KR200173656Y1 - 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템 - Google Patents

목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 고안은 목재나 합판을 전동톱으로 자동 절단시 전동톱의 인접부위에 장애물 또는 작업자의 부주의에 의한 신체의 일부가 근접되게 되면 전동톱의 회전 정지및 전진 이송을 즉시 정지하여 절단 작업시 발생될 수 있는 불의의 안전사고를 사전에 방지할 수 있도록 한 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템에 관한 것이다.
본 고안은 절단하고자 하는 목재나 합판을 수동 또는 자동으로 절단할 것인가를 선택 및 절단 시작 신호를 입력하는 입력수단과; 상기 입력수단으로 부터 신호 입력시 기설정된 프로그램에 의하여 판단하고, 판단상태에 따라 절단 동작을 제어하며 이 제어된 신호를 각각 출력하는 프로그램어블 로직 콘트롤러와; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러의 제어신호에 의하여 절단동작시, 원형톱의 과부하, 이송모터의 과부하, 절단할 제품, 제품에 이물질, 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 일부 또는 기타 장애물 근접을 감지하는 감지수단과; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러로 부터 제어된 신호에 의하여 원형톱 회전 구동,원형톱을 전/후진 이송, 절단될 제품고정 및 절단시 톱밥에 송풍하는 구동수단과; 이상동작 표시를 표시수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템{Safety controlling system of electric motor saw for working wood}
본 고안은 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목재나 합판을 전동톱으로 자동 절단시 전동톱의 인접부위에 장애물 또는 작업자의 부주의에 의한 신체의 일부가 근접되게 되면 전동톱의 회전 정지및 전진 이송을 즉시 정지하여 절단 작업시 발생될 수 있는 불의의 안전사고를 사전에 방지할 수 있도록 한 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 목재나 합판을 원하는 크기로 절단하기 위해서는 모터의 동력으로 고속 회전하는 전동 원형톱을 사용하게 되고, 이 전동 원형톱은 통상적으로 작업대의 일측에 고정 설치된다.
그래서 작업자가 목재나 합판을 원하는 크기로 절단하고자 할때, 작업자는 전동 원형톱이 고정된 작업대에 절단하고자 하는 목재나 합판을 재치하고, 이어서 상기 작업자가 직접 손으로 상기 목재나 합판을 전동 원형톱에 끝까지 밀어서 절단하도록 되어 있어 상기 작업자는 항상 위험 부담을 가지고 작업을 하게 되었다.
그래서 최근에는 상기 작업자의 위험 부담을 줄이기 위하여 절단하고자 하는 목재나 합판을 절단하는 작업대의 상부에 한쌍의 가이드레일을 설치하고, 이 한쌍의 가이드레일에는 하방으로 모터의 동력으로 회전하는 전동 원형톱과; 이 전동 원형톱의 상부 좌우측에 상기 가이드레일을 따라 전,후진 이동을 안내하는 안내롤러가 구비되는 이송모터와; 상기 이송모터의 구동으로 전진 이동하면서 목재 절단 완료를 감지하는 센서부와; 상기 센서부에서 목재 절단 완료 감지시 원형톱을 자동으로 후진(원위치)이동시키는 제어부로 구성하여, 상기 절단하고자 하는 목재 및 합판을 자동으로 절단할 수 있도록 하였다.
그러나 상기 전동 원형톱을 자동으로 전, 후진 이동시키면서 목재나 합판을 절단하는 장치의 경우, 작업자가 일일이 절단 부분까지 목재나 합판을 전동 원형톱까지 밀어주지 않아도 되므로 작업에 편리함 및 다소 안전사고에 대한 우려를 해소할 수 있으나, 상기 모터의 동력으로 고속 회전하는 전동 원형톱은 절단 작업을 하기 위하여 작동을 시키게 되면, 작업자가 작동을 정지시키기 전에는 전동 원형톱은 고속 회전상태를 유지하고 있게 된다.
그리고 절단 작업이 시작되면 상기 전동 원형톱은 전진 이동하면서 절단 작업을 진행하고, 이어서 목재나 합판 절단후 후진 이동시 전동 원형톱은 계속해서 회전상태를 유지하면서 후진을 하게 된다.
그러므로 절단 작업중에는 작업자의 부주의나 혹은 장애물이 전동 원형톱에 근접하게 되면, 상기 전동 원형톱은 정지하지 않고 그대로 회전및 전,후진 이동하면서 작업을 진행하게 되어 상기 작업자는 항상 안전사고에 대한 부담을 여전히 가지고 있었다.
