KR20030058321A

KR20030058321A - 레이저 가공기의 빔 길이 일정 장치

Info

Publication number: KR20030058321A
Application number: KR1020010088737A
Authority: KR
Inventors: 사공영군
Original assignee: 대우종합기계 주식회사
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2003-07-07

Abstract

본 발명은 레이저 가공기의 빔 경로 일정장치에 관련된 것으로, 베드(10)상을 따라 슬라이딩 이동 구동하는 갠트리(12)와, 상기 갠트리(12)에 빔을 송신하며 갠트리(12)의 이동방향에 따라 변화되는 빔 경로의 길이를 보상해주는 광로일정바디를 갖는 레이저 가공기에 있어서, 상기 베드(10)의 일측으로 한쌍의 대직경 풀리(21)를 회전가능하게 설치하고, 한쌍의 대직경 풀리(21)에 권취된 제1구동벨트(23)를 상기 갠트리(12)와 연동하도록 연결하고, 상기 한쌍의 대직경 풀리(21)측 동일 축선상에 대직경 풀리(21)와 직경비가 2:1을 이루는 한쌍의 소직경 풀리(31)를 설치하고, 상기 한쌍의 소직경 풀리(31)에 권취된 제2구동벨트(33)를 광로일정바디(14)와 연결하여, 상기 광로일정바디(14)가 상기 갠트리(12)의 이동거리의 1/2에 해당하는 거리만큼 이동되도록 구성하여 전체 빔 경로 길이가 일정하게 유지되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공기의 빔 길이 일정 장치{Beam length constant device of raser machine}

본 발명은 레이저 가공기의 빔 경로 일정장치에 관련된 것으로, 특히 빔 경로를 보상해서 가공 중에 항상 빔 직경이 일정하게 유지되도록 한 레이저 가공기의 빔 길이 일정 장치에 관한 것이다.

레이져 가공기는 빔발생부, 빔의 경로를 전환시키는 리플렉터, 갠트리에 의해 빔을 이동시키는 빔헤드부를 갖는다. 빔 헤드부는 이동 방향에 따라 빔의 길이가 일정해지도록 빔 경로를 보상해주어야 한다.

빔 경로를 보상하기 위해 일반적으로 2가지 방법을 사용한다.

첫째는 서보모터를 사용하여 기구학적으로 해결하는 것이고, 둘째는 특수렌즈를 사용하여 해결하는 것이다.

첫째로, 서보모터를 사용하여 기구학적으로 해결하는 것은 빔 경로를 보상하고자하는 축에 나란히 사용한다. 그래서 본 축에도 서보모터를 사용하고 빔 경로를 보상하고자 하는 축에도 서보모터를 사용하기 때문에 오동작에 따른 축끼리 서로 부딪히는 경우를 발생시키기 때문에 이것을 해결하기 위해 여러가지 안전장치를 장착해야 한다. 특히 스트로트가 긴 경우에는 볼 스크류 직경이 상당히 커야 하고, 그에 따른 서보모터도 커져야 하고, 두 서보모터를 동시 제어해야 하는 어려운 점이 있다.

둘째로, 특수렌즈를 사용하여 해결하는 것은 빔 경로를 보상하는데 도움은 되지만 완전히 균일한 빔 직경을 얻고자하는데는 무리가 있기 때문에 별도의 변동성이 있는 특수렌즈를 사용하고, 이것을 전기전자장치에 의해 스크로크 위치에 따른 서보모터와 특수렌즈를 동시제어해야 하는 어려운 점이 있다. 그리고 개발에 따른 많은 비용과 시간이 소모된다. 또한 사용함에 따라 이물질에 의해 빔 직경 변화를 유발할 수 있고, 이것을 해결하기 위해 기계부품에 기밀을 유지해야 하는 어려움이 있다.

종래 기술 중에서 기구학적으로 해결하는 것이 균일한 빔 직경을 얻는데 좋다. 그래서 본 발명은 서보모터를 사용하지 않고 본 축에 연계시켜 이송시킴으로서 오동작에 따른 축끼리 서로 부딪히는 현상, 스트로크가 긴 경우에는 볼 스크류 직경이 커야하는 문제점, 그에 따른 서보모터의 용량선정, 두 서보모터를 동시제어해야 하는 어려운 점 등을 모두 해결할 수 있는 레이저 가공기의 빔 길이 일정장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

베드(10)상을 따라 슬라이딩 이동 구동하는 갠트리(12)와, 상기 갠트리(12)에 빔을 송신하며 갠트리(12)의 이동방향에 따라 변화되는 빔 경로의 길이를 보상해주는 광로일정바디를 갖는 레이저 가공기에 있어서,

