KR20110076143A

KR20110076143A - 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치

Info

Publication number: KR20110076143A
Application number: KR1020090132774A
Authority: KR
Inventors: 김도열
Original assignee: 하나기술(주)
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2011-07-06
Also published as: KR101201949B1

Abstract

본 발명은 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치는, 이송되는 선행 모재와, 상기 선행 모재를 따라 이송되는 후행 모재를 각각 클램핑하는 제1, 2 클램프 유닛; 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단을 설정 간격으로 각각 절단하는 레이저 절단 유닛; 및 상기 레이저 절단 유닛에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 레이저 웰딩 유닛;을 포함한다.

본 발명에 따르면, 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되, 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있으며, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 효과가 있다.

강판, 클램핑, 절단, 용접

Description

강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치{LASER LINE SHEARING AND WELDING APPARATUS OF STEEL SHEET}

본 발명은 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철강산업에서 인라인으로 가동되는 공정상 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 용접하는 공정 수행시 용접 부위를 레이저빔을 이용하여 정밀하게 절단 및 용접하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 설정 길이를 가지는 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 특정 공정을 수행할 때 연속성을 부여하도록 단위별 강판을 서로 연결하여 실시하였다.

이러한 단위별 강판의 연결 방법은 이웃한 강판을 연결하도록 스템플러를 사용하기 시작하면서 연결 부위가 고르지 않으므로 용접을 거쳐 최근에는 레이저 용접에 의해 실시되고 있는 추세이다.

이러한 강판을 연결하기 위한 최근의 방법인 레이저 용접은 용접을 수행하기 전에 용접 면을 기계적 방법을 이용하여 절단하므로 절단기 날이 사용빈도에 따라 무뎌져서 정밀한 절단면을 관리하기에 어려움이 있었다.

또한, 강판의 레이저 용접시 고중량의 레이저 발생장치를 실질적으로 이동하는 프레임 위에 얹고 이동시킴으로써 진동에 취약한 레이저 발생장치의 고장의 원인이 되며, 지나치게 무거운 프레임이 형성되는 까닭에 정밀하게 제어하는데도 한계가 있었다.

또한, 폭이 다른 강판의 용접시 용접 후에 폭이 상이하므로 용접되지 않은 폭이 넓은 강판의 양 모서리가 날카로워 후공정이 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되, 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있게 한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있게 한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선, 후행 강판의 이웃단을 절단한 후 맞대어 용접하는 장치에 있어서, 이송되는 선행 모재와, 상기 선행 모재를 따라 이송되는 후행 모재를 각각 클램핑하는 제1, 2 클램프 유닛; 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단을 설정 간격으로 각각 절단하는 레이저 절단 유닛; 및 상기 레이저 절단 유닛에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 레이저 웰딩 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 제2 클램프 유닛은 클램핑된 선행 모재의 중심과 클램핑한 후행 모재의 중심을 일치시킬 수 있도록 센터링 유닛에 의해 상기 모재의 폭 방향으로 이동되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 레이저 웰딩 유닛은, 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 진입할 수 있도록 상기 모재와 근접한 일측벽에 개구가 형성되는 이동 프레임; 상기 이동 프레임의 하부에 설치되어 상기 이동 프레임을 상기 모재 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부; 상기 이동 프레임의 개구 바닥에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위를 받치는 지지부; 및 상기 이동 프레임의 개구 천장면에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저빔을 집광시키는 집광부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저 발진기는 상기 프레임과 이격된 외측에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단의 간격을 조정하는 얼라인먼트 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서는 상기 선행 모재와 후행 모재의 폭이 다를 경우 용접된 모재의 양측단을 곡면화시키는 레이저 노칭 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛은 레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기; 상기 레이저 발진기의 레이저빔을 레이저 웰딩 유닛의 웰딩 헤드로 제공하거나 한 쌍의 레이저 절단 유닛의 절단 헤드로 제공하도록 제어하는 제1 빔 스위치; 및 상기 레이저 발진기의 레이저빔이 한 쌍의 절단 헤드로 분할될 때 분할된 레이저빔 중 어느 하나의 빔을 레이저 노칭 유닛의 노칭용 절단 헤드로 제공하도록 분할을 제어하는 제2 빔 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 웰딩 헤드 및 절단 헤드는 각도가 조정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서의 상기 센터링 유닛은, 상기 선행 모재의 중심에서 후행 모재의 중심의 이격 정도에 대한 데이터를 취득하는 측정장치부; 및 상기 측정장치부에서 취득한 데이터를 제어부에 의해 이격 정도를 판독하고 이 결과값에 따라 상기 제2 클램프 유닛을 상기 후방 모재의 폭 방향으로 이동시키는 클램프 유닛 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치는, 핫코일(hot coil) 형태의 단위별 강판을 권출(unwind)시켜 공정을 수행하되 레이저빔을 이용하여 선행 강판의 후단과 후행 강판의 선단을 정밀하게 절단한 후 이 두 절단된 강판 면을 맞대고 레이저빔으로 용접하므로 절단면 및 용접 등의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 폭이 다른 강판의 용접시 폭이 넓은 강판의 모서리를 레이저빔을 이용하여 곡면으로 절단하는 노칭(Notching) 공정을 수행할 수 있으며, 양 강판을 용접하는 레이저 웰딩 유닛에 집광기만 구비하여 과중량에 의해 가해지는 진동 등의 발생을 방지하므로 이동 위치의 정밀 제어가 가능한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 첨부도면을 참조하여 일 실시 예를 들어 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800), 레이저 노칭 유닛(900) 및 제어부(C)를 포함한다.

