KR20140124949A - 고무 정량 절단기 및 이에 이용되는 노즐 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일측면은 노즐 홀더의 내부에서 작은 크기의 직경을 가지는 파단 유도부를 구비하여 고무가 손쉽게 끊기는 것을 이용하여 노즐 홀더에서 노즐의 교체가 용이하도록 하는 고무 정량 절단기 및 이를 이용한 노즐 모듈을 제공함에 있으며, 이러한 본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무 주입구 및 출구가 연통되도록 내부가 중공된 이송 실린더;와, 이송 실린더 내부에 장착되고, 고무 주입구로 주입된 고무를 압출하여 이송시키는 압출 스크류;와, 이송 실린더의 출구에 결합되어 압출 스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동되면서 배출되는 노즐 모듈;을 포함하되, 노즐 모듈은, 이송 실린더의 출구에서 이송 실린더와 분리 가능하게 연결되는 챔버;와, 이송 실린더의 출구에서 챔버를 통과한 고무가 배출되는 고무 배출구가 형성된 노즐;과, 노즐이 분리 가능하도록 연결되게 챔버의 내부 공간에 배치되어 고무의 유동을 조절하면서 고무 배출구로 연속적으로 배출하되 노즐을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도부를 가지는 노즐 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고무 정량 절단기 및 이에 이용되는 노즐 모듈{Apparatus for cutting rubber of a fixed quantity and Nozzle module used the same}

본 발명은 고무 정량 절단기 및 이에 이용되는 노즐 모듈에 관한 것으로서, 노즐 홀더의 내부에서 작은 크기의 직경을 가지는 파단 유도부를 구비하여 고무가 손쉽게 끊기는 것을 이용하여 노즐 홀더에서 노즐의 교체가 용이하도록 하는 고무 정량 절단기 및 이에 이용되는 노즐 모듈에 관한 것이다.

고무는 상온에서 고무상 탄성을 나타내는 사슬 모양의 고분자물질이나 그 원료가 되는 물질을 일컫는 것으로 여러 가공분야에 이용되고 있다.

일반적으로 원하는 형상으로 고무를 성형하기 위하여 일정한 중량으로 절단된 고무원재료를 프레스나 주형 틀에 넣어 고무제품을 생산한다.

이와 같은 고무원재료는 절단된 크기와 고무의 물성에 의하여 고무의 양이 결정되거나 저울로 직접 측정하는 방법에 의하여 고무의 중량을 제어하였다.

그러나, 상기와 같은 중량 제어방법은 고무의 정확한 중량을 측정하고 고무 절단기를 셋팅하는데 많은 시간과 노력이 들고 결국 생산비용이 증가하는 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 형태의 기술이 개시되어 있다. 등록특허 제898186호가 그 하나이며, 등록실용신안 제386509호도 마찬가지다. 전자는 노즐을 통해 배출되는 고무가 일정한 길이만큼 배출되면 이를 센서로 감지하여 절단하도록 되어 있다. 그러나, 이러한 기술은 일정한 길이로 고무를 절단하는 방법으로는 유용하나, 다양한 물성을 가진 고무 원재료에 적용하기에 적절하지 못한 단점이 있다. 또한, 서보모터에 의해 회전하는 칼날에 의해 절단하는 절단 방식에는 적용되지 못하는 문제가 있다. 후자는 고무 이송부 내부에 고무의 유량을 측정할 수 있는 카운터부를 마련하여 측정되는 고무의 유량에 따라 서보모터의 회전속도를 제어하여 일정한 중량을 가지는 고무를 생산하는 방법이나, 그 구조가 복잡하고, 측정방식이 간접적이어서 원하는 중량을 얻기 위해서 많은 시행착오를 겪어야 하는 불편함이 있다.

또한, 종래의 고무절단기는 고무가 주입되는 고무 주입구의 폭이 일정하여 주입되는 고무의 폭에 따라 고무가 원활하게 주입되지 않는 문제가 발생하며, 고무 배출구의 단면적이 일정하여 원하는 두께와 길이를 가지는 고무를 생산하기 어려우며, 파이프형의 고무를 생산함에 있어서, 노즐 홀더의 위치를 조정하지 못하여 두께가 일정한 고무를 생산하기 곤란한 문제점이 있었다.

