KR100431752B1

KR100431752B1 - 금속 판재 절삭용 원형톱날 조립체

Info

Publication number: KR100431752B1
Application number: KR10-2001-0087219A
Authority: KR
Inventors: 김영현; 김홍기
Original assignee: 주식회사 신진에스엠
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2004-05-22
Also published as: AU2002225482A1; WO2003055630A1; CN1607986A; KR20020023910A; JP4133827B2; CN100409987C; TW522067B; JP2005512834A

Abstract

본 발명은 회전축(120)에 의해 고속으로 회전하며 금속 판재를 절삭하는 원형톱날 블레이드(200); 상기 원형톱날 블레이드(200)를 그 일부가 노출되도록 감싸서 지지하는 케이싱(110)(111); 상기 케이싱(110)(111) 내면에 상기 원형톱날 블레이드(200)와 양측에서 접촉하도록 설치되며, 윤활배관(50a)을 통해 공급된 윤활유를 상기 원형톱날 블레이드(200)와의 접촉면으로 배출하는 관통공(131)이 형성된 슬라이딩 써포트(130); 및 상기 케이싱(110)(111)에 설치되어 상기 슬라이딩 써포트(130)를 상기 원형톱날 블레이드(200)에 대해 가압하도록 바이어스시키는 바이어싱 수단;을 포함하는 원형톱날 조립체에 관한 것이다.

Description

금속 판재 절삭용 원형톱날 조립체 {circular saw assembly for cutting steel plates}

본 발명은 금속 판재 절삭용 원형톱날 조립체에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 원형톱날 블레이드를 바이어싱 수단에 의해 가압 지지함으로써 고속 회전시에도 떨림이 없이 금속 판재를 빠른 속도로 절삭할 수 있는 원형톱날 조립체에 관한 것이다.

현재 철판재와 같은 금속성 소재는 띠톱기계(band sawing machine) 또는 산소절단 방식으로 절단하는 것이 보통이다. 상기 띠톱기계는 풀리(pulley)의 회전운동에 의하여 띠톱을 운동시켜 절단하는 것으로서 곡선 절단 등에 유리하지만, 가공경화로 인해 절삭이 어려운 스테인레스강이나 경도가 큰 철합금 등의 절단에는 어려움이 있다. 아울러, 상기 띠톱기계는 절단속도가 매우 느려 금속 판재와 같은 절단공정에는 적합하지 않다.

상기 산소절단은 산소가스와 금속과의 산화반응을 이용하여 금속을 절단하는 방법으로서, 산소-아세틸렌 가스불꽃으로 절단부위를 약 800-900℃로 예열한 후 순도가 높은 고압의 산소를 분출시키면 급격한 연소작용으로 산화철이 되는데 이 산화철은 용융점이 낮으므로 용융과 동시에 절단이 이루어지게 되는 것이다. 그러나, 산소절단은 화학반응을 수반하므로, 예를 들어 스텐레스강이나 알루미늄의 경우 절단중 용융점이 높은 산화크롬(Cr₂O₃)이나 산화알루미늄이 생성되어 쉽게 절단되지 않는 문제점이 종종 발생한다. 또한, 탄소강을 산소절단할 경우에는 절단공정에서 소재가 경화되어 버리므로 절단 후에 별도로 풀림처리를 해야하는 불편이 있다.

무엇보다도, 상기 띠톱기계와 산소절단의 경우에는 모재의 절삭소멸두께가 3∼5mm에 이르고, 절단면이 고르지 않아 반드시 후속적인 기계가공으로 절단면을 마무리하여야 하고, 이러한 가공을 위해 여유치를 10∼15mm 정도 남겨야 하므로 절단 공정에 따른 소재의 손실이 많다.

