KR100970782B1 - 톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치로서, 절삭 대상이 안착된 작업대의 상부에 위치하는 것으로, 절삭 대상을 절삭하는 벨트 형태의 톱이 수직 상태로 기립된 상태에서 풀리에 귄취되어 상기 풀리 구동에 의하여 순환 회전하도록 하는 헤드; 서포터를 통해 상기 헤드와 연결되되 상기 헤드의 후방에 기립 위치한 칼럼; 상기 칼럼에 장착된 것으로, 상기 칼럼의 높이를 따라 수직 방향으로 연장된 상태에서 제 1 서보모터의 구동에 의해 회전되는 좌우 1쌍의 볼 스크류가 상기 서포터에 형성된 나사산과 나사산 결합을 하도록 구비되어, 상기 볼 스크류의 회전에 의하여 상기 서포터에 결합된 상기 헤드를 상하 이동시키는 상하 이동장치; 상기 칼럼에 장착된 제 2 서보 모터의 구동으로 회전되는 피니언 및 상기 칼럼을 지지한 상태에서 상기 피니언과 결합되어 있는 랙과 LM 가이드를 구비하여, 상기 제 2 서보 모터의 구동으로 상기 LM 가이드를 따라 상기 칼럼을 전후 이동시키는 전후 이동장치; 상기 헤드의 일 측에 형성되어 톱의 일부가 지나도록 하는 것으로, 수직 상태의 상기 톱을 수평 상태로 눌러 상기 전후 이동장치의 구동에 의하여 절삭 대상을 수평하게 절삭하도록 하는 수평 회동 모듈; 상기 상하 이동장치와 전후 이동장치 및 수평 회동모듈을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치{COLUMN MOVING TYPE VERTICAL AND HORIZONTAL CUTTING MACHINE USING SAW}

본 발명은 톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 작업대에 위치한 절삭 대상은 작업대에 견고하게 고정되어 있도록 한 상태에서 톱이 장착되어 있는 칼럼이 상하 및 선후로 이동되면서 절삭 대상을 절삭하되, 톱이 상하 즉 수직 방식으로 이동되는 것은 물론 수평 방식으로 회전이 되어 절삭 대상을 보다 자유롭게 절삭할 수 있도록 하는 절삭 장치에 관한 것이다.

절삭 장치는 커팅머신, 절단 장치 등의 다양한 명칭으로도 명명되고 있는바 이러한 절삭 장치는 금속, 목재 등의 다양한 재료를 특정 치수에 알맞게 절삭하는 기계를 말하는 것으로, 절삭 대상의 종류, 절삭 방법, 절삭 치수 등의 차이에 따라 다양한 기능을 가진 절삭기가 개발되었다.

이 중 절삭 방법을 예시적으로 설명하면, 절삭 대상이 고정되고 절삭 날이 움직이면서 절삭을 하는 방식, 반대로 절삭 날이 고정되고 이송 수단에 의하여 절삭 대상을 움직이는 방식 등이 존재한다.

절삭 대상이 특정 위치에 고정되고 절삭 날이 이동하는 방법 중에서, 절삭 대상이 작업대 상에서 고정되거나 이송 벨트에 의해 특정 위치로 이송이 되고, 절살 날이 절삭 대상 상부에서 상하로 움직이면서 절삭 대상을 절삭하는 방법이 존재하고 있는바, 이는 특히 절삭 대상이 금속과 같은 단단한 재질일 경우 절삭 날이 회전이 됨과 동시에 상부에서 절삭 대상이 위치한 하부로 이동하여 절삭 대상에 하중을 부여하면서 절삭 대상을 절삭할 수 있을 뿐 아니라 작업의 안전성을 부여한다는 측면에서 널리 활용되고 있고, 이를 세이핑 머신이라고도 한다.

그런데 이와 같은 절삭 방식에서 금속에 접촉하여 절삭 날이 회전될 때 절삭 부위 사이에 절삭 날이 끼거나 맞물리는 현상이 종종 발생하는바 이 경우 절삭 날에서 절삭 대상을 분리해야하기 때문에 절삭 공정이 지연될 뿐 아니라 작업자의 번거로움이 조장되고 심지어 절삭 날이 파손되는 문제가 발생할 수 있었다.

현재 공개기술을 참조하면, 절삭기에 진동 기능을 부여한 것들이 적지 않게 공개되어 있는 것을 알 수 있다. 그런데 대부분 절삭 날 자체에 직접 진동원(스프링, 초음파 등)을 연결하고 있기 때문에, 절삭 날이 세팅된 지점에서 흔들리지 않고 절삭 대상을 정밀하게 커팅할 수 있는 상태에서 진동을 주기 위해 절삭 날에 작용하는 진동을 정밀하게 조절해야 하는 수단이 복잡해진다는 문제가 있고, 진동의 정밀도 조절도 디테일하지 않게 되는 개연성이 있다는 문제가 있다.

