KR200256634Y1

KR200256634Y1 - 동기식 소재 절단장치

Info

Publication number: KR200256634Y1
Application number: KR2020010028196U
Authority: KR
Inventors: 한상수
Original assignee: 한상수
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2001-12-24

Abstract

본 고안은 연속 생산으로 이송되는 소재(11)를 커팅 유니트(10) 상의 커터(10a)에 의해 설정된 길이로 절단하는 장치에 있어서: 상기 커팅 유니트(10)를 상면에 수용하고, 바퀴(25)를 구비하여 베이스(23) 상에 설치되는 테이블(22); 상기 테이블(22)의 바퀴(25)에 스테핑 모터(21)에 의한 구동력을 전달하도록 설치되는 주행수단; 상기 소재(11)의 이송방향으로 스톱바아(34)를 병진 가능하게 수용하는 가이드(32); 상기 가이드(32) 상에 스톱바아(34)와 연동되도록 장착되고, 스톱바아(34)의 주행에 따른 신호를 발생하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호에 의해 소재(11)의 이송속도를 계산하고, 상기 주행수단의 스테핑 모터(21)를 구동하여 테이블(22)의 주행속도를 일치시키는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

커팅 유니트의 주행속도를 소재의 이송속도에 일치시킴에 따라 연속적으로 성형되는 소재가 공정중에 설정된 길이로 정확하게 절단되도록 할 수 있다.

Description

동기식 소재 절단장치 {Apparatus for synchronous cutting of material}

본 고안은 동기식 소재 절단장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속적으로 성형되는 소재가 공정중에 설정된 길이로 정확하게 절단되도록 유도하는 동기식 소재 절단장치에 관한 것이다.

예를 들어 각종의 파이프를 생산하는 공장에서 소기의 공정을 거쳐 포밍, 용접된 소재는 공정의 중단없이 계속적으로 절단되어야 한다. 이를 위해 종래에는 소재의 이송속도를 일정하게 유지하는 것은 물론 수평으로 이동하는 장치상에 커터를 장착하고 주행절단을 실시하게 된다.

도 1 및 도 2는 종래의 소재 절단장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 1은 베이스(13)가 고정되고 테이블(12)과 샤프트(18)가 이동 가능한 구조로서, 테이블(12) 상에는 커터(10a), 구동모터, 감속기로 구성되는 커팅 유니트(10)가 장착된다. 이송되는 소재(11)가 샤프트(18)에 고정된 스토퍼(14)에 접촉하면 스토퍼(14)의 밀리는 힘에 의하여 테이블(12)이 움직이고 커터(10a)가 작동되어 소재(11)를 설정된 길이로 절단한 다음 에어 실린더나 기타 전동장치에 의해 다시 원복된다. 소재(11)의 절단 길이를 조절하기 위한 샤프트(18)에는 처짐을 방지하기 위해 지지롤러(15)가 구비된다.

그러나 소재(11)가 스토퍼(14)에 부딪치는 순간 충격에 의한 반력이 작용하여 뒤로 밀려나오는데 그 순간 이미 커터(10a)가 파이프를 절단하기 시작한 상태에 있기 때문에 절단이 수직 하방향이 아닌 경사 방향으로 진행되어 소재(11)가 비스듬하게 절단되는 현상이 자주 발생된다.

또한 고속으로 원점 복귀할 때 샤프트(18)의 길이가 길기 때문에 흔들림이 발생하여 정위치에 정지되지 못하게 될 뿐 아니라 그러한 상태에서 다시 소재(11)가 스토퍼(14)에 부딪치면 진동이 증폭되어 절단 길이의 오차가 커진다. 소재(11)의 절단 길이가 길수록 오차는 더욱 증대된다.

도 2에서, 샤프트(18) 상에 위치하는 스토퍼(16)의 일측에 비접촉 방식인 포토센서(17)를 설치하는 것으로서 소재(11)가 근접할 때 미리 커팅 유니트(10)의 구동모터를 작동하여 테이블(12)을 전진시킴에 따라 유연한 접촉을 유도한다.

그러나 역시 소재(11)의 접촉 충격을 완전히 배제할 수 없기 때문에 전술한 바와 같은 절단 및 원복에 따른 문제가 근본적으로 해소되지 못하고, 절단 길이를 조절할 때마다 조절볼트를 풀고 조이는 과정이 번거로운 단점이 있다.

