KR101201949B1 - Laser line shearing and welding apparatus of steel sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치는, 이송되는 선행 모재와, 상기 선행 모재를 따라 이송되는 후행 모재를 각각 클램핑하는 제1, 2 클램프 유닛; 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단을 설정 간격으로 각각 절단하는 레이저 절단 유닛; 및 상기 레이저 절단 유닛에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 레이저 웰딩 유닛;을 포함한다.The present invention relates to a laser line cutting and welding apparatus of a steel sheet, the laser line cutting and welding apparatus of a steel sheet according to the present invention, the first base material to be conveyed, and the first substrate for clamping the trailing base material conveyed along the preceding base material, respectively. 2 clamp units; A laser cutting unit for cutting the rear end of the preceding base material and the front end of the trailing base material at predetermined intervals, respectively; And a laser welding unit which welds to the neighboring ends of the line and trailing base material which are cut by the laser cutting unit.
본 발명에 따르면, 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되, 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있으며, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 효과가 있다.According to the present invention, a process is performed by unwinding the steel sheet for each unit in the form of a hot coil, and precisely cutting the front end of the preceding steel plate and the trailing steel plate using a laser beam, and then cutting the two steel sheets. It is possible to improve the precision of cutting surface and welding, etc. by welding the steel plate face to face with laser beam, and notching process of cutting the edge of wide steel plate into curved surface by using laser beam when welding different steel plate width. It can be carried out, and the laser welding unit for welding both steel sheets is provided with only a concentrator to prevent the occurrence of vibration, etc. applied by the overweight, it is possible to precisely control the movement position.
강판, 클램핑, 절단, 용접 Steel plate, clamping, cutting, welding
Description
본 발명은 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강산업에서 인라인으로 가동되는 공정상 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 용접하는 공정 수행시 용접 부위를 레이저빔을 이용하여 정밀하게 절단 및 용접하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser line cutting and welding apparatus of a steel sheet, and more particularly, a laser beam is used as a welding part when performing a process of welding a trailing end of a preceding steel sheet and a trailing steel sheet in a process of operating inline in the steel industry. The present invention relates to a laser line cutting and welding apparatus for steel sheets to be precisely cut and welded.
일반적으로 설정 길이를 가지는 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 특정 공정을 수행할 때 연속성을 부여하도록 단위별 강판을 서로 연결하여 실시하였다.In general, unwinding the steel sheet for each unit in the form of a hot coil (hot coil) having a set length was performed by connecting the steel sheet for each unit to give continuity when performing a specific process.
이러한 단위별 강판의 연결 방법은 이웃한 강판을 연결하도록 스템플러를 사용하기 시작하면서 연결 부위가 고르지 않으므로 용접을 거쳐 최근에는 레이저 용접에 의해 실시되고 있는 추세이다.The method of connecting the steel sheet by unit has been a trend that has been carried out by laser welding in recent years since the connecting portion is uneven while the stamper is used to connect the adjacent steel sheets.
이러한 강판을 연결하기 위한 최근의 방법인 레이저 용접은 용접을 수행하기 전에 용접 면을 기계적 방법을 이용하여 절단하므로 절단기 날이 사용빈도에 따라 무뎌져서 정밀한 절단면을 관리하기에 어려움이 있었다.Laser welding, which is a recent method for connecting such a steel sheet, cuts the welding surface using a mechanical method before performing welding, so that the cutter blade is blunted according to the frequency of use, which makes it difficult to manage the precise cutting surface.
또한, 강판의 레이저 용접시 고중량의 레이저 발생장치를 실질적으로 이동하는 프레임 위에 얹고 이동시킴으로써 진동에 취약한 레이저 발생장치의 고장의 원인이 되며, 지나치게 무거운 프레임이 형성되는 까닭에 정밀하게 제어하는데도 한계가 있었다.In addition, when laser welding of steel sheet, the heavy weight laser generator is placed on the moving frame and moved to cause the failure of the laser generator, which is susceptible to vibration, and there is a limit to precise control because an excessively heavy frame is formed. .
