KR101120835B1 - Laser machining apparatus with tilting and autofocusing function - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기에 관한 것으로, 구체적으로는 틸팅기능을 통해 가공대상물로부터 반사되는 레이저가 가공헤드부의 스캐너렌즈를 손상시키는 것을 방지하고, 틸팅시 자동으로 포커싱이 이루어지도록 한 레이저 가공기에 관한 것이다.
The present invention relates to a laser processing machine having a tilting and automatic focusing function. Specifically, a laser beam reflected from an object through a tilting function is prevented from damaging the scanner lens of the processing head, and the focusing is automatically performed when tilting. It relates to a laser processing machine.
레이저 마킹 기술은 마킹 대상물, 즉 피가공물의 표면을 순간적으로 가열함으로써 육안으로 인식이 가능한 문자나 부호 등을 표기하는 것으로서 제품명, 제품의 일련번호, 상표 등을 제품에 기록할 때 유용하게 이용되는 기술이다
Laser marking technology marks letters or symbols that can be recognized by the naked eye by heating the surface of the workpiece, i.e., the workpiece, instantly and is useful when recording product names, product serial numbers, and trademarks on products. to be
레이저 마킹은 사용하는 레이저 광원의 종류에 따라 자동차 또는 항공기 등의 기계부품, 반도체 웨이퍼 및 의료기기 등과 같은 금속인 경우는 Nd-Yag 레이저를 사용하며, 플라스틱, 기타 합성수지의 소재 표면에 마킹할 때에는 CO2 레이저를 사용한다. 최근에는 1㎛의 파장을 이용한 파이버 레이저가 마킹 퀄리티가 우수하고, 유지비용이 상대적으로 우수하기 때문에 전 산업 분야에서 많이 활용되고 있다.
Laser marking uses Nd-Yag laser in the case of metal parts such as automobile parts, aircrafts, mechanical wafers, and medical devices, depending on the type of laser light source used, and CO2 when marking the surface of plastics and other synthetic resins. Use a laser. Recently, fiber lasers having a wavelength of 1 μm have been widely used in all industrial fields because of excellent marking quality and relatively high maintenance cost.
원리는, 레이저 발생장치에서 발생된 레이저 광을 광학계로 전송시켜 집광렌즈나 플랫필드 렌즈 등을 사용하여 마킹 대상물의 표면에 레이저 광을 조사하는 것이 핵심원리이다.
The principle is to transmit the laser light generated by the laser generator to the optical system and irradiate the laser light to the surface of the marking object using a condenser lens or a flat field lens.
문자나 부호, 이미지를 마킹할 때는 스캐너 마킹 방식이 많이 사용되는데, 스캐너 마킹 방식은 레이저빔을 발생시키는 레이저 발생장치와 레이저 빔을 굴절 또는 반사시켜 마킹 대상물에 조사시키는 역할을 하는 갈바노 스캐너, 그리고 컴퓨터 시스템을 이용하여 마킹할 문자나 부호를 편집하고 스캐너 제어보드의 임시기억장치에 전송하는 운용 소프트웨어 모듈로 구성된다.
When marking letters, symbols, and images, many scanner marking methods are used. The scanner marking method includes a laser generator that generates a laser beam, a galvano scanner that serves to irradiate a marking object by refracting or reflecting the laser beam, and It consists of an operating software module that edits characters or symbols to be marked using a computer system and transmits them to a temporary storage device on the scanner control board.
갈바노 스캐너는 레이저빔에 의한 재료가공에서 레이저에서 방출되는 빔을 집속시켜 재료 가공에 충분한 에너지 밀도를 줄 수 있도록 작은 에너지 영역을 구현하기 위한 렌즈 등의 광학부품과 함께 사용된다. 스캐너는 레이저 발진기에서 입사되는 레이저 빔을 미러를 사용하여 방향을 전환시키고 렌즈를 사용하여 마킹면(marking field)에 집속하여 재료를 가공하도록 하는 중간 매개체이다.
Galvano scanners are used in conjunction with optical components such as lenses for realizing small energy domains to focus the beam emitted from the laser in processing the material by the laser beam to give sufficient energy density for material processing. A scanner is an intermediate medium that redirects a laser beam incident from a laser oscillator to use a mirror to focus and to focus the material onto a marking field using a lens.
