KR20170074303A - 소재 절단 장치 - Google Patents

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KR20170074303A
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차길업
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 소재의 특성에 따라 2종류의 열원을 선택하여 사용할 수 있도록 한 소재 절단 장치를 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 소재 절단 장치는 소재가 공급되는 테이블; 상기 테이블의 상부에 상기 소재의 폭방향 양측에 지지되어 상기 소재의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 소재의 상부를 가로질러 설치되는 거더를 갖는 갠트리; 상기 거더의 일측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 가스의 연소열을 이용하여 소재를 절단하는 가스 절단유닛; 상기 거더의 다른 일측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 광섬유를 통과하여 공급되는 레이저 빔을 이용하여 소재를 절단하는 광섬유 레이저 절단유닛; 및 상기 소재에 따라 상기 가스 절단유닛 또는 상기 광섬유 레이저 절단유닛 중 어느 하나를 작동하여 상기 소재를 절단하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

소재 절단 장치 {MATERIAL CUTTING APPARATUS}
본 발명은 철강제조공정에서 생산되는 소재를 절단하는 소재 절단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 철강제조공정에서 생산되는 소재, 특히 후판은 소정의 단위로 절단되어 후속 공정으로 공급되거나 최종제품으로 만들어져 사용자에게 공급된다.
이와 같이, 소재를 절단하는데 사용되는 소재 절단장치 중 특히 후판을 절단하는 장치는, 절단 매체와 방법에 따라 다양하게 구분될 수 있으며, 일례로 열을 이용한 절단 방식인 금속의 산화 반응을 이용한 가스 절단기, 초고온의 플라즈마 아크로 가공 대상물을 녹여 절단하는 일종의 물리적 절단하는 플라즈마 절단기, 렌즈로 레이저 광을 모아 그 열에너지로 가공 대상물을 용융 또는 분해/증발시켜 그것을 가스로 불어 날리는 레이저 절단기가 사용되고 있다. 이러한 레이저 절단기로는 대략 10㎛의 파장을 갖는 레이저 빔을 사용하고 있으며, 일례로 CO2 레이저 절단기가 널리 사용되고 있다.
이러한 소재 절단 장치에서, 가장 많이 사용되는 가스 절단기는, 가스토치에서 발생하는 열을 이용하여 소재, 즉 금속판을 절단하고 있으며, 이 과정에서 소재의 절단면에 절단설(burr)과 열변형이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 소재 절단면의 품질이 불량하여 절단장에서 1차로 절단설을 부분 제거하는 작업을 실시하고, 2차로 크레인으로 이송롤러에 안착시킨 다음, 보수장으로 이동하여 절단설을 품질관리 정도에 맞도록 제거하는 보수작업을 완료한 후, 다시 냉간 교정으로 보내져 열변형 부분을 반듯하게 펴주고 응력을 제거하는 냉간교정이 실시된다. 다음으로 이러한 소재는 최종 검사를 하는 일련의 후처리가 필연적으로 요구되므로, 전체적으로 정정라인에서 제품 물류처리 지연과 후공정 지연으로 인한 생산성 저하 요인이 되고 있다.
한편, 레이저 절단기는 가동 초기에는 절단 품질과 속도가 우수한 장점이 있다. 그러나, 레이저 절단기는 레이저 빔의 발진 및 전송에 관여하는 광학계의 교체, 정비시 영점을 조정해야 하는데, 이러한 광학계의 교체, 정비에 많은 어려움이 있으며, 교체, 정비에 소요되는 비용 및 시간도 많이 걸리고 있는 실정이며, 이러한 정비상의 어려움으로 실질적인 사용에 어려움이 있다.
또한, 레이저 절단기는 정비상의 어려움 외에도 절단 두께가 제한적이고, 절단 활성매질이 원자나 분자구조의 기체이며, 일반적으로 반응기체가 밀봉된 튜브에 채워지는데, 이러한 반응기체는 소모성으로 운용비용이 과다하게 소요되며, 절단시 절단분진발생 등으로 주변 환경 공해가 발생되는 문제가 있다.
