KR20170065796A - 단조 매니퓰레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운반차에 설치되는 본체; 상기 본체로부터 지지축에 의해 연결되는 헤드부; 및 상기 헤드부에 구비되는 소재 고정부;를 포함하고, 상기 소재 고정부는, 각도 조절되는 집게형상의 제1고정부 및 제2고정부를 포함하고, 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 일단에는 각각 상기 헤드부와 각도조절 가능하도록 체결되는 힌지부를 포함하고, 상기 헤드부 전방에는 상기 제1고정부 및 제2고정부의 힌지부가 각각 힌지체결되는 힌지체결부를 포함하는 단조 매니퓰레이터에 대한 것으로, 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서 소재의 체적배분 제어가 용이한 효과가 있다.

Description

단조 매니퓰레이터{A Forging Manipulator}

본 발명은 단조 매니퓰레이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생하지 않도록 소재의 그립, 위치이동 및 회전 등이 용이한 단조 매니퓰레이터에 대한 것이다.

고체 상태인 금속재료를 소성유동이 가능한 상태에서 수공구나 기계 해머로 두들겨서 단련하거나 프레스(Press)로 서서히 압력을 가하여 소정의 형상 또는 부품으로 성형하는 금속 가공방법을 단조(Forging)라고 한다.

상기 단조작업은 소재에 압축력이나 충격을 가하여 금속 소재의 형상을 변화시켜 제품을 성형하는 것으로 기계 산업의 전반에 걸쳐 널리 이용되고 있다.

대표적인 단조 작업방법에는, 일정한 모양의 금형 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 원하는 모양의 제품을 만드는 형단조 또는, 평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조(自由鍛造)가 있다.

상기 자유단조는 일반적으로 모루(anvil)라는 받침대 위에 소재를 올려 놓고 쇠로 만든 가위 모양의 집게로 소재를 잡고 손에 쥔 해머로 두들기거나, 대형 소재인 경우에는 증기해머 등 큰 장치를 사용하여 해머와 받침 사이에 소재를 놓고 단조작업을 하게 된다.

이때, 가열된 고온의 강철 소재를 모루 위에 올려놓고 가위 모양의 집게로 소재를 고정시킨 후 해머로 두들겨서 펴기, 업세팅, 넓히기 작업 등의 단조작업을 진행하게 되는데, 소재의 위치를 이동하거나 적당히 회전시켜 해머가 닿는 소재 상부표면의 위치를 바꿔가며 골고루 두들기는 작업을 해야 한다.

그런데, 중량과 체적이 매우 큰 소재는 위치이동이나 회전이 용이하지 않으므로 소재 상부표면에 두들겨지는 해머의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생할 수 있다.

한편, 중량과 체적이 매우 큰 소재의 경우에는 단조작업을 진행함에 있어서, 소재의 위치를 이동시켜가며 해머로 두들기기 위해 작업자가 운반차를 활용할 수 있다. 이때 형단조의 경우에는 소재가 가압되는 금형을 통째로 위치이동 해가며 해머로 두들길 수 있으며, 또는 자유단조의 경우에는 운반차에 소재 고정용 매니퓰레이터를 구비하여 소재를 해머 하부에 위치시키되 조금씩 소재의 위치를 이동 해가며 해머로 소재 상부 표면을 골고루 두들기는 단조 작업이 이루어질 수 있다.

그런데, 이렇게 운반차를 활용하는 경우 운전자가 소재의 위치를 수동으로 이동해가며 이루어지는 작업의 특성상, 공정 소요시간이 길므로 작업자의 피로도가 상승하여 생산성이 떨어지게 되며, 제품 설비와 작업자의 숙련도에 의해 단조 소재의 품질이 결정되는 문제점이 있다. 특히, 숙련된 작업자가 아닌 경우 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생할 가능성이 높다.

또한, 열간 자유단조 작업의 경우, 1000~1250?의 고온 소재를 신속히 작업해야 하므로 숙련자가 아니라면 작업 수행이 어려우므로, 체적이 크고 무거운 소재를 열간 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생하지 않도록 소재의 체적배분 제어가 용이한 단조 매니퓰레이터가 요구된다.