그 밖에 금속성 소재를 절단하는 수단으로서 원형톱날이 사용되고 있는데, 이러한 원형톱날은 텅스턴 카아바이드 팁(Tungsten Carbide Tip)의 우수한 절삭성과 내마모성을 응용한 것으로서 절삭속도가 90∼150m/min로 매우 빠르다. 그러나, 종래 원형톱날은 기계구조적인 취약성으로 인해 대형 금속 판재의 절단이 불가능하여 레일,환봉,강관등 각종 형재의 절단에만 사용되고 있다. 종래 원형톱날을 사용하여 금속 판재를 절단하기 위해서는 원형톱납을 특수한 소재로 제작하고, 판재 절단시 필연적으로 발생하는 떨림이나 진동을 흡수 조절하기 위한 대형의 감속기를 별도로 마련하여야만 한다. 그러나, 이러한 상태에서도 원형톱날의 내구성과 작업안정성은 보장되지 않아 원형톱날이 쉽게 마모되거나 부러지는 등의 문제점이 빈번하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 절삭을 위해 회전하는 원형톱날의 양측면을 바이어싱 수단으로 견고하게 지지하도록 함으로써 금속성 판재를 용이하고도 신속하게 절단할 수 있도록 개선된 원형톱납 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 기존의 원형톱날 블레이드가 그대로 채용될 수 있으며 개선된 내구성과 작업안정성을 보장한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 채용한 절삭장치의 개략적인 외관을 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 나타낸 일부 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 나타낸 일부 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 나타낸 일부 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 나타낸 일부 측단면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10..테이블 11..고정대 12..가동고정부재 20..가이드써포트

30..절삭유니트 31..구동모터 40..유압펌프 50.윤활유공급펌프

60..에어공급펌프 70..제어패널 100.원형톱날조립체

110..커버케이싱 111..고정케이싱 120..회전축

130..슬라이딩써포트 131..관통공 140..유압실린더

141..실린더블럭 142.가동부재 141'..조정나사

142'..탄성부재

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 원형톱날 조립체는 회전축에 의해 고속으로 회전하며 금속 판재를 절삭하는 원형톱날 블레이드; 상기 원형톱날 블레이드를 그 일부가 노출되도록 감싸서 지지하는 케이싱; 상기 케이싱 내면에 상기 원형톱날 블레이드와 양측에서 접촉하도록 설치되며, 윤활배관을 통해 공급된 윤활유를 상기 원형톱날 블레이드와의 접촉면으로 배출하는 관통공이 형성된 슬라이딩 써포트; 및 상기 케이싱에 설치되어 상기 슬라이딩 써포트를 상기 원형톱날 블레이드에 대해 가압하도록 바이어스시키는 바이어싱 수단;을 포함한다.

바람직하게, 상기 바이어싱 수단은 상기 원형톱날 블레이드의 일측에만 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바이어싱 수단은, 상기 케이싱에 설치되며 유압펌프로부터 유압이 공급되는 실린더블럭; 및 상기 실린더블럭에 소정거리 운동가능하도록 설치되어 상기 유압이 공급됨에 따라 상기 슬라이딩 써포트를 가압하여 바이어스하는 가동부재;를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 바이어싱 수단은, 상기 슬라이딩 써포트를 상기 원형톱날 블레이드 측으로 가압하여 바이어스하는 탄성부재를 포함하고, 나아가, 상기 케이싱에 형성된 나사공에 결합되어 상기 탄성부재의 탄성력을 조정하는 조정나사를 더 포함한다.

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형톱날 조립체를 채용한 절삭장치의 개략적인 외관이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 절삭장치는 본체 베이스 역할을 하는 테이블(10)과 상기 테이블(10) 위에 설치된 가이드써포트(20)를 포함한다.

상기 가이드써포트(20)에는 가이드레일(21)을 따라 절삭유니트(30)가 왕복운동가능하도록 설치된다. 상기 절삭유니트(30)는 금속 판재를 절단하는 것으로서본 발명에 따른 원형톱날 조립체(100)가 설치되어 있으며, 전달벨트(32)에 의해 상기 원형톱날 조립체(100)로 절삭에 필요한 구동력을 제공하는 구동모터(31)가 구비되어 있다.

또한, 본 실시예의 절삭장치는 유압배관(40a)을 통해 상기 원형톱날 조립체(100)로 유압을 공급하는 유압펌프(40)와, 윤활배관(50a)을 통해 윤활유를 공급하는 윤활유 공급펌프(50)와, 그리고 에어배관(60a)을 통해 고압의 공기를 에어주입기(80)로 공급하는 에어공급펌프(60)를 포함할 수 있다.

