KR101786869B1 - 금속판을 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안내 레일에 모두 배열된 블록 카트 및 시트 카트; 레이저 커팅 헤드 및 평행하게 배열된 제1 및 제2 고속 이동 테이블을 포함하고, 안내 레일의 한 측면에 배열된 커팅 작업 유닛; 블록 카트와 시트 카트의 안내 레일 및 커팅 작업 유닛 사이에 배열된 운송 및 스태킹 로봇; 및 커팅 작업 유닛의 두 개의 커팅 스테이션 아래 배치된 폐기물 이송 장치; 를 포함하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템 및 방법으로서, 두 개의 고속 이동 테이블은 안내 레일에 수직하게 배열되고, 커팅 스테이션 및 정지 스테이션을 각각 구비하며, 레이저 커팅 헤드는 안내 레일을 따라 두 개의 커팅 스테이션 위로 이동하며, 정지 스테이션은 블록 카트 및 시트 카트의 안내 레일의 측면과 일치하며, 로봇 외부의 샤프트는 카트 안내 레일에 평행하고 커팅 작업 유닛의 고속 이동 테이블의 정지 스테이션 위로 연장한다.

Description

금속판을 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템 및 방법{Metal Plate Loading/Unloading and Cutting Method and System}
본 발명은 금속 기계가공, 특히 자동차 제조 분야에서 금속판 로딩/언로딩 및 커팅 방법 및 시스템에 관한 것이다.
통상적인 자동차 판 블랭킹 방법은 다이 블랭킹(die blanking)이고, 강철판 또는 전체 자동차 설비는 통상적으로 자동 언코일링(uncoiling)-커팅(cutting)-스태킹(stacking) 생산 라인을 구비한다. 기기는 운송 유닛, 프레스 유닛, 및 스태킹 유닛을 포함한다.
상기된 다이 블랭킹 방법으로, (직사각형, 사다리 형상, 또는 호 형상과 같은) 단순한 형상의 재료 시트는 스윙(swing)-커팅(cutting)의 방법으로 생산될 수 있으며, 복잡한 커브 형상의 재료 시트는 다이 블랭킹에 의해서 가공된다. 차량 모델의 재료 시트의 크기에 따라서 다른 블랭킹 다이를 구비하고 상기 다이들을 교체함으로써 다른 재료 시트를 생산하는 것이 요구된다. 자동차 제조 분야에서, 금속판 블랭킹 라인은 통상적으로 연간 4,000,000 내지 6,000,000 시트를 생산하는 매우 높은 작업 효율을 가진다. 이것은 연간 3800시간을 기준으로 평균적으로 분당 약 25 시트를 생산하는 것이다.
하지만, 상기된 다이 블랭킹 방법은 일반적인 차량 모델의 대량 생산에 적합할지라도, 제한사항이 여전히 존재하며, 특히, 블랭킹 다이를 제조 및 저장하는데 필요한 높은 비용, 다이를 보관하고 유지보수하기 위한 넓은 공간, 및 큰 프레스 장비 및 설비 설치로 인한 설비 제조 비용투자와 같은 문제점이 있다. 특히, 일부 맞춤형 차량 모델의 소량 생산하는 경우, 상기된 다이 블랭킹 방법은 비경제적이다.
최근에, 레이저 기술의 빠른 발전으로, 레이저광의 커팅 속도(4KW 광섬유 레이저 발생기를 사용하는 경우 1.5mm 이하의 두께의 강철판을 적어도 20m/min의 커팅 속도로 커팅할 수 있다) 및 (현재의 20% 이상의) 광전자 변환 효율이 계속하여 증가하여, 레이저 커팅 비용이 시트 금속의 대규모 블랭킹 기계가공에 레이저 커팅을 적용하는 것이 가능할 정도의 임계 비용에 도달했다.
국내외 일부 회사 및 조사 기관은 자동차 판의 레이저 블랭킹 연구를 시작해왔다. 예컨대, 중국특허 CN102105256-A 는 고속 커팅의 발전된 레이저 커팅 장치를 개시한다. 상기 특허에 개시된 장치에서, 각 문틀에, 적어도 하나의 이동 가능한 레이저 헤드가 레이저 커팅 작업을 수행한다. 하지만, 상기 방법은 많은 기술적인 어려움이 있다; 예컨대 복수의 커팅 헤드의 동시 작업은 복수의 장비의 커팅 작업으로 발생된 커팅 얼라이먼트를 보장할 수 없으며, 판 형상의 편차는 절단된 형상에 영향을 줄 것이다. 복수의 레이저 커터 및 커팅 유닛의 큰 구성 및 차지하는 면적은 또한 많은 설비 투자비용을 발생시킨다.
