KR102344017B1 - 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기 - Google Patents

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Abstract

얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기가 개시된다. 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드의 노즐(B)이 관통되도록 절개된 절개부(100)를 구비하는 상부판(102)과, 상부판(102)의 모서리에서 하측으로 절곡되어 형성되는 다리부(104), 및 다리부(104)의 내측에 아래를 향하도록 장착되는 브러쉬(17)를 포함하는 누름 장치가 탈부착 가능하게 장착되어, 얇은 철판을 가공할 때 열에 의하여 변형된 철판을 눌러줌으로써 가공 대상물과 노즐 사이의 정전 용량 측정을 기반으로 간격을 일정하게 유지되도록 제어함에 있어 간섭이 발생되지 않는다. 이와 같이 본 발명에 따른 레이져 절단기는 얇은 철판을 가공할 때 그 철판의 열변형이 발생하여도 정전용량 측정에 간섭을 주지 않기 때문에 정밀한 가공을 함에 있어 어떠한 지장도 초래하지 않는다. 또한, 얇은 철판의 외곽을 브러쉬를 사용하여 눌러줌으로써 종래의 문제점인 절단 보조가스의 압력으로 인해 얇은 철판의 외곽이 빠르게 떨 수 있음으로 인하여 절단 높이가 제대로 유지되지 않아 절단 불량이 야기된다는 것을 방지한다. 또한, 브러쉬 구조로 소재를 눌러주어 소재에 흠집 및 자국을 남기지 않을 뿐만 아니라 브러쉬는 부도체로 이루어져 정전용량 측정에 간섭을 주지 않는다. 또한, 레이져 절단 중 발생되는 불똥으로 인한 파손 및 사용에 의한 마모가 발생하였을 경우에 쉽게 교체할 수 있다.

Description

얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기{East-to-cut laser cutting machine for thin iron plate}
본 발명은 레이져 절단기에 관한 것으로 더 상세하게는 두께가 얇은 철판을 가공할 때 발생되는 열로 인하여 철판이 팽창되면서 위로 부풀어 올라 헤드에 손상을 가하는 문제를 해결하기 위한 레이져 절단기에 관한 것이다.
도 1 및 도 2에는 일반적인 레이져 절단기에서 헤드 부분의 구조를 각각 사시도 및 정면도로써 나타내었다. 도 1을 참조하면 일반적인 레이져 커팅기는 철판등의 가공물을 절단하기 위한 헤드를 구비하며, 도 2에 도시한 바와 같이 헤드의 끝 부분은 뾰족한 형태를 가진 것이 일반적이다.
2018.07.26일자로 공고된 대한민국 등록특허 10-1882232호에는 레이져와 에어흡입공 겸용 레이져 가공 스캐너 헤드가 개시되어 있다. 상기 등록 특허에 따르면 레이져 가공시 발생되는 흄(fume)에 의해 조사되는 레이져의 산란이 발생되어, 가공물의 품질이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 레이져 가공시 공기를 흡입하여 흄을 외부로 배출하는 석션부 및 이러한 석션부와 함께 사용되며, 레이져 조사와 함께 동시에 석션부로 공기를 더 공급하는 에어증폭부를 더 구비함으로써, 제거되는 흄의 양 및 속도가 증가됨에 따라, 흄에 의해 조사되는 레이져의 산란이 발생되어, 가공물의 품질이 저하되는 것을 방지한다.
하지만, 이러한 레이져 절단기는 두께가 얇은 철판등의 가공물을 절단하는 경우에 가공할 때 발생되는 열로 인하여 철판이 팽창되면서 위로 부풀어 올라 헤드와 부풀어 오른 철판이 충돌하여 헤드에 손상을 가하는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 레이져로 소재를 절단할 때 레이져 빔의 포커스 높이가 매우 중요하다. 포커스 높이가 정확하지 않은 경우 절단이 되지 않기 때문에 절단이 원활히 이루어지기 위해서는 헤드와 소재간의 간격이 일정하게 유지되어야 한다. 레이져 절단기에서 절단하고자 하는 철판과 레이져 헤드의 노즐 사이의 간격, 즉, 절단높이를 일정하게 유지하기 위해서는 절단하고자 하는 철판과 레이져 헤드의 노즐 사이에서 측정되는 정전용량을 이용한다.
