KR100725020B1

KR100725020B1 - 레이저 컷팅헤드용 구동장치

Info

Publication number: KR100725020B1
Application number: KR1020060063082A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 정병훈
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2006-07-05
Filing date: 2006-07-05
Publication date: 2007-06-07

Abstract

본 발명은 사각의 케이스 내부에서 레이저 컷팅헤드가 서보모터의 회전력에 의해 XY좌표를 따라 자유롭게 이동하면서 피절단물에 홀 가공작업을 신속하고 정확하게 이룰 수 있도록 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치를 제공한다.

레이저, 컷팅장치, 컷팅헤드, 구동장치

Description

레이저 컷팅헤드용 구동장치{A DRIVE DEVIEC OF LASER CUTTING HEAD}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 평면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 일측 저면 사시도 및 부분 확대도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 타측 저면 사시도 및 부분 확대도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 컷팅헤드부의 확대 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 작동 원리도이다.

본 발명은 레이저 컷팅헤드용 구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사각의 케이스 내부에서 레이저 컷팅헤드가 서보모터의 회전력에 의해 XY좌표를 따라 자유롭게 이동하면서 피절단물에 홀 가공작업을 신속하고 정확하게 이룰 수 있도록 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 폐단면 범퍼는 다른 부품을 장착하기 위한 홀 가공이 홀 피어싱 금형으로는 불가능하여 드릴머신을 이용하여 홀을 가공하거나 홀 개수가 많을 시에는 다축 드릴머신을 개발해서 홀 가공을 해야 한다.

상기 다축 드릴머신은 초경 드릴날의 소모가 많고, 드릴가공 후에도 버(burr)가 심하여 작업자가 수공구로 버를 제거하는 작업을 별도로 수행한다. 또한 가공시간을 단축하기 위하여 드릴 작업시간을 단축할 경우에는 드릴날의 소모가 많아진다.

최근에는 고출력 레이저 컷팅장치가 보편화되면서 점차 레이저를 이용한 홀 가공공법으로 전환되는 추세이다.

이러한 레이저 컷팅장치는 이동 축방식에 따라 갠트리(GANTRY) 타입과 로봇타입으로 구분되지만, 이러한 레이저 컷팅장치도 이동축에 레이저 컷팅헤드를 일대일로 부착하는 것이 일반적인 시스템의 제작방식이다.

이러한 시스템은 가공해야 할 형상이 큰 경우는 레이저 컷팅헤드와 이동축이 함께 움직이면서 가공되므로 유리한 시스템이지만, 가공해야 할 형상이 작고 개수가 많을 경우에는 이동축과 레이저 컷팅헤드가 함께 움직여 이동축의 움직임에 따른 위치확인 신호처리 및 위치셋팅 신호처리 등 가공홀 하나하나에 대한 정보 처리시간이 레이저 홀 컷팅시간만큼 소요되는 단점이 있다.

