공구고정장치를갖는화염절단기

공구 고정 장치를 갖는 화염 절단기

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 공구 고정 장치(tool fixing device)를 갖는 화염 절단기(flame cutting machine)에 관한 것이다.

공구 고정 장치는, 공구 요소가, 특히 토오치 캐리지(torch carriage)에 도달하게 되는 플라즈마 토오치의 노즐들이 토오치 캐리지에 대부분 자동적으로 부착될 수 있게 하는 장치를 의미한다.

토오치 캐리지는 기계 프레임 상에서 Y방향으로 통상의 방식으로 이동될 수 있다. 기계 프레임은 그 순번에 있어서 X방향으로 토오치 캐리지에 대하여 직각으로 진행될 수 있다. 청구항 1의 전제부에서의 "작동 가능하게"란 용어는, 토오치 캐리지 및 기계 프레임의 이러한 교차 이동이 공작물에 대하여 공구를 준비하지만 토오치 캐리지 상에서 공구 또는 공구 요소를 변경시키지 않도록 통상적으로 수행된다는 것을 의미한다. 본원 명세서에서 사용된 "토오치 캐리지"라는 용어와, 함께 사용된 "횡단 캐리지"란 용어는 동의어이다.

플라즈마 토오치에 의한 절단, 마킹(marking) 공구에 의한 마킹, 산소아세틸렌 토오치에 의한 절단, 또는 산소아세틸렌 용접과 같이 화염 절단기에 의해 종래 기술에 따라 다양한 기능이 수행될 때, 토오치 캐리지에는 통상적으로 여러 스테이션에 요구되는 공구들이 토오치 캐리지 상에서 서로 나란히 설비되어서 작업 종류에 따라 사용 위치로 이동된다. 게다가, 요구된다면, 공구들이 전체적으로 교환된다. 그러나, 수동으로 수행되는 이러한 교환은 귀찮은 것으로 알려져 있고 중단 시간을 연장되게 한다. 토오치 캐리지의 수 개의 스테이션에 여러 공구들을 나란히 영구적으로 설치하는 것은 다른 것들 중에서도 토오치 캐리지가 이에 대응하여 폭이 넓게 되어서 큰 중량을 취하여야 하므로 가속력을 증가시키거나 작동 속도를 감소시킨다는 단점을 갖는다. 더구나, 모든 공구들에 대해 사용될 수 있는 화염 절단기의 작동 폭은, 각각의 경우에서 그 위치가 일치하지 않는 최외곽 스테이션들의 위치들이 고려되어야만 하므로 제한된다. 노즐이 짧은 서비스 수명만을 가지며 빈번히 교환되어야만 하는 플라즈마 토오치의 경우에, 플라즈마 토오치 전체가 아니라 마모를 실제로 받는 노즐의 일부분만을 교환하는 것이 이미 공지되어 있다. 그러나, 이를 실행하기 위하여, 토오치는 분해되고 재조립되어야 하는데, 이는 복잡하고 시간 소모적인 작업이다. 이러한 방식으로 조립될 수 있는 플라즈마 토오치에서, 주 아크 및 파일럿 아크를 위한 불활성 가스, 절단 가스, 전류뿐만 아니라 분사용 물과, 안전 회로 및 코딩(coding)을 위해 제공될 수도 있는 신호 전압이 안내되어 오게 되는 절단 포인트(cutting point)를 갖는 교환 가능 노즐을 설비하는 것도 공지되어 있다.

본 발명의 목적은 저중량의 토오치 캐리지를 가지고 전체 작동 폭을 유지하면서 기계의 다기능이 수행될 수 있는 방식으로 복잡하지 않은 기술 수단을 사용하여 화염 절단기를 구성하는 것이다. 이러한 장비 상에서의 공구 요소의 교환은 신속하게 수행될 수 있고, 이러한 작업은 마모를 받게 되는 요소, 특히 플라즈마 토오치용 노즐의 교환에 적당하게 된다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 주어진 특징을 갖는 화염 절단기의 구성에 의해 성취된다.