본 발명의 목적은 금속판 로딩/언로딩 및 커팅 방법 및 시스템을 제공하는 것이며, 상기 방법 및 시스템은 재료 이용을 증가시키기 위해서 절개 폐기물을 효과적으로 가공할 수 있으며, 특히 소규모 차량 모델 및 새로운 차량 모델의 시험 제품을 생산하는데 적합하다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 기술적 해결책은 다음과 같다:
금속판 로딩/언로딩 및 커팅 시스템이 구비된다. 상기 시스템은 안내 레일에 모두 배열된 블록 카트 및 시트 카트; 레이저 커팅 헤드 및 평행하게 배열된 제1 및 제2 고속 이동 테이블을 포함하고, 안내 레일의 한 측면에 배열된 커팅 작업 유닛; 블록 카트와 시트 카트의 안내 레일 및 커팅 작업 유닛 사이에 배열된 운송 및 스태킹 로봇; 및 커팅 작업 유닛의 두 개의 커팅 스테이션 아래 배치된 폐기물 이송 장치; 를 포함하며, 두 개의 고속 이동 테이블은 안내 레일에 수직하게 배열되고, 커팅 스테이션 및 정지 스테이션을 각각 구비하며, 레이저 커팅 헤드는 안내 레일을 따라 두 개의 커팅 스테이션 위로 이동하며, 정지 스테이션은 블록 카트 및 시트 카트의 안내 레일의 측면과 일치하며, 로봇 외부의 샤프트는 카트 안내 레일에 평행하고 커팅 작업 유닛의 고속 이동 테이블의 정지 스테이션 위로 연장한다.
게다가, 교체 가능한 라이너 다이는 커팅 스테이션에 구비되며, 지지 장치는 재활용 가능한 폐기물 및 시트와 일치하는 위치 아래에 라이너 다이에 배열되며, 라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 중공으로 남겨진다.
게다가, 시트 카트와 동시에 안팎으로 이동할 수 있는 재활용 가능한 폐기물 카트를 더 포함한다.
추가로, 커팅 작업 유닛의 두 개의 커팅 스테이션과 일치하게 배열된 적어도 하나의 분할된 연통을 더 포함한다.
폐기물 이송 장치는 커팅 스테이션 및 외부로 폐기물을 이송하기 위한 폐기물 이송 벨트 아래에 배열된 폐기물 활송 장치를 포함한다.
고속 이동 테이블은 단일면으로 공급 및 배출한다.
레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘은 직각좌표 로봇의 형태이며, X방향, Y방향 및 Z방향으로 이동 가능하다.
레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘에 배열된 2D센서를 포함하며, 상기 2D센서는 레이저 커팅 제어기와 결합한다. 2D센서는 두 개의 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션에 각 블록의 위치를 측정하기 위해서 사용되며, 레이저 커팅 제어기와 결합하고, 레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘에 배열된다. 측정된 데이터는 커팅 경로의 자동 수정을 위해서 블록의 설치 스테이션의 편각 및 최초위치로부터 오프셋을 얻기 위해서 제어기에 의해서 처리되고 계산된다.
금속판 로딩/언로딩 및 커팅 방법은 본 발명에 따라 구비된다. 먼저 블록이 시트의 형상을 따라 블록을 펼쳐지고, 이송되며, 블록 카트에 의해서 쌓이며; 스태킹 스테이션에서 제1 고속 이동 테이블의 정지 스테이션으로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 블록을 이송하고, 커팅 스테이션에서 제1 고속 이동 테이블에 의해서 블록을 이동하며; 제1 고속 이동 테이블에서 커팅을 완료한 후 커팅을 수행하기 위해서 제2 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션으로 레이저 커팅 헤드를 이동하며, 동시에 정지 스테이션으로 제1 고속 이동 테이블 상의 커팅된 시트를 이동하고, 외부로 이송하기 위한 시트 카트로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 커팅된 시트를 운송하고, 쌓으며, 포장하며; 블록 및 시트를 커팅 스테이션의 안팎으로 제1 고속 이동 테이블 및 제2 고속 이동 테이블에 의해서 교대로 이동하고, 레이저 커팅 헤드는 블록의 커팅을 완료하기 위해서 제1 고속 이동 테이블 및 제2 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션들 사이를 이동하도록 반복하며; 커팅 스테이션 아래의 폐기물 이송 장치에 의해서 커팅 작업 유닛의 절개 폐기물을 이동한다.
