KR102506881B1

KR102506881B1 - 레이저 절단방법

Info

Publication number: KR102506881B1
Application number: KR1020220137212A
Authority: KR
Inventors: 조희철
Original assignee: 주식회사 조호레이저
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2023-03-07

Abstract

본 발명은 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저로 절단할 수 있도록 개선된 레이저 절단 방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이저 절단방법은, 레이저 절단기의 워크테이블에 소재를 안착하여 고정하는 소재 고정 단계; 상기 레이저 절단기의 컨트롤러에 상기 소재의 두께를 입력하고, 절단 조건 데이터를 입력하는 설정 단계; 및 상기 설정 단계에서 입력된 데이터에 맞춰 상기 레이저 절단기의 헤드를 이송하여 상기 소재를 절단하는 절단 단계로 이루어지고, 상기 설정 단계에서 입력되는 상기 소재의 두께가 50㎜이하인 경우에는, 상기 절단 단계를 통해 상기 소재의 일측 방향에서 절단이 진행되고, 상기 설정 단계에서 입력되는 상기 소재의 두께가 50㎜를 초과하는 경우에는, 상기 절단 단계를 통해 상기 소재의 양측 방향에서 절단이 진행되는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 절단방법{Laser Cutting Method}

본 발명은 레이저 절단방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저 절단기를 이용하여 강판 등의 소재를 곡선을 포함하는 복잡한 모양으로 절단하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 철판 등의 금속 소재를 절단하는 방법으로 플라즈마 절단 방법과 레이저 절단 방법이 알려져 있는데, 이 중 레이저 절단 방법은 작업 속도가 빠르고, 절단면이 우수하며, 정밀한 작업이 가능한 장점이 있어 널리 이용되고 있다.

이러한 레이저 절단 방법의 종래 기술로는 등록특허공보 제1390064호의 레이저 절단 방법(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.

상기 특허문헌은 서로 두께 및 융점이 다른 한 쌍의 판재에 레이저를 조사하여 절단하는 레이저 절단 방법이며, 상기 한 쌍의 판재 중 융점이 낮은 쪽의 판재의 레이저 조사면의 반대면이 융점이 높은 쪽의 판재의 레이저 조사면의 반대면 보다 돌출되도록, 상기 한 쌍의 판재를 나란히 배치하는 판재 배치 공정과, 레이저의 초점 위치를 상기 한 쌍의 판재 중 융점이 높은 쪽의 판재의 레이저 조사면의 반대면에 맞추는 초점 조정 공정과, 레이저를 조사하여 상기 한 쌍의 판재에 대한 레이저의 초점 위치를 유지하면서 상기 한 쌍의 판재를 일련의 동작으로 절단하는 판재 절단 공정을 포함하는 것으로 이루어진다.

그러나 종래의 레이저 절단 방법의 경우, 금속 박판 등과 같이 얇은 두께의 소재를 대상으로 하기 때문에 두께가 두꺼운 강판 등을 레이저로 절단할 수 없는 기술적인 한계가 있다.

따라서 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저로 절단할 수 있도록 개선된 레이저 절단 방법의 개발이 요구된다.

KR 10-1390064 B1 (2014 04. 22.) KR 10-1409520 B1 (2014. 06. 12.) KR 10-1181718 B1 (2012. 09. 05.) KR 10-1058548 B1 (2011. 08. 16.) KR 10-2003-0053755 A (2003. 07. 02.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 레이저 절단방법이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저로 절단할 수 있도록 개선된 레이저 절단 방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이저 절단방법은, 레이저 절단기의 워크테이블에 소재를 안착하여 고정하는 소재 고정 단계; 상기 레이저 절단기의 컨트롤러에 상기 소재의 두께를 입력하고, 절단 조건 데이터를 입력하는 설정 단계; 및 상기 설정 단계에서 입력된 데이터에 맞춰 상기 레이저 절단기의 헤드를 이송하여 상기 소재를 절단하는 절단 단계로 이루어지고, 상기 설정 단계에서 입력되는 상기 소재의 두께가 50㎜이하인 경우에는, 상기 절단 단계를 통해 상기 소재의 일측 방향에서 절단이 진행되고, 상기 설정 단계에서 입력되는 상기 소재의 두께가 50㎜를 초과하는 경우에는, 상기 절단 단계를 통해 상기 소재의 양측 방향에서 절단이 진행되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 설정 단계에서 상기 소재가 양측 방향에서 절단이 진행될 때, 상기 헤드의 이송 경로의 반전 여부가 선택적으로 설정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 절단 단계에서 상기 워크테이블이 선택적으로 180° 회전 동작되어 상기 소재의 양측 방향이 절단되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 소정 두께 이상의 소재의 경우 워크테이블이 180° 회전되어 소재의 양측면에서 각각 절단 작업이 진행되고, 이를 통해 종래의 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저 절단이 가능하게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 절단방법의 예를 보인 공정 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 절단기의 예를 보인 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 절단기의 예를 보인 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 레이저 절단기의 예를 보인 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 워크테이블이 회전 동작되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저로 절단할 수 있도록 개선된 레이저 절단 방법을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 소재 고정 단계(S10), 설정 단계(S20) 및 절단 단계(S30)로 이루어진다.