상술한 세이핑 머신에서 절삭 날이 장착되어 있는 절삭부는 유압 실린더에 의하여 상하 이동을 하고 있는 경우가 많은데 이 유압 실린더의 유압을 조절하거나 변화를 주는 방식에 의하여 절삭부에 진동을 제공한다면 진동 발생 장치가 보다 간편한 방식으로 진동의 정밀 조절이 가능할 수 있을 것이다.

또한, 상하(수직)하게 이동되는 커팅부는 단순히 절삭 대상을 수직 방식에 의하여 절삭을 하기 때문에 커팅 면이 수직하게만 이루어질 뿐 수평하게 이루어지지 못하여 절삭 대상의 단순 절삭만을 수행하였다.

따라서 유압 실린더의 신장 및 압축 기능에 의하여 진퇴 운동(상하 운동)을 하는 절삭부에 유압 조절 방식에 의해 진동을 제공하여 작업의 효율 및 안전성을 담보할 수 있음과 동시에 톱이 수직 방식은 물론 수평 방식으로 이동이 되어 절삭 대상을 수직, 수평하게 절삭할 수 있어 보다 자유롭고 편리한 절삭 공정을 이루도록 하는 신규하고 진보한 절삭 장치를 개발할 필요성이 대두된다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 상하 이동 장치 및 선후 이동 장치에 의하여 상하/선후(진퇴) 운동을 수행하는 톱을 구비한 컬럼 방식의 절삭 머신에 의하여 절삭 대상은 고정을 한 상태에서 보다 효율적으로 절삭 대상을 절삭할 수 있도록 하되, 톱이 상하 이동장치에 의하여 수직하게 이동되는 것은 물론 특정 위치에서 수평하게 이동될 수도 있어 절삭 대상을 수직 및 수평 방식으로 자유롭게 절삭할 수 있는 절삭 장치를 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 절삭 대상이 적절하게 고정 상태를 유지할 수 있도록 선후 이동 장치 주변에 고정 모듈을 장착하고 고정 강도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭 대상에 톱날이 접촉할 때 톱날에 미치는 절삭 대상의 압력을 2개의 압력 감지 센서로 감지하여 상하 이동 장치의 볼 스크류의 회전수를 차동 조절하여 상하 이동의 기울기를 부여할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 고정 모듈에 장착된 지지대의 절삭 대상 압박 정도를 절삭 대상의 성질에 따라 탄력적으로 조절할 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치는, 절삭 대상이 안착된 작업대의 상부에 위치하는 것으로, 절삭 대상을 절삭하는 벨트 형태의 톱이 수직 상태로 기립된 상태에서 풀리에 귄취되어 상기 풀리 구동에 의하여 순환 회전을 하도록 하는 헤드; 서포터를 매개로 상기 헤드와 연결되는 것으로, 상기 헤드의 후방에 기립 위치한 칼럼; 상기 칼럼에 장착된 것으로, 상기 칼럼의 높이를 따라 수직 방향으로 연장된 상태에서 제 1 서보모터의 구동에 의해 회전되는 좌우 1쌍의 볼 스크류가 상기 서포터에 형성된 나사산과 나사산 결합을 하도록 구비되어, 상기 볼 스크류의 회전에 의하여 상기 서포터에 결합된 상기 헤드를 상하 이동시키는 상하 이동장치; 상기 칼럼에 장착된 제 2 서보 모터의 구동으로 회전되는 피니언 및 상기 칼럼을 지지한 상태에서 상기 피니언과 결합되어 있는 랙과 LM 가이드를 구비하여, 상기 제 2 서보 모터의 구동으로 상기 LM 가이드를 따라 상기 칼럼을 전후 이동시키는 전후 이동장치; 상기 헤드의 일 측에 형성되어 톱의 일부가 지나도록 하는 것으로, 수직 상태의 상기 톱을 수평 상태로 눌러 상기 전후 이동장치의 구동에 의하여 절삭 대상을 수평하게 절삭하도록 하는 수평 회동 모듈; 상기 상하 이동장치와 전후 이동장치 및 수평 회동모듈을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평 회동 모듈은, 헤드의 일 측에 장착된 고정 브라켓에 고정된 상태에서 종 방향으로 연장 형성되어 수직 방향으로 신장 및 수축을 하는 유압 실린더; 링 형상으로 형성되어 링 내부 공간을 통해 상기 톱이 지나도록 하되, 상기 유압 실린더의 하 측에 연결되어 상기 유압 실린더의 하강 시 90°회전하는 베어링용 부시; 상기 고정 브라켓의 하부에 형성된 것으로, 상기 베어링용 부시를 통과한 상기 톱을 수용하는 통공을 구비한 하우징; 상기 하우징의 통공에서 회전 가능하게 상기 베어링용 부시와 일체적으로 연결되어 있되 상기 하우징의 통공으로 진입한 톱이 지날 수 있는 홀을 구비하고, 상기 베어링용 부시의 90° 회전과 같이 회전되면서 상기 홀의 내벽에 의해 상기 톱을 수평하게 누르는 톱 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다,

