KR102534373B1 - Laser head module for cutting in casting method and non-ferrous metal casting laser cutting method using the same - Google Patents

Laser head module for cutting in casting method and non-ferrous metal casting laser cutting method using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 로봇팔(R)에 의해 이동되어 피가공물(A)의 스크랩(S)을 레이저 커팅하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)에 관련되며, 이때 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)은 가스젯니들에 의해 공정가스가 노즐바디와 이격된 레이저 연소점 위치까지 압송 출력되도록 구조 개선되어가스젯니들이 피가공물에 간섭없이 스크랩 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안의 절단할 수 있도록 헤드케이스(21), 광출력부(22), 노즐바디(23), 가스포트(24), 가스젯니들(25)을 포함하여 주요 구성으로 한다.The present invention relates to a laser head module 20 for cutting in a casting method that is moved by a robot arm (R) and laser cuts a scrap (S) of a workpiece (A), wherein the laser head module for cutting in the casting method (20) is structurally improved so that process gas is pumped and output to the location of the laser burning point separated from the nozzle body by the gas jet needle, and the gas jet needle pressurizes the process gas to the scrap cutting point without interfering with the workpiece to cut the casting method. The head case 21, the light output unit 22, the nozzle body 23, the gas port 24, and the gas jet needle 25 are included as main components.

Description

주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈 및 이를 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법{Laser head module for cutting in casting method and non-ferrous metal casting laser cutting method using the same}Laser head module for cutting in casting method and non-ferrous metal casting laser cutting method using the same}

본 발명은 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈 및 이를 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법에 관련되며, 보다 상세하게는 가스젯니들에 의해 공정가스가 노즐바디와 이격된 레이저 연소점 위치까지 압송 출력되도록 구조 개선되어 가스젯니들이 피가공물에 간섭없이 스크랩 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안의 절단할 수 있고, 레이저헤드모듈이 로봇팔에 의해 수치제어되어 레이저 커팅에 의해 주조방안에 따른 절단 경로로 절단이 수행되므로, 무충격 주조방안의 절단으로 인해 피가공물 변형 및 손상이 방지됨과 더불어 주조방안의 절단경로를 간단하게 보정하는 방식으로 피가공물 규격 변경에 유연하게 대응할 수 있으며, 특히, 다이캐스팅(Diecasting) 금형 노후로 인해 피가공물에 형성되는 변칙성 스크랩이 비전검사를 통하여 검출되어 주조방안의 절단경로에 반영됨에 따라 노후 금형의 사용 수명이 연장되면서 수작업에 의한 타발, 사상 등의 후공정이 생략되므로 불필요한 공정 단축 및 인건비를 대폭 절감할 수 있는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈 및 이를 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser head module for cutting in a casting method and a nonferrous metal casting laser cutting method using the same, and more specifically, to improve the structure so that process gas is pumped and output to a laser burning point spaced apart from a nozzle body by a gas jet needle. As a result, the gas jet needle pressurizes the process gas to the scrap cutting point without interfering with the workpiece to cut the casting method, and the laser head module is numerically controlled by the robot arm, so that the laser cutting can be cut along the cutting path according to the casting method. Therefore, it is possible to flexibly respond to changes in the specifications of the workpiece by simply correcting the cutting path of the casting method, while preventing deformation and damage to the workpiece due to the cutting of the non-impact casting method. In particular, the die casting mold Irregular scraps formed in the workpiece due to aging are detected through vision inspection and reflected in the cutting path of the casting method, thereby extending the useful life of the old mold and eliminating unnecessary processes such as punching and sanding by manual work. And it relates to a laser head module for cutting of a casting method capable of significantly reducing labor costs and a nonferrous metal casting laser cutting method using the same.

일반적으로 자동차, 전자제품을 비롯한 산업전반에 걸쳐 주조품이 널리 사용되고, 이때 주조품의 경우 주물사를 이용한 거친 제품은 물론 금형을 이용한 금형 주조법 또는 다이캐스팅(Diecasting)을 이용하는바, 이러한 금형 주조법에 의해 성형품을 성형할 경우, 금형으로부터 성형 완료되어 탈형되는 1차 성형품에는 용융금속이 유입 및 유출되는 경로인 러너(runner), 게이트(gate), 스프루(sprue), 오버 플로(overflow), 버(burr)등에 따른 부분 즉, 스크랩(S)(scrap)도 필연적으로 성형품에 함께 부착된 상태로 성형된다.In general, castings are widely used throughout the industry, including automobiles and electronic products. At this time, in the case of castings, a mold casting method using a mold or die casting is used as well as a rough product using molding sand. In this case, the primary molded product to be molded and demoulded from the mold has runners, gates, sprues, overflows, and burrs, which are paths through which molten metal flows in and out The following part, that is, the scrap (S) (scrap) is also inevitably molded in a state attached to the molded product.

그리고, 성형품을 성형한 후 타발을 거쳐 스크랩(S)을 제거하고 있지만, 특히, 다이캐스팅(Diecasting)의 다품종 주조품 생산시 고가의 금형이 제작으로 인한 제조 원가 비용이 상승 및 변칙성 스크랩이 발생되어 잦은 트러블로 인해 작업자가 타발하고 있는 실정이다. 다이캐스팅(Diecasting)의 타발공정이 수작업에 의해 망치를 포함하는 수공구 타격력을 가하여 제거되므로, 타격력에 의한 진동이 작업자의 근골격계와 피로도가 심하고 생산성 향상에 한계가 있는 실정이다.In addition, scrap (S) is removed through punching after molding the molded product, but in particular, during the production of multi-type casting products by die casting, the manufacturing cost increases due to the production of expensive molds and irregular scrap occurs, causing frequent trouble As a result, workers are being beaten. Since the punching process of diecasting is manually removed by applying a hand tool including a hammer, the vibration caused by the striking force causes severe fatigue to the musculoskeletal system of the worker, and there is a limit to improving productivity.

이에 종래에 개시된 등록특허 10-0845818호에서, 지지체, 상기 지지체 상에 승강 가능하도록 설치되고 상면부에 가공물이 안착되는 하부 금형이 결합되는 하부 테이블, 상기 하부 테이블의 상부에 승강 가능하도록 설치되고 하면부에 상기 하부 금형과 결합하여 상기 가공물에 일체로 부착된 런너를 제거하는 상부 금형이 결합되고, 상기 상부 금형이 런너가 제거된 가공물을 파지한 상태에서 원위치로 재상승하는 상부 테이블 및 상기 가공물로부터 런너가 제거된 후 하부 테이블이 상승할 때 상기 하부 테이블을 회전시켜 제거된 런너를 하방으로 낙하시키는 기어장치부를 포함하되, 상기 기어장치부는 상기 하부 테이블의 양측에 설치된 피니언 및 상기 피니언과 동일 수직선 상에 위치하도록 상기 지지체 상에 설치되어 상기 피니언이 상기 하부 테이블의 상승에 따라 동반 상승할 때 상기 피니언과 치형결합되어 상기 하부 테이블을 회전시키는 랙을 포함하는 기술이 선 제시된 바 있다.Accordingly, in Patent Registration No. 10-0845818 disclosed in the prior art, a support, a lower table that is installed to be able to move up and down on the support and a lower mold on which a workpiece is seated on the upper surface is coupled, and is installed to be able to move up and down on the top of the lower table. An upper mold is coupled to the lower mold to remove the runner integrally attached to the workpiece, and the upper mold rises again to its original position while holding the workpiece from which the runner has been removed An upper table and runner from the workpiece When the lower table rises after the is removed, a gear unit for rotating the lower table to drop the removed runner downward, wherein the gear unit is on the same vertical line as the pinion and the pinion installed on both sides of the lower table A technology including a rack installed on the support body so as to be positioned and toothed with the pinion to rotate the lower table when the pinion rises along with the rise of the lower table has been previously proposed.