본 발명의 원리에 따르면, 덮개가 마련되고 수 개의 공구 요소 캐리어 스테이션 및 조절 장치를 갖는 공구 요소 캐리어로 실질적으로 구성되며, 상기 조절 장치는 공구 요소 캐리어의 공구 요소 캐리어 스테이션에 삽입된 선택된 공구 요소가 본 발명의 일부를 형성하는 공구 요소 삽입 및 제거 장치에 대하여 양호하게는 동축인 예비 설정 위치에 배치되는 방식으로 선택된 공구 요소, 특히 노즐이 공구 요소 삽입 및 제거 장치에 의해 제거되기 위해 개방 상태에 놓이도록 공구 요소 캐리어가 덮개 외부의 먼지 보호부를 갖는 위치로부터 부분적으로 이동될 수 있게 하는 교환 장치가 얻어진다. 공구 요소 삽입 및 제거 장치에 대하여 고정 예비 설정 위치에 배치된 선택된 공구 요소가 상기 위치로부터 토오치 캐리지에 부착된 공구로 인가될 수 있기 전까지, 공구 요소는 상기 공구 요소가 공구 요소 삽입 및 제거 장치에 의해 먼저 픽업되어 공구 요소 캐리어의 빈 공구 요소 캐리어 스테이션 내로 가져와질 수 있도록, 본 발명의 일부를 형성하지 않는 공구 고정 장치에 의해 토오치 캐리지에 있는 공구로부터 해제된다. 이를 위해, 공구 요소 캐리어는 먼저 공구 요소 삽입 위치 내로 진행한다. 요구되는 공구 요소의 제거와, 토오치 캐리지에 있는 공구 요소에의 부착에 의해 공구 요소 교환이 완료된 후에, 공구 요소 캐리어는 다시 덮개 내로 완전히 삽입되므로, 공구 요소 캐리어 내에, 특히 토오치 캐리지에 있는 공구에 대한 간단한 이동 작동 및 여기에서의 부착으로 인해 공구의 상부측에 위치된 절단 포인트 내에 삽입된 공구 요소가 먼지로부터 보호되게 한다. 전술된 공구 요소의 교환으로부터 알 수 있듯이, 공구 요소 캐리어는 공구 요소 캐리어에서 준비 유지되는 그룹 내에 포함된 교환 가능 공구 요소들의 개수보다 많은 적어도 하나의 공구 요소 캐리어 스테이션을 갖는다. 상이한 공구들이 토오치 캐리지의 캐리지 스테이션에서 화염 절단기에 의해 작동될 때, 공구 요소 캐리어에 삽입된 그룹의 공구 요소들은 상이하다. 마모를 받게 되는 공구 요소, 특히 토오치 캐리지에 있는 토오치의 노즐의 교환을 위한 설비만이 이루어진다면, 공구 요소, 즉 공구 요소 캐리어에서 고정된 노즐들은 서로 유사할 수 있다.

본 발명의 특히 효과적인 실시예는 청구항 2에 따라, 공구 요소 캐리어가 공구 요소 캐리어 스테이션으로서의 서랍형 요소의 기부 내에서 일련의 구멍을 갖는 서랍형 요소로 구성되고 후드형 덮개에 대하여 수평으로 변위될 수 있는 것과, 서랍형 요소가 선형 조절 장치에 연결되는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성은 복잡하지 않지만, 후드형 덮개에 의하여, 공구 요소가 공구 요소 캐리어에 삽입된 상태로 공구 요소 캐리어가 후드형 덮개에 의해 덮이는 폐쇄 위치에서 먼지로부터 양호하게 보호되도록 한다. 선형 조절 장치는 공구 요소 캐리어를 폐쇄 위치로부터 공구 요소 교환 위치로 진행시키기 위해 사용되며, 이에 의해 공구 요소 캐리어 스테이션이 사용될 다음 공구 요소에 따라 선택된다.

