KR20150120760A - 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치 - Google Patents

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KR20150120760A
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Abstract

본 발명은 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에 관한 것으로,
보다 상세하게는 금속판재의 가공물의 중앙 부위를 절단 가공하기 위한 레이저 가공 장치에서 가공물이 지지되는 지지 레일에 흘러내리면서 응고된 슬래그(slag; 용융된 금속, 불순물 찌꺼기 등)를 쉽고 빠르게 제거할 수 있으며, 사용이 편리하도록 지지 레일을 따라 이동하는 본체 하부에 지지 레일의 측면에 접촉되는 접촉 돌기부를 갖는 제거부재를 도입하여 구동수단을 통해 상기 제거부재가 승하강 및 횡 방향 이동을 하게 함으로써, 지지 레일에 응고된 슬래그를 제거하는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에 관한 것이다.

Description

레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치{SLAG REMOVAL APPARATUS FOR LASER PROCESSING SUPPORT}
본 발명은 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에 관한 것으로,
보다 상세하게는 금속판재의 가공물의 중앙 부위를 절단 가공하기 위한 레이저 가공 장치에서 가공물이 지지되는 지지 레일에 흘러내리면서 응고된 슬래그(slag; 용융된 금속, 불순물 찌꺼기 등)를 쉽고 빠르게 제거할 수 있으며, 사용이 편리하도록 지지 레일을 따라 이동하는 본체 하부에 지지 레일의 측면에 접촉되는 접촉 돌게 부를 갖는 제거 부재를 도입하여 구동 수단을 통해 상기 제거 부재가 승하가 및 횡 방향 이동을 하게 함으로써, 지지 레일에 응고된 슬래그를 제거하는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 금속재의 가공물에 연삭, 절삭 등의 가공이 필요한 경우 선반, 밀링 머신 등 다양한 기계 장치를 통해 가능하지만, 금속판재의 가공물 중앙 부위를 제작자가 원하는 다양하고 정교한 모양으로 절단, 절개 가공을 하기 위해서는 일반 기계 장치의 커터를 이용하기 어렵기 때문에 레이저 가공 장치가 주로 사용된다.
이때 레이저 가공 장치는 금속판재가 지지되는 평탄한 작업대가 구비되어 있다.
도 1a를 참고하여(도 1a와 나머지 다른 도면의 참조 부호는 서로 무관함.) 종래의 레이저 가공장치를 설명하면, 가공장치 작업대(1) 상부에 지지 레일(11)이 구비되어 있고, 상기 작업대에는 상기 지지 레일 상부에서 가공장치 작업대의 길이방향을 따라 전후 이동하면서 좌우 횡 이동이 가능한 레이저 조사기(6)가 설치되어 있다.
그리고 금속판재(2)를 가공하는 경우 상기 지지 레일 상부에 금속 판재가 놓인 상태에서 상기 레이저 조사기가 설정된 좌표를 따라 전후좌우 이동하면서 레이저를 조사하여 제작자가 원하는 모양, 형태로 금속판재의 중앙 부위를 절단하게 된다.
이러한 종래 레이저 가공장치에 구비되어 있는(또는 별도로 설치되는) 지지 레일(1)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 일반적으로 얇은 판상의 지지 레일이 직립 상태로 다 열 배치되어 이루어지고, 지지 레일 상부는 지지 레일의 길이 방향을 따라 톱니 형상으로 형성된 팁부(1a)로 이루어져 가공물을 상기 팁부 상에 점형 방식(point-like manner)으로 놓은 상태에서 레이저 가공이 행해진다.
그리고 상기 지지 레일에 금속판재의 가공물이 놓인 상태에서 레이저 가공이 이루어지면 레이저에 의하여 가공물에서 용융된 금속, 불순물 찌꺼기 등의 슬래그(S; slag)가 흘러내리게 되는데, 이렇게 흘러내린 슬래그는 지지 레일의 양측면을 타고 내려오면서 응고되어 지지 레일 상에 고착화되어 오염되므로, 대형 금속 판재의 가공물을 장시간 동안 반복적으로 가공하게 되면 슬래그가 응고되면서 지지 레일의 측면을 타고 올라와 팁부까지 슬래그가 침범하여 응고된다.
따라서 지지 레일의 팁부까지 슬래그가 응고되면 금속판재의 가공물을 지지 레일 상에 평탄하게 올려놓는데 지장을 주게 되며 또한 금속판재를 가공 시 조사되는 레이저 불꽃과 피재물인 슬래그의 방향이 간섭되어 종국적으로 금속판재를 정밀하게 가공할 수 없게 되므로 이를 예방하기 위하여 지지 레일의 슬래그를 주기적으로 제거해야만 한다.
이러한 지지 레일의 슬래그를 제거하기 위한 방법으로써 전통적인 방식으로, 작업자가 그라인더와 같은 공구를 사용하여 지지 레일의 측면에 고착화된 슬래그를 수작업으로 제거하는 방법이 있다.
