KR102563255B1

KR102563255B1 - 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR102563255B1
Application number: KR1020190019629A
Authority: KR
Inventors: 료헤이 쓰치다; 마사토 요시다
Original assignee: 시부야 코교 가부시키가이샤
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2023-08-02
Also published as: TWI782188B; JP7007576B2; JP2019141894A; CN110181164A; TW201936308A; CN110181164B; KR20190101295A

Abstract

(해결수단)
스윙 프레임(12)에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제1회전체(13) 및 제2회전체(15), 상기 제2회전체(15)에 설치된 노즐(17)은, 하우징(11)(지지틀)에 대하여 스윙 가능하게 설치된 스윙 프레임(12)에 설치되어 있다.
레이저광 조사수단(2)은, 레이저광(L)을 발진하는 레이저 발진기(2a)와, 당해 레이저 발진기(2a)에 접속된 광파이버(2b)와, 당해 광파이버(2b)의 단부에 접속되어서 레이저광(L)을 콜리메이트 하고 나서 상기 제1회전체(13)에 입사시키는 콜리메이터(2c)를 구비하고 있다.
그리고 상기 콜리메이터(2c)를 상기 하우징(11)에 고정함과 아울러 상기 콜리메이터(2c)와 제1회전체(13) 사이에 간격(g)을 형성하였다.
(효과)
스윙 프레임으로부터의 돌출부분을 작게 하여 스윙 프레임이 스윙했을 때에 있어서의 상기 돌출부분의 진폭을 작게 할 수 있다.

Description

레이저 가공장치{LASER PROCESSING DEVICE}

본 발명은 레이저 가공장치(laser 加工裝置)에 관한 것으로서, 상세하게는 레이저광이 통과하는 제1, 제2회전체나 노즐을 스윙(swing) 가능하게 설치한 스윙 프레임을 구비한 레이저 가공장치에 관한 것이다.

종래에, 레이저 가공장치로서, 레이저광을 조사하는 레이저광 조사수단과, 지지틀과 피가공물을 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 상기 지지틀에 설치되어서 회전하도록 축지(軸支)된 중공모양의 제1회전체와, 상기 제1회전체를 회전하도록 구동하는 제1모터와, 상기 제1회전체에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제2회전체와, 상기 제2회전체를 회전하도록 구동하는 제2모터와, 상기 제2회전체의 선단에 설치된 노즐과, 상기 레이저광 조사수단이 조사한 레이저광을 상기 제1회전체 및 제2회전체의 내부를 통과시켜서 상기 노즐까지 도광하는 도광수단을 구비한 것이 알려져 있다.

이러한 레이저 가공장치에서는, 상기 제1, 제2회전체를 회전시킴으로써 상기 노즐을 임의의 방향으로 향하게 함과 아울러 상기 노즐을 피가공물에 대하여 상대적으로 이동시킴으로써 피가공물을 원하는 형상으로 가공하도록 되어 있다.

그러나 상기 지지틀에는 상기 제1, 제2회전체나 노즐, 및 제1, 제2모터라고 하는 복수의 부재가 설치되어 있으므로, 이들을 가공이나 티칭(teaching)을 위하여 이동시키면, 상기 노즐 등이 어떤 물체에 접촉되어 파손될 우려가 있다.

따라서, 상기 제1, 제2회전체나 노즐 등을 상기 지지틀에 대하여 스윙 가능하게 설치된 스윙 프레임에 설치하고, 상기 노즐 등이 물체에 접촉하였을 경우에는 상기 스윙 프레임을 스윙시켜서 손상을 방지하는 것이 알려져 있다(특허문헌1).

이 때에, 상기 스윙 프레임이 스윙하면 당해 스윙 프레임의 상방으로 돌출한 돌출부분도 스윙하기 때문에, 당해 돌출부분이 스윙하는 범위에는 공간을 확보해서 간섭을 방지할 필요가 있다.