레이저의 종류는 고체레이저, 액체레이저, 다이(dye)레이저, 기체레이저, 반도체레이저, 극초단펄스레이저 등 다양하며 레이저 가공에 사용되는 레이저는 다이오드레이저, LD여기 YAG레이저, CO2레이저, 섬유레이저, 엑시머레이저, 극초단펄스레이저 등이다.
There are various kinds of lasers such as solid laser, liquid laser, die laser, gas laser, semiconductor laser, ultra short pulse laser, etc.The laser used for laser processing is diode laser, LD excitation YAG laser, CO2 laser, fiber laser, Excimer laser, ultra-short pulse laser and the like.
레이저 가공기술은 고출력 레이저광을 매우 작은 면적에 집광시켜 큰 에너지 밀도를 얻어 재료를 가열, 용융 및 증발시키는 원리를 이용하여 철, 비철, 세라믹, 플라스틱, 목재, 가죽, 천, 종이, 복합재 등의 재료를 자유곡선 절단, 드릴링, 마킹, 트리밍(trimming), 용접, 표면처리, 미세가공 등 다양한 가공을 할 수 있는, 근래에 개발된 신기술이다.
Laser processing technology focuses on high power laser light in a very small area to obtain a high energy density to heat, melt, and evaporate materials. It uses iron, nonferrous, ceramic, plastic, wood, leather, cloth, paper, and composite materials. It is a new technology developed recently, which can perform various processing such as free cutting, drilling, marking, trimming, welding, surface treatment, and micromachining of materials.
레이저 가공기술은 이상과 같은 장점을 갖고 있으며 재래식 기계가공에서 불가능했던 미세가공을 할 수 있으므로 최근에는 전기, 전자, 자동차, 조선 산업 등에서 널리 활용되고 있으며, 레이저 가공기술의 산업 응용 분포를 보면 레이저 절단이 31%로 제일 높고, 다음은 마킹 21%, 용접 19%, 스크라이빙(scribing) 14% 순이고, 드릴링은 3%, 표면처리는 2%로 낮은 편이다.
Laser processing technology has the advantages as described above, and can be used in the electrical, electronics, automobile, shipbuilding industries, etc., because it can perform fine processing that was impossible in conventional machining. This is the highest at 31%, followed by marking at 21%, welding at 19%, scribing at 14%, drilling at 3% and surface finish at 2%.
반도체, 전자제품, 자동차 부품 등을 이루는 재질은 대부분 단단한 플라스틱이나 금속판인데 이들의 표면에 바코드나 이미지를 마킹하는 방법으로 종래에는 송곳 등으로 직접 새기거나 부분적으로 표면을 부식시키는 방식을 이용하였지만 이런 방식은 작업 시간이 길고 부품에 변형을 줄 수 있기 때문에 최근에는 레이저(LASER)를 활용하는 방식을 채택하고 있다.
Most of the materials that make up semiconductors, electronic products, automobile parts, etc. are rigid plastics or metal plates. In the past, barcodes or images are marked on their surfaces. Because of the long working time and the deformation of the parts, recently, lasers have been adopted.
이러한 레이저 활용 방식은 5000℃ 안팎의 고온 열에너지인 레이저로 물체 표면을 순식간에 증발시켜 마킹하는 것으로 반영구적이면서 깨끗한 형상으로 마킹할 수 있을 뿐 아니라 생산성도 향상시킬 수 있다.
This laser application method is a laser that is a high temperature thermal energy of about 5000 ℃ and the evaporation of the surface of the object in an instant to mark the semi-permanent and clean shape as well as improve the productivity.
이에 사용되는 레이저 마킹기는 가공의 정밀성, 가공 방식의 다양성, 가공 소재의 다양성 등의 장점으로 인해 일반 산업용 부품 제작을 뛰어넘어 소비재 즉 대량으로 각종 행사에서 선물로 주어지는 기념품에 기념 내용을 마킹하는 데까지 확장되고 있으며, 향후에도 일반 소비재에 적용할 시에 많은 가공 시장을 창출할 수 있을 것으로 보인다.
The laser marking machine is used to extend the marking of commemorative contents to souvenirs that are presented in consumer goods, ie, large-scale events, beyond the production of general industrial parts due to the advantages of processing precision, variety of processing methods and variety of processing materials. In the future, it will be possible to create many processing markets when applied to general consumer goods.
