KR20230063412A - 알루미늄 판재 압출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 알루미늄 판재 압출장치는, 단면이 사각 형태인 빌렛을 소정 온도로 예열하는 예열부, 상기 예열부로부터 배출된 상기 빌렛을 소정 길이로 절단하는 절단부, 상기 빌렛을 내부에 복수의 중공이 형성된 판재로 압출하는 압출부, 상기 절단부에 의해 절단된 상기 빌렛을 상기 압출부로 이송하는 이송부, 상기 압출부를 통해 압출된 상기 판재를 냉각시키는 제1 냉각부, 상기 판재를 평탄화시키는 평탄부, 및 상기 판재를 압출 진행 방향으로 당기면서 이동시키는 가이드부를 포함하고, 상기 평탄부는 하우징부, 상기 하우징부에 설치되되 각각 복수의 롤러를 포함하는 상부롤부와 하부롤부, 및 상기 하부롤부 중 적어도 하나의 롤러를 구동하는 구동부를 포함하며, 상기 상부롤부와 상기 하부롤부 사이로 상기 판재가 통과하면서 평탄화되는 것을 특징으로 하며, 내부에 복수의 중공이 형성된 알루미늄 판재의 평탄도를 향상시켜 궁극적으로 높은 품질의 압출재를 얻을 수 있는 알루미늄 판재 압출장치를 제공한다.

Description

알루미늄 판재 압출장치{EXTRUDER FOR ALUMINUM PLATE}

본 발명은 알루미늄 판재 압출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단면이 사각 형태인 빌렛을 판재 형태로 압출하는 압출장치로서, 상부롤부 및 하부롤부를 구비하는 평탄부를 포함하여 판재 평탄도를 향상시키는 알루미늄 판재 압출장치에 관한 것이다.

압출은 소성가공의 일종으로, 소성가공이란 금속 소재에 가해진 외부 힘에 의해 영구히 형상이 변하게 되는 소성변형 특성을 이용하여 재료를 원하는 형태로 가공 및 성형하거나 그 성질을 개선하는 기술로 정의할 수 있다.

소성가공에는 단조, 압출, 인발, 판재성형, 특수성형 등 소성변형을 이용하여 가공하는 기술들이 포함되며, 소성가공을 통해 봉, 파이프, 프로파일 등 여러 형상의 제품을 연속적으로 생산할 수 있다.

한편, 알루미늄은 비중이 작아 가벼운 점을 이용하여 항공기, 자동차, 선박, 철도 등에 사용되고 전기의 양도체인 점을 이용하여 송전선 등에 사용되며, 대기 중에서 내식성이 강하고 인체에 해가 없는 점 때문에 식품 공업·식기류 등에도 많이 이용되고 있으며, 이밖에 건축재료, 원자로재 등에도 이용되는 등 현재까지 매우 많은 용도가 알려져 있다.

알루미늄은 전성, 연성이 풍부하기 때문에 봉재, 형재, 관재, 판재, 박재, 선재 등 모든 형태로 가공이 가능하며, 일반적으로 봉재, 형재, 관재 등의 일정한 단면을 가진 제품으로 형성하기 위해서는 압출 장치를 이용한 압출 공정이 적용된다.

순 알루미늄은 용융점이 667℃ 정도이며, 상용 알루미늄 합금은 450℃ 이상으로 가열하면 쉽게 압출할 수 있다. 구체적으로, 알루미늄 소재의 빌렛(billet)을 금형 내에 넣고 가압부인 램(ram)으로 압력을 가하면, 알루미늄 소재의 압출물이 금형 구멍을 통과하면서 원하는 단면을 갖는 하나의 압출품이 얻어지며, 금형 구멍의 설계에 따라 임의의 형상을 갖는 압출재를 얻을 수 있다.

