KR101561692B1 - 플랜지용 플라즈마 절단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 플랜지를 동시에 절단하여 플랜지 생산성이 우수한 플랜지용 플라즈마 절단 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 평판 형태의 판재를 절단하여 환형의 플랜지를 제조하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치에 있어서, 전체 장치를 지지하는 베이스; 플라즈마 노즐을 포함하며, 판재에 플라즈마를 분사하여 절단을 수행하는 헤드; 상기 베이스와 헤드 사이에 설치되어 상기 헤드를 평면으로 이송하는 이송부; 상기 베이스 중앙에 배치되어 상기 판재를 지지하며, 내부에 물이 담기는 수조; 상기 수조에 설치되어 수조 상단에 안착되는 판재의 이동을 방지하는 고정장치; 상기 이송부를 제어하여 상기 헤드의 이동 궤적 및 작동을 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플랜지용 플라즈마 절단 장치{Plasma cutting device for flange}

본 발명은 플랜지용 플라즈마 절단 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 생산성이 높은 플랜지용 플라즈마 절단 장치에 관한 것이다.

판재(강판)을 특정 용도로 사용 시에는 사각형 형태의 강판의 일부를 먼저 절단한 후, 절단된 부재를 이용하여 해당 제품에 사용된다. 예를 들면, 플랜지를 구비한 배관제조는, 통상의 배관을 먼저 구비한 후, 환형의 플랜지를 판재에서 절단하여 제조한 후, 상기 배관 외면에 용접 부착하여 최종적으로 플랜지 배관이 제조된다.

이때 환형의 플랜지는 대부분 판재를 절단하여 제조하며, 강판에서 플랜지 형상의 절단은 대부분 플라즈마 절단 장치를 이용한다.

상기 플라즈마 절단 장치는 플라즈마 토오치 내에서 가스가 텅스텐 아아크로 인하여 이온화되는 정도의 고온으로 가열되고, 전기의 도체로 작용할 수 있는 상태의 플라즈마가 발생되며, 플라즈마를 일정 압력으로 가공물에 불어줌으로써, 가공물이 소정의 형상으로 절단되는 원리에 따른 장치이다.

상기 플라즈마 절단 장치는 다양한 형태가 제안되어 사용되고 있다. 예를 들면, 공개특허 제2004-0104354호에는 플라즈마 토치에 아크 전류와 플라즈마 가스를 공급하여 상기 플라즈마 토치의 노즐로부터 판재쪽으로 플라즈마 아크를 형성하면서, 상기 플라즈마 토치를 제품의 형상에 대응하는 절단 경로를 따라 절단 속도로 이동시켜 상기 판재를 절단하여, 판재로부터 제품을 잘라내기 위한 플라즈마 절단 장치를 제어하는 제어 장치가, 구멍을 절단할 때는 외형을 절단할 때에 비해, 절단 속도를 낮추고, 아크 전류의 값을 작게하며 또한, 플라즈마 가스 유량 또는 압력을 작게 제어하는 플라즈마 절단 장치가 개시되어 있다.

또한, 공개특허 제1990-0017718호에는 플라즈마이크로 공작물을 절단하는 절단용 토치와, 상기 절단용 토치의 전극에 절단전류를 공급하는 플라즈마아크용 전원장치와, 상기 플라즈마아크용 전원장치에 배설되어 절단전류에 중첩하는 펄스전류를 발생하는 펄스발생수단과, 상기 절단용 토치를 공작물에 대하여 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 미리 입력격납된 절단 가공정보를 기억해두고, 그 절단가공정보에 의거하여 상기 이동 수단을 수치제어하는 구동제어수단을 구비한 플라즈마절단장치에 있어서, 상기 구동제어수단으로부터 이동수단에 출력되는 토치의 이동에 관한 정보 또는 이동수단에 있어서의 토치의 실제의 이동에 관한 정보를 받아서, 공작물에 대한 토치의 상대이동속도를 검출하는 속도검출수단과, 상기 속도검출수단으로부터 속도신호에 의거 하여 상기 펄스 발생수단에서 발생하는 펄스전류의 주파수를 제어하는 주파수 제어 수단을 구비한 플라즈마 절단 장치가 개시되어 있다.