그러나 이렇게 수작업을 통한 슬래그 제거 방식은 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 작업자의 능숙도에 따라 제거 효율이 다르고, 능숙한 작업자라 하더라도 지지 레일 상에 고착화된 슬래그를 완전하게 제거하기 어려운 단점이 있으며, 나아가, 작업자의 부주의 또는 제거 작업 중 슬래그 파편이 튀는 등의 이유로 안전사고가 빈번하게 발생하기 때문에 이를 해결하기 위한 슬래그 제거 장치의 필요성이 대두되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래 기술로써, 대한민국 공개특허 제10-2002-0078434호(2002.10.18.) "주편 용삭설 제거장치"(이하 종래 기술 1이라 함)가 있는데,
상기 종래 기술 1은 제철공장에서 생산되는 주편의 표면을 처리하는 스키핑 작업 후 냉각수 살수 시 주편의 표면에 형성되는 얇은 철핀과 같은 막(용삭설)을 제거하기 위한 장치로써, 주편의 측면에 이동 밀착한 후, 회전 작동되어 주편의 측부 용삭설을 제거하는 제1제거 롤을 갖춘 제1용삭설 제거부 및 상기 주편의 저면에 이동 밀착한 후, 회전 작동되어 저부 용삭설을 제거하는 제2제거 롤을 갖춘 제2용삭설 제거부로 구성된다.
상기 종래 기술 1은 주편의 측 방향에 형성된 이동 경로를 따라 이동하는 대차에 장착된 고정 브라켓에 상기 제1제거 롤이 설치되고, 이동 경로의 하측을 가로질러 상하 이동하는 베어링 블록에 제2제거 롤이 설치됨으로써, 대차가 이동 경로를 따라 이동하게 되면 상기 제1, 제2제거 롤이 작동하여 용삭설을 제거하는 장치이다.
상기 종래 기술 1을 이용하여 레이저 가공용 지지 레일에 응고된 슬래그를 제거하는 장치로 활용 가능한데, 이 경우 종래 기술 1의 장치에서 제2제거 롤 및 베어링 블록을 제거하여 개조해야 하는 번거로움이 존재할 뿐만 아니라, 얇은 판장의 지지 레일을 모두 분리한 후 상기 종래 기술 1의 제거장치로 일일이 투입하여야 하므로 사용이 불편하며, 본래 목적이 주편의 얇은 용막설을 제거하기 위한 장치이기 때문에 레이저 가공 시 흘러내리면서 소정 두께 이상으로 응고되는 슬래그의 제거장치로써 부적합하다.
이에 따라 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 장치로써, 다른 종래 기술로는 대한민국 등록 특허 제10-0878445호(2009.01.07.) "레이저 절단기용 그리드의 이물질 제거장치"(이하 종래 기술 2라 함.)가 있는데,
상기 종래 기술 2는 가공물로부터 발생하여 지지 레일 표면에 고착되는 이물질(슬래그)을 연삭 방식으로 제거하기 위한 장치로써, 단위 그리드가 통과하는 이송라인을 제공하는 상판과, 상기 상판 위에서 그리드가 직립된 상태로 상판의 일측에서 타측으로 통과되도록 지지 레일의 양면을 동시에 압박하여 이송시키는 2쌍의 이송롤과, 상기 그리드가 이송되는 상태에서 그리드의 측면에 고착된 이물질을 제거하기 위하여 이송라인을 따라 설치되는 측면 연삭 수단을 포함하여 이루어진다.
그러나 상기 종래 기술 2는 상기 종래 기술 1과 마찬가지로 단위 그리드(이하 지지 레일로 통침함.)를 작업대에서 일일이 분리한 다음 이물질 제거장치에 투입하여야 하므로 작업 시간이 오래 걸리며, 사용이 불편하다.
특히 통상적으로 가로, 세로 4~5m 정도의 규격으로 다수의 지지 레일이 설치되어 있는 점을 감안하면, 단품의 지지 레일을 분리하여, 운반하는 작업 자체가 작업자 한 사람만으로 행하기에는 무리가 따르기 때문에 불필요한 노동력이 낭비될 뿐만 아니라, 안전사고의 위험 또한 매우 크다.
