KR102175158B1 - 레이저 커팅 흄 및 분진 배출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅할 때 발생하는 인체에 유해한 흄과 분진을 초기에 확실하게 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치는, 작업스테이지의 상부에 소정 간격 이격되어 설치되면서 상하로 관통되는 소정 크기의 관통공이 형성되는 메인챔버; 상기 관통공에 설치되는 투명 재질의 윈도우글라스; 상기 윈도우글라스의 상면에 안착되며, 상기 윈도우글라스를 상기 메인챔버에 고정시키는 링 모양의 고정구; 상기 메인챔버의 일측에 설치되면서 상기 메인챔버의 아래쪽 공기를 흡인하여 외부로 배출시키는 소정 길이의 배기관; 및 상기 메인챔버에 설치되면서 상기 배기관을 통한 흡인력에 의해 회전 동작되어 상기 메인챔버의 아래쪽 주변 공기를 흡인 유도하는 링 모양의 배기팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 커팅 흄 및 분진 배출장치{Fume and Dust Exhaust Device for Laser Cutting}

본 발명은 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저를 통해 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅할 때 발생하는 인체에 유해한 연기(fume, 이하 '흄'이라 한다)나 분진 등이 공기 중에 그대로 배출되지 않도록 흡인하여 따로 배출시키는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅하기 위해 레이저 커팅장치를 사용하게 되는데, 이와 같이 레이저 커팅장치를 사용하여 필름이나 글라스를 커팅하는 경우 인체에 유해한 화학물질이 포함된 흄과 미세한 분진이 발생하게 된다.

이렇게 발생된 흄과 분진은 공기 중에 그대로 유입되어 작업자의 호흡기 등을 통해 체내로 유입되면 인체에 심각한 영향을 줄 수 있는 문제가 있다.

따라서 레이저 커팅장치를 통해 필름이나 글라스를 커팅하는 경우에는 커팅 과정에서 발생하는 흄과 분진을 진공 흡인하여 배출하는 배기후드가 설치되게 된다.

그러나 종래의 배기후드의 경우 레이저 커팅장치와 별도로 설치되므로 커팅 과정에서 발생하는 흄과 분진을 초기에 확실히 흡인하여 배출하기에는 구조적으로 한계가 있고, 이 때문에 배기후드로 유입되지 않는 흄과 분진이 공기 중에 누적되게 되는 문제가 있다.

따라서 커팅 과정에서 발생하는 흄과 분진을 효과적으로 배출시키기 위한 다양한 구조의 배출장치가 개발되고 있는데, 이러한 예로는 공개특허공보 제2019-0098875호의 분진 제거 장치 및 이를 포함하는 레이저 커팅 장치(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌에 개시된 분진 제거 장치는, 스테이지; 상기 스테이지 상에 배치되고 토출구를 정의하는 내부 케이스; 상기 내부 케이스의 외면을 둘러싸도록 배치된 측벽부 및 상기 측벽부로부터 돌출된 돌출부를 포함하고, 상기 측벽부에 위치한 배기구를 갖는 외부 케이스; 상기 배기구에서 공기를 흡입하는 동력을 제공하는 흡입 펌프; 상기 내부 케이스 상에 배치되고, 상기 내부 케이스 내부로 공기를 분사하는 분사 유닛; 및 상기 외부 케이스의 돌출부의 끝단 및 상기 내부 케이스의 하부 끝단에 의해 정의되는 흡기구를 포함하여 이루어진다.

상기 특허문헌에 개시된 분진 제거 장치는 외부케이스의 일측에 배기관이 설치되어 스테이지 위에서 발생하는 흄과 분진이 흡인되어 외부로 배출되도록 구성되는 것이나, 배기관과 근접된 위치의 흄과 분진은 상대적으로 배기관을 통해 외부로 배출되기 쉬운 반면, 배기관과 먼 위치의 흄과 분진은 그대로 외부로 배출되어 공기중에 노출될 수 있는 문제가 있다.

따라서 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅할 때 발생하는 인체에 유해한 흄과 분진을 초기에 확실하게 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있도록 구조가 개선된 흄 및 분진 배출장치의 개발이 요구된다.