정전 용량은 철판과 노즐사이의 거리에 지수함수로 비례하여 변하기 때문에 측정된 정전용량을 알면 철판과 노즐사이의 거리를 알 수 있다. 도 3에는 정전용량의 측정을 기반으로 피가공물과 레이져 헤드의 간격을 조절하는 일반 원리를 설명하기 위한 정면도를 나타내었다. 도 3을 참조하면, 철판의 높이가 변할 경우, 정전용량을 토대로 헤드와 철판의 사이거리를 일정하게 유지할 수 있도록 헤드의 높이를 변경하도록 제어된다. 박판(얇은 판)일수록 철판이 휘어있는 경우가 많아 절단높이 유지가 매우 중요하다. 박판은 절단을 하는 동안에도 절단열로 인해서 휨이 더 많이 발생할 수 있다.
도 4에는 종래의 레이져 절단기를 사용하여 박판을 가공할 때 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 정면도를 나타내었다. 도 4를 참조하면, 박판의 경우 가공 과정에서 열이 가해지면 절단된 박판이 휘어지면서 절단 양측의 높이가 달라져 정전용량의 측정할 때 예컨대 실제 절단할 높이에서 포커싱이 되지 않고 들떠있는 부분에서의 정전용량을 측정하여 절단이 정상적으로 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
도 5에는 종래의 레이져 절단기를 사용하여 박판을 가공할 때 발생할 수 있는 다른 문제점으로 가공물에 분사되는 절단 보조 가스의 압력에 의한 불량 요인을 설명하기 위한 도면을 나타내었다. 도 5를 참조하면, 절단 소재의 외곽부분은 휨으로 인해 그림과 같이 띄워져 있는 경우가 많다. 이 경우 절단 보조가스의 압력으로 인해 외곽은 빠르게 떨 수 있고, 이로 인해 절단 높이가 제대로 유지되지 않아 절단 불량이 야기된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 두께가 얇은 철판을 가공할 때 발생되는 열로 인하여 철판이 팽창되면서 위로 부풀어 올라 헤드에 손상을 가하는 문제를 해결하기 위하여 브러쉬 구조물이 레이져 절단기의 헤드 부분에 자석을 이용하여 탈부착 가능하게 장착되는 헤드 보호용 지그를 포함하는 레이져 절단기를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드의 노즐(B)이 관통되도록 절개된 절개부(100)를 구비하는 상부판(102)과, 상부판(102)의 모서리에서 하측으로 절곡되어 형성되는 다리부(104), 및 다리부(104)의 내측에 아래를 향하도록 장착되는 부도체 재질의 브러쉬(17)를 포함하는 누름 장치가 탈부착 가능하게 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 누름장치는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 자석(140)이 설치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 자석(140)은 관통홀(142)을 더 포함하고 상부판(102)에는 자석(140)에 구비된 관통홀(142)을 통하여 고정 볼트(150)가 결합되는 암나사홀(108)을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 레이져 절단기는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 브러쉬(17)와 가공대상물 사이의 간격 또는 브러쉬의 누름 강도를 조절하기 위한 적어도 하나 이상의 스페이서 링(120, 130)을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 스페이서 링(120, 130)은 겹쳐지는 위치를 정렬하기 위한 노치(N)를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 브러쉬(17)는 브러쉬 솔(172)를 감싸도록 ㄷ자로 절곡된 브러쉬 고정 바디(170)를 구비하고, 일측은 다리부(104)의 내측면에 밀착되고 타측은 지지판(160)에 밀착되며 상기 지지판(160)에 구비되는 암나사(162)에는 다리부(104)에 구비되는 관통홀(106)을 통과하여 고정용 숫나사(180)가 체결되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따른 레이져 절단기는 브러쉬를 포함하는 누름장치를 사용하여 얇은 철판을 가공할 때 열에 의하여 변형된 철판을 눌러줌으로써 가공 대상물과 노즐 사이의 정전 용량 측정을 기반으로 간격을 일정하게 유지되도록 제어함에 있어 간섭이 발생되지 않는다. 이와 같이 본 발명에 따른 레이져 절단기는 얇은 철판을 가공할 때 그 철판의 열변형이 발생하여도 정전용량 측정에 간섭을 주지 않기 때문에 정밀한 가공을 함에 있어 어떠한 지장도 초래하지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 얇은 철판의 외곽을 브러쉬를 사용하여 눌러줌으로써 종래의 문제점인 절단 보조가스의 압력으로 인해 얇은 철판의 외곽이 빠르게 떨 수 있음으로 인하여 절단 높이가 제대로 유지되지 않아 절단 불량이 야기된다는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 브러쉬 구조로 소재를 눌러주어 소재에 흠집 및 자국을 남기지 않을 뿐만 아니라 브러쉬는 부도체로 이루어져 정전용량 측정에 간섭을 주지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 자석(140)이 설치됨으로써 레이져 절단 중 발생되는 불똥으로 인한 파손 및 사용에 의한 마모가 발생하였을 경우에 쉽게 교체할 수 있다. 또한, 두꺼운 철판의 경우, 열변화가 심하지 않고 절단 속도가 느리기 때문에 누름 장치가 필요가 없는데 이러한 경우에는 상기 누름 장치를 용이하게 탈거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 적어도 하나 이상의 스페이서 링(120, 130)이 구비되는데, 이 스페이서 링(120, 130)의 두께 및 갯수를 조절함으로써 브러쉬(17)와 가공대상물 사이의 간격 또는 브러쉬의 누름 강도를 조절할 수 있다.
