KR102597529B1 - 조관파이프 제조를 위한 레이저 절단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 조관 파이프 절단장치에 관한 것으로 파이프의 절단면을 절단의 의도대로 신속하고 정확하게 절단하며, 파이프 조관 속도에 맞추어 조관 속도를 늦추지 않고 절단하며, 재료의 손실을 최소화 하는 장치에 관한 것이다. 조관되어 이동하는 파이프 절단위치에 척을 이용하여 고정하고 레이저로 회전 절단하며, 절단 후 파이프 이송 속도에 대응하여 절단위치로 이동하여 절단 동작을 반복하는 장치이다. 이는 파이프 생산성을 높이며, 절단의 품질도 높이는 효과가 있다. 이를 통하여 원가절감의 효과도 볼 수 있다.

Description

조관파이프 제조를 위한 레이저 절단 장치{Laser cutting device for manufacturing pipe}

본 발명은 레이저 조관 파이프 절단장치에 관한 것으로 파이프의 절단면을 절단의 의도대로 신속하고 정확하게 절단하며, 파이프 조관 속도에 맞추어 조관 속도를 늦추지 않고 절단하며, 재료의 손실을 최소화 하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 파이프를 절단하기 위해 소구경의 파이프는 쇠톱을 이용하거나 절단칼날을 파이프의 외주면에 밀은 상태로 계속적인 회전을 통해 절단하는 방법이 사용된다. 또한, 종래의 대구경의 파이프는 파이프의 외주면에 컷팅되야 할 위치를 표시한 후 컷팅기를 이용하여 작업자가 파이프를 절단하는 방법이 있다.

근래에 와서는 산소절단기를 사용 파이프를 절단하는 방이 사용되었으나, 산소절단기의 불꽃에 의해 화재 및 작업자가 상해에 노출된다는 단점이 있으며, 이를 개선하기위해 레이저 절단기를 사용하지만 레이저를 이용한 파이프 절단은 레이저의 노즐위치 선정과 함께 파이프 이송 속도를 정밀하게 제어해야 한다는 단점이 있다.

이를 개선한 진보된 장치는 파이프를 원하는 길로 자동으로 절단할 수 있도록 레이저 노즐의 위치를 이동시키면서 절단하는 장치가 개발 되었으며, 상기의 기술은 파이프를 가장 정확하고 빠르게 절단할 수 있지만, 조관라인에서 생산되는 파이프에 대하여 조관 속도를 맞추어 파이프를 절단하기 위해서는 파이프를 임의의 길이로 절단한 상태에서 세부적으로 새로이 절단해야 하거나, 조관 라인의 속도를 줄여야하는 단점이 있다.

KR10-2107432B1, KR10-1470375B1

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본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 주된 목적은 파이프의 외주면을 따라 회전하는 레이저 노즐을 이용하여 파이프를 절단하되, 조관라인의 한쪽 끝은 지지하고 있는 이동가능한 척(Chuck)에 레이저 절단 노즐을 설치하고, 조관된 파이프를 잡은 척(chuck)의 위치에서 레이저 노즐을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하여 파이프를 절단한다. 이때 척(chuck)은 파이프의 절단위치에 고정되므로 조관 속도와 동일하게 조관의 길이 방향으로 이동하게 되어 조관 속도를 줄이지 않는다.

빠른 커팅 시간으로 커팅이 끝나면 파이프를 잡았던 척이 풀리고 다음 절단 위치로 이동하게 되는데 이때는 조관의 길이방향과 반대 방향으로 이동하기 때문에 짧은 시간 내에 절단 위치에 도달하게 된다. 절단 위치에 도달하게 되면 레이저 노즐이 부착된 척(Chuck)이 다시 파이프를 쥐게 되고 커팅이 시작되는데, 이때의 레이저 노즐은 직전의 회전방향과 반대방향으로 회전하면서 절단하게 된다. 반대 방향으로 회전하는 것으로 직전의 레이저 노즐 회전 방향과 반대로 회전하여 광섬유 라인의 꼬임을 방지하고, 레이저 노즐이 필요 없는 동작을 하지 않는 효과가 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해 본 발명은 조관된 파이프 이송을 위한 로더(Loader)는 파이프를 일정한 속도로 이송시켜 주며 파이프 길이를 측정하며, 측정된 파이프길이 정보를 레이저 척 모듈에 전송하는 것을 목적으로 한다.

