KR101840669B1 - 비접촉식 파티클 석션장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 가공선상을 기준으로 서로 이격되어 대칭으로 배치하는 한 쌍의 챔버와, 상기 한 쌍의 챔버들의 서로 마주보는 근접면에 각각 설치되어, 고압의 에어를 상기 챔버들의 이격 틈으로 분사하는 한 쌍의 에어커튼수단과, 상기 한 쌍의 챔버들 각각의 하부에 구비되고, 고압의 기류를 제공하여 주위공기와 레이저 가공 중 가공선상에서 발생하는 미립자 및 연기를 상기 챔버들의 내부로 유도하면서 흡입되도록 하는 한 쌍의 에어블레이드, 및 상기 한 쌍의 챔버 일측에 각각 형성되고, 각각의 챔버 내로 흡입된 주위공기와 미립자 및 연기를 외부로 배출되도록 배기관이 연결되는 배기포트를 포함하여, 레이저 가공시 발생하는 미립자와 연기의 수집 및 배출이 원활하게 실시할 수 있어, 레이저 가공장치의 가동률이나, 작업성 및 생산성을 크게 높일 수 있고, 레이저 가공선상으로 분사되는 에어커튼과 코안다 효과를 활용하여 기류의 움직임을 챔버 내로 유도시킴으로써, 레이저를 이용하여 피처리가공물을 가공할 때 발생하는 파티클이 가공물 상에 잔류하거나, 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 비접촉식 파티클 석션장치를 제공한다.

Description

비접촉식 파티클 석션장치{Contactless particle suction device}

본 발명은 레이저, 플라즈마, 초음파 용접 등과 같은 비접촉식 가공장치와 연동하여, 가공시 피가공물에서 발생하는 연기 및 미립자를 집진하여 제거하는 비접촉식 파티클 석션장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공선상으로 에어커튼을 분사하면서 가공시 발생한 연기 및 미립자가 판 형태의 챔버 하부를 통해 내부로 유입되는 새로운 형태의 흡입 기류를 구현함으로써, 가공시 발생하는 연기 및 미립자의 효율적인 수집 및 배출이 이루어지도록 한 비접촉식 파티클 석션장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 가공기를 이용한 가공물 가공작업이 효율적으로 이루어지기 위해서는 레이저광의 에너지가 가공부위를 가열하여 에너지 손실없이 증발시키는데 쓰여야 하는데, 증발된 플라즈마 상태의 기체가 상당한 고압의 상태로 절단면 부근에 남아 레이저광 에너지를 흡수하고, 또한 증발된 기체가 렌즈 면에 증착되어 광학계의 성능을 떨어뜨리게 되므로 헤드의 측면에서 레이저광을 흡수 및 반사시키지 않는 기체 즉 산소등과 같은 기체를 고압으로 분출하여 발생된 기체를 가공 부위로부터 제거한다.

이때 헤드의 측면에서 분사되는 기체에 의해서 가공부위에서 제거된 분진 및 기체는 작업장의 공기로 확산이 촉진되어 작업장의 환경을 빨리 오염시키고 작업능률을 저하시키며, 또한 인체에 유해한 기체 및 분진에 의해 작업자의 건강을 해치게 되는 폐단이 있었고, 더불어 제거되지 않은 미립자 등이 가공물 표면에 용착이 되어 제거되지 않는 문제점을 가지고 있었다.

이러한, 이유로 종래에는 공개특허 제10-2009-0030823호(2009.03.25)와 같이 레이저 가공시 발생되는 분진의 효율적인 배출을 위하여 석션후드 본체의 내부로 여러 방향에서 외부공기가 유입되는 방식을 구현함으로써, 분진이 레이저 헤드의 렌즈까지 상승하지 못하고 석션후드 본체의 배출관을 통해 원활히 배출되도록 할 수 있는 레이저 컷팅 장비의 석션후드를 제공하였다.

