KR20110003287A - 플라즈마 컷팅 자동화 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 컷팅 자동화 설비에 관한 것으로서, 운반장치에 의해 운반되어 안착된 컷팅대상을 이후의 공정을 위한 설비로 로딩하는 로딩장치와, 로딩장치로부터 제공된 컷팅대상을 일단으로 이송하는 제1이송장치와, 제1이송장치의 일단에 설치되어 컷팅대상을 가압하여 정렬시키고 컷팅대상의 길이를 측정하는 정렬장치와, 정렬장치에서 정렬된 컷팅대상을 파지하여 이후의 공정을 위한 설비로 전달하는 제2이송장치와, 제2이송장치로부터 이송된 컷팅대상을 미리 결정된 형태로 컷팅하는 플라즈마 토치를 갖는 컷팅장치와, 로딩장치, 제1 및 제2이송장치, 정렬장치, 컷팅장치의 작동을 제어하는 중앙제어장치를 포함한다. 이에 의해, 플라즈마 토치를 경사지게 배치할 수 있으므로, 다양한 형상으로 절단이 가능하여 시간이 절약되고 작업공정이 간단해진다. 뿐만 아니라, 파이프의 로딩에서 컷팅까지의 모든 공정이 중앙제어장치에 의해 자동으로 제어됨에 따라, 작업이 간단하고 인건비를 절감할 수 있다.

Description

플라즈마 컷팅 자동화 설비{AUTOMATIC PLANT FOR PLASMA CUTTING}

본 발명은 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 컷팅장치에 관한 것으로서, 컷팅대상의 로딩에서 컷팅까지 자동으로 이루어지며, 다양한 형태의 컷팅이 가능한 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 컷팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 플라즈마 컷팅장치는, 플라즈마 가스로서 산소, 공기, 산소와 질소의 혼합가스 등을 사용하여, 연강, 저합금강, 저탄소강 등의 강판이나 파이프 등을 원하는 형상으로 절단하는데 사용된다.

플라즈마 컷팅장치는, 플라즈마 아크가 분출되는 토치를 가지며, 토치를 이용하여 원하는 형상으로 강판이나 파이프를 절단하기 위해, 상하방향, 좌우방향, 전후방향, 즉 Z축, X축, Y축 방향으로 각각 토치를 이동시키기 위해 모터를 장착하여 사용한다.

이러한 플라즈마 컷팅장치는, 토치를 강판이나 파이프에 대해 직각방향으로 배치된 상태에서 X축과 Y축 방향 속도를 조절하여 사각, 타원, 원형 등의 형상으로 절단하는 것이 가능하였다.

그런데, 종래의 플라즈마 컷팅장치는, 토치가 강판이나 파이프에 대해 직각으로만 배치되기 때문에 절단되는 면이 직각으로 형성될 수밖에 없었다. 즉, 종래의 플라즈마 컷팅장치는, 단면을 비스듬히 절단하는 것이 불가능하기 때문에 비스듬한 절단면을 원하는 경우에는 플라즈마 컷팅장치로 1차 절단한 이후, 단면을 다시 처리해야 하는 2차의 절단과정을 거쳐야 했다. 이에 따라, 플라즈마 컷팅 공정이 추가되고, 시간이 많이 소모될 뿐만 아니라, 공정이 복잡해진다는 단점이 있다.

본 발명의 목적은, 플라즈마 컷팅시 추가의 공정을 거치지 아니하고 절단면이 경사를 이루도록 절단할 수 있도록 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 플라즈마 컷팅장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 플라즈마 컷팅 공정을 자동화하여 플라즈마 컷팅 공정을 간편화하고 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 플라즈마 컷팅장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 운반장치에 의해 운반되어 안착된 컷팅대상을 이후의 공정을 위한 설비로 로딩하는 로딩장치; 상기 로딩장치로부터 제공된 상기 컷팅대상을 일단으로 이송하는 제1이송장치; 상기 제1이송장치의 일단에 설치되어 상기 컷팅대상을 가압하여 정렬시키고 상기 컷팅대상의 길이를 측정하는 정렬장치; 상기 정렬장치에서 정렬된 상기 컷팅대상을 파지하여 이후의 공정을 위한 설비로 전달하는 제2이송장치; 상기 제2이송장치로부터 이송된 상기 컷팅대상을 미리 결정된 형태로 컷팅하는 플라즈마 토치를 갖는 컷팅장치; 및, 상기 로딩장치, 제1 및 제2이송장치, 정렬장치, 컷팅장치의 작동을 제어하는 중앙제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비에 의해 달성된다.

상기 목적은, 플라즈마 컷팅방식으로 파이프를 컷팅하는 플라즈마 토치를 갖는 컷팅기; 상기 컷팅대상을 둘레방향을 따라 회전가능하도록 상기 컷팅대상을 고정하는 파이프홀딩기; 상기 컷팅대상의 길이방향을 따라 길게 형성된 판상의 컷팅지지대; 상기 컷팅지지대의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되어 상기 컷팅대상을 지지하며, 상기 컷팅지지대의 상부로 돌출 또는 하부로 철회가능한 서포터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅장치에 의해서도 달성될 수 있다.

본 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 플라즈마 컷팅장치는, 플라즈마 토치를 경사지게 배치할 수 있으므로, 다양한 형상으로 절단이 가능하다. 이에 따라, 시간이 절약되고 작업공정이 간단해진다. 뿐만 아니라, 파이프의 로딩에서 컷팅까지의 모든 공정이 중앙제어장치에 의해 자동으로 제어됨에 따라, 작업이 간단하고 인건비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 컷팅 자동화 설비의 공정도,
도 2는 도 1의 로딩장치 및 제1이송장치의 일부를 나타낸 사시도,
도 3은 도 1의 제1이송장치의 평면도,
도 4(a) 및 (b)는 도 3의 로딩감지기의 확대사시도,
도 5는 도 1의 정렬장치의 사시도,
도 6은 도 1의 제2이송장치의 사시도,
도 7은 도 1의 컷팅장치의 파이프홀딩기측 사시도,
도 8은 도 7의 파이프홀딩기의 배면사시도,
도 9는 도 7의 파이프홀딩기의 배면사시도,
도 10(a) 내지 (e)는 도 1의 컷팅장치의 컷팅기의 작동을 보인 도면들이다.

