KR101564370B1 - 절단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 절단 장치는 레이저 또는 플라즈마를 이용하여 기판을 절단하기 위한 절단 장치에 있어서, 절단 장치는 상기 기판이 놓여지는 안착부, 레이저 또는 플라즈마를 생성하여 상기 기판을 절단하기 위한 절단 수단, 절단 수단을 이동시키는 이동 수단, 절단 수단을 둘러싸도록 배치되어 있는 제1, 2노즐부를 포함한다.

Description

절단 장치{CUTTING DEVICE}

본 발명은 절단 장치에 관한 것으로, 특히 고점성의 고망간강을 절단할 수 있는 절단 장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속소재를 절단하는 작업에서는 가스, 플라즈마 또는 레이저 등을 이용하여 금속 기판을 절단한다. 이러한 절단 방법으로 절단시에 드로스 또는 흄이 발생한다.

흄(fume)은 가스를 이용하여 금속 재료를 절단하는 경우 용융된 금속이 증발, 산화되면서 발생하는 미세 입자를 말하는 것으로 대기 중에 잔존하는 흄을 사람이 흡입하게 되면 폐가 손상된다.

종래에는 작업시에 발생되는 흄을 팬(fan)을 이용하여 대기로 방출 시키고 있으나, 대규모 작업장에서 다수의 가스 절단 장비가 작동되는 경우 작업장의 공기에 있는 플라즈마 및 가스 흄을 적절하게 제거하는 것이 어려운 문제점이 있다.

특히, 고 망간강은 절단시 흄을 다량으로 발생시킬 뿐만 아니라 점성이 높아 용융금속을 형성하여 가스절단이 불가능하다. 따라서 절단면이 조악하고 하부 절단면에 드로스가 형성되기 쉽고, 드로스를 제거하기 위해서는 그라인더 공정과 같은 추가 공정을 필요로 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 흄 및 드로스의 생성을 최소화하여 금속의 절단 품질을 향상시키면서도 생산성이 향상된 절단 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 절단 장치는 레이저 또는 플라즈마를 이용하여 기판을 절단하기 위한 절단 장치에 있어서, 절단 장치는 상기 기판이 놓여지는 안착부, 레이저 또는 플라즈마를 생성하여 상기 기판을 절단하기 위한 절단 수단, 절단 수단을 이동시키는 이동 수단,절단 수단을 둘러싸도록 배치되어 있는 제1 노즐부를 포함한다.

상기 기판을 중심으로 상기 제1 노즐부와 반대편에 위치하는 제2 노즐부를 더 포함한다.

상기 제1 노즐부는 상기 기판면에 대해서 수직한 방향으로 물, 공기 또는 불활성 기체 중 어느 하나를 분사할 수 있다.

상기 제1 노즐부에 의해서 분사되는 물은 상기 기판 절단시에 발생하는 흄을 포집할 수 있다.

상기 제2 노즐부는 상기 기판면에 대해서 수평한 방향으로 공기 또는 불할성 기체를 분사할 수 있다.

상기 기판은 고망간으로 이루어질 수 있다.

상기 제1 노즐부 및 상기 제2 노즐부 중 적어도 하나는 복수의 소노즐을 포함할 수 있다.

본 발명에서와 같이 노즐부를 설치하면 레이저 또는 플라즈마를 이용하여 기판을 절단할 때 흄 또는 드로스가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 의한 절단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1 의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절단 장치의 단면도로 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4 및 도 5는 종래 기술에 따라서 절단한 금속 기판의 절단면을 도시한 사진이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따라서 절단한 금속 기판의 절단면을 도시한 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 절단 장치에 대해서 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 의한 절단 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1 의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 절단 장치의 단면도로 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 절단 장치(1000)는 절단하고자 하는 기판이 놓여지는 안착부(100), 기판(200)을 절단하기 위한 절단 수단(300), 절단 수단(300)을 이동시키기 위한 이동 수단(400), 제1 노즐부(500)와 제2 노즐부(600)를 포함한다.

안착부(100)는 절단하고자 하는 기판(200)이 놓여지는 부분으로, 수평면을 제공한다. 안착부(100)는 필요에 따라서 구동부(도시하지 않음)에 의해서 이동될 수 있다.