또한, 플라즈마 절단기는 소재의 절단과정에서 다량의 분진과 소음이 발생할 수 있으며, 소재의 두께가 두꺼워지면 절단이 어려워, 후판의 절단에는 사용이 제한되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 소재의 특성에 따라 2종류의 열원을 선택하여 사용할 수 있도록 한 소재 절단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 소재 절단 장치는 소재가 공급되는 테이블; 상기 테이블의 상부에 상기 소재의 폭방향 양측에 지지되어 상기 소재의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 소재의 상부를 가로질러 설치되는 거더를 갖는 갠트리; 상기 거더의 일측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 가스의 연소열을 이용하여 소재를 절단하는 가스 절단유닛; 상기 거더의 다른 일측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 광섬유를 통과하여 공급되는 레이저 빔을 이용하여 소재를 절단하는 광섬유 레이저 절단유닛; 및 상기 소재에 따라 상기 가스 절단유닛 또는 상기 광섬유 레이저 절단유닛 중 어느 하나를 작동하여 상기 소재를 절단하도록 제어하는 제어부;를 포함한다.
또한, 상기 가스 절단유닛은 상기 거더의 일측에 상기 소재의 폭방향으로 설치되는 제1가이드와, 가스공급수단으로부터 공급되는 가스의 연소에 의한 연소열을 이용하여 상기 소재를 절단하는 적어도 하나의 가스 절단헤드와, 상기 제1가이드를 따라 이동이 가능하도록 제공되며, 일측에 상기 가스 절단헤드가 결합되어 소재의 두께 또는 위치에 따라 상기 가스 절단헤드를 승강하는 가스절단용 캐리지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 광섬유 레이저 절단유닛은 상기 거더의 타측에 상기 소재의 폭방향으로 설치되는 제2가이드와, 레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기와 광섬유로 연결되고, 상기 레이저 발진기로부터 발진되어 상기 광섬유를 통과하며 경로가 가변되어 공급되는 레이저 빔을 이용하여 상기 소재를 절단하는 적어도 하나의 레이저 절단헤드와, 상기 제2가이드를 따라 이동가능토록 제공되며, 일측에 상기 레이저 절단헤드가 결합되어 소재의 두께 또는 위치에 따라 상기 레이저 절단헤드를 승강하는 레이저 절단용 캐리지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 발진기는 상기 갠트리의 일측에 설치되고, 상기 갠트리의 다른 일측에는 상기 레이저 발진기의 열을 냉각하기 위해 냉각매체를 순환하는 냉각기가 설치될 수 있다.
또한, 상기 레이저 절단헤드는, 상기 소재의 위치, 두께 및 가공조건에 따라 레이저 빔의 집광도를 가변할 수 있도록 제공될 수 있다.
상기 광섬유 레이저 절단유닛은 상기 소재의 절단시 발생한 용융금속을 제거하기 위해 상기 소재의 절단면으로 가스를 분사하는 이물제거용 분사노즐을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 소재의 두께가 1 내지 20mm인 경우, 상기 광섬유 레이저 절단유닛에 의해 절단되도록 제어하고, 상기 소재의 두께가 20 내지 200mm인 경우, 상기 가스 절단유닛에 의해 절단되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 소재 절단 장치는 후판 절단 가공 장치일 수 있다.
또한, 상기 광섬유 레이저 절단유닛에서 발사되는 레이저 빔의 파장은 0.5 내지 5㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 광섬유 레이저 절단기와 가스 절단기가 일체로 구비되어 소재의 종류에 따라 적합한 절단기를 선택하여 사용할 수 있고, 이로 인해 소재의 특성에 맞춤식 절단이 가능하게 된다. 그리고, 작업속도가 빠르고 유지 관리도 편리하며, 정비나 교체에 소요되는 시간 및 비용이 최소화되어 경제적인 운용이 가능한 장점이 있다. 또한, 본 실시예는 광섬유 레이저 절단기와 가스 절단기가 서로 다른 방향으로 설치되어 작동과정 중 간섭되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 광섬유 레이저 절단기와 가스 절단기 설치 및 연결 구조에 대한 설계 및 유지, 관리가 용이해지는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 후면 사시도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소재 절단 장치의 후면 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예의 소재 절단 장치(100)는 두께가 다른 소재(S)를 절단하기 위한 장치로, 특히 후판 소재(S)의 절단에 사용될 수 있다.
