KR20120111079A - 캠을 이용한 변압기용 코어 절단기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기 코일 등에 사용되는 강판을 절단하는 절단기를 제공한다. 본 발명에 따른 절단기는, 상부블레이드와 하부블레이드를 구비하고, 상부블레이드의 승강운동을 가이드하는 리니어가이드를 구비하는 블레이드프레임; 상기 블레이드프레임의 상부에 고정된 지지프레임에 장착된 모터; 상기 모터의 회전축에 연결되며, 상기 모터의 회전축과 편심된 캠축을 구비하는 구동축; 상단이 상기 구동축의 상기 캠축에 결합된 커넥팅로드; 상기 커넥팅로드의 하단과 상기 상부블레이드를 연결하는 연결수단을 포함한다.
본 발명에 따르면 서보모터의 회전운동에 의해 블레이드가 승강운동을 하므로 작동구조가 간단하면서도 빠른 속도와 강한 절단력을 얻을 수 있다. 또한 블레이드의 높이를 간편하게 조절할 수 있어서 작업편의성이 크게 개선될 수 있다.

Description

캠을 이용한 변압기용 코어 절단기{Cut to length machine using cam for transformer core}

본 발명은 강판스트립 등을 절단하는 절단기에 관한 것으로서, 구체적으로는 캠을 이용함으로써 블레이드의 동작과 높이조절이 간편해진 변압기용 코어 절단기에 관한 것이다.

일반적으로 변압기코어 등에 사용되는 강판은 압연공정을 통해 코일형태로 출하되며, 변압기코어를 제조하기 위해서는 압연코일로 권취된 강판스트립을 풀어서 절단기를 이용하여 필요한 형상으로 절단해야 한다.

변압기 코어용 절단기는 강판스트립의 이동평면을 중심으로 상하부에 각각 위치하는 한 쌍의 블레이드와, 상부 블레이드를 승강시키는 구동장치를 포함하는데, 종래에는 주로 유압실린더, 공압실린더, 볼스크류 등이 구동장치로 사용되고 있다.

그런데 공압실린더는 블레이드의 속도가 느린데다 큰 절단력을 얻기 어려운 단점이 있고, 유압실린더는 오일누유 등으로 인해 유지보수가 불편한 단점이 있다. 또한 볼스크류는 모터의 정역회전에 의해 왕복운동을 하므로 정역변환시에 블레이드의 속도가 급격히 느려지는 문제점이 있다.

또한 절단기를 장기간 사용하다 보면 블레이드가 마모되어 상하부 블레이드의 간격이 설정값과 달라지게 되는데, 이 경우 종래의 블레이드 구동장치에서는 블레이드 간격을 조절하기가 불편한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강한 절단력을 발휘하면서도 유지보수가 간편한 절단기를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 상부 블레이드와 하부 블레이드의 간격을 간편하게 조절할 수 있는 변압기용 코어 절단기를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 상부블레이드와 하부블레이드를 구비하고, 상부블레이드의 승강운동을 가이드하는 리니어가이드를 구비하는 블레이드프레임; 상기 블레이드프레임의 상부에 위치하는 지지프레임에 장착된 모터; 상기 모터의 회전축에 연결되며, 상기 모터의 회전축과 편심된 캠축을 구비하는 구동축; 상단이 상기 구동축의 상기 캠축에 결합된 커넥팅로드; 상기 커넥팅로드의 하단과 상기 상부블레이드를 연결하는 연결수단을 포함하는 절단기를 제공한다.

본 발명의 절단기에서 상기 연결수단은, 상기 커넥팅로드의 하단에 결합된 연결구; 상기 상부블레이드의 높이를 조절하기 위하여 상기 연결구와 상기 커넥팅로드를 관통하여 장착되는 것으로서, 상기 커넥팅로드에 결합하는 부분과 상기 연결구에 결합하는 부분이 서로 편심된 높이조절캠을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 이때 상기 연결구는 상기 지지프레임에 대해 고정된 수직방향의 리니어가이드에 결합된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 연결구는, 상기 커넥팅로드의 하단이 삽입되는 부분으로서 서로 대향하는 제1측벽과 제2측벽의 사이에 형성되어 상부로 개구된 제1결합홈; 상기 블레이드연결봉의 상단이 결합되는 부분으로서 하부로 개구된 제2결합홈; 상기 제1측벽 및 상기 제2측벽에 각각 형성된 캠장착홀을 포함하며, 상기 높이조절캠은 외부로 노출되는 노브와, 상기 제1측벽의 상기 캠장착홀에 삽입되는 제1측벽결합부와, 상기 커넥팅로드의 하단을 관통하는 커넥팅로드결합부와, 상기 제2측벽의 상기 캠장착홀에 삽입되는 제2측벽결합부를 구비하며, 상기 제1측벽결합부와 상기 제2측벽결합부는 서로 동축상에 위치하면서 상기 커넥팅로드결합부와는 편심된 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면 서보모터의 회전운동에 의해 블레이드가 승강운동을 하므로 작동구조가 간단하면서도 빠른 절단속도와 강한 절단력을 얻을 수 있다.

