KR20160143637A

KR20160143637A - 원통 중공 물품 절단

Info

Publication number: KR20160143637A
Application number: KR1020167016853A
Authority: KR
Inventors: 볼커 제에펠트; 토비아스 괴테
Original assignee: 에이치앤드티 마르스베르크 게엠베하 운트 체오. 카게
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-12-14
Also published as: JP2017515677A; DE102014005562A1; WO2015158356A1; CN105992667A; EP3038787A1; US20170021458A1

Abstract

본 발명은, 박벽 원통 중공 물품(1), 특히 딥드로잉된 컵 형상의 중공 물품(1)에서 환형 가장자리 부분(2)을 분리하는 방법으로서, 상기 원통형 중공 물품(1)이 그의 원통 축선(4)을 중심으로 회전하고, 상기 원통형 중공 물품이 다수 회 회전하는 동안에 레이저 빔이 절단 지점으로 지향되되 상기 가장자리 부분(2)이 상기 중공 물품의 나머지 부분으로부터 떨어져나갈 때까지 지향되는, 방법에 관한 것이다.

Description

원통 중공 물품 절단{CUTTING CYLINDRICAL HOLLOW ARTICLES}

본 발명은 박벽 원통 관형 가공물, 특히 딥드로잉(deep drawing)된 컵 형상 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

금속제 딥드로잉된 컵 형상 관형 가공물의 제조에 있어서, 컵 개구를 둘러싸는 가장자리는 항상 불균일하고 그리고/또는 다루기 힘든 플랜지를 가지므로, 그 가장자리는 분리되어야 한다. 이를 위한 공지된 해결 방법은 여러 가지 전단 절단법을 이용하여 그러한 환형 단부를 기계적으로 절단하는 방법이다.

본 발명에서 해결하려는 과제는 대량으로 매끈하고 깨끗한 절단 가장자리를 생성하는, 금속제 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

이 과제는, 본 발명, 즉 원통 관형 가공물을 그의 원통 축선을 중심으로 회전시키고, 그리고 그 가공물이 다수 회 회전하는 동안, 레이저 빔을 절단 영역으로 지향시키되 단부가 관형 가공물의 나머지 부분으로부터 분리될 때까지 지향시키는 본 발명에 따라 해결된다.

본 발명에 따른 방법에 있어서는, 상기 레이저 빔이 관형 가공물 벽을 단 1회전 만에 관통하여 절단하지 않는다. 오히려, 초기에는 금속에 단지 환형 홈만 형성되도록 하고, 그 홈을 환형 단부가 분리될 때까지 반복되는 매 회전에 따라 점점 더 깊어지게 해서, 다수 회의 회전 과정에 걸쳐 금속을 제거한다. 이 경우, 공지된 방법에 비해 더 짧은 절단 시간이 달성될 수 있도록 하기 위해 아주 높은 회전 속도가 선택된다. 예를 들어, 분당 10,000 회전 시, 상기 환형 단부는 5 내지 7 회전 후에, 이에 따라 약 50 밀리초 후에 분리됨으로써, 대량 처리가 달성된다. 이러한 방식으로, 매우 깨끗하고 매끄러운 절단 가장자리가 달성된다.

최적의 결과는 다음의 경우에 달성된다.

- 금속 원통 관형 가공물의 내경이 5 내지 100 mm, 바람직하게는 7 내지 70 mm이고, 그 벽의 두께가 0.05 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mm인 경우;

- 관형 가공물이 레이저 절단 동안 분 당 1,000 내지 20,000 회전, 바람직하게는 5,000 내지 10,000 회전으로 회전하도록 되어 있는 경우; 그리고

- 관형 가공물이 3 내지 10 회전, 바람직하게는 5 내지 7 회전 회전한 후에 관형 가공물 벽이 절단되어 분리되는 경우.

이 경우에서, 원통 관형 가공물은 강, 알루미늄 또는 황동으로 제조되어 딥드로잉된 컵이다. 원통 관형 가공물은 바람직하게는 배터리 캔, 카트리지 케이싱, 금속제 포장 용기, 압력 용기, 또는 음료 용기이다.

