KR102420781B1 - 코일 측면보호시트 제조시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 커팅기와 레이저 용접헤드가 장착된 로봇유닛 및 고정수단이 구비된 베드유닛을 이용하여 단품 또는 한 쌍의 재단시트로 동심원 형상의 측면보호시트를 용이하게 제조할 수 있는 코일 측면보호시트 제조시스템에 관한 것으로서, 시트코일이 권취되는 언코일러를 포함하는 공급부; 상기 언코일러의 출측에 순차적으로 배치되는 지지대, 핀치롤기 및 전단기로 이루어지며, 상기 언코일러에서 언코일되는 전개시트가 상기 핀치롤기를 통과한 후 전단기에 의해 절단되어 재단시트가 제조되는 전단부; 상기 재단시트를 정렬하는 이송베드, 상기 이송베드에 정렬되는 한 쌍의 재단시트에 대한 용접공정이 수행되어 접합재단시트의 제조가 이루어지는 용접베드, 상기 용접베드의 상부에 전/후진 가능하게 구비되는 클램핑베드, 상기 접합재단시트 또는 이송베드에 정렬되는 재단시트에 대한 커팅공정이 수행되어 동심원 형상의 측면보호시트 제조가 이루어지는 커팅베드를 포함하는 베드유닛; 및 제1로봇과 제2로봇으로 이루어지며, 상기 제1로봇의 작업암에는 그립퍼와 상기 커팅공정을 수행하는 레이저 커팅기가 구비되고, 제2로봇의 작업암에는 그립퍼와 상기 용접공정을 수행하는 레이저 용접헤드가 구비되는 로봇유닛;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

코일 측면보호시트 제조시스템{Manufacturing system for side protective sheet of coil}

본 발명은 코일 측면보호시트 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레이저 커팅기와 레이저 용접헤드가 장착된 로봇유닛 및 고정수단이 구비된 베드유닛을 이용하여 단품 또는 한 쌍의 재단시트로 동심원 형상의 측면보호시트를 용이하게 제조할 수 있는 코일 측면보호시트 제조시스템에 관한 것이다.

코일은 적재나 이송 중에 발생할 수 있는 오손이나 녹발생을 방지하기 위해, 일부 코일의 경우 판지 등으로 포장한 다음 이를 다시 도 1에 도시된 바와 같이 도금강판 소재의 보호시트(A)로 이중 포장한다.

이하, 명료한 기재를 위해 포장대상 코일을 ‘제품코일’이라 하고, 보호시트용 코일을 ‘시트코일’이라 한다

현재, 보호시트(A)의 일부 부위를 자동화한 종래기술이 소개되어 있는데, 일례로 국내공개특허 제10-2002-0049915호(공개일자: 2002.06.26.)에 소개된 종래기술은 도 2에 도시된 바와 같이 제품코일의 외주면을 감싸는 보호시트를 제조하는 기술로서, 언코일러로부터 풀려지는 시트코일(이하 ‘전개시트’라 한다)을 제품코일의 외경과 폭에 맞게 전단한다.

또한, 제품코일은 수요자의 요구에 맞추어 다양한 규격(외경이나 폭)으로 출하되며 이에 대응한 규격의 보호시트를 제조하는 과정에서 복수의 재단시트를 접합하는 용접공정이 수반된다.

이를 위해, 상기 종래기술은 직각 이송이 가능한 가이드부(B)를 구비하고 그 사이에 용접헤드(C)를 배치하는 것을 특징으로 한다. 다만, 도 1의 측면보호시트(a)와 같이 동심원 형상을 갖는 보호시트의 경우 위과 같은 구성으로는 제조가 곤란한 한계가 있다.

또한, 용접후 남은 스크랩을 수작업으로 처리하는 과정에서 안전사고가 종종 발생하며, 특히 용접과정에서 발생하는 슬래그가 인접한 설비에 점착, 이를 수시로 제거하는 작업이 수반되어 공정효율이 저하되는 문제가 있다.

