KR20110095269A

KR20110095269A - 금속판의 레이저 절단 방법

Info

Publication number: KR20110095269A
Application number: KR1020117011266A
Authority: KR
Inventors: 찰스 엘 카리스탄
Original assignee: 레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-08-24
Also published as: US8492677B2; JP2012509193A; WO2010057798A1; CN102216022A; US20100122971A1; EP2355951A1

Abstract

하나 이상의 레이저 절단 장치, 금속 코일로부터 절단될 금속판, 및 금속판을 고정 및 유지하는 하나 이상의 고정 장치를 제공하는 단계, 및 상기 하나 이상의 고정 장치에 의해 상기 금속판이 제위치에 고정 및 유지되는 동안 상기 하나 이상의 레이저 절단 장치에 의해 전달되는 하나 이상의 레이저 빔에 의해 상기 금속판을 절단하는 단계를 포함하는, 금속판 레이저 절단, 특히 레이저 블랭킹 방법이다. 금속판은 하나 이상의 제1 절단기를 포함하는 제1 라인에 의해 하나 이상의 주연 블랭크로 제1 절단되고, 이어서 하나 이상의 주연 블랭크는 하나 이상의 제2 절단기를 포함하는 하나 이상의 제2 라인에 공급되어 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단된다. 제1 라인은 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 빠르게 주연 블랭크를 생성한다.

Description

금속판의 레이저 절단 방법 {A PROCESS FOR LASER CUTTING A METAL PLATE}

본 발명은 금속판을 하나 이상의 주연 블랭크로 절단하기 위한 하나 이상의 제1 절단기를 구비한 제1 라인 및 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단하기 위한 하나 이상의 제2 절단기를 포함하는 하나 이상의 제2 라인을 포함하는 금속판 레이저 절단 방법에 관한 것이다.

제조시 블랭킹되는 시트 금속은 오늘날 여전히 전단 또는 프레스 및 블랭킹 다이의 기계적 수단을 이용하여 가공된다. 이러한 기계적 방법은 큰 가공 스크랩 속도, 또는 전용 공구 비용 및 이들 공구의 저장, 운송, 유지 및 보수 비용에 대한 큰 자본 지출을 초래한다. 이러한 기계적 방법은 절단될 다양한 부품의 갯수가 적어서, 공구 변경 설치 비작동 시간이 적을 경우에만 이상적이다.

그러나, 예컨대 차량 모델의 수가 지속적으로 증가하는 현대 시장에서, 이에 상응하는 전용 공구의 수 증가는 기계적 공정이 더 고가이게 하고, 간단하고 융통성 있는 제조에 덜 적합하게 한다.

따라서, 고가의 전용 또는 부품 특정 공구를 필요로 하지 않고도 블랭크 절단이 가능하고, 개선된 생산성 및/또는 최적화된 블랭크 제조로 이어질 수 있는 레이저 절단 방법에 대한 필요성이 존재한다.

바람직하게는, 이러한 레이저 절단 방법, 특히 레이저 블랭킹 방법은 가능한한 융통성이 있어야 한다. 즉, 부품 변경이 CNC 소프트웨어 부품 프로그램 변경에 의해 수행될 수 있어야 한다.

해결하려는 과제는 종래 기술 단점의 적어도 일부를 극복하도록 레이저 절단 방법, 특히 레이저 블랭킹 방법을 개선하는 것이다.

본 발명에 따른 해결방법은 금속판의 레이저 절단 방법, 특히 레이저 블랭킹 방법에 관한 것이며, 하기 단계를 포함한다:

a) 하나 이상의 레이저 절단 장치를 제공하는 단계,

b) 금속 코일로부터 절단될 금속판을 제공하는 단계,

c) 금속판을 고정 및 유지하는 하나 이상의 고정 장치를 제공하는 단계,

d) 상기 하나 이상의 고정 장치에 의해 상기 금속판이 제위치에 고정 및 유지되는 동안 상기 하나 이상의 레이저 절단 장치에 의해 전달되는 하나 이상의 레이저 빔에 의해 상기 금속판을 절단하는 단계,

상기 단계 d)에서:

ⅰ) 금속판은 하나 이상의 제1 절단기를 포함하는 제1 라인에 의해 하나 이상의 주연 블랭크로 제1 절단되고,

ⅱ) 이어서 하나 이상의 주연 블랭크는 하나 이상의 제2 절단기를 포함하는 하나 이상의 제2 라인에 공급되어 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단되며,

여기서, 상기 제1 라인은, 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 더 빠르게 주연 블랭크를 생성한다.

