KR101012255B1 - 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 왕복대의 일측에 고정브라켓을 고정하고 상기 고정브라켓에 전력공급수단과 회전브라켓 및 토치가 구성된 토치하우징을 구성하여 상기 토치를 자유롭게 회전시켜도 전선등의 꼬임이 발생하지 않으므로 토치의 재설정등을 하지 않고 원활하게 절단작업이 수행되는 제품 경쟁력을 강화하는 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치에 관한 것으로, 헤드부는 상기 왕복대의 어느 일측에 고정되는 고정브라켓과; 상기 고정브라켓의 어느 일측에 마련되고 외측에서 공급되는 전류를 토치 또는 기타 장치들에게 공급하되 전선들이 꼬임되지 않도록 하는 전력공급수단; 상기 전력공급수단의 일측에 고정되는 회전브라켓; 및 상기 회전브라켓의 일측에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 토치하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

플라즈마, 아크 토치, 전력공급부

Description

자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치{Plsama Cutting Apparatus}

본 발명은 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 왕복대의 일측에 고정브라켓을 고정하고 상기 고정브라켓에 전력공급수단과 회전브라켓 및 토치가 구성된 토치하우징을 구성하여 상기 토치를 자유롭게 회전시켜도 전선등의 꼬임이 발생하지 않으므로 토치의 재설정등을 하지 않고 원활하게 절단작업이 수행되는 제품 경쟁력을 강화하는 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 플라즈마 절단장치를 도시한 도면으로서, 플라즈마 절단장치(1)는 판재(W)를 지지하는 절단 정반(2)이 직사각형상의 프레임(3)의 내측 공간에 배치되는 동시에, 상기 프레임(3)을 타고 넘도록 문모양의 주행 빔(4)이 배치되고, 상기 주행 빔(4) 상에 왕복대(5)가 배치되고, 상기 왕복대(5)에 플라즈마 토치(6)가 구성된 헤드부(20)로 구성된다.

상기 주행 빔(4)은 X축 모터(7)의 구동에 의해 프레임(3)의 길이방향(X축 방향)으로 배치되는 X축 레일(8)을 따라 X축 방향으로 주행 가능하게 되고, 왕복대(5)는 Y축 모터(9)의 구동에 의해 주행 빔(4) 상에 배치되는 Y축 레일(10)을 따라 Y축 방향으로 주행 가능하게 되어 있다.

또, 플라즈마 토치(6)는 Z축 모터(11)의 구동에 의해 왕복대(5)에 대하여 상하방향(Z축 방향)으로 이동가능하게 되어 있다.

따라서, 각 모터들(7)(9)(11)을 제어함으로써, 플라즈마 토치(6)는 판재(W)의 임의 위치로 이동됨과 아울러 절단가공이 이루어진다.

또한, 도시되지 않은 플라즈마가스(플라즈마 메인 가스)의 공급장치, 보조가스(플라즈마 보조가스)의 공급장치, 아크 전원 유닛 및 수치제어장치 및 이들의 주변 장치 등이 접속 또는 결합된다.