일본국 특허공보 특공평 3-55234호 공보

최근의 기술발전에 따라, 레이저광을 조사하는 레이저광 조사수단으로서는, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기와, 당해 레이저 발진기에 접속된 광파이버와, 당해 광파이버의 단부에 접속되어서 레이저광을 콜리메이트(collimate) 하는 콜리메이터를 구비한 것이 알려져 있다.

이러한 레이저광 조사수단을 상기 특허문헌1과 같은 스윙 프레임을 구비한 레이저 가공장치에 적용하는 경우에, 상기 콜리메이터를 상기 스윙 프레임에 의해 스윙시키는 제1회전체의 선단에 연결하는 구성이 생각된다.

그러나 제1회전체의 선단에 상기 콜리메이터를 고정하면, 상기 스윙 프레임으로부터의 돌출부분이 콜리메이터의 선단까지가 연장되기 때문에, 스윙 프레임이 스윙했을 때의 당해 돌출부분의 진폭(振幅)이 커지게 되므로, 당해 돌출부분의 간섭을 방지하기 위한 공간을 확보하여야 하기 때문에 장치가 대형화한다고 하는 문제가 생각된다.

이러한 문제를 감안하여, 본 발명은 스윙 프레임으로부터의 돌출부분을 작게 하여 컴팩트 하게 설계하는 것이 가능한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.

즉 청구항1의 발명에 관한 레이저 가공장치는, 레이저광을 조사하는 레이저광 조사수단과, 지지틀과 피가공물을 상대적으로 이동시키는 이동수단과, 상기 지지틀에 대하여 스윙 가능하게 설치된 스윙 프레임과, 상기 스윙 프레임에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제1회전체와, 상기 스윙 프레임에 설치되어서 상기 제1회전체를 회전하도록 구동하는 제1모터와, 상기 제1회전체의 선단에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제2회전체와, 상기 제2회전체를 회전하도록 구동하는 제2모터와, 상기 제2회전체의 선단에 설치된 노즐과, 상기 레이저광 조사수단이 조사한 레이저광을 상기 제1회전체 및 제2회전체의 내부를 통과시켜서 상기 노즐까지 도광하는 도광수단과, 상기 스윙 프레임을 상기 지지틀에 지지하는 지지수단과, 상기 스윙 프레임의 스윙을 검출하는 검출수단을 구비한 레이저 가공장치에 있어서, 상기 레이저광 조사수단은, 레이저광을 발진하는 레이저 발진기와, 당해 레이저 발진기에 접속된 광파이버와, 당해 광파이버의 단부에 접속되어서 레이저광을 콜리메이트 하고 나서 상기 제1회전체에 입사시키는 콜리메이터를 구비하고, 상기 콜리메이터를 상기 지지틀에 고정함과 아울러 상기 콜리메이터와 제1회전체 사이에 간격을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

상기 발명에 의하면, 상기 콜리메이터를 지지틀에 고정하고, 당해 콜리메이터에 의하여 조사된 레이저광을 스윙 프레임에 설치한 제1회전체에 입사시키도록 했기 때문에, 스윙 프레임으로부터의 돌출부분이 상기 제1회전체의 선단까지가 되어, 당해 제1회전체에 콜리메이터를 직접 접속했을 경우와 비교하여 돌출부분을 작게 할 수 있다.

이 때문에 스윙 프레임이 스윙했을 때에 있어서의 돌출부분의 진폭을 작게 할 수 있어, 간섭을 방지하기 위한 공간을 작게 할 수 있기 때문에 장치를 소형화 할 수 있다.

도1은 본 실시예에 관한 레이저 가공장치의 단면도이다.
도2는 지지수단 및 검출수단의 확대도이다.