실시양태에 따라, 본 발명의 방법은 하기 특징 중 하나 또는 수 개를 포함한다:

- 제1 라인은 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 2 배 이상 빠르게 주연 블랭크를 생성한다.

- 단계 c)에서, 금속판은 상기 고정 장치에 의해 제위치에 진공 흡입 고정 및 유지된다.

- 단계 c)에서, 금속판은, 각각이 하나 이상의 흡입 컵 모듈을 포함하는 상기 고정 장치의 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈에 의해 제위치에 진공 흡입 고정 및 유지된다.

- 고정 장치는 X-축 및 Y-축을 갖는 강성 지지 테이블 프레임을 포함하며, 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈은 상기 테이블 프레임의 Y-축을 가로지르고, 각각의 브릿지 레일 모듈은 하나 이상의 흡입 컵 모듈을 포함한다.

- 고정 장치는 수 개의 브릿지 레일 모듈을 포함하고, 각각의 브릿지 레일 모듈은 수 개의 흡입 컵 모듈을 포함한다.

- 각각의 흡입 컵 모듈은 하나 이상의 진공 소스와 유체 연통한다.

- 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈은 하나 이상의 핀 위치설정 모듈을 포함한다.

- 상기 브릿지 레일 모듈은 서로 평행하다.

- 상기 장치는 절단될 판을 X-축을 따라 이동시키기 위한 이동 기구를 더 포함한다.

- 지지 테이블 프레임은 절단 중에 절단될 실질적으로 편평한 금속판의 표면을 비-수평 위치에 제공한다.

- 지지 테이블 프레임은 절단 중에 절단될 실질적으로 편평한 금속판의 표면을 수직 위치에 제공한다.

- 지지 테이블 프레임은 편평하다.

- 하나 이상의 제1 절단기 및 하나 이상의 제2 절단기는 레이저 절단기 중에서 선택된다.

- 하나 이상의 제1 절단기 및 하나 이상의 제2 절단기는 섬유 레이저 절단기, CO₂ 레이저 절단기, 디스크 레이저 절단기, 섬유 및 YAG 레이저 절단기 중에서 선택된다.

- 상기 제1 라인은, 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단하는 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기의 제2 속도보다 3 내지 12 배 빠른 제1 속도로 주연 블랭크를 생성한다.

- 제2 라인은 수 개의 제2 절단기를 포함하고, 각각의 제2 절단기는 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단한다.

- 단계 ⅱ)에서, 하나 이상의 주연 블랭크는 상기 적어도 제2 라인에 공급되기 전에 적층된다.

본 발명은 첨부된 도면과 관련된 하기 설명에서 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 레이저 절단 작업을 위한 전통적인 그리드 테이블을 도시한다.
도 2는 가공 테이블 위의 작업편 진행을 나타내는 연속 코일 공급의 예이다.
도 3 및 도 4는, 총 32 개의 흡입 컵 모듈을 포함하는 7 개의 브릿지 레일 모듈을 포함하는 본 발명의 방법의 일 실시양태에서, 고정 장치로 사용되는 가공 테이블 상에 배치되는 금속판, 즉 금속 코일의 평면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 레이저 절단 작업 이후에 생성되는 주연 블랭크를 도시한다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용할 수 있는 고정 장치의 다른 실시양태를 도시한다.
도 8a는 브릿지 레일 모듈의 폭(Lb) 및 흡입 컵 모듈 기준면의 폭(Lc)을 나타내는 브릿지 레일 모듈의 단면도이다.
도 8b는 브릿지 레일 모듈의 폭(Lb) 및 흡입 컵 모듈 기준면의 폭(Lc)을 나타내는 브릿지 레일 모듈의 평면도이다.
도 9는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 고정 장치를 구비할 수 있는 고속 레이저 블랭킹 설비의 일 실시양태를 도시한다.

