종이 드럼의 압형장치{SQUEEZE MOLDING APPARATUS OF FIBER DRUM}
본 고안은 포장용기로 사용되는 종이드럼(fiber drum)의 압형장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면 관체형으로 된 종이드럼의 양측 단부에 대한 보강력과 마감용 캡을 체결하기 위하여, 드럼체 원주 단부에 환상돌조를 압형하고 종이드럼을 들어 운반하기 위하여, 드럼체의 주면에 돌출부를 압형하는 압형장치에 관한 것이다. 일반적으로 종이드럼은 화학약제나 화학물품을 수납 포장하는 목적으로 많이 사용되고 있으며, 다수의 종이를 겹쳐지게 접착하여 길다란 관체형으로 성형한 것을 필요한 길이로 절단하여 양단부에 캡을 씌워서 밀봉시키는 것으로, 관경과 길이가 각기 다른 여러 종류의 종이드럼을 제작하며, 이러한 종이드럼은 산업분야에서 포장용기로 유용하게 사용되고 있다. 상기한 종이드럼은 절단된 상, 하부 주연부가 매우 약하기 때문에 파손의 우려가 많고 보강수단이 필요하므로 종래에는 도1과 같이 종이드럼의 상, 하부 단부에 금속보강테(S)를 씌워서 시밍작업으로 일체화되게 보강하였다. 상기한 금속보강테(S)가 처리된 종이드럼은 취약부분인 외단부의 강도가 향상되어 파손이 방지되고, 또한 캡(뚜껑)을 결합하기 위한 플렌지 기능도 크게 향상되지만, 사용된 종이드럼을 폐기 처리할 때 문제점이 많음을 실제 사용상에서 알 수 있었다. 즉, 사용된 다수의 종이드럼은 사용자측에서 폐기시켜야 하고, 폐기된 종이 드럼은 재활용을 목적으로 수거되는바, 종래의 종이드럼은 양쪽 단부에 금속재질의 보강테가 일체로 고정되어 있기 때문에 이를 분리시키지 않으면 수거 대상에서 제외되는 문제점이 있었다. 따라서 사용자측에서는 사용된 다수의 종이드럼을 버리기 위해서 별도의 공구와 작업인을 이용하여 종이드럼에서 금속보강테를 분리시켜야만 폐기시킬 수 있는 문제점 때문에, 근래에는 사용된 종이드럼을 제작자가 수거해 가도록 강요하거나 제작공장으로 반송시키는 일이 빈번한 문제점이 있었다. 상기한 문제점 때문에 종이드럼에 금속보강테를 결합하지 않고 자체적으로 보강구조를 갖는 새로운 구조의 종이드럼이 알려져 있다. 도2는 개선된 종이드럼의 일부를 절결한 사시도이고 도3은 동 종이드럼의 제조공정순서를 나타낸 설명도이다. 종이드럼(D)의 드럼체는 금속드럼의 경우와 동일하게 밑판(u)과 상판(캡)(c)을 체결밴드(b)와 림(r)에 의하여 체결하기 위하여 드럼체의 상단부와 하단부의 주연부에 환상돌조(t)가 일체로 형성되어 있다. 도2에 표시된 바와 같이, 종이드럼의 가공에 있어서, 공정의 ①단계는 관상의 드럼 소재(m)를 소정의 길이로 재단하고, ②단계는 압형수단에 의하여 재단된 드럼체의 일단부(e)에 안쪽으로 만곡된 환상돌조(t)를 형성하고, ③단계는 압착수단에 의하여 압형된 돌조(t)를 납작한 형태로 압착가공하며, ④단계는 드럼체를 들어올리기 위하여 압형수단에 드럼체의 주면에 외측으로 돌출된 돌출부(p)를 형성하고, ⑤단계는 압형수단에 의하여 드럼체의 반대쪽 하단부(e')에 안쪽으로 만곡된 환상돌조(t')를 압형하고, ⑥ 단계는 가압수단에 의하여 환상돌조를 압착가공하여 종이드럼(D)을 제조한다. 