또한 블레이드의 높이를 간편하게 조절할 수 있어서 작업편의성을 크게 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 코어 절단기의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 코어 절단기의 정면도
도 3은 블레이드구동모듈과 블레이드프레임만을 나타낸 도면
도 4 및 도 5는 각각 블레이드구동모듈의 분해도 및 단면도
도 6은 구동축의 평면도
도 7은 높이조절캠의 평면도
도 8은 연결구의 측면도
도 9는 회전슬라이드의 분해단면도
도 10은 연결구와 커넥팅로드의 다른 결합모습을 나타낸 도면
도 11a 및 도 11b는 블레이드프레임이 회전하는 모습을 나타낸 도면
도 12는 변압기코어가 여러 형상으로 절단되는 모습을 나타낸 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 변압기용 코어 절단기(100)는 도 1의 사시도 및 도 2의 정면도에 나타낸 바와 같이, 강판스트립을 절단하는 상부블레이드(112)와 하부블레이드(113)를 구비하는 블레이드프레임(110)과, 블레이드프레임(110)의 상부에 설치되어 상부블레이드(112)를 승강시키는 블레이드구동모듈(120), 블레이드구동모듈(120)을 지지하는 지지프레임(101)을 포함한다.

블레이드프레임(110)은 서로 대향하는 2개의 수직부재(110a,110b)와 서로 대향하는 2개의 수평부재(110c,110d)를 포함하며, 대략 사각의 격자 형태를 가진다. 블레이드프레임(110)은 수직으로 세워지며, 따라서 각 수직부재(110a,110b)와 각 수평부재(110c,110d)에 의해 둘러싸이는 관통부는 수평방향이 된다.

또한 블레이드프레임(110)의 하부 수평부재(110d)의 중앙부에는 프레임회전축(118)이 연결되며, 회전구동수단(도면에는 보이지 않음)이 프레임회전축(118)을 회전시킴으로써 블레이드프레임(110)이 수평방향으로 회전하게 된다. 회전구동수단은 모터와 감속기를 포함할 수 있다.

상부블레이드(112)는 블레이드프레임(110)의 내부에 - 구체적으로는 각 수직부재(110a,110b)와 각 수평부재(110c,110d)로 둘러싸인 관통부의 내부에 - 설치되며, 상부블레이드(112)의 양 측단은 각각 리니어가이드(114)를 이용하여 블레이드프레임(110)의 각 수직부재(110a,110b)에 승강가능하게 결합된다.

이하에서는 도 3 내지 도 5를 참조하여 상부블레이드(112)를 승강시키는 블레이드구동모듈(120)에 대해 자세히 설명한다.

블레이드구동모듈(120)은 지지프레임(101)에 대해 고정된 모터(121), 커플링(122)을 매개로 모터(121)에 연결되며 모터(121)의 회전축과 편심된 캠축(도 6의 124c)을 구비하는 구동축(124), 구동축(124)의 캠축(124c)에 일단이 결합된 커넥팅로드(126)를 포함한다.

따라서 모터(121)가 작동하면 편심된 캠축(124c)에 결합된 커넥팅로드(126)가 승강운동을 하게 되고, 커넥팅로드(126)의 하단에 상부블레이드(112)를 결합함으로써 상부블레이드(112)의 승강운동이 가능해지게 된다.

모터(121)는 블레이드프레임(110)의 상부에서 지지프레임(101)에 대해 고정되며, 서보모터를 사용하는 것이 가장 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

구동축(124)은 도 6에 도시된 바와 같이, 원형판(124b), 원형판(124b)의 일면에 결합된 메인회전축(124a), 원형판(124b)의 타면에 결합된 캠축(124c)을 포함한다. 원형판(124b)은 메인회전축(124a)이나 캠축(124c)보다는 큰 직경을 가지며, 커버(도 4의 123)에 의해 지지되어 구동축(124) 전체를 지지하는 역할을 한다. 원형판(124b)과 메인회전축(124a)은 동축상에 위치하며, 특히 모터(121)의 회전축과도 동축상에 위치하도록 설치된다. 캠축(124c)은 모터(121)의 회전축과 편심되므로 원형판(124b)이나 메인회전축(124a)과도 편심된다.

