KR20100009412A

KR20100009412A - 공기 부양식 이송 테이블 장치

Info

Publication number: KR20100009412A
Application number: KR1020080070303A
Authority: KR
Inventors: 김대일
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-01-27

Abstract

본 발명은 공기 부양을 통해 비접촉식으로 철판재를 이송하는 새로운 개념의 이송 테이블 장치를 제공함으로써, 종래의 접촉식 이송롤이 가지는 한계를 극복할 수 있도록 해주는 것을 그 목적으로 한다.

철판재(1)가 이송되는 바닥면에 일정 간격으로 에어홀(12)이 형성된 이송 베드(10); 상기 에어홀(12)과 연통되어 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 공기 부양력을 발생시키기 위한 공기를 공급하는 에어 공급수단; 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 일정 간격으로 장착되어 상기 철판재(1)와 접촉되는 이송 롤러(17)로 이루어진다.

공기 부양식, 이송 테이블, 에어홀, 이송 롤러, 비접촉식 센서

Description

공기 부양식 이송 테이블 장치{AIR FLOATING TYPE TRANSFER TABLE APPARATUS}

본 발명은 공기 부양식 이송 테이블 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기 압력에 의한 부양력을 이용하여 무소음으로 철판재를 이송할 수 있도록 개발된 비접촉식 이송 테이블 장치에 관한 것이다.

도 1에는 일괄 제철소 내에서 후판재 또는 박판재를 운반하는 이송 테이블 장치가 도시되어 있다. 후판 공장이나 코일 센터 등에서는 철판재(1)를 이송하기 위하여 복수개의 이송롤(2)이 베어링 하우징(3)에 회전 가능하게 설치되고, 각각의 이송롤(2)은 동력 전달축(4)을 매개로 구동 모터(5)와 연결 설치된다.

이와 같이 구성된 종래의 이송 테이블 장치에 따르면, 이송롤(2)의 특성상 롤 사이에 일정한 간격(P)이 형성되고 철판재(1)의 특성상 선단부와 하단부에 처짐이 발생하므로, 이송 중에 철판재(1)의 선단이 이송롤(2)의 표면에 충돌하는 문제점이 있었다. 철판재(1)와 이송롤(2)이 충돌하게 되면, 소음이 크게 발생되어 작업 환경이 열악해질 뿐만 아니라, 철판재(1)에 충격이 가해져 최종 제품의 품질이 저하되었으며 이송롤(2)의 표면이 손상되기도 하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방법으로, 대한민국 공개특허 제2002-43032호에는 철판재의 하부면 양측에 이송롤의 내측 단부가 외측 단부보다 그 철판재의 이송 방향을 기준으로 더 후방으로 위치하게 함으로써 소재의 상하 처짐을 방지하여 철판재가 이송롤의 표면에 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 구성된 이송 테이블 장치가 개시되어 있다.

그러나, 이러한 이송 테이블 장치는 종래의 이송 테이블 장치를 개조한 것으로서, 각각의 이송롤을 2개의 부분으로 분할하고 이를 후방으로 경사지게 배치한 다음 2개의 부분을 유니버셜 조인트로 연결하여 하나의 구동 모터로 구동될 수 있도록 하였는 바, 그 구성이 매우 복잡하여 제작 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라 접촉식 이송롤 방식의 한계를 벗어나지 못하였기 때문에 철판재의 처짐에 따른 충돌을 완전히 방지하지는 못하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 공기 부양을 통해 비접촉식으로 철판재를 이송하는 새로운 개념의 이송 테이블 장치를 제공함으로써, 종래의 접촉식 이송롤이 가지는 한계를 극복할 수 있도록 해주는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술구성은, 철판재가 이송되는 바닥면에 일정 간격으로 에어홀이 형성된 이송 베드; 상기 에어홀과 연통되어 상기 이송 베드의 바닥면에 공기 부양력을 발생시키기 위한 공기를 공급하는 에어 공급수단; 상기 이송 베드의 바닥면에 일정 간격으로 장착되어 상기 철판재와 접촉되는 이송 롤러로 이루어진다.

또한, 상기 이송 베드는 그 양측에 철판재의 사행을 방지하기 위한 가이드 패널이 설치되고, 상기 이송 베드의 바닥면에는 상기 철판재의 위치를 감지하기 위한 비접촉식 센서가 일정 간격으로 설치된다.