이하, 도시(圖示)한 실시예에 대해서 설명하면, 도1은 피가공물(W)에 레이저광(L)을 조사하는 레이저 가공장치(1)의 단면도를 나타내는데, 당해 레이저 가공장치(1)는, 레이저광(L)을 조사하는 레이저광 조사수단(2)과, 상기 피가공물(W)을 지지하는 가공 테이블(3)과, 당해 가공 테이블(3)의 상방에 설치되어서 레이저광(L)을 피가공물(W)을 향해서 조사하는 가공헤드(4)와, 상기 가공헤드(4)와 피가공물(W)을 상대적으로 이동시키는 이동수단(5)과, 이들을 제어하는 제어수단(도면에 나타내지 않는다)을 구비하고 있다.

상기 이동수단(5)은, 상기 가공헤드(4)를 연직방향 및 수평면내에 있어서 왕복이동 시키는 헤드 이동부(5a)와, 상기 가공 테이블(3)을 상기 가공헤드(4)의 왕복이동방향에 대하여 직교하는 방향으로 왕복이동 시키는 테이블 이동부(5b)로 구성되어, 가공헤드(4)와 피가공물(W)을 상대적으로 이동시키도록 되어 있다.

또한, 이러한 이동수단(5)은 종래에 공지된 것으로서, 상기 가공 테이블(3)을 고정하고, 가공헤드(4)을 수평면내에 있어서 종횡 및 연직 방향으로 이동 가능하게 할 수도 있다.

상기 레이저광 조사수단(2)은, 레이저광(L)을 발진하는 레이저 발진기(2a)와, 당해 레이저 발진기(2a)에 접속된 광파이버(2b)와, 당해 광파이버(2b)의 단부에 접속되어서 레이저광(L)을 콜리메이트 하고 나서 상기 가공헤드(4)에 조사하는 콜리메이터(2c)로 구성되어 있다.

레이저 발진기(2a)는 이동하지 않도록 가공 테이블(3)의 외부에 설치하는 것이 가능하고, 이에 대하여 콜리메이터(2c)는 상기 가공헤드(4)와 함께 이동수단(5)의 헤드 이동부(5a)에 의해 이동 가능하게 되어 있다.

그리고 상기 레이저 발진기(2a)가 발진한 레이저광(L)은 가요성(可撓性)을 구비하는 상기 광파이버(2b)에 의해 상기 콜리메이터(2c)까지 도광되고, 상기 콜리메이터(2c)는 레이저광(L)을 콜리메이트(평행광화(平行光化)) 하고 나서, 상기 가공헤드(4)에 입사되게 하도록 되어 있다.

다만, 상기 콜리메이터(2c)로부터 조사된 레이저광(L)은, 여전히 확산하고자 하는 성질을 구비하고 있기 때문에, 콜리메이터(2c)로부터 조사된 레이저광(L)이 피가공물(W)에 조사될 때까지의 광로를 최대한 짧게 하는 것이 바람직하다.

상기 가공헤드(4)는, 상기 이동수단(5)의 헤드 이동부(5a)에 의해 이동 가능하게 설치된 지지틀로서의 하우징(11)과, 당해 하우징(11)의 바닥면(11a)에 대하여 스윙 가능하게 설치된 스윙 프레임(12)과, 상기 스윙 프레임(12)에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제1회전체(13)와, 상기 스윙 프레임(12)에 설치되어서 상기 제1회전체(13)를 회전하도록 구동하는 제1모터(14)와, 상기 제1회전체(13)의 선단에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제2회전체(15)와, 상기 제2회전체(15)를 회전하도록 구동하는 제2모터(16)와, 상기 제2회전체(15)의 선단에 설치된 노즐(17)과, 상기 레이저광 조사수단(2)이 조사한 레이저광(L)을 상기 제1회전체(13) 및 제2회전체(15)의 내부를 통과시켜서 상기 노즐(17)까지 도광하는 도광수단(18)과, 상기 스윙 프레임(12)을 상기 바닥면(11a)에 지지하는 지지수단(19)과, 상기 스윙 프레임(12)의 스윙을 검출하는 검출수단(20)을 구비하고 있다.