게다가 본 발명은 또한 라이너 다이 설계를 채택하며, 상기 라이너 다이는 시트 및 재활용 가능한 폐기물의 형상을 따라 펼쳐진 블록과 일치하며, 지지 장치는 시트 및 재활용 가능한 폐기물과 일치하는 위치 아래의 라이너 다이 상에 배열되고, 라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 남겨진 중공이며, 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션에서 라이너 다이가 배치되며, 블록은 블록 스태킹 스테이션에 스택으로서 공급되는 단계; 운송 및 스태킹 로봇에 의해서, 스태킹 스테이션으로부터 커팅 작업 유닛의 라이너 다이로 블록을 픽업하는 단계; 및 레이저 커팅 해드에 의해서 요구된 시트를 형성하기 위해서 블록 상에 커팅 작업을 수행하는 단계; 를 더 포함한다.
또한, 운송 및 스태킹 로봇은 픽업 및 배치 작업을 위한 엔드 이펙터를 사용한다.
엔드 이펙터는 진공 흡입기에 의해서 픽업 및 배치 작업을 수행한다.
게다가, 본 발명의 라이너 다이는 알루미늄 프로파일로 제조되며, 하나 이상의 종류의 시트에 적합하다.
본 발명의 유리한 효과는 다음과 같다:
커팅 스테이션, 운송 및 스태킹 로봇, 블록의 로딩, 및 시트의 언로딩의 합리적인 레이아웃을 통하여, 본 발명은 통상의 강철 설비에서 기계 커팅 방법을 변화시키며, 소규모 생산 요구조건의 문제를 해결하여, 비용 절감의 효과를 달성한다. 게다가, 본 발명은 작은 면적을 차지하는 생산 라인을 구비하고 설비 투자에 있어 저가이며, 소규모 차량 모델의 생산 요구조건을 충족할 수 있다. 또한, 본 발명은 좋은 품질의 커팅면을 갖는 금속 시트를 얻을 수 있으며, 폐기물을 사용하여 원재료를 절약하고 재료 이용률을 증가시키며 가공되는 재료의 범위를 증가시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차 판 블랭킹(blanking) 시스템의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 고속 이동 테이블의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 커팅 헤드 및 센서의 위치를 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 사용된 라이너 다이(liner die)의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 end effector의 vacuum sucker가 시트를 흡입하는지를 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템은:
모두 안내 레일(3)에 배열된 블록 카트(block cart)(1) 및 시트 카트(sheet cart)(2);
레이저 커팅 헤드(7) 및 평행하게 배열된 제1 및 제2 고속 이동 테이블(5, 6)을 포함하고, 안내 레일의 한 측면에 배열된 커팅 작업 유닛(4);
블록 카트 및 시트 카트의 안내 레일(3) 및 커팅 작업 유닛(4) 사이에 배열된 운송 및 스태킹 로봇(carrying and stacking robot)(9); 및
커팅 작업 유닛(4)의 두 개의 커팅 스테이션(51, 61) 아래 배열된 폐기물 이송 장치(10);를 포함하며,
두 개의 고속 이동 테이블(5, 6)은 안내 레일(3)에 수직하게 배열되고, 커팅 스테이션(51, 61) 및 정지 스테이션(52, 62)를 각각 구비하며,
레이저 커팅 헤드(7)는 안내 레일을 따라 두 개의 커팅 스테이션(51, 61) 위로 이동하며,
정지 스테이션(52, 62)는 블록 카트(1) 및 시트 카트(2)의 안내 레일(3)의 측면에 일치하며,
로봇 외부 샤프트(8)는 카트 안내 레일(3)에 평행하고 커팅 작업 유닛(4)의 고속 이동 테이블의 정지 스테이션(52, 62) 위로 연장한다.