본 발명의 일 실시양태는 금속판 레이저 절단 방법에 관한 것이며, 하나 이상의 레이저 절단 장치를 제공하는 단계, 금속 코일로부터 절단될 금속판을 제공하는 단계, 금속판을 고정 및 유지하는 하나 이상의 고정 장치를 제공하는 단계, 및 상기 하나 이상의 고정 장치에 의해 상기 금속판이 제위치에 고정 및 유지되는 동안 상기 하나 이상의 레이저 절단 장치에 의해 전달되는 하나 이상의 레이저 빔에 의해 상기 금속판을 절단하는 단계를 포함한다.

절단 단계 동안, 금속판은 하나 이상의 제1 절단기를 포함하는 제1 라인에 의해 하나 이상의 주연 블랭크로 제1 절단되고, 이어서 하나 이상의 주연 블랭크는 하나 이상의 제2 절단기를 포함하는 하나 이상의 제2 라인으로 공급되어 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단된다. 제1 라인은, 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 더 빠르게 주연 블랭크를 생성한다.

기계적 절단 수단과 동일한 처리량을 얻기 위해, 수 개의 레이저 절단기가 직렬 또는 병렬 구성으로 사용될 수 있다. 본 발명은 2 개의 스테이션을 갖는 모듈 구성을 기술하며, 이러한 수단은 본 발명이 최소의 위험성과 최대 중복성(redundancy)을 가질 수 있게 한다.

도 1은 레이저 절단 작업을 위한 전통적인 그리드 테이블을 도시한다. 테이블을 가로질러 놓이는, 블랭크 지지를 위한 치형성(toothed) 브릿지의 그리드(9)는 소모성 구조물이며 블랭크 부분의 하부 지지체로서만 작용한다. 이러한 타입의 그리드는 도 2에 나타낸 것과 같이 절단 라인(11)을 따라 편평한 금속(10)을 절단하는 동안 재료를 아래로 및 제위치에 고정하지 않으며, 이는 예컨대, 절단 중에 재료에 야기되는 열 왜곡 또는 잔류 응력, 또는 기계적 응력 및/또는 열 응력으로 인해 절단 중에 재료의 표면이 움직이는 경우, 절단 및/또는 품질 문제를 야기할 수 있다. 또한, 지지-그리드 구조물의 치는 종종 레이저 빔의 절단 경로 상에 존재하며, 이는 버어(burr), 드로스(dross), 절단 손실, 가우징(gouging) 등과 같은 절단 품질 결함을 종종 발생시킬 수 있다.

이러한 이유로, 본 발명의 프레임에, 본 발명에 따른 방법을 수행하는 경우 절단될 조각을 고정하기 위한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 가공 테이블을 사용하는 것이 바람직하다.

더 정확하게는, 도 3 및 도 4는, 총 32 개의 흡입 컵 모듈(2)을 포함하는 7 개의 브릿지 레일 모듈(1)을 포함하는 본 발명의 방법의 일 실시양태에서, 고정 장치로 사용되는 가공(engineered) 테이블 상에 배치되는 금속판(10), 즉 금속 코일의 평면도를 나타낸다. 당업자는 브릿지 레일 모듈(1)의 갯수가 7 개 초과 또는 미만일 수 있음을 인지할 것이다. 브릿지 레일 모듈(1)은 바람직하게는 서로 평행이지만, 또한 각각 Y 방향에 대해 서로 상이한 배향으로 설계될 수 있다. 이들 브릿지 레일 모듈은 절단될 작업편이 테이블 상에 놓이기 전에 가공 테이블 상에 제위치에 고정된다. 작업편이 고정 위치에 있으면, 흡입 컵 모듈이 활성화되어 절단 중에 재료를 제위치에서 아래로 고정하기에 충분한 흡입을 제공한다.