더불어, 상기 고정모듈은, 랙과 LM 가이드 상에 전후 이동가능하게 안착된 바이스 플레이트; 상기 바이스 플레이트 상에서 모터를 구비하여 실린더를 구동하도록 하는 고정 본체; 상기 고정 본체의 모터 구동에 의하여 신장 및 수축이 되는 실린더; 상기 실린더의 단부에 형성되어, 상기 실린더의 신장에 의하여 상기 절삭 대상에 압박이 되는 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

추가적으로, 상기 컨트롤러는, 상기 헤드가 상승될 때 상기 톱에서 작용하는 압력을 감지하도록 상기 풀리의 일 측에 각각 설치된 2개의 압력 감지 센서를 포함하여, 상기 압력 감지 센서의 압력 수치가 기준 수치보다 높을 경우 상기 2개의 볼 스크류의 회전수를 차등 조절하여 상기 톱이 일 측으로 기운 상태에서 상승될 수 있도록 하는 상승 차등 조절모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치에 의하면,

1) 절삭 대상을 고정시킨 상태에서 톱을 상하 전후로 이동하도록 하면서 절삭 대상을 톱에 의하여 절삭하도록 함으로써 절삭 대상의 이송에 따른 불편함 없이 보다 편리하게 절삭 대상을 절삭하는 것은 물론 절삭 대상을 수직 방향 및 수평 방향으로 절삭을 할 수 있어 보다 다양한 형상을 가진 절삭 가공물이 완성될 수 있고,

2) 절삭 대상을 고정시키는 고정 모듈의 고정 강도를 조절하여 절삭 대상의 경도 내지 절삭력에 따라서 탄력적으로 절삭 대상을 적절하게 작업대에 고정시킬 수가 있으며,

3) 톱이 절삭 대상에 끼어 원 위치로 상승하는데 어려움이 따를 때 상승 작용을 도모하는 좌우 측 2개로 이루어진 볼 스크류의 회전수를 차등 조절함과 동시에 곧바로 톱의 수평 상태를 유지한 다음 상승 이동을 하여 자동 공정에 의한 문제 해결 능력을 제공할 뿐 아니라,

4) 절삭 대상을 고정시키는 지지대의 압박 정도를 조절하여 절삭 대상이 밀리거나 유동되는 것을 적절하게 방지하도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치의 개략적인 전체 구성을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 칼럼의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 칼럼의 측면도.
도 4a,4b는 본 발명에 따른 수평 회동 모듈의 구성을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 고정모듈을 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명에 따른 톱을 이용한 칼럼 이송형 수직 및 수평 절삭 장치의 개략적인 전체 구성을 도시한 사시도이다.

본 발명자는 금속 등으로 이루어져 있는 절삭 대상물(이하, '절삭 대상'이라 한다)을 절삭할 때 서큘라 톱(원형 톱) 이외에 풀리에 권취 되어 있는 띠(또는 체인/벨트) 형태의 톱을 사용하는 절삭장치에서는 절삭 대상이 톱 근처로 이송되어 절삭이 되는데, 이 경우 톱의 다양한 절삭 방법을 제시하지 못한다는 점을 인식하고, 절삭 대상이 고정되어 있고 톱이 상하전후로 이동하면서 절삭 대상을 절삭할 수 있도록 하여 절삭 공정의 다양성과 효율성을 보장할 수 있으면서 벨트 형태의 톱이 수직하게 서 있는 것은 물룬 수평하게 누워있도록 하여 톱의 수직, 수평 방식의 절삭 공정을 편리하게 달성할 수 있는 모델을 개발하기에 이르렀다.

구체적으로, 본 발명에 따른 절삭 장치는 헤드(20)의 좌우 측 각각에 설치되어 있는 풀리(7)에 권취되어 있는 벨트 형태의 톱(1)을 구비한 커팅 어셈블리, 즉 칼럼(10)이 절삭 대상이 안착되어 있는 작업대(7)(작업대는 이동식 벨트가 장착되어 있을 수도 있음) 상에서 절삭 공정 중 일정 주기로 상하 이동 및 전후 이동을 하면서 절삭 대상을 절삭하는 방식을 갖는 절삭 머신으로 이루어져 있는바, 이러한 본 발명에 따른 절삭 장치는 작업대(7)의 상부로 수직하게 기립되어 있는 칼럼(10)에 설치된 헤드(20)가 작업대 방향으로 내려오면서 톱(1)이 절삭 대상(2)에 접촉을 하여 풀리(5)의 회전에 의한 회전력 및 하중 부여 방식으로 절삭 대상을 절삭하고, 헤드(20)가 다시 상부로 이동한 다음 후속 절삭 대상의 위치를 항하여 수평 방향을 따라 전후로 이동되도록 하는 기능을 제공한다.