나아가 상기 종래 기술 2는 장치의 대형화로 인하여 슬래그 제거 장치의 설치를 위한 공간적인 제약이 매우 크고, 측면 연삭 수단이 이송 라인 상에 고정, 설치되어 있기 때문에 다수의 레이저 가공 장치를 가동하는 현장에서 각 가공 장치마다 지지 레일의 두께가 상이할 경우 하나의 슬래그 제거 장치만을 사용하여 모든 종류의 지지 레일에서 슬래그를 완전하게 제거하는 것이 불가능하기 때문에 이러한 문제점을 해결할 수 있는 슬래그 제거 장치의 필요성이 더욱 절실하다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 인출된 것으로,
레이저 가공 장치에서 각각의 지지 레일을 분리할 필요가 없이 작업대에 고정된 상태에서 지지 레일의 측면에 응고, 고착된 슬래그를 쉽게 제거할 수 있도록지지판이 구비된 본체 하부에, 지지 레일의 측면을 향하여 돌출된 접촉 돌기부를 갖는 제거부재가 노출되어, 본체가 지지 레일을 따라 이동하면서 상기 접촉 돌기부가 지지 레일의 측면에 대하여 슬래그 제거 작업이 이루어지도록 하는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 지지 레일의 양측면에 응고, 고착된 슬래그를 완전하게 효과적으로 제거함으로써, 지지 레일에서 금속판재를 가공 시 슬래그에 의하여 조사되는 레이저 불꽃이 간섭되는 것을 방지하여 금속판재의 정밀 가공이 가능하도록 상기 제거부재가 본체에 내장된 구동수단에 의하여 승하강 및 횡 방향 이동이 순차적으로 이루어지는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 제거부재의 접촉 돌기부를 이용한 슬래그 제거 효율을 향상시켜 작업 시간을 단축하고, 제거되는 슬래그 파편에 의하여 접촉 돌기부가 손상되거나, 이로 인한 안전사고를 방지할 수 있도록 본체의 진행 반대 방향으로 회전하는 제거부재를 구비한 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 제거부재의 승하강과 별도로 접촉 돌기부의 상대적인 높이 변위에 따른 승하강이 이루어져 슬래그 제거 효율이 극대화되도록 상기 제거부재의 접촉 돌기부로써, 외주면을 따라 형성된 나선형 접촉 돌기부가 구비되어 있는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다음으로 본 발명은 슬래그 제거 장치의 소형화를 달성하여, 제작이 쉽고, 제조 단가를 절감할 수 있으며, 작업자가 큰 힘을 사용하지 않더라도 본체의 이동을 수동으로 조작할 수 있도록 함으로써, 보다 정교한 슬래그 제거 작업이 가능할 뿐만 아니라, 지지 레일의 종류, 두께에 상관없이 하나의 슬래그 제거장치만을 사용하여 작업을 행할 수 있어 범용성 및 효용성을 증대시킬 수 있도록 본체에 손잡이가 더 구비되어 있는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치는
구동 수단이 내장되고, 하부에 지지판이 구비되어 지지 레일을 따라 이동하는 본체; 및
상기 지지판 하부로 노출되고, 지지 레일의 측면을 향해 돌출된 접촉 돌기부가 외주면에 구비되어 있는 하나 이상의 제거부재를 포함하여 이루어지되,
상기 제거부재는 상기 구동수단에 의하여 승하강 및 횡 방향 이동이 순차적으로 이루어져, 상기 지지 레일의 측면에 부착된 슬래그를 제거하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에서 기 제거부재는 상기 구동 수단에 의하여 상기 본체의 진행 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에서 상기 제거부재의 접촉 돌기부는 외주면을 따라 형성된 나선형 접촉 돌기부인 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치에서 기 본체는 본체를 수동으로 이동시킬 수 있도록 하는 손잡이가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 지지 레일을 따라 이동이 가능하도록 하는 지지판이 구비된 본체 하부에, 슬래그 제거용 제거부재가 장착되어 있으므로 제품의 소형화에 유리하고, 이에 따라 슬래그 제거장치의 취급, 보관, 사용이 용이하다.
특히, 본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 제거부재가 구동수단에 의하여 승하강 및 횡 방향 이동이 순차적으로 이루어지므로 제거부재의 접촉 돌기부가 지지 레일의 측면에 응고, 고착된 슬래그에 대하여 타격 및 스크래치에 동작에 의한 제적 작업이 이루어지기 때문에 슬래그 제거 효율이 높고, 작업 시간을 단축할 수 있으며, 이에 따라 지지 레일에서 금속판재를 가공 시 슬래그에 의하여 조사되는 레이저 불꽃이 간섭되는 것을 방지하여 금속판재의 정밀 가공이 가능해진다.
또한 본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 본체의 진행 반대 방향으로 회전하는 제거부재를 도입함에 따라 제거되는 슬래그 파편이 본체의 진행 반대 방향으로 배출되기 때문에 접촉 돌기부에 가해지는 부하를 최소화함으로써 접촉 돌기부의 손상, 파손을 방지할 수 있고, 슬래그 제거 작업 중 주위의 다른 작업자에게 슬래그 파편이 튀지 않게 되므로 이에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 제거부재의 접촉 돌기부로써, 나선형 접촉 돌기부를 도입하여 제거부재의 회전에 의하여 제거부재의 승하강과 별개로 접촉 돌기부의 상대적인 승하강 변위가 이루어지므로 슬래그의 제거 효율을 극대화하여 더욱 빠르고 완전한 슬래그 제거가 가능하다.
또 본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 소형화된 본체에 손잡이가 구비됨에 따라 작업자 한사람이 손잡이를 이용하여 수동으로 본체의 이동을 조작하여 슬래그 제거 작업을 진행할 수 있으므로 보다 세밀하고, 정교한 슬래그 제거가 가능해지고, 이에 더하여 슬래그 제거 작업을 매우 간단하고 쉽게 행할 수 있으므로 사용이 매우 편리하다.
도 1a는 레이저 가공 장치를 설명하기 위한 도면.
도 1b는 레이저 가공용 지지 레일을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 슬래그 제거장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 슬래그 제거장치의 접촉 돌기부의 실시 예들을 설명하기 위한 도면들.