이러한 종이 드럼 제조의 각 공정마다 여러 가지 압형수단이 사용되며, 종래에는 금속 캔의 시머기(seamer)를 이용하여 드럼체를 회전하면서 주연부를 금형롤러로 가압하여 주연부가 만곡된 환상돌조로 가공성형 하였다. 또 가공할 드럼체를 고정시키고 금형롤러를 드럼체의 주위로 회전시키어 환상돌조를 성형하는 것도 있다. 그러나 종이는 금속판과 같은 연전성(延展性)과 절곡성(折曲性)이 부족하여 종래의 압형수단으로는 종이드럼의 불량품이 많이 생기어, 생산수율이 높지 못하고 여러 공정을 개별적으로 실시하므로서 상대적으로 생산코스트가 높게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기 드럼제조 공정의 ②단계인 "드럼체의 일단부에 만곡된 환상돌조(t)를 압형하는" 종이드럼 압형장치를 제공하려는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 드럼제조 공정의 ④단계인 "드럼체의 주면에 돌출부 (p)를 압형하는" 종이드럼 압형장치를 제공하려는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 종이드럼에 있어서, 종이드럼의 상판 및 하판을 덮기 위한 덮개를 드럼체의 원주 단부에 압형되는 환상돌조와, 드럼체를 들어 운반하기 위한 드럼체의 주면에 압형되는 돌출부를 보다 확실하고 신속하게 압형 가공하고 불량품이 거의 생기지 않아, 종이드럼의 생산수율을 보다 높이고 또 그만큼 생산코스트를 저렴하게 하며, 상품성이 양호한 고품질의 종이드럼을 다량 생산하여 제공하려는데 있다. 본 발명의 종이드럼(fiber drum)의 압형장치는, 종이드럼의 단부에 덮개를 덮어 체결밴드를 체결하는 환상돌조를 압형하기 위하여, 가공할 드럼체의 원주 단부를 협지하는 척기구와, 척기구에 의하여 협지된 드럼체의 원주 단부를 가압하여 환상돌조를 압형하는 금형기구와, 척기구에 드럼체를 밀어 넣거나 발취하는 압지기구의 결합으로 구성되어 있다. 본 발명의 척기구는 기대의 중간부에 위치되며, 가공할 드럼체의 중심에서 드럼체의 내주면의 원주를 복수개로 분할한 형태인 부채꼴의 내부 협지편이 중앙부의 개폐공을 중심으로 반경방향으로 이동 가능하게 설치되어 개폐공에 출입되는 척봉에 의하여 내부 협지편이 외측으로 벌어지거나 스프링에 의하여 수축 동작하여 드럼체를 내부에서 협지하게 되어 있다. 또 상기 내부 협지편의 외측 원주위(圓周圍)에는 복수개의 원호상의 외부 협지판이 외부 지지판에 배치되어 있고, 각 외부 협지판 마다 유압실린더에 의하여 드럼체의 중심방향으로 작동하여 상대의 내부 협지판과 함께 드럼체의 외주면을 협지하게 되어 있다. 따라서 내부 협지편과 외부협지편에 의하여 가공할 드럼체를 견고하게 협지할 수 있다. 본 발명의 금형기구는 상기 척기구에 의하여 협지된 드럼체의 원주단부를 가압할 수 있는 원형의 압형홈이 형성된 금형이 유압실린더에 의하여 전후로 작동되는 작동판에 램에 의하여 지지되어 있다. 따라서 유압실린더의 강력한 압력으로 금형이 드럼체의 원주단부를 가압하여 환상돌조를 압형할 수 있다. 본 발명의 압지기구는 기판에 설치된 이동대가 핸들로 조작하는 나사봉에 의하여 전후로 이동하게 되어 있고 이동대에 축으로 설치된 압지판에 복수개의 지지봉이 배치되어 가공할 드럼체를 올려놓게 되어 있다. 