이와 관련된 선행기술로서는 먼저 특허 제106879호(레이저 마킹장치)를 들 수 있는데, 이 기술은 마킹정보를 입력하기 위한 입력부, 마킹대상체의 높이를 측정하는 높이측정센서, 마킹제어부, 마킹초점위치 조절부, 마킹레이저로 이루어져, 마킹 목표 위치별로 마킹 대상물을 마킹 목표높이가 되도록 자동제어하는 기술이지만, 마킹레이저 장치는 그대로 고정된 상태이고 마킹대상체가 놓여진 지지대가 상하로 움직이도록 되어 있을 뿐이라서, 대상체의 종류에 따라 그로부터 레이저가 반사될 경우 상부에 놓여진 마킹레이저 장치의 스캐너장치가 손상될 수 있고, 지지대에 놓여져 상하로 움직이게 되는 대상체의 고정을 위해 별도로 고정 구성이 필요하게 되거나, 대상체에 대한 포커싱 작업을 수동으로 진행해야 하므로 다양한 종류의 액세서리 제품을 취급하는데 있어 초기 세팅작업이 번거롭고 시간이 많이 소요되는 문제점을 안고 있다.
Prior art related to this is patent No. 106879 (laser marking device), which includes an input unit for inputting marking information, a height measuring sensor measuring a height of a marking object, a marking controller, and a marking focusing position adjusting unit. , Consisting of a marking laser, a technology that automatically controls the marking target height by marking target position to the marking target height, but the marking laser device is fixed as it is, and the support on which the marking object is placed is moved up and down, Depending on the type of laser reflected from it, the scanner device of the marking laser device placed on top may be damaged, and a separate fixing configuration is required for fixing an object placed on a support and moved up and down, or focusing on the object is performed. You have to go through the different kinds of accessories Got to class suffers a problem that the initial setting is cumbersome and time-consuming task.
다음으로 공개특허 제2011-58537호(파이버 레이저 마킹장치 및 방법)에는, 레이저 발진기, 스캐너, 보조가스 분사노즐, 이송테이블을 포함하는 파이버 레이저 마킹장치가 개시되어 있으나, 이 기술 역시 고정된 스캐너로부터 작업테이블 위의 가공대상물에 단지 레이저를 조사하는 것에 한정되어 있어, 반사되는 레이저로 인해 스캐너장치가 손상될 수 있고, 대상체에 대한 포커싱 작업을 수동으로 진행해야 하므로 다양한 종류의 액세서리 제품을 취급하는데 있어 초기 세팅작업이 번거롭고 시간이 많이 소요되는 문제점을 안고 있다.
Next, Patent Publication No. 2011-58537 (Fiber Laser Marking Apparatus and Method) discloses a fiber laser marking apparatus including a laser oscillator, a scanner, an auxiliary gas injection nozzle, and a transfer table. It is limited to only irradiating the laser on the workpiece on the work table, which can damage the scanner device due to the reflected laser and requires manual processing of the object. The initial setup is cumbersome and time consuming.
또한 특허 제628456호(파이버 레이저 마커의 마킹방법)는, 레이저 마킹 장치를 개시하고 있기는 하나, 이는 방출되는 레이저 빔의 지연시간을 측정하고 갈바노 스캐너의 구동 및 레이저 빔의 방출시점을 동기화시켜 마킹 작업이 충분히 실행되도록 하는 기술에 관한 것이고, 스캐너의 손상방지나 자동포커싱 구현에 관한 기술사상은 전혀 포함되어 있지 않다.
In addition, Patent No. 628456 (marking method of a fiber laser marker) discloses a laser marking apparatus, which measures the delay time of the emitted laser beam, synchronizes the driving time of the galvano scanner and the emission point of the laser beam. It is about the technology to make the marking work fully executed, and it does not contain any technical ideas about preventing damage to the scanner or implementing automatic focusing.
