KR102234153B1

KR102234153B1 - 금속 작업부재를 조작하기 위한 방법 및 장비

Info

Publication number: KR102234153B1
Application number: KR1020197014061A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 제이 커스카; 존 알 웰티; 티모씨 에이 쿤
Original assignee: 메스텍 머시너리 인코포레이티드
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2021-03-31
Also published as: WO2018098057A1; AU2017265033A1; KR20210008949A; EP3326744A1; KR102363513B1; US20180142916A1; KR20190070947A; CA2986523C; US20210164686A1; AU2019204682A1; AU2019204682B2; US20200116384A1; CA2986523A1; US10955166B2; AU2017265033B2

Abstract

웨브 재료로부터 덕트 섹션을 형성하는 방법은: 웨브 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 일련의 천공들은 마감된 덕트 섹션에 홀이나 노치 중 한가지의 윤곽을 정의하는, 단계; 웨브 재료의 마주보는 제 1 엣지들에 수형 락 벤드와 암형 락 시임을 형성하는 단계; 웨브 재료의 마주보는 제 2 엣지들에 플랜지들을 형성하는 단계; 홀이나 노치를 형성하기 위해서 일련의 천공들의 내부에 있는 재료의 일부를 제거하는 단계; 및 마감된 덕트 섹션을 형성하기 위해서 웨브 재료를 구부리는 단계;를 포함한다.

Description

금속 작업부재를 조작하기 위한 방법 및 장비

본 출원은 2016년 11월 22일자로 출원된 미국 가출원 62/425,297의 이익을 주장하고, 그 명세서 내용은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.

본 발명은 대체로 금속 작업부재(metal workpiece)를 조작하는 것에 관한 것이고, 보다 상세하게는 HVAC 덕트 섹션으로 순차적인 구부림을 위하여 시트 재료로 부재들을 형성하기 위한 방법 및 장비에 관한 것이다.

플라즈마 커터(plasma cutter)는 스틸, 알루미늄, 황동 및 구리와 같은 전기 전도성 재료를 커팅하기 위하여 제조업에서 사용되는 절단용 공구이다. 플라즈마 커터는, 절단될 재료에 걸쳐 플라즈마 커터로부터 초과열되어 전기적으로 이온화된 가스("플라즈마(plasma)")의 전기 채널을 생성함으로써, 그 결과 접지용 클램프를 통해서 완성된 회로를 다시 플라즈마 커터로 형성함으로써 작업한다. 이는 절단될 작업부재/재료를 향하여 고속으로 집중형 노즐을 통해 압축 가스(예컨대 산소, 질소, 아르곤 샵 에어(argon shop air) 등)에 힘을 가함으로써 달성된다. 전기 아크는 이때 가스 노즐에 통합되어 있거나 그 근처에 있는 전극과 워크 피스 그 자체 사이에서 가스 내부에 형성된다. 전기 아크는 가스 중 일부를 이온화하고, 이로써 플라즈마의 전기 전도성 채널을 생성할 수 있다. 토치로부터의 전기가 이 플라즈마 아래쪽으로 이동함에 따라, 작업부재에 걸쳐 용해하기에 충분한 열을 전달한다. 이와 동시에, 다량의 빠른 속도의 플라즈마와 압축 가스는 고온의 용해된 금속을 날려버리고, 이로써 워크 피스에 걸쳐 분리시킬 수 있고, 즉 커팅할 수 있다. 최근 몇년 동안, 플라즈마 커터는, 기계의 수치 제어로 프로그램된 지시들에 기초하여 플라즈마 커터가 작업부재에 여러 형상들을 커팅할 수 있는 더 큰 유연성을 제공하도록 컴퓨터 수치 제어 시스템과 통합되어 왔다.