본 발명에 따른 절삭장치는 크게 풀리(7) 및 풀리 구동에 의하여 벨트식 회전을 하는 톱(1)이 장착되어 있는 헤드(20)를 포함하는 칼럼(10), 헤드(20)를 상하 이동시키는 상하 이동장치, 칼럼(10)을 전후 이동시키는 전후 이동장치, 칼럼(10)이 안착되는 베이스(3)와 절삭 대상이 안착되는 작업대(7)로 구성되어 있으며, 더 나아가 상하 이동장치 내지 전후 이동장치에 구비된 제 1,2 서보 모터(30,40)의 회전수 내지 회전속도 등을 제어하는 컨트롤러(100)를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 칼럼의 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 칼럼의 측면도이다.

도 1 내지 3을 보아 알 수 있듯이, 칼럼(10)은 전면 측에 위치한 헤드(20)와 상기 헤드 후방에서 헤드(20)를 지지하는 서포터(25)로 구성되어 있다.

헤드(20)와 서포터(25)는 리세스(29)를 구비하는 바, 즉 ㄷ 자를 시계 방향으로 90도 회전시킨 ∩ 자 형상으로 형성되어 작업대(7)에 안치된 절삭 대상(2)에 톱(1)이 근접할 때 헤드(20)와 서포터(25)가 절삭 대상(2)에 부딪치거나 충돌이 발생하는 문제를 차단하도록 한다.

추가적으로, 리세스(29)는 양 측의 상부 모서리(코너) 부위가 챔퍼(chamfer) 처리, 즉 리세스(29)의 상부 부위가 상협하광(上狹下廣)하도록 양 측 상부 모서리를 깎아 처리한 챔퍼 처리부(29a)를 구비하는바, 이러한 챔퍼 처리부(29a)는 헤드(20)가 하강하여 리세스(29) 내로 절삭 대상(2)이 들어가거나 인접할 때 절삭 대상(2)이 리세스(29) 내 공간에 꼭 끼거나 리세스(29)의 상부 면에 닿게 되는 것을 방지하여 헤드(20)의 하강 시 헤드 하강 정도가 과잉되는 것을 방지하거나 절삭 대상(2)과의 충돌에 의하여 헤드(20)에 작용하는 충격을 완충 처리하도록 하는 역할을 제공한다.

헤드(20)는 내측에 좌우 1쌍으로 형성된 좌우 1쌍의 풀리(7) 및 상기 풀리(7)에 귄취되어 있는 톱(1)을 구비하고 있고, 상하 이동 장치의 세부 구성이 수용되거나 부착될 수 있는 공간을 제공한다.

풀리(7)는 구동 모터(미도시)의 동력에 의하여 회전이 되는 것으로 좌우 1쌍으로 구성이 되어 있고 각각 메인 풀리(5)와 보조 풀리(5a)로 구성되어 벨트 형태로 이루어진 톱(1)을 회전시킨다.

톱(1)은 상기 풀리(7)에 권취되어 있어 풀리(7)의 회전에 의하여 1사이클 순환 회전이 되는바, 톱(1)의 이러한 회전에 의하여 절삭 대상(2)을 절삭할 수 있도록 한다. 풀리(7)에 연결되어 있는 톱(7)은 헤드(20)의 리세스(29) 부위에서 외부로 노출이 되어 있고, 이 부분이 절삭 대상(2)과 접촉하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 상하 이동장치는 칼럼(10)에서 헤드(20)를 상하로 구동하는 역할을 하고, 전후 이동장치는 헤드(20) 및 서포터(25)를 포함한 칼럼(10)을 전후로 수평하게 이동시키는 역할을 하는 것으로, 이러한 상하 이동 장치 및 전후 이동장치는 다양한 기계적 방식으로 구성되는 것이 가능하나 본 발명에서는 상하 이동장치는 서보모터와 볼 스크류로 이루어져 있고 전후 이동장치는 랙/피니언 방식으로 이루어져 있는 것을 예를 들어 설명한다.

상하 이동장치를 이루는 제 1 서보 모터(30)는 좌우 방향을 향해 각각 연장되어 있는 제 1 샤프트(31)를 회전시키고 베벨기어(32)에 의하여 제 1 샤프트(31)에 각각 연결된 총 2개의 볼 스크류(33)에 회전력을 제공하는바, 이 때 좌우 측 각각의 볼 스크류(33)는 서포터(25)의 나사산에 접촉하고 있어 서포터(25)의 나사산과의 결합에 의하여 제 1 서보 모터(30)의 회전 방향에 따라 헤드(20)를 상하 이동시킬 수 있다.

전후 이동장치는 작업대(7)를 중심으로 좌우 1쌍의 LM 가이드(45) 및 역시 좌우 1쌍으로 이루어져 있는 랙(44)과 피니언(미도시) 및 제 2 서보 모터(40)로 구성이 되어 있는데, 제 2 서보 모터(40)의 동력을 제 2 샤프트(41)에 전달하고 베벨기어(42)를 매개로 제 2 샤프트(41)에 수직하게 연결된 제 3 샤프트(43)가 회전을 하며 제 3 샤프트(43)의 하단에 장착된 피니언이 회전을 할 때 피니언에 결합되어 있는 랙(44)이 LM 가이드(44)를 따라 베이스(3) 상에서 이동하는 방식에 의하여 칼럼(10)을 전후 방향으로 이동시킬 수 있도록 한다.

