KR101501961B1

KR101501961B1 - 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR101501961B1
Application number: KR1020110107781A
Authority: KR
Inventors: 계명재; 임석균; 김선호
Original assignee: 주식회사 한광
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2015-03-12
Also published as: KR20130043724A

Abstract

본 발명은 레이저 빔을 생성하여 출력하는 발진기와, 일정한 길이를 가지고 평행하게 배치되는 한 쌍의 메인 베이스와, 상기 메인 베이스 각각에 그 길이 방향으로 전후 이동 가능하도록 설치되는 브리지 지지테이블과, 상기 한 쌍의 메인 베이스에 대해 직교하도록 배치되어 양단부측이 상기 브리지 지지테이블에 각각 지지되도록 설치되는 브리지와, 상기 브리지에 설치되어 상기 발진기로부터 생성되어 출력되는 레이저 빔을 빔 전송수단을 통해 전송받아 가공할 대상물(130)에 조사하는 가공 헤드를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 브리지의 일단부는 브리지 지지테이블중 어느 하나의 브리지 지지테이블에 대해 상기 브리지의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능한 보정수단을 매개로 결합되고, 상기 브리지의 타단부는 나머지의 브리지 지지테이블에 고정 상태로 지지되도록 결합되며, 상기 보정수단은 상기 브리지 지지테이블의 상면과 이에 대응되는 브리지의 하면 중 어느 한 면에 상기 브리지의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 적어도 2개 이상의 보정용 가이드 레일이 메인 베이스의 길이 방향으로 평행하게 배열 설치되고, 나머지 한 면에는 상기 보정용 가이드 레일 각각에 슬라이드 가능하게 결합되는 보정용 가이드 블럭이 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하며,
이와 같은 본 발명의 특징적인 구성에 의해, 브리지가 기준 메인 베이스와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스 위를 통과할 때 브리지 지지테이블에 가해지는 이동 저항력이 주행 저항력이 일정 범위를 초과하더라도 이를 극복하여 브리지가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드의 직진도 유지가 가능하도록 하며, 기준 메인 베이스에 대해 다른 메인 베이스가 평행하게 조립 설치되어 있는지 설치자가 즉시 확인 가능하다.

Description

레이저 가공장치{A LASER PROCESSING MACHINE}

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브리지가 기준 메인 베이스와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스 위를 통과할 때 브리지 지지테이블에 가해지는 주행 저항력이 일정 범위를 초과하더라도 이를 극복하여 브리지가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드의 직진도 유지가 가능하도록 하며, 온도 변화에 따라 브리지의 길이가 늘어나는 팽창 및 줄어드는 수축 현상 등의 열변형이 발생하더라도 기준 메인 베이스와의 직각도 유지를 지속적으로 유지할 수 있도록 하며, 기준 메인 베이스에 대해 다른 메인 베이스가 평행하게 조립 설치되어 있는지 설치자가 즉시 확인 가능한 레이저 가공장치에 관한 것이다.

강판이나 스테인리스강판 또는 합판, 합성 수지판 등의 워크(work)에 레이저빔을 조사하여 절단, 용접, 마킹(marking) 등의 가공을 행하는 레이저(laser) 가공장치가 널리 보급되어 있다.

이러한 레이저 가공장치의 구성에 대해 도 1을 참조하여 개략적으로 설명한다.

부호 20은 레이저 빔을 발생시키는 레이저(laser)발진기이고, 부호 21은 이동 구동되어 가공할 대상물인 워크(work)(미도시)에 레이저 빔을 조사하는 레이저(laser) 가공 헤드(head)이다. 부호 22는 워크(work)를 올려놓기 위한 가공 테이블(table)이고, 부호 23, 24는 레이저(laser) 발진기(20)로부터 레이저(laser) 가공 헤드(21)까지 레이저 빔이 도달되도록 하는 빔 전송부이다. 그리고 레이저(laser) 발진기(20)의 부근에는 반사경(25a)이 배치되고, 빔 전송부(23)의 단부에는 반사경(25b,25e)이 배치되고, 이러한 반사경(25b,25e)에 대향 하는 위치인 빔 전송부(23)의 내부에는 반사경(25c,25d)이 배치되고, 반사경(25e)에 대향 하는 위치에는 반사경(25f)이 배치되고, 반사경(25f)에 대향 하는 위치인 빔 전송부(24)측에는 반사경(25g)이 배치되어 있고, 레이저(laser) 발진기(20)에서 발생하는 레이저 빔(L)이,반사경(25a)→25b→25c→25d→25e→25f→25g의 순서로 반사되고 레이저(laser) 가공 헤드(21)에 도달하게 된다. 이러한 반사경 중 부호(25c,25d)로 나타내는 반사경은 빔 길이 조정용 블록(block)(26)에 지지되고, 레이저(laser) 가공헤드(21)의 이동량에 따라 이동되고, 레이저(laser) 발진기(20)로부터 레이저(laser) 가공 헤드(21)까지의 빔 길이가 대략 일정하게 유지되도록 구성되어 있다. 빔 전송부(24)는 가공 헤드(21)가 설치되는 브리지27)에 구비되어 있고, 부호 SVu는 빔 길이 조정용 블록(26)을 전후진 구동시키는 서보 모터이고, SVy는 브리지(27)를 Y축 방향으로 직선 이동시키는 서보 모터이며, SVx는 브리지(27) 상에 설치된 가공 헤드(21)를 X축 방향으로 이동시키는 서보 모터이다.

그리고 발진기(20)를 제외한 나머지 부분은 레이저 가공기 본체에 해당된다.

