KR20100106927A - Laser beam machining apparatus, method for manufacturing laser beam machining apparatus and method for machining using laser beam - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 가공 장치, 레이저 가공 장치의 제조 방법 및 레이저 가공 방법에 관한 것으로, 특히, 노즐로부터 분사된 분류 액주(液柱) 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치, 레이저 가공 장치의 제조 방법 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser processing apparatus, a method for manufacturing a laser processing apparatus, and a laser processing method. In particular, a laser processing apparatus for processing a workpiece by a laser guided into a jetting liquid column ejected from a nozzle, and a laser processing A manufacturing method of a device and a laser processing method.
종래, 물 등의 액체를 분사하여 피가공물을 가공하는 가공 장치로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 기재된 것이 있다. 특허 문헌 1에 기재된 액체 분사 노즐 장치를 구비한 가공 장치에서는 분사한 고압수가 피가공물로부터 튕겨나와 가공부의 주위에 퍼지거나 공기 중에 비산하거나 하여 피가공물이 젖는 것을 방지하기 위하여, 노즐 선단부에 통체(筒體)를 설치하고, 이 통체의 선단에 유연재를 설치하고, 유연재를 피가공물에 밀착시켜 가공을 함으로써, 가공부 주위로 물이 퍼지는 것을 방지하고 있다. Conventionally, there exist some which were described in patent document 1 as a processing apparatus which processes a to-be-processed object by spraying liquids, such as water. In the processing apparatus provided with the liquid jet nozzle apparatus of patent document 1, in order to prevent a workpiece to get wet by spraying the high pressure water which blew off from a to-be-processed part, and spreads around the process part or scatters in air, And a flexible material is provided at the front end of the cylindrical body, and the flexible material is brought into close contact with the work to be processed to prevent water from spreading around the processing portion.
또 다른 예로서, 예를 들면 특허 문헌 2에 기재되는 연마재를 혼입한 초고압수를 분사하여 피가공물을 절단하는 워터 제트 절단 장치가 있다. 특허 문헌 2에 기재된 워터 제트 절단 장치에서는 연마재를 함유하는 고압수가 피가공물로부터 튕겨나와 피가공물의 외표면에 비산하는 것을 방지하기 위하여, 고압수의 분출 노즐의 둘레에 살수구를 설치하고 커텐 형태의 고리 모양의 물 기둥을 형성하여, 분출 노즐로부터의 워터 제트의 비산을 방지하고 있다. As another example, there is a water jet cutting device that cuts a workpiece by spraying ultra-high pressure water in which the abrasive described in
그런데, 최근 노즐로부터 액체를 분사하여 분류 액주를 형성하고, 이 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치가 개발되고 있다. 이러한 형식의 레이저 가공 장치는 종래와 같이 레이저만으로 가공을 실시하는 장치나, 상기와 같은 고압수만을 사용하여 가공하는 장치와는 달리, 레이저를 분류 액주 내에 안내하여 전반사시킴으로써, 레이저를 분류 액주 내에서 전송한다. 이 때문에, 레이저의 전송 효율을 양호하게 유지하려면 분류 액주를 안정시키는 것이 필요하다. By the way, the laser processing apparatus which forms the jet liquid column by injecting a liquid from a nozzle, and processes a to-be-processed object by the laser guided in this jet liquid column has been developed. This type of laser processing apparatus is different from the conventional apparatus for processing only with a laser or the apparatus for processing using only high pressure water as described above. send. For this reason, in order to keep the laser transmission efficiency favorable, it is necessary to stabilize the fractionation liquid column.
이와 같은 레이저 가공 장치에 있어서, 분류 액주가 피가공물에 닿은 후 액체가 튕겨나가게 되어, 액체가 분류 액주를 분사하는 노즐에 부착하는 경우가 있다. 이 경우, 부착된 액체가 노즐로부터 분사되는 분류 액주의 흐름을 흐트러지게 하고, 그 결과, 레이저의 전송 효율을 저하시켜, 레이저 가공 효율을 저하시킨다. 따라서, 이러한 타입의 레이저 가공 장치에 있어서, 안정적인 분류 액주를 얻는 것은 매우 중요하다. In such a laser processing apparatus, after the jetting liquid column touches the workpiece, the liquid may be thrown off, and the liquid may adhere to the nozzle for jetting the jetting liquid column. In this case, the adhered liquid disturbs the flow of the jetting liquid column injected from the nozzle, and as a result, the transmission efficiency of the laser is lowered and the laser processing efficiency is lowered. Therefore, in this type of laser processing apparatus, it is very important to obtain a stable fractionation liquid column.