또한, 공개특허 제2011-0039748호에는 지지 프레임; 상기 지지 프레임 상에 설치되고, 절단될 파이프의 외주면에 접촉하여 지지하면서 상기 파이프를 둘레방향으로 회전시키는 적어도 한 쌍의 지지 롤러; 상기 지지 프레임 상에 수직방향으로 설치되는 수직 지주; 상기 수직 지주에 승강 가능하게 수평방향으로 설치되는 수평 아암; 상기 수평 아암의 단부에 설치되고 플라즈마 토치가 고정되는 토치 고정부; 및 상기 파이프의 길이방향 일측 단부에서 파이프 내부로 불활성 가스를 공급하는 퍼지 수단;을 구비한 플라즈마를 이용한 파이프 절단장치의 구성이 개시되어 있어, 판재뿐만 아니라 파이프의 절단에도 사용되고 있다.

한편, 판재에서 환형의 플랜지를 절단하는 경우에는 단일 판재에서 다수의 환형 플랜지를 절단하여 제조한다. 플라즈마 절단 장치를 이용하여 플랜지를 제조하는 경우 하나씩 플랜지를 절단하여 제조하는 것이 일반적이다. 이때 플라즈마 절단 장치는 판재의 측면에서 출발하여 플랜지의 외형을 완성하므로, 플랜지 외형에 더하여 진입부의 가공 부분도 포함되어 전체 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 다수의 플랜지를 동시에 절단하여 플랜지 생산성이 우수한 플랜지용 플라즈마 절단 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 평판 형태의 판재를 절단하여 환형의 플랜지를 제조하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치에 있어서, 전체 장치를 지지하는 베이스; 플라즈마 노즐을 포함하며, 판재에 플라즈마를 분사하여 절단을 수행하는 헤드; 상기 베이스와 헤드 사이에 설치되어 상기 헤드를 평면으로 이송하는 이송부; 상기 베이스 중앙에 배치되어 상기 판재를 지지하며, 내부에 물이 담기는 수조; 상기 수조에 설치되어 수조 상단에 안착되는 판재의 이동을 방지하는 고정장치; 상기 이송부를 제어하여 상기 헤드의 이동 궤적 및 작동을 제어하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 제어장치는 상기 판재에 플랜지를 절단하는 경우, 다수의 플랜지를 내경부를 먼저 절단한 후, 각 플랜지의 외경부를 반씩 순차적으로 절단한 후, 나머지 반을 역순으로 절단하도록 상기 헤드의 궤적을 제어하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 고정장치는 상기 수조의 측면 2변에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 고정장치는 사각형 다면 형태의 고정부, 상기 고정부와 상기 수조를 회전결합하는 회전부, 상기 수조에 형성되는 고정홀 및 상기 고정홀에 삽입되는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 판재는 지지단에 의하여 상기 수조 상단에 안착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 플랜지용 플라즈마 절단 장치는 판재를 지지하는 베이스, 플라즈마 노즐을 포함하는 헤드, 상기 헤드를 평면으로 이동시키는 이송부, 상기 이송부를 제어하는 제어장치, 상기 베이스에 형성되는 수조, 상기 베이스 측면에 설치되어 상기 판재의 이동을 방지하는 고정장치를 포함하여 구성되어, 상기 헤드가 다수의 플랜지 외형부를 절단하는 경우, 발열에 의하여 판재의 변형과, 또한 절단 시 분출되는 플라즈마에 의하여 측면으로 이동되는 판재를 고정하여 정밀도가 높은 플랜지를 높은 생상 속도로 절단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플랜지용 플라즈마 절단 장치의 구성도이며,
도 2는 판재에서 플랜지를 절단하는 모식도이며,
도 3은 도 1의 장치를 이용하여 다수의 플랜지를 동시에 절단하는 과정을 나타내는 모식도이며,
도 4는 도 3 가공 시 나타내는 판재 이송을 설명하는 모식도이며,
도 5는 도 1에 도시된 고정장치의 구성도이며,
도 6은 판재가 수조에 장착되는 예를 나타내는 구성도이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 플랜지용 플라즈마 절단 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 판재(1)를 지지하는 베이스(10), 상기 베이스(10) 중앙부에 설치되는 수조(20), 상기 베이스(10)에 설치되는 이송부(30), 플라즈마 노즐을 포함하고, 상기 이송부(30)에 설치되어 이송부(30)의 동작에 따라 상기 베이스(10)에 평면 방향으로 이동하는 헤드(50), 상기 수조(20) 측면에 형성되어 판재(1)를 고정하는 고정장치(60) 및 상기 이송부(30)를 제어하여 상기 헤드(50)의 위치와 플라즈마의 분출을 제어하는 제어장치(90)를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 베이스(10), 이송부(30), 헤드(50) 및 제어장치(90)는 통상의 플라즈마 절단 장치와 동일한 구성으로, 상기 제어장치(90)에 특정한 형상을 입력하는 경우, 상기 헤드(50)가 해당 형상을 절단하는 작업을 수행한다.

