KR20000070453A - 레이저 기계가공 장치에 연결된 보호 글라스의 상태를 점검하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 기계가공 시스템에서 작업 제품(2)과 레이저 광학 기구(1)사이에 배열된 보호 글라스(3)의 상태를 점검하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 상기 보호 글라스는 기계가공 레이저 빔(6)이 통과되도록 배열되어 있다. 광 탐지기(8)가 보호 글라스(3) 표면에 붙어 있는 불순물 및 먼지 미립자(5)에 의해서 산란된 광선을 탐지하기 위해 보호 글라스(3)와 연결되게 배열되어 있다.

Description

레이저 기계가공 장치에 연결된 보호 글라스의 상태를 점검하는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CHECKING THE CONDITION OF A PROTECTIVE GLASS IN CONNECTION WITH LASER MACHINING}

레이저 기계가공 시스템, 예를들어 레이저 용접 또는 인쇄 장치에서 광학 부재를 보호하기 위해, 보호 글라스가 이용되는 것은 공지되어 있다. 이러한 보호 글라스들은 기계가공 처리될 대상물(작업제품) 및 레이저 광학 기구사이에 장착되며, 기계가공중에 발생된 쓰레기 및 먼지등이 레이저 광학기구에 들어가는 것을 방지한다.

기계가공 과정중에, 상기 보호 글라스들이 작업제품에서 제거된 미립자들에 의해 매우 더럽혀지므로, 보호 글라스를 통과하는 레이저 빔은 상기 미립자들에 의해 방해를 받으며, 결국 기계가공을 악화시킨다. 입사 레이저 광선의 일부는 보호 글라스 표면상에 모아진 먼지등의 미립자들에 의해서 흡수되고 산란된다. 산란된 광선의 일부는 보호 글라스 벽에 의해서 집중되고, 글라스 판의 외부 원주부를 항해 방사된다. 보호 글라스 표면에 먼지등의 미립자들이 증가하면 증가할수록, 입사 레이저 빔의 산란이 보다 많이 발생된다.

또한, 입사 레이저 빔이 작업중인 경우, 빔의 흡수 및 산란은 촛점을 이룬 빔의 동력 밀도가 감소될때 불만족스럽게 된다. 이것은 용접용량이 감소될때 레이저 용접 시스템에서 특히 단점으로 지적된다. 또한, 스웨덴 특허 제 9403349-5에서 기술된 형식의 레이저 인쇄 시스템에서도 상기와 같은 현상은 단점으로 지적된다. 상기 빔이 산란효과로 인하여 완만한 형상(unsharp)으로 이루어지면, 레이저 빔에 의해 발생되는 패턴 또는 스크립트(script)가 양호한 질을 갖는 상태로 유지될수 없다.

더욱이, 보호 글라스가 매우 더러워질때 파손될 우려가 있다. 이러한 이유들로 인하여, 보호 글라스는 정규적으로 교환되어야 한다.

지금까지, 보호 글라스들의 제어는 주로 시각적인 검사로 이루어 졌다. 그러나, 보호 글라스를 검사한다는 것이 결코 용이한 것이 아니다. 또한, 보호 글라스를 검사하기 위해 기계가공장치가 중지하여야 하는 단점을 갖고 있다.

그러므로, 기계가공 과정의 중단없이 보호 글라스의 제어가 연속적이며, 자동적으로 이루어지는 것이 필요하게 되었다.

본 발명은 레이저 기계가공 시스템에서 작업 제품과 레이저 광학 기구(예를들어, 렌즈등)사이에 배열된 보호 글라스의 상태를 점검하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상기 레이저 기계가공 시스템에서, 레이저 빔 또는 다른 동축의 광선이 작업제품에 촛점으로 맞추어지기 전에 보호 글라스를 통과하도록, 보호 글라스는 배열된다.

도 1은 레이저 기계가공 시스템에서 배열된 종래의 보호 글라스 장치의 개략적인 도면.

도 2는 본 발명에 따른 실시예를 나타내는 도면.

도 3은 광 화이버가 배열된 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면

본 발명에 따르면, 보호 글라스 표면에 붙어 있는 불순물 및 먼지 미립자에 의해서 광선이 퍼지는 레벨을 감지(탐지)하도록 배열된 광 탐지기에 의해서 상술된 문제점들은 해결된다.

