KR102042659B1 - laser high-power converter using superposition of multiple lasers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말에 레이저를 조사하여 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키기 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 관한 것이다.
또한, 레이저의 조사에 의해 소결되는 분말을 소정의 두께로 도포하여 분말 레이어를 형성한 후 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하여 분말을 소결시킴으로써, 분말 레이어에 슬라이스된 레이어에 대응하는 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 있어서, 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기와 각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 회전에 의해 반사 방향을 제어할 수 있는 복수 개의 미러로 구성된 반사부를 포함하며, 상기 반사부는 각 미러를 통해 각 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a laser high power converter using a superposition of multiple lasers, and more particularly, to improve the output of the laser without replacing the laser oscillator for emitting a laser in a three-dimensional printer that forms a laminate by irradiating the laser to the powder The present invention relates to a laser high power converter using a superposition of multiple lasers to increase or increase the irradiation area.
In addition, the powder sintered by the laser irradiation is applied to a predetermined thickness to form a powder layer, and then the laser is irradiated along the path corresponding to the sliced layer of the preset modeling data to sinter the powder, thereby slicing the powder layer. In the laser high-power converter using a superposition of multiple lasers to improve the output of the laser or increase the irradiation area without replacing the laser oscillator for emitting a laser in a three-dimensional printer forming a laminate corresponding to the stacked layer, A reflector comprising a plurality of laser oscillators for emitting a laser beam and a plurality of mirrors for reflecting the laser beam emitted from each laser oscillator toward the powder layer, the reflection direction can be controlled by rotation, each reflector Multiples oscillated from each laser oscillator through mirror By the completely overlap the laser on the surface of a powder layer, characterized in that for increasing the irradiation area by increasing the power of the laser with a high output when the kicker or partially overlapping.

Description

다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치{laser high-power converter using superposition of multiple lasers}Laser high-power converter using superposition of multiple lasers}

본 발명은 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분말에 레이저를 조사하여 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진부의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키기 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser high-power converter using a superposition of multiple lasers, and more particularly, to improve the output of the laser without replacing the laser oscillation unit for emitting a laser in a three-dimensional printer that forms a laminate by irradiating the laser to the powder The present invention relates to a laser high power converter using a superposition of multiple lasers to increase or increase the irradiation area.

일반적으로 2차원 또는 3차원 형태로 제품을 제조하기 위해서는 절삭 가공 또는 사출 성형 등의 방법이 사용되고 있으며, 고가의 금형 제조비로 인해 소량 생산의 경우 대부분 절삭가공에 의존하고 있다.In general, a method such as cutting or injection molding is used to manufacture a product in a two-dimensional or three-dimensional form, and in the case of a small amount of production due to expensive mold manufacturing costs, most depend on cutting.

반면, 공구를 이용하여 가공하는 절삭가공의 한계로 인해 제조하기 어려운 형태의 제품들이 존재하였으며, 복잡한 제품을 보다 쉽고 빠르게 제조하기 위한 필요성에 의해 입력된 3D 모델링 데이터를 바탕으로 제품을 적층하여 제조하는 3D 프린터가 개발되었다.On the other hand, there are products that are difficult to manufacture due to the limitation of cutting process using tools, and manufacturing products by stacking products based on 3D modeling data inputted by the necessity of manufacturing complex products more easily and quickly. 3D printers have been developed.

그중 기능성 고분자 또는 금속분말을 사용하여 레이저 광선으로 주사하여 기능성 고분자 또는 금속분말을 소결시켜 성형하는 원리를 이용한 SLS(Selective Laser Sintering)방식으로 한국등록특허 제10-1705696호 "3D 프린터"와 같은 기술이 있다.Among them, a technology such as Korean Patent No. 10-1705696 "3D Printer" by SLS (Selective Laser Sintering) method using the principle of sintering and molding functional polymer or metal powder by scanning with laser beam using functional polymer or metal powder. There is this.

