KR20100057100A

KR20100057100A - 흄 처리 방법 및 처리 장치

Info

Publication number: KR20100057100A
Application number: KR1020107009908A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 야마구치; 사토시 오니시; 타카히로 하타; 유키히로 이시쿠리
Original assignee: 고마쓰 산기 가부시키가이샤; 신코기켄 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2010-05-28
Also published as: KR20080048532A; JPWO2007049393A1; CN101300102A; US20090126533A1; JP5113817B2; CN101300102B; JP4413259B2; WO2007049393A1; KR100994201B1; JP2008200753A; JP2010069536A; US8281714B2

Abstract

본 발명은 금속재의 열절단 가공이나 용접 작업 등의 가공시에 발생되는 흄으로부터 미분말을 포집하고, 고화하기 위해서 절단기 본체와 흡인 덕트(2)를 통해 접속되어 흡인된 흄이 도입되는 흄 도입실(25)과, 흄 도입실(25) 내에 도입된 흄으로부터 미분말을 분리·포집하는 버그 필터(24)와, 분리·포집된 미분말을 저장하는 호퍼(22)와 호퍼(22)에 저장된 미분말을 성형실로 반송하는 스크류 컨베이어와, 성형실에 공급된 미분말을 가압해서 용량을 저감시키는 압축 장치(38)를 구비하는 구성으로 한다.

Description

흄 처리 방법 및 처리 장치{METHOD OF FUME TREATMENT AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 금속재의 열절단 가공이나 용접 작업 등의 가공시에 발생되는 흄을 처리하는 흄 처리 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마 아크 또는 레이저광 등에 의해 금속판재(이하, 「워크」라고 함.)의 열절단 가공을 행하면 워크의 절단홈으로부터 블로우된 용융 금속이나 금속 증기가 응고되어 이루어지는 수백 미크론으로부터 서브미크론 단위의 분진(성분은 강판 절단시에는 산화철. 이하, 「흄」이라고 함.)이 발생된다. 이 흄은 비중이 0.5g/㎤ 이하로 가벼워 고온 가스 중에 부유되기 때문에 이것을 방치하면 공장 내의 작업 환경이 악화되게 된다. 이 때문에 종래, 이러한 종류의 열절단 가공기에 있어서는 절단 테이블의 내부 공간으로부터 집진 덕트를 통해 흡인된 흄을 집진하는 집진 장치를 부설하고, 이 집진 장치를 열절단 가공 중에 가동함으로써 열절단시에 발생되는 흄을 포집·집진하도록 되어 있다.

여기에서, 상기 집진 장치로서는 버그 필터에 의해 흄으로부터 미분말을 여과하거나 전극판에 미분말을 흡착시키는 건식 집진 장치가 많이 이용되고 있다. 이 건식 집진 장치에 있어서 흄으로부터 분리·포집된 미분말은 호퍼에 일단 저장된 후, 로터리 밸브나 스크류 컨베이어 등에 의해 자동적으로 장치 외부로 배출되거나 또는 스쿠프 등을 이용하는 수작업에 의해 배출되어 비닐 주머니, 드럼통, 페일통 등에 채워져 산업 폐기물로서 처리된다.

또한, 본원 발명에 관련되는 선행 기술로서 더스트 필터 등에 의해 집진된 면진(綿塵) 등의 미분체를 프레스 장치에 의해 연탄상으로 압축 고화해서 배출하도록 한 기술이 있다(특허문헌1 참조).

특허문헌1: 일본 특허공개 평5-230727호 공보

그러나, 열절단 가공기에 부설된 집진 장치에 의해 포집되어 호퍼에 저장된 미분말을 처리할 때에 수작업에 의해 처리하는 경우에는 분진이 날아올라 작업 환경을 더럽힐 뿐만 아니라 작업자에게 있어서 괴로움을 강요하는 작업이 된다. 또한, 로터리 밸브나 스크류 컨베이어 등에 의해 자동적으로 장치 외부로 배출되고, 그 배출구로부터 드럼통 등에 채우는 경우라도 드럼통의 교체 작업은 사람에게 의지하지 않을 수 없고, 또한 그 교체시에 분진의 비산을 피할 수 없다.

또한, 열절단 가공이 다용되는 연강판의 절단에 있어서는 절단량이 많기 때문에 대량의 흄이 발생된다. 특히 플라즈마 절단에서는 레이저 절단에 비해서 절단홈 폭이 넓고 절단 속도도 빠르기 때문에 대량(많은 경우에는 하루에 100리터)의 흄이 발생된다. 이 때문에 산업 폐기물로서의 처리 비용이 늘어나게 되고, 이것이 열절단 가공, 특히 플라즈마 절단 가공의 메리트를 감소시키는 것으로 이어져 버린다.

한편, 상술한 바와 같이 연강판의 절단에 의해 발생되는 흄의 주성분은 산화철이지만 이 산화철은 스크랩(스크랩 스틸, 파재, 프레임 잔재)과 마찬가지로, 전로(電爐)에 의해 재용융하면 리사이클 가능한 공업 원료이다. 그러나, 상기 집진 장치에 의해 포집된 미분말은 비중이 가볍고 반송 비용이 들고 또한, 날아오르기 쉬워 원료로서의 재이용이 곤란하다는 결점이 있다. 또한, 이 날아오름을 방지하기 위해서 수분을 첨가하거나 고화제를 섞어 버리면 산화철로서의 재이용이 불가능해져 버린다. 이상의 것으로부터 집진 장치에 의해 포집된 미분말의 처리, 재이용을 위한 방책이 요구되고 있다.