본 플라즈마 컷팅 자동화 설비는, 컷팅대상인 파이프를 컷팅기에 로딩하여 파이프의 길이를 재고, 컷팅하는 과정을 자동화함으로써, 다양한 형태의 컷팅이 가능하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 컷팅 자동화 설비의 공정도이다.

본 플라즈마 컷팅 자동화 설비는, 파이프를 자동으로 다음 공정으로 로딩하는 로딩장치(100)와, 로딩된 파이프를 이송하는 제1이송장치(200)와, 파이프를 일측으로 정렬시키는 정렬장치(300)와, 정렬된 파이프를 다음 공정으로 이송하는 제2이송장치(400)와, 이송된 파이프를 미리 설정된 형상으로 컷팅하는 컷팅장치(500)를 포함하며, 로딩장치(100), 정렬장치(300), 제1 및 제2이송장치(200,400), 컷팅장치(500)는 중앙제어장치(600)에 의해 작동이 제어된다.

도 2는 도 1의 로딩장치 및 제1이송장치의 일부를 나타낸 사시도이다.

로딩장치(100)는, 포크레인 등에 의해 로딩장치(100)에 놓여진 파이프를 제1이송장치(200)로 전달하는 역할을 하며, 지지프레임(110), 로딩벨트(150), 벨트구동장치를 포함한다.

지지프레임(110)은 로딩장치(100)에 로딩된 파이프를 지지하며, 수직으로 배치된 수직빔(120)과, 가로로 배치되어 바닥에 고정된 지지레일(140)과, 지지레일(140)을 따라 이동가능하며 파이프가 안착되는 안착빔(145)을 포함한다. 수직빔(120)은 파이프의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 복수개가 배치되어 있으며, 이웃하는 각 수직빔(120)의 상단부와 하단부는 각각 빔에 의해 상호 연결되어 있다. 수직빔(120)은, 수직으로 직립한 메인빔(121)과, 메인빔(121)을 지지하도록 비스듬히 형성된 보조빔(123)을 포함하며, 메인빔(121)의 상단부에는 로딩벨트(150)의 일단부가 결합된 벨트홀더(130)가 장착되어 있다. 지지레일(140)과 안착빔(145)은 모두 레일 형상으로 형성되어 소정 간격을 두고 가로간(141,146)이 형성되어 있다.

벨트구동장치는, 로딩벨트(150)를 권취하는 권취롤러(155)와, 권취롤러(155)를 정역구동하는 권취모터(미도시)를 포함한다. 각 권취롤러(155)의 높이는, 후술할 제1이송장치(200)의 체인벨트와 동일한 높이로 형성되며, 각 권취롤러(155)는 각 체인벨트와 체인벨트 사이에 설치되어 있다.

로딩벨트(150)는 지지프레임(110)에 안착된 파이프를 제1이송장치(200)로 전달한다. 로딩벨트(150)의 일단은 수직빔(120)의 벨트홀더(130)에 고정되어 있고, 로딩벨트(150)의 타단은 권취롤러(155)에 감겨 있다. 권취롤러(155)는 제1이송장치(200)의 일측에 파이프의 길이방향을 따라 로딩벨트(150)의 개수에 대응하여 복수개가 설치되어 있으며, 권취롤러(155)와 제1이송장치(200)의 위치는 수직빔(120)의 벨트홀더(130)보다 낮게 설치되어 있다.

이러한 로딩장치(100)에 의해 파이프가 제1이송장치(200)로 로딩되는 과정을 간단하게 살펴보면 다음과 같다.

파이프가 지지프레임(110)에 로딩되기 전, 중앙제어장치(600)는 권취모터를 역방향으로 구동하여 로딩벨트(150)가 권취롤러(155)로부터 풀려 안착빔(145)의 밑으로 처져 있도록 한다. 그런 다음, 파이프가 지지프레임(110)의 안착빔(145)에 로딩되면, 중앙제어장치(600)는 권취모터를 작동시켜 로딩벨트(150)가 권취롤러(155)에 감기도록 한다. 로딩벨트(150)가 권취롤러(155)에 감기면 로딩벨트(150)가 안착빔(145)에 안착된 파이프를 끌어올리게 되고, 이때, 수직빔(120)의 위치가 권취롤러(155)의 위치보다 높으므로, 파이프는 로딩벨트(150)를 따라 제1이송장치(200)로 로딩된다.

도 3은 도 1의 제1이송장치의 평면도이다.

제1이송장치(200)는 로딩장치(100)에 의해 로딩된 파이프를 정렬장치(300)로 전달한다. 제1이송장치(200)는, 스토퍼(210), 체인벨트(220), 체인벨트 구동장치(230), 로딩감지기(240)를 포함한다.

스토퍼(210)는 제1이송장치(200)의 로딩장치(100)에 인접한 영역에 권취롤러(155)로부터 소정 이격된 위치에 설치되어 있으며, 로딩장치(100)에 의해 제1이송장치(200)에 로딩된 파이프가 제1이송장치(200)에 로딩되는 힘에 의해 굴러가는 것을 방지한다. 스토퍼(210)는 제1이송장치(200)의 이송평면으로부터 돌출되는 막대상 또는 판상으로 형성되며, 파이프와 접촉하는 면은 파이프로부터의 충격을 방지하기 위해 고무 등의 방진재가 부착되어 있다. 이러한 스토퍼(210)는 유압장치나 모터 등에 의해 제1이송장치(200)의 이송평면으로부터 돌출 또는 철회될 수 있다. 파이프의 로딩이 완료되면, 중앙제어장치(600)는 스토퍼(210)의 구동을 위한 유압장치나 모터를 작동시켜 스토퍼(210)를 이송평면의 하부로 철회한다.