이때 상기 베이스(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 2개의 부제가 양측면에 배치되고, 양 끝단이 고정을 위하여 다른 부재로 연결되는 형태로 구현되어 있으나, 다른 방식으로도 구현 가능하다.

그리고 상기 이송부(30)는 헤드(50)를 상기 베이스(10) 길이 방향으로 이송하는 부분과 폭방향으로 이송하는 부분을 포함하여 구성된다.

한편, 플랜지(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내경부(3)와 외경부(4)로 구성되며, 판재(1)에서 내경부(3)를 절단한 후, 판재(1) 측면에서 출발하여 외경부(4)를 절단하여 단일 플랜지(2)를 생산하는 방식으로 진행된다.

특히 외경부(4)를 절단하는 경우, 상기 헤드(50)는 판재(1)의 측면부터 절단을 시작하여 외경부(4)를 절단하므로, 작업 자체는 별도의 홀 가공없이 연속적으로 진행되어 유리하나, 실질적으로 판재(1) 측면과 외경부(4) 사이에 필요없는 부분의 절단이 이루어져 공정적으로 다소 불리한 단점이 있다.

본 발명에 따른 플랜지용 플라즈마 절단 장치(100)는 하나의 판재(1)로부터, 다수의 플랜지(2)를 일괄로 제작하는 구성을 제안한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 내경부(3)를 연속하여 형성한다.

이후에는 측면으로 헤드(50)를 진입시킨 후, 다수의 플랜지(2) 중 외경부(4)의 반을 절단한다.

이후에는 나머지 외경부(4) 반을 순차적으로 절단하여 다수의 플랜지(2) 제작을 완료한다.

상기의 방식은 플랜지(2)와 판재(1) 사이에 진입부가 초기 플랜지(2)와의 사이에만 형성되므로, 종래 방식에서 개별 플랜지(2)에 형성되는 것에 비하여 공정적으로 매우 유리한 장점이 있다.

한편, 플라즈마는 질량을 가지는 물체이므로, 상기 헤드(50)를 통하여 부출된 플라즈마는 고열로 판재(1)의 일부를 제거하고 절단하므로, 판재(1)에 지속적으로 힘을 가한다.

종래 방식에 따라 플랜지(2)를 하나씩 절단하는 경우에는 상기 플라즈마에 의하여 발생하는 판재(1) 가압력은 미미하여 무시할 수 있으나, 본 발명과 같이, 다수의 플랜지(2)의 외경부(4) 반을 순차적으로 가공하는 경우, 판재(1)에 지속적인 가압력이 작용하여 판재(1)가 이동한다.

특히 절단이 진행되는 경우 분리되는 판재(1)에 작용하는 플라즈마에 의한 힘은 분리 판재(1)의 이동에 의하여 상쇄되나, 나머지 판재(1)는 지속적인 측면에 하중이 작용하여 판재(1)가 이동하며, 다수의 플랜지(2)를 동시에 가공하는 본 발명의 방법에서는 플랜지(2)의 가공이 진행되면, 점차적으로 외경부(4)의 에러가 증가하여 도 4와 같이 마지막 플랜지(2)의 외경은 설계 사양과 차이를 나타낸다.

따라서, 본 발명에 따른 플랜지용 플라즈마 절단 장치(100)는 상기와 같은 단점을 극복하기 위하여 도 5와 같이, 고정장치(60)를 포함하여 구성된다.