또한, 선행 기술로서 예로 든 상기 특허문헌1에 기재된 것은 방적 공장에 있어서 집진된 면진 등의 미분말을 압축·고화하는 기술에 관한 것으로, 이러한 기술을 본원 발명의 대상으로 하는 열절단 가공시 등에 발생되는 흄의 처리에 바로 적용할 수는 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 금속재의 열절단 가공이나 용접 작업 등의 가공시에 발생되는 흄으로부터 미분말을 포집하고, 고화함으로써 작업 환경의 개선, 미분말의 처리 비용의 경감, 또한, 리사이클의 용이화를 꾀할 수 있는 흄 처리 방법 및 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

그런데, 열절단 등에 의해 발생되는 흄의 주성분은 용융 금속의 액적이 단순하게 응고된 것은 아니고, 산화 반응이 계속됨으로써 내부에 가스가 발생되고, 그 압력에 의해 더 미세하게 흩어져 수백 미크론으로부터 서브미크론의 미분말의 산화철로 된 것이다. 이 미분말의 구조는 조밀한 것은 아니고 중공으로 되어 있고, 또한, 플레이크(flake)상의 형상인 것도 포함되어 있다. 따라서, 이러한 미분말을 고화제를 첨가하지 않고 소정의 조건으로 가압하면 용량 저감의 과정에 있어서 서로 변형되어 조합됨으로써 연결되어 고화되게 된다. 본 발명자들은 이러한 지견에 기초해서 본 발명을 완성하는 것에 이른 것이다.

요컨대, 상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명에 의한 흄 처리 방법은,

금속재의 가공시에 발생되는 흄을 처리하는 흄 처리 방법으로서,

발생된 흄을 흡인하는 공정과,

흡인된 흄으로부터 미분말을 분리·포집하는 공정과,

분리·포집된 미분말을 성형실로 반송하는 공정과,

상기 성형실로 반송된 미분말을 가압해서 용량을 저감시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다(제 1 발명).

또한, 상기 흄 처리 방법의 실시에 사용되는 본 발명에 의한 흄 처리 장치는, 첫번째로,

금속재의 가공시에 발생되는 흄을 처리하는 흄 처리 장치로서,

발생된 흄을 흡인하는 흡인 수단과,

상기 흡인 수단에 의해 흡인된 흄으로부터 미분말을 분리·포집하는 포집 수단과,

상기 포집 수단에 의해 분리·포집된 미분말을 저장하는 저장 수단과,

상기 저장 수단에 저장된 미분말을 성형실로 반송하는 반송 수단과,

상기 성형실에 공급된 미분말을 가압해서 용량을 저감시키는 가압 수단과,

상기 가압 수단에 의해 가압된 후의 성형품을 상기 성형실로부터 배출하는 배출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다(제 2 발명).

또한, 본 발명에 의한 흄 처리 장치는, 두번째로,

금속재를 플라즈마 절단 가공할 때에 발생되는 흄을 처리하는 흄 처리 장치로서,

발생된 흄을 흡인하는 흡인 수단과,

절단기 본체와 흡인 덕트를 통해 접속되고, 상기 흡인 수단에 의해 흡인된 흄이 도입되는 흄 도입실과,

상기 흄 도입실 내에 도입된 흄으로부터 미분말을 분리·포집하는 포집 수단과,

*상기 저장 수단에 저장된 미분말을 성형실로 반송하는 반송 수단과,

상기 가압 수단에 의해 가압된 후의 성형품을 상기 성형실로부터 배출하는 배출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다(제 3 발명).

상기 제 2 발명 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 가압 수단은 상기 성형실 내의 미분말에 가해지는 가압력을 변경하는 가압력 변경 장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다(제 4 발명).

또한, 상기 제 2 발명~제 4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 가압 수단은 실린더 슬리브와, 이 실린더 슬리브에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰지는 압축 슬라이더를 구비하고, 상기 실린더 슬리브의 내주면과 상기 압축 슬라이더의 외주면 사이에 가압되는 미분말이 통과할 수 있는 정도의 간극이 형성되어 있는 것이 바람직하다(제 5 발명).

상기 제 2 발명 또는 제 3 발명에 있어서, 상기 반송 수단은 밀폐 구조로 되어 있는 것이 바람직하다(제 6 발명).

상기 제 3 발명에 있어서, 상기 흡인 덕트에는 흡인되는 흄의 입경을 조절하는 프리필터가 삽입되는 것이 바람직하다(제 7 발명).

제 1 발명 및 제 2 발명에 의하면, 금속재의 가공시에 발생된 흄으로부터 분리·포집된 미분말은 성형실에서 가압·고화되어 펠릿상으로 배출되기 때문에 분진의 날아오름이 없어 처리 작업을 용이하게 행할 수 있고, 작업 환경의 개선을 꾀할 수 있다. 또한, 상기 미분말은 1/5~1/20 정도, 바람직하게는 1/5~1/15, 더욱 바람직하게는 1/7~1/11로 용량이 저감되기 때문에 처리 비용을 대폭 삭감할 수 있다. 또한, 용량 저감 고화된 산화철을 주성분으로 하는 펠릿은 산업 폐기물은 아니고, 스크랩과 마찬가지로, 재용융해서 강재의 원료로서 재이용할 수 있으므로 산업 폐기물의 처리 비용이 불필요할 뿐만 아니라 공업용 원료로서의 이용 가치가 생기고, 이것에 의해서도 비용 삭감을 꾀할 수 있다.