기판(200)은 절단하고자 하는 금속 기판, 세라믹스 기판, 플라스틱 기판 등 모든 기판이 가능하며, 예를 들어 고망간 기판일 수 있다.

절단 수단(300)은 레이저 또는 플라즈마를 발생시키는 발생부와 발생된 레이저 또는 플라즈마를 조사하는 조사부를 포함할 수 있다.

레이저부는 레이저광을 발생하는 광 발생수단과 발생된 광이 조사되는 레이저 조사부를 포함하며, 광 발생수단은 CO₂레이저 발진기, 파이버(fiber) 레이저 발진기 또는 YAG 레이저 발진기 일 수 있다. 레이저부는 기판에 대해서 수직한 방향으로 레이저를 조사하여 기판을 절단할 수 있다.

플라즈마부는 플라즈마를 발생하고 분사하는 토치일 수 있다.

이동 수단(400)은 절단 수단(300)과 연결되어 절단하고자 하는 절단선을 따라서 절단 수단이 이동할 수 있도록 한다.

이동 수단(400)은 절단 수단(300)뿐 아니라, 후술하는 제1 노즐부 및 제2 노즐부와 연결되어 절단 수단(300)과 함께 제1 노즐부 및 제2 노즐부를 이동시킬 수 있다.

제1 노즐부(500)는 도 2에 도시한 바와 같이, 절단 수단을 둘러싸도록 형성되어 있는 노즐을 포함한다. 제1 노즐부(500)는 물공급부와 연결되어 있으며, 물공급부로 부터 물을 공급받아 기판(200)에 분사한다. 이때, 제1 노즐부(500)는 기판면에 대해서 수직한 방향으로 물을 분사할 수 있다.

제1 노즐부(500)는 도 2에서와 같이 하나의 노즐이 절단 수단(300)을 둘러싸도록 형성될 수 있으나, 도 3에서와 같이 복수의 소노즐(50)을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이 절단 수단(300)을 둘러싸도록 제1 노즐부(500)를 설치하면, 절단 수단(300)으로 기판(200)을 절단할 때 발생하는 흄을 용이하게 제거할 수 있다.

즉, 제1 노즐부(500)는 물공급부로 부터 전달되는 물을 절단선과 인접한 위치에 분사시키며, 제1 노즐부(500)는 기판면에 대해서 수직한 방향으로 물을 분사한다.

이때, 절단 수단(300)에 의해서 기판이 절단되면 다량의 흄이 발생될 수 있고, 흄이 상부 방향으로 확산될 수 있는데, 제1 노즐부(500)에 의해서 물이 분사되면 원주방향으로 물커튼이 형성되어 상부 방향으로 확산되는 흄을 포집하여 흄이 확산되지 못하도록 포집하여 기판 위에 물과 같이 고정되게 된다. 그리고, 물을 분사시킴으로 인하여 절단기판의 열변형을 최소화 시켜 후공정에서 가공량을 최소화 시키는 효과도 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 제1 노즐부는 이동 수단(400)과 연결되어 절단 수단이 이동하는 방향으로 함께 이동하면서 물을 분사하므로, 절단선을 형성하는 동안 발생하는 흄을 용이하게 제거할 수 있다.

제2 노즐부(600)는 절단하고자 하는 기판을 중심으로 제1 노즐부(500)의 반대편에 위치한다. 제2 노즐부(600)에는 공기(air) 또는 질소(N₂), 아르곤(Ar)과 같은 불활성 기체가 주입되어 기판(200)에 절단방향과 직각(또는 기판면에 대해서 수평한 방향)을 이루도록 분사될 수 있다. 제2 노즐부(600)는 기판에 공기를 분사하기 위해서 공기를 압축하는 압축기(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.

제2 노즐부(600)는 하나로 형성될 수 있으나, 제1 노즐부와 같이 복수의 소노즐을 포함하도록 배치될 수 있다.

제1 노즐부(500)는 레이저 또는 플라스마가 조사되는 기판(200)의 상면에 위치하고, 제2 노즐부(600)는 기판(200)의 하면에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서와 같이 제2 노즐부(600)를 설치하면, 절단 수단(300)에 의해서 기판(200)을 절단할 때 발생하는 드로스(dross)를 용이하게 제거할 수 있다.