통상 빌렛으로서 단면이 원형 형상인 것을 이용하고 있는데, 단면이 원형 형상의 빌렛을 사용하면 내부에 복수의 중공이 형성된 판재를 압출할 때 원하는 형상으로 가공이 어렵고 판재의 평탄도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내부에 복수의 중공이 형성된 알루미늄 판재의 평탄도를 향상시켜 궁극적으로 높은 품질의 압출재를 얻을 수 있는 알루미늄 판재 압출장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 알루미늄 판재 압출장치는, 단면이 사각 형태인 빌렛을 소정 온도로 예열하는 예열부, 상기 예열부로부터 배출된 상기 빌렛을 소정 길이로 절단하는 절단부, 상기 빌렛을 내부에 복수의 중공이 형성된 판재로 압출하는 압출부, 상기 절단부에 의해 절단된 상기 빌렛을 상기 압출부로 이송하는 이송부, 상기 압출부를 통해 압출된 상기 판재를 냉각시키는 제1 냉각부, 상기 판재를 평탄화시키는 평탄부, 및 상기 판재를 압출 진행 방향으로 당기면서 이동시키는 가이드부를 포함하고, 상기 평탄부는 하우징부, 상기 하우징부에 설치되되 각각 복수의 롤러를 포함하는 상부롤부와 하부롤부, 및 상기 하부롤부 중 적어도 하나의 롤러를 구동하는 구동부를 포함하며, 상기 상부롤부와 상기 하부롤부 사이로 상기 판재가 통과하면서 평탄화될 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 평탄부는 상기 제1 냉각부의 다음에 위치되어 상기 제1 냉각부를 통해 냉각된 상기 판재를 평탄화시킬 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 평탄부는 상기 상부롤부의 높이를 조절하는 높이조절부를 더 포함하고, 상기 높이조절부는 상기 하우징부에 설치되는 높이조절나사, 상기 높이조절나사의 상단에 위치된 손잡이, 상기 상부롤부의 각 롤러에 연결되고 상기 높이조절나사에 대응되는 암나사선이 구비된 너트를 포함하며, 상기 손잡이를 일 방향으로 회전시키면 상기 높이조절나사가 일 방향으로 회전되면서 상기 상부롤부의 높이가 높아지고, 상기 손잡이를 타 방향으로 회전시키면 상기 높이조절나사가 타 방향으로 회전되면서 상기 상부롤부의 높이가 낮아질 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 제1 냉각부는 박스부, 상기 박스부를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 상기 박스부에 대하여 상하부로 이동 가능한 덮개부, 상기 박스부 및 상기 덮개부 중 적어도 하나에 설치되되 유체를 분사하는 복수의 노즐을 포함하는 노즐부, 및 상기 박스부 및 상기 덮개부 중 적어도 하나에 설치되되 바람을 공급하는 복수의 팬을 포함하는 팬부를 포함하며, 압출 초기 상기 판재가 상기 가이드부에 고정되기 전 상기 덮개부는 상기 박스부를 개방하다가, 상기 판재가 상기 가이드부에 고정되면 상기 덮개부가 하강하여 상기 박스부를 폐쇄하고 상기 노즐부와 상기 팬부가 작동되어 상기 판재를 냉각할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 압출부로 이송되기 전 상기 빌렛의 후면을 태워 상기 후면에 그을음을 생성시키는 토치부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 상기 압출부는 상기 빌렛이 투입되는 투입구를 구비한 금형부, 압출 방향으로 왕복 이동 가능하며 상기 투입구에 적어도 일부가 삽입되어 상기 빌렛의 후면을 가압하는 가압로드를 포함하는 가압부, 상기 가압로드를 압출 방향과 수직한 수평 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하며, 상기 이송부에 의해 상기 빌렛이 새롭게 투입될 때, 상기 가압로드가 상기 투입구로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 상기 투입구로부터 분리되고 상기 이동부가 상기 가압로드를 상기 투입구로부터 멀어지는 수평 방향으로 이동시키며, 상기 이송부에 의해 상기 빌렛이 상기 투입구에 투입되면 상기 이동부가 상기 가압로드를 상기 투입구로부터 인접한 수평 방향으로 이동시키고, 상기 가압로드가 상기 투입구에 인접한 방향으로 이동되어 적어도 일부가 상기 투입구에 삽입되어 새로 투입된 상기 빌렛의 후면에 접촉할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 따른 알루미늄 판재 압출장치는 하우징부, 상부롤부와 하부롤부 및 구동부를 포함하는 평탄부를 포함함으로써, 내부에 복수의 중공이 형성된 알루미늄 판재의 평탄도를 향상시켜 궁극적으로 높은 품질의 압출재를 얻을 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 이송부, 토치부 및 압출부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 제1 이송부를 구성하는 제1 이송레일과 제1 받침대의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 제2 이송부를 구성하는 제2 이송레일과 제2 받침대의 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 이송부, 토치부 및 압출부를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 제1 냉각부의 단면도이다.
도 10은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치를 통해 제조되는 판재의 단면도이다.
도 11은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 평탄부를 나타낸 사시도이다.
도 12는 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치의 가이드부와 제2 냉각부를 측면에서 바라본 도면이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.

본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주 기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.

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

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 이송부(400), 토치부(500) 및 압출부(600)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)의 전체적인 구성에 대해 살펴보기로 한다. 도 1에서는 도시의 편의상 예열부(200), 절단부(300), 이송부(400) 및 압출부(600)의 도시를 생략하였으나 도 2와 같이 측면부에 구비되어 있다.

본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)는 예열부(200), 절단부(300), 이송부(400), 압출부(600), 제1 냉각부(700), 평탄부(800) 및 가이드부(900)를 포함하고, 선택적으로 토치부(500)와 제2 냉각부(930)를 더 포함할 수 있다.

예열부(200)는 빌렛(10)을 예열하는 부재이다. 여기서, 예열부(200)는 박스 형태로 구비되며, 빌렛(10)의 종류 및 압출 압력에 적합하도록 빌렛(10)을 미리 정해진 소정 온도로 가열할 수 있다. 여기서, 예열부(200)는 유도 가열, 히터를 통한 직접 가열 내지 열저항 가열 등 다양한 방식으로 빌렛(10)을 예열할 수 있다.