또한, 제 3 발명에 의하면, 제 1 발명과 같은 처리 방법을 예를 들면 플라즈마 절단기에 적용함으로써 상술한 효과를 가장 효과적으로 발휘할 수 있다.

또한, 상기 제 4 발명에 의하면, 반송되는 미분말의 양이 많은 경우에는 가압력을 높게 할 수 있고, 또한 성형실 내에서 반복해서 미분말을 용량을 저감하는 경우에는 가압력을 낮게 할 수 있다는 것과 같이 미분말의 상태에 따라 보다 적정하게 미분말의 가압·용량 저감을 행할 수 있다.

또한, 제 5 발명의 구성을 채용하면 실린더 슬리브의 내주면과 압축 슬라이더의 외주면의 슬라이딩부에 적극적으로 미분말을 침입시킬 수 있고, 그 침입시킨 미분말이 그 슬라이딩부의 윤활제로서 기능하여 실린더 슬리브 및 압축 슬라이더의 마모를 방지할 수 있다.

또한, 저장 수단의 내부 공간은 미분말의 분리·포집시에는 부압 상태로 되고, 포집 수단의 역세(逆洗)시에는 정압 상태로 되어 압력 변동이 발생되게 되지만 상기 제 6 발명과 같이 반송 수단을 밀폐 구조로 함으로써 그러한 압력 변동에 관계없이 반송 수단에 의해 반송되는 미분말이 외부로 분출되어 날아오르는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 제 7 발명의 구성을 채용하면 흄으로부터 미분말을 분리·포집하기 전에 프리필터에 의해 미리 흄 중에 혼재되어 있는 이물을 제거함과 아울러, 통과흄의 입경을 조절할 수 있는 것 외에 불티를 차단할 수 있으므로 반송 수단 및 성형실 내에서 걸림에 의한 트러블의 발생을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 플라즈마 절단기의 전체 사시도이다.
도 2는 본 실시형태의 집진 장치의 부분 정면도이다.
도 3은 본 실시형태의 집진 장치의 부분 측면도이다.
도 4는 도 2의 A부 단면도(a)와 B부 단면도(b)이다.
도 5는 도 3의 부분 확대 단면도(1)이다.
도 6은 도 3의 부분 확대 단면도(2)이다.
도 7은 압축 슬라이더 및 실린더 슬리브의 상세 구조도이다.
도 8은 압축 성형 및 성형체 배출 동작 설명도이다.
도 9는 압축 실린더 및 스위칭 실린더의 유압 회로도이다.

다음에 본 발명에 의한 흄 처리 방법 및 처리 장치의 구체적인 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일실시형태에 따른 플라즈마 절단기의 전체 사시도가 나타내어져 있다.

본 실시형태에 있어서 플라즈마 절단기는 절단기 본체(1)와, 이 절단기 본체(1)에 흡인 덕트(2)를 통해 접속되는 집진 장치(3)에 의해 구성되어 있다.

상기 절단기 본체(1)는 워크(4)를 지지하는 테이블(5)과, 이 테이블(5)을 따라 바닥 상에 설치된 X축 궤도(6) 상을 주행 가능하게 된 이동대차(7)와, 이 이동대차(7)에 고정되는 Y축 궤도(8)를 따라 이동 가능한 캐리지(9)와, 이 캐리지(9) 상에 탑재되어 Z축 방향으로 이동 가능한 이동대(10)와, 이 이동대(10)에 장착되어 플라즈마 아크를 분사하는 토치(torch)(11)를 구비하고 있다. 또한, 상기 이동대차(7), 캐리지(9), 이동대(10)를 각각 구동하는 도시되지 않은 서보 모터가 설치되고, 각 서보 모터에 소정의 NC 프로그램에 따라 각각 NC 제어 지령을 출력하는 제어 장치(12)가 설치되고, 이 제어 장치(12)에 의해 토치(11)의 각 축에 있어서의 위치 및 속도가 제어됨으로써 워크(4)가 미리 결정된 절단 형상으로 절단되도록 되어 있다.

상기 테이블(5) 내공간은 테이블(5)의 한 변{본 실시형태에서는 테이블(5)의 단변}과 평행하게 설치되는 복수의 구획판(도시하지 않음)에 의해 복수의 소구획의 배기실(13)로 구획되고, 각 배기실(13)의 일측에 가공시에 발생된 흄을 그 배기실(13)로부터 흡인하기 위한 배기구(14)가 형성되고, 각 배기구(14)와 대향하는 위치(도 1에서 우측 방향)에는 그 배기구(14)를 향해서 푸시 에어를 송풍하는 송풍구(도시하지 않음)가 형성되어 있다.

상기 테이블(5) 내공간에 있어서 배기구(14)를 사이에 두고 배기실(13)과 반대측에는 각 배기구(14)로부터 흡인된 흄을 합류시키는 흡인실(15)이 배치되고, 이 흡인실(15)의 단부가 흡인 덕트(2)의 일단부에 연통되어 있다. 그리고, 이 흡인 덕트(2)의 타단부는 후술하는 집진 장치(3)의 흄 도입실(25)(도 2 참조)에 연통되어 있다. 또한, 상기 흡인 덕트(2)와 흄 도입실(25)의 접속부, 바꿔 말하면, 흄 도입실(25)에 있어서의 흄 도입구에는 흄을 집진 장치(3) 내로 흡인하기 전에 소정의 입경으로 조절하기 위한 프리필터(16)가 설치되어 있다. 이 프리필터(16)에 의해 미리 흄 중에 혼재되어 있는 이물이 제거된다. 이 프리필터(16)는 다수의 철판을 공기의 흐름에 대해서 소정 각도를 가지고 배치한 블라인드상을 나타내고 있다. 흄은 프리필터(16)의 철판과 충돌하여 운동 에너지를 빼앗겨 낙하 분리된다. 따라서, 큰 입경의 흄이 제거되어 통과흄의 입경이 조절된다. 또한 이 프리필터(16)는 통과흄에 혼재되는 불티를 차단하는 기능도 갖고 있다. 이렇게 미분말의 포집에 있어서 흄을 프리필터(16)에 통과시킴으로써 후술의 스크류 컨베이어(26, 35) 및 성형실(48) 내에서 걸림의 트러블의 원인이 되는 큰 이물(불티, 스패터(spatter))을 제거할 수 있다.