반면, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기(1)를 통해 발산된 레이저를 복수 개의 미러(2)를 통해 하부에 위치한 분말 레이어로 레이저를 반사시켜 적층체를 형성하는 종래의 SLS방식은 레이저 발진기의 출력에 따라 소결할 수 있는 재료의 한계가 있었다.On the other hand, as shown in Figure 1, the conventional SLS method of forming a laminate by reflecting the laser emitted through the laser oscillator 1 to the powder layer located below through a plurality of mirrors (2) There is a limit to the material that can be sintered depending on the output of the oscillator.

따라서, 강한 출력을 가지는 레이저 발진기가 필요하나, 레이저 발진기의 출력에 따른 가격 차이가 출력이 클 수록 더욱 많은 차이를 보임에 따라, 강한 출력을 가지는 레이저 발진기의 사용에 어려움이 있었다.Therefore, a laser oscillator having a strong output is required, but as the price difference according to the output of the laser oscillator shows more difference as the output becomes larger, there is a difficulty in using a laser oscillator having a strong output.

따라서, 저가의 저출력 레이저 발진기를 이용하여 고가의 고출력 레이저 발진기와 같은 출력을 형성하는 3차원 프린터의 필요성이 제기되고 있다.Accordingly, there is a need for a three-dimensional printer that produces output such as an expensive high power laser oscillator using a low cost low power laser oscillator.

또한, 도 1의 (1-II)에 도시된 바와 같이, 레이저의 조사 방향을 제어하기 위해서 복수 개의 미러(2)를 각각 X축 (12)와 Y축 (13)를 통해 반사시키도록 구성됨에 따라, 구성이 복잡한 문제점이 있었다.In addition, as shown in (1-II) of FIG. 1, in order to control the irradiation direction of the laser, the plurality of mirrors 2 are configured to reflect through the X-axis 12 and the Y-axis 13, respectively. Therefore, there was a complicated problem in the configuration.

한국등록특허 제10-1705696호 "3D 프린터"Korean Patent Registration No. 10-1705696 "3D Printer"

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시켜 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시키기 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems described above, and to overlap the plurality of lasers completely on the surface of the powder layer to improve the output of the laser to a high power, but only to partially overlap the multiple to increase the irradiation area It is to provide a laser high power converter using the superposition of the laser.

본 발명의 다른 목적은 복수 개의 레이저 발진기에서 발진되는 레이저를 중첩시키기 위한 미러의 구조를 간단하게 형성하기 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a laser high-power converter using superposition of multiple lasers to simply form a structure of a mirror for superimposing lasers oscillated in a plurality of laser oscillators.

본 발명의 또 다른 목적은 복수 개의 레이저 발진기에서 발진되는 레이저의 중첩되는 면적을 간단하고 정밀하게 조절하기 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a laser high power converter using superposition of multiple lasers for simple and precise control of the overlapping area of lasers oscillated in a plurality of laser oscillators.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치는 레이저의 조사에 의해 소결되는 분말을 소정의 두께로 도포하여 분말 레이어를 형성한 후 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하여 분말을 소결시킴으로써, 분말 레이어에 슬라이스된 레이어에 대응하는 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 있어서, 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기와 각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 회전에 의해 반사 방향을 제어할 수 있는 복수 개의 미러로 구성된 반사부를 포함하며, 상기 반사부는 각 미러를 통해 각 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the laser high power converter using the overlap of multiple lasers according to the present invention applies a powder sintered by laser irradiation to a predetermined thickness to form a powder layer, and then slices a layer of preset modeling data. By irradiating the laser along the path corresponding to the sintering powder, to improve the output of the laser without replacement of the laser oscillator in the three-dimensional printer to form a laminate corresponding to the sliced layer on the powder layer, In the laser high power converter using the superposition of multiple lasers to increase the irradiation area, a plurality of laser oscillators emitting laser beams and laser beams emitted from each laser oscillator are reflected toward the powder layer, but the reflection direction is rotated. With multiple mirrors to control And a reflecting portion, wherein the reflecting portion completely superimposes a plurality of lasers oscillated at each laser oscillator through each mirror on the surface of the powder layer, thereby enhancing the output of the laser to a high power, but increasing the irradiation area by only partially overlapping. Characterized in that it can.