본 발명의 목적은 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 있어서, 노즐에 대한 액체의 부착을 방지하고, 분류 액주를 보호하며, 레이저의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 장치, 이 레이저 가공 장치의 제조 방법 및 레이저 가공 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is a laser processing apparatus for processing a workpiece by a laser guided in a jetting liquid column ejected from a nozzle, wherein the adhesion of liquid to the nozzle is prevented, the jetting liquid column is protected, and the transmission efficiency of the laser is improved. It is providing the laser processing apparatus which can be made, the manufacturing method of this laser processing apparatus, and a laser processing method.
상기 목적을 달성하기 위하여 레이저를 발생시키는 레이저 발진기와, 피가공물에 분류 액체를 분사하는 노즐을 구비하고, 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치로서, 노즐과 피가공물과의 사이에 배치되어, 분사된 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 노즐 및 분류 액주를 보호하는 커버를 구비하고, 커버에는 노즐로부터 분사된 분류 액주가 통과 가능한 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. In order to achieve the above object, a laser oscillator for generating a laser, and a nozzle for injecting the jetting liquid to the workpiece, the laser processing apparatus for processing the workpiece by the laser guided in the jetting liquid injection from the nozzle, the nozzle And a cover disposed between the workpiece and the workpiece to protect the nozzle and the jetting liquid jet from the jetting of the jetted liquid. The cover is formed with a hole through which the jetting liquid jet injected from the nozzle can pass. Doing.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 분류 액주는 커버에 형성된 구멍을 통과하여 피가공물을 향하여 분사된다. 레이저는 분류 액주 내에 안내되어 피가공물에 조사되어 피가공물을 가공한다. 레이저 가공 중, 분류 액주가 피가공물에 닿아서 분류 액체가 튕겨나간 경우에도, 커버가 노즐에의 액체의 부착과 분류 액주가 흐트러지는 것을 방지한다. 그것에 의하여, 분류 액주 내에 안내되는 레이저의 전송 효율을 저하시키지 않고, 양호한 가공 효율을 유지할 수 있다. In the present invention configured as described above, the jet liquid is injected toward the workpiece through the hole formed in the cover. The laser is guided in the fractionation liquor and irradiated to the workpiece to process the workpiece. Even during the laser processing, even if the fractionation liquid column touches the workpiece and the fractionation liquid bounces off, the cover prevents adhesion of the liquid to the nozzle and disturbance of the fractionation liquid column. Thereby, favorable processing efficiency can be maintained, without reducing the transmission efficiency of the laser guided in a dividing liquid column.
본 발명에 있어서, 좋기로는 구멍은 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내되는 레이저에 의하여 형성된다.In the present invention, preferably, the hole is formed by a laser guided into the jetting liquid column ejected from the nozzle.
커버에는 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 가공된 구멍이 형성되어 있으므로, 구멍의 직경은 분류 액주와 거의 동일한 지름이 되고, 레이저 가공 중에 분류 액주와 구멍과의 사이에 형성되는 틈이 최소한으로 억제된다. 따라서, 커버에 의하여, 피가공물에 닿은 후 튕겨나가는 액체가 노즐에 부착하거나 분류 액주에 닿거나 하는 것을 더 확실하게 방지할 수 있고, 분류 액주의 흐트러짐을 방지할 수 있다. 또한, 커버에 형성된 구멍은 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 형성되어 있으므로, 커버를 레이저 가공 장치에 설치한 상태로 구멍을 형성하면, 구멍을 분류 액주에 대하여 위치 맞춤하지 않고, 정확한 위치에 커버의 구멍을 배치할 수 있다. Since the cover is formed with a hole processed by a laser guided in the jetting liquid column, the diameter of the hole becomes almost the same diameter as the jetting liquid column, and the gap formed between the jetting liquid column and the hole is minimized during laser processing. . Therefore, by the cover, it is possible to more reliably prevent the liquid splashing after touching the workpiece from adhering to the nozzle or touching the dividing liquor, and preventing the dividing of the dividing liquor. In addition, since the hole formed in the cover is formed by the laser guided in the dividing liquid column, when the hole is formed with the cover installed in the laser processing apparatus, the hole is not aligned with the dividing liquid column, You can place the hole.