HVAC 산업에서, 상자 형상의 덕트들은 구조물 전체에 걸쳐 가열되거나 냉각된 공기를 분배하는 가열 및 환기 시스템에서 광범위하게 사용된다. 덕트들은 미리 정해진 길이로 되어 있는 섹션들에 공통적으로 형성되는데, 이러한 섹션들은 연속적인 공기 분배 덕트를 형성하도록 단대단(end-to-end)으로 연결되어 있다. 덕트 섹션(duct section)들이 형성되는 재료는 통상적으로 롤 또는 코일의 재료로부터 공급되는 원하는 치수의 시트 재료이다. 최근에, 플라즈마 커터는, 예컨대 덕트 섹션을 형성하는데 필요한 형상과 구성으로 시트재(sheet material)를 커팅하기 위해서 그리고 이러한 덕트 섹션에 노치(notch), 탭(tap), 액세스 도어(access door) 및 이와 유사한 것을 형성하기 위해서 덕트 제조 공정에서 채용되고 있다. 통상적으로, 이러한 커팅부(cut)들은 완성된 덕트 섹션으로 구부리기 전에 시트재에 만들어진다. 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 시트재에 노치, 탭 및 액세스 도어와 같은 구조들을 형성하는 것은 시트재 위에서 플라즈마 커터의 유연한 움직임을 필요로 한다.

플라즈마 커터의 사용이 덕트 제조 공정에 유리한 것으로 알려져 있지만, 일정한 단점들이 존재한다. 예를 들어, 완성된 덕트 섹션으로 구부리기 전에 노치, 탭, 액세스 도어 및 이와 유사한 부재를 형성하기 위해서 시트재로부터 많은 양의 재료를 제거하는 것은 시트재의 완전성을 크게 감소시킬 수 있어서, 구조적으로 덜 양호하게 하고, 그리고 순차적인 롤링(rolling) 공정과 구부림(bending) 공정을 더욱 어렵게 만든다.

위에서 보아, 플라즈마 커터를 이용하여 HVAC 덕트 섹션을 제조하기 위한 방법 및 장비의 개선이 필요하다.

본 발명의 목적은 금속 작업부재를 조작하기 위한 방법 및 장비를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 HVAC 덕트 섹션을 제조하기 위한 방법 및 장비를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 HVAC 덕트 섹션에 노치, 탭, 액세스 도어 및 관련된 부재들을 형성하기 위한 방법 및 장비를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 HVAC 덕트 섹션에 노치, 탭, 액세스 도어 및 관련된 부재들을 형성하기 위한 방법 및 장비를 제공하는 것이며, 이러한 방법 및 장비는 구부리기 전에 시트재의 완전성을 위태롭게 하지 않는다.

본 발명의 목적은, 현존하는 방법 및 장비에 비해 저비용으로 더욱 신속하면서도 효과적으로 HVAC 덕트 섹션을 제조하기 위한 방법 및 장비를 제공하는 것이다.

여러 가지 목적들은 본 발명에 의해 달성된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트 재료를 조작하는 방법은, 컨트롤러에 커팅 파라미터 데이터를 로딩하는 단계로서, 커팅 파라미터 데이터는 시트 재료에 형성될 적어도 하나의 부재의 아키텍처를 정의하는, 단계; 및 커팅 파라미터 데이터에 따라 시트 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 일련의 천공들은 적어도 하나의 부재의 윤곽을 형성하는, 단계;를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 시트 재료를 조작하기 위한 장비는 시트 재료를 지지하기 위한 커팅 테이블, 커팅 테이블에 인접하여 위치결정되어 있는 커팅 장치, 및 커팅 테이블에 대하여 커팅 장치의 포지션을 제어하도록 구성되어 있으면서 커팅 장치에 작동가능하게 연결되어 있는 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 시트 재료에 일련의 천공들을 형성하는 커팅 장치를 제어하도록 추가로 구성되어 있고, 여기에서 일련의 천공들은 시트 재료에 형성될 적어도 하나의 부재의 아키텍처를 정의한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 웨브 재료로부터 덕트 섹션을 형성하는 방법은, 웨브 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 일련의 천공들은 마감된 덕트 섹션에 홀이나 노치 중 한가지의 윤곽을 정의하는, 단계; 웨브 재료의 마주보는 제 1 엣지들에 수형 락 벤드(male lock bend)와 암형 락 시임(female lock seam)을 형성하는 단계; 웨브 재료의 마주보는 제 2 엣지들에 플랜지들을 형성하는 단계; 홀이나 노치를 형성하기 위해서 일련의 천공들의 내부에 있는 재료의 일부를 제거하는 단계; 및 마감된 덕트 섹션을 형성하기 위해서 웨브 재료를 구부리는 단계;를 포함한다.

