KR20010070445A - 연속 이동하는 재료로부터 블랭크 소재의 연속절단 방법및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가공시간을 단축하기 위하여, 연속재료(2), 예를들어 유리밴드로부터 블랭크 소재를 절단하는 최신설비에 있어서, 연속재료(2)가 이동하는 동안 절단장치(6)를 장착한 절단브리지가 블랭크를 절단할 때마다 연속재료(2)의 속도에 동기화하여 이동하도록 하는 장치에 관한 것이다.
고도의 절단정확도를 달성하기 위하여, 블랭크를 설정된 길이로 절단하기 전에 매번 영상기록장치를 사용하여, 앞서 절단된 블랭크의 선행 절단선으로부터 절단장치(6)까지의 거리를 검출하여 기준위치와 비교하며, 이때 비교결과에 따라 절단브리지의 동기화 속도를 정밀 조절하도록 되어있다.

Description

연속 이동하는 재료로부터 블랭크 소재의 연속절단 방법 및 그 장치{METHOD FOR CONTINUOUSLY CUTTING AWAY PIECES FROM A CONTINUOUSLY MOVING ENDLESS MATERIAL AND APPARATUS FOR PERFORMING SAME}
본 발명은 매 블랭크 소재마다 연속재료와 동기속도로 가속되는 절단장치를 사용하여, 연속적으로 이동하는 연속재료를 플라잉 커팅(flying cutting)에 의한 연속 블랭크(blank: 프레스, 압출, 단조 또는 전단 소재) 절단방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 절단방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
특정한 기술분야에 있어서, 예를들어 평판유리제조 및 강철판, 알루미늄판 또는 기타 금속판 제조 및 가공 분야에 있어서, 또한 필름제조와 같은 특정한 플라스틱 공업부문에서, 또는 식품공업 분야에 있어서, 원료제품(1차제품)은 연속이동 재료로서, 전형적으로 밴드(띠) 모양으로 제공되어, 일정한 치수의 블랭크 재료로 연속 절단되도록 되어있다. 이때, 절단선은 상기 연속재료의 이동방향, 즉, 재료측면에 대하여 직각을 이룬다.
연속재료의 연속이동 중단과 그에 따른 가공시간의 연장을 피하기 위하여, 공지된 방법으로 연속재료가 이동하는 동안 "플라잉 톱"의 원리에 따라, 즉, "날면서" 블랭크 소재의 절단이 수행된다. 상기 "플라잉 톱"의 원리에 있어서는, 절단기, 즉, 이른바 절단 브리지가 장치된 크로스커팅 슬라이딩블록이 장착된 입구 부분이 연속재료의 속도에 맞추어 가속된다.
재료가 적정 이동속도에 도달하면, 가로켜기가 작동한다. 이렇게 하여 이동 중의 연속재료로부터 직각 블랭크가 절단된다. 그 다음, 상기 절단 브리지는 최초위치로 복귀한다.
통상, 절단 브리지의 구동장치에 적절한 속도기준치를 미리 설정하여 제어함으로써, 절단 브리지의 절단속도를 연속재료 이동속도에 적합시킨다. 그뿐만 아니라, 동기이동(同期移動)의 시작시점은 제어장치에 의하여 정확하게 미리 설정되어야 한다. 이때, 상기 절단 브리지의 기준속도와 연속재료의 실속도(實速度) 사이에 차이가 발생하거나, 또는 출발점의 부정확한 설정이 이루어지면, 블랭크 소재의 부정확성을 초래한다. 이때, 상기 절단 브리지에 대한 속도 선행치(先行値)는 절단된 블랭크 소재의 부정확한 길이 발생에 대한 최대의 저해요소이다.
본 발명의 과제는 절단정확도를 1/00 mm 범위 안에서 달성하도록 모두에서 언급한 방법을 실시하며, 이에 필요한 장치를 구현하는 것이다.