체인벨트(220)는 파이프의 이송방향을 따라 길게 배치되어 있으며, 회전에 의해 파이프를 이동시켜 정렬장치(300)로 안내한다. 체인벨트(220)는 파이프의 이송방향을 따라 한 쌍이 설치되어 있으며, 한 쌍의 체인벨트(220)는 일부영역이 상호 겹쳐지도록 배치되어 있다. 이렇게 쌍을 이루는 체인벨트(220)는 파이프의 길이방향을 따라 복수 쌍이 배치되어 있다.

체인벨트 구동장치(230)는, 체인벨트(220)의 양단에 장착된 한 쌍의 스프로켓(231)과, 각 스프로켓(231)을 구동하는 체인구동모터(235)를 포함한다. 체인구동모터(235)는 중앙제어장치(600)에 의해 작동이 제어되며, 중앙제어장치(600)는 파이프가 로딩되면, 스토퍼(210)를 철회시킨 다음, 체인구동모터(235)를 동작시켜 파이프를 이송한다.

로딩감지기(240)는, 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 제1이송장치(200)의 가로방향을 따라 길게 형성되어 파이프에 의해 가압되는 가압간(241)과, 가압간(241)의 양단으로부터 연장된 한 쌍의 지지간(247)과, 지지간(247)에 결합되어 로딩감지기(240)를 제1이송장치(200)에 고정하는 고정간(245)과, 고정간(245)의 일측에 장착되어 가압간(241)의 회동을 감지하는 감지센서(249)를 포함한다.

각 지지간(247)의 중앙영역에는 각 지지간(247)을 관통하여 연결하는 연결봉(243)이 형성되어 있으며, 연결봉(243)은 각 지지간(247)과 각 고정간(245)을 관통하여 장착되어 지지간(247)이 고정간(245)을 중심으로 회동할 수 있도록 한다. 그리고 연결봉(243)의 내부에는 스프링이 장착되어, 파이프가 장착되지 아니한 상태에서 가압간(241)은 제1이송장치(200)의 이송평면으로부터 돌출된다.

한편, 지지간(247)은 'T'자 형상으로 형성되어 하향 분기된 분기부(248)를 가지고, 가압간(241)의 가압 여부에 따라 회동하며, 고정간(245)은 'ㅗ'자 형상으로 형성되어 있다. 가압간(241)이 파이프에 의해 회동하면, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 지지간(247)과 고정간(245)이 평행하게 되어 'I'자 형상이 된다. 이때, 지지간(247)의 분기부(248)가 고정간(245)의 감지센서(249)에 인접해져 감지센서(249)에 의해 분기부(248)가 감지된다. 감지센서(249)는 자속밀도를 감지하며, 가압간(241)이 가압되지 아니한 상태에서는 지지간(247)의 분기부(248)가 감지센서(249)로부터 이격되어 있으나, 가압간(241)이 가압되면 지지간(247)의 분기부(248)가 감지센서(249)에 인접하게 되므로, 감지센서(249)에서 감지하는 자속밀도가 변경된다. 감지센서(249)에서 자속밀도가 변경됨을 감지하여 이를 중앙제어장치(600)로 제공하고, 중앙제어장치(600)에서는 파이프가 로딩되어 가압간(241)이 가압된 것으로 판단한다.

이러한 로딩감지기(240)는 체인벨트(220)의 길이방향을 따라 복수개가 연속적으로 장착되어 있으며, 로딩감지기(240)로부터의 감지결과에 따라, 중앙제어장치(600)는 파이프가 제대로 이송되고 있는지 여부를 판단할 수 있다.

도 5는 도 1의 정렬장치의 사시도이다.

정렬장치(300)는 제1이송장치(200)의 이송방향을 따라 단부에 장착되어 있으며, 파이프를 일단으로 가압하여 정렬하고 파이프의 길이를 측정한다. 이를 위해, 정렬장치(300)는, 정렬기(310), 타이밍벨트(320), 타이밍벨트모터(325), 엔코더(330)를 포함한다. 정렬기(310)는 파이프의 일단을 가압하는 가압판(315)이 형성되어 있다. 타이밍벨트(320)는 파이프의 길이방향을 따라 길게 형성되어 회전하며, 정렬기(310)의 일측이 타이밍벨트(320)에 고정되어 정렬기(310)와 타이밍벨트(320)가 일체로 이동하게 된다. 타이밍벨트모터(325)는 회전축에 타이밍벨트(320)가 감겨서 회전하도록 설치되어 있다. 엔코더(330)는 타이밍벨트모터(325)의 회전수를 측정하며, 타이밍벨트모터(325)의 회전수에 따라 타이밍벨트(320)와 이에 맞물린 정렬기(310)가 얼마나 이동하였는지는 산출할 수 있다.

이러한 정렬장치(300)의 정렬기(310)는, 파이프의 길이방향을 따라 항상 제1이송장치(200)의 일단에 대기하고 있고, 파이프가 정렬장치(300)에 도달하면, 중앙제어장치(600)는 타이밍벨트모터(325)를 작동시켜 정렬기(310)가 타이밍벨트(320)와 함께 이동하도록 한다. 그러면, 정렬기(310)는 파이프를 제1이송장치(200)의 길이방향을 따라 일단으로 가압하여 정렬시킨다. 이때, 정렬기(310)가 이동한 거리는 엔코더(330)에서 측정한 타이밍벨트모터(325)의 회전수 측정에 의해 산출되고, 제1이송장치(200)의 전체 길이는 미리 알고 있으므로, 중앙제어장치(600)는 제1이송장치(200)의 전체 길이에서 정렬장치(300)가 이동한 거리를 감하여 파이프의 길이를 산출한다. 이렇게 정렬장치(300)에 의해 정렬되고 길이가 산출된 파이프는 제2이송장치(400)에 의해 컷팅장치(500)로 전달된다.

