KR100620505B1

KR100620505B1 - Nozzle device for laser beam machining

Info

Publication number: KR100620505B1
Application number: KR1020050019720A
Authority: KR
Inventors: 김재구; 나석주; 황경현; 장원석; 조성학
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-06

Abstract

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 특히 가공 잔여물 제거 및 플라즈마 차광막 형성 억제를 위한 노즐장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 레이저가공장치의 빔집속부에 결합되는 노즐장치로서, 상기 빔집속부에서 레이저빔이 조사되는 부분을 감싸도록 상기 빔집속부에 결합되며, 가공물로 조사되는 레이저빔이 통과하는 제1 관통구멍과, 상기 제1 관통구멍과 통하며 가스분사장치 및 분사압력 조절장치와 연결되는 분사가스 유입구를 구비하는 하우징과, 상기 하우징에서 상기 제1 관통구멍이 마련되는 부분을 감싸도록 상기 하우징에 결합되며, 가공물로 조사되는 레이저빔이 통과하는 제2 관통구멍과, 상기 제2 관통구멍과 통하며 가스흡입장치 및 흡입압력 조절장치와 연결되는 흡입가스 배출구를 구비하는 하우징 덮개를 포함하는 노즐장치가 제공된다.The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a nozzle apparatus for removing processing residues and suppressing plasma shielding film formation. According to the present invention, a nozzle device coupled to a beam focusing portion of a laser processing apparatus, coupled to the beam focusing portion to surround a portion to which a laser beam is irradiated from the beam focusing portion, through which a laser beam irradiated with a workpiece passes. A housing having a first through hole, an injection gas inlet communicating with the first through hole and connected to a gas injection device and an injection pressure control device; and surrounding the portion where the first through hole is provided in the housing. A housing cover coupled to the housing and having a second through hole through which the laser beam irradiated with the workpiece passes, and a suction gas outlet through the second through hole and connected to a gas suction device and a suction pressure regulator. Nozzle apparatus is provided.

레이저가공, 빔집속부, 노즐장치, 결합부재, 하우징, 하우징 덮개 Laser processing, beam focusing unit, nozzle device, coupling member, housing, housing cover

Description

Nozzle Device for Laser Processing {NOZZLE DEVICE FOR LASER BEAM MACHINING}

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 노즐장치의 사시도로서, 렌즈에 결합된 상태를 도시한 도면1 is a perspective view of a nozzle apparatus according to an embodiment of the present invention, showing a state coupled to a lens;

도2는 도1에 도시한 노즐장치의 분해사시도2 is an exploded perspective view of the nozzle device shown in FIG.

도3은 도2에 도시한 노즐장치의 단면도3 is a sectional view of the nozzle device shown in FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 노즐장치 20 : 결합부재10: nozzle device 20: coupling member

29 : 중간부재 50 : 하우징29: intermediate member 50: housing

62 : 제1 관통구멍 67 : 밀봉링62: first through hole 67: sealing ring

72 : 분사가스 유입구 80 : 하우징 덮개72: injection gas inlet 80: housing cover

83 : 제2 관통구멍 86 : 흡입가스 배출구83: second through hole 86: suction gas outlet

90 : 빔집속부90: beam focusing unit

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 특히 가공 잔여물 제거 및 플라즈마 차광막 형성 억제를 위한 노즐장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a nozzle apparatus for removing processing residues and suppressing plasma shielding film formation.

레이저를 이용한 미세가공시 가공 잔여물이 발생하게 된다. 이 가공 잔여물이 가공물에 남아있으면 가공품질 저하의 원인이 된다. 이를 방지하기 위해 가공 잔여물을 제거하기 위한 가스분사노즐이 마련된다. 종래의 가스분사노즐은 레이저 조사 방향의 동축 상에 흡입장치가 없고, 측면에서 분사되는 경우에는 가공 잔여물 등이 분사방향으로 남게 된다. 또한, 플라즈마를 효과적으로 차단할 수 없어 가공면까지 분사되지 않아 1㎛이하인 가공 잔여물이 가공물에 여전히 남아있게 된다. 또한 가스를 측면에서 분사하므로 레이저 가공시 발생하는 플라즈마 차광막을 억제할 수 없어 가공 정밀도를 저하시키는 원인이 된다. 그리고 측면에서 가공물의 형상에 따라 가스분사노즐을 재구성해야 하는 불편이 있다.Machining residues are generated during micromachining with a laser. If this processing residue remains in the workpiece, it will cause a decrease in processing quality. To prevent this, a gas injection nozzle is provided to remove the processing residue. In the conventional gas injection nozzle, there is no suction device on the coaxial direction of the laser irradiation direction, and when it is injected from the side, processing residues and the like remain in the injection direction. In addition, the plasma cannot be effectively blocked, so that the processing residue is not sprayed to the processing surface, so that a processing residue of 1 μm or less still remains in the workpiece. In addition, since the gas is injected from the side surface, the plasma shielding film generated during laser processing cannot be suppressed, which causes a decrease in processing accuracy. In addition, there is an inconvenience in that the gas injection nozzle must be reconfigured according to the shape of the workpiece.