도 2, 도 3 및 도 4는 가공 테이블 위의 작업편 진행을 나타내는 연속 코일 공급의 예이다. 작업편은 각각의 진행 마지막에 주기적으로 정지된다.

도 3에서, 가공 테이블의 브릿지 레일 모듈은 새로운 절단의 시작 직전 위치에 도시되는 반면, 도 4는 새로운 절단 라인(11) 및 절단 위치설정 구멍(3) 완료 직후의 브릿지 레일 모듈을 도시한다. 이러한 작업편 공급 및 주기적인 이동 정지를 위해서, 연속 코일 다이-블랭킹 작업에 통상적인 것과 유사하게 코일 지연 루프를 설치할 수 있다. 2 개의 연속 브릿지 레일 모듈(1) 사이의 편평 금속판(10) (코일)에서 레이저 절단이 수행된다. 또한, 금속판(10)을 통해 2 개의 기준 위치설정 구멍(3)을 또한 절단하여 블랭크를 형성한다.

도 5는 도 4의 레이저 절단 작업 이후에 생성된 주연 블랭크(4)를 도시한다. 이러한 주연 블랭크(4)는 목적하는 절단 라인(11, 11')을 따라 그 단부에서 레이저 절단된다. 라인(11' 및 11)은 상기 설명되고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 각각 연속된 2 회의 절단 동안 생성된다. 주연 블랭크(4)는 2 개의 기준 위치설정 구멍(3)을 더 포함한다. 당업자는 기준 위치설정 구멍(3)의 갯수가 2 개가 아닐 수 있음을 인지할 것이다.

전통적인 소모성 치형성 바 브릿지의 그리드 대신에, 본 발명의 방법의 일 실시양태의 프레임에, 임의로 높이 센서 폐쇄-루프 프로파일링(height sensor closed-loop profiling)이 장착되지 않더라도 레이저 절단기에 필요한 최소한의 재료 지지부를 제공할 뿐만 아니라, 절단 중에 재료를 제위치에 고정하는 수단을 제공하는 중하중 범용(universal) 가요성 가공 테이블을 갖는 것이 바람직하다. 테이블의 프레임은 중하중 구조를 가져야 한다. 하나 이상의 X-축 변을 따라 X-축 가이드를 구비해야 한다. 또한, 과도한 열 왜곡을 겪지 않고 직접 또는 반사 레이저 조사를 견딜 수 있어야 한다. 필요할 경우, 브릿지 레일 모듈은 X 또는 Y 축 방향에 평행하거나 이로부터 일정한 배향 각도 이내에 배향될 수 있다. 또한, 이들 브릿지 레일 모듈이 서로 평행해야 하는 것은 아니다.

이러한 가공 테이블은 Y-축을 가로지르는 (Y-축에 평행하거나 그 반대) 복수의 필수 브릿지 레일 모듈(1)을 포함할 수 있다. 이러한 브릿지 레일 모듈(1)은 테이블 프레임의 X-축 레일을 따라 슬라이딩가능하거나 이동가능하여, 테이블의 X-축을 따라 임의의 지점에 위치설정이 가능하다. 각각의 브릿지 레일 모듈(1)은 세정 및/또는 유지보수 및 설치를 위해 테이블로부터 제거될 수 있다. 이러한 브릿지 레일 모듈(1)은 탈착된 스크랩 부분이 통과하여 떨어지고 테이블 아래의 스크랩 컨베이어에 의해 수집될 수 있도록 가능한한 좁게 설계되어야 하는 중하중 강성 구조물이다. 필요하다면, 부분 프로그램은 추가적인 절단 시퀀스를 추가하여, 소기 및 수집을 위해 브릿지 레일 모듈의 그리드를 통해 쉽게 떨어질 수 있는 더 작은 조각으로 가공 스크랩을 절단할 수 있다. 이들 모듈(1)은 또한 임의의 수냉 시스템을 위한 채널을 포함할 수 있다. 임의로, 브릿지 레일 모듈의 그리드를 통해 떨어지지 않은 가공 스크랩 조각은 다른 예비가공 수단을 통해 소기 및 수집될 수 있다.