그러나, 상기 종래기술은 제거된 런너가 하부로 수거될 수 있도록 하여 공간 효율성을 극대화하려는 것이나, 성형품 규격이 변경되면 금형을 모두 교체해야 하므로 비용부담이 크고, 다이캐스팅(Diecasting) 성형품이 취출되는 시점에 300~320˚ 의 고온 상태이므로 프레스 압력에 의해 성형품이 긁히거나 변형되는 문제점이 따랐다.However, the prior art is to maximize space efficiency by allowing the removed runner to be collected at the bottom, but when the molded product specification is changed, all molds must be replaced, so the cost burden is high, and at the time the diecasting molded product is taken out Since it is in a high temperature state of 300 ~ 320 °, there was a problem that the molded article was scratched or deformed by the press pressure.

이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 가스젯니들에 의해 공정가스가 노즐바디와 이격된 레이저 연소점 위치까지 압송 출력되도록 구조 개선되어가스젯니들이 피가공물에 간섭없이 스크랩 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안의 절단할 수 있고, 레이저헤드모듈이 로봇팔에 의해 수치제어되어 레이저 커팅에 의해 주조방안에 따른 절단 경로로 절단이 수행되므로, 무충격 주조방안의 절단으로 인해 피가공물 변형 및 손상이 방지됨과 더불어 주조방안의 절단경로를 간단하게 보정하는 방식으로 피가공물 규격 변경에 유연하게 대응할 수 있으며, 특히, 금형 노후로 인해 피가공물에 형성되는 변칙성 스크랩이 비전검사를 통하여 검출되어 주조방안의 절단경로에 반영됨에 따라 노후 금형의 사용 수명이 연장되면서 수작업에 의한 타발, 사상 등의 후공정이 생략되므로 불필요한 공정 단축 및 인건비를 대폭 절감할 수 있는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈 및 이를 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been conceived to solve the above problems, and the structure is improved so that the process gas is pumped and output by the gas jet needle to the position of the laser burning point spaced apart from the nozzle body, so that the gas jet needle cuts scrap without interfering with the workpiece. It is possible to cut the casting method by pressurizing the process gas to the point, and since the laser head module is numerically controlled by the robot arm and cutting is performed according to the cutting path according to the casting method by laser cutting, the cutting of the non-impact casting method In addition to preventing deformation and damage to the workpiece, it is possible to respond flexibly to changes in the workpiece specification by simply correcting the cutting path of the casting method. As it is detected and reflected in the cutting path of the casting method, the service life of the old mold is extended, and subsequent processes such as manual punching and sanding are omitted, so unnecessary process reduction and labor cost can be greatly reduced. Laser head for cutting in the casting method Its purpose is to provide a module and a non-ferrous metal casting laser cutting method using the same.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 로봇팔(R)에 의해 이동되어 피가공물(A)의 스크랩(S)을 레이저 커팅하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)에 있어서, 상기 레이저헤드모듈(20)은, 헤드케이스(21) 내부에 설치되고, 포커싱렌즈(22a)에 의해 레이저를 포커싱하여 출력하는 광출력부(22)와, 헤드케이스(21) 선단에 장착되고, 내부에 레이저 출력방향 갈수록 지름이 축소되는 원추형 경사유로(23a)가 형성되는 노즐바디(23)와, 원추형 경사유로(23a) 내부로 공정가스를 주입하는 가스포트(24)와, 노즐바디(23)에 장착되고, 원추형 경사유로(23a)와 일직선상에 일치되도록 가스젯유로(25a)가 관통되어 레이저 및 공정가스를 노즐바디(23)와 이격된 위치까지 압송 출력하는 가스젯니들(25)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve this object, the feature of the present invention is, in the cutting laser head module 20 of the casting method for laser cutting the scrap S of the workpiece A by being moved by the robot arm R, The laser head module 20 is installed inside the head case 21, the optical output unit 22 for focusing and outputting the laser by the focusing lens 22a, and mounted on the front end of the head case 21, A nozzle body 23 having a conical inclined passage 23a whose diameter is reduced in the laser output direction, a gas port 24 for injecting process gas into the conical inclined passage 23a, and a nozzle body 23 The gas jet needle 25 is mounted on the conical inclined passage 23a and passes through the gas jet passage 25a so as to line up with the conical inclined passage 23a to pressurize and output the laser and process gas to a position spaced apart from the nozzle body 23. It is characterized by including.

이때, 상기 노즐바디(23)에 냉각모듈(26)이 설치되고, 상기 가스젯니들(25)은 노즐바디(23)와 열교환되면서 냉각되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.At this time, the cooling module 26 is installed in the nozzle body 23, and the gas jet needle 25 is provided to be cooled while exchanging heat with the nozzle body 23.

또한, 상기 냉각모듈(26)에 의해 냉각되는 노즐바디(23)의 온도를 검출하는 제 1온도센서(27a)가 설치되고, 상기 노즐바디(23) 주변 온도를 검출하는 제 2온도센서(27b)가 구비되며, 제 1, 2온도센서(27a)(27b) 검출 값을 모니터링하여 제 2온도센서(27b) 검출 값을 기준으로 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 편차 범위내에 유지되도록 제어하는 결로방지모듈(27)이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a first temperature sensor 27a for detecting the temperature of the nozzle body 23 cooled by the cooling module 26 is installed, and a second temperature sensor 27b for detecting the ambient temperature of the nozzle body 23. ) is provided, and monitors the detected values of the first and second temperature sensors 27a and 27b so that the detected value of the first temperature sensor 27a is maintained within a set deviation range based on the detected value of the second temperature sensor 27b. It is characterized in that the anti-condensation module 27 for controlling is provided.

또한, 상기 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 값을 초과하면 레이저 출력오류로 판단하고 알림신호를 출력하는 레이저 출력감시모듈(28)이 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the detection value of the first temperature sensor 27a exceeds a set value, it is characterized in that a laser output monitoring module 28 is provided to determine that it is a laser output error and output a notification signal.

또한, 상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a) 전방에 보호글라스(22b)가 설치되고, 상기 가스포트(24)를 통하여 투입되는 공정가스는 보호글라스(22c) 전방에 이격된 위치에서 분사되어 에어커튼을 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, a protective glass 22b is installed in front of the focusing lens 22a of the optical output unit 22, and the process gas injected through the gas port 24 is placed in a spaced position in front of the protective glass 22c. It is characterized in that it is provided to form an air curtain by spraying.

또한, 상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a)에서 레이저 연소점(P) 사이 구간(L)에 노즐바디(23)와 가스젯니들(25)이 배치되고, 상기 가스젯니들(25)에 의해 노즐바디(23)의 경사유로(23a)가 차지하는 용적이 비교적 축소되면서, 경사유로(23a) 내에 머무르는 공정가스량이 비교적 감소되어, 가스포트(24)를 통한 공정가스 투입 압력에 대응하여 가스젯니들(25)을 통한 공정가스 분사압력이 조절되기까지 반응시간이 비교적 단축되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the nozzle body 23 and the gas jet needle 25 are disposed in the section L between the focusing lens 22a of the light output unit 22 and the laser burning point P, and the gas jet needle 25 ), the volume occupied by the inclined passage 23a of the nozzle body 23 is relatively reduced, and the amount of process gas remaining in the inclined passage 23a is relatively reduced, corresponding to the input pressure of the process gas through the gas port 24. It is characterized in that it is provided so that the reaction time is relatively shortened until the injection pressure of the process gas through the gas jet needle 25 is adjusted.