본 실시예의 소재 절단 장치(100)는 테이블(110)과, 가스 절단유닛(130), 광섬유 레이저 절단유닛(150) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다.
테이블(110)은 절단하고자 하는 소재(S)가 공급될 수 있다. 이러한 테이블(110)은, 공급되는 소재(S)를 안정적으로 지지하도록 제작될 수 있다.
테이블(110)은, 판재, 파이프, 형강으로 제작되는 베이스부(112)를 포함할 수 있다. 베이스부(112)는 상부로부터 전달되는 진동을 흡수하고, 소재(S) 등을 안정적으로 지지하도록 제공될 수 있다.
또한, 베이스부(112)의 상부에는 소재(S)의 크기에 따라 소재(S)가 안착되는 베드(114)가 제공될 수 있다.
여기서, 베드(114)는 다수로 분할 또는 조립가능하게 제공되며, 일례로 본 실시예에서 베드(114)는 6단 분리형으로 제공될 수 있으며, 6단으로 결합시 약 36m의 길이로 제공될 수 있다. 이러한 베드(114)는 소재(S)의 크기에 따라 테이블(110)의 상부에 분리 또는 결합될 수 있다. 또한, 베드(114)의 표면에는 그리드(116)가 형성되어 소재(S)로부터 분리된 칩 등의 이물질을 하부로 배출할 수 있다.
본 실시예에서 베드(114)는 실질적으로 소재(S)가 안착되는 부분이며, 베이스부(112)에는 베드(114)에서 가공중인 소재(S)로부터 떨어진 칩 등의 이물질을 수거하기 위한 (도시되지 않은) 칩 박스가 구비될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 테이블(110)로 공급되는 소재(S)는 최소 1mm 에서 최대 200mm일 수 있으며, 베드(114) 및 베이스부(112)는 이러한 소재(S)의 하중을 충분히 안정적으로 지지할 수 있는 두께로 제조될 수 있다.
한편, 테이블(110)의 상부에는 소재(S)의 폭방향 양측에 지지되어 소재(S)의 길이방향을 따라 이동이 가능하도록 설치되는 갠트리(120)를 포함할 수 있다.
이를 위해, 테이블(110)의 상부에는 소재(S)의 길이방향을 따라 레일(118)이 형성될 수 있고, 갠트리(120)의 하부에는 레일(118)에 안착되며 이동하는 이동수단이 구비될 수 있다.
또한, 소재(S)의 양폭방향에 배치되는 갠트리(120)에는 소재(S)를 가로 지르는 거더(122)가 설치될 수 있다. 즉, 거더(122)는 소재(S) 양폭방향에 배치되는 한 쌍의 갠트리(120) 사이를 연결하도록 설치될 수 있다.
이러한 거더(122)는 무게와 강성을 고려하여 제관구조로 제작될 수 있다. 일례로 본 실시예에서 거더(122)는 6m 이상의 폭으로 제조될 수 있으며, 따라서 휨이나 변형이 발생하지 않도록 고강성으로 제작될 필요가 있다.
또한, 거더(122)에는 소재(S)를 절단하기 위한 절단수단이 구비될 수 있으며, 본 실시예에서는 2종류의 서로 다른 열원을 이용하는 절단수단이 구비될 수 있다.
구체적으로 거더(122)에는 절단수단으로 가스를 연료로 사용하는 가스 절단유닛(130)과, 광섬유를 통해 전달되는 레이저빔을 열원으로 사용하는 광섬유 레이저 절단유닛(150)이 설치될 수 있다.