각각의 브릿지 레일 모듈(1)은 브릿지 레일을 따라 조정가능한 위치 핀 모듈(5) 및 중하중 흡입 컵 모듈(2)을 포함한다. 주어진 브릿지 레일 모듈(1)에 공간적으로 정합가능한 한, 필요한 만큼의 복수의 흡입 컵(2) 및 위치 핀 모듈(5)이 사용될 수 있다.

가공 테이블 프레임, 브릿지 레일 모듈(1) 및 흡입 컵 모듈(2)은, 국부적인 부분 지지를 제공하기 위해 편평하거나 편평하지 않을 수 있는 적절한 가계가공 표면 및, 또한 흡입 컵 모듈(2) 사이 공간에 장력을 제공하는 것을 포함하여, 절단될 재료, 즉 금속판(10)을 제위치에 고정하도록 등가의 클램핑 장력을 제공하는 흡입부를 갖는다. 이들 모듈(2)의 지지 표면은 또한 그 위에 놓이는 블랭크(4)의 기준 높이면의 역할을 한다. 지지 표면은 브릿지 레일 모듈의 표면에 비해 높을 수 있거나, 별법으로 심지어 이를 이용하여 수평이 되도록 설계될 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 방법을 수행하는데 사용할 수 있는 고정 장치의 다른 실시양태를 도시하며, 브릿지 레일 모듈(1)의 일부는 금속판(10)을 관통하는 기준 위치설정 구멍(3)을 검출/위치설정하기 위해 사용되는 핀 위치 모듈(5)을 포함하여 전술한 바와 같이 블랭크(4)를 형성한다.

도 5 및 도 6은 코일-공급 스테이션으로부터 탈착된, 복수의 더 작은 블랭크 조각으로 추가 절단되기 전의 주연 블랭크(4)를 도시하는 반면, 도 7은 블랭크(4)에서 절단된 이후의 5 개의 더 작은 블랭크 조각(6)을 도시한다.

이러한 흡입 컵(2) 및 핀 위치 모듈(5)은 레이저 헤드의 부분 프로그램 경로 및 내포화(nesting) 함수에 따라 전략적으로 배치된다. 절단 초점조정(focusing) 헤드의 경로(12)는 바람직하게는 레이저 빔이 온(on) 상태인 경우 절대로 흡입 컵 모듈(2)을 가로지르지 않아야 한다; 그러나 브릿지 레일 모듈은 가로지를 수 있다. 이는 일부가 떨어지지 않고 뒤집히는 것, 및 또한 일부가 절단 헤드의 경로 상의 충돌 물체로서 충돌하는 것을 방지한다. 이는 또한, 일부가 치수 정확성 공차를 벗어나 절단되게 할 수 있는 잔류 응력 스프링 백(spring back) 또는 열 입력 열 변위에 의해 야기되는, 재료가 제위치로부터 이동하는 것을 방지한다.

이들 흡입 컵(2) 및 핀 위치설정 모듈(5)은 바람직하게는 세정, 유지 또는 보수 목적으로 교체가 용이해야 한다. 전체 테이블은 강성이며, 모든 흡입 컵 모듈(2) 표면이, 절단 중에 작업편이 놓이는 것과 동일한 기준 높이면에 있도록 설치시 레벨링(levelling)될 수 있다. 작업편에 스크래치를 내거나 작업편을 영구 변형시키지 않는 한, 그리고 높이의 경사 차이가, 절단 성능 변화가 작업 영역선도(envelope)에 걸쳐 제어를 벗어나게 되는 임계치를 초과하지 않는 한, 작은 높이 변화는 작업 영역선도 상에서 허용가능하다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 흡입 컵 모듈의 모든 요소는, 흡입 하에 작업편이 아래로 고정되도록 놓이는 흡입 컵의 평평한 기준면을 나타내도록 기계가공된다. 이들 요소는 원형, 정사각형 또는 임의의 적합한 및 적절한 형상일 수 있고, 일정한 폭(Lc)을 가질 수 있다. 압축 가스 또는 공기 공급 및 복귀를 위한 신속한 연결해제는 선택사항이다.