상기 하우징(11)은, 하방에 형성되어서 상기 스윙 프레임(12)을 지지하는 바닥면(11a)과, 바닥면(11a)의 상방에 형성된 천장면(1lb)과, 이들 바닥면(11a) 및 천장면(1lb) 사이에 형성된 측면(11c)으로 구성되어, 그 내부가 외부로부터 격리되어서 먼지 등의 진입을 방지하게 되어 있다.

상기 레이저광 조사수단(2)의 콜리메이터(2c)는 상기 천장면(1lb)의 상부에 고정되어 있고, 당해 천장면(1lb)에 형성된 관통구멍을 통하여 레이저광(L)을 하우징(11)의 내부를 향해서 연직방향 하방으로 조사하도록 되어 있다.

상기 스윙 프레임(12)은 원반모양으로 형성됨과 아울러 상기 하우징(11)의 바닥면(11a)에 형성된 원형의 관통구멍(11d)에 결합하도록 설치되고, 당해 스윙 프레임(12)을 지지하는 상기 지지수단(19)은, 상기 스윙 프레임(12)의 외주에 있어서 예를 들면 3군데에 동일한 간격으로 설치되어 있다.

도2에 나타나 있는 바와 같이 각 지지수단(19)은, 상기 스윙 프레임(12)보다 상방을 향하여 돌출하는 위치결정볼트(21)와, 상기 바닥면(11a)의 상면에 설치된 대략 L자형의 브래킷(22)과, 상기 위치결정볼트(21)의 상단부에 장착된 위치결정너트(23)와, 상기 스윙 프레임(12)과 브래킷(22) 사이에 탄성적으로 장착된 스프링(24)으로 구성되어 있다.

상기 위치결정볼트(21)는 상기 스윙 프레임(12)을 상하로 관통하도록 설치되고, 그 상단이 상기 브래킷(22)에 형성된 테이퍼 구멍(22a)을 통과해서 상방으로 돌출하도록 설치되어 있다.

상기 브래킷(22)은 상기 바닥면(11a)에 고정되어 있고, 당해 브래킷에 형성된 상기 테이퍼 구멍(22a)에는, 상방을 향하여 확경(擴徑)하도록 형성된 대략 반구(半球) 모양의 테이퍼면이 형성되어 있다.

상기 위치결정너트(23)는, 상기 브래킷(22)의 테이퍼 구멍(22a)으로부터 상방으로 돌출한 상기 위치결정볼트(21)의 선단에 나사결합되고, 당해 위치결정너트(23)의 하부에는 반구모양의 테이퍼 형상(23a)이 형성되어 있다.

또한 상기 스프링(24)은 상기 스윙 프레임(12)의 상면과 상기 브래킷(22)의 하면(下面) 사이에 탄성적으로 장착됨과 아울러 상기 위치결정볼트(21)를 둘러싸도록 설치되고, 당해 스프링(24)에 의해 스윙 프레임(12)을 하방으로 가압하게 되어 있다.

이러한 구성을 구비하는 지지수단(19)에 의하면, 상기 위치결정너트(23)의 테이퍼 형상(23a)이 상기 브래킷(22)의 테이퍼 구멍(22a)에 결합함으로써 상기 브래킷(22)에 의해 스프링(24)으로 가압된 스윙 프레임(12)이 지지되도록 되어 있다.

이 상태에서는, 스프링(24)이 스윙 프레임(12)을 하방을 향해서 가압하고 있기 때문에, 가공헤드(4)가 이동수단(5)에 의해 이동해도, 진동에 의한 스윙 프레임(12)의 스윙이 방지되도록 되어 있다.

그러나 상기 가공헤드(4)에 있어서 상기 스윙 프레임(12)보다도 하방으로 돌출한 부분, 예를 들면 상기 노즐(17)이 어떤 물체에 접촉하면, 스윙 프레임(12)이 스윙의 부분을 지점(支點)으로 해서 다른 부분이 부상(浮上)하도록 스윙하고, 상기 스프링(24)의 가압력에 저항해서 위치결정볼트(21)가 상기 브래킷(22)의 테이퍼 구멍(22a)으로부터 이탈하게 된다.