다음에, 집진 장치(3)의 상세 구조에 대해서 설명한다. 도 2에는 본 실시형태의 집진 장치의 부분 정면도가, 도 3에는 동 집진 장치의 부분 측면도가 각각 나타내어져 있다. 또한, 도 4에는 도 2의 A부 단면도(a)와 B부 단면도(b)가 나타내어지고, 도 5에는 도 3의 부분 확대 단면도(1)가, 도 6에는 도 3의 부분 확대 단면도(2)가 각각 나타내어져 있다.

본 실시형태의 집진 장치(3)는 앵글재 등에 의해 조립된 가대(架臺)(20)와, 이 가대(20)의 상방에 배치되는 집진 장치 본체(21)와, 이 집진 장치 본체(21)의 하방에 배치되는 호퍼(저장 수단)(22)를 구비해서 구성되어 있다. 집진 장치 본체(21)는 상부에 흡기팬(도시하지 않음)을 가지고 청정화된 공기를 배출하는 배기실(23)과, 이 배기실(23)에 대해서 버그 필터(24)가 거리를 두고 배치되는 흄 도입실(25)을 구비하고 있고, 이 흄 도입실(25)에 흡인 덕트(2)가 프리필터(16)를 통해 접속되어 흄이 도입되도록 구성되어 있다. 이렇게 해서 배기실(23) 내의 흡기팬(흡인 수단)이 구동됨으로써 절단기 본체(1)의 흡인실(15) 내의 흄은 공기와 함께 흡인 덕트(2)를 통해 흄 도입실(25) 내에 흡입되고, 버그 필터(24)에 의해 흄으로부터 미분말이 분리·포집되어 정화된 공기가 배기실(23)을 통해 대기로 방출되도록 되어 있다.

상기 흄 도입실(25)의 하방에는 상기 호퍼(22)가 배치되고, 버그 필터(24)에 의해 분리·포집된 미분말이 그 호퍼(22) 내에 저장된다. 또한, 호퍼(22)의 하부 벽면에는 도시되지 않은 복수개의 공기 분출구가 형성되고, 이들 공기 분출구로부터 호퍼(22) 내에 저장되어 있는 미분말에 공기가 분사됨으로써 그 유동화를 꾀하도록 되어 있다.

상기 호퍼(22)의 하방에는 이 호퍼(22) 내에 저장된 미분말을 배출하기 위한 스크류 컨베이어(26)가 수평 방향으로 배치되어 있다. 이 스크류 컨베이어(26)는 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 스크류축(27)이 중공으로 됨과 아울러, 이 스크류축(27)이 구동 모터(28)의 출력축과 결합되고, 또한, 양단부가 베어링(29, 30)을 통해 지지되고 구동 모터(28)의 구동에 의해 회전되도록 구성되어 있다. 또한, 스크류축(27)에는 축방향으로 소정의 간격으로 공기 분출구(31)가 형성되고, 이들 공기 분출구(31)로부터 공기가 분출됨으로써 미분말의 유동화를 촉진해서 브리지 현상을 방지하도록 되어 있다. 또한, 스크류축(27)의 표면에는 복수의 노치(32)가 형성되어 반송 중에 미분말이 고형화되는 것을 방지하도록 되고, 이것에 의해 스크류 컨베이어(26)로부터 배출되는 미분말량이 일정해지도록 되어 있다. 여기에서, 본 실시형태와 같이 호퍼(22) 하방의 반송 수단으로서 스크류 컨베이어(26)를 이용하면 예를 들면, 슈트를 이용하는 것에 비해서 호퍼(22)의 높이를 낮게 억제할 수 있어 스페이스 절약화에 의한 장치의 소형화를 실현할 수 있다는 효과가 있다.

상기 스크류 컨베이어(26)의 배출구(33)에는 연직 방향의 슈터(chuter)(34)가 접속되고, 이 슈터(34)의 배출구 하방에는 상기 스크류 컨베이어(26)와 직교하는 수평 방향의 미분말 압송용 스크류 컨베이어(35)가 배치되어 있다. 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 이 스크류 컨베이어(35)는 스크류축(36)이 구동 모터(37)의 출력축과 결합되어 그 구동 모터(37)의 구동에 의해 회전되고, 이 회전시에 슈터(34)로부터 공급된 미분말을 전방을 향해서 압송한다. 또한, 본 실시형태와 같이 미분말을 후술의 압축 장치(38)에 도입하는 반송 수단으로서 스크류 컨베이어(35)를 이용함으로써 미분말을 일정량씩 확실하게 압축 장치(38)로 공급할 수 있다는 효과가 있다.