도 4는 본 발명에 따른 슬래그 제거장치의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현 예(態樣, aspect)(또는 실시 예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조 부호, 특히 십의 자리 및 일의 자릿수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조 부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조 부호가 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 보호 범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현 예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시 예)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 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 2를 참고하여 특정하면, 손잡이(14)의 반대편 화살표 방향을 전방으로 하여 전후를 정하고, 도 3에서 중력이 작용하는 방향을 하 측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하를 정한다.
특히 도 2에서 설명을 따라 본체(10)의 전후 방향과 종 방향을 혼용하여 설명하고, 이에 따라 종 방향과 수평으로 직교되는 방향(도 3의 좌우방향)을 횡 방향으로, 종 방향 및 횡 방향과 수직되는 방향을 수직 방향으로 특정하여 설명하며, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구 범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.
이하에서는 본 발명에 따른 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
우선 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슬래그 제거장치는 지지 레일(1)의 팁부(1a)에 놓이는 본체(10)와, 본체(10) 하부에 구비되는 슬래그 제거용 제거부재(20)를 포함하여 이루어진다.
도 2 내지 도 4에서는 설명의 편의를 위하여 도 1의 작업대 중 하나의 지지 레일(1)만을 도시하였다.
상기 본체(10)는 하우징(11) 내부에 전동 모터 등의 구동 수단(미도시)과, 제거부재(20)의 작동을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 내장되어 있다.
상기 구동 수단은 공지의 전동 모터를 포함하여, 후술하는 제거부재(20)의 승 하강, 횡 방향 이동 및 회전을 위하여, 상기 전동모터와 연결된 크랭크 축, 각종 기어 및 상기 축과 기어들고 연결되어 전동 모터의 구동력이 제거부재(20)로 전달되도록 하는 종동축(21A; 도 3 참고.)을 포함하는 구성이다.
상기 전동 모터와 상기 종동축을 연결하는 크랭크 축, 각종 기어, 캡 캠 부재 등 일반적으로 모터의 회전력을 특정 방향으로의 직선 운동, 회전 운동으로 변환시키는 다양한 기계 구조로 차용 가능하고, 이러한 각종 축과 기어들의 결합 구조에 관한 설명은 본 발명의 본질적인 특징과는 연관성이 적으므로 상세한 설명을 생략한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10) 하부에는 상기 지지 레일(1)의 팁부(1a)에 접촉, 지지되는 지지판(12)이 구비된다.
상기 지지판(12)은 횡 방향으로 소정 넓이를 갖는 금속 재질의 판상의 부재로, 다열 배열된 지지 레일(1)의 복수의 팁부(1a) 상단에 점형 방식으로 접촉하여 본체(10)와 지지 레일(1) 사이의 마찰 해소 부재로써의 역할과 본 발명품의 사용시 베이스의 기능을 한다.
즉, 일반적으로 하우징(11)의 제작이 플라스틱과 같은 합성수지 재질로 제작됨을 감안하면, 지지 레일(1)의 팁부(1a)에 본체(10)의 하우징(11)이 직접 점형 방식으로 접촉하게 될 경우 마찰력 증가로 인하여 본체(10)가 지지 레일(1) 상에서 이동되는 것이 제한되므로 금속 재질의 지지판(12)을 별도로 장착함으로써, 본체(10)가 지지 레일(1) 상에서 자유롭게 이동(보다 구체적으로는 지지 레일(1)을 따라 전후 이동)하게 된다.
이를 위하여 상기 지지판(12)의 전후 단부에는 상향 절곡부(12a)가 구비되어 본체(10)의 전/후진 시 지지판(12)의 전후 단부가 지지 레일(1)의 팁부(1a) 상단에 접촉하여 걸리는 것을 방지한다.
그리고 도 2의 원내 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 지지판(12)은 중앙에 상기 구동수단과 제거부재(20)를 연결하는 종동축(21A)이 통과되는 통과공(12A)이 관통 형성되어 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 종동축과 연결된 제거부재(20)는 상기 지지판(12)의 통과공(12A)을 통과하여 본체(10) 지지판(12) 하부로 노출되는데, 구동수단과 연결된 종동축(21A)에서 하측으로 연장 형성된 원통형 바디(21)를 갖고, 상기 바디(21)의 외주면을 따라 돌출 형성된 접촉 돌기부(22)가 구비된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 제거부재(20)가 지지 레일(1)을 기준으로 양측 한 쌍이 구비되며, 경우에 따라 한 쌍의 제거부재(20)가 지지 레일(1)의 길이방향을 따라 다열 배치될 수 있다.
상기 제거부재(20)는 상기 구동수단에 의하여 승하강 및 횡 방향 이동이 순차적으로 이루어져, 하나의 지지 레일(1)에 대하여 지지 레일(1) 양측면에 응고, 고착된 슬래그를 동시에 제거하도록 한다.
따라서 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 제거부재(20) 사이의 공간에 지지 레일(1)이 삽입되면서 본체(10)의 지지판(12)이 지지 레일(1)의 팁부(1a; 도 2 참고.) 상에서 안착되고, 따라서 한 쌍의 제거부재(20)는 슬래그 제거를 수행함과 동시에 본체(10)의 전/후진 이동을 가이드 하는 기능을 갖게 된다.