여기서, 상기 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800), 레이저 노칭 유닛(900) 및 제어부(C)는 프레임(P) 상에 설치된다.

그리고 상기 프레임(P)은 양단에 롤러 테이블(도면에 미도시)이 각각 설치되고, 상기 양측 롤러 테이블과 프레임(P)의 사이에 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)를 잡아당기거나 밀어주는 핀치 롤러(Pinch roller: 도면에 미도시)가 각각 설치되고, 중심부 상측에 레이저 웰딩 유닛(800)이 설치되고, 상기 레이저 웰딩 유닛(800)의 양단 상측에 한 쌍의 레이저 절단 유닛(700)이 각각 설치되며, 상기 레이저 절단 유닛(700)과 핀치 롤러의 사이에 제1 클램프 유닛(200)과 제2 클램프 유닛(300)이 각각 설치된다.

상기 롤러 테이블(Roller table)은 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 원활한 이송을 위하여 설치되며, 수평 배치되는 롤러들이 자유 회동한다.

상기 제1 클램프 유닛(200)은 프레임(P)의 일단 상부 즉, 로딩된 선행 모재(M1)의 상, 하측에 클램프 부재(210)가 각각 구비되어 선행 모재(M1)가 로딩되다가 위치감지센서(도면에 미도시)가 이를 감지하면 제어부(C)에서 송신하는 작동 신호에 의해 클램프 부재 승강부(212)가 구동하고 이에 상기 선행 모재(M1)의 상, 하면을 클램핑한다. 이때, 상기 제1 클램프 유닛(200)은 전후 구동수단에 의해 전후방향으로 구동되면서, 좌우 구동수단에 의해 좌우방향으로 구동 가능하다. 여기서, 전후 구동수단 및 좌우 구동수단은 일 예로 실린더 등이 접목된다.

상기 제2 클램프 유닛(300)은 프레임의 타단 상부 즉, 로딩된 후행 모재(M2)의 상, 하측에 클램프 부재(310)가 각각 구비되어 후행 모재(M2)가 로딩되다가 위치감지센서(도면에 미도시)가 이를 감지하면 제어부(C)에서 송신하는 작동 신호에 의해 클램프 부재 승강부(312)가 구동하고 이에 상기 후행 모재(M2)의 상, 하면을 클램핑한다. 이때, 상기 제2 클램프 유닛(300)은 전후 구동수단에 의해 전후방향으로 구동 가능하다. 여기서, 전후 구동수단은 일 예로 실린더 등이 접목된다.