따라서, 레이저를 이용한 폐단면 범퍼의 홀가공 시, 생산성을 향상을 위해서는 별도의 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 개발이 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 사각의 케이스 내부에서 레이저 컷팅헤드가 서보모터의 회전력에 의해 XY좌표를 따라 자유롭게 이동하면서 피절단물에 홀 가공작업을 신속하고 정확하게 이룰 수 있도록 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치는 하부가 개구되는 사각의 케이스; 상기 케이스의 내측면 중, 일면에 그 길이방향을 따라 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 일단에는 피동풀리가 장착되는 X축 스크류; 상기 케이스의 내측면 중, 상기 X축 스크류가 설치되는 일면에 대응하는 대응면에 그 길이방향을 따라 배치되어 설치되는 X축 가이드 봉; 상기 X축 스크류가 설치되는 케이스의 내측면 일측에 장착되며, 그 회전축 선단에는 구동풀리가 장착되어 상기 피동풀리와 타이밍 벨트로 연결되는 X축 구동모터; 상기 케이스의 내측면 중, 상기 X축 스크류가 설치되는 일면에 이웃하는 타면에 그 길이방향을 따라 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 일단에는 피동풀리가 장착되는 Y축 스크류; 상기 케이스의 내측면 중, 상기 Y축 스크류가 설치되는 타면에 대응하는 대응면에 그 길이방향을 따라 배치되어 설치되는 Y축 가이드 봉; 상기 Y축 스크류가 설치되는 케이스의 내측면 타측에 장착되며, 그 회전축 선단에는 구동풀리가 장착되어 상기 피동풀리와 타이밍 벨트로 연결되는 Y축 구동모터; 상기 X축 스크류와 X축 가이드 봉에 각각 설치되는 X축 슬라이더를 서로 연결하여 설치되는 2개의 Y축 이송 가이드 샤프트; 상기 Y축 스크류와 Y축 가이드 봉에 각각 설치되는 Y축 슬라이더를 서로 연결하여 설 치되는 2개의 X축 이송 가이드 샤프트; 상기 Y축 이송 가이드 샤프트와 X축 이송 가이드 샤프트가 각각 Y축 방향과 X축 방향으로 양측으로 관통하며, 그 중앙에는 레이저 컷팅헤드를 장착하는 사각의 이송바디를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 평면도, 도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 일측 및 타측의 저면 사시도 및 부분 확대도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 컷팅헤드부의 확대 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치는 먼저, 하부가 개구되는 사각의 케이스(1)가 구비된다.

상기 케이스(1)의 4면으로 이루어지는 내측면 중, 일면에는 그 길이방향을 따라 X축 스크류(3)가 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 이 X축 스크류(3)의 일단에는 피동풀리(5)가 장착된다.

또한, 상기 케이스(1)의 내측면 중, 상기 X축 스크류(3)가 설치되는 일면에 대응하는 대응면에는 그 길이방향을 따라 X축 가이드 봉(7)이 배치되어 설치된다.

그리고 상기 X축 스크류(3)가 설치되는 케이스(1)의 내측면 일측에는 X축 구동모터(9)가 장착되는데, 상기 X축 구동모터(9)의 회전축 선단에는 구동풀리(11)가 장착되어 상기 피동풀리(5)와 타이밍 벨트(13)로 연결된다.

여기서, 상기 X축 스크류(3)와 X축 가이드 봉(7)은 각각 상기 사각의 케이 스(1) 내측면에 별도의 브라켓(B)을 통하여 설치된다.

한편, 상기 케이스(1)의 내측면 중, 상기 X축 스크류(3)가 설치되는 일면에 이웃하는 타면에는 그 길이방향을 따라 Y축 스크류(15)가 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 이 Y축 스크류(15)의 일단에는 피동풀리(17)가 장착된다.

또한, 상기 케이스(1)의 내측면 중, 상기 Y축 스크류(15)가 설치되는 타면에 대응하는 대응면에는 그 길이방향을 따라 Y축 가이드 봉(19)이 배치되어 설치된다.

그리고 상기 Y축 스크류(15)가 설치되는 케이스(1)의 내측면 타측에는 Y축 구동모터(21)가 장착되며, 이 Y축 구동모터(21)의 회전축 선단에는 구동풀리(23)가 장착되어 역시 상기 피동풀리(17)와 타이밍 벨트(25)로 연결된다.

여기서, 상기 Y축 스크류(15)와 Y축 가이드 봉(19)도 각각 상기 사각의 케이스(1) 내측면에 별도의 브라켓(B)을 통하여 설치된다.

여기서, 상기 X축 구동모터(9)와 Y축 구동모터(21)는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 X축 스크류(3)와 X축 가이드 봉(7)에는 X축 슬라이더(SX)가 각각 설치되며, 이 2개의 X축 슬라이더(SX)는 2개의 Y축 이송 가이드 샤프트(27)에 의해 서로 연결된다.

또한, 상기 Y축 스크류(15)와 Y축 가이드 봉(19)에는 Y축 슬라이더(SY)가 각각 설치되며, 이 2개의 Y축 슬라이더(SY)는 2개의 2개의 X축 이송 가이드 샤프트(29)에 의해 서로 연결되어 설치된다.