또한, 상기 반사부는 Z축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러 가이드와 상기 미러 가이드에 고정된 X축 에 의해 X축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러와 상기 미러 가이드를 회전시키기 위한 Z축 로 구성된 복수 개의 미러 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The reflector may include a mirror guide configured to be rotatable about a Z axis, a mirror configured to be rotatable about an X axis by an X axis fixed to the mirror guide, and a plurality of mirrors configured to rotate the mirror guide. Characterized in that it comprises a module.

또한, 상기 반사부는 회전기어에 결합되어 Z축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러 가이드와 상기 미러 가이드에 고정된 X축 에 의해 X축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러로 구성된 복수 개의 미러 모듈을 포함하며, 상기 복수 개의 미러 모듈은 각 회전기어가 맞물리게 결합되어 각 회전기어 및 미러 가이드가 상호 반대 방향으로 동일한 각도만큼 회전하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The reflector may include a plurality of mirror modules including a mirror guide coupled to a rotating gear and rotatable about a Z axis, and a mirror configured to rotate around an X axis by an X axis fixed to the mirror guide. Each of the plurality of mirror modules is configured to engage each rotary gear so that each rotary gear and the mirror guide rotate by the same angle in opposite directions to each other.

또한, 레이저의 조사에 의해 소결되는 분말을 소정의 두께로 도포하여 분말 레이어를 형성한 후 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하여 분말을 소결시킴으로써, 분말 레이어에 슬라이스된 레이어에 대응하는 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 있어서, 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기와 각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 반사된 레이저 빔이 교차하도록 양면에 대칭되는 경사면이 형성된 삼각 기둥 형태의 미러가 내장된 반사부를 포함하며, 상기 반사부는 미러를 통해 각 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the powder sintered by the laser irradiation is applied to a predetermined thickness to form a powder layer, and then the laser is irradiated along the path corresponding to the sliced layer of the preset modeling data to sinter the powder, thereby slicing the powder layer. In a laser high-power converter using a superposition of multiple lasers to improve the output of the laser or to increase the irradiation area without replacing the laser oscillator for emitting a laser in a three-dimensional printer forming a laminate corresponding to the layer layer, A reflector including a plurality of laser oscillators emitting laser beams and a triangular pillar-shaped mirror in which a laser beam emitted from each laser oscillator is reflected toward the powder layer, and inclined surfaces are symmetrically formed on both sides so that the reflected laser beams intersect. And the reflecting unit is mirrored through each mirror. By completely overlapping the plurality of the laser oscillating in the oscillator that the powder layer surface, characterized in that for increasing the irradiation area by increasing the power of the laser with a high output when the kicker or partially overlapping.

또한, 상기 반사부는 Y축 회전모터에 의해 Y축을 중심으로 회전하는 미러 프레임과 상기 미러 프레임 내에 배치된 X축 회전모터에 의해 X축을 중심으로 회전하는 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector is characterized in that it comprises a mirror frame rotated about the Y axis by the Y-axis rotation motor and a mirror rotated about the X axis by the X-axis rotation motor disposed in the mirror frame.

또한, 상기 반사부는 Y축 회전모터에 의해 Y축을 중심으로 회전하는 제1 링크와 상기 제1 링크의 양단에 결합되어 하향으로 수직하게 배치되는 복수 개의 제2 링크와 상기 제2 링크에 결합되어 상기 제1 링크와 평행하게 회전되는 미러 프레임과 상기 미러 프레임 내에 배치된 X축 회전모터에 의해 X축을 중심으로 회전하는 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector is coupled to the first link and the second link and the second link is disposed vertically downwardly coupled to both ends of the first link rotates about the Y axis by the Y-axis rotation motor And a mirror rotating about an X axis by a mirror frame rotated in parallel with the first link and an X-axis rotation motor disposed in the mirror frame.

