KR200223520Y1

KR200223520Y1 - 레이저 절단기의 작업물 지지판

Info

Publication number: KR200223520Y1
Application number: KR2020000034399U
Authority: KR
Inventors: 황성웅
Original assignee: 황성웅
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2001-05-15

Abstract

본 고안은 레이저 빔(Laser beam)이 렌즈 또는 거울에 의해 물체 표면에 초점을 형성하여 국부적인 가열로 인한 순간적 용융 또는 증발상태로 만든 다음 이를 가스 제트로 불어서 절단하는 레이저 절단기의 하단에서 작업물의 절단위치를 대기하기 위한 이송 및 지지하는 지지판에 관한 것으로 더욱 상세하게는 레이저 절단기의 레이저 빔 노즐에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하기 전에 작업물의 위치를 설정하기 위하여 서보모터와 엘엠 가이드(LM Guide)에 의하여 지지판을 전후이동시키고 지지판 상에서 볼 베어링이 장착된 다수의 이송봉을 형성하여 작업물의 절단위치를 미세조정케 하고 원추형 지지봉을 지지판에 다수 배열시켜 작업물을 지지시켜 절단가공 시킬 수 있게한 것으로 레이저 빔 노즐(1)에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하는 레이저 절단기(R)에 있어서,메인 프레임(2)의 상단으로 서보모터(M) 작동에 의해 엘엠가이드를 따라 지지판(S)을 전후작동케하고 지지판(S)의 내측에 삽입공이 천공된 보강대(4)(4')를 설치하고 이 보강대(4)(4')의 삽입공에 황동재 원추형 지지봉(5)(5')를 삽입 장,탈착시킬 수 있게 결합시키고 원추형 지지봉(5)(5')의 사이에 전후방향으로 샤프트(6)(6')를 설치하여 일정간격으로 선단에 볼 베어링(7)(7')이 장착된 이송봉(8)(8')을 장착시켜 샤프트(6)(6')의 선단에서 스프로켓(9)(9')을 체인(10)에 의해 연결시키고 체인(10)은 실린더(3)로 연결시켜 것을 특징으로 하는 레이저 절단기의 작업물 지지판.

Description

레이저 절단기의 작업물 지지판{Workpiece supporting plate in laser cutting machine}

본 고안은 레이저 빔(Laser beam)이 렌즈 또는 거울에 의해 물체 표면에 초점을 형성하여 국부적인 가열로 인한 순간적 용융 또는 증발상태로 만든 다음 이를 가스 제트로 불어서 절단하는 레이저 절단기의 하단에서 작업물의 절단위치를 대기하기 위한 이송 및 지지하는 지지판에 관한 것으로 더욱 상세하게는 레이저 절단기의 레이저 빔 노즐에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하기 전에 작업물의 위치를 설정하기 위하여 서보모터와 엘엠 가이드(LM Guide)에 의하여 지지판을 전후이동시키고 지지판 상에서 볼 베어링이 장착된 다수의 이송봉을 형성하여 작업물의 절단위치를 미세조정케 하고 원추형 지지봉을 지지판에 다수 배열시켜 작업물을 지지시켜 절단가공 시킬 수 있게한 것이다.

일반적으로 레이저 가공의 원리 및 과정을 보면 다음과 같다.

'레이저의 흡수⇒ 가공물의 용융⇒ 가속적 흡수⇒ 플라즈마 발생⇒ 플라즈마 열전도⇒ 열전달 증가⇒ 가속적인 증발⇒ Cavity형성⇒ Cavity 플라즈마의 복사열 흡수⇒ 흡수 효율증가⇒ Cavity 내부 플라즈마의 열전도⇒ 가속적으로 벽면이 용융됨⇒ 레이저가 용융된 벽면에서 반사⇒ 깊숙히 침투(Keyhole 현상)⇒ High aspect ratio 가공가능'에 의하여 이루어지며 절단용으로 사용되는 레이저는 연속발진과 펄스기능을 갖는 CO₂ 레이저와 Nd:YAG 레이저를 사용하며 동일한 모드의 빔일 경우 Nd:YAG 레이저는 초점 깊이와 초점크기에서 CO₂ 레이저보다 10배 정도 우수하며 Nd:YAG 레이저는 주로 정밀 가공에 사용하고 CO₂ 레이저는 수 W에서 수 ㎾의 출력을 요하는 가공작업에 사용된다.

상기와 같은 레이저 절단의 장점은 절단과정에서 절단기구와 가공물의 비접촉으로 가공되어 절단기구의 마모현상을 제거할 수 있고,렌즈에 의한 초점의 크기변화로 높은 에너지 밀도를 이용한 고속절단이 가능하며,가공 작업물에 전달되는 열량의 감소로 열변형과 조직변화의 감소,절단면이 가공 작업물의 표면에 거의 수직으로 형성되고 낮은 표면 거칠기 및 적은 열영향부(HAZ)로 절단작업 후의 마감 가공을 하지 않아도 되는 장점을 가지고 있다.