도 6은 도 1의 제2이송장치의 사시도이다.

제2이송장치(400)는, 파이프의 길이방향을 따라 복수개가 설치되며, 플라즈마 컷팅 설비의 천정에 상하이동과, 정렬장치(300)와 컷팅장치(500) 간의 왕복이동이 가능하게 설치되어 있다.

제2이송장치(400)의 왕복이동을 위해, 플라즈마 컷팅 설비의 천정에는 제2이송장치(400)의 이송방향을 따라 안내레일(450)이 설치되어 있다. 안내레일(450)은 제2이송장치(400)의 폭만큼 상호 이격되어 제2이송장치(400)의 양측에 형성되며, 안내레일(450)은 상부레일(451)과 하부레일(452)로 구성되어 있다. 제2이송장치(400)의 상부 양측에는 각각 구동롤러(405)가 설치되어 상부레일(451)과 하부레일(452) 사이에 장착되고, 구동롤러(405)의 구동에 의해 제2이송장치(400)가 안내레일(450)을 따라 이동한다. 각 구동롤러(405)는 도시않은 롤러모터에 의해 구동된다.

한편, 제2이송장치(400)는 파이프를 파지하는 한 쌍의 파지아암이 상하로 배치되어 있고, 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)이 각각 상하부로 이동함으로써, 전방을 향해 입구가 형성된다. 이에 따라, 입구를 통해 파이프가 들어오도록 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)을 벌린 상태에서 제2이송장치(400)를 파이프를 향해 이동시킨 다음, 상부 파지아암(410)은 하부로 이동시키고, 하부 파지아암(420)은 상부로 이동시켜 파이프를 파지한다. 그리고 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)을 한꺼번에 상승시킨 다음, 구동롤러(405)를 작동시켜 이송방향을 따라 파이프가 컷팅장치(500)로 이동하도록 한다. 컷팅장치(500)에 도달하면, 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)을 함께 하강시켜 파이프를 서포터(630)에 안착시키고, 상부 파지아암(410)은 상부로 하부 파지아암(420)은 하부로 이동시켜 파이프를 파지해제한 다음, 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)을 후방으로 이동시켜 본래 위치로 철회하도록 한다.

이렇게 제2이송장치(400)의 상부 파지아암(410)을 상부로 이동시키고 하부 파지아암(420)을 하부로 이동시키거나, 상부 파지아암(410)을 하부로 이동시키고 하부 파지아암(420)을 상부로 이동시키기 위해, 제2이송장치(400)에는 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)에 각각 연결된 한 쌍의 구동봉(411,421)이 상하방향으로 설치되어 있다. 각 구동봉(411,421)에는 랙이 형성되어 있고, 각 구동봉(411,421) 사이에는 미도시된 피니언모터에 의해 구동하는 피니언(430)이 장착되어 있다. 이에 따라, 피니언(430)이 회전할 경우, 일측의 구동봉(411,421)은 하강하고, 타측의 구동봉(411,421)은 상승하므로, 상부 파지아암(410)과 하부 파지아암(420)을 상호 반대방향으로 이동시킬 수 있다.

한편, 제2이송장치(400)에는 복수개의 유압봉(445)과, 유압봉(445)을 구동하는 아암모터(440)가 장착되어 상부 파지아암(410) 및 하부 파지아암(420)이 일체로 상하방향으로 이동할 수 있다.

도 7은 도 1의 컷팅장치의 파이프홀딩기측 사시도이고, 도 8은 도 7의 파이프홀딩기의 배면사시도이고, 도 9는 도 7의 컷팅지지대의 사시도이고, 도 10(a) 내지 (e)는 도 1의 컷팅장치의 컷팅기의 작동을 보인 도면들이다.

컷팅장치(500)는, 플라즈마 컷팅방식으로 파이프를 컷팅하며, 컷팅기(501), 파이프홀딩기(550), 서포터(630), 컷팅지지대(600)를 포함한다.

파이프홀딩기(550)는, 컷팅지지대(600)의 상면에 장착되어 컷팅지지대(600)의 길이방향을 따라 전후방향으로 운행가능하며, 전면에는 조(562)와 조 핸들(565)이 설치되고 후방에는 복수의 모터를 위한 공간이 형성되어 있다.

세 개의 조(562)는 상호 방사상으로 조 본체(561)에 배치되어 있으며, 각 조(562)는 조 본체(561)의 중심부로 갈수록 돌출높이가 높아지는 복수의 단이 형성되어 있다. 조(562)는 파이프의 내경에 접하여 파이프를 고정하며, 이때, 파이프의 직경에 따라 가장 비슷한 크기의 단이 선택된 다음, 조 핸들(565)에 의해 조(562)의 위치가 조절되어 파이프를 파이프홀딩기(550)에 고정시키게 된다. 조 핸들(565)은 조 본체(561)의 상부에 형성된 조작홈(563)에 결합되며, 조 핸들(565)의 정역회전에 따라 각 조(562)는 조 본체(561)의 중앙영역 또는 외측을 향해 이동한다. 여기서, 조 본체(561)는 회전이 가능하며, 조 본체(561)의 상부에는 조 본체(561)와 맞물리는 피니언기어(570)가 장착되어 있고, 조 본체(561)에는 외주면을 따라 회전체기어(567)가 형성되어 있다. 피니언기어(570)는 조 본체(561)의 회전을 위한 A축모터(585) 및 감속기(미도시)와 연결되어, A축모터(585)로부터의 회전력을 조 본체(561)로 전달한다.