따라서 본 고안의 목적은 고속 회전하는 전동 원형톱을 전,후진 이송시키면서 목재나 합판 절단시 전동 원형톱 인접부위에 신체의 일부 또는 장애물이 근접하게 되면, 고속 회전중인 전동 원형톱의 회전 정지 및 전진 이송을 즉시 정지하면서 후진되도록 하여 안전사고 발생을 사전에 방지하고자 하는데 있다.
도 1 은 본 고안 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템의 제어불럭도
도 2 는 본 고안 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템의 동작 흐름도
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 고안은 절단하고자 하는 목재나 합판을 수동 또는 자동으로 절단할 것인가를 선택 및 절단 시작 신호를 입력하는 입력수단과; 상기 입력수단으로 부터 신호 입력시 기설정된 프로그램에 의하여 판단하고, 판단상태에 따라 절단 동작을 제어하며 이 제어된 신호를 각각 출력하는 프로그램어블 로직 콘트롤러와; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러의 제어신호에 의하여 절단동작시, 원형톱의 과부하, 이송모터의 과부하, 절단할 제품, 제품에 이물질, 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 일부 또는 기타 장애물 근접을 감지하는 감지수단과; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러로 부터 제어된 신호에 의하여 원형톱 회전 구동,원형톱을 전/후진 이송, 절단될 제품고정 및 절단시 톱밥에 송풍하는 구동수단과; 이상동작 표시를 표시수단으로 구성한 것을 특징으로 한다.
그러므로 본 고안에 의하면, 전동 원형톱을 전/후진 이송시키면서 자동 혹은 수동으로 목재나 합판 절단시 절단될 목재나 합판 유무 감지 및 목재나 합판에 막혀 있는 못이나 장식품 감지 그리고 전동 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체나 기타 장애물 근접을 감지하면서 절단하되, 상기 절단될 목재나 합판, 절단부위에 못이나 장식품, 혹은 전동 원형톱에 신체의 일부 근접시 고속회전하는 전동 원형톱의 회전 정지 및 전진이송을 즉시 정지시켜 절단을 중지하고 그대로 후진 이송되도록 함으로써, 간혹 절단작업 도중에 발생될 수 있는 안전사고를 방지하게 된다.
이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 본 고안 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템의 제어불럭도 로서, 절단하고자 하는 목재나 합판을 수동 또는 자동으로 절단할 것인가를 선택 및 절단 시작 신호를 입력하는 입력수단(110)과; 상기 입력수단(110)으로 부터 신호 입력시 기설정된 프로그램에 의하여 판단하고, 판단상태에 따라 절단 동작을 제어하며 이 제어된 신호를 각각 출력하는 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)와; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)의 제어신호에 의하여 절단 동작시 원형톱의 과부하, 이송모터의 과부하, 절단할 제품, 제품에 이물질, 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 일부 또는 기타 장애물 근접을 감지하는 감지수단(130)과; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)로 부터 제어된 신호에 의하여 원형톱 회전 구동, 원형톱을 전/후진 이송, 절단될 제품고정 및 절단시 톱밥에 송풍하는 구동수단
(140)과; 이상동작 표시를 표시수단(150)으로 구성된다.
상기 입력수단(110)은 절단하고자 하는 목재나 합판을 수동으로 절단할 것인 가 또는 자동으로 절단할 것인가를 선택하는 수동/자동절환부(101)와; 상기 수동/자동절환부(101)로 부터 절단 선택시 절단 시작 신호를 입력하는 운전신호입력부
(102)로 구성되고, 상기 수동/자동절환부(101)는 절환스위치로 구성하여 작업자의 의도에 따라 스위치 절환으로 선택할 수 있도록 구성되며, 상기 운전신호입력부
(102)는 목재나 합판 절단시 시작 구동신호를 풋 패달(FOOT PEDAL)로 입력하도록 구성된다.
상기 감지수단(130)은 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)가 절단 동작이 시작되면, 고속 회전 동작하는 원형톱의 과부하(회전수)상태를 감지하는 톱모타 과부하감지부(131)와; 상기 원형톱을 전/후진 이송시키는 이송모터의 과부하(회전수)상태를 감지하는 이송모터 과부하감지부(132)와; 절단할 제품(목재나 합판)을 감지하는 센서인 제품감지부(133)와; 절단될 제품에 이물질(못이나 장석)을 감지하는 센서인 이물질감지부(134)와; 절단 작동시 또는 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 또는 기타 장애물 근접 여부를 감지하는 적외선 센서를 구성되는 인체근접감지부(135)로 구성된다.