또한, 상기 에어 공급수단은 상기 에어홀의 각각에 공기를 공급하는 분지 공급관, 이 분지 공급관에 설치되어 에어홀에 공급되는 공기를 조절하는 제어밸브 및 에어 공급원으로부터 상기 각 분지 공급관으로 공기를 공급하는 메인 공급관으로 구성된다.

또한, 상기 이송 롤러는 상기 이송 베드의 바닥면의 폭 방향을 따라 단속적 으로 설치되고, 그 하부에 설치된 지지 스프링에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 철판재 전체가 이송 베드의 바닥면으로부터 분사되는 공기에 의해 부양된 상태로 이송되기 때문에 철판재의 양 단부에 처짐이 발생되지 아니하므로 이송 롤러와의 사이에 충돌이 발생할 염려가 없다.

철판재와 이송 롤러 사이의 충돌이 발생되지 않으면, 이에 따른 소음도 방지되어 작업 환경이 크게 개선되고, 철판재의 손상이 방지되어 최종 제품의 품질 저하를 예방할 수 있으며, 이송롤 표면의 손상이 방지되어 사용 수명을 향상시킬 수 있다.

또한, 철판재 이송을 위하여 이송롤을 사용하지 않기 때문에 제작비용이 절감되고, 이송롤 설치를 위한 공간을 확보할 필요가 상대적으로 공간이 절약된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 기술구성을 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 부분 상세도이며, 도 4는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 정면도이다.

공기 부양식 이송 테이블 장치는 크게 철판재(1)가 이송되는 바닥면에 일정 간격으로 에어홀(12)이 형성된 이송 베드(10); 상기 에어홀(12)과 연통되어 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 공기 부양력을 발생시키기 위한 공기를 공급하는 에어 공급수단; 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 일정 간격으로 장착되어 상기 철판재(1) 와 접촉되는 이송 롤러(17)로 구성된다.

상기 이송 베드(10)는 본 발명에 따른 이송 테이블 장치의 바디를 이루는 것으로서, 에어홀(12)의 가공성을 높이고 운반의 편리성을 위하여 다수개의 부분으로 분리 제작된 다음 설치 시에 조립되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 이송 베드(10)는 그 양측에 상기 철판재(1)의 사행을 방지하기 위한 가이드 패널(11)이 수직하게 설치되는 것이 바람직하다. 이 가이드 패널(11)은 상기 이송 베드(10)의 굽힘 가공을 통해 일체로 형성될 수도 있고, 별도의 패널로 제작되어 용접 등으로 결합될 수도 있다.

상기 에어홀(12)은 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 철판재(1)의 이송 방향 및 이송 방향의 수직한 방향으로 모두 일정 간격으로 설치되어 철판재(1)의 전체에 대하여 균일한 공기 압력을 가할 수 있도록 구성된다.

상기 에어 공급수단은 크게 상기 에어홀(12)의 각각에 공기를 공급하는 분지 공급관(13), 이 분지 공급관(13)에 설치되어 에어홀(12)에 공급되는 공기를 조절하는 제어밸브(15) 및 에어 공급원(미도시)으로부터 상기 각 분지 공급관(13)으로 공기를 공급하는 메인 공급관(14)으로 구성된다.

상기 분지 공급관(13)은 각 에어홀(12)과 연통되어 이송 베드(10)의 바닥면으로 직접 공기를 분사하는 역할을 하며, 각각의 분지 공급관(13)에는 제어밸브(15)가 독립적으로 설치되어 에어홀(12)의 각 라인별로 공급되는 공기의 양 및 시간을 조절한다. 상기 분지 공급관(13) 중에서 상기 제어밸브(15)로부터 더욱 연장된 부분에는 송풍 모터와 같은 에어 공급원에 일체로 연결시켜주는 메인 공급 관(14)이 설치됨은 이미 상기한 바와 같다.

도 2에는 상기 제어밸브(15)가 수동밸브로 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하며, 상기 제어밸브(15)가 자동밸브로 구성되고 PLC(Programmable Logic Controller)와 같은 중앙 제어부에 의해 상기 철판재(1)가 통과하는 위치에 맞추어 해당 부분에서만 공기를 분사하도록 구성될 수도 있다. 이와 같이 구성되면, 철판재(1) 이송을 위해 최소한의 에어만 사용되므로 작업 생산성이 크게 향상될 수 있다.