전술한 레이저 가공장치는 레이저 가공기 본체와 레이저 발진기(20)를 별개로 설치한 타입, 즉 레이저 발진기(20)를 작업장의 바닥면(미도시)에 설치한 타입으로, 소형 사이즈(가로 3m×세로 1.5m)의 워크를 가공하기에 적합한 타입이다. 그 이유는 레이저 발진기(20)를 별개로 설치한 경우에 상기 사이즈 범위를 훨씬 초과하는 워크 가공시 레이저 발진기(20)로부터 워크까지의 빔 길이가 길어지기 때문에 레이저빔을 전송하는 반사경 등의 광학계를 컨트롤 및 얼라인하는 것이 매우 어려워지게 됨과 아울러 워크의 가공 정밀도가 저하되는 문제점이 발생된다. 즉, 레이저 가공기 본체와 레이저 발진기(20)를 별개로 설치한 타입은 가공 가능한 워크 사이즈의 제한이 있다는 것이다.

한편, 이러한 레이저 발진기(20)를 별개로 설치하는 타입 이외에 가공 헤드가 설치된 브리지의 이동시 발진도 함께 이동하도록 구성하여 대략 길이 20m 정도의 대형 사이즈 워크의 가공을 할 수 있도록 구성된 특수한 타입의 발진기 이동형 레이저 가공장치가 있다.

이러한 타입의 레이저 가공장치는 레이저 빔을 생성하여 출력하는 발진기와, 이 발진기로부터 생성되어 출력되는 레이저 빔을 빔 전송수단을 통해 전송받아 가공할 대상물에 조사하는 가공 헤드를 포함하여 이루어지며, 일정한 길이를 가지며 상호 일정한 이격 거리를 두고 길이 방향으로 평행하게 작업장의 바닥면에 설치되는 한 쌍의 메인 베이스와, 이 한 쌍의 메인 베이스 각각에 그 길이 방향으로 전후 이동 가능하도록 설치되는 브리지 지지테이블과, 이 한 쌍의 메인 베이스에 대해 직교하도록 배치되어 양단부측이 상기 브리지 지지테이블에 각각 고정 지지되도록 설치되며 가공 헤드가 설치된 브리지를 포함하여 이루어져 있다.

상기 발진기는 브리지 지지테이블중 어느 하나에 탑재되어 브리지의 이동시 함께 이동하게 된다.

이와 같이 구성된 레이저 가공장치에서는 한 쌍의 메인 베이스를 작업장의 바닥면에 설치할 때 정밀한 설치 작업이 많이 요구되고 있다.

한 쌍의 메인 베이스를 작업장의 바닥면에 설치하는 세팅 과정은, 한 쌍의 메인 베이스는 각각 대략 5m의 다수의 단위 세그먼트를 길이 방향으로 연속되게 연결하여 전체 길이가 대략 20m가 되게 함으로써 완료한다.

세팅 과정의 제1 단계로, 한 쌍의 메인 베이스중 메인 베이스를 먼저 작업장의 바닥면에 일직선이 되도록 한다. 결국, 기 세팅된 메인 베이스가 기준면이 된다.

다음으로, 세팅 과정의 제2 단계로, 나머지 메인 베이스를 기 설치된 메인 베이스 전체에 대해 평행이 유지되도록 하면서 세팅한다.

그러나, 현실적으로, 다수의 단위 세그먼트로 이루어진 메인 베이스를 일직선이 되도록 설치하는 세팅 과정을 쉽게 실시할 수 있으나, 메인 베이스를 기준이 되는 메인 베이스와 평행하게 세팅하는 과정은 숙련된 설치 작업자라도 여간 힘든 것이 아니다.

즉, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 일직선이 아닌 지그재그 상태로 설치되는 경우와, 전체 세그먼트가 일직선으로 설치되는 기준 메인 베이스와 소정 각도 경사지게 설치되는 경우가 종종 발생한다는 것이다.

이러한 잘못된 세팅으로 한 쌍의 메인 베이스를 설치한 후, 레이저 가공장치의 나머지 구성요소인 브리지 지지테이블 및 브리지 등을 계속적으로 조립 설치하였을 경우에, 브리지의 양단이 브리지 지지테이블에 고정된 상태로 설치되어 있기 때문에 브리지가 기준 메인 베이스와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스 위를 통과할 때 브리지 지지테이블에 가해지는 주행 저항력이 발생되는데, 이 주행 저항력이 일정 범위를 초과하게 되면 브리지는 현 위치에서 더 이상 전진 주행을 할 수 없는 문제점이 있다.

이로 인해, 종래에서는 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 직진도가 유지되도록 하는 등 전체 길이에 걸쳐 기준 메인 베이스와 평행하도록 직진도가 유지되도록 메인 베이스를 일일이 다시 조정해가면서 조립 설치해야 하는 등 설치 작업이 어려우며, 설치 작업에 많은 시간이 소요되는 문제점을 야기하게 된다.

한편, 종래 기술은 다음과 같은 문제점도 있다.