또한, 상기 반사부를 상,하 이송시킴으로써, 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저의 중첩 면적을 조절하기 위한 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, by moving the reflector up, down, characterized in that it further comprises a transfer unit for adjusting the overlapping area of the plurality of laser oscillated in the laser oscillator.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 의하면, 고가의 고출력 레이저 발진기의 사용 없이 저가의 복수 개의 레이저 발진기를 통해 발진되는 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시켜 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the laser high-power converter using the superposition of multiple lasers according to the present invention, a plurality of lasers oscillated through a plurality of low-cost laser oscillators without the use of expensive high-power laser oscillators are completely superposed on the powder layer surface. By increasing the power output of the laser to high power, but only partially overlapping the laser output, the irradiation area can be increased.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 의하면, 미러의 개수 또는 구동장치의 개수를 크게 축소함으로써, 복수 개의 레이저 발진기에서 발진되는 레이저를 중첩시키기 위한 구조가 간단하고, 제어가 용이한 효과가 있다.In addition, according to the laser high-power converter using the superposition of multiple lasers according to the present invention, by greatly reducing the number of mirrors or the number of driving devices, the structure for superimposing the lasers oscillated in a plurality of laser oscillators is simple, and the control There is an easy effect.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 의하면, 각 미러를 별도로 제어하지 않고 한번에 복수 개의 레이저 발진기에서 발진되는 레이저의 조사방향을 제어함으로써, 중첩되는 면적을 간단하고 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the laser high power conversion apparatus using the superposition of multiple lasers according to the present invention, by controlling the irradiation direction of the laser oscillated by a plurality of laser oscillators at once without controlling each mirror separately, the overlapping area is easily and precisely There is an adjustable effect.

도 1은 종래의 3D 프린터 및 미러의 제어를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제1 실시예를 도시한 도면.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제2 실시예를 도시한 도면.1 is a view showing the control of a conventional 3D printer and a mirror.
2 is a conceptual diagram of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention;
3 is a view showing a first embodiment of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention;
4 to 6 show a second embodiment of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention;

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 개념도이며, 도 3은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제1 실시예를 도시한 도면이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제2 실시예를 도시한 도면이다.2 is a conceptual diagram of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention, and FIG. 3 is a view showing a first embodiment of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention. 4 to 6 are diagrams illustrating a second embodiment of a laser high power converter using superposition of multiple lasers according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 간단한 개념을 도시한 것이며, 레이저의 조사에 의해 소결되는 분말을 소정의 두께로 도포하여 분말 레이어를 형성한 후 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하여 분말을 소결시킴으로써, 분말 레이어에 슬라이스된 레이어에 대응하는 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기(1)의 교체없이 저가의 저출력 레이저 발진기에서 발진되는 각각의 레이저를 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 관한 것으로써, 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기(1)와 각 레이저 발진기(1)에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 회전에 의해 반사 방향을 제어할 수 있는 복수 개의 미러(2)로 구성된 반사부를 포함하며, 상기 반사부는 각 미러(2)를 통해 각 레이저 발진기(1)에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있도록 구성된다.FIG. 2 illustrates a simple concept of a laser high power converting apparatus using superposition of multiple lasers according to the present invention. After the powder is sintered by laser irradiation to form a powder layer, the modeling data is set. The laser is irradiated along the path corresponding to the sliced layer of the sintered powder, so that the three-dimensional printer forming the laminate corresponding to the sliced layer in the powder layer is replaced without replacing the laser oscillator 1 for emitting the laser. A laser high power converter using a superposition of multiple lasers to improve the output of the laser or to increase the irradiation area by superimposing each laser oscillated in the low power laser oscillator of the apparatus. Laser emitted from the laser oscillator 1 and each laser oscillator 1 A reflector consisting of a plurality of mirrors (2) capable of reflecting the low beam towards the powder layer, the reflection direction being controlled by rotation, which reflects at each laser oscillator (1) through each mirror (2) By completely superimposing the oscillated plurality of lasers on the surface of the powder layer, the output of the laser is improved to a high power, but only a part of the lasers are configured to increase the irradiation area.

즉, 조사지점을 완전히 일치시킴으로써, 국소 부위에 복수 개의 레이저가 집중 조사되어 높은 출력을 가지도록 하거나, 조사지점을 일부만 중첩시킴으로써, 레이저가 조사되는 면적을 증가시켜 보다 넓은 면적의 분말 레이어를 단시간에 소결시킬 수 있는 효과를 가지는 것이다.In other words, by completely matching the irradiation point, a plurality of lasers are concentrated on the localized area to have a high output, or by overlapping only a part of the irradiation point, the area irradiated by the laser is increased to make the powder layer of a larger area in a short time. It has an effect that can be sintered.

