KR20110052107A - 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에 관한 것으로서, 강재 절단면의 대향면측으로 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 이루어지도록 복수의 에어노즐이 배치되는 노즐홀더와, 노즐홀더를 회전시켜서 각도 조절이 이루어지도록 노즐홀더의 상단에 설치되는 로터리 실린더와, 로터리 실린더가 설치되는 로봇아암을 포함한다. 따라서 본 발명에 의하면 절단 작업과 동시에 절단면의 대향면에 퇴적되는 아크 잔재물을 에어 분사장치로 즉시 제거가 이루어짐으로써, 절단 불량을 방지하여 성능 향상의 효과를 가진다.

플라즈마 절단, 아크 잔재물, H빔

Description

플라즈마 절단의 잔재물 제거장치{DEVICE FOR DROSS REMOVE OF PLASMA CUTTING}

본 발명은 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 H빔과 같은 강재의 플라즈마 절단시 절단면의 대향측으로 퇴적되는 아크 잔재물을 효과적으로 제거하기 위한 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에 관한 것이다.

통상 선박이나 중장비 등을 제작할 시에는 H빔과 같은 강재를 절단하고 상호 맞댄 상태로 용접하여 대형의 구조물을 만들거나 보를 만들어 보강의 기능을 수행하고 있다.

이러한 경우 강재나 철판은 이동이나 운반 등 취급이 용이하도록 단위 크기가 제한되어 이를 원하는 크기로 절단하여 상호 용접으로 연결하므로써 대형의 구조물을 만들게 된다.

위와 같은 H빔 등의 강재를 절단하기 위해서는 플라즈마 아크 토치 및 레이저와 같은 재료 처리 장치가 금속 재료의 절단에 널리 사용된다. 플라즈마 아크 토 치는 일반적으로 토치 몸체, 몸체 내에 설치되는 전극, 중앙의 출구가 있는 노즐, 전기 배선(electrical connections), 아크 제어 유체 냉각용 통로, 유체 흐름 패턴을 제어하기 위한 스월 링(swirl ring) 및 전원을 포함한다. 토치에서 사용되는 가스는 비반응성(예를 들어, 아르곤 또는 질소)이거나 반응성(예를 들어, 산소 또는 공기)일 수 있다. 그리고 플라즈마 아크 절단 토치는 통상 20,000 내지 40,000 A/in2 범위의 전류 밀도로 전이된 플라즈마 아크를 생성하게 된다.

좀 더 자세하게는 금속 모재를 플라즈마 아크 절단하는 과정에서, 전극(음극)과 노즐(양극) 사이에 파일럿 아크(pilot arc)가 먼저 생성된다. 파일럿 아크는 노즐 출구 구멍을 통과하는 가스가 이온화되며, 이온화된 가스는 전극과 모재 사이의 전기 저항을 감소시킨 후에, 아크가 그 후 노즐로부터 모재로 이행된다. 그리고 토치는 모재의 절단을 위하여, 전극으로부터 모재로의 이온화된 가스의 도전성 흐름을 특징으로 하는 이송식 플라즈마 아크 모드로 동작한다.

그런데, 플라즈마 아크 토치를 이용한 H빔과 같은 강재의 절단시 절단면의 대향측인 플랜지의 표면상에 아크 잔재물이 퇴적되어 질 수 있다. 이렇게 퇴적된 잔재물은 정확한 절단을 위하여 곧바로 제거되어져야 하며, 이를 위해 종래에는 망치 등 별도의 타격공구를 사용하여 잔재물을 부수면서 제거하게 된다.

이러한 경우 잔재물의 제거를 위한 인력의 소요가 과도하여 잔재물의 제거 능률성이 크게 저조할 뿐만 아니라 잔재물이 잘 깨지지 않을 경우는 그대로 남게 되어 절단 불량이 발생되는 경우가 된다.

특히, H빔의 경우 잔재물로 하여 반대측 플랜지의 절단에 플라즈마 아크 토치의 근접 접근이 용이하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 플라즈마 아크 절단시 절단면의 대향면측으로 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 가능한 에어 분사 장치를 설치함으로써, 절단 작업과 동시에 절단면의 대향면에 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 이루어져서 절단 성능이 향상될 수 있는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 강재 절단면의 대향면측으로 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 이루어지도록 복수의 에어노즐이 배치되는 노즐홀더와, 노즐홀더를 회전시켜서 각도 조절이 이루어지도록 노즐홀더의 상단에 설치되는 로터리 실린더와, 로터리 실린더가 설치되는 로봇아암을 포함하는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치를 제공한다.