그리고, 상기 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법에 있어서, 피가공물(A)의 스크랩(S)이 형성되는 위치를 기반으로 기본 주조방안의 절단경로 값을 산출하는 경로설정단계(S10); 피가공물(A)을 주조방안의 절단지그(10) 상으로 투입하는 로딩단계(S20); 상기 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 기반으로 로봇팔(R)에 의해 레이저헤드모듈(20)이 이송되면서 레이저를 출력하여, 피가공물(A)에 형성되는 스크랩(S)을 커팅 제거하는 주조방안 레이저 절단단계(S30); 및 상기 스크랩(S)이 제거된 피가공물(A)을 배출하는 언로딩단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.And, in the non-ferrous metal casting laser cutting method using the laser head module for cutting in the casting method, path setting for calculating the cutting path value of the basic casting method based on the location where the scrap (S) of the workpiece (A) is formed Step (S10); A loading step of injecting the workpiece (A) onto the cutting jig 10 of the casting method (S20); Based on the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10), the laser head module 20 is transported by the robot arm (R) while outputting a laser, and the scrap (S) formed on the workpiece (A) ) Laser cutting step of casting method to cut and remove (S30); And an unloading step (S40) of discharging the workpiece (A) from which the scrap (S) has been removed.

이때, 상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 로딩 위치 값을 검출하고, 로딩 위치 값을 설정된 기준 로딩 위치 값과 대비하여 로딩 오차 값을 산출하며, 로딩 오차 값을 기준으로 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 보정하는 로봇팔 위치보정단계(S20-1)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, after the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 of the casting method is visually inspected to detect the loading position value, and the loading position value is compared with the set reference loading position value It is characterized in that it further comprises a robot arm position correction step (S20-1) of calculating a loading error value and correcting the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10) based on the loading error value.

또한, 상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 경로설정단계(S10)에서 설정된 기본 주조방안의 절단경로 값 외의 영역에 존재하는 변칙성 스크랩(S1)에 대한 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 검출하고, 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 경로설정단계(S10)에서 설정된 기본 주조방안의 절단경로 값에 포함시켜 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 변칙성 스크랩(S1)을 포함하여 주조방안의 절단하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, after the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 of the casting method is visually inspected to exist in an area other than the cutting path value of the basic casting method set in the path setting step (S10). Laser cutting step of casting method by detecting the cutting path value of the irregular casting method for the irregular scrap (S1) to be processed, and including the cutting path value of the irregular casting method in the cutting path value of the basic casting method set in the path setting step (S10). It is characterized in that it is provided to cut the casting method including the irregular scrap (S1) in (S30).

또한, 상기 레이저헤드모듈(20)은 로봇팔(R)에 설치되는 로테이트모듈(30)에 의해 주조방안의 절단경로가 제어되도록 구비되고, 상기 로테이트모듈(30)은, 로봇팔(R)에 설치되어 회전각도가 조절되는 센터축(31)과, 센터축(31)을 중심으로 양방향으로 연장되는 더블가이드붐(32)과, 더블가이드붐(32)에 한 쌍으로 설치되고, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)을 각각 독립적으로 직선 이송하는 한 쌍의 셔틀(33)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the laser head module 20 is provided so that the cutting path in the casting method is controlled by the rotate module 30 installed on the robot arm R, and the rotate module 30 is on the robot arm R A center shaft 31 installed to adjust the rotation angle, a double guide boom 32 extending in both directions around the center shaft 31, and a pair installed on the double guide boom 32, It is characterized in that it includes a pair of shuttles 33 that linearly transfer the laser head module 20 independently.

또한, 상기 로테이트모듈(30)은 사각형 피가공물(A)에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물(A)의 양측 변을 타고 이송되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 레이저를 출력하여 피가공물(A)의 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 제거한 후, 더블가이드붐(32)이 센터축(31)을 중심으로 회전각도가 변경된 상태로 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물의 다른 양측 변을 타고 이송되면서 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되어 피가공물(A)의 다른 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 커팅하도록 구비되며, 상기 로테이트모듈(30)은 원형 피가공물에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 센터축(31)을 중심으로 원호운동되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 각각 180˚ 회전반경 내에 스크랩(S)을 제거하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the rotate module 30 corresponds to the rectangular workpiece A, and rides the double guide boom 32 while the pair of laser head modules 20 are transported along both sides of the workpiece A. After simultaneously removing the scrap (S) formed on both sides of the workpiece (A) by outputting laser while being linearly transported independently, the double guide boom (32) rotates around the center axis (31) in a state where the rotation angle is changed. While a pair of laser head modules 20 are transported along the other side of the workpiece, they are linearly transported independently on the double guide boom 32 to cut the scrap S formed on the other side of the workpiece A. It is provided to cut at the same time, and the rotate module 30 corresponds to the circular workpiece, riding the double guide boom 32 while the pair of laser head modules 20 are circularly moved around the center axis 31 It is characterized in that it is provided to remove the scrap (S) within a 180 ° rotation radius, respectively, while being independently linearly transported.

이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 가스젯니들에 의해 공정가스가 노즐바디와 이격된 레이저 연소점 위치까지 압송 출력되도록 구조 개선되어가스젯니들이 피가공물에 간섭없이 스크랩 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안의 절단할 수 있고, 레이저헤드모듈이 로봇팔에 의해 수치제어되어 레이저 커팅에 의해 주조방안에 따른 절단 경로로 절단이 수행되므로, 무충격 주조방안의 절단으로 인해 피가공물 변형 및 손상이 방지됨과 더불어 주조방안의 절단경로를 간단하게 보정하는 방식으로 피가공물 규격 변경에 유연하게 대응할 수 있으며, 특히, 금형 노후로 인해 피가공물에 형성되는 변칙성 스크랩이 비전검사를 통하여 검출되어 주조방안의 절단경로에 반영됨에 따라 노후 금형의 사용 수명이 연장되면서 수작업에 의한 타발, 사상 등의 후공정이 생략되므로 불필요한 공정 단축 및 인건비를 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.According to the configuration and operation described above, the structure of the present invention is improved so that the gas jet needles pressurize and output the process gas to the laser combustion point spaced apart from the nozzle body, so that the gas jet needles pressurize the process gas to the scrap cutting point without interfering with the workpiece. Since the laser head module is numerically controlled by the robot arm and cutting is performed along the cutting path according to the casting method by laser cutting, deformation and damage to the workpiece due to cutting in the non-impact casting method In addition, it is possible to flexibly respond to changes in the specifications of the workpiece by simply correcting the cutting path of the casting method. In particular, irregular scrap formed on the workpiece due to mold aging is detected through vision inspection and As it is reflected in the path, the service life of old molds is extended, and post-processes such as manual punching and sanding are omitted, thereby reducing unnecessary processes and drastically reducing labor costs.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈의 냉각모듈 및 출력감시모듈을 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈의 노즐바디와 가스젯니들 배치상태를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법을 개략적으로 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법을 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법에 의한 주조방안의 절단 전, 후 상태를 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법의 변칙성 스크랩을 나타내는 구성도.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법의 로테이트모듈을 나타내는 구성도.1 is a configuration diagram showing a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram showing a cooling module and an output monitoring module of a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram showing the arrangement of a nozzle body and gas jet needles of a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a flow chart schematically showing the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a configuration diagram showing the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a configuration diagram showing the state before and after cutting of the casting method by the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a configuration diagram showing the irregular scrap of the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.
8 to 9 are configuration diagrams showing the rotation module of the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈의 냉각모듈 및 출력감시모듈을 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈의 노즐바디와 가스젯니들 배치상태를 나타내는 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cooling module and output monitoring of a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a nozzle body and gas jet needles of a laser head module for cutting in a casting method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 고강도 알루미늄 및 알루미늄 합금, 구리 및 구리 합금, 아연 및 아연 합금은 물론 마그네슘 및 마그네슘 합금, 그리고 이들의 합금을 포함하는 금속에 적용될 수 있다.The present invention can be applied to metals including high strength aluminum and aluminum alloys, copper and copper alloys, zinc and zinc alloys as well as magnesium and magnesium alloys and alloys thereof.