이때, 상기 미러(2)는 각 레이저 발진기(1)에서 조사되는 레이저를 중첩시킴과 동시에 조사되는 위치를 함께 제어할 수 있도록 구성되어, 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하도록 구성됨이 바람직하다.In this case, the mirror 2 is configured to overlap the laser irradiated from each laser oscillator 1 and to simultaneously control the position irradiated, the laser along the path corresponding to the sliced layer of the preset modeling data It is preferred to be configured to investigate.

도 3은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제1 실시예를 도시한 것이며, 상기 반사부는 Z축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러 가이드(11)와 상기 미러 가이드(11)에 고정된 X축 (12)에 의해 X축을 중심으로 회전 가능하게 구성된 미러(2)로 구성된 복수 개의 미러 모듈(10)을 포함하도록 구성될 수 있다.FIG. 3 illustrates a first embodiment of a laser high power converting apparatus using superposition of multiple lasers according to the present invention, wherein the reflector is configured to be rotatable about a Z axis and a mirror guide 11 and the mirror guide 11. It may be configured to include a plurality of mirror module 10 consisting of a mirror (2) configured to be rotatable about an X axis by the X axis 12 fixed to the.

이때, 상기 미러 모듈은 미러 가이드(11)를 제어함에 있어서, 각각 별도의 Z축 (13)에 의해 회전이 제어되도록 구성되거나, 하나의 Z축 (13)에 의해 각 미러 모듈의 미러 가이드(11)가 동시에 제어되도록 구성될 수도 있다.At this time, the mirror module is configured to control rotation by the respective Z axis 13 in controlling the mirror guide 11, or mirror guide 11 of each mirror module by one Z axis 13 ) May be configured to be controlled at the same time.

보다 상세하게는, 상기 복수 개의 미러 모듈(10)은 각 회전기어(14)가 맞물리게 결합되어 각 회전기어(14) 및 회전기어(14)에 결합된 미러 가이드(11)가 상호 반대 방향으로 회전하며, 각각 동일한 각도만큼 회전하도록 구성될 수 있다.In more detail, the plurality of mirror modules 10 are coupled to each rotary gear 14 is engaged with each other, so that each of the rotary gear 14 and the mirror guide 11 coupled to the rotary gear 14 rotate in opposite directions. And, each may be configured to rotate by the same angle.

이는, 각 미러 가이드(11)가 결합된 회전기어(14)를 동일하게 구성하고, 맞물리게 배치함으로써, 회전 방향이 반대되면서, 동일한 회전량을 가지게 되는 것이다.This constitutes the same rotation gear 14 to which each mirror guide 11 is coupled and arrange | positions so that rotation direction may be reversed and it will have the same amount of rotation.

따라서, 레이저 발진기를 통해 조사된 레이저의 X축 방향 조사 위치를 제어하기 위해 미러(2)를 회전시키기 위한 구성을 크게 축소할 수 있는 효과가 있다.Therefore, there is an effect that the configuration for rotating the mirror 2 in order to control the X-axis irradiation position of the laser irradiated through the laser oscillator can be greatly reduced.

즉, 복수 개의 회전모터의 사용없이 하나의 Z축 를 통해 레이저가 조사되는 X축 방향 위치를 제어할 수 있게 되는 것이다.That is, it is possible to control the position of the X-axis direction in which the laser is irradiated through one Z-axis without using a plurality of rotary motors.

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치의 제2 실시예를 도시한 것이며, 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기와 각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 반사된 레이저 빔이 교차하도록 양면에 대칭되는 경사면이 형성된 삼각 기둥 형태의 미러(2)가 내장된 반사부(3)를 포함하며, 상기 반사부(3)는 미러(2)를 통해 각 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시키도록 구성할 수도 있다.4 to 6 illustrate a second embodiment of the laser high power converter using the superposition of multiple lasers according to the present invention, wherein a plurality of laser oscillators emitting laser beams and laser beams emitted from each laser oscillator are powdered. A reflector 3 which reflects toward the layer and has a triangular pillar-shaped mirror 2 having a slanted surface symmetrical on both sides such that the reflected laser beams intersect, and the reflector 3 includes a mirror 2 By fully superimposing a plurality of lasers oscillated in each laser oscillator on the surface of the powder layer, the output power of the laser can be improved to high power, or the overlapping area can be configured to increase the irradiation area.