청구항 3에 따르면, 승강 실린더가 조절 가능 공구 요소 캐리어 아래에서 공구 요소 삽입 및 제거 장치로서 공구 요소 캐리어에 대하여 고정 배치되는데, 선택된 공구 요소 캐리어 스테이션이 승강 실린더 위에 동축으로 위치된다. 이러한 방식으로, 공구 요소 캐리어로부터의 공구 요소의 안전한 제거가 보장된다. 따라서, 이와 동일한 것이 토오치 캐리지에 있는 공구로부터 공구 요소 캐리어의 빈 공구 요소 삽입 위치로 해제된 공구 요소의 제거에도 적용된다.

유리하게는, 서랍형 요소에는 덮개 후드로 폐쇄된 위치에서 승강 실린더를 덮는 수평 덮개면이 마련된다. 이러한 방식으로, 덮개 후드 및 공구 요소 캐리어의 크기와 이들의 중량은 낮게 유지될 수 있으며, 이에도 불구하고 승강 실린더에 대하여 효과적인 먼지로부터의 보호가 제공된다.

폐쇄 위치에서 공구 요소 캐리어에 걸쳐 후드형 덮개 아래에 위치되는 공간의 먼지 보호는 서랍형 요소의 전방 단부벽에 의해 완전하게 되며, 이때 전술된 덮개면은 단부벽의 전방에 위치된다. 서랍형 요소의 단부벽은 후드형 덮개의 대응하는 외측 단부벽에 대향하여 위치될 수 있으며, 따라서 후드형 덮개는 서랍형 요소와 함께 변위될 수 없다.

선형 조절 장치의 적어도 일부분은 덮개에 의해 덮일 수 있는 서랍형 요소의 구역에서 청구항 6에 따라 유리하게 수용될 수 있다. 이러한 방식으로, 선형 조절 장치의 이러한 부분도 공구 요소 캐리어의 폐쇄 위치에서 먼지로부터 보호된다. 선형 조절 장치의 이러한 부분의 경우에, 승강 실린더, 또는 모터의 피니언과 맞물리는 치형 랙(toothed rack)이 사용될 수 있다.

하나의 변형예에서, 공구 비축부, 즉 공구 캐리어와, 그 덮개와, 조절 장치뿐만 아니라, 공구 요소 삽입 및 제거 장치는 토오치 캐리지에 부착된다. 이러한 구성에 의해, 전술된 구성 요소들은 토오치 캐리지와 동시에 작동 가능하게 변위되어야 하지만, 이를 위해, 공구가 위치되어 있는 캐리지 스테이션을 갖는 토오치 캐리지가 공구 준비 위치로 진행되도록 특별한 조절 이동이 수행될 필요는 없으며, 여기서 캐리지 스테이션은 공구 비축부에 대하여 설정 위치에 위치된다.

한편, 청구항 8에 따른 변형예에서, 공구 비축부, 즉 공구 캐리어와, 그 덮개와, 조절 장치뿐만 아니라 공구 부픔 삽입 및 제거 장치는 기계 프레임에 부착되며, 공구 비축부에서의 공구 요소 교환에 따라 토오치 캐리지를 교환 준비 위치로 진행시키는 수단이 제공된다. 여기에서, 공구 요소 캐리어 및 이와 협동하는 구성 요소를 부착시키기 위한 더 많은 공간이 이용될 수 있다.

한편, 청구항 9에 따른 제3 변형예에서, 공구 캐리어와, 그 덮개와, 조절 장치뿐만 아니라 공구 요소 삽입 및 제거 장치는 이들이 정지 상태로 있도록 배치된다. 이러한 구성은 공간 관점으로부터 가장 적은 제한을 받는다. 그러나, 이를 위해서는, 일반적으로 말하면, 공구 비축부에서의 교환 준비 위치를 성취하도록 토오치 캐리지 및 기계 프레임의 조절 이동이 수행되어야 한다.