본 발명에 따라 연속재료가 이동하는 동안에 매 블랭크 소재마다 연속재료와 동기속도로 가속되는 절단장치를 사용하여 상기 연속재료로부터 플라잉 커팅에 의한 블랭크 소재의 연속절단 방법에 있어서, 연속재료가 이동하는 동안에 매 블랭크 소재마다 연속재료와 동기속도로 가속되는 절단장치를 사용하여 상기 연속재료로부터 플라잉 커팅에 의한 블랭크 소재의 연속절단 방법에 있어서, 그때그때 블랭크 소재를 절단하기 전에, 앞서 절단된 블랭크에서 연속재료의 선행 절단선으로부터상기 절단장치까지의 거리를 검출하여, 블랭크의 설정길이에 해당하는 기준치와 비교하고, 이때 비교결과에 따라 편차가 생기면 절단장치의 동기화 속도를 증가 또는 감소시키며, 기준치와 일치할 때는 절단이 시작되도록 함으로써 본 발명의 과제가 해결된다.
종래의 장치에 있어서 연속재료의 이동방향으로 움직이는 세로활대를 가지고 있으며, 그 세로활대 위에 하나의 가로활대가 장치되고, 그 가로활대 위에는 구동장치에 의하여 이동하는 절단장치가 장착되어 있으며, 이때, 상기 세로활대는 플라잉커팅(flying cutting)을 위하여 구동장치에 의하여 연속재료의 이동속도와 동기화하여 가속될 수 있는 종래의 절단(切斷)브리지(bridge)를 기초로 하여, 본 발명에 따라 상기 절단브리지에는 1개의 블랭크 길이에 해당하는 선행거리를 두고 하나의 영상기록장치가 장치되며, 그리고 하나의 제어기가 설치되어 입력 측에서 영상기록장치의 신호를 받아 판단하며, 출력 측에는 판단결과에 따라 제어되는 구동장치와 연결함으로 써 본 발명의 과제를 해결한다.
따라서, 본 발명의 원리는 속도 선행치에 의하여 절단장치의 속도가 연속재료의 동기범위로 조정되며, 그 다음, 절단장치의 속도가 설정된 블랭크와 일치하게 정밀 조절되는 것이다. 그렇게 함으로써, 절단정확도를 1/100 mm 범위로 달성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 상기 본 발명의 방법은 선행하는 절단선 거리의 검출과 그에 따라 동기화 속도의 정밀조정이 절단작업 중에도 수행되며, 그 다음, 후속하는 절단 동작을 할 때까지 중단하는 방법으로 실시된다. 그렇게 함으로써, 절단 진행 중에도 고도의 절단정확성을 유지할 수 있다.
제어기술상 비용의 제한은 본 발명의 실시태양에 따라, 절단장치가 절단작업의 오차범위 이내에 도달하자마자 선행 절단선의 검출과 이에 따른 동기화 속도의 정밀조정을 시작함으로써 해결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 제어 기술적으로 간단한 제어가 위치제어를 통하여 이루어지며, 이때, 상기 절단장치와 함께 움직이는 영상기록장치에 선행 절단선을 기록하고, 기록된 절단선 영상위치를 기준위치 설정마크와 비교하여, 발생된 위치편차에 따라 절단장치의 동기화 속도를 조절하며, 영상위치가 기준위치와 일치할 때는 절단동작이 개시되도록 함으로써, 위치제어가 이루어진다.
신속한 정밀조정을 하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따라 연속적인 단계를 통하여 반복적으로 디지털화되어 정밀조정이 이루어진다. 또한 아날로그 제어도 가능하다.
본 발명의 특징에 따른 장치의 또 다른 구조에 따라, 영상기록장치는 고속부분주사(高速部分走査) 카메라이며, 제어장치는 영상판단 소프트웨어가 결합되어 있는 디지털 제어장치이다. 그와 같은 장치는 선행하는 연속재료 모서리에 대한 신속한 검출과 신속한 정밀조정을 가능케 하여준다.