도 2에서는 설명의 편의를 위하여 본체(10)가 전진하는 것을 대표하여 도시하였고, 도 3에서는 슬래그를 생략하여 도시하였다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참고하여 제거부재(20)의 접촉 돌기부(22)를 이용한 슬래그 제거를 보다 상세히 설명한다.
우선 상기 각 제거부재(20)는 바디(21)의 외주면에서 내측, 즉 가운데에 위치하는 지지 레일(1)의 양 측면을 향해 접촉 돌기부(22)가 돌출 형성되어 있는데,
도 3의 [A]에 도시된 제거부재(20)는 원통형 바디(21)의 외주면을 따라 동일 높이에서 원형으로 돌출된 톱니형 접촉 돌기부(22A)가 구비되어 있고,
도 3의 [B]에 도시된 제거부재(20)는 원통형 바디(21)의 외주면을 따라 높이가 변위되면서 나선형으로 돌출된 나선형 접촉 돌기부(22B)가 구비되어 있다.
따라서 구동수단에 의하여 제거부재(20)의 승하강 및 횡 방향 이동이 반복됨에 따라 상기 접촉 돌기부(22)가 지지 레일(1) 양측면의 슬래그에 대하여 타격 및 스크래치 동작이 반복되면서 응고된 슬래그를 분리, 제거하게 된다.
즉, 상기 본체(10)를 상기 지지 레일(1)의 어느 일측에 지지되도록 설치한 후, 상기 제거부재(20)를 작동하면 상기 제거부재(20)의 타격 및 스크래치 동작이 반복되면서 각 제거부재(20)의 내측에서 접촉 돌기부(22)에 접하는 응고된 슬래그가 제거되고, 이에 따라 상기 본체(10)를 지지 레일(1)을 따라 소정 속도로 전진시키게 되면 상기 제거부재(20)의 전방에 응고되어 있는 슬래그가 연속하여 제거되는 것이다.
상기와 같은 상기 한 쌍의 제거부재(20)의 승하강 및 횡 방향 이동에 따른 슬래그 제거 순서를 보다 상세히 설명하면,
작동 대기 모드에서 상기 제거부재(20)들은 최외측에서 하강된 상태로 대기하고, 본체(10)를 지지 레일(1) 상에 올려놓은 후 구동수단을 작동시키면 제거부재(20)들이 내측을 향하여 횡이동하면서 접촉 돌기부(22)가 슬래그를 타격하면서 파고들게 되고,
제거부재(20)들이 최내측 하강된 상태에서 상승이 이루어지면 접촉 돌기부(22)가 슬래그를 상측 방향으로 긁으면서 슬래그를 분리시킨 후,
제거부재(20)들이 최내측 상승된 상태에서 외측을 향하여 횡 이동한 다음 다시 하강하게 된다.
따라서 이러한 일련의 동작이 반복됨에 따라 제거부재(20)들 사이에 구비된 지지 레일(1)의 슬래그에 대한 제거 동작이 이루어진다.
도면에 도시된 바와 달리, 제거부재(20)의 승하강 및 횡 방향 이동 순서는 그 반대로도 가능하며, 이 경우 접촉 돌기부(22)의 스크래치 동작이 하측을 향하게 되므로 분리된 슬래그의 파편이 지지 레일(1) 하부로 배출되는 효과를 더할 수 있다.
한편 도면에 도시되지 않았으나, 상기 제거부재(20)는 승하강 및 횡 방향 이동과 별개로 상하좌우 진동되는 것이 보다 바람직하다.
즉, 상기 본체(10)의 구동수단을 통해 제거부재(20)의 진동을 발생시키거나, 또는 별도의 진동 발생 수단을 더 구비(예를 들어 종동축(21A)을 둘러싼 코일 스프링을 도입)하여 진동을 발생시키게 되면, 상기 제거부재(20)의 타격 및 스크래치 동작 시 진동이 더해져서 슬래그의 제거 효과를 향상시킬 수 있다.
나아가 상기 접촉 돌기부(22)를 통한 슬래그 제거 기능을 극대화할 수 있도록 도 3의 [B]의 좌측 평면도에 도시된 바와 같이, 상기 제거부재(20)는 상기 구동수단에 의하여 상기 본체(10)의 진행 반대 방향으로 회전하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 제거부재(20)의 승하강 및 횡 방향 이동이 반복됨과 동시에 상기 제거부재(20)의 원통형 바디(21)가 일방향으로 회전을 하게 되면,
접촉 돌기부(22)의 타격 및 스크래치 동작 시 회전력이 더해서 금속 재질인 슬래그를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
이때 상술한 바와 같이, 상기 제거부재(20)의 회전 방향이 본체(10)의 진행 반대 방향으로 이루어지면, 접촉 돌기부(22)의 타격 및 스크래치 동작 시 슬래그에 작용되는 회전력이 후방을 향하게 되므로 전방에 응고되어 있는 슬래그를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
즉, 도 3의 [B]의 좌측 원내 평면도에 도시된 바와 같이, 직선 화살표로 도시된 방향이 본체(10)의 전진 방향으로 가정할 때, 우측에 위치하는 제거부재(20)는 시계 방향으로 회전하고, 좌측에 위치하는 제거부재(20)는 시계 반대 방향으로 회전함에 따라,
접촉 돌기부(22)와 슬래그의 접촉 위치를 기준으로 각 제거부재(20)의 회전 방향이 본체(10)의 진행 반대 방향으로 이루어지므로 전방에 응고된 슬래그를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 된다.