구동축(124)의 캠축(124c)은 커넥팅로드(126)의 상단부에 형성된 결합홀에 삽입되며, 캠축(124c)과 커넥팅로드(126)의 사이에는 베어링(127)이 설치된다.

커넥팅로드(126)는 상단과 하단에 결합홀을 구비한다. 커넥팅로드(126)는 그 하단부가 상부블레이드(112)에 직접 연결될 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 상부블레이드(112)의 높이조절을 위해 높이조절캠(128)과 연결구(140)를 사용하여 커넥팅로드(126)와 상부블레이드(112)를 간접적으로 연결하였다.

커넥팅로드(126)의 안정적인 승강운동을 위해서 커넥팅로드(126)를 지지프레임(101)에 고정된 수직방향의 리니어가이드에 장착하는 것이 바람직하다. 다만 연결구(140)와 높이조절캠(128)을 사용하는 경우에는, 연결구(140)가 승강운동을 해야 하므로 연결구(140)를 지지프레임(101)에 고정된 수직방향의 리니어가이드(130)에 장착하는 것이 바람직하다.

연결구(140)는 상면으로 개구된 제1결합홈(143), 제1결합홈(143)을 사이에 두고 서로 대향하는 제1측벽(141)과 제2측벽(142)을 포함한다. 제1측벽(141)과 제2측벽(142)의 각각에는 캠장착홀(145)이 형성된다. 연결구(140)의 하부에는 하면으로 개구된 제2결합홈(146)이 형성된다. 제2결합홈(146)에는 블레이드연결봉(160)의 상단부가 삽입 장착된다.

제1결합홈(143)에는 커넥팅로드(126)의 하단부가 삽입되며, 높이조절캠(128)은 제1측벽(141)의 캠장착홀(145)을 통해 삽입되어 커넥팅로드(126)의 하단에 형성된 결합홀을 관통하여 그 단부가 제2측벽(142)의 캠장착홀(145)에 결합된다.

높이조절캠(128)은 도 7에 도시된 바와 같이, 일단에서 타단쪽으로 노브(128a), 제1측벽결합부(128b), 커넥팅로드결합부(128c), 제2측벽결합부(128d)가 순서대로 형성된 것이다. 이들은 일체로 형성되는 것이 바람직하지만 별도 제작후 조립된 것일 수도 있다.

노브(128a)는 외부로 노출되어 작업공구 등으로 회전력을 가하는 부분이며, 제1 및 제2 측벽결합부(128b,128d)는 연결구(140)에 결합할 때 각각 연결구(140)의 제1측벽(141)과 제2측벽(142)의 캠장착홀(145)에 삽입되는 부분이다. 또한 커넥팅로드결합부(128c)는 커넥팅로드(126) 하단의 결합홀에 삽입되는 부분이다.

제1측벽결합부(128b)는 적어도 제1측벽(141)과 결합되는 부분의 단면형상이 원형이며, 제2측벽결합부(128d)는 적어도 제2측벽(142)과 결합되는 부분의 단면형상이 원형이며, 커넥팅로드결합부(128c)는 적어도 커넥팅로드(126)와 결합되는 부분의 단면형상이 원형이다.

특히, 제1측벽결합부(128b)와 제2측벽결합부(128d)는 동축상에 위치하고, 노브(128a)와 커넥팅로드결합부(128c)는 서로 동축상에 위치하되 제1 및 제2 측벽결합부(128b, 128d)와는 편심된다.

따라서 작업자가 노브(128a)를 회전시키면, 제1 및 제2 측벽결합부(128b)는 회전위치가 고정되어 있으므로 이들과 편심된 커넥팅로드결합부(128c)가 편심운동을 하게 되어 커넥팅로드(126)에 대한 연결구(140)의 상대위치가 변하게 된다.

한편 높이조절캠(128)은 자유로이 회전하여서는 아니되므로 이를 고정하기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 연결구(140)의 제1측벽(141)을 2부분(141a, 141b)으로 분리하여 볼트(149) 등으로 체결하는 것이 바람직하다. 이때 제1측벽(141)의 각 부분(141a, 141b)의 경계면에는 결합후에 캠장착홀(145)의 내주면을 이루는 곡면이 각각 형성되어야 한다.

