이동부(40)의 피동로드(44)가 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 배치되되 상기 고정바디(51)에 설치된다.

상기 세로축이동블럭(53)은 상기 플라즈마절단부(30)에 설치되며 상기 세로축레일(52)을 따라 이동 하도록 세로축레일(52)에 배치된다.

여기서 세로축이동블럭(53)은 상기 세로축레일(52)을 따라 이동 가능한 형태이면 블록 또는 캐스터 중 선택하여 사용할 수 있다.

상기 세로축구동수단(54)은 상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 제어부(60)로부터 작동이 제어되며 상기 세로축이동블럭(53)에 이동 동력을 제공하는 것으로, 이러한 세로축구동수단(54)은 상기 세로축이동블럭(53)에 직접 연결되거나 동력 전달용 벨트, 기어 등을 통해 간접 연결되도록 이루어질 수 있다.

상기 제어부(60)는 상기 가로축이동부(40)와 상기 세로축이동부(50)의 작동을 제어하여 토치(31)를 이동시켜 원재(H)를 원하는 형태로 절단하기 위한 것으로, 이를 위해 관리자 단말기(70)와 통신하기 위한 통신부(61)와, 상기 통신부(61)를 통해 송신한 관리자 단말기(70)의 작동 명령을 전달 받고, 전달 받은 작동 명령에 따라 상기 가로축이동부(40)와 상기 세로축이동부(50)의 작동 속도 및 작동 시간을 산출하는 경로산출부(62)와, 상기 경로산출부(62)를 통해 산출된 상기 가로축이동부(40)와 상기 세로축이동부(50)의 작동 속도 및 작동 시간을 실행하는 실행부(63)와, 작동 중인 상기 가로축이동부(40)의 위치를 실시간으로 감지한 감지값을 전달 받고, 상기 경로산출부(62)에서 산출된 경로와 대비하는 동작감지부(64)와, 상기 동작감지부(64)를 통해 대비된 결과값 중 이상 발생 시 상기 실행부(63)를 정지시키는 비상정지부(65)와, 상기 비상정지부(65)의 작동 시 상기 통신부(61)를 통해 상기 관리자 단말기(70)로 비상정지신호를 전송하는 알람부(66)를 포함한다.

상기 통신부(61)는 관리자 단말기(70)와 유선 또는 무선통신칩을 통해 통신 가능하게 구성되어 관리자 단말기(70)로부터 작동 명령을 수신하고, 작동 중인 가로축이동부(40)와 세로축이동부(50)의 작동상태 및 이상 상황 발생 등과 같은 이벤트 발생을 관리자 단말기(70)로 송신한다.

여기서 관리자 단말기(70)는 통신이 가능하고 관리자에게 가로축이동부, 세로축이동부 등의 작동 상태를 표시할 수 있는 디스플레이와, 관리자가 토치의 이동 경로 또는 원재의 절단 각도를 입력할 수 있도록 상기 디스플레이의 화면상에 터치할 수 있도록 표시되는 입력부 및 외부로 빛 또는 소리 등과 같은 알림용 수단이 구비된 것이면 사용 가능한 것으로, 일 예로 스마트폰, PDA, 랩탑, 노트북, 데스크탑 등이 있다.

상기 경로산출부(62)는 상기 통신부(61)로부터 수신한 관리자의 작동 명령을 전달 받고, 전달 받은 작동 명령에 따라 상기 가로축이동부(40)와 상기 세로축이동부(50)의 작동 속도 및 작동 시간을 산출하여 토치(31)가 이동하는 이동 경로를 산출한다.

상기 실행부(63)는 상기 경로산출부(62)에서 산출된 가로축이동부(40)와 세로축이동부(50)를 산출된 작동 속도 및 작동 시간 동안 작동시킨다.

상기 동작감지부(64)는 작동 상태의 가로축이동부(40)의 위치를 상기 감지센서(45)를 통해 실시간으로 감지한 감지값을 전달 받아 가로축이동부(40)의 위치를 확인한다.

상기 비상정지부(65)는 상기 동작감지부(64)를 통해 확인된 가로축이동부(40)의 위치가 상기 경로산출부(62)를 통해 산출된 토치(31)의 이동 경로에서 벗어난 경우 이를 상기 통신부(61)로 전달함과 동시에 상기 실행부(63)로 전달하여 가로축이동부(40)와 세로축이동부(50)의 작동을 제어한다.

이러한 비상정지부(65)는 토치(31)의 이동 경로를 실시간으로 확인하여 원재(H)의 절단 각도를 감시하며, 이상 상황 즉, 토치의 현재 위치 또는 토치가 이동하는 시점의 위치가 상기 경로산출부(62)에서 산출된 이동 경로를 벗어나는 경우 이를 통신부(61)로 전달하여 관리자 단말기(70)로 해당 정보를 송신하고, 동시에 실행부(63)로 비상 정지 신호를 전송하여 가로축이동부(40) 또는 세로축이동부(50) 또는 이들 모두의 작동을 정지시킨다.