게다가, 교체 가능한 라이너 다이(15)는 커팅 스테이션에 구비되고, 지지 장치는 시트 및 재활용 가능한 폐기물에 해당하는 위치 아래의 라이너 다이 상에 배열되며, 라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 남겨진 중공(hollow)이다.
게다가, 시트 카트(2)와 동시에 안팎으로 이동할 수 있는 재활용 가능한 폐기물 카트(11)를 더 포함한다.
게다가, 커팅 작업 유닛(4)의 두 개의 커팅 스테이션(51, 61)과 일치하게 배열된 적어도 하나의 분할된 연통을 더 포함한다.
폐기물 이송 장치(10)는 커팅 스테이션(51, 61) 아래에 배열된 폐기물 활송 장치(chute) 및 외부로 폐기물을 이송하기 위한 폐기물 이송 벨트(102)를 포함한다.
고속 이동 테이블(5, 6)은 단일면으로 공급 및 배출을 한다.
레이저 커팅 헤드(7)의 이동 메커니즘은 직각좌표 로봇의 형태이며, X방향, Y방향 및 Z방향으로 이동 가능하다.
게다가, 본 발명은 2D센서(16)를 추가로 구비한다. 2D센서(16)는 두 개의 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션(51, 61)에 각 블록의 위치를 측정하기 위해서 사용되며, 레이저 커팅 제어기와 결합되고, 레이저 커팅 헤드(7)의 이동 메커니즘에 배열된다. 측정된 데이터는 커팅 경로의 자동 수정을 위해서 블록의 설치 스테이션의 편각 및 최초위치로부터 오프셋을 얻기 위해서 제어기에 의해서 처리되고 계산된다.
본 발명의 금속판을 로딩/언로딩 및 커팅하기 위한 벙법에서, 먼저 블록들(100)은 시트(200)의 형상을 따라 펼쳐지고, 이송되며, 블록 카트(1)에 의해서 쌓이며; 스태킹 스테이션에서 블록은 제1 고속 이동 테이블(5)의 정지 스테이션으로 운송 및 스태킹 로봇(9)에 의해서 이송되며, 상기 블록은 커팅 스테이션으로 제1 고속 이동 테이블(5)에 의해서 이동되고, 커팅 스테이션에서 블록은 기결정된 커팅 경로를 따라 레이저 커팅 헤드(7)에 의해서 시트로 커팅되며, 동시에 블록은 제2 고속 이동 테이블(6)의 정지 스테이션으로 운송 및 스태킹 로봇(9)에 의해서 이송된다; 제1 고속 이동 테이블(5)에서 커팅의 완료 후, 레이저 커팅 헤드(7)는 커팅을 수행하기 위해 제2 고속 이동 테이블(6)의 커팅 스테이션으로 이동하며, 동시에 제1 고속 이동 테이블(5)에서 커팅된 시트는 정지 스테이션으로 이동되고 외부로 이송되기 위해서 시트 카트(2)로 운송 및 스태킹 로봇(9)에 의해서 이송되어, 스태킹되고 포장된다; 상기 과정은 반복되며, 블록 및 시트는 커팅 스테이션 안팎으로 제1 및 제2 고속 이동 테이블(5, 6)에 의해서 교대로 이동되며, 레이저 커팅 헤드(7)는 블록의 커팅을 완수하기 위해서 제1 및 제2 고속 이동 테이블(5, 6)의 커팅 스테이션들 사이로 이동한다; 그리고 절개 폐기물은 커팅 스테이션 아래의 폐기물 이송 장치(10)에 의해서 커팅 작업 유닛(4)의 밖으로 이동된다.
게다가, 본 발명은 또한 라이너 다이 디자인을 채택하며, 상기 라이너 다이는 시트 및 재활용 가능한 폐기물의 형상을 따라 펼쳐진 블록과 일치하며, 지지 장치는 시트 및 재활용 가능한 폐기물과 일치하는 위치 아래의 라이너 다이 상에 배열되며, 라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 남겨진 중공이다; 그리고 라이너 다이는 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션에 배치되며, 블록들은 블록 스태킹 스테이션에서 스택(stack)으로 공급되며, 블록은 스태킹 스테이션에서 커팅 작업 유닛의 라이너 다이로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 픽업되고, 레이저 커팅이 요구되는 시트를 형성하기 위해서 블록에 커팅 작업을 수행한다.