본 발명의 목적은 레이저 가공시 분사압력에 의해 플라즈마를 효과적으로 차단하고 잔여물들을 부양시킴과 동시에 흡입압력에 의해 가공 잔여물을 보다 잘 제거하는 구조를 갖는 노즐장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 레이저 가공시 플라즈마 차광막의 형성을 억제하는 구조를 갖는 노즐장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 위치조절이 용이한 구조를 갖는 노즐장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nozzle apparatus having a structure that effectively blocks plasma by injection pressure during laser processing, supports residues and at the same time removes residues by suction pressure. Another object of the present invention is to provide a nozzle apparatus having a structure for suppressing formation of a plasma shielding film during laser processing. Another object of the present invention to provide a nozzle device having a structure that is easy to adjust the position.

본 발명의 일측면에 따르면,According to one aspect of the invention,

레이저가공장치의 빔집속부에 결합되는 노즐장치로서,A nozzle device coupled to a beam focusing portion of a laser processing device,

상기 빔집속부에서 레이저빔이 조사되는 부분을 감싸도록 상기 빔집속부에 결합되며, 가공물로 조사되는 레이저빔이 통과하는 제1 관통구멍과, 상기 제1 관통구멍과 통하며 가스분사장치 및 분사압력 조절장치와 연결되는 분사가스 유입구를 구비하는 하우징과,A first through hole coupled to the beam focusing part so as to surround a portion irradiated with the laser beam from the beam focusing part, and through which the laser beam irradiated with the workpiece passes, and a gas injection device and injection in communication with the first through hole; A housing having an injection gas inlet connected to the pressure regulator;

상기 하우징에서 상기 제1 관통구멍이 마련되는 부분을 감싸도록 상기 하우징에 결합되며, 가공물로 조사되는 레이저빔이 통과하는 제2 관통구멍과, 상기 제2 관통구멍과 통하며 가스흡입장치 및 흡입압력 조절장치와 연결되는 흡입가스 배출구를 구비하는 하우징 덮개를 포함하는 노즐장치가 제공된다.A second through hole coupled to the housing to surround a portion in which the first through hole is provided in the housing, through which a laser beam irradiated with a workpiece passes, and a gas suction device and a suction pressure to communicate with the second through hole; A nozzle apparatus is provided that includes a housing cover having a suction gas outlet connected to a regulator.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 하우징은 상기 제1 관통구멍이 마련되는 단부벽과, 상기 단부벽으로부터 연장되며 상기 분사가스 유입구가 마련되는 측벽을 구비할 수 있다.In the nozzle apparatus, the housing may include an end wall provided with the first through hole and a side wall extending from the end wall and provided with the injection gas inlet.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 분사가스 유입구는 레이저빔의 조사축선의 원주방향을 따라 다수 개 마련되며, 각각 등 간격으로 배치될 수 있다.In the nozzle apparatus, a plurality of injection gas inlets may be provided along the circumferential direction of the irradiation axis of the laser beam, and may be arranged at equal intervals.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 분사가스 유입구는 3개일 수 있다.In the nozzle apparatus, the injection gas inlet may be three.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 하우징과 빔집속부 사이의 가스 누설을 방지하는 밀봉링을 더 구비할 수 있다.The nozzle device may further include a sealing ring for preventing gas leakage between the housing and the beam focusing unit.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 하우징 덮개는 상기 제2 관통구멍이 마련되는 단부벽과, 상기 단부벽으로부터 연장되며 상기 흡입가스 배출구가 마련되는 측벽을 구비할 수 있다.In the nozzle apparatus, the housing cover may include an end wall provided with the second through hole, and a side wall extending from the end wall and provided with the suction gas discharge port.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 흡입가스 배출구는 레이저빔의 조사축선의 원주방향을 따라 다수 개 마련되며, 각각 등 간격으로 배치될 수 있다.In the nozzle apparatus, a plurality of suction gas outlets may be provided along the circumferential direction of the irradiation axis of the laser beam, and may be arranged at equal intervals, respectively.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 흡입가스 배출구는 6개일 수 있다.In the nozzle device, the suction gas outlet may be six.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 분사가스 유입구에는 분사압력 조절장치가 연결되며, 상기 흡입가스 배출구에는 흡입압력 조절장치가 연결될 수 있다.In the nozzle apparatus, an injection pressure adjusting device may be connected to the injection gas inlet, and a suction pressure adjusting device may be connected to the suction gas outlet.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 제1 관통구멍과 제2 관통구멍의 크기가 조절될 수 있다.In the nozzle apparatus, sizes of the first through hole and the second through hole may be adjusted.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 제1 관통구멍과 제2 관통구멍은 아이리스 다이어프램(Iris Diaphragm)에 의해 형성될 수 있다.In the nozzle apparatus, the first through hole and the second through hole may be formed by an iris diaphragm.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 빔집속부와 레이저빔의 조사축선을 중심으로 함께 회전하도록 고정되며, 상기 하우징과는 레이저빔의 조사축선을 중심으로 상대회전이 가능하도록 나사결합되는 결합부재를 더 포함하며,In the nozzle apparatus, the beam focusing unit and the laser beam is fixed together to rotate around the irradiation axis of the laser beam, the housing further comprises a coupling member screwed to allow relative rotation around the irradiation axis of the laser beam. ,