이렇게 하여 상기 스윙 프레임(12)이 스윙함으로써 상기 노즐(17) 등이 물체에 충돌한 충격을 해방시킬 수 있으므로 가공헤드(4) 및 물체의 손상을 방지할 수 있다.

한편, 스윙한 스윙 프레임(12)은 작업자의 수작업에 의해 원위치로 복귀하도록 되어 있지만, 그 때의 위치결정은, 상기 위치결정너트(23)의 테이퍼 형상(23a)이 브래킷(22)의 테이퍼 구멍(22a)의 테이퍼면에 밀착함으로써 고정밀도로 구현하는 것이 가능하게 되어 있다.

상기 검출수단(20)은, 각 지지수단(19)의 브래킷(22)에 설치된 센서(20a)와, 상기 위치결정너트(23)의 상부에 설치된 검출편(20b)으로 구성되어 있다.

상기 스윙 프레임(12)이 스윙하지 않고 있는 상태에서는, 상기 검출편(20b)은 상기 센서(20a)의 하방에 위치하고 있고, 이 상태에서 스윙 프레임(12)이 스윙하여 경사져서, 위치결정너트(23)가 브래킷(22)에 대하여 상방으로 이탈하면, 상기 검출편(20b)이 센서(20a)의 전방에 위치해서 센서(20a)가 이것을 검출하게 되어 있다.

센서(20a)가 검출신호를 제어수단에 송신하면, 제어수단은 스윙 프레임(12)이 스윙한 것이라고 판단하여 즉시 상기 레이저광 조사수단(2)에 의한 레이저광(L)의 조사를 정지시키고, 또한 레이저 가공장치(1)를 긴급히 정지시키도록 되어 있다.

또한 상기 센서(20a)로서는, 근접센서 이외에 빛이나 초음파를 사용하는 센서이더라도 좋다.

또한 상기 바닥면(11a)의 하면에는, 상기 스윙 프레임(12)을 둘러싸도록 단면이 대략 L자의 링모양인 브래킷(25)이 설치되어 있고, 또한 링모양 브래킷(25)과 상기 스윙 프레임(12) 사이에는 고무나 스펀지 등으로 이루어지는 밀봉재(26)가 설치되어 있다.

상기 지지수단(19)에 의해 상기 스윙 프레임(12)이 지지되어 있는 상태에서는, 당해 스윙 프레임(12)은 상기 링모양 브래킷(25)에 접촉하지 않고, 그 외주 가장자리가 상기 밀봉재(26)에 밀착하게 되어 있다.

이에 따라 상기 바닥면(11a)과 스윙 프레임(12)의 간격으로부터 상기 하우징(11)의 내부에 형성된 공간으로 먼지 등이 침입하는 것이 방지되도록 되어 있다.

상기 제1회전체(13)는, 상기 스윙 프레임(12)을 연직방향으로 관통하도록 설치된 통모양체(31)와, 당해 통모양체(31)의 상단부에 설치된 슬립링(32)으로 구성되어, 이들의 내부에는 이들의 회전축을 따라 연직방향으로 레이저광(L)이 통과 가능한 원통모양의 공간이 형성되어 있다.

상기 슬립링(32)의 상단은 상기 하우징(11)의 천장면(1lb)에 접근하도록 설치되고, 또 천장면(1lb)에 고정된 레이저광 조사수단(2)의 콜리메이터(2c)의 바로 아래에 위치하고, 제1회전체(13)의 회전축이 콜리메이터(2c)로부터 조사되는 레이저광(L)의 광축과 일치하도록 설치되어 있다.

상기 통모양체(31)는 상기 스윙 프레임(12)에 고정된 통모양의 베어링(33)에 축지되고, 통모양체(31)의 상부는 스윙 프레임(12)의 상방 및 하방으로 각각 돌출함과 아울러 당해 통모양체(31)에 있어서 스윙 프레임(12)의 상방으로 돌출한 부분에는, 상기 제1모터(14)에 의해 구동되는 제1기어(34)가 형성되어 있다.