한편, 컷팅지지대(600)에는 파이프홀딩기(550)의 전후방향 이동을 가이드하는 가이드(610)가 돌출설치되어 있고, 파이프홀딩기(550)의 양측 하부에는 가이드(610)를 파지하는 역U자 형상의 가이드홀더(551)가 장착되어 있다. 여기서, 가이드(610)는 길이방향을 따라 양측면이 일정 패턴을 가지고 내측으로 함몰되어 있고, 가이드홀더(551)는 가이드(610)의 양측면에 접하는 양단의 내측면이 가이드홀더(551)의 함몰형상에 대응되도록 형성되어 가이드홀더(551)가 가이드(610)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

일측의 가이드홀더(551)에 인접한 파이프홀딩기(550)의 일 영역에는 파이프홀딩기(550)의 전후방향(이하, X축 방향이라 함) 이동을 가능하도록 하는 X축모터(585)가 설치되어 있고, X축모터(585)의 하부에는 컷팅지지대(600)의 측면을 파지하는 'ㄷ'자 형상의 지지대파지부(575)가 형성되어 있다. 컷팅지지대(600)의 하부에는 길이방향을 따라 랙기어(미도시)가 설치되어 있고, 컷팅지지대(600)의 랙기어를 향하는 지지대파지부(575)의 일측면에는 랙기어와 결합되어 작동하는 피니언기어(미도시)가 장착되어 있다. 이에 따라, X축모터(585)가 작동하면, X축모터(585)로부터의 회전력이 감속기에서 감속된 다음 피니언기어로 전달되며, 피니언기어가 회전하면 파이프홀딩기(550)가 랙기어를 따라 이동하게 된다.

한편, 파이프홀딩기(550)의 후방에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상단에 조 핸들(565)을 자동으로 동작시켜 조(562)가 파이프를 고정하도록 이동시키는 자동조임모터(590)와, 조 본체(561)를 회전시키기 위한 A축모터(585)와, 파이프가 존재하는지 여부를 판단하기 위한 광센서가 장착된 실린더(595)와, 가이드홀더(551)에 오일을 자동으로 공급하는 오일공급기(598)가 장착되어 있다. 중앙제어장치(600)는, 광센서에 의해 파이프가 조(562)에 인접하게 위치하는지 여부를 판단하며, 판단결과 파이프가 조(562)에 충분히 인접한 경우, 자동조임모터(590)를 작동시켜 조(562)가 조 본체(561)의 외연으로 이동하도록 한다.

이러한 파이프홀딩기(550)가 주행하는 컷팅지지대(600)에는 일정 간격을 두고 복수개의 홀이 형성되어 있으며, 각 홀 내에는 컷팅지지대(600)의 상면으로 돌출 또는 철회되는 서포터(630)가 장착되어 있다. 서포터(630)는, 삼각 프레임 형상으로 형성되며, 삼각 프레임의 상부에는 V자 형상의 한 쌍의 지지아암(635)이 형성되어 있고, 각 지지아암(635)의 파이프와 접하는 면에는 베어링(636)이 장착되어 파이프홀딩기(550)의 조 본체(561)의 회전시, 즉 A축모터(585)의 작동시 파이프의 회전을 용이하게 한다. 컷팅지지대(600)의 하부에는 서포터(630)를 돌출 및 철회시키는 도시않은 서포터(630)모터 또는 유압장치가 장착되어 있다.

각 서포터(630)는 파이프의 길이에 따라 컷팅지지대(600)로부터의 돌출여부가 결정된다. 정렬기(310)에서 파이프가 정렬될 때, 파이프는 컷팅기(501)가 장착된 방향을 기준으로 정렬되며, 이에 따라, 파이프홀딩기(550)의 위치는 파이프의 길이에 따라 결정된다. 중앙제어장치(600)에서는 정렬기(310)에서 파이프의 길이가 측정되면, 이를 이용하여 파이프홀딩기(550)의 위치와 돌출되는 서포터(630)를 결정한다. 즉, 파이프의 길이가 충분히 길면, 모든 서포터(630)가 돌출되고, 파이프홀딩기(550)는 이동할 필요가 없을 수도 있지만, 파이프의 길이가 짧을 경우, 파이프홀딩기(550)는 컷팅기(501)를 향해 일정 길이만큼 X축 방향으로 주행해야 하고, 이때, 파이프홀딩기(550)의 위치보다 후방에 위치하게 되는 컷팅기(501)는 컷팅지지대(600)의 하부로 철회되어야 한다. 이러한 파이프홀딩기(550)의 위치와, 각 서포터(630)의 돌출 또는 철회여부는 중앙제어장치(600)에 의해 결정되며, 이에 따라, 파이프홀딩기(550)의 X축모터(585)가 작동하여 파이프홀딩기(550)가 주행하고, 각 서포터(630) 중 필요치 않은 서포터(630)는 컷팅지지대(600)의 하부로 철회된다.

한편, 컷팅지지대(600)에는 파이프홀딩기(550)를 감지하는 복수의 리미트스위치(640)가 설치되어 있다. 각 리미트스위치(640)는 각 서포터(630)로부터 소정 거리 이격된 위치에 장착되며, 리미트스위치(640)에서 파이프홀딩기(550)의 주행을 감지하였음에도 불구하고, 파이프홀딩기(550)의 주행방향에 대해 리미트스위치(640) 이후에 장착된 서포터(630)가 컷팅지지대(600)의 하부로 철회되지 아니한 경우, 중앙제어장치(600)는 파이프홀딩기(550)의 주행을 정지시킴으로써, 파이프홀딩기(550)와 서포터(630)가 충돌하는 것을 방지한다.

컷팅기(501)는, 도 10(a) 내지 (e)에 도시된 바와 같이, 본체(505), 슬라이딩판(510), 회전체(515), 토치아암(530), 플라즈마 토치(520)를 포함한다.