레이저 척 모듈에서 수집된 파이프 길이정보를 이용하여 절단 위치를 정의하며, 정의된 절단위치로 레이저 척 모듈이 절단 위치로 이동하며, 이동이 완료 되면 이송중인 파이프를 쥐게하는 것을 목적으로 한다.

레이저 척 모듈이 고정되면 레이저 절단 모듈이 파이프 중심축을 중심으로 회전하며 절단한다. 절단이 끝나면 로더로 부터 다음 절단의 위치를 정의하기 위해 정보를 입력받고 척을 풀어 절단위치로 이동하는 것을 목적으로 한다.

레이저 척 모듈이 절단위치에 도착하면 파이프를 쥐고 레이저 절단 모듈이 파이프 중심축을 중심으로 회전 절단하는데 이때의 회전 방향은 직전의 회전 방향과 반대방향으로 회전하며 절단하는 것을 목적으로 한다. 상기의 절단 과정을 반복 수행하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 조관 생산 라인용 파이프 절단장치는, 조관 생산라인에 직접 연결하여 연속 생산되는 파이프를 가장 빠르게 자동으로 절단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 파이프 절단장치는 구조가 간단할 뿐만 아니라 조관 파이프의 배출 척(Chuck)에 설치된 레이저를 이용하여 파이프의 길이를 균일하게 절단할 수 있을 뿐만 아니라 척(Chuck)의 위치가 조관파이프이 이동속도와 동일하게 이동하므로 조관 파이프의 이동 속도를 줄이지 않아 파이프 생산의 효율을 높일 수 있다. 레이저의 빠른 절단 속도와 빠른 척(Chuk)의 이동속도를 통하여 다양한 길이의 파이프를 효율적으로 절단하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 조관 생산 라인에서 파이프의 후단이 수직으로 가공된 파이프의 선단을 수직 가공함으로써 파이프의 길이를 균일하게 절단하는 동시에 파이프의 양면이 모두 수직 가공되도록 함으로써 제품의 품질이 향상되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 파이프의 공급 및 배출을 자동으로 수행할 뿐만 아니라 파이프 잔재를 최소화 할수 있어 작업의 효율 향상과 원가절감의 효과가 있다.

도 1은 조관 장치의 최종 파이프 완성단계의 절단과정 구성도.
도 2는 파이프 지지 척(Chuck)과 절단레이저 노즐의 계략적 구성도
도 3은 파이프 절단과정에 진행되는 절단 순서도.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다. 또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 공지기능 및 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명에 따른 조관파이프 레이저커팅 장치를 설명함에 있어 도 1은 장치의 계략적은 동작흐름을 설명하기 위한 것으로 한다. 도 2는 장치의 일부로서 파이프 이송중 이송을 용이하게 하는 척과 레이저 절단 모듈을 표시한것으로 본 발명에서는 레이저 척모듈로 표현하였다.

파이프 조관 장치에서 조관되어 밀려나오는 파이프들은 본 발명의 장치로 이송되는데 이송되는 파이프(101)는 도 1의 로더(102)로 이송되며, 로더는 파이프가 올려지어 지나는 롤러의 회전을 통해 이송되고 있는 파이프의 이송속도와 길이를 측정할 수 있다. 이송길이 정보는 레이저 척 모듈(103)에 전송된다.

로더(102)로 부터 이송길이를 수신하고 절단의 위치를 정의하게 되면 레이저 척모듈(103)내의 롤러(104)를 이용하여 절단위치로 빠르게 이동한다. 절단 위치로 이동된 레이저 척모듈은 롤러(104)로 파이프를 쥐게 하여 이송중인 파이프위에 레이저 척모듈이 고정되게 한다.