(1) 소재 고정 단계(S10)

이 단계는 레이저 절단기(1)의 워크테이블(20)에 소재(2)를 안착하여 고정하는 것이다.

이를 위한 레이저 절단기(1)의 예로는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 사각 틀 모양으로 이루어지는 지지프레임(10)과, 상기 지지프레임(10)의 상부에 위치하도록 설치되면서 소재(2)가 안착되어 고정되는 소정 크기의 워크테이블(20)과, 상기 지지프레임(10)에 설치되면서 x, y, z축 방향으로 이송되는 이송프레임(30) 및 상기 이송프레임(30)에 설치되면서 워크테이블(20)의 위쪽으로 레이저빔을 조사하여 소재(2)를 절단하는 헤드(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

이때 지지프레임(10)은 소정 높이를 가지도록 수직으로 설치되는 복수 개의 수직프레임(11)과, 상기 수직프레임(11)을 수평으로 연결하면서 이송프레임(30)이 수평 방향으로 이송되도록 안내하는 레일프레임(12)을 포함한다.

그리고 레일프레임(12)은 지지프레임(10)의 정면과 후면 쪽에 각각 한 쌍이 설치될 수 있다.

또한, 워크테이블(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 소정 크기를 가지는 틀 모양의 프레임부(21)와, 상기 프레임부(21)에 설치되어 소재(2)의 상, 하면을 지지하여 고정하는 복수 개의 지그부(22)를 포함한다.

그리고 프레임부(21)의 양측 가운데 부분에는 소정 지름을 가지는 회전축(도면부호 없음)이 설치되고, 이러한 회전축이 지지프레임(10)의 양측면을 관통하여 지지되도록 설치되어 프레임부(21)가 180° 또는 360° 회전이 가능하도록 설치되게 된다.

이러한 프레임부(21)의 일측 회전축에는 기어 또는 풀리 등이 설치되고, 지지프레임(10)의 일측에는 회전축에 설치되는 기어 또는 풀리와 체인 또는 벨트로 연결되어 회전 동력을 전달하는 구동부재(M)가 설치되며, 상기 구동부재(M)는 컨트롤러에 의해 워크테이블(20)의 프레임부(21)가 180° 간격으로 회전 동작되도록 제어되게 된다.

이때 워크테이블(20)의 회전 동작은 워크테이블(20)이 리미트 스위치(도시하지 않음)에 닿거나 센서(도시하지 않음) 등에 의해 워크데이블(20)의 특정 위치가 감지되는 것에 의해 회전 각도가 180° 간격으로 회전 제어되도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 워크테이블(20)의 구성을 통해 소정 크기를 가지는 판 모양의 소재(2)가 프레임부(21)의 안쪽 공간부(A)에 위치되도록 지그부(22)에 안착되어 고정되고, 이를 통해 프레임부(21)의 공간부(A)를 통해 소재(2)의 양면이 노출되게 된다.

또한, 이송프레임(30)은 일단이 레일프레임(12)에 연결되어 수평 방향으로 이송되고, 타단이 수직으로 소정 길이를 가지도록 설치되는 한 쌍의 실린더유닛(31)과, 상기 실린더유닛(31)의 로드(31A)를 수평 방향으로 연결하는 소정 길이의 수평레일(32)과, 상기 수평레일(32)을 따라 이송되는 소정 크기의 이송블록(33) 및 상기 이송블록(33)에 상하 소정 길이를 가지도록 설치되는 수직레일(34)을 포함한다.

상기와 같은 이송프레임(30)의 구성을 통해 수직레일(34)에 설치되는 헤드(40)가 레일프레임(12), 수평레일(32) 및 수직레일(34)을 통해 x, y, z축 방향으로 이송되면서 컨트롤러(도시하지 않음)에 입력된 절단 경로에 맞춰 소재(2)가 다양한 형상으로 절단되게 된다.

이때 소재(2)의 절단은 단순히 하나의 소재(2)를 설정된 규격에 맞춰 절단하는 것과 소정 크기를 가지는 모양으로 절단하여 소재(2)에 다양한 형상의 구멍을 형성하는 것 등을 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 레이저 절단기(1)의 워크테이블(20)에 소정 크기를 가지는 소재(2)를 안착하여 지그부(22)를 통해 강건하게 고정한 다음, 후술되는 설정 단계(S20)가 진행된다.

(2) 설정 단계(S20)

이 단계는 위 소재 고정 단계(S10)를 통해 워크테이블(20)에 소재(2)가 안착되어 고정되고 나면, 컨트롤러에 소재(2)의 두께와 절단 조건 등의 데이터를 입력하는 것으로, 이때 입력되는 데이터로는 레이저의 출력, 절단속도, 산도 압력, 절단 경로 등의 조건이 포함될 수 있다.

