KR101968260B1 - 레이저 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레이저 가공장치는, 금속체 가공물을 가공하기 위한 레이저광을 발생시키는 레이저광발생부재와, 상기 레이저광발생부재를 거치시키는 거치부재와, 상기 거치부재를 X, Y 방향으로 이동시키기 위한 구동부와, 상기 구동부를 지지하면서 피가공물을 거치시키기 위한 스테이지부를 포함하는 레이저 가공장치로서, 상기 스테이지부에는 피가공물을 지지하기 위한 피가공물지지부재가 배치되되, 상기 피가공물지지부재는 파이프 형태로 형성되되, 상기 피가공물을 접촉하는 피가공물지지부재의 상부는 하변이 없는 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 상부의 하부에 일체로 형성되는 하부는 상면이 없는 사각형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 레이저 가공에 따른 슬래그 발생을 억제하여 피가공물의 가공 정확성을 높일 수 있다.
또한, 발생된 슬래그를 용이하게 제거할 수 있으며, 슬래그 제거 작업의 주기를 늘릴 수 있다.

Description

레이저 가공장치{APPARATUS FOR LASER PROCESSING}

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 슬래그 발생을 억제하며 피가공물의 가공 정확성을 높이도록 구성되는 레이저 가공장치에 관한 발명이다.

일반적으로 금속재의 가공물에 연삭, 절삭 등의 가공이 필요한 경우 선반, 밀링 머신 등을 이용하지만, 금속판재를 절단하여 소정의 모양으로 가공하는 경우 레이저 가공장치가 빈번히 이용된다.

종래의 레이저 가공장치는 가공 대상인 금속 판재를 거치시키기 위한 작업대 상에 상기 금속 판재를 거치시킨 상태에서, 레이저 발진소자를 포함하는 레이저조사부를 X, Y 방향으로 이동시키며 상기 금속판재를 소정의 모양으로 절단하도록 구성된다.

그런데, 상기와 같이 레이저 광을 이용한 금속판재 절단 과정에서 용융된 금속 판재는 찌꺼기의 형태로 흘러내리게 되며 이러한 찌꺼기를 슬래그라 한다.

상기와 같이 하부로 흘러내린 슬래그는 상기 금속판재를 지지하기 위한 부재 상에 고착되며, 이러한 과정이 반복되어 지지부재 상에 고착된 슬래그의 양이 많은 경우에는 상기 지지부재를 통해 가공 대상인 금속판재를 평탄하게 지지하지 못하게 되는 문제가 있다.

이러한 경우에는 레이저 광을 이용한 금속판재의 정밀한 절단에 영향을 미치게 되며, 이를 방지하기 위해 금속판재를 지지하는 부재를 소정의 시간 주기로 교체하거나 이에 부착된 슬래그를 제거해야 한다.

그런데, 상기와 같이 부착된 슬래그를 제거하는 작업은 매우 번거롭고 숙련을 요하며, 지지부재 전체를 교체하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요되는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 피가공물지지부재에 슬래그가 부착되는 것을 억제하도록 구성되는 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 피가공물지지부재에 대한 슬래그의 부착 강도를 약화시켜, 상기 피가공물지지부재에 발생된 슬래그를 용이하게 제거할 수 있도록 구성되는 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 가공장치는, 금속체 피가공물을 가공하기 위한 레이저광을 발생시키는 레이저광발생부재와, 상기 레이저광발생부재를 거치시키는 거치부재와, 상기 거치부재를 X, Y 방향으로 이동시키기 위한 구동부와, 상기 구동부를 지지하면서 피가공물을 거치시키기 위한 스테이지부를 포함하는 레이저 가공장치로서, 상기 스테이지부에는 피가공물을 지지하기 위한 피가공물지지부재가 배치되되, 상기 피가공물지지부재는 파이프 형태로 형성되며, 상기 피가공물을 접촉하는 피가공물지지부재의 상부는 하변이 없는 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 상부의 하부에 일체로 형성되는 하부는 상면이 없는 사각형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 피가공물지지부재에서 피가공물에 접촉되는 상기 상부의 상면에는 통기구가 형성된다.