또한, 수작업에 따른 제품 결함을 해결하고, 소재의 그립, 위치이동 및 회전 등이 용이하여 신속한 단조 작업이 이루어질 수 있도록 하여 비용 및 노동시간이 절감되는 단조 매니퓰레이터의 개발이 필요하다.

한국등록특허 10-1064474

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생하지 않도록 소재의 체적배분 제어가 용이한 단조 매니퓰레이터를 제공하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 소재의 그립, 위치이동 및 회전 등이 용이하여 신속한 단조 작업이 이루어지므로, 수작업에 따른 제품 결함을 해결하고 비용 및 노동시간이 절감되는 단조 매니퓰레이터를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 지적된 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 운반차에 설치되는 본체; 상기 본체로부터 지지축에 의해 연결되는 헤드부; 및 상기 헤드부에 구비되는 집게형상의 소재 고정부;를 포함하고, 상기 소재 고정부는, 각도 조절되는 집게형상의 제1고정부 및 제2고정부를 포함하고, 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 일단에는 각각 상기 헤드부와 각도조절 가능하도록 체결되는 힌지부를 포함하고, 상기 헤드부 전방에는 상기 제1고정부 및 제2고정부의 힌지부가 각각 힌지체결되는 힌지체결부를 포함하는 단조 매니퓰레이터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 타단에는, 각각 소재(w)를 접촉 지지하는 지지부를 포함하고, 상기 제1고정부의 타단에는, 상기 소재(w)의 일측면을 접촉 지지하는 제1지지부; 및 상기 제1지지부를 상기 지지축 방향으로 전후이동하는 제1유압실린더;를 포함하는 단조 매니퓰레이터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제2고정부의 타단에는, 상기 소재(w)의 타측면을 접촉 지지하는 제2지지부를 포함하고, 상기 제2지지부는, 상기 소재의 타측면을 2점 접촉 지지하는 제1지지롤러 및 제2지지롤러를 포함하는 단조 매니퓰레이터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부는 상호 마주보도록 구비되는 단조 매니퓰레이터를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1지지롤러 또는 상기 제2지지롤러 중에서, 상기 헤드부로부터 원거리에 위치한 지지롤러는, 상기 제1고정부로부터의 간격이 조절되는 제2유압실린더를 더 포함하는 단조 매니퓰레이터를 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 단조 매니퓰레이터는, 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생하지 않도록 소재의 체적배분 제어가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 소재의 그립, 위치이동 및 회전 등이 용이하여 신속한 단조 작업이 이루어지므로, 수작업에 따른 제품 결함을 해결하고 비용 및 노동시간이 절감되는 효과가 있다.

도 1a는 종래의 매니퓰레이터가 구비된 운반차를 도시한 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 측면도이고, 도 1c는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단조 매니퓰레이터를 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 도면이다.
도 3c는 도 3b의 또 다른 작동상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 이실시예에 따른 단조 매니퓰레이터를 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 이실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a는 종래의 매니퓰레이터가 구비된 운반차를 도시한 측면도이다.

도 1b는 도 1a의 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 측면도이고, 도 1c는 평면도이다.

일반적으로 자유단조 작업에 있어, 매니퓰레이터(10)가 구비된 운반차(1)를 활용하여 가열된 고온의 강철 소재를 고정한 후 해머(20)의 타격위치로 이송하여 단조 작업을 진행하게 된다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 일반적인 단조용 매니퓰레이터(10)는, 운반차(1)에 고정되는 매니퓰레이터 본체(11), 상기 본체로부터 지지축(12)에 의해 연결되는 헤드부(13)를 포함하고, 상기 헤드부(13)에 소재(w)를 고정하기 위한 집게형상의 고정부(14)를 포함하여 구성되고, 상기 운반차(1)에는 소재(w)의 탈착을 위해 상기 고정부(14)의 작동을 제어하는 제어부(15)를 포함할 수 있다.