흡입 컵 모듈(2)은 진공 펌프, 벤투리(Venturi) 타입 흡입 장치 또는 낮은 압력(under-pressure), 즉 주변의 대기압 미만의 압력 (< 1 atm)을 생성할 수 있는 임의의 다른 진공 장치와 같은 하나 이상의 진공 소스와 유체 연통됨으로써, 절단될 조각을 견고하게 고정하는 흡입 컵 모듈(2)에 흡입 효과를 생성한다.

도 8b에 도시된 바와 같이, 각각의 브릿지 레일 모듈(1)은 기준 높이면의 역할을 하기 때문에 강성이어야 한다. 브릿지 레일 모듈(1)은 또한 중하중용이고, 유지보수를 위해 세정이 용이해야 한다. 흡입 컵 모듈(2) 기준면의 폭(Lc)은 브릿지 레일 모듈의 폭(또는 원통형인 경우, 직경: Lb)보다 작거나 클 수 있다. 가공 테이블 상에서, 흡입 컵 모듈(2)은 상이한 크기 및 형상을 가질 수 있지만, 블랭크가 놓일 때 모두가 적절한 기준면 위치(들)를 제공하도록 설치되어야 한다. 대부분의 경우, 가공 테이블은 절단 중에 작업편을 수평 위치에 제공하지만, 별법으로, 본 발명은 가공 테이블이 레이저 절단 중에 비-수평 위치 또는 심지어 수직 위치에 작업편 표면을 제공할 수 있는 설정을 포함한다.

도 9는 본 발명의 방법을 수행하기 위한 고정 장치를 구비할 수 있는 고속 레이저 블랭킹 설비의 일 실시양태를 나타낸다.

볼 수 있는 바와 같이, 설비는 수 개의 라인(20, 21)을 포함하며, 이중에서 제1 라인 또는 코일-공급 스테이션은 주연 블랭크(4)의 절단 및 탈착을 위한 것이고, 제2 라인 또는 블랭크-공급 스테이션은 제1 라인(20)에서 생성된 주연 블랭크를 추가 절단함으로써 생성되는 개별적인 최종 부분 또는 블랭크 조각(6)의 절단 및 탈착을 위한 것이다.

금속판(코일)은 제1 제조 라인의 제1 절단기에 의해 주연 블랭크(4)로 제1 절단된 다음, 이어서 주연 블랭크는 하나 이상의 제2 제조 라인의 하나 또는 수 개의 제2 절단기에 공급되어 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크(6)로 절단된다. 바람직하게는, 수 개의 제2 절단기가 병렬로 사용 및 작동된다.

이들 절단기는 섬유 레이저 절단기, CO₂ 레이저 절단기, 디스크 레이저 절단기, 섬유 및 YAG 레이저 절단기와 같은 레이저 절단기이다.

본 발명의 방법에 따라, 제1 라인, 즉 코일-공급 스테이션(20)은 제2 라인, 즉 블랭크-공급 스테이션(21)의 하나 이상의 절단기보다 빠르게 주연 블랭크를 생성한다.

실제로, 코일-공급 스테이션(20)의 각각의 레이저 기계는 일반적으로 가압 다이-블랭킹보다도 짧은 최종 부분 당 사이클 시간을 갖는다. 따라서, 라인 균형 사이클 시간 관점에서, 코일-공급 스테이션(20)에는 2 개의 레이저 기계가 필요하지 않다. 그러나, 레이저 기계의 설치, 유지 및 보수를 위한 비작동 시간 동안에는 중복(redundancy)을 허용한다. 그러나, 블랭크-공급 스테이션(21)에는 2 개 이상의 레이저 기계의 사용을 추천한다.

즉, 금속 코일로부터 작업편이 공급되어 하나 이상의 레이저 절단기로 구성된 제1 라인에 의해 하나 이상의 주연 블랭크(4)로 제1 절단되고, 이어서 주연 블랭크는 하나 이상의 다른 레이저 절단기로 구성된 제2 라인으로 공급되어 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크(6)로 절단되며, 단, 주연 블랭크(4)를 생성하는 제1 라인의 절단 및 제조 속도는 개별적인 최종 블랭크(6)를 생성하는 제2 라인의 임의의 기계의 절단 및 제조 속도보다 훨씬 빠르고, 바람직하게는 2 배 이상 빠르고, 더 바람직하게는 3 내지 12 배 빠르다.