또한, 폭이 다른 강판의 용접시 용접 후에 폭이 상이하므로 용접되지 않은 폭이 넓은 강판의 양 모서리가 날카로워 후공정이 요구되는 문제점이 있었다.In addition, since the width is different after welding when welding the steel plate of different widths, both edges of the wide steel plate that is not welded are sharp, which causes a post process.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되, 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있게 한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the object of which is to unwind the unit steel sheet in the form of a hot coil (hot coil) to perform a process, but the trailing and trailing of the preceding steel sheet using a laser beam The present invention provides a laser line cutting and welding apparatus for a steel sheet that can precisely cut the ends of the steel sheet and then weld the two cut steel sheets to each other by welding with a laser beam.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있게 한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention, the laser line cutting and welding of the steel sheet to be able to perform a notching process for cutting the corners of the wide steel sheet to a curved surface using a laser beam when welding the steel sheet of different widths. In providing a device.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a laser welding unit for welding both steel sheets to prevent the occurrence of vibration or the like caused by excessive weight, so that laser line cutting and welding of the steel sheet can be precisely controlled. In providing a device.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선, 후행 강판의 이웃단을 절단한 후 맞대어 용접하는 장치에 있어서, 이송되는 선행 모재와, 상기 선행 모재를 따라 이송되는 후행 모재를 각각 클램핑하는 제1, 2 클램프 유닛; 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단을 설정 간격으로 각각 절단하는 레이저 절단 유닛; 및 상기 레이저 절단 유닛에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 레이저 웰딩 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the apparatus for cutting the neighboring end of the line, the trailing steel plate, butt-welded, the first base material to be conveyed, and the first base material to be clamped along the preceding base material, respectively 2 clamp units; A laser cutting unit for cutting the rear end of the preceding base material and the front end of the trailing base material at predetermined intervals, respectively; And a laser welding unit which welds to the neighboring ends of the line and the trailing base material which are cut by the laser cutting unit.
또한, 본 발명에서의 상기 제2 클램프 유닛은 클램핑된 선행 모재의 중심과 클램핑한 후행 모재의 중심을 일치시킬 수 있도록 센터링 유닛에 의해 상기 모재의 폭 방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second clamp unit in the present invention is characterized in that it is moved in the width direction of the base material by the centering unit so that the center of the clamped preceding base material and the center of the clamped trailing base material can coincide.
또한, 본 발명에서의 상기 레이저 웰딩 유닛은, 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 진입할 수 있도록 상기 모재와 근접한 일측벽에 개구가 형성되는 이동 프레임; 상기 이동 프레임의 하부에 설치되어 상기 이동 프레임을 상기 모재 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부; 상기 이동 프레임의 개구 바닥에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위를 받치는 지지부; 및 상기 이동 프레임의 개구 천장면에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저빔을 집광시키는 집광부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser welding unit in the present invention, the moving frame which is formed in the opening on one side wall close to the base material to enter the butt portion of the line, the trailing base material; A horizontal moving unit installed below the moving frame to horizontally move the moving frame in the base material direction; A support part installed at the bottom of the opening of the moving frame to support the butt portion of the line and trailing base material; And a light collecting part installed on the ceiling surface of the opening of the moving frame and condensing the laser beams of the laser generator and the beam transmission system unit to the butt portions of the line and the trailing base material.
또한, 본 발명에서의 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저 발진기는 상기 프레임과 이격된 외측에 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser generator of the present invention and the laser oscillator of the beam transmission system unit is characterized in that it is installed on the outside spaced from the frame.
또한, 본 발명에서는 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단의 간격을 조정하는 얼라인먼트 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention further comprises an alignment unit for adjusting the distance between the rear end of the preceding base material and the front end of the trailing base material.
또한, 본 발명에서는 상기 선행 모재와 후행 모재의 폭이 다를 경우 용접된 모재의 양측단을 곡면화시키는 레이저 노칭 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that it further comprises a; laser notching unit for curved both sides of the welded base material when the width of the preceding base material and the following base material is different.
또한, 본 발명에서의 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛은 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기의 레이저빔을 레이저 웰딩 유닛의 웰딩 헤드로 제공하거나 한 쌍의 레이저 절단 유닛의 절단 헤드로 제공하도록 제어하는 제1 빔 스위치; 및 상기 레이저 발진기의 레이저빔이 한 쌍의 절단 헤드로 분할될 때 분할된 레이저빔 중 어느 하나의 빔을 레이저 노칭 유닛의 노칭용 절단 헤드로 제공하도록 분할을 제어하는 제2 빔 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser generator and the beam transmission system unit in the present invention includes a laser oscillator for generating a laser beam; A first beam switch for controlling to provide a laser beam of the laser oscillator to a welding head of a laser welding unit or to a cutting head of a pair of laser cutting units; And a second beam switch configured to control splitting so that any one of the split laser beams is provided to the notching cutting head of the laser notching unit when the laser beam of the laser oscillator is split into a pair of cutting heads. It is characterized by.