상기 구동수단(140)은 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서 제어된 출력신호에 의하여 원형톱을 회전 구동하는 모터(M1),원형톱으로 구성되는 톱모터 구동부(141)와; 상기 톱모터를 전/후진 이송시키는 이송모터(M2), 기어, 가이드, 랙, 로울러로 조합되는 구동부로 구성되는 이송모터구동부(142)와; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)로 부터 제어신호에 의하여 공기압으로 절단될 목재를 고정및 절단시 발생되는 톱밥을 불어주는 압축기(COMP) 및 그 구동부로 구성되는 압축기구 동부(143)로 구성된다.
도 2 는 본 고안 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템의 동작 흐름도 로서, 먼저 작업자는 목재나 합판을 절단하기 위하여, 프로그램어블 로직 콘트롤러
(120)에 전원을 인가하게 되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 시스템의 전원상태가 정상적 인가를 판단하게 된다(단계201).
이때 시스템의 전원상태에 이상이 감지되면 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러
(120)에서는 이상표시부(150)를 제어하여 전원 상태에 이상이 있음을 작업자에게 알려주게 되고, 상기 시스템의 전원상태에 이상이 없으면,상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 기설정된 프로그램에 의하여 시스템의 전체 감지수단과 구동수단으로 부터 정상적인 동작신호가 입력되는 가를 판단하게 된다(단계202).
이때 시스템 전체의 감지수단과 구동수단으로 부터 정상적인 신호가 입력되지 않으면 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 이상 표시부(150)를 제어하여 시스템에 이상이 있음을 알려주게 된다.
그러나 시스템 전체의 감지수단과 구동수단으로 부터 정상적인 신호가 입력되게 되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 제품감지부(133)를 통해서 전동 원형톱이 장착된 위치에 절단하고자 하는 목재나 합판이 재치되었는가를 판단하게 된다(단계203).
이때 목재나 합판이 위치해 있지 않으면 현재 상태를 그대로 유지하게 되고, 반면에 목재가 재치되었음이 감지되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 목재나 합판의 절단 작업을 수동으로 할 것인가 혹은 자동으로 할 것인가를 상 기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에 구성된 수동/자동절환부(101)인 절환스위치를 통해서 감지하게 된다(단계204).
따라서 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 자동절단이 선택되지 않았으면, 수동 작업으로 절단하게 되고, 반면에 자동절단이 선택되었으면 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 운전신호입력부(102)인 풋패달을 통해서 운전시작신호(절단시작신호)가 입력되는가를 판단하게 된다(205).
이때 작업자가 운전신호입력부(102)의 풋 패달을 한번 밟아 주게 되면, 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 운전시작신호로 인식하게 되고, 풋패달을 밟아 주지 않게 되면, 초기 상태를 그대로 유지하고 있게 된다.
따라서 상기 작업자가 운전신호입력부(102)의 풋 패달을 한번 밟아 주게 되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 운전시작신호로 인식하고, 기설정된 프로그램에 의하여 장애물 및 인체감지부(135)를 제어하여 절단 작업시 발생될 수 있는 안전사고를 방지하기 위하여 전동 원형톱의 인접부위에 장애물이나 작업자의 신체 일부가 근접되었는가를 적외선센서를 이용하여 감지 판단하게 된다(단계206).
이때 상기 전동 원형톱의 인접부위에 장애물이나 작업자의 신체 일부가 근접되어 있지 않은 것으로 판단되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 기설정된 프로그램에 의하여 톱모터 구동부(141), 이송모터구동부(142),압축기구동부
(143)를 제어하여 전동 원형톱을 모터로 고속으로 회전시키고, 이 고속 회전하는 전동 원형톱을 이송모터로 전진 이송시키며, 압축기로 압축공기를 전방으로 불어주 면 절단을 진행하게 된다(단계207).
이와같이 목재나 합판을 절단하는 동안 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러
(120)에서는 원형톱 과부하감지부(131), 이송모터 과부하감지부(132), 이물질감지부(134), 장애물및 인체감지부(135)를 각각 제어하여 상기 절단 작업 도중에 원형톱 마모로 인한 모터의 과부하 혹은 전진 이송중 이송로에 장애물및 이물질로 인한 이송모터의 과부하로 인한 이송 중지 방지 및 절단될 목재나 혹은 합판에 못이나 기타 금속장식물에 의하여 톱날 손상 방지 그리고 절단도중 원형톱 인접부위에 장애물 혹은 작업자의 신체 일부 근접으로 인하여 안전사고 발생을 사전에 차단하기 위하여 감지 판단하면서 절단하게 된다(단계208).