절단부(300)는 예열부(200)에서 예열된 빌렛(10)을 소정 길이로 절단하는 부재이다. 여기서, 절단부(300)는 긴 길이의 사각봉 형상으로 이루어진 빌렛(10)을 압출 시 가압하여도 변형되지 않도록 적정 길이로 절단할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 제1 이송부(410)를 구성하는 제1 이송레일(411)과 제1 받침대(412)의 단면도이고, 도 5는 도 2에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 제2 이송부(420)를 구성하는 제2 이송레일(421)과 제2 받침대(422)의 단면도이다. 이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)의 이송부(400)와 토치부(500)에 대해 살펴보기로 한다.

이송부(400)는 절단부(300)에서 절단된 빌렛(10)을 압출부(600)로 이송하는 부재이다. 여기서, 통상적으로 단면이 원형 형상인 빌렛(10)의 경우 빌렛(10)을 굴리는 방식으로 압출부(600)에 이송시키기도 하나, 본 실시예에 따른 빌렛(10)은 단면이 사각 형상이므로 굴리는 방식을 이용하기는 어렵다. 이에 본 실시예에서는 복수의 이송롤러와 빌렛(10)을 이송롤러 상에서 밀어내는 부재 등을 활용할 수 있으며, 구체적으로 본 실시예에 따른 이송부(400)는 이러한 원리를 활용한 제1 이송부(410)와 제2 이송부(420)를 포함할 수 있다.

제1 이송부(410)는 제1 이송레일(411)과 제1 이송레일(411) 상에서 압출 방향인 제1 방향과 수직인 수평 방향인 제2 방향으로 이동 가능한 제1 받침대(412), 및 제1 푸쉬부재(413)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 받침대(412)는 상면에 절단된 빌렛(10)이 잘 유지될 수 있는 형상을 가질 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 절단부(300)로부터 빌렛(10)을 전달받고 제2 이송부(420)로 잘 전달할 수 있도록 제1 롤러파트(414)와 제2 롤러파트(415)를 구비할 수 있다. 여기서, 제1 롤러파트(414)는 절단부(300)로부터 빌렛(10)을 전달받을 때 단면이 사각인 빌렛(10)이 구르지 못하기 때문에, 별도의 푸쉬부재에 의해 미는 힘으로 빌렛(10)을 전달받을 수 있도록 제2 방향(압출 방향에 수직한 수평 방향)으로의 구름을 허용할 수 있다.

즉, 절단부(300)에서 절단된 빌렛(10)을 절단부(300)에 포함된 별도의 푸쉬부재가 밀면, 빌렛(10)이 제1 롤러파트(414)와 접촉하면서 접촉 마찰 압력에 따라 제1 롤러파트(414)가 회전되고, 이에 따라 빌렛(10)이 점차적으로 제1 받침대(412) 상에 위치될 수 있다. 제1 받침대(412) 상에 빌렛(10)이 위치되면 제1 받침대(412)는 모터 등에 의해 구동되어 제1 이송레일(411) 상에서 수평 이동되며(도 2에서 도 3으로의 이동과 같음), 이때 압출부(600)와 인접한 방향으로 이동될 수 있다.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이 제1 받침대(412)가 소정 위치에 도착하면 제1 받침대(412)와 제2 받침대(422)는 제1 방향(압출 방향)에 평행하게 일렬로 나란히 위치되며, 이때, 실린더 등으로 구현되는 제1 푸쉬부재(413)가 빌렛(10)을 제1 방향(압출 방향)으로 밀면 빌렛(10)은 제2 이송부(420)의 제2 받침대(422) 상으로 이동될 수 있다. 여기서, 제1 받침대(412)의 제2 롤러파트(415)는 제1 롤러파트(414)와는 수직한 방향, 즉 제1 방향(압출 방향)으로의 구름을 허용할 수 있으며, 이에 빌렛(10)은 제1 푸쉬부재(413)가 밀면 제2 롤러파트(415)의 구름에 따라 점차적으로 제2 받침대(422) 상에 위치될 수 있다.

이때, 제1 롤러파트(414)의 구름 시 제2 롤러파트(415)가 장애되지 않고, 제2 롤러파트(415)의 구름 시 제1 롤러파트(414)가 장애되지 않도록, 제1 롤러파트(414)와 제2 롤러파트(415)는 승강 가능하게 구현할 수 있으며, 제1 롤러파트(414)의 구름 동작 시 제1 롤러파트(414)는 상승하고 제2 롤러파트(415)는 하강하며(도 4의 상태), 제2 롤러파트(415)의 구름 동작 시 제2 롤러파트(415)는 상승하고 제1 롤러파트(414)는 하강하도록 구현할 수 있다. 또한, 제1 롤러파트(414)와 제2 롤러파트(415)가 모두 구름 동작하지 않는 경우(예를 들어 제1 받침대(412)가 제1 이송레일(411) 상에서 이동될 때)에는 상부에 위치된 빌렛(10)이 롤러파트의 구름에 따라 원치않게 제1 받침대(412)로부터 벗어나지 않도록 제1 롤러파트(414)와 제2 롤러파트(415)가 모두 하강하고 제1 받침대(412)의 하면이 직접 빌렛(10)과 맞닿게 하여 빌렛(10)이 미끄러지지 않도록 할 수 있다. 이때, 제1 받침대(412)의 하면을 마찰력이 높은 재질로 구현하여 빌렛(10)의 미끄러짐을 더욱 효과적으로 방지할 수 있을 것이다.