KR 10-2002-0049915 A 2002.06.26.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 동심원 형상을 갖는 측면보호시트를 효율적으로 제조할 수 있으며 이와 함께 제조과정에서 발생되는 스크랩을 안정적으로 수거할 수 있는 코일 측면보호시트 제조시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 코일 측면보호시트 제조시스템은, 시트코일이 권취되는 언코일러를 포함하는 공급부; 상기 언코일러의 출측에 순차적으로 배치되는 지지대, 핀치롤기 및 전단기로 이루어지며, 상기 언코일러에서 언코일되는 전개시트가 상기 핀치롤기를 통과한 후 전단기에 의해 절단되어 재단시트가 제조되는 전단부; 상기 재단시트를 정렬하는 이송베드, 상기 이송베드에 정렬되는 한 쌍의 재단시트에 대한 용접공정이 수행되어 접합재단시트의 제조가 이루어지는 용접베드, 상기 용접베드의 상부에 전/후진 가능하게 구비되는 클램핑베드, 상기 접합재단시트 또는 무접합재단시트에 대한 커팅공정이 수행되어 동심원 형상의 측면보호시트 제조가 이루어지는 커팅베드를 포함하는 베드유닛; 및 제1로봇과 제2로봇으로 이루어지며, 상기 제1로봇의 작업암에는 그립퍼와 상기 커팅공정을 수행하는 레이저 커팅기가 구비되고, 제2로봇의 작업암에는 그립퍼와 상기 용접공정을 수행하는 레이저 용접헤드가 구비되는 로봇유닛;을 포함하고, 상기 재단시트는 시트코일의 폭과 제조하려는 측면보호시트의 외경에 따라 적정길이로 절단되며, 상기 제2로봇은 이송베드에서 대기 중인 재단시트를 파지하여 이송하되, 상기 재단시트가 접합재단시트용인 경우 용접베드로 이송하고 무접합재단시트용인 경우 커팅베드로 이송한다.

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본 발명의 코일 측면보호시트 제조시스템에 의하면, 용접베드, 클램핑베드, 커팅베드를 포함하는 베드유닛과 그립퍼, 레이저 커팅기, 레이저 용접헤드가 장착된 로봇유닛을 통해 동심원 형상을 갖는 측면보호시트를 제조할 수 있으므로, 제품품질 및 생산효율이 향상된다.

또한, 본 발명의 코일 측면보호시트 제조시스템에 의하면, 로봇유닛에 구비되는 그립퍼를 통해 제조과정에서 발생되는 스크랩을 안정적으로 수거할 수 있으므로, 안전사고 발생률이 저하된다.

도 1은 보호시트로 포장된 제품코일을 도시한 정면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 코일포장용 보호판 제조장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 코일 측면보호시트 제조시스템에 따라 제조되는 재단시트의 실시 상태를 예시한 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따른 코일 측면보호시트 제조시스템을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 코일 측면보호시트 제조시스템에서 베드유닛의 실시 상태를 예시한 개요도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 보호시트로 포장된 제품코일을 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 코일 측면보호시트 제조시스템에 따라 제조되는 재단시트의 실시 상태를 예시한 개요도이며, 도 4는 본 발명에 따른 코일 측면보호시트 제조시스템을 도시한 평면도이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 코일 측면보호시트 제조시스템은, 시트코일이 권취되어 있는 공급부(10), 상기 공급부(10)에서 언코일되는 전개시트를 측면보호시트 제조에 맞는 길이로 절단하는 전단부(20), 전단부(20)에서 절단된 전개시트(이하 ‘재단시트’라 한다)를 측면보호시트의 동심원 형상으로 잘라내는 커팅공정과 용접공정이 이루어지는 베드유닛(30), 상기 커팅공정과 용접공정을 수행하는 로봇유닛(40) 및 상기 구성들의 작동을 관할하는 제어부로 이루어진다.

여기서, 상기 재단시트의 절단길이(ℓ, ℓ')는 도 3에 도시된 바와 같이 시트코일의 폭(w)과 제조하려는 측면보호시트의 외경(d)에 따라 달라진다.

즉, 폭(w)보다 외경(d)이 작은 경우(도 3a)에는 절단길이(l')는 외경(d)에 대응되는 적정길이가 되며, 큰 경우(도 3b)에는 측면보호시트의 반경(r)에 대응되는 적정길이가 된다.

또한, 반경(r)에 대응되는 적정길이로 잘려진 재단시트는 상기 용접공정을 통해 두 개의 재단시트를 접합(이하 접합이 이루어진 재단시트를 ‘접합재단시트’라 하며, 접합이 불필요한 재단시트를 ‘무접합재단시트’라 한다)한 후 커팅공정이 수행되게 된다.

여기서, 상기 외경(d)에 대응되는 적정길이란 외경(d)에 커팅공정에 필요한 여유분을 더한 길이이며, 반경(r)에 대응되는 적정길이란 반경(r)에 커팅 여유분 외에 용접공정에 필요한 여유분을 더한 길이를 말한다.