도 1은 일반적인 레이져 절단기에서 헤드 부분의 구조를 도시한 사시도,
도 2는 일반적인 레이져 절단기에서 헤드 부분의 구조를 도시한 정면도,
도 3은 정전용량의 측정을 기반으로 피가공물과 레이져 헤드의 간격을 조절하는 일반 원리를 설명하기 위한 정면도,
도 4는 종래의 레이져 절단기를 사용하여 박판을 가공할 때 발생할 수 있는 문제점을 설명하기 위한 정면도,
도 5는 종래의 레이져 절단기를 사용하여 박판을 가공할 때 발생할 수 있는 다른 문제점으로 가공물에 분사되는 절단 보조 가스의 압력에 의한 불량 요인을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따른 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기에서 헤드 부분의 개략적인 외관을 나타낸 정면도,
도 7은 도 3의 부분 확대도,
도 8은 도 3의 부분 확대 분해 사시도, 및
도 9는 도 8에 도시한 스페이서 링의 구조를 도시한 평면도.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 6에는 본 발명에 따른 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기에서 헤드 부분의 개략적인 외관을 나타낸 정면도로써 나타내었으며, 도 7에는 도 3의 주요 부분을 부분 확대도로써 나타내었다. 또한, 도 8에는 도 3의 도 3의 주요 부분을 부분 확대 분해 사시도로써 나타내었다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기는 브러쉬 구조의 누름 장치가 구비되며 상기 누름 장치는 헤드의 노즐 부분을 감싸도록 헤드의 노즐(H)의 하단에서 헤드 몸체(B)에 자석을 이용하여 부착된다.
도 5에 도시한 바와 같이 상기 누름장치는 헤드의 노즐(B)이 관통되도록 절개된 절개부(100)를 구비하는 상부판(102)과, 상부판(102)의 모서리에서 하측으로 절곡되어 형성되는 다리부(104), 및 다리부(104)의 내측에 아래를 향하도록 장착되는 부도체 재질의 브러쉬(17)를 포함하는 누름 장치가 탈부착 가능하게 장착되며, 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 자석(140)이 설치되고, 상기 자석(140)은 관통홀(142)을 더 포함하고 상부판(102)에는 자석(140)에 구비된 관통홀(142)을 통하여 고정 볼트(150)가 결합되는 암나사홀(108)을 구비한다.
브러쉬(17)는 브러쉬 솔(172)를 감싸도록 ㄷ자로 절곡된 브러쉬 고정 바디(170)를 구비하고, 일측은 다리부(104)의 내측면에 밀착되고 타측은 지지판(160)에 밀착되며 상기 지지판(160)에 구비되는 암나사(162)에는 다리부(104)에 구비되는 관통홀(106)을 통과하여 고정용 숫나사(180)가 체결된다.
