KR19990023392U - 레이저 절단재 표면상태 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 절단중 절단소재의 표면을 감지하여 버닝현상이 발생하거나 이물질에 의해 절단기가 파손될 우려가 있을 때 레이저 절단기를 제품으로부터 떨어지도록 급속이동시킴과 동시에 냉각수를 분사하여 버닝슬래그를 냉각시킴으로서 레이저 절단기를 보호할 수 있도록 된 레이저 절단재 표면상태 감지장치에 관한 것으로서,

선단의 레이저헤드(102)측을 통하여 레이저빔을 주사함으로서 절단소재(160)를 절단하도록 된 레이저절단기에 있어서, 상기 레이저헤드(102)에 조임너트(14)를 매개로 장착되는 지지몸체(10)와, 상기 지지몸체(10)로부터 연장된 연장몸체(20)에 수직하게 갖추어지는 파이프 형상의 제 1지지대(30)와, 상기 제 1 지지대(30)에 연결구(40)를 매개로 장착되는 제 2지지대(50)와, 상기 지지대(30)(50)의 내측으로 상단부가 끼워져 상하이동가능하고, 돌출판(62)을 갖추어 하부측으로의 이동이 제한되며, 탄성부재(70)에 의하여 하부측으로 탄성반발력을 제공받도록 된 미끄럼막대(60)와, 상기 미끄럼막대(60)의 하단부에 고정되고, 레이저빔이 통과하는 공간인 관통구멍(82)을 형성한 원판형 형상의 접촉판(80)과, 상기 미끄럼막대(60)의 상단부와 접촉하여 서로 전기적으로 연결되는 접점(91)(92)으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

레이저 절단재 표면상태 감지장치

본 고안은 레이저 절단기에 의한 제품을 절단시 발생하는 버닝현상을 감지하여 레이저 절단기를 보호하기 위한 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 절단중 절단소재의 표면을 감지하여 버닝현상이 발생하거나 이물질에 의해 절단기가 파손될 우려가 있을 때 레이저 절단기를 제품으로부터 떨어지도록 급속이동시킴과 동시에 냉각수를 분사하여 버닝슬래그를 냉각시킴으로서 레이저 절단기를 보호할 수 있도록 된 레이저 절단재 표면상태 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 절단기(100)는 고주파방전방식의 6㎾의 레이저발진기와 냉각수, 공기, 절단가스(He,N₂) 공급부를 가지며, 스틸(Steel), 스테인레스스틸(Stainless Steel), 알루미늄 등의 소재를 직선, 곡선, 회전 및 모형절단이 가능하여 산업전반에 널리 사용되는 장치로서, 스틸의 경우 절단가능두께는 4.5∼30㎜이며, 각각 두께, 재질별로 레이저의 강약, 산소, 절단가스, 공기, 냉각수 등의 최적의 조건을 선택하고, 대략 500∼1600㎜/분의 속도로 절단을 수행한다.

이러한 레이저 절단기(100)는 도 1에 개략적으로 도시한 바와같이, 레이저빔(110)의 경로가 반사경(120)에 의하여 적정하게 조정된 후, 렌즈(130)를 거치면서 적정위치에서 초점(140)을 형성하고, 이에 의하여 절단소재(160)를 절단하게 된다. 그리고, 상기 레이저 절단기(100)의 선단부인 레이저헤드(102)와 절단소재(160)와의 거리를 적정한 상태로 유지하도록 된 링센서(150)를 갖추는바, 이러한 링센서(150)는 초점(140)을 중심으로 적정한 반경을 형성하도록 된 대략의 링형상으로 이루어져 레이저 절단기(100)와 일체로 거동하게 된다.

즉, 절단을 위하여 레이저 절단기(100)가 하강하는 경우 그와 일체로 거동하는 링센서(150)도 함께 하강하여 레이저 절단기(100) 선단의 레이저해드(102)에 앞서 가장 먼저 절단소재(160)의 표면에 닿게 되고, 이에 의하여 레이저절단기(100)는 하강을 멈추며 이 상태는 절단소재(160)와 레이저헤드(102) 사이에 형성되는 거리가 2∼3㎜로 유지되는 상태로서, 레이저절단이 안정적으로 이루어질 수 있도록 된 상태이다. 따라서, 링센서(150)가 절단소재(160)의 표면에 접촉하면서, 절단소재(160)와 레이저헤드(102) 사이의 거리를 일정하게 유지하고, 이러한 상태로 절단이 이루어지는 것이다.