원칙적으로 아날로그 제어장치도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 종합 프로세서가 내장된 카메라를 영상기록장치로서 장치하는 것도 가능하다. 이 경우, 영상처리 소프트웨어와 부속 컴퓨터가 필요 없다.
또 다른 실시태양에 따라, 비교기가 연결되어 있는 스트리크 카메라(streaking camera)를 영상기록장치로서 장치하면, 특히 신속한 정밀조정이 가능하다.
선행하는 절단모서리에 대한 보다 양호한 광학인식을 위하여 본 발명의 실시태양에 따라 영상기록장치의 시야를 조명(照明)하는 조명장치를 절단 브리지에 장치한다.
첨부도면에 예시한 바와 같이 가는 금 새김-부러뜨림-방식 (score-break-method)에 따라 연속 이동하는 유리밴드에서 블랭크 소재를 플라잉 절단하는 실시예의 설명에서 본 발명의 또 다른 특징들이 제시된다.
도 1은 본 발명에 따라 장치된 플라잉 커팅(flying cutting)을 위한 절단 브리지를 보여주는 개략 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 절단 브리지의 개략 측면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 정밀 속도조정과 함께 플라잉커팅을 실시하기 위한 흐름도이다.
도 5는 흐름도에 예시한 방법을 실시하기 위한 장치와 도면의 A부분의 단면확대도를 보여주는 개략 구성도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호설명※
절단브리지(1) 연속유리밴드(2)
입구(3) 세로대(3a) 가로대(3b)
세로모듈(4a, 4b) 가로모듈(5)
금 새김 공구(6) 영상기록장치(7)
조명장치(8) 구동장치(9)
구동제어기(10) 카메라 구동장치(11)
카메라 제어기(12) 절단자국(13)
기준마크(14) 카메라 촬상범위(15)
구동장치(16)
도 1 및 도 2는 연속유리밴드(2)의 형태로 연속적으로 이동하는 연속재료로부터 가늘고 길게 잘라내어 블랭크 소재를 연속적으로 절단하기 위한 절단 브리지(1)를 도시하고 있으며, 이때 상기 연속유리밴드(2)는 도 1의 정면도로 도시한 절단 브리지(1)의 정면(도면의 평면)으로부터 위로 나오도록 되어있다. 그 다음, 상기 가늘게 째진 금을 따라 기계적으로 절단하여 블랭크를 만든다. 이와 같은 "가는 금 새김-부러뜨림-방식 (score-break-method)"에 의한 "가는 금 새김"은 본 발명의 의미에서 또한 "절단"으로 표시된다.
상기 절단 브리지(1)는 세로대(3a)와 가로대(3b)에 의하여 서로 연결되어 고정된 입구(3)를 가지고 있다. 상기 세로대(3a)에는 활대(滑臺) 모양의 세로모듈(longitudinal module)(4a, 4b)이 하나의 가로대에 의하여 서로 연결되어유리밴드 이동방향으로 길이로 이동할 수 있도록 장착되어 있으며, 상기 가로대에는 활대 모양의 가로모듈(cross module)(5)이 유리밴드(2)의 이동방향에 대하여 직각으로, 즉, 새긴 금 방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있다. 상기 가로모듈(5)에는 프리셋(preset)한 절단선을 연하여 연속유리밴드(2)에 금을 새기기 위한 금 새김 공구(6)가 장치되어 있으며, 이때 금이 새겨진 절단선을 따라 부러뜨림으로써 요망하는 블랭크 소재를 얻을 수 있다. 이때, 상기 절단 브리지(1)에는 적절하게 제어되는 구동장치, 특히 삼상교류 서보드라이브 내지 선형구동장치가 장치되어 있다.