계속해서, 운반차(1)에 탑승한 운전자의 조작에 의해 소재(w)의 단조작업이 이루어지게 되며, 매니퓰레이터 고정부(14)에 소재(w)를 지지하여 해머(20)의 위치로 이송시킨 후, 소재(w)가 해머의 타격위치에서 이탈되지 않도록 고정부로 고정하여 해머로 두들겨서 펴기, 업세팅, 넓히기 작업 등의 단조작업을 진행하게 된다.

이때, 단조작업을 위해, 운반차(1)를 이동하여, 소재(w)의 위치를 계속적으로 바꿔가며, 즉 해머가 닿는 소재 상부표면의 위치를 바꿔가며 골고루 두들기는 작업을 해야 한다.

그런데, 중량과 체적이 해머(20)의 타격면적에 비해 매우 큰 대형 소재(w)인 경우, 소재의 위치이동이나 회전이 용이하지 않으므로 소재 상부표면에 두들겨지는 해머의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생할 수 있다.

이를 보다 자세히 설명하면, 운반차(1)를 조종하여 소재(w)를 해머(20)의 타격위치로 이송한 후, 소재(w)를 미세하게 위치 이동하거나 회전시켜 해머(20)에 의해 타격되는 소재(w)의 체적배분을 골고루 해야 하는데, 이를 위해 운반차(1)는 계속해서 움직이며 수평방향 전후이동 및 바퀴 회전에 따른 좌우이동 또는 각도 조절을 하며 해머(20)에 의해 타격되는 소재(w)의 체적배분을 바꾸게 된다.

그런데, 도 1a 및 도 1b를 참조한 바, 일반적인 매니퓰레이터(10)를 포함하는 운반차(1)는, 운반차의 특성상 운반차의 전후진에 따른 x축의 수평방향 전후이동, 운반차에 설치된 리프트의 승하강운동에 따른 z축의 수직방향 상하이동, xz평면상의 상하 각도조절(α1)은 운반차의 마스트 경사각 제어에 의해 작업이 용이하나, xy평면상의 좌우 위치이동 또는 회전은 운반차(1)의 바퀴 회전에 의존하므로 소재(w)의 체적배분을 골고루 하는 것이 어렵다.

이를, 도 1c를 참조하여 보다 자세히 설명하면, 매니퓰레이터(10)에 고정된 소재(w)를 xy평면상의 좌우 위치이동 또는 회전시키기 위해서는, 운반차(1)의 바퀴가 좌측 또는 우측 방향으로 꺾이면서 전후진을 해야 하는데, 이때 운전차의 바퀴 지면과 닿은 접점을 중심으로 회전반경을 그리며 일정한 각도(α2)를 가지고 움직이게 되므로 소재(w)의 정밀한 위치제어가 어려워, 운전자가 계속해서 운반차(1)를 전후진 또는 회전하며 해머(20)에 닿는 소재(w)의 위치를 반복해서 바꿔줘야 하는 불편함이 있다.

특히, 원기둥 형상의 소재(w)인 경우, 중심축이 고정된 상태로 소재를 회전하는 것이 체적배분을 고르게 하여 해머 타격할 수 있는 방법이나, 종래의 매니퓰레이터(10)를 구비한 운반차(1)는 소재(w)의 중심축(C1)을 기준으로 한 회전작업이 사실상 불가능하다.

한편, 소재(w)를 xy평면상에서 좌우이동 또는 소재의 중심축(C1) 기준으로 회전하기 위해, 해머(20)의 타격 위치에 소재(w)를 올려놓는 모루(30) 자체에 회전판을 구비하거나 z축방향 이송장치를 구비할 수도 있으나, 이는 설치비용이 고가이거나, 해머의 타격 시에 충격에 따른 설비불량이 발생할 가능성이 높다는 문제점이 있다.

상기와 같은 이유로, 종래의 매니퓰레이터(10)가 구비된 운반차(1)는 소재(w)를 해머(20)의 타격 위치로 이송하는 것 까지는 쉽지만, 해머(20)의 타격 위치에 놓인 소재(w)를 미세하게 위치 이동하거나 특히 소재 중심축(C1)을 기준으로 회전시켜 해머(20)에 의해 타격되는 소재(w)의 체적배분을 골고루 하는 것이 어렵다.