한편, 종래의 고무 정량 절단기에서는 노즐과 노즐 홀더의 조립 또는 조립 해제하여 노즐을 교체하고자 할 때 그 구조가 너무 복잡하고 연속적으로 배출되는 고무가 노즐과 노즐 홀더의 사이에 끼여서 노즐과 노즐 홀더를 전부 분리하여 함으로써 많은 불편이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노즐 홀더의 내부에서 작은 크기의 직경을 가지는 파단 유도부를 구비하여 고무가 손쉽게 끊기는 것을 이용하여 노즐 홀더에서 노즐의 교체가 용이하도록 하는 고무 정량 절단기 및 이를 이용한 노즐 모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무 주입구 및 출구가 연통되도록 내부가 중공된 이송 실린더;와, 이송 실린더 내부에 장착되고, 고무 주입구로 주입된 고무를 압출하여 이송시키는 압출 스크류;와, 이송 실린더의 출구에 결합되어 압출 스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동되면서 배출되는 노즐 모듈;을 포함하되, 노즐 모듈은, 이송 실린더의 출구에서 이송 실린더와 분리 가능하게 연결되는 챔버;와, 이송 실린더의 출구에서 챔버를 통과한 고무가 배출되는 고무 배출구가 형성된 노즐;과, 노즐이 분리 가능하도록 연결되게 챔버의 내부 공간에 배치되어 고무의 유동을 조절하면서 고무 배출구로 연속적으로 배출하되 노즐을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도부를 가지는 노즐 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 파단 유도부는, 노즐 홀더의 중간 내주면 일부에 형성된 파단 유도 넥 내주면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 노즐 홀더의 일측 내주면은, 고무의 배출방향으로 따라서 파단 유도 넥 내주면으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 제1테이퍼 내주면을 포함하고, 노즐 홀더의 타측 내주면은, 고무의 배출방향을 따라서 파단 유도 넥 내주면보다 점차 직경이 커지는 제2테이퍼 내주면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 챔버는, 이송 실린더의 출구에 결합되되 고무가 통과하는 이동통로의 직경이 점차로 커지는 확장면을 가지는 제1챔버 블록;과, 제1챔버블럭의 외주면에 결합되어 고무의 배출방향을 따라서 연장 형성되는 제2챔버 블록;과, 제2챔버 블록의 외주면에 결합되어 제2챔버 블록과의 사이에서 열매체유가 공급되는 가열부를 형성하는 제3챔버 블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 고무 정량 절단기는, 챔버에 노즐 홀더를 고정시키기 위한 제1고정 커버;와, 노즐 홀더에 노즐을 고정시키기 위한 제2고정 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 노즐 홀더의 일단에서 노즐 홀더와 분리 가능하게 연결되어 고무 이동통로 상의 이물질을 제거하는 필터 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 필터 유닛은, 고무 이동통로 상의 이물질을 차단하도록 다수의 제1크기의 구멍들을 가지는 제1메쉬 필터;와, 제1메쉬 필터를 보호하도록 다수의 제1크기의 구멍들보다 큰 다수의 제2크기의 구멍들을 가지면서 제1메쉬 필터를 받치는 제2메쉬 필터;와, 제1 및 제2메쉬 필터를 받치는 필터 받침대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 필터 받침대의 내부에는 테이퍼지게 형성된 다수의 제3크기의 구멍들이 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 고무 정량 절단기에 이용되는 노즐 모듈은, 고무 정량 절단기에 이용되는 노즐 모듈에 관한 것으로서, 외관을 형성하되 고무가 통과하는 챔버;와, 고무가 배출되는 고무 배출구가 형성된 노즐;과, 노즐이 분리 가능하도록 연결되게 챔버의 내부 공간에 배치되어 고무의 유동을 조절하면서 고무 배출구로 연속적으로 배출하되 노즐을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면을 가지는 노즐 홀더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 노즐 홀더는, 고무 배출방향의 선단 부분으로 정의되어 고무 이동통로의 크기가 점차 작아지도록 하는 제1테이퍼 내주면;과, 고무 배출방향의 후단 부분으로 정의되어 고무 이동통로의 크기가 점차 커지는 제2테이퍼 내주면;과, 제1테이퍼 내주면과 제2테이퍼 내주면의 사이에서 제1테이퍼 내주면의 고무 이동통로와 제2테이퍼면의 고무 이동통로를 작은 크기로 연결하는 부분으로 정의되어 노즐을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 노즐 홀더의 내부에서 작은 크기의 직경을 가지는 파단 유도부를 구비하여 고무가 손쉽게 끊기는 것을 이용하여 노즐 홀더에서 노즐의 교체가 용이하도록 하는 효과가 있다.

또한, 고무의 배출속도를 빔센서를 이용하여 측정하고, 이에 대응하는 서보모터의 속도를 제어함으로써 일정하고 정확한 중량을 가지도록 고무를 절단할 수 있다.

