KR101513295B1

KR101513295B1 - 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법

Info

Publication number: KR101513295B1
Application number: KR1020130146781A
Authority: KR
Inventors: 최준
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-04-17

Abstract

레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법을 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법은 절단노즐을 이동시키며 절단대상물을 절단하는 절단단계; 레이저센서로 절단대상물의 절단부를 측정하여 절단부 형상에 대한 데이터를 얻는 측정단계; 측정단계에서 획득된 데이터에 기초하여 절단대상물 절단부에 형성된 열영향존의 폭을 산출하는 단계; 산출된 열영향존 폭과 설정값을 비교 판단하고, 판단 결과에 기초하여 레이저빔 위치를 조정하는 조정단계를 포함한다.

Description

레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법{METHOD FOR ALIGNING LAGER-BEAM OF LASER CUTTER}

본 발명은 절단노즐의 중심과 레이저빔 위치를 일치시키는 정렬작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하면서 정렬의 정확도도 높일 수 있도록 하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법에 관한 것이다.

강판의 압연기술 중에는 선행 강판의 후단과 이를 뒤따르는 후행 강판의 선단을 연결한 상태에서 연속적인 마무리압연을 수행하는 연속 압연기술이 있다. 이처럼 선행 강판과 후행 강판을 연결하는 방법으로는 통상의 용접기술을 이용하여 왔으나, 최근에는 연결부분의 품질을 더 높이기 위해 레이저 용접법이 이용되고 있다.

선행 강판과 후행 강판을 용접으로 연결할 때는 연결부분을 고르게 하기 위해 선행 강판의 후단 일부와 후행 강판의 선단 일부를 절단한다. 이때도 추후 용접 품질을 고려해 절단면의 직진도와 직각도를 양호하게 유지할 수 있는 레이저 절단기를 이용하는 추세다.

레이저 절단기는 절단노즐을 통해 절단대상물인 강판의 표면으로 레이저빔을 조사함으로써 강판을 녹이는 동시에, 절단노즐을 통하여 고압의 불활성가스(N2, Ar 등)를 불어줌으로써 강판의 절단이 이루어지도록 한다.

레이저 절단기가 강판을 정확히 절단하기 위해서는 레이저빔이 절단노즐의 중심에 정확히 위치하도록 정렬(Alignment)하는 것이 중요하다. 절단노즐의 중심과 레이저빔이 정확히 일치하지 않으면, 정확한 절단을 구현할 수 없기 때문이다.

예를 들어, 절단노즐의 중심과 레이저빔이 일치하지 않으면, 불활성가스의 분사가 한쪽으로 치우치게 되므로 절단부분에 스패터(Spatter)가 발생하거나 강판의 배면에 많은 버(bur)가 생기는 등 절단품질이 불량해질 수 있고, 이는 이후 용접공정에서의 품질을 저하시킬 수 있다. 또 한쪽으로 치우진 레이저빔이 절단노즐과 접할 경우 절단노즐을 심각하게 산화시키는 문제도 발생할 수 있다.

따라서 레이저 절단기는 레이저빔 위치를 정확히 정렬하는 것이 중요한데, 종래의 정렬방법은 레이저빔의 정렬상태를 작업자가 육안으로 확인한 후 레이저빔의 위치를 조정하는 방식이었기 때문에 레이저빔 위치 정렬을 수행하는데 많은 시간(대략 2 ~ 3시간)이 걸릴 뿐아니라 정렬의 정확도를 높이는데도 한계가 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0085172호(2011. 07. 27. 공개)

본 발명의 실시 예는 절단노즐의 중심과 레이저빔 위치를 일치시키는 정렬작업을 단시간에 용이하게 수행할 수 있도록 하면서 정렬의 정확도도 높일 수 있도록 하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 절단노즐을 이동시키며 절단대상물을 절단하는 절단단계; 레이저센서로 상기 절단대상물의 절단부를 측정하여 절단부 형상에 대한 데이터를 얻는 측정단계; 상기 측정단계에서 획득된 데이터에 기초하여 상기 절단대상물 절단부에 형성된 열영향존의 폭을 산출하는 단계; 및 산출된 열영향존 폭과 설정값을 비교 판단하고, 판단 결과에 기초하여 레이저빔 위치를 조정하는 조정단계를 포함하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법이 제공될 수 있다.