하지만, 종래의 기술 역시, 석션후드의 경우 밀폐된 공간에서 집진장치와 에어 노즐에 의존하여 레이저 가공시 발생하는 많은 분진을 흡입하여 외부로 배출하다 보니 분진 및 연기가 가공선상에서 맴돌면서 잔류하는 문제가 발생하였다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이 피가공물의 표면에서 에어나이프 및 집진챔버를 배치하여 연기 및 분진(미립자)을 제거하였는데, 이때 상기 에어나이프는 피가공물의 표면으로 에어를 사선으로 분사하여, 상기 피가공물의 표면을 일측에서 타측으로 쓸듯이 유동하는 기류를 형성하고, 상기 집진챔버는 상기 에어나이프와 간격을 두고 피가공물의 표면 상에서 상기 피가공물의 표면을 따라 유동하는 기류를 수직선상으로 흡입하여, 연기 및 분진을 집진하였으나, 상기 피가공물의 표면을 코안다 효과에 의해 유동하는 기류의 유속이 매우 빨라 집진챔버가 제대로 흡입하지 못해 분진이 제대로 제거되지 않는 문제점을 안고 있었다.

본 발명은 한 쌍의 챔버를 가공선상을 기준으로 대칭으로 이격 배치하고, 이격 틈을 통해 바 형태의 에어커튼을 가공선상으로 제공하여, 가공시 피가공물에서 발생하는 연기와 미립자의 수집 및 배출이 원활하게 실시되어, 비접촉식 가공장치의 가동률이나, 작업성 및 생산성을 크게 높일 수 있고, 피처리가공물을 가공할 때 발생하는 미립자 등이 잔류하거나, 가공물 상에 안착 되기 전 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 비접촉식 파티클 석션장치를 제공한 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 비접촉식 파티클 석션장치는 피가공물의 가공선상을 기준으로 서로 이격되어 대칭으로 배치하는 한 쌍의 챔버와, 상기 한 쌍의 챔버들의 서로 마주보는 근접면에 각각 설치되어, 고압의 에어를 상기 챔버들의 이격 틈으로 분사하는 한 쌍의 에어커튼수단과, 상기 한 쌍의 챔버들 각각의 하부에 구비되고, 고압의 기류를 제공하여 주위공기와 가공 중 가공선상에서 발생하는 연기 및 미립자를 상기 챔버들의 내부로 유도하면서 흡입되도록 하는 한 쌍의 에어블레이드 및 상기 한 쌍의 챔버 일측에 각각 형성되고, 각각의 챔버 내로 흡입된 주위공기와 연기 및 미립자를 외부로 배출되도록 배기관이 연결되는 배기포트를 포함한다.

이때, 본 발명에 따른 상기 한 쌍의 챔버들의 근접면을 기준으로 양측에 각각 구비되어, 상기 한 쌍의 챔버들의 사이 간격을 조절하는 간격조절구를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 에어블레이드는 고압의 에어를 분사하는 제1블레이드노즐과, 상기 제1블레이드노즐의 전방 상에는 코안다 효과를 발생하는 제2둥근면을 형성하여, 상기 제1블레이드노즐에서 분사된 고압의 에어가 상기 제2둥근면에 의해 형성된 코안다 효과로 발생한 음압의 기류에 의해 파거공물에서 가공 중에 발생하는 연기 및 미립자가 상기 챔버들의 내부로 유도되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 에어커튼수단은 압축에어를 분사하는 복수 개의 노즐과, 상기 챔버의 근접면 측에 수직으로 구비되어 근접면을 이루고, 길이방향을 따라 상기 노즐이 일정한 간격으로 배치되며, 상기 노즐들에서 분사된 압축에어가 가공선상을 향해 하향 분사되도록 상기 노즐이 배치된 곳에 사선으로 가이드공을 형성한 가이드부재를 포함할 수 있다.