본 발명에 따른 방법에 의하면, 절단 가장자리에 상이한 형상을 부여할 수 있다. 이를 위해, 상기 레이저 빔은 원통 관형 가공물의 축선에 대해 배향될 수 있도록 하기 위해 원통 관형 가공물의 축선에 대해 이동할 수 있게 적합한 장치에 의해 장착된다. 분리 지점에 대한 레이저 빔의 배향 방향은, 이 경우에서는, 원통 관형 실린더의 절단 가장자리의 가공을 위해 변경될 수 있다.

레이저 빔에 의해 제거된 금속 입자들 및/또는 금속을 관형 가공물의 내부로부터 밖으로 이송시키기 위해, 분리 과정 동안, 관형 맨드릴과 특히 노즐을 관형 가공물 안으로, 특히 관형 가공물과 동축이 되게 돌출시키고, 이를 통해서 가스, 특히 공기를 관형 가공물 내부로 취입시키는 경우에는 특히 유리하다. 이 방법에서, 관형 가공물이 정확하게 위치될 수 있도록 하기 위해, 적어도 분리 과정 중에는, 상기 관형 가공물이, 절단 부위에서 멀리 떨어져 대면하는, 특히 컵의 저부에서 멀리 떨어져 대면하는 단부 옆의 고정 제한 정지부에 대해서 상기 가스/공기에 의해 가압되도록 하는 것도 가능하다.

가스 또는 공기 흐름의 또 다른 장점은 분리된 환형 단부를 멀리 이송시킬 수 있다는 것이다. 따라서, 분리된 환형 단부는 가스 또는 공기 흐름에 의해 관형 맨드릴, 특히 노즐 상으로 이송되고, 그 다음 그로부터 제거된다.

감시를 위해 카메라를 절단 부위로 향하게 하는 것이 바람직하게 제안된다.

회전하는 동안에, 관형 가공물이 휠 또는 롤러 상에 지지되고, 상기 휠 또는 롤러의 반대 측의 관형 가공물 측면이, 관형 가공물의 외면에 대해 눌려서 그 관형 가공물을 축선을 중심으로 회전하게 하는 적어도 하나의 구동 휠 또는 롤러에 맞물리는 경우, 매우 빠르고 안전한 작업이 이루어진다.

상기 방법을 수행하는 데 사용되는 장치는 스텝 구동기 및 다수의 시트를 갖춘 터릿을 구비하고, 상기 다수의 시트 각각은 가공할 관형 가공물 각각을 수용하며, 또한 관형 가공물을 회전시키고 절단하기 위해 레이저와 구동 휠 또는 구동 롤러가 사용되는 작업대(work station)를 통과하여 이동할 수 있다.

본 발명의 실시예들이 도면에 개략적으로 도시되어 있으며 이하에서 더 상세히 설명된다.

도 1은 단부가 분리된 후에 레이저 절단 장치 내부에 있는 관형 가공물을 관통해서 도시한 축 방향 단면도이다.
도 2는 관형 가공물을 수용하며 상부 작업대를 갖는 복수의 시트를 구비한 터릿 또는 카로우셀(carousel) 디스크를 도시하는 도면이다.
도 3은 단부가 제거된 후에 상이한 형상으로 절단된 관형 가공물의 가장자리 부분들을 보이는 도면이다.

금속제 원통 관형 가공물(1)의 한 쪽 끝의 환형 단부(2)를 분리하기 위하여, 이 경우에서는 관형 가공물(1)이 관형 가공물의 축선(4), 즉 회전축이 되도록 한 축선을 중심으로 회전하는 동안에, 레이저 빔(3)을 관형 가공물의 원통형 외면(재킷)에 특히 반경 방향으로 지향시킨다. 이 경우, 관형 가공물(1)은 관형 가공물 벽의 절단 및 분리가 단 1회전 만에 이루어지지 않도록 하는 높은 회전 속도로 그의 축선을 중심으로 회전한다. 대신에, 초기에는 금속에 단지 환형 홈만 형성되도록 하고, 그 홈을 환형 단부가 분리될 때까지 이어지는 매 회전에 따라 점점 더 깊어지도록 해서, 수회의 회전 과정에 걸쳐 금속을 제거한다. 이 경우, 짧은 절단 시간 내에 완전한 분리가 이루어질 있도록 하기 위해 아주 높은 회전 속도가 선택된다. 분 당 5,000 내지 10,000 회전 하에서, 단부(2)가 단지 5 내지 7 회전 후에 관형 가공물(1)로부터 완전히 분리된다.

