KR19990045277A - 코일 성형 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컨베이어의 공급 단부로부터 자유낙하하는 링의 나선형 성형부를 수용하고 링들을 직립 원통형 코일로 수집하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 자유 낙하 링들은 수직 배치 안내부를 둘러싸고 상승된 차단 요소에 처음에 지지된다. 차단 요소는 축적된 링들이 전달되는 코일 플레이트를 지나 점차 하강한다. 코일 플레이트는 그후 코일의 연속되는 성형을 수용하기 위해 덮어지고, 차단 요소는 그 상승된 위치로 복귀된다.

Description

코일 성형 장치 및 방법
본 발명은 일반적으로 열간 압연된 강 로드가 일련의 연속 링들로 형성되고, 링들이 제어된 냉각을 받게 되는 컨베이어상에 중첩 패턴으로 퇴적되는 로드 압연기에 관한 것이다. 본 발명은 특히 냉각 컨베이어의 공급 단부로부터 자유 낙하함에 따라 링들을 수용하고 코일로 수집하는 재성형 챔버의 개선에 관한 것이다.
종래의 재성형 챔버에서, 링들은 나선형 형상으로 원통형 인클로져 내로 자유낙하한다. 링들은 코일 플레이트상에 착륙하여 중심 안내부 주위에 코일 형상으로 축적된다. 코일 플레이트는 코일의 늘어나는 높이를 보상하기 위해 하강한다.
중심 안내부는 하부 배치 맨드릴상에 지지되고 그로부터 분리가능한 상부 노즈 콘을 포함한다. 링 분배기가 노즈 콘 주위로 연속 회전하여 자유낙하하는 링들을 코일 밀도를 최대화하고 코일로 된 로드의 이어지는 원활한 얽힘없는 페이오프를 보장하도록 설계된 제어된 패턴으로 분배한다.
전체 코일이 맨드릴 주위로 축적되었을 때, 차단 요소가 코일 플레이트의 최대 높이 위로 이격된 고정 레벨에서 링 하강의 통로를 가로질러 작동 위치한다. 작동 위치된 차단 요소는 노즈 콘과 결합하고 이를 임시로 지지한다. 그후 다음 코일의 최초 링들이 차단 요소에 축적되기 시작함에 따라, 맨드릴은 노즈 콘 아래로부터 이동하여 재성형 챔버로부터 막 완료된 코일의 제거를 수행한다. 빈 맨드릴이 노즈 콘 아래에 배치되고, 코일 플레이트는 그 최대 높이로 복귀된다. 차단 요소는 그후 수축되어, 그위에 축적된 링들이 아래에 위치한 코일 플레이트로 갑자기 떨어지게 한다.
이 갑작스런 떨어짐은 링의 자유 낙하 거리를 증가시키고, 이는 노즈 콘 주위로 회전하는 링 분배기에 의해 실행된 제어된 분배를 혼란시킨다. 링이 코일 플레이트에 착륙함에 따라 이들은 튀고 때로는 서로 중첩되어, 불량하게 형성되고 높은 코일을 만들게되는 임의의 패턴을 발생시킨다. 링 중첩은 이어지는 로드 페이오프(rod payoff) 중 얽힘 및 파손의 주요 원인이다.
본 발명의 주목적은 차단 요소상의 그 임시 축적 위치로부터 코일 플레이트로의 링의 원활한 전달을 달성하여, 종래의 배열에서 일어나는 급작스런 낙하의 유해한 결과를 회피하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 코일 성형 작동 전체를 통해 링들의 비교적 일정한 자유 낙하 거리를 유지하여, 노즈 콘 주위로 연속 회전하는 링 분배기에 의해 형성된 제어된 분포를 보존하는 것이다.
도1은 본 발명에 의한 재성형 챔버의 도면.
도2는 도1에 도시된 재성형 챔버의 상부 단부의 확대도.
도3은 코일판 및 링 차단기의 평면도.
도4a 내지 도4f는 본 발명에 의한 코일 성형 작동중의 다양한 단계들을 도시한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 재성형 챔버
12 : 링
16 : 안내부
20 : 차단 요소
24a, 24b : 맨드릴
26 : 기부
28 : 승강기
40 : 아암
46 : 대
50 : 헤드
52 : 스크루
70 : 지지 부재
76 : 안내판
본 발명에 의하면, 하부 위치 맨드릴이 코일 배출 위치로 이동되는 동안 링 차단 요소가 노즈 콘을 더 이상 지지하지 않는다. 대신에 노즈 콘은 다른 부품들에 의해 임시로 지지되고, 차단 요소들은 점진적으로 하강하도록 구성되어 링의 비교적 일정한 자유 낙하 거리를 유지한다. 차단 요소가 상승된 코일 플레이트를 지나 하강함에 따라 임시 축적된 링들의 양호한 원활한 전달이 차단 요소들로부터 코일 플레이트로 이루어지고, 이는 나머지 코일 형성 작업을 통해 하강을 계속한다.