그러나, 종래의 플라즈마 절단장치는 절단면이 수직으로 이루어진 절단가공에서는 가공이 원활하게 이루어지나, 절단면이 어느 한쪽으로 기울기를 가진 경사면을 가지도록 가공하고자 할 경우 즉, V-커팅 I-커팅을 경우에는 헤드부(20)의 토치(6)를 일정각도 기울인 상태에서 X 또는 Y축 중 어느 한 축을 절단한 후 토치(6)의 각도를 조정한 후 나머지 한 축을 절단하게 되는 절단 가공의 번거로움과 작업시간의 증가로 단위시간당 절단가공량이 저하되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 특히, 절단 가공품이 원호 또는 곡선을 가질 경우 작업이 불가능함에 따라 먼저, 절단면이 수직되게 원호 또는 곡선의 가공품을 절단한 후 얻어진 가공품을 숙련된 작업자의 수작업으로 절단면을 일정각도 기울어지게 절삭 하는 2차가공을 실시하여야되는 작업공수를 증가시키는 절단가공성을 저하시키는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 작업자의 수작업에 의해 얻어진 절단면은 불규칙하게 이루어짐에 따라 얻어진 가공품들을 상호 맞대어 용접할 때 불규칙한 절단면에 의해 융착이 원활하게 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 본 발명의 목적은 절단가공에 있어서 전선들의 꼬임 현상을 방지하여, 토치를 자유롭게 한 방향 회전을 시킬 수 있어, "V" 또는 "I" 커팅을 가지고 직사각형뿐만 아니라 원형 또는 원호, 곡선 등과 같은 다양한 굴곡 형상을 가지는 절단가공품을 얻을 수 있고 또한 토치를 회전시킨 후 재작업을 위해 설정위치를 재확인하는 작업을 거치지 않는 작업공수의 단축으로 단위생산성을 향상시킨 제품 경쟁력을 강화하는 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치는 플라즈마 토치에 아크 전류와 플라즈마 가스를 공급하여 상기 플라즈마 토치의 노즐로부터 판재쪽으로 플라즈마 아크를 형 성하면서 상기 플라즈마 토치를 제품의 형상에 따른 절단경로를 따라 이동시켜 절단작업이 수행되도록 판재를 지지하는 절단 정반이 프레임의 내측 공간에 배치되는 동시에 상기 프레임을 타고 넘도록 문모양의 주행 빔이 배치되고 상기 주행 빔 상에 왕복대가 배치되고, 상기 왕복대에 플라즈마 토치가 구성된 헤드부로 구성된 플라즈마 절단장치에 있어서, 상기 헤드부는 상기 왕복대의 어느 일측에 고정되는 고정브라켓과; 상기 고정브라켓의 어느 일측에 마련되고 외측에서 공급되는 전류를 토치 또는 기타 장치들에게 공급하되 전선들이 꼬임되지 않도록 하는 전력공급수단; 상기 전력공급수단의 일측에 고정되는 회전브라켓; 및 상기 회전브라켓의 일측에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 토치하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 토치하우징은 토치를 일정각 기울여 "V" 또는 "I"절단 가공이 가능하도록 일정각 회동되도록 구성되고, 고정브라켓의 어느 일측에는 전력공급수단과 회전브라켓 및 토치하우징을 회전시키도록 회전력을 발생하는 모터;를 더 포함함이 바람직하다.

본 발명은 플라즈마 토치에 아크 전류와 플라즈마 가스를 공급하여 상기 플라즈마 토치의 노즐로부터 판재쪽으로 플라즈마 아크를 형성하면서 상기 플라즈마 토치를 제품의 형상에 따른 절단경로를 따라 이동시켜 절단작업이 수행되도록 판재를 지지하는 절단 정반이 프레임의 내측 공간에 배치되는 동시에 상기 프레임을 타고 넘도록 문모양의 주행 빔이 배치되고 상기 주행 빔 상에 왕복대가 배치되고, 상기 왕복대에 플라즈마 토치가 구성된 헤드부로 구성된 플라즈마 절단장치에 있어 서, 상기 헤드부는 상기 왕복대의 어느 일측에 고정되는 고정브라켓과; 상기 고정브라켓의 어느 일측에 마련되며 중앙에 관통공이 형성된 중공부를 가지는 중공축과 상기 중공축이 회전가능하도록 지지하고 상기 고정브라켓에 고정되는 고정하우징과 상기 중공축의 상단에 고정되고 어느 일측에 전선의 일단이 연결되고 타단은 중공축의 관통공을 통해 회전브라켓 및 토치하우징의 토치에 연결되는 다수로 적층된 통전레일과 상기 다수의 통전레일 사이를 절연하는 다수의 절연판 및 상기 통전레일 각각에 마련되는 통전레일의 회전과 무관하게 고정되는 브러쉬 및 상기 중공축의 어느 일측에 마련되는 제2피니언으로 구성되어 외부의 전류를 브러쉬를 통해 통전레일을 거쳐 회전브라켓 및 토치하우징의 토치로 전류를 공급하는 전력공급수단; 상기 고정브라켓의 어느 일측에 마련되고 상기 제2피니언과 치합되도록 제1피니언이 연장축에 고정되어 정, 역회전력을 상기 제1피니언을 통해 제2피니언으로 전달됨에 따라 중공축이 정, 역회전되도록 하는 모터; 상기 전력공급수단의 중공축 하단부에 일단이 고정되고 타단에는 토치하우징이 마련되는 회전브라켓; 및 상기 회전브라켓의 하단부에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 토치하우징;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 토치하우징은 상기 회전브라켓에 고정되는 제1브라켓과; 상기 제1브라켓에 고정되고 일측에 기어치가 형성되어 제2브라켓이 일정각 회동되도록 안내하는 가이드레일; 상기 가이드레일의 안내에 따라 슬라이딩되도록 일측에 마련되고 내측에 정, 역회전하는 서브모터와 상기 서브모터의 연장축에 고정되고 기어치와 치합되는 서브피니언가 구성되어 상기 서브모터의 정, 역회전으로 가이드 레일을 왕복 슬라이딩하는 제2브라켓; 및 상기 제2브라켓에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 제3브라켓;으로 구성됨이 바람직하다.