그런데, 이러한 종래의 레이저절단기(100)와 링센서(150)에 의한 레이저절단작동시에는 절단불량에 의한 버닝발생시 레이저헤드(102)와 링센서(150)를 보호하기 위한 수단이 갖추어지지 않았는바, 절단속도, 레이저의 강약, 가스의 압력 등의 조건이 적당하지 않거나 절단소재(160)가 부분적으로 성분이 불량한 경우에 절단도중 절단작용이 이루어지지 않고 도 2에 도시한 바와같이 절단소재(160)의 표면위로 용융슬래그(170)상태로 끓어 넘치는 버닝현상이 발생하게 되는바, 이에 의하여 레이저헤드(102)와 링센서(150)가 슬래그(170)의 고열로 녹아버리는 문제점이 발생하게 된다. 그리고, 이러한 파손은 레이저절단기의 잦은 교체를 수반하여 수명을 저하시킴은 물론 생산성에 있어서도 치명적인 문제점을 유발하는 것이다.

본 고안은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 절단기로 제품을 절단하는 경우 절단속도, 레이저의 강약, 가스의 압력 등의 절단조건이 적당하지 않는 때에 발생하는 버닝현상을 감지하여 레이저절단기 및 링센서를 버닝에 의한 슬래그로부터 멀어지게 하여 보호함으로서 파손을 방지하도록 된 레이저 절단재 표면상태 감지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 레이저 절단기와 링센서를 도시한 개략 구성도

도 2는 종래의 레이저 절단시 발생하는 문제점 도출도

도 3a 및 3b는 본 고안에 따른 레이저 절단재 표면상태 감지장치를 도시한 외관사시도 및 정면도

도 4는 본 고안의 장치가 레이저절단기에 장착된 상태를 도시한 정면개략도

도 5는 본 고안의 장치를 갖춘 레이저 절단기의 작동상태를 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 ... 지지몸체 14 ... 조임볼트

20 ... 연장몸체 30 ... 제 1지지대

40 ... 연결구 50 ... 제 2지지대

60 ... 미끄럼막대 62 ... 돌출판

70 ... 탄성부재 80 ... 접촉판

91,92 ... 접점 94 ... 냉각수분사관

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 고안은, 선단의 레이저헤드측을 통하여 레이저빔을 주사함으로서 절단소재를 절단하도록 된 레이저절단기에 있어서, 상기 레이저헤드에 조임너트를 매개로 장착되는 지지몸체와, 상기 지지몸체로부터 연장된 연장몸체에 수직하게 갖추어지는 파이프 형상의 제 1지지대와, 상기 제 1 지지대에 연결구를 매개로 장착되는 제 2지지대와, 상기 지지대의 내측으로 상단부가 끼워져 상하이동가능하고, 돌출판을 갖추어 하부측으로의 이동이 제한되며, 탄성부재에 의하여 하부측으로 탄성반발력을 제공받도록 된 미끄럼막대와, 상기 미끄럼막대의 하단부에 고정되고, 레이저빔이 통과하는 공간인 관통구멍을 형성한 원판형 형상의 접촉판과, 상기 미끄럼막대의 상단부와 접촉하여 서로 전기적으로 연결되는 접점으로 이루어짐으로서, 버닝에 의한 슬래그발생시 그 슬래그에 의해 접촉판이 상승하여 접점을 연결시켜 레이저절단기를 급속 상승시키도록 함을 특징으로 하는 레이저 절단재 표면상태 감지장치를 마련함에 의한다.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 3a 및 3b는 본 고안에 따른 레이저 절단재 표면상태 감지장치를 도시한 외관사시도 및 정면도로서, 레이저 절단기(100)의 선단을 이루는 레이저헤드(102)의 외표면부에 끼워지도록 된 중공원통형의 지지몸체(10)를 가진다.