상기 알람부(66)는 상기 비상정지부(65)의 동작과 연동하여 상기 관리자 단말기(70)로 비상정지신호를 전송하는 것으로, 상기 비상정지부(65)의 동작과 연동하여 비상정지 이벤트 발생을 확인하고, 이를 상기 통신부(61)를 통해 관리자 단말기(70)로 전송한다.

상기와 같이 이루어진 제어부(60)는 관리자 단말기(70)와 유선 또는 무선 통신 수단을 통해 연결되어 관리자 단말기(70)에서 전달된 작동 명령을 통해 산출된 토치의 이동 경로를 상기 가로축이동부(40)와 세로축이동부(50)의 작동 속도 및 작동 시간을 조절하여 제공함으로써 원재(H)를 절단하고, 이때 관리자가 토치로부터 이격된 거리에서 동작 명령을 전송하고 이를 실행하도록 함으로써 원재(H) 절단 시 외부로 비산(飛散) 되는 고온의 불꽃과 연기 등에 의한 피해 발생을 최소화하고, 안전성을 향상시킨 장점이 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 플라즈마절단부(30)에 인가된 전원 및 신호에 의해 주행하되 상기 세로축레일(52)에 주행 가능하게 배치되는 주행모듈(80)이 구비되는데, 상기 주행모듈(80)은 상기 플라즈마절단부(30)를 구성하는 플라즈마바디(33)에 분리 가능하게 결합되고 상기 플라즈마바디(33)에 구비된 세로축구동수단(54)으로부터 동력을 전달 받아 회전하는 복수개의 구름캐스터(81)와 상기 복수개의 구름캐스터(81)가 상호 간격을 두고 배치되는 주행바디(82)를 포함한다.

상기 구름캐스터(81)는 상기 세로축구동수단(54)과 동력 전달벨트 또는 와이어 또는 기어 등과 같은 동력 전달수단을 통해 연결되어 동력을 전달 받아 회전하며, 복수개가 상호 간격을 두고 배치되되 상기 세로축레일(52)에 맞닿도록 배치되는 구름캐스터(81)와 상기 플라즈마절단부(30) 측에 배치되는 구름캐스터(81) 사이에는 양 구름캐스터 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 탄성력을 제공하는 탄성체(83)가 구비된다.

그리고 상기 세로축레일(52) 측으로 배치되는 구름캐스터(81)의 회전축 일단은 상기 주행바디(82)에 형성된 이동장공(821)에서 이동 가능하게 배치되어 상기 탄성체(83)에 의해 구름캐스터(81)가 세로축레일(52)을 따라 이동할 때 이격 현상이 발생하여 구름캐스터(81)가 세로축레일(52)에서 이격될 때 탄성체(83)에 의해 전달된 탄성력을 통해 원위치로 복귀시킨다.

즉, 상기 세로축레일(52)이 도면 중 도시된 바와 같이 소정 각도로 절곡된 형태로 이루어질 때 절곡된 부위 또는 경사진 면을 따라 주행하는 과정에서 주행모듈(80)의 구름캐스터(81)가 세로축레일(52)에서 이격될 수 있는데, 주행모듈(80)의 구름캐스터(81)를 탄성체(83)에 의해 세로축레일(52) 측으로 상시 탄성 가압함으로써 구름캐스터(81)의 이격을 방지하여 이동 정확도를 유지한다.

이를 위한 탄성체(83)는 한 쌍이 상호 이격된 위치에 형성되며 각각에 간격조절공(832)이 형성되고 하방이 절곡 형성되어 상기 주행바디(82)에 이동 가능하게 결합되는 간격조절판(831)과, 상기 한 쌍의 간격조절판(831)을 연결하되 일측으로 볼록하게 돌출되며 돌출된 면이 상기 구름캐스터(81)에 맞닿아 이를 탄성 지지하는 탄성면(833)과, 상기 한 쌍의 간격조절공(832)에 삽입되어 이들 사이의 간격을 좁히거나 넓힘으로써 상기 탄성면(833)의 탄성력을 조절하는 탄성조절나사(834)와 고정너트(835)를 포함한다.

여기서 상기 탄성조절나사(834)와 고정너트(835)를 통해 탄성면(833)의 탄성력을 조절하는 것을 살펴보면, 상기 탄성조절나사(834)를 조임으로써 한 쌍의 간격조절판(831)이 간격을 좁히게 되면 이와 연결된 탄성면(833)의 볼록하게 돌출된 돌출면이 외측으로 더 돌출되면서 탄성력이 강해지면서 구름캐스터(81)를 지지하고, 반대로 한 쌍의 간격조절판(831)의 간격을 넓히도록 탄성조절나사(834)를 해제하면 상기 탄성면(833)의 돌출된 돌출면의 곡률이 커지면서 상대적으로 탄성력이 약해지면서 구름캐스터(81)를 지지하게 된다.