상기 센터링 유닛(400)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 클램프 유닛(200)에 의해 클램핑된 선행 모재(M1)의 중심과 상기 제2 클램프 유닛(300)에 의해 클램핑한 후행 모재(M2)의 중심을 일치시킬 수 있도록 상기 제2 클램프 유닛(300)을 후행 모재(M2)의 폭 방향인 전후 방향으로 이동시키는 구성요소로, 측정장치부(410) 및 클램프 유닛 이동부(420)를 포함한다.

상기 측정장치부(410)는 상기 선행 모재(M1)의 중심에서 상기 후행 모재(M2) 중심의 이격 정도에 대한 데이터를 취득하여 이 결과값을 제어부(C)로 송신한다.

상기 클램프 유닛 이동부(420)는 상기 제2 클램프 유닛(300)의 전후 구동수단으로, 상기 측정장치부(410)에서 취득한 데이터를 제어부(C)에 의해 이격 정도를 판독하고, 이 결과값에 따라 상기 제2 클램프 유닛(300)을 상기 후방 모재(M2)의 폭 방향으로 이동시키는 구성요소이다.

여기서, 상기 클램프 유닛 이동부(420)는 직선 왕복운동으로 변환시켜 상기 제2 클램프 유닛(300)을 상기 후방 모재(M2)의 폭 방향인 전후 방향으로 이동시킨다.

상기 얼라인먼트 유닛(Alignment Unit: 500)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 제1 클램프 유닛(200)에 의해 선행 모재(M1)가 클램핑되고, 상기 제2 클램프 유닛(300)에 의해 후행 모재(M2)가 클램핑되고, 상기 센터링 유닛(400)에 의해 선행 모재(M1) 및 후행 모재(M2)의 중심이 맞춰지게 되면 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단 간격(Gap)을 레어저빔의 스폿(Spot) 사이즈에 맞는 설정치로 조절한다.

여기서, 상기 얼라인먼트 유닛(500)은 제1 클램프 유닛(200) 및 제2 클램프 유닛(300)을 선행 모재(M1) 및 후행 모재(M2)의 진입 방향 또는 그 반대 방향으로 이동시킬 수 있도록 모재 간격감지센서(도면에 미도시)에 의해 감지된 결과값을 제어부(C)에서 전달받는다. 그리고 상기 모재 간격감지센서의 결과값에 의한 상기 제어부(C)의 제어에 의해 액츄에이터(acturator) 구동으로 변환시켜 상기 제1 클램프 유닛(200) 및 제2 클램프 유닛(300)을 단독 또는 동시 이동시킨다.

상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)에 레이저빔을 제공하는 레이저 및 광학계로, 레이저 발진기(610), 제1 빔 스위치(620), 반사경(622), 빔 에너지 분할기(624) 및 제2 빔 스위치(626)를 포함한다.

여기서, 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저 빔은 집광부(840)에 도달하기 전에 콜리메이터(collimator: 630) 등을 거쳐 퍼짐성 없이 균일하게 제공함으로써, 집광 헤드에서 집광된 레이저빔의 크기를 거리의 변화에 상관없이 일정하게 유지한다.

상기 레이저 발진기(610)는 인가 전원에 의해 레이저빔을 발생시키는 구성요소로, 본 발명에서는 하나의 발진기에 의해 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)에 도 4에 의한 빔 전송계 유닛을 이용하여 레이저빔을 각각 제공한다.

특히, 상기 레이저 발진기(610)는 레이저 웰딩 유닛(800)의 이동 프레임(810) 상에 설치되지 않고 상기 이동 프레임(810)과 이격된 외측에 설치되므로 과중량에 따른 이동 프레임(810)의 진동 발생을 방지한다.

상기 제1 빔 스위치(620)는 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔을 레이저 웰딩 유닛(800)의 웰딩 헤드(820)로 직접 제공하거나 상기 반사경(622)을 통해 방향이 바뀐 상태로 한 쌍 가운데 선행 모재(M1)측 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)로 제공하도록 제어하는 빔 스위치(Beam swich)이다.

이때, 상기 후행 모재(M2)측 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)로 레이저빔을 제공하도록 반사경(622)에서 선행 모재(M1)측 절단 헤드(710)로 제공되는 레이저빔의 진행경로 도중에 빔 에너지 분할기(624)가 구비된다. 그리고 상기 빔 에너지 분할기(624)에서 분기된 레이저빔은 다른 반사경(622)을 통해 반사되며 제2 빔 스위치(626)에 의해 절단 헤드(710)로 제공되거나 노칭용 절단 헤드(910)로 제공된다.