상기 고정장치(60)는 판재(1)를 지지할 수 있는 단턱형태로 구성하되, 도 6에 도시된 바와 같이, 판재(1)가 상기 수조(20) 상단으로 안착하는 경우, 간섭을 피하기 위하여 우측으로 회전되어 있다가, 판재(1)가 안착된 후에는 좌측으로 회전 기립하는 형태로 구현되는 것이 바람직하다.

이때 상기 수조(20)는 베이스(10) 내부에 설치되어, 내부에 물이 함유되어 있다. 상기 수조(20) 내부의 물은 일부 증발하여 상기 판재(1)의 고열부를 식혀주는 역할을 하며, 또한 플라즈마에 의하여 발생하여 비산하는 분출물들이 상기 수조(20) 내부로 유입되므로, 상기 분출물들의 비산에 의한 화재 위험을 제거하는 효과를 제공하는 장점이 있다.

상기 고정장치(60)는 고정부(61)와 상기 수조(20)를 회전결합하는 회전부(62) 그리고 고정부(61) 기립 후, 상기 고정부(61)를 고정하는 스토퍼(63)를 포함하여 구성된다.

이때 상기 스토퍼(63)는 상기 수조(20) 측면에 형성된 고정홀(21)에 삽입되는 형태로 구현될 수 있으나, 다른 형태의 고정 수단들도 적용 가능하다.

상기 고정장치(60)는 판재(1)의 가공이 시작되는 지점의 반대편 2변에 구성하는 것이 바람직하나, 수조(20) 측면 각변에 각각 설치한 후, 필요한 2개의변에 고정장치(60)를 기립하여 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 판재(1)는 플라즈마 가공이 진행되면, 고열에 노출되므로, 판재(1) 일부가 고열로 열이 축적될 우려가 있으므로, 도 6에 도시된 바와 같이, 판재(1) 하부에는 지지단(22)에 의하여 수조(20)와 일정 거리 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.

상기 지지단(22)는 사각형의 단면의 막대로 막대 길이는 전체 수조(20)를 가로질러 설치될 수 있는 크기로 구성하며, 필요한 경우 상기 판재(1)와 용접에 의하여 가접하여 설치될 수 있다.

따라서 상기 지지단(22)에 의하여 크기가 적은 판재(1)도 수조(20) 상단에 안착되어 절단을 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

1: 판재 2: 플랜지
3: 내경부 4: 외경부
10: 베이스 20: 수조
21: 고정홀 22: 지지단
30: 이송부 50: 헤드
60: 고정장치 61: 고정부
62: 회전부 63: 스토퍼
90: 제어장치 100: 플라즈마 절단 장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 평판 형태의 판재를 절단하여 환형의 플랜지를 제조하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치에 있어서,
   전체 장치를 지지하는 베이스;
   플라즈마 노즐을 포함하며, 판재에 플라즈마를 분사하여 절단을 수행하는 헤드;
   상기 베이스와 헤드 사이에 설치되어 상기 헤드를 평면으로 이송하는 이송부;
   상기 베이스 중앙에 배치되어 상기 판재를 지지하며, 내부에 물이 담기는 수조;
   상기 수조에 설치되어 수조 상단에 안착되는 판재의 이동을 방지하는 고정장치;
   상기 이송부를 제어하여 상기 헤드의 이동 궤적 및 작동을 제어하는 제어장치;를 포함하되,
   상기 제어장치는 상기 판재에 플랜지를 절단하는 경우, 다수의 플랜지를 내경부를 먼저 절단한 후, 각 플랜지의 외경부를 반씩 순차적으로 절단한 후, 나머지 반을 역순으로 절단하도록 상기 헤드의 궤적을 제어하는 것을 특징으로 하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 고정장치는 상기 수조의 측면 2변에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 고정장치는 사각형 다면 형태의 고정부, 상기 고정부와 상기 수조를 회전결합하는 회전부, 상기 수조에 형성되는 고정홀 및 상기 고정홀에 삽입되는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 판재는 지지단에 의하여 상기 수조 상단에 안착되는 것을 특징으로 하는 플랜지용 플라즈마 절단 장치.
   

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