본 발명은 첨부의 도면들을 참조하여 제한없는 실시예들에 관한 다음에 오는 설명을 읽으면 더욱 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술의 플라즈마 커터를 이용하여 생산되는 부재들을 가지는 시트 재료의 평면도이다.
도 2는 작업부재가 조작되고 환기 덕트 속에 형성되는 생산 라인의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 2의 생산 라인에 있는 플라즈마 커팅 스테이션의 단순화된 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명의 방법 및 장비를 이용하여 생산되는 부재들을 가지는 시트 재료의 평면도이다.

도 1에는 종래 기술의 플라즈마 커터에 의해 가공되는 시트 재료가 도시되어 있다. 시트 재료(10)는 환기 덕트를 제조하기 위하여 HVAC 산업에서 알려진, 예컨대 스틸, 알루미늄, 황동, 구리 등과 같은 임의의 타입의 전기 전도성 재료의 형태를 취할 수 있다. 당해 기술분야에서 알려진 바와 같이, 플라즈마 커터(미도시)가 시트 재료(10)에 적용되는 경우, 초과열되어 전기적으로 이온화된 가스의 전기 채널은, 플라즈마 커터의 헤드가 시트 재료 위쪽으로 움직이는 동안 그 표면을 향하여 충분한 열을 전달함으로써 시트 재료(10)에 걸쳐 용해되는 시트 재료(10)의 표면을 향하여 고속으로 집중형 노즐을 통해 연속적으로 날려보내진다. 따라서, 플라즈마 커터는 판금(sheet metal)과 같은 시트 재료에 다양한 부재들을 생성하는데 사용될 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 예컨대 연속적인 홀 시임(12)은 재료에 홀(11)을 형성하기 위해서 플라즈마 커터에 의해 생성될 수 있고, 그리고/또는 연속적인 노치 시임(14)은 노치(13)를 생성하기 위해서 플라즈마 커터에 의해 시트 재료(10)의 코너에서 커팅될 수 있다. 따라서, 플라즈마 커터의 움직이는 경로를 제어함으로써, 이에 제한되는 것은 아니지만 홀, 노치, 탭, 액세스 도어 등을 포함하는 다양한 타입들의 구조들과 부재들은 시트 재료(10) 상에 생성될 수 있다. 그러나, 현존하는 방법들과 장비들에 있어서, 플라즈마 커터에 의해 생성되는 모든 커팅 시임들은 연속적이므로, 홀(11)이나 노치(13) 내부의 재료의 일부와 같은 시트 재료(10)의 커팅된 부분은 플라즈마 커팅 공정의 종결시 완전히 제거된다.

이어서 도 2로 와서, 본 발명의 일 실시예에 따라 얇은 시트 재료로부터 금속 HVAC 덕트를 형성하기 위한 생산 라인의 형태로 되어 있는 시스템(100)이 도시되어 있다. 본 명세서에 나타나 있는 바와 같이, 시스템(100)은 적어도 시작 단부(110), 제 1 스테이션(120), 제 2 스테이션(140), 제 3 스테이션(160) 및 마감 단부(180)를 포함한다. 시작 단부(110)에서, 시트 재료, 바람직하게는 원하는 치수와 폭으로 되어 있는 판금은 커다란 롤 또는 코일로 공급된다. 당해 기술분야에서의 통상의 기술자에게 잘 알려진 바와 같이, 코일들 중 하나로부터의 시트 재료는 공급장치(미도시)에 의해 제 1 스테이션(120) 속으로 공급된다.

일 실시예에서, 제 1 스테이션(120)은 코일 스트레이트너(coil straightener), 플라즈마 커팅 테이블(plasma cutting table), 전단가공 섹션(shearing section) 및 플라즈마 커터(plasma cutter)를 포함할 수 있는데, 이들은 당해 기술분야에서 알려진 다양한 형태들 중 한가지를 각각 취할 수 있다. 코일 스트레이트너는 코일 상에 감겨있는 것에 의해 유발되는 재료 안의 세트를 제거할 수 있는 복수의 롤들을 포함하고 있다. 그러므로, 코일 스트레이트너는 시트 재료를 곧게 펴면서 시트 재료를 플라즈마 커팅 테이블에 공급하는데, 플라즈마 커팅 테이블에서는 아래에 설명되어 있는 바와 같이 시트가 맞는 크기로 커팅되며 다양한 부재들이 재료에 커팅된다.