상기 지지몸체(10)는 외측 방향으로 플랜지형상의 연장몸체(20)를 형성하고, 상기 연장몸체(20)의 하부면에는 파이프 형상의 제 1지지대(30)가 일체로 갖추어지는바, 이러한 제 1지지대(30)는 연장몸체(20)의 원주방향에 대하여 일정간격 떨어지도록 다수개 장착되는 것이 바람직하고, 본 고안의 실시예에서는 복수개를 설치하여 구성하였음을 알 수 있다.

상기 제 1지지대(30)는 연장몸체(20)의 하부면에 일체로 고정되어 상하로 수직하게 된 파이프형상으로 하부측 일정길이의 외표면에는 나사산(32)을 형성하고, 내측 중앙부에는 중앙에 상하방향으로 관통구멍(35)을 형성한 원판형 안내판(34)을 고정하며, 상기 제 1지지대(30)의 나사산(32)에는 내면에 암나사산(42)을 형성한 너트형상의 연결구(40)를 매개로 제 2지지대(50)가 체결된다. 상기 제 2지지대(50)는 파이프형상을 가지면서 상단부는 개방되고 하단부는 중앙에 상하방향으로 관통구멍(52)을 형성하여 폐쇄되도록 이루어지고, 외표면에는 연결구(40)의 하부로 끼워질 수 있도록 나사산(54)을 형성한다.

상기 제 1지지대(30)와 제 2지지대(50)에 의하여 형성되는 내부 공간에는 관통구멍(35)(52)을 통하여 상하방향으로 미끄럼가능하도록 된 미끄럼막대(60)의 상단부가 위치하는바, 상기 미끄럼막대(60)의 상단부측에는 코일스프링으로 된 탄성부재(70)가 끼워지고, 이러한 탄성부재(70)는 그 상단부가 안내판(34)에 의하여 지지되며 하단부가 미끄럼막대(60)에 형성된 돌출판(62)에 의하여 지지됨으로서 미끄럼막대(60)에 하부측으로 탄성반발력을 가하여 그 미끄럼막대(60)의 돌출판(62)이 제 2지지대(50)의 폐쇄된 하단부측에 접촉하여 유지될 수 있도록 한다.

상기 미끄럼막대(70)의 하단부에는 접촉판(80)의 상부면이 일체로 고정연결되는바, 상기 접촉판(80)은 중앙부에 레이저빔이 통과할 수 있는 관통구멍(82)을 형성하고, 또한 상하방향으로 관통형성된 다수개의 관통구멍(84)을 형성하는바 이는 그 관통구멍(84)을 통하여 냉각수가 통과할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 지지몸체(10)에는 미끄럼막대(70)가 상승하는 경우 그 상단부와의 접촉에 의하여 서로 전기적으로 연결되도록 된 접점(91)(92)이 장착되는바, 이러한 접점(91)(92)은 레이저절단기(100)의 구동을 위한 제어부에 연결되어 미리 설정된 회로에 의하여 레이저 절단기(100)가 상하이동할 수 있도록 하고, 또한 냉각수가 분사될 수 있도록 하며, 다른 예로서는 미끄럼 막대(70)의 어느 하나에 의하여 전기적으로 연결되는 접점은 레이저 절단기의 상하이동에 관여하고 다른 하나에 의하여 전기적으로 연결되는 접점은 냉각수 분사에 관여할 수 있도록 할 수 있다.

또한, 상기 지지몸체(10)에는 다수개의 냉각수 분사를 위한 냉각수분사관(94)이 갖추어지는바, 이러한 냉각수분사관(94)에는 상기 접점(91)(92)의 상태에 의하여 구동되는 개폐밸브(미도시)를 갖춘다.

또한, 상기 지지몸체(10)에는 방사상으로 적어도 하나의 보울트구멍(12)이 형성되고, 이러한 보울트구멍(12)을 통하여 체결되는 조임볼트(14)는 지지몸체(10)가 레이저절단기(100)의 레이저헤드(102)에 장착될 수 있도록 한다.

이러한 구성으로 된 본 고안의 장치는, 도 4에 도시한 바와같이 레이저절단기(100)의 레이저헤드(102)에 장착되는바, 이는 레이저헤드(102)의 외표면측으로 지지몸체(10)를 적정한 위치에 있도록 끼운후, 조임볼트(14)를 조이게 되면 레이저헤드(102)에 지지몸체(10)가 견고하게 고정될 수 있는 것이다.