상기 스크류 컨베이어(26), 슈터(34) 및 스크류 컨베이어(35)에 의해 구성되는 반송 수단, 바꿔 말하면 호퍼(22)로부터 후술의 성형실(48)에 이르는 반송 수단은 밀폐 구조로 되어 있다. 그 이유는 1) 버그 필터(24)에 의해 분리·포집된 미분말은 날아오르기 쉬운 것, 2) 호퍼(22)는 미분말의 분리·포집시에는 부압 상태로 되고, 버그 필터(24)의 역세시에는 정압 상태로 되지만, 혹시 반송 수단의 일부가 외기에 대해서 개구되어 있으면 압력 변동에 의해 미분말이 그 개구로부터 분출되는 일이 있다는 점에 있다. 또한, 본 실시형태에서는 스크류 컨베이어(26, 35)를 수평 배치로 했지만 이들은 수평보다 하방으로 경사지게 한 배치로 할 수도 있다. 이렇게 함으로써 반송되는 미분말이 자체 중량에 의해 압축되는 일이 없어 반송 도중에서의 막힘이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 6에 나타내어지는 바와 같이, 상기 스크류 컨베이어(35)의 출구에는 압축 장치(38)가 접속되어 있다. 이 압축 장치(38)는 가대(20)의 하부에 배치된 소가대(39) 상에 탑재되고, 기대(40) 상에 기립 설치되는 슬라이드 통체(41)와, 이 슬라이드 통체(41)의 수용 구멍 내에 끼워 맞춰지는 원통상의 성형 구멍(51a)을 갖는 실린더 슬리브(51)와, 프레스 프레임(42)에 지지되어 상기 실린더 슬리브(51)의 내주면을 따라 상하 이동 가능하게 배치되는 압축 슬라이더(43)와, 이 압축 슬라이더(43)를 유압 구동에 의해 상하 이동시키는 압축 실린더(44)를 구비하고 있다. 그리고, 슬라이드 통체(41)의 측부에는 미분말의 공급로(45)가 형성됨과 아울러, 이 공급로(45)에 연통되는 연통 구멍(51b)이 실린더 슬리브(51)에 형성되고, 상기 공급로(45)가 스크류 컨베이어(35)의 배출구와 연통되도록 되어 있다.

또한, 상기 슬라이드 통체(41)의 하부에는 압축 슬라이더(43)의 이동 방향에 직교하는 방향으로 슬라이드 가능한 슬라이드 체(46)가 삽입되고, 이 슬라이드 체(46)가 스위칭 실린더(47)의 작동에 의해 도 6에서 좌우 방향으로 왕복 이동되도록 되어 있다. 슬라이드 체(46)에는 상기 실린더 슬리브(51)의 성형 구멍(51a)보다 약간 큰 배출 구멍(46a)이 형성되고, 이 배출 구멍(46a)이 성형 구멍(51a)과 연통되었을 때(도 6의 상태)에 성형품(49)(도 8 참조)이 그 배출 구멍(46a) 및 기대(40)에 형성된 배출 구멍(40a)을 통해 하방으로 낙하되도록 되어 있다. 또한, 슬라이드 체(46)가 실린더 슬리브(51)의 성형 구멍(51a)을 막는 위치로 이동했을 때에는 슬라이드 통체(41)의 측면과, 슬라이드 체(46)의 상면과, 압축 슬라이더(43)의 하면에 의해 성형실(48)이 형성된다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 슬라이드 통체(41), 실린더 슬리브(51), 압축 슬라이더(43) 및 슬라이드 체(46) 등이 본 발명에 있어서의 가압 수단에 상당한다.

다음에, 압축 슬라이더(43) 및 실린더 슬리브(51)의 상세 구조에 대해서 도 7을 참조하면서 설명한다. 또한, 도 7의 (a)(b)는 각각 압축 슬라이더(43)의 상면도 및 정면도이며, 도 7의 (c)(d)는 각각 실린더 슬리브(51)의 상면도 및 정면도이다.

압축 슬라이더(43)는 굵은 직경의 기부(43a)와, 이 기부(43a)의 선단부에 형성되는 가는 직경의 피스톤부(43b)를 구비하고, 기부(43a)에 형성된 2면 폭부(43c, 43c)가 프레스 프레임(42)측에 배치된 슬라이딩 부재(42a, 42b)(도 6 참조)를 따라 슬라이딩할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 피스톤부(43b)에는 고주파 담금질이 실시되어 있다. 한편, 실린더 슬리브(51)는 상단부에 플랜지부(51c)를 가짐과 아울러, 원통상의 성형 구멍(51a)을 갖고, 측부에 그 성형 구멍(51a)에 연통되는 연통 구멍(51b)을 갖는 형상으로 되어 있다. 이렇게 해서 실린더 슬리브(51)의 성형 구멍(51a) 내에 압축 슬라이더(43)의 피스톤부(43b)가 끼워 맞춰져 피스톤부(43b)가 성형 구멍(51a)을 따라 슬라이딩됨으로써 성형실(48) 내의 미분말이 가압·용량 저감된다.

여기에서, 성형 구멍(51a)의 내경(D₁)은 피스톤부(43b)의 외경(D₂)에 대해서 0.1~0.15㎜ 정도 커지도록, 바꿔 말하면 실린더 슬리브(51)의 내주면과 피스톤부(43b)의 외주면 사이에는 0.1~0.15㎜ 정도의 가압되는 미분말이 통과할 수 있는 간극(클리어런스)이 형성되어 있다. 또한, 실린더 슬리브(51)의 성형 구멍(51a)의 선단부(P){도 7의 (d) 참조}에는 테이퍼 가공이 실시되어서 약간 확경되고, 이것에 의해 미분말의 배출시에 막힘이 발생되는 것을 방지하도록 되어 있다.