상기 결합부재의 회전에 의해 상기 하우징은 상기 레이저빔의 조사축선을 따라 이동할 수 있다.The housing may move along the irradiation axis of the laser beam by the rotation of the coupling member.

상기 노즐장치에 있어서, 상기 결합부재는 결합볼트에 의해 상기 빔집속부에 고정되며, 상기 결합볼트 끝단과 상기 빔집속부의 벽면 사이에 끼워지는 탄성의 중간부재를 더 구비할 수 있다.In the nozzle device, the coupling member may be further provided with an elastic intermediate member which is fixed to the beam focusing part by a coupling bolt and is fitted between the end of the coupling bolt and the wall surface of the beam focusing part.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도1 내지 도3을 참조하면, 노즐장치(10)는 레이저빔을 집속하여 가공물로 조사하는 빔집속부(90)에 장착된다. 빔집속부(90)는 레이저빔의 조사축선(100)을 따라 연장되는 대체로 원통형상이다. 상세히 도시되지는 않았으나, 빔집속부(90) 내부에는 집광렌즈가 마련된다. 노즐장치(10)는 결합부재(20)와, 하우징(50)과, 하우 징 덮개(80)를 구비한다. 결합부재(20)는 원형의 기초부(22)와, 기초부(22)의 축방향 일단부 가장자리로부터 축선(100)방향과 대체로 평행하게 연장된 연장부(30)를 구비한다. 기초부(22)의 중앙에는 원형의 통로구멍(24)이 마련된다. 통로구멍(24)으로 빔집속부(90)가 끼워져 빔접속부(90)의 외주면(92)과 기초부(22)의 내주면(25)이 접한다. 기초부(22)의 외주면(26)에는 반경방향 안쪽으로 연장되는 볼트구멍(27)이 원주방향을 따라 등 간격으로 다수 개 마련된다. 각 볼트구멍(27)의 안쪽에 너트부(271)가 마련되어 각 볼트구멍(27)에 후술하는 고정용 볼트(21)가 끼워져 결합된다. 각 볼트구멍(21)의 안쪽 끝단에는 통로구멍(24)과 통하는 연결통로(272)가 연결된다. 각 연결통로(272)에는 탄성을 갖는 원기둥 형상의 중간부재(29)가 수용된다. 본실시예에서는 중간부재(29)가 PMMA(Poly Methly Meth Acrylate)소재인 것으로 하나 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 중간부재(29)의 양단이 각각 고정용 볼트(21)의 끝단과 빔집속부(90)의 외주면(92)에 닿아 결합부재(20)가 빔집속부(90)에 고정된다. 중간부재(29)는 빔집속부(90)가 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다.1 to 3, the nozzle apparatus 10 is mounted to a beam focusing unit 90 that focuses a laser beam and irradiates the workpiece. The beam focusing portion 90 is generally cylindrical in shape extending along the irradiation axis 100 of the laser beam. Although not shown in detail, a condenser lens is provided inside the beam focusing unit 90. The nozzle apparatus 10 includes a coupling member 20, a housing 50, and a housing cover 80. The engaging member 20 has a circular base portion 22 and an extension portion 30 extending substantially parallel to the direction of the axis 100 from the axial one end edge of the base portion 22. A circular passage hole 24 is provided in the center of the base portion 22. The beam focusing portion 90 is fitted into the passage hole 24 so that the outer circumferential surface 92 of the beam connecting portion 90 and the inner circumferential surface 25 of the base portion 22 are in contact with each other. The outer circumferential surface 26 of the base portion 22 is provided with a plurality of bolt holes 27 extending radially inward at equal intervals along the circumferential direction. A nut part 271 is provided inside each of the bolt holes 27, and a fixing bolt 21 to be described later is fitted into each of the bolt holes 27 to be engaged. A connecting passage 272 communicating with the passage hole 24 is connected to the inner end of each bolt hole 21. Each connecting passage 272 is accommodated in the cylindrical intermediate member 29 having an elastic shape. In the present embodiment, the intermediate member 29 is made of a poly methly methacrylate (PMMA) material, but the present invention is not limited thereto. Both ends of the intermediate member 29 respectively contact the end of the fixing bolt 21 and the outer circumferential surface 92 of the beam focusing unit 90 so that the coupling member 20 is fixed to the beam focusing unit 90. The intermediate member 29 serves to prevent the beam focusing unit 90 from being damaged.