이를 위해 상기 이송 베드(10)의 바닥면에는 상기 철판재(1)의 위치를 감지하기 위한 비접촉식 센서(16)가 일정 간격으로 설치되는 것이 바람직하다. 상기 비접촉식 센서(16)는 광 센서, 초음파 센서 등 일정 반경 안에 물체의 존재를 인식할 수 있는 것이면 무엇이든 사용 가능하다. 예를 들어, 중앙 제어부는 상기 비접촉식 센서(16)로부터 감지 신호를 입력받아 이송 베드(10) 내에서 철판재(1)의 현재 위치를 파악하고, 철판재(1)의 길이를 감안하여 이를 부양시키는데 필요한 에어홀(12)를 설정하고 각 에어홀(12)과 연결된 분지 공급관(13)의 제어밸브(15)를 오픈하여 공기를 분사할 수 있도록 제어할 수 있다.

상기 이송 롤러(17)는 고무 또는 합성수지 계열로 만들어지고, 상기 이송 베드(10)의 바닥면의 폭 방향을 따라 단속적으로 설치되어 에어홀(12)을 통해 분사된 공기에 의해 이송 베드(10)의 바닥면으로부터 일정 높이로 부상한 철판재(1)와 접촉되도록 구성된다. 이송 롤러(17)는 철판재(1)와의 마찰을 통해 공기 부양된 철판재(1)가 사행하는 것을 방지해준다.

상기 이송 롤러(17)는 철판재(1)에 작용하는 마찰력을 조절하기 위해 상기 이송 베드(10)의 바닥면 상에 탄성 지지되도록 설치된다. 보다 상세하게 설명하면, 상기 이송 롤러(17)는 베어링 블록(18)에 회전 가능하게 장착되고, 이 베어링 블록(18)은 상기 이송 베드(10)의 하부에 설치된 스프링 하우징(20)의 내부에 장착된 지지 스프링(19)에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.

상기 이송 롤러(17)는 아이들(idle) 회전하는 것이 아니라, 철판재(1)에 작용하는 마찰력을 이용하여 철판재(1)를 일정한 방향으로 전진시키는 역할을 한다. 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 다수개의 이송 롤러(17)가 무한궤도를 형성하는 하나의 체인(21)에 의해 함께 회전될 수 있도록 구성되고, 상기 체인(21)의 양 끝단에 설치된 스프라켓(22)에는 동력 전달축(23)을 매개로 구동 모터(24)가 연결 설치된다.

본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 이용 가능성을 알아보기 위하여 다음과 같이 이론적 계산을 실시하였다.

먼저, 하기 식 (1)을 이용하여 철판재에 가해지는 공기의 적정 압력을 계산하였다.

W = F = P/A * n (1)

W: 철판재 하중 F: 공기 부양력

P: 공기 압력(3kg/cm²) A: 에어홀의 직경(1cm)

n: 에어홀의 갯수

철판재 하중이 5000kgf(5톤)이고 철판재 사이즈가 4m * 16m * 0.01m인 경우, 에어홀 간의 간격을 2cm라고 할 때 철판재 사이즈(4m * 16m) 내에 포함되는 에어홀의 수(n)는 200(폭방향 cm당 갯수) * 800(길이방향 cm당 갯수) = 160,000개이다.

따라서, 3. 14/4 * 1cm2 * 3kg/cm2 * 160,000 = 380 톤이 되므로, 5톤의 철판재를 충분히 부양시킬 수 있다. 철판재의 하중에 따라 에어홀의 간격, 에어홀의직경, 에어홀의 공기 압력 등을 조절하여 경제적으로 장치를 구성할 수 있다.

다음으로, 철판재를 원하는 속도로 이송시키고 원하는 위치에서 정지시키는 것을 철판재와 접촉되는 이송 롤러를 제어함으로써 이루어진다.

이 때, 이송 롤러의 마찰력은 지지 스프링의 강성에 의해 조절된다. 지지 스프링의 강성이 너무 강하여 공기 부양력보다 높게 되면 공기 부양이 이루어지지 아니하므로 철판재의 처짐이 발생하여 이송 롤러와의 충돌이 발생한다. 반면에 지지 스프링의 강성이 너무 약하게 되면 지지 스프링이 공기 부양된 철판재와 접촉되지 않아 철판재의 이송시킬 수 없다.