이렇게 실린더 슬리브(51)의 내주면과 피스톤부(43b)의 외주면 사이에 간극(클리어런스)을 형성하는 것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 발명자들의 테스트에 의하면 실린더 슬리브(51)와 피스톤부(43b)의 슬라이딩부에 적극적으로 미분말을 침입시킴으로써 이 미분말이 슬라이딩에 있어서의 방해물이 아니라 고체 윤활제로서 작용하는 것을 알 수 있었다. 이것은 미분말의 형상이 구형이며, 베어링의 강구와 같이 작용하고 있는 것에 의한 것으로 해석된다. 테스트에서는 실린더 슬리브(51)와 피스톤부(43b) 사이의 클리어런스를 직경으로 0.15㎜정도로 함으로써 슬라이딩면의 눌어붙음도 발생되지 않고, 실린더 슬리브(51) 및 피스톤부(43b)가 거의 마모되지 않은 것을 알 수 있었다. 단, 이러한 클리어런스를 형성하면 그 클리어런스로부터 미분말이 누설되므로 주위를 더럽히지 않기 위해서 본 실시형태에서는 도시되어 있지 않지만 슬라이드 통체(41)의 외주부를 커버에 의해 덮음과 아울러, 이 슬라이드 통체(41)로부터 누설된 미분말을 호퍼(22)로 되돌리도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 집진 장치(3) 내로 흄을 흡인하기 전에 프리필터(16)에 의해 소정의 입경으로 조절되도록 되어 있으므로 실린더 슬리브(51)와 피스톤부(43b)의 슬라이딩부에 있어서의 미분말의 고체 윤활제로서의 기능이 보다 확실하게 발휘되어 가압부의 신뢰성과 내구성의 향상을 꾀할 수 있다.

다음에, 이상과 같이 구성되어 있는 플라즈마 절단기에 있어서의 흄의 처리 공정을 설명한다.

절단기 본체(1)의 테이블(5) 상에 워크(4)가 반입되어 그 워크(4)의 절단 가공이 개시되면 집진 장치(3)의 흡기팬이 구동됨과 아울러, 테이블(5)의 하부에 형성된 송풍구로부터 푸시 에어가 분출된다. 이것에 의해 워크(4)의 가공시에 발생된 흄은 배기구(14)측으로부터 배기실(13) 내의 공기가 흡인됨으로써 공기와 함께 흡인 덕트(2)를 통해 집진 장치(3)로 도입된다. 그 때, 흡인 덕트(2)에 의해 반송되는 흄은 그 도중에 삽입된 프리필터(16)를 통과할 때에 소정의 입경으로 조절됨과 아울러, 흄 중에 혼재되어 있는 이물이 제거된다.

이렇게 해서, 집진 장치(3)의 흄 도입실(25) 내에 흡입된 흄은 버그 필터(24)에 의해 미분말이 분리·포집되어 정화된 공기가 배기실(23)을 통해 대기로 방출된다. 한편, 버그 필터(24)에 포착된 미분말은 흄 도입실(25) 하방의 호퍼(22) 내에 저장되고, 이 호퍼(22)에 형성된 공기 분출구로부터 분출되는 공기에 의해 적당히 그 유동화가 꾀해진다.

소정량의 미분말이 호퍼(22) 내에 저장되면 구동 모터(28)에 의해 호퍼(22) 하방의 스크류 컨베이어(26)를 구동한다. 그러면, 호퍼(22) 내의 미분말은 순차 스크류 컨베이어(26) 상에 낙하되어 그 스크류 컨베이어(26)에 의해 그 배출구(33)까지 반송된다. 이 반송시에 스크류축(27)에 형성된 공기 분출구(31)로부터 공기가 분출됨으로써 미분말의 유동화가 촉진되고, 또한 스크류축(27)의 표면에 형성된 노치(32)에 의해 반송 중에 미분말이 고형화되는 것이 방지된다.

이 후, 배출구(33)로부터 슈터(34)를 통해 낙하된 미분말은 이 슈터(34) 하방의 스크류 컨베이어(35) 상에 낙하되고, 구동 모터(37)에 의한 스크류 컨베이어(35)의 간헐 구동에 의해 전방으로 압송되어 압축 장치(38)의 슬라이드 통체(41)에 형성된 공급로(45)로부터 성형실(48) 내에 공급된다. 또한, 이 성형실(48) 내에 미분말이 공급될 때에는 슬라이드 체(46)는 도 8의 (a)에 나타내어지는 바와 같이 성형 구멍(51a)을 막는 위치에 있다.

이렇게 해서, 성형실(48) 내에 공급된 미분말이 소정량에 도달하면 압축 실린더(44)가 작동되어 압축 슬라이더(43)가 하방으로 이동하고, 그 피스톤부(43b)에 의해 성형실(48) 내의 미분말이 압축되어 용량 저감 고화된다. 여기에서, 성형실(48) 내로의 미분말의 공급시에는 압축 슬라이더(43)가 상승 위치에서 정지되고, 미분말의 공급 정지시에는 압축 슬라이더(43)가 하방으로 이동해서 성형실(48) 내의 미분말을 가압하도록 스크류 컨베이어(35)의 간헐 구동과 압축 슬라이더(43)의 상하 이동이 서로 연동되도록 제어된다. 또한, 2개의 스크류 컨베이어(26, 35)도 서로 연동되어 구동된다.