도1 내지 도3을 보면, 본 발명에 의한 재성형 챔버(10)가 도시되어 있다. 재성형 챔버는 컨베이어(14)의 공급 단부로부터 자유 낙하하는 로드 링(12)의 나선형 성형부를 수용하도록 위치한다.
재성형 챔버는 수직 배치 안내부(16), 수직 조정가능 코일 플레이트 조립체(18) 및 수직 조정가능 차단 요소(20)를 포함한다. 안내부(16)는 자유 낙하 링(12)의 나선형 성형부(helical formation)에 의해 둘러싸이도록 위치한 상부 노즈 콘(nose cone, 22)과 2개의 하부 위치 맨드릴(24a, 24b) 중 하나로 다시 분할된다. 맨드릴은 맨드릴 축에 대해 45도 각도로 배치된 축 A에 대해 회전가능한 기부(26)상에 지지된다. 각 맨드릴은 (도시되지 않은) 종래의 수단에 의해 기부(26)에 대해 축방향으로 조정가능하다. 도1에 도시된 작동 단계에서 노즈 콘(22)은 맨드릴(24a)상에 지지된다.
코일 플레이트 조립체(18)는 안내 포스트(30) 등을 따라 수직으로 이동가능한 승강기(28)를 포함한다. 승강기는 그중 하나가 모터(38)에 의해 구동되는 도르레 또는 스프로켓(36) 주위로 연장되는 케이블 또는 체인(34)에 지점(32)에서 연결된다. 승강기(28)는 한쌍의 아암(40)을 지지한다. 도3을 보면 아암(40)이 선형 액츄에이터(44)에 의해 축(42)에 대해 피벗가능하게 조정가능한 것을 알 수 있다. 아암(40)에는 그사이의 틈(48)을 한정하기 위해 서로 이격된 상승된 대(46)가 제공된다. 선형 액츄에이터(44)는 실선에 의해 도시된 폐쇄 위치와 이점쇄선에 의해 지점(40')에 도시된 개방 위치 사이로 아암(40)을 피벗 조작하도록 작동한다.
차단 요소(20)는 대체로 노형이며(paddle-shaped), 도2에 잘 도시된 바와 같이 수직 스크루(52)와 결합을 위해 암나사가 형성된 헤드(50)상에 지지된다. 각 헤드(50)는 인접 스크루(52)와 평행 관계로 연장되는 스플라인축(56)과 맞물리는 외부 링 기어(54)를 갖는다. 제2 기어(58)가 또한 스플라인축(56)과 맞물리고, 모터(60)에 의해 구동된다. 각 스크루(52)는 개개의 전용 액츄에이터(62)에 의해 구동된다. 액츄에이터(62)들은 축(64)과 직각 기어 박스(66)에 의해 기계적으로 상호연결되고 공통 구동 모터(68)에 의해 동력을 공급받는다. 구동 모터(68)는 스크루(52)들을 일치하여 회전시키도록 작동하여 차단 요소(20)들을 도2에 실선으로 도시된 상승 위치와, 이점쇄선으로 지점(20')에 도시된 하강 위치 사이로 수직으로 조정한다. 하강 위치에서 차단 요소(20)들은 승강기 조립체(18)가 그 최상부 위치일 때 대(46)의 상부면 아래에 위치한다.
모터(60)는 스플라인축(56)들을 일치하여 회전시키도록 작동가능하고, 그럼으로써 차단 요소(20)들을 도3에 실선으로 도시된 작동 위치와 이점쇄선으로 지점(20")에 도시된 비작동 위치 사이로 회전가능하게 조정한다. 작동 위치일 때 차단 요소(20)들은 대(46)들 사이에 틈(48)으로 수직으로 정렬되고, 비작동 위치일 때 차단 요소들은 대를 지지하는 아암(40)의 외측에 위치한다.
지지 부재(70)가 노즈 콘(22) 주위에 배열되고, 도2에 실선으로 도시된 후퇴 위치와 이점 쇄선으로 지점(70')에 도시된 작동 위치 사이로 선형 액츄에이터(72)에 의해 피벗 조정가능하다.
본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 Re. 35,440호에 개시된 링 분배기(74)가 노즈 콘(22)의 상부 단부를 둘러싸는 영역에서 작동가능하다. 링 분배기는 컨베이어의 공급 단부로부터 낙하할 때의 링(12)을 변형시키고 수평으로 분배시키는 역할을 하는 회전 곡선 안내판(76)을 포함한다.
