KR200453960Y1

KR200453960Y1 - 레이저를 이용한 섬유 가공 장치

Info

Publication number: KR200453960Y1
Application number: KR2020100010739U
Authority: KR
Inventors: 노성식
Original assignee: 노성식
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2010-10-20
Publication date: 2011-06-09

Abstract

본 고안은 레이저를 이용한 섬유 가공장치에 관한 것으로, 피가공물이 놓여지는 테이블; 상기 테이블의 상부에 설치되는 상부 석션 후드; 상기 상부 석션 후드에 연결되는 집진 장치; 레이저 가공 헤드의 하단에 레이저 빔이 통과하는 출구가 형성되며 상기 출구가 상기 상부 석션 후드의 내측에 위치하도록 상기 상부 석션 후드에 결합되는 레이저 조사장치; 피가공물에 압축 공기를 분사하도록 설치되는 에어콤프레서;를 포함하며, 상기 레이저 조사장치와 상기 상부 석션 후드가 함께 이동하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저를 이용한 섬유 가공 장치{Textile processing machine using laser}

본 고안은 피가공물에 레이저 빔을 조사하여 절단 가공을 행하는 레이저를 이용한 섬유 가공 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 어시스트 가스로 압축 공기를 사용하여 가공성을 향상시키며, 레이저 빔이 조사되는 피가공물의 절단 지점의 상하부에 석션 후드를 배치하여, 상기 석션 후드가 레이저 헤드와 함께 이동하며 연기와 분진을 빨아들이도록 함으로써, 작은 용량의 집진 장치로도 충분한 집진이 가능하도록 하는 레이저를 이용한 섬유 가공장치에 관한 것이다.

섬유제품을 절단함에 있어 가장 널리 사용되는 방식은 원형 커터 날을 이용한 기계 방식이다. 그러나 이 방식은 가공 위험성이 높으며, 가공 품질의 저하를 발생시킨다.

더욱이 절단면에 보풀이 발생하여, 제품의 불량이 빈번히 발생하므로, 반드시 후가공(2차가공)이 필요하다는 단점이 있다.

이러한 문제를 보완하기 위하여, 레이저를 이용하여 섬유를 절단하는 방식이 제안되었다.

이러한 레이저 절단 방식을 이용하면, 절단과 함께 마무리 작업을 동시에 행하기 때문에 후가공(2차가공) 없이 제품을 생산할 수 있다는 장점이 있는 반면, 레이저 절단시 섬유제품에서 연기와 분진이 발생하여 제품에 이물질이 묻어나는 현상이 발생한다는 문제가 있다.

본 고안은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 섬유제품을 효과적으로 절단하여 제품에 보풀과 이물질(연기 및 분진)이 발생하지 않게 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 석션 후드가 레이저 조사장치와 함께 이동함으로써, 적은 용량의 집진 장치로도 충반한 집진 효과를 얻을 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 작업대에서 레어저 빔이 조사되는 부분에 절개부를 형성하여, 작업대에서 반사되는 레이저 빔이 피절단물의 절단선 이외의 부분을 손상시키는 것을 방지하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 절단선 하부에도 석션 후드를 설치하여 상하부를 통해 집진이 이루어지도록 함으로써, 절단시 발생하는 먼지, 분진등을 거의 완벽히 제거할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에 의한 레이저를 이용한 섬유 가공장치는, 피가공물이 놓여지는 테이블; 상기 테이블의 상부에 설치되는 상부 석션 후드; 상기 상부 석션 후드에 연결되는 집진 장치; 레이저 가공 헤드의 하단에 레이저 빔이 통과하는 출구가 형성되며 상기 출구가 상기 상부 석션 후드의 내측에 위치하도록 상기 상부 석션 후드에 결합되는 레이저 조사장치; 피가공물에 압축 공기를 분사하도록 설치되는 에어콤프레서;를 포함하며, 상기 레이저 조사장치와 상기 상부 석션 후드가 함께 이동한다.

상기 에어콤프레서는 압축 공기 유로에 의해 상기 가공 헤드에 연결됨으로써, 상기 가공 헤드 내측으로 분사된 공기가 상기 출구를 통해 피가공물로 분사될 수 있다.

상기 테이블에는 레이저 조사장치를 통해 방출되는 레이저 빔을 통과시키는 절개부가 형성될 수 있다.

상기 테이블의 하부에 설치되며 상기 집진 장치와 연결되는 하부 석션 후드를 더 포함할 수 있다.

