KR100266443B1 - 절단 및 조각겸용 복합레이저 가공기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절단 및 조각 작업을 모두 할 수 있도록 한 복합레이저 가공기에 관한 것으로, 프레임(1)위에 설치된 레이저 발생기(10)에서 방출되는 비임(B)의 경로상에 조각작업용 가공헤드(30)가 설치되고, 이 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 조사되는 비임(B)을 수평방향으로 90도 굴절시키는 비임스위치(50)가 설치되고, 이비임스위치(50)에 의해 굴절된 빙임(B)의 경로상에 그 비임(B)을 수직방향으로 90도 굴절시키는 벤딩블록(60)이 설치되며, 그 벤딩블록(60) 수직하부에 절단작업용 가공헤드(40)가 구비되어 상기 비임스위치(50)로써 레이저발생기(10)에서 방출되는 비임(B)을 조각작업용 가공헤드(30) 또는 절단작업용 가공헤드(40)쪽으로 방향조절함으로써 하나의 테이블(2)에 로딩된 공작물을 절단하거나 조각하도록 한 절단 및 조각 겸용 복합레이저 가공기이다.

Description

절단 및 조각 겸용 복합레이저 가공기(LASER MACHINE FoR MULTI PROCESS OF CUTTING AND ENGRAVING)
본 발명의 레이저 가공기에 관한 것으로, 특히 절단 및 조각 작업을 모두 할수 있는 복합 레이저 가공기에 관한 것이다.
레이저 가공기는 레이저를 발생시키는 물질의 종류에 따라 분류되는 데, 산업적으로 이용되는 레이저 가공기는 통상 CO2, N, 및 He 가스 혼합체를 레이저 발생 물질로 사용하는 CO2레이저와, Nd:YAG을 레이저발생물질로 사용하는 Nd : YAG 레이저가 주로 이용되고 있다.
상기 Nd:YAG 레이저는 대개 1.06㎛의 파장을 갖는 비임을 발생시키고, 금속의 조각이나 박판 금속의 용접에 주로 이용된다. 그리고 CO2레이저는 Nd:YAG 레이저 보다는 상대적으로 긴 10.6㎛의 파장을 갖는 비임을 발생시키며, 주로 비금속의 재질을 조각이나 절단에 사용한다.
즉 Nd:YAG레이저는 주로 금속재질의 가공용으로 사용되고, CO2레이저는 주로 플라스틱이나 나무등과 같은 비금속재질에 사용된다. 이는 조각용으로 사용되는 레이저장비는 그 특성상 렌즈부가 개방된 구조로 되어, 금속의 절단에 사용되는 보조가스를 주입할 수 없으므로 이 조각용 레이저 장비는 절단가공용으로 사용될 수 없고 조각가공용에만 사용되고 있다.
따라서 종래에는 조각공정과 절단공정을 함께 포함한 제품을 가공하기 위해서는 조각용 레이저 장비인 CO2레이저방비와, 절단용 레이저장비인 Nd:YAG 레이저장비를 각각 별도로 구비하여야 하므로 생산비용이 상승하는 단점이 있었다.