따라서 가공할 드럼체를 압지판의 지지봉 사이에 끼우고 이동대를 전진시키어 상기 척기구의 벌어진 내외 협지편 사이로 드럼체를 삽입하여 환상돌조를 압형하기까지 그대로 정지하고 환상돌조가 압형된 후 내외의 협지편이 벌어지면 이동대를 후퇴시키어 가공된 드럼체를 발취할 수 있다. 본 발명장치에 의하면 확실하고 안전하게 고품질의 종이드럼을 압형가공할 수 있다. 즉, 압지기구의 후퇴한 압지판의 지지봉 사이에 가공할 드럼체를 가로방향으로 올려놓고 핸들로 나사봉을 조작하여 이동대를 전진시키어 드럼체의 일측 원주단부를 상기 척기구의 벌어진 내부 협지판과 외부 협지판 틈 사이에 끼운다. 이때 드럼체의 원주단부가 척기구의 뒤쪽으로 약간 관출되게 삽입위치를 정하여 실행한다. 이어서 척기구의 내부 협지편은 중심부의 개폐공으로 척봉을 삽입수단에 의하여 삽입하여 원주방향으로 벌어지게 하여 가공할 드럼체의 내주면을 협지하고 한편 외부 협지편은 유압실린더에 내부 협지편측으로 작동하여 가공할 드럼체의 외주면을 협지한다. 즉, 내부 협지편과 외부협지편이 서로 가공할 드럼체의 원주면을 강력하게 협착하여 고정시킨다, 그다음 금형기구의 유압실린더에 의하여 금형을 전진시키어 척기구에 의하여 협지 고정된 드럼체의 원주단부를 가압하여 금형의 압형홈에 의하여 내측으로 만곡되는 환상돌조를 압형가공한다. 이와 같이 드럼체에 환상돌조를 압형한 다음에는 처음의 역순동작에 의하여 금형은 후퇴복귀되고 척기구의 내외 협지편은 벌어지거나 수축되어 드럼체를 해방하며 압지기구의 이동대는 후퇴하여 압형가공된 드럼체를 발취하여 반복적으로 압형가공하는 것이다. 또 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 척기구의 내외 협지편마다 상대적으로 돌출부를 압형할 수 있는 한쌍의 숫금형과 암금형을 형성하여, 드럼체를 협지하는 동작과정에서, 종이드럼을 운반 취급할 때 손잡이로 사용하거나 또는 기구로 들어 올리기 위한 돌출부를 압형할 수 있다. 이 경우에는 드럼체에 환상돌조와 드럼체 주면에 돌출부를 동시적으로 압형이 가능하기 때문에 2단계의 가공공정이 1단계의 가공공정으로 단축될 수 있다. 종이드럼의 소재는 두터운 종이층에 합성수지재질이 적층 또는 흡수되어 있기 때문에 압형가공이 가능한 강도와 가소성이 어느정도 구비된 소재이다. 본 발명에서 척기구와 금형기구및 압지기구는 각각 독립적인 기능을 유지하면서 서로 유기적인 관계로 작동되기 때문에 각 기구의 기계적 간섭이 없고 각 기구의 정비수리가 용이하다. 또 척기구와 금형기구의 유압실린더는 별도의 제어기구에 의하여 동작제어가 가능하며, 척기구와 금형기구가 연동작업으로 인하여 작업능률을 높일 수 있는 이점이 있다. 또 기계적 구조가 비교적 간단하여 가동중 고장의 우려가 적다. 특히 종이드럼의 드럼체에 환상돌조와 돌출부를 동시에 압형할 수 있기 때문에 그만큼 공정의 단축으로 생산코스트를 절감할 수 있으며 불량품이 거의 생기지 않아, 상품성이 우수한 고품질의 종이드럼을 보다 다량으로 생산 할 수 있다.