본 발명에 있어서, 좋기로는, 노즐의 윗면으로부터 커버의 윗면까지의 거리는 4 내지 40 mm이며, 커버의 윗면에는 분류 액주에 따른 방향의 치수가 2 mm 이상이고, 또한, 분류 액주에 대략 직교하는 방향의 치수가 5 mm 이상인 공간부가 설치되어 있다. In the present invention, preferably, the distance from the upper surface of the nozzle to the upper surface of the cover is 4 to 40 mm, and the upper surface of the cover has a dimension in the direction along the dividing liquid column of 2 mm or more and is substantially orthogonal to the dividing liquid column. The space part whose direction dimension is 5 mm or more is provided.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 노즐의 윗면으로부터 커버의 윗면까지의 거리가 4 내지 40 mm이고, 커버의 윗면에, 분류 액주에 따른 방향의 치수가 2 mm 이상이고, 또한 분류 액주에 대략 직교하는 방향의 치수가 5 mm 이상인 공간부가 설치되어 있기 때문에, 양호한 가공 성능을 유지하면서, 튕겨나온 액체의 노즐에의 부착과 분류 액주의 흐트러짐을 확실하게 방지할 수 있다. 노즐의 윗면으로부터 커버의 윗면까지의 거리가 너무 크면, 즉, 공간부의 분류 액주에 따른 방향의 치수를 크게 하면, 노즐로부터 피가공물까지의 거리도 커지기 때문에, 노즐을 피가공물의 가공면에 접근시킬 수 없어서, 양호한 가공 성능을 얻는 것이 어려워진다. 한편, 노즐의 윗면으로부터 커버의 윗면까지의 거리가 너무 작으면, 즉, 공간부의 분류 액주에 따른 방향의 치수를 작게 하면, 액체가 표면 장력 등에 의하여 커버와 노즐과의 사이에 부착되어, 노즐에의 액체의 부착 및 분류 액주의 흐트러짐을 확실하게 방지하는 것이 어려워진다. In this invention comprised in this way, the distance from the upper surface of a nozzle to the upper surface of a cover is 4-40 mm, The dimension of the direction according to the dividing liquid column on the upper surface of a cover is 2 mm or more, and is substantially orthogonal to a dividing liquid column. Since a space portion having a dimension of 5 mm or more is provided, it is possible to reliably prevent the sticking of the protruding liquid to the nozzle and the disturbance of the jetting liquid column while maintaining good processing performance. If the distance from the upper surface of the nozzle to the upper surface of the cover is too large, that is, if the dimension in the direction along the dividing liquid column of the space portion is increased, the distance from the nozzle to the workpiece is also increased, so that the nozzle can be brought close to the workpiece surface. It is not possible to obtain good machining performance. On the other hand, if the distance from the upper surface of the nozzle to the upper surface of the cover is too small, that is, if the dimension in the direction along the dividing liquid circumference of the space is made small, the liquid adheres between the cover and the nozzle due to the surface tension and the like. It is difficult to reliably prevent the adhesion of the liquid and the disturbance of the liquid liquor.
본 발명에 있어서, 좋기로는, 커버에 형성된 구멍의 직경은 분류 액주의 직경 이상이며, 분류 액주의 직경의 20배 이하이다. In the present invention, preferably, the diameter of the hole formed in the cover is equal to or larger than the diameter of the fractionation liquor and 20 times or less than the diameter of the fractionation liquor.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 구멍의 직경이 분류 액주의 직경 이상이고 분류 액주의 직경의 20배 이하이므로, 분류 액주가 커버를 통과할 수 있는 치수를 확보하면서, 구멍의 직경을 최소한으로 억제하여, 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 노즐 및 분류 액주를 효과적으로 보호할 수 있다. 이 때, 구멍의 직경이 분류 액주의 직경보다 작으면 분류 액주가 구멍을 통과하지 못하고, 구멍의 직경이 분류 액주의 직경의 20배보다 크면, 분류 액주와 구멍 사이에 형성되는 틈이 커져서, 튕겨나온 분류 액체가 이 틈으로부터 커버의 위쪽에 들어가 노즐에 부착하거나 노즐과 커버 사이의 분류 액주에 닿을 가능성이 있다. In the present invention configured as described above, since the diameter of the hole is equal to or larger than the diameter of the dividing liquor and is 20 times or less than the diameter of the dividing liquor, the diameter of the dividing hole is kept to a minimum while ensuring the size that the dividing liquor can pass through the cover. The nozzle and the jetting liquid column can be effectively protected from the jetting of the jetting liquid. At this time, if the diameter of the hole is smaller than the diameter of the jetting liquid column, the jetting liquid column cannot pass through the hole, and if the diameter of the hole is larger than 20 times the diameter of the jetting liquid column, the gap formed between the jetting liquid column and the hole becomes large, and is bounced off. There is a possibility that the fractionated liquid coming out from this gap enters the top of the cover and adheres to the nozzle or touches the fractional liquid column between the nozzle and the cover.