본 발명은 로봇팔(R)에 의해 이동되어 피가공물(A)의 스크랩(S)을 레이저 커팅하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)에 관련되며, 이때 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)은 가스젯니들에 의해 공정가스가 노즐바디와 이격된 레이저 연소점 위치까지 압송 출력되도록 구조 개선되어가스젯니들이 피가공물에 간섭없이 스크랩 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안의 절단할 수 있도록 헤드케이스(21), 광출력부(22), 노즐바디(23), 가스포트(24), 가스젯니들(25)을 포함하여 주요 구성으로 한다.The present invention relates to a laser head module 20 for cutting in a casting method that is moved by a robot arm (R) and laser cuts a scrap (S) of a workpiece (A), wherein the laser head module for cutting in the casting method (20) is structurally improved so that process gas is pumped and output to the location of the laser burning point separated from the nozzle body by the gas jet needle, and the gas jet needle pressurizes the process gas to the scrap cutting point without interfering with the workpiece to cut the casting method. The head case 21, the light output unit 22, the nozzle body 23, the gas port 24, and the gas jet needle 25 are included as main components.

본 발명에 따른 광출력부(22)는 헤드케이스(21) 내부에 설치되고, 포커싱렌즈(22a)에 의해 레이저를 포커싱하여 출력하도록 구비된다.The light output unit 22 according to the present invention is installed inside the head case 21 and is provided to focus and output a laser beam by a focusing lens 22a.

상기 광출력부(22)는 통상의 레이저를 출력하는 장치로서, 제어부에 의해 출력이 조절되도록 구비된다.The light output unit 22 is a device that outputs a conventional laser, and is provided so that the output is controlled by a control unit.

또한, 본 발명에 따른 노즐바디(23)는 헤드케이스(21) 선단에 장착되고, 내부에 레이저 출력방향 갈수록 지름이 축소되는 원추형 경사유로(23a)가 형성된다.In addition, the nozzle body 23 according to the present invention is mounted on the front end of the head case 21, and a conical inclined passage 23a whose diameter decreases in the laser output direction is formed therein.

상기 노즐바디(23)는 후술하는 가스젯니들(25)과 헤드케이스(21) 사이에 배치되는 중간부재로서, 후술하는 가스포트(24)를 통하여 주입되는 공정가스가 원추형 경사유로(23a)에 의해 압력이 높아진 상태로 가스젯니들(25)을 타고 압송된다.The nozzle body 23 is an intermediate member disposed between the gas jet needle 25 and the head case 21, which will be described later, and process gas injected through a gas port 24, which will be described later, passes through the conical inclined passage 23a. It is pressurized along the gas jet needles 25 in a state in which the pressure is increased by the pressure.

또한, 본 발명에 따른 가스포트(24)는 원추형 경사유로(23a) 내부로 공정가스를 주입하도록 구비된다.In addition, the gas port 24 according to the present invention is provided to inject process gas into the conical inclined passage 23a.

상기 가스포트(24)는 헤드케이스(21) 또는 노즐바디(23) 일측에 연결된다.The gas port 24 is connected to one side of the head case 21 or the nozzle body 23 .

또한, 본 발명에 따른 가스젯니들(25)은 노즐바디(23)에 장착되고, 원추형 경사유로(23a)와 일직선상에 일치되도록 가스젯유로(25a)가 관통되어 레이저 및 공정가스를 노즐바디(23)와 이격된 위치까지 압송 출력하도록 구비된다.In addition, the gas jet needle 25 according to the present invention is mounted on the nozzle body 23, and the gas jet passage 25a penetrates so as to coincide with the conical inclined passage 23a in a straight line to supply laser and process gas to the nozzle body. (23) and is provided to press-feed and output to a spaced position.

상기 가스젯니들(25)은 외경이 2~5mm이고, 내경은 1~1.5mm로 형성되는 관체(예컨대, 사각 또는 원형관체)로 형성된다.The gas jet needle 25 is formed as a tubular body (eg, a rectangular or circular tubular body) having an outer diameter of 2 to 5 mm and an inner diameter of 1 to 1.5 mm.

그리고, 상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a)에서 레이저 연소점(P) 사이 구간(L)에 노즐바디(23)와 가스젯니들(25)이 배치되고, 가스젯니들(25) 외경이 2~5mm인 비교적 소형 관체로 형성되며, 가스젯니들(25)에 의해 공정가스가 노즐바디(23)와 이격된 위치(예컨대, 레이저 연소점(P))까지 압송 출력되도록 구비됨에 따라 도 1과 같이 가스젯니들(25)이 피가공물(A)에 간섭없이 스크랩(S) 및 후술하는 변칙성 스크랩(S1) 커팅지점으로 공정가스를 압송하여 주조방안을 절단할 수 있다.In addition, the nozzle body 23 and the gas jet needle 25 are disposed in the section L between the focusing lens 22a of the light output unit 22 and the laser burning point P, and the gas jet needle 25 It is formed as a relatively small tube with an outer diameter of 2 to 5 mm, and the gas jet needle 25 is provided so that the process gas is pumped and output to a position spaced apart from the nozzle body 23 (eg, the laser burning point P). As shown in FIG. 1 , the gas jet needle 25 pressurizes the process gas to the cutting point of the scrap S and the irregular scrap S1 to be described below without interfering with the workpiece A, so that the casting method can be cut.

도 2에서, 상기 노즐바디(23)에 냉각모듈(26)이 설치되고, 상기 가스젯니들(25)은 노즐바디(23)와 열교환되면서 냉각되도록 구비된다.In FIG. 2 , a cooling module 26 is installed in the nozzle body 23 , and the gas jet needle 25 is cooled while exchanging heat with the nozzle body 23 .

일예로서, 상기 냉각모듈(26)은 노즐바디(23)에 냉각라인을 설치하여 구성되고, 냉각라인을 통하여 냉각수 순환되면서 노즐바디(23)을 냉각하며, 이때 노즐바디(23)와 가스젯니들(25)이 열교환되어, 가스젯니들(25)이 냉각되므로, 가스젯니들(25)이 고온에 레이저 연소점(P)에서 발생되는 열에 노출되더라도 변형 및 열손상이 방지된다.As an example, the cooling module 26 is configured by installing a cooling line in the nozzle body 23, cooling the nozzle body 23 while cooling water is circulated through the cooling line, and at this time, the nozzle body 23 and the gas jet needle Since the gas jet needles 25 are cooled by heat exchange between the gas jet needles 25, deformation and thermal damage are prevented even when the gas jet needles 25 are exposed to heat generated from the laser combustion point P at a high temperature.

또한, 상기 냉각모듈(26)에 의해 냉각되는 노즐바디(23)의 온도를 검출하는 제 1온도센서(27a)가 설치되고, 상기 노즐바디(23) 주변 온도를 검출하는 제 2온도센서(27b)가 구비된다.In addition, a first temperature sensor 27a for detecting the temperature of the nozzle body 23 cooled by the cooling module 26 is installed, and a second temperature sensor 27b for detecting the ambient temperature of the nozzle body 23. ) is provided.