컷팅기 본체(505)는 판상으로 형성되며, 파이프의 길이방향을 따라 판면이 배치되도록 설치되어 있다. 본체(505)의 전면에는 슬라이딩판(510)이 상하방향, 즉 Z축 방향으로 슬라이딩가능하게 설치되어 있으며, 슬라이딩판(510)의 하부 중앙영역에는 슬라이딩판(510)의 상하이동을 안내하는 Z축 볼스크류(513)가 장착되어 있다. Z축 볼스크류(513)는 슬라이딩판(510)의 일측에 설치된 Z축모터(미도시)에 연결되어 Z축모터로부터의 회전력에 의해 회전하여, 도 10a에 도시된 바와 같이, 슬라이딩판(510)이 Z축 방향으로 이동할 수 있도록 한다. 본체(505)의 양측에는 길이방향을 따라 슬라이딩판(510)을 Z축 방향 이동을 안내하는 Z축가이드(506)가 돌출되어 있고, 슬라이딩판(510)의 양측에는 가이드를 파지하여 수용하는 Z축가이드홀더(511)가 장착되어 있다. 여기서, Z축가이드(506)는 길이방향을 따라 양측면에 그루브가 형성되어 있고, Z축가이드홀더(511)는 그루브에 수용되는 돌출레일이 형성되어 Z축가이드홀더(511)라 Z축가이드(506)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 본체(505)는 판면의 전후방향, 즉 Y축 방향으로 이동이 가능하며, 이를 위해, 본체(505)의 후방에는 Y축모터(미도시)가 설치되어 있고, 본체(505)의 하부에는 Y축모터에 의해 회전하여 본체(505)를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 볼스크류(503)가 설치되어 있다. 그리고 본체(505)를 하부에서 지지하는 지지대의 양측에는 본체(505)의 Y축 방향 이동을 안내하는 Y축가이드(507)가 돌출되어 있고, 본체(505)의 양측 하부에는 Y축가이드(507)를 파지하여 본체(505)를 지지하는 Y축가이드홀더(512)가 장착되어 있다. 여기서, Y축가이드(507)와 Y축가이드홀더(512)는, Z축가이드(506) 및 Z축가이드홀더(511)와 마찬가지로, 각각 그루브와 돌출레일이 형성되어 Y축가이드(507)가 Y축가이드홀더(512)로부터 이탈되는 것을 방지한다.

슬라이딩판(510)의 중앙영역에는 슬라이딩판(510)의 판면을 따라 회전하는 회전체(515)가 장착되어 있다. 회전체(515)는 슬라이딩판(510)의 전면으로 돌출된 직사각통상으로 형성되며, 슬라이딩판(510)의 뒷면에는 회전체(515)의 회전을 위한 서보모터인 제1회동모터(517)가 장착되어 있다. 제1회동모터(517)의 회전축은 감속기를 통해 회전체(515)와 연결되며, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 회전체(515)가 슬라이딩판(510)에 대해 회전할 수 있도록 한다.

이러한 회전체(515)에는 토치아암(530)과 플라즈마 토치(520)가 장착되어 있다. 토치아암(530)은, 플라즈마 토치(520)를 전방 또는 후방으로 경사지도록 배치하기 위해 작동하며, 기준위치에서 회전체(515)의 길이방향에 대해 가로로 배치된 제1아암(531)과, 회전체(515)의 자유단에 인접한 영역에 제1아암(531)과 평행하게 배치되는 제2아암(532)과, 제1아암(531)의 자유단부에 회동가능하게 연결된 제3아암(533)과, 제2아암(532)의 자유단부에 회동가능하게 연결된 제4아암(534)을 포함한다.

제2아암(532)은 제1아암(531)에 비해 소정 길이 길게 형성되며, 제3아암(533)의 일측과 회전가능하게 연결된다. 제3아암(533)은 제4아암(534)과 평행하게 배치되며, 제3아암(533)은 제4아암(534)에 비해 소정 길이 길게 형성되어 제3아암(533)과 제4아암(534)의 자유단부는 동일한 위치까지 연장된다. 그리고 제3아암(533)과 제4아암(534)은 토치본체(525)에 의해 연결되어 있고, 제3아암(533)과 제4아암(534)과 토치본체(525)는 상호 회동가능하게 결합되어 있다. 토치본체(525)의 하단부에는 플라즈마 토치(520)가 장착되어 있다.

여기서, 제1아암(531)과 회전체(515)가 결합된 축을 1축(541), 제2아암(532)과 회전체(515)가 결합된 축을 2축(542), 제1아암(531)과 제3아암(533)이 결합된 축을 3축(543), 제2아암(532)과 제3아암(533)이 결합된 축을 4축(544), 제2아암(532)과 제4아암(534)이 결합된 축을 5축(545)이라 한다. 회전체(515)내에는 제1아암(531)의 회전축에는 토치아암(530)의 구동을 위한 제2회동모터(535)가 장착되어 있다. 즉, 2축 내지 5축(542,543,544,545)에는 별도의 모터가 장착되어 있지 아니하며, 1축(541)에 장착된 제2회동모터(535)에 의해 구동력에 의해 2축 내지 5축(542,543,544,545)이 일체로 회동하게 된다.

이러한 토치아암(530)은, 제3아암(533)과 제4아암(534)이 회전체(515)의 전방으로 돌출되도록 제1아암(531)과 제2아암(532)이 전방으로 경사지거나, 제3아암(533)과 제4아암(534)이 회전체(515)의 후방으로 철회되도록 제1아암(531)과 제2아암(532)이 후방으로 경사지는 것이 가능하다. 이때, 제1아암(531)과 제2아암(532)이 전방으로 돌출되면, 도 10(d)에 도시된 바와 같이, 제4아암(534)의 자유단부가 제3아암(533)의 자유단부보다 돌출되게 되며, 이에 따라, 플라즈마 토치(520)의 단부는 컷팅기 본체(505)를 향하도록 경사진다. 반대로, 제1아암(531)과 제2아암(532)이 후방으로 철회되면, 도 10(e)에 도시된 바와 같이, 제3아암(533)의 자유단부가 제4아암(534)의 자유단부보다 돌출되게 되며, 이에 따라, 플라즈마 토치(520)의 단부가 컷팅기 본체(505)의 반대방향을 향하도록 경사진다.