상기 상부 석션 후드 및 상기 하부 석션 후드는 이동 방향 전방에서 후방으로 경사질 수 있다.

본 고안에 의하면, 레이저의 고열로 절단부가 마감처리 되므로 후 가공(2차 가공)없이 제품을 생산할 수 있으며, 노즐 역할을 하는 가공헤드로부터 나오는 집광된 레이저 빔과 압축 공기의 상호 작용으로 제품 절단시 발생되는 연기와 분진을 제품의 상하부에 위치한 석션 후드로 밀어냄으로써 제품에 이물질이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 석션 후드가 레이저 가공 헤드와 함께 이동하므로, 석션 후드를 소형으로 하면서도, 연기와 분진을 충분히 흡입할 수 있게 되어 설치와 운영 면에서의 비용발생을 저감시킬 수 있다.

또한, 작업대에 절개부를 형성하여, 레이저 빔이 작업대를 통해 반사되는 것을 방지함으로써, 반사된 레이저 빔이 피절단물의 절단선 이외의 부분을 손상시키는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 석션 후드가 전방에서 후방으로 경사지게 함으로써 연기나 분진이 석션 후드로 보다 잘 흡입 될 수 있게 된다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 의한 레이저를 이용한 섬유 가공 장치를 도시한 도면이다.
도2는 테이블을 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이다.
도3은 본 고안의 일 실시예에 의한 레이저 가공 헤드 및 석션 후드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도4는 도3의 AA'선을 기준으로 한 단면도이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 고안에 의한 레이저를 이용한 절단장치의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도1은 본 고안의 일 실시예에 의한 레이저를 이용한 섬유 가공장치를 도시한 도면이고, 도2는 테이블을 상부에서 바라본 모습을 도시한 도면이며, 도3은 가공 헤드와 석션 후드 부분만을 확대 도시한 도면이며, 도4는 도3의 AA'선을 기준으로 절단한 단면도이다.

테이블(1)은 피가공물(2)인 섬유가 올려지는 곳으로, 상기 테이블(1)의 중앙 부분에는 상하로 관통되는 절개부(1a)가 형성되는데, 이 절개부(1a)는 레이저 조사장치(12)가 빔을 조사하며 이동하는 동선을 따라 형성된다. 상기 테이블(1)에 절개부가 형성되면, 피가공물(2)을 절단한 레이저 빔이 테이블을 그대로 관통하므로, 레이저 빔이 테이블에서 반사되어 피가공물의 피절단위치 이외의 부분을 손상시키는 것을 방지한다.

상기 테이블(1)의 상부에는 레이저 조사장치(12)가 설치되며, 상기 레이저 조사장치(12)는 별도로 구비된 레이저 발생장치(11)와 연결된다. 그리고 상기 레이저 발생장치(11)와 상기 레이저 조사 장치(12) 사이에는 복수개의 미러가 설치되어, 레이저 발생장치(11)에서 발생된 레이저 빔이 레이저 조사장치(12)까지 전달되도록 한다.

상기 레이저 조사장치(12)의 하단에는 도2에서와 같이 가공 헤드(13)가 구비되는데, 상기 가공 헤드(13)의 내측에는 집광 렌즈(15)가 설치되고, 상기 가공 헤드(13)의 하부는 하방으로 갈수록 테이퍼지게 직경이 점차 작아져 노즐의 형상을 가지며, 그 하단은 개방되어 빔이 통과하는 출구(14)를 형성한다.

한편 상기 가공 헤드(13)의 측면에는 압축 공기 유로(21)가 연결되는데, 이 압축 공기 유로(21)는 상기 가공 헤드(13)와 에어콤프레서(20)의 사이를 연결한다. 따라서, 상기 에어콤프레서(20)로부터 공급되는 압축공기는 가공 헤드(13) 하단의 출구를 통해 테이블(1) 쪽으로 분사된다.

상기 테이블(1)의 상부와 하부에는 석션 후드(30)가 설치된다. 상기 석션 후드(30)는 테이블(1)의 상부에 위치하는 상부 석션 후드(31)와 테이블(1)의 하부에 위치하는 하부 석션 후드(32)를 포함하며, 상기 상부 석션 후드(31) 및 상기 하부 석션 후드(32)는 모두 집진 장치(40)로 연결된다.

상기 석션 후드(30)는 전방에서 후방쪽으로 경사지게 형성되며, 측면에서 볼 때 전방쪽이 후방쪽에 비해 더 큰 경사를 갖게 형성된다. 여기서 경사가 크다는 것은 상대적으로 수평에 가깝다는 것을 의미하며, 경사가 작다는 것은 상대적으로 수직에 가깝다는 것을 의미한다.