그러므로, 운전자가 소재의 위치를 수작업으로 이동해가며 이루어지는 작업의 특성상 숙련된 작업자가 아닌 경우 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생할 가능성이 높고, 공정 소요시간이 길므로 작업자의 피로도가 상승하고 생산성이 떨어진다.

따라서, 본 발명에서는 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 체적배분 불량에 따른 제품 결함이 발생하지 않도록 소재의 체적배분 제어가 용이하고, 특히 소재의 중심축을 기준으로한 회전작업이 용이한 단조 매니퓰레이터를 제공하고자 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 단조 매니퓰레이터를 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 도면이다.

도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 단조 매니퓰레이터(100)는,

운반차(1)에 설치되는 본체(110);

상기 본체로부터 지지축(120)에 의해 연결되는 헤드부(130); 및

상기 헤드부에 구비되는 집게형상의 소재 고정부(140);를 포함하고,

상기 소재 고정부(140)는,

각도 조절되는 집게형상의 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b) 포함할 수 있다.

이때, 상기 고정부(140), 즉 상기 제1고정부(140a) 및 상기 제2고정부(140b) 상호 각도 조절(θ1)이 가능하도록, 상기 제1고정부(140a) 및 상기 제2고정부(140b)의 일단에는 각각 상기 헤드부(130)와 각도조절 가능하도록 체결되는 힌지부(141a, 141b);를 포함하고, 상기 헤드부(130) 전방에는 상기 제1고정부 및 제2고정부의 힌지부(141a, 141b)가 각각 힌지체결되는 힌지체결부(131a, 131b)를 포함할 수 있다.

따라서, 상기 제1고정부(140a)의 제1힌지부(141a) 및 상기 제2고정부(140b)의 제2힌지부(141b)는 각각 상기 헤드부(130)의 제1힌지체결부(131a) 및 제2힌지체결부(131b)에 각각 힌지체결되며, 이로써 집게형상의 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 상호 각도 조절(θ1)이 가능하게 된다.

보다 자세히는, 상기 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 일단은 각각 상기 헤드부(130)의 힌지체결부(131a, 131b)에 힌지방식으로 각도 조절(θ1)이 가능하도록 고정되고, 상기 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 타단은 각각 상기 힌지체결부(131a, 131b)의 각도 조절(θ1)에 따라 좁아지거나 벌어질 수 있다.

즉, 집게형상의 제1고정부 및 제2고정부 타단 사이를 좁히거나 벌어지게 하여 각도 조절(θ1)을 함으로써 소재(w)의 사이즈에 관계없이 소재를 상기 제1고정부 및 제2고정부 사이에 고정할 수 있게 된다.

또한, 상기 헤드부(130)는, 상기 지지축(120) 방향으로 전후이동이 가능하도록 구동부(132)를 포함할 수 있으며, 상기 구동부에는 헤드부의 수평방향 전후이동이 가능하도록 일반적인 유압실린더 장치가 구비될 수 있다.

계속해서, 상기 제1고정부(140a) 및 상기 제2고정부(140b)의 타단에는, 각각 소재(w)를 접촉 지지하는 지지부(150)를 포함할 수 있다.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면,

상기 제1고정부(140a)의 타단에는,

상기 소재(w)의 일측면을 접촉 지지하는 제1지지부(150a); 및

상기 제1지지부를 상기 지지축(120) 방향으로 전후이동하는 제1유압실린더(151);를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2고정부(140b)의 타단에는,

상기 소재(w)의 타측면을 접촉 지지하는 제2지지부(150b)를 포함하고,

상기 제2지지부(150b)는,

상기 소재의 타측면을 2점 접촉 지지하는 제1지지롤러(152a) 및 제2지지롤러(152b)를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1지지부(150a) 및 상기 제2지지부(150b)는 상호 마주보도록 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부가 상호 마주보도록 구비되므로, 단조 작업할 소재(w)를 상기 제1지지부 및 상기 제2지지부가 소재(w)의 양측면에서 가압하여 지지할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동과정에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 도 3a를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 매니퓰레이터(100)가 구비된 운반차(미도시)를 가열된 상태의 강철 소재(w)가 있는 위치로 운전한 후, 상기 운반차를 전후진하거나 매니퓰레이터(100)의 구동부(132)를 조작하여 소재 고정부(140)가 구비된 헤드부(130)를 소재(w)에 근접하도록 위치시킨다.