그리고, 상기 제 1, 2온도센서(27a)(27b) 검출 값을 모니터링하여 제 2온도센서(27b) 검출 값을 기준으로 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 편차 범위내에 유지되도록 제어하는 결로방지모듈(27)이 구비된다.In addition, by monitoring the detected values of the first and second temperature sensors 27a and 27b, based on the detected value of the second temperature sensor 27b, the detected value of the first temperature sensor 27a is controlled to be maintained within a set deviation range. A condensation prevention module 27 is provided.

이에 상기 냉각모듈(26)을 이용한 냉각과정 중에 결로방지모듈(27)이 주변 온도를 고려하여 냉각온도를 제어하므로 급격한 온도차로 인한 노즐바디(23) 내부 결로현상을 방지할 수 있다.Therefore, since the condensation prevention module 27 controls the cooling temperature in consideration of the ambient temperature during the cooling process using the cooling module 26, condensation inside the nozzle body 23 due to a rapid temperature difference can be prevented.

또한, 상기 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 값을 초과하면 레이저 출력오류로 판단하고 알림신호를 출력하는 레이저 출력감시모듈(28)이 구비된다.In addition, a laser output monitoring module 28 is provided which determines that the detection value of the first temperature sensor 27a exceeds a set value and outputs a notification signal upon determining that it is a laser output error.

이처럼 상기 레이저 출력감시모듈(28)에 의해 레이저 출력 오류를 실시간으로 감지하여 고가의 장비 손상을 방지할 수 있다.In this way, damage to expensive equipment can be prevented by detecting a laser output error in real time by the laser output monitoring module 28 .

도 3에서, 상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a) 전방에 보호글라스(22b)가 설치되고, 상기 가스포트(24)를 통하여 투입되는 공정가스는 보호글라스(22c) 전방에 이격된 위치에서 분사되어 에어커튼을 형성하도록 구비된다.In FIG. 3, a protective glass 22b is installed in front of the focusing lens 22a of the light output unit 22, and the process gas injected through the gas port 24 is spaced apart in front of the protective glass 22c. It is provided to form an air curtain by spraying at a location.

이처럼, 상기 가스포트(24)에서 출력되는 공정가스에 의해 보호글라스(22b) 표면이 클리닝됨과 더불어 에어커튼 보호막을 형성하여 이물질에 의해 오염이 방지되는 이점이 있다. As such, the surface of the protective glass 22b is cleaned by the process gas output from the gas port 24, and contamination by foreign substances is prevented by forming an air curtain protective film.

또한, 상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a)에서 레이저 연소점(P) 사이 구간(L)에 노즐바디(23)와 가스젯니들(25)이 배치되고, 상기 가스젯니들(25)에 의해 노즐바디(23)의 경사유로(23a)가 차지하는 용적이 비교적 축소되면서, 경사유로(23a) 내에 머무르는 공정가스량이 비교적 감소되도록 구성된다.In addition, the nozzle body 23 and the gas jet needle 25 are disposed in the section L between the focusing lens 22a of the light output unit 22 and the laser burning point P, and the gas jet needle 25 ), the volume occupied by the inclined passage 23a of the nozzle body 23 is relatively reduced, and the amount of process gas remaining in the inclined passage 23a is relatively reduced.

이에 상기 가스포트(24)를 통한 공정가스 투입 압력에 대응하여 가스젯니들(25)을 통한 공정가스 분사압력이 조절되기까지 반응시간이 비교적 단축되도록 구비됨에 따라 주조방안의 절단 공정에서 레이저 커팅 두께에 대응하여 공정가스 분사압력이 정밀하게 제어되므로 주조방안의 절단효율이 향상됨과 더불어 다양한 두께의 스크랩(S) 및 변칙성 스크랩(S1)을 효과적으로 커팅할 수 있다.Accordingly, since the reaction time is relatively shortened until the process gas injection pressure through the gas jet needle 25 is adjusted in response to the process gas input pressure through the gas port 24, the laser cutting thickness in the cutting process of the casting method is provided. Correspondingly, since the injection pressure of the process gas is precisely controlled, the cutting efficiency of the casting method is improved, and scrap (S) and irregular scrap (S1) of various thicknesses can be effectively cut.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법을 개략적으로 나타내는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법을 나타내는 구성도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법에 의한 주조방안의 절단 전, 후 상태를 나타내는 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법의 변칙성 스크랩을 나타내는 구성도이며, 도 8 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 커팅을 이용한 주조방안의 절단공법의 로테이트모듈을 나타내는 구성도이다.Figure 4 is a flow chart schematically showing the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a configuration showing the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention Figure 6 is a configuration diagram showing the state before and after cutting of the casting method by the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a configuration diagram according to an embodiment of the present invention It is a configuration diagram showing the irregular scrap of the cutting method of the casting method using laser cutting, and FIGS. 8 to 9 are diagrams showing the rotation module of the cutting method of the casting method using laser cutting according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법은, 레이저헤드모듈이 로봇팔에 의해 수치제어되어 레이저 커팅에 의해 주조방안에 따른 절단 경로로 절단이 수행되므로, 무충격 주조방안의 절단으로 인해 피가공물 변형 및 손상이 방지됨과 더불어 주조방안의 절단경로를 간단하게 보정하는 방식으로 피가공물 규격 변경에 유연하게 대응할 수 있으며, 특히, 금형 노후로 인해 피가공물에 형성되는 변칙성 스크랩이 비전검사를 통하여 검출되어 주조방안의 절단경로에 반영됨에 따라 노후 금형의 사용 수명이 연장되면서 수작업에 의한 타발, 사상 등의 후공정이 생략되므로 불필요한 공정 단축 및 인건비를 대폭 절감할 수 있도록 경로설정단계(S10), 로딩단계(S20), 주조방안 레이저 절단단계(S30), 언로딩단계(S40)를 포함하여 주요 구성으로 한다.According to the present invention, the non-ferrous metal casting laser cutting method using the laser head module for cutting of the casting method is non-impact-free because the laser head module is numerically controlled by a robot arm and the laser cutting is performed along the cutting path according to the casting method. In addition to preventing deformation and damage to the workpiece due to cutting of the casting method, it is possible to respond flexibly to changes in the workpiece specification by simply correcting the cutting path of the casting method. As scrap is detected through vision inspection and reflected in the cutting path of the casting method, the service life of old molds is extended, and post-processes such as manual punching and finishing are omitted, thereby reducing unnecessary processes and drastically reducing labor costs. The main configuration includes a setting step (S10), a loading step (S20), a casting method laser cutting step (S30), and an unloading step (S40).

1. 경로설정단계(S10)1. Route setting step (S10)

본 발명에 따른 경로설정단계(S10)는, 피가공물(A)의 스크랩(S)이 형성되는 위치를 기반으로 기본 주조방안의 절단경로 값을 산출하는 단계이다.The path setting step (S10) according to the present invention is a step of calculating the cutting path value of the basic casting method based on the position where the scrap (S) of the workpiece (A) is formed.

상기 경로설정단계(S10)는 컴퓨터(예컨대, 3D CAD/CAM 프로그램)를 이용해 피가공물(A)을 설계를 하고, 그 설계 데이터를 토대로 로봇팔(R)을 작동시키는 NC(수치제어) 프로그램을 작성하여, 자동으로 스크랩(S) 위치를 주조방안의 절단할 수 있도록 기본 주조방안의 절단경로 값을 산출하게 된다.The path setting step (S10) is to design the workpiece (A) using a computer (eg, 3D CAD / CAM program), and the NC (numerical control) program for operating the robot arm (R) based on the design data By creating, the cutting path value of the basic casting plan is calculated so that the scrap (S) position can be automatically cut in the casting plan.