즉, 상기 제2 빔 스위치(626)는 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔이 한 쌍의 절단 헤드(710)로 분할될 때 분할된 레이저빔 중 후행 모재(M2) 측 절단 헤드(710)로 제공하거나 레이저 노칭 유닛(900)의 노칭용 절단 헤드(910)로 제공하도록 분할을 제어하는 것이다.

상기 레이저 절단 유닛(700)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 선행 모재(M1)의 후단과 상기 후행 모재(M2)의 선단을 용접하기 전에 각각의 절단 헤드(710)가 해당 절단 헤드 승강부(720)에 의해 하강한 상태에서 집광부(840)가 미세 하강하여 초점을 맞춘 후 상기 레이저 발진기(610)에서 발진된 레이저빔에 의해 설정 간격으로 각각 절단하게 한다. 더욱이, 상기 절단 헤드(710)는 도면에는 도시하지 않았지만 앞선 설명에서와 같이 절단 헤드 승강부(720) 이외에 전후 이동부 및 좌우 이동부가 더 구비되며, 상기 절단 헤드 승강부(720), 전후 이동부 및 좌우 이동부는 액츄에이터 등에 의하여 적절히 정밀하게 설정 방향으로 구동시킬 수 있다.

상기 레이저 웰딩 유닛(800)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 한 쌍의 레이저 절단 유닛(700)에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 구성요소로, 이동 프레임(810), 수평 이동부(812), 웰딩 헤드(820), 지지부(830) 및 집광부(840)를 포함한다.

상기 이동 프레임(810)은 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위로 이동하여 진입할 수 있도록 선, 후행 모재(M1, M2)와 근접한 일측벽에 개구가 형성되며, 프레임에 설치된 레일을 따라 선, 후행 모재(M1, M2)의 폭 방향으로 수평 이동된다.

상기 수평 이동부(812)는 상기 이동 프레임(810)의 하부에 설치되어 상기 이동 프레임(810)을 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 폭 방향으로 수평 이동시키며, 직선 왕복 운동에 의해 설정 방향으로 구동시킬 수 있다.

상기 웰딩 헤드(820)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 천장면에 설치되어 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 위치 일단에서 타단으로 이동하면서 레이저빔에 의해 상기 후행 모재(M1, M2)를 용접하는 구성요소이다.

이때, 상기 웰딩 헤드(820)는 상하 이동과 함께 각도가 조절 가능하므로 선, 후행 모재(M1, M2)의 높이가 다를 경우 높이가 높은 모재의 용접면 방향으로 기울여 용접을 하게 한다.

상기 지지부(830)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 바닥에 설치되어 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위를 용접할 때, 용접 부위를 받치는 다수개의 프레싱(pressing) 롤러이다. 이때, 상기 롤러의 상측에도 별도의 롤러가 다수 구비되며, 실린더 등에 의해 승강이 가능함에 따라 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접시 용접 부위를 상, 하부에서 지지하면서 이동 가능하게 한다.

상기 집광부(840)는 상기 이동 프레임(810)의 개구 천장면에 설치되며 집광부 승강부재의 구동에 의해 미세 하강하여 레이저빔의 초점을 맞춘 상태에서 용접 부위에 레이저빔을 집광시킨다.

한편, 도면에는 도시하지 않았지만 상기 레이저 웰딩 유닛(800)에 용접 잔여물의 확산을 방지하는 기체분사기 또는 용접 상황을 측정장치부 등에 의해 측정된 데이터를 모니터 등을 통해 모니터링하는 모니터링 유닛 중 적어도 하나가 더 포함될 수 있다.

상기 레이저 노칭 유닛(900)은 도 1에 도시된 바와 같이 후행 모재(M2)측 상부에 설치되어 선, 후행 모재(M1, M2)의 맞댄 부위를 용접한 후 용접 완료한 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 폭이 다를 경우 선, 후행 모재(M1, M2)의 속도와 연동하여 노칭용 절단 헤드(910)가 좌우로 움직이면서 용접된 모재의 양측단을 상기 레이저 발진기(610)의 레이저빔에 의해 절단하여 곡면화시킨다.