본 발명의 종이드럼의 압형장치는, 종이드럼(D)의 드럼체의 원주 단부(e) 를 협지하는 척기구(1)와, 척기구(1)에 협지된 드럼체의 단부 (e)를 가압하여 환상돌조(t)를 압형하는 금형기구(2)와, 척기구(1)에 드럼체를 삽입하거나 발취하는 압지기구(3)가 하나의 대판(4)위에 가로로 배치되어 있다. 도4및 도9에 표시된 바와 같이 본 발명에서 척기구(1)는, 압형가공할 드럼체의 원주단부의 내측과 외측에서 서로 협지하는 내부 협지편(1a)과 외부 협지편(1b)으로 구성되며, 종이드럼의 내주원을 복수개(도면에는 6개)로 분할한 형태인 부채꼴의 내부 협지편(1a)은 개폐공(1c)을 중심으로 방사상 배열로 금형기구(2)의 지지판(2f)에 지지된 관상의 지지부재(1k)에 지지핀과 스프링(1s)에 의하여 설치되어 있다. 이 내부 협지편(1a)은 원추형의 두부를 가진 척봉(1r)이 개폐공(1c)으로 출입(진퇴)함에 따라 각 협지편(1a)이 원주의 반경방향으로 작동하여 협지부(1a')로 이루어지는 원호(C1)가 확장되거나 수축되어 드럼체를 협지하거나 해방하게 되어 있다. 이때 내부 협지편(1a)의 작동거리는 척봉(1r) 굵기의 반지름 범위가 된다. 척기구(1)의 외부 협지편(1b)은 내부 협지편(1a)과 대향하여 서로 협지할 수 있도록 협지부(1b')가 호상(弧狀)으로 되어 있고 내부 협지편(1a)과 대향하여 복수개의 외부 협지편(1b)이, 드럼체의 출입공(1h)이 형성된 지지판(1f)에 배치되고 유압실린더(1v)와 연결부재(1t)에 의하여 드럼체를 향하여 작동 가능하게 설치되어 있다. 각각의 외부 협지편(1b)은 해당 실린더(1v)에 의하여 작동되기 때문에 가압력이 커서 드럼체에 대한 협지력이 강력하고 또 내부 협지편(1a)은 척봉(1r)이 중심부의 개폐공에서 받치고 있기 때문에 외부 협지편(1b)에 대한 대응력이 크다. 본 발명에서 금형기구(2)는 드럼체의 단부(e)를 압형하는 원형의 압형홈(2g)이 형성된 금형(2m)이 수개의 지지램(2r)에 의하여 지지판(2f)에 설치되고 금형(2m)의 지지램(2r)은 유압실린더(2v)에 의하여 작동되는 작동판(2p)에 결합되어 진퇴하게 되어 있다 지지판(2f)의 중앙부에 장착된 액츄에이터(1u)에 의하여 작동되게 상기 척봉(1r)이 설치되어 있고 척봉(1r)의 나사부(1n)와 너트(1n')에 의하여 척봉(1r)의 두부가 상기 내부 협지편(1a)의 개폐공(1c)으로 삽입되는 간격을 조절할 수 있으며 액츄에이터(1u)에 의하여 척봉(1r)은 지지부재(1k)의 관공을 통하여 내부 협지판(1a)의 개폐공(1c)으로 삽입되면서 내부 협지편(2a)을 원주방향으로 밀어내어 원호(C1)를 확장시키어 드럼체의 내면을 협지시키는 동시 외부 협지편(1b)이 드럼체를 내부 협지편측으로 가압 협지하고 금형(2m)의 압형홈(2g)이 드럼체의 단부(e)를 가압하여 만곡된 환상돌조(t)로 압형하게 되어 있다. 본 발명에서 압지기구(3)는 기대(3a)에 설치된 이동대(3b)가 핸들(3h)로 조작되는 나사봉(3s)에 의하여 전후로 이동되게 설치되고 이동대(3b)에는 종이드럼을 안착시킬 수 있는 폭과 간격으로 복수개의 지지봉(3r)이 배치된 압지판(3p)이 지지축(3x)에 의하여 이동대(3b)에 가로로 설치되어 있으며 이와 같이 척기구(1)와 금형기구 (2)및 압지기구(3)에 의하여 종이드럼의 압형장치를 구성하고 있다. 이와 같은 본 발명의 장치에 의하여 종이드럼(D)의 드럼체의 단부에 환상의 돌조(t)을 압형 가공하는 것으로, 이를 순차적으로 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 가공하고자 하는 종이드럼(D)은 제작 후 완전히 건조되지 않은 약간 덜 마른상태의 것을 대상으로 작업하는 것이다. 