상기 측정단계는 상기 레이저센서를 상기 절단대상물의 절단방향과 교차하는 방향으로 이동시키며 절단부분과 상기 레이저센서 사이의 거리를 측정할 수 있다.

상기 측정단계는 상기 레이저센서를 상기 절단대상물의 절단방향으로 이동시키는 가운데, 상기 절단대상물의 절단방향과 교차하는 방향으로 설정 폭 왕복하며 절단부분과 상기 레이저센서 사이의 거리를 측정할 수 있다.

상기 조정단계는 산출된 열영향존 폭이 상기 설정값과 일치하는지 여부를 판단하고, 산출된 열영향존 폭이 상기 설정값이 일치하지 않을 경우 그 오차를 보정하도록 상기 레이저빔 위치를 조정할 수 있다.

상기 절단대상물은 압연공정에서 상호 연결되는 선행 강판과 후행 강판을 포함할 수 있고, 상기 절단노즐은 상기 선행 강판 후단부를 절단하는 제1절단노즐과, 상기 후행 강판의 선단부를 절단하는 제2절단노즐을 포함할 수 있으며, 상기 절단단계는 상기 제1 및 제2절단노즐을 이용하여 상기 선행 강판의 후단부와 상기 후행 강판의 선단부를 동시에 절단하고, 상기 절단단계 후에 상기 선행 강판의 절단부와 상기 후행 강판의 절단부가 접하도록 정렬하는 강판정렬단계를 포함할 수 있다.

상기 측정단계는 상기 강판정렬단계 이후에 수행하여 상기 선행 강판의 절단부와 상기 후행 강판의 절단부 형상에 대한 데이터를 함께 얻고, 상기 산출단계는 상기 선행 강판의 절단부 및 상기 후행 강판의 절단부에 형성된 열영향존 폭을 각각 산출하며, 상기 조정단계는 상기 선행 강판 절단부의 열영향존 폭과 상기 설정값의 비교 판단 결과에 기초하여 상기 제1절단노즐의 레이저빔 위치를 조정하고, 상기 후행 강판 절단부의 열영향존 폭과 상기 설정값의 비교 판단 결과에 기초하여 상기 제2절단노즐의 레이저빔 위치를 조정할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 절단노즐로 절단대상물을 절단하고, 상기 절단대상물의 절단부를 측정하여 절단부에 형성된 열영향존의 폭을 산출하며, 산출된 열영향존 폭과 설정값을 비교 판단한 후 그 결과에 따라 레이저빔 위치를 조정하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법은 절단대상물의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭을 측정한 후, 산출된 열영향존 폭과 설정값을 비교 판단 한 후 그 결과에 따라 레이저빔의 위치를 조정하는 방식이기 때문에 절단노즐의 중심과 레이저빔 위치를 일치시키는 정렬작업을 단시간에 용이하게 수행할 수 있고 정렬의 정확도도 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기가 적용된 용접장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기를 이용하여 강판을 절단하는 예를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 실시 예에 따른 레이저 절단기가 적용된 용접장치에서 강판들의 절단부분을 맞대어 정렬한 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기의 절단노즐 단면도이다.
도 5는 레이저 절단기의 절단노즐로부터 조사되는 레이저빔 및 절단노즐로부터 분사되는 불활성가스에 의하여 절단대상물에 형성되는 열영향존의 형태를 나타낸 것으로, (a)와 (c)는 레이저빔이 정렬되지 않은 상태, (b)는 레이저빔이 절단노즐의 중심에 위치하도록 정렬된 상태를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저센서를 이용하여 절단대상물의 절단부분 상태를 측정하는 예를 나타낸다.
도 7은 도 6에서 레이저센서가 화살표 B방향으로 이동하는 가운데 측정한 데이터에 기초하여 절단부분의 형상을 표현한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 절단기가 적용되는 용접장치를 나타낸다. 도 1에 도시한 바와 같이, 용접장치(100)는 강판의 압연라인에서 강판의 연속압연을 구현하기 위해 선행 강판(10)의 후단과 후행 강판(20)의 선단을 용접하는데 이용될 수 있다.

이 용접장치(100)는 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 용접부분을 절단하기 위한 레이저 절단기(110), 선행 강판(10)과 후행 강판(20)을 연결하기 위한 레이저 용접유닛(120), 용접비드부분을 가압하여 평탄화하기 위한 가압롤유닛(130)을 포함할 수 있다.