여기서, 상기 피가공물지지부재에서 상기 하부의 하면이 없이 개방되도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 피가공물지지부재로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각공기공급부재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 피가공물지지부재의 하부에는 냉각공기유동부재가 배치될 수 있다.

여기서, 상기 냉각공기유동부재는 파이프 형태로 형성되되, 상기 피가공물지지부재를 접촉하는 상면에는 냉각공기유동개구가 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 피가공물지지부재에서 피가공물에 접촉되는 상기 상부의 상면은 0.5 내지 0.8 cm 범위의 너비를 갖도록 형성된다.

또한, 상기 피가공물지지부재에서 상기 상부의 상면에는 오목부가 형성되며, 상기 통기구는 상기 오목부 내에 형성될 수 있다.

본 발명에 의해, 피가공물지지부재에 슬래그가 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 피가공물지지부재에 대한 슬래그의 부착 강도를 약화시켜, 상기 피가공물지지부재에 발생된 슬래그를 용이하게 제거할 수 있으며, 슬래그 제거 작업의 주기를 늘릴 수 있다.

삭제

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 사시도이며,
도 2 는 상기 레이저 가공장치에 설치되는 피가공물지지부재와 냉각공기유동부재의 사시도이며,
도 3 은 상기 피가공물지지부재의 사시도이며,
도 4 는 다른 실시에에 따른 상기 피가공물지지부재의 사시도이며,
도 5 는 또 다른 실시에에 따른 상기 피가공물지지부재의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 레이저 가공장치의 사시도이며, 도 2 는 상기 레이저 가공장치에 설치되는 피가공물지지부재와 냉각공기유동부재의 사시도이며, 도 3 은 상기 피가공물지지부재의 사시도이며, 도 4 는 다른 실시에에 따른 상기 피가공물지지부재의 사시도이며, 도 5 는 또 다른 실시에에 따른 상기 피가공물지지부재의 사시도이다.

도 1 내지 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 가공장치는, 금속체 가공물을 가공하기 위한 레이저광을 발생시키는 레이저광발생부재(10)와, 상기 레이저광발생부재(10)를 거치시키는 거치부재(20)와, 상기 거치부재(20)를 X, Y 방향으로 이동시키기 위한 구동부(30, 40)와, 상기 구동부(30, 40)를 지지하면서 피가공물을 거치시키기 위한 스테이지부(50)를 포함하는 레이저 가공장치로서, 상기 스테이지부(50)에는 피가공물을 지지하기 위한 피가공물지지부재(60)가 배치되되, 상기 피가공물지지부재(60)는 파이프 형태로 형성되며, 상기 피가공물을 접촉하는 피가공물지지부재(60)의 상부(62)는 하변이 없는 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 상부(62)의 하부에 일체로 형성되는 하부(64)는 상면이 없는 사각형 단면으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

레이저(LASER; Light Amplification by Stimulated Emission Radiation)는 유도 방출 과정에 의해 증폭된 빛을 의미하며, 태양 광선과는 달리 접속성(collimation), 단색성(monochromatic), 직진성(directional), 간섭성(coherent) 등의 특성을 가진다.

상기 레이저광발생부재(10)는 예를 들면, 공진기, 광증폭기, 펌프를 포함하여 구성될 수 있으며, 펌프로부터 제공된 에너지에 의해 빛이 유도 방출되고, 이러한 빛은 공진기에 의해 광증폭기로 반사되어 증폭됨으로써 고밀도의 레이저가 조사된다.

일반적으로 레이저의 종류는 광증폭기의 매질에 따라 분류되며, 사용되는 매질로는 기체 매질, 액체 매질, 고체매질, 반도체매질 등이 있다.

예컨대, 기체 매질을 이용한 레이저의 매질로서는 CO2, He-Ne, Ar, Kr, CO, HF, H, N 등이 있다.