도 3에 가장 잘 나타나 있는 바와 같이, 제 1 스테이션(120)의 플라즈마 커팅 섹션은, 시트 재료가 롤들로부터 풀리고 나서 코일 스트레이트너로 곧게 펴진 후 시트 재료(212)를 지지하는 플라즈마 커팅 테이블(210)을 포함한다. 플라즈마 커팅 섹션은 또한, 플라즈마 커팅 테이블(210)로부터 이격되어 있으면서 그 위에 매달려 있는 플라즈마 커터(214)를 포함한다. 본 명세서에 나타나 있는 바와 같이, 플라즈마 커터(214)가 시트 재료(212)와 테이블(210) 위쪽의 임의의 지점 위에 위치결정될 수 있도록, 플라즈마 커터(214)는 바람직하게는 한 쌍의 축들(216, 218)을 따르는 움직임을 위한 트랙 상에 장착된다. 플라즈마 커터는 대체로 당해 기술분야에 알려진 임의의 플라즈마 커팅 장치의 형태를 취할 수 있고, 동력 공급원(미도시)과 컨트롤러(220)에 전기적으로 연결되어 있다(또는 이와 달리 컨트롤러(220)와 통신가능하게 되어 있음). 이하에서 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 컨트롤러(220)는 축들(216, 218)을 따라 플라즈마 커터(220)의 움직임을 제어하도록 구성되어 있다. 추가로, 어떤 실시예들에서, 컨트롤러(220)는 또한 시트 재료(212)에 대하여 플라즈마 커터(214)의 높이를 제어하도록 구성될 수 있다. 중요하게도, 컨트롤러(220)는 이하에서 설명되는 바와 같이 메모리에 저장되어 있는 시트 재료(212)를 위한 개략적인 다이어그램 및/또는 커팅 다이어그램에 따라 플라즈마 커터(214)의 작동 및 시트 재료(212)에 대한 그 포지션을 제어하도록 구성되어 있다.

바람직한 실시예에서, 컨트롤러(220) 및/또는 플라즈마 커터(214)는 대부분의 CAD MEP / Revit 소프트웨어 패키지로부터 시트 재료를 커팅하기 위한 블루프린트 또는 다른 기술 도면, 다이어그램 또는 커팅 포지션 데이터(cutting positional data)(마감된 덕트 섹션에 형성될 부재들의 아키텍처를 정의하는 커팅 파라미터 데이터로도 지칭됨)를 다운로드할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(220)는 입력/출력 능력을 가져서, 시트 재료(212) 상에서의 부재들 및 다른 구조들의 맞춤 커팅을 허용하도록 컨트롤러(220)로의 플라즈마 커팅을 위한 블루프린트 또는 기술 도면을 사용자가 설계하고 입력할 수도 있다. 블루프린트/커팅 데이터는 플라즈마 커팅 공정 전에 컨트롤러로부터 미리 입력될 수도 있고, 또는 플라즈마 커팅이 시트 재료 상에 행해지는 동안 동시에 입력될 수도 있다. 플라즈마 커팅 공정 동안의 플라즈마 커팅의 움직이는 경로는 컨트롤러(220)로부터 수신하는 커팅 데이터에 의해 결정된다.

일 실시예에서, 플라즈마 커팅 공정 동안, 플라즈마 커터(214)는 컨트롤러(220)의 제어 하에서 적어도 2개의 방향으로 선별적으로 움직인다. 특히, 플라즈마 커터(214)는 하나의 X 축(예컨대 축(216))과 하나의 Y 축(예컨대 축(218))을 따라 움직일 수 있다. 일 실시예에서, X 축은 Y 축에 대해 평행하거나 중첩하지 않는다. 일 실시예에서, X 축은 Y 축에 대해 직각이다. 다른 실시예에서, X 축과 Y 축에 의해 형성되는 각도는 0 도 내지 180 도 사이의 임의의 각도일 수 있다. 평행하지 않는 X 축과 Y 축을 따라 움직일 수 있어서, 플라즈마 커터(214)의 움직이는 범위는 플라즈마 커팅 테이블(210)의 전체 영역을 커버한다. 따라서, 플라즈마 커터는, 시트 재료(212)의 포지션을 수동으로 조절하지 않으면서 원하는 구조들을 커팅하기 위하여 시트 재료(212) 상의 임의의 단일 지점까지 자동적으로 도달하도록 위치결정될 수 있다.