이에 따라 본 고안은 상기한 단점을 해결하기 위한 것으로서, 연속적으로 성형되는 소재가 공정중에 설정된 길이로 정확하게 절단되도록 커팅 유니트의 주행속도를 소재의 이송속도에 일치시키는 동기식 소재 절단장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 및 도 2는 종래의 소재 절단장치를 개략적으로 나타내는 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 소재 절단장치를 개념적으로 나타내는 구성도,

도 4는 본 고안에 따른 커팅 유니트를 확대하여 나타내는 구성도,

도 5는 도 3에서 주요부 배치 상태를 변형하여 예시하는 구성도,

도 6은 도 3에서 스톱바아를 변형한 상태를 예시하는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 커팅 유니트 11: 소재

12, 22: 테이블 13, 23: 베이스

21: 스테핑 모터 24: 다이

30: 제어기 31: 엔코터 & 서보모터

32: 가이드 33: 컬럼

34: 스톱바아 35: 타이밍 벨트

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 연속 생산으로 이송되는 소재(11)를 커팅 유니트(10) 상의 커터(10a)에 의해 설정된 길이로 절단하는 장치에 있어서: 상기 커팅 유니트(10)를 상면에 수용하고, 바퀴(25)를 구비하여 베이스(23) 상에 설치되는 테이블(22); 상기 테이블(22)의 바퀴(25)에 스테핑 모터(21)에 의한 구동력을 전달하도록 설치되는 주행수단; 상기 소재(11)의 이송방향으로 스톱바아(34)를 병진 가능하게 수용하는 가이드(32); 상기 가이드(32) 상에 스톱바아(34)와 연동되도록 장착되고, 스톱바아(34)의 주행에 따른 신호를 발생하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호에 의해 소재(11)의 이송속도를 계산하고, 상기 주행수단의 스테핑 모터(21)를 구동하여 테이블(22)의 주행속도를 일치시키는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 검출수단은 가이드(32)의 양단에 장착되는 한 쌍의 풀리(36)와, 상기 스톱바아(34)와 연결된 상태로 풀리(36) 상에 장착되는 타이밍 벨트(35)와, 상기 일측의 풀리(36)와 연동되도록 장착되어 신호검출과 구동을 수행하는 엔코더 & 서보모터(31)를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 소재 절단장치를 개념적으로 나타내는 구성도로서, 본 고안은 연속 생산으로 이송되는 소재(11)를 커팅 유니트(10) 상의 커터(10a)에 의해 설정된 길이로 절단하는 장치에 관련된다.

본 고안에 따르면 상기 커팅 유니트(10)를 상면에 수용하는 테이블(22)은 바퀴(25)를 구비하여 베이스(23) 상에 이동 가능하게 설치된다. 바퀴(25)는 테이블(22)의 4개소에 2개의 축을 이용하여 회전 가능하게 장착된다. 커터(10a)가 구비되는 커팅 유니트(10)의 구성은 전술한 바와 같다. 베이스(23)는 바퀴(25)의 왕복 주행시 직선 궤도를 이탈하지 않도록 안내한다.

이때, 상기 테이블(22)의 바퀴(25)에 스테핑 모터(21)에 의한 구동력을 전달하도록 주행수단이 구비된다. 주행수단은 스테핑 모터(21)의 회전축과 바퀴(25)의축을 연결하는 기어기구를 포함한다. 본 고안에서 테이블(22)의 주행속도를 정확하게 제어하기 위해서는 기어기구가 가장 바람직하다. 스테핑 모터(21)는 펄스입력에 의해 정해진 각도씩 회전하는 서보방식의 모터로서 상기한 기어기구의 잇수비 및 바퀴(25)의 직경을 고려하여 선정한다.

물론 커팅 유니트(10)를 포함 전체 중량을 한고려하여 스테핑 모터(21)의 구동 토크에 충분한 여유를 두는 것도 필요하다. 그리고 베이스(23)와 바퀴(25)는 미끄럼이 최소화되도록 마찰계수가 큰 고무소재를 사용하거나 아예 톱니형으로 맞물리게 할 수도 있고, 경우에 따라서는 볼 스크류방식에 의한 구동도 가능하다.