또한, 본 발명에서의 상기 웰딩 헤드 및 절단 헤드는 각도가 조정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the welding head and the cutting head in the present invention is characterized in that the angle is adjusted.
또한, 본 발명에서의 상기 센터링 유닛은, 상기 선행 모재의 중심에서 후행 모재의 중심의 이격 정도에 대한 데이터를 취득하는 측정장치부; 및 상기 측정장치부에서 취득한 데이터를 제어부에 의해 이격 정도를 판독하고 이 결과값에 따라 상기 제2 클램프 유닛을 상기 후행 모재의 폭 방향으로 이동시키는 클램프 유닛 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the centering unit in the present invention, the measuring device unit for obtaining data on the degree of separation of the center of the trailing base material from the center of the preceding base material; And a clamp unit moving unit configured to read the distance obtained by the control unit from the data acquired by the measuring unit and move the second clamp unit in the width direction of the trailing base material in accordance with the resultant value.
이와 같은 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치는, 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있으며, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 효과가 있다.The laser line cutting and welding apparatus of the steel sheet according to the present invention, unwind the unit steel sheet in the form of a hot coil (un coil) to perform a process, but the front end of the preceding steel plate and the trailing steel plate using a laser beam After cutting the steel plate precisely, the two cut steel sheets are welded to each other with a laser beam, so that the precision of cutting and welding can be improved. Notching process can be performed to cut into a curved surface, and the laser welding unit for welding both steel sheets is provided with only a concentrator to prevent the occurrence of vibration caused by overweight, so that the precise control of the moving position is possible. have.
이하, 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a laser line cutting and welding apparatus for a steel sheet according to the present invention will be described with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800), 레이저 노칭 유닛(900) 및 제어부(C)를 포함한다.Laser line cutting and
여기서, 상기 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800), 레이저 노칭 유닛(900) 및 제어부(C)는 프레임(P) 상에 설치된다.Here, the
그리고 상기 프레임(P)은 양단에 롤러 테이블(도면에 미도시)이 각각 설치되고, 상기 양측 롤러 테이블과 프레임(P)의 사이에 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)를 잡아당기거나 밀어주는 핀치 롤러(Pinch roller: 도면에 미도시)가 각각 설치되고, 중심부 상측에 레이저 웰딩 유닛(800)이 설치되고, 상기 레이저 웰딩 유닛(800)의 양단 상측에 한 쌍의 레이저 절단 유닛(700)이 각각 설치되며, 상기 레이저 절단 유닛(700)과 핀치 롤러의 사이에 제1 클램프 유닛(200)과 제2 클램프 유닛(300)이 각각 설치된다.And the frame (P) is provided at both ends of the roller table (not shown in the figure), respectively, and pull or push the leading base material (M1) and the trailing base material (M2) between the roller table and the frame (P) on both sides. A pinch roller (not shown in the figure) is mainly provided, and a
상기 롤러 테이블(Roller table)은 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 원활한 이송을 위하여 설치되며, 수평 배치되는 롤러들이 자유 회동한다.The roller table is installed for smooth transfer of the preceding base material M1 and the trailing base material M2, and the rollers arranged horizontally rotate freely.