상기 미러(2)는 삼각 기둥 형태로 구성되되, 경면의 경사면이 양측 대칭되게 구성됨으로써, 양측에 배치된 각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 하부에서 수렴되도록 반사시키게 된다.The mirror 2 is configured in the form of a triangular column, and the inclined surface of the mirror is configured to be bilaterally symmetrical, thereby reflecting the laser beam emitted from each laser oscillator disposed at both sides to converge at the bottom.

이때, 상기 반사부(3)가 상단에 배치된 Y축 회전모터(23)에 의해 Y축을 중심으로 회전하는 미러 프레임(20)과 상기 미러 프레임(20) 내에 배치된 X축 회전모터(12)에 의해 X축을 중심으로 회전하는 미러(2)를 포함하는 형태로 비교적 간단하게 구성될 수도 있으며, 상기 Y축 회전모터(23)를 통해 복수 개의 레이저가 반사되어 수렴되는 레이저의 초점(P2)을 X축 방향으로 이송시킬 수 있게 된다.In this case, the mirror frame 20 rotates about the Y axis by the Y axis rotation motor 23 disposed on the reflector 3 and the X axis rotation motor 12 disposed in the mirror frame 20. It may be configured relatively simply in the form including a mirror (2) that rotates about the X-axis by, a plurality of lasers are reflected through the Y-axis rotation motor 23 to focus (P2) of the laser is converged It is possible to feed in the X-axis direction.

반면, 이와 같이 Y축 회전모터(23)가 미러(2)를 회전시킴에 있어서, 레이저가 조사되는 위치(P1)를 중심으로 미러(2)를 Y축 방향 회전시키지 않고, Y축 회전모터(23)를 중심으로 회전시킬 경우, 양측에서 조사된 레이저 빔이 수렴되는 초점(P2)의 Z축 높이가 변경되어 정상적으로 레이저 빔이 중첩되지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 이를 보정하기 위한 별도의 동작을 수행해야하는 번거러움이 있다.On the other hand, when the Y-axis rotation motor 23 rotates the mirror 2, the Y-axis rotation motor (not rotating the mirror 2 in the Y-axis direction about the position P1 to which the laser is irradiated) 23) when rotating about the center, there is a problem that the Z-axis height of the focal point (P2) that the laser beams irradiated from both sides are converged so that the laser beams do not overlap normally. There is a hassle to perform.

이에 따라, 미러(2)를 Y축 방향 회전시킬 때, 레이저가 조사되는 위치(P1)를 중심으로 미러(2)를 회전시킴이 가장 바람직하나 레이저가 조사되는 방향을 고려하면 레이저가 조사되는 위치(P1)를 중심으로 미러(2)를 회전시키에는 공간적인 제약이 있다.Accordingly, when rotating the mirror 2 in the Y-axis direction, it is most preferable to rotate the mirror 2 around the position P1 to which the laser is irradiated, but considering the direction in which the laser is irradiated, the position to which the laser is irradiated There is a spatial limitation in rotating the mirror 2 about P1.

이를 해결하기 위해 상기 반사부는 Y축 회전모터(23)에 의해 Y축을 중심으로 회전하는 제1 링크(21)와 상기 제1 링크(21)의 양단에 결합되어 하향으로 수직하게 배치되는 복수 개의 제2 링크(22)와 상기 제2 링크(22)에 결합되어 상기 제1 링크(21)와 평행하게 회전되는 미러 프레임(20)과 상기 미러 프레임(20) 내에 배치된 X축 회전모터(12)에 의해 X축을 중심으로 회전하는 미러(2)를 포함하도록 구성할 수 있다.In order to solve this problem, the reflector is coupled to both ends of the first link 21 and the first link 21 rotated about the Y axis by the Y-axis rotation motor 23 and is disposed in a vertically downward direction. The mirror frame 20 coupled to the second link 22 and the second link 22 and rotated in parallel with the first link 21 and the X-axis rotation motor 12 disposed in the mirror frame 20. It can be configured to include a mirror (2) rotated about the X axis by.