즉, 브리지의 재질이 스틸 또는 알루미늄인 관계로, 온도 변화에 따라 브리지의 길이가 늘어나는 팽창 및 줄어드는 수축 현상이 생기게 된다. 이러한 현상과 더불어 브리지의 양단부가 브리지 지지테이블에 견고하게 고정 설치되어 있기 때문에 브리지가 미세하게 휘어지는 결과를 초래하여 결국에는 가공 헤드가 지령된 위치로 이동하지 못함으로 인해 정밀한 레이저 가공을 실시할 수 없는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 브리지가 기준 메인 베이스와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스 위를 통과할 때 브리지 지지테이블에 가해지는 주행 저항력이 일정 범위를 초과하더라도 이를 극복하여 브리지가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드의 직진도 유지가 가능하도록 하며, 기준 메인 베이스에 대해 다른 메인 베이스가 평행하게 조립 설치되어 있는지 설치자가 즉시 확인 가능하도록 한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 일직선이 아닌 지그재그 상태로 직진도가 유지되지 않은 상태로 설치되는 경우와, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 대응되는 메인 베이스가 소정 각도(θ) 경사지게 설치되는 경우라도 가공 헤드의 직진도 유지 및 브리지의 원활한 이송을 기대할 수 있도록 한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 온도 변화에 따라 브리지의 길이가 늘어나는 팽창 및 줄어드는 수축 현상등의 열변형이 생기더라도 기준 메인 베이스와의 직각도 유지를 지속적으로 유지할 수 있도록 하며, 브리지가 미세하게 휘어지는 현상도 방지할 수 있도록 하여 정밀한 레이저 가공을 실시할 수 있는 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 레이저 빔을 생성하여 출력하는 발진기와, 일정한 길이를 가지고 평행하게 배치되는 한 쌍의 메인 베이스와, 상기 메인 베이스 각각에 그 길이 방향으로 전후 이동 가능하도록 설치되는 브리지 지지테이블과, 상기 한 쌍의 메인 베이스에 대해 직교하도록 배치되어 양단부측이 상기 브리지 지지테이블에 각각 지지되도록 설치되는 브리지와, 상기 브리지에 설치되어 상기 발진기로부터 생성되어 출력되는 레이저 빔을 빔 전송수단을 통해 전송받아 가공할 대상물에 조사하는 가공 헤드를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 브리지의 일단부는 브리지 지지테이블중 어느 하나의 브리지 지지테이블에 대해 상기 브리지의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능한 보정수단을 매개로 결합되고, 상기 브리지의 타단부는 나머지의 브리지 지지테이블에 고정 상태로 지지되도록 결합되며, 상기 보정수단은 상기 브리지 지지테이블의 상면과 이에 대응되는 브리지(400)의 하면 중 어느 한 면에 상기 브리지의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 적어도 2개 이상의 보정용 가이드 레일이 메인 베이스의 길이 방향으로 평행하게 배열 설치되고, 나머지 한 면에는 상기 보정용 가이드 레일 각각에 슬라이드 가능하게 결합되는 보정용 가이드 블럭이 설치되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 레이저 가공장치에 따르면, 브리지가 기준 메인 베이스와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스 위를 통과할 때 브리지 지지테이블에 가해지는 주행 저항력이 일정 범위를 초과하더라도 이를 극복하여 브리지가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드의 직진도 유지가 가능하도록 하며, 기준 메인 베이스에 대해 다른 메인 베이스가 평행하게 조립 설치되어 있는지 설치자가 즉시 확인 가능하다.

그리고, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 일직선이 아닌 지그재그 상태로 직진도가 유지되지 않은 상태로 설치되는 경우와, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 대응되는 메인 베이스가 소정 각도(θ) 경사지게 설치되는 경우라도 가공 헤드의 직진도 유지 및 브리지의 원활한 이송을 기대할 수 있다.

그리고, 온도 변화에 따라 브리지의 길이가 늘어나는 팽창 및 줄어드는 수축 현상등의 열변형이 생기더라도 기준 메인 베이스와의 직각도 유지를 지속적으로 유지할 수 있도록 하며, 브리지가 미세하게 휘어지는 현상도 방지할 수 있도록 하여 정밀한 레이저 가공을 실시할 수 있다.

도 1은 일반적인 발진기 개별 설치 타입의 레이저 가공장치의 구성을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 레이저 가공장치의 전체 외관을 도시한 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 구성중 한 쌍의 메인 베이스중 발진기가 탑재된 부분의 메인 베이스의 일부와 브리지 지지테이블 및 발진기 탑재플레이트의 외관을 도시한 외관 사시도.
도 4는 도 3에서 발진기 탑재플레이트에서 발진기를 분리한 상태에서의 외관 사시도.
도 5는 도 4의 상태에서 한 쌍의 브리지 지지테이블상에 브리지를 설치한 상태를 나타낸 외관 사시도.
도 6은 도 5에서 발진기 탑재테이블 반대편에 해당되는 브리지 지지테이블상에 브리지가 설치된 상태를 확대하여 도시한 외관 사시도.
도 7은 도 6의 상태에서 브리지를 분리한 상태를 나타낸 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 레이저 가공장치의 일측면에서 바라본 상태로, 메인 베이스, 브리지 지지테이블, 발진기 탑재플레이트의 배치관계를 나타낸 일측 정면도.
도 9는 본 발명에 의한 레이저 가공장치를 작업장의 바닥면에 콘트리트로 가설한 상태를 나타낸 도면.
도 10은 도 9에 도시된 레이저 가공장치의 평면도.

이하, 본 발명에 의한 레이저 가공장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 레이저 빔을 생성하여 출력하는 발진기(100)와, 이 발진기(100)로부터 생성되어 출력되는 레이저 빔을 빔 전송수단을 통해 전송받아 가공할 대상물(130), 일례로 금속판재에 레이저 빔을 조사하는 가공 헤드(150)를 포함하는 발진기 이동형 레이저 가공장치이다.

본 발명에 적용되는 레이저 가공장치는 가공할 대상물(130)을 절단하는 장치로 주로 사용되지만, 이에 한정하지 않고 적어도 2개의 대상물을 접합하는 용접 장치로도 사용될 수 있음은 물론이다.