관형 가공물(1)은 강, 알루미늄 또는 황동으로 제조된 원통형 튜브 또는 딥드로잉된 컵이다. 본 발명의 방법은 배터리 캔, 카트리지 케이싱, 금속제 포장 용기, 압력 용기, 또는 음료 캔에 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 이 경우에서, 금속제 원통 관형 가공물은 내경이 5 내지 100 mm, 바람직하게는 7 내지 70 mm이고, 벽 두께가 0.05 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mm이다. 회전 속도는 바람직하게는 분 당 1,000 내지 20,000 회전의 범위일 수 있다.

도 1은 여기에서는 컵 형태인 박벽 원통 관형 가공물(1)의 환형 단부(2)를 분리시키는 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 관형 가공물(1)은 축이 축선(4)과 평행한 휠 또는 롤러(5)에 의해 지지된다. 상기 휠 또는 롤러 반대 측의 관형 가공물의 외면은, 관형 가공물이 그의 축선을 중심으로 고속으로 회전할 수 있도록 하기 위해, 적어도 하나의 구동 휠 또는 롤러(6)에 맞물린다. 이 경우, 레이저 방출기(7)와 이 방출기의 레이저 빔(3)은 매 회전 중에 금속 입자들(8)을 제거하기 위해 절단 부위로 지향된다. 관형 가공물의 벽이 절단되어 분리되면, 단부(2)가 관형 가공물로부터 제거된다.

도 1에서, 레이저 방출기가, 그리고 그에 따라 레이저 빔(3)이 관형 가공물(1)의 외면(재킷 면)에 대해 90도의 각도(α)로 지향된다. 그러나, 관형 가공물의 절단 부위를 가공하기 위한 또 다른 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같은 특정 형상의 절단 부위(15)를 얻기 위해, 레이저 방출기(7)와 그의 레이저 빔(3)이 선회할 수 있다. 절단 부위에 대한 이러한 가공은 절단하는 동안 및/또는 절단 후에 수행된다.

맨드릴(노즐)(9)이 도 1에 도시된 바와 같이 절단 과정 중에 관형 가공물(1)의 내부에 동축이 되게 맞물리는 경우, 그리고 맨드릴의 외면과 관형 가공물(1)의 내면 사이에 동축의 환형 간극(10)이 생기도록 상기 맨드릴의 원통 외면이 관형 가공물의 내경 D1보다 약간 작은 외경 D2를 가지는 경우에는, 본 발명에 따른 분리 방법을 특히 유리하게 실시할 수 있다. 가스, 특히 압축 공기가 맨드릴(또는 노즐)(9)의 길이 방향 통로(11)를 통해 관형 가공물(1)의 내부로 펌핑된다. 이에 의해 여러 가지 장점이 달성된다. 첫째, 레이저 빔에 의해 제거된 금속 입자들 및/또는 금속이 환형 간극(10)을 통해 외부로 통과하는 펌핑된 가스에 의해 관형 가공물의 내부에서 밖으로 이송된다. 둘째, 냉각이 이루어진다. 또한, 절단 중에 관형 가공물(1)이 정확하게 위치될 수 있도록, 적어도 분리 과정 중에는, 상기 관형 가공물이, 절단 부위에서 멀리 떨어진, 특히 컵의 저부에서 멀리 떨어진 단부 옆의 고정 제한 정지부(14)에 대해서 상기 가스/공기에 의해 가압된다. 또한, 단부(2)는 분리 직후에 가스 흐름에 의해 휩쓸려나가고, 특히 도 1에 도시된 바와 같이 관형 맨드릴 상으로 미끄러져 간다.

각각의 관형 가공물(1)을 각각이 수용하는 다수의 시트(13)를 구비하는 터릿 휠 또는 디스크(12)가 사용되면, 관형 가공물(1)을 작업대로 아주 빠르게 공급하는 효과가 달성된다. 관형 가공물(1)이 레이저 방출기(7)를 구비하는 작업대에 도달하면, 각 시트(13)가 터릿 휠 또는 카로우셀 디스크(12) 상의 둘 이상의 중첩 휠(5)들 사이에 회전 가능하게 위치됨과 동시에, 관형 가공물(1)이 그의 축선을 중심으로 구동 휠(6)에 의해 회전된다.