상기 상부 석션 후드(31)와 상기 하부 석션 후드(32)는 상기 테이블(1)을 중심으로 대략 대칭되는 위치에 설치되며, 상기 상부 석션 후드(31)는 상부로 이물질이나 분진 등을 빨아들이고, 상기 하부 석션 후드(32)는 절개부(1a)를 통해 하방으로도 이물질이나 분진을 빨아들이므로, 상하 양방으로 보다 효율적이고 효과적인 집진이 가능해진다

한편, 상기 가공 헤드(13)는 상기 상부 석션 후드(31)의 내측에는 위치한다. 경사진 상기 상부 석션 후드(31)의 상측 일부가 절개되고 이렇게 절개된 부분에 상기 가공 헤드(31)가 삽입되어 고정되는 것과 같은 형태를 갖는다.

이 때 상기 가공 헤드(13)는, 도3에서와 같이, 상기 상부 석션 헤드(31)의 중심으로부터 전방쪽에 위치한다.

석션 헤드(30)는, 상측에서 바라볼때, 도3에 도시된 바와 같이, 타원형 또는 원형의 단면을 갖는데, 상기 가공 헤드(13)가 이러한 석션 헤드(30)의 내측에서 중심으로부터 전방쪽에 위치함으로써, 레이저가 전진하며 피가공물을 가공할때 발생하는 연기와 분진이 보다 잘 흡수될 수 있게 한다.

한편, 상기 테이블(1)의 상부 및 하부에는 상기 레이저 조사장치(12) 및 석션 후드(30)가 이동할 수 있는 이송장치가 구비된다.

상기 이송장치는, 크게 동력을 발생시키는 서보 모터(51)와, 상기 레이저 조사장치(12) 및 석션 후드(30)의 이동을 가이드하는 가이드부(52a, 52b), 상기 가이드부(52a, 52b)의 양 단부에 각각 설치되는 복수개의 풀리(53 내지 56), 및 상기 서보 모터(51)와 상기 풀리(53 내지 56) 사이에 감기는 타이밍 벨트(57, 58, 59) 등을 포함한다.

이러한 이송장치의 구성을 간단히 설명하면, 상기 가이드부는 상기 테이블(1)의 상부에 위치하는 상부 가이드부(52a)와 상기 테이블(1)의 하부에 위치하는 하부 가이드부(52b)를 포함하며, 상기 상부 가이드부(52a)의 양 단부에는 각각 풀리(53, 55)가 설치되고, 상기 하부 가이드부(52b)의 양 단부에도 각각 풀리(54, 56)가 설치된다.

또한, 상기 상부 가이드부(52a)의 후방 단부 근방에는 서보 모터(51)가 설치되며, 상기 서보 모터에는 상부 가이드부(52a)의 후방에 위치하는 풀리(53)가 직접 결합된다.

한편, 상기 상부 가이드부(52a)에 위치하는 2개의 풀리(53, 55)에는 상부 타이밍 벨트(57)가 결합되며, 상기 하부 가이드부(52b)에 위치하는 2개의 풀리(54, 56)에는 하부 타이밍 벨트(58)가 결합되고, 상기 상부 가이드부(52a)와 상기 하부 가이드부(52b) 각각의 후방에 위치하는 풀리(53, 54)에는 연결 타이밍 벨트(59)가 결합된다.

상기 레이저 조사장치(12)는 상부 타이밍 벨트(57)에 결합되고, 하부 석션 후드(32)는 하부 타이밍 벨트(58)에 결합되어, 서보 모터(51)가 회전함에 따라, 상부 타이밍 벨트(57)에 결합된 상기 레이저 조사장치(12), 상기 레이저 조사장치(12)에 결합된 상부 석션 후드(31), 및 상기 하부 타이밍 벨트(58)에 결합된 하부 석션 후드(32)가 동일한 속도로 동시에 전진 또는 후진할 수 있다.

이 때, 상기 레이저 조사장치(12)는 상기 상부 가이드부(52a)를 따라 이동하고, 하부 석션 후드(32)는 하부 가이드부(52b)를 따라 이동하는데, 예를 들면 상기 레이저 조사장치(12) 및 상기 하부 석션 후드(32)에 ㄷ자 형태의 홈이 형성되고, 상기 상부 가이드부(52a) 및 상기 하부 가이드부(52b)에는 상기 홈에 삽입되는 돌기 형태가 구비될 수 있다.