더불어, 본 발명에 따른 상기 에어커튼수단은 상기 챔버의 근접면 측 상에 구비되어, 고압의 에어를 분사하는 제2블레이드노즐과, 상기 제2블레이드노즐의 전방에 형성되어, 상기 제2블레이드노즐 고압의 에어를 코안다 효과로 하향 굴절시켜 레이저 가공선상으로 유도하는 제2둥근면을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 비접촉식 파티클 석션장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 한 쌍의 챔버를 가공선상을 기준으로 대칭으로 이격 배치하고, 이격 틈을 통해 바 형태의 에어커튼을 가공선상으로 제공하여, 가공시 피가공물에서 발생하는 연기와 미립자의 수집 및 배출이 원활하게 실시되어, 비접촉식 가공장치의 가동률이나, 작업성 및 생산성을 크게 높일 수 있는 효과가 있다.

둘째, 가공선상으로 분사되는 에어커튼과 에어나이프의 코안다 효과를 활용하여 기류의 움직임을 가공선상에서 챔버 내로 유도시킴으로써, 피처리가공물을 가공할 때 발생하는 미립자 등이 잔류하거나, 가공물 상에 안착 되기 전 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래에 에어나이프 및 집진챔버를 이용하여 연기 및 분진(미립자)을 제거하는 상태를 예시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시에 따른 비접촉식 파티클 석션장치를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에 따른 비접촉식 파티클 석션장치를 평면에서 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 비접촉식 파티클 석션장치의 작동 상태를 보인 예시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시에 따른 비접촉식 파티클 석션장치의 작동 상태를 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 레이저가 조사되는 방향과 같은 방향으로 에어커튼을 제공하여 미립자 및 연기가 챔버의 하부를 통해 내부로 유입되는 새로운 형태의 흡입 기류를 구현함으로써, 레이저 가공시 발생하는 미립자 및 연기의 효율적인 수집 및 배출이 이루어지도록 한 비접촉식 파티클 석션장치에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.(본 발명의 일 실시예를 레이저 가공장치에 한정하여 설명하나, 가공장치를 이에 한정하지 않고, 플라즈마, 초음파 용접 등과 같은 비접촉식 가공장치이면 모두 적용 가능하다.)

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시에 따른 레이저 가공장치의 파티클 석션장치는 챔버(100)와, 에어커튼수단(200), 에어블레이드(300)를 포함하는데, 먼저 상기 챔버(100)는 한 쌍으로 구비하는 것이 바람직하고, 상기 한 쌍의 챔버(100)들은 각각 외측면들 중 서로 마주보는 면을 근접면(101)으로 하며, 상기 챔버들의 근접면(101)들은 일정한 거리를 두고 서로 마주보도록 이격 배치되어, 레이저 가공선상을 중심으로 상기 한 쌍의 챔버(100)가 대칭을 이루도록 배치된다.

이때, 상기 한 쌍의 챔버(100)들의 근접면(101)과 대향진 면에는 각각의 챔버(100) 내로 흡입되어 수집된 주위공기와 미립자 및 연기를 외부로 배출되도록 배기관(도시하지 않음)이 연결되는 배기포트(102)를 구비한다.

그리고 상기 한 쌍의 챔버(100)들의 근접면(101)을 기준으로 좌,우 양측에는 깨끗한 외부공기를 상기 에어커튼수단(200) 및 에어블레이드(300)로 인입시키는 흡기포트(103)를 각각 구비하며, 또한 상기 한 쌍의 챔버(100)들의 좌,우 양측은 'T'자 형태의 간격조절구(110)를 복수 개의 볼트로 결합한다.

여기서, 상기 간격조절구(110)는 상기 한 쌍의 챔버(100)들의 사이 간격을 조절할뿐만 아니라, 서로 이격되어 대칭을 이루는 챔버(100)들에 의해 형성된 이격 틈 좌,우 양단을 폐쇄하여 레이저 가공선상에서 발생하는 미립자 및 연기를 이격 틈 좌,우 양단을 통해 외부로 유출되지 않도록 한다.