여기서, 본 실시예에서는 제1 받침대(412)가 절단부(300)로부터 빌렛(10)을 전달받는 것으로 설명하였으나, 절단부(300)에 의한 절단 공정 자체가 제1 받침대(412) 상에서 이루어지는 것도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다 할 것이며, 이러한 경우 제1 롤러파트(414)는 불필요하므로 포함되지 않을 수도 있다.

한편, 제1 받침대(412)가 제1 이송레일(411)을 따라 이송되어 소정 위치에 도달하기 전 제1 받침대(412)는 다른 소정 위치에서 잠시 멈출 수 있다. 해당 위치에는 토치부(500)가 설치되어 있는데, 토치부(500)는 아세틸렌 가스로 빌렛(10)의 후면을 태워 빌렛(10)의 후면에 그을음을 생성할 수 있다. 빌렛(10)의 후면은 이후에 설명될 압출부(600)의 가압로드(623)가 직접 닿는 부분인데 압출 시 높은 온도와 압력으로 인해 가압로드(623)에 빌렛(10)의 후면이 눌어붙을 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 실시예에서는 압출 전 빌렛(10)의 후면을 토치부(500)로 태워 그을음을 생성함으로써, 이후 압출 공정에서 가압로드(623)가 빌렛(10)의 후면을 가압하더라도 빌렛(10)의 후면이 가압로드(623)에 눌어붙어 가압로드(623)가 손상되고 압출품인 판재(20)의 품질이 저하되는 현상을 방지할 수 있다.

제2 이송부(420)는 제2 받침대(422), 제2 이송레일(421) 및 제2 푸쉬부재(423)를 포함할 수 있다. 제2 이송레일(421)은 제1 이송레일(411)과 평행하게 위치될 수 있고, 이에 이를 따라 이동하는 제2 받침대(422)도 제2 방향(압출 방향과 수직한 수평 방향)으로 이동 가능할 수 있다. 제2 받침대(422)가 제1 받침대(412)와 나란한 상태에서 제1 푸쉬부재(413)가 빌렛(10)을 밀면 도 3에 도시한 바와 같이 빌렛(10)이 제1 받침대(412)에서 제2 받침대(422)로 전달되는데, 이때 전달 용이성을 위해 제2 받침대(422)에는 도 5에 도시한 바와 같이 제1 받침대(412)와 마찬가지로 제2 롤러파트(424)가 구비될 수 있다. 따라서, 제1 푸쉬부재(413)가 제1 받침대(412) 상의 빌렛(10)을 밀면 접촉 마찰 압력에 의해 제1 받침대(412)의 제2 롤러파트(415)와 제2 받침대(422)의 제2 롤러파트(424)가 구르면서 빌렛(10)이 제2 받침대(422)로 전달될 수 있다.

한편, 제1 받침대(412)가 제2 받침대(422)로 빌렛(10)을 완전히 전달하면 제1 받침대(412)는 도 2와 같이 원위치될 수 있으나, 원위치되는 시기가 이에 국한되는 것은 아닐 수 있다.

도 6 내지 도 8은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 이송부(400), 토치부(500) 및 압출부(600)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 이하, 이를 참조하여 본 실시예에 따른 압출부(600)에 대해 살펴보기로 한다.

도 1, 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 압출부(600)는 빌렛(10)을 판재(20)로 압출하는 부분이다. 여기서, 압출부(600)는 예열부(200)에 의해 예열된 빌렛(10)에 압력을 가해 판재(20)로 압출할 수 있으며, 금형부(610), 가압부(620) 및 이동부(630)를 포함할 수 있다.

금형부(610)는 빌렛(10)이 투입되는 투입구(611)가 구비되어 투입되는 빌렛(10)을 판재(20)로 압출하는 부분이며, 가압부(620)는 빌렛(10)이 금형부(610)의 투입구(611)로 투입되는 반대쪽, 즉 빌렛(10)의 후면에서 빌렛(10)을 가압하여 밀어줌에 따라 판재(20)가 성형되도록 하는 부분이다.

금형부(610)에는 빌렛(10)이 원하는 판재(20) 형상으로 압출될 수 있도록 하는 금형이 포함될 수 있으며, 투입구(611)의 주위에는 가열부가 별도로 구비되어 빌렛(10)을 가열하여 반고체 상태를 이루도록 할 수 있다.