특히 Ar과 HF 혼합가스 또는 Kr과 HF 혼합가스의 원적외선 스펙트럼에서 나오는 방출광을 엑시머 레이저라고 하며, 1975년 J.J. Ewing과 C. Brau에 의해 개발되었다.

또한, 고체 매질을 이용한 레이저는 불순물이 미량 첨가된 단결정 또는 비정질 물질을 사용하며, 그 예로는 Nd-YAG 레이저, Nd-YLF 레이저 등이 있다.

Nd-YAG 레이저는 파장이 약 1.064㎛이며, 레이저 매질로 사용된 YAG(YttriumAluminum Garnet)에 희토류 물질인 Nd가 첨가된 것이다.

실시예에 적용되는 레이저는 Nd-YAG 레이저 또는 자외선(ultra violet; UV) 영역의 레이저인 엑시머 레이저일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

상기 레이저광발생부재(10)로서는 레이저를 발생시킬 수 있는 모든 장치를 포함하며, 작업환경에 따라 다양한 갯수의 레이저광발생부재를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 가공장치에 의한 피가공물은 제한이 없으나, 대표적으로 강판 또는 유리기판 등일 수 있다.

상기 레이저광발생부재(20)는 상기 거치부재(20)에 고정되며, 상기 거치부재(20)가 제 1 구동부(30) 상에서 슬라이딩되어 상기 스테이지부(50)의 횡방향(X 방향)으로 이동되며, 상기 제 1 구동부(30)가 제 2 구동부(40)를 따라 이동됨으로써, 상기 거치부재(20)가 상기 스테이지부(50)의 종방향(Y 방향)으로 이동된다.

그리하여, 상기 거치부재(20)가 상기 스테이지부(50) 상에서 X, Y 방향으로 이동되면서, 상기 레이저광발생부재(20)를 통해 피가공물에 레이저광을 조사하여 피가공물을 소정의 형상으로 절단한다.

상기와 같은 레이저광발생부재(20)의 이동 경로는 제어부(100)를 통해 입력된다.

상기 스테이지부(50)에는 피가공물을 지지하기 위한 피가공물지지부재(60)가 배치된다.

상기 피가공물지지부재(60)는 파이프 형태로 형성되되, 상기 피가공물을 접촉하는 피가공물지지부재(60)의 상부(62)는 하변이 없는 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 상부(62)의 하부에 일체로 형성되는 하부(64)는 상면이 없는 사각형 단면으로 형성된다.

상기 피가공물지지부재(60)에서 피가공물을 직접 접촉하는 상면(63)의 폭(W)은 0.5 내지 0.8 cm 범위로 형성된다.

그리고, 상기 피가공물지지부재(60)에서 피가공물에 접촉되는 상부(62)의 상면(63)에는 통기구(66)가 형성된다.

상기 피가공물지지부재(60)는 피가공물이 상기 레이저 가공장치로 투입되는 방향으로 배치되며, 상기 피가공물지지부재(60)의 하부에는 냉각공기를 공급하기 위한 냉각공기유동부재(70)가 배치된다.

상기와 같이 피가공물지지부재(60)의 상부(62)를 사다리꼴 단면으로 형성함으로써, 피가공물과 접촉되는 영역의 너비를 최소화 하면서도, 상기 피가공물지지부재(60) 하부에 배치되는 냉각공기유동부재(70)를 통해 전달되는 냉각공기가 상기 통기구(66)로 보다 강하게 분출될 수 있도록 구성된다.

그리하여, 피가공물 절단 과정에서 발생되는 슬래그가 냉각되도록 함으로써, 상기 피가공물지지부재(60)의 상면(63)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

상기 피가공물지지부재(60)에서 상기 하부의 하면에는 도 3 에 도시된 바와 같이 개구(65)가 형성되거나, 도 4 에 도시된 바와 같이 하부의 하면이 없이 상기 피가공물지지부재(60)가 형성될 수도 있다.