연장부(30)의 내주면에는 암나사부(32)가 형성된다. 암나사부(32)는 하우징(50)의 후술하는 제1 수나사부(65)와 결합된다. 결합부재(20)를 회전시키면, 암나사부(32)와 제1 수나사부(65)의 상호작용에 의해 하우징(50)이 축선(100) 방향을 따라 직선이동하게 된다. 본 실시예에서는 결합부재(20)가 18도 회전함에 따라 하우징(50)이 25㎛ 이동하도록 암나사부(32)와 제1 수나사부(65)가 형성되는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 연장부(30)의 외주면에는 18도 간격으로 표시 된 눈금이 마련된다. 연장부(30)의 끝단에는 고리모양으로 축선(100) 방향과 평행하게 돌출된 안내부(34)가 마련된다. 안내부(34)가 하우징(50)의 후술하는 삽입홈(62)에 수용되어 하우징(50)의 직선이동을 안내한다.An internal thread portion 32 is formed on the inner circumferential surface of the extension portion 30. The female screw portion 32 is coupled to the first male screw portion 65 to be described later of the housing 50. When the coupling member 20 is rotated, the housing 50 moves linearly along the axis 100 direction due to the interaction between the female screw portion 32 and the first male screw portion 65. In the present embodiment, the female member 32 and the first male threaded portion 65 are formed to move the housing 50 by 25 μm as the coupling member 20 rotates 18 degrees, but the present invention is not limited thereto. The outer circumferential surface of the extension part 30 is provided with a scale marked at intervals of 18 degrees. An end portion of the extension portion 30 is provided with a guide portion 34 protruding in a ring shape in parallel with the axis 100 direction. Guide portion 34 is accommodated in the insertion groove 62 which will be described later of the housing 50 to guide the linear movement of the housing (50).