레이저 절단기(110)는 용접장치(100)의 상부캐리지(101) 전방 측에 장착되며 높이조절 기능 등을 갖춘 절단기몸체(111)와, 절단기몸체(111)의 양 측면에 각각 설치된 제1절단노즐(112)과 절단노즐(113)을 포함한다. 제1절단노즐(112)은 용접 전에 선행 강판(10)의 후단부를 절단하는데 이용할 수 있고, 제2절단노즐(113)은 후행 강판(20)의 선단부를 절단하는데 이용할 수 있다. 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)에는 각 하단의 노즐 팁을 통하여 절단 대상물 쪽으로 레이저빔을 조사하는 레이저조사장치와, 하단의 노즐 팁을 통하여 고압의 불활성가스가 분사될 수 있도록 하는 가스분사장치가 연결될 수 있다.

이러한 레이저 절단기(110)는 도 2에 도시한 바와 같이, 용접 전 단계에서 용접장치(100)의 동작에 의해 선행 및 후행 강판(10,20)의 폭방향으로 이동하는 가운데, 상호 이격된 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)이 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 절단위치에 각각 근접한 상태로 함께 이동하면서 선행 강판(10)의 후단부와 후행 강판(20)의 선단부를 절단할 수 있다. 도 2에서 부호 141과 142는 절단 등을 수행할 때 선행 강판(10)과 후행 강판(20)을 결속하여 고정할 수 있는 클램핑장치다.

레이저 용접유닛(120)은 상부캐리지(101)의 중간부분에 설치되며 승강에 의해 높이 조절이 가능한 용접유닛몸체(121), 용접유닛몸체(121) 하단에 설치된 레이저용접헤드(122), 용접장치(100)의 하부캐리지(102)에 설치되며 레이저용접헤드(122) 하부에 배치된 상태에서 용접부분의 하부를 받쳐주는 지지롤러(123)를 포함할 수 있다.

이러한 레이저 용접유닛(120)은 도 3에 도시한 바와 같이, 레이저 절단기(110)로 선행 강판(10) 후단부와 후행 강판(20) 선단부의 절단을 수행한 후, 선행 강판(10)의 절단부와 후행 강판(20)의 절단부를 접하도록 이동시킨 후 두 강판(10,20)의 용접을 수행할 수 있다. 즉 이때는 레이저 용접헤드(122)가 용접장치(100)와 함께 선행 및 후행 강판(10,20)의 폭방향(용접선 방향)으로 이동하면서 맞대어진 두 강판(10,20)의 절단부를 용접하여 연결할 수 있다.

가압롤유닛(130)은 상부캐리지(101)의 후방 쪽에 설치되며 승강에 의해 높이 조절이 가능한 유닛몸체(131)와, 유닛몸체(131)의 하부에 설치되어 용접비드를 가압하는 상측 가압롤(132), 하부캐리지(102)에 설치되며 상측 가압롤(132) 하부에 배치된 상태에서 용접비드의 하부를 받쳐주는 하부 가압롤(133)을 포함할 수 있다. 이러한 가압롤유닛(130)은 상측 가압롤(132)과 하측 가압롤(133)이 용접비드의 상면과 하면을 가압하며 용접선을 따라 주행하면서 용접비드를 평탄화할 수 있다.

레이저 절단기(110)에서 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)은 도 4에 도시한 바와 같이, 그 하단의 노즐 팁 중심을 통하여 레이저빔(115)을 조사함과 동시에 노즐 팁을 통하여 고압의 불활성가스(116, N2, Ar 등)를 분사한다. 레이저빔(115)은 절단대상물인 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 표면으로 조사되어 절단대상물을 녹이는 기능을 하고, 불활성가스(116)는 레이저빔(115)에 의해 용융된 부분을 고압으로 불어줌으로써 절단대상물의 절단이 이루어지도록 한다.

제1 및 제2절단노즐(112,113)에 의해 절단되는 절단대상물의 표면에는 레이저빔(115)의 가열 및 불활성가스(116) 분사의 영향으로 열영향존(HAZ: Heat Affected Zone)이 생긴다. 그런데 이 열영향존(HFZ)은 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레이저빔(115)이 조사되는 위치(115a)를 중심으로 사방이 균등한 원형태를 이룰 때 절단대상물의 정확한 절단을 구현하여 양호한 절단면을 얻을 수 있다. 이를 위해서는 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저빔(115)이 각 절단노즐(112,113)의 중심에 정확히 위치해야 한다. 즉 레이저빔(115)이 절단노즐(112,113)의 중심에 정확히 위치하여 열영향존(HFZ)이 도 5의 (b)와 같은 형태를 이룰 때 깨끗하고 정확한 절단을 구현할 수 있다.

