KR100289324B1 - 레이저빔가공장치 - Google Patents

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Abstract

작업자가 레이저 빔으로 피가공물을 가공할 때 안정성을 위해 사용된 얼굴 시일드와 눈 시일드를 가지는 보호마스크에 관한 것이다. 스타트스위치는 마스크내에 제공되어 있고 작업자가 마스크를 쓰면 폐쇄된다. 레이저 토치, 도전클립과 레이저 발진기는 직렬로 연결되어 있다. 피가공물이 레이저 토치의 테이퍼 노즐의 단부와 도전클립에 접촉하면, 전류는 전원으로부터 레이저 발진기로 보내져서, 발진한다. 그러므로, 예상치 못한 전류 도전으로 인한 레이저 빔에 의한 사고를 방지한다.

Description

레이저 빔 가공장치{LASER BEAM MACHINING DEVICE}
본 발명은 피가공물을 가공하기 위해서 광섬유에 의해 레이저 빔을 안내하는 레이저 빔 가공장치에 관한 것이다.
레이저 발진기에 의해 발생된 레이저 빔을 광섬유를 통해서 작업부로 도입하여 절단이나 용접등과 같은 가공을 실행하는 레이저 빔 가공장치에서는, 항상 레이저 빔의 초점을 피가공물에 정확하게 맞추는 것이 필요하다.
레이저 빔은 큰 에너지를 제공하므로 안전성 면에서 각별한 주의를 필요로 한다. 그러므로, 레이저 토치는 일반적으로 가공될 피가공물에서 일정한 거리를 두고 유지시킨 상태에서 자동장치에 의해 이동된다. 더욱이, 레이저 빔이 레이저 토치로부터 방출되는 경우 작업자가 보호마스크를 정확하게 쓰고 있을 때에만, 안정성이 향상될 것이다.
피가공물에 대한 정해진 거리를 유지하면서 자동장치에 의해 레이저 토치를 이동하기 위해서는, 이러한 자동장치가 보다 크고 복잡해지므로 비용이 많이 든다. 더욱이, 다루기 어렵고 적은 량의 피가공물을 가공할 때는 비효율적이다.
본 발명의 목적은 안전하고 쉽게 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 빔 가공장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 빔 가공장치에서의 보호마스크의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 빔 가공장치의 제 1 실시예를 도시하는 사시도.
도 3은 도 2의 제 1 실시예의 회로도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예의 회로도.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예의 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 보호마스크 2: 결합링
4: 현수밴드 5: 얼굴 시일드
5a: 측단부 6: 눈 윈도우 프레임
7: 눈 시일드 8: 피봇
9: 인장스프링 10: 준비스위치
10a: 출력접점 11: 제 1 스타트스위치
11a: 경사판 12: 제 2 스타트스위치
12a: 입력접점 13: 레이저 토치
14: 집광렌즈 15: 파이프
16: 테이퍼 노즐 17: 핸들
18: 가요성 튜브 19: 레이저 발진기
20: 광섬유 20a: 출사단부
22: 제어선 23: 도선
24: 피가공물 25: 도전클립
28: 준비스위치 29: 무선송신기
30: 무선수신기
본 발명에 따른 레이저 빔 가공장치는,
레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발진기와;
상기 레이저 빔을 안내하는 상기 레이저 발진기에 연결된 광섬유와;
전단부에 테이퍼 노즐을 가지는 파이프를 포함하며, 상기 파이프내에 상기 광섬유의 출사단부를 제공하여 상기 출사단부로부터 나온 레이저 빔이 상기 테이퍼 노즐의 단부의 부근에 초점 맞추어지도록 하는 레이저 토치와;
전류를 피가공물에 보내기 위한 도전수단과;
작업자가 쓰고 있는, 얼굴 시일드를 가진 보호마스크와;
상기 작업자가 상기 얼굴 시일드를 쓰고 있을 때 폐쇄되고 그리고 테이퍼 노즐의 단부와 상기 도전수단이 피가공물과 접촉하고 있을 때 상기 레이저 발진기를 발진하도록 전원으로부터 상기 레이저 발진기까지 전류를 보내는, 상기 레이저 빔 발진기에 연결되어 있는 스타트스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 작업자가 보호마스크를 정확하게 쓰고 있고 레이저 토치의 단부가 피가공물과 접촉할 때, 레이저 빔은 자동적으로 발생되므로서, 작업을 용이하게 하고 예상치 못한 레이저 빔의 방사가 없으므로 안정성을 보장한다.