가스 절단유닛(130)은, 거더(122)의 일측에서 소재(S)의 폭방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 거더(122)의 타측에서 소재(S)의 폭방향으로 이동가능하게 설치될 수 있다.
여기서, 거더(122)의 일측과 타측은 소재(S)의 길이 방향으로 보았을 때, 거더(122)의 후면과 전면을 각각 의미하고 있으나, 거더(122)의 일측과 타측은 본 명세서에 한정되지 않는다. 일례로, 본 실시예에서, 가스 절단유닛(130)은 거더(122)의 일측, 즉 후면에 설치되고, 광섬유 레이저 절단유닛(150)은 거더(122)의 타측, 즉 전면에 설치되는 것으로 개시되어 있으나, 가스 절단유닛(130)이 거더(122)의 전면에 설치되고, 광섬유 레이저 절단유닛(150)이 거더(122)의 후면에 설치되는 것도 가능하다.
이와 같이, 가스 절단유닛(130)과 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 거더(122)의 일측과 타측에 이동가능하게 설치됨에 따라, 독립적인 작동이 가능하며, 작동과정에서 다른 절단수단에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예의 소재 절단 장치(100)는 소재(S)의 종류, 두께 등에 따라 적합한 방식의 절단수단이 사용될 수 있으며, 이를 위해 가스 절단유닛(130)과 광섬유 레이저 절단유닛(150) 중 어느 하나를 선택하여 소재(S)를 절단하도록 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 가스 절단유닛(130)은, 거더(122)의 일측에 소재(S)의 폭방향으로 설치되는 제1가이드(132)를 포함할 수 있고, 제1가이드(132)에는 가스절단용 캐리지(134)가 이동 가능하게 설치될 수 있다.
가스절단용 캐리지(134)는 일측에 가스공급수단과 연결된 가스 절단헤드(136)가 설치될 수 있다. 가스 절단헤드(136)는 가스공급수단으로부터 공급되는 가스의 연소에 의한 연소열을 이용하여 소재(S)를 절단할 수 있다.
가스공급수단은, 소재 절단 장치(100)와 분리된 장소에 설치될 수 있으며, 배관설비를 통해 가스 절단헤드(136)와 연결될 수 있다.
한편, 가스절단용 캐리지(134)는, 제1가이드(132)에 설치된 상태에서 가스 절단헤드(136)를 승강할 수 있으며, 이에 따라 공급되는 소재(S)의 두께 또는 위치에 따라 가스 절단헤드(136)가 적정한 절단위치에 위치될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 거더(122)의 타측에 소재(S)의 폭방향으로 설치되는 제2가이드(152)를 포함할 수 있고, 제2가이드(152)에는 레이저 절단용 캐리지(154)가 이동 가능하게 설치될 수 있다.
레이저 절단용 캐리지(154)는 일측에 레이저 발진기(160)로부터 발진된 레이저 빔이 전달되는 레이저 절단헤드(156)가 설치될 수 있다.
레이저 절단헤드(156)는 레이저 발진기(160)와 광섬유를 통해 연결될 수 있으며, 레이저 발진기(160)에서 발진된 레이저가 광섬유(158)를 통과하는 과정에서 광섬유(158)의 배치형태에 따라 다양한 경로로 가변되며 공급될 수 있다. 레이저 절단헤드(156)는 광섬유(158)를 통해 전달된 레이저 빔을 렌즈를 이용하여 소재(S)에 집광시켜 소재(S)를 절단할 수 있다.
한편, 레이저 절단용 캐리지(154)는, 제2가이드(152)에 설치된 상태에서 레이저 절단헤드(156)를 승강할 수 있으며, 이에 따라 공급되는 소재(S)의 두께 또는 위치에 따라 레이저 절단헤드(156)가 적정한 절단위치에 위치될 수 있다.
바람직하게는, 가스절단용 캐리지(134) 및 레이저 절단용 캐리지(154)에는 가스 절단헤드(136) 또는 레이저 절단헤드(156)가 소재(S)와 일정한 간격으로 위치되도록 위치를 감지하기 위한 (도시되지 않은) 위치 감지 센서가 마련될 수 있다.