만약, 레이저빔(115)이 절단노즐(112,113)의 중심과 일치하지 않고 어느 한쪽으로 치우친 경우에는 도 5 (a)와 (c)에 나타낸 바와 같은 열영향존(HFZ)이 형성될 수 있다. 즉 레이저빔(115)의 조사위치(115a)가 열영향존(HFZ)의 한쪽으로 치우치게 위치할 수 있고, 이 경우 절단부분에 과다한 스패터(Spatter)와 버(bur)가 생겨 절단품질이 불량할 수 있다. 이 상태에서 용접을 수행할 경우 용접품질 또한 저하될 수 있다.

따라서 레이저 절단기(110)는 절단을 수행하기 전에 레이저빔(115)이 절단노즐(112,113)의 중심에 위치하도록 조정하는 정렬이 필요하다. 이러한 정렬작업을 수행하기 위해 본 실시 예의 레이저 절단기(110)는 절단부를 측정하여 절단부 형상에 대한 데이터를 얻고, 이 데이터에 기초하여 절단부에 형성된 열영향존(HFZ)의 폭을 산출할 수 있도록 하는 레이저센서(117)를 구비한다. 레이저센서(117)는 도 1에 도시한 바와 같이, 용접유닛(120)의 전방 쪽에 설치될 수 있으나, 그 설치위치가 이에 한정되는 것은 아니다.

레이저센서(117)를 이용한 절단부의 상태(형상 또는 열영향존의 폭) 측정은 선행 강판(10)의 후단부와 후행 강판(20)의 선단부를 절단한 후, 도 3의 예처럼 두 강판(10,20)의 절단부가 상호 접하도록 정렬한 상태에서 수행할 수 있다. 즉 용접을 하기 전에 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)의 레이저빔(115) 위치를 정확히 정렬하기 위해 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 레이저센서(117)는 용접장치(100)의 이동에 의해 두 강판(10,20)의 맞대어진 절단부를 따라 두 강판의 폭방향(화살표 A방향)으로 이동할 수 있고, 이처럼 이동하는 가운데 절단방향과 교차하는 방향(화살표 B방향)으로 설정 폭으로 빠르게 왕복하면서 절단부의 상태를 측정할 수 있다.

즉 레이저센서(117)는 도 6의 예처럼 두 강판(10,20)이 맏대어진 절단부 위를 화살표 B방향으로 왕복하면서 절단부분과 레이저센서(117) 사이의 거리를 연속하여 측정하는 방식으로 절단부의 상태를 측정할 수 있다. 이러한 측정은 레이저센서(117)가 화살표 A방향으로 진행하는 가운데 수행되므로, 절단부 전영역에 대한 상태를 측정할 수 있다.

도 7은 도 6에서 레이저센서(117)가 화살표 B방향으로 이동하는 가운데 측정한 레이저센서(117)와 절단부 사이 거리정보들에 기초하여 구성한 그래프(절단부의 형상)다.

도 7에서 부호 F는 선행 강판(10)의 후단과 후행 강판(20)의 선단이 만나는 기준선이고, 부호 E는 레이저센서(117)에 의해 측정된 거리정보들을 연결한 선이다. 또 부호 C영역은 제1절단노즐(112)의 열영향존(HFZ)에 의해 선행 강판(10)의 절단부에 형성된 단차이고, 부호 D영역은 제2절단노즐(113)의 열영향존(HFZ)에 의해 후행 강판(20)의 절단부에 형성된 단차다.

여기서 기준선(F)은 레이저센서(117)에 의해 검출되는 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 경계부분 정보(특별히 길게 인식된 거리정보)를 토대로 정해질 수 있다. 이러한 그래프는 레이저센서(117)가 도 6의 B방향으로 이동하면서 측정한 거리정보들에 기초하여 작성한 것이므로, 그 형태가 상호 맞대어진 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 절단부 단면형상을 확대한 것과 대등한 것으로 볼 수 있다.