또한, 운송 및 스태킹 로봇(9)은 작업을 위치시키며 픽업하기 위한 엔드 이펙터(end effector)(13)를 사용한다.
엔드 이펙터(13)는 진공 흡입기(vacuum sucker)에 의해서 작업을 위치시키는 것 및 픽업을 수행한다.
게다가, 본 발명의 라이너 다이는 알루미늄 프로파일로부터 제조되며, 따라서 하나의 라이너 다이는 한 종류의 시트 이상에 적어도 적합하다.
운송 및 스태킹 로봇은 진공 흡입기에 의해서 블록을 픽업하고 위치시킨다. 하나의 로봇은 운송 및 스태킹 기능 모두를 구비하며, 커팅 스테이션으로 블록을 운송하고 시트를 픽업하며 스태킹 카트로 시트를 운송하는 역할을 한다. 만약 커팅 동안에 300mm×300mm보다 큰 크기의 폐기물이 있다면, 로봇은 재활용 가능한 폐기물 카트로 폐기물을 이송할 것이며, 폐기물은 커팅 스테이션으로부터 시트와 함께 픽업될 것이며, 다른 폐기물은 라이너 다이 아래로 바로 떨어지고 폐기물 이송 벨트에 의해서 이송되기 위해서 폐기물 활송 장치를 통과할 것이다.
상기 실시예는 최대 3,700mm×1,850mm의 블록을 위해 설계된다.
라이너 다이는 시트의 분포에 따라 최대 3,700mm×1,850mm의 블록을 위해 설계되며, 알루미늄 프로파일로 조립되며, 폐기물의 회복 및 블랭킹을 용이하게 하도록 설계된다. 재사용 가능한 폐기물을 위해, 지지 링크(support link)는 라이너 다이가 재사용 가능한 폐기물이 폐기물 이송 벨트에 떨어지는 것을 방지하도록 설계된다.
직각좌표 형태의 레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘은, X방향으로 9,000mm의 길이, Y방향으로 2,000mm의 폭 및 Z방향으로 400mm의 높이인 작업 지역에서, 세로 방향의 작동 반경으로 작동한다.
레이저 블랭킹의 작업 흐름은 다음과 같다:
운송 및 스태킹 로봇은 블록 카트로부터 제1 블록을 픽업하며, 제1 고속 이동 테이블은 언로딩 위치에 위치되고 로딩을 위해 대기하며, 상기 로봇은 블록을 이송하고 커팅 작업 유닛의 제1 고속 이동 테이블에 상기 블록을 위치시키며, 언로딩 할 때 레이저 커팅 헤드는 커팅될 위치에 위치된다;
제1 고속 이동테이블은 커팅 스테이션으로 이동하며, 레어저 커팅 헤드는 기결정된 커팅 경로를 따라 제1 블록을 커팅하며; 동시에, 운송 및 스태킹 로봇은 블록 카트로부터 제2 블록을 픽업하고 운송하며 제2 고속 이동 테이블로 위치시키면, 고속 이동 테이블은 커팅 스테이션으로 이동한다.
제1 블록의 커팅이 완료될 때, 레이저 커팅 헤드는 제2 고속 이동 테이블로 이동하며, 기결정된 커팅 경로를 따라 제2 블록을 커팅한다.
제1 블록의 커팅이 완료될 때, 제1 고속 이동 테이블은 피킹/설치(picking/placement) 스테이션으로 이동하며, 로봇은 제1 세트의 시트를 픽업하고 시트 카트로 시트를 쌓는다. 제1 세트의 시트가 쌓이면, 운송 및 스태킹 로봇은 블록 카트로 이동하고, 제3 블록을 픽업하고 운송하며, 커팅 작업 유닛의 제1 고속 이동 테이블에 제3 블록을 위치시키면, 고속 이동 테이블은 커팅 스테이션으로 이동한다.
제2 블록의 커팅이 완료될 때, 레이저 커팅 헤드는 제1 고속 이동 테이블로 이동하며, 기결정된 커팅 경로를 따라 제3 블록을 커팅한다.