또한, 고무 주입구에 가변안내판을 두어 주입되는 고무의 폭에 관계없이 원활하게 고무가 주입되도록 설계하였고, 고무 배출구의 높이를 조절할 수 있도록 설계하여 원하는 두께와 길이를 가지는 다양한 고무를 생산할 수 있으며, 노즐 홀더의 위치를 조정할 수 있도록 하여 보다 균일한 두께를 가지는 고무를 생산하는 효과가 있다. 또한, 고무의 주입전에 고무를 예열하여 보다 원활하게 고무가 주입되도록 하고, 3상 전동모터를 사용하여 소음이 적고 고장이 적으며, 생산비용이 절감되는 고무 정량 절단기를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어장치의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단 제어방법을 나타낸 절차도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 가변 안내판을 나타낸 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기에 고무가 주입되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기의 노즐부분을 나타낸 부분 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 고무 정량 절단기의 필터 유닛을 분해하여 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 고무 정량 절단기를 나타낸 정면도이며, 도 2는 고무 정량 절단 제어장치의 구성을 나타낸 구성도이며, 도 3은 고무 정량 절단 제어장치의 측면도이다. 또한, 도 4는 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 고무 정량 절단 제어방법의 절차를 나타낸 절차도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고무 정량 절단기는 고무 배출구(410)로 배출되는 고무(10)를 정량으로 절단하도록 제어하는 고무 정량 절단 제어장치를 포함한다.

이러한 고무 정량 절단 제어장치는, 서보모터(150), 서보드라이브(151), 커터홀더(154)와 커터(153), 빔(161), 센서(162) 및 제어부(100)를 포함하여 구성된다.

서보모터는 입력신호에 따라 모터의 회전속도를 제어할 수 있는 모터이다. 고무의 배출속도에 따라 일정한 중량을 가지는 고무를 절단하기 위하여 적정한 회전속도로 제어된다. 서보모터(150)의 회전축(152)에는 커터홀더(153)가 결합되고, 커터홀더(153)에는 커터(154)가 고정결합된다. 커터(154)는 사용에 의하여 마모가 되므로 갈아 끼울 수 있도록 설계된다. 커터홀더(153)에는 커터 결합홈이 형성되고, 커터(154)와 커터홀더(153)를 고정볼트 등에 의하여 커터(154)를 분리하고 고정할 수 있다. 이 경우, 커터홀더(153)는 서보모터축(152)에 대칭인 원통형으로 형성되고, 커터홀더(153)의 외주면이 반사면이 되도록 가공되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 별도의 반사면을 설치하지 않아도 빔(161)에서 주사된 빛을 반사할 수 있다.

서보모터(150)는 서보드라이브(151)에 의해 구동된다. 제어부(100)에서 제어신호가 서보드라이브(151)로 전달되면, 서보드라이브(151)에 의하여 서보모터(150)가 특정의 회전속도를 가지도록 구동된다.

고무의 배출여부를 감지하기 위하여 빔(161)과 센서(162)가 설치된다. 빔(161)은 고무 배출구(410)에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 반사면에 빛을 주사한다. 빔(161)이 고무 배출구(410)에서 소정의 거리만큼 이격된 위치에 설치되고, 고무가 배출되는 선상으로 빛을 주사하는 것은, 고무의 배출속도를 측정하기 위한 것이다. 커터(154)에 의하여 고무가 절단되면 빔(161)에서 주사된 빛이 반사면에 반사되어 센서(162)에서 감지된다. 고무가 계속 배출되어 주사된 빛이 반사면에 도달하는 것을 가리게 되면, 반사된 빛이 센서(162)에서 감지되지 않게 된다. 따라서, 빛이 센서(162)에 감지된 시간이 곧 고무가 소정의 거리(L)만큼 이동하는데 걸리는 시간(T1)이 된다. 일정한 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정하면 속도를 계산할 수 있다.

따라서, 고무의 배출속도(V)는,

이 된다.

배출되는 고무의 면적(A)이 일정하고, 밀도(d)가 일정하다고 가정하면 고무의 중량(M)은 고무의 길이에 의해 결정되는데, 절단되어야 하는 길이(L')는,

가 되고,

칼날이 1회전하는데 걸리는 시간(T)는,

이 된다.

따라서, 서보모터(150)의 회전속도(W)는,

이 된다.

서보모터(150)는 모터의 회전속도를 피드백에 의하여 제어부(100)로 전달하는데, 상기의 계산된 회전속도(W)와 피드백에 의해 측정된 회전속도(W')의 차이를 보정하도록 제어하면, 일정한 중량을 가지도록 고무를 절단할 수 있다.

본 발명을 구성하는 빔(161)은 레이저 빔인 것이 가장 바람직하다. 레이저의 특성상 빛이 산란하거나 회절되지 않고, 한 점에 빛이 모아지므로 본 발명에 따른 제어장치에 적합하다.

상기의 고무 정량 절단 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 고무 정량 제어방법은, 빔(161)에서 주사되어 반사된 빛을 센서(162)에서 감지하여, 고무가 커터(154)에 의하여 절단된 후 고무 배출구(410)로부터 배출되는 순간부터 빛의 주사 경로 상에 도달하는데까지 걸리는 시간을 측정하는 단계(S10), 상기 고무 배출구(410)과 빔(161)의 이격거리(L)를 측정된 시간(T1)으로 나누어 고무의 배출속도(V)를 계산하는 단계(S20), 설정된 중량의 고무로 절단하기 위해 상기 계산된 고무의 배출속도에 대응하는 서보모터(150)의 회전속도를 계산하는 단계(S30), 상기 계산된 서보모터(150) 회전속도와 측정된 서보모터(150)의 회전속도와의 오차를 계산하는 단계(S40), 그리고 서보모터(150)의 회전속도를 감속 또는 가속하여 상기 계산된 오차를 수정하도록 서보드라이브(151)로 제어신호를 출력하는 단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