일례로, 위치 감지 센서는 가스 절단헤드(136) 또는 레이저 절단헤드(156)와 소재(S) 사이의 정전 용량을 측정하는 비접촉식 센서일 수 있으며, 이를 이용하여 소재(S)와의 이격된 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 한편, 위치 감지 센서는 정전 용량을 측정하는 비접촉식 센서 외에도 레이저 거리센서 또는 정전센서, 포토 센서 등이 사용될 수 있다.
또한, 레이저 발진기(160)는 갠트리(120)의 일측에 설치될 수 있으며, 광섬유(158)를 통해 레이저 절단헤드(156)와 연결될 수 있다.
따라서, 레이저 발진기(160)는 외부 요건에 의해 광섬유(158)의 형태가 변형되거나 이동하더라도 안정적으로 레이저 빔을 전달할 수 있고, 레이저 빔을 전달하는 과정에서 외부로 노출되지 않으므로 별도의 진공처리가 필요하지 않고, 광학계 정렬이 불필요하여 운용상에 이점이 있다.
본 실시예에서 레이저 발진기(160)는 싱글 에미터 다이오드(Single Emitter Diode)를 이용한 모듈화 구조로 제공될 수 있으며, 이 발진기에서 나오는 레이저 빔이 광섬유(158)에 의해 광섬유 레이저 절단헤드(156)로 전송될 수 있다.
한편, 레이저 발진기(160)는 레이저 발진 과정에서 발생한 열을 냉각하기 위한 냉각수단인 냉각기(180)를 구비할 수 있다.
본 실시예에서 레이저 발진기(160)는 갠트리(120)의 일측에 설치될 수 있고, 냉각기(180)는 갠트리(120)의 다른 일측에 설치되어 레이저 발진기(160)로 냉각수 등의 냉각매체를 순환시켜 냉각할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 레이저 발진기(160)는 갠트리(120)의 일측에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 이러한 구성은 소재 절단 장치(100)의 구성을 간단하기 하기 위한 것으로 레이저 발진기(160)는 별도의 위치에 설치되는 것도 가능하며, 이때 광섬유(158)를 통해 자유롭게 경로가 가변되며 레이저 빔이 전달되는 구조일 수 있다.
또한, 레이저 절단헤드(156)는, 소재(S)의 위치, 두께 및 가공조건에 따라 레이저 빔의 집광도를 가변할 수 있으며, 이를 위해 레이저 빔이 발사되는 렌즈의 초점을 조절할 수 있도록 제공된다.
따라서, 레이저 절단헤드(156)는, 렌즈의 초점을 조절하여 레이저 빔의 에너지 집중을 조절함에 따라 소재(S)를 절단하는 작업외에도, 소재(S)의 표면을 열처리하는 펄스가공 또는 마킹을 표시하는 마킹 가공도 할 수 있다.
또한, 냉각기(180)는 레이저 발진기(160)와 인접하게 설치되는 것이 바람직하며, 레이저 발진기(160)가 갠트리(120)에 설치될 경우, 갠트리(120)의 무게 중심을 안정적으로 유지하기 위해 레이저 발진기(160)가 설치된 반대쪽 갠트리(120)에 설치될 수 있다.
한편, 갠트리(120) 또는 거더(122)에는, 레이저 발진기(160), 냉각기(180) 외에도 소재 절단 장치(100)의 작동을 위한 각종 조작부, 제어부(170), 운전실(190) 등이 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 레이저 절단유닛(150)은, 두께가 1mm~20mm인 소재(S)의 절단에 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서 레이저 절단유닛(150)은 소재(S)의 두께는 제한되나, 소재(S)의 절단속도가 매우 빠르며, 이에 하나로 제공되어 소재(S)를 절단하게 된다.