마지막으로 특허 제809362호(레이저 마킹장치)는, 레이저 작업시 주변 진동에 관계없이 레이저 빔을 정확히 조사할 수 있도록 가공대상물(기판)이 놓여지는 베이스의 승강수단, 승강수단에 설치되는 상부척, 하부척을 이용하여 가공대상물을 고정하는 기술이며, 이 기술 역시 스캐너의 손상을 방지하고자 하는 기술사상은 포함되어 있지 않고, 승강하는 가공대상물의 고정을 위해 복잡한 고정 기구들이 수반될 뿐만 아니라 초기 세팅작업이 번거롭고, 기판 이외의 가공대상물들에 다양하게 적용하기는 곤란한 기술이다.
Lastly, Patent No. 88382 (Laser Marking Device) includes a lifting means of a base on which a workpiece (substrate) is placed so as to accurately irradiate a laser beam irrespective of surrounding vibrations during laser work, an upper chuck installed on the lifting means, It is a technology to fix an object by using a lower chuck, and this technology also does not include the technical idea to prevent damage to the scanner, and it is accompanied by complicated fixing mechanisms for fixing the object to be lifted. This is a cumbersome and difficult technique to be applied to various processing objects other than the substrate.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, The present invention has been made to solve this problem,
레이저 가공헤드부의 스캐너부를 틸팅시킴으로써, 반사되는 레이저로부터 스캐너렌즈의 손상을 방지하고, 자동으로 포커스를 조정할 수 있도록 하여 레이저 가공의 정밀도를 향상시키는 데 목적이 있으며,
By tilting the scanner portion of the laser processing head, it is intended to prevent damage to the scanner lens from the reflected laser and to automatically adjust the focus, thereby improving the accuracy of laser processing.
또한 레이저 가공을 위한 초기 세팅작업을 간소화하고 세팅시간을 줄이며, 기존의 일반 산업용 부품 제작뿐만 아니라 엑세서리와 같은 다양한 가공대상물에도 손쉽게 적용될 수 있는 레이저 가공기를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
In addition, there is another object to simplify the initial setting work for laser processing, reduce the setting time, and to provide a laser processing machine that can be easily applied to a variety of processing objects such as accessories, as well as the production of conventional general industrial parts.
본 발명의 레이저가공기는, 레이저 가공작업을 제어하는 제어부; 케이블을 통해 레이저를 방출하는 레이저 발진기; 상기 케이블에서 방출된 레이저빔을 가공대상물로 조사하는 스캐너렌즈부와, 상기 제어부와 연동되어 좌우로 회전하는 틸팅부와, 상기 틸팅부의 회전시 달라지는 가공대상물과의 거리에 따라 하향 이동되는 오토포커싱부를 구비한 가공헤드부; 상기 가공대상물을 지지하는 작업테이블을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Laser processing machine of the present invention, the control unit for controlling the laser processing operation; A laser oscillator emitting a laser through the cable; The scanner lens unit for irradiating the laser beam emitted from the cable to the object to be processed, the tilting unit rotates to the left and right in conjunction with the control unit, and the auto focusing unit is moved downward according to the distance between the object to be changed when the tilting unit is rotated A processing head unit provided; It characterized in that it comprises a work table for supporting the object to be processed.
또한 상기 가공헤드부는 상기 오토포커싱부와 상기 틸팅부가 상하로 일렬 배치되되, 서로 구분 형성된 것을 특징으로 하며, In addition, the processing head portion is arranged in a line up and down the auto focusing portion and the tilting portion, characterized in that formed separately from each other,
상기 틸팅부는 상기 스캐너렌즈부의 상부를 감싸는 프레임과, 상기 프레임의 중앙부에 형성된 커플러를 포함하되, 상기 커플러는 상기 오토포커싱부의 하단과 회전가능한 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.
The tilting unit may include a frame surrounding an upper portion of the scanner lens unit and a coupler formed at a center portion of the frame, wherein the coupler is connected to a lower end of the auto focusing unit in a rotatable structure.
그리고 상기 스캐너렌즈부 하단부 측면에는 레이저거리 측정센서가 부착되어 가공대상물과의 거리를 측정할 수 있도록 하며, 상기 제어부는 상기 레이저거리 측정센서에서 측정한 거리와 상기 스캐너렌즈부의 고유 초점거리를 비교하여 상기 오토포커싱부의 하강거리를 제어하는 것을 특징으로 한다.