상기 제1 클램프 유닛(200)은 프레임(P)의 일단 상부 즉, 로딩된 선행 모재(M1)의 상, 하측에 클램프 부재(210)가 각각 구비되어 선행 모재(M1)가 로딩되다가 위치감지센서(도면에 미도시)가 이를 감지하면 제어부(C)에서 송신하는 작동 신호에 의해 클램프 부재 승강부(212)가 구동하고 이에 상기 선행 모재(M1)의 상, 하면을 클램핑한다. 이때, 상기 제1 클램프 유닛(200)은 전후 구동수단에 의해 전후방향으로 구동되면서, 좌우 구동수단에 의해 좌우방향으로 구동 가능하다. 여기서, 전후 구동수단 및 좌우 구동수단은 일 예로 실린더 등이 접목된다.The
상기 제2 클램프 유닛(300)은 프레임의 타단 상부 즉, 로딩된 후행 모재(M2)의 상, 하측에 클램프 부재(310)가 각각 구비되어 후행 모재(M2)가 로딩되다가 위치감지센서(도면에 미도시)가 이를 감지하면 제어부(C)에서 송신하는 작동 신호에 의해 클램프 부재 승강부(312)가 구동하고 이에 상기 후행 모재(M2)의 상, 하면을 클램핑한다. 이때, 상기 제2 클램프 유닛(300)은 전후 구동수단에 의해 전후방향으로 구동 가능하다. 여기서, 전후 구동수단은 일 예로 실린더 등이 접목된다.The
상기 센터링 유닛(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 클램프 유닛(200)에 의해 클램핑된 선행 모재(M1)의 중심과 상기 제2 클램프 유닛(300)에 의해 클램핑한 후행 모재(M2)의 중심을 일치시킬 수 있도록 상기 제2 클램프 유닛(300)을 후행 모재(M2)의 폭 방향인 전후 방향으로 이동시키는 구성요소로, 측정장치부(410) 및 클램프 유닛 이동부(420)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the
상기 측정장치부(410)는 상기 선행 모재(M1)의 중심에서 상기 후행 모재(M2) 중심의 이격 정도에 대한 데이터를 취득하여 이 결과값을 제어부(C)로 송신한다.The
상기 클램프 유닛 이동부(420)는 상기 제2 클램프 유닛(300)의 전후 구동수단으로, 상기 측정장치부(410)에서 취득한 데이터를 제어부(C)에 의해 이격 정도를 판독하고, 이 결과값에 따라 상기 제2 클램프 유닛(300)을 상기 후행 모재(M2)의 폭 방향으로 이동시키는 구성요소이다.The clamp
여기서, 상기 클램프 유닛 이동부(420)는 직선 왕복운동으로 변환시켜 상기 제2 클램프 유닛(300)을 상기 후행 모재(M2)의 폭 방향인 전후 방향으로 이동시킨다.Here, the clamp
상기 얼라인먼트 유닛(Alignment Unit: 500)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 클램프 유닛(200)에 의해 선행 모재(M1)가 클램핑되고, 상기 제2 클램프 유닛(300)에 의해 후행 모재(M2)가 클램핑되고, 상기 센터링 유닛(400)에 의해 선행 모재(M1) 및 후행 모재(M2)의 중심이 맞춰지게 되면 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단 간격(Gap)을 레어저빔의 스폿(Spot) 사이즈에 맞는 설정치로 조절한다.As shown in FIG. 1, the
여기서, 상기 얼라인먼트 유닛(500)은 제1 클램프 유닛(200) 및 제2 클램프 유닛(300)을 선행 모재(M1) 및 후행 모재(M2)의 진입 방향 또는 그 반대 방향으로 이동시킬 수 있도록 모재 간격감지센서(도면에 미도시)에 의해 감지된 결과값을 제어부(C)에서 전달받는다. 그리고 상기 모재 간격감지센서의 결과값에 의한 상기 제어부(C)의 제어에 의해 액츄에이터(acturator) 구동으로 변환시켜 상기 제1 클램프 유닛(200) 및 제2 클램프 유닛(300)을 단독 또는 동시 이동시킨다.Here, the
상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)에 레이저빔을 제공하는 레이저 및 광학계로, 레이저 발진기(610), 제1 빔 스위치(620), 반사경(622), 빔 에너지 분할기(624) 및 제2 빔 스위치(626)를 포함한다.The laser generator and beam
여기서, 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저 빔은 집광부(840)에 도달하기 전에 콜리메이터(collimator: 630) 등을 거쳐 퍼짐성 없이 균일하게 제공함으로써, 집광 헤드에서 집광된 레이저빔의 크기를 거리의 변화에 상관없이 일정하게 유지한다.Here, the laser beam oscillated by the
상기 레이저 발진기(610)는 인가 전원에 의해 레이저빔을 발생시키는 구성요소로, 본 발명에서는 하나의 발진기에 의해 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)에 도 4에 의한 빔 전송계 유닛을 이용하여 레이저빔을 각각 제공한다.The
특히, 상기 레이저 발진기(610)는 레이저 웰딩 유닛(800)의 이동 프레임(810) 상에 설치되지 않고 상기 이동 프레임(810)과 이격된 외측에 설치되므로 과중량에 따른 이동 프레임(810)의 진동 발생을 방지한다.In particular, the
상기 제1 빔 스위치(620)는 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔을 레이저 웰딩 유닛(800)의 웰딩 헤드(820)로 직접 제공하거나 상기 반사경(622)을 통해 방향이 바뀐 상태로 한 쌍 가운데 선행 모재(M1)측 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)로 제공하도록 제어하는 빔 스위치(Beam swich)이다.The
이때, 상기 후행 모재(M2)측 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)로 레이저빔을 제공하도록 반사경(622)에서 선행 모재(M1)측 절단 헤드(710)로 제공되는 레이저빔의 진행경로 도중에 빔 에너지 분할기(624)가 구비된다. 그리고 상기 빔 에너지 분할기(624)에서 분기된 레이저빔은 다른 반사경(622)을 통해 반사되며 제2 빔 스위치(626)에 의해 절단 헤드(710)로 제공되거나 노칭용 절단 헤드(910)로 제공된다.At this time, the progress of the laser beam provided from the