도 4a는 본 발명에 따른 수평 회동 모듈의 구체적인 구성을 도시한 확대 사시도이고, 도 4b는 수평 회동 모듈을 다른 각도에서 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 수평 회동 모듈(200)은 헤드(20)의 일 측 하단에 장착되어 리세스(29) 측으로 노출된 톱(1)의 일부 길이를 수용하는 공간을 제공하는 것으로, 구체적으로 유압 실린더(210) 및 고정 브라켓(220), 베어링용 부시(230)와 톱날 가이드(240), 하우징(250)으로 구성되어 있다.

유압 실린더(210)는 헤드(20)의 일 측에 장착된 고정 브라켓(220)에 고정된 상태에서 하방을 향해 종 방향으로 형성되어 고정 브라켓(220)(또는 그 주변)에 형성된 동력 전달 수단에 의하여 하 방향으로 신장되거나 다시 원 위치로 수축이 된다.

하우징(250)은 통공(255)을 통해 톱(1)의 일부를 수용한 상태에서 베어링용 부시(230)와 톱날 가이드(240)가 일체적으로 결합되어 회전될 수 있는 공간을 제공하는 것으로, 고정 브라켓(220)의 하방에 위치하고 있다.

베어링용 부시(230)는 링 형상으로 형성되어 있어 링 형상 내부 공간을 통해 톱(1)이 지나가도록 하고 유압 실린더(210)의 하단과 연결이 되어 있음과 동시에 하우징(250) 내에서 톱날 가이드(240)와 일체적으로 형성이 되어 있는 것으로, 유압 실린더(210)가 하방으로 신장될 때 베어링을 매개로 반시계 방향으로 90°도 회전이 되고 이와 같이 회전이 될 때 일체적으로 결합된 톱날 가이드(240) 역시 회전될 수 있도록 하는 기능을 제공한다.

톱날 가이드(240)는 하우징(250)의 통공(255) 내에서 회전 가능하게 베어링용 부시(230)와 일체적으로 결합되어 있고 톱(1)의 일부 길이를 수용하는 공간, 즉 홀을 제공하는 것으로, 베어링용 부시(230)의 대향 측을 향해 연장 형성된 홀은 톱(1)의 종단면적보다 넓은 면적을 가지되 예를 들어 세로 길이가 가로 길이보다 더 긴 직사각형 형상으로 이루어져 톱(1)이 수직 상태를 취할 때에는 톱(1)에 접촉하거나 간섭 없이 톱(1)이 풀리(5)의 회전에 따라 원활하게 순환 회전을 할 수 있도록 하다가 유압 실린더(210)의 하강에 의하여 베어링용 부시(230)가 90°회전을 할 때 같이 90°회전을 하면서 수직하게 세워진 톱(1)을 수평 방향으로 눕히는 역할을 한다.

즉, 톱날 가이드(240)가 회전을 하게 될 때 이 톱날 가이드(240)의 홀을 지나는 톱(1)이 톱날 가이드(240)의 통공 내벽에 눌려지면서 최소한 리세스(29) 측으로 노출되어 지나는 톱이 수평 상태를 가지도록 회동될 수 있도록 한 것이다.

이러한 수평 회동모듈(200)을 통하여 톱을 수직 상태에서 수평 상태로 전환할 수가 있기 때문에 절삭 대상을 수직 방식은 물론 수평 상태로 절삭하도록 하는 특성을 제공한다.

도 5는 본 발명에 따른 고정모듈을 도시한 사시도이다.

고정 모듈은 좌우 1쌍으로 이루어져 절삭 대상(2)을 움직이지 않도록 좌우 양측에서 붙잡아 주되 전후 이동장치에 의하여 전후 이동이 되면서 절삭 대상의 표면과 접촉하도록 하는 역할을 제공하는 것으로, 바이스 플레이트(51)가 랙(44)과 LM 가이드(45) 상에 이동 가능하게 안착되어 있고 모터를 구비한 고정 본체(52)에서 연장된 실린더(53)의 신장 및 수축 작용에 의하여 지지대(55)가 수평 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치되어 있다.

즉, 고정 본체(52)에는 실린더(53)의 신장 및 수축 작용을 달성하도록 하는 모터 등의 구성이 설치되어 있어 실린더(53)의 수축 및 신장에 의하여 지지대(55)가 절삭 대상(2)을 향해 수평 방향으로 이동될 수 있으며 이러한 방식으로 지지대가 절삭 대상(2)을 견고하게 붙잡아 줄 수가 있다.

여기서, 지지대(55)는 고정 상태에서 절삭 대상(2)을 잡아주기 보다는 전후 이동장치에 의하여 랙(44) 및 LM 가이드(45)를 따라 전후 이동이 되면서 절삭 대상(2)의 표면에 접촉하면서 절삭 대상(2)을 잡아준다고 표현하는 것이 보다 정확할 것이다.