상기 테이블(10) 위에 마련된 고정대(11)는 절단을 위한 금속 판재가 놓여지는 곳으로서 가동고정부재(12)와 함께 금속 판재를 고정시켜 지지한다. 상기 가동고정부재(12)는 바람직하게 실린더(13)에 의해 구동되어 왕복운동하면서 절삭하고자 하는 금속 판재를 고정시키거나 해제한다.

참조부호 70은 상기 절삭장치의 절삭거리, 구동속도 등 각종 작업조건을 입력하고 제어하기 위한 제어패널이다.

상기 원형톱날 조립체(100)는 본 발명에 따라 원형톱날 블레이드(200)를 회전시켜 금속 판재를 절단하는 것으로서 도 2에 보다 상세한 구성이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원형톱날 조립체는 한 쌍의 커버케이싱(110)과 고정케이싱(111)으로 구성되는 케이싱을 포함한다. 상기 케이싱(110)(111)들은 힌지 결합(112)되며, 바람직하게 상기 고정케이싱(111)은 절삭장치 본체에 고정 결합되며, 커버케이싱(110)은 결합공(113)을 통해 상기 고정케이싱(111)에 나사결합되어 개폐될 수 있다. 비록 본 실시예에서 상기 케이싱은 커버케이싱과 고정케이싱으로 나누어 설명되었으나 이것은 바람직한 실시예일 뿐이며 이것에 한정되지 않고 상기 원형톱날 블레이드(200)를 감싸서 지지할 수 있는 여하한 구성의 케이싱을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기 케이싱(110)(111) 내부에는 원형톱날 블레이드(200)가 회전축(120)에 고정되어 설치되며, 그 일부가, 바람직하게 하단부가, 상기 케이싱(110)(111) 밑으로 노출되어 후술하는 바와 같이 절단하고자 하는 금속 판재와 접촉하도록 되어 있다. 상기 원형톱날 블레이트(200)는 바람직하게 초경합금(Cemented carbide) 등으로 제작된다. 상기 회전축(120)은 도 1에 도시된 전달벨트(32)를 통해 구동모터(30)의 회전축과 연결되어 회전력을 제공받는다. 비록 도면에서는 도시되지 않았으나 상기 구동모터(30)의 회전력은 기어트레인이나 풀리와 같은 별도의 동력전달수단을 통해 상기 회전축(120)으로 전달될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 원형톱날 조립체에는 상기 원형톱날 블레이드(200)의 측면과 접촉하여 이를 지지하는 슬라이딩 써포트(130)가 마련된다. 바람직하게 상기 슬라이딩 써포트(130) 역시 초경합금으로 제조되는데 그 구성은 도 3에 보다 상세히 나타나 있다.

도 3을 함께 참조하면, 상기 슬라이딩 써포트(130)는 동작시에 상기 원형톱납 블레이트(200)를 양측에서 밀착하여 지지하도록 커버케이싱(110)과 고정케이싱(111)의 내면에 각각 설치된다.

상기 슬라이딩 써포트(130)의 내부에는 윤활유가 유동하는 통로(132)가 형성되어 있으며 이 통로(132)는 슬라이딩 써포트(130)의 표면에 형성된 관통공(131)과연결되어 있다. 따라서, 상기 슬라이딩 써포트(130)가 원형톱날 블레이드(200)와 접촉할 때 윤활배관(50a)을 통해 윤활유 공급펌프(50)로부터 공급된 윤활유는 상기 통로(132)를 지나 관통공(131)을 통해 배출됨으로써 상기 슬라이딩 써포트(130)와 원형톱날 블레이드(200) 사이의 마찰력을 감소시킬 수 있다. 윤활유의 공급을 위해 상기 윤활배관(50a)은 케이싱(110)(111)에 형성된 구멍(110a)을 통해 내부의 슬라이딩 써포트(130)까지 연결되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 슬라이딩 써포트(130)는 바이어싱 수단에 의해 상기 원형톱날 블레이드(200)의 측면에 밀착되도록 가압된다. 그러한 바이어싱 수단의 한 예는 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에 도시되어 있듯이, 상기 바이어싱 수단은 상기 슬라이딩 써포트(130)와 결합된 유압실린더(140)일 수 있다. 구체적으로, 상기 유압실린더(140)는 내부에 유압이 공급되는 공간부가 형성된 실린더블럭(141)과 상기 실린더블럭(141)에 결합되어 상기 유압에 따라 소정거리 왕복운동하는 가동부재(142)를 포함한다. 상기 실린더블럭(141)의 내부 공간은 유압배관(40a)을 통해 유압펌프(40)와 연결되어 그로부터 유압을 공급받는다. 따라서, 상기 실린더블럭(141)으로 유압이 공급되면 상기 가동부재(142)가 슬라이딩 써포트(130)를 원형톱날 블레이드(200)쪽으로 가압하게 된다.