그리고 상기 한 쌍의 챔버(100)들의 서로 마주보는 근접면(101)에는 각각 에어커튼수단(200)을 구비하는데, 상기 에어커튼수단(200)은 고압의 에어를 이격 틈으로 분사한다.

이때, 본 발명의 일 실시에 따른 상기 에어커튼수단(200)은 상기 챔버(100)의 근접면 측에 수직으로 구비되어 근접면을 이루는 가이드부재(210)를 포함하고, 상기 가이드부재(210)에는 상기 흡기포트(103)를 통해 인입된 에어를 분사하는 복수 개의 노즐(210)이 길이방향을 따라 일정한 간격으로 배치되며, 상기 노즐(210)들에서 분사된 에어가 가공선상을 향해 하향 분사되도록 사선으로 가이드공(221)을 형성한다.

따라서 상기 노즐(210)에서 에어가 분사되면, 상기 가이드부재(220)의 가이드공(221)을 통해 에어가 외부로 분사되는데, 이때 상기 가이드공(221)이 가공선상을 향해 사선으로 형성되어 있어, 상기 노즐(210)에서 분사된 에어는 상기 챔버(100)들의 이격 틈으로 분사하되, 레이저가 조사되는 방향과 같은 방향으로 분사되어, 레이저 가공 중에 발생하는 미립자 및 연기가 외부로 유출되지 않게 차단하는 바 형태의 에어커튼을 생성한다.

또한, 본 발명의 다른 실시에 따른 에어커튼수단(200)은 상기 가이드부재(210)의 길이방향을 따라 중공을 형성하고, 상기 중공에는 일정한 간격으로 복수 개의 가이드공(211)과 연결되며, 상기 중공의 좌,우 양측단은 고압의 에어를 분사하는 노즐(210)을 결합하여, 상기 노즐(210)에서 분사된 에어는 중공을 따라 복수 개의 가이드공(211)을 통해 상기 챔버(100)들의 이격 틈으로 분사되어, 레이저 가공 중에 발생하는 미립자 및 연기가 외부로 유출되지 않게 차단하는 바 형태의 에어커튼을 생성한다.

더불어, 본 발명의 또 다른 실시에 따른 상기 에어커튼수단(200)은 상기 챔버(100)의 근접면 측 상에 고압의 에어를 분사하는 제2블레이드노즐(230)을 구비하고, 상기 제2블레이드노즐(230)의 전방에는 제2둥근면(231)을 형성하여, 상기 제2둥근면(231)이 제2블레이드노즐(230) 고압의 에어를 코안다 효과로 하향 굴절시켜 레이저 가공선상으로 유도한다.

따라서 상기 제2블레이드노즐(230)에서 분사된 에어는 코안다 효과로 제2둥근면(231)을 따라 상기 챔버(100)들의 이격 틈으로 분사되어, 레이저 가공 중에 발생하는 미립자 및 연기가 외부로 유출되지 않게 차단하는 에어커튼을 생성한다.

그리고, 상기 한 쌍의 챔버(100)들 각각의 하부에는 에어블레이드(300)를 구비하는데, 상기 에어블레이드(300)는 가공선상 주변에 음압의 기류를 제공하여 주위공기와 레이저 가공 중에 발생하는 미립자 및 연기가 챔버(100)들의 내부로 유동시켜 흡입되도록 한다.

이때 상기 에어블레이드(300)는 상기 챔버(100)의 하부에 배치되는데, 보다 상세하게는 상기 에어커튼수단(200) 가이드부재의 후방 하부에 위치하고, 상기 에어블레이드(300)에는 고속고압의 에어를 분사하는 블레이드노즐(301)을 포함한다.