즉, 상기 제2 빔 스위치(626)는 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔이 한 쌍의 절단 헤드(710)로 분할될 때 분할된 레이저빔 중 후행 모재(M2) 측 절단 헤드(710)로 제공하거나 레이저 노칭 유닛(900)의 노칭용 절단 헤드(910)로 제공하도록 분할을 제어하는 것이다.That is, the
상기 레이저 절단 유닛(700)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 선행 모재(M1)의 후단과 상기 후행 모재(M2)의 선단을 용접하기 전에 각각의 절단 헤드(710)가 해당 절단 헤드 승강부(720)에 의해 하강한 상태에서 집광부(840)가 미세 하강하여 초점을 맞춘 후 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔에 의해 설정 간격으로 각각 절단하게 한다. 더욱이, 상기 절단 헤드(710)는 도면에는 도시하지 않았지만 앞선 설명에서와 같이 절단 헤드 승강부(720) 이외에 전후 이동부 및 좌우 이동부가 더 구비되며, 상기 절단 헤드 승강부(720), 전후 이동부 및 좌우 이동부는 액츄에이터 등에 의하여 적절히 정밀하게 설정 방향으로 구동시킬 수 있다.As shown in FIG. 1, each of the cutting heads 710 has a corresponding cutting head lifter before welding the rear end of the preceding base material M1 and the front end of the trailing base material M2 as shown in FIG. 1. The
상기 레이저 웰딩 유닛(800)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 레이저 절단 유닛(700)에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 구성요소로, 이동 프레임(810), 수평 이동부(812), 웰딩 헤드(820), 지지부(830) 및 집광부(840)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 and 3, the
상기 이동 프레임(810)은 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위로 이동하여 진입할 수 있도록 선, 후행 모재(M1, M2)와 근접한 일측벽에 개구가 형성되며, 프레임에 설치된 레일을 따라 선, 후행 모재(M1, M2)의 폭 방향으로 수평 이동된다.The moving
상기 수평 이동부(812)는 상기 이동 프레임(810)의 하부에 설치되어 상기 이동 프레임(810)을 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 폭 방향으로 수평 이동시키며, 직선 왕복 운동에 의해 설정 방향으로 구동시킬 수 있다.The horizontal moving
상기 웰딩 헤드(820)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 천장면에 설치되어 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 위치 일단에서 타단으로 이동하면서 레이저빔에 의해 상기 후행 모재(M1, M2)를 용접하는 구성요소이다.The
이때, 상기 웰딩 헤드(820)는 상하 이동과 함께 각도가 조절 가능하므로 선, 후행 모재(M1, M2)의 높이가 다를 경우 높이가 높은 모재의 용접면 방향으로 기울여 용접을 하게 한다. At this time, since the angle of the
상기 지지부(830)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 바닥에 설치되어 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위를 용접할 때, 용접 부위를 받치는 다수개의 프레싱(pressing) 롤러이다. 이때, 상기 롤러의 상측에도 별도의 롤러가 다수 구비되며, 실린더 등에 의해 승강이 가능함에 따라 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접시 용접 부위를 상, 하부에서 지지하면서 이동 가능하게 한다.The
상기 집광부(840)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 천장면에 설치되며 집광부 승강부재의 구동에 의해 미세 하강하여 레이저빔의 초점을 맞춘 상태에서 용접 부위에 레이저빔을 집광시킨다.The
한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 레이저 웰딩 유닛(800)에 용접 잔여물의 확산을 방지하는 기체분사기 또는 용접 상황을 측정장치부 등에 의해 측정된 데이터를 모니터 등을 통해 모니터링하는 모니터링 유닛 중 적어도 하나가 더 포함될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawing at least one of the gas injection unit for preventing the diffusion of the welding residue in the
상기 레이저 노칭 유닛(900)은 도 1에 도시된 바와 같이 후행 모재(M2)측 상부에 설치되어 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위를 용접한 후 용접 완료한 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 폭이 다를 경우 선, 후행 모재(M1, M2)의 속도와 연동하여 노칭용 절단 헤드(910)가 좌우로 움직이면서 용접된 모재의 양측단을 상기 레이저 발진기(610)의 레이저빔에 의해 절단하여 곡면화시킨다.The
상기 제어부(C)는 상기 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)의 구동을 각각 제어한다.The control unit C may include the
그러므로 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치의 작동 과정은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다음과 같다.Therefore, the operation of the laser line cutting and welding apparatus of the steel sheet according to the present invention is as shown in Figs.