또한, 가스 절단유닛(130)은, 두께가 20mm~200mm인 소재(S)의 절단에 사용되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 가스 절단유닛(130)은 레이저 절단유닛(150)에 비해 절단속도는 느리나 두꺼운 소재(S)의 절단에 사용이 가능하며, 복수개로 제공되어 독립적으로 작동하며 소재(S)를 절단하게 된다. 예컨대, 가스 절단유닛(130)은, 2개로 제공될 수 있으며, 각각 좌, 우 양끝단에서 중앙위치까지 이동하며 소재(S)를 2부분으로 분담하여 절단할 수 있다.
제어부(170)는, 소재(S)의 두께 또는 위치에 따라 레이저 절단유닛(150) 또는 가스 절단유닛(130)을 선택하여 작동하며 소재(S)를 절단할 수 있다.
또한, 조작부에는 소재(S)의 가공조건, 옵션 선택기능 등의 기계상태를 보여주는 표시수단이 구비될 수 있고, 자동운전, 수동운전을 통하여 소재(S)의 절단작업을 자동으로 수행하도록 조작될 수 있다. 또한, 조작부에는 실시간으로 현재 가공 경로를 체크할 수 있도록 가공 상태가 실시간 그래픽으로 표시되도록 제공될 수 있다. 조작부는 별도의 위치에 제공될 수 있으며, 바람직하게는 운전실(190) 내부에 마련될 수 있다.
또한, 본 실시예에서 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 레이저 빔에 의해 소재(S)를 절단하는 과정에서 발생한 용융금속이 주변으로 튀거나, 특히 렌즈로 튀는 것을 방지하기 위해 소재(S)의 절단면에 발생하는 슬래그 또는 용융금속을 불어내기 위한 이물제거용 분사노즐을 더 포함할 수 있다.
이물제거용 분사노즐은, 외부에 마련된 별도의 보조가스 공급수단에 연결될 수 있으며, 이를 통해 고압의 보조가스가 공급될 수 있다. 이러한 이물제거용 분사노즐은 소재(S)의 절단면으로 고압의 가스를 분사하게 되며, 이에 따라 분사된 고압의 가스에 의해 슬래그 또는 용융금속이 제거됨에 따라 절단면의 품질을 향상시킬 수 있고, 렌즈의 손상도 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 소재 절단 장치(100)는, 소재(S)를 절단하는 과정에서 작업자가 상해를 입는 것을 방지하기 위해 작업자의 진입을 방지하는 (도시되지 않은) 안전보호수단이 구비될 수 있다.
특히, 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 소재(S)를 절단하는 과정에서 레이저 절단헤드(156)에서 발사되는 레이저 빔의 파장은 0.5 내지 5㎛일 수 있으며, 바람직하게는 약 1㎛(1,080nm)일 수 있다.
이러한 광섬유 레이저 절단유닛(150)은 종래에 사용되는 대략 10㎛의 파장을 갖는 레이저(일례로 CO2 레이저)에 비해 파장 범위가 짧아 소재(S)에 흡수가 잘되는 특징이 있다. 한편, 광섬유 레이저 절단유닛(150)은, 상기한 특징으로 인해 작업자의 눈이 레이저 빔에 직, 간접적으로 노출시 망막 시신경에 통증을 동반하지 않고 전달되어 파괴시킬 수 있으므로, 사용에 각별한 주의가 필요하다.