본 발명에 있어서, 좋기로는, 커버는 박판상으로 형성되어 있다. In the present invention, the cover is preferably formed in a thin plate shape.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 커버가 박판 모양으로 형성되어 있으므로, 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버의 구멍을 용이하게 그리고 고정밀도로 형성할 수 있다.In this invention comprised in this way, since the cover is formed in thin plate shape, the hole of a cover can be formed easily and with high precision by the laser guide | induced in the dividing liquid column.
본 발명에 있어서, 좋기로는 커버와 피가공물과의 사이에 배치되어 피가공물을 향하여 에어 제트를 분사하는 에어 분사 수단을 추가로 구비한다. In the present invention, preferably, the apparatus further includes air injection means disposed between the cover and the workpiece to inject an air jet toward the workpiece.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 피가공물의 레이저 가공 중에, 에어 분사 수단에 의하여 피가공물에 에어 제트를 분사하면, 에어 제트는 피가공물의 가공부 주변의 액체를 배제한다. 따라서, 에어 분사 수단에 의하여 액체가 노즐을 향하여 튕겨나오는 것을 더 효과적으로 방지할 수 있고, 액체의 노즐에 대한 부착 및 분류 액주의 흐트러짐을 더 확실하게 방지할 수 있다. In the present invention configured as described above, if an air jet is injected onto the workpiece by air injection means during laser processing of the workpiece, the air jet removes the liquid around the processing portion of the workpiece. Therefore, it is possible to more effectively prevent the liquid from being thrown toward the nozzle by the air jetting means, and to more reliably prevent the liquid from adhering to the nozzle and the disturbance of the jetting liquid column.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 레이저 가공 장치의 제조 방법은 레이저를 발생하는 레이저 발진기와, 피가공물에 분류 액체를 분사하는 노즐을 구비하고, 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치의 제조 방법으로서, 노즐과 피가공물의 사이에, 분사된 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 노즐 및 분류 액주를 보호하기 위한 커버를 설치하는 스텝과, 커버에 분류 액주 내에 안내된 레이저를 조사함으로써, 분류 액주가 통과 가능한 구멍을 형성하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. Moreover, in order to achieve the said objective, the manufacturing method of the laser processing apparatus by this invention is provided with the laser oscillator which generate | occur | produces a laser, and the nozzle which injects a jetting liquid to a to-be-processed object, and guided in the jetting liquid column sprayed from a nozzle. A method of manufacturing a laser processing apparatus for processing a workpiece by a laser, comprising the steps of: providing a cover between the nozzle and the workpiece to protect the nozzle and the jet liquid column from the jetting of the jetted liquid; And irradiating the laser guided into the fractionation liquid column, forming a hole through which the fractionation liquid column can pass.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버에 구멍을 형성하기 때문에, 구멍의 직경은 분류 액주와 거의 동일한 지름이 된다. 따라서, 레이저 가공 중에, 분류 액주와 구멍과의 사이의 틈이 최소한으로 억제되고, 커버에 의하여, 피가공물에 닿은 후 튕겨나가는 액체가 노즐에 부착하거나 노즐과 커버 사이의 분류 액주에 닿는 것을 확실히 방지할 수 있고, 분류 액주의 흐트러짐을 방지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제조할 수 있다. 그것에 의하여 제조된 레이저 가공 장치는 레이저의 전송 효율을 저하시키지 않고, 더 양호한 가공 효율을 유지할 수 있다. 또한, 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버의 구멍을 형성하므로, 구멍을 분류 액주에 대하여 위치 맞춤할 필요가 없고, 커버의 정확한 위치에 분류 액주와 정합하는 구멍을 형성할 수 있다. In the present invention configured as described above, since the hole is formed in the cover by the laser guided in the jet liquid column, the diameter of the hole is almost the same diameter as the jet liquid column. Therefore, during laser processing, the gap between the jetting liquid column and the hole is minimized, and the cover reliably prevents the liquid splashing after contacting the workpiece to adhere to the nozzle or the jetting liquid column between the nozzle and the cover. It is possible to manufacture a laser processing apparatus capable of preventing the disturbance of the jetting liquid column. The laser processing apparatus manufactured thereby can maintain better processing efficiency without lowering the transmission efficiency of the laser. In addition, since the hole of the cover is formed by the laser guided in the dividing liquid column, it is not necessary to align the hole with respect to the dividing liquid column, and a hole matching with the dividing liquid column can be formed at the correct position of the cover.