하우징(50)은 빔집속부(90)의 레이저빔이 조사되는 쪽 일단을 막도록 형성된 원추형의 단부벽(60)과, 단부벽(60)으로부터 축선(100) 방향을 따라 연장되어 빔집속부(90)의 외주면(92)을 감싸도록 형성된 측벽(70)을 구비한다. 단부벽(60)의 중심에는 레이저빔과 가스가 통과하도록 마련된 관통구멍(62)이 형성된다. 단부벽(60)은 레이저빔의 조사방향을 따라 관통구멍(62) 쪽으로 갈수록 좁아지도록 약간 경사진다. 측벽(70)의 끝단에는 축선(100)과 평행하게 파여 형성된 고리모양의 삽입홈(62)이 마련된다. 삽입홈(62)에 결합부재(20)의 안내부(34)가 수용된다. 안내부(34)와 삽입홈(62)의 상호작용에 의해 하우징(50)의 이동이 보다 정밀하게 안내된다. 측벽(70)의 내경은 빔집속부(90)의 외경보다 크게 형성된다. 따라서 하우징(70)의 내벽면과 빔집속부(90)의 외벽면 사이는 충분히 이격된다. 측벽(70)의 끝단에는 삽입홈(62)보다 반경방향 안쪽에 위치하며 돌출된 고리형의 연장부(64)가 마련된다. 연장부(64)의 외주에는 제1 수나사부(65)가 형성되어 결합부재(20)의 암나사부(32)와 결합된다. 연장부(64)의 내주면(66)은 빔집속부(90)의 외주면(92)에 접한다. 연장부(64)의 내주면(66)에는 고리형 삽입홈(67)이 마련된다. 이 삽입홈(67)에 누설방지용 밀봉링(68)이 끼워진다. 밀봉링(68)이 빔집속부(90)의 외주면(92)과 밀착되어 가스가 누설되는 것을 방지한다. 하우징(50)의 측벽(70)에는 원주방향을 따라 마련된 3개의 분사가스 유입구(72)가 등 간격, 즉 120도 간격으로 배치된다. 분사가스 유입구(72)를 통해 하우징(50)의 내부와 외부가 통한다. 도시되지는 않았으나, 분사가스 유입구(72)에 가스분사장치 및 분사압력 조절장치가 연결되어 분사가스 유입구(72)를 통해 하우징(50) 내부로 가스가 분사되며 그 분사압력이 조절된다. 분사가스 유입구(72)를 통해 하우징(50) 내부로 들어온 가스는 단부벽(60)의 관통구멍(62)을 통해 가공물(110)로 조사되는 레이저빔과 함께 가공물(110)의 가공부로 분사된다. 본 실시예에서는 분사가스 유입구(72)가 3개이며 서로 등 간격으로 배치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 하우징(50)의 측벽(70) 외주에는 분사가스 유입구(72)가 위치하는 곳으로부터 단부벽(60) 쪽으로 약간 이격된 곳에 원주방향을 따라 빙 둘러서 돌출된 고리형 돌출부(74)가 마련된다. 돌출부(74)는 하우징(50)에 결합되는 하우징 덮개(80)가 결합시 측벽(70)의 끝단 쪽으로 더 이동하는 것을 막는다. 하우징(50)의 측벽 외주에는 돌출부(74)가 위치하는 곳으로부터 단부벽(60) 쪽으로 근접한 곳에 제2 수나사부(75)가 마련된다. 제2 수나사부(75)에 하우징 덮개(80)의 후술하는 암나사부(88)가 결합된다. 도시되지는 않았으나, 하우징(50)은 축선(100)을 따라 직선이동은 가능하되, 결합부재(20)와 함께 회전하지 않도록 고정된다. 하우징(50)의 제1 관통구멍(62)은 크기가 조절되도록 구성될 수도 있다. 도시되지는 않았으나, 이를 위하여 제1 관통구멍(62)은 아이리스 다이어프램(Iris Diaphragm)에 의해 구성될 수 있다. 아이리스 다이어프램의 일예로는 카메라의 렌즈 조리개로 많이 사용되는 아이리스 다이어프램의 구성일 수 있으며 이러한 아이리스 다이어프램의 구성은 본 명세서의 내용과 더불어 당업자라면 이해할 수 있을 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The housing 50 has a conical end wall 60 formed to block one end to which the laser beam of the beam focusing part 90 is irradiated, and extends along the axis line 100 direction from the end wall 60 to the beam focusing part. A side wall 70 formed to surround the outer circumferential surface 92 of the 90 is provided. In the center of the end wall 60, a through hole 62 is formed so that the laser beam and the gas can pass. The end wall 60 is inclined slightly so as to be narrowed toward the through hole 62 along the irradiation direction of the laser beam. An end portion of the side wall 70 is provided with an annular insertion groove 62 formed to be dug in parallel with the axis 100. The guide part 34 of the coupling member 20 is accommodated in the insertion groove 62. The interaction of the guide part 34 and the insertion groove 62 guides the movement of the housing 50 more precisely. The inner diameter of the side wall 70 is larger than the outer diameter of the beam focusing part 90. Therefore, the inner wall surface of the housing 70 and the outer wall surface of the beam focusing unit 90 are sufficiently spaced apart. An end portion of the side wall 70 is provided with an annular extension 64 protruding radially inward from the insertion groove 62. A first male screw portion 65 is formed on the outer circumference of the extension portion 64 to be coupled to the female screw portion 32 of the coupling member 20. The inner circumferential surface 66 of the extension portion 64 is in contact with the outer circumferential surface 92 of the beam focusing portion 90. An inner circumferential surface 66 of the extension portion 64 is provided with an annular insertion groove 67. The leakage preventing sealing ring 68 is fitted into the insertion groove 67. The sealing ring 68 is in close contact with the outer circumferential surface 92 of the beam focusing unit 90 to prevent the gas from leaking. Three injection gas inlets 72 provided along the circumferential direction are arranged at equal intervals, that is, at 120 degree intervals, on the side wall 70 of the housing 50. The inside and the outside of the housing 50 communicate with the injection gas inlet 72. Although not shown, a gas injection device and an injection pressure control device are connected to the injection gas inlet 72, and gas is injected into the housing 50 through the injection gas inlet 72, and the injection pressure is controlled. The gas introduced into the housing 50 through the injection gas inlet 72 is injected into the processing unit of the workpiece 110 together with the laser beam irradiated to the workpiece 110 through the through hole 62 of the end wall 60. . In the present embodiment, the injection gas inlet 72 has been described as being three and arranged at equal intervals, but the present invention is not limited thereto. The outer periphery of the side wall 70 of the housing 50 is provided with an annular protrusion 74 protruding around the circumferential direction at a position slightly spaced toward the end wall 60 from where the injection gas inlet 72 is located. The protrusion 74 prevents the housing cover 80 coupled to the housing 50 from moving further toward the end of the side wall 70 when engaged. On the outer circumference of the side wall of the housing 50, a second male screw portion 75 is provided at a position close to the end wall 60 from where the protrusion 74 is located. The female screw portion 88 described later of the housing cover 80 is coupled to the second male screw portion 75. Although not shown, the housing 50 may be linearly moved along the axis 100, but is not fixed to rotate together with the coupling member 20. The first through hole 62 of the housing 50 may be configured to be adjusted in size. Although not shown, for this purpose, the first through hole 62 may be configured by an iris diaphragm. An example of the iris diaphragm may be a configuration of an iris diaphragm that is frequently used as a lens aperture of a camera, and the configuration of such an iris diaphragm will be understood by those skilled in the art, together with the contents of the present specification, and a detailed description thereof will be omitted.