지지대(55)의 절삭 대상(2) 접촉 측에는 압력 감지 센서가 추가로 장착되는 것이 가능하고, 이 압력 감지 센서에서는 절삭 대상(2)과의 접촉에 의하여 지지대(55)에 미치는 압력을 측정하고 측정 압력 수치를 후술할 컨트롤러(100)에 전송할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 베이스(3)는 절삭 대상(2)이 안착되는 작업대(7)를 포함하고 있는 것과 동시에 전후 이동장치의 일 구성인 LM 가이드(45) 및 랙(44)이 설치되는 공간을 제공하고 있다. 이러한 베이스(3)는 절삭 대상(2)을 안착할 뿐 아니라 칼럼(10)을 지지하는 기능을 수행한다.

도 6은 본 발명에 따른 컨트롤러의 구성을 도시한 블록도이다.

본 발명에 따른 컨트롤러(100)는 풀리(5)를 회전시키는 구동 모터, 고정모듈의 실린더(53) 제어 및 상하 이동장치와 전후 이동장치의 제 1,2 서보모터(30,40)를 제어함으로써 본 발명에 따른 절삭 장치의 메인 컨트롤 기능을 수행하는 것으로, 이러한 기본적인 제어 기능 이외에 후술할 부가적인 제어 기능을 제공하는 것이 가능하다.

즉, 컨트롤러(100)는 상승 차등조절모듈(110)을 추가로 구비할 수 있는데, 이는 풀리(5)의 일 측(톱과 접촉하는 부위)에 추가적으로 장착되어 있는 2개의 압력 감지 센서(111) 및 수평 감지 센서(112)와 연동이 되어 있다.

벨트 형태의 톱(1)이 절삭 대상(2)을 절삭하는 과정에서 벨트 형태의 톱 고유 특성에 의해 절삭 대상(2)의 틈에 끼거나 맞물려 절삭 공정에 방해를 주거나 톱(2)이 다시 상승되지 않는다는 문제점이 존재할 수 있다.

특히, 톱(1)이 절삭 대상(2)에 끼었을 경우 길게 연장 형성된 톱(1)의 좌우측이 동일하게, 즉 수평하게 승강할 경우에는 톱(1)을 적절하게 절삭 대상(2)에서 빼어내지 못할 우려가 존재한다.

따라서 이러한 문제를 방지하기 위하여 상승 차등조절모듈(110)은 톱(1)이 절삭 대상(2)에서 절삭을 한 다음 다시 상승할 때 풀리(5)의 일 측에 형성된 2개의 압력 감지 센서(111)에 작용하는 압력, 즉 저항력이 일정 수치(즉, 통상적으로 톱날이 절삭 대상에 끼지 않았을 때 작용되는 압력 수치) 이상으로 판정이 된 경우, 2개의 압력 수치 중 압력 수치가 더 큰 측을 담당하는 볼 스크류(33)만을 일정 시간동안 구동한 다음 다른 측의 볼 스크류(33)를 구동하도록 하여 톱(1)을 수평하게 상승시키는 것이 아니라 일시적으로 일 측으로 기운 상태로 상승하도록 한다. 그 다음, 일 측으로 기운 상태에서 상승되는 톱(1)을 다시 수평 상태로 보정하여 상승하도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 상승 차등조절모듈(110)은 일 측의 볼 스크류(33)의 회전수를 다른 측의 볼 스크류(33)보다 증가하거나 아니면 일 측의 볼 스크류(33)만을 일정 시간동안 구동하도록 하여 일단 톱(1)이 절삭 대상(2)에서 빠지도록 한 뒤에 다른 측의 볼 스크류(33)를 구동 제어하도록 하고, 그 다음 컬럼(10)의 일 측에 장착되어 있는 수평 감지 센서(112)(높이 측정을 하는 광센서의 일종)가 톱(1)의 수평 상태를 감지하여 만일 수평 상태가 되지 않은 경우에는 수평 상태가 되도록 2개의 볼 스크류(33)에 대한 회전수를 차등 제어하여 톱(1)의 수평 상승 상태를 보장하도록 하는 것이다.

더불어, 컨트롤러(100)는 고정 제어 모듈(120)을 추가로 구비하는바, 고정 제어 모듈(120)은 고정 모듈의 지지대(55)가 절삭 대상(2)에 압착하는 정도를 제어하도록 한 것으로, 지지대(55)에 장착된 압력 감지 센서(121)의 압력 수치와 절삭 대상(2)에 대한 기본 성징을 입력하도록 하는 경도 입력 수단(122)에 의하여 지지대(55)의 압착 정도를 차등 제어하도록 한다.

구체적으로, 절삭 대상(2)의 경도를 파악할 수 있도록 사용자 내지 작업자가 절삭 대상(2)의 경도를 경도 입력 수단(122)(키를 구비한 입력장치의 일종으로 이해 가능)을 통해 입력을 하여 1차적으로 절삭 대상(2)에 가해질 지지대(55)의 압력을 가늠(즉 세팅)하도록 하고, 지지대(55)를 슬라이딩 이동시켜 절삭 대상(2)에 접촉하도록 하여 상기 가늠된 압력으로서 실린더(53)의 구동을 제어함으로 절삭 대상(2)에 압력을 가하되 이 때 지지대(55)에 미친 압력 수치를 압력 감지 센서(121)를 통해 파악함으로써 2차적으로 실제 지지대(55)에 미친 압력 수치를 통해 최종적으로 지지대(55)에서 가해질 압력을 보정 내지 결정하여 절삭 대상(2)을 최종적으로 판정된 지지대(55)의 압력으로 고정하도록 하는 특성을 제공한다.