In addition, a laser distance measuring sensor is attached to the lower side of the scanner lens to measure a distance from an object to be processed, and the controller compares the distance measured by the laser distance measuring sensor with the intrinsic focal length of the scanner lens. It is characterized by controlling the falling distance of the auto focusing unit.
아울러 본 발명의 오토포커싱부는 모터와, 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 볼스크류를 포함하여 이루어진다.
In addition, the autofocusing unit of the present invention includes a motor and a ball screw for converting the rotational motion of the motor into a linear motion.
본 발명이 적용되는 분야는 레이저 마킹가공 뿐만 아니라 절단, 드릴링, 트리밍(trimming), 용접, 표면처리 등과 같은 전통적 가공분야에도 동일하게 적용될 수 있고, 적용될 수 있는 가공대상물의 재료는 철, 비철, 세라믹, 플라스틱, 목재, 가죽, 천, 종이, 복합재료 등으로 이루어질 수 있는 한편, 일반 산업용 부품뿐만이 아니라 소량 다품종의 귀금속, 액세서리, 판촉용 기념품들과 같은 제품에도 다양하게 적용될 수 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.
The field to which the present invention is applied is equally applicable to conventional machining fields such as cutting, drilling, trimming, welding, surface treatment, as well as laser marking, and materials to be applied are iron, nonferrous and ceramics. , Plastics, wood, leather, cloth, paper, composites, etc., while also being applied not only to general industrial parts but also to various products such as small quantities of precious metals, accessories, and promotional souvenirs. do.
본 발명은 제시하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 갖는 레이저가공기를 통하여, 반사되는 레이저로부터 스캐너렌즈의 손상을 방지하고, 레이저 가공의 정밀도를 향상시키는 효과를 가지며,
The present invention has the effect of preventing the damage of the scanner lens from the reflected laser, and improve the accuracy of the laser processing through the laser processing machine having a tilting and automatic focusing function proposed,
아울러 레이저 가공을 위한 초기 세팅작업을 간소화하고 세팅시간을 줄임으로써 기존의 일반 산업용 부품 제작뿐만 아니라 귀금속이나 기념품 또는 엑세서리와 같은 다양한 가공대상물에도 손쉽게 적용될 수 있는 효과를 가지고 있다.
In addition, by simplifying the initial setting work for laser processing and reducing the setting time, it has an effect that can be easily applied to a variety of processing objects such as precious metals, souvenirs or accessories as well as the production of conventional general industrial parts.
또한 본 발명에 적용되는 가공헤드부는 오토포커싱부와 틸팅부를 상하로 일렬 배치하되 서로 구분 형성시킴으로써, 가공작업시 발생하는 분진이나 유해가스, 열로 인한 기기 손상시 해당 부품만을 교환하게 되어 교환작업이 용이하고 부품 교체의 경제성을 높일 수 있는 효과가 있다.
In addition, the processing head portion applied to the present invention by arranging the auto focusing portion and the tilting portion in a line up and down to form a separate, it is easy to replace only replace the corresponding parts when the machine damage due to dust, harmful gas, heat generated during the machining operation And it is effective to increase the economics of parts replacement.
도 1은 본 발명에 따른 레이저가공기의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 가공헤드부의 구성도
도 3은 본 발명에 따른 제어부와 스캐너렌즈부의 작동도
도 4는 본 발명에 따른 제어부와 오토포커싱부의 작동도1 is a block diagram of a laser processing machine according to the present invention
2 is a block diagram of a processing head according to the present invention
3 is an operation of the control unit and the scanner lens unit according to the present invention
4 is an operation diagram of the control unit and the auto focusing unit according to the present invention;
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
아래에서는 본 발명의 도면 1, 2, 3, 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4 of the present invention.
본 발명의 레이저 가공기는, 레이저 가공작업을 제어하는 제어부(100); 케이블(300)을 통해 레이저를 방출하는 레이저 발진기(200); 상기 케이블(300)에서 방출된 레이저빔을 가공대상물(500)로 조사하는 스캐너렌즈부(440)와, 상기 제어부와 연동되어 좌우로 회전하는 틸팅부(430)와, 상기 틸팅부의 회전시 달라지는 가공대상물과의 거리에 따라 하향 이동되는 오토포커싱부(410)를 구비한 가공헤드부(400); 상기 가공대상물을 지지하는 작업테이블(600)을 포함하여 이루어지는 바,
Laser processing machine of the present invention, the
상기 제어부(100)는 본 발명에 사용되는 레이저 발진기(200), 틸팅부(430), 오토포커싱부(410) 등의 작동 및 그들로부터 감지된 정보를 수신하여 전체적인 레이저 가공작업을 제어하는 컴퓨터이다.