이와 같은 절단브리지 자체는 공지되어 있으므로, 따라서 여기에서 자세히 설명할 필요가 없다. 상기 절단브리지의 기본적인 작용방법은 공지된 방법으로서 상기 연속유리밴드(2)가 이동하는 동안에 매 블랭크마다 금 새김이 실시되기 전에, 상기 금 새김 공구(6)가 출발위치로부터 연속유리밴드(2)의 속도로 가속되고, 즉, 동기화되고, 이때 동기화 속도가 금 새김 하는 동안 유지되도록 하는 것이다. 금 새김이 종료되면 절단브리지가 다시 출발위치로 복귀한다.
본 발명에 따라, 하나의 영상기록장치(7)가 상기 절단브리지(1)에 고정되어, 일정한 거리, 즉, 상기 금 새김 공구(6)와의 거리를 블랭크 소재와 일치하게 연속유리밴드(2)의 이동방향으로 조절할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 상기 영상기록장치(7)는 동기속도로 함께 이동하면서, 상기 연속유리밴드(2)가 레이저광선에 의하여 절단될 때, 다음 번에 절단될 블랭크가 기준위치에 놓이면, 금 새김 및 부러뜨림 공정에서 직전에 새겨진 금 및 직전에 절단된 모서리가 상기 영상기록장치(7)에 모사(模寫) 된다. 이때, 상기 영상기록장치(7)에는 기준마크와 절단 또는 금 새김 공구 사이에 요망하는 블랭크의 길이가 위치하면, 모사 기록된 모서리 내지 새긴 금의 위치와 일치하는 기준마크, 즉, 미리 설정된 창(window)이 나타난다.
상기 영상기록장치(7)로서는, 주로 고속 부분주사 카메라, 또한 CCD-면촬상(面撮像) 카메라라고 칭하는 카메라를 도 3 및 도 4에 예시한 흐름도에 상응하는 디지털 제어기와 영상처리 소프트웨어와 연합하여 사용된다. 사용되는 카메라 영상들은 영상처리 소프트웨어에 의하여 평가되며, 새긴 금 및 절단모서리의 영상이 상기 제어창(制御窓)의 이쪽 또는 저쪽에 놓여있느냐에 따라 상기 세로모듈의 서보구동장치에 대한 지령신호(指令信號)로서 "보다 신속한-" 또는 "보다 완만한-"신호를 보낸다. 이에 상응하는 "보다 빨리-/보다 천천히"-신호는 아날로그 제어기에서 발생된다. 그렇게 함으로써, 절단브리지의 구동장치는 적절히 가속되거나 감속되며, 이때 이 속도편차를 파라미터화(化)할 수 있다. 그 다음, 다시 카메라 영상이 새로이 촬영되어, 평가됨으로써, 절단브리지의 속도가 필요에 따라 수정된다. 이때, 상기 제어기는 절단브리지가 동기화 동작을 하는 동안, 제어기 또는 영상처리 소프트웨어가 "새긴 금 또는 절단모서리가 설정된 제어창 안에 놓여있음"이라는 신호를 발신할 때까지 속도를 수정한다. 그와 같은 제어(制御) 프로세스는 통상적으로 단지 순간적으로 이루어진다.
상기 신호는 가로모듈(5)의 3상교류(三相交流) 서보구동장치에 대하여 가로방향 절단을 위한 개시신호이다. 가로 금 새기기 또는 가로방향 절단을 하는 동안 계속적으로 기준위치가 조절된다. 이때, 원하는 바에 따라 카메라는 가로 금 새김방향으로는 함께 이동하지 않고, 다만 유리밴드 이동방향으로만 함께 움직이게 한다.
금 새기기 또는 절단이 끝난 다음에는, 제어동작이 정지되고, 상기 절단브리지는 양쪽 활대와 함께 출발위치로 복귀한다.
도 5는 도 3 및 도 4의 흐름도에 예시된 방법의 실시를 위한 장치의 실시예로서 기본 구성부분과 이들의 상호작용을 보여주는 도해식 구성도이다.