따라서 볼트(149)를 느슨하게 푼 상태에서 높이조절캠(128)을 회전시켜 상부블레이드(121)의 높이를 조절하고, 높이조절을 마무리한 다음에는 볼트(149)를 다시 조여서 높이조절캠(128)이 더 이상 회전하지 않도록 하면 된다.

연결구(140)를 사용하면, 도 4에 도시된 바와 같이 연결구(140)의 하단에 블레이드연결봉(160)의 상단부를 결합해야 한다. 연결구(140)의 하단에 형성된 제2결합홈(146)에 블레이드연결봉(160)의 상단부를 삽입하고, 측면에 형성된 체결홀(147)로 볼트체결을 함으로써 블레이드연결봉(160)을 연결구(140)에 고정할 수 있다. 다만, 블레이드연결봉(160)과 연결구(140)는 일체로 형성될 수도 있다.

블레이드연결봉(160)은 블레이드프레임(110)의 상부 수평부재(110c)를 관통하여 그 하단부가 상부블레이드(112)에 결합된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 블레이드프레임(110)이 프레임회전축(118)에 의해 수평방향으로 회전할 수 있으므로, 블레이드연결봉(160)의 하단은 회전슬라이드(116)를 이용하여 상부블레이드(112)에 대해 회전가능하게 결합되어야 한다. 회전슬라이드(116)는 도 9의 분해단면도에 도시된 바와 같이 저면부가 상부블레이드(112)에 결합되는 하우징(116a), 하우징(116a)의 내부에 설치되는 베어링(116b)을 포함한다. 블레이드연결봉(160)의 하단에는 상대적으로 큰 직경의 확장부(162)가 형성되며, 하우징(116a)의 내부에서 블레이드연결봉(160)의 확장부(162)와 하우징(116a)의 사이에 베어링(116b)을 장착하고 윤활유를 주입하면 블레이드연결봉(160)이 상부블레이드(112)에 대해 회전가능한 상태가 된다.

따라서 블레이드프레임(110)과 상부블레이드(112)가 회전운동을 하는 도중에 블레이드연결봉(160)이 승강하더라도 회전슬라이드(116)의 하우징(116a) 내부에서 자유회전하는 블레이드연결봉(160)의 하단부가 상부블레이드(112)를 안정적으로 승강시킬 수 있게 된다.

한편 연결구(140)와 높이조절캠(128)의 결합방식이 반드시 전술한 방식에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 10에 도시된 바와 같이 커넥팅로드(126)의 하단에 삽입홈(126-1)을 형성하고, 상기 삽입홈(126-1)에 연결구(140)의 상단부(148)를 삽입할 수도 있다. 이 경우에도 높이조절캠(128)은 커넥팅로드(126)와 연결구(140)를 관통하여 장착되며, 커넥팅로드(126)에 결합하는 부분과 연결구(140)에 결합하는 부분은 서로 편심되어야 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 변압기용 코어 절단기(100)의 동작을 설명한다.

먼저 제어컴퓨터(도시하지는 않았음)에 입력된 작업명령에 따라 강판스트립이 절단기(100)로 이동하여 블레이드프레임(110)의 관통부를 통과한다. (도 1 및 도 2의 화살표 방향)

이어서 설정된 알고리즘에 따라 일정 주기마다 또는 연속적으로 모터(121)가 동작한다. 모터(121)의 회전축이 회전하면, 커플링(122)에 연결된 구동축(124)도 함께 회전하므로 모터(121)의 회전축과 편심된 캠축(124c)에 연결된 커넥팅로드(126)가 승강운동을 하게 된다.

커넥팅로드(126)가 승강운동을 하면, 커넥팅로드(126)의 하단에 연결된 연결구(140)가 리니어가이드(130)를 따라 승강운동을 하고, 따라서 연결구(140)에 연결된 블레이드연결봉(160)이 승강운동을 한다.

블레이드연결봉(160)은 그 하단부가 상부블레이드(112)에 결합되어 있으므로, 결국 상부블레이드(112)가 리니어가이드(114)를 따라 블레이드프레임(110)에 대하여 승강하며, 하강시에 그 하부에 위치하는 강판스트립을 절단한 후 즉시 상승하여 1사이클의 절단작업을 완료하게 된다.