그리고 발진기(100)에서 생성되어 출력되는 레이저 빔을 가공 헤드(150)까지 전송하는 빔 전송수단은 레이저 가공장치 분야에서 통상적으로 널리 알려진 기술이어서 그 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 레이저 가공장치는, 크게 메인 베이스(200)(250)와, 브리지 지지테이블(300)(350)과, 브리지(400)와, 발진기 탑재테이블(600)을 포함하여 이루어진다.

상기 메인 베이스(200)(250)는 상호 일정한 이격 거리를 두고 길이 방향으로 평행하게 배치되는 것으로, 일정한 길이를 갖는 한 쌍으로 이루어진다.

이 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)는 동일 평면상, 즉 작업장의 바닥면으로부터 일정 높이 이격되도록 배치된다.

이제까지 언급한 메인 베이스(200)(250)의 길이(L)를 대략 20m하고, 상호 폭 방향으로의 이격 거리(W)를 대략 cm~dm로 함으로써, 초대형 가공물(130)의 절단작업 또는 용접작업을 매우 용이하게 실시할 수 있다.

한편, 상기 브리지 지지테이블(300)(350)은 상기 메인 베이스(200)(250) 각각에 그 길이 방향으로 안내수단을 매개로 하여 전후 이동 가능하도록 설치된다. 여기서, 안내수단은 메인 베이스(200)(250) 각각의 상면에 설치되는 가이드 레일(330)과, 상기 브리지 지지테이블(300)(350)에 설치되어 가이드 레일(330)에 접촉되면서 주행하는 주행 롤러수단(340)으로 이루어진다.

여기서, 주행 롤러수단(340)은 가이드 레일(330)의 상면에 접촉되면서 회전되는 상부 롤러와, 가이드 레일(330)의 좌우 측면에 각각 접촉되면서 회전되는 좌측 롤러와, 우측 롤러로 이루어진다.

그리고 브리지(400)는 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)에 대해 일정한 각도로 교차하도록 배치되어 양단부 측이 브리지 지지테이블(300)(350)에 지지되도록 설치되어 있는데, 바람직하게는 메인 베이스(200)(250)의 배치 방향에 대해 바람직하게 90°(도)의 각도로 배치된다. 그러나 이 브리지(400)를 반드시 90°(도)로 한정하여 배치하지 않고 경사지게 배치할 수 있음은 물론이다.

상기 브리지(400)에는 가공 헤드(150)가 설치되는데, 바람직하게는 브리지(400)에 대해 이의 길이 방향(X축 방향 또는 -X축 방향)으로 전후 이동 가능하게 설치됨과 아울러 Y축 방향으로 가공할 대상물(130)에 대해 높이 조절 가능하게 설치된다. 여기서, 가공 헤드(150)를 이동시키는 구조는 통상적으로 레이저 가공장치 분야에서 널이 알려진 기술이어서 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 본 발명에 의한 레이저 가공장치의 구성인 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)를 작업장의 바닥면에 설치하는 세팅 과정을 설명한다.

한 쌍의 메인 베이스(200)(250)는 각각 대략 5m의 다수의 단위 세그먼트를 길이 방향으로 연속되게 연결하여 전체 길이가 대략 20m가 되게 함으로써 세팅 과정을 완료한다.

세팅 과정의 제1 단계로, 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)중 메인 베이스(200)를 먼저 작업장의 바닥면에 일직선이 되도록 세팅한다. 결국, 기 세팅된 메인 베이스(200)가 기준면이 된다.

다음으로, 세팅 과정의 제2 단계로, 나머지 메인 베이스(250)를 기 설치된 메인 베이스(200) 전체에 대해 평행이 유지되도록 하면서 세팅 설치한다.

이때, 기준면이 되는 메인 베이스(200)에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스(250)중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 일직선이 아닌 지그재그 상태로 직진도가 유지되지 않은 상태로 설치되는 경우와, 기준면이 되는 메인 베이스(200)에 대해 대응되는 메인 베이스(250)가 소정 각도(θ) 경사지게 설치되는 경우가 종종 발생할 수 있다.

본 발명은 이러한 잘못된 세팅으로 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)를 설치한 후, 레이저 가공장치의 나머지 구성요소인 브리지 지지테이블(300)(350) 및 브리지(400)등을 계속적으로 조립 설치하였을 경우에 브리지(400)가 기준 메인 베이스 (200)와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스(250) 위를 통과할 때 브리지 지지테이블(350)에 가해지는 주행 저항력이 일정 범위를 초과하더라도 이를 극복하여 브리지(400)가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드(150)의 직진도 유지를 가능하게 할 수 있다.

따라서, 위에 언급한 바와 같은 장점을 발휘하기 위해 본 발명의 브리지(400)와 브리지 지지테이블(300)은 특이한 방식으로 결합되어 있는바, 브리지(400)의 타단부는 브리지 지지테이블(300)의 상면에 볼트 및 너트 등의 체결수단(미도시)에 의해 고정되고, 브리지(400)의 일단부는 브리지 지지테이블(350)의 상면에 상기 일단부와는 고정 방식이 아닌 다른 방식으로 결합되어 있다.

즉, 상기 브리지(400)의 일단부는 브리지 지지테이(300)(350)블중 어느 하나의 브리지 지지테이블(350)과 결합되되 상기 브리지(400)의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능하게 결합되고, 상기 브리지(400)의 타단부는 나머지의 브리지 지지테이블(300)에 고정 상태로 지지되도록 결합된다.

좀더 상세하게는 브리지 지지테이블(350)의 상면 또는 이에 대응되는 브리지(400)의 하면중 어느 한 면에 가공 헤드(150) 또는 브리지(400)의 이동 방향으로 일정 길이를 갖는 적어도 2개 이상의 보정용 가이드 레일(550)이 메인 베이스(250)의 길이 방향(Z축,-Z축)으로 평행하게 배열 설치되고, 나머지 면에는 보정용 가이드 레일(550) 각각에 슬라이드 가능하게 결합되는 다수의 보정용 가이드 블럭(560)이 설치된다.