또한, 상기 고정부(140), 즉 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 일단에 구비된 각각의 힌지부(141a, 141b)의 각도 조절(θ1)을 통해, 제1고정부 및 제2고정부의 타단을 좁히거나 벌려서, 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 타단에 구비된 제1지지부(150a) 및 제2지지부(150b)가 소재(w)의 양측면에서 가압하여 지지하도록 한다.

이때, 상호 마주보도록 구비되는 상기 제1지지부 및 제2지지부가 소재(w)의 양측면에서 소재를 가압한 상태로 접촉하여 견고하게 고정 지지할 수 있도록, 상기 제1지지부 및 제2지지부의 상호 마주보는 간격(g1)은 소재(w)의 지름(D1)에 대응하는 길이가 되도록 상기 힌지부(141a, 141b)의 각도(θ1)를 조절하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 매니퓰레이터(100)의 지지부(150)에 의해 소재(w)가 접촉 및 가압 고정된 상태에서 운반차를 운전하여 해머로 이송한 후, 해머의 타격위치에 놓인 모루에 소재를 안착시킨다. 이때, 해머는 타격위치가 고정된 상태로 미리 설정된 타격 속도와 간격에 따라 모루에 안착된 소재(w)를 반복해서 타격하게 된다.

이때, 상기 해머는 위치가 고정된 상태이므로 해머가 소재(w)의 상부 표면에 골고루 타격되기 위해 상기 소재(w)의 위치를 이동해야 하며, 또한 소재(w)는 모루에 안착된 상태이므로 소재(w)의 양측면에 가압 접촉지지하고 있는 매니퓰레이터(100)의 양측 지지부(150a, 150b)는 느슨해진 상태이다.

따라서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 소재(w)의 위치 이동을 위해 상기 매니퓰레이터의 제1고정부(140a)의 타단에 구비된 제1유압실린더(151)를 작동시킨다.

상기 제1유압실린더(151)는 유압실린더의 축 방향(도 3b의 x축방향)으로 전후운동을 하게 되며, 일례로 제1유압실린더(151)를 로딩하여 소재(w) 일측면에 가압된 제1지지부(150a)가 지지축(120) 방향(도 3b의 x축 양의방향)으로 늘어나는 경우, 상기 제1지지부(150a)도 따라서 x축 양의 방향으로 밀려나며 상기 제1지지부(150a)에 의해 가압된 상태로 맞닿은 소재(w)의 일측면을 x축 양의 방향으로 역시 밀어내는 힘이 작용하게 된다.

이때, 상기 소재(w)의 양측면을 상기 제1지지부(150a) 및 상기 제2지지부(150b)에서 각각 지지하고 있는데, 소재(w)의 일측면에서는 상기 제1지지부(150a)가 유압실린더(151)의 작동에 따라 소재를 x축 양의방향으로 밀어내는 힘이 작용하는 반면, 상기 제1지지부(150a)와 마주보는 상태로 소재(w)의 타측면을 가압해 접촉 지지하고 있던 제2지지부(150b)는, 소재를 2점 접촉하는 제1지지롤러(151a) 및 제2지지롤러(151b)에 의해 지지되므로, 결과적으로 소재(w)가 중심축(C2)을 기준으로 회전하게 된다.

한편, 도 3b에 도시한 바와 같이, 소재(w)가 유압실린더(151)의 작동에 따라 반시계방향(CCW)으로 회전하는 경우, 상기 제1지지롤러(151a) 및 제2지지롤러(151b)는 이와 반대인 시계방향(CW)으로 롤러가 회전하며 소재가 중심축(C2)을 기준으로 회전할 때 지지해 주는 역할을 하게 된다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1지지부(150a) 및 상기 제2지지부(150b)의 복합적인 구성에 의해, 소재(w)가 유압실린더(151)의 작동에 따라 x축 양의방향으로 밀려나는 힘이 작용할 때 소재(w)의 반대쪽 측면에서 소재를 2점 접촉하는 제1지지롤러(151a) 및 제2지지롤러(151b)에 의해 소재가 편심 회전하거나 x축 방향으로 밀려나는 것을 방지하게 된다. 따라서, 소재(w)를 소재 중심축(C2) 기준으로 회전시켜 위치이동할 수 있다.