제2 블록의 커팅이 완료될 때, 제2 고속 이동 테이블은 피킹/설치 스테이션으로 이동하며, 로봇은 제2 시트를 픽업하고 시트 카트로 시트를 쌓는다. 제2 시트가 쌓이면, 운송 및 스태킹 로봇은 브록 카트로 이동하고, 제4 블록을 픽업하고 운송하며, 커팅 작업 유닛의 제2 고속 이동 테이블에 제4 블록을 위치시키면, 고속 이동 테이블은 커팅 스테이션으로 이동한다.
제3 블록의 커팅이 완료될 때, 레이저 커팅 헤드는 제2 고속 이동 테이블로 이동하며, 기결정된 커팅 경로를 따라 제4 블록을 커팅한다.
제3 블록의 커팅이 완료될 때, 제1 고속 이동 테이블은 피킹/설치 스테이션으로 이동하며, 로봇은 제3 시트를 픽업하고 시트 카트로 시트를 쌓는다. 제3 시트가 쌓이면, 운송 및 스태킹 로봇은 브록 카트로 이동하고, 제5 블록을 픽업하고 운송하며, 커팅 작업 유닛의 제1 고속 이동 테이블에 제4 블록을 위치시키면, 고속 이동 테이블은 커팅 스테이션으로 이동하며, 제5 블록은 레이저 커팅 헤드에 의해서 커팅된다.
제4 블록의 커팅이 완료될 때, 레이저 커팅 헤드는 제1 고속 이동 테이블로 이동하며, 기결정된 커팅 경로를 따라 제5 블록을 커팅한다.
제5 블록의 커팅이 완료될 때, 제2 고속 이동 테이블을 피킹/설치 스테이션으로 이동하며, 상기 로봇은 제4 시트를 픽업하고 시트 카트로 시트를 쌓는다.
그리하여, 레이저 커팅 헤드는 제1 및 제2 이동 테이블 사이에서 왕복 운동하며, 운송 및 스태킹 로봇은 피킹/설치 스테이션에서 두 개의 고속 이동 테이블에서 로딩 및 언로딩 작업을 주기적으로 수행한다. 제5 블록이 커팅되고, 제4 시트를 언로딩하고 쌓으며, 제6 블록을 로딩하며; 제6 블록이 커팅되고, 제5 시트를 언로딩하고 쌓으며, 제7 블록을 로딩하며; 제7 블록이 커팅되고, 제6 시트를 언로딩하고 쌓으며, 제8 블록을 로딩한다; ...
게다가, 레이저 커팅 헤드의 모서리에 설치된 2D센서는 커팅 테이블에서 각각의 블록을 탐지한다. 3축 디지털 제어 레이저 커팅 시스템에 대한 커팅된 블록의 상대적 위치가 스태킹, 운송 및 설치 등 동안에 발생된 오차를 수정하기 위해서 측정된다.
게다가, 폐기물은 커팅 동안에 라이너 다이의 틈을 통하여 폐기물 이송 벨트로 떨어지며 외부로 이송된다. 커팅 동안에 300mm×300mm보다 큰 크기의 폐기물이 있는 경우, 운송 및 스태킹 로봇은 시트와 함께 재사용 가능한 폐기물을 픽업하며, 상기 로봇은 스태킹 스테이션에서 카트에 시트를 위치시키며 폐기물 스택을 형성하기 위해서 폐기물 카트에 재사용 가능한 폐기물을 위치시킨다. 최종적으로, 로봇은 블록을 픽업하기 위해서 블록 카트로 돌아간다.
게다가, 강철판 커팅 과정에서 커팅 플루가스(flue gas)는 플루가스 챔버에 의해서 구역화된 분리부에 종속되고 흡입되며, 커팅 플랫폼의 한 측면에 배열된 플루가스 흡입 파이프를 통하여 배출된다.
상기 실시예에서, 도 5에 도시되었듯이, 블록은 몸체 측면 외부 패널용 단일-시트 블록이며, 상기 블록을 위한 설계된 라이너 다이의 형상은 점선으로 도시된다. 몸체 측면 외부 패널(21)은 길이 2985mm×폭 1585mm의 치수를 가지며, 도 5에 실선으로 도시된 것과 같은 형상이다. 각각의 다른 블록들로부터 커팅될 시트의 수는 표 1에 도시된다. 몸체 측면 외부 패널은 폐기물(1#, 2#, 3#, 4#)와 일치하는 4 개의 내부 폐기물 부분을 구비하며, 폐기물(3#)은 300mm×300mm보다 큰 재활용될 재사용 가능한 폐기물이며 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 폐기물 스태킹 스테이션으로 픽업될 것이다. 따라서, 라이너 다이(15)는 폐기물(3#) 아래에 지지 장치(151)를 구비하며, 이것은 폐기물이 폐기물 이송 장치로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 블록으로부터 커팅될 시트의 수를 나타낸다.