그리고 노즐홀더에 각각의 에어노즐이 위치되도록 관통공이 형성되고, 관통공과 직교 방향에서 연통되도록 체결공이 형성되어, 에어노즐이 나사 체결을 통해 각도 조절될 수 있다.

또한, 복수의 에어노즐은 강재 절단면의 중심선으로부터 직교 방향으로 80mm ∼120mm 이격 위치되어 에어를 분사하게 되며, 또, 복수의 에어노즐은 강재 절단면의 대향면측에 대하여 0°∼30°각도에서 에어를 분사하게 될 수 있다.

그리고 로봇아암은, 로터리 실린더가 설치되는 수평아암과, 수평아암의 단부측에 설치되는 수직아암을 포함할 수 있다.

본 발명의 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에 의하면, 절단 작업과 동시에 절단면의 대향면에 퇴적되는 아크 잔재물을 에어 분사장치로 즉시 제거가 이루어짐으로써, 절단 불량을 방지하여 성능 향상의 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에서 노즐홀더의 일부 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에서 노즐홀더의 평면도이고, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치의 사용 상태를 보여주는 개 략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치는, 분사되는 에어를 통하여 절단 작업시 강재(1)에 퇴적되는 아크 잔재물을 제거하기 위한 것으로서, 복수의 에어노즐(110)이 배치되는 노즐홀더(100)와, 노즐홀더(100)를 회전시키는 로터리 실린더(120)와, 로터리 실린더(120)가 설치되는 로봇아암(130)을 포함할 수 있다.

여기서 도 2에 도시된 노즐홀더(100)는 금속재로 이루어질 수 있으며, 일정 두께를 가지는 편평한 판상이 수직하게 설치될 수 있다.

이러한 노즐홀더(100)에는 복수의 관통공(102)이 형성되며, 이 관통공(102)에 하기에 자세히 설명하는 에어노즐(110)이 각도 조절되어 설치될 수 있다.

따라서 에어노즐(110)이 설치되는 노즐홀더(100)에는 회전을 통해 각도 조절이 이루어지도록 노즐홀더(100)의 상단에 로터리 실린더(120)가 설치될 수 있다.

그리고 에어노즐(110)은 플라즈마 아크 토치(도 4에 도시:2)로 하여 H빔과 같은 강재 절단시 절단면 반대의 대향면측으로 퇴적되는 아크 잔재물에 에어를 분사하여 제거가 이루어지도록 노즐홀더(100)의 관통공(102)에 설치될 수 있는 것이다.

에어노즐(110)은 다양한 H빔 강재의 사이즈에 대응 가능하도록 개수와 크기가 결정될 수 있으며, 크기 별로 대략 3개 정도씩 작동되어 에어를 분사하도록 미도시된 제어부를 통하여 제어될 수 있다. 더욱이 노즐홀더(100) 각각의 관통공(102)에는 직교 방향 즉, 노즐홀더(100)의 측방향으로 관통공(102)과 연통되는 체결공(104)이 형성되어 관통공(102)에 위치되는 에어노즐(110)을 원하는 각도로 위치한 후 체결공(104)에 나사(S) 등의 체결 수단을 삽입하여 요구되는 각도에서 위치 고정시킬 수 있다.

이에 따라 에어노즐(110)의 직경보다 관통공(102)의 내경이 클 수 있으며, 각각의 에어노즐(110)에는 미도시된 에어공급부로부터 에어를 공급받는 연결호스(112)가 로봇아암(130)을 통해 연결 설치될 수 있다.

로봇아암(130)은 로터리 실린더(120)가 설치된 수평아암(132)과 수평아암(132)의 단부측에 수직하게 설치되는 수직아암(134)으로 이루어질 수 있으며, 이러한 로봇아암(130)은 자동 로봇 장치(미도시)에 장착 되어질 수 있다.