여기서, 상기 레이저 조사장치(12) 및 석션 후드(33)와, 가이드 부재(52a, 52b)사이의 결합 및 가이드 관계는 본 고안의 특징이 아니며, 이동하는 부재가 가이드부재에 의해 가이드되는 구성은 사용자가 필요에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있는 것이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

이하 상기와 같은 구성을 갖는 레이저를 이용한 섬유 가공장치의 작동과정을 설명한다.

사용자는 피가공물(2)인 섬유를 테이블(1) 위에 올려 놓고, 서보 모터(51), 집진 장치(40), 에어콤프레서(20) 및 레이저 발생장치(11)를 작동시킨다.

그러면, 레이저 발생장치(11)가 레이저 빔을 발생시키고, 발생된 레이저 빔은 복수개의 미러를 통해 레이저 조사장치(12)에 다다르며, 레이저 조사장치(12)의 가공 헤드(13) 내에서 집광 렌즈(15)를 거쳐 출구(14)를 통해 피가공물(2)에 조사되어, 피가공물(2)을 절단하게 된다.

이 때 에어콤프레서로(20)부터의 압축 공기가 압축 공기 유로(21)를 통해 가공 헤드(13)로 들어오고, 가공 헤드(13)로 들어온 압축 공기는 가공 헤드(13)의 출구(14)를 통해 레이저가 조사되는 위치로 분사되어, 가공 지점의 이물질을 날려 보낸다.

압축 공기에 의해 날려진 연기나 분진 등은 석션 후드(30)를 통해 흡입되어 집진 장치(40)로 이동된다. 이 때 피가공물(2)과 석션 후드(30)의 단부 사이는 이격되어 외부 공기가 내측으로 계속 유입됨으로써, 연기나 분진 등이 석션 후드(30) 외측으로 빠져나가지 않고, 전량이 집진 장치(40)로 이동되도록 도와준다.

한편, 레이저 조사장치(12)는 한곳에 정지한 상태로 피가공물을 가공하는 것이 아니라, 서보 모터(51) 및 타이밍 벨트(57 내지 59)의 작동에 의해 전진하며 피가공물(2)을 가공하는데, 이 때 석션 후드(30)는 상기 레이저 조사장치(12)와 함께 이동하므로, 가공 전 구간에 걸쳐 연기나 분진 등을 효율적으로 흡입할 수 있게 된다.

이 때, 레이저 빔의 강도, 레이저 발생기(10) 및 석션 후드(30)의 이동 거리와 속도 등은 미리 설정된 데이터 값에 따라 자동제어될 수 있다.

1: 테이블 1a: 절개부
2: 피가공물 11: 레이저 발생장치
12: 레이저 조사장치 13: 가공 헤드
14: 출구 15: 집광 렌즈
20: 에어콤프레서 21: 압축 공기 유로
30: 석션 후드 31: 상부 석션 후드
32: 하부 석션 후드 40: 집진 장치
51: 서보 모터 52a: 상부 가이드부
52b: 하부 가이드부 53, 54, 55, 56: 풀리
57: 상부 벨트 58: 하부 벨트
59: 연결 벨트

Claims

피가공물이 놓여지는 테이블;
상기 테이블의 상부에 설치되는 상부 석션 후드;
상기 상부 석션 후드에 연결되는 집진 장치;
레이저 가공 헤드의 하단에 레이저 빔이 통과하는 출구가 형성되며 상기 출구가 상기 상부 석션 후드의 내측에 위치하도록 상기 상부 석션 후드에 결합되는 레이저 조사장치;
피가공물에 압축 공기를 분사하도록 설치되는 에어콤프레서를 포함하며,
상기 레이저 조사장치와 상기 상부 석션 후드가 함께 이동하고,
상기 테이블에는 레이저 조사장치를 통해 방출되는 레이저 빔을 통과시키는 절개부가 형성되는 레이저를 이용한 섬유 가공 장치.
제1항에 있어서,
상기 에어콤프레서는 압축 공기 유로에 의해 상기 가공 헤드에 연결됨으로써, 상기 가공 헤드 내측으로 분사된 공기가 상기 출구를 통해 피가공물로 분사되는 레이저를 이용한 섬유 가공 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 테이블의 하부에 설치되며 상기 집진 장치와 연결되는 하부 석션 후드를 더 포함하는 레이저를 이용한 섬유 가공 장치.
제4항에 있어서,
상기 상부 석션 후드 및 상기 하부 석션 후드는 이동 방향 전방에서 후방으로 경사지는 레이저를 이용한 섬유 가공 장치.