하우징 덮개(80)는 하우징(50)의 단부벽(60)을 막도록 형성된 원형 단부벽(82)과, 단부벽(82)으로부터 축선(100)과 평행하게 연장된 측벽(84)을 구비한다. 단부벽(82)의 중앙에는 빔집속부(90)로부터 조사되는 레이저빔이 통과하도록 원형의 관통구멍(83)이 마련된다. 관통구멍(83)은 하우징(50)의 관통구멍(62)보다 크다. 측벽(84)의 내경은 하우징(50)의 측벽(70)의 외경보다 크다. 따라서 하우징 덮개(80)의 내벽면과 하우징(50)의 외벽면 사이는 이격된다. 측벽(84)에는 원주방향을 따라 마련된 6개의 흡입가스 배출구(86)가 등 간격, 즉 60도 간격으로 배치된다. 흡입가스 배출구(86)를 통해 하우징 덮개(80)의 내부와 외부가 통한다. 도시되지는 않았으나, 흡입가스 배출구(80)에 가스흡입장치 및 흡입압력 조절장치가 연결되어 흡입가스 배출구(86)를 통해 하우징 덮개(80) 내부의 가스가 배출되며 그 흡입압력이 조절된다. 단부벽(82)의 관통구멍(83)을 거쳐 흡입가스 배출구(86)를 통해 가공물(110)의 가공부 주위의 가스가 배출된다. 본 실시예에서는 흡입가스 배출구(86)가 6개이며 서로 등 간격으로 배치되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 측벽(84)의 끝단은 반경방향 안쪽으로 연장된 플랜지(87)를 구비한다. 플랜지(87)의 내주에는 암나사부(88)가 형성되어 하우징(50)의 제2 수나사부(75)와 결합한다. 결합시 플랜지부(87)가 하우징(52)의 돌출부(74)에 걸린다. 하우징 덮개(80)의 제2 관통구멍(83)은 크기가 조절되도록 구성될 수도 있다. 도시되지는 않았으나, 이를 위하여 제2 관통구멍(83)은 하우징(50)의 제1 관통구멍(62)과 동일하게 아이리스 다이어프램(Iris Diaphragm)에 의해 구성될 수 있다.The housing cover 80 has a circular end wall 82 formed to block the end wall 60 of the housing 50, and a side wall 84 extending in parallel with the axis 100 from the end wall 82. . In the center of the end wall 82, a circular through hole 83 is provided so that the laser beam irradiated from the beam focusing part 90 passes. The through hole 83 is larger than the through hole 62 of the housing 50. The inner diameter of the side wall 84 is larger than the outer diameter of the side wall 70 of the housing 50. Therefore, the inner wall surface of the housing cover 80 and the outer wall surface of the housing 50 are spaced apart. Six suction gas outlets 86 provided along the circumferential direction are arranged at the side walls 84 at equal intervals, that is, at intervals of 60 degrees. The inside and the outside of the housing cover 80 communicate with the suction gas outlet 86. Although not shown, a gas suction device and a suction pressure adjusting device are connected to the suction gas outlet 80 so that the gas inside the housing cover 80 is discharged through the suction gas outlet 86, and the suction pressure is controlled. The gas around the processing part of the workpiece 110 is discharged through the suction gas outlet 86 through the through hole 83 of the end wall 82. In the present embodiment has been described as six suction gas outlets 86 are arranged at equal intervals from each other, the present invention is not limited thereto. The end of the side wall 84 has a flange 87 extending radially inward. A female threaded portion 88 is formed on the inner circumference of the flange 87 to engage with the second male threaded portion 75 of the housing 50. When engaged, the flange portion 87 is caught by the protrusion 74 of the housing 52. The second through hole 83 of the housing cover 80 may be configured to adjust the size. Although not shown, the second through hole 83 may be formed by an iris diaphragm in the same manner as the first through hole 62 of the housing 50.