본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 광탐지기는 보호 글라스의 에지를 항해 정렬된다. 예를들어, 보호 글라스의 에지에 도달되는 광선의 레벨을 탐지하기 위해 배열된다.

본 발명의 양호한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 하기에 상세히 기술될 것이며, 상기 도면에는 보호 글라스 장치의 상태를 탐지할수 있는 시스템이 개략적으로 도시되어 있다.

도 1은 렌즈(1)에 의해서 광학적으로 촛점이 맞추어진 형상을 개략적으로 나타내며, 상기 렌즈(1)는 작업 제품(2)에 입사 레이저 광선을 집중시킨다. 이러한 시스템은 용접 시스템, 스웨덴 특허 제 9403349-5에 기술된 인쇄(engraving)시스템, 절삭 시스템 또는 다른 레이저 가공시스템이 될수 있다. 상술된 모든 가공 시스템에서, 쓰레기 및 먼지 미립자들은 기계가공 과정중에 작업제품으로부터 발생된다. 상기 미립자들이 광학적으로 촛점을 이루는 곳에 들어오는 것을 방지하기 위해, 보호 글라스(3)가 작업 제품(2) 및 상기 렌즈(1)사이에 제공된다. 보호 글라스는 호울더(4)속에 장착되고, 주위에 형성된 원형의 에지측면을 구비한다.

상기 기계가공 과정중에 발생된 쓰레기 및 먼지 미립자들은 보호 글라스(3)표면상에 부착된다. 이것은 상기 미립자들이 보다 정교한 광학 시스템에는 들어가지 못하는 것을 의미한다. 그러나, 이러한 시스템의 단점은 미립자들이 글라스 표면에 점차 집중되어, 입사 레이저 광선의 바람직하지 않은 산란 또는 편향이 일어는데 있다. 그러므로, 본 명세서의 도입부에서 설명한바와 같이, 보호 글라스는 규칙적으로 교환되어야 한다.

도 2는 글라스 표면상의 쓰레기 및 먼지 미립자 또는 다른 불순물에 대하여 보호 글라스(3)의 상태를 점검하기 위한 수단을 포함하는 것을 제외하고는 도 1에 도시된 것과 유사하며, 상기 글라스 표면상의 미립자들은 입사 레이저 광선(6)을 산란시킨다. 도 2에는 글라스 표면상에 고정된 임의 미립자들(5)이 산란된 빛을 어떻게 발생하는 지가 또한 도시되어 있다. 이러한 산란된 빛은 보호 글라스 장치의 벽에 의해서 일부 집중되고, 보호 글라스 장치의 외측 주위, 예를들어 도면에서 에지(9)측면을 항해 방사된다.

광 검출기(8)가 에지(9)를 항해 정렬된 감광성(photosensitive)표면에 위치되므로, 보호 글라스상의 더러운 층에 의한 에지측면상의 산란된 빛은 탐지된다. 광검출기는 보호 글라스상의 미립자들에 의해서 산란된 광선의 량을 탐지한다. 탐지기 신호가 임의의 레벨에 도달할때, 이것은 보호글라스의 교환시간을 나타낸다. 이러한 탐지기 제어에 대한 장점은 보호 글라스의 상태가 기계가공 과정중에 연속적으로 제어될수 있다는데 있다.

미립자들이 존재하는 보호글라스상에 에지(9)표면을 형성하므로서, 보호 글라스 표면상의 미립자들에 의해서 발생된 빛의 산란은 글라스 표면상의 미립자가 글라스표면의 어디에 존재하는지에 거의 관계없게 된다. 이것은 미립자등이 있는 표면상의 다수의 굴절이 에지로부터 빛의 세기를 보다 더 균일하게 한다는 사실에 좌우된다.

도 3에 도시된 실시예에서, 에지(9)상의 산란된 빛은 광 화이버(10)에 의해서 집중되며, 상기 광 화이버는 광시스템을 광 시스템으로부터 일정거리에 있는 광탐지기에 연결시킨다.