상기와 같은 누름장치를 구비하는 본 발명에 따른 레이져 절단기는 브러쉬를 포함하는 누름장치를 사용하여 얇은 철판을 가공할 때 열에 의하여 변형된 철판을 눌러줌으로써 가공 대상물과 노즐 사이의 정전 용량 측정을 기반으로 간격을 일정하게 유지되도록 제어함에 있어 간섭이 발생되지 않는다. 이와 같이 본 발명에 따른 레이져 절단기는 얇은 철판을 가공할 때 그 철판의 열변형이 발생하여도 정전용량 측정에 간섭을 주지 않기 때문에 정밀한 가공을 함에 있어 어떠한 지장도 초래하지 않는다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 레이져 절단기는 얇은 철판의 외곽을 브러쉬를 사용하여 눌러줌으로써 종래의 문제점인 절단 보조가스의 압력으로 인해 얇은 철판의 외곽이 빠르게 떨 수 있음으로 인하여 절단 높이가 제대로 유지되지 않아 절단 불량이 야기된다는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 브러쉬 구조로 소재를 눌러주어 소재에 흠집 및 자국을 남기지 않을 뿐만 아니라 브러쉬는 부도체로 이루어져 정전용량 측정에 간섭을 주지 않기 때문에 정밀한 가공을 함에 있어 어떠한 지장도 초래하지 않는다.
상기와 같은 누름장치를 구비하는 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 자석(140)이 설치됨으로써 레이져 절단 중 발생되는 불똥으로 인한 파손 및 사용에 의한 마모가 발생하였을 경우에 쉽게 교체할 수 있다. 또한, 두꺼운 철판의 경우, 열변화가 심하지 않고 절단 속도가 느리기 때문에 누름 장치가 필요가 없는데 이러한 경우에는상기 누름 장치를 용이하게 탈거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 적어도 하나 이상의 스페이서 링(120, 130)이 구비되는데, 이 스페이서 링(120, 130)의 두께를 조절하거나 추가 되는 링의 갯수를 가감함으로써 브러쉬(17)와 가공대상물 사이의 간격 또는 브러쉬의 누름 강도를 조절할 수 있다. 또한, 도 9에 나타낸 바와 같이 스페이서 링(120, 130의 모서리에는 노치(N)를 구비함으로써 겹쳐지는 위치를 정렬하기 용이하다.
또한, 본 발명에 따른 레이져 절단기에 구비되는 브러쉬는 노즐에서 분사되는 레이져 광을 가려줌으로써 레이져 광에 의한 시력 손상을 피할 수 있어 보다 안전한 작업이 가능하다는 효과도 기대할 수 있다.
B: 헤드 몸체
100 : 절개부
102 : 상부판
108 : 암나사홀
104 : 다리부
17 : 브러쉬
170: 브러쉬 고정 바디 172 : 브러쉬 솔
160 : 지지판
162 : 암나사홀 180 : 고정용 숫나사
140 : 자석
142 : 관통홀 150 : 고정 볼트
120, 130 : 스페이서 링
N : 노치

Claims (6)

  1. 헤드의 노즐(B)이 관통되도록 절개된 절개부(100)를 구비하는 상부판(102)과, 상부판(102)의 모서리에서 하측으로 절곡되어 형성되는 다리부(104), 및 다리부(104)의 내측에 아래를 향하도록 장착되는 부도체 재질의 브러쉬(17)를 포함하는 누름 장치가 탈부착 가능하게 장착되고,
    상기 누름장치는 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 자석(140)이 설치되며, 헤드 몸체(B)와 상부판(102) 사이에 브러쉬(17)와 가공대상물 사이의 간격 또는 브러쉬의 누름 강도를 조절하기 위한 적어도 하나 이상의 스페이서 링(120, 130)을 구비하고,
    상기 자석(140)은 관통홀(142)을 포함하고 상부판(102)에는 자석(140)에 구비된 관통홀(142)을 통하여 고정 볼트(150)가 결합되는 암나사홀(108)을 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 스페이서 링(120, 130)은 겹쳐지는 위치를 정렬하기 위한 노치(N)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 브러쉬(17)는,
    브러쉬 솔(172)를 감싸도록 ㄷ자로 절곡된 브러쉬 고정 바디(170)를 구비하고, 일측은 다리부(104)의 내측면에 밀착되고 타측은 지지판(160)에 밀착되며 상기 지지판(160)에 구비되는 암나사(162)에는 다리부(104)에 구비되는 관통홀(106)을 통과하여 고정용 숫나사(180)가 체결되는 것을 특징으로 하는 얇은 철판의 가공이 용이한 레이져 절단기.
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