그리고 특히 절단과 조각을 별도의 레이저장비에서 개별적으로 작업해야하는 경우 각 작업마다 제품을 다시 셋팅하여야 하므로, 한 공정(예컨대 절단공정)이 끝난 제품을 다음 공정(조각공정)으로 옮겨서 셋팅할 때 기준위치가 변할 수 있어 불량이 발생할 수 있고, 이 품질불량을 막기위해 세팅에 세심한 주의를 기울이면 생산능률이 낮아지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 레이저 가공기가 가진 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 테이블위에 가공물을 로딩한 상태에서 CO2레이저장비 한 대로 절단작업 및 조각작업을 모두 할 수 있도록 한 절단 및 조각 겸용 복합레이저 가공기를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 CO2레이저 발생기, 이 CO2레이저발생기에서 방출되는 비임을 가공에 필요한 크기로 확대시키는 비임확대기, 상기 레이저발생기에서 비임확대기를 거쳐 직선상으로 조사되는 비임 경로 상에 설치된 조각작업용 가공헤드, 이 조각작업용 가공헤드에 대하여 서로 직교하는 방향으로 배치설치된 절단작업용 가공헤드, 상기 비임확대기를 거쳐 확대조사되는 비임을 절단 작업용 가공헤드 또는 조각작업용 가공헤드쪽으로 선택적으로 방향절환시키는 비임스위치, 상기 비임스위치에서 굴절조사되는 비임을 절단작업용 가공헤드쪽으로 굴절시키는 벤딩블록, 공작물을 얹어 고정지지하는 공작물테이블, 및 상기 비임스위치의 방향절환 작동을 제어하고 공작물 테이블의 위치를 제어하는 CNC 콘트롤러를 포함한 구성으로 되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 비임확대기와 조각작업용 가공헤드 사이에 설치된 비임스위치가 콘트롤러의 제어를 받아서 비임을 절단작업용 가공헤드쪽으로 굴절전환시키거나 또는 조각작업용 가공헤드쪽으로 그대로 통과시킴으로써 콘트롤러에 입력된 지령대로 테이블위에 로딩된 공작물을 절단하거나 조각하는 작업을 수행하게 되는 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 복합레이저 가공기의 구성을 개략적으로 도시한 사시도.
제2도는 본 발명에 따른 복합레이저 가공기의 비임스위치에 대한 내부구조를 개략적으로 도시한 사시도로서,
제2a도는 제1미러가 상승하여 비임의 방향을 절단작업용 가공헤드쪽으로 전환하는 상태의 도면.
제2b도는 제1미러가 하강하여 비임을 굴절시키지 않고 조각작업용 헤드 쪽으로 통과시키는 상태의 도면.
제3도는 본 발명에 따른 복합레이저 가공기의 조각작업용 가공헤드 구조를 개략적으로 도시한 사시도이고,
제4도는 본 발명에 따른 복합레이저 가공기의 절단작업용 가공헤드의 구조를 도시한 길이방향 조립단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 프레임 2 : 공작물 테이블
3 : CNC 콘트롤러 B : 비임
10 : 레이저 발생기 20 : 비임확대기
30 : 조각작업용 가공헤드 31 : 케이싱
32, 33 : 제2미러, 제3미러 34 : 집광렌즈
35, 36 : 모터 40 : 절단작업용 가공헤드
41 : 케이싱 42 : 집광렌즈
43 : 보조가스 유입관 50 : 비임스위치
51 : 케이싱 51a, 51b, 51c : 제1, 제2, 제3구멍
52 : 가이드레일 53 : 미러판
54 : 제1미러 55 : 공압실린더
56 : 피스톤로드 60 : 벤딩블록
이하 본 발명에 따른 복합레이저 가공기의 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 복합레이저 가공기는, 제1도에 도시된 바와 같이, 프레임(1), CO2레이저 발생기(10), 이 CO2레이저발생기(10)에서 방출되는 비임(B)을 가공에 필요한 크기로 확대시키는 비임확대기(20), 상기 레이저발생기(10)에서 비임확대기(20)를 거쳐 직선상으로 조사되는 비임 경로 상에 설치된 조각작업용 가공헤드(30), 이 조각작업용 가공헤드(30)에 대하여 서로 직교하는 방향으로 배치설치된 절단작업용 가공헤드(40), 상기 비임확대기(20)를 거쳐 확대조사되는 비임을 절단 작업용 가공헤드(40) 또는 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 선택적으로 방향절환시키는 비임스위치(50), 상기 비임스위치(50)에서 굴절조사되는 비임을 절단작업용 가공헤드(40)쪽으로 굴절시키는 벤딩블록(60), 공작물을 얹어 고정지지하는 공작물테이블(2), 및 상기 비임스위치(50)의 방향절환 작동을 제어하고 공작물 테이블(2)의 위치를 제어하는 CNC 콘트롤러(3)를 포함한 구성으로 되어 있다.