이상과 같이 절단가공에 있어서 전선들의 꼬임 현상을 방지하여, 토치를 자유롭게 한 방향 회전을 시킬 수 있어, "V" 또는 "I" 커팅을 가지고 직사각형뿐만 아니라 원형 또는 원호, 곡선 등과 같은 다양한 굴곡 형상을 가지는 절단가공품을 얻을 수 있고 또한 토치를 회전시킨 후 재작업을 위해 설정위치를 재확인하는 작업을 거치지 않는 작업공수의 단축으로 단위생산성을 향상시킨 제품 경쟁력을 강화하는 효과가 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 헤드부의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 헤드부의 측면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전력공급수단의 확대 단면도로서, 이를 참조한다.

본 발명에 따른 플라즈마 절단장치의 헤드부(200)는 절단장치의 어느 일측에 고정되는 고정브라켓(210)과, 상기 고정브라켓(210)의 상단 어느 일측에 고정되고 내측에 전선 등이 삽입되도록 중공부가 형성된 전력공급수단(220)과, 상기 고정브라켓(210)의 상단 일측에 마련되는 모터(230)와, 상기 고정브라켓(210)의 하단에 마련되되 상기 모터(230)의 회전력에 의해 정, 역회전하는 회전브라켓(240)과, 상기 회전브라켓(240)의 하단 일측에 토치가 고정되도록 하는 토치하우징(250)으로 구성된다.

상기 전력공급수단(220)은 중앙에 통공이 형성되고 상단부에는 중앙 통공과 연통되도록 다수의 관통공(223)이 형성된 중공축(222)과 상기 고정브라켓(210)에 고정되며 중앙에 중공축(222)이 삽입되어 상기 중공축(222)이 자유롭게 회전되도록 지지하는 고정하우징(224)과, 상기 중공축(222)의 상단부에 마련되되 일측에서 연장된 전선이 상기 관통공(223)을 통해 하방의 토치 또는 기타 장치들에 연결되어 전류를 공급하도록 상기 중공축(222)에 고정되도록 다수 적층되는 통전레일(225)과, 상기 다수로 적층된 통전레일(225) 사이에 마련되어 통전레일들(225)이 절연되도록 하는 절연판(226), 및 상기 다수의 통전레일(225) 각각에 대응되도록 일단이 접촉되어 통전레일(225)에 전류를 공급하도록 하는 브러쉬(227)로 구성된다.

상기 통전레일(225)은 중공축(222)의 외주연에 삽입되어 고정되도록 링형상으로 형성됨이 바람직한 것으로, 상기 통전레일(225)은 중공축(222)과 함께 회전한다.

상기 절연판(226)은 부도체이면서, 가공성이 좋고 일정 강도를 가지는 베크라이트재로 형성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 통전레일(225) 사이를 절연하는 재질이면 어느 것이든 사용가능하다.

아울러, 상기 중공축(222)의 어느 일측에는 제2피니언(228)이 구성함이 바람직하나, 경우에 따라서는 상기 중공축(222)과 일체로 형성할 수 있는 것이다.

한편, 상기 브러쉬(227)에는 통전레일(225)과 안정적인 밀착을 위해 상기 브러쉬(227)를 통전레일(225) 측으로 밀어주는 탄성부재를 더 구성함이 바람직하다.

상기 모터(230)에는 제1피니언(232)이 고정되어 있으며, 상기 제1피니언(232)은 상기 제2피니언(228)과 치합되는 구성으로, 상기 모터(230)의 정, 역회전력이 상기 제1피니언(232)을 통해 제2피니언(228)에 전달됨에 따라 결국 상기 제2피니언(228)이 고정된 중공축(222)이 정, 역회전되는 것이다.