바람직하게 상기 바이어싱 수단인 유압실린더(140)는 원형톱날 블레이드(200)의 양측에 설치되며, 회전축(120)을 중심으로 대칭으로 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 상기 바이어싱 수단은 원형톱날 블레이드(200)의 어느 일측에만 설치될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 일측의 슬라이딩 써포트(130)에는 바이어싱 수단인 유압실린더(140)가 구비되어 있으나, 타측의 슬라이딩 써포트(130')는 유압실린더가 없이 곧 바로 케이싱(111)에 고정되어 있다. 그러나, 이 경우에도 일측의 유압실린더(140)가 원형톱날 블레이드(200)를 가압하므로 전술한 실시예에서와 같이 유압실린더가 원형톱날 블레이드의 양측에 마련된 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 케이싱(110)(111)에는 에어주입기(80)가 마련되어 원형톱날 블레이드(200)로 금속 판재를 절삭할 때 에어배관(60a)을 통해 공급된 고압의 공기를 분사관(81)을 통해 절삭부위에 분사하도록 되어 있다. 이러한 에어의 분사는 절삭부위를 냉각시킬 뿐만 아니라 절삭에 따라 발생하는 스크랩을 제거하는 역할을 한다.

그러면, 이상과 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 원형톱날 조립체를 사용한 금속 판재 절삭 과정에 대해서 살펴보기로 한다.

먼저, 절삭하고자 하는 금속 판재(미도시)를 테이블(10) 위의 고정대(11) 상에 놓고 실린더(13)를 구동시켜 가동고정부(12)를 전진시켜 금속 판재를 고정시킨다.

이 상태에서, 제어패널(70) 상에서 작업 속도와 절삭 회전수 등을 적절히 조정한 다음 절삭장치를 기동시키면, 구동모터(31)가 회전하게 되고, 그러한 회전력은 전달벨트(32)를 통해 회전축(도 2의 120)으로 전달되어 원형톱날 블레이드(200)가 고속으로 회전하게 된다.

이와 동시에, 유압펌프(40)로부터 유압배관(40a)을 통해 유압실린더(140)의 실린더블럭(141)으로 유압이 공급되면, 가동부재(142)가 유압에 의해 전진하면서 슬라이딩 써포트(130)를 원형톱날 블레이드(200) 측으로 가압하게 된다. 바람직하게, 이러한 유압은 미세한 범위로 자동조절된다.

또한, 상기 윤활유 공급펌프(50)로부터 윤활배관(50a)을 통해 슬라이딩 써포트(130) 내부의 통로(132)로 윤활유가 공급되고, 이것은 다시 관통공(131)을 통해 상기 슬라이딩 써포트(130)와 원형톱날 블레이드(200)의 마찰면으로 배출된다. 따라서, 비록 슬라이딩 써포트(130)가 원형톱날 블레이드(200)와 접촉하여 가압하더라도 원형톱날 블레이드(200)는 원활하게 회전할 수 있다.

아울러, 고압의 공기가 상기 에어공급펌프(60)로부터 에어배관(60a)을 통해 에어주입기(80)로 공급되고, 다시 분사관(81)을 통해 절삭 부위에 분사됨으로써 절삭되는 소재를 냉각하고 그로부터 발생하는 스크랩을 제거하게 된다.

이러한 상태에서 절삭유니트(30)가 가이드써포트(20)를 따라 서서히 전진하면서 원형톱날 블레이드(200)가 금속 판재를 절단하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 도 5에는 바이어싱 수단의 또 다른 예가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 바이어싱 수단은 슬라이딩 써포트(130)를 스프링과 같은 탄성부재(142')에 의해 원형톱날 블레이드(200) 방향으로 바이어스한다.