가압부(620)는 금형부(610)의 투입구(611)에 투입된 빌렛(10)을 직접적으로 가압하는 부재로 투입구(611) 측으로 왕복 이동되면서 빌렛(10)을 가압 투입하는 피스톤(621)과, 피스톤(621)이 동작되는 압력을 제공하면서 피스톤(621)을 동작시키는 부재로 피스톤(621)의 적어도 일부 외측을 감싸면서 피스톤(621)이 빌렛(10)을 가압하는 타측에 구비되어 유압에 의해 높은 압력으로 피스톤(621)을 동작시키는 실린더(622)를 포함할 수 있다.

이때, 피스톤(621)의 끝단에는 빌렛(10)의 후면과 직접적으로 맞닿는 가압로드(623)가 구비될 수 있으며, 가압로드(623)는 단면 형상이 빌렛(10)의 단면과 동일하게 사각 형상을 가질 수 있다. 빌렛(10)이 투입구(611)에 투입되면 빌렛(10)은 외부로 노출되지 않을 수 있으며, 이에 가압로드(623)의 적어도 일부가 투입구(611)에 삽입된 채로 빌렛(10)의 후면과 접촉할 수 있고, 실린더(622)가 유압으로 피스톤(621)을 동작시키면 가압로드(623)가 빌렛(10)의 후면을 밀어내는 동작을 수행할 수 있다.

이동부(630)는 가압로드(622)를 제2 방향(압출 방향과 수직한 수평 방향)으로 이동시키는 부재로 예를 들어 모터나 실린더 등으로 구현될 수 있다. 이동부(630)에 따른 가압로드(622)의 동작은 이송부(400)의 동작과 연계되는데, 이에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

제2 이송부(420)의 제2 받침대(422)가 빌렛(10)을 전달받으면, 제2 받침대(422)는 제2 이송레일(421)을 따라 제2 방향(압출 방향과 수직한 수평 방향)으로 이동하여 압출부(600)에 근접한 방향으로 이동됨으로써 압출부(600)에 빌렛(10)을 공급할 수 있다.

이때, 제2 받침대(422)가 이동되기 전, 가압부(620)가 먼저 동작하는 데 도 6에 도시한 바와 같이 이전 빌렛(10)을 가압하고 있어 투입구(611)에 삽입되어 있던 가압로드(623)를 투입구(611)로부터 분리하기 위하여, 실린더(622)가 피스톤(621)을 잡아당길 수 있다. 실린더(622)의 동작에 의해 가압로드(623)가 투입구(611)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어 투입구(611)로부터 분리되면, 이동부(630)가 동작하여 가압로드(623)를 도 7에 도시한 바와 같이 투입구(611)로부터 멀어지게 수평 방향으로 이동시키며, 이때 순차적으로 가압로드(623)의 이동 후 또는 동시에 제2 받침대(422)가 제2 이송레일(421)을 따라 압출부(600)에 인접한 방향으로 이동될 수 있다.

제2 받침대(422)가 압출부(600)에 인접한 방향으로 이동되면 도 8에 도시한 바와 같이 제2 푸쉬부재(423)가 동작하여 빌렛(10)을 밀며 접촉 압력에 의해 제2 롤러파트(424)가 구르면서 빌렛(10)이 압출부(600)의 투입구(611)에 투입될 수 있다. 이때, 사각 형상의 빌렛(10)이 원활하게 제2 받침대(422)로부터 벗어날 수 있도록 제2 받침대(422)에도 제1 받침대(412)와 유사한 제2 롤러파트(424)가 구비되어 있으므로, 제2 푸쉬부재(423)가 빌렛(10)을 밀면 제2 롤러파트(424)가 접촉 마찰 압력에 의해 구르면서 빌렛(10)이 제2 받침대(422)로부터 벗어나 압출부(600)에 공급될 수 있다. 또한, 제2 푸쉬부재(423)는 승강 가능하게 구현될 수 있으며, 이에 제1 받침대(412)에서 제2 받침대(422)로 빌렛(10)이 전달될 때에는 하강하여 장애가 되지 않도록 하다가, 도 8에 도시한 바와 같이 빌렛(10)을 투입구(611)에 투입시킬 때에는 승강하여 빌렛(10)을 밀어낼 수 있다.

다음, 빌렛(10) 투입이 완료되면 다시 도 2와 같은 상태로 돌아가는데, 구체적으로 제2 받침대(422)가 제2 이송레일(421)을 따라 압출부(600)로부터 먼 방향으로 이동되고, 동시에 또는 순차적으로 가압로드(622)가 이동부(630)에 의해 투입구(611)로부터 인접한 방향으로 수평 이동되며, 가압부(620)의 실린더(622)가 동작하여 가압로드(623)의 적어도 일부가 투입구(611)로 삽입되면서 새롭게 투입된 빌렛(10)의 후면에 접촉되어 압출 동작이 다시 이루어질 수 있다.

도 9는 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 제1 냉각부(700)의 단면도이다. 이하, 도 1 및 도 9를 참조하여 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)의 제1 냉각부(700)에 대해 살펴보기로 한다.