센서(162)에서 전달되는 신호를 제어부(100)에서 감지하여 고무의 배출시간을 측정하고, 배출속도를 계산하며, 서보모터(150)의 회전속도를 계산하여 실제 회전하는 서보모터(150)의 회전속도와 비교하여 그 오차를 수정하도록 제어신호를 보내는데, 이러한 과정은 서보모터(150)의 1회전마다 수행되어 노즐 모듈(130)내부의 온도와 압력 등 외부 조건이 변화하여 고무의 배출속도가 변화되어도 이에 맞추어 서보모터(150)의 속도가 수정되어 정량의 고무를 생산할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 고무 정량 절단기는, 고무 원료가 투입되는 고무 주입구(175)와 선단부에 결합된 노즐 모듈(130)이 연통되도록 내부가 중공된 이송 실린더(110)와, 이송 실린더(110) 내부에 장착되고, 고무 주입구(175)로 주입된 고무를 노즐 모듈(130)로 압출하여 이송시키는 압출 스크류(120)와, 이송 실린더(110)의 출구에 결합되어 압출 스크류(120)에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동되면서 배출되는 노즐 모듈(130)과, 압출 스크류(120)를 구동시키는 모터부, 그리고 상기의 고무 정량 절단 제어장치를 포함하여 구성된다.

고무가 고무 주입구(175)로 주입되면 압출 스크류(120)를 통해 이송 실린더(110)를 통해 노즐 모듈(130)로 이동된다. 이동 중에 열매체유가 공급되는 가열부(181)에 의해 열전달이 일어나 용융되고, 압출 스크류(120)에 의해 가해지는 압력에 의해 노즐 모듈(130) 선단에 형성된 노즐(400)의 고무 배출구(410)을 통해 배출되게 된다. 일정한 단면적을 가지는 고무는 고무 정량 절단 제어장치에 의하여 일정한 중량을 가지도록 절단된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 모듈(130)은, 이송 실린더(110)의 출구에서 이송 실린더(110)과 분리 가능하게 결합되되 열매체유가 공급되는 가열부(300A)가 마련된 챔버(300)와, 고무가 배출되는 고무 배출구(410)이 형성된 노즐(400)과, 노즐(400)이 분리 가능하도록 연결되게 챔버(300)의 내부 공간에 배치되어 고무의 유동을 조절하면서 고무 배출구(410)로 고무를 연속적으로 배출하되 노즐(400)을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면(523)을 가지는 노즐 홀더(500)와, 노즐 홀더(500)의 일단에서 노즐 홀더(500)과 분리 가능하게 연결되어 고무 이동통로(131) 상의 이물질을 제거하는 필터 유닛(600)과, 챔버(300)와 이송 실린더(110)의 출구에 사이에 구비되어 그 사이 공간을 밀봉하기 위한 실링부재(700)를 포함하여 구성된다.

챔버(300)은 이송 실린더(110)의 출구에서 이송 실린더(110)과 분리 가능하게 결합되되 열매체유가 공급되는 가열부(300A)가 마련되어 있다.

이러한 챔버(300)는, 이송 실린더(110)의 출구에 결합되되 고무가 통과하는 이동통로(131)의 직경이 점차로 커지는 확장면(312)를 가지는 제1챔버 블록(310)과, 제1챔버 블록(310)의 외주면에 결합되어 고무의 배출방향을 따라서 연장 형성되는 제2챔버 블록(320)과, 제2챔버 블록(320)의 외주면에 결합되어 제2챔버 블록(320)과의 사이에서 열매체유가 공급되는 가열부(300A)를 형성하는 제3챔버 블록(330)을 포함하여 구성된다.

제1챔버 블록(310)은, 원통형의 외주면을 가지고 있다. 제1챔버 블록(310)의 내주면은 이송 실린더(110)의 출구에 밀착 결합되는 결합면(311)과, 결합면(311)에서 통로 직경이 연속적으로 점차 커지는 확장면(312)을 가지고 있다.

이러한 제1챔버 블록의 확장면(312)은 이송 실린더(110)의 출구에서 배출되는 고무가 후술하는 필터 유닛(600)으로 빠른 속도로 배출되어 필터 유닛(600)이 손상되는 것을 방지함과 동시에 필터 유닛(600)이 넓은 범위에서 설치될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 제1챔버 블록의 확장면(312)과 같이 고무의 배출 공간의 단면적이 연속적으로 증가하게 되면 연속의 법칙에 의해 고무의 배출 속도는 상대적으로 늦어지게 되어 고무가 필터 유닛(600)에 가해지는 압력은 작아지게 되는 것을 이용한다.