한편, 각도 조절되어 노즐홀더(100)에 배치되는 복수의 에어노즐(110)은 절단면의 중심선으로부터 직교 방향으로 80mm∼120mm 정도 이격 위치되어 절단면의 대향측면으로 에어를 분사할 수 있으며, 이와 같이 이격된 상태에서 복수의 에어노즐(110)은 절단면의 대향면측에 로터리 실린더(120)를 통한 각도 조절로 0°∼30°각도에서 에어를 분사하게 될 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 절단용 가스 토치의 연장 팁의 작동을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

도 3과 도 4 내지 도 5에 도시된 사용 상태를 보여주는 개략도를 참고하면, 플라즈마 아크 토치(2)로 하여 H빔과 같은 강재(1)의 일측을 절단하게 되면, 이때 아크 잔재물이 절단면의 대향면 측에 퇴적될 수 있으며, 이 퇴적물은 즉시 제거가 이루어져야 하므로 제거를 위해 본 발명의 에어노즐(110)이 이용되어 질 수 있다.

먼저, 절단 작업이 이루어지고 있는 플라즈마 아크 토치(2)와의 간섭을 피하도록 H빔 강재(1)의 플랜지 사이에 위치되도록 자동 로봇장치에 장착된 로봇아암(130)을 강재(1)의 H빔 사이에 적절하게 위치시키게 된다.

여기서 노즐홀더(100)에 배치되는 복수의 에어노즐(110)은 절단면의 중심선으로부터 직교 방향으로 80mm∼120mm 정도 이격 위치되며, 이어서 로터리 실린더(120)의 작동으로 노즐홀더(100)의 에어노즐(110)이 절단면의 대향면측에 대하여 0°∼30°각도에서 에어를 분사할 수 있도록 회전된다.

이와 같은 이격 거리와 각도에서 에어를 분사함으로써, 보다 효과적인 퇴적물의 제거가 가능하며, 이는 반복적인 실험을 통하여 알 수 있다.

더욱이 절단면의 대향측 지점으로 분사가 정확히 이루어지도록 노즐홀더(100)의 각 에어노즐(110)이 도 3에서와 같이 한 곳으로 모이도록 체결공(104)의 나사(S)를 통하여 각도 조절될 수 있다.

그러므로 이상과 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마 아크 절단시 절단면의 대향면에 퇴적되는 아크 잔재물이 근접하여 분사되는 에어를 통하여 제거가 이루어짐으로써, 절단 작업과 동시에 절단면의 대향면에 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 이루어져서 절단 성능이 향상될 수 있다.

이상 본 발명에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치의 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 용이하 게 변경할 수 있으며, 개시된 실시형태들을 조합/치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치의 사시도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에서 노즐홀더의 일부 분리 사시도이고,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치에서 노즐홀더의 평면도이고,

도 4 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치의 사용 상태를 보여주는 개략도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 강재 2 : 플라즈마 아크 토치

100 : 노즐홀더 102 : 관통공

104 : 체결공 110 : 에어노즐

112 : 연결호스 120 : 로터리 실린더

130 : 로봇아암 132 : 수평아암

134 : 수직아암

Claims (5)

1. 강재 절단면의 대향면측으로 퇴적되는 아크 잔재물의 제거가 이루어지도록 복수의 에어노즐이 배치되는 노즐홀더와,

   상기 노즐홀더를 회전시켜서 각도 조절이 이루어지도록 상기 노즐홀더의 상단에 설치되는 로터리 실린더와,

   상기 로터리 실린더가 설치되는 로봇아암

   을 포함하는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐홀더에 상기 각각의 에어노즐이 위치되도록 관통공이 형성되고, 상기 관통공과 직교 방향에서 연통되도록 체결공이 형성되어, 상기 에어노즐이 나사 체결을 통해 각도 조절되는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 에어노즐은 상기 강재 절단면의 중심선으로부터 직교 방향으로 80mm∼120mm 이격 위치되어 에어를 분사하게 되는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 에어노즐은 상기 강재 절단면의 대향면측에 대하여 0°∼30°각도에서 에어를 분사하게 되는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 로봇아암은,

   상기 로터리 실린더가 설치되는 수평아암과,

   상기 수평아암의 단부측에 설치되는 수직아암을 포함하는 플라즈마 절단의 잔재물 제거장치.

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