또, 본 고안에 따르면 상기 소재(11)의 이송방향으로 스톱바아(34)를 병진 가능하게 수용하는 가이드(32)가 사용된다. 가이드(32)는 소재(11)의 이송방향과 평행하도록 컬럼(33)에 의하여 견실하게 지지된 상태로 고정된다. 스톱바아(34)는 소재(11)의 절단 타이밍을 보조하는 기능면에서 전술한 스토퍼(14)와 크게 다르지 않다. 가이드(32)의 길이 및 그에 따른 스톱바아(34)의 행정거리는 결국 소재(11)의 최대 절단거리를 결정하는 설계 요소가 된다.

또, 본 고안에 따르면 스톱바아(34)의 주행에 따른 신호를 발생하는 검출수단이 상기 가이드(32) 상에 스톱바아(34)와 연동되도록 장착되는데, 검출수단은 가이드(32) 상에 장착되는 풀리(36), 타이밍 벨트(35), 엔코더 & 서보모터(31)로 구성된다. 풀리(36)는 가이드(32)의 양단으로 각각 설치되고, 여기에 타이밍 벨트(35)가 장착된다. 타이밍 벨트(35)는 정확한 속도전달을 위한 것으로서, 이에 따라 치형을 지닌 스프라켓 형태의 풀리(36)가 사용된다. 엔코더 & 서보모터(31)는 상기 일측의 풀리(36)와 연동되도록 장착되어 신호검출과 구동을 수행한다. 엔코더 & 서보모터(31)로서 엔코더 부착형 서보모터를 사용할 수도 있다. 엔코더의 일회전당 펄스 발생수는 후술하는 제어기(30)에 의한 신호 분해능에 관련되며, 스톱바아(34)의 일행정을 완료하는데 소요되는 엔코더 & 서보모터(31)의 총회전수를 고려하여 선정한다.

이때, 상기 타이밍 벨트(35)에는 스톱바아(34)가 장착된다. 스톱바아(34)는 단순히 핀으로 고정하는 것보다 별도의 보강판을 이용하여 가급적 넓은 면적에 걸쳐 가압 고정되도록 하는 것이 내구성 측면에서 유리하다.

또, 본 고안에 따르면 상기 검출수단의 신호에 의해 소재(11)의 이송속도를 계산하고, 상기 주행수단의 스테핑 모터(21)를 구동하여 테이블(22)의 주행속도를 일치시키는 제어기(30)가 사용된다. 제어기(30)는 엔코더 & 서보모터(31)의 입력신호인 펄스를 카운트하고, 이에 의해 스톱바아(34)의 주행속도, 즉 소재(11)의 이송속도를 연산하고, 메모리 상에 설정된 테이블과 비교하여 스테핑 모터(21)에 적절한 수의 펄스출력을 인가한다. 그러므로 제어기(30)는 마이콤 회로를 기반으로 하며 입력펄스의 샘플링 타이밍과 출력펄스의 응답 타이밍을 조절하기 위한 알고리즘 및 외부 조절용 스위치도 구비한다.

작동에 있어서, 소재(11)가 연속 생산되어 스톱바아(34)를 밀고 나오는 동안 엔코더 & 서보모터(31)에서 펄스가 발생되고 제어기(30)에 입력된다. 제어기(30)는 즉시 설정된 프로그램 및 데이터에 의해 스테핑 모터(21)로의 출력을 결정한다. 제어기(30)의 출력으로 커팅 유니트(10)를 실은 테이블(22)이 소재(11)와 동일한속도로 이동중에 커터(10a)에 의한 절단이 수행되므로 상대속도가 없는 정지상태의 절단과 동일하다. 도 3의 일점쇄선으로 나타내는 위치에서 절단이 완료되면 스톱바아(34)는 엔코더 & 서보모터(31)에 의해 원점으로 신속하게 복귀된다. 커팅 유니트(10)가 적재된 테이블(22)은 스테핑 모터(21)에 의해 다음 작업을 위해 고속으로 되돌아가며 이 과정에서 진동이 거의 발생하지 않는다.

만일 소재(11)의 생산중에 공정이 갑자기 멈추더라도 엔코더 & 서보모터(31)의 신호가 정지되므로 제어기(30)는 즉시 테이블(22)의 주행을 멈추어 공정불량을 유발하지 않는다.

도 4는 본 고안에 따른 커팅 유니트를 확대하여 나타내는 구성도가 도시된다.