여기서, 상기 스크랩(S)은 런너, 오버플로우를 포함하는 다이캐스팅(Diecasting) 제품에서는 주조시 필연적으로 형성되는 부분을 일컫는다. Here, the scrap (S) refers to a part that is inevitably formed during casting in a die-casting product including a runner and an overflow.

2. 로딩단계(S20)2. Loading step (S20)

본 발명에 따른 로딩단계(S20)는, 피가공물(A)을 주조방안의 절단지그(10) 상으로 투입하는 단계이다.The loading step (S20) according to the present invention is a step of putting the workpiece (A) onto the cutting jig 10 of the casting method.

상기 로딩단계(S20)는 주조 금형이 형개 작동되면, 도 2처럼 별도의 로봇팔이 피가공물(A)을 클램핑한 상태로 취출하여 주조방안의 절단지그(10) 상으로 로딩하고, 이때 로봇팔과 주조방안의 절단지그(10)는 피가공물(A)이 특정 지점을 기준으로 항상 설정된 위치에 안착되도록 설정된다. In the loading step (S20), when the casting mold is operated to open the mold, a separate robot arm takes out the workpiece (A) in a clamped state and loads it onto the cutting jig 10 in the casting method, as shown in FIG. 2, at which time the robot arm And the cutting jig 10 of the casting method is set so that the workpiece (A) is always seated at a set position based on a specific point.

3. 로봇팔 위치보정단계(S20-1)3. Robot arm position correction step (S20-1)

본 발명에 따른 로봇팔 위치보정단계(S20-1)는, 상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 로딩 위치 값을 검출하고, 로딩 위치 값을 설정된 기준 로딩 위치 값과 대비하여 로딩 오차 값을 산출하며, 로딩 오차 값을 기준으로 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 보정하는 단계이다.In the robot arm position correction step (S20-1) according to the present invention, after the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 in the casting method is visually inspected to detect the loading position value. and comparing the loading position value with the set reference loading position value to calculate a loading error value, and correcting the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10) based on the loading error value.

즉, 상기 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사 시, 피가공물(A)의 외곽라인 또는 특정 부위를 기준으로 로딩 위치 값을 검출하고, 로딩 위치 값을 기준으로 기본 주조방안의 절단경로 값을 실시간으로 보정된다.That is, during vision inspection of the workpiece A loaded on the cutting jig 10 of the casting method, the loading position value is detected based on the outer line or a specific part of the workpiece A, and the loading position value As a standard, the cutting path value of the basic casting method is corrected in real time.

이처럼 상기 피가공물(A)이 로딩되는 중에 오차가 발생되더라도 오차에 대응하여 기본 주조방안의 절단경로 값이 보정됨에 따라 후술하는 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 레이저 커팅이 정밀하면서 커팅불량이 방지된다.In this way, even if an error occurs while the workpiece (A) is being loaded, as the cutting path value of the basic casting method is corrected in response to the error, laser cutting is precise and cutting defects are prevented in the laser cutting step (S30) of the casting method described later. do.

또한, 상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 경로설정단계(S10)에서 설정된 기본 주조방안의 절단경로 값 외의 영역에 존재하는 변칙성 스크랩(S1)에 대한 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 검출하도록 구비된다.In addition, after the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 of the casting method is visually inspected to exist in an area other than the cutting path value of the basic casting method set in the path setting step (S10). It is provided to detect the cutting path value of the irregular casting method for the irregular scrap (S1).

일예로서, 도 7처럼 다이캐스팅(Diecasting) 금형의 노후로 인해 의도치 않게 형성되는 플래쉬, 버어를 포함하는 변칙성 스크랩(S1)이 발생시, 비전검사를 통하여 변칙성 스크랩(S1)에 대한 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 산출하도록 구비된다.As an example, as shown in FIG. 7, when an irregular scrap (S1) including a flash and a burr that is unintentionally formed due to the aging of a diecasting mold occurs, cutting of the irregular casting method for the irregular scrap (S1) through vision inspection It is provided to calculate the path value.

그리고, 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 경로설정단계(S10)에서 산출된 기본 주조방안의 절단경로 값에 포함시켜 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 변칙성 스크랩(S1)을 포함하여 주조방안의 절단(레이저 커팅)하도록 구비된다.In addition, the cutting path value of the irregular casting plan is included in the cutting path value of the basic casting plan calculated in the path setting step (S10), and the casting plan is cut including the irregular scrap (S1) in the casting plan laser cutting step (S30). (laser cutting).

이처럼 금형 노후로 인해 피가공물(A)에 형성되는 변칙성 스크랩(S1)이 비전검사를 통하여 검출되어 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 스크랩(S)과 함께 주조방안이 절단되도록 구성되므로, 금형이 일부 손상되더라도 유지보수 없이 지속적으로 사용할 수 있고, 수작업에 의한 후처리공정이 생략되므로 불필요한 공정 및 인건비를 대폭 절감할 수 있는 이점이 있다. In this way, since the irregular scrap (S1) formed on the workpiece (A) due to the aging of the mold is detected through vision inspection and the casting plan is configured to be cut together with the scrap (S) in the casting plan laser cutting step (S30), the mold Even if it is partially damaged, it can be continuously used without maintenance, and since the manual post-processing process is omitted, unnecessary processes and labor costs can be greatly reduced.

4. 주조방안 레이저 절단단계(S30)4. Casting method laser cutting step (S30)

본 발명에 따른 주조방안 레이저 절단단계(S30)는, 상기 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 기반으로 로봇팔(R)에 의해 레이저헤드모듈(20)이 이송되면서 레이저를 출력하여, 피가공물(A)에 형성되는 스크랩(S)을 커팅 제거하는 단계이다.In the casting method laser cutting step (S30) according to the present invention, the laser head module 20 is transported by the robot arm R based on the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10), and the laser It is a step of cutting and removing the scrap (S) formed on the workpiece (A) by outputting.

상기 주조방안 레이저 절단단계(S30)는 레이저헤드모듈(20)이 주조방안의 절단경로 값을 기반으로 이송되고, 도 6과 같이 스크랩(S)이 형성되는 구간에서 레이저를 출력하여 주조방안의 절단공정이 수행된다.In the casting method laser cutting step (S30), the laser head module 20 is transferred based on the cutting path value of the casting method, and as shown in FIG. 6, laser is output in the section where the scrap S is formed to cut the casting method. process is carried out.

이처럼 레이저헤드모듈(20)이 로봇팔(R)에 의해 수치제어되어 레이저 커팅에 의해 주조방안에 따른 절단 경로로 절단이 수행되므로, 무충격 스크랩 커팅으로 인한 피가공물(A) 변형 및 손상이 방지되고, 특히, 피가공물(A) 규격 변경에 대응하여 주조방안의 절단경로를 변경하는 방식으로 유연하게 대응할 수 있는 이점이 있다.As such, since the laser head module 20 is numerically controlled by the robot arm R and cutting is performed along the cutting path according to the casting method by laser cutting, deformation and damage to the workpiece A due to non-impact scrap cutting is prevented. And, in particular, there is an advantage of being able to respond flexibly by changing the cutting path of the casting method in response to the change in the standard of the workpiece (A).

도 8 내지 도 9에서, 상기 레이저헤드모듈(20)은 로봇팔(R)에 설치되는 로테이트모듈(30)에 의해 주조방안의 절단경로가 제어되도록 구비된다.8 to 9, the laser head module 20 is provided so that the cutting path in the casting method is controlled by the rotate module 30 installed on the robot arm R.