본 발명에 의한 재성형 챔버의 작동이 도4a-4f를 참조하여 설명된다. 도4a에 도시된 작동 단계에서, 맨드릴(24a)은 노즈콘(22)을 지지하도록 축방향으로 상승되어 지지 부재(70)가 그 비작동 위치로 후퇴하도록 허용한다. 링(12)은 차단 요소(20)상에 임시로 축적되기 시작한다. 구동 모터(68)가 활성화되어, 링 자유 낙하가 차단되는 레벨인 레벨(L)에 임시 축적 링들의 상부를 유지하도록 계산된 비율로 차단 요소(20)를 하강시키기 시작한다. 이 단계에서 코일 플레이트 조립체(18)는 그 완전 상승 위치로 복귀된다. 링 분배기(74)의 회전 안내판(76)은 링들을 그 자유 낙하가 레벨(L)에서 포획됨에 따라 원하는 패턴으로 분배시키도록 작동한다.
도4b에 도시된 작동 단계에서 차단 요소(20)는 코일 플레이트 조립체(18)의 대(46) 들 사이의 틈(48)으로 하강되어 갑작스런 떨어짐없이 차단 요소들로부터 대 위로 링의 축적을 원활하게 전달한다. 모터(38)가 활성화되어 코일 플레이트 조립체를 하강시키기 시작하고, 전체 결과는 코일 성형이 진행됨에 따라 링 자유 낙하의 차단은 레벨(L)에서 계속 일어난다는 것이다.
축적 코일을 위한 지지가 코일 플레이트 조립체에 전달되자 마자, 모터(58)는 활성화되어 차단 요소(20)를 그 개방 위치(20")로 회전시킨다(도3 참조). 그후 도4c에 도시된 바와 같이, 차단 요소는 코일 플레이트 조립체가 레벨(L)에서 링 자유 낙하 차단을 유지하면서 늘어나는 코일을 수용하도록 하강을 계속함에 따라 그 완전히 상승된 위치로 복귀한다.
도4d에 도시된 작동 단계에서 코일 성형이 완료되고, 코일 플레이트 조립체(18)는 완성된 코일(C)을 맨드릴(24a)의 기부의 환형 턱(78)으로 전달하기 위해 하강된다. 차단 요소(20)는 그 작동 위치로 내측으로 회전되고, 지지 부재(70)는 노즈 콘(22)과 결합하기 위해 내측으로 피벗된다. 로드의 다음 빌렛 길이로부터의 링(12)들이 작동 위치된 차단 요소(20)상에 임시로 축적되는 지점에 도달하기 시작한다.
다음에 도4e에 도시된 바와 같이, 맨드릴(24a)이 노즈 콘(22)으로부터 축방향으로 하강되고, 코일 플레이트 조립체의 아암(40)은 도3의 지점(40')에 지시된 위치로 개방된다. 이것이 일어나는 동안 링들은 작동 위치된 차단 요소(20)상에 다시 축적되기 시작하고, 이들은 다시 점진적으로 하강되어 레벨(L)에서 링 자유 낙하 차단을 유지한다.
도4f에 도시된 다음 작동 단계에서 맨드릴 기부(26)는 완성된 코일(C)의 제거를 수행하기 위해 수평으로 맨드릴(24a)을 위치시키도록 축(A)에 대해 회전된다. 맨드릴(24a)는 이제 노즈 콘(22) 아래에 정렬된다. 코일 플레이트 조립체(18)는 그 완전 상승 위치로 복귀하고, 아암(40)은 맨드릴(24b)에 대해 폐쇄된다. 그후 맨드릴(24b)은 도4a에 도시된 바와 같이 맨드릴(24a)에 의해 이전에 점유되었던 위치로 축방향으로 상승되고, 지지 부재(20)는 다시 피벗식으로 후퇴된다. 완성된 코일(C)이 맨드릴(24a)로부터 제거됨에 따라 다른 코일 형성 사이클이 진행된다.
전술한 것으로부터 당업자에게는 본 발명이 종래의 코일 형성 방법 및 장치에 비해 현저한 장점을 갖는 것이 명백하다. 특히 중요한 것은 사실상 일정한 레벨(L)에서의 링 자유 낙하의 차단이다. 이는 처음에는 링 차단 요소(20)상에 지지되고 그후 코일 플레이트 조립체(18)상에 지지되는 동안의 축적 링의 제어된 점진적 하강에 의해 가능하다. 링 자유 낙하의 차단을 대략 레벨(L)에 유지함에 의해 링 분배기(74)의 효과는 최대화하고, 이는 회전 안내판(76)이 축적 코일의 상부에 도달할 때의 하강하는 링들에 접촉하고 위치시키기 때문이다.
링 차단 요소(20)가 코일 플레이트 조립체(18)의 대(46) 들 사이의 틈(48)으로 점진적으로 하강하는 것을 허용함에 의해, 링 패턴을 교란하고 문제되는 중첩을 발생시킬 수 있는 급작스런 강하없이 원활한 전이가 실행된다. 그러므로 코일 밀도는 최대화되고, 이는 더 조밀하고 안정된 코일 구조에 기여한다.