상기 비임 스위치(50)는, 제2a도 및 제2b도에 도시한 바와 같이, 프레임(1)위에 케이싱(51)이 고정설치되고, 이 케이싱(51) 내부에 1쌍의 평행한 가이드레일(52)이 상기 레이저 발생기(10)에서 조사되는 비임(B)의 방향에 대하여 45°, 방향으로 고정설치되어 있다. 이 가이드레일(52)에는 중앙에 제1미러(54)가 부착된 미러판(53)이 상하방향으로 슬라이드이동가능하게 설치되어 있으며, 이 미러판(53)하단에는 이 미러판(53)을 상하로 승강시키는 엑츄에이터가 연결설치되어 있다.
여기서 상기 엑츄에이터는 제2a도에 도시한 바와 같이 상기 콘트롤러(3)에 의해 제어되는 공압실린더(55)로 되어 있다. 그러나 이 엑츄에이터는 공압실린더(55)로 한정되지 않고 서보모터로 구성될 수도 있다.
그리고 상기 비임스위치(50)의 케이싱(51)의 전후 측벽에는 레이저발생기(10)에서 조사되는 비임을 뒤쪽 조각작업용 가공헤드(30) 쪽으로 그대로 통과시키는 제1구멍(51a) 및 제2구멍(51b)이 비임경로상에 뚫려져 있다. 이 제1 및 제2구멍(51a, 51b)과는 수평방향으로 직교하는 제3구멍(51c)이 상기 케이싱(51)의 측벽에 관통되어 레이저 발생기(10)에서 방출되는 비임(B)을 절단작업용 헤드(40)쪽으로 조사할 수 있도록 되어있다.
따라서 공압실린더(55)가 콘트롤러(3)의 제어를 받아서 신장작동함에 따라 비임스위치(50)의 미러판(53)이 함께 상승하여 미러판(53)에 부착된 제1미러(54)가 제1구멍(51a)에서 제2구멍(51b)쪽으로 통과하던 비임(B)을 제3구멍(51c)쪽으로 굴절시키게 되므로, 레이저 발생기(10)에서 방출된 비임(B)은 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 조사되지 못하고 절단작업용 가공헤드(40)쪽으로 조사되어 절단작업을 하게 된다.
그리고 상기 절단작업용 가공헤드(40) 상단에는 상기 비임스위치(50)의 제3구멍(51c)에서 조사되는 비임(B)을 가공헤드(40) 내부의 집광렌즈(42)쪽으로 90°굴절시키는 벤딩블록(60)이 고정설치되어 있다.
한편 상기 조각작업용 가공헤드(30)는 제3도에 도시한 바와 같이, 케이싱(31) 내부에 1쌍의 제2미러(32)와 제3미러(33)가 서로 마주보게 설치되어 있고, 상기 제3미러(33)의 하부에는 비임을 테이블(2)위의 공작물에 집광시키는 집광렌즈(34)가 고정설치되어 있다. 또한 이들 각 미러(32, 33)에는 미러의 각도를 조절하는 모터(35, 36)가 각각 연결되어 이들 모터(35, 36)가 테이블(2)위에 고딩된 공작물의 가공면이 테이블면에 대하여 임의 각도로 기울어져 있더라도 비임(B)이 항상 한점에서 모이도록 상기 미러(32, 33)들의 각도를 조절하게 되어 있다.
그리고 상기 절단작업용 가공헤드(40)는, 제4도에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 공지의 가공헤드(40)로 되어 있다. 이를 설명하면 케이싱(41) 내부에 레이저비임을 공작물에 집광시키는 집광렌즈(42)가 고정설치되어 있고, 상기 케이싱(41) 하부에는 케이싱(41)내부로 보조가스를 유입시키는 가스유입관(43)이 연통되어 있다.
따라서 상기 비임스위치(50)가 레이저 발생기(10)에서 방출되는 비임을 굴절시키게 되면 이 비임스위치(50)에서 굴절된 비임은 벤딩블록(60)을 거쳐 절단작업용 가공헤드(40)쪽으로 조사되어 공작물을 절단시킬 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 복합레이저 가공기는 다음과 같이 작동한다.
