KR20030033457A

KR20030033457A - 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기

Info

Publication number: KR20030033457A
Application number: KR1020010065246A
Authority: KR
Inventors: 방성현
Original assignee: 방성현; 주식회사 마크유니버샬
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-05-01

Abstract

본 발명은 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기에 관한 것으로, 피가공물이 고정되는 바이스부(100)와, 이 바이스부(100)의 상부에 설치되고 X,Y축상으로 이동되면서 레이저 발생기(202)에서 발생된 빛을 피가공물에 조사시키는 포커싱 헤드부(200)를 갖는 레이저 가공기에서, 상기 바이스부(100)에 설치되어 곡면을 갖는 피가공물의 칫수에 따라 폭조절이 가능하도록 된 피가공물 안치부(120)와; 상기 피가공물 안치부(120)에 안치된 피가공물을 회전시키는 피가공물 회전부(140)와; 피가공물의 직경에 따라 상기 포커싱 헤드부(200)와의 거리조절을 위하여 상기 바이스부(100)의 높낮이를 조절하기 위한 높이조절부(160)를 포함하여 이루어져 기존 평면 레이저 가공기의 기능을 확장하여 별도의 곡면 가공기를 구입할 필요없이 바이스부(100)의 죠오(102)와 연동하는 피가공물 안치부(120)에 원형의 피가공물을 올려 놓고 회전시키면서 피가공물의 표면상에 레이저를 조사하여 글씨나 그림을 새길 수 있도록 한 것이다.

Description

평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기 {Laser Engraver for Plain Material and Round Material}

본 발명은 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기에 관한 것으로, 특히 기존 평면 레이저 가공기의 기능을 확장하여 별도의 곡면 가공기를 구입할 필요없이 바이스와 연동하여 폭조절이 가능한 피가공물 안치부에 원형의 피가공물을 올려 놓고 피가공물 회전부에 의해 제자리에서 회전시키면서 포커싱 헤드에서 피가공물의 표면에 레이저를 조사하여 글씨나 그림을 새길 수 있도록 한 것이다.

레이저를 이용하여 도장이나 명판 등에 평면상으로 글씨나 그림을 새길 수 있도록 된 기존의 레이저 가공기는 지금까지 단순히 도장이나 작은 명판 등의 평면상에 그림이나 글씨를 새기는데 사용되었다. 이 때문에 도장이나 기타 원형 또는 봉형의 피가공물 외측 표면에 용문양이나 기타 동물문양 등의 다양한 그림이나 글씨를 새기는 것은 오로지 능숙한 숙련자에 의한 수작업에 의존하거나 고가인 곡면가공기를 별도로 구비하여 사용하여야 했었으므로 피가공물의 가공비용과 피가공물의 가공을 위한 제반 설비비용이 높아지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 평면 레이저 가공기의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 평면 레이저 가공기의 구조를 개량하여 도장이나 원형 또는 봉형 피가공물의 외측면에 레이저에 의한 곡면가공도 가능하도록 하는데 있다.

또, 본 발명은 직경의 대소에 상관없이 피가공물을 올려 놓고 레이저 가공이 가능한 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 상기한 곡면가공뿐 아니라 길이와 폭이 비교적 큰 명판 등의 평면가공시 피가공물을 안정적으로 안치시킨 상태에서 레이저에 의해 글씨나 그림을 새길 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피가공물이 고정되는 바이스부와, 상기 바이스부의 상부에 설치되고 X,Y축 상으로 이동되면서 레이저 발생기에서 발생된 빛을 피가공물에 조사시키는 포커싱 헤드부를 갖는 레이저 가공기에 있어서, 상기 바이스부에 설치되어 곡면을 갖는 피가공물의 칫수에 따라 폭조절이 가능하도록 된 피가공물 안치부와, 상기 피가공물 안치부에 안치된 피가공물을 제자리에서 회전시키는 피가공물 회전부와, 피가공물의 직경에 따라 피가공물의 표면과 포커싱 헤드와의 거리조절을 위하여 상기 바이스부의 높낮이를 조절하기 위한 높이조절부를 포함하여 이루어지는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기를 제공한다.