이러한 구성을 가진 본 발명에 따른 절삭 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

작업대(7)에 안착이 된 절삭 대상(2)은 고정모듈의 고정 본체(52)에 연결되어 있는 실린더(53)의 신장에 의하여 지지대(55)에 접촉하게 되고, 고정 제어모듈(120)에 의한 제어를 통한 지지대(55)의 압박에 의하여 절삭 대상(2)이 고정이 된다.

이 때, 지지대(55)는 너무 세게 압박을 할 경우 전후 이동장치에 의하여 이동될 때 절삭 대상(2)까지 불필요하게 이동시킬 수가 있기 때문에 고정 제어모듈(120)의 적절한 제어 하에 결정된 압력을 지지대(55)가 갖도록 하여 절삭 대상(2)이 톱(1)에 의한 반발력으로 크게 정 위치를 이탈하지 않을 수준의 위치 고정 역할을 제공하도록 한다.

초기 상태에서 헤드(20)는 절삭 대상(2)과 이격된 상태, 즉 상부로 올라가 있는 상태는 가지는데 절삭 장치가 가동되면서 상하 이동장치의 기능에 의하여 하강하여 절삭 대상(2)에 접촉을 하면서 풀리 구동에 의해 순환 회전하는 톱(1)을 통해 절삭 대상(2)을 절삭한다.

절삭 대상(2)이 절삭되면 다시 헤드(20)가 상부로 상승하게 되고, 이와 동시 또는 순차적으로 전후 이동장치가 칼럼(10)을 특정 방향(절삭 대상의 형태와 위치 및 절삭 용도)을 따라 이동시켜 절삭 대상(2) 내에서 다른 절삭 위치에 칼럼(10)이 위치할 수 있도록 한다.

전후 이동장치는 컨트롤러(100)에 의하여 미리 세팅되어 있는 수치에 의하여 칼럼의 이동량을 설정 및 조절할 수 있으며 칼럼(10)을 이동시키는 정도는 절삭 대상(2)의 종류와 절삭 용도에 따라 다양하게 처리될 수 있다.

상하 이동장치에 의하여 톱(1)이 상하(수직)로 이동할 때는 톱(1)이 수직하게 세워져 있는 상태를 가지기 때문에 절삭 대상(2)을 수직 방향으로 절삭하게 되나, 절삭 대상을 수평 방면으로 절삭할 필요가 있는 경우에는 톱(1)을 90° 회전시켜 수평 방향으로 위치하도록 한 다음 전후 이동장치에 의하여 칼럼(10)을 전후 방향으로 이동시키면서 절삭 대상(2)을 수평 상태의 톱(1)에 의하여 수평하게 절삭할 수 있다.

구체적으로, 수평 회동 모듈(200)의 유압 실린더(210)를 하 방향으로 작동(신장)시켜 베어링용 부시가 반시계 방향으로 90° 회전하게 되고 베어링용 부시와 일체적으로 연결되어 있는 톱날 가이드 역시 90° 회전하면서 톱날 가이드 내에 위치하는 톱을 90° 회전하여 수평 방향으로 위치하도록 한 다음, 전후 이동장치를 구동하여 절삭 대상을 수평 방향으로 절삭하도록 한다.

반대로 유압 실린더를 상 방향으로 작동(수축)하도록 하여 베어링용 부시가 시계 방향으로 90° 회전하면서 동시에 톱날 가이드 역시 90° 회전을 하여 톱을 다시 수직하게 세울 수 있도록 한다.

더불어, 상하 이동장치의 구동으로 톱(1)에 의하여 절삭 대상(2)을 절삭하는 과정에서 톱(1)이 절삭 대상(2)에 끼었을 경우 컨트롤러의 상승 차등조절모듈(110)에 의하여 일 측의 볼 스크류(33)를 다른 측의 볼 스크류(33)보다 회전수를 높이는 방식 등으로 구동시켜 우선적으로 톱(1)이 절삭 대상(2)에서 빠지도록 한 다음 수평 상태로 보정하여 상승 이동을 시키도록 한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

1: 톱 44: 랙
3: 베이스 45: LM 가이드
5: 풀리 51: 바이스 플레이트
7: 작업대 53: 실린더
10: 칼럼 55: 지지대
20: 헤드 100: 컨트롤러
25: 서포터 200: 수평 회동모듈
30: 제 1 서보모터 210: 유압 실린더
33: 볼 스크류 230: 베어링용 부시

Claims (7)