상기 회전브라켓(240)은 상기 중공축(222)의 하단부에 상단부가 고정되고 하단부에는 토치하우징(250)이 고정되어, 상기 모터(230)의 정, 역회전력에 의해 중공축(222)과 함께 정, 역회전되는 것이다.

또한, 상기 회전브라켓(240)의 중앙부는 중공축(222)의 내부로 삽입된 전선등이 토치하우징(250)까지 연결되도록 중앙에 통공이 형성됨이 바람직하다.

상기 토치하우징(250)은 회전브라켓(240)의 하단부에 고정되는 제1브라켓(252)과, 상기 제1브라켓(252)의 일단에 고정되며 토치가 일정각을 가지도록 안내하는 가이드레일(254)과, 상기 가이드레일(254)의 일측에 마련되어 상기 가이드레일(254)의 안내에 따라 슬라이딩되는 제2브라켓(255)과, 상기 제2브라켓(255)의 어느 일측에 고정되고 내측에 토치가 고정되는 제3브라켓(256)으로 구성된다.

상기 가이드레일(254)은 반원형으로 형성됨이 바람직하고, 일측에는 기어치(253)가 형성되어 있다.

아울러, 상기 제2브라켓(255)에는 서브모터(257)와 상기 서브모터(257)의 연장축에 고정되는 서브피니언(258)이 구성되어 있으며, 상기 서브피니언(258)은 상 기 가이드레일(254)의 기어치(253)와 치합되는 것이다.

따라서, 제2브라켓(255)의 서브모터(257) 정, 역회전이 서브피니언(258)으로 전달되고, 상기 정, 역회전하는 서브피니언(258)은 제1브라켓(252)에 고정된 가이드레일(254)을 따라 일정각 회동되고, 이를 통해 상기 제2브라켓(255)에 고정된 토치가 구성된 제3브라켓(256)이 회동되는 것이다.

상기와 같이 구성된 플라즈마 절단장치의 작용상태를 보면 다음과 같다.

가령, 직사각형이면서 절단면이 수직선상에서 내측으로 30°기울기를 가진 절단면을 가지는 절단가공의 예를 들어본다.

먼저, 횡방향("X"축 방향)의 가공전에 서브모터(257)의 구동으로 제2브라켓(255)이 가이드레일(254)을 따라 30°기울어지도록 한 후 토치에 의해 절단가공한다.

그리고, 1차 "X"축 방향의 절단이 완료된 후 모터(230)의 구동으로 중공축(222)을 90°회동시키며, 이때 상기 중공축(222)의 하단부에 고정된 회전브라켓(240)이 중공축(222)과 함께 90°회전된 후 종방향("Y"축 방향)으로 절단가공이 이루어져 1차 "Y"축 방향 가공이 완료된다.

아울러, 2차 "X" 및 "Y"축 방향의 절단가공은 모터(230)의 회전력 발생으로 중공축(222) 및 회전브라켓(240)을 일정각도씩 회동시킴에 의해 최종 절단면이 일정기울기를 가진 직사각형 절단가공품이 완성되는 것이다.

한편, 회전브라켓(240) 및 토치하우징(250)에 마련되는 구성품들에 전류를 공급하기 위해 전선들이 연결되고, 이러한 전선들은 중공축(222)의 내측을 통해 각 각의 통전레일(225)에 연결되어 있으므로, 상기 중공축(222)이 회전브라켓(240) 및 토치하우징(250)과 함께 회전함에 따라 내측의 전선이 꼬임되지 않게 되는 것이다.

또한, 이러한 전선들의 꼬임 현상을 방지함으로써, 토치를 자유롭게 한 방향 회전을 시킬 수 있어, "V" 또는 "I" 커팅을 가지고 직사각형뿐만 아니라 원형 또는 원호, 곡선 등과 같은 다양한 굴곡 형상을 가지는 절단가공품을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 종래에는 직사각형 절단을 위해 토치를 270°회동시켜 가공하면, 다음 절단을 위해 -270°로 재보정한 후 토치의 설정위치를 재확인하는 작업을 거치는 등 작업공수가 늘어남에 따라 재가공을 위한 준비시간이 많이 걸리는 문제점이 있으나, 본 발명은 상기의 설명에서와 같이 토치가 자유롭게 회전하면서도 전선들이 꼬임되지 않으므로 연속 절단가공이 가능한 것이다.