본 발명은 또 상기 바이스부의 양측에 외측으로 인출이 가능한 보조 안치대를 설치하여 폭과 길이가 비교적 큰 평판형태의 피가공물 가공시 안정적으로 받쳐줄 수 있도록 한 레이저 가공기를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 레이저 가공기의 전면부 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 레이저 가공기의 후면부 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 레이저 가공기의 평면도,

도 4는 본 발명에 의한 레이저 가공기의 피가공물 안치부의 폭조절을 위한 구동메카니즘을 도시한 정면도,

도 5는 본 발명에 의한 레이저 가공기의 피가공물 회전부의 구동메카니즘을 도시한 측면도,

도 6는 도 5에 도시된 피가공물 회전부에 의해 피가공물이 회전되는 상태를 도시한 개략도,

도 7은 본 발명에 의한 레이저 가공기의 높이조절부 구동메카니즘을 도시한 측면도,

도 8은 높이조절부의 구동에 의해 프레임이 하강된 상태를 도시한 측면도,

도 9는 평판형의 피가공물을 가공할 때 사용되는 보조안치대의 인출상태를 도시한 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 바이스부 101 : 프레임

102,103 : 죠오 102a,103a,102b,103b,102c,103c : 물림홈

104,105 : 나사봉 106 : 제1구동모터

107 : 벨트 120 : 피가공물 안치부

122,124,126 : 로울러

140 : 피가공물 회전부 141 : 제4구동모터

142 : 벨트 160 : 높이조절부

161 : 제5구동모터 162 : 암나사체

163 : 나선봉 164 : 베어링

165,166 : 체인 기어 167 : 체인

180 : 보조 안치대 200 : 포커싱 헤드부

201 : 베이스 플레이트 202 : 레이저 발생기

203,204,205 : 반사체 206 : 램프

210 : 포커싱 헤드 220 : X축 이송부

221 : 제2구동모터 222 : 벨트

230 : Y축 이송부 231 : 제3구동모터

232 : 벨트

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 레이저 가공기의 전면부 및 배면부 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 레이저 가공기의 평면구성을 도시한 것이다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 본 실시예에 의한 레이저 가공기는 도장 등의 피가공물이 고정되는 바이스부(100)와, 이 바이스부(100)의 상부에 설치되고 X,Y축 상으로 이동되면서 레이저 발생기에서 발생된 빛을 피가공물에 조사시키는 포커싱 헤드부(200)를 갖는 레이저 가공기에 있어서, 상기 바이스부(100)에 설치되어 곡면을 갖는 피가공물의 칫수에 따라 폭조절이 가능하도록 된 피가공물 안치부(120)와, 상기 피가공물 안치부(120)에 안치된 피가공물을 제자리에서 회전시키는 피가공물 회전부(140)와, 피가공물의 직경에 따라 피가공물의 표면과 상기 포커싱 헤드부(200)와의 거리조절을 위하여 상기 바이스부(100)의 높낮이를 조절하기 위한 높이조절부(160)를 포함하여 이루어져 있다.

상기 바이스부(100)는 사각 프레임(101)의 내측에 한쌍의 죠오(102,103)가 마주보도록 중간에서 양측으로 각각 왼나사와 오른나사가 형성된 한쌍의 나사봉 (104,105)에 나사결합되어 있고 가이드 바(108,109)에 의해 평행하게 슬라이드 가능하도록 지지되어 있으며, 양측의 나사봉(104,105)은 도 4에 도시한 바와 같이 하나의 제1구동모터(106)에서 발생된 동력을 벨트(107)로 전달받아 정회전 또는 역회전되면서 나사봉(104,105)에 나사결합된 한쌍의 죠오(102,103)가 서로 근접하거나 이격되면서 죠오(102,103)에 대응되게 형성된 물림홈(102a,103a,102b,103b,102c, 103c)에 도장 등의 피가공물을 수직으로 끼워 고정시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 포커싱 헤드부(200)는 레이저 발생기(202)에서 발생된 레이저를 복수개의 반사체(203,204,205)에 의해 포커싱 헤드(210)내부의 렌즈로 전달하여 여기에서 바이스부(100)에 올려진 피가공물의 표면에 촛점을 맞추어 레이저를 조사하도록 된 것이며, 포커싱 헤드(210)는 X축과 Y축상의 임의위치로 이동가능하도록 X축 이송부 (220)와 이 X축 이송부(220)위에 직교하도록 설치된 Y축 이송부(230)를 구비하고 있다.

상기 X축 이송부(220)는 제2구동모터(221)의 구동에 의해 무한궤도식으로 회전하는 벨트(222)상의 한 위치에 포커싱 헤드(210)가 설치된 Y축 이송부(230)가 부착되어 있어 X축 방향을 따라 좌우로 왕복이동이 가능하도록 되어 있으며, 상기 Y축 이송부(230)는 제3구동모터(231)의 구동에 의해 무한궤도식으로 회전하는 벨트(232)상의 한 위치에 포커싱 헤드(210)가 부착되어 있어 X축 이송부(220)의 구동과 동시에 X축 이송부(220)의 진행방향과 직교하는 Y방향으로 포커싱 헤드(210)를 이동시킬 수 있도록 되어 있다.