번호 항목 이름 블록에서 커팅될 시트의 수
① 엔진 내부 패널 3
② 좌/우 팬더 패널 2
③ 좌/우 몸체 측면 내부 패널 1
④ 좌/우 몸체 측면 후면 내부 패널 1
⑤ 좌/우 몸체 측면 외부 패널 1
⑥ 몸체 측면 1
⑦ 좌/우 A-필러 상부 힌지판 6
상기 실시예에서, 도 6과 같이, 높이 차이가 있는 두 개의 진공 흡입기(14 및 14`)는 본 발명의 운송 및 스태킹 로봇의 엔드 이펙터(13)에 설치되고, 상기 진공 흡입기는 몸체 측면 외부 패널 시트(200) 및 재사용 가능한 폐기물(3#)을 픽업하고 흡입하기 위해서 각각 사용되며, 시트 및 재사용 가능한 폐기물은 커팅된 모서리들의 분리를 확실히 하기 위해서 흡입기에 의해서 높이 차를 형성하며, 시트를 언로딩한 후, 로봇은 폐기물 흡입 스테이션에 재사용 가능한 폐기물을 추가로 위치시킨다.
본 발명은 좋은 품질의 커팅면을 가진 금속판을 생산할 수 있으며, 폐기물을 사용하여 원재료를 절약하고 재료 이용률을 증가시키며, 또한 기계 가공되는 재료의 범위를 확대한다. 본 발명은 통상의 강철 설비에서 기계가공 커팅 방법 및 시스템을 변화시키고, 적은 면적을 차지하며 설비 투자에 낮은 비용이 드는 생산 라인을 구비하며, 작은 규모의 차량 모델의 생산의 요구조건을 충족할 수 있다.

Claims (17)

  1. 안내 레일에 모두 배열된 블록 카트 및 시트 카트;
    레이저 커팅 헤드 및 평행하게 배열된 제1 및 제2 고속 이동 테이블을 포함하고, 안내 레일의 한 측면에 배열된 커팅 작업 유닛;
    블록 카트와 시트 카트의 안내 레일 및 커팅 작업 유닛 사이에 배열된 운송 및 스태킹 로봇; 및
    제1 및 제2 고속 이동 테이블의 두 개의 커팅 스테이션 아래 배치된 폐기물 이송 장치; 를 포함하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템으로서,
    제1 및 제2 고속 이동 테이블은 안내 레일에 수직하게 배열되고, 상기 제1 및 제2 고속 이동 테이블은 커팅 스테이션 및 정지 스테이션을 각각 구비하며,
    레이저 커팅 헤드는 레이저 커팅 헤드의 안내 레일을 따라 두 개의 커팅 스테이션 위로 이동하며,
    정지 스테이션은 블록 카트 및 시트 카트의 안내 레일의 측면에 위치하며,
    로봇 외부의 샤프트는 안내 레일에 평행하고 커팅 작업 유닛의 고속 이동 테이블들의 정지 스테이션들 모두 위로 연장하며,
    교체 가능한 라이너 다이는 커팅 스테이션에 구비되며,
    지지 장치는 재활용 가능한 폐기물 및 시트와 일치하는 위치 아래에 라이너 다이에 배열되며,
    라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 중공으로 남겨지며,
    상기 시스템은 최대 3,700mm×1,850mm의 블록을 위해 설계되며,
    커팅 동안에 300mm×300mm보다 큰 크기의 폐기물은 커팅 스테이션으로부터 시트와 함께 픽업되고, 나머지 폐기물은 라이너 다이 아래로 바로 떨어지는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    시트 카트에 인접한 재활용 가능한 폐기물 카트를 더 포함하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    커팅 작업 유닛의 두 개의 커팅 스테이션과 일치하게 배열된 적어도 하나의 분할된 연통을 더 포함하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    폐기물 이송 장치는 커팅 스테이션 및 외부로 폐기물을 이송하기 위한 폐기물 이송 벨트 아래에 배열된 폐기물 활송 장치를 더 포함하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    제1 고속 이동 테이블 및 제2 고속 이동 테이블은 단일면으로 공급 및 배출하는 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘은 직각좌표 로봇의 형태이며, X방향, Y방향 및 Z방향으로 이동 가능한 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    레이저 커팅 헤드의 이동 메커니즘에 배열된 2D센서를 더 포함하며,
    상기 2D센서는 레이저 커팅 제어기와 결합된 금속판 로딩/언로딩 및 커팅하는 시스템.