각 구성 요소들을 중심으로 본 발명의 구체적인 내용을 설명하면, 먼저 공급부(10)는 언코일러(11)를 포함한다.

코일 이송차량에 의해 시트코일이 언코일러(11)의 권취부에 장착되며, 제어부에는 시트코일의 규격에 대한 정보가 입력된 상태에서 상기 권취부에 구비된 포토센서가 제공하는 정보를 통해 시트코일의 안정적인 장착이 이루어지도록 한다.

전단부(20)는 전개시트를 절단하여 재단시트를 만드는 구성으로서, 언코일러(11)의 출측에 순차적으로 배치되는 지지대(21), 핀치롤기(23) 및 전단기(25)로 이루어진다.

상기 지지대(21)는 언코일러(11)로부터 풀려져나오는 전개시트가 핀치롤기(23)에 유입되도록 안내하는 역할을 한다.

핀치롤기(23)에는 복수의 롤러 조합이 구비되며, 제어부의 제어명령에 의해 전개시트가 전단기(25) 출측으로 절단길이(ℓ, ℓ')만큼 토출되도록 상기 롤러가 구동된 후 전단기(25)에 의해 전개시트가 절단되게 된다.

한편, 롤러의 구동 과정에서 복수의 롤러 조합을 통해, 권취로 인해 만곡되어져 있는 전개시트의 평탄화 작업이 함께 수행된다.

베드유닛(30)은 전단기(25)의 출측에 배치되는 이송베드(31), 접합재단시트 제조가 이루어지는 용접베드(33), 상기 용접베드(33)의 상부에 전/후진 가능하게 구비되는 클램핑베드(34), 커팅공정이 이루어지는 커팅베드(35) 및 커팅베드(35)에 인접 배치되는 보조테이블(37)로 이루어진다.

이송베드(31)에는 제어부의 신호에 의해 기동되는 서보모터, 상기 서보모터에 의해 구동되는 복수의 이송롤러(31a) 및 스톱퍼가 구비되어 있으며, 후술할 로봇유닛(40)의 제1로봇(41) 또는 제2로봇(43)이 재단시트를 안정적으로 파지할 수 있도록, 이송롤러(31a)의 구동으로 해당 시트가 상기 스톱퍼에 정렬된다.

한편, 상기 제1로봇(41)의 작업암에는 시트 파지용 그립퍼와 레이저 커팅기가, 제2로봇(43)의 작업암에는 그립퍼와 용접헤드가 구비되며, 상기 용접베드(33)와 커팅베드(35)에는 마그네틱 홀더가 구비된다.

여기서, 명료한 기재를 위해 상기 스톱퍼에 순차적으로 정렬되는 재단시트를 제1시트, 제2시트, 제3시트로 표기한다.

도 5에 도시된 바와 같이 제1시트(e)가 접합재단시트용인 경우에는, 제2로봇(43)이 그립퍼를 이용하여 제1시트(e)를 용접베드(33)로 이송하면 마그네틱 홀더가 자력으로 제1시트(e)를 고정한다.

다음으로, 제1로봇(41)의 그립퍼가 제2시트(f)를 옮겨 제1시트(e)와 겹침 구조로 배열한 후 제2시트(f)를 압박하며, 상기 클램핑베드(34)가 이동하여 제1시트(e)의 상면 용접 부위를 압박한 상태에서 제2로봇(43)의 용접헤드가 용접공정을 수행한다.

용접공정이 완료되면, 제2로봇(43)이 완성된 접합재단시트를 커팅베드(35)로이송한 다음, 커팅베드(35)의 마그네틱 홀더가 접합재단시트를 고정 한 후 제1로봇(41)이 커팅공정을 수행하며, 그 사이 제2로봇(43)이 이송베드(31)에서 대기 중인 제3시트를 파지하여 이송하되, 제3시트가 접합재단시트용인 경우에는 제3시트를 용접베드(33)로, 무접합재단시트용인 경우에는 커팅베드(35)로 이송하여 앞과 동일한 용접공정 또는 커팅공정이 반복된다.

끝으로, 커팅공정으로 완성된 측면보호시트는 제1로봇(41)에 의해 커팅베드(35)에서 보조테이블(37)로 이송 적재되며, 소정의 수량이 적재되면 작업자 또는 자동화된 이송대차에 의해 외부 반출이 이루어진다.