따라서, 소재 절단 장치는, 소재(S)의 절단 작업이 이루어지는 공간에 작업자의 진입을 차단하는 펜스가 설치될 수 있으며, 이 펜스의 일측에는 작업자의 출입을 위한 안전도어가 설치될 수 있다. 안전도어는 소재(S)의 절단작업시 항상 닫혀진 상태로 작업이 진행되며, 안전도어가 열릴 경우 제어부(170)는 레이저 발진기(160)의 작동을 중단하여 레이저 빔의 조사를 중단하도록 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
100: 소재 절단 장치 110: 테이블
122: 거더 120: 갠트리
130: 가스 절단유닛 132: 제1가이드
134: 가스절단용 캐리지 136: 가스 절단헤드
150: 광섬유 레이저 절단유닛 152: 제2가이드
154: 레이저 절단용 캐리지 156: 레이저 절단헤드
158: 광섬유 160: 레이저 발진기
170: 제어부 180: 냉각기

Claims (9)

  1. 소재가 공급되는 테이블;
    상기 테이블의 상부에 상기 소재의 폭방향 양측에 지지되어 상기 소재의 길이방향을 따라 이동가능하게 설치되며, 상기 소재의 상부를 가로질러 설치되는 거더를 갖는 갠트리;
    상기 거더의 일측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 가스의 연소열을 이용하여 소재를 절단하는 가스 절단유닛;
    상기 거더의 타측에서 상기 소재의 폭방향으로 이동 가능하게 설치되어 광섬유를 통과하여 공급되는 레이저 빔을 이용하여 소재를 절단하는 광섬유 레이저 절단유닛; 및
    상기 소재에 따라 상기 가스 절단유닛 또는 상기 광섬유 레이저 절단유닛 중 어느 하나를 작동하여 상기 소재를 절단하도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 소재 절단 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 절단유닛은
    상기 거더의 일측에 상기 소재의 폭방향으로 설치되는 제1가이드와,
    가스공급수단으로부터 공급되는 가스의 연소에 의한 연소열을 이용하여 상기 소재를 절단하는 적어도 하나의 가스 절단헤드와,
    상기 제1가이드를 따라 이동이 가능하도록 제공되며, 일측에 상기 가스 절단헤드가 결합되어 소재의 두께 또는 위치에 따라 상기 가스 절단헤드를 승강하는 가스절단용 캐리지를 포함하는 소재 절단 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 광섬유 레이저 절단유닛은
    상기 거더의 타측에 상기 소재의 폭방향으로 설치되는 제2가이드와,
    레이저 빔을 발진하는 레이저 발진기와 광섬유로 연결되고, 상기 레이저 발진기로부터 발진되어 상기 광섬유를 통과하며 경로가 가변되어 공급되는 레이저 빔을 이용하여 상기 소재를 절단하는 적어도 하나의 레이저 절단헤드와,
    상기 제2가이드를 따라 이동가능토록 제공되며, 일측에 상기 레이저 절단헤드가 결합되어 소재의 두께 또는 위치에 따라 상기 레이저 절단헤드를 승강하는 레이저 절단용 캐리지를 포함하는 소재 절단 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 레이저 발진기는 상기 갠트리의 일측에 설치되고,
    상기 갠트리의 다른 일측에는 상기 레이저 발진기의 열을 냉각하기 위해 냉각매체를 순환하는 냉각기가 설치되는 소재 절단 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 레이저 절단헤드는, 상기 소재의 위치, 두께 및 가공조건에 따라 레이저 빔의 집광도를 가변할 수 있도록 제공되는 소재 절단 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광섬유 레이저 절단유닛은
    상기 소재의 절단시 발생한 용융금속을 제거하기 위해 상기 소재의 절단면으로 가스를 분사하는 이물제거용 분사노즐을 더 포함하는 소재 절단 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 소재의 두께가 1 내지 20mm인 경우, 상기 광섬유 레이저 절단유닛에 의해 절단되도록 제어하고,
    상기 소재의 두께가 20 내지 200mm인 경우, 상기 가스 절단유닛에 의해 절단되도록 제어하는 소재 절단 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소재 절단 장치는 후판 절단 가공 장치인 소재 절단 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광섬유 레이저 절단유닛에서 발사되는 레이저 빔의 파장은 0.5 내지 5㎛인 소재 절단 장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102192545B1 (ko) * 2019-09-20 2020-12-17 (주)다원넥스트 철도차량의 차체 가공용 더블 갠트리 머시닝센터
KR102624155B1 (ko) * 2023-09-20 2024-01-11 주식회사 대왕플랜트 선택적 이동 범위 콘트롤과 기울임 방지를 위한 기체 절단기 시스템

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