KR20170030778A - 로봇형 워터제트 가공장비용 커팅헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 로봇형 워트제트 가공장비의 커팅헤드에서 피스톤 로드와 포핏이 일체로 결합되어 피스톤 로드로 에어가 공급되면 피스톤 로드의 상승과 함께 포핏이 상승되어 포핏이 포핏 시트로부터 분리되면 에어가 공급되지 않으면 피스톤 로드와 함께 포핏이 함께 하강하여 포핏이 포핏 시트와 접촉되어 물의 공급을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하며, 이에 의하여 취성이 있는 유리나 박리의 위험이 있는 CFRP 등을 워터제트 가공할 때, 소재가 깨지거나 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

로봇형 워터제트 가공장비용 커팅헤드{CUTTING HEAD OF ROBOT TYPE WATER JET CUTTING APPARATUS}

본 발명은 워터제트 가공용 커팅헤드에 관한 것으로, 구체적으로는 로봇형 워터제트 가공장비용 커팅헤드에 관한 것이다.

워터제트 절단가공은 고압의 물에 연마재를 혼합하여 고압으로 대상물에 분사시키면서 절단을 하게 되는 가공방법이다.

워터제트 가공은 작업시 열이 발생되지 않아 대상물에 열적 변화를 유발하지 않는다는 장점이 있고, 가공 완료후 버어가 거의 남지 않는다는 장점도 있고, 어떠한 재질의 대상물에도 사용할 수 있다는 장점도 있다.

워터제트 가공을 통해 골판지, 종이귀저기, 샌드페이퍼, 고무제품, 우레탄제품, 타이어, 피혁제품(천연, 합성), 직물, 나이론, 비닐, 기타 플라스틱, FRP, 케블러, 프린트 기판, 기타 복합재료, 유리, 섬유질 유리, 세라믹, 목재, 합판, 석면, 석고보드, 타일, 기타 건축재료, 콘크리트, 시멘트, 아스팔트, 철, 비철금속, 스텐레스, 기타 특수금속, 냉동육류 등을 절단 가공할 수 있다.

한편 종래의 워터제트 가공장치는 크게 갠트리 구조와, 로봇형 구조로 구분될 수 있다.

갠트리 구조는,기대의 상부에 상부 이동 기구가 설치되며, 상부 이동 기구는 크게, 기대의 상부에 설치되어 Y축을 따라 이동되는 Y축 이동체와, Y축 이동체에 마련되어 X축을 따라 이동되는 X축 이동체와, X축 이동체에 마련되어 Z축을 따라 이동되는 Z축 이동체를 포함하여 이루어지며, Z축 이동체에 워터제트 노즐이 고정 또는 회전가능하게 마련된다.

이에 대하여 로봇형 구조는 로봇팔이 서로 회동가능하게 연결된 구조를 가진다.

한편 종래의 워터제트 가공장치는 펌프로부터 커팅헤드에 공급되는 물의 압력이 일정 수준이상이 되어야 물이 분사될 수 있었다.

한편 취성이 있는 유리나 박리의 위험이 있는 CFRP 등을 가공할 때, 특히 고압으로 소재에 구멍을 뚫는 작업을 할 경우 소재가 깨지거나 박리가 발생하기 쉽다.

따라서 이와 같은 재료는 저압으로 물을 분사시키면서 연마재가 동시에 공급되어야 한다.

한편 기존의 갠트리형 워트제트 가공장비에서는 커팅헤드의 각도가 그리 크게 변하지 않기 때문에 항상 연마재가 먼저 공급된 후 대기된 상태에서 물이 공급되어 소재에 물과 연마재가 동시에 분사될 수 있다(도 1 참고)

그러나 로봇형 워트제트 가공장비에서는 절단 각도가 매우 다양하므로 초기 커팅 헤드의 위치가 매우 다양할 수 있으며, 커팅 헤드의 각도가 많이 주어져 있는 경우에 연마재가 대기되지 않은 상태로 물이 분사될 위험이 있다.(도 2 참고).