이렇게 플라즈마 토치(520)가 경사지게 배치됨에 따라, 본 컷팅기(501)를 사용할 경우, 컷팅되는 파이프 면이나 철판의 면이 경사지도록 컷팅할 수 있다.

이러한 구성에 의한 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 컷팅장치(500)에 의해 파이프가 컷팅되는 공정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

파이프가 로딩장치(100)의 안착빔(145)에 안착되면, 중앙제어장치(600)는 로딩벨트(150)를 권취롤러(155)에 권취하여 파이프가 로딩장치(100)로부터 제1이송장치(200)로 로딩되도록 한다. 이때, 제1이송장치(200)의 스토퍼(210)가 이송판면으로부터 돌출되어 파이프의 과도한 이송을 방지한다. 스토퍼(210)는 파이프가 로딩된 다음 원래 위치로 철회되고, 제1이송장치(200)의 체인벨트(220)가 회전하여 파이프를 이송하게 된다. 이때, 로딩감지기(240)에 의해 파이프의 이송여부가 감지된다. 정렬장치(300)에 도달하면, 파이프는 일단으로 가압되어 정렬되고 파이프의 길이가 산출된다. 정렬된 파이프는 제2이송장치(400)에 의해 파지되어 컷팅장치(500)로 이송된다.

중앙제어장치(600)는 파이프의 길이에 따라 파이프홀딩기(550)의 위치와 각 서포터(630)의 철회여부를 결정하고, 이에 따라, 파이프홀딩기(550)를 이동시키고 서포터(630)를 인출 또는 철회시킨다. 그런 다음, 파이프홀딩기(550)에서 파이프를 조(562)에 고정하고, 컷팅기(501)에서는 미리 설정된 형태로 파이프를 절단하기 위해, 제1 및/또는 제2회동모터(517,535)를 동작시켜 회전체(515) 및/또는 제1 내지 제4아암(531,532,533,534)을 각 축을 중심으로 회동시켜 원하는 위치에 플라즈마 토치(520)가 위치하도록 한 다음, 플라즈마 컷팅을 시작한다.

이러한 본 플라즈마 컷팅 자동화 설비 및 플라즈마 컷팅장치(500)는, 플라즈마 토치(520)를 경사지게 배치할 수 있으므로, 절단면을 경사지게 형성할 수 있다. 따라서, 다양한 형상으로 절단이 가능하므로, 종래에 특정한 절단면을 형성하기 위해 별도의 작업을 거치던 것을 제거할 수 있다. 이에 따라, 시간이 절약되고 작업공정이 간단해진다. 뿐만 아니라, 파이프의 로딩에서 컷팅까지의 모든 공정이 중앙제어장치(600)에 의해 자동으로 제어됨에 따라, 작업공정이 간단해지고 인건비를 절감할 수 있다.

100 : 로딩장치 110 : 지지프레임
150 : 로딩벨트 200 : 제1이송장치
210 : 스토퍼 220 : 체인벨트
230 : 체인구동장치 240 : 로딩감지기
300 : 정렬장치 400 : 제2이송장치
500 : 컷팅장치 501 : 컷팅기
550 : 파이프홀딩기 600 : 중앙제어장치

Claims (15)