이제, 도3을 참조하여 상기 실시예의 작용을 상세히 설명한다.Referring now to Figure 3, the operation of this embodiment will be described in detail.

도3을 참조하면, 빔집속부(90)를 통과한 레이저빔은 빔집속부(90)에 구비되는 집광렌즈(도시되지 않음)에 의해 집속되어 축선(100)을 따라 가공물(110)로 조사되며, 가공물(110)을 가공하게 된다. 레이저빔은 하우징(50)의 단부벽(60)에 형성된 관통구멍(62)과 하우징 덮개(80)의 단부벽(82)에 형성된 관통구멍(83)을 지나간다. 이때, 하우징(50)의 분사가스 유입구(72)를 통해 가스가 유입되고, 유입된 가스는 빔집속부(90)와 하우징(50) 사이에 형성된 틈을 통해 이동하여 단부벽(60)의 통로구멍(62)을 통해 레이저빔과 함께 가공물(110)의 가공부로 가공물(110)의 수직인 방향으로 분사된다. 이 가공물(110)의 가공부로 분사되는 가스에 의해 가공시 발생하는 플라즈마 차광막이 약해져서 레이저빔의 가공 에너지 효율이 높아지고 가공 정밀도가 향상된다. 분사가스 유입구(72)가 120도 간격으로 배치되므로 분사가스가 특정방향으로 편향되는 것이 방지된다. 가공시 발생하는 가공 잔여물은 가공부 주위에 위치하는 하우징 덮개(80)의 단부벽(82)에 형성된 관통구멍(83)을 통해 하우징(50)과 하우징 덮개(80) 사이의 틈을 거쳐 하우징 덮개(80)의 흡입가스 배출구(86)로 가스와 함께 배출되어 제거된다. 또한, 결합부재(20)를 적당한 각도로 회전시키면 하우징(50)과 하우징 덮개(80)가 함께 축선(100)을 따라 이동하며 가공물(110)에 보다 근접시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the laser beam passing through the beam focusing unit 90 is focused by a condenser lens (not shown) provided in the beam focusing unit 90 and irradiated to the workpiece 110 along the axis 100. The workpiece 110 is processed. The laser beam passes through the through hole 62 formed in the end wall 60 of the housing 50 and the through hole 83 formed in the end wall 82 of the housing cover 80. At this time, the gas flows through the injection gas inlet 72 of the housing 50, and the introduced gas moves through the gap formed between the beam focusing unit 90 and the housing 50 to pass through the end wall 60. Through the hole 62 is injected along the laser beam to the processing portion of the workpiece 110 in the vertical direction of the workpiece 110. The plasma light shielding film generated at the time of processing is weakened by the gas injected into the processing section of the workpiece 110, thereby increasing the processing energy efficiency of the laser beam and improving the processing accuracy. Since the injection gas inlets 72 are disposed at 120 degree intervals, the injection gas is prevented from being deflected in a specific direction. Machining residues generated during machining are passed through the gap between the housing 50 and the housing lid 80 through a through hole 83 formed in the end wall 82 of the housing lid 80 positioned around the machining portion. Suction gas outlet 86 of the cover 80 is discharged with the gas is removed. In addition, when the coupling member 20 is rotated at an appropriate angle, the housing 50 and the housing cover 80 may move along the axis 100 together and closer to the workpiece 110.