상기 제1모터(14)는 스윙 프레임(12)을 상하로 관통하도록 설치되고, 스윙 프레임(12)의 상방측에 위치하는 구동축에는 제1기어(34)와 교합(咬合)하는 기어가 형성되어 있다.

한편, 상기 제1모터(14)의 케이스(14a)는 스윙 프레임(12)의 하방으로 돌출하고 있어, 당해 케이스(14a)는 상기 제1회전체(13)의 통모양체(31)와 함께 스윙 프레임(12)의 하면에 고정된 케이싱(35)의 내부에 수용되도록 되어 있다.

상기 슬립링(32)은 종래에 공지된 것으로서, 서로 회전 가능하게 설치된 외통(32a)과 내통(32b)으로 이루어지는 2중관구조를 구비하고, 이들 외통(32a) 및 내통(32b)에는 각각 도면에 나타나 있지 않은 전극(電極)이 설치되고, 이 중에서 일방의 전극에는 브러시가 설치되어 있다.

이러한 구성에 의하여 상기 외통(32a)이 내통(32b)에 대하여 회전하는 것을 허용하면서, 상기 전극 및 브러시를 통하여 상기 내통(32b)과 외통(32a) 사이에서 전기를 통하게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 외통(32a)은 상기 스윙 프레임(12)에 고정된 지지부재(12a)에 고정되어 있고, 당해 외통(32a)에는 하우징(11)의 외부로부터 전력을 공급하는 도선(36)이 접속되어 있다.

상기 내통(32b)은 상기 통모양체(31)의 상단부에 연결되어 고정되어, 내통(32b)과 통모양체(31)가 일체적으로 회전하도록 되어 있고, 또 상기 내통(32b)에는 도면에 나타나 있지 않은 도선을 통하여 제1회전체(13)와 함께 회전하는 상기 제2모터(16)나 도면에 나타나 있지 않은 센서가 접속되어 있고, 제1회전체(13)가 회전하더라도 전력을 공급하게 되어 있다.

상기 제2회전체(15)는 상기 제1회전체(13)의 하단부에 고정된 베어링(37)에 의해 회전 가능하게 축지되고, 내부에는 수평방향을 향해서 레이저광(L)이 통과 가능한 공간이 형성되어 있다.

상기 제1회전체(13)의 통모양체(31)의 하단부에는 상기 제2모터(16)가 고정되어 있고, 상기한 바와 같이 상기 제1회전체(13)의 슬립링(32)을 통하여 공급된 전력에 의해 구동하게 되어 있다.

그리고 상기 제2회전체(15)에는 상기 제2모터(16)에 의해 구동되는 제2기어(38)가 형성되어 있고, 이에 따라 제2회전체(15)는 수평방향을 향한 회전축을 중심으로 하여 회전하게 되어 있다.

상기 노즐(17)은 상기 제2회전체(15)의 선단부에 고정된 집광렌즈(17a)를 구비하고, 상기 제2회전체(15)의 회전축에 대하여 직교하는 방향을 향하도록 설치되어 있다.

그리고 상기 도광수단(18)은, 상기 제1회전체(13)의 선단 및 제2회전체(15)의 선단에 장착된 반사미러(18a, 18b)로 구성되고, 각각 레이저광(L)을 직각으로 반사시키도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 상기 레이저광 조사수단(2)의 콜리메이터(2c)는 제1회전체(13)의 슬립링(32)의 상방에 고정되어 있고, 당해 콜리메이터(2c)로부터 조사된 레이저광(L)은, 상기 제1회전체(13)의 슬립링(32)에 입사한 후에, 반사미러(18a, 18b)에 의해 반사하면서 제1, 제2회전체(13, 15)를 통과하고, 그 후에 상기 노즐(17)의 집광렌즈(17a)에 의해 집광되어서 피가공물(W)에 조사되도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 본 실시예의 레이저 가공장치(1)에서는, 상기 콜리메이터(2c)가 가공헤드(4)을 구성하는 하우징(11)에 고정되어 있는 것에 대해, 상기 레이저광(L)이 입사되는 제1, 제2회전체(13, 15) 및 노즐(17)은, 상기 스윙 프레임(12)에 의해 하우징(11)에 대하여 스윙 가능하게 지지되어 있다.