컨트롤러(220)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 홀(21)과 노치(23)뿐만 아니라 다른 형상들과 구조들을 형성하기 위해서 시트로부터 재료의 일부를 완전히 제거하도록 시트 재료(212)에 연속적인 커팅부들을 만드는 플라즈마 커터(214)를 제어하도록 작동가능하다. 그러나, 중요하게도, 컨트롤러(220)와 플라즈마 커터(220)는 또한 시트 재료(212)에 천공되는 커팅부들(더욱 일반적으로 천공들)을 생성하도록 작동가능하다. 이러한 관점에서, 플라즈마 커터(214)는 연속 커팅 모드(continuous cutting mode) 또는 천공식 커팅 모드(perforated cutting mode) 양자 모두에서 작동가능하다.

예를 들어, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 작동 동안, 플라즈마 커터(214)에 의해 생성되는 플라즈마는 시트 재료(예컨대 시트 재료(20))의 표면을 향하여 안내되고, 커팅 시임(22)을 생성하도록 시트 재료(20)에 걸쳐 용해된다. 그러나, 천공식 커팅 모드에서, 연속적인 홀 시임(12)과 연속적인 노치 시임(14)과 같이 알려진 시스템과 장치에 의해 형성되는 것과 같은 연속적인 시임을 대신하여, 본 발명의 플라즈마 커터에 의해 생성되는 커팅 시임(22)은 간헐적이거나 천공될 수 있다. 특히, 천공되는 시임(22)은 플라즈마 커터(214)에 의해 커팅되는 일련의 천공(25)들, 및 (플라즈마 커팅 공정 후 온전한 상태로 남아있지만) 시트(20)로부터 제거되지 않는 재료로 된 작은 웨브(26)들을 포함한다. 그러므로, 홀(21)의 윤곽은 천공되는 시임(22)에 의해 형성된다. 천공되는 시임(22)의 내부에 있는 웨브 재료(28)(블랭크(blank) 또는 녹-아웃(knock-out)으로도 지칭됨)는 더 큰 시트 재료 쪽으로 블랭크(28)에 연결되어 있는 재료로 된 작은 웨브(26)들 때문에 금속 시트(20)에 부분적으로 붙어있는 상태로 남아있다. 노치(23)의 천공되는 윤곽은 또한 일련의 천공들과 개재되어 있는 웨브들을 노치(23)의 형상으로 형성함으로써 동일한 방식으로 플라즈마 커터에 의해 생성될 수 있다. 홀(21)과 같이, 중요하게도, 미분리형 노치(23)를 형성하는 웨브 재료는 플라즈마 커팅 공정이 완성된 후 시트 재료(20)에 붙어있는 상태로 남아있다.

천공되는 커팅은, 플라즈마 커터가 미리 프로그램된 경로를 따라 움직임에 따라 플라즈마 커터(214)를 선별적으로 활성화시키는 단계나 비활성화시키는 단계에 의해 실행될 수 있다. 일 실시예에서, 플라즈마 커터를 비활성화시키는 단계는, 예컨대 플라즈마 커터에 대한 동력의 공급을 차단하는 단계, 또는 플라즈마 커터에 대한 가스의 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 천공되는 커팅부들은, 플라즈마 커터가 시트에 걸쳐 커팅하지 않도록 시트 재료로부터 플라즈마 커터(214)의 이격 거리를 증가시킴으로써 행해질 수 있다.

중요하게도, 미분리형 홀(21)들이나 미분리형 노치(23)를 정의하는 웨브 재료와 금속 시트(20) 사이의 부분적인 붙어있는 상태를 보존함으로써, 이전에는 종래 기술의 시스템과 방법에서 가능하지 않았던 금속 시트(20)의 구조적인 완전성이 유지된다. 특히, (커팅 공정 동안 재료가 완전히 제거되는) 시트 재료에서 홀, 도어, 노치 및 이와 유사한 것과 같은 다양한 부재들을 커팅하는 현존하는 방법들은, 시트의 하류 조작(downstream manipulation)들을 수행하는 것을 어렵게 하도록 시트의 구조적인 완전성을 위태롭게 할 수 있다. 이러한 부재들의 천공되는 윤곽을 생성하여 홀, 도어, 노치 및 이와 유사한 것의 형성 후 시트의 구조적인 완전성을 유지함으로써, 예컨대 완성된 덕트 섹션들로의 롤링과 구부림에 의한 금속의 순차적인 처리는 더욱 용이하게 효과발휘될 수 있다.