KR 10-2019-0098875 A (2019. 08. 23.) KR 10-2019-0088141 A (2019. 07. 26.) KR 10-1552562 B1 (2015. 09. 07.) KR 10-0936922 B1 (2010. 01. 07.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 분진 배출장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅할 때 발생하는 인체에 유해한 흄과 분진을 초기에 확실하게 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치를 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치는, 작업스테이지의 상부에 소정 간격 이격되어 설치되면서 상하로 관통되는 소정 크기의 관통공이 형성되는 메인챔버; 상기 관통공에 설치되는 투명 재질의 윈도우글라스; 상기 윈도우글라스의 상면에 안착되며, 상기 윈도우글라스를 상기 메인챔버에 고정시키는 링 모양의 고정구; 상기 메인챔버의 일측에 설치되면서 상기 메인챔버의 아래쪽 공기를 흡인하여 외부로 배출시키는 소정 길이의 배기관; 및 상기 메인챔버에 설치되면서 상기 배기관을 통한 흡인력에 의해 회전 동작되어 상기 메인챔버의 아래쪽 주변 공기를 흡인 유도하는 링 모양의 배기팬을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 관통공이 상기 고정구가 삽입되어 안착되는 소정 지름의 상부안착부; 상기 상부안착부의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 상부안착부에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 상기 윈도우글라스가 안착되는 중간안착부; 및 상기 중간안착부의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 중간안착부에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 상기 배기팬이 안착되는 하부안착부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 배기팬이 소정 지름을 가지는 링 모양으로 형성되는 팬바디; 상기 팬바디의 상부 외측면을 따라 소정 폭 돌출 형성되는 안착돌기; 및 상기 팬바디의 내측면을 따라 소정 간격을 두고 방사상으로 배열되는 복수 개의 날개를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 복수 개의 날개가 상기 팬바디의 상하 방향으로 소정 길이를 가지면서 소정 각도로 경사지게 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 윈도우글라스의 저면과 상기 배기팬의 상면 사이에 소정 간격이 형성되어 포집된 흄과 분진이 수용되는 소정의 공간이 형성되도록 하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 작업스테이지 상부에 소정 간격 이격되어 설치되면서 배기관을 통한 진공 흡인력에 의해 배기팬이 회전 동작되고, 이러한 배기팬의 회전 동작에 의해 메인챔버의 하부 쪽 공기가 메인챔버의 내측으로 전체적으로 균일하게 흡입되게 되며, 그 결과 작업스테이지에서 발생하는 흄과 분진이 메인챔버를 통해 배기관을 따라 외부로 확실하게 배출될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치의 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1의 저면 사시도.
도 3은 도 1의 분리 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 메인챔버의 예를 보인 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 메인챔버의 예를 보인 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 배기팬의 예를 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치의 예를 보인 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치가 사용되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 디스플레이용 필름이나 글라스를 커팅할 때 발생하는 인체에 유해한 흄과 분진을 초기에 확실하게 흡인하여 외부로 배출시킬 수 있는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치를 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인챔버(10), 윈도우글라스(20), 고정구(30), 배기관(40) 및 배기팬(50)을 포함한다.

메인챔버(10)는 레이저빔 발생기(1)와 작업스테이지(3) 사이에 위치되어 작업스테이지(3)에서 발생하는 흄과 분진을 진공 흡수하여 외부로 배출시키기 위해 작업스테이지(3) 주변 공기를 모으는 구성이다.

이러한 메인챔버(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 소정 두께를 가지는 사각 판 모양의 챔버바디(11)와, 상기 챔버바디(11)의 상하면을 관통하여 소정 지름을 가지도록 형성되는 관통공(12) 및 상기 챔버바디(11)의 일측에 위치되어 상기 관통공(12)과 연통되도록 소정 지름의 구멍이 형성되는 연결관(13)을 포함한다.

또한, 관통공(12)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 관통공(12)의 위쪽에 위치되어 후술되는 고정구(30)가 삽입 안착되는 소정 지름의 상부안착부(12A)와, 상기 상부안착부(12A)의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 상부안착부(12A)에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 상기 윈도우글라스(20)가 안착되는 중간안착부(12B) 및 상기 중간안착부(12B)의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 중간안착부(12B)에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 후술되는 배기팬(50)이 안착되는 하부안착부(12C)를 포함한다.

상기와 같은 메인챔버(10)의 구성을 통해 후술되는 배기팬(50)이 관통공(12) 내의 하부안착부(12C)에 안착되고, 그 위에 윈도우글라스(20)가 관통공(12) 내의 중간단턱(12B)에 안착되며, 그 위에 고정구(30)가 관통공(12) 내의 상부안착부(12A)에 안착된 다음 나사 등의 체결부재를 통해 고정구(30)를 상부안착부(12A)에 고정시키는 것으로 윈도우글라스(20)와 배기팬(50)이 메인챔버(10)로부터 이탈되지 않도록 쉽게 설치되게 된다.