본 발명의 특징과 장점은 첨부 도면에 도시한 바와 같은 실시예에 대해서 아래에 상세히 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 용접 보호마스크(1)의 한 실시예를 도시한다.
보호마스크(1)는 작업자의 머리에 고정될 수 있는 결합링(2)과; 상기 결합링(2)에 일체형으로 연결되어 있는 현수밴드(3)와; 작업자의 머리의 상부면을 덮도록 결합링(2)에 있는 피봇(4)둘레로 피봇되는 얼굴 시일드(5)를 포함한다.
얼굴 시일드(5)의 전방면상에, 눈 윈도우 프레임(6)이 제공되어 있고, 개방 눈 시일드(7)의 상부에지는 피봇(8)둘레로 눈 윈도우 프레임(6)위로 피봇된다. 인장스프링(9)은 눈 시일드(7)의 측면과 피봇(8)보다 약간 낮은 얼굴 시일드(7)의 전방면사이에 장착된다. 눈 시일드(7)가 완전히 개방 또는 폐쇄되면, 이러한 눈 시일드(7)의 완전히 개방 또는 폐쇄 상태는 인장스프링(9)을 늘리므로서 탄성적으로 유지된다.
현수밴드(3)의 중간의 하면상에, 푸시버튼식 준비스위치(10)가 장착되어 있다. 작업자가 현수밴드(3)를 쓰면, 준비 스위치(10)는 작업자 머리의 상부에 의해 눌려져 폐쇄된다. 피봇(4)중 하나를 지나서, 경사판(11a)을 포함하는 제 1 스타트스위치(11)가 장착되어 있다. 얼굴 시일드(5)를 피봇(4)둘레로 상향으로 돌리면, 제 1 스타트스위치의 경사판(11a)은 얼굴 시일드(5)의 측단부(5a)에 의해 눌려지고, 제 1 스타트스위치는 개방된다. 얼굴 시일드(5)가 작업자의 얼굴을 덮도록 아래로 돌려지면, 경사판(11a)은 눌려지지 않고 돌출되고 제 1 스타트스위치(11)는 폐쇄된다.
눈 윈도우 프레임(6)의 측벽의 내측상에, 마이크로스위치를 포함하는 제 2 스타트스위치(12)가 장착되어 있다. 눈 시일드(7)가 상향으로 개방되면, 제 2 스타트스위치(12)의 작동 돌출부(12a)가 돌출하여 제 2 스타트스위치(12)는 개방된다. 눈 시일드(7)를 폐쇄하면, 작동 돌출부(12a)는 눌려지고 제 1 스타트스위치(12)는 폐쇄된다.
준비 스위치(10), 제 1 스타트스위치(11)와 제 2 스타트스위치(12)는 직렬로 연결되고 용접을 준비하기 위해서 폐쇄되어 있다. 상세한 설명은 다음과 같다.
도 2는 상술한 보호마스크(1)를 포함하는 본 발명에 따른 레이저 빔 가공장치의 제 1 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 3은 제 1 실시예의 회로도이다.
도 2와 도 3에서의 도면부호 13은 적합한 집광렌즈(14)가 제공되어 있는 파이프(15)의 전방부내에 제공된 테이퍼 노즐(16)을 포함하는 레이저 토치를 가르킨다. 핸들(17)은 파이프(15)의 축에 수직으로 연장한다. 파이프(15)의 후단부로부터 가요성 튜브(18)가 삽입되어 있다. 가요성 튜브(18)에는, 레이저 발진기(19)로부터 나온 광섬유(20)와 레이저 제어전원(21)에서 나온 제어선(22)이 삽입되어 있다. 광섬유(20)의 출사단부(20a)는 파이프(15)내의 집광렌즈(14) 뒤 오른쪽에 위치설정되어 있다. 제어선(22)의 단부(22a)는 파이프(15)에 연결되어 있다.