상기 제어부(C)는 상기 제1 클램프 유닛(200), 제2 클램프 유닛(300), 센터링 유닛(400), 얼라인먼트 유닛(500), 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600), 레이저 절단 유닛(700), 레이저 웰딩 유닛(800) 및 레이저 노칭 유닛(900)의 구동을 각각 제어한다.

그러므로 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치의 작동 과정은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 다음과 같다.

우선, 일측의 롤러 테이블을 통해 선행 모재(M1)가 진입하면 핀치 롤러가 상기 선행 모재(M1)를 가압한 상태에서 절단 위치인 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710) 하측까지 전진 이송시킨다.

이때, 상기 선행 모재(M1)가 절단 위치에 도달하면 이를 위치감지센서가 감지한 후 감지 신호를 제어부(C)로 보내고 상기 제어부(C)에서 상기 제1 클램프 유닛(200)의 구동신호를 출력한다.

다음으로, 상기 제1 클램프 유닛(200)의 클램프 부재(210)가 상기 제어부(C)의 구동신호에 의해 하강하여 상기 선행 모재(M1)를 클램핑한다.

다음으로, 타측의 롤러 테이블을 통해 후행 모재(M2)가 진입하면 핀치 롤러가 상기 후행 모재(M2)를 가압한 상태에서 절단 위치인 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710) 하측까지 전진 이송시킨다.

이때, 상기 후행 모재(M2)가 절단 위치에 도달하면 이를 위치감지센서가 감지한 후 감지 신호를 제어부(C)로 보내고 상기 제어부(C)에서 상기 제2 클램프 유닛(300)의 구동신호를 출력한다.

다음으로, 상기 제2 클램프 유닛(300)의 클램프 부재(310)가 상기 제어부(C)의 구동신호에 의해 하강하여 상기 후행 모재(M2)를 클램핑한다.

다음으로, 상기 제1, 2 클램핑 유닛(200, 300)에 의해 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)를 클램핑하면 상기 센터링 유닛(400)에 의해 후행 모재(M2)의 중심을 선행 모재(M1)의 중심과 맞추며 그 후, 레이저빔 스폿에 따른 기계적인 공차를 자동으로 맞추도록 얼라인먼트 유닛(500)에 의해 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단 간격을 모재 간격감지센서의 센싱 결과값에 의해 맞춘다.

다음으로, 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 이웃단 간격 조정이 완료되면 상기 레이저 절단 유닛(700)의 절단 헤드(710)가 하강하여 레이저빔의 초점을 맞춘 후 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 레이저빔에 의해 설정 간격으로 절단한다.

다음으로, 상기 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 절단 완료한 다음 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛(600)의 작동과정에서 퍼짐 없이 균일하게 조사하는 레이저빔에 의해 선행 모재(M1)의 후단과 후행 모재(M2)의 선단을 레이저 웰딩 유닛(800)을 통해 용접한다.

이는 상기 수평 이동부(812)의 구동에 의해 상기 이동 프레임(810)이 이동하 면 상기 웰딩 헤드(820)가 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 위치를 따라 상기 지지부(830)에 의해 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 부위를 지지함과 동시에 모재의 폭 방향으로 전진하면서 집광부(840)를 통해 조사되는 레이저빔을 이용하여 용접하는 것이다.

한편, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접시 용접 잔여물의 확산을 방지하는 기체분사기 또는 용접 상황을 측정장치부 등에 의해 측정된 데이터를 모니터 등을 통해 모니터링할 수 있다.

다음으로, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접이 완료되면 상기 수평 이동부(812)의 구동에 의해 상기 이동 프레임(810)이 원위치되며, 용접된 선, 후행 모재(M1, M2)가 언로딩된다.

한편, 상기 선, 후행 모재(M1, M2)의 용접 완료시 용접 완료한 상기 선행 모재(M1)와 후행 모재(M2)의 폭이 다를 경우 선, 후행 모재(M1, M2)의 속도와 연동하여 레이저 노칭 유닛(900)의 노칭용 절단 헤드(910)가 좌우로 움직이면서 용접된 모재의 양측단을 상기 레이저 발진기(610)의 레이저빔에 의해 절단하여 곡면화시킨다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예 를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치를 도시한 개략도이다.