레이저 척모듈이 파이프에 고정되면 레이저 절단 노즐(204)이 부착된 레이저 절단모듈(201)내의 롤러(202)나 기타 회전 장치를 통하여 레이저 절단모듈척(103) 내의 디스크(203)을 통해 레이저 절단 모듈(201)을 회전 시킨다. 레이저 절단 모듈이 회전하게 되면 레이저 절단 노즐을 통해 레이저가 조사되며 파이프 절단을 시작한다.

레이저 척 모듈은 파이프 절단이 완료되면 장치의 로더(102)로 부터 파이프의 길이 정보와 속도 정보를 수신한다. 수신된 정보로 절단 위치가 정의 되면 레이저 척모듈내의 롤러(104)는 척(chuk)을 해제하고 절단위치로 레이저 척모듈을 이동 시킨다. 절단위치로 이동된 레이저척 모듈은 절단 동작을 함에 있어서 직전의 레이저 절단모듈 회전 방향과 반대방향으로 회전하면서 절단을 한다.

상기와 같은 절단의 과정을 파이프 조관 과정동안 반복수행 하는것으로 한다. 이상의 과정중에 레이저 척모듈과 레이저 절단 모듈의 이동과 회전 절단과정에 대하여 반복되는 순서는 도 3에 서술 하였다.

101: 조관되어 밀려나오는 파이프
102: 파이프를 지지하며 속도를 측정하는 롤러
103: 파이프 지지 척(Chuck)과 절단 레이저모듈
104: 파이프 지지 척의 지지기능과 척이동을 위한 롤러
105: 파이프지지척과 절단 레이저 모듈의 이동 경로
201: 절단 레이저 모듈
202: 파이프 지지척에서 절단 레이저 모듈을 회전 시키기 위한 롤러
203: 파이프 지지적에서 절단 레이저 모듈 회전을 위한 레일
204: 절단 레이저의 노즐부

Claims (3)

1. 조관 파이프용 레이저 절단 장치로서,
   조관 라인으로부터 공급되는 조관 파이프의 일 끝을 지지하고 상기 파이프를 이송하는 롤러를 구비하며, 상기 조관 라인의 조관 속도에 맞추어 파이프를 절단하기 위해 상기 롤러의 회전을 통해 상기 이송 중인 파이프의 이송 속도와 길이를 측정하도록 구성되는 로더;
   상기 파이프의 다른 일 끝을 지지하는 롤러를 포함하고, 상기 로더로부터 파이프의 이송 속도 및 길이 정보를 수신하고 파이프 절단 위치를 정의하며, 상기 롤러를 이용하여 상기 파이프의 절단 위치로 이동한 후 상기 조관 라인의 조관 속도와 일치되도록 척에 의해 상기 파이프의 절단 위치에 고정 가능한 레이저 척모듈; 및
   상기 레이저 척모듈에 일체로 결합되고, 상기 파이프의 외주면을 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전가능하도록 구성되는 적어도 하나의 레이저 절단 노즐을 갖는 레이저 절단모듈을 포함하고,
   상기 레이저 척모듈은 상기 파이프의 주위로 상기 레이저 절단 모듈을 회전시키기 위한 디스크를 포함하고, 상기 레이저 절단 모듈은 롤러에 의해 상기 디스크를 따라서 상기 파이프의 주위를 회전하며 상기 파이프를 절단하도록 구성되는 조관 파이프용 레이저 절단 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 레이저 척모듈은 절단이 끝나면 척을 풀고 파이프의 다음 절단 위치로 이동하여 척에 의해 절단 위치에 고정되고, 상기 레이저 절단 모듈은 직전 절단시의 회전 방향과 반대 방향으로 상기 파이프의 주위를 회전하며 상기 파이프를 절단하도록 구성되는 조관 파이프용 레이저 절단 장치.
3. 삭제