보호마스크(1)의 준비스위치(10)의 출력접점(10a)으로부터 나온 도선(23)의 단부에는, 금속 피가공물(24)을 유지할 수 있는 도전클립(25)이 고정되어 있다.
준비스위치(10), 제 1 스타트 스위치(11)와 제 2 스타트 스위치(12)는 직렬의 도선으로 연결되어 있고, 제 2 스타트 스위치(12)의 입력 접점(12a)은 도선(27)을 통해서 레이저 제어 전원(21)에 연결되어 있다.
이후에, 작동에 대해서 설명하겠다.
도전클립(25)에 의해 피가공물(24)을 클립한 후, 작업자는 보호마스크(1)를 쓰고 작업자의 헤드의 상부에 의해 준비스위치(10)를 폐쇄한다. 그리고 나서, 얼굴 시일드(5)와 눈 시일드(7)를 아래로 돌리므로, 스위치(10, 11, 12)를 폐쇄하고 도선(27)을 통해서 레이저 제어전원에 연결한다. 레이저 토치(13)의 파이프(15)의 테이퍼 노즐(16)의 단부는 피가공물(24)의 용접부와 접촉하게 된다. 레이저 제어전원(21)용 회로를 만들고 전류를 레이저 발진기(19)로 보내고, 그러므로 레이저 빔이 발생하도록 작동된다.
광섬유(20)의 단부(20a)로부터 레이저 빔을 방사하고, 피가공물(24)상의 용접될 부분에서 초점 맞춘다. 피가공물(24)상에 레이저 토치(13)를 이동함으로서, 쉽게 용접 안정성을 확보한다.
보호마스크(1)의 현수밴드(3)상에 레이저 제어전원용 회로를 만들기 위한 준비스위치(10)를 장착하지 않고, 준비스위치(10)를 레이저 토치(13)의 핸들(17)에 또는 보호마스크(1)로부터 먼 위치에 장착할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같은 제 2 실시예에서, 보호마스크(1)는 도 2에 도시한 바와 같은 현수밴드(3)의 하면의 중간에 준비스위치를 가지고 있지 않지만, 레이저 토치(13)의 핸들(17)에 잠금식 준비스위치(28)가 장착되어 있다. 도 4에서, 도 2와 도 3과 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리키므로, 이에 대한 설명을 생략한다. 도전클립(25)과 제 1 스타트스위치(11)는 잠금식 준비스위치(28)를 통해서 핸들(17)상에 연결되어 있다. 다른 것은 도 2와 도 3의 것과 유사하다. 보호마스크(1)의 현수밴드(3)에 장착된 준비스위치(10)와 비교해서, 잠금식 준비스위치(28)는 확실하게 작동될 수 있으며, 작업을 시작하지 않으면 레이저 발진기(19)를 작동하지 않으므로서, 안정성을 향상한다.
상술한 실시예에서, 얼굴 시일드(5)를 폐쇄함으로서 작동되는 제 1 스타트스위치(11)와 눈 시일드(7)를 폐쇄함으로서 작동되는 제 2 스타트스위치(12)는 레이저 빔을 발생하도록 직렬로 연결되어 있지만, 단지 하나의 스타트스위치만을 사용할 수 있다.
보호마스크(1)에서의 스위치(10, 11, 12)를 도 5에 도시한 바와 같이 제 3 실시예에서 도선(27)없이 무선으로 레이저 제어전원(21)에 연결할 수 있다. 보호마스크(1)의 스위치(10, 11, 12)를 연결하기 위한 도선(26)에서는 무선송신기(29)와 도전클립(25)을 레이저 제어원(21)에 연결하기 위한 도선(23)에서는 무선송신기(29)로부터 나온 전파를 수신하기 위한 무선수신기(30)가 있다. 다른 것은 도 3의 것과 동일하다. 선이 없으므로 작업효율을 향상한다.