도 2를 다시 한번 참조하면, 저장된 커팅 데이터에 따르는 부재들의 플라즈마 커팅 후, 시트 재료(212)는 이때 도 2에서 바닥으로부터 정상쪽으로 제 1 스테이션(120)의 전단가공 섹션 속으로 전방을 향하여 움직인다. 시트 재료(212)의 가공되는 부분은 플라즈마 커터(214)에 의해 (예컨대 시트를 가로질러 연속적인 커팅부를 만들어냄으로써) 코일로부터 전단가공된다. 본 발명에서 전단가공을 포함하여 모든 타입들의 구조들과 부재들의 커팅이 제 1 스테이션의 플라즈마 커팅 테이블 상에서 하나의 플라즈마 커터에 의해 달성될 수 있고, 이로써 시간을 절약할 수 있고 필요한 플라즈마 커터의 개수를 줄일 수 있다는 점 또한 주목해야한다.

시트 재료의 가공되는 부분이 제 1 스테이션(120)의 전단가공 섹션에서 전단가공된 후, 시트 재료는 이동의 축을 따라 전방을 향하여 움직이고, 제 2 스테이션(140) 속으로 들어간다. 제 2 스테이션(140)은 시트 재료의 이동의 제 1 축에 대해 직각인 라인에 위치결정되어 있다, 제 2 스테이션(140)에서, 시트 재료에 의해 이동되는 경로는 시트 재료의 이동의 제 1 축에 대해 직각인 이동의 제 2 축을 정의한다. 제 2 스테이션(140)은 수형 락 시임 롤링 포머(male lock seam rolling former)와 암형 락 시임 롤 포머(female lock seam roll former)를 포함한다. 한 쌍의 수형 및 암형 락 시임들은 당해 기술분야에서 알려진 방식으로 롤링 포머에 의해 형성된다. 롤 포머는 대체로 다양한 스타일의 락 시임들을 형성하는데 활용되는, 당해 기술분야에서 공통적으로 알려진 임의의 롤 포머의 형태를 취할 수 있다. 특히, 롤 포머는 피츠버그 시임(Pittsburg seam)이나 스냅락 시임(Snaplock seam)과 같은 임의의 스타일의 락시임(lockseam)을 형성하도록 구성될 수 있다. 수형 및 암형 락 시임은 롤링 포머에 의해 시트 재료의 마주하는 측면들 상에 형성된다. 일 실시예에서, 수형 및 암형 락 시임들은 시트 재료의 상측 엣지와 바닥 엣지 상에 형성된다. 다른 실시예에서, 수형 및 암형 락 시임들은 시트 재료의 우측면과 좌측면 상에 형성된다.

수형 및 암형 락 시임들의 형성 후, 시트 재료는 제 3 스테이션(160)쪽으로 전방을 향한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제 3 스테이션(160)은 제 1 스테이션(120)에 대해 실질적으로 평행하게 배열되어 있고, 제 2 스테이션(140)에 대해 직각이다. 제 3 스테이션(160) 내부에서, 시트 재료는 시트 재료의 이동의 제 2 축에 대해 직각인 제 3 축을 따라 움직이고, 시트 재료의 이동의 제 1 축에 대하여 평행하지만 마주하는 방향에 있다. 제 3 스테이션(160)에서, 듀를렉스 플랜지(duplex flange)들은 플랜지 롤 포머들에 의해 시트 재료의 한 쌍의 마주하는 측면들 상에 형성된다. 플랜지 롤 포머들은 당해 기술분야에 알려진 임의의 타입의 횡단방향 플랜지를 형성하기 위하여 당해 기술분야에 알려진 임의의 형태를 취할 수 있다. 듀플렉스 플랜지들이 수형 및 암형 락 시임들로부터 마주하는 측면들 상에 형성된다는 점을 주목해야 한다.

일 실시예에서, 추가적인 플라즈마 커팅은 제 1 스테이션(120)에서 사용되는 동일한 플라즈마 커터(214)나 별개의 추가적인 플라즈마 커터를 활용하여 제 3 스테이션(160)에서 달성될 수 있다. 단일의 플라즈마 커터가 활용되는 경우, 트랙들(216, 218)은 제 1 스테이션(120)과 제 3 스테이션(160) 사이에서 플라즈마 커터(214)의 움직임을 허용하기에 충분한 길이를 가진다. 일 실시예에서, 플라즈마 커터(214)는 여러 가지 커팅 작동들을 실행하도록 시스템/생산 라인(100) 위에 있는 임의의 포지션으로의 움직임을 위하여 장착될 수 있다. 예를 들어, 제 3 스테이션(160)에서, 노치, 홀, 탭, 액세스 도어 등과 같은 추가적인 부재들은 원하는 바와 같이 시트 재료 속으로 커팅될 수 있다.