한편, 중공축(222)의 중공부를 통해 전선뿐만 아니라 기타 선들이 삽입하여 토치 또는 회전브라켓에 공급하여 선들의 꼬임을 방지할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치를 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 일반적인 플라즈마 절단장치를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 헤드부의 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 헤드부의 측면도.

도 4는 본 발명에 따른 전력공급수단의 확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

200: 헤드부 210: 고정브라켓

220: 전력공급수단 222: 중공축

224: 고정하우징 225: 통전레일

226: 절연판 227: 브러쉬

228: 제2피니언 230: 모터

232: 제1피니언 240: 회전브라켓

250: 토치하우징 252: 제1브라켓

254: 가이드레일 255: 제2브라켓

256: 제3브라켓 257: 서브모터

258: 서브피니언

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 플라즈마 토치에 아크 전류와 플라즈마 가스를 공급하여 상기 플라즈마 토치의 노즐로부터 판재쪽으로 플라즈마 아크를 형성하면서 상기 플라즈마 토치를 제품의 형상에 따른 절단경로를 따라 이동시켜 절단작업이 수행되도록 판재를 지지하는 절단 정반이 프레임의 내측 공간에 배치되는 동시에 상기 프레임을 타고 넘도록 문모양의 주행 빔이 배치되고 상기 주행 빔 상에 왕복대가 배치되고, 상기 왕복대에 플라즈마 토치가 구성된 헤드부로 구성된 플라즈마 절단장치에 있어서, 상기 헤드부(200)는

   상기 왕복대의 어느 일측에 고정되는 고정브라켓(210)과;

   상기 고정브라켓(210)의 어느 일측에 마련되며 중앙에 관통공이 형성된 중공부를 가지는 중공축(222)과 상기 중공축(222)이 회전가능하도록 지지하고 상기 고정브라켓(210)에 고정되는 고정하우징(224)과 상기 중공축(222)의 상단에 고정되고 어느 일측에 전선의 일단이 연결되고 타단은 중공축(222)의 관통공을 통해 회전브라켓 및 토치하우징의 토치에 연결되는 다수로 적층된 통전레일(225)과 상기 다수의 통전레일(225) 사이를 절연하는 다수의 절연판(226) 및 상기 통전레일(225) 각각에 마련되는 통전레일(225)의 회전과 무관하게 고정되는 브러쉬(227) 및 상기 중공축(222)의 어느 일측에 마련되는 제2피니언(228)으로 구성되어 외부의 전류를 브러쉬(227)를 통해 통전레일(225)을 거쳐 회전브라켓 및 토치하우징의 토치로 전류를 공급하는 전력공급수단(220);

   상기 고정브라켓(210)의 어느 일측에 마련되고 상기 제2피니언(228)과 치합되도록 제1피니언(232)이 연장축에 고정되어 정, 역회전력을 상기 제1피니언(232)을 통해 제2피니언(228)으로 전달됨에 따라 중공축(222)이 정, 역회전되도록 하는 모터(230);

   상기 전력공급수단(220)의 중공축(222) 하단부에 일단이 고정되고 타단에는 토치하우징이 마련되는 회전브라켓(240); 및

   상기 회전브라켓(240)의 하단부에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 토치하우징(250);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 토치하우징(250)은

   상기 회전브라켓(240)에 고정되는 제1브라켓(252)과;

   상기 제1브라켓(252)에 고정되고 일측에 기어치(253)가 형성되어 제2브라켓이 일정각 회동되도록 안내하는 가이드레일(254);

   상기 가이드레일(254)의 안내에 따라 슬라이딩되도록 일측에 마련되고 내측에 정, 역회전하는 서브모터(257)와 상기 서브모터(257)의 연장축에 고정되고 기어치(253)와 치합되는 서브피니언(258)가 구성되어 상기 서브모터(257)의 정, 역회전으로 가이드레일(254)을 왕복 슬라이딩하는 제2브라켓(255); 및

   상기 제2브라켓(255)에 고정되고 내측에 토치가 구성되는 제3브라켓(256);

   으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유로운 회전이 가능한 헤드부가 구성된 플라즈마 절단장치.

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