즉, 제2 노즐부(600)는 공기 또는 불활성 기체를 절단선과 인접한 기판(200)의 하면에 분사시킨다. 이때, 제2 노즐부(600)는 기판면의 절단방향에 대해서 수직한 방향으로 공기 또는 불활성 기체를 분사한다.

절단 수단(300)에 의해서 기판(100)이 절단되면 드로스가 발생될 수 있다. 특히, 고망간강과 같이 점성이 높은 금속 기판을 절단하게 되면 절단된 부분의 아랫부분으로 용융된 금속이 흘러 드로스가 부착될 수 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 제2 노즐부(600)를 통해서 공기 또는 불활성 기체를 분사하면 용융된 금속이 흘러 절단된 단면의 아래에 모여 드로스를 형성하는 것을 방지한다.

또한, 본 발명예 따른 제2 노즐부는 이동 수단(400)과 연결되어 절단 수단이 이동하는 방향으로 함께 이동하면서 공기 또는 기체를 분사하므로, 절단선을 따라서 드로스가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

이처럼 본 발명에 따른 물 또는 공기를 분사할 수 있는 노즐을 설치하면 흄 및 드로스를 방지할 수 있다. 따라서 절단시 흄이 확산되어 흡입되는 것을 방지할 수 있고, 절단 후에 그라인더 등으로 드로스를 제거하기 위한 공정을 실시하지 않아도 된다.

도 4 및 도 5는 종래 기술에 따라서 절단한 금속 기판의 절단면을 도시한 사진이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따라서 절단한 금속 기판의 절단면을 도시한 사진이다.

도 4는 기존의 가스절단기를 이용하여 절단한 절단면을 나타낸 것이고, 도 5는 통상의 레이저를 이용하여 절단한 금속 기판으로, 기판 하부에 드로스가 형성된 것을 알 수 있다.

그리고 도 6는 본 발명의 레이저 절단방식을 이용하여 절단한 금속으로, 기판 하부에 드로스가 형성되지 않는 것을 알 수 있다. 도 7은 본 발명의 플라즈마 절단 방식을 이용하여 절단한 금속으로, 드로스 없이 양호한 절단 상태를 나타내고 있다.

이처럼 본 발명에서와 같이 흄 및 드로스를 제거할 수 있는 제1 노즐부 및 제2 노즐부를 포함하는 절단 장치를 이용하여 금속 기판을 절단하면, 기판 표면이 미려할 뿐만 아니라 하부에 드로스가 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

1. 레이저 또는 플라즈마를 이용하여 기판을 절단하기 위한 절단 장치에 있어서,
   상기 절단 장치는 상기 기판이 놓여지는 안착부,
   상기 레이저 또는 플라즈마를 생성하여 상기 기판을 절단하기 위한 절단 수단,
   상기 절단 수단을 이동시키는 이동 수단,
   상기 절단 수단을 둘러싸도록 배치되어 있는 제1 노즐부
   를 포함하고,
   상기 기판을 중심으로 상기 제1 노즐부와 반대편에 위치하는 제2 노즐부를 더 포함하고,
   상기 이동 수단은 상기 절단 수단과 연결되어 절단하고자 하는 절단선을 따라서 상기 절단 수단이 이동할 수 있도록 하며,
   상기 이동 수단은 상기 제1 노즐부 및 상기 제2 노즐부와 연결되어 상기 절단 수단과 함께 상기 제1 노즐부 및 상기 제2 노즐부를 이동시킬 수 있고,
   상기 제1 노즐부는 하나의 노즐이 상기 절단 수단을 둘러싸도록 형성되거나 복수의 소노즐을 포함하고,
   상기 제2 노즐부는 하나로 형성되거나 복수의 소노즐을 포함하고 있는 절단 장치.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 제1 노즐부는 상기 기판의 상단면에 대해서 수직한 방향으로 물, 공기 또는 불활성 기체 중 어느 하나를 분사하는 절단 장치.
4. 제3항에서,
   상기 제1 노즐부에 의해서 분사되는 물은 상기 기판 절단시에 발생하는 흄을 포집하는 절단 장치.
5. 제1항에서,
   상기 제2 노즐부는 상기 기판의 상단면에 대해서 수평한 방향으로 공기 또는 불할성 기체를 분사하는 절단 장치.
6. 제1항에서,
   상기 기판은 고망간으로 이루어지는 절단 장치.
   
7. 삭제

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