상기 포커싱 헤드부(200)중에서 미설명부호 223과 233은 각각 X축 가이드 바와 Y축 가이드 바이고, 부호 224와 234는 벨트 풀리이며, 225와 235는 각각 X축 가이드 바(223)와 Y축 가이드 바(233)를 따라 이동되는 이동체이다.

상기 피가공물 안치부(120)는 도장 등을 비롯한 각종 원통형 또는 봉형의 피가공물(M)을 눕혀 놓고 제자리에서 회전시키면서 상부에서 수직으로 레이저를 조사시켜 곡면상으로 글씨나 그림을 새기게 되는데, 이는 한쌍의 로울러(122,124)로 이루어져 있으며, 일측 로울러(122)는 프레임(101)의 일측에 회전가능하게 고정설치되어 있고, 타측 로울러(124)는 나사봉(104,105)상에 나사결합된 일측 죠오(102)에 부착되어 제1구동모터(106)의 정역회전에 의해 벨트(107)가 회전하면서 나사봉 (104,105)을 회전시키면 양측 죠오(102,103)가 나사의 원리에 의해 상대적으로 수평이동이 가능하도록 되어 있어 피가공물(M)의 직경에 따라 양측 로울러(122,124)간의 간격을 조절할 수 있도록 되어 있다.

즉, 피가공물(M)의 직경이 클 경우에는 양측 로울러(122,124)간의 간격을 벌리고, 직경이 작은 경우에는 양측 로울러(122,124)간의 간격을 좁혀 준다.

상기 피가공물 안치부(120)의 구동메카니즘은 도 4에 도시되어 있으며, 도 4에서 부호 110은 벨트(107)의 장력조절을 위한 장력조절용 벨트 풀리이다.

상기 피가공물 회전부(140)는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 프레임(101)의 일측 하부에 설치된 제4구동모터(141)의 동력을 벨트(142)에 의해 로울러 (122,124)를 같은 방향으로 회전시킴으로써 양측 로울러(122,124)사이에 설치된 피가공물(M)을 일방향으로 회전시키도록 되어 있다.

또한, 상기 피가공물 회전부(140)는 평판 등의 피가공물을 일방향으로 이동시킬 때에도 사용할 수 있도록 되어 있는데, 이는 벨트(142)가 바이스부(100)의 상부 타측에 수평으로 설치된 수평이송 로울러(126)를 상기 로울러(122,124)와 동일방향으로 회전시키는 것에 의해 바이스부(100)상에 올려진 평판형태의 피가공물을 가공속도에 맞추어 수평이송시키게 된다.

도 5 및 도 6에서 미설명부호 128은 벨트(142)의 장력조절을 위한 장력조절용 벨트 풀리이다.

상기 높이조절부(160)는 도 7에 도시한 바와 같이 베이스 플레이트(201)의 하부 외측에 고정설치된 제5구동모터(161)의 구동력에 의해 프레임(101)을 상하로 이동시킬 수 있도록 되어 있는데, 프레임(101)의 네 모서리 부분에는 암나사체 (162)가 부착되어 있고, 베이스 플레이트(201)의 하부 네 모서리에는 나선봉(163)이 베어링(164)에 의해 회전가능하도록 설치되어 있으며, 베이스 플레이트(201)의 각 나선봉(163)은 프레임(101)의 암나사체(162)에 끼워져 있고, 각 나선봉(163)의 상부에는 체인 기어(165)가 축고정되어 있어, 상기 제5구동모터(161)의 축에 결합된 체인기어(166)와 체인(167)으로 연결되어 있어 제5구동모터(161)가 일방향 또는 타방향으로 회전하면 4개의 나선봉(163)도 동시에 일방향 또는 타방향으로 회전하여 고정된 베이스 플레이트(201)에 대하여 상대적으로 프레임(101)이 상승하거나 하강하게 되는 것이며, 이때 프레임(101)상부의 바이스부(100)와 피가공물 안치부 (120)의 높낮이가 조절되어 베이스 플레이트(201)상부의 포커싱 헤드부(200)와의 거리를 조절할 수 있게 된다.

도 8은 프레임(101)이 하강된 상태를 도시한 것이다.