상기 로테이트모듈(30)은, 로봇팔(R)에 설치되어 회전각도가 조절되는 센터축(31)과, 센터축(31)을 중심으로 양방향으로 연장되는 더블가이드붐(32)과, 더블가이드붐(32)에 한 쌍으로 설치되고, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)을 각각 독립적으로 직선 이송하는 한 쌍의 셔틀(33)을 포함한다.The rotate module 30 includes a center axis 31 installed on the robot arm R and having an adjustable rotation angle, a double guide boom 32 extending in both directions around the center axis 31, and a double guide A pair of shuttles 33 are installed on the boom 32 and linearly transport the pair of laser head modules 20 independently.

일예로서, 도 8처럼 상기 로테이트모듈(30)은 사각형 피가공물(A)에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물(A)의 양측 변을 타고 이송되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 레이저를 출력하여 피가공물(A)의 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 제거한 후, 더블가이드붐(32)이 센터축(31)을 중심으로 회전각도가 변경된 상태로 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물의 다른 양측 변을 타고 이송되면서 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되어 피가공물(A)의 다른 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 커팅하도록 구비된다.As an example, as shown in FIG. 8, the rotate module 30 corresponds to the rectangular workpiece A, and while the pair of laser head modules 20 are transported along both sides of the workpiece A, the double guide boom ( 32) while being linearly transported independently while outputting a laser to simultaneously remove the scrap (S) formed on both sides of the workpiece (A), the double guide boom (32) rotates around the center axis (31) Scrap formed on the other side of the workpiece (A) by being linearly transported independently on the double guide boom (32) while the pair of laser head modules (20) are transported along the other side of the workpiece (A) in a state where is changed. (S) is provided to cut simultaneously.

도 9에서, 상기 로테이트모듈(30)은 원형 피가공물에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 센터축(31)을 중심으로 원호운동되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 각각 180˚ 회전반경 내에 스크랩(S)을 제거하도록 구비된다.In FIG. 9, the rotate module 30 independently rides the double guide boom 32 while the pair of laser head modules 20 are circularly moved around the center axis 31 in response to the circular workpiece. It is provided to remove the scrap (S) within a 180° rotation radius, respectively, while being linearly transported.

이처럼 상기 레이저헤드모듈(20)이 한 쌍으로 구비되어 180˚ 영역에서 각각 주조방안의 절단공정을 수행함에 따라 주조방안의 절단공정의 사이클타임이 50% 단축되는 이점이 있다.As such, since the laser head module 20 is provided as a pair and performs the cutting process of each casting method in the 180° area, there is an advantage in that the cycle time of the cutting process of the casting method is reduced by 50%.

5. 언로딩단계(S40)5. Unloading step (S40)

본 발명에 따른 언로딩단계(S40)는, 상기 스크랩(S)이 제거된 피가공물(A)을 배출하는 단계이다.The unloading step (S40) according to the present invention is a step of discharging the workpiece (A) from which the scrap (S) has been removed.

상기 언로딩단계(S40)는 상기 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 스크랩(S) 및 변칙성 스크랩(S1)이 제거되면, 별도의 로봇팔이 피가공물(A)을 클램핑한 상태로 이송하여 배출하고, 이어서 피가공물(A) 신규로 투입하게 된다.In the unloading step (S40), when the scrap (S) and the irregular scrap (S1) are removed in the casting method laser cutting step (S30), a separate robot arm transfers and discharges the workpiece (A) in a clamped state. Then, the workpiece (A) is newly introduced.

한편, 상기 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 제거된 스크랩(S) 및 변칙성 스크랩(S1)은 별도의 컨베이어를 타고 주조장치의 용해로 측으로 수거 이송되도록 구비된다.On the other hand, the scrap (S) and the irregular scrap (S1) removed in the laser cutting step (S30) of the casting method are provided to be collected and transported to the melting furnace side of the casting device on a separate conveyor.

10: 주조방안의 절단지그 20: 레이저헤드모듈
30: 로테이트모듈 10: cutting jig in the casting method 20: laser head module
30: Rotate module

Claims (11)