플랜지들이 제 3 스테이션(160)에서 완성된 후, 가공된 시트 재료는 전방을 향하여 움직이고, 마감된 단부(180) 속으로 들어간다. 마감된 단부(180)에서, 롤링 성형 작동들 동안 시트 재료에 붙어있는 상태로 남아있었던 도 4의 홀 부분(21)과 노치 부분(23)과 같은 천공되는 커팅부들에 의해 형성된 블랭크들/녹-아웃들은 자동적으로 또는 수동으로 제거된다. 가공된 시트 재료는 이후 3개의 90 도 벤드(bend)들이 만들어지는 벤딩 브레이크(bending brake)(미도시)쪽으로 옮겨지고, 수형 및 암형 락 시임들은 상자 형상의 덕트 섹션을 형성하도록 조립된다.

일 실시예에서, 장비(100)는 컴퓨터 또는 프로그램가능 논리 제어장치(programmable logic controller)(미도시), 및 메모리에 저장된 세트를 이루는 지시들에 따라 서로 함께 작동하는 복수의 스위치들, 센서들 및 타이머들을 포함할 수 있다. 컴퓨터 또는 프로그램가능 논리 제어장치는 플라즈마 커터를 제어하기 위한 동일한 컨트롤러일 수 있고, 또는 별개의 컴퓨터일 수 있다. 특히, 완성된 덕트 섹션을 형성하기 위한 작동 순서들은 스위치들, 센서들 및 타이머들과 협력하여 컴퓨터 또는 프로그램가능 논리 제어장치의 제어 하에서 자동적으로 실행될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 방법 및 장비는, 시트 상에 하류 롤 성형 및 구부림 작동들을 실행하는데 필요한 재료의 구조적인 완전성 및 강성을 위태롭게 하지 않으면서 다양한 홀, 노치, 액세스 도어, 윈도우, 슬릿 및 시트 재료 안의 다른 부재들을 생성하는 수단을 제공한다. 특히, 시트가 편평한 동안 이러한 홀, 노치, 액세스 도어, 윈도우, 슬릿 및 시트 재료 안의 다른 부재를 정의하는 천공되는 커팅부들을 생성함으로써, 순차적인 롤 성형 및 구부림 작동들 동안 커다란 빈공간이 존재하지 않는다. 실제로, 천공되는 커팅부들의 내부에 있는 재료는 이러한 롤 성형 및/또는 구부림 작동들 후 수동 또는 자동 펀칭 수단을 이용하여 용이하게 제거될 수 있다. 그리하여, 덕트 제조 공정의 거의 말미에 종래 기술에서 이전에는 보이지 않는 일정한 수준의 조립의 용이성과 정밀성을 제공할 때까지 시트 재료의 구조적인 완전성은 유지된다.

상술된 실시예들은 시트 재료 안에 천공되는 커팅부들을 만들기 위해서 플라즈마 커터를 활용하지만, 이러한 천공되는 커팅부들을 만들기 위해서, 예컨대 기계적 커팅, 펀칭 또는 기계가공 장치나 레이저(예컨대 광섬유 레이저(fiber laser))와 같은 다른 수단 역시 채용될 수 있다는 점이 고려되어 있다.

본 발명이 그 상세한 실시예들에 관하여 기술되어 나타나 있지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변경이 행해질 수 있고 균등물이 그 요소들을 위하여 대체될 수 있다는 점을 당해 기술분야에서의 통상의 기술자라면 알 수 있을 것이다. 추가로, 그 본질적인 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명의 교시사항에 대한 특정 상황이나 재료에 적합하도록 수정이 가해질 수도 있다. 따라서, 본 발명이 위 상세한 설명에 개시되어 있는 특정 실시예들로 제한되지 않는다는 점, 및 본 발명이 본 명세서의 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함할 수 있다는 점이 의도되어 있다.