그리고 소재(2)의 두께가 50㎜이하인 경우에는 소재(2)의 일측 방향에서 절단이 진행되도록 설정되고, 소재(2)의 두께가 50㎜를 초과하는 경우에는 후술되는 절단 단계(S30)를 통해 소재(2)의 양측 방향에서 절단이 진행되도록 설정되고, 이렇게 소재(2)의 양면 절단 진행시에는 헤드(40)의 이송 경로의 반전 여부가 추가로 설정되도록 구성될 수 있다.

예를 들어, 직선 형태로 소재(2)를 단순 절단하는 경우에는 헤드(40)의 이송 경로가 반전될 필요가 없는 반면, 특정 모양을 가지도록 소재(2)에 모양이나 구멍 등을 형성하는 경우에는 소재(2)의 면이 바뀜에 따른 이송 경로 역시 반전될 필요가 있고, 이러한 경우 작업자가 컨트롤러를 통해 반전 작업 진행을 선택하는 것으로 양면 절단 작업이 진행되게 된다.

위에서는 작업자가 소재(2)의 두께 값을 컨트롤러에 입력하는 것으로만 설명되었으나, 이와 달리 워크테이블(20)의 지그부(22)의 이격된 간격을 자동으로 감지하여 소재(2)의 두께 값이 자동으로 입력되도록 구성될 수 있다.

(3) 절단 단계(S30)

이 단계는 위 설정 단계(S20)에서 입력된 데이터에 맞춰 레이저 절단기(1)의 워크테이블(20), 이송프레임(30) 및 헤드(40)의 동작을 제어하여 소재(2)를 절단하는 것이다.

이때 소재(2)의 두께에 따라 미리 설정된 절단 조건에 맞춰 도 5에 도시된 바와 같이 워크테이블(20)이 선택적으로 180° 회전 동작되면서 소재(2)의 절단 작업이 진행되게 된다.

위와 같이 워크테이블(20)이 180° 회전 동작될 때에는 소재(2)의 일측면의 절단 작업이 모두 진행된 다음, 실린더유닛(31)의 로드(31A)가 소정 높이로 상승되어 헤드(40)를 워크테이블(20)의 회전 반경에서 벗어나도록 충분히 이격되고, 이후 워크테이블(20)이 회전 동작되어 소재(2) 반대면의 절단 작업이 진행되도록 제어되며, 이를 통해 워크테이블(20)이 불필요하게 반복 회전 동작됨으로써 작업 속도가 지연되는 것이 방지되도록 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 소정 두께 이상의 소재의 경우 워크테이블이 180° 회전되어 소재의 양측면에서 각각 절단 작업이 진행되고, 이를 통해 종래의 레이저 절단이 어려운 두께의 소재라도 레이저 절단이 가능하게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 레이저 절단기 2: 소재
10: 지지프레임 11: 수직프레임
12: 레일프레임 20: 워크테이블
21: 프레임부 22: 지그부
30: 이송프레임 31: 실린더유닛
31A: 로드 32: 수평레일
33: 이송블록 34: 수직레일
40: 헤드 A: 공간부

Claims

레이저 절단기(1)의 워크테이블(20)에 소재(2)를 안착하여 고정하는 소재 고정 단계(S10);
상기 레이저 절단기(1)의 컨트롤러에 상기 소재(2)의 두께를 입력하고, 절단 조건 데이터를 입력하는 설정 단계(S20); 및
상기 설정 단계(S20)에서 입력된 데이터에 맞춰 상기 레이저 절단기(1)의 헤드(40)를 이송하여 상기 소재(2)를 절단하는 절단 단계(S30);
로 이루어지고,
상기 설정 단계(S20)에서 입력되는 상기 소재(2)의 두께가 50㎜이하인 경우에는,
상기 절단 단계(S30)를 통해 상기 소재(2)의 일측 방향에서 절단이 진행되고,
상기 설정 단계(S20)에서 입력되는 상기 소재(2)의 두께가 50㎜를 초과하는 경우에는,
상기 절단 단계(S30)를 통해 상기 소재(2)의 양측 방향에서 절단이 진행되며,
상기 워크테이블(20)은,
사각 틀 모양의 프레임부(21); 및
상기 프레임부(21)에 설치되어 소재(2)의 상, 하면을 지지하여 고정하는 복수 개의 지그부(22);
를 포함하고,
상기 프레임부(21)의 양측 가운데 부분에는,
소정 지름을 가지는 회전축이 설치되며,
상기 회전축에 기어 또는 풀리와 체인 또는 벨트로 연결되어 회전 동력을 전달하는 구동부재(M)가 설치되고,
상기 구동부재(M)는,
컨트롤러에 의해 상기 프레임부(21)가 180°간격을 회전 동작되도록 제어되며,
상기 절단 단계(S30)에서는,
상기 워크테이블(20)이 선택적으로 180°회전 동작되어 상기 소재(2)의 양측 방향에서 절단되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단방법.
청구항 1에 있어서,
상기 설정 단계(S20)에서는,
상기 소재(2)가 양측 방향에서 절단이 진행될 때, 상기 헤드(40)의 이송 경로의 반전 여부가 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단방법.
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