여기서, 본 발명의 실시예에서는 보정용 가이드 레일(550)을 2개, 보정용 가이드 블럭(560)을 4개 설치하였는데, 보정용 가이드 레일(550)의 전후측에 각각 보정용 가이드 블럭(560)을 결합 설치하였다.

본 발명의 실시예에서는 보정용 가이드 레일(550)들을 브리지 지지테이블(350)의 상면에 설치하고, 보정용 가이드 블럭(560)들을 브리지(400)의 하면에 설치하는 것을 예로 들었다.

이와 같은 보정용 가이드 레일(550)들 및 보정용 가이드 블록(560)들은 한 쌍의 메인 베이스(250)가 작업장의 바닥면에 상호 일정한 이격 거리를 두고 길이 방향으로 평행하게 설치되지 않았을 경우에 브리지(400)가 메인 베이스(250)의 전 길이에 걸쳐 원활하게 이동하도록 보정하는 보정수단의 일 실시예이다. 이 보정수단의 작용을 설명하면 다음과 같다.

브리지(400)가 기준 메인 베이스(200)와 평행한 구간의 메인 베이스(250) 위를 통과할 때에는 브리지 테이블(350)에 가해지는 주행 저항력이 작용하지 않기 때문에 브리지(400)는 기준 베이스(200)와 직각도를 유지하면서 주행함과 아울러 브리지(400)에 설치된 가공 헤드(150)는 직진도 유지가 가능하다.

부언하면, 브리지 지지테이블(350)이 메인 베이스(250)에 설치된 가이드 레일(330)의 라인을 따라 자연스럽게 이동할 때, 브리지(400)와 브리지 지지테이블(350)이 브리지(400)의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능하게 결합되어 있기 때문에 평행하지 않은 구간에서 한쌍의 보정용 가이드 레일(550)이 보정용 가이드 블럭(560)으로부터 돌출되지 않은 현상, 즉 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)간의 상대 이동이 발생되지 않게 된다.

다음으로, 브리지(400)가 기준 메인 베이스(200)와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스(250) 위를 통과할 때에는 브리지 지지테이블(350)에 주행 저항력이 가해지게 되는데, 이 주행 저항력이 가해지더라도 브리지 지지테이블(350)이 메인 베이스(250) 위를 주행할 수 있다는 것이다.

부언하면, 브리지 지지테이블(350)이 메인 베이스(250)에 설치된 가이드 레일(330)의 라인을 따라 자연스럽게 이동할 때, 브리지(400)와 브리지 지지테이블(350)이 브리지(400)의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능하게 결합되어 있기 때문에 평행하지 않은 구간에서 한쌍의 보정용 가이드 레일(550)이 보정용 가이드 블럭(560)으로부터 수mm 돌출되는 현상, 즉 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)간의 상대 이동이 발생된다. 여기서, 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)간의 상대 이동이 발생이 발생되지 않는다면 브리지 지지테이블(350)에 주행 저항력을 극복할 수 없게 된다.

결국, 브리지(400)가 기준 메인 베이스(200)와 평행하지 않은 구간과 평행한 구간의 메인 베이스(250)를 주행할 때, 즉 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)간의 상대 이동이 생기거나 생기지 않는 현상이 반복적으로 발생된다.

여기서, 본 발명의 보정수단은 기준 메인 베이스(200)에 대해 다른 메인 베이스(250)가 평행하게 조립 설치되어 있는지를 설치자의 시야를 통해 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)간의 상대 이동 발생 유무를 즉시 확인 가능할 수 있으며, 더 나아가 기준 메인 베이스(200)와 평행하지 않은 메인 베이스(250)의 위치를 알아낼 수 있다. 이로써, 설치자는 기준 메인 베이스(200)에 대해 평행하지 않은 구간의 메인 베이스(250)를 다시 조정하게 된다.

따라서, 본 발명은 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 다수의 세그먼트가 서로 직선으로 연결된 메인 베이스중 임의의 위치에서 서로 이웃하는 세그먼트가 일직선이 아닌 지그재그 상태로 직진도가 유지되지 않은 상태로 설치되도록 조립 설치하거나, 기준면이 되는 메인 베이스에 대해 대응되는 메인 베이스가 소정 각도(θ) 경사지게 설치되도록 조립 설치하여도 브리지(400)가 기준 메인 베이스(200)와 평행하지 않은 구간의 메인 베이스(250) 위를 통과할 때 브리지 지지테이블(350)에 가해지는 일정 크기의 주행 저항력을 극복하여 브리지(400)가 원활하게 이동할 수 있으며, 부가적으로 브리지에 설치된 가공 헤드(150)의 직진도 유지를 가능하게 할 수 있다.

결국, 기준면이 되는 메인 베이스(200)에 대응되는 다른 메인 베이스(250)의 설치 작업에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.

한편, 본 발명은 전술한 작용 효과 이외에도, 온도 변화에 따라 브리지의 길이가 늘어나는 팽창 및 줄어드는 수축 현상등의 열변형이 생기더라도 기준 메인 베이스와의 직각도 유지를 지속적으로 유지할 수 있도록 하며, 브리지가 미세하게 휘어지는 현상도 방지할 수 있다.

즉, 온도 변화에 따라 브리지(400)의 길이가 팽창 또는 수축되는데, 이때, 보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블럭(560)이 서로 상대 이동이 가능하게보정용 가이드 레일(550)과 보정용 가이드 블록(560)으로 결합되어 있기 때문에 브리지(400)가 미세하게 휘어지는 현상이 발생하지 않아 기준 메인 베이스(200)와의 직각도 유지를 지속적으로 유지할 수 있게 됨으로 인해 가공 헤드(150)가 항상 지령된 위치로 이동할 수 있어 정밀한 레이저 가공을 실시할 수 있다.