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 레이저 가공 방법은 레이저를 발생하는 레이저 발진기와, 피가공물에 분류 액체를 분사하는 노즐을 구비하고, 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 의한 레이저 가공 방법으로서, 노즐과 피가공물의 사이에 분사된 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 노즐 및 분류 액주를 보호하기 위한 커버를 설치하는 스텝과, 커버에 분류 액주 내에 안내된 레이저를 조사함으로써, 분류 액주가 통과 가능한 구멍을 형성하는 스텝과, 구멍을 통과하는 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다. Moreover, in order to achieve the said objective, the laser processing method by this invention is provided with the laser oscillator which generate | occur | produces a laser, and the nozzle which injects a jetting liquid to a to-be-processed object, and the laser processing method guided by the laser guided in the jetting liquid column sprayed from a nozzle. A laser processing method using a laser processing apparatus for processing a workpiece, comprising the steps of: providing a cover for protecting the nozzle and the jetting liquid jet from the jetting of the jetting liquid injected between the nozzle and the workpiece; and the jetting liquid jet on the cover And irradiating the laser guided therein to form a hole through which the jetting liquid column can pass, and to process the workpiece by the laser guided into the jetting liquid column passing through the hole.
이와 같이 구성된 본 발명에 있어서는 노즐과 피가공물의 사이에 커버를 설치하고, 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버에 구멍을 형성하므로, 분류 액주는 형성된 구멍을 지나 피가공물에 분사된다. 그 후, 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공한다. In the present invention constituted as described above, since the cover is provided between the nozzle and the workpiece, and the hole is formed in the cover by the laser guided in the jet liquid column, the jet liquid jet is injected into the workpiece through the formed hole. Thereafter, the workpiece is processed by a laser guided into the fractionation liquid column.
분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버에 구멍을 형성하므로, 구멍의 직경은 분류 액주와 거의 동일한 지름이 된다. 따라서, 레이저 가공 중에, 분류 액주와 구멍과의 사이의 틈이 최소한으로 억제되고, 커버에 의하여 피가공물에 닿은 후 튕겨나가는 액체가 노즐에 부착하거나, 노즐과 커버 사이의 분류 액주에 닿거나 하는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 분류 액주의 흐트러짐을 방지할 수 있다. 그것에 의하여, 레이저의 전송 효율을 저하시키지 않고, 양호한 가공 효율을 유지하여 레이저 가공을 실시할 수 있다. 또한, 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 커버의 구멍을 형성하므로, 구멍을 분류 액주에 대하여 위치 맞춤할 필요가 없고, 커버의 정확한 위치에 분류 액주와 정합하는 구멍을 형성할 수 있다.Since the hole is formed in the cover by the laser guided in the jetting liquid column, the diameter of the hole becomes almost the same diameter as the jetting liquid column. Therefore, during the laser processing, the gap between the jetting liquid column and the hole is suppressed to a minimum, and the liquid splashing after contacting the workpiece by the cover adheres to the nozzle, or touches the jetting liquid column between the nozzle and the cover. It can reliably prevent and the disturbance of the classification liquid column can be prevented. Thereby, laser processing can be performed, maintaining favorable processing efficiency, without reducing the transmission efficiency of a laser. In addition, since the hole of the cover is formed by the laser guided in the dividing liquid column, it is not necessary to align the hole with respect to the dividing liquid column, and a hole matching with the dividing liquid column can be formed at the correct position of the cover.