그리고 상기 블레이드노즐(301)의 전방 상에는 코안다 효과를 발생하는 둥근면(302)을 형성하는데, 상기 블레이드노즐(301)에서 고속고압의 에어가 분사되면, 상기 블레이드노즐(301)의 전방 상에 형성된 둥근면(302)에 의해 코안다 효과가 발생하여 분사된 에어가 둥근면(302)을 따라 챔버의 내부로 유동한다.

이때, 상기 둥근면(302)을 이용한 코안다 효과로 상기 에어커튼수단(200) 가이드부재(210)의 후방과 상기 에어블레이드(300) 사이 공간에 음압의 기류가 발생하여, 상기 공간을 통해 챔버(100) 하부 및 레이저 가공선상에 존재하는 주변 에어들과 레이저가공에 의해 발생한 미립자와 연기가 음압의 기류를 따라 유동하여 상기 챔버(100) 내로 흡입된다.

상기한 기능에 의해 흡인된 미립자와 연기는 상기 챔버(100)의 일측에 구비된 배출포트(102)에 연결되는 배기관을 통해 별도의 처리장치에서 처리된 후, 외부로 배기가 배출된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 챔버 101: 근접면
102: 배기포트 103: 제1흡기포트
104: 제2흡기포트 110: 간격조절구
200: 에어커튼수단 210: 가이드부재
211: 가이드공 220: 노즐
300: 에어블레이드 301: 블레이드노즐
302: 둥근면

Claims (5)

1. 피가공물의 가공선상을 기준으로 서로 이격되어 대칭으로 배치하는 한 쌍의 챔버;
   상기 한 쌍의 챔버들의 서로 마주보는 근접면에 각각 설치되어, 고압의 에어를 상기 챔버들의 이격 틈으로 분사하는 한 쌍의 에어커튼수단;
   상기 한 쌍의 챔버들 각각의 하부에 구비되고, 고압의 기류를 제공하여 주위공기와 가공 중 가공선상에서 발생하는 연기 및 미립자를 상기 챔버들의 내부로 유도하면서 흡입되도록 하는 한 쌍의 에어블레이드;
   상기 한 쌍의 챔버 일측에 각각 형성되고, 각각의 챔버 내로 흡입된 주위공기와 연기 및 미립자를 외부로 배출되도록 배기관이 연결되는 배기포트; 및
   상기 한 쌍의 챔버들의 근접면을 기준으로 양측에 각각 구비되어, 상기 한 쌍의 챔버들의 사이 간격을 조절하는 간격조절구를 포함하는 비접촉식 파티클 석션장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어블레이드는
   고압의 에어를 분사하는 제1블레이드노즐과;
   상기 제1블레이드노즐의 전방 상에는 코안다 효과를 발생하는 제2둥근면을 형성하여, 상기 제1블레이드노즐에서 분사된 고압의 에어가 상기 제2둥근면에 의해 형성된 코안다 효과로 발생한 음압의 기류에 의해 파거공물에서 가공 중에 발생하는 연기 및 미립자가 상기 챔버들의 내부로 유도되도록 하는 비접촉식 파티클 석션장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어커튼수단은
   압축에어를 분사하는 복수 개의 노즐과;
   상기 챔버의 근접면 측에 수직으로 구비되어 근접면을 이루고, 길이방향을 따라 상기 노즐이 일정한 간격으로 배치되며, 상기 노즐들에서 분사된 압축에어가 가공선상을 향해 하향 분사되도록 상기 노즐이 배치된 곳에 사선으로 가이드공을 형성한 가이드부재를 포함하는 비접촉식 파티클 석션장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어커튼수단은
   상기 챔버의 근접면 측 상에 구비되어, 고압의 에어를 분사하는 제2블레이드노즐과;
   상기 제2블레이드노즐의 전방에 형성되어, 상기 제2블레이드노즐에서 분사된 고압의 에어를 코안다 효과로 하향 굴절시켜 레이저 가공선상으로 유도하는 제2둥근면을 포함하는 비접촉식 파티클 석션장치.

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