상기 보조 안치대(180)는 프레임(101)의 상부 양측에 슬라이드식으로 인출과 수납이 가능하도록 되어 있으며, 양측의 보조 안치대(180)는 프레임(101)내측의 로울러(122,124,126)와 동일평면상에 위치하여 도 9에 도시한 바와 같이 넓고 긴 평판상의 피가공물(M)을 바이스부(100)위에 올려 놓고 상부의 포커싱 헤드부(200)에서 조사되는 레이저에 의해 가공할 경우 이를 외측으로 인출하여 피가공물(M)의 안정적인 받침 및 수평이송이 가능하도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 레이저 가공기는 도장 등을 가공할 경우에는 죠오(102,103)사이에 피가공물을 끼우고 컴퓨터 프로그램에 의해 원하는 글씨나 문양을 가공할 수 있으며, 도장의 둘레나 또는 기타 원형 물품의 표면에 그림이나 글씨를 새기고자 할 경우에는 피가공물 안치부(120)위에 피가공물을 눕혀 놓은 상태에서 피가공물의 크기에 맞게 로울러(122,124)사이의 간격을 조절하고, 이와 아울러 높이조절부(160)를 조작하여 피가공물과 포커싱 헤드부(200)사이의 높이를 조절한 후 피가공물 회전부(140)에서 피가공물을 제자리에서 회전시키면서 피가공물의 표면에 레이저를 조사하여 글씨나 그림을 새길 수 있다.

또한, 본 발명의 레이저 가공기는 크기가 큰 평판형태의 피가공물 표면에 레이저 가공을 하고자 할 경우에는 프레임(101)양측의 보조 안치대(180)를 외측으로 인출시켜 사용함으로써 크기가 큰 피가공물의 가공을 안정적으로 할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 평면가공만 가능했던 레이저 가공기의 구조를 개선하여 도장의 둘레를 비롯한 다양한 크기의 원형물품 표면에 그림이나 글씨를 새기는 것이 가능하므로 별도로 고가의 곡면 가공기를 구입하지 않고도 곡면가공이 가능하며, 길이가 긴 평면형의 피가공물 표면에 레이저를 조사하여 글씨나 그림을 새길 경우에도 보조 안치대에 의해 안정적으로 받친 상태가 유지되면서 수평이송이 가능하므로 넓고 긴 평판형태의 피가공물 가공도 안정적으로 실시할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims

피가공물이 고정되는 바이스부(100)와, 이 바이스부(100)의 상부에 설치되고 X,Y축상으로 이동되면서 레이저 발생기에서 발생된 빛을 피가공물에 조사시키는 포커싱 헤드부(200)를 갖는 레이저 가공기에 있어서,

상기 바이스부(100)에 설치되어 곡면을 갖는 피가공물의 칫수에 따라 폭조절이 가능하도록 된 피가공물 안치부(120)와;

상기 피가공물 안치부(120)에 안치된 피가공물을 회전시키는 피가공물 회전부(140)와;

피가공물의 직경에 따라 상기 포커싱 헤드부(200)와의 거리조절을 위하여 상기 바이스부(100)의 높낮이를 조절하기 위한 높이조절부(160)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기.
청구항 1에 있어서,

상기 피가공물 안치부(120)는 한쌍의 로울러(122,124)로 이루어지며, 일측 로울러(122)는 프레임(101)의 일측에 회전가능하게 고정설치되고, 타측 로울러 (124)는 나사봉(104,105)상에 나사결합된 일측 죠오(102)에 부착되어 구동모터 (106)의 정역회전에 의해 수평이동이 되면서 피가공물의 직경에 따라 양측 로울러 (122,124)간의 간격을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기.
청구항 2에 있어서,

상기 피가공물 회전부(140)는 프레임(101)의 일측 하부에 설치된 제4구동모터(141)의 동력을 벨트(142)에 의해 로울러(122,124)를 같은 방향으로 회전시킴으로써 양측 로울러(122,124)사이에 설치된 피가공물이 제자리에서 회전가능하도록 된 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기.
청구항 1에 있어서,

상기 높이조절부(160)는 프레임(101)의 네 모서리 부분에 부착된 암나사체 (162)에 베이스 플레이트(201)의 하부 네 모서리에 베어링(164)에 의해 회전가능하도록 설치된 나선봉(163)이 끼워져 이 나선봉(163)이 제5구동모터(161)의 구동력에 의해 회전되면서 베이스 플레이트(201)상부의 포커싱 헤드부(200)와의 거리가 조절되도록 한 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기.
청구항 1에 있어서,

상기 바이스부의 양측에는 평판상의 피가공물을 안치하기 위한 보조 안치대 (180)가 인출가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 평면 및 곡면가공이 가능한 레이저 가공기.