도 5에서 블록(9)은 세로모듈(4a, 4b)을 위한 구동장치를 나타내며, 상기 구동장치에는 구동제어기(10)가 연결되어 있다. 상기 구동제어기(10)는 기준 속도치(基準速度値)를 상기 구동장치(9)에 미리 주고, 그 구동장치(9)로부터 상응하는 실제 속도치(實際速度値)를 받는다.
상기 세로모듈(4a, 4b)을 위한 구동장치(9)는 카메라 구동장치(11), 예를들어 스핀들에 의하여 영상기록장치(7)인 카메라와 연결되어 있다. 카메라의 출력신호, 즉, 영상데이터는 카메라 제어기(12)로 입력되어 평가된다. 상기 세로모듈(4a, 4b)의 구동장치(9)에 의하여, 상기 카메라(영상기록장치)(7)는 연속유리밴드(2)를 전진 공급을 위하여 동기화될 때까지 가속된다. 이때, 이동 동작의 동기화가 이루어지면 동시에 구동제어기(10)가 카메라 제어기(12)로 "측정개시" 신호를 보낸다.
도 5에서 A부분의 절취확대도(切取擴大圖)에 도시한 바와 같이, 상기 카메라 제어기(12)는 선행 절단부분의 절단자국(13)을 검출하여 상기 카메라 촬상범위(撮像範圍)(15) 안에 허용한계에 의하여 설정된 기준마크(14)와 비교하여 상기 영상데이터를 평가한다. 상기 카메라 제어기(12)는 연속유리밴드(2) 상에서 절단자국(13)의 기준마크(14)에 대한 위치를 평가하여, 이때 발생되는 위치편차에 따라 카메라(7)를 빠르게 또는 천천히 연속유리밴드(2)의 전진방향으로 이동시키도록 하기 위한 속도변경신호를 상기 구동제어기(10)로 보낸다. 상기 구동제어기(10)는 상기 속도제어신호에 의하여 상기 세로모듈(4a, 4b)의 구동장치(9)를 구동시킨다.
이때, 상기 도면부분(A) 안에 카메라 촬상범위(15)의 절취확대도는 3개의 시점(時點)에서 절단자국(13)의 위치를 도시하고 있다. 시점(t1)에서 상기 절단자국(13)은 기준마크(14)의 범위를 나타내는 허용한계의 바깥에 위치한다. 그 다음, 상기 카메라 속도는 상기 절단자국(13)이 기준마크(14)로 점점 가까이 접근하여(시점t2), 마지막에 시점(t3)에 기준마크(14)의 허용한계 안에 위치하도록 변경된다. 그 다음, 상기 카메라 제어기(12)로부터 "절단개시" 신호가 상기 절단공구(금 새김 공구)(6)의 절단동작을 위한 가로모듈(5)의 구동장치(16)로 발령된다.
새긴 금 또는 절단모서리를 더욱 잘 인식하기 위하여, 상기 절단브리지(1)에 조명장치(8)를 장치하여 상기 카메라 촬상범위(15)를 조명하도록 한다. 상기 카메라 형태의 경우에는 적색 스펙트럼 범위에서 빛을 발하는 발광다이오드에 의하여 조명이 효과적으로 이루어진다. 또한 예를들어 "냉광(cold light)"과 같은 다른 조명도 가능하다. 전술한 CCD-표면촬상(表面撮像) 카메라 대신에 임의의 다른 카메라 종류도 사용될 수 있다.
또한 프로그램 가능한 통합프로세서를 갖는 카메라도 공지되어 있으며, 여기에서 사용할 수 있다. 이 경우, 별도의 영상처리 소프트웨어와 부속 컴퓨터가 필요없다.
선행절단부분의 실제위치에 대한 신속한 인식은 세로 및 가로 모듈에 대한 상응하는 신속한 구동제어장치와 함께 후속 연결되는 비교기 형태의 순수 하드웨어를 갖는 스트리크 카메라(streaking camera)에 의하여 가능하다.