이러한 측정결과에 의하면, 단차가 형성되는 C영역과 D영역을 통하여 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 절단부에 형성되는 열영향존(HFZ)의 폭을 알 수 있다. 즉 C의 폭은 선행 강판(10)의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭으로 인식할 수 있고, D의 폭은 후행 강판(20)의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭으로 인식할 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법은 레이저센서(117)의 측정정보로부터 산출한 열영향존(HFZ)의 폭에 근거하여 레이저빔(115)의 위치를 판단한 후, 그 위치를 조정하는 방식으로 레이저빔(115)의 위치를 쉽게 정렬할 수 있다.

아래에서는 도 8을 참조하면서 레이저 절단기(110)의 레이저빔 정렬방법, 즉 레이저빔(115)이 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)의 중심에 위치하도록 정렬하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

레이저빔(115)을 정렬하기 위해서는 먼저 선행 강판(10)의 후단부와 후행 강판(10)의 선단부를 절단하는 절단단계(151)를 수행한다. 이때는 도 2에 도시한 예처럼 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)을 이용하여 선행 강판(10)의 후단부와 후행 강판(20)의 선단부를 절단한다.

절단단계(151) 후에는 도 3의 예처럼 선행 강판(10)의 절단부와 후행 강판(20)의 절단부가 접하도록 두 강판(10,20)을 정렬하는 단계(152)를 수행한다. 그리고 강판정렬단계(152) 후에는 레이저센서(117)로 절단부의 상태를 측정하는 측정단계(153)를 수행한다. 이때는 도 6의 예처럼 레이저센서(117)를 화살표 B방향으로 이동시키면서 절단부와 레이저센서(117) 사이의 거리를 연속하여 측정하는 방식으로 절단부 형상에 대한 데이터를 얻는다.

측정단계(153) 후에는 측정단계(153)에서 획득된 데이터에 기초하여 절단부에 형성된 열영향존의 폭을 산출하는 단계(154)를 수행한다. 이때는 측정된 데이터에 기초하여 도 7과 같은 그래프를 획득하고, 이를 통해 선행 강판(10)의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭(C)과, 후행 강판(20)의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭(D)을 산출한다.

선행 강판(10)의 열영향존 폭(C)과 후행 강판(20)의 열영향존 폭(D)이 산출되면, 이러한 열영향존 폭이 설정값과 일치하는 여부를 판단한다(155). 여기서 설정값이란, 도 5의 (b) 예처럼 레이저빔(115)이 제1 및 제2절단노즐(112,113)의 중심에 위치하도록 세팅된 상태에서 형성될 수 있는 열영향존(HAZ)의 반경이다. 바람직한 예로써 절단노즐(112,113)의 열영향존의 직경이 3mm이고 레이저빔(115)이 그 중심에 위치하는 경우라면, 이러한 절단노즐(112,113)을 통하여 절단된 부분에 나타나는 열영향존 폭은 전체 열영향존 폭의 절반인 1.5mm일 수 있다. 레이저빔(115)의 위치가 절단위치가 되고, 절단된 부분에는 그 절반의 열영향존이 남기 때문이다.

따라서 위 판단단계(155)에서는 측정을 통해 산출된 열영향존의 폭과 바람직한 설정값이 일치하는지 비교하고, 이들이 일치하면 레이저빔(115)이 절단노즐(112,113) 중심에 위치하도록 정렬된 것으로 판단할 있고, 그렇치 않으면 그 오차만큼 레이저빔(115)의 위치를 조정할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다.

위 판단단계(155)에서 산출된 열영향존의 폭이 설정값과 일치한다면, 레이저빔(115)이 절단노즐(112,113)의 중심에 위치하도록 정렬된 상태인 것으로 보고 정렬을 위한 제어를 마칠 수 있다.

그러나 도 7의 예와 같이, 선행 강판(10)에 나타난 열영향존 폭(C)과 후행 강판(20)에 나타난 열영향존 폭(D)이 상호 일치하지 않을 뿐 아니라, 각각 산출된 열영향존 폭(C, D)이 설정값보다 크거나 작은 경우에는 그 오차만큼 레이저빔(115) 위치를 조정할 필요가 있는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 이 경우에는 제1 및 제2절단노즐(112,113)의 레이저조사장치를 제어하여 레이저빔(115)의 조사위치가 각각의 오차만큼 조정되도록 하는 조정단계(156)를 수행할 수 있다.