예를 들어, 제1 라인으로부터 레이저 기계는 4 초에 1 개의 주연 블랭크를 생성할 수 있는 반면, 이에 따라 생성된 주연 블랭크는 제2 라인의 임의의 레이저 절단기에 의해 적어도 8 초에 수 개의 최종 조각으로 추가 절단된다. 이러한 이유로, 제2 라인의 레이저 절단기의 수는 제1 라인의 절단기의 수에 비례하여 더 많다. 예컨대, 제1 라인이 오직 1 개의 레이저 절단기를 구비하여 5 초에 1 개의 주연 블랭크(4)를 생성하고, 제2 라인의 임의의 레이저 절단기가 주연 블랭크(4)의 추가 절단에 15 초를 필요로 하는 경우, 생산성 개선 또는 최적화를 위해, 연속 작업 공정 또는 적어도 최소의 주연 블랭크가 적층되는 공정을 제공하도록 제2 라인에 병렬 작동을 필요로 하는 2 개 이상, 이상적으로는 3 개의 레이저 절단 장치를 사용할 것을 주장한다.

제1 라인은, 제2 라인의 하나의 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 빠르게 주연 블랭크를 생성한다. 바람직하게는, 제1 라인은 제2 라인의 하나의 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 빠르게 주연 블랭크를 생성한다. 따라서, 블랭크-공급 스테이션에 2 개 이상의 레이저 절단기를 구비하는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 각각의 레이저 기계는 최대화된 "빔-온(beam-on)" 값 추가 시간을 이용할 필요가 있으며, 즉 재료 취급은 다른 방식이 아닌 레이저 절단을 기다려야 한다.

블랭크-공급 스테이션의 경우, 레이저 절단기는 바람직하게는 이중 테이블을 가지며, 즉 한 측의 레이저가 절단하는 동안 다른 측은 로딩/언로딩(loading/unloading)된다.

코일-공급 스테이션은 주연 블랭크 윤곽을 탈착하지만, 레이저-절단의 경우, 바람직하게는 어떠한 찌꺼기(offal)도 탈착시키지 않으면서 추가적인 절단을 수행할 수 있다. 이는 코일-공급 스테이션과 블랭크-공급 스테이션 간 절단 길이의 균형 유지를 가능하게 한다.

코일의 각각의 진행에 대한 절단 단계는 일반적으로 수 초, 통상 3 내지 4 초가 소요되며, 따라서 재료 취급을 위한 충분한 시간에, 탈착된 주연 블랭크 윤곽을 소기 또는 적층 가능하다.

물론, 전술한 바와 같이, 절단 작업 동안, 절단될 주연 블랭크(4) 또는 개별적인 최종 부분 조각(6)은, 특히 블랭크-공급 스테이션(21)에 사용되는 경우, 바람직하게는 위치 핀 모듈(5)을 또한 더 포함하는 브릿지 레일 모듈(1) 상에 배열되는 흡입 모듈(2)을 구비한 하나의(또는 수 개의) 장치에 의해 견고하게 고정된다.

이러한 개념을 이용하여 설계함으로써, 코일-공급 스테이션은 바람직하게는 탈착된 찌거기를 생성하지 않고, 따라서 찌꺼기 소기에 필요한 시간만큼 잠재적으로 방해받거나 지체되지 않는다. 이에 따라, 절단 중에 코일 지지 시스템은 코일-공급 스테이션의 레이저 기계에 있어서 단순화된다.

이 설비는 절단될 판을 X-축을 따라 이동시키기 위한 이동 기구를 더 포함한다. 이러한 종류의 이동 기구는 당업계에 주지되어 있다.