이렇게 해서 스크류 컨베이어(35)에 의한 미분말의 공급과 압축 슬라이더(43)의 상하 이동이 수회 반복되면 성형실(48) 내에 공급된 미분말이 가압·고화되어 성형품(49)이 형성된다. 이 성형품(49)이 소정의 크기(높이)로 된 것이 압축 실린더(44)의 위치를 도시되지 않은 리밋 스위치(limit switch)에 의해 검출함으로써 검출되면 스크류 컨베이어(35) 및 압축 슬라이더(43)가 모두 정지됨과 아울러, 스위칭 실린더(47)가 작동되어, 도 8의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 슬라이드 체(46)가 전진하여 이 슬라이드 체(46)의 배출 구멍(46a)이 실린더 슬리브(51)의 성형 구멍(51a)과 연통되고, 이 위치에서 압축 슬라이더(43)가 하방으로 이동됨으로써 성형품(49)이 하방으로 밀려 떨어진다. 또한, 소가대(39) 내에는 회수 상자(50)(도 2, 도 3 참조)가 놓여져 있고, 낙하된 성형품(49)은 그 회수 상자(50) 내에 수용된다. 또한, 본 실시형태에 있어서 압축 슬라이더(43) 및 슬라이드 체(46)의 배출 구멍(46a)이 본 발명에 있어서의 배출 수단에 상당한다.

여기에서, 상기 압축 실린더(44)와 스위칭 실린더(47)는 도 9에 나타내어지는 바와 같은 유압 회로(52)에 의해 작동된다. 이 유압 회로(52)에 있어서는 전동기(53)에 의해 구동되는 가변 용량형 유압 펌프(54)로부터의 압유(壓油)가 비례 전자 릴리프 밸브(59)에 의해 감압되고, 제 1 유로(油路)(55)로부터 제 1 방향 스위칭 밸브(56)를 경유해서 압축 실린더(44)의 헤드측실(44a) 또는 로드측실(44b) 중 어느 하나로 공급되고, 이 압축 실린더(44)의 로드측실(44b) 또는 헤드측실(44a)로부터의 복귀유(復歸油)가 상기 제 1 방향 스위칭 밸브(56)를 경유해서 제 2 유로(57)로부터 탱크(58)로 되돌려지도록 되어 있다. 또한, 상기 가변 용량형 유압 펌프(54)로부터의 압유는 비례 전자 릴리프 밸브(59)에 의해 감압되고, 제 1 유로(55)로부터 제 2 방향 스위칭 밸브(60)를 경유해서 스위칭 실린더(47)의 헤드측실(47a) 또는 로드측실(47b) 중 어느 하나로 공급되고, 이 스위칭 실린더(47)의 로드측실(47b) 또는 헤드측실(47a)로부터의 복귀유가 상기 제 2 방향 스위칭 밸브(60)를 경유해서 제 2 유로(57)로부터 탱크(58)로 되돌려지도록 되어 있다. 이렇게 해서, 제 1 방향 스위칭 밸브(56)가 A위치에 있을 때에는 압축 슬라이더(43)는 수축 방향(상방)으로 이동하고, 제 1 방향 스위칭 밸브(56)가 B위치에 있을 때에는 압축 슬라이더(43)는 신장 방향(하방)으로 이동한다. 또한, 제 2 방향 스위칭 밸브(60)가 A위치에 있을 때에는 스위칭 실린더(47)는 수축 방향(도 6에서 좌측 방향)으로 이동하고, 제 2 방향 스위칭 밸브(60)가 B위치에 있을 때에는 스위칭 실린더(47)는 신장 방향(도 6에서 우측 방향)으로 이동한다.

상기 비례 전자 릴리프 밸브(59)는 그 설정압이 변경 가능하게 되어 있고, 이 비례 전자 릴리프 밸브(59)에 의해 조정된 설정 압력의 압유가 압축 실린더(44){및 스위칭 실린더(47)}에 공급된다. 이 경우, 스위칭 실린더(47)가 수축 위치에 있을 때, 바꿔 말하면 슬라이드 체(46)가 도 8의 (a)에 나타내어져 있는 바와 같이 성형 구멍(51a)을 막는 위치에 있을 때에는 비례 전자 릴리프 밸브(59)의 설정압이 제 1 유로(55)에 가해지게 되므로 이 비례 전자 릴리프 밸브(59)의 설정압을 변경함으로써 압축 실린더(44)에 의해 성형실(48) 내의 미분말에 가해지는 가압력이 변경 가능해진다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 비례 전자 릴리프 밸브(59)가 본 발명에 있어서의 가압력 변경 장치에 대응한다.

비례 전자 릴리프 밸브(59)에 의한 설정압은 반송되는 미분말의 양이 많은 경우에는 높게 설정되고, 또한 성형실(48) 내에서 반복해서 미분말을 용량 저감하는 경우에는 앞서 성형한 미분말이 부서지지 않도록 낮게 설정된다. 또한, 성형실(48) 내에서 용량 저감·고화된 성형품(49)을 하방으로 밀어 떨어뜨릴 때에는 상기 설정압은 높게 설정된다. 이렇게, 성형실(48) 내의 미분말의 양이나 상태에 따라 비례 전자 릴리프 밸브(59)의 설정압, 바꿔 말하면 성형실(48) 내의 미분말에 가해지는 가압력을 변경할 수 있도록 함으로써 보다 적정하게 미분말의 가압·용량 저감을 행하는 것이 가능하다.

본 실시형태에 있어서 성형실(48)에 있어서의 압축 슬라이더(43)의 가압력은 100kg/㎠ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 가압력이 100kg/㎠ 미만이면 미분말을 고화시키는 것이 곤란하다.