전술한 장점 외에도 본 발명의 장치로 기존의 절단브리지들을 즉석에서 재장비할 수 있다는 장점이 있으며, 이것은 본 발명의 적용범위를 확대하는 효과를 가져온다.
본 발명에 따라 장치된 절단브리지의 응용분야로서 일반적으로 연속재료를 절단을 필요로 하는 모든 재료제조 또는 재료가공 분야가 고려된다.

Claims (10)

  1. 연속재료가 이동하는 동안에 매 블랭크 소재마다 연속재료와 동기속도로 가속되는 절단장치를 사용하여 상기 연속재료로부터 플라잉 커팅에 의한 블랭크 소재의 연속절단 방법에 있어서,
    - 상기 절단장치의 속도를 상기 연속재료의 속도의 동기범위로 맞추어주는 속도선행치를 발생시키는 단계와,
    - 그때그때 블랭크 소재를 절단하기 전에 앞서 절단된 블랭크에서 연속재료(2)의 선행 절단선으로부터 상기 절단장치(6)까지의 거리를 실제값으로서 검출하여, 블랭크의 설정길이에 해당하는 기준치와 비교하고, 이때 비교결과에 따라 편차가 생기면 절단장치(6)의 동기화 속도를 증가 또는 감소시키며, 기준치와 일치할 때는 절단이 시작되도록 함으로써, 동기화 범위 안에 있는 절단장치의 속도를 정밀 조절하기 위한 제어신호를 발생시키는 단계를 포함하는 블랭크 소재의 연속절단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 선행 절단선의 거리를 검출하고, 뒤이어 동기화 속도의 정밀조정은 절단하는 동안에도 계속 이루어지며, 그 다음 후속 절단이 개시될 때까지 중단되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 절단장치(6)가 실시할 절단허용범위 안에도달하자마자, 상기 선행 절단선의 거리 검출과 뒤이은 동기화 속도의 정밀 조정이 개시되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 하나에 있어서, 상기 선행 절단선은 상기 절단장치(6)와 함께 이동하는 영상기록장치(7)에 촬상(撮像)되어, 상기 절단선 영상은 위치 기준마크와 비교되고, 비교결과의 위치편차에 따라 상기 절단장치(6)의 동기화 속도가 조절되며, 상기 위치 기준마크와 영상위치가 일치하면 절단이 개시되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 하나에 있어서, 상기 정밀조정은 연속적인 단계에서 반복적으로 디지털화되어 실시되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 하나에 따른 방법을 실시하기 위하여, 연속재료의 이동방향으로 움직이는 세로활대(4)를 가지고 있으며, 그 세로활대(4) 위에 하나의 가로활대(5)가 장치되고, 그 가로활대(5) 위에는 구동장치에 의하여 이동하는 절단장치(6)가 장착되어 있으며, 이때, 상기 세로활대(4)는 플라잉커팅(flying cutting)을 위하여 구동장치에 의하여 연속재료의 이동속도와 동기화하여 가속될 수 있는 종래의 절단브리지를 갖는 장치에 있어서,
    상기 절단브리지(1)에는 1개의 블랭크 길이에 해당하는 선행거리를 두고 하나의 영상기록장치(7)가 장치되며, 그리고 하나의 제어장치가 설치되어 입력 측에서 영상기록장치(7)의 신호를 받아 판단하며, 출력 측에는 판단결과에 따라 제어되는 구동장치와 연결되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 영상기록장치(7)는 하나의 고속부분주사 카메라이며, 상기 제어장치는 영상판단 소프트웨어가 결합되어 있는 디지털 제어장치인 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 영상기록장치(7)로서 통합 프로세서가 결합된 카메라를 장치하는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 영상기록장치(7)로서 비교기가 후속 연결되는 스트리크 카메라(streaking camera)를 장치하는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 하나에 있어서, 상기 절단브리지(1)에는 상기 영상기록장치(7)의 촬상범위를 조명하기 위한 조명장치(8)가 장치되는 것을 특징으로 하는 블랭크 소재의 연속절단장치.
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