도 3c는 도 3b의 또 다른 작동상태를 도시한 도면으로, 도 3b와 소재의 크기가 다른 경우의 단조 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 도면이다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 소재(w')의 크기가 매우 큰 경우에는, 소재(w')를 양측면에서 가압하는 지지부(150)의 각도가 크게 벌어지게 된다.

보다 자세히는, 상기 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 일단에 구비된 각각의 힌지부(141a, 141b)의 각도 조절(θ1)을 크게 하는 경우, 상기 제2고정부(140b)에 연결된 제2지지부(150b)의 지지롤러(150a, 150b) 중에서 소재(w')의 후방에 위치한, 즉 제2지지부(150b)의 끝단에 위치한 제2지지롤러(150b)가 소재(w')에 맞닿지 않고 사이간격(d)이 발생하게 된다.

따라서, 도 3c에 도시한 바와 같이, 소재(w')를 중심축(C3)기준으로 회전시키기 위해 소재의 일측면을 지지하는 제1지지부(150a)에 구비된 유압실린더(151)를 작동시키는 경우, 소재의 타측면이 2점 접촉에 의해 지지해주지 못하므로, 소재에 편심방향의 회전력이 작용하게 되고, 결국 소재가 x축 전방으로 밀려나는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 이 실시예에서는, 상기 제2지지부(150b)의 복수개의 지지롤러(150a, 150b) 중에서 소재(w')의 후방에 위치한, 즉 제2지지부(150b)의 끝단에 위치한 제2지지롤러(150b)의 길이가 축방향 조절될 수 있도록 제2유압실린더(153)을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 이실시예에 따른 단조 매니퓰레이터를 도시한 도면이다.

도 4를 참조한 바, 상기 제2고정부(140b)의 타단에는,

상기 소재(w)의 타측면을 접촉 지지하는 제2지지부(150b')를 포함하고,

상기 제2지지부(150b')는,

상기 소재의 타측면을 2점 접촉 지지하는 제1지지롤러(152a') 및 제2지지롤러(152b')를 포함하고,

상기 제1지지롤러 또는 상기 제2지지롤러 중, 상기 헤드부(130)로부터 원거리에 위치한 지지롤러는 상기 제1고정부(140b)로부터의 간격이 조절되는 제2유압실린더(153)를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 제2지지부(150')를 제외한 구성요소는 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 발명의 구성과 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다음으로, 상기 본 발명의 이 실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동과정에 대해 설명하기로 한다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 이실시예에 따른 단조 매니퓰레이터의 작동상태를 도시한 도면이다.

먼저, 도 5a를 참조하면 본 발명의 이실시예에 따른 매니퓰레이터(100')가 구비된 운반차(미도시)를 가열된 상태의 사이즈가 큰 강철 소재(w')가 있는 위치로 운전한 후, 상기 운반차를 전후진하거나 매니퓰레이터(100')의 구동부(132)를 조작하여 소재 고정부(140)가 구비된 헤드부(130)를 소재(w')에 근접하도록 위치시킨다.

또한, 상기 고정부(140), 즉 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 일단에 구비된 각각의 힌지부(141a, 141b)의 각도 조절(θ2)을 통해, 제1고정부 및 제2고정부의 타단을 좁히거나 벌려서, 상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 타단에 구비된 제1지지부(150a) 및 제2지지부(150b)가 소재(w')의 양측면에서 가압하여 지지하도록 한다.

한편, 도 5a에 도시한 바와 같이, 소재(w')의 크기가 매우 큰 경우에는 소재를 양측면에서 가압하는 지지부(150)의 각도가 크게 벌어지게 된다.