이제까지는 본 발명의 주요 구성에 대해 설명하였으며, 이하는 본 발명이 적용되는 레이저 가공장치의 구성에 대해 설명한다.

상기 발진기 탑재테이블(600)은, 발진기(100)를 탑재하기 위한 것으로, 상기 브리지 지지테이블(300)(350) 중 적어도 어느 하나의 브리지 지지테이블에(300) 탑재되게 설치되되, 이에 대해 상기 메인 베이스(200)(250)의 길이 방향으로 전후 이동 가능하도록 설치된다.

여기서, 상기 브리지 지지테이블(300)(350) 모두에 발진기 탑재테이블(600)이 탑재되도록 설치할 경우에는 이 브리지 지지테이블(300)(350)의 길이(Z축 방향또는 -Z축 방향)를 동일하게 하면 되지만, 브리지 지지테이블(300)(350) 중 어느 하나인 부재번호 300에 해당되는 브리지 지지테이블에만 발진기 탑재테이블(600)을 탑재하여 설치할 경우에는 이 브리지 지지테이블(300)의 길이(Z축 방향)를 다른 브리지 지지테이블(350)의 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 발진기 탑재테이블(600)을 브리지 지지테이블(300)(350)에 모두 탑재하여 설치하는 경우에는 발진기(100)를 2대를 탑재하여 레이저 가공을 실시할 수 있는 것으로, 이 경우에는 일례로 브리지(400)의 전후측(Z축 방향, -Z축 방향)에 가공 헤드(150)를 각각 설치하여 가공물(130)에 대한 가공 능률을 보다 향상시킬 수 있다. 즉 더블 가공 헤드를 구현함으로써 동일한 형상을 반복 가공할 때 가공 시간을 단축할 수 있는 이점도 있다.

이상과 같이 구성된 발진기 이동형 레이저 가공장치는 전체 설치면적이 종래기술에 비해 절반 정도 감소하도록 제작함으로써, 작업장의 공간 활용도를 극대화시킬 수 있게 된다.

그리고, 현위치에서 다른 위치로의 급가속 이동시 또는 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시 발진기에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기와, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등을 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기 등 어떠한 타입의 발진기라도 전혀 지장을 받지 않고 발진기 탑재테이블(600)에 탑재할 수 있는 등 호환성이 우수하다.

부언하면, 현재 제품화되어 있는 레이저 발진기 내부의 구조적인 특성을 고려하여 개발된 것으로, 브리지(400)를 현위치에서 다른 위치로의 급가속 이동시 또는 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시 발진기에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기(100)에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기와, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등이 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기를 성능 및 가격 측면을 고려하여 어떠한 타입의 발진기라도 전혀 지장을 받지 않고 탑재할 수 있는 것이다.

즉, 전술한 두 가지 타입의 발진기 중 어떠한 타입의 발진기라도 전혀 지장을 받지 않고 탑재하여 레이저 가공을 실시할 수 있는 공용 탑재수단을 구비하고 있는 것으로, 이 공용 탑재수단은 메인 베이스(200)(250)에 탑재된 상태에서 그 길이 방향으로 일정 거리 이동 가능한 발진기 탑재테이블(600)이다.

한편, 브리지 지지테이블(300)(350)이 이동되도록 구동시키는 브리지 지지테이블 구동수단과, 발진기 테이블(600)이 이동되도록 구동시키는 발진기 탑재테이블 구동수단을 더 포함하여 구성할 수 있다.

상기 브리지 지지테이블 구동수단은, 브리지 지지테이블(300)(350)이 이동되도록 구동시키는 역할을 한다. 부언하면, 브리지 지지테이블(300)(350)이 메인 베이스(200)(250)를 따라 Z축 방향 또는 -Z축 방향(메인 베이스의 길이 방향)으로 이동되도록 구동시키는 것이다.

상기 발진기 테이블 구동수단은 브리지 지지테이블에 대해 발진기 탑재테이블(600)이 메인 베이스(200)(250)를 따라 Z축 방향(메인 베이스의 길이 방향)으로 이동되도록 구동시키는 것이다.

이와 같은 브리지 지지테이블 구동수단과 발진기 탑재테이블 구동수단의 작용을 아래에 설명한다.

브리지(400)가 가공할 대상물(130) 위의 임의의 위치에 정지된 상태에서, 브리지 지지테이블 구동수단 및 발진기 탑재테이블 구동수단을 각각 미 도시된 제어수단에 의해 개별적으로 구동되도록 제어한다. 여기서, 정지 상태에 있는 브리지(400)는 실질적으로 브리지 지지테이블 구동수단에 의해 가공할 대상물(130) 위를 따라 이동하게 된다.

그런데, 발진기 테이블(600)이 브리지 지지테이블(300)에 탑재된 상태에서 일정 거리 이동하게 설치되어 있기 때문에 브리지 지지테이블(300)과 발진기 탑재테이블(600) 간의 설정된 거리를 유지하도록 발진기 탑재테이블 구동수단이 구동되도록 제어한다.

즉, 브리지(400)가 Z축 방향 또는 -Z축 방향으로 이동하더라도, 항상 브리지 지지테이블 상에서 발진기 탑재테이블(600)의 현 위치를 제어한다.