The
상기 레이저 발진기(200)는 통상의 레이저 발진 장치이며, 그에 사용되는 레이저로서는 파이버 레이저를 포함한 통상의 레이저가 모두 사용될 수 있다.
The
상기 스캐너렌즈부(440)에 채택되는 스캐너렌즈는 레이저 발진기로부터 방출되는 레이저를 집속시켜 재료가공에 충분한 에너지 밀도를 전달할 수 있는 광학부품으로 이에는 갈바노 스캐너를 포함하여 통상의 스캐너가 모두 사용될 수 있다.
The scanner lens employed in the
본 발명의 특징적인 구성으로 본 발명에는 오토포커싱부(410)와 틸팅부(430)로 이루어지는 가공헤드부(400)를 구비하고 있는데, 먼저 틸팅부(430)에 대해 아래에서 구체적으로 설명한다.
As a characteristic configuration of the present invention, the present invention includes a
틸팅부(430)는 상기 스캐너렌즈부(440)의 상부를 감싸는 프레임(431)과, 상기 프레임의 중앙부에 형성된 커플러(432)를 포함하여 이루어지는 구성이다.
The
대부분의 기존 레이저 마킹시스템의 경우 마킹작업시 주의사항으로 귀금속이나 액세서리 등과 같은 제품의 작업은 수행하지 않도록 권고하고 있는데, 이는 도금이나 코팅으로 인한 표면 반사계수가 높은 제품에 대한 작업을 수행할 경우 작업표면에 레이저를 조사할 때 레이저 에너지가 표면에서 반사되어 스캐너렌즈를 손상시키고 작업공정을 불안정하게 하기 때문이다.
In most existing laser marking systems, it is recommended to do not work on products such as precious metals or accessories as a caution when marking. This is necessary when working on products with high surface reflection coefficient due to plating or coating. When the laser is irradiated onto the surface, the laser energy is reflected off the surface, damaging the scanner lens and making the work process unstable.
따라서 본 발명에서는 반사된 레이저가 스캐너렌즈부(440)로 들어가지 않도록 레이저 가공헤드부(400)의 각도를 변경하여 레이저 조사 각도를 변경시키는데, 이에 사용되는 구성이 바로 위에 언급한 틸팅부(430)이다.
Therefore, in the present invention, the laser irradiation angle is changed by changing the angle of the
상기 틸팅부(430)는 상기 커플러(432) 내부에 프레임(430)의 회전 각도를 규제할 수 있는 각도규제수단이 구비되는데, 위 각도규제수단은 공지의 볼플런저(ball plunger)나 힌지장치 등이 사용될 수 있고 회전 구동원으로서는 가능한 한 소형의 서버모터를 사용하는 것이 좋다.
The
상기 틸팅부(430)의 각도 변경은 레이저 가공을 위해서 투사한 빛이 수직으로 반사되는 것을 차단할 목적으로 상기 제어부(100)를 통해 1단계 내지 3단계의 조정이 가능하도록 하며, 바람직한 조사각 변경범위는 2도 내지 5도의 범위 내이며, 반사 정도의 차이에 따라 선택이 가능하도록 하되, 상기 커플러(432)의 내부 일측 또는 레이저 가공기 벽체 내부 일측에 상기 프레임(430)의 회전각도를 감지할 수 있는 공지의 센서 또는 리미트스위치(미도시)를 부착하여 회전상태를 감지하여 이를 제어부(100)가 인식하도록 한다.
The angle change of the
위와 같이 틸팅 작용에 의해 가공헤드부(400)의 설치 각도가 수직에서 좌우로 회전하게 되면, 예를 들어 왼쪽으로 2도 회전이 이루어진 경우라면, 레이저스캐너부(440)의 스캐너렌즈와 가공대상물(500)과의 거리가 위 각도에 해당하는 만큼 늘어나 변경된다. 따라서 스캐너렌즈의 고유 초점거리가 유지될 수 있도록 하기 위해서 본 발명에서는 가공헤드부(400)의 설치높이를 하강 조정하게 되는데 이 때 사용되는 구성이 상기 오토포커싱부(410)이다.