절단을 감시할 수 있도록 카메라를 절단 부위로 향하게 한다. 이 카메라는 도면에 도시되지 않았다.

Claims

박벽 원통 관형 가공물(1), 특히 딥드로잉된 컵 형상의 관형 가공물의 환형 단부(2)를 분리하는 방법에 있어서,
상기 원통 관형 가공물(1)이 그의 축선(4)을 중심으로 회전하고, 상기 원통 관형 가공물이 다수 회 회전하는 동안에 레이저 빔(3)이 절단 부위로 지향되되 상기 단부(2)가 상기 관형 가공물의 나머지 부분으로부터 분리될 때까지 지향되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 1에 있어서,
금속제 원통 관형 가공물(1)은 내경이 5 내지 100 mm, 바람직하게는 7 내지 70 mm이고, 벽 두께가 0.05 내지 1.0 mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.5 mm인 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 관형 가공물(1)이 레이저 절단되는 동안 분 당 1,000 내지 20,000 회전, 바람직하게는 5,000 내지 10,000 회전으로 회전하는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 관형 가공물(1)이 3 내지 10 회전, 바람직하게는 5 내지 7 회전 회전한 후에 관형 가공물 벽이 절단되어 분리되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 원통 관형 가공물(1)이 강, 알루미늄 또는 황동으로 제조되어 딥드로잉된 컵인 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 원통 관형 가공물(1)이 배터리 캔, 카트리지 케이싱, 금속제 포장 용기, 압력 용기, 또는 음료 용기인 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 관형 가공물(1)의 절단 부위(15)를 가공하기 위해, 상기 레이저 빔(3)이 길이 방향에 대해, 특히 상기 관형 가공물의 축선(4)에 대해 경사지게 조준되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
상기 관형 가공물(1)의 절단 부위(15)를 가공하기 위해, 절단 부위에 대한 상기 레이저 빔(3)의 배향 방향(각도(α) 위치)이 변동될 수 있는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
레이저 빔(3)에 의해 제거된 금속 입자들(8) 및/또는 금속을 상기 관형 가공물의 내부로부터 밖으로 이송시키기 위해, 분리 과정 동안, 관형 맨드릴(9)과 특히 노즐(7)이 상기 관형 가공물(1) 안으로, 특히 상기 관형 가공물의 축선(4)과 동축이 되게 돌출되고, 이를 통해서 가스, 특히 공기가 상기 관형 가공물(1)의 내부로 취입되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 9에 있어서,
상기 관형 가공물(1)이 정확하게 위치될 수 있도록 하기 위해, 적어도 분리 과정 중에는, 상기 관형 가공물(1)이, 절단 부위에서 멀리 떨어진, 특히 컵의 저부에서 멀리 떨어진 단부 옆의 고정 제한 정지부(14)에 대해서 상기 가스/공기에 의해 가압되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
분리된 환형 단부(2)가 가스 또는 공기 흐름에 의해 이송되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
청구항 11에 있어서,
분리된 환형 단부(2)가 가스 또는 공기 흐름에 의해 관형 맨드릴(9), 특히 노즐 상으로 이송되고, 그 다음 상기 관형 맨드릴로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
카메라가 감시를 위해 절단 부위로 향하는 것을 특징으로 하는 박벽 원통 관형 가공물의 환형 단부를 분리하는 방법.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서,
관형 가공물(1)이 휠 또는 롤러(5) 상에 지지되고, 상기 휠 또는 롤러의 반대 측의 관형 가공물(1) 측면에서는, 적어도 하나의 구동 휠(6) 또는 구동 롤러가 상기 관형 가공물(1)의 외면에 대해 눌려서 그 관형 가공물을 축선을 중심으로 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 장치.
선행 청구항들 중 어느 한 청구항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치에 있어서,
가공할 관형 가공물(1) 각각을 각각이 수용하는 다수의 시트(13)들을 구비한 터릿 휠(12) 또는 카로우셀 디스크가 구비되며; 상기 시트들은 레이저와 구동 휠 또는 구동 롤러가 구비되어 있는 작업대를 통과하여 이동할 수 있고, 또한 관형 가공물(1)이 절단되는 동안 그 작업대에서 회전하는 것을 특징으로 하는 장치.