1. 운반장치에 의해 운반되어 안착된 컷팅대상을 이후의 공정을 위한 설비로 로딩하는 로딩장치;
   상기 로딩장치로부터 제공된 상기 컷팅대상을 일단으로 이송하는 제1이송장치;
   상기 제1이송장치의 일단에 설치되어 상기 컷팅대상을 가압하여 정렬시키고 상기 컷팅대상의 길이를 측정하는 정렬장치;
   상기 정렬장치에서 정렬된 상기 컷팅대상을 파지하여 이후의 공정을 위한 설비로 전달하는 제2이송장치;
   상기 제2이송장치로부터 이송된 상기 컷팅대상을 미리 결정된 형태로 컷팅하는 플라즈마 토치를 갖는 컷팅장치; 및,
   상기 로딩장치, 제1 및 제2이송장치, 정렬장치, 컷팅장치의 작동을 제어하는 중앙제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 로딩장치는,
   상기 컷팅대상이 안착되며 상기 컷팅대상의 가로방향으로 연장되고 상기 컷팅대상의 길이방향을 따라 복수개가 설치된 로딩벨트;
   상기 로딩벨트의 일단이 고정되며 수직으로 설치되어 상기 컷팅대상의 길이방향으로 연장된 수직빔과, 상기 수직빔에 대해 수평으로 설치되며 상기 컷팅대상이 안착되는 수평빔을 포함하는 지지프레임; 및
   상기 수직빔의 높이보다 낮은 상기 제1이송장치의 일측에 설치되며, 상기 로딩벨트의 타단을 권취하는 권취롤러와, 상기 권취롤러를 정역구동하는 권취모터를 포함하는 벨트구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1이송장치는,
   상기 컷팅대상의 길이방향의 가로로 이동하는 체인벨트와, 상기 체인벨트의 양단에 결합된 스프로켓과, 상기 스프로켓을 회전시키는 체인구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1이송장치의 상기 권취롤러에 인접한 영역에는, 상기 컷팅대상에 의해 가압되어 회동하는 가압간과, 상기 가압간을 지지하는 지지간과, 상기 지지간이 회동가능하게 결합되는 고정간과, 상기 고정간에 설치되어 상기 지지간의 회동에 의해 상기 컷팅대상의 로딩여부를 감지하는 감지센서가 설치된 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1이송장치는, 상기 컷팅대상의 이송방향을 따라 상기 제1이송장치의 단부로부터 소정 이격된 위치에 상기 제1이송장치의 이송평면으로부터 돌출 또는 철회되며, 돌출시 상기 컷팅대상의 이송을 저지하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 정렬장치는, 상기 제1이송장치의 이송방향의 말단에 상기 컷팅대상의 길이방향에 대해 일단부에 설치되어, 상기 컷팅대상이 상기 제1이송장치의 말단으로 이송되면, 상기 컷팅대상을 일방향으로 가압하여 정렬시키며,
   상기 중앙제어장치는 미리 측정된 상기 제1이송장치의 길이에서 상기 정렬장치가 이동한 거리를 감하여 상기 컷팅대상의 길이를 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 정렬장치는,
   상기 컷팅대상의 일단을 가압하는 가압판을 갖는 정렬기와,
   상기 컷팅대상의 길이방향을 따라 길게 형성되며, 상기 정렬기의 일측이 고정되어 상기 정렬기와 일체로 이동하는 타이밍벨트와,
   상기 타이밍벨트에 구동력을 제공하는 타이밍벨트모터와,
   상기 타이밍벨트모터의 회전수를 측정하는 엔코터를 포함하며;
   상기 중앙제어장치는 상기 타이밍벨트모터의 회전수에 따라 상기 타이밍벨트에 맞물린 상기 정렬기의 이동거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제2이송장치는,
   상기 제2이송장치의 상기 컷팅대상의 이송방향을 따라 이동가능하도록 구동하는 구동롤러;
   상기 컷팅대상을 상하방향에서 접근하여 파지하는 상부 파지아암과 하부 파지아암을 갖는 파지아암; 및
   상기 상부 파지아암과 하부 파지아암을 작동시키는 아암모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 컷팅장치는,
   플라즈마 컷팅방식으로 파이프를 컷팅하는 플라즈마 토치를 갖는 컷팅기;
   상기 컷팅대상을 둘레방향을 따라 회전가능하도록 상기 컷팅대상을 고정하는 파이프홀딩기;
   상기 컷팅대상의 길이방향을 따라 길게 형성된 판상의 컷팅지지대; 및
   상기 컷팅지지대의 길이방향을 따라 일정 간격을 두고 설치되어 상기 컷팅지지대의 상부로 돌출시 상기 컷팅대상을 지지하며, 상기 컷팅지지대의 하부로 철회가능한 서포터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파이프홀딩기는, 상기 컷팅지지대의 상면에 장착되며, 상기 컷팅지지대의 길이방향을 따라 전후방향으로 운행가능하도록 구동하는 X축모터와, 상기 컷팅대상에 결합되는 조와, 상기 조를 조이거나 풀기 위한 조 핸들과, 상기 조 핸들을 작동시키는 자동조임모터와, 상기 조가 장착된 조 본체를 회전시키는 A축모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 파이프홀딩기의 일측에는 상기 컷팅지지대의 측부를 감싸는 지지대파지부가 마련되어 있고, 상기 지지대파지부의 상기 컷팅지지대를 향한 일면에는 상기 X축모터로부터의 회전력에 의해 회전하는 피니언기어가 장착되어 있고, 상기 컷팅지지대에는 상기 피니언기어에 맞물리는 랙기어가 설치되어 상기 파이프홀딩기가 X축 방향으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
12. 제 9 항에 있어서,
    상기 서포터는, 삼각 프레임과, 상기 삼각 프레임의 상부에 형성된 V자 형상의 지지아암을 포함하며, 상기 지지아암의 파이프와 접하는 면에는 베어링이 장착된 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 컷팅기는,
    판상의 본체;
    상기 본체의 전면에 상하로 슬라이딩 가능하게 설치된 슬라이딩판;
    상기 슬라이딩판의 전면에 장착된 통상의 회전체;
    상기 회전체의 일측에 절곡가능하게 장착된 토치아암;
    상기 토치아암의 자유단부에 장착된 플라즈마 토치;
    상기 본체의 후면에 설치되어 상기 슬라이딩판의 Z축 방향 이동을 위한 구동력을 제공하는 Z축모터;
    상기 슬라이딩판의 하부에 장착되어 상기 Z축모터의 회전력에 의해 회전하여 상기 슬라이딩판을 상하방향으로 이동시키는 Z축 볼스크류;
    상기 본체의 전후방향인 Y축 방향으로 상기 본체를 이동시키기 위한 Y축모터; 및,
    상기 본체의 하부에 Y축 방향으로 길게 배치되어 상기 Y축모터로부터의 회전력에 의해 회전하여 상기 본체를 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 볼스크류;
    상기 슬라이딩판의 후방에 설치되어 상기 회전체의 회전을 위한 회전력을 제공하는 제1회동모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 토치아암은,
    상기 회전체의 길이방향에 대해 가로로 배치된 제1아암과, 상기 회전체의 자유단에 인접한 영역에 상기 제1아암과 평행하게 배치되며 상기 제1아암보다 길게 형성된 제2아암과, 상기 제1아암의 자유단부에 회동가능하게 연결된 제3아암과, 제2아암의 자유단부에 회동가능하게 연결되며 상기 제3아암과 동일한 위치까지 연장된 제4아암을 포함하며;
    상기 제1아암의 축에는 상기 토치아암의 회동을 위한 아암모터가 장착된 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는, 상기 제3아암과 제4아암의 자유단부를 연결하도록 장착되며 상기 제3아암 및 제4아암에 대해 회동가능한 토치 본체와, 상기 토치 본체의 자유단부에 장착된 토치를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 컷팅 자동화 설비.

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