제1 냉각부(700)는 압출부(600)를 통해 압출된 판재(20)를 냉각시키는 부분이다. 여기서, 제1 냉각부(700)는 판재(20)를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 박스부(710), 덮개부(720), 노즐부(730) 및 팬부(740)를 포함할 수 있다. 박스부(710)는 판재(20)가 지나가는 통로 및 노즐부(730)의 복수 개 노즐 또는 팬부(740)의 복수 개 팬이 설치되는 공간을 제공하며, 덮개부(720)와 함께 외부와 물리적으로 일정 수준 차단된 내부 공간을 형성하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 덮개부(720)는 박스부(710)를 덮는 형태로 구현되며, 승강 가능할 수 있다. 따라서, 덮개부(720)가 하강되면 박스부(710)의 상부를 폐쇄하고 덮개부(720)가 상승되면 박스부(710)의 상부를 개방할 수 있다.

구체적으로, 압출 초기 판재(20)가 처음으로 압출되기 시작하여 가이드부(900)에 고정되기 전에는 작업자가 시야를 확보하는 것이 중요하며, 이때 덮개부(720)는 상승되어 박스부(710)의 상부를 개발할 수 있다. 이후 판재(20)가 가이드부(900)에 고정되면 본격적인 냉각을 필요로 하므로, 덮개부(720)가 하강되어 박스부(710)의 상부를 폐쇄하며 노즐부(730)와 팬부(740) 동작에 의한 냉각을 수행할 수 있다.

노즐부(730)와 팬부(740)는 박스부(710)와 덮개부(720) 중 적어도 하나에 복수로 설치될 수 있으며, 노즐부(730)는 예를 들어 물이나 미스트와 같은 유체를 판재(20) 측으로 분사하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 팬부(740)는 판재(20) 측으로 강한 바람을 공급하여 판재(20)를 공랭시킬 수 있다.

도 10은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)를 통해 제조되는 판재(20)의 단면도이고, 도 11은 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 평탄부(800)를 나타낸 사시도이다. 이하, 도 1, 도 10 및 도 11를 참조하여 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)의 압출품인 판재(20) 및 평탄부(800)에 대해 살펴보기로 한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)의 압출품인 판재(20)는 내부에 수평하게 나열된 복수 개의 중공(21)을 구비한 형상일 수 있다. 이러한 중공(21)을 포함한 판재(20)는 중공(21)에 냉매가 흐르는 냉각블록으로 활용되며, 예를 들어 자동차용 배터리를 효과적으로 냉각시키는 하우징에 활용될 수 있다. 본 실시예에 따른 판재(20)는 내부에 복수의 중공(21)이 형성된 형태이므로, 일반적인 압출재와는 달리 단면이 원형 형상인 빌렛(10)으로는 제조하기 어려우며 이에 단면이 사각 형상인 빌렛(10)을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 단순 압출만으로는 평탄도 확보가 어려우며, 이에 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)는 별도의 평탄부(800)를 설치하여 해결하고 있다.

구체적으로, 평탄부(800)는 도 11에 도시한 바와 같이 판재(20)를 상에서 롤러로 눌러주어 평탄화시키는 부분으로, 하우징부(810), 상부롤부(820), 하부롤부(830) 및 구동부(840)를 포함하며, 선택적으로 상부롤부(820)의 높이를 조절하는 높이조절부(850)를 더 포함할 수 있다.

하우징부(810)는 평탄부(800)의 외형을 이루고 다른 부재들이 설치되는 공간을 제공하며, 압출 방향을 따른 입구 측과 출구 측은 오픈되어 있어 판재(20)가 통과될 수 있도록 할 수 있다. 또한, 상부롤부(820)와 하부롤부(830)는 하우징부(810)의 내측에 하우징부(810)를 가로지르도록 설치되되, 각각 상부롤부(820)는 하우징부(810)의 상부측에 위치한 복수의 롤러를 포함하고 하부롤부(830)는 하우징부(810)의 하부측에 위치한 복수의 롤러를 포함할 수 있다. 판재(20)는 상부롤부(820)와 하부롤부(830) 사이를 통과하면서 상부롤부(820)와 하부롤부(830)로부터 일정한 압력을 받아 전반적으로 평탄화가 이루어질 수 있으며, 이에 높은 품질의 압출재를 얻을 수 있다.