When the installation angle of the
상기 오토포커싱부(410)는 상기 틸팅부(430)의 상부에 일렬로 배치되고, 그 하단부가 커플러(432)를 통해 틸팅부(430)와 회전가능하게 연결되는 구조를 가지며, 상기 틸팅부(430)의 회전상태를 감지한 제어부(100)의 지시에 의해 하강할 수 있도록 하며, 그 내부는 공지의 모터와, 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 구성인 볼스크류 구성 등이 포함되어 있다. 볼스크류는 모터회전시 스크류가 회전하면서 두 부재간의 거리가 서로 상대 이동되게 하는 공지의 구성이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 도 2에서는 오토포커싱부의 상부헤드를 둘로 구분하고 그 사이에 두 개의 볼스크류가 좌우에서 상하방향으로 설치된 구성이 도시되어 있으나 이러한 배치는 본 기술사상의 범위 내에서라면 당업자가 자유롭게 변경 설계할 수 있다고 본다.
The
한편 상기 스캐너렌즈부(440) 하단부 측면에는 거리측정센서(441)가 부착되어 있는데, 상기 거리측정센서(441)는 스캐너렌즈와 가공대상물과의 거리를 측정하기 위한 것으로서 레이저거리측정센서와 같은 통상의 거리측정용 센서이면 족하고, 측정된 거리를 제어부(100)가 인식할 수 있도록 한다.
Meanwhile, a
상기 제어부(100)는 상기 거리측정센서(441)에서 측정한 거리와 상기 스캐너렌즈부(440)의 고유 초점거리를 비교하여 상기 오토포커싱부(410)의 하강거리를 제어한다.
The
본 발명의 가공헤드부(400)는 그 외형이 크게 오토포커싱부(410)와 틸팅부(430)로 구분 형성되어 있고 상기 오토포커싱부(410)와 틸팅부(430)는 상하로 일렬 배치되어 있다.
The
레이저 가공작업에 있어서는 레이저 발진기와 전원공급장치의 장시간 사용으로 인해 많은 열이 방출되고 따라서 레이저 가공 장비 내부의 온도가 급격하게 상승되어 부품의 오동작을 유발할 수 있고, 가공작업 중 미세한 분진이 발생하여 유동하면서 스캐너렌즈를 오염시켜 레이저 광원의 성능을 저하시키는 문제가 있는데, 본 발명은 위와 같이 오토포커싱부(410)와 틸팅부(430)를 서로 구분 형성시킴으로써, 가공작업시 발생하는 분진이나 유해가스, 열로 인한 기기 손상시 해당 부품만을 교환하게 되어 교환작업이 용이하고 부품 교체의 경제성을 높일 수 있는 효과가 있는 한편, 오토포커싱부(410)와 틸팅부(430)를 상하로 일렬 배치하여 가급적 전체적으로 일체화된 장비구조를 구현하도록 되어 있다.
In the laser processing operation, a lot of heat is released due to the long time use of the laser oscillator and the power supply, and thus the temperature inside the laser processing equipment is rapidly increased, which may cause malfunction of the parts. While contaminating the scanner lens to deteriorate the performance of the laser light source, the present invention is formed by separating the
제시된 도 3은 본 발명에 따른 제어부와 스캐너렌즈부의 작동도이며, 도 4는 제어부와 오토포커싱부의 작동도를 간략하게 도시한 것이다.
3 is an operation diagram of a control unit and a scanner lens unit according to the present invention, and FIG. 4 briefly illustrates an operation diagram of the control unit and the autofocusing unit.
아래에서는 본 발명의 작동과정을 설명한다. The following describes the operation of the present invention.
본 발명은 레이저 발진기(200)가 케이블(300)을 통해 레이저빔을 방출하고 이어서 레이저빔이 스캐너렌즈부(440)를 거쳐 작업테이블(600) 위의 가공대상물(500)에 조사되는데, 이 때 가공대상물(500)에 조사된 레이저가 반사되어 스캐너렌즈(440)를 손상시키지 않도록 틸팅작용을 함으로써 스캐너렌즈부(440)를 소정 각도 회전시키고, 스캐너렌즈와 가공대상물(500)과의 거리가 회전 각도 만큼 늘어난 상태를 측정하여 가공헤드부(400)를 하강 이동시킴으로써 다시 스캐너렌즈의 고유 초점거리에 맞는 상태에서 레이저 가공작업을 수행할 수 있게 된다.