제1챔버 블록(310)의 외주면에는 제2챔버 블록(320)이 결합된다. 즉, 이러한 제2챔버 블록(320)은 고무의 배출방향을 따라서 길게 연장 형성되어 있는데, 제2챔버 블록(320)의 내주면 일단부는 원통형의 제1챔버 블록(310)의 외주면이 결합된다.

제2챔버 블록(320)의 외주면은 열매체유가 공급되어 가열부(300A)를 형성하기 위한 열매체유 수용홈(미부호)이 형성되어 있다.

이러한 제2챔버 블록(320)의 외주면은 제3챔버 블록(330)과 결합되어 열매체유가 공급되는 가열부(300A)를 형성하게 된다.

노즐 홀더(500)은 제2챔버 블록(320)의 내주면의 타단부에 결합되어 고무의 유동을 조절한다. 이러한 노즐 홀더(500)은 원통 형상의 외주면(510)과, 고무가 통과하는 이동통로(131)의 크기를 증감시켜 고무의 유동을 조절하는 내주면(520)으로 이루어진다.

이러한 노즐 홀더(500)의 내주면(520)은 고무 배출방향의 선단 부분으로 정의되어 고무 이동통로(131)의 크기가 점차 작아지도록 하는 제1테이퍼 내주면(521)과, 고무 배출방향의 후단 부분으로 정의되어 고무 이동통로(131)의 크기가 점차 커지는 제2테이퍼 내주면(522)과, 제1테이퍼 내주면(521)과 제2테이퍼 내주면(522)의 사이에서 제1테이퍼 내주면(521)의 고무 이동통로(131)과 제2테이퍼 내주면(522)의 고무 이동통로(131)을 작은 크기로 연결하는 부분으로 정의되어 노즐(400)을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면(523)을 포함하여 구성된다.

제1테이퍼 내주면(521)은, 고무 이동통로(131)의 크기가 점차 작아지도록 하는 고무 배출방향 선단부분으로 정의되는 노즐 홀더(500)의 내주면 부분이다.

이러한 제1테이퍼 내주면(521)은 제1챔버 블록(310)과의 사이에서 필터 유닛(600)을 고무 이동통로의 넓은 범위에 배치하기 위하여 그 일단은 고무 이동통로(131)을 크게 형성하도록 하고, 타단은 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면(523)을 형성하기 위하여 고무 이동통로(131)이 작게 형성되도록 한다.

제2테이퍼 내주면(522)은, 고무 이동통로(131)의 크기가 점차 커지도록 하는 고무 배출방향 후단부분으로 정의되는 노즐 홀더(500)의 내주면 부분이다.

이러한 제2테이퍼 내주면(522)는 일단에 노즐(400)이 결합되는 노즐 결합부(522A)가 형성되게 일단은 고무 이동통로(131)을 크게 형성하도록 하고, 타단은 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면(523)을 형성하기 위하여 고무 이동통로(131)을 작게 형성되도록 한다.

파단 유도 넥 내주면(523)은, 제1테이퍼 내주면(521)과 제2테이퍼 내주면(522)의 사이에서 제1테이퍼 내주면(521)의 고무 이동통로(131)과 제2테이퍼 내주면(522)의 고무 이동통로(131)을 작은 크기로 연결하는 부분으로 정의되어 노즐(400)을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도한다.

즉, 이러한 파단 유도 넥 내주면(523)은 연속적으로 배출되는 고무가 작은 크기의 부분이 취약한 것을 이용하여 작업 중 노즐(400)을 제거한 후 연속적으로 배출된 고무를 잡아 당겨서 끊어서 제거한 후 새로운 노즐(400)로 손쉽게 교체할 수 있다.

이러한 파단 유도 넥 내주면(523)의 크기는 제1테이퍼 내주면의 선단 및 제2테이퍼 내주면(522) 후단의 크기에 비해 현저히 작은 크기로 형성되는데, 특히 노즐(400)의 직경에 비해 더 작은 크기의 직경을 가질 수 있다.

노즐(400)은 외관을 형성하며 노즐 홀더(500)의 노즐 결합부(522A)에 분리 가능하게 결합되는 노즐 본체(420)와, 노즐 본체(420)을 관통하여 형성되어 고무가 연속적으로 배출되는 고무 배출구(410)을 포함하여 구성될 수 있다.

고무 배출구(410)의 형상에 따라 링형 , 원형, 직사각형 등의 단면을 가지는 다양한 고무를 성형할 수 있다.

노즐 홀더(500)과 노즐(400)은 고정 커버(530,540)에 의해 각각 챔버(300)과 노즐 홀더(500)에 고정된다. 이러한 고정 커버(530,540)는, 노즐 홀더(500)을 챔버(300)에 고정시키기 위한 제1고정 커버(530)와, 노즐(400)을 노즐 홀더(500)에 고정시키기 위한 제2고정 커버(540)을 포함하여 구성된다.