탐지기 신호가 큰 영역으로 형성되는 것이 실험 결과이다. 또한, 새로운 보호 글라스는 기준레벨인 산란된 빛의 레벨을 갖게된다. 산란되는 것이 탐지된 빛이 기준레벨의 100배인 레벨에 도달할때, 보호 글라스가 여전히 사용될수 있지만, 확실히 더러워져 있다. 산란된 빛이 기준레벨의 1000배인 레벨에 도달하는 경우, 보호 글라스는 매우 더러워져 교환되어야 한다.

더러운 미립자들의 위치 함수로서 산란된 빛의 레벨을 측정하면, 먼지가 있는 에지 표면을 위해 탐지신호는 미립자의 위치와 거의 무관하게 된다. 또한, 상기 미립자들은 보호 글라스의 직경의 80%영역내에 위치하게 된다.

기계가공 레이저 빔(beam)(동력 레이저 빔)으로부터 산란된 광선을 이용하는 대신에, 임의의 다른 동축의 광 방사 공급원으로부터 산란된 광선을 이용할수 있다. 예를들어, HeNe형식 또는 레이저 다이오드의 제어측정 레이저를 이용할수도 있다. 이러한 광선은 기계가공 동력 레이저보다 다른 파장을 구비하며, 탐지기는 상기 파장만의 광선을 탐지하기 위해 광학 필터를 구비한다.

보호 글라스 제어를 위해 “ 추가의 광선 ”을 이용하는 장점은 측정이 기계가공 과정과 무관하게 된다는 것이다. 예를들어, 동력 레이저 빔이 차단될때에서 측정 작업은 수행되며, 기계과정 중에 임의의 동력의 편차에 무관하게 측정신호가 발생된다.

본 발명은 상술된 실시예에 의해서 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 사상내에서 다른 실시예가 있을수도 있다. 또한, 본 발명은 보호 글라스 표면상에 먼지가 집중되는 것을 방지하는 방법과도 관련이 있으며, 즉 횡축 제트 또는 축선방향의 블로우(blow)방법과도 관련이 있다.

Claims (8)

1. 기계가공의 레이저 빔 또는 상기 기계가공의 레이저 빔과 동축인 다른 임의의 광선이 보호 글라스를 통과하도록 배열되어 있는 레이저 기계가공 시스템에서, 작업 제품과 레이저 광학 기구사이에 배열된 보호 글라스(3)의 상태를 점검하는 방법에 있어서,

   보호 글라스(3)에 붙어 있는 불순물 및 먼지 미립자에 의해서 산란된 광선을 에지에서 감지하기 위해, 보호 글라스(3)의 에지(9)에 연결된 광 탐지기(8)가 배열되는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보호 글라스(3)로부터 산란된 광선을 광 화이버(10)를 통해 광탐지기(8)에 배열시키는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 기계가공의 레이저 빔 또는 상기 기계가공의 레이저 빔과 동축인 다른 임의의 광선이 보호 글라스를 통과하도록 배열되어 있는 레이저 기계가공 시스템에서, 작업 제품과 레이저 광학 기구사이에 배열된 보호 글라스(3)의 상태를 점검하는 장치에 있어서,

   보호 글라스(3)에 붙어 있는 불순물 및 먼지 미립자(5)에 의해서 산란되어 보호 글라스(3)의 에지(9)에 도달하는 광선을 감지하는 광 탐지기(8)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 보호 글라스(3)의 에지(9) 표면은 에지로 부터 균일한 빛의 세기를 제공하기 위해 동결되는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 보호 글라스(3)로부터 산란된 광선을 광탐지기(8)에 전달하기 위해 광 화이버(10)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 보호 글라스의 에지(9) 표면은 광선이 광 화이버(10)에 의해서 광 탐지기(8)에 전달되기 전에 균일한 빛의 세기를 제공하기 위해 동결되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 광 탐지기(8)는 탐지기 신호가 임의의 레벨에 도달할때 임의 표시를 나타내도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 3 항 내지 제 7 항중의 어느 한항에 있어서, 상기 광 탐지기(8)는 파장이 다른 기계가공 레이저 빔과 거의 동축인 광선으로 부터 산란된 광선만을 탐지하는 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.