즉, 상기 제1고정부(140a) 및 제2고정부(140b)의 일단에 구비된 각각의 힌지부(141a, 141b)의 각도 조절(θ1)을 크게 하는 경우, 상기 제2고정부(140b)에 연결된 제2지지부(150b')의 지지롤러(150a, 150b') 중에서 소재(w')의 후방에 위치한, 즉 제2지지부(150b')의 끝단에 위치한 제2지지롤러(150b')가 소재(w')에 맞닿지 않고 사이간격이 발생하게 된다.

따라서, 상기 제1지지롤러 또는 상기 제2지지롤러 중, 상기 헤드부(130)로부터 원거리에 위치한 지지롤러, 즉 도 5a를 참조한 바, 상기 제2지지롤러(150b') 제2유압실린더(153)를 작동시켜 상기 제2지지롤러(150b')의 길이를 길게 함으로써 소재(w')의 측면에 맞닿도록 조절한다. 이로써, 상기 제2지지롤러(150b')가 제1고정부(140b)로부터의 간격이 멀어지면서 소재(w')의 측면에 맞닿아 상기 제1지지롤러 및 상기 제2지지롤러가 소재 측면에 2점 접촉하게 된다.

이때, 상호 마주보도록 구비되는 상기 제1지지부 및 제2지지부가 소재(w')의 양측면에서 소재를 가압한 상태로 접촉하여 견고하게 고정 지지할 수 있도록, 상기 제1지지부 및 제2지지부의 상호 마주보는 간격(g2)은 소재(w')의 지름(D2)에 대응하는 길이가 되도록 상기 힌지부(141a, 141b)의 각도(θ2)를 조절하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 매니퓰레이터(100')의 지지부(150')에 의해 소재(w')가 접촉 및 가압 고정된 상태에서 운반차를 운전하여 해머로 이송한 후, 해머의 타격위치에 놓인 모루에 소재를 안착시킨다. 이때, 해머는 타격위치가 고정된 상태로 미리 설정된 타격 속도와 간격에 따라 모루에 안착된 소재(w')를 반복해서 타격하게 된다.

이때, 상기 해머는 위치가 고정된 상태이므로 해머가 소재(w')의 상부 표면에 골고루 타격되기 위해 상기 소재(w')의 위치를 이동해야 하며, 또한 소재(w')는 모루에 안착된 상태이므로 소재(w')의 양측면에 가압 접촉지지하고 있는 매니퓰레이터(100')의 양측 지지부(150a, 150b')는 느슨해진 상태이다.

따라서, 도 5b에 도시한 바와 같이, 소재(w)의 위치 이동을 위해 상기 매니퓰레이터의 제1고정부(140a)의 타단에 구비된 제1유압실린더(151)를 작동시킨다.

상기 제1유압실린더(151)는 유압실린더의 축 방향(도 5b의 x축방향)으로 전후운동을 하게 되며, 일례로 제1유압실린더(151)를 로딩하여 소재(w') 일측면에 가압된 제1지지부(150a)가 지지축(120) 방향(도 5b의 x축 양의방향)으로 늘어나는 경우, 상기 제1지지부(150a)도 따라서 x축 양의 방향으로 밀려나며 상기 제1지지부(150a)에 의해 가압된 상태로 맞닿은 소재(w')의 일측면을 x축 양의 방향으로 역시 밀어내는 힘이 작용하게 된다.

이때, 상기 소재(w')의 양측면을 상기 제1지지부(150a) 및 상기 제2지지부(150b')에서 각각 지지하고 있는데, 소재(w')의 일측면에서는 상기 제1지지부(150a)가 유압실린더(151)의 작동에 따라 소재를 x축 양의방향으로 밀어내는 힘이 작용하는 반면, 상기 제1지지부(150a)와 마주보는 상태로 소재(w')의 타측면을 가압해 접촉 지지하고 있던 제2지지부(150b')는, 소재를 2점 접촉하는 제1지지롤러(151a') 및 제2지지롤러(151b')에 의해 지지되므로, 결과적으로 소재(w')가 중심축(C3)을 기준으로 회전하게 된다.