상기 베드(10)의 일측으로 한쌍의 대직경 풀리(21)를 회전가능하게 설치하고, 한쌍의 대직경 풀리(21)에 권취된 제1구동벨트(23)를 상기 갠트리(12)와 연동하도록 연결하고,

상기 한쌍의 대직경 풀리(21)측 동일 축선상에 대직경 풀리(21)와 직경비가 2:1을 이루는 한쌍의 소직경 풀리(31)를 설치하고, 상기 한쌍의 소직경 풀리(31)에 권취된 제2구동벨트(33)를 광로일정바디(14)와 연결하여, 상기 광로일정바디(14)가 상기 갠트리(12)의 이동거리의 1/2에 해당하는 거리 만큼 이동되도록 구성하여 전체 빔 경로 길이가 일정하게 유지되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

도 1은 레이저 가공기의 빔 경로 개략도.

도 2는 레이저 가공기의 일측면도.

도 3은 도 2의 평면도.

도 4는 갠트리와 제1구동벨트 그리고 광로일정바디와 제2구동벨트와의 연결상태도.

도 5는 제1구동벨트와 제2구동벨트의 연결상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 베드 12 : 갠트리

14 : 광로일정바디 21 : 대직경 풀리

23 : 제1구동벨트 31 : 소직경 풀리

33 : 제2구동벨트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 레이저 가공기의 빔 경로 개략도, 도 2는 레이저 가공기의 일측면도이고, 도 3은 도 2의 평면도이고, 도 4는 갠트리와 제1구동벨트 그리고 광로일정바디와 제2구동벨트와의 연결상태도이고, 도 5는 제1구동벨트와 제2구동벨트의 연결상태도이다.

도 2 내지 도 4에서 도면 부호 10은 레이저 가공기 베드이다.

상기 베드(10)의 상면에는 도시안된 빔헤드부를 갖는 갠트리(12)가 리니어모션 가이드(14A,14B)에 의해 X축방향(베드의 길이방향)으로 갠트리 이송 구동장치 (16)에 의해 슬라이딩 이동 구동하게 되어 있다.

상기 갠트리(12)는 도 1과 같이 B6 지점의 반사부를 이동시키면서 후술할 광로일정바디(14)의 B5 지점의 반사부로부터 빔을 수신하고, 광로일정바디(14)에는 B4,B5에 각기 반사부를 갖는다.

따라서 본 발명은 갠트리(12)가 B6지점을 이동할시 이에 연동하여 B4와 B5의 지점도 동시에 연동하게 되어 있고, 이때 B4와 B5의 이동거리는 B6 지점의 이동거리에 1/2에 해당하는 만큼 이동케하여 전체적으로 B3에서 B6까지의 빔경로는 항시 일정한 거리를 갖게 한다.

이를 위해 본 발명은 2:1로 회전하는 대직경 풀리와 소직경 풀리를 사용한다.

상기 베드(10)의 일측으로는 도4,5와 같이 한쌍의 대직경 풀리(21,22)가 회전가능하게 설치되어 있고, 한쌍의 대직경 풀리(21,22)에는 제1구동벨트(23)가 권취되어 있고, 상기 제1구동벨트(23)가 벨트브래킷(24)을 매개로 상기 갠트리(12)와 연결되어 있다. 따라서 갠트리(12)가 B6지점을 이동시키는 방향에 연동하여 제1구동베트(23)가 정,역 회전하게 되어 있다.

상기 한쌍의 대직경 풀리(21,22)측 동일 회전축(30)선상에는 대직경 풀리(21,22)와 직경비가 2:1을 이루는 한쌍의 소직경 풀리(31,32)를 설치하고, 상기 한쌍의 소직경 풀리(31,32)에 제2구동벨트(33)가 권취되어 있고, 상기 제2구동벨트(33)에는 베드(10)의 일측 리니어모션가이드(22A,22B)에 지지되어 슬라이딩 가능하게 설치된 광로일정바디(14)와 연결되어 있다.

상기 회전축(30)은 베드(10)의 일측 양단에 설치된 광로일정하우징(40)에 베어링(41)으로 회전가능하게 설치되어 있고, 상기 회전축(30)의 양단에는 스페이서(42)가 삽입되고 록너트(43)가 체결되어 상기 대직경 풀리(21,22)와 소직경 풀리(31,32)의 위치가 고정되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작동상태를 설명한다.