이러한 메인챔버(10)는 작업스테이지(3)의 위쪽에 소정 간격을 두고 근접 위치되고, 이를 통해 작업스테이지(3)에서 발생하는 흄과 분진이 메인챔버(10)의 관통공(12) 쪽으로 쉽게 유입되도록 하며, 이를 위해 메인챔버(10)의 관통공(12)은 작업스테이지(3)를 전체적으로 덮을 수 있을 정도의 크기로 형성된다.

윈도우글라스(20)는 레이저빔 발생기(1)를 통해 발생되는 레이저 빔이 작업스테이지(3) 위에 놓인 피대상물(4)을 커팅할 수 있도록 레이저를 통과시키는 구성으로 이러한 윈도우글라스(20)는 소정 두께를 가지는 원판 모양의 유리재질로 이루어진다.

고정구(30)는 소정 지름을 가지는 링 모양으로 형성되어 상부안착부(12A)에 안착되고, 나사 등의 체결부재를 통해 상부안착부(12A)에 고정되어 그 저면에 위치되는 윈도우글라스(20)를 중간안착부(12B)에 밀착 고정시키는 구성이다.

배기관(40)은 일단이 메인챔버(10)의 연결관(13)에 연결되고, 타단이 블로워(도시하지 않음) 등의 흡기 장치와 연결되며, 이를 통해 메인챔버(10)의 관통공(12) 내의 공기가 연결관(13)과 배기관(40)을 따라 외부로 배출되도록 하는 구성이다.

배기팬(50)은 메인챔버(10)의 관통공(12)에 설치되어 연결관(13)에 연결된 블로워 등의 흡기 장치를 통해 발생하는 흡인력에 의해 회전 동작되어 메인챔버(10)의 저면 쪽의 공기를 전체적으로 메인챔버(10)의 관통공(12) 쪽으로 흡인하는 구성이다.

이러한 배기팬(50)은 도 6에 도시된 바와 같이 소정 지름을 가지는 링 모양으로 형성되는 팬바디(51)와, 상기 팬바디(51)의 상부 외측면을 따라 소정 폭 돌출 형성되는 안착돌기(52) 및 상기 팬바디(51)의 내측면을 따라 소정 간격을 두고 방사상으로 배열되는 복수 개의 날개(53)를 포함한다.

이때 팬바디(51)의 지름은 하부안착부(12C)의 내측면 지름보다 상대적으로 작게 형성되고, 이를 통해 배기관(40)을 통한 흡인력에 의해 배기팬(50)이 쉽게 회전되도록 한다.

그리고 날개(53)는 팬바디(51)의 상하 방향으로 소정 길이를 가지면서 소정 각도로 경사지게 형성되어 하부의 공기가 메인챔버(10) 쪽으로 쉽게 흡입될 수 있도록 한다.

또한, 윈도우글라스(20)의 저면과 배기팬(50)의 상면 사이에는 도 7에 도시된 바와 같이 소정 간격(T)이 형성되고, 이를 통해 메인챔버(10)의 내부로 유입된 흄과 분진이 잔류할 수 있는 소정의 공간이 형성되도록 하며, 그 결과 메인챔버(10) 내부로 유입된 공기가 메인챔버(10)의 저면 쪽으로 역류하여 공기 중으로 배출되는 것이 효과적으로 방지되게 된다.

상기와 같은 배기팬(50)의 구성을 통해 메인챔버(10)의 저면 쪽 주변 공기가 전체적으로 메인챔버(10)의 내측으로 유입되게 되고, 유입된 공기는 이후 챔버바디(11)의 일측에 형성된 구멍을 통해 연결관(12)과 배기관(40)을 따라 외부로 배출되게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 레이저 커팅 흄 및 분진 배출장치가 사용되는 예에 따라 설명한다.

도 8을 참조하면, 상부에 레이저 빔을 발생시키는 레이저빔 발생기(1)가 위치되고, 상기 레이저빔 발생기(1)의 하부에 상기 레이저빔 발생기(1)를 통해 발생되는 레이저 빔을 전달하는 광학장치(2)가 설치되며, 상기 광학장치(2)의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 소정 넓이를 가지는 작업스테이지(3)가 설치된다.

그리고 상기 작업스테이지(3)의 상면에는 디스플레이용 필름 또는 글라스가 안착되어 고정된다.