테이블(2)위에 절단 및 조각하고자 하는 여러개의 공작물을 한 번에 로딩하고서 장비를 작동시키면 공작물 테이블(2)은 CNC 콘트롤러(3)에 미리 설정된 지령대로 전후 좌우로 움직이면서 공작물을 절단작업용 가공헤드(40)아래쪽으로 또는 조각작업용 가공헤드(30)아래쪽으로 이동시키면서 하나의 공작물에 절단작업 및 조작 작업을 모두 행하게 된다.
즉 상기 CNC 콘트롤러(3)가 비임스위치(50)의 공압실린더(55)를 신장시키게 되면 그 공압실린더(55)의 피스톤로드(56) 선단에 고정설치된 미러판(53)이 상승하여 그 미러판(53)에 부착된 제1미러(54)가 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 조사되는 비임을 절단작업용 가공헤드(60)쪽으로 굴절시키게 되므로, 절단작업을 행하게 된다.
이 절단작업이 끝나고 나서 상기 CNC 콘트롤러(3)가 비임스위치(50)의 공압실린더(55)를 수축작동시켜 비임을 절단작업용 가공헤드(60)쪽으로 굴절시키던 제1미러(54)를 하강시키면 레이저 발생기(10)에서 방출되는 비임(B0이 그대로 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 조사되어 공작물을 조각하게 되는 것이다.
이와 같이 본 발명의 복합레이저 가공기는 여러개의 공작물을 테이블에 한번 로딩해놓고, 레이저 발생기에서 방출되는 비임을 조각작업용 가공헤드 쪽 또는 절단작업용 가공헤드쪽으로 선택적으로 방향제어하여 1대의 레이저 장비로써 2종류의 레이저 가공작업을 할 수 있다.
따라서 본 발명의 복합레이저 가공기에 의하면 1대의 장비로 2종류의 작업을 할 수 있어 필요한 장비대수를 줄일 수 있으므로 비용절감의 효과가 크고, 또한 공작물을 작업종류마다 로딩변경할 필요가 없으므로 로딩할 때 마다 발생하는 공자누적을 줄일 수 있으며, 작업생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (1)

  1. CO2레이저발생기(10), 상기 CO2레이저발생기(10)에서 방출되는 비임(B)을 가공에 필요한 크기로 확대시키는 비임확대기(20), 상기 레이저발생기(10)와 비임확대기(20)를 거친 레이저비임을 대략 90°방향으로 굴절시키는 벤딩블록(60), 상기 벤딩블록(60)에 의해 굴절된 비임을 집광하여 공작물 테이블(2)위의 공작물을 절단가공하는 절단작업용 가공헤드(40), 상기 공작물 테이블(2)의 위치를 제어하는 CNC 콘트롤러(3)를 포함한 레이저가공기에 있어서, 상기 비임확대기(20)에서 조사되는 비임을 굴절시켜 상기 공작물 테이블(2)위의 공작물쪽으로 조사함으로써 공작물을 조각하는 조각작업용 가공헤드(30)와, 상기 비임확대기(20)를 거쳐 조사되는 비임을 상기 절단작업용 가공헤드(40) 또는 조각작업용 가공헤드(30)쪽으로 선택적으로 방향절환시키는 비임스위치(50)를 추가로 포함하고, 상기 비임 스위치(50)는 프레임(1)위에 고정설치된 케이싱(51) 내부에 상기 레이저 발생기(10)에서 조사되는 비임(B)의 방향에 대하여 45°방향으로 상호 평행하게 고정설치된 1쌍의 가이드레일(52)과, 이 가이드레일(52)에 슬라이드 이동가능하게 설치되며 중앙에 제1미러(54)를 구비한 미러판(53) 및 이미러판(53)을 상하로 승강시키는 공압실린더(55)로 이루어진 것을 특징으로 하는 절단 및 조각 겸용 복합레이저 가공기.
KR1019980008944A 1998-03-17 1998-03-17 절단 및 조각겸용 복합레이저 가공기 KR100266443B1 (ko)

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