이러한 점을 고려할 때 철판의 하중은 하기 식 (2)에 의해 계산되는 지지 스프링의 탄성력보다 더 커야 한다.

F = K * X * N (2)

K: 스프링 강성

X: 스프링 변위

N: 철판재에 접촉되는 이송 롤러의 수

예를 들어, 철판의 하중이 10톤일 때 스프링 강성이 30톤/m, 철판재가 이송 롤러의 상부에 위치하는 경우 하중에 의한 스프링의 최종 변위가 3cm, 접촉되는 이송 롤러의 갯수가 6개라고 가정할 때, 스프링의 탄성력이 30톤/m * 0.03 m * 6 = 5톤이 된다. 이와 같이, 철판재의 하중이 스프링의 탄성력보다 적절한 범위 안에서 더 크게 되도록 조절하면, 철판재는 공기 부양된 상태에서 이송 롤러와의 마찰력에 의해 이송될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 일 실시예를 나타낸다. 맨 앞에 설치된 비접촉식 센서(16a)에 의해 철판재(1)기 감지되면, n 번째 구역 내에 있는 모든 에어홀(12)에 공기가 공급되고, 이에 의해 철판재(1)가 공기 부양된다.

공기 부양된 철판재(1)는 그 하부에 위치한 이송 롤러(17)에 적당한 하중으로 접촉되고, 이송 롤러(17)와의 마찰력에 의해 계속 이송된다. 이 때, 철판재(1)는 공기 부양된 상태로 길이 방향 전체에 걸쳐 처짐이 발생하지 아니하므로, 이송 롤러(17)가 일정한 간격을 두고 설치되더라도 철판재(1)의 선단이 이송 롤러(17)에 충돌되지 아니한다.

다음으로, 이송 베드(10)의 중앙에 위치한 비접촉식 센서(16b)에 의해 철판재(1)가 감지되면, n+1 번째 구역 내에 있는 모둔 에어홀(12)에 공기가 공급되어 철판재(1)가 공기 부양되고, 이송 롤러(17)에 의한 마찰력으로 인해 철판재(1)는 계속 이송된다. 이러한 과정이 반복되면서 철판재(1)는 원하는 장소로 이송될 수 있다.

도 1은 종래의 롤러식 이송 테이블 장치의 문제점을 도시한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치를 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 부분 상세도.

도 4는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 정면도.

도 5는 본 발명에 따른 공기 부양식 이송 테이블 장치의 사용 상태도.

※도면의 주요 부분에 대한 설명※

1: 철판재 10: 이송 베드

11: 가이드 패널 12: 에어홀

13: 분지 공급관 14: 메인 공급관

15: 제어밸브 16: 비접촉식 센서

17: 이송 롤러 18: 베어링 블록

19: 지지 스프링 20: 스프링 하우징

21: 체인 22: 스프라켓

23: 동력 전달축 24: 구동 모터

Claims

철판재(1)가 이송되는 바닥면에 일정 간격으로 에어홀(12)이 형성된 이송 베드(10);

상기 에어홀(12)과 연통되어 상기 이송 베드(10)의 바닥면에 공기 부양력을 발생시키기 위한 공기를 공급하는 에어 공급수단;

상기 이송 베드(10)의 바닥면에 일정 간격으로 장착되어 상기 철판재(1)와 접촉되는 이송 롤러(17)로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 부양식 이송 테이블 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 이송 베드(10)는 그 양측에 철판재(1)의 사행을 방지하기 위한 가이드 패널(11)이 설치된 것을 특징으로 하는 공기 부양식 이송 테이블 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 이송 베드(10)의 바닥면에는 상기 철판재(1)의 위치를 감지하기 위한 비접촉식 센서(16)가 일정 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 공기 부양식 이송 테이블 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 에어 공급수단은 상기 에어홀(12)의 각각에 공기를 공급하는 분지 공급관(13), 이 분지 공급관(13)에 설치되어 에어홀(12)에 공급되는 공기를 조절하는 제어밸브(15) 및 에어 공급원으로부터 상기 각 분지 공급관(13)으로 공기를 공급하는 메인 공급관(14)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기 부양식 이송 테이블 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 이송 롤러(17)는 상기 이송 베드(10)의 바닥면의 폭 방향을 따라 단속적으로 설치되고, 그 하부에 설치된 지지 스프링(19)에 의해 탄성 지지되도록 설치된 것을 특징으로 하는 공기 부양식 이송 테이블 장치.