종래에 레이저 절단기의 하단에 설치되어 가공되는 작업물을 지지하는 지지판의 구조는 도 4 에 도시된 바와같이 지지판(S)의 내측으로 상단부에 톱니형상으로 된 철재 플레이트(20)(20')를 다수의 열로 형성시켜 지지판(S)의 내측으로 삽입시켜 작업물을 지지시키고 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단가공 하였다.

상기와 같은 종래의 작업물 지지판(S)에 의한 절단가공작업은 레이저 빔을 조사시켜 작업물을 절단시 철재 플레이트(20)(20')의 상단부가 톱니형상으로 지지하여 작업물과 면접촉에 의하여 지지하므로 레이저 빔의 조사시 작업물 뿐만아니라 작업물과 면접촉으로 지지하고 있는 톱니형상의 철재 플레이트(20)(20')의 일정 깊이까지도 절단되어 지지판(S)에 다수 삽입된 철재 플레이트(20)(20')를 절단작업 후 부분적으로 교체하여야 하므로 철재 플레이트(20)(20')의 소모로 인한 제작단가가 상승되며 또한 교체작업으로 인하여 작업을 연속적으로 진행할 수 없어 작업시간이 지연되는 등의 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 목적으로 안출된 것으로 작업물의 절단위치를 미세하게 조정이 가능케하고 황동재 지지봉을 원추형으로 형성하여 작업물과의 점접촉에 의한 작업물을 지지하여 지지봉의 사용수명을 연장시킬 수 있는 레이저 절단기의 작업물 지지판을 제공하기 위한 것이다.

상기한 레이저 절단기의 작업물 지지판을 제공하기 위하여 레이저 빔 노즐에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하기 위하여 지지판에 적재된 작업물의 절단위치를 레이저 빔 노즐에 일치시키기 위하여 서보모터를 작동시켜 지지판을 엘엠 가이드(LM Guide)에 의하여 전후이동시키고 지지판 상에서 레이저 빔 노즐과 정밀하게 절단선을 조정하기 위하여 지지봉 사이에 설치된 볼 베어링이 장착된 다수의 이송봉에 의하여 작업물의 절단위치를 조정하고 상기 이송봉의 샤프트 선단에 스프로켓에는 실린더와 연결된 체인에 의하여 장착되어 이송봉의 볼베어링에 의한 미세조정 후 실린더를 작동시키면 체인에 연결된 스프로켓이 회전하여 이송봉이 일측으로 기울어져 작업물이 지지판의 원추형 지지봉에 지지되어 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단가공하고 이때 황동재 지지봉과 작업물이 점접촉으로 지지되어 조사되는 레이저 빔에 지지봉이 영향을 미치지 않는 지지판을 제공할 수 있는 것이다.

도 1 은 본 고안이 장착된 상태의 레이저 절단기 전체구성 사시도

도 2 는 본 고안이 장착된 상태의 레이저 절단기 측면 구조도

도 3 은 본 고안 지지판의 일측 부분 상세구성도

도 4 는 종래 지지판의 결합상태를 도시한 구조도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) 레이저 빔 노즐 (2) 메인 프레임

(3) 실린더 (4)(4') 보강대

(5)(5') 황동재 원추형 지지봉 (6)(6') 샤프트

(7)(7') 볼 베어링 (8)(8') 이송봉

(9)(9') 스프로켓 (10) 체인

(R) 레이저 절단기 (M) 서보모터

(S) 작업물 지지판

이하 고안의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 고안이 장착된 상태의 레이저 절단기 전체구성 사시도이고,도 2 는 본 고안이 장착된 상태의 레이저 절단기 측면 구조도이며,도 3 은 본 고안 지지판의 일측 부분 상세구성도이다.

레이저 빔 노즐(1)에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하는 레이저 절단기(R)에 있어서,

메인 프레임(2)의 상단으로 서보모터(M) 작동에 의해 엘엠가이드를 따라 지지판(S)을 전후작동케하고 지지판(S)의 내측에 삽입공이 천공된 보강대(4)(4')를 설치하고 이 보강대(4)(4')의 삽입공에 황동재 원추형 지지봉(5)(5')를 삽입 장,탈착시킬 수 있게 결합시키고 원추형 지지봉(5)(5')의 사이에 전후방향으로 샤프트(6)(6')를 설치하여 일정간격으로 선단에 볼 베어링(7)(7')이 장착된 이송봉(8)(8')을 장착시켜 샤프트(6)(6')의 선단에서 스프로켓(9)(9')을 체인(10)에 의해 연결시키고 체인(10)은 실린더(3)로 연결시켜 구조이다.