이 때문에 콜리메이터(2c)와 제1회전체(13)에 있어서의 슬립링(32)과의 사이에는 간격(g)이 형성되고, 상기 스윙 프레임(12)의 스윙에 의한 제1회전체(13)와 콜리메이터(2c)의 상대이동을 허용하게 되어 있다.

한편, 상기 간격(g)에는 먼지를 포함한 외기(外氣)가 유입되어, 레이저광(L)을 감쇠시킬 우려가 있으므로, 상기 하우징(11)의 천장면(1lb)의 하면과, 상기 슬립링(32)의 내통(32b)의 상단부 사이에, 고무나 실리콘 수지 등의 가요성 재료로 이루어지는 통모양의 접속부재(41)를 설치하고, 상기 간격(g)을 외부로부터 차단하게 되어 있다.

상기 접속부재(41)는 주름상자 모양을 구비하고 있고, 상기 제1회전체(13)가 이동해도 이것을 따라 변형하여, 콜리메이터(2c)와 제1회전체(13)의 접속상태를 유지하게 되어 있다.

다음에, 상기한 바와 같이 상기 스윙 프레임(12)보다도 하방으로 돌출한 노즐(17) 등이 어떤 물품과 접촉하면, 상기 스윙 프레임(12)이 스윙하도록 되어 있지만, 그 때에 당해 스윙 프레임(12)의 상방으로 돌출한 상기 제1회전체(13) 등의 돌출부분이 상기 하우징(11)의 내부에서 이동하게 된다.

이 때문에 하우징(11)의 내부에는 상기 스윙 프레임(12)의 스윙에 따라 상기 돌출부분이 이동할 것이라고 상정되는 범위에는, 이들 돌출부분이 간섭하지 않도록 공간을 형성할 필요가 있다.

본 실시예에 있어서, 최대의 진폭을 나타내는 것은 당해 돌출부분의 상단부, 즉 제1회전체(13)를 구성하는 슬립링(32)의 정상부가 되기 때문에, 하우징(11)의 내부에는 적어도 슬립링(32)의 진폭에 따른 공간을 형성할 필요가 있다.

본 실시예에서는, 상기 레이저광 조사수단(2)을 구성하는 콜리메이터(2c)를 이동수단(5)에 설치한 지지틀로서의 하우징(11)에 고정하고 있기 때문에, 상기 스윙 프레임(12)으로부터 돌출부분의 선단까지의 거리가 상기 슬립링(32)의 정상부까지의 거리(D)로 되어 있다.

이에 대하여 상기 콜리메이터(2c)를 상기 제1회전체(13)의 슬립링(32)의 외통(32a)에 고정하였을 경우에, 상기 스윙 프레임(12)으로부터 돌출부분의 선단까지의 거리는, 상기 콜리메이터(2c)의 정상부 또는 당해 콜리메이터(2c)에 접속된 광파이버까지의 거리(D')가 되어(실제로는 도시된 D'에서 상기 접속부재(41)의 길이를 뺀 거리), 본 실시예의 구성에 비하여 길어진다.

이렇게 스윙 프레임(12)으로부터의 돌출부분의 거리가 길어지면, 스윙 프레임(12)이 스윙하였을 경우에 있어서의 진폭이 커져버려, 간섭을 피하기 위해서 하우징(11)의 내부에 큰 공간을 형성하지 않으면 안 되어, 가공헤드(4)가 대형화한다고 하는 문제가 발생한다.