제1고정 커버(530)는, 노즐 홀더(500)의 단부에 구비되어 노즐 홀더(500)을 챔버(300)의 플렌지부(340)에 고정한다.

이러한 제1고정 커버(530)은 노즐 홀더(500)의 단부를 밀착 지지하기 위하여 링 형상으로 구비된 노즐 홀더 지지부(531)와, 노즐 홀더 지지부(531)의 외곽에서 사각 형상으로 구비되어 스크류에 의해 챔버(300)의 플렌지부(340)에 고정되는 고정부(532)를 포함할 수 있다.

제2고정 커버(540)는, 노즐(400)의 단부에 구비되어 노즐(400)을 노즐 홀더(500)에 고정한다.

이러한 제2고정 커버(540)은 노즐(400)의 단부를 밀착 지지하기 위하여 링 형상으로 구비된 노즐 지지부(541)을 포함하는데, 이러한 노즐 지지부(541)에는 스크류 체결홀(542)이 구비되어 노즐(400)이 노즐 홀더(500)에 스크류 체결될 수 있도록 한다.

필터 유닛(600)은, 이물질을 차단하도록 다수의 제1크기의 구멍들을 가지는 제1메쉬 필터(610)와, 제1메쉬 필터(610)을 보호하도록 다수의 제1크기의 구멍들보다 큰 다수의 제2크기의 구멍들을 가지면서 제1메쉬 필터(610)을 받치는 제2메쉬 필터(620)와, 제1 및 제2메쉬 필터(610,620)을 받쳐 지지하는 필터 받침대(630)을 포함하여 구성된다.

제1메쉬 필터(610)는, 다수의 제1크기의 구멍들을 가지고 고무 이동통로(131) 상에 이물질을 차단하게 된다. 이러한 제1메쉬 필터(610)의 다수의 제1크기의 구멍들은 대략 0.2mm의 구멍들을 가질 수 있다.

제2메쉬 필터(620)는, 다수의 제1크기의 구멍들보다 큰 다수의 제2크기의 구멍들을 가지고 제1메쉬 필터(610)을 받치면서 제1메쉬 필터(610)을 보호하게 된다. 이러한 제2메쉬 필터(620)의 다수의 제2크기의 구멍들은 대략 0.6mm의 구멍들을 가질 수 있다.

필터 받침대(630)는, 고무 배출방향 후단에 배치되어 제1 및 제2메쉬 필터(610,620)을 지지하게 된다. 이러한 필터 받침대(630)는, 고무 배출방향 선단과 후단의 구멍들의 크기를 서로 다르게 필터 받침대(630)의 다수의 제3구멍들 내부 각각을 테이퍼지게 형성한다.

이렇게, 필터 받침대(630)의 제3구멍들 내부를 테이퍼지게 형성하는 이유는 필터 받침대(630)을 교체하고자 할 때 필터 받침대의 제3구멍들에 끼워진 고무를 필터 받침대(630)에서 손쉽게 제거할 수 있기 때문이다.

예를 들어, 필터 받침대(630)의 제3구멍들이 고무 배출방향 선단에서 대략 8mm의 구멍들로 이루어지면, 고무 배출방향 후단에서는 대략 8mm 보다 작은 크기의 구멍들로 이루어져 필터 받침대(630) 제3구멍들에 끼워진 고무를 구멍이 큰 고무 배출방향 선단의 제3구멍들에서 고무를 잡아서 손쉽게 제거할 수 있다.

이러한 노즐 모듈(130)은 먼저, 제2고정 커버(540)을 조립 해제한 다음 노즐(400)을 노즐 홀더(500)에서 분리하여 교체할 수 있으며, 제1고정 커버(530)을 조립 해제한 다음 노즐 홀더(500)을 챔버(300)에서 분리하여 필터 유닛(600)을 챔버(300)의 외부로 인출하여 제1 및 제2메쉬 필터(610,620) 또는 필터 받침대(630)을 교체할 수 있다.

결국, 압출 스크류(120)에 의해 이송 실린더(110)를 통해 노즐 모듈(130)로 이송된 고무는 노즐 모듈(130) 내부 선단에 설치된 필터 유닛을 통하여 이물질을 걸러낸 후 노즐 모듈(130)의 노즐을 통과하면서 외부로 인출된다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 고무 주입구(175)의 전방에는 가변안내판(170)이 설치될 수 있다. 고무는 가변안내판(170)을 따라 고무 주입구(175)로 안내되고, 호퍼(173)와 주입롤러(174)를 통해 이송 실린더(110) 내부로 주입된다.