본 고안의 테이블(22)은 그 주행방향과 직교되는 방향으로 커터(10a)를 이동시키기 위한 다이(24)를 더 구비하는 구성도 가능하다. 즉, 테이블(22)과 커팅 유니트(10) 사이에 다이(24)가 개재된다. 이를 위해 테이블(22)에는 레일(22a)이 설치되고 다이(24)는 레일(24a) 상에서 위치이동 가능하다. 다이(24)를 테이블(22)과 직교되는 방향으로 이동시키는 것은 커터(10a)와 소재(11)의 접근거리를 조절하는 용도이고 그 조절은 수작업이 보편적이지만 일방향 탄성력을 작용하도록 스프링을 이용한 반자동 구성도 가능하다.

도 5는 도 3에서 주요부 배치 상태를 변형하여 예시하는 구성도이다.

도 3에서 컬럼(33)을 제외하고 가이드(32) 상에 장착되는 나머지 주요 구성품들은 소재(11)의 상부가 아닌 수평상태로 장착하는 것이 가능하며 도 5에서 이러한 상태가 도시된다. 도 5의 경우 스톱바아(34), 엔코더 & 서보모터(31)의 브라케트는 외팔보 형태로 고정되므로 도 3에 비하여 가벼우면서도 강인한 소재를 사용하는 것이 유리하다.

도 6은 도 3에서 스톱바아를 변형한 상태를 예시하는 구성도이다.

본 고안의 스톱바아(34)는 소재(11)의 회전에 대비하도록 베어링(45)을 개재하여 회전 가능하게 장착되는 접촉판(44)을 더 구비하는 것도 가능하다. 소재(11)가 회전되면서 이송되는 생산 시스템의 경우 스톱바아(34)에서 소재(11)가 접하는 부분에 접촉판(44)이 필요하다. 접촉판(44)은 베어링(45)을 이용하여 마찰저항이 최소화되도록 한다.

이와 같이 본 고안은 소재(11)의 이송속도를 검출하는 스톱바아(34) 부분과 커터(10a)를 작동하는 커팅 유니트(10) 부분을 완전하게 분리시킴에 따라 스톱바아(34)의 충격력에 의해 커터(10a)의 작동이 영향을 받지 않게 된다.

또한, 커팅 유니트(10)의 구동모터의 용량을 현저하게 낮출 수 있고 크기가 줄어 공간효율을 증진할 수 있고 제작 비용도 절감된다.

또한, 아주 짧은 길이나 아주 긴 길이의 파이프를 절단함에 있어서도 간단하게 컬럼(33) 상의 장치를 이동시켜 작업이 수행되며 종래와 같이 절단의 오차 범위도 크지 않다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 고안은 커팅 유니트의 주행속도를 소재의 이송속도에 일치시킴에 따라 연속적으로 성형되는 소재가 공정중에 설정된 길이로정확하게 절단되도록 하는 효과가 있다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 실용신안등록청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims

연속 생산으로 이송되는 소재(11)를 커팅 유니트(10) 상의 커터(10a)에 의해 설정된 길이로 절단하는 장치에 있어서:

상기 커팅 유니트(10)를 상면에 수용하고, 바퀴(25)를 구비하여 베이스(23) 상에 설치되는 테이블(22);

상기 테이블(22)의 바퀴(25)에 스테핑 모터(21)에 의한 구동력을 전달하도록 설치되는 주행수단;

상기 소재(11)의 이송방향으로 스톱바아(34)를 병진 가능하게 수용하는 가이드(32);

상기 가이드(32) 상에 스톱바아(34)와 연동되도록 장착되고, 스톱바아(34)의 주행에 따른 신호를 발생하는 검출수단; 및

상기 검출수단의 신호에 의해 소재(11)의 이송속도를 계산하고, 상기 주행수단의 스테핑 모터(21)를 구동하여 테이블(22)의 주행속도를 일치시키는 제어기(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동기식 소재 절단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 테이블(22)은 그 주행방향과 직교되는 방향으로 커터(10a)를 이동시키기 위한 다이(24)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동기식 소재 절단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 검출수단은 가이드(32)의 양단에 장착되는 한 쌍의 풀리(36)와, 상기 스톱바아(34)와 연결된 상태로 풀리(36) 상에 장착되는 타이밍 벨트(35)와, 상기 일측의 풀리(36)와 연동되도록 장착되어 신호검출과 구동을 수행하는 엔코더 & 서보모터(31)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동기식 소재 절단장치.
제 1 항에 있어서,

상기 스톱바아(34)는 소재(11)의 회전에 대비하도록 베어링(45)을 개재하여 회전 가능하게 장착되는 접촉판(44)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 동기식 소재 절단장치.