본 발명은 도5에 표시된 바와 같이 먼저 종이드럼(D)을 압지기구(3)위에 세팅하되, 종이드럼(D)의 전단부는 전방의 출입공(1h)에 올려놓고 후단부는 압지기구(3)의 지지봉(3r)위에 올려놓아 수평상으로 세팅시킨 후, 뒤쪽의 핸들(3h)조작에 의하여 이동대(3b)를 척기구(1)측으로 이동하여, 도9와 같이 내부 협지편 (1a)과 외부 협지편(1b)의 벌어진 틈으로 드럼체의 원주단부(e)를 밀어 넣어 금형(2m)에 근접되게 한 상태로 정지한다. 뒤따라서 도6 및 도10에 표시된 바와 같이, 엑츄에이터(1u)를 작동시키어 척봉(1r)을 내부 협지편(1a)의 개폐공(1c)으로 전진시키면 척봉(1r)의 반경범위로 각 내측 협지편(1a)이 원주방향으로 이동하여 드럼체의 내주면에 밀접한다. 이와 동시에 도시되지 않은 제어기구에 의하여 척기구(1)의 유압실린더(1v)를 작동시키어 외부 협지편(1b)을 내부 협지편(1a)측으로 가압하여 도10과 같이 내외 협지편(1a)(1b)에 의하여 드럼체의 외주면을 협착 고정한다. 이때 내부 협지편(1a)은 척봉(1r)에 의하여 받쳐 있기 때문에 외부 협지편(1b)의 강압에 의해서 변동되거나 후퇴되지 않고 드럼체를 견고하게 협지 고정한다. 이어서 도7에 표시된 바와 같이, 금형기구(2)의 유압실린더(2s)의 작동에 의하여 작동판(2p)이 전진하면서 금형(2m)에 형성된 압형홈(2g)에 의하여 드럼체의 원주단부가 가압되어 환상돌조(t)로 압형된다. 이때 드럼체나 금형의 회전은 없으며 이는 종래의 시머장치와 다르다. 도8에 표시된 바와 같이, 금형기구(2)의 유압실린더(2s)에 의하여 금형(2m)을 후퇴시키고 액츄에이터(1u)의 복귀동작에 의하여 척봉(1r)을 원위치로 후퇴시키면 벌어진 내부 협지펀(1a)은 자기 스프링(1s)의 탄발력으로 당겨져서 중심부측으로 수축되어 드럼체의 내주면에서 격리되고 또한 척기구(1)의 유압실린더 (1v)의 복귀작동으로 외부 협지편(1b)을 외측으로 이동시키어 도9에 표시된 바와 같이 내외의 협지편(1a)(1b)을 벌리고 드럼체를 해방한다. 그 다음 핸들(3h)의 역조작으로 이동대(3b)를 후퇴시키어 가공된 드럼체를 척기구(1)에서 꺼낸 다음 압지봉에 삽입된 드럼체를 발취한다. 이와 같은 동작을 반복하여 연속적으로 종이드럼의 ②단계에 해당하는 환상돌조(t)를 압형가공을 하고, 1차 성형된 환상돌조(t)는 미도시된 2차공정부에서 가압금형으로 가압하여 도3의 ③단계처럼 견고한 압착된 돌조로 형성하며, 필요에 따라서는 본 장치의 금형(2m)을 가압금형으로 교체하여 가압할 수도 있다. 또한 전단부에 환상돌조가 압형 완료된 종이드럼을 뒤로 돌려서 본 장치에 세팅한 후 동일방법으로 후단부에 환상돌조를 압형하며, 이때에도 금형을 교체하여 도3의 ⑤⑥단계로 압형하는 것이다. 본 발명에 실시에 있어서, 도11및 도12에 표시된 바와 같이, 종이드럼의 제조공정의 ④단계의 종이 드럼을 들어 운반하기 위한 돌출부(p)를 압형가공하기 위하여, 척기구(1)의 각 내부 협지편(1a)의 외면에 돌출부를 압형하는 숫금형(1y)를 형성하고 각 외측 협지부(1b)의 내면에는 상기 숫금형(1y)과 결합하여 압형하는 암금형(1y')을 각각 형성하므로서 드럼체를 척기구(1)의 내외측 협지편(1a)(1b)에 의하여 협지하는 과정에서 돌출부(p)를 압형하게 된다. 이 공정에 의하여 ②단계의 가공공정과 ④단계의 가공공정이 단번에 이루어지게 되어 한단계의 가공공정이 단축되는 이점이 있다. 본 발명에서 의해서 가공된 종이드럼은 별도의 장치에 의하여 나머지 단계의 가공공정이 이루어지므로 본 발명의 장치와 직접 관련되지 않는 다른 단계의 가공공정에 대하여는 설명을 생략한다.