공구 요소 캐리어 내로 삽입되고 교환될 수 있는 공구 요소들에는 청구항 10에 따라 각각의 경우에 만능 절단 포인트(universal cutting point)가 제공된다. 절단 포인트의 만능 특성은 토오치 캐리지의 캐리지 스테이션에 어떤 상이한 공구 요소가 제공되는가에 따라 설정된다. 이러한 방식으로 완성될 수 있는 공구들은 특히, 플라즈마 토오치, 마킹 공구 및 산소아세틸렌 토오치를 포함할 수 있다. 플라즈마 공정만이 수행될 것이라면, 만능 절단 포인트는 단지 불활성 가스, 절단 가스, 주 아크 및 파일럿 아크용 전원뿐만 아니라, 분사용 물을 전달하기 위해 설치되어야 한다. 산소아세틸렌 공정만이 사용되는 경우에는, 만능 절단 포인트는 단지 가열 산소, 절단 산소 및 연료 가스를 전달하는 것을 요구한다. 2가지 경우에 있어서 이들에는, 공구 요소를 코딩하기 위해 필요하고 안전 회로에 송신되는 신호들을 위한 접점이 추가되어야만 한다.

이제, 본 발명을 이하의 5개의 도면을 기초로 하여 설명하기로 한다.

도1은 공구 요소 비축부가 고정되어 있는 상태에서의, 화염 절단기와 관련한 공구 비축부/공구 요소 캐리어 스테이션의 배열의 제1 변형예를 도시한다.

도2는 관련 구성 요소들을 갖는 공구 요소 캐리어를 개방 위치에서 도시한다.

도3은 도2의 상세부, 즉 교환 가능 공구 요소로서의 노즐을 도시한다.

도4는 도2에 따른 공구 요소 캐리어를 폐쇄 위치에서 도시한다.

도5는 공구 요소 비축부가 기계 프레임과 함께 변위되도록 배치된 상태에서의, 화염 절단기와 관련한 공구 요소 비축부/공구 요소 캐리어의 배열의 제2 변형예를 도시한다.

동일 요소들은 도면에서 대응하는 도면 부호들로 나타나 있다.

도1에서, 도면 부호 1은 하나가 도면 부호 2로 나타난 2개의 레일[다른 하나의 레일(3)은 도5에 도시됨) 상에서 X방향으로 진행할 수 있는, 절결 형태로 도시된 화염 절단기의 기계 프레임과 관련된다. 기계 프레임(1)은 Y방향으로 횡단할 수 있는 토오치 캐리지(4)를 포함하며, 공구가 부착될 수 있는 단일 캐리지 스테이션이 도면 부호 5로 나타나 있다. 상세히 도시되지 않은 종래 구성의 공구 고정 장치도 상기 캐리지 스테이션에 위치된다.

도1에 따른 실시예에서, 필수 구성 요소로서 공구 요소 캐리어를 포함하는 공구 요소 비축부(6)는 도시되지 않은 작업 테이블에서 어느 한 위치에 기계 프레임(1) 및 토오치 캐리지(4)에 대하여 고정되어 캐리지 스테이션(5)이 공구 요소 비축부를 통해 조절될 수 있도록 배치된다.

공구 요소 비축부의 상세부는 도2 내지 도4에 도시되어 있다.

도면에서, 공구 요소 비축부는 공구 요소 캐리어로서의 서랍형 요소(7)뿐만 아니라 후드형 덮개(8)를 포함하며, 후드형 덮개로부터 서랍형 요소가 도2에 도시된 바와 같이 꺼내진다. 서랍형 요소(7)에는 후드형 덮개(8)가 전방에서 폐쇄될 수 있게 하는 전방 단부벽(9)이 제공된다. 후드형 덮개는, 도면에서 볼 수 없고 도면 부호로 나타나 있지 않지만 전방 단부벽과 유사한 후방 단부벽을 갖는다. 또한, 서랍형 요소(7)는 수직으로 고정되어 있도록 배치된 승강 실린더(12)가 서랍형 요소(7)의 폐쇄 위치에서 덮일 수 있게 하는 덮개면(11)을 포함한다(도4 참조).

또한, 서랍형 요소(7)는 일련의 구멍이 형성된 기부(base, 7a)를 포함하며, 구멍들 중 하나가 도면 부호 13으로 나타나 있다. 구멍들은 일련의 공구 요소(14 내지 19)를 위한 공구 요소 캐리어 스테이션을 형성한다. 공구 요소들은 특히 노즐로서 구성되며, 도3에서 별개로 도시된 공구 요소(18)를 참조하여야 한다.