특허등록 제10-1458966호 "테이퍼 보상용 워트제트 가공 장치"(2014. 10. 31 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로봇형 워터제트 가공장비에서 취성이 있는 유리나 박리의 위험이 있는 CFRP 등을 가공할 때 소재가 깨지거나 박리가 발생하는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

로봇형 워트제트 가공장비에서 자연스러운 연마재의 대기가 발생하지 않는다는 것을 감안하여 물이 먼저 공급되며 공급되는 물이 연마재를 빨아당기도록 하여 물과 연마재가 함께 분사될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

아울러 연마재를 빨아당기기 위하여 공급되는 물이 분사되면서 소재에 타격을 주지 않도록 초기에 물은 초저압에서 분사될 수 있어야 한다. 즉 물의 압력은 약 200BAR 이하로 공급되는 것이 바람직하다.

즉 로봇형 워트제트 가공장비에서는 초저압의 물이 먼저 공급되어 소재에 물이 먼저 분사되면서 연마재가 빨아당겨지면서 공급되면 저압의 물이 공급되어 절단 작업을 시작하도록 하는 것이 바람직하다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 로봇형 워트제트 가공장비의 커팅헤드에서 피스톤 로드와 포핏이 일체로 결합되어 피스톤 로드로 에어가 공급되면 피스톤 로드의 상승과 함께 포핏이 상승되어 포핏이 포핏 시트로부터 분리되면 에어가 공급되지 않으면 피스톤 로드와 함께 포핏이 함께 하강하여 포핏이 포핏 시트와 접촉되어 물의 공급을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 본 발명은, 로봇형 워트제트 가공장비에서 자연스러운 연마재의 대기가 발생하지 않는다는 것을 감안하여 물이 먼저 공급되며 공급되는 물이 연마재를 빨아당기도록 하여 물과 연마재가 함께 분사될 수 있도록 할 수 있다.

아울러 연마재를 빨아당기기 위하여 공급되는 물이 분사되면서 소재에 타격을 주지 않도록 초기에 물은 초저압에서 분사될 수 있도록 하며, 이후 연마재가 빨아당겨지면서 공급되면 저압의 물이 공급되어 절단 작업을 시작할 수 있다.

이에 의하여 본 발명은 취성이 있는 유리나 박리의 위험이 있는 CFRP 등을 가공할 때, 소재가 깨지거나 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 갠트리형 워터제트 가공장비에서 연마재가 대기된 상태를 보이는 사진,
도 2는 로봇형 워터제트 가공장비에서 연마재가 대기되지 않는 상태를 보이는 사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇형 워터제트 가공장치의 사시도 및 확대도,
도 4는 도 3에 채택된 온오프 밸브의 단면도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 로봇형 워터제트 가공장치의 사시도 및 확대도이며, 도 4는 도 3에 채택된 온오프 밸브의 단면도이다.

본 발명은 도 3과 같은 6축 로봇형 워터제트 가공장비에 마련되는 커팅헤드에 관한 것이다.

본 실시예에서 커팅헤드에 에어가 먼저 공급된다.

본 실시예에서 포핏은 피스톤 로드에 결합되어 서로 동일한 움직임을 보일 수 있다.

일반적인 경우 스프링의 탄성력에 의하여 피스톤 로드는 하강된 상태이며, 아울러 이에 연결된 포핏은 포핏 시트와 접촉되어 물이 공급되지 못하도록 한다.

한편 에어가 공급되면 피스톤 로드가 올라가면서 피스톤 로드에 연결되어 있는 포핏(poppet)이 함께 올라간다.

따라서 에어 공급과 동시에 포핏이 포핏 시트(poppet seat)에서 분리가 되므로 물의 압력과 관계없이 물이 공급되어 분사될 수 있다.

이와 같은 상태에서 펌프로부터 먼저 초저압의 물이 공급되어 분사된다.

초저압의 물은 분사되면서 연마재를 빨아당겨 연마재가 물과 함께 분사되며, 이와 같이 연마재가 함께 분사되면 저압의 물이 공급되어 절단 작업을 시작하게 된다.

따라서 본 발명은 취성이 있는 유리나 박리의 위험이 있는 CFRP 등을 가공할 때, 소재가 깨지거나 박리가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (1)

1. 로봇형 워트제트 가공장비의 커팅헤드에서 피스톤 로드와 포핏이 일체로 결합되어 피스톤 로드로 에어가 공급되면 피스톤 로드의 상승과 함께 포핏이 상승되어 포핏이 포핏 시트로부터 분리되면 에어가 공급되지 않으면 피스톤 로드와 함께 포핏이 함께 하강하여 포핏이 포핏 시트와 접촉되어 물의 공급을 차단할 수 있는 것을 특징으로 하는 로봇형 워터제트 가공장비용 커팅헤드.

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