이러한 본체(10)의 진행 방향과 제거부재(20)의 회전 방향의 관계는 나선형 접촉 돌기부(22B)의 경우 그 효과가 더욱 극대화되는데,
도 3의 [B]에 도시된 바와 같이, 좌측의 제거부재(20)의 나선형 접촉 돌기부(22B)가 오른 나사 방향으로 형성되고, 우측의 제거부재(20)의 나선형 접촉 돌기부(22B)가 왼쪽 나사 방향으로 형성될 경우,
각 제거부재(20)가 도 3의 [B] 좌측 원내 평면도에 도시된 바와 같이, 각각 본체(10)의 진행 반대 방향으로 회전하게 되면, 각 제거부재(20)의 나선형 접촉 돌기부(22B)는 제거부재(20)의 승하강 방향에 상관없이, 슬래그에 접하는 방향의 접촉 돌기부(22)는 하측을 향하면서 스크래치 동작을 하게 되므로,
일정 높이의 슬래그에 대하여, 접촉 돌기부(22)의 긁는 힘이 상하 방향으로 작용하면서 제거 효과가 제거되며,
나아가 상기한 바와 같이, 제거부재(20)의 진동 기능이 구현되어 있을 경우 제거부재(20) 자체의 긁는 힘, 접촉 돌기부(22)의 회전 하강력, 진동에 복합적으로 작용하면서 슬래그 제거 효과가 배가된다.
다음으로 본 발명은 상기 지지 레일(1)을 따라 상기 본체(10)가 전/후진하기 위하여,
용융된 금속판재의 가공물, 즉 응고, 고착된 슬래그의 종류, 성질, 함유된 불순물의 종류 등 다양한 원인에 따라 슬래그의 제거 시간 등을 감안하여,
상기 지지판(12)과 연결된 전동식 전후진 구동부를 도입하여 자동으로 전/후진 이동하는 방식,
또는 작업자가 상기 본체(10)를 수동으로 전/후진하도록 하는 방식을 취사 선택하여 제작될 수 있다.
우선 자동 또는 수동으로 전/후진시킬 수 있도록 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)에는 작업자가 파지하여 본체(10)를 밀거나 당길 수 있도록 하는 손잡이(13)가 더 구비된다.
상기 손잡이(13)는 상기 본체(10)의 전후진 방향 중 어느 한 방향으로 구비되는 봉체(14)와, 상기 봉체의 끝단부에 구비된 파지부(15)로 구성된다.
통상적으로 본 발명의 슬래그 제거 장치가 활용되는 지지 레일(1)이 소정 길이를 갖게 되므로, 상기 봉체(14)에는 길이 조절 수단(미도시)이 더 구비될 수 있으며, 사용자가 편한 자세에서 본체(10)를 전/후진시킴과 동시에 길이 조절 수단으로 기능할 수 있도록 상기 파지부(15)는 상기 본체(10)의 끝단부에 구비된 회동부(15a)를 통해 상하 회동하도록 구비되는 것이 보다 바람직하다.
그리고 자동 전/후진 방식이 채용될 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)의 지지판(12) 하부에 전후진을 위한 구동휠(23)이 더 구비된다.
상기 구동휠(23)은 구동축이 상기 본체(10) 내부의 전동 모터와 연동하여 회전하면서, 상기 지지 레일(1)의 양측면에 접촉하여 본체가 전동 모터의 힘으로 자동으로 전후진하도록 구비될 수 있다.
그리고 상기 제거부재(20)의 회전 속도와 상기 구동휠(23)의 회전속도 및 제거부재와 구동휠의 회전 방향이 서로 다를 수 있으므로, 본체의 전/후진을 위한 별도의 전동 모터가 추가적으로 더 구비되는 것이 보다 바람직하다.
자동 전후진 방식을 채용할 경우 상기 손잡이에는 상기 구동휠(23)의 회전 방향 및 회전 속도 등을 제어할 수 있는 제어반(미도시)이 추가적으로 구비될 수 있고, 경우에 따라 무선 방식의 리모콘을 통해서 제어하는 방식 또한 가능하다.
한편 수동 전후진 방식이 채용될 경우에는 도 2에 도시된 구동휠(23)이 추가되지 않은 상태에서 상기 손잡이만을 사용하여 작업자가 밀거나 잡아당김으로써, 본체의 전/후진이 이루어진다.
나아가 상기 본체(10)의 하부 제거부재(20)의 전방 또는 후방 또는 이들 모두에는 제거부재(20)에 의하여 제거된 슬래그의 잔존물을 제거하기 위한 브러쉬(24)가 더 구비될 수 있다.
상기 브러쉬(24)는 상기 지지 레일(1)의 양측면에 밀착되도록 구비되어 본체(10)의 전후진 시 지지 레일에 남은 잔존물을 긁어서 제거되도록 한다.