또한, 상기 냉각공기유동부재(70)의 양단부 하부에는 상기 냉각공기유동부재(70)로 냉각공기를 전달하기 위한 배관(80)이 배치되며, 블로우어와 같은 냉각공기공급부재(90)를 통해 상기 배관(80)으로 냉각공기를 강하게 공급하도록 구성된다.

상기 냉각공기유동부재(70) 역시 파이프 형태로 형성되되, 상기 피가공물지지부재(60)를 접촉하는 상면에는 냉각공기유동개구(72)가 형성된다.

바람직하게는, 상기 피가공물지지부재(60)에서 피가공물과의 접촉 영역을 더욱 감소시키고, 냉각공기에 의한 냉각 효과를 높이도록 상기 피가공물지지부재(60) 상부의 상면(63)에 도 5 에 도시되는 바와 같이 오목부(67)를 형성한 상태에서, 상기 상기 오목부(67) 내에 통기구(66)를 형성할 수도 있다.

상기된 바와 같이 피가공물지지부재(60)에서 피가공물에 접촉되는 영역을 최소화하고, 상기 접촉 영역에 냉각공기를 공급하도록 함으로써, 슬래그의 가열에 의한 부착을 방지할 수 있다.

그리하여, 상기 피가공물지지부재(60)의 상면에 슬래그가 부착되는 것을 방지하여, 피가공물의 가공 정확성을 높이고, 슬래그 제거 작업의 주기를 늘릴 수 있다.

또한, 슬래그의 냉각에 의해 상기 피가공물지지부재(60) 상면에 부착되는 슬래그의 부착 강도가 현저히 약해지므로, 상기 피가공물지지부재(60)의 상면(63)을 금속재 솔 등으로 문지르는 작업에 의해 슬래그를 용이하게 제거할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 레이저광발생부재
20: 거치부재
30, 40: 구동부
50: 스테이지부
60: 피가공물지지부재
70: 냉각공기유동부재

Claims (8)

1. 금속체 피가공물을 가공하기 위한 레이저광을 발생시키는 레이저광발생부재와;
   상기 레이저광발생부재를 거치시키는 거치부재와;
   상기 거치부재를 X, Y 방향으로 이동시키기 위한 구동부와;
   상기 구동부를 지지하면서 피가공물을 거치시키기 위한 스테이지부를 포함하는 레이저 가공장치로서,
   상기 스테이지부에는 피가공물을 지지하기 위한 피가공물지지부재가 배치되되,
   상기 피가공물지지부재는 파이프 형태로 형성되며, 상기 피가공물을 접촉하는 피가공물지지부재의 상부는 하변이 없는 사다리꼴 단면으로 형성되고, 상기 상부의 하부에 일체로 형성되는 하부는 상면이 없는 사각형 단면으로 형성되고,
   상기 피가공물지지부재에서 피가공물에 접촉되는 상기 상부의 상면에는 통기구가 형성되며,
   상기 피가공물지지부재의 하부에는 냉각공기유동부재가 배치되고,
   상기 냉각공기유동부재의 하부에는 냉각공기를 상기 냉각공기유동부재로 공급하기 위한 냉각공기공급부재가 배치되며,
   상기 냉각공기유동부재는 파이프 형태로 형성되되, 상기 피가공물지지부재를 접촉하는 상면에는 냉각공기유동개구가 형성되며,
   상기 피가공물지지부재에서 상기 상부의 상면에는 오목부가 형성되고,
   상기 통기구는 상기 오목부 내에 형성되어,
   상기 냉각공기공급부재를 통해 공급되는 냉각공기가 상기 피가공물지지부재와 피가공물이 접촉되는 영역으로 공급되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피가공물지지부재에서 상기 하부의 하면이 없이 개방되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 피가공물지지부재에서 피가공물에 접촉되는 상기 상부의 상면은 0.5 내지 0.8 cm 범위의 너비를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

Images