로봇팔(R)에 의해 이동되어 피가공물(A)의 스크랩(S)을 레이저 커팅하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈(20)에 있어서,
상기 레이저헤드모듈(20)은,
헤드케이스(21) 내부에 설치되고, 포커싱렌즈(22a)에 의해 레이저를 포커싱하여 출력하는 광출력부(22)와,
헤드케이스(21) 선단에 장착되고, 내부에 레이저 출력방향 갈수록 지름이 축소되는 원추형 경사유로(23a)가 형성되는 노즐바디(23)와,
원추형 경사유로(23a) 내부로 공정가스를 주입하는 가스포트(24)와,
노즐바디(23)에 장착되고, 원추형 경사유로(23a)와 일직선상에 일치되도록 가스젯유로(25a)가 관통되어 레이저 및 공정가스를 노즐바디(23)와 이격된 위치까지 압송 출력하는 가스젯니들(25)을 포함하고,
상기 노즐바디(23)에 냉각모듈(26)이 설치되고, 상기 가스젯니들(25)은 노즐바디(23)와 열교환되면서 냉각되도록 구비되며,
상기 냉각모듈(26)에 의해 냉각되는 노즐바디(23)의 온도를 검출하는 제 1온도센서(27a)가 설치되고, 상기 노즐바디(23) 주변 온도를 검출하는 제 2온도센서(27b)가 구비되며, 제 1, 2온도센서(27a)(27b) 검출 값을 모니터링하여 제 2온도센서(27b) 검출 값을 기준으로 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 편차 범위내에 유지되도록 제어하는 결로방지모듈(27)이 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈.In the laser head module 20 for cutting in a casting method that is moved by the robot arm R and laser cuts the scrap S of the workpiece A,
The laser head module 20,
An optical output unit 22 installed inside the head case 21 and focusing and outputting a laser by a focusing lens 22a;
A nozzle body 23 mounted on the front end of the head case 21 and having a conical inclined passage 23a having a diameter reduced in the laser output direction therein,
A gas port 24 for injecting process gas into the conical inclined passage 23a;
It is mounted on the nozzle body 23 and passes through the gas jet passage 25a so as to line up with the conical inclined passage 23a to pressurize and output the laser and process gas to a position separated from the nozzle body 23. Includes a needle (25),
A cooling module 26 is installed in the nozzle body 23, and the gas jet needle 25 is cooled while exchanging heat with the nozzle body 23.
A first temperature sensor 27a detecting the temperature of the nozzle body 23 cooled by the cooling module 26 is installed, and a second temperature sensor 27b detects the ambient temperature of the nozzle body 23. It is provided, and monitors the detected values of the first and second temperature sensors 27a and 27b to control the detected value of the first temperature sensor 27a based on the detected value of the second temperature sensor 27b to be maintained within a set deviation range. A laser head module for cutting in a casting method, characterized in that the anti-condensation module 27 is provided. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제 1온도센서(27a) 검출 값이 설정된 값을 초과하면 레이저 출력오류로 판단하고 알림신호를 출력하는 레이저 출력감시모듈(28)이 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈.According to claim 1,
A laser head module for cutting in a casting method, characterized in that a laser output monitoring module 28 is provided to determine a laser output error and output a notification signal when the detection value of the first temperature sensor 27a exceeds a set value. 제 1항에 있어서,
상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a) 전방에 보호글라스(22b)가 설치되고, 상기 가스포트(24)를 통하여 투입되는 공정가스는 보호글라스(22c) 전방에 이격된 위치에서 분사되어 에어커튼을 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈.According to claim 1,
A protective glass 22b is installed in front of the focusing lens 22a of the light output unit 22, and the process gas injected through the gas port 24 is sprayed from a spaced position in front of the protective glass 22c. A laser head module for cutting in a casting method, characterized in that it is provided to form an air curtain. 제 1항에 있어서,
상기 광출력부(22)의 포커싱 렌즈(22a)에서 레이저 연소점(P) 사이 구간(L)에 노즐바디(23)와 가스젯니들(25)이 배치되고, 상기 가스젯니들(25)에 의해 노즐바디(23)의 경사유로(23a)가 차지하는 용적이 비교적 축소되면서, 경사유로(23a) 내에 머무르는 공정가스량이 비교적 감소되어, 가스포트(24)를 통한 공정가스 투입 압력에 대응하여 가스젯니들(25)을 통한 공정가스 분사압력이 조절되기까지 반응시간이 비교적 단축되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈.According to claim 1,
A nozzle body 23 and a gas jet needle 25 are disposed in a section L between the focusing lens 22a of the light output unit 22 and the laser burning point P, and the gas jet needle 25 As the volume occupied by the inclined passage 23a of the nozzle body 23 is relatively reduced, the amount of process gas remaining in the inclined passage 23a is relatively reduced, and the gas jet responds to the input pressure of the process gas through the gas port 24. A laser head module for cutting in a casting method, characterized in that it is provided so that the reaction time is relatively shortened until the injection pressure of the process gas through the needle (25) is adjusted. 제 1항, 제 4 내지 제 6항 중 어느 한 항의 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법에 있어서,
피가공물(A)의 스크랩(S)이 형성되는 위치를 기반으로 기본 주조방안의 절단경로 값을 산출하는 경로설정단계(S10);
피가공물(A)을 주조방안의 절단지그(10) 상으로 투입하는 로딩단계(S20);
상기 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 기반으로 로봇팔(R)에 의해 레이저헤드모듈(20)이 이송되면서 레이저를 출력하여, 피가공물(A)에 형성되는 스크랩(S)을 커팅 제거하는 주조방안 레이저 절단단계(S30); 및
상기 스크랩(S)이 제거된 피가공물(A)을 배출하는 언로딩단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법.In the non-ferrous metal casting laser cutting method using the cutting laser head module of any one of claims 1 and 4 to 6,
A path setting step (S10) of calculating the cutting path value of the basic casting method based on the position where the scrap (S) of the workpiece (A) is formed;
A loading step of injecting the workpiece (A) onto the cutting jig 10 of the casting method (S20);
Based on the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10), the laser head module 20 is transported by the robot arm (R) while outputting a laser, and the scrap (S) formed on the workpiece (A) ) Laser cutting step of casting method to cut and remove (S30); and
An unloading step (S40) of discharging the workpiece (A) from which the scrap (S) is removed. 제 7항에 있어서,
상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 로딩 위치 값을 검출하고, 로딩 위치 값을 설정된 기준 로딩 위치 값과 대비하여 로딩 오차 값을 산출하며, 로딩 오차 값을 기준으로 경로설정단계(S10)에서 설정된 주조방안의 절단경로 값을 보정하는 로봇팔 위치보정단계(S20-1)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법.According to claim 7,
After the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 of the casting method is visually inspected to detect the loading position value, and the loading position value is compared with the set standard loading position value for loading error. The cutting of the casting method, characterized in that it further comprises a robot arm position correction step (S20-1) of calculating the value and correcting the cutting path value of the casting method set in the path setting step (S10) based on the loading error value. Non-ferrous metal casting laser cutting method using a laser head module. 제 7항에 있어서,
상기 로딩단계(S20) 이후, 주조방안의 절단지그(10) 상에 로딩된 피가공물(A)을 비전검사하여 경로설정단계(S10)에서 설정된 기본 주조방안의 절단경로 값 외의 영역에 존재하는 변칙성 스크랩(S1)에 대한 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 검출하고, 변칙성 주조방안의 절단경로 값을 경로설정단계(S10)에서 설정된 기본 주조방안의 절단경로 값에 포함시켜 주조방안 레이저 절단단계(S30)에서 변칙성 스크랩(S1)을 포함하여 주조방안의 절단하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법.According to claim 7,
After the loading step (S20), the workpiece (A) loaded on the cutting jig 10 of the casting method is visually inspected to detect anomalies that exist in an area other than the cutting path value of the basic casting method set in the path setting step (S10). The cutting path value of the irregular casting plan for scrap (S1) is detected, and the cutting path value of the irregular casting plan is included in the cutting path value of the basic casting plan set in the path setting step (S10) to laser cut the casting plan (S30). ) A non-ferrous metal casting laser cutting method using a laser head module for cutting of a casting method, characterized in that it is provided to cut the casting method including irregular scrap (S1) in ). 제 7항에 있어서,
상기 레이저헤드모듈(20)은 로봇팔(R)에 설치되는 로테이트모듈(30)에 의해 주조방안의 절단경로가 제어되도록 구비되고,
상기 로테이트모듈(30)은,
로봇팔(R)에 설치되어 회전각도가 조절되는 센터축(31)과,
센터축(31)을 중심으로 양방향으로 연장되는 더블가이드붐(32)과,
더블가이드붐(32)에 한 쌍으로 설치되고, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)을 각각 독립적으로 직선 이송하는 한 쌍의 셔틀(33)을 포함하는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법.According to claim 7,
The laser head module 20 is provided so that the cutting path in the casting method is controlled by the rotate module 30 installed on the robot arm R,
The rotate module 30,
A center axis 31 installed on the robot arm R and having an adjustable rotation angle;
A double guide boom 32 extending in both directions around the center axis 31;
A laser head for cutting in a casting method, characterized in that it includes a pair of shuttles 33 installed in a pair on the double guide boom 32 and linearly transporting the pair of laser head modules 20 independently, respectively. Non-ferrous metal casting laser cutting method using module. 제 10항에 있어서,
상기 로테이트모듈(30)은 사각형 피가공물(A)에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물(A)의 양측 변을 타고 이송되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 레이저를 출력하여 피가공물(A)의 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 제거한 후, 더블가이드붐(32)이 센터축(31)을 중심으로 회전각도가 변경된 상태로 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 피가공물의 다른 양측 변을 타고 이송되면서 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되어 피가공물(A)의 다른 양측 변에 형성되는 스크랩(S)을 동시에 커팅하도록 구비되며,
상기 로테이트모듈(30)은 원형 피가공물에 대응하여, 한 쌍의 레이저헤드모듈(20)이 센터축(31)을 중심으로 원호운동되는 중에 더블가이드붐(32)을 타고 독립적으로 직선 이송되면서 각각 180˚ 회전반경 내에 스크랩(S)을 제거하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 주조방안의 절단용 레이저 헤드 모듈을 이용한 비철금속 주조 레이저 절단방법.According to claim 10,
Corresponding to the rectangular workpiece (A), the rotate module 30 independently rides the double guide boom 32 while the pair of laser head modules 20 are transported along both sides of the workpiece A. After the laser is output while being linearly transported to simultaneously remove the scraps (S) formed on both sides of the workpiece (A), the double guide boom (32) rotates around the center axis (31) in a state where the rotation angle is changed. While the laser head module 20 is transported along the other side of the workpiece, it is independently linearly transported along the double guide boom 32, simultaneously cutting the scrap (S) formed on the other side of the workpiece (A) provided to do
Corresponding to the circular workpiece, the rotate module 30 is independently linearly transported on the double guide boom 32 while the pair of laser head modules 20 are circularly moved around the center axis 31, respectively. Non-ferrous metal casting laser cutting method using a laser head module for cutting in the casting method, characterized in that provided to remove the scrap (S) within a 180 ° rotation radius.
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