상기 미러 프레임(20)은 상기 제1 링크(21)의 양단에 결합된 복수 개의 제2 링크(22)에 의해 상기 제1 링크(21)와 평행하게 회전하게 되며, 상기 렌즈 프레임(20) 내에 배치된 미러(2)의 레이저가 조사되는 위치(P1)에 수직한 위치에서 상기 Y축 회전모터(23)가 제1 링크(21)를 Y축 방향 회전시키도록 구성함으로써, 상기 Y축 회전모터(23)의 회전에 따라, 상기 미러(2)가 Y축 방향 회전할 때, 레이저가 조사되는 위치(P1)의 변동이 발생하지 않게 된다.The mirror frame 20 is rotated in parallel with the first link 21 by a plurality of second links 22 coupled to both ends of the first link 21, and within the lens frame 20. The Y-axis rotation motor is configured such that the Y-axis rotation motor 23 rotates the first link 21 in the Y-axis direction at a position perpendicular to the position P1 at which the laser of the arranged mirror 2 is irradiated. According to the rotation of 23, when the mirror 2 rotates in the Y-axis direction, the variation of the position P1 to which the laser is irradiated does not occur.

즉, 레이저가 조사되는 위치에 의한 공간적 제약 없이, 미러(2)를 레이저가 조사되는 위치(P1)를 중심으로 회전시킬 수 있는 효과가 있다.That is, there is an effect that the mirror 2 can be rotated about the position P1 to which the laser is irradiated, without the spatial limitation by the position to which the laser is irradiated.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 미러(2)는 Z축 회전 모터(13)의 회전에 따라 회전이 제어되면서, 레이저의 초점(P2)을 Y축 방향으로 이송시킬 수 있게 된다.In addition, as shown in FIG. 5, the mirror 2 may move the focal point P2 of the laser in the Y-axis direction while the rotation is controlled according to the rotation of the Z-axis rotation motor 13.

반면, 도 5의 (5-II)에 도시된 바와 같이, 미러(2)의 양측에서 조사된 레이저 빔이 수렴되는 초점(P2)의 높이가 변경되어 정상적으로 레이저 빔이 중첩되지 않는 문제점이 있을 수 있으며, 이를 보정하기 위해서 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(3)를 상,하 이송시킴으로써, 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저의 초점(P2)의 높이를 제어하기 위한 이송부(23)를 더 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, as shown in (5-II) of FIG. 5, there may be a problem that the laser beam does not overlap normally because the height of the focal point P2 at which the laser beams irradiated from both sides of the mirror 2 converge is changed. In order to correct this, as shown in FIG. 6, the transfer unit 23 for controlling the height of the focus P2 of the plurality of laser oscillated by the laser oscillator by moving the reflector 3 up and down. It may be configured to include more.

또한, 상기 이송부(23)는 레이저의 초점(P2)을 Z축 방향으로 이송시킴으로써, 미러(2)의 양면을 통해 반사되는 레이저의 중첩 면적을 조절할 수도 있다.In addition, the transfer unit 23 may adjust the overlapping area of the laser reflected through both surfaces of the mirror 2 by transferring the focal point P2 of the laser in the Z-axis direction.

또한, 상기 이송부(23)는 상기 반사부(3)를 상,하 이송시키기 위한 실린더 또는 모터 등 다양한 이송수단이 사용될 수 있다.In addition, the transfer unit 23 may be used a variety of transfer means, such as a cylinder or a motor for transferring the reflector 3 up and down.

이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.As mentioned above, although this invention was described based on the preferred embodiment with reference to attached drawing, it is clear that those skilled in the art for many various modifications are possible for this, without leaving | separating the range of this invention. Therefore, the scope of the invention should be construed by the claims described to include examples of many such variations.