Claims

시트 재료를 조작하는 방법으로서, 상기 방법은:
컨트롤러에 커팅 파라미터 데이터를 로딩하는 단계로서, 상기 커팅 파라미터 데이터는 시트 재료에 형성될 적어도 하나의 부재의 아키텍처를 정의하는, 단계;
상기 커팅 파라미터 데이터에 따라 상기 시트 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 상기 일련의 천공들은 상기 적어도 하나의 부재의 윤곽을 형성하는, 단계;
상기 일련의 천공들을 형성하는 단계에 대해 순차적으로, 상기 시트 재료에 락 시임과 플랜지 중 적어도 한가지를 형성하는 단계; 및
상기 시트 재료에 상기 락 시임과 상기 플랜지 중 적어도 한가지를 형성하는 단계에 대해 순차적으로, 상기 적어도 하나의 부재를 생산하기 위해서 상기 일련의 천공들의 내부에 있는 재료의 일부를 제거하는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
덕트 섹션을 형성하기 위해서 상기 시트 재료를 구부리는 단계;
를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 일련의 천공들은 플라즈마 커터를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 부재는 홀, 노치, 탭 또는 액세스 도어인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,
롤로부터 상기 시트 재료를 푸는 단계;
상기 시트 재료를 곧게 펴는 단계; 및
상기 시트 재료에 상기 일련의 천공들을 형성하는 단계에 대해 순차적으로, 상기 플라즈마 커터를 이용하여 상기 롤로부터 상기 시트 재료를 전단가공하는 단계;
를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 시트 재료는 판금인 것을 특징으로 하는 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 플라즈마 커터는 연속 커팅 모드와 천공 커팅 모드에서 작동가능한 것을 특징으로 하는 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
웨브 재료로부터 덕트 섹션을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
웨브 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 플라즈마 커터와 상기 웨브 재료 사이의 거리를 선택적으로 조절하고, 상기 일련의 천공들은 마감된 덕트 섹션에 홀이나 노치 중 한가지의 윤곽을 정의하는, 단계;
상기 웨브 재료의 마주보는 제 1 엣지들에 수형 락 벤드와 암형 락 시임을 형성하는 단계;
상기 웨브 재료의 마주보는 제 2 엣지들에 플랜지들을 형성하는 단계;
상기 홀이나 상기 노치를 형성하기 위해서 상기 일련의 천공들의 내부에 있는 재료의 일부를 제거하는 단계; 및
상기 마감된 덕트 섹션을 형성하기 위해서 상기 웨브 재료를 구부리는 단계;
를 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16 항에 있어서,
상기 일련의 천공들은 플라즈마 커터를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,
롤로부터 상기 웨브 재료를 푸는 단계;
상기 웨브 재료를 곧게 펴는 단계; 및
상기 플라즈마 커터를 이용하여 상기 롤로부터 상기 웨브 재료를 전단가공하는 단계;
를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 플라즈마 커터는 연속 커팅 모드와 천공 커팅 모드에서 작동가능한 것을 특징으로 하는 방법.
시트 재료를 조작하는 방법으로서, 상기 방법은:
컨트롤러에 커팅 파라미터 데이터를 로딩하는 단계로서, 상기 커팅 파라미터 데이터는 시트 재료에 형성될 적어도 하나의 부재의 아키텍처를 정의하는, 단계;
상기 커팅 파라미터 데이터에 따라 플라즈마 커터를 이용하여 상기 시트 재료에 일련의 천공들을 형성하는 단계로서, 상기 일련의 천공들은 상기 적어도 하나의 부재의 윤곽을 형성하는, 단계;
상기 일련의 천공들을 형성하는 단계에 대해 순차적으로, 상기 시트 재료에 락 시임과 플랜지 중 적어도 한가지를 형성하는 단계; 및
상기 시트 재료에 상기 락 시임과 상기 플랜지 중 적어도 한가지를 형성하는 단계에 대해 순차적으로, 상기 적어도 하나의 부재를 생산하기 위해서 상기 일련의 천공들의 내부에 있는 재료의 일부를 제거하는 단계;를 구비하고,
상기 일련의 천공들을 절단할 때 상기 플라즈마 커터가 상기 시트 재료를 완전히 절단하지 않도록 상기 플라즈마 커터와 상기 시트 재료 사이의 거리는 선택적으로 조정 가능한 것을 특징으로 하는 방법.