또한, 설비는 또한 레이저 절단에 사용되는 주지된 다른 요소, 예컨대 하기 중 하나 또는 수 개를 포함할 수 있다:

- 레이저 빔을 발생시키기 위한 레이저 발생기, 예컨대 섬유 레이저 발생기,

- 금속판 절단에 사용되는 레이저 절단 헤드,

- 절단 중에 상기 레이저 빔을 보조하는데 사용되는 보조 가스 또는 가스 혼합물을 수용하고 이를 레이저 헤드에 공급하기 위한 가스 소스, 예컨대 가스 도관 및/또는 가스 실린더 또는 저장 용기,

- 원하는 궤적(들)을 따라 절단을 수행하도록 작업편에 대해 레이저 절단 헤드를 이동시키는 장치,

- 레이저 헤드, 제조 사이클 등을 조종하기 위한 제어 장치, 예컨대 CNC 또는 유사장치,

- 등등.

물론, 병렬로 작동하는 수 개의 레이저 절단 헤드에 의해 수 개의 주연 블랭크가 작업편으로 동시에 절단될 수 있다.

Claims

a) 하나 이상의 레이저 절단 장치를 제공하는 단계,
b) 금속 코일로부터 절단될 금속판을 제공하는 단계,
c) 금속판을 고정 및 유지하는 하나 이상의 고정 장치를 제공하는 단계,
d) 상기 하나 이상의 고정 장치에 의해 상기 금속판이 제위치에 고정 및 유지되는 동안 상기 하나 이상의 레이저 절단 장치에 의해 전달되는 하나 이상의 레이저 빔에 의해 상기 금속판을 절단하는 단계를 포함하며,
단계 d)에서:
ⅰ) 금속판은 하나 이상의 제1 절단기를 포함하는 제1 라인에 의해 하나 이상의 주연 블랭크로 제1 절단되고,
ⅱ) 이어서, 하나 이상의 주연 블랭크는 하나 이상의 제2 절단기를 포함하는 하나 이상의 제2 라인에 공급되어, 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단되며,
상기 제1 라인은, 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 빠르게 주연 블랭크를 생성하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 라인은, 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기가 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단할 수 있는 것보다 2 배 이상 빠르게 주연 블랭크를 생성하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 c)에서, 금속판은 상기 고정 장치에 의해 제위치에 진공 흡입 고정 및 유지되는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 c)에서, 금속판은, 각각이 하나 이상의 흡입 컵 모듈을 포함하는 상기 고정 장치의 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈에 의해 제위치에 진공 흡입 고정 및 유지되는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 장치는 X-축 및 Y-축을 갖는 강성 지지 테이블 프레임을 포함하고, 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈은 상기 테이블 프레임의 Y-축을 가로지르고, 각각의 브릿지 레일 모듈은 하나 이상의 흡입 컵 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 고정 장치는 수 개의 브릿지 레일 모듈을 포함하며, 각각의 브릿지 레일 모듈은 수 개의 흡입 컵 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 흡입 컵 모듈은 하나 이상의 진공 소스와 유체 연통하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 수 개의 브릿지 레일 모듈은 하나 이상의 핀 위치설정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브릿지 레일 모듈은 서로 평행한 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치는 절단될 판을 X-축을 따라 이동시키기 위한 이동 기구(mechanism)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제1 절단기 및 하나 이상의 제2 절단기는 레이저 절단기 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 제1 절단기 및 하나 이상의 제2 절단기는 섬유 레이저 절단기, CO₂ 레이저 절단기, 디스크 레이저 절단기, 섬유 및 YAG 레이저 절단기 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 라인은, 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단하는 제2 라인의 하나 이상의 제2 절단기의 제2 속도보다 3 내지 12 배 더 빠른 제1 속도로 주연 블랭크를 생성하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 라인은 수 개의 제2 절단기를 포함하며, 각각의 제2 절단기는 주연 블랭크를 수 개의 더 작은 개별적인 최종 블랭크로 절단하는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 ⅱ)에서, 상기 적어도 제2 라인에 공급되기 전에 하나 이상의 주연 블랭크가 적층되는 것을 특징으로 하는, 금속판 레이저 절단 방법.