더욱 바람직하게, 상기 바이어싱 수단은 커버케이싱(110')에 나사공(110'a)을 형성하고 여기에 결합되는 조정나사(141')를 구비함으로써, 상기조정나사(141')를 돌려 상기 탄성부재(142')의 탄성력을 조절하도록 되어 있다.

비록 본 명세서에서는 구체적인 도면을 참조로 본 발명을 설명하였으나 이것에 한정되는 것은 아니며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 얼마든지 변형되어 실시될 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 절삭유니트(30)는 테이블(10)의 상부에 설치된 것으로 도시되었으나 그와는 반대로 테이블(10) 하부에 설치되거나 테이블을 구성하는 하우징 내에 일체로 삽입되어 설치될 수도 있다.

본 발명에 따른 원형톱날 조립체는 금속 철판을 신속하고 용이하게 절단할 수 있는데, 이것은 철판 절단시 원형톱날 블레이드에 집중되는 국부응력이 슬라이딩 써포트로 분산될 뿐만 아니라, 슬라이딩 써포트가 견고하게 원형톱날 블레이드를 지지하므로 진동의 증폭으로 인한 블레이드의 파손을 방지하고 작업안정성을 보장하기 때문이다. 또한, 이러한 작업 안정성은 원형톱날 사용수명을 연장시켜 약 20만㎠ 이상의 절삭면적에 대한 작업을 보장할 수 있다.

아울러, 톱날이 소재를 절삭할 때 발생하는 백래쉬 현상도 슬라이딩 써포트의 견고한 지지력에 의해 해소될 수 있으므로 별도의 대형 감속기를 구비하지 않아도 된다.

본 발명자의 실험에 따르면, 상기 원형톱날 블레이드는 2.5mm 내외의 절삭소멸두께를 가지며, 원형톱날 블레이드의 넓은 측면과 안정적인 지지로 인해 금속 판재의 절삭면이 평활하고 매끈하다. 따라서, 절삭면을 별도로 가공할 필요가 없으며 이것은 종래 가공 여유치를 별도로 남겨두어 재료 손실을 가져왔던 문제점을 제거할 수 있도록 한다.

나아가, 본 발명의 절삭에 따라 발생하는 소재의 스크랩은 산소절단과는 달리 성질이 변형되지 않은 상태이므로 모두 재활용하는 것이 가능하다.

Claims

회전축(120)에 의해 고속으로 회전하며 금속 판재를 절삭하는 원형톱날 블레이드(200);

상기 원형톱날 블레이드(200)를 그 일부가 노출되도록 감싸서 지지하는 케이싱(110)(111);

상기 케이싱(110)(111) 내면에 상기 원형톱날 블레이드(200)와 양측에서 접촉하도록 설치되며, 윤활배관(50a)을 통해 공급된 윤활유를 상기 원형톱날 블레이드(200)와의 접촉면으로 배출하는 관통공(131)이 형성된 슬라이딩 써포트(130); 및

상기 케이싱(110)(111)에 설치되어 상기 슬라이딩 써포트(130)를 상기 원형톱날 블레이드(200)에 대해 가압하도록 바이어스시키는 바이어싱 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제1항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은 상기 원형톱날 블레이드(200)의 일측에만 설치된 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제1항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은,

상기 케이싱에 설치되며 유압펌프로부터 유압이 공급되는 실린더블럭(141); 및

상기 실린더블럭에 소정거리 운동가능하도록 설치되어 상기 유압이 공급됨에따라 상기 슬라이딩 써포트(130)를 가압하여 바이어스하는 가동부재(142);를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제1항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은,

상기 슬라이딩 써포트(130)를 상기 원형톱날 블레이드(200) 측으로 가압하여 바이어스하는 탄성부재(142')를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제4항에 있어서, 상기 바이어싱 수단은,

상기 케이싱에 형성된 나사공(110'a)에 결합되어 상기 탄성부재의 탄성력을 조정하는 조정나사(141')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제1항에 있어서, 상기 케이싱은 고정되게 설치되는 고정케이싱(111)과 상기 고정케이싱에 힌지 결합되는 커버케이싱(110)으로 구성된 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.
제1항에 있어서, 상기 케이싱에는 상기 금속 판재의 절삭부위에 에어를 공급하기 위한 에어주입기(80)가 설치된 것을 특징으로 하는 원형톱날 조립체.