1 : 레이저 발진기
2 : 미러
3 : 반사부
10 : 미러모듈
11 : 미러 가이드
12 : X축 회전 모터
13 : Z축 회전 모터
14 : 회전기어
20 : 미러 프레임
21 : 제1 링크
22 : 제2 링크
23 : Y축 회전 모터
24 : 이송부1: laser oscillator
2: mirror
3: reflector
10: mirror module
11: mirror guide
12: X axis rotation motor
13: Z axis rotary motor
14: rotating gear
20: mirror frame
21: the first link
22: second link
23: Y axis rotary motor
24: transfer unit

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 레이저의 조사에 의해 소결되는 분말을 소정의 두께로 도포하여 분말 레이어를 형성한 후 기 설정된 모델링 데이터의 슬라이스된 레이어에 대응하는 경로를 따라 레이저를 조사하여 분말을 소결시킴으로써, 분말 레이어에 슬라이스된 레이어에 대응하는 적층체를 형성하는 3차원 프린터에서 레이저를 발산하는 레이저 발진기의 교체없이 레이저의 출력을 향상시키거나, 조사면적을 증가시키 위한 다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치에 있어서,
마주하도록 동일 축선상에서 레이저 빔을 발산하는 복수 개의 레이저 발진기와;
각 레이저 발진기에서 발산되는 레이저 빔을 분말 레이어를 향해 반사시키되, 반사된 레이저 빔이 하부에서 수렴되도록 양면에 대칭되는 경사면이 형성된 삼각 기둥 형태의 미러가 내장된 반사부를 포함하며,
상기 반사부는 미러를 통해 각 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저를 분말 레이어 표면에 완전히 중첩시킴으로써, 레이저의 출력을 고출력으로 향상시키커나, 일부만 중첩시킴으로써 조사면적을 증가시킬 수 있으며,
상기 반사부는
Y축 회전모터에 의해 Y축을 중심으로 회전하는 제1 링크와;
상기 제1 링크의 양단에 결합되어 하향으로 수직하게 배치되는 복수 개의 제2 링크와;
상기 제2 링크에 결합되어 상기 제1 링크와 평행하게 회전되는 미러 프레임과;
상기 미러 프레임 내에 배치된 삼각 기둥 형태의 미러를 X축을 중심으로 회전시키기 위한 X축 회전모터를 포함하도록 구성되어,
삼각 기둥 형태의 미러를 레이저가 조사되는 위치를 중심으로 Y축 방향 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는
다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치.
The powder sintered by the laser irradiation is applied to a predetermined thickness to form a powder layer, and then the laser is irradiated along the path corresponding to the sliced layer of the preset modeling data to sinter the powder, thereby slicing the powder layer. In the laser high-power converter using a superposition of multiple lasers to improve the output of the laser, or to increase the irradiation area without replacing the laser oscillator for emitting a laser in a three-dimensional printer forming a laminate corresponding to
A plurality of laser oscillators for emitting laser beams on the same axis to face each other;
Reflecting the laser beam emitted from each laser oscillator toward the powder layer, including a reflector with a built-in triangular pillar-shaped mirror formed on both sides symmetrical on both sides so that the reflected laser beam converges from the bottom,
By reflecting the plurality of lasers oscillated from each laser oscillator through the mirror completely on the surface of the powder layer, the reflector improves the output of the laser to a high output, but by only partially overlapping the irradiation area can be increased,
The reflector
A first link rotating about the Y axis by the Y axis rotating motor;
A plurality of second links coupled to both ends of the first link and disposed vertically downward;
A mirror frame coupled to the second link and rotated in parallel with the first link;
It is configured to include an X-axis rotation motor for rotating the triangular pillar-shaped mirror disposed in the mirror frame about the X axis,
Characterized in that the triangular pillar-shaped mirror can be rotated in the Y-axis direction around the laser irradiation position
Laser high power converter using superposition of multiple lasers.
삭제delete 삭제delete 제 4항에 있어서,
상기 반사부를 상,하 이송시킴으로써, 레이저 발진기에서 발진된 복수 개의 레이저의 중첩 면적을 조절하기 위한 이송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
다중 레이저의 중첩을 이용한 레이저 고출력 변환장치.
The method of claim 4, wherein
By moving the reflector up and down, further comprising a transfer unit for adjusting the overlapping area of the plurality of laser oscillated in the laser oscillator
Laser high power converter using superposition of multiple lasers.
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