본 발명은 종이드럼을 협지하는 척기구와 종이드럼을 압형가공하는 금형기구및 드럼체를 척기구에 삽입하거나 발취할 수 있는 척기구를 대판에 결합 구성하였기 때문에 드럼제조 공정의 ②단계의 드럼체의 일단부에 환상돌조를 압형가공할 수 있다. 본 발명은 척기구의 내측 협지편과 외측 협지편에 암숫의 돌출부 압형금형을 형성하였기 때문에 ②단계의 드럼 가공 공정중에 상기 드럼제조의 ④단계의 드럼체의 주면에 돌출부를 압성할 수 있으므로 그만큼 가공공정이 단축될 수 있다. 또 척기구의 내부 협지편은 척봉에 의하여 받쳐진 상태에서 외부 협지편이 유압실린더에 의하여 내부 협지편측으로 압착하므로 가공할 드럼체를 견고하게 협착 고정하게 되어 금형에 의하여 드럼체의 단부를 압형할 때 드럼체가 밀리거나 변형되는 일이 없고 양호하게 환상돌조가 압형되어 불량품이 거의 생기지 않는다. 또 척기구와 금형기구및 압지기구가 대판에 좌우로 배치되어 있기 때문에 종이드럼의 압형공정에 대하여는 각 기구가 독립적인 기능을 발휘하면서도 서로 유기적으로 작동하기 때문에 상호 기계적 간섭이 없고 작동이 원활하며 장치의 정비 및 수리가 간편하다. 본 발명의 장치에 의하면 덮개를 체결하기 위한 드럼체의 단부에 형성되는 환상돌조와, 드럼체를 들어 운반하기 위한 드럼체의 주면에 압형되는 돌출부를 보다 확실하고 신속하게 압형가공하여 종이드럼의 생산수율을 보다 높이어 그만큼 생산코스트를 저렴하게 하고 품질을 보다 향상시키어 상품성이 양호한 종이드럼을 다량 생산할 수 있는 등의 효과가 있다. 또한 본 발명에 의해서 제작된 종이드럼은 종래구조에서 사용되던 금속보강링이 없이 자체적인 보강구조를 갖게되어 사용 후 별도의 분리작업이 생략되고 즉시 수거하여 재활용할 수 있다.
도1은 종래 종이드럼의 구조를 보인 단면도 도2는 공지된 종이드럼의 분리사시도 도3은 종이드럼의 제조공정 설명도 도4는 본 발명장치의 측단면도 도5는 동 척기구에 가공할 드럼체를 삽입한 상태를 보인 단면 예시도 도6은 동 척기구에 드럼체를 협지한 상태를 보인 단면 예시도 도7은 동 금형기구에 의하여 드럼체에 환상돌조를 압형가공하는 예시도 도8은 동 압지기구에 의하여 가공된 드럼체를 발취하는 예시도 도9는 도3의 AA선에서 동 척기구의 정면도 도10은 도8의 척기구의 내외 협지편의 협지작동의 예시도 도11은 동 척기구의 내외 협지편에 돌출부의 압형금형이 형성된 실시예시도 도12는 동 척기구의 금형에 의하여 드럼체에 돌출부를 압형하는 예시도 [도면중 중요한 부분에 대한 부호 설명] 1: 척기구, 1a, 1b: 협지편, 1f: 지지판 1v: 유압실린더, 1u: 액츄에이터, 1r: 척봉, 2: 금형기구, 2m: 금형, 2g: 압형홈, 2u : 액츄에이터, 2v : 유압실린더, 3: 압지기구, 3a: 기대, 3b : 이동대, 3h: 핸들, 3p: 압지판, 3r: 지지봉, 3x: 지축, |