물론, 이러한 상태에서 레이저절단기(100)가 하강하여 그와 일체로 거동하는 링센서(150)도 하강하고, 이후 링센서(150)가 절단소재(160)에 접촉한 상태로 유지되어 레이저절단이 이루어지는 경우에는, 접촉판(80)이 탄성부재(70)에 의한 탄성반발력을 받는 상태로 절단소재(160)의 상부면과 약간의 간격을 가지도록 위치하게 된다.

이러한 상태로 절단이 이루어지다가 버닝현상이 발생하게 되면, 그 버닝에 의하여 슬래그가 발생하고, 이 슬래그는 접촉판(80)을 밀어 상승시키며, 따라서 상기 접촉판(80)에 일체로 형성된 미끄럼막대(60)가 상승하여 그 상단부가 접점(91)(92)에 접촉하면서 접점(91)(92)을 서로 연결시킨다.

이에 의하여 접점(91)(92)의 전기적인 연결이 이루어지고, 이는 미리 구성된 전기적인 회로를 작동시켜, 레이저절단기(100)를 급속하게 상승하도록 하여 슬래그에 의한 레이저헤드(102)의 열화 및 파손을 방지하고, 동시에 냉각수분사관(94)을 통하여는 냉각수가 분사되어 슬래그주변, 레이저절단기의 선단부, 링센서 등을 냉각시키는 것이다.

즉, 레이저자동절단시에 발생하는 버닝현상에 의한 레이저절단기와 링센서의 손상을 방지하여 레이저절단기를 보호하고, 절단소재의 절단면 손상을 방지하게 된다.

상술한 바와같이 본 고안에 따른 레이저 절단재 표면상태 감지장치에 의하면, 레이저절단기의 선단에 장착되어 절단소재와 미세한 간격을 유지하도록 된 접촉판이 버닝에 의한 슬래그 발생시 그 슬래그에 의하여 상승하면서 접점을 전기적으로 연결시킴으로서 레이저절단기의 급속한 상승 및 냉각수분사가 이루어지도록 하여, 레이저절단기와 링센서의 손상을 방지하여 레이저절단기를 보호하고, 절단소재의 절단면 손상을 방지하는 우수한 효과를 가진다.

Claims (2)

1. 선단의 레이저헤드(102)측을 통하여 레이저빔을 주사함으로서 절단소재(160)를 절단하도록 된 레이저절단기에 있어서,

   상기 레이저헤드(102)에 조임너트(14)를 매개로 장착되는 지지몸체(10)와,

   상기 지지몸체(10)로부터 연장된 연장몸체(20)에 수직하게 갖추어지는 파이프 형상의 제 1지지대(30)와,

   상기 제 1 지지대(30)에 연결구(40)를 매개로 장착되는 제 2지지대(50)와,

   상기 지지대(30)(50)의 내측으로 상단부가 끼워져 상하이동가능하고, 돌출판(62)을 갖추어 하부측으로의 이동이 제한되며, 탄성부재(70)에 의하여 하부측으로 탄성반발력을 제공받도록 된 미끄럼막대(60)와,

   상기 미끄럼막대(60)의 하단부에 고정되고, 레이저빔이 통과하는 공간인 관통구멍(82)을 형성한 원판형 형상의 접촉판(80)과,

   상기 미끄럼막대(60)의 상단부와 접촉하여 서로 전기적으로 연결되는 접점(91)(92)으로 이루어짐으로서,

   버닝에 의한 슬래그발생시 그 슬래그에 의해 접촉판(80)이 상승하여 접점(91)(92)을 연결시켜 레이저절단기(100)를 급속 상승시키도록 함을 특징으로 하는 레이저 절단재 표면상태 감지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉판(80)에는 다수개의 관통구멍(84)을 형성하고, 연장몸체(20)에는 다수개의 냉각수분사관(94)을 설치함으로서 접점(91)(92)의 연결시 냉각수가 분사됨을 특징으로 하는 레이저 절단재 표면상태 감지장치.