본 발명에 의하면, 노즐로부터 분사된 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 피가공물을 가공하는 레이저 가공 장치에 있어서, 노즐에 대한 액체의 부착을 방지하고, 분류 액주를 보호하며, 레이저의 전송 효율을 향상시킬 수 있는 레이저 가공 장치와, 그 레이저 가공 장치의 제조 방법 및 레이저 가공 방법을 제공할 수 있다. According to the present invention, in a laser processing apparatus for processing a workpiece by a laser guided in a jetting liquid column ejected from the nozzle, it is possible to prevent adhesion of liquid to the nozzle, protect the jetting liquid column, and improve the transmission efficiency of the laser. The laser processing apparatus which can be made, the manufacturing method of this laser processing apparatus, and a laser processing method can be provided.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치의 전체를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치의 일부를 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치의 일부를 확대한 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows the whole of the laser processing apparatus by 1st embodiment of this invention.
2 is an enlarged view of a part of the laser processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
3 is an enlarged view of a part of the laser processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 제2 실시 형태 이후에서는 제1 실시 형태와 동일한 구성에는 도면에 제1 실시 형태와 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 간략화 또는 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, preferred embodiment of this invention is described with reference to an accompanying drawing. In addition, after 2nd Embodiment, the same code | symbol as 1st Embodiment is attached | subjected to drawing similar to 1st Embodiment, and the description is simplified or abbreviate | omitted.
[제1 실시 형태][First Embodiment]
본 발명의 제1 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)의 전체를 나타내는 개략 구성도이다. 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)는 레이저 가공 헤드(2)와, 이 레이저 가공 헤드(2)를 통과하여 레이저를 피가공물(W) 상에 조사하는 광학 장치(4)와, 피가공물(W)에 분류 액체인 고압수를 분사하기 위한 액체 분사 수단(6)을 구비하고 있다. A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1: is a schematic block diagram which shows the whole laser processing apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention. The laser processing apparatus 1 which concerns on the 1st Embodiment of this invention passes the
레이저 가공 헤드(2)는 대략 원통 모양으로 형성된 하우징(8)을 구비하고, 하우징(8)의 내부 아래쪽에는 분류 액주(F)를 분사하는 노즐(10)이 설치되어 있다. 하우징(8) 내의 위쪽에는 광학 장치(4)의 일부가 수용되고, 하우징(8) 내의 아래쪽에는 액체 분사 수단(6)의 일부가 설치되어 있다. The