우선, 일측의 롤러 테이블을 통해 선행 모재(M1)가 진입하면 핀치 롤러가 상기 선행 모재(M1)를 가압한 상태에서 절단 위치인 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710) 하측까지 전진 이송시킨다.First, when the preceding base material M1 enters through the roller table on one side, the pinch roller moves forward to the lower side of the cutting
이때, 상기 선행 모재(M1)가 절단 위치에 도달하면 이를 위치감지센서가 감지한 후 감지 신호를 제어부(C)로 보내고 상기 제어부(C)에서 상기 제1 클램프 유닛(200)의 구동신호를 출력한다.At this time, when the preceding base material M1 reaches the cutting position, the position detecting sensor detects this, sends a detection signal to the control unit C, and outputs the driving signal of the
다음으로, 상기 제1 클램프 유닛(200)의 클램프 부재(210)가 상기 제어부(C)의 구동신호에 의해 하강하여 상기 선행 모재(M1)를 클램핑한다.Next, the
다음으로, 타측의 롤러 테이블을 통해 후행 모재(M2)가 진입하면 핀치 롤러가 상기 후행 모재(M2)를 가압한 상태에서 절단 위치인 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710) 하측까지 전진 이송시킨다.Next, when the trailing base material M2 enters through the roller table on the other side, the pinch roller presses the trailing base material M2 to the lower portion of the cutting
이때, 상기 후행 모재(M2)가 절단 위치에 도달하면 이를 위치감지센서가 감지한 후 감지 신호를 제어부(C)로 보내고 상기 제어부(C)에서 상기 제2 클램프 유닛(300)의 구동신호를 출력한다.At this time, when the trailing base material M2 reaches the cutting position, the position detecting sensor detects this and sends a detection signal to the control unit C, and outputs the driving signal of the
다음으로, 상기 제2 클램프 유닛(300)의 클램프 부재(310)가 상기 제어부(C)의 구동신호에 의해 하강하여 상기 후행 모재(M2)를 클램핑한다.Next, the
다음으로, 상기 제1, 2 클램핑 유닛(200, 300)에 의해 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)를 클램핑하면 상기 센터링 유닛(400)에 의해 후행 모재(M2)의 중심을 선행 모재(M1)의 중심과 맞추며 그 후, 레이저빔 스폿에 따른 기계적인 공차를 자동으로 맞추도록 얼라인먼트 유닛(500)에 의해 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단 간격을 모재 간격감지센서의 센싱 결과값에 의해 맞춘다.Next, when the preceding base material M1 and the trailing base material M2 are clamped by the first and
다음으로, 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 이웃단 간격 조정이 완료되면 상기 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)가 하강하여 레이저빔의 초점을 맞춘 후 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 레이저빔에 의해 설정 간격으로 절단한다.Next, when the distance adjustment of the neighboring edges of the preceding base material M1 and the trailing base material M2 is completed, the cutting
다음으로, 상기 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 절단 완료한 다음 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600)의 작동과정에서 퍼짐 없이 균일하게 조사하는 레이저빔에 의해 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 레이저 웰딩 유닛(800)을 통해 용접한다.Next, after cutting the front end of the preceding base material (M1) and the leading end of the trailing base material (M2) and then preceded by a laser beam irradiated uniformly without spreading during the operation of the laser generator and the beam transmission system unit (600). The rear end of the base material M1 and the front end of the trailing base material M2 are welded through the
이는 상기 수평 이동부(812)의 구동에 의해 상기 이동 프레임(810)이 이동하 면 상기 웰딩 헤드(820)가 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 위치를 따라 상기 지지부(830)에 의해 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 부위를 지지함과 동시에 모재의 폭 방향으로 전진하면서 집광부(840)를 통해 조사되는 레이저빔을 이용하여 용접하는 것이다.This is because the
이때, 상기 웰딩 헤드(820)는 상하 이동과 함께 각도가 조절 가능하므로 선, 후행 모재(M1, M2)의 높이가 다를 경우 높이가 높은 모재의 용접면 방향으로 기울여 용접을 하게 한다.At this time, since the angle of the