첨부된 청구범위에 의해 한정된 본 발명의 정신 및 범주로부터 벗어남이 없이 전술한 실시예에 다양한 수정 및 변경이 가해질 수 있는 것이 이해된다. 예를 들어 그리고 제한없이 전술한 것과 다른 기능적으로 동등한 기구들이 맨드릴, 코일 플레이트 조립체, 차단 요소 및 장치의 다른 부품들을 조작하는 데 채용될 수 있다.
본 발명은 전술한 구성에 의해, 차단 요소상의 그 임시 축적 위치로부터 코일 플레이트로의 링의 원활한 전달을 달성하여, 종래의 배열에서 일어나는 급작스런 낙하의 유해한 결과를 회피하는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 컨베이어의 공급 단부로부터 자유낙하하는 링들의 나선형 성형부를 수용하고, 상기 링들을 직립 원통형 코일로 성형하는 장치에 있어서,
    상기 자유 낙하 링들에 의해 둘러싸이도록 위치된 상부 단부를 갖는 수직 배치 안내부와,
    상승 및 하강 위치들 사이로 상기 안내부에 대해 수직 조정가능한 코일 플레이트 조립체 - 상기 코일 플레이트는 틈들에 의해 차단되는 지지면을 갖음 - 와,
    상기 상승된 위치에서 상기 코일 플레이트의 지지면과 상기 안내부의 상부 단부 사이의 제1 레벨에서 상기 링들의 자유 낙하를 차단하고, 상기 링들을 그위에 임시로 축적시키는 차단기 수단과,
    상기 차단기 수단을 상기 제1 레벨로부터 상기 코일 플레이트 조립체의 지지면의 틈을 통해 상기 지지면 아래의 제2 레벨로 하강시킴으로써 상기 코일 플레이트 조립체상으로 상기 차단기 수단상에 축적된 링들을 전달하는 제1 작동 수단과,
    상기 지지면 아래로부터 상기 차단기 수단을 제거하는 제2 작동 수단과,
    상기 코일의 형성을 완료하기 위해 상기 안내부 주위로 그위의 링들의 연속된 축적을 수행하기 위해 상기 하강된 위치로 상기 코일 플레이트 조립체를 하강시키는 제3 작동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 링들의 자유 낙하의 차단을 대략 상기 제1 레벨로 유지하도록 선택된 비율 및 시기로 상기 제1 및 제2 작동 수단에 의해 상기 차단 수단 및 상기 코일 플레이트 조립체가 각각 하강되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안내부는 하부 맨드릴 상에 지지되는 상부 노즈 콘 - 상기 맨드릴은 완전히 형성된 코일을 축방향으로 지지하기에 충분한 높이를 갖고, 그로부터 상기 코일의 제거를 수행하기 위해 상기 노즈 콘으로부터 분리가능함 - 과, 그로부터 상기 맨드릴의 분리 중 상기 노즈 콘을 지지하는 지지 수단으로 다시 분할되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 차단기 수단은 상기 안내부 주위로 간격을 두고 위치된 복수의 수직 배치 스크루 - 각 스크루는 그위에 나사로 형성된 너트 부재를 갖고, 각 상기 너트 부재는 그 각 스크루의 축 주위로 회전가능한 차단기 요소를 지지함 - 와, 상기 너트 부재들과 그위에 지지된 차단기 요소들을 수직으로 조정하기 위해 상기 스크루들을 회전시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 작동 수단은 상기 스크루에 평행한 스플라인축들과, 상기 차단기 요소들의 각각과 일체로 관련되고 상기 스플라인축들의 각각과 맞물리는 피니언 기어들과, 상기 스플라인축들을 일치하여 회전시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 컨베이어의 공급 단부로부터 자유 낙하하는 링들의 나선형 성형부를 수용하고 상기 링들을 직립 원통형 코일로 수집하는 방법에 있어서,
    상기 자유 낙하 링들에 의해 둘러싸이는 수직 배치 안내부를 위치시키는 단계와,
    차단기 요소들상의 상기 링들의 최초 축적을 지지하고, 상기 축적의 상부는 상기 링들의 자유 낙하가 차단되는 높이를 한정하는 단계와,
    상기 축적을 하부 위치 코일 플레이트 조립체로 전달하기 위해 상기 차단기 요소들을 점진적으로 하강시키는 단계와,
    상기 안내부 주위에 상기 코일의 형성을 완료하기 위해 상기 코일 플레이트 조립체의 하강을 계속하고, 상기 차단기 요소들과 상기 코일 플레이트 조립체의 하강의 시기 및 비율은 링 자유 낙하의 차단을 대략 동일한 높이로 유지하기 위해 선택되고 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
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