부언하면, 브리지(400)는 브리지 지지테이블(300)(350)과 함께 Z축 방향 또는 -Z축 방향으로 이동할 때, 발진기 탑재테이블(600)은 브리지 지지테이블(300)(350)에 가까워지거나, 브리지 지지테이블(300)(350)로부터 멀어지거나 하는 이동 과정을 반복하게 된다.

따라서, 상기와 같은 제어방법으로 인해, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등이 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기(100)를 발진기 탑재테이블(600)에 탑재하여 레이저 가공을 실시할 수 있다.

한편, 브리지(400)를 현위치에서 다른 위치로의 급가속 이동시 또는 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시 발진기에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기(100)를 발진기 탑재테이블(600)에 탑재하여 레이저 가공을 실시하고자 하는 경우에서의 브리지 지지테이블 구동수단 및 발진기 탑재테이블 구동수단의 제어방법은 경고음이 발생하지 않는 발진기를 탑재하여 제어하는 방법과 유사하지만 다음과 같은 점이 차이점이 있다.

즉, 브리지(400)를 정지상태에서 급가속 이동시, 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시에 실질적으로 브리지(400)의 이동 가속도보다 작은 가속도로 발진기 탑재테이블 구동수단을 구동 제어하여 발진기 탑재테이블(600)을 상기 브리지 지지테이블(300)에 대해 상대적으로 이동시키는 것이다. 이 경우 발진기 탑재테이블(600)을 이동시키는 가속도는 발진기(100)의 경고음이 발생하지 않을 정도이면 된다.

한편, 전술한 기본 구성에서 브리지 지지테이블(300)(350)이 이동되도록 구동시키는 브리지 지지테이블 구동수단과, 발진기 탑재테이블이 브리지 지지테이블(300)에 고정되도록 하거나 고정된 상태로부터 해제되도록 하는 고정/해제수단을 더 포함하는 실시 예로도 구성함으로써, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등이 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기(100)를 발진기 탑재테이블(600)에 탑재하여 레이저 가공을 할 수 있다.

그리고, 브리지 테이블 구동수단과 발진기 탑재테이블 구동수단을 구성한 실시 예에서 발진기 탑재테이블(600)이 브리지 지지테이블(300)에 고정되도록 하거나 고정된 상태로부터 해제되도록 하는 고정/해제수단을 더 포함하는 실시 예로도 구성함으로써, 현위치에서 다른 위치로의 급가속 이동시 또는 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시 발진기에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기와, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등을 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기 등 어떠한 타입의 발진기라도 전혀 지장을 받지 않고 탑재할 수 있는 등 호환성이 우수하다.

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이제까지 설명한 실시 예에서, 상기 브리지 지지테이블 구동수단은, 바람직한 일 실시 예로, 상기 메인 베이스(200)(250) 각각에 그 길이 방향을 따라 형성된 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)와, 상기 브리지 지지테이블(300)(350) 각각에 설치되어 상기 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)에 기어 결합되도록 모터축에 제1 피니언 기어부재가 설치된 제1 구동모터(520)로 이루어진다.

상기 브리지 지지테이블 구동수단은 상기 메인 베이스(200)(250)의 상면 중앙에 위치된다. 즉, 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)를 메인 베이스 (200)(250) 각각의 상면 중앙에 설치됨과 아울러 메인 베이스(200)(250)의 길이 방향으로 전체에 걸쳐 설치된다.

여기서, 브리지 지지테이블 구동수단은 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)와, 제1 구동모터(520)로 반드시 한정되지 않고, 자력을 이용하여 직선 이동하는 리니어 모터 방식을 적용할 수 있다는 것을 밝혀둔다.

다음으로, 발진기 탑재테이블 구동수단은, 상기 발진기 탑재테이블(600)에 착탈 가능하게 설치되며 상기 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)중 적어도 어느 하나에 기어 결합되도록 모터축에 제2 피니언 기어부재가 설치된 제2 구동모터(720)로 이루어진다. 즉 브리지 지지테이블 구동수단의 제1 구동모터(520)와 발진기 탑재테이블 구동수단의 제2 구동모터(720)의 구동시 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)를 공용으로 사용함으로써, 제조 원가의 절감 효과를 기대할 수 있다.

여기서, 상기 브리지 지지테이블(300)과 상기 발진기 탑재테이블(600)이 개별 이동 구동되도록, 상기 브리지 지지테이블 구동수단과 상기 발진기 탑재테이블 구동수단은 제어수단(미도시)에 의해 개별 제어된다. 즉, 브리지 지지테이블 구동수단과 상기 발진기 탑재테이블 구동수단을 각각 구성하는 제1 구동모터(520)와 제2 구동모터(720)는 제어수단(미도시)에 의해 개별 제어된다.

한편, 상기 발진기 탑재테이블 구동수단 역시 브리지 지지테이블 구동수단과 마찬가지로 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)와, 제2 구동모터(720)로 반드시 한정되지 않고, 자력을 이용하여 직선 이동하는 리니어 모터 방식을 적용할 수 있다는 것을 밝혀둔다.

이와 같이 구성된 브리지 지지테이블 구동수단 및 발진기 탑재테이블 구동수단의 세부적인 실시 예에 대한 작용을 설명하기로 한다.

브리지(400)가 가공할 대상물(130) 위의 임의의 위치에 정지된 상태에서, 브리지 지지테이블 구동수단 및 발진기 탑재테이블 구동수단을 각각 구성하는 제1 구동모터(520)와 제2 구동모터(720)가 미 도시된 제어수단에 의해 개별적으로 구동되도록 제어한다. 여기서, 정지 상태에 있는 브리지(400)는 실질적으로 제1 구동모터(520)의 구동에 의해 가공할 대상물(130) 위를 따라 이동하게 된다.