광학 장치(4)는 소정의 위치에 레이저를 집광시키는 레이저 광학계(12)와 레이저 광학계(12)에 레이저를 입사시키는 레이저 발진기(14)를 구비한다. The
레이저 광학계(12)는 레이저 발진기(14)로부터 출사된 레이저를 광섬유 등으로 레이저 가공 헤드(2)에 안내하는 동시에, 이 레이저를 레이저 가공 헤드(2) 내의 노즐(10)의 상단의 구멍 근방의 위치에서 집광시키도록 구성되어 있다. 또한, 도 1에 있어서는 레이저 광학계(12)는 일부를 모식화하여 도시하고 있는데, 레이저를 최종적으로 집광시키는 1매의 집광 렌즈(16)만 도시하고 있다. The laser
레이저 발진기(14)는 소정 강도의 레이저를 생성하도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는 레이저로서 그린 레이저를 사용하고 있지만, 물에 흡수되기 어려운 흡수율이 낮은 레이저이면, 그 종류는 임의로 선택할 수 있다. The
그린 레이저는 2배파(SHG)YAG 레이저이고, 파장은 532 nm이다. 그린 레이저는 YAG 레이저(파장 1064 nm)나 CO2 레이저(파장 10.6 ㎛)와 달리, 물을 통과하기 쉬운 특징이 있기 때문에, 분류 액체로서 저렴하고, 입수가 용이한 물을 사용하는 경우에는 레이저의 전반 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 물에 흡수되기 어렵기 때문에, 열 렌즈의 발생을 억제함으로써, 레이저 가공 헤드(2) 내의 노즐(10)의 개구 근방의 위치에 높은 정밀도로 레이저를 안내하는 것이 용이하게 된다. 이 때문에, 노즐(10)의 손상을 방지하는 동시에, 안정된 가공 품질을 확보할 수 있다. The green laser is a double wave (SHG) YAG laser and the wavelength is 532 nm. Unlike YAG lasers (wavelength 1064 nm) and CO 2 lasers (wavelength 10.6 μm), green lasers have the characteristics of being easy to pass through water. Therefore, green lasers are inexpensive as fractional liquids. Improve overall efficiency. Moreover, since it is hard to be absorbed by water, it becomes easy to guide a laser to the position of the opening vicinity of the
액체 분사 수단(6)은 액체 공급원(18)과, 액체 공급원(18)으로부터의 액체로부터 이온을 제거하는 등의 처리를 하는 액체 처리 장치(20)와, 액체 공급원(18)으로부터 공급된 액체를 레이저 가공 헤드(2)에 압송하는 고압 펌프(22)와, 고압 펌프(22)와 레이저 가공 헤드(2)의 사이에 설치되고, 액체로부터 불순물 등을 제거하기 위한 고압 필터(24)와, 레이저 가공 헤드(2) 내에 형성되고, 고압 펌프(22)로부터 보내진 고압의 액체를 노즐(10)에 안내하는 액체 유로(26)를 구비한다. 본 실시 형태에서는 액체로서 물을 채용하고 있다. The liquid ejecting means 6 includes a
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)의 노즐(10) 부근의 확대도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 헤드(2)의 하부에는 원통의 브래킷(28)이 장착되어 있고, 이 브래킷(28)의 하단은 레이저 가공 헤드(2)의 하단보다 아래쪽으로 돌출되어 있다. 브래킷(28)의 내부에는 피가공물(W)에 닿은 후 물이 튕겨나오는 것으로부터 노즐(10) 및 분류 액주(F)를 보호하기 위한 커버(30)가 설치되어 있다. 커버(30)는 커버(30)보다 피가공물(W)측에서 브래킷(28) 내부에 고정된 커버 부착부(32)의 윗면에 고정되어 있다. 커버 부착부(32)는 원주형으로 형성되고, 중앙에 절두원뿔 사다리꼴의 구멍(34)이 형성되어 있다. 2 is an enlarged view of the vicinity of the
또한, 상기 커버 부착부(32)는 커버(30)의 아랫면에 배치되어 있는 것에 한정하지 않고, 예를 들면 커버(30)의 위쪽에 배치되고, 커버 부착부의 아랫면에 있어서, 커버(30)를 지지 고정하는 구조로 되어 있어도 좋다. In addition, the
커버(30)는 브래킷(28)의 내경과 거의 동일한 직경의 원형의 박판 모양으로 형성되어 있고, 커버 부착부(32)의 노즐(10) 측의 면상에 재치되어, 커버 부착부(32)에 고정되어 있다. 따라서, 커버(30)는 노즐(10)과 피가공물(W)의 사이에 배치된다. 커버(30)의 대략 중앙에는 노즐(10)로부터 분사되는 분류 액주(F)가 통과하기 위한 관통공(36)이 형성되어 있다. 커버(30)는 브래킷(28) 및 커버 부착부(32)로부터 착탈 가능하게 설치되어 있다. The