상기 브러쉬(24)는 슬래그의 재질에 맞게 강성을 갖는 금속 재질로 제작되는 것이 바람직하고, 상기 지지 레일(1)의 양측면에 밀착되는 면은 다수의 돌기부 또는 톱니부(미도시) 등과 같은 형태로 제작되어 잔존물 제거 효과를 향상시키는 것이 바람직하다.
또 상기 브러쉬(24)는 상기 지지판(12)의 하부에 고정 장착되는 방식뿐만 아니라, 별도의 구동축(미도시)을 통해 본체의 전동 모터와 연계되어 개별 작동되도록 구비될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 육면체 형태의 브러쉬(24)가 도입될 경우 브러쉬의 작동은 횡 방향 및 승하강 이동되도록 설치되는 것이 바람직하고,
도면에 도시되지 않은 원통 형태의 브러쉬가 도입될 경우 상기 제거부재와 횡 방향 및 승하강 이동과 더불어 회전되도록 설치되는 것이 보다 바람직하다.
상기 브러쉬(24)는 슬래그 제거에 적합한 강성을 갖는 금속 재질, 또는 경우에 따라 숯돌과 같은 석재 재질로 제작될 수 있다.
본 명세서의 도면에서는 제거부재(20)의 후방에만 상기 브러쉬(24)가 구비된 것으로 도시되어 있으나, 상기한 바와 같이, 상기 브러쉬는 제거부재(20)의 전/후방 모두에 설치될 수 있으며, 슬래그의 종류 등에 따라 브러쉬의 교체 및 미사용을 선택할 수 있도록 탈착 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또 도면에 도시되지 않았으나, 상기 구동휠(23) 및 상기 브러쉬(24)가 채용될 경우 상기 지지판(12)에는 상기 통과공(12A)에 상응하는 설치공이 추가적으로 관통 형성될 수 있음은 자명하다.
한편 지지 레일(1)의 종 방향 길이가 한명의 작업자만으로 본체(10)를 전/후진시킬 수 없는 정도의 길이를 가질 수 있으므로 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 본체(10)는 전/후진 방향 양측으로 한 쌍의 손잡이(13)가 구비될 수 있다.
또한 상기 손잡이가 종 방향으로 고정된 상태로 유지되면 슬래그 제거장치의 취급이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 보관 시에도 많은 공간을 차지하여 불편하므로 상기 손잡이(13)는 상기 본체(10)의 하우징(11)에 접이 조립체(16)를 통해 결합되어 손잡이(13)를 접고 펴는 것이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 손잡이(13)는 상기 접이 조립체(16)에 대하여 역립된 상태에서 펼침 동작 시 손잡이(13)를 하측 방향으로 가압하여 스윙 변위도록 하고, 접힘 동작 시 손잡이(13)를 상측 방향으로 가압하여 스윙 변위되어 원위치로 복귀되도록 하는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 손잡이(13)의 접이 조립체(16)는 상기 손잡이(13)의 봉체(14)와 연결되는 스윙축(17)과, 상기 스윙축(17)에 구비되어 상기 손잡이의 봉체(14)의 접힘 상태를 유지하도록 탄성을 발휘하는 탄성체(18)를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 접이 조립체(16)는 상기 손잡이의 봉체(14)가 수용되는 수용부(미표시)를 형성하는 한 쌍의 날개부(16A)를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 탄성체(18)는 상기 봉체(14)의 외측면과 상기 접이 조립체(16)의 내 측면 각각에 접촉하는 탄성 지지부(18a)와,
상기 탄성 지지부(18a)들을 연결하며, 상기 스윙축(17)을 감싸도록 구비되어 상기 탄성 지지부(18a)들이 상호 반대되는 방향으로 벌어지도록 하는 탄성 꼬임부(36b)를 포함하여 이루어진다.
또 상기 탄성 지지부(18a)들이 봉체(14)와 접이 조립체(16)에 대한 지지력을 보강할 수 있도록 상기 탄성 지지부(18a)들 각각은 끝단부에서 내측 방향으로 절곡 형성된 보조 지지부(18c)를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 봉체(14)의 가압을 해제하게 되면 손잡이는 상기 탄성체(18)에 의하여 상향 스윙되어 원위치로 자동 복귀하게 되는데, 상기 탄성체(18)의 탄성이 강할 경우 봉체(14)를 하향 스윙하는데 많은 힘이 필요하고, 상향 스윙되면서 작업자의 손을 타격하여 상해를 입힐 수 있다.
이를 방지하기 위하여 상기 탄성체(18)를 탄성이 약한 소재로 사용할 수 있으나, 이러한 경우 반복된 사용으로 인하여 탄성이 저하되어 자동 복귀가 이루어지지 않을 수 있는 여지가 있다.
이에 본 발명은 일정 강도의 탄성을 유지할 수 있는 탄성체(18)을 사용하면서도 상기한 문제점을 해결할 수 있도록,
상기 접이 조립체(16)에 상기 봉체(14)의 스윙 속도를 제한하도록 하는 속도 제한 수단을 도입하였다.