또한, 배출장치(5)는 광학장치(2)와 작업스테이지(3) 사이의 공간에 설치되되, 상대적으로 작업스테이지(3)와 근접하도록 설치되고, 배기관(40)의 일단에는 호스 또는 덕트 등을 통해 흡기 장치와 연결된다.

그런 다음, 흡기 장치를 통해 메인챔버(10) 내측의 배기팬(50)을 회전 구동시키고, 이후 레이저빔 발생기(1)에 전원이 인가되어 작업스테이지(3)에 안착된 피대상물(4)의 커팅 작업이 진행된다.

한편, 흡기 장치를 통해 외부로 배출되는 흄과 분진 등은 별도의 집진기 등과 같은 공기정화장치로 공급되어 정화된 다음, 외부로 배출되게 된다.

위에서는 배기팬(50)이 소정 지름을 가지는 원통 모양으로 형성되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 팬바디(51)의 상부 지름에 비해 상대적으로 하부 지름이 크게 형성될 수 있고, 이를 통해 메인챔버(10)의 아래쪽 주변 공기를 메인챔버(10)의 내측으로 더욱 폭 넓게 흡인시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 작업스테이지 상부에 소정 간격 이격되어 설치되면서 배기관을 통한 진공 흡인력에 의해 배기팬이 회전 동작되고, 이러한 배기팬의 회전 동작에 의해 메인챔버의 하부 쪽 공기가 메인챔버의 내측으로 전체적으로 균일하게 흡입되게 되며, 그 결과 작업스테이지에서 발생하는 흄과 분진이 메인챔버를 통해 배기관을 따라 외부로 확실하게 배출되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 레이저빔 발생기 2: 광학장치
3: 작업스테이지 4: 피대상물
5: 배출장치 10: 메인챔버
11: 챔버바디 12: 관통공
12A: 상부안착부 12B: 중간안착부
12C: 하부안착부 13: 연결관
20: 윈도우글라스 30: 고정구
40: 배기관 50: 배기팬
51: 팬바디 52: 안착돌기
53: 날개 T: 간격

Claims (5)

1. 레이저 커팅장치에 설치되는 흄 및 분진 배출장치(5)에 있어서,
   상기 배출장치(5)는,
   작업스테이지(3)의 상부에 소정 간격 이격되어 설치되면서 상하로 관통되는 소정 크기의 관통공(12)이 형성되는 메인챔버(10);
   상기 관통공(12)에 설치되는 투명 재질의 윈도우글라스(20);
   상기 윈도우글라스(20)의 상면에 안착되며, 상기 윈도우글라스(20)를 상기 메인챔버(10)에 고정시키는 링 모양의 고정구(30);
   상기 메인챔버(10)의 일측에 설치되면서 상기 메인챔버(10)의 아래쪽 공기를 흡인하여 외부로 배출시키는 소정 길이의 배기관(40); 및
   상기 메인챔버(10)에 설치되면서 상기 배기관(40)을 통한 흡인력에 의해 회전 동작되어 상기 메인챔버(10)의 아래쪽 주변 공기를 흡인 유도하는 링 모양의 배기팬(50);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 관통공(12)은,
   상기 고정구(30)가 삽입되어 안착되는 소정 지름의 상부안착부(12A);
   상기 상부안착부(12A)의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 상부안착부(12A)에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 상기 윈도우글라스(20)가 안착되는 중간안착부(12B); 및
   상기 중간안착부(12B)의 아래쪽에 소정 간격 이격되어 형성되면서 상기 중간안착부(12B)에 비해 상대적으로 지름이 작게 형성되어 상기 배기팬(50)이 안착되는 하부안착부(12C);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 배기팬(50)은,
   소정 지름을 가지는 링 모양으로 형성되는 팬바디(51);
   상기 팬바디(51)의 상부 외측면을 따라 소정 폭 돌출 형성되는 안착돌기(52); 및
   상기 팬바디(51)의 내측면을 따라 소정 간격을 두고 방사상으로 배열되는 복수 개의 날개(53);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 복수 개의 날개(53)는,
   상기 팬바디(51)의 상하 방향으로 소정 길이를 가지면서 소정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 윈도우글라스(20)의 저면과 상기 배기팬(50)의 상면 사이에는,
   소정 간격(T)이 형성되어 포집된 흄과 분진이 수용되는 소정의 공간이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 커팅용 흄 및 분진 배출장치.

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