그런데 본 발명은 발진기 탑재테이블(600)이 브리지 지지테이블(300)에 탑재된 상태에 일정 거리 이동 가능하게 설치됨과 아울러 제2 구동모터(720)의 모터축에 설치된 제2 피니언 기어부재가 브리지 지지테이블용 래크 기어부재(510)에 기어 결합되어 있기 때문에 브리지 지지테이블(300)과 발진기 탑재테이블(600) 간의 설정된 거리를 유지하도록 제2 구동모터(720)의 구동을 제어한다. 즉, 브리지(400)가 Z축 방향 또는 -Z축 방향으로 제1 구동모터(520)에 의해 이동하더라도 항상 제2 구동모터(720)의 구동력을 제어하여 브리지 지지테이블(300)(350)상에서 발진기 탑재테이블(600)의 현 위치를 제어한다.

한편, 브리지(400)를 현위치에서 다른 위치로의 급가속 이동시 또는 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시 발진기에 이상이 있다는 경고음이 발생하는 구조적 특성을 가진 타입의 발진기(100)를 발진기 탑재테이블(600)에 탑재하여 레이저 가공을 하고자 하는 경우에서의 제1 및 제2 구동모터(520)(720)의 제어방법은 경고음이 발생하지 않는 발진기를 탑재하여 제어하는 방법과 유사하지만 다음과 같은 점이 차이점이 있다.

즉, 브리지(400)를 정지상태에서 급가속 이동시, 등속 이동 상태에서 급감속 정지시 또는 등속 상태에서 급가속 이동시에 실질적으로 브리지(400)를 이동시키는 제1 구동모터(520)의 가속도보다 작은 가속도로 제2 구동모터(720)를 구동 제어하여 발진기 탑재테이블(600)을 상기 브리지 지지테이블(300)에 대해 상대적으로 이동시키는 것이다. 이 경우 발진기 탑재테이블(600)을 이동시키는 가속도는 발진기(100)의 경고음이 발생하지 않을 정도이다.

이상 설명한 바와 같이, 전술한 두 가지 타입의 발진기 중 어떠한 타입의 발진기라도 전혀 지장을 받지 않고 탑재하여 레이저 가공을 실시하는 제어방법을 제1 및 제2 구동모터(520)(720)를 예로 들어 설명하였지만, 자력을 이용하여 직선 이동하는 리니어 모터 방식 적용한 경우에도 동일한 제어방법으로 제어할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 발진기 탑재테이블(600)에 상기 제2 구동모터(720)의 장착 여부에 따라, 상기 고정/해제수단에 의해 상기 브리지 지지테이블(300)이 발진기 탑재테이블(600)에 고정되도록 하거나 고정된 상태로부터 해제되도록 하되, 상기 제2 구동모터(720)의 미장착시에는 상기 고정/해제수단에 의해 상기 브리지 지지테이블(300)이 상기 발진기 탑재테이블(600)에 고정되도록 하고, 상기 제2 구동모터(720)의 장착시에는 상기 고정/해제수단에 의해 상기 브리지 지지테이블(300)이 상기 발진기 탑재테이블(600)에 고정된 상태로부터 해제되도록 구성할 수 있음은 물론이다.

부언하면, 상기 제2 구동모터(720)의 미장착시, 상기 고정/해제수단에 의해 상기 브리지 지지테이블(300)이 상기 발진기 탑재테이블(600)에 고정되도록 하는데, 이렇게 함으로써, 어떠한 속도로 이동하여도 경고음 등이 발생하지 않는 특성을 가진 타입의 발진기(100)를 탑재하여 레이저 가공을 실시할 수 있다.

이 경우에는 발진기(100)는 브리지(400)와 함께 이동하게 된다.

100: 발진기 150 : 가공 헤드
200,250 : 메인 베이스 300,350 : 브리지 지지테이블
400 : 브리지
510 : 브리지 지지테이블용 래크 기어부재 520 : 제1 구동모터
600 : 발진기 탑재테이블
720 : 제2 구동모터
730 : 제2 피니언 기어부재

Claims

레이저 빔을 생성하여 출력하는 발진기(100)와, 일정한 길이를 가지고 평행하게 배치되는 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)와, 상기 메인 베이스(200)(250) 각각에 그 길이 방향으로 전후 이동 가능하도록 설치되는 브리지
지지테이블(300)(350)과, 상기 한 쌍의 메인 베이스(200)(250)에 대해 직교하도록 배치되어 양단부측이 상기 브리지 지지테이블(300)(350)에 각각 지지되도록 설치되는 브리지(400)와, 상기 브리지(400)에 설치되어 상기 발진기(100)로부터 생성되어 출력되는 레이저 빔을 빔 전송수단을 통해 전송받아 가공할 대상물(130)에 조사하는 가공 헤드(150)를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서,
상기 브리지(400)의 일단부는 브리지 지지테이블(300)중 어느 하나의 브리지 지지테이블(350)에 대해 상기 브리지(400)의 길이 방향으로 서로 슬라이드 이동 가능한 보정수단을 매개로 결합되고, 상기 브리지(400)의 타단부는 나머지의 브리지 지지테이블(300)에 고정 상태로 지지되도록 결합되며,
상기 보정수단은 상기 브리지 지지테이블(350)의 상면과 이에 대응되는 브리지(400)의 하면 중 어느 한 면에 상기 브리지(400)의 길이 방향으로 일정 길이를 갖는 적어도 2개 이상의 보정용 가이드 레일(550)이 메인 베이스(250)의 길이 방향으로 평행하게 배열 설치되고, 나머지 한 면에는 상기 보정용 가이드 레일(550) 각각에 슬라이드 가능하게 결합되는 보정용 가이드 블럭(560)이 설치되어 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
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