가변안내판(170)은 고무 주입구(175)의 폭과 주입되는 고무의 폭이 일치하지 않는 경우에 고무 주입구(175)의 폭을 조절하기 위하여 설치된다. 고무의 폭이 고무 주입구(175) 보다 더 넓으면, 고무가 주입되는데 큰 힘이 들고, 압출 스크류(120)에 과부하가 걸리고 고무가 역류하는 현상이 발생될 수 있으며, 고무의 폭이 고무 주입구(175)의 폭보다 너무 좁으면, 주입시 고무가 꼬이거나 뒤틀려 원활하게 주입되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 고무 주입구(175)의 폭은 주입되는 고무에 따라 그 폭이 조절될 필요성이 있다. 상기 가변안내판(170)의 위치를 조정하기 위하여 고무 주입구(175)와 소정의 거리에 이격되어 지지부(171)가 설치되고, 상기 지지부(171)에 위치조정볼트(172)가 관통하도록 결합된다. 위치조정볼트(172)의 선단에는 가변안내판(170)이 회동가능하도록 결합된다. 이렇게 하면, 위치조정볼트(172)를 조이거나 풀면 위치조정볼트(172)의 선단이 이동하게 되고 선단에 결합된 가변안내판(170)이 움직이게 된다. 위치조정볼트(172)는, 가변안내판(170)을 안정적으로 지지하기 위하여 복수개인 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 고무 주입구(175)로 주입되는 고무를 일정한 온도로 예열하는 공급하는 고무예열기(210)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 고무예열기(210)는 고무가 고무 주입구(175)로 주입시 고무의 온도가 낮을 경우 고무 주입이 원활하지 못하고 압출 스크류(120)에 과부하가 걸리는 문제점을 해결한다. 고무를 고체상태에서 일정 온도 이상으로 예열해 줌으로써 고무가 보다 원활하게 주입될 수 있다.

고무예열기(210)는 고무가 공급되는 입구와 배출되는 출구를 가지는 예열박스(211)와, 상기 예열박스(211) 내부에 열을 공급하는 히터(212)와, 상기 예열박스(211) 내부에 설치되어 입구에서 공급된 고무를 출구로 이송시키는 이송컨베어(213)를 포함하여 구성될 수 있다. 예열박스(211)의 입구(215)로 고무를 주입하면 이송컨베어(213)에 안치되고 모터(214)에 의해 서서히 이송컨베어(213)가 출구방향으로 이동한다. 히터(212)가 작동하여 예열박스(211) 입구(215)에서 출구(216)까지 고무가 이동하는 동안 충분히 예열이 되도록 예열박스(211)로 열을 공급하게 된다. 예열박스(211)를 빠져나간 고무는 롤러 등에 의해 고무 주입구(175)로 이송된다.

본 발명에 따른 고무 정량 절단기의 모터부는, 제어부(100)에 연결되어 모터를 구동하는 인버터와 상기 인버터에 의해 구동되는 3상 모터(190)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 인버터에 의해 3상 전동모터(190)가 구동되고, 모터에는 감속기(191)가 연결되며, 감속기는 압출 스크류(120)를 회전시킨다. 본 발명은 전동모터를 사용하므로 유압컨트롤 방식에 의한 종래 고무 절단기에 비하여 소음이 적고 고장이 거의 발생하지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이 고무 배출구(410)에서 고무가 배출되면 고무를 냉각한다. 고무를 냉각하는 방법은 주로 공랭식과 수냉식이 있는데, 본 발명에서는 공랭식 쿨러(230)를 장착한다. 물론 도 1에도 도시된 바와 같이 수냉식 쿨러(240)를 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 고무 정량 절단기에 의해 정량의 절단된 고무를 생산하는 과정을 정리한다. 먼저, 고무재료는 고무예열기(210)를 거쳐 일정한 온도를 가지도록 예열된 후에 고무 주입구(175)로 주입된다. 고무 주입시 주입되는 고무의 폭에 맞게 가변안내판(170)의 위치를 조정하여 고무 주입구(175)의 폭을 조절한다. 모터에 의해 회전하는 압출 스크류(120)에 의해 고무가 노즐 모듈(130)로 이송된다. 이송 중 가열되어 용융된 고무는 노즐 모듈(130) 내부를 거친다. 이때, 고무는 노즐 모듈(130) 내부에 장착된 노즐 홀더(500)을 통과하여 균일하게 유동하여 노즐(400)로 압출되며, 원하는 두께의 고무가 배출된다. 배출된 고무는 빔(161)과 센서(162)에 의해 배출속도가 측정되고, 서보모터(150)의 속도가 제어되어 일정한 중량을 가지는 고무로 절단된다.