여기서, 상기 X축 스크류(3)에 설치되는 X축 슬라이더(SX)와, 상기 Y축 스크 류(15)에 설치되는 Y축 슬라이더(SY)는 내부에 스크류홀(미도시)을 통하여 치합되며, 상기 X축 스크류(3) 및 Y축 스크류(15)의 회전에 의해 축방향을 따라 이동하도록 구성된다.

그리고 상기 Y축 이송 가이드 샤프트(27)와 X축 이송 가이드 샤프트(29)는 사각의 이송바디(31)와 연결 설치되는데, 상기 이송바디(31)에는 각각 Y축 방향과 X축 방향으로 상기 Y축 이송 가이드 샤프트(27)와 X축 이송 가이드 샤프트(29)가 관통되며, 이 이송바디(31)의 중앙에는 레이저 컷팅헤드(33)가 장착된다.

여기서, 상기 X축 이송 가이드 샤프트(29)는 상기 이송바디(31)의 관통위치가 상기 Y축 이송 가이드 샤프트(27)의 관통위치보다 위쪽으로 관통하여 구성된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 컷팅헤드용 구동장치의 작동을 도 6을 통하여 살펴보면, 상기한 레이저 컷팅헤드용 구동장치는 레이저 발진기(미도시)로부터 발진된 레이저빔이 레이저 컷팅헤드(33)를 통하여 조사되는 과정에서, 피절단물에 대하여 정원 혹은 타원형 등의 홀을 그 개수와 무관하게 상기한 케이스(1)의 범위내에서 위치한 모든 홀 가공이 가능하도록 작동된다.

즉, X축 구동모터(9)와 Y축 구동모터(21)의 회전수 및 회전방향에 따라, 도 6에서와 같이, 좌상부, 좌하부, 우상부 및 우하부로 상기한 레이저 컷팅헤드(33)를 자유롭게 이동시킬 수 있게 된다.

먼저, 레이저 커팅헤드(33)가 중앙에 위치한 상태로, 좌상부로 이동시키기 위해서는, 도 5의 S1단계에서와 같이, 상기 X축 구동모터(9)가 일방향(반시계방향)으로 일정 회전수만큼 구동 제어되며 동시에, 상기 Y축 구동모터(21)가 일방향(반 시계방향)으로 일정 회전수만큼 구동 제어된다.

그러면, 2개의 X축 슬라이더(SX)는 각각 X축 스크류(3)와 X축 가이드 봉(7)을 따라 도면에서 좌측으로 이동하여 상기 레이저 컷팅헤드(33)를 장착한 이송바디(31)를 X축 이송 가이드 샤프트(29)를 따라 좌측으로 이동시키고, 2개의 Y축 슬라이더(SY)는 각각 Y축 스크류(15)와 Y축 가이드 봉(19)을 따라 도면에서 상측으로 이동하여 상기 레이저 컷팅헤드(33)를 장착한 이송바디(31)를 Y축 이송 가이드 샤프트(27)를 따라 상측으로 이동시키게 된다.

다음으로, 레이저 컷팅헤드(33)가 중앙에 위치한 상태에서 좌하부로 이동시키기 위해서는, 도 6의 S2단계에서와 같이, 상기 X축 구동모터(9)가 일방향(반시계방향)으로 일정 회전수만큼 구동 제어되며 동시에, 상기 Y축 구동모터(21)가 타방향(시계방향)으로 일정 회전수만큼 구동 제어된다.

그러면, 2개의 X축 슬라이더(SX)는 각각 X축 스크류(3)와 X축 가이드 봉(7)을 따라 도면에서 좌측으로 이동하여 상기 레이저 컷팅헤드(33)를 장착한 이송바디(31)를 X축 이송 가이드 샤프트(29)를 따라 좌측으로 이동시키고, 2개의 Y축 슬라이더(SY)는 각각 Y축 스크류(15)와 Y축 가이드 봉(19)을 따라 도면에서 하측으로 이동하여 상기 레이저 컷팅헤드(33)를 장착한 이송바디(31)를 Y축 이송 가이드 샤프트(27)를 따라 하측으로 이동시키게 된다.