이때 상기 탄성면(833)에는 맞닿는 구름캐스터(81)의 손상을 방지하고, 이동을 위해 회전하는 구름캐스터(81)와의 마찰에 의해 탄성면(833)의 손상 및 마모를 최소화하며 소음 발생을 억제하기 위한 고무, 우레탄, 실리콘 등과 같은 연질 소재의 패드(836)가 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 주행바디(82)에는 플라즈마절단부(30)와 분리 가능하게 결합하기 위한 결합플랜지(822)가 구비된다.

이러한 주행모듈(80)을 통해 플라즈마절단부(30)의 이동 경로를 일정하게 유지함으로써 다수개의 원재를 동일한 각도로 절단하는 경우 절단 동작마다 관리자 단말기를 통해 제어하지 않아도 되고, 소정 각도를 가지도록 절곡 형성된 세로축레일(52)을 따라 구름캐스터(81)가 이동하면서 플라즈마절단부(30)를 이동시킴으로써 반복 작업에 요구되는 피로도를 최소화할 수 있다.

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이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치
10 : 고정클램프
20 : 가변클램프
30 : 플라즈마절단부
31 : 토치
32 : 분배기
33 : 플라즈마바디
321 : 분배용 바디
322 : 유체인입구
323 : 배출구
324 : 이동량 조절밸브
325 : 체크밸브
40 : 가로축이동부
41 : 가로축구동수단
42 : 링크
43 : 가동로드
431 : 링크결합구
44 : 피동로드
45 : 거리감지센서
50 : 세로축이동부
51 : 고정바디
52 : 세로축레일
53 : 세로축이동블럭
54 : 세로축구동수단
60 : 제어부
61 : 통신부
62 : 경로산출부
63 : 실행부
64 : 동작감지부
65 : 비상정지부
66 : 알람부
80 : 주행모듈
81 : 구름캐스터
82 : 주행바디
83 : 탄성체
831 : 간격조절판
832 : 간격조절공
833 : 탄성면
834 : 탄성조절나사
835 : 고정너트
836 : 패드

Claims

절단 대상물인 원재(H)에 고정되는 고정클램프(10);
상기 고정클램프(10)에 대향되는 위치에 배치되어 상기 원재(H)를 따라 이동 가능하게 배치되는 가변클램프(20);
상기 원재(H)를 절단하기 위한 토치(31)와, 상기 토치(31)에 가스 및 에어를 공급하는 분배기(32)가 설치된 플라즈마절단부(30);
상기 가변클램프(20)에 설치되어 상기 플라즈마절단부(30)를 상기 가변클램프(20) 측으로 근접 또는 이격되는 방향으로 이동시키는 가로축이동부(40);
상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 상기 토치(31)와 상기 분배기(32)를 상기 가로축이동부(40)의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 이동시키는 세로축이동부(50); 및
상기 가로축이동부(40)와 상기 세로축이동부(50)의 작동을 제어하는 제어부(60);
를 포함하되,
상기 가로축이동부(40)는 상기 가변클램프(20)의 상면에 설치되는 가로축구동수단(41)과, 상기 고정클램프(10)와 상기 가로축구동수단(41)에 각각 회전 가능하게 설치되는 링크(42)와, 상기 가로축구동수단(41)에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단에 상기 링크(42)와 결합하는 링크결합구(431)가 결합된 가동로드(43)와, 상기 가로축구동수단(41)에서 외부로 출입 가능하게 배치되고 일단은 상기 플라즈마절단부(30)에 결합하는 피동로드(44)를 포함하고,
상기 가로축이동부(40)에는 상기 링크결합구(431)와 상기 가로축구동수단(41) 사이의 거리 또는 상기 가로축구동수단(41)과 상기 플라즈마절단부(30) 사이의 거리를 실시간으로 감지하여 상기 제어부(60)로 전송하는 거리감지센서(45)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 세로축이동부(50)는
상기 가변클램프(20)와 상기 플라즈마절단부(30) 사이에 배치되고, 상기 가로축이동부(40)가 결합되는 고정바디(51)와,
상기 고정바디(51)에서 상기 가로축이동부(40)의 이동 방향에 대해 직교하는 방향으로 설치된 세로축레일(52)과,
상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 상기 세로축레일(52)을 따라 이동하는 세로축이동블럭(53)과,
상기 플라즈마절단부(30)에 설치되어 상기 제어부(60)의 인가된 신호를 통해 작동하면서 상기 세로축이동블럭(53)을 상기 세로축레일(52)을 따라 이동시키는 동력을 생성하는 세로축구동수단(54)
을 포함한 것을 특징으로 하는 경사각 절단이 가능한 H형강 절단장치.
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