한편, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접시 용접 잔여물의 확산을 방지하는 기체분사기 또는 용접 상황을 측정장치부 등에 의해 측정된 데이터를 모니터 등을 통해 모니터링할 수 있다.On the other hand, the gas injector or welding conditions to prevent the diffusion of the welding residue during the welding of the line, trailing base material (M1, M2) can be monitored through a monitor or the like measured data.
다음으로, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접이 완료되면 상기 수평 이동부(812)의 구동에 의해 상기 이동 프레임(810)이 원위치되며, 용접된 선, 후행 모재(M1, M2)가 언로딩된다.Next, when the welding of the line and trailing base materials M1 and M2 is completed, the moving
한편, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 완료시 용접 완료한 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 폭이 다를 경우 선, 후행 모재(M1, M2)의 속도와 연동하여 레이저 노칭 유닛(900)의 노칭용 절단 헤드(910)가 좌우로 움직이면서 용접된 모재의 양측단을 상기 레이저 발진기(610)의 레이저빔에 의해 절단하여 곡면화시킨다.On the other hand, when the width of the preceding base material (M1) and the trailing base material (M2) completed when the welding of the line, trailing base material (M1, M2) is different, in conjunction with the speed of the line, trailing base material (M1, M2) As the notching
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention described above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, the protection scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and those skilled in the art will appreciate It will be understood that various modifications and changes can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
도 1은 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a laser line cutting and welding apparatus of a steel sheet according to the present invention.
도 2는 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 센터링 유닛을 도시한 개략도이다.2 is a schematic diagram showing a centering unit in the laser line cutting and welding apparatus of the steel sheet.
도 3은 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 레이저 웰딩 유닛을 도시한 개략도이다.3 is a schematic view showing a laser welding unit in the laser line cutting and welding apparatus of the steel sheet.
도 4는 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛을 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram showing a laser generator and a beam transmission system unit in the laser line cutting and welding apparatus of the steel sheet.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
100: 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치 100: laser line cutting and welding device of steel sheet
200: 제1 클램프 유닛 212: 클램프 부재 승강부200: first clamp unit 212: clamp member lifting portion
300: 제2 클램프 유닛 312: 클램프 부재 승강부300: second clamp unit 312: clamp member lifting portion
400: 센터링 유닛 410: 측정장치부400: centering unit 410: measuring unit
420: 클램프 유닛 이동부 500: 얼라인먼트 유닛420: clamp unit moving part 500: alignment unit
600: 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛 610: 레이저 발진기600: laser generator and beam transmission system unit 610: laser oscillator
620: 제1 빔 스위치 622: 반사경620: First beam switch 622: Reflector
624: 빔 에너지 분할기 626: 제2 빔 스위치624: beam energy divider 626: second beam switch
700: 레이저 절단 유닛 710: 절단 헤드700: laser cutting unit 710: cutting head
720: 절단 헤드 승강부 800: 레이저 웰딩 유닛720: cutting head lift 800: laser welding unit
810: 이동 프레임 812: 수평 이동부810: moving frame 812: horizontal moving part
820: 웰딩 헤드 830: 지지부820: welding head 830: support
840: 집광부 900: 레이저 노칭 유닛840: light collector 900: laser notching unit
M1, M2: 선, 후행 모재M1, M2: line, trailing base material
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