도면중 미설명 부호 (11)은 레이저 빔 노즐 작동타워,(12)는 작업물 가공 슬래그 배출 컨베이어, (13)(13')는 아이들 스프로켓이다.

이와 같이된 본 고안은 레이저 빔 노즐 작동타워(11)에 장착된 레이저 빔 노즐(1)에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단가공하기 위하여 메인 프레임(2)의 상단에 설치된 지지판(S)에 작업물을 적재시키고 서보모터(M)를 작동시키면 엘엠가이드를 따라 지지판(S)이 전진작동하여 레이저 빔 노즐(1)이 장착된 레이저 빔 노즐 작동타워(11)의 하단으로 이동하여 작업물의 절단위치를 일차적으로 설정시키고 이때 레이저 빔 노즐(1)과 작업물의 절단선을 정밀하게 조정하기 위해서 실린더(3)를 작동시키면 실린더(3)의 양측으로 연결된 체인(10)이 아이들 스프로켓(13)(13')에 안내되면서 스프로켓(9)(9')를 회전시키고 이 회전력을 샤프트(6)(6')에 전달하여 볼 베어링(7)(7')이 장착된 이송봉(8)(8')을 수직으로 세운다.

이때 수직인 상태의 이송봉(8)(8')은 황동재 원추형 지지봉(5)(5') 보다 약간 높은 상태가 되어 지지판(S)의 상부에 적재된 작업물은 이송봉(8)(8')의 볼베어링(7)(7')에 접촉된 상태가 되므로 작업자가 약간의 힘으로 전후좌우로 손쉽게 이동시켜 레이저 빔 노즐(1)의 절단선을 정확하게 일치시킬 수 있는 것이다.

절단선을 일치시킨 후 실린더(3)를 역방향으로 작동시키면 체인(10)이 반대방향으로 회전작동하여 스프로켓(9)(9')과 샤프트(6)(6')를 통하여 이송봉(8)(8')을 일측으로 경사지게 작동시켜서 작업물은 황동재 원추형 지지봉(5)(5')에 안착된 상태에서 레이저 빔 노즐(1)에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 원하는 형상으로 절단시킨다.

작업물이 레이저 빔에 의해 절단되면서 지지판(S)의 하단으로 흘러내린 슬래그는 메인 프레임(2)에 설치된 작업물 가공 슬래그 배출 컨베이어(12)를 통하여 배출시키는 것이며 상기 황동재 원추형 지지봉(5)(5')은 지지판(S)의 하부에 설치된 보강대(4)(4')의 삽입공에 각각 삽입 결합되는 것으로 장착과 탈착을 편리하게 지지봉(5)(5')의 하단에 양측으로 돌조를 설치하고 보강대(4)(4')의 내측 삽입공에 돌조에 대응되게 날개형으로 천공시켜 장,탈착을 편리하게 하였다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

그러므로 본 고안은 플라즈마나 산소 아세틸렌 보다 절단폭과 열영향부(HAZ)가 작고 다양한 재료의 작업물을 매우 빠르고 효과적인 절단가공작업을 수행할 수 있는 레이저 절단기의 작업과정을 원활하게 수행할 수 있도록 작업물의 절단위치를 손쉽고 간편하게 미세조정까지 가능케하고 황동재 지지봉을 원추형으로 형성하여 작업물과의 점접촉에 의한 작업물을 효과적으로 지지시켜 지지봉의 사용수명을 연장시켜서 제작단가를 절감시키고 제작시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

레이저 빔 노즐(1)에서 레이저 빔을 조사하여 작업물을 절단하는 레이저 절단기(R)에 있어서,

메인 프레임(2)의 상단으로 서보모터(M) 작동에 의해 엘엠가이드를 따라 지지판(S)을 전후작동케하고 지지판(S)의 내측에 삽입공이 천공된 보강대(4)(4')를 설치하고 이 보강대(4)(4')의 삽입공에 황동재 원추형 지지봉(5)(5')를 삽입 장,탈착시킬 수 있게 결합시키고 원추형 지지봉(5)(5')의 사이에 전후방향으로 샤프트(6)(6')를 설치하여 일정간격으로 선단에 볼 베어링(7)(7')이 장착된 이송봉(8)(8')을 장착시켜 샤프트(6)(6')의 선단에서 스프로켓(9)(9')을 체인(10)에 의해 연결시키고 체인(10)은 실린더(3)로 연결시켜 것을 특징으로 하는 레이저 절단기의 작업물 지지판.