According to the present invention, the
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위 내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
In the above, the present invention has been described with reference to the above embodiment, but various modifications are possible within the technical scope of the present invention.
100 : 제어부 200 : 레이저 발진기
300 : 케이블 400 : 가공헤드부
410 : 오토포커싱부 411 : 볼스크류
430 : 틸팅부 431 : 프레임 432 : 커플러
440 : 레이저 스캐너부 441 : 거리측정센서
500 : 가공대상물 600 : 작업테이블
100: control unit 200: laser oscillator
300
410: auto focusing unit 411: ball screw
430: tilting unit 431: frame 432: coupler
440: laser scanner unit 441: distance measuring sensor
500: processing object 600: working table
Claims (8)
케이블을 통해 레이저를 방출하는 레이저 발진기;
상기 케이블에서 방출된 레이저빔을 가공대상물로 조사하는 스캐너렌즈부와,
상기 제어부와 연동되어 좌우로 회전하는 틸팅부와, 상기 틸팅부의 회전시 달라지는 가공대상물과의 거리에 따라 하향 이동되는 오토포커싱부를 구비한 가공헤드부;
상기 가공대상물을 지지하는 작업테이블을 포함하여 이루어지는 한편;
상기 스캐너렌즈부 하단부 측면에는 거리측정센서가 부착되고,
상기 틸팅부는 상기 스캐너렌즈부의 상부를 감싸는 프레임과, 상기 프레임의 중앙부에 형성된 커플러를 포함하되, 상기 커플러는 상기 오토포커싱부의 하단과 회전가능한 구조로 연결되며,
상기 가공헤드부는, 상기 오토포커싱부와 상기 틸팅부가 상하로 일렬 배치되되, 서로 구분 형성된 것을 특징으로 하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기.
A controller for controlling a laser machining operation;
A laser oscillator emitting a laser through the cable;
A scanner lens unit for irradiating the laser beam emitted from the cable to a workpiece;
A processing head unit having a tilting unit which rotates to the left and right in association with the control unit, and an auto focusing unit which moves downward according to a distance between the object to be changed during rotation of the tilting unit;
A worktable for supporting the object to be processed;
The distance measuring sensor is attached to the lower side of the scanner lens unit,
The tilting unit includes a frame surrounding an upper portion of the scanner lens unit and a coupler formed at the center of the frame, the coupler being connected to the lower end of the auto focusing unit in a rotatable structure.
The processing head unit, the auto focusing unit and the tilting unit is arranged in a line up and down, the laser processing machine having a tilting and automatic focusing function, characterized in that formed separately from each other.
상기 오토포커싱부는 모터와,
상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 볼스크류를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기.
The method of claim 1,
The auto focusing unit and the motor,
And a ball screw for converting the rotational motion of the motor into a linear motion.
상기 제어부는 상기 거리측정센서에서 측정한 거리와 상기 스캐너렌즈부의 고유 초점거리를 비교하여 상기 오토포커싱부의 하강거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기.
The method of claim 1,
And the control unit controls the falling distance of the auto focusing unit by comparing the distance measured by the distance measuring sensor with the intrinsic focal length of the scanner lens unit.
상기 가공대상물의 재료는 철, 비철, 세라믹, 플라스틱, 목재, 가죽, 천, 종이, 복합재료 중의 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기.
The method of claim 1,
The material of the processing object is a laser processing machine having a tilting and automatic focusing function, characterized in that made of one of iron, non-ferrous, ceramic, plastic, wood, leather, cloth, paper, composite materials.
상기 가공대상물은 귀금속, 액세서리, 판촉용 기념품 중의 하나인 것을 특징으로 하는 틸팅 및 자동포커싱 기능을 가지는 레이저 가공기.
The method of claim 1,
The object is a laser processing machine having a tilting and automatic focusing function, characterized in that one of the precious metals, accessories, promotional souvenirs.
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