본 실시형태에 의하면 미분말을 가압·고화하는 공정에 있어서의 용량 저감률(외관 밀도)을 1/5~1/20으로 할 수 있다. 또한, 고화제 없이 용량 저감·고화하는 것이 가능하다. 따라서, 처리 비용을 대폭 삭감할 수 있을 뿐만 아니라 용량 저감 고화된 산화철을 주성분으로 하는 펠릿은 스크랩과 마찬가지로 재용융해서 강재의 원료로서 재이용할 수 있으므로 공업용 원료로서의 이용 가치(유상(有償)에서의 인수)가 생긴다는 효과가 있다. 물론, 종래와 같이, 분진의 날아오름에 의한 작업 환경에의 악영향이 발생되는 일도 없고, 또한 작업자에게 괴로운 작업을 강요하는 일도 없다.

본 실시형태에 의하면 호퍼(22) 하부로부터 스크류 컨베이어(26)에 의해 반출된 미분말을 반송 수단으로서의 스크류 컨베이어(35)에 의해 성형실(48)에 공급하도록 되어 있으므로 미분말의 반출량에 편차가 없어 확실하게 일정량의 미분말을 성형실(48)에 공급할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는 반송 수단으로서 스크류 컨베이어(35)를 사용한 것을 설명했지만 이 반송 수단으로서는 그 밖에 실린더 피스톤, 자연 낙하 방식 등을 사용할 수도 있다.

본 실시형태에서는 스크류 컨베이어에 의해 흄에 압력을 가하면서 반송하는 소위 압송이었지만, 벨트 컨베이어와 같이 단순히 반송시키는 방식을 채용해도 좋다. 또한, 스크류 컨베이어(26, 35) 등의 자동적인 반송 수단 대신에 사람에 의한 핸들링을 개재시킬 수도 있다.

본 실시형태에서는 성형실(48) 내의 미분말을 가압해서 용량을 저감시키는 가압 수단으로서 유압 구동에 의한 압축 실린더(44)를 사용한 것을 설명했지만 이 가압 수단으로서는 공압(空壓) 장치나 나사 구동, 모터와 같은 다른 수단을 사용할 수도 있다. 또한, 링크 기구나 익센트릭(eccentric) 기구 등을 사용한 경우에는 가압력의 변경을 행하는 것이 곤란하다는 결점이 있다.

본 실시형태에서는 버그 필터에 의해 미분말을 분리·포집하는 것에 대해서 설명했지만 이 분리·포집 수단으로서는 전기 집진기를 사용할 수도 있다.

본 실시형태에서는 플라즈마 절단기를 예로 들어서 그 흄의 처리 방법에 대해서 설명했지만 본 발명은 레이저 가공기 등의 다른 열절단 가공기 외에 용접 작업시에 발생되는 흄의 처리에 대해서도 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

(도면이 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1: 절단기 본체 2: 흡인 덕트
3: 집진 장치 4: 워크
5: 테이블 11: 토치
13: 배기실 14: 배기구
15: 흡인실 16: 프리필터
21: 집진 장치 본체 22: 호퍼
23: 배기실 24: 버그 필터
25: 흄 도입실 26: 스크류 컨베이어
34: 슈터 35: 스크류 컨베이어
38: 압축 장치 41: 슬라이드 통체
43: 압축 슬라이더 44: 압축 실린더
46: 슬라이드 체 47: 스위칭 실린더
48: 성형실 49: 성형품
51: 실린더 슬리브

Claims

금속재를 플라즈마 절단 가공할 때에 발생되는 흄을 처리하는 흄 처리 장치로서:
절단기 본체에서 발생된 흄을 흡인하는 흡인 수단;
상기 절단기 본체와 흡인 덕트를 통해 접속되고, 상기 흡인 수단에 의해 흡인된 흄이 도입되는 흄 도입실;
상기 흄 도입실 내에 도입된 흄으로부터 미분말을 분리·포집하는 포집 수단;
상기 포집 수단에 의해 분리·포집된 미분말을 저장하는 저장 수단;
원통상의 성형 구멍과, 상기 성형 구멍의 내주면을 따라 슬라이딩 가능한 피스톤부와, 상기 성형 구멍의 일단을 막는 위치로 이동 가능한 슬라이드체와 이로써 구획 형성되는 성형실과, 상기 저장 수단에 저장된 미분말을 성형실로 반송하는 반송 수단;
상기 슬라이드체로 상기 성형 구멍의 일단을 막아 상기 성형실에 공급된 미분말을 상기 성형 구멍의 타단으로부터 피스톤부를 이동시키고 고화제를 가해 가압ㆍ고화하여, 펠릿상으로 용량을 저감시키는 가압 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가압 수단은 상기 성형실 내의 미분말에 가해지는 가압력을 변경하는 가압력 변경 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 흡인 덕트에는 흡인되는 흄의 입경을 조절하는 프리필터가 삽입되는 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반송 수단은 흄의 미분말이 상기 성형실에 자연 낙하에 의해 반송되도록 구성된 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 반송 수단은 흄의 미분말이 상기 성형실에 스크류 컨베이어에 의해 압송되도록 구성된 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 성형 구멍의 선단부에는 테이퍼 가공이 실시되어 확경된 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 성형 구멍의 측면에는 미분말의 공급로로서의 연통 구멍이 형성되고, 흄 가압시 피스톤부의 측면부가 상기 연통 구멍을 막는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 흄 처리 장치.