즉, 본 실시예의 레이저 가공장치(1)는, 콜리메이터(2c)를 하우징(11)에 고정함으로써 콜리메이터(2c)를 제1회전체(13)에 접속했을 경우와 비교해서 가공헤드(4)를 컴팩트 하게 설계할 수 있다.

또한 본 실시예에서는, 스윙 프레임(12)이 스윙하면 콜리메이터(2c)와 가공헤드(4)가 상대적으로 이동하여 콜리메이터(2c)로부터 조사되는 레이저광(L)의 광축과 제1회전체(13)의 중심축이 틀어져버리게 되지만, 상기 검출수단(20)이 스윙 프레임(12)의 스윙을 검출하는 즉시 레이저광(L)의 조사를 정지시키기 때문에 안전하게 사용할 수 있다.

또한 상기 콜리메이터(2c)와 제1회전체(13) 사이에 접속부재(41)를 설치함으로써, 통상의 가공시에는 레이저광(L)의 광로를 상기 접속부재(41)에 의해 외부로부터 차폐할 수 있고, 또 스윙 프레임(12)이 스윙해도 콜리메이터(2c)와 제1회전체(13)의 상대이동을 허용할 수 있다.

1 : 레이저 가공장치 2 : 레이저광 조사수단
2c : 콜리메이터 4 : 가공헤드
11 : 하우징(지지틀) 12 : 스윙 프레임
13 : 제1회전체 15 : 제2회전체
17 : 노즐 19 : 지지수단
L : 레이저광 g : 간격

Claims

레이저광을 조사하는 레이저광 조사수단(laser光照射手段)과,
지지틀과 피가공물(被加工物)을 상대적으로 이동시키는 이동수단과,
상기 지지틀의 바닥면에 대하여 스윙 가능하게 설치된 스윙 프레임(swing frame)과,
상기 스윙 프레임에 회전 가능하게 축지(軸支)된 중공모양의 제1회전체와,
상기 스윙 프레임에 설치되어서 상기 제1회전체를 회전하도록 구동하는 제1모터와,
상기 제1회전체의 선단(先端)에 회전 가능하게 축지된 중공모양의 제2회전체와,
상기 제2회전체를 회전하도록 구동하는 제2모터와,
상기 제2회전체의 선단에 설치된 노즐과,
상기 레이저광 조사수단이 조사한 레이저광을 상기 제1회전체 및 제2회전체의 내부를 통과시켜서 상기 노즐까지 도광하는 도광수단(導光手段)과,
상기 스윙 프레임을 상기 지지틀에 지지하는 지지수단과,
상기 스윙 프레임의 스윙을 검출하는 검출수단을
구비한 레이저 가공장치에 있어서,
상기 레이저광 조사수단은,
레이저광을 발진하는 레이저 발진기(laser 發振器)와,
상기 레이저 발진기에 접속된 광파이버와,
상기 광파이버의 단부에 접속되어서 레이저광을 콜리메이트 하고 나서 상기 제1회전체에 입사시키는 콜리메이터(collimator)를
구비하고,
상기 지지틀은, 하방에 형성되어서 상기 스윙 프레임을 지지하는 바닥면과, 상기 바닥면의 상방에 형성된 천장면과, 이들 바닥면 및 천장면의 사이에 형성된 측면으로 구성되고,
상기 콜리메이터를 상기 천장면의 상부에 고정하고, 상기 천장면에 형성된 관통구멍을 통하여 상기 레이저광을 상기 지지틀의 내부를 향해서 연직방향 하방으로 조사할 수 있도록 배치함과 아울러, 상기 콜리메이터와 제1회전체 사이에 간격을 형성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
제1항에 있어서,
상기 콜리메이터와 상기 제1회전체의 간격에 가요성 재료(可撓性材料)로 이루어지는 통모양의 접속부재를 설치하고, 상기 접속부재에 의해 상기 콜리메이터와 제1회전체를 외기를 차단한 상태에서 접속하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.