  11. 시트의 형상을 따라 블록을 펼치고, 이송하며, 블록 카트에 의해서 블록을 쌓는 단계;
    스태킹 스테이션에서 제1 고속 이동 테이블의 정지 스테이션으로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 블록을 이송하고, 커팅 스테이션에서 제1 고속 이동 테이블에 의해서 블록을 이동하는 단계;
    제1 고속 이동 테이블에서 커팅을 완료한 후 커팅을 수행하기 위해서 제2 고속 이동 테이블의 커팅 스테이션으로 레이저 커팅 헤드를 이동하며, 동시에 정지 스테이션으로 제1 고속 이동 테이블 상의 커팅된 시트를 이동하고, 외부로 이송하기 위한 시트 카트로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 커팅된 시트를 운송하고, 쌓으며, 포장하는 단계;
    블록 및 시트를 커팅 스테이션의 안팎으로 제1 고속 이동 테이블 및 제2 고속 이동 테이블에 의해서 교대로 이동하고, 레이저 커팅 헤드는 블록의 커팅을 완료하기 위해서 제1 고속 이동 테이블 및 제2 고속 이동 테이블 의 커팅 스테이션들 사이를 이동하도록 상기 단계들을 반복하는 단계; 및
    커팅 스테이션 아래의 폐기물 이송 장치에 의해서 커팅 작업 유닛의 절개 폐기물을 이동하는 단계;를 포함하는 금속판을 로딩/언로딩 및 커팅 방법으로서,
    커팅 스테이션에서 블록은 기결정된 커팅 경로를 따라 레이저 커팅 헤드에 의해서 시트들로 커팅되며 동시에 제2 고속 이동 테이블의 정지 스테이션으로 운송 및 스태킹 로봇에 의해서 운송되는 금속판 로딩/언로딩하고 커팅 방법으로서,
    라이너 다이 설계를 채택하며, 상기 라이너 다이는 시트 및 재활용 가능한 폐기물의 형상을 따라 펼쳐진 블록과 일치하며, 지지 장치는 시트 및 재활용 가능한 폐기물과 일치하는 위치 아래의 라이너 다이 상에 배열되고, 라이너 다이의 나머지는 블랭킹을 위해 남겨진 중공이며,
    고속 이동 테이블의 커팅 스테이션에서 라이너 다이가 배치되며, 블록은 블록 스태킹 스테이션에 스택으로서 공급되는 단계;
    운송 및 스태킹 로봇에 의해서, 스태킹 스테이션으로부터 커팅 작업 유닛의 라이너 다이로 블록을 픽업하는 단계; 및
    레이저 커팅 해드에 의해서 요구된 시트를 형성하기 위해서 블록 상에 커팅 작업을 수행하는 단계; 를 더 포함하며,
    상기 방법은 최대 3,700mm×1,850mm의 블록을 위해 설계되며,
    커팅 동안에 300mm×300mm보다 큰 크기의 폐기물은 커팅 스테이션으로부터 시트와 함께 픽업되고, 나머지 폐기물은 라이너 다이 아래로 바로 떨어지는 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    운송 및 스태킹 로봇은 픽업 및 배치 작업을 위한 엔드 이펙터를 사용하는 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    엔드 이펙터는 진공 흡입기에 의해서 픽업 및 배치 작업을 수행하는 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    시트 카트에 인접하여 배열된 재활용 가능한 폐기물 카트를 구비하며,
    재활용 가능한 폐기물 카트 및 시트 카트는 동시에 또는 연속적으로 안팎으로 이동하는 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    라이너 다이는 알루미늄 프로파일로 가공되는 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    하나의 라이너 다이는 하나 이상의 종류의 시트인 금속판을 로딩/언로딩하고 커팅하는 방법.
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