상기 속도 제한 수단은 상기 날개부(16A)의 스윙축(17) 둘레에 구비되어 상기 봉체(14)의 스윙 반경을 따라 지그재그 구조로 이루어진 유선형 안내 홈(16B)과, 상기 봉체(14)에 구비되고 상기 봉체(14)의 길이방향과 동일하게 구비된 슬릿 홈(14A)과, 상기 봉체(14)에 구비되고 외측 단부가 상기 슬릿 홈(14A)을 통과하여 상기 유선형 안내 홈(16B)에 삽입되어 결합되는 구속돌기(14a)를 포함하여 이루어진다.
상기 유선형 안내 홈(16B)은 상기 스윙축(17) 둘레를 따라 봉체(14)의 스윙 반경과 동일한 중심선(R1)을 기준으로 양측으로 소정 간격 이격하여 형성되는 가상의 스윙선(R2)들을 따라 좌우 지그재그 구조로 상기 날개부(16A)가 절개되어 형성된다.
그리고 상기 슬릿 홈(14A)은 상기 가상의 스윙선(R2)들의 폭과 동일하거나 넓은 길이를 갖으며, 상기 봉체(14)가 접힌 상태에서 봉체(14)의 길이방향으로 봉체(14)를 관통 형성된 직선형의 장 홈이다.
상기 구속돌기(14a)는 상기 슬릿 홈(14A)의 내 측면에 걸림부(미도시)로 구속된 상태에서 슬릿 홈(14A)을 따라 자유롭게 슬라이딩 이동되도록 구비되며, 외측단부가 상기 슬릿 홈(14A)을 통과하여 상기 유선형 안내 홈(16B)에 삽입 결합된다.
도면에 도시되지 않았으나 상기 구속돌기(14a)는 내, 외측 단부에 상기 슬릿홈(14A)의 내 측면과 상기 유선형 안내 홈(16B)의 외 측면에 접하도록 돌출 형성되어 구속돌기(14a)가 각각의 홈들에서 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 봉체(14)의 접힘 동작이 이루어질 때(펼침 동작 역시 마찬가지로) 상기 탄성체(18)의 탄성에 의하여 상기 봉체(14)는 일정 속도 이상으로 상향 스윙되는데, 상기 구속돌기(14a)가 상기 안내 홈(16B)에 의하여 구속되어 스윙 반경의 최단거리에서 연장된 거리만큼 안내 홈(16B)을 따라 슬라이딩 이동되어야 하므로 동일한 힘에 비하여 접힘 속도, 즉 접힘 동작이 완료되는 시간이 지체됨으로써, 상기 봉체(14)의 스윙 속도를 제한할 수 있다.
즉, 상기 슬릿 홈(14A)은 상기 봉체(14)와 동일한 방향을 갖는 일자형으로 형성되어 있으므로 봉체(14)의 스윙 각도에 따라 슬릿 홈(14A)의 형성 각도 역시 동일하게 변하게 되고, 따라서 봉체(14)의 스윙 변위에 의하여 구속돌기(14a)가 동일 궤적으로 스윙 각도가 변하게 되는데,
상기 구속돌기(14a)는 일자형의 상기 슬릿 홈(14A)과 'S'자 형의 유선형 안내 홈(16B) 모두에 결합되어 있으므로, 스윙 변위되는 압력에 의하여 유선형 안내홈(16B)에 접촉함에 따라 구속돌기가 밀리게 되면서, 동시에 상기 슬릿 홈(14A)의 양측 단부를 왕복 이동하게 되므로 봉체(14)의 스윙 속도를 제한하면서 접힘(펼침) 동작이 완료되는 것이다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 레이저 가공용 지지 레일의 슬래그 제거장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
S : 슬래그 T : 작업대
1 : 지지 레일 11a : 팁부
10 : 본체 11 : 하우징
12 : 지지판 13 : 손잡이
14 : 봉체 15 : 파지부
16 : 접이 조립체 17 : 스윙축
18 : 탄성체
20 : 제거부재 21 : 바디
22 : 접촉 돌기부 22A : 톱니형 접촉 돌기부
22B : 나선형 접촉 돌기부

Claims (4)

  1. 구동수단이 내장되고, 하부에 지지판이 구비되어 지지 레일을 따라 이동하는 본체; 및
    상기 지지판 하부로 노출되고, 지지 레일의 측면을 향해 돌출된 접촉 돌기부가 외주면에 구비되어 있는 하나 이상의 제거부재를 포함하여 이루어지되,
    상기 제거부재는 상기 구동수단에 의하여 승하강 및 횡 방향 이동이 순차적으로 이루어져, 상기 지지 레일의 측면에 부착된 슬래그를 제거하는 것을 특징으로 하는 지지 레일의 슬래그 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거부재는 상기 구동수단에 의하여 상기 본체의 진행 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 지지 레일의 슬래그 제거장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거부재의 접촉 돌기부는 외주면을 따라 형성된 나선형 접촉 돌기부인 것을 특징으로 하는 지지 레일의 슬래그 제거장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체는 본체를 수동으로 이동시킬 수 있도록 하는 손잡이가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 레일의 슬래그 제거 장치.
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