10 : 고무 100 : 제어부
110 : 이송 실린더 120 : 압출 스크류
130 : 노즐 150 : 서보모터
151 : 서보드라이브 153 : 커터홀더
154 : 커터 161 : 빔
162 : 센서 170 : 가변안내판
171 : 지지부 172 : 위치조정볼트
173 : 호퍼 180 : 하우징
181 : 가열부 190 : 3상 모터
191 : 감속기 192 : 벨트
210 : 예열기 211 : 예열박스
212 : 히터 220 : 열매체모터
230 : 공랭식 쿨러 240 : 수냉식 쿨러
300 : 챔버 310 : 제1챔버 블록
320 : 제2챔버 블록 330 : 제3챔버 블록
400 : 노즐 500 : 노즐 홀더
600 : 필터 유닛

Claims (10)

1. 고무 원료가 투입되는 고무 주입구 및 출구가 연통되도록 내부가 중공된 이송 실린더;와,
   상기 이송 실린더 내부에 장착되고, 상기 고무 주입구로 주입된 고무를 압출하여 이송시키는 압출 스크류;와,
   상기 이송 실린더의 출구에 결합되어 상기 압출 스크류에 의해 이송된 고무가 용융된 상태로 유동되면서 배출되는 노즐 모듈;을 포함하되,
   상기 노즐 모듈은,
   상기 이송 실린더의 출구에서 상기 이송 실린더와 분리 가능하게 연결되는 챔버;와,
   상기 이송 실린더의 출구에서 상기 챔버를 통과한 고무가 배출되는 고무 배출구가 형성된 노즐;과,
   상기 노즐이 분리 가능하도록 연결되게 상기 챔버의 내부 공간에 배치되어 상기 고무의 유동을 조절하면서 상기 고무 배출구로 연속적으로 배출하되 상기 노즐을 교체할 때 상기 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도부를 가지는 노즐 홀더;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
2. 제 1항에서,
   상기 파단 유도부는,
   상기 노즐 홀더의 중간 내주면 일부에 형성된 파단 유도 넥 내주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
3. 제2항에서,
   상기 노즐 홀더의 일측 내주면은,
   상기 고무의 배출방향으로 따라서 상기 파단 유도 넥 내주면으로 갈수록 점차 직경이 작아지는 제1테이퍼 내주면을 포함하고,
   상기 노즐 홀더의 타측 내주면은,
   상기 고무의 배출방향을 따라서 상기 파단 유도 넥 내주면보다 점차 직경이 커지는 제2테이퍼 내주면을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 챔버는,
   상기 이송 실린더의 출구에 결합되되 상기 고무가 통과하는 이동통로의 직경이 점차로 커지는 확장면을 가지는 제1챔버 블록;과,
   상기 제1챔버블럭의 외주면에 결합되어 상기 고무의 배출방향을 따라서 연장 형성되는 제2챔버 블록;과,
   상기 제2챔버 블록의 외주면에 결합되어 상기 제2챔버 블록과의 사이에서 열매체유가 공급되는 가열부를 형성하는 제3챔버 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 고무 정량 절단기는,
   상기 챔버에 상기 노즐 홀더를 고정시키기 위한 제1고정 커버;와,
   상기 노즐 홀더에 상기 노즐을 고정시키기 위한 제2고정 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
6. 제1항에서,
   상기 노즐 홀더의 일단에서 상기 노즐 홀더와 분리 가능하게 연결되어 고무 이동통로 상의 이물질을 제거하는 필터 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
7. 제6항에서,
   상기 필터 유닛은,
   상기 고무 이동통로 상의 이물질을 차단하도록 다수의 제1크기의 구멍들을 가지는 제1메쉬 필터;와,
   상기 제1메쉬 필터를 보호하도록 다수의 제1크기의 구멍들보다 큰 다수의 제2크기의 구멍들을 가지면서 상기 제1메쉬 필터를 받치는 제2메쉬 필터;와,
   상기 제1 및 제2메쉬 필터를 받치는 필터 받침대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
8. 제7항에서,
   상기 필터 받침대의 내부에는 테이퍼지게 형성된 다수의 제3크기의 구멍들이 구비되는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기.
9. 고무 정량 절단기에 이용되는 노즐 모듈로서,
   외관을 형성하되 고무가 통과하는 챔버;와,
   상기 고무가 배출되는 고무 배출구가 형성된 노즐;과,
   상기 노즐이 분리 가능하도록 연결되게 상기 챔버의 내부 공간에 배치되어 상기 고무의 유동을 조절하면서 상기 고무 배출구로 연속적으로 배출하되 상기 노즐을 교체할 때 상기 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면을 가지는 노즐 홀더;를
   포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기에 이용되는 노즐 모듈.
10. 제9항에서,
    상기 노즐 홀더는,
    상기 고무 배출방향의 선단 부분으로 정의되어 상기 고무 이동통로의 크기가 점차 작아지도록 하는 제1테이퍼 내주면;과,
    상기 고무 배출방향의 후단 부분으로 정의되어 상기 고무 이동통로의 크기가 점차 커지는 제2테이퍼 내주면;과,
    상기 제1테이퍼 내주면과 제2테이퍼 내주면의 사이에서 상기 제1테이퍼 내주면의 고무 이동통로와 제2테이퍼면의 고무 이동통로를 작은 크기로 연결하는 부분으로 정의되어 상기 노즐을 교체할 때 연속적으로 배출되는 고무의 파단을 유도하기 위한 파단 유도 넥 내주면;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 정량 절단기에 이용되는 노즐 모듈.

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