먼저, 레이저 가공기의 발진부에서 시작된 빔(beam)은 도 1에서 B1 지점을 출발하여 순차적으로 B9지점을 경유하여 집속렌즈인 B10을 통과한다.

이때 갠트리(12)가 갠트리 이송 구동장치(16)에 의해 도 2에서 전방으로 이동하면, 갠트리(12)와 벨트브래킷(24)을 매개로 연결된 제1구동벨트(23)가 도 5에서 시계방향으로 회전 이동한다.

제1구동벨트(23)가 회전하면 대직경 풀리(21,22)에 연결된 회전축(30)을 매개로 소직경 풀리(31,32)에 권취된 제2구동벨트(33)가 회전 이동하고, 동시에 제2구동벨트(33)에 연결된 광로일정바디(14)가 이동 구동한다.

즉, 광로일정바디(14)는 갠트리(12)와 같은 방향으로 구동하여 베드(10)의 길이방향인 X축 방향으로 이송한다.

이때 대직경 풀리(21,22)와 소직경 풀리(31,32)의 직경비는 2:1이므로 대직경 풀리(21,22)에 연결된 제1구동벨트(23)가 예로, 50mm이동하면 소직경 풀리(31, 32)에 연결된 제2구동벨트(23)는 그 반에 해당하는 25mm만큼 이동한다.

따라서, 미러4(B4)와 미러5(B5)가 광로일정바디(14)에 조립되어 있고, 미러6 (B6)이 갠트리(12)에 조립되어 움직이면 초기상태 미러3(B3)~미러6(B6)까지의 거리와 이동후 미러3(B3)~미러6(B6)까지의 거리는 항상 일정하게 된다.

예를 들어(이하, 단위는 mm이다),

초기 상태 거리가, B3~B4(변동거리)=1000, B4~B5(고정거리)=200, B5~B6(변동거리)=2000 이면, 초기 상태의 B3~B6까지의 빔거리=1000+200+2000=3200이 된다.

이 상태에서 갠트리(12)가 어느 한 방향으로 1000이동하면 2:1의 이송비에 의해 같은 방향으로 광로일정바디(14)는 1000/2=500 만큼 이동하게 된다.

따라서 각 미러의 거리를 다시 계산하면,

이동후 거리 : B3~B4(변동거리)=1000+500=1500, B4~B5(고정거리)=200,

B5~B6(변동거리)=2000-1000+500=1500가 되고,

이동후 B3~B6의 빔거리=1500+200+1500=3200이 된다.

그러므로 초기 상태의 B3~B6의 거리나 이동 후 B3~B6의 거리는 3200을 유지하여 항상 일정하게 된다.

상기 실시예는 X축에 적용하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 빔가변구간을 이동하는 광로일정바디를 이의 구동측 갠트리와 함께 2:1로 연동 이송시키면 Y축이나 Z축에도 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 레이저 가공기의 빔 길이 일정 장치에 따르면, 가공 위치와 관계없이 균일한 직경을 얻을 수 있다. 또 종래와 같이 특수렌즈를 사용할 필요가 없어지고, 서보모터를 사용하므로서 생기는 오동작에 따른 축끼지 서로 부딪히는 현상, 스트로크에 따른 볼스크류의 직경 증대 및 두 서보모터를 동시 제어해야 하는 어려운 점 등이 모두 해소될 수 있다.

Claims

베드(10)상을 따라 슬라이딩 이동 구동하는 갠트리(12)와, 상기 갠트리(12)에 빔을 송신하며 갠트리(12)의 이동방향에 따라 변화되는 빔 경로의 길이를 보상해주는 광로일정바디를 갖는 레이저 가공기에 있어서,

상기 베드(10)의 일측으로 한쌍의 대직경 풀리(21)를 회전가능하게 설치하고, 한쌍의 대직경 풀리(21)에 권취된 제1구동벨트(23)를 상기 갠트리(12)와 연동하도록 연결하고,

상기 한쌍의 대직경 풀리(21)측 동일 축선상에 대직경 풀리(21)와 직경비가 2:1을 이루는 한쌍의 소직경 풀리(31)를 설치하고, 상기 한쌍의 소직경 풀리(31)에 권취된 제2구동벨트(33)를 광로일정바디(14)와 연결하여, 상기 광로일정바디(14)가 상기 갠트리(12)의 이동거리의 1/2에 해당하는 거리 만큼 이동되도록 구성하여 전체 빔 경로 길이가 일정하게 유지되도록 구성한 것을 특징으로 하는 레이저 가공기의 빔 길이 일정 장치.