한편, 도 5b에 도시한 바와 같이, 비교적 큰 소재(w')가 유압실린더(151)의 작동에 따라 반시계방향(CCW)으로 회전하는 경우, 상기 제1지지롤러(151a) 및 제2지지롤러(151b')는 이와 반대인 시계방향(CW)으로 롤러가 회전하며 소재가 중심축(C3)을 기준으로 회전할 때 지지해 주는 역할을 하게 된다.

따라서, 본 발명의 이 실시예에서는, 상기 제1지지부(150a) 및 상기 제2유압실린더(153)를 포함하는 제2지지부(150b')의 복합적인 구성에 의해, 소재(w')가 유압실린더(151)의 작동에 따라 x축 양의방향으로 밀려나는 힘이 작용할 때 소재(w')의 반대쪽 측면에서 소재를 2점 접촉하는 제1지지롤러(151a) 및 제2지지롤러(151b')에 의해 소재가 편심 회전하거나 x축 방향으로 밀려나는 것을 방지하게 된다. 따라서, 소재(w')를 소재 중심축(C3) 기준으로 회전시켜 위치이동할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 단조용 매니퓰레이터는 소재를 일측면에서 지지 및 회전시키는 유압실린더(151)를 포함하는 제1지지부(150a) 및, 소재를 타측면에서 2점 지지하는 지지롤러(152)를 포함하는 제2지지부(150b)의 구성에 따라, 소재가 매니퓰레이터의 지지부로부터 미끄러지거나 이탈되지 않도록 하며 소재 중심축을 기준으로 회전 조작이 간편하게 이루어질 수 있다.

또한, 체적이 크고 무거운 소재를 자유단조 작업함에 있어서, 소재의 크기에 상관없이 제1고정부 및 제2고정부의 각도를 조절하여 소재를 상기 제1지지부 및 제2지지부 사이에 고정할 수 있으며, 해머의 타격위치 조정에 따른 소재의 체적배분 제어가 용이해 신속한 단조 작업이 이루어지지며, 수작업에 따른 제품 결함을 해결하고 비용 및 노동시간이 절감되는 효과가 있다.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 운반차 20: 해머
30: 모루 10, 100: 매니퓰레이터
11, 110: 본체 12, 120: 지지축
13, 130: 헤드부 132: 구동부
14, 140: 고정부 150: 지지부
151, 153: 유압실린더 152: 지지롤러

Claims (5)

1. 운반차에 설치되는 본체;
   상기 본체로부터 지지축에 의해 연결되는 헤드부; 및
   상기 헤드부에 구비되는 소재 고정부;를 포함하고,
   상기 소재 고정부는,
   각도 조절되는 제1고정부 및 제2고정부를 포함하고,
   상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 일단에는 각각 상기 헤드부와 각도조절 가능하도록 체결되는 힌지부를 포함하고, 상기 헤드부 전방에는 상기 제1고정부 및 제2고정부의 힌지부가 각각 힌지체결되는 힌지체결부를 포함하는 단조 매니퓰레이터.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1고정부 및 상기 제2고정부의 타단에는, 각각 소재(w)를 접촉 지지하는 지지부를 포함하고,
   상기 제1고정부의 타단에는,
   상기 소재(w)의 일측면을 접촉 지지하는 제1지지부; 및
   상기 제1지지부를 상기 지지축 방향으로 전후이동하는 제1유압실린더;를 포함하는 단조 매니퓰레이터.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2고정부의 타단에는,
   상기 소재(w)의 타측면을 접촉 지지하는 제2지지부를 포함하고,
   상기 제2지지부는,
   상기 소재의 타측면을 2점 접촉 지지하는 제1지지롤러 및 제2지지롤러를 포함하는 단조 매니퓰레이터.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 제1지지부 및 상기 제2지지부는 상호 마주보도록 구비되는 단조 매니퓰레이터.
5. 제 3항에 있어서,
   상기 제1지지롤러 또는 상기 제2지지롤러 중에서,
   상기 헤드부로부터 원거리에 위치한 지지롤러는, 상기 제1고정부로부터의 간격이 조절되는 제2유압실린더를 더 포함하는 단조 매니퓰레이터.

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