따라서 상기 절단 작업도중에 상기 원형톱 과부하, 이송모터 과부하, 이물질감지, 장애물및 인체감지 중에서 어느 하나라도 감지되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 기설정 프로그램에 의하여 이상표시부(150)를 제어하여 이상 경보를 표시한다(단계209). 그리고 상기 톱모터구동부(141), 이송모터구동부(142)를 제어하여 즉시 고속회전하는 원형톱의 회전을 정지시킴과 아울러 이 정지된 원형톱을 이송모터를 역회전 구동시켜 후진 이동시키고(단계211), 작업을 종료한다
(단계212).
그러나 상기 절단 작업도중에 상기 원형톱 과부하, 이송모터 과부하, 이물질감지, 장애물및 인체가 모두 감지되지 않게 되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤럭(120)에서는 제품감지부(133)를 제어하여 목재나 합판이 감지되는가를 여부으로 절단 작업이 완료되었는가를 판단하게 된다(단계210).
따라서 절단 작업도중에 상기 제품 감지부(133)로 부터 목재나 합판이 감지되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(120)에서는 현재 절단이 완료되지 않은 것으로 판단하여 상기 톱모터 구동부(141), 이송모터구동부(142),압축기구동부(143)
를 계속해서 제어 구동시키면서 절단하되, 원형톱 과부하감지부(131), 이송모터 과부하감지부(132), 이물질감지부(134), 장애물및 인체감지부(135)를 각각 제어하여 상기 모터의 과부하, 톱날 손상 방지 그리고 안전사고 발생을 사전에 방지하도록 하면서 절단이 완료될때 까지 반복수행하게 된다.
한편 상기 절단이 완료되면, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러(211)에서는 상기 톱모터구동부(141), 이송모터구동부(142)를 제어하여 즉시 고속회전하는 원형톱의 회전을 정지시키고, 이 정지된 상태의 원형톱을 이송모터를 역회전 구동시켜 그대로 후진 이동시키고(단계211), 절단 작업을 모두 종료되었는가를 판단하고, 이때 절단 작업이 모두 종료되지 않았으면, 절단작업이 종료될때 까지 상기 일련의 과정을 반복 수행하면 절단 작업을 종료하게 되는 것이다(단계212).
이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 전동 원형톱을 전/후진 이송시키면서 자동 혹은 수동으로 목재나 합판 절단시 전진 이송되는 전동 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 일부나 기타 장애물 근접이 감지되면 전동 원형톱의 회전 및 전진이송을 즉시 정지하였다가 회전 정지된 전동 원형톱을 그대로 후진 이송되도록 함으로써, 간혹 절단작업 도중에 작업자의 부주의나 기타 요인으로 인하여 야기될 수 있는 안전사고를 사전에 방지할 수 있게 되는 것이다

Claims (3)

  1. 절단하고자 하는 목재나 합판을 수동 또는 자동으로 절단할 것인가를 선택 및 절단 시작 신호를 입력하는 입력수단과; 상기 입력수단으로 부터 신호 입력시 기설정된 프로그램에 의하여 판단하고, 판단상태에 따라 절단 동작을 제어하며 이 제어된 신호를 각각 출력하는 프로그램어블 로직 콘트롤러와; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러의 제어신호에 의하여 절단동작시, 원형톱의 과부하, 이송모터의 과부하, 절단할 제품, 제품에 이물질, 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 일부 또는 기타 장애물 근접을 감지하는 감지수단과; 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러로 부터 제어된 신호에 의하여 원형톱 회전 구동,원형톱을 전/후진 이송, 절단될 제품고정 및 절단시 톱밥에 송풍하는 구동수단과; 이상동작 표시를 표시수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러는 절단 작업 중 감지수단으로 부터 절단될 목재나 합판에 이물질, 작업자의 신체 일부, 절단완료 감지시 구동수단을 제어하여 고속회전 중인 원형톱 회전 정지 및 원형톱을 후진 이송시키도록 구성한 것을 특징으로 하는 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 감지수단은 상기 프로그램어블 로직 콘트롤러가 절단 동작이 시작되면, 고속 회전 동작하는 원형톱의 과부하(회전수)상태를 감지하는 톱모타 과부하감지부와; 상기 원형톱을 전/후진 이송시키는 이송모터의 과부하(회전수)상태를 감지하는 이송모터 과부하감지부와; 절단할 제품(목재나 합판)을 감지하는 센서인 제품감지부와; 절단될 제품에 이물질(못이나 장석)을 감지하는 센서인 이물질감지부와; 절단 작동시 또는 작동중 원형톱의 인접부위에 작업자의 신체 또는 기타 장애물 근접 여부를 감지하는 적외선 센서를 구성되는 인체근접감지부로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 목재 가공용 전동톱의 안전 제어 시스템.
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