이때, 예시적으로 상부롤부(820)는 2개, 하부롤부(830)는 3개의 롤러를 포함할 수 있으며, 상부롤부(820)에 포함되는 롤러와 하부롤부(830)에 포함되는 롤러가 서로 어긋나게 배치되도록 함으로써, 평탄부(800)에 입력되는 판재(20)가 차례로 하부롤부(830)의 제1 롤러, 상부롤부(820)의 제1 롤러, 하부롤부(830)의 제2 롤러, 상부롤부(820)의 제2 롤러, 하부롤부(830)의 제3 롤러를 거치게 하여 판재(20) 평탄화 효율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에서는 평탄화 효율을 극대화하기 위하여 하부롤부(830)는 구동을 채택하고 상부롤부(820)는 종동을 채택할 수 있다. 구체적으로, 하부롤부(830)에는 예를 들어 모터 등으로 구현된 구동부(840)가 연결될 수 있으며, 구동부(840)가 작동되면 하부롤부(830)에 포함된 복수의 롤러 중 적어도 하나는 회전될 수 있다. 따라서, 판재(20)가 자연스럽게 평탄부(800)로 빨려들어갈 수 있으며, 판재(20)가 평탄부(800)로 진입하면서 접촉 마찰 압력에 의해 자연스럽게 별도의 구동기 없이 상부롤부(820)에 포함된 롤러도 회전될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 구동부(840)를 포함함으로써 판재(20) 압출 시 판재(20)를 압출 방향으로 당기는 효과를 함께 제공할 수 있으므로, 판재(20)의 직진성을 향상시키고 휨 현상을 방지할 수 있다.

한편, 판재(20)에 압력을 더 가하려 하거나 또는 더 얇은 판재(20)를 제조하고자 하는 경우 상부롤부(820)와 하부롤부(830) 간 거리를 좁힐 필요가 있고, 판재(20)에 압력을 덜 가하려 하거나 또는 더 두꺼운 판재(20)를 제조하고자 하는 경우 상부롤부(820)와 하부롤부(830) 간 거리를 넓힐 필요가 있다. 이에 본 실시예에서는 상부롤부(820)의 높이를 조절할 수 있는 높이조절부(850)를 더 포함할 수 있다.

높이조절부(850)는 예시적으로 높이조절나사(851), 손잡이(852), 너트(853)를 포함할 수 있다. 높이조절나사(851)는 복수 개로 구성되어 하우징부(810)의 양측을 각각 관통하여 수직으로 설치될 수 있으며, 손잡이(852)는 높이조절나사(851)의 상단에 하우징부(810)의 외측으로 노출되도록 위치될 수 있다. 또한, 너트(853)는 높이조절나사(851)의 숫나사선에 대응되는 암나사선이 구비될 수 있으며, 복수 개로 구성되어 상부롤부(820)에 포함된 각 롤러의 축선에 연결될 수 있다.

따라서, 손잡이(852)를 일 방향으로 회전시키면 높이조절나사(851)가 일 방향으로 회전되면서 상부롤부(820)의 높이가 높아져 상부롤부(820)와 하부롤부(830) 간 거리가 넓어질 수 있고, 손잡이(852)를 타 방향으로 회전시키면 높이조절나사(851)가 타 방향으로 회전되면서 상부롤부(820)의 높이가 낮아져 상부롤부(820)와 하부롤부(830) 간 거리가 좁아질 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 평탄부(800)는 제1 냉각부(700)보다 앞에 또는 뒤에 설치될 수 있다. 다만 판재(20)가 제1 냉각부(700)를 거치면서 변형이 되기 때문에 평탄도 향상의 효과를 높이기 위해서는, 평탄부(800)를 제1 냉각부(700)의 뒤, 즉 판재(20)가 제1 냉각부(700)를 통과한 후 평탄부(800)를 거치도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 또한, 평탄부(800)를 2개로 구성하여 제1 냉각부(700)의 앞과 뒤에 설치할 경우, 판재(20)의 평탄도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 12는 도 1에 도시한 알루미늄 판재 압출장치(100)의 가이드부(900)와 제2 냉각부(930)를 측면에서 바라본 도면이다. 이하 도 1 및 도 12을 참고하여 본 실시예에 따른 가이드부(900)와 제2 냉각부(930)에 대해 살펴보기로 한다.

가이드부(900)는 평탄부(800)를 거친 판재(20)를 압출 진행 방향으로 당기면서 이동시키는 부분이다. 판재(20)는 제1 냉각부(700)를 거친 상태이기는 하나 아직까지 소성 특성이 남아있으므로 단부를 고정하여 압출 방향으로 당기지 않으면 판재(20)가 직선 형태를 유지하지 못하고 휠 수 있으므로, 가이드부(900)로 당기는 것이 필요하다. 여기서, 가이드부(900)는 판재(20)의 압출 속도와 동일하도록 이동 속도를 제어하는 것이 바람직하며, 속도를 동일하게 제어하여 판재(20)의 직진성과 평탄도를 향상시킬 수 있다.

빌렛(10) 투입 후 처음 압출을 시작할 때 압출부(600)를 통과한 판재(20)의 단부는 차례로 제1 냉각부(700)와 평탄부(800)를 거치게 되며 이후 가이드부(900)까지 도달하면 가이드부(900)에 물리고, 이후 가이드부(900)가 이동되면서 압출이 연속적으로 이루어질 수 있다. 이때, 기존에는 판재(20)의 단부가 정확히 가이드부(900)에 도달할 수 있도록 작업자가 판재(20)의 단부를 가이드봉 등과 같은 수작업으로 가이드해가면서 가이드부(900)로 유도하였는데, 본 실시예에 따른 알루미늄 판재 압출장치(100)는 평탄부(800)를 포함하며, 평탄부(800)의 하부롤부(830)가 구동부(840)에 의해 구동됨으로써 판재(20)를 당기면서 유도할 수 있으므로, 작업자의 수작업이 없더라도 정확히 가이드부(900)에 물리는 것이 가능할 수 있다.