상부블레이드(112)의 높이를 조절할 필요가 있는 경우에는, 연결구(140)에 장착된 높이조절캠(128)의 노브(128a)를 회전시켜 커넥팅로드(126)에 대한 연결구(140)의 위치를 조절함으로써 연결구(140)에 연결된 상부블레이드(112)의 높이를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 절단기(100)는 강판스트립을 이송방향과 직교하는 방향이 아닌 여러 각도로 절단할 수 있다. 도 11a 및 도 11b의 평면도에 도시된 바와 같이 프레임회전축(118)을 이용하여 블레이드프레임(110)을 수평방향으로 회전시킬 수 있기 때문이다. 이와 같이 블레이드프레임(110)을 여러 각도로 회전시킴으로써 도 12에 도시된 바와 같이 강판스트립을 여러 각도로 절단할 수 있다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 절단기의 절단대상은 반드시 강판스트립에 국한되는 것은 아니다.

또한 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다. 그런데 이와 같이 변형 또는 수정된 실시예가 후술하는 특허청구범위에 포함된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다.

100: 변압기용 코어 절단기 101: 지지프레임
110: 블레이드프레임 112: 상부블레이드
113: 하부블레이드 114: 리니어가이드
116: 회전슬라이드 118: 프레임회전축
120: 블레이드구동모듈 121: 모터
122: 커플링 124: 구동축
124a: 메인회전축 124b: 원형판
124c: 캠축 126: 커넥팅로드
127: 베어링 128: 높이조절캠
128a: 노브 128b: 제1측벽결합부
128c: 커넥팅로드연결부 128d: 제2측벽결합부
130: 리니어 가이드 140: 연결구
141: 제1측벽 142: 제2측벽
143: 제1결합홈 145: 캠장착홀
146: 제2결합홈 160: 블레이드연결봉
162: 확장부

Claims (6)

1. 상부블레이드와 하부블레이드를 구비하고, 상부블레이드의 승강운동을 가이드하는 리니어가이드를 구비하는 블레이드프레임;
   상기 블레이드프레임의 상부에 위치하는 지지프레임에 장착된 모터;
   상기 모터의 회전축에 연결되며, 상기 모터의 회전축과 편심된 캠축을 구비하는 구동축;
   상단이 상기 구동축의 상기 캠축에 결합된 커넥팅로드;
   상기 커넥팅로드의 하단과 상기 상부블레이드를 연결하는 연결수단;
   을 포함하는 변압기용 코어 절단기
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결수단은,
   상기 커넥팅로드의 하단에 결합된 연결구;
   상기 상부블레이드의 높이를 조절하기 위하여 상기 연결구와 상기 커넥팅로드를 관통하여 장착되는 것으로서, 상기 커넥팅로드에 결합하는 부분과 상기 연결구에 결합하는 부분이 서로 편심된 높이조절캠;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 코어 절단기
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결구는 상기 지지프레임에 대해 고정된 수직방향의 리니어가이드에 결합된 것을 특징으로 하는 변압기용 코어 절단기
4. 제2항에 있어서,
   상기 연결구는,
   상기 커넥팅로드의 하단이 삽입되는 부분으로서 서로 대향하는 제1측벽과 제2측벽의 사이에 형성되어 상부로 개구된 제1결합홈;
   상기 블레이드연결봉의 상단이 결합되는 부분으로서 하부로 개구된 제2결합홈;
   상기 제1측벽 및 상기 제2측벽에 각각 형성된 캠장착홀;
   을 포함하며, 상기 높이조절캠은 외부로 노출되는 노브와, 상기 제1측벽의 상기 캠장착홀에 삽입되는 제1측벽결합부와, 상기 커넥팅로드의 하단을 관통하는 커넥팅로드결합부와, 상기 제2측벽의 상기 캠장착홀에 삽입되는 제2측벽결합부를 구비하며, 상기 제1측벽결합부와 상기 제2측벽결합부는 서로 동축상에 위치하면서 상기 커넥팅로드결합부와는 편심된 것을 특징으로 하는 변압기용 코어 절단기
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1측벽은 2개의 부재가 분리 가능하게 결합된 것으로서, 상기 2개의 부재의 경계면에는 결합된 후에 상기 캠장착홀의 내주면을 이루는 곡면이 각각 형성된 것을 특징으로 하는 변압기용 코어 절단기
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 연결구와 상기 상부블레이드를 연결하는 것으로서 하단에 상대적으로 큰 직경의 확장부를 구비하는 블레이드연결봉;
   상기 블레이드프레임에 연결되어 상기 블레이드프레임을 수평방향으로 회전시키는 프레임회전수단;
   상기 상부블레이드에 결합되어 상기 블레이드연결봉의 확장부를 내부에 수용하는 하우징과, 상기 하우징의 내부에서 상기 블레이드연결봉의 확장부와 상기 하우징의 사이에 설치된 베어링을 구비하는 회전슬라이드;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기용 코어 절단기

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