로봇유닛(40)은 제1로봇(41)과 제2로봇(43)으로 이루어진다.

앞서 언급한 바와 같이 상기 제1로봇(41)은 작업암 단부에 진공패드가 포함된 그립퍼와 커팅기가 구비되며, 상기 그립퍼는 외부 공압설비와 연결되고, 커팅기는 레이저발진기와 연결되어 각각 이송을 위한 시트 이송(또는 스크랩 이송) 및 커팅공정을 수행한다.

또한, 제2로봇(43)에도 작업암 단부에 상기 그립퍼와 동일한 사양의 그립퍼 및 레이저발진기와 연결되는 용접헤드가 구비되어 각각 시트 이송 및 용접공정을 수행한다.

이와 같이 본 발명의 제조시스템에서는 용접공정에서 겹침부위의 배면이 마그네틱 홀더의 자력에 의해 고정된 상태에서 그 상면을 제1로봇(41)의 그립퍼와 클램핑베드(34)가 압박 고정한 후 제2로봇(43)의 용접헤드가 용접작업을 수행함으로써 용접 품질이 우수한 측면보호시트를 제조할 수 있다.

또한, 제1로봇(41)과 제2로봇(43)의 교호적인 이송작업을 통해 후속 공정에 대한 대기시간을 최소화할 수 있고 특히, 커팅기와 용접헤드는 레이저의 출력조절을 통해 커팅 깊이나 용접깊이를 정밀하게 제어할 수 있으므로 기존에 문제시 되어 왔던 베드에 점착된 슬래그에 의한 제품 훼손문제 그리고, 점착된 슬래그 제거를 위한 작업 공백에 따른 생산효율 저하문제를 동시에 해소할 수 있다.

더불어, 커팅공정 후 커팅베드(35)에 잔존하는 스크랩은 제1로봇(41)에 의해 대차에 수거되어 외부 반출되며 또한, 작업자가 본 시스템의 영역 안으로 진입시에는 센서에 의해 자동으로 시스템이 정지됨으로써, 기존 시스템에서 스크랩 처리과정에서 빈번히 발생하는 안전사고를 원천적으로 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

10: 공급부
11: 언코일러
20: 전단부
21: 지지대 23: 핀치롤기
25: 커팅기
30: 베드유닛
31: 이송베드 33: 용접베드
34: 클램핑베드 35: 커팅베드
37: 보조테이블
40: 로봇유닛
41: 제1로봇 43: 제2로봇

Claims (3)

1. 시트코일이 권취되는 언코일러(11)를 포함하는 공급부(10);
   상기 언코일러(11)의 출측에 순차적으로 배치되는 지지대(21), 핀치롤기(23) 및 전단기(25)로 이루어지며, 상기 언코일러(11)에서 언코일되는 전개시트가 상기 핀치롤기(23)를 통과한 후 전단기(25)에 의해 절단되어 재단시트가 제조되는 전단부(20);
   상기 재단시트를 정렬하는 이송베드(31), 상기 이송베드(31)에 정렬되는 한 쌍의 재단시트에 대한 용접공정이 수행되어 접합재단시트의 제조가 이루어지는 용접베드(33), 상기 용접베드(33)의 상부에 전/후진 가능하게 구비되는 클램핑베드(34), 상기 접합재단시트 또는 무접합재단시트에 대한 커팅공정이 수행되어 동심원 형상의 측면보호시트 제조가 이루어지는 커팅베드(35)를 포함하는 베드유닛(30); 및
   제1로봇(41)과 제2로봇(43)으로 이루어지며, 상기 제1로봇(41)의 작업암에는 그립퍼와 상기 커팅공정을 수행하는 레이저 커팅기가 구비되고, 제2로봇(43)의 작업암에는 그립퍼와 상기 용접공정을 수행하는 레이저 용접헤드가 구비되는 로봇유닛(40);
   을 포함하고,
   상기 재단시트는 시트코일의 폭(w)과 제조하려는 측면보호시트의 외경(d)에 따라 적정길이로 절단되며,
   상기 제2로봇(43)은 이송베드(31)에서 대기 중인 재단시트를 파지하여 이송하되, 상기 재단시트가 접합재단시트용인 경우 용접베드(33)로 이송하고 무접합재단시트용인 경우 커팅베드(35)로 이송하는 것을 특징으로 하는 코일 측면보호시트 제조시스템.
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