조정단계(156)에서 레이저빔(115)의 위치를 조정한 후에는 다시 도 8의 절단단계(151)부터 절차를 다시 수행함으로써 레이저빔(115)의 위치 정렬이 정확히 이루어졌는지 여부를 확인할 수 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법은 레이저센서(117)를 이용해 선행 강판(10)과 후행 강판(20)의 절단부에 형성되는 열영향존의 폭을 측정한 후, 산출된 열영향존 폭이 설정값과 일치하는지 여부를 판단하고, 그 오차를 자동으로 보정하는 방식에 의해 이루어지기 때문에 절단노즐(112,113)의 중심과 레이저빔(115) 위치를 일치시키는 정렬작업을 단시간에 용이하게 수행할 수 있고, 정렬의 정확도도 높일 수 있다.

한편, 본 실시 예에 따른 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법은 레이저 절단기(110)가 용접장치(100)에 적용된 경우를 예로 하여 설명하고 있지만, 이러한 레이저 절단기(110)는 별도로 구성되어 순전히 강판 등의 절단대상물을 절단하는 용도만으로 이용되는 경우에도 적용될 수 있다. 또 본 실시 예는 선행 강판(10)과 후행 강판(20)을 절단하는 제1절단노즐(112)과 제2절단노즐(113)의 레이저빔 정렬을 동시에 수행하는 경우를 제시하고 있지만, 하나의 강판을 절단하는 절단노즐의 레이저빔 정렬을 수행하는 경우에도 적용될 수 있다. 또 본 발명이 적용되는 레이저 절단기가 절단하는 절단대상물도 강판에 한정되는 것은 아니다.

10: 선행 강판, 20: 후행 강판,
100: 용접장치, 110: 레이저 절단기,
112: 제1절단노즐, 113: 제2절단노즐,
115: 레이저빔, 117: 레이저센서,
120: 용접유닛, 130: 가압롤유닛,
HFZ: 열영향존.

Claims

절단노즐을 이동시키며 절단대상물을 절단하는 절단단계;
레이저센서를 상기 절단대상물의 절단방향과 교차하는 방향으로 이동시키며 절단부분과 상기 레이저센서 사이의 거리를 측정하여 절단부 형상에 대한 데이터를 얻는 측정단계;
상기 측정단계에서 획득된 데이터에 기초하여 상기 절단대상물 절단부에 형성된 열영향존의 폭을 산출하는 단계; 및
산출된 열영향존 폭과 설정값을 비교 판단하고, 판단 결과에 기초하여 레이저빔 위치를 조정하는 조정단계를 포함하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법.
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제1항에 있어서,
상기 측정단계는 상기 레이저센서를 상기 절단대상물의 절단방향으로 이동시키는 가운데, 상기 절단대상물의 절단방향과 교차하는 방향으로 설정 폭 왕복시키는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법.
제1항에 있어서,
상기 조정단계는 산출된 열영향존 폭이 상기 설정값과 일치하는지 여부를 판단하고, 산출된 열영향존 폭이 상기 설정값이 일치하지 않을 경우 그 오차를 보정하도록 상기 레이저빔 위치를 조정하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법.
제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절단대상물은 압연공정에서 상호 연결되는 선행 강판과 후행 강판을 포함하고,
상기 절단노즐은 상기 선행 강판 후단부를 절단하는 제1절단노즐과, 상기 후행 강판의 선단부를 절단하는 제2절단노즐을 포함하며,
상기 절단단계는 상기 제1 및 제2절단노즐을 이용하여 상기 선행 강판의 후단부와 상기 후행 강판의 선단부를 동시에 절단하고,
상기 절단단계 후 상기 선행 강판의 절단부와 상기 후행 강판의 절단부가 접하도록 정렬하는 강판정렬단계를 포함하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법.
제5항에 있어서,
상기 측정단계는 상기 강판정렬단계 이후에 수행하여 상기 선행 강판의 절단부와 상기 후행 강판의 절단부 형상에 대한 데이터를 함께 얻고,
상기 산출단계는 상기 선행 강판의 절단부 및 상기 후행 강판의 절단부에 형성된 열영향존 폭을 각각 산출하며,
상기 조정단계는 상기 선행 강판 절단부의 열영향존 폭과 상기 설정값의 비교 판단 결과에 기초하여 상기 제1절단노즐의 레이저빔 위치를 조정하고, 상기 후행 강판 절단부의 열영향존 폭과 상기 설정값의 비교 판단 결과에 기초하여 상기 제2절단노즐의 레이저빔 위치를 조정하는 레이저 절단기의 레이저빔 정렬방법.
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