상술한 내용은 본 발명이 실시예에 관한 것이다. 다양한 개량과 변조는 청구범위의 범주로부터 벗어나지 않고 당해분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 일어날 수 있다.
상기 작업자가 보호마스크를 정확하게 쓰고 있고 레이저 토치의 단부가 피가공물과 접촉할 때, 레이저 빔은 자동적으로 발생되므로서, 작업을 용이하게 하고 예상치 못한 레이저 빔의 방사가 없으므로 안정성을 보장한다.
레이저 빔 가공장치에서는, 항상 레이저 빔을 피가공물에 자동적으로 정확하게 초점 맞추어지므로, 절단 또는 용접등의 가공이 확실하고 적절히 이루어진다.
레이저 빔이 파이프 및 노즐에 의해서 완전히 차단되기 때문에 안전하다.
노즐의 단부를 피가공물과 접촉한 상태로 레이저 가공을 행하기 때문에, 레이저 토치의 이동을 확실하고 용이하게 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 레이저 빔 가공장치에 있어서,
    레이저 빔을 발생하기 위한 레이저 발진기(19)와;
    상기 레이저 빔을 안내하는 상기 레이저 발진기에 연결된 광섬유(20)와;
    전단부에 테이퍼 노즐(16)을 가지는 파이프(15)를 포함하며, 상기 파이프(15)내에 상기 광섬유의 출사단부(20a)를 제공하여 상기 출사단부(20a)로부터 나온 레이저 빔이 상기 테이퍼 노즐(16)의 단부의 부근에 초점 맞추어지도록 하는 레이저 토치(13)와;
    전류를 피가공물(24)에 보내기 위한 도전수단(25)과;
    작업자가 쓰고 있는, 얼굴 시일드(5)를 가진 보호마스크(1)와;
    상기 작업자가 상기 얼굴 시일드(5)를 쓰고 있을 때 폐쇄되고 그리고 상기 테이퍼 노즐(16)의 단부와 상기 도전수단(25)이 피가공물(24)과 접촉하고 있을 때 상기 레이저 발진기(19)를 발진하도록 전원으로부터 상기 레이저 발진기(19)까지 전류를 보내는, 상기 레이저 빔 발진기(19)에 연결되어 있는 스타트스위치(11)와, 상기 도전수단(25)과 상기 레이저 발진기(19)사이에 제공되어 있는 준비스위치(10; 28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
    상기 도전수단(25)과 상기 레이저 발진기(19)사이에 제공되어 있는 준비스위치(10; 28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광섬유(20)의 출사단부(20a)의 전방에서 상기 파이프(15)내에 집광렌즈(14)를 제공하여, 상기 출사단부(20a)로부터 나온 레이저 빔을 상기 테이퍼 노즐(16)의 단부의 부근에 초점 맞출 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 도전수단은 피가공물(24)을 클립할 수 있는 도전클립(25)인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스타트스위치(11)는 상기 얼굴 시일드(5)를 상향으로 피봇함으로서 개방되고 작업자의 얼굴을 덮도록 상기 얼굴 시일드(5)를 하향으로 피봇함으로서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 얼굴 시일드(5)는 눈 시일드(7)를 가지며, 상기 눈 시일드(7) 가까이에 추가의 스타트스위치(12)를 제공하고, 상기 추가의 스타트스위치(12)는 상기 눈 시일드(7)를 상향으로 피봇하므로서 개방되고 상기 눈 시일드(7)를 하향으로 피봇하므로서 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 스타트스위치(11)와 추가의 스타트스위치(12)는 직렬로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 준비스위치(28)는 상기 레이저 토치(13)의 핸들에 장착되어 있는 잠금식 스위치인 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 보호마스크(1)의 스위치들을 연결하기 위한 회로내에 무선송신기(29)가 제공되어 있고, 상기 도전수단(25)과 상기 레이저 발진기(19)를 연결하기 위한 회로내에, 상기 무선송신기(29)로부터 나온 전파를 수신하기 위한 무선수신기(30)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 빔 가공장치.
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