한편, 제2 냉각부(930)는 필수적으로 포함되는 구성은 아니나 제1 냉각부(700)를 거쳐 냉각된 판재(20)를 한 번 더 충분히 냉각시키는 부분이다. 제1 냉각부(700) 및 평탄부(800)를 거친 판재(20)는 가이드부(900)에 물린 후 가이드부(900)의 이동에 따라 압출 방향으로 전진되는데, 컨베이어 벨트나 이송롤러를 포함하는 이송테이블(920) 상에 위치되어 이송될 수 있다. 이송테이블(920)의 상부에는 제2 냉각부(930)가 설치될 수 있으며, 이송테이블(920)의 상부에는 가이드부(900)가 이동될 수 있는 가이드레일(910)이 설치되어 있으므로, 제2 냉각부(930)는 이러한 가이드레일(910)을 피해 설치되는 것이 바람직하다. 따라서, 제2 냉각부(930)는 도 12에 도시한 바와 같이 가이드레일(910)을 피해 가이드레일(910)의 양 옆에 설치될 수 있으며, 제2 냉각부(930)에 포함된 복수의 냉각팬으로부터의 바람은 "V"자 형상으로 판재(20)에 분사될 수 있어, 효과적인 냉각이 이루어질 수 있다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 알루미늄 판재 압출장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 빌렛 20 : 판재
100 : 알루미늄 판재 압출장치 200 : 예열부
300 : 절단부 400 : 이송부
410 : 제1 이송부 420 : 제2 이송부
500 : 토치부 600 : 압출부
610 : 금형부 620 : 가압부
630 : 이동부 700 : 제1 냉각부
800 : 평탄부 810 : 하우징부
820 : 상부롤부 830 : 하부롤부
840 : 구동부 850 : 높이조절부
900 : 가이드부 930 : 제2 냉각부

Claims (5)

1. 단면이 사각 형태인 빌렛을 소정 온도로 예열하는 예열부;
   상기 예열부로부터 배출된 상기 빌렛을 소정 길이로 절단하는 절단부;
   상기 빌렛을 내부에 복수의 중공이 형성된 판재로 압출하는 압출부;
   상기 절단부에 의해 절단된 상기 빌렛을 상기 압출부로 이송하는 이송부;
   상기 압출부를 통해 압출된 상기 판재를 냉각시키는 제1 냉각부;
   상기 판재를 평탄화시키는 평탄부; 및
   상기 판재를 압출 진행 방향으로 당기면서 이동시키는 가이드부;
   를 포함하고,
   상기 평탄부는 하우징부, 상기 하우징부에 설치되되 각각 복수의 롤러를 포함하는 상부롤부와 하부롤부, 및 상기 하부롤부 중 적어도 하나의 롤러를 구동하는 구동부를 포함하며,
   상기 상부롤부와 상기 하부롤부 사이로 상기 판재가 통과하면서 평탄화되는 알루미늄 판재 압출장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 평탄부는 상기 제1 냉각부의 다음에 위치되어 상기 제1 냉각부를 통해 냉각된 상기 판재를 평탄화시키는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 압출장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 평탄부는 상기 상부롤부의 높이를 조절하는 높이조절부를 더 포함하고,
   상기 높이조절부는 상기 하우징부에 설치되는 높이조절나사, 상기 높이조절나사의 상단에 위치된 손잡이, 상기 상부롤부의 각 롤러에 연결되고 상기 높이조절나사에 대응되는 암나사선이 구비된 너트를 포함하며,
   상기 손잡이를 일 방향으로 회전시키면 상기 높이조절나사가 일 방향으로 회전되면서 상기 상부롤부의 높이가 높아지고, 상기 손잡이를 타 방향으로 회전시키면 상기 높이조절나사가 타 방향으로 회전되면서 상기 상부롤부의 높이가 낮아지는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 압출장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 냉각부는 박스부, 상기 박스부를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 상기 박스부에 대하여 상하부로 이동 가능한 덮개부, 상기 박스부 및 상기 덮개부 중 적어도 하나에 설치되되 유체를 분사하는 복수의 노즐을 포함하는 노즐부, 및 상기 박스부 및 상기 덮개부 중 적어도 하나에 설치되되 바람을 공급하는 복수의 팬을 포함하는 팬부를 포함하며,
   압출 초기 상기 판재가 상기 가이드부에 고정되기 전 상기 덮개부는 상기 박스부를 개방하다가, 상기 판재가 상기 가이드부에 고정되면 상기 덮개부가 하강하여 상기 박스부를 폐쇄하고 상기 노즐부와 상기 팬부가 작동되어 상기 판재를 냉각하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 압출장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 압출부로 이송되기 전 상기 빌렛의 후면을 태워 상기 후면에 그을음을 생성시키는 토치부;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 판재 압출장치.

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