도 2는 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 센터링 유닛을 도시한 개략도이다.

도 3은 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 레이저 웰딩 유닛을 도시한 개략도이다.

도 4는 상기 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치에서 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛을 도시한 개략도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치

200: 제1 클램프 유닛 212: 클램프 부재 승강부

300: 제2 클램프 유닛 312: 클램프 부재 승강부

400: 센터링 유닛 410: 측정장치부

420: 클램프 유닛 이동부 500: 얼라인먼트 유닛

600: 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛 610: 레이저 발진기

620: 제1 빔 스위치 622: 반사경

624: 빔 에너지 분할기 626: 제2 빔 스위치

700: 레이저 절단 유닛 710: 절단 헤드

720: 절단 헤드 승강부 800: 레이저 웰딩 유닛

810: 이동 프레임 812: 수평 이동부

820: 웰딩 헤드 830: 지지부

840: 집광부 900: 레이저 노칭 유닛

M1, M2: 선, 후행 모재

Claims

선, 후행 강판의 이웃단을 절단한 후 맞대어 용접하는 장치에 있어서,

이송되는 선행 모재와, 상기 선행 모재를 따라 이송되는 후행 모재를 각각 클램핑하는 제1, 2 클램프 유닛;

상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단을 설정 간격으로 각각 절단하는 레이저 절단 유닛; 및

상기 레이저 절단 유닛에 의해 절단된 상기 선, 후행 모재의 이웃단을 맞댄 후 용접하는 레이저 웰딩 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제2 클램프 유닛은 클램핑된 선행 모재의 중심과 클램핑한 후행 모재의 중심을 일치시킬 수 있도록 센터링 유닛에 의해 상기 모재의 폭 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 웰딩 유닛은,

상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 진입할 수 있도록 상기 모재와 근접한 일 측벽에 개구가 형성되는 이동 프레임;

상기 이동 프레임의 하부에 설치되어 상기 이동 프레임을 상기 모재 방향으로 수평 이동시키는 수평 이동부;

상기 이동 프레임의 개구 바닥에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위를 받치는 지지부; 및

상기 이동 프레임의 개구 천장면에 설치되어 상기 선, 후행 모재의 맞댄 부위에 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저빔을 집광시키는 집광부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 3항에 있어서,

상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛의 레이저 발진기는 상기 프레임과 이격된 외측에 설치되는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 선행 모재의 후단과 상기 후행 모재의 선단의 간격을 조정하는 얼라인먼트 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 1항에 있어서,

상기 선행 모재와 후행 모재의 폭이 다를 경우 용접된 모재의 양측단을 곡면화시키는 레이저 노칭 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 3항에 있어서, 상기 레이저 발생기 및 빔 전송계 유닛은,

레이저빔을 발생시키는 레이저 발진기;

상기 레이저 발진기의 레이저빔을 레이저 웰딩 유닛의 웰딩 헤드로 제공하거나 한 쌍의 레이저 절단 유닛의 절단 헤드로 제공하도록 제어하는 제1 빔 스위치; 및

상기 레이저 발진기의 레이저빔이 한 쌍의 절단 헤드로 분할될 때 분할된 레이저빔 중 어느 하나의 빔을 레이저 노칭 유닛의 노칭용 절단 헤드로 제공하도록 분할을 제어하는 제2 빔 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 6항에 있어서,

상기 웰딩 헤드 및 절단 헤드는 각도가 조정되는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.
제 2항에 있어서, 상기 센터링 유닛은,

상기 선행 모재의 중심에서 후행 모재의 중심의 이격 정도에 대한 데이터를 취득하는 측정장치부; 및

상기 측정장치부에서 취득한 데이터를 제어부에 의해 이격 정도를 판독하고 이 결과값에 따라 상기 제2 클램프 유닛을 상기 후방 모재의 폭 방향으로 이동시키는 클램프 유닛 이동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판의 레이저 라인 절단 및 용접 장치.