본 발명의 구성을 따르면 앞에서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는 가공물로 분사되는 가스의 방향이 레이저빔의 조사방향과 동일 하므로 플라즈마 차광막의 형성을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 가공물의 가공부에 근접하여 흡입구가 위치하여 가스 종류에 따라 제1 관통구멍의 크기, 제2 관통구멍의 크기, 분사압력 및 흡입압력을 조절하여 가공 잔여물을 효과적으로 제거할 수 있다. 그리고 노즐의 위치를 보다 쉽게 조절할 수 있으므로 사용이 편리하다.According to the configuration of the present invention can achieve all the objects of the present invention described above. Specifically, since the direction of the gas injected into the workpiece is the same as the irradiation direction of the laser beam, the formation of the plasma shielding film can be effectively suppressed. In addition, the suction port is located close to the processing portion of the workpiece to adjust the size of the first through hole, the size of the second through hole, the injection pressure and the suction pressure according to the type of gas can effectively remove the processing residue. And it is convenient to use because the position of the nozzle can be adjusted more easily.

이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art will appreciate that modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention and that such modifications and variations also fall within the present invention.

Claims

A nozzle device coupled to a beam focusing portion of a laser processing device,

A first through hole coupled to the beam focusing part to surround a portion irradiated with the laser beam from the beam focusing part, and through which the laser beam irradiated with the workpiece passes, and connected to the gas injection device through the first through hole; A housing having an injection gas inlet port,

A second through hole coupled to the housing to surround a portion of the housing in which the first through hole is provided, the second through hole through which a laser beam irradiated with a workpiece passes, and the second through hole connected to a gas suction device; A housing cover having a suction gas outlet;

The housing cover has an end wall having the second through hole formed therein, and the first through hole is located inside the end wall of the housing cover.

The nozzle apparatus according to claim 1, wherein the housing includes an end wall provided with the first through hole, and a side wall extending from the end wall and provided with the injection gas inlet.

The nozzle apparatus according to claim 2, wherein a plurality of injection gas inlets are provided along the circumferential direction of the irradiation axis of the laser beam, and are arranged at equal intervals, respectively.

The nozzle device according to claim 3, wherein the injection gas inlet is three.

The nozzle device according to claim 2, further comprising a sealing ring for preventing gas leakage between the housing and the beam focusing unit.

The nozzle device according to claim 1, wherein the housing cover has a side wall extending from the end wall and provided with the suction gas discharge port.

The nozzle apparatus according to claim 6, wherein the suction gas outlets are provided in plural along the circumferential direction of the irradiation axis of the laser beam, and are arranged at equal intervals.

The nozzle device according to claim 7, wherein the suction gas outlet is six.

The nozzle apparatus of claim 1, wherein an injection pressure adjusting device is connected to the injection gas inlet, and a suction pressure adjusting device is connected to the suction gas outlet.

The nozzle apparatus of claim 1, wherein sizes of the first through holes and the second through holes are adjusted.

The nozzle apparatus according to claim 10, wherein the first through hole and the second through hole are formed by an iris diaphragm.

The nozzle device according to any one of claims 1 to 11, wherein the beam focusing unit and the laser beam are fixed to rotate about an irradiation axis of the laser beam, and the housing is relative to the irradiation axis of the laser beam. Further comprising a coupling member screwed to enable rotation,

And the housing moves along the irradiation axis of the laser beam by the rotation of the coupling member.

13. The nozzle apparatus of claim 12, wherein the coupling member is fixed to the beam focusing portion by a coupling bolt, and further comprises an elastic intermediate member fitted between an end of the coupling bolt and a wall surface of the beam focusing portion.