공구 요소 형태인 노즐에는 상부측에 만능 절단 포인트(20)(도3 참조)가 제공되며, 만능 절단 포인트는 노즐이 플라즈마 공정용 노즐인 경우에 불활성 가스와, 절단 가스와, 물 분사용 물과, 주 아크 및 파일럿 아크뿐만 아니라 코딩 및 안전 회로를 위한 전력을 전달하는데 적당하다. 노즐이 산소아세틸렌 공정용으로 구성된 경우에, 만능 절단 포인트는 가열 산소, 절단 산소 및 연료 가스를 전달하기 위한 연결부와, 코딩 및 안전 회로용 접점을 포함한다.

특히, 도2 및 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 서랍형 요소(7)는 도4에 따른 폐쇄 위치로부터 도2에 따른 개방 위치로 변위될 수 있고, 이를 위해 선형 조절 장치(22)가 사용된다. 이러한 종류의 선형 조절 장치(22)의 요소로서 실린더(21)가 도2에 도시되어 있다. 이러한 구성에서, 실린더는 후드형 덮개(8)에 의해 덮일 수 있어서 먼지로부터 보호되는 방식으로 서랍형 요소(7)에 배치된다.

선형 조절 장치(22)에 의하면, 서랍형 요소(7)는 도시되지 않은 제어 장치의 보조에 의해 후드형 덮개(8)로부터, 선택된 공구 요소 캐리어 스테이션, 즉 구멍(13)이 승강 실린더(12) 위에 위치되는 정도까지 제거된다. 2개의 공구 요소 캐리어 스테이션들 사이의 거리, 또는 공구 요소 캐리어 스테이션에서 승강 실린더의 중심축(23)까지의 거리가 도4에서 A로 나타나 있다. 이러한 거리는 공간 크기로서 설명될 수도 있다.

공구 요소를 교환하기 위해, 먼저 서랍형 요소(7)는 후드형 덮개(8)로부터, 비어 있는 공구 요소 캐리어 스테이션이 승강 실린더(12) 위에 위치되는 정도까지 제거된다. 이 위치에서, 승강 실린더(12) 위에서 진행하는 토치 스테이션(5)에 있는 공구로부터 해제된 공구 요소는 공구 요소 캐리어 스테이션, 예컨대 구멍(13) 내로 하강될 수 있다. 이후에, 선택 작동으로서 설명될 수도 있는 작동 상태에 있는 서랍형 요소는 승강 실린더(12) 위에서 다음 작동을 위한 요구되는 공구 요소에 의해 가압된다. 그리고 나서, 선택된 공구 요소, 예컨대 노즐(18)은 캐리지 스테이션에 단단히 고정되도록 위치된 공구 요소에의 부착 위치로 승강 실린더에 의해 상방으로 가압된다. 이러한 방식으로 함께 가져오게 된 공구 요소들은 공구가 작동 준비 상태에 있도록, 도시되지 않은 공구 고정 장치에 의해 서로 단단히 연결된다. 그리고 나서, 서랍형 요소(7)는 후드형 덮개(8) 내로 가압되어 먼지로부터의 보호를 제공하도록 한다.

도5에 도시된 공구 요소 비축부(6)의 구성은 화염 절단기의 기타의 기본적으로 유사한 구성을 갖는 도1에 도시된 공구 요소 비축부의 구성과 상이하다. 도5에 따른 공구 요소 비축부(6)는 기계 프레임(1)과 함께 변위되도록 기계 프레임(1)의 측편(1a)에 부착된다. 도시되지 않은 공구 요소 교환을 위한 토치 캐리지의 제어는 이에 적합하게 되어야 한다. 기계 프레임의 위치 결정 이동은 이러한 목적을 위해 생략될 수 있다.

공구 요소 비축부 및 공구 요소 캐리어의 이러한 기능에 의해, 공구 요소의 확실한 부착과, 토치 캐리지로부터의 공구 부픔의 확실한 해제가 종래의 공구 고정 장치에 의해 성취될 수 있게 하는 정도의 정밀도가 성취될 수 있다.