1. 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치로서,
   절삭 대상이 안착된 작업대의 상부에 위치하는 것으로, 절삭 대상을 절삭하는 벨트 형태의 톱이 수직 상태로 기립된 상태에서 풀리에 귄취되어 상기 풀리 구동에 의하여 순환 회전하도록 하는 헤드;
   서포터를 통해 상기 헤드와 연결되되 상기 헤드의 후방에 기립 위치한 칼럼;
   상기 칼럼에 장착된 것으로, 상기 칼럼의 높이를 따라 수직 방향으로 연장된 상태에서 제 1 서보모터의 구동에 의해 회전되는 좌우 1쌍의 볼 스크류가 상기 서포터에 형성된 나사산과 나사산 결합을 하도록 구비되어, 상기 볼 스크류의 회전에 의하여 상기 서포터에 결합된 상기 헤드를 상하 이동시키는 상하 이동장치;
   상기 칼럼에 장착된 제 2 서보 모터의 구동으로 회전되는 피니언 및 상기 칼럼을 지지한 상태에서 상기 피니언과 결합되어 있는 랙과 LM 가이드를 구비하여, 상기 제 2 서보 모터의 구동으로 상기 LM 가이드를 따라 상기 칼럼을 전후 이동시키는 전후 이동장치;
   상기 헤드의 일 측에 형성되어 톱의 일부가 지나도록 하는 것으로, 수직 상태의 상기 톱을 수평 상태로 눌러 상기 전후 이동장치의 구동에 의하여 절삭 대상을 수평하게 절삭하도록 하는 수평 회동 모듈;
   상기 상하 이동장치와 전후 이동장치 및 수평 회동모듈을 제어하는 컨트롤러;로 구성되되,
   상기 수평 회동 모듈은,
   헤드의 일 측에 장착된 고정 브라켓에 고정된 상태에서 종 방향으로 연장 형성되어 수직 방향으로 신장 및 수축을 하는 유압 실린더;
   링 형상으로 형성되어 링 내부 공간을 통해 상기 톱이 지나도록 하되, 상기 유압 실린더의 하 측에 연결되어 상기 유압 실린더의 하강 시 90°회전하는 베어링용 부시;
   상기 고정 브라켓의 하부에 형성된 것으로, 상기 베어링용 부시를 통과한 상기 톱을 수용하는 통공을 구비한 하우징;
   상기 하우징의 통공에서 회전 가능하게 상기 베어링용 부시와 일체적으로 연결되어 있되 상기 하우징의 통공으로 진입한 톱이 지날 수 있는 홀을 구비하고, 상기 베어링용 부시의 90° 회전과 같이 회전되면서 상기 홀의 내벽에 의해 상기 톱을 수평하게 누르는 톱 가이드;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 헤드와 칼럼은 ∩ 자 형상으로 형성된 리세스를 구비하여, 상기 상하 이동장치에 의해 상기 헤드가 하강할 때 상기 리세스 부위에 절삭 대상이 삽입되도록 하고 상기 리세스의 하부를 지나는 상기 톱이 상기 절삭 대상과 접촉을 하되,
   상기 리세스의 상부 양 측 모서리 부위가 챔퍼 처리된 챔퍼 처리부;를 구비한 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 랙과 LM 가이드 상에 안착되어 있는 고정 모듈을 추가로 포함하되, 상기 고정모듈은,
   상기 랙과 LM 가이드 상에 전후 이동가능하게 안착된 바이스 플레이트;
   상기 바이스 플레이트 상에서 모터를 구비하여 실린더를 구동하도록 하는 고정 본체;
   상기 고정 본체의 모터 구동에 의하여 신장 및 수축이 되는 실린더;
   상기 실린더의 단부에 형성되어, 상기 실린더의 신장에 의하여 상기 절삭 대상에 압박이 되는 지지대;를 좌우 1쌍으로 구비하여, 상기 지지대에 의하여 절삭 대상을 좌우 압박 고정하도록 하는 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 헤드가 상승될 때 상기 톱에서 작용하는 압력을 감지하도록 상기 풀리의 일 측에 각각 설치된 2개의 압력 감지 센서를 포함하여, 상기 압력 감지 센서의 압력 수치가 기준 수치보다 높을 경우 상기 2개의 볼 스크류의 회전수를 차등 조절하여 상기 톱이 일 측으로 기운 상태에서 상승될 수 있도록 하는, 상승 차등조절모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 상승 차등조절모듈은,
   상기 칼럼의 일 측에 수평 감지센서를 추가로 구비하여, 상기 수평 감지 센서에서 상기 톱이 일 측으로 기울어 상승됨을 감지하였을 때 상기 2개의 볼 스크류를 차등 제어하여 상기 톱을 수평 상태로 보정하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 지지대의 내 측 부위에 장착된 압력 감지 센서의 압력 수치와 절삭 대상의 경도를 사용자로부터 입력받도록 하는 경도 입력 수단에 입력된 절삭 대상의 경도를 종합하여 상기 지지대에 가해지는 실린더의 압력을 조절하도록 하는 고정 제어 모듈;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 톱을 이용한 컬럼 이송형 절삭 장치.

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