이와 같이, 상기한 레이저 컷팅헤드(33)는 중앙에서 우상부 및 우하부로 이동시키기 과정 역시, 도 6의 S3단계와 S4단계에서 도시한 바와 같이, 상기 X축 구동모터(9)와 Y축 구동모터(21)의 회전방향 및 그 회전수에 의해 2개의 X축 슬라이 더(SX)와 2개의 Y축 슬라이더(SY)가 레이저 컷팅헤드(33)를 장착한 이송바디(31)를 해당위치로 이동시키게 된다.

따라서, 상기한 레이저 컷팅헤드용 구동장치는 컷팅헤드(33)를 피절단물의 절단패턴을 따라 이동시켜 레이저빔에 의한 소재절단작업을 이룰 수 있도록 해준다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 컷팅헤드용 구동장치에 의하면, 사각의 케이스 내부에서 레이저 컷팅헤드가 서보모터의 회전력에 의해 XY좌표를 따라 자유롭게 이동하면서 피절단물에 홀 가공작업을 신속하고 정확하게 레이저 절단작업을 이룰 수 있도록 하는 효과가 있다.

특히, 종래 로봇 거동 속도의 한계를 극복할 수 있으며, 이에 따른 전체적인 레이저 절단작업시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

하부가 개구되는 사각의 케이스;

상기 케이스의 내측면 중, 일면에 그 길이방향을 따라 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 일단에는 피동풀리가 장착되는 X축 스크류;

상기 케이스의 내측면 중, 상기 X축 스크류가 설치되는 일면에 대응하는 대응면에 그 길이방향을 따라 배치되어 설치되는 X축 가이드 봉;

상기 X축 스크류가 설치되는 케이스의 내측면 일측에 장착되며, 그 회전축 선단에는 구동풀리가 장착되어 상기 피동풀리와 타이밍 벨트로 연결되는 X축 구동모터;

상기 케이스의 내측면 중, 상기 X축 스크류가 설치되는 일면에 이웃하는 타면에 그 길이방향을 따라 배치되어 회전 가능하게 설치되며, 일단에는 피동풀리가 장착되는 Y축 스크류;

상기 케이스의 내측면 중, 상기 Y축 스크류가 설치되는 타면에 대응하는 대응면에 그 길이방향을 따라 배치되어 설치되는 Y축 가이드 봉;

상기 Y축 스크류가 설치되는 케이스의 내측면 타측에 장착되며, 그 회전축 선단에는 구동풀리가 장착되어 상기 피동풀리와 타이밍 벨트로 연결되는 Y축 구동모터;

상기 X축 스크류와 X축 가이드 봉에 각각 설치되는 X축 슬라이더를 서로 연결하여 설치되는 2개의 Y축 이송 가이드 샤프트;

상기 Y축 스크류와 Y축 가이드 봉에 각각 설치되는 Y축 슬라이더를 서로 연결하여 설치되는 2개의 X축 이송 가이드 샤프트;

상기 Y축 이송 가이드 샤프트와 X축 이송 가이드 샤프트가 각각 Y축 방향과 X축 방향으로 양측으로 관통하며, 그 중앙에는 레이저 컷팅헤드를 장착하는 사각의 이송바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 X축 구동모터는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 Y축 구동모터는 그 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 이루어지는 것을 특징으로하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 X축 이송 가이드 샤프트는 상기 이송바디의 관통위치가 상기 Y축 이송 가이드 샤프트의 관통위치보다 위쪽으로 관통하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 X축 스크류에 설치되는 X축 슬라이더와, 상기 Y축 스크류에 설치되는 Y축 슬라이더는 내부의 스크류홀을 통하여 치합되는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.
제1항에 있어서,

상기 X축 스크류와 X축 가이드 봉 및 Y축 스크류와 Y축 가이드 봉은 각각 상기 사각의 케이스 내측면에 별도의 브라켓을 통하여 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 컷팅헤드용 구동장치.