이때, 커버(30)는 레이저를 조사함으로써 가공 가능한 재료로 구성되어 있고, 본 실시 형태에서는 금속제이다. 또한, 커버(30)의 두께는 5 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하인 것이 좋고, 더 좋기로는 10 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하이며, 더 좋기로는, 20 ㎛ 이상 300 ㎛ 이하이다. 커버(30)의 두께가 5 ㎛보다 얇으면 피가공물(W)로부터 튕겨나간 액체가 닿았을 때에, 커버(30)가 휠 가능성이 있다. 또한, 커버(30)의 두께가 1000 ㎛보다 두꺼우면 관통공(36)의 형성이 용이하지 않게 되고, 또한 분류 액주(F)가 커버(30)에 닿았을 때에, 분류 액주(F)의 흐름에 영향을 미쳐, 분류 액주(F)를 흐트러지게 할 가능성이 높다. At this time, the
노즐(10)과 커버(30)는 서로 소정 거리를 두고 배치되어 있기 때문에, 노즐(10)의 아랫면과 커버(30)의 윗면과 브래킷(28)의 내면에 의하여 둘러싸인 영역에는 공간부(31)가 형성된다. 공간부(31)는 레이저 가공 헤드(2)의 아랫면으로부터 커버(30)의 윗면까지의 분류 액주(F)에 따른 방향의 치수(L2)와 브래킷(28)의 대향하는 내면 사이의, 분류 액주(F)와 대략 직교하는 방향의 치수 (직경) D를 가지며, 전체적으로 원주 형태로 형성되어 있다. 이 때, 치수 L2는 2 mm 이상이며, 치수 D는 5 mm 이상인 것이 좋다. 또한, 이 공간부(31)의 형상은 원주형에 한정하지 않고, 예를 들면 직사각형이어도 좋고, 레이저 가공 헤드(2)의 아랫면과 커버(30)의 윗면과의 사이에 공간이 형성되는 형상이면 좋다. Since the
또한, 노즐(10)의 윗면으로부터 커버(30)의 윗면까지의 거리(L1)는 4 내지 40 mm가 좋고, 본 실시 형태에서는 약 20 mm이다. 거리(L1)가 너무 작으면, 공간부(31)의 치수(L2)도 작아져, 노즐(10)의 아랫면과 커버(30)의 윗면과의 사이에 표면장력에 의하여 물이 고이고, 노즐(10)과 커버(30) 사이의 공간부(31)에 물이 고일 가능성이 있다. 또한, 거리(L1)가 너무 크면 , 공간부(31)의 브래킷(28)의 분류 액주(F)에 따른 방향의 치수(L2)가 커지게 되어, 노즐(10)을 피가공물(W)에 접근시킬 수 없게 된다. 그것에 의하여, 양호한 레이저 가공 성능을 얻는 것이 어려워진다. The distance L1 from the top surface of the
커버(30)의 관통공(36)은 레이저 가공 장치(1)에 의하여 노즐(10)로부터 분사되는 분류 액주(F)에 의하여 안내된 레이저에 의하여 형성된다. 따라서, 관통공(36)의 직경은 분류 액주(F)의 직경과 거의 동일하게 된다. The through
이 때, 관통공(36)의 성형 가공은, 예를 들면 레이저 가공 장치(1)의 제조 단계에서 실시하여도 좋다. 즉, 레이저 가공 장치(1)의 제조 단계에 있어서, 레이저 가공 장치(1)의 레이저 가공 헤드(2), 광학 장치(4), 액체 분사 수단(6) 등의 제조, 조립 후, 레이저 가공 헤드(2)에 브래킷(28)을 설치하고, 브래킷(28)에 커버(30)를 고정한다. 또한, 노즐(10)로부터 분류 액주(F)를 분사하여 레이저를 조사하면, 분류 액주(F) 및 레이저가 커버(30)에 닿아서 커버(30)를 가공하여 관통공(36)을 형성한다. 이와 같이 하여, 레이저 가공 장치(1)의 제조를 완성하여도 된다. At this time, the molding process of the through
또는, 커버(30)의 관통공(36)은 레이저 가공 장치(1)를 설치한 후, 현장에서 실제로 피가공물(W)의 레이저 가공을 실시할 때에, 레이저 가공의 하나의 공정으로서 형성하여도 좋다. 즉, 레이저 가공 장치(1)는 브래킷(28) 및 커버(30)를 설치하지 않은 상태로, 또는 브래킷(28) 및 커버(30)를 설치하였으나, 커버(30)에 관통공(36)을 형성하지 않은 상태로 현장에 설치된다. 또한, 현장에 있어서, 커버(30) 및 브래킷(28)이 장착되어 있지 않은 경우에는 이들을 설치하여 분류 액주(F)를 분사하고, 레이저를 분류 액주(F) 내에 안내하여 커버(30)에 조사함으로써, 커버(30)에 관통공(36)을 형성한다.Alternatively, the through
또한, 관통공(36)의 직경은 분류 액주(F)의 직경 이상으로, 분류 액주(F)의 직경의 20배 이하, 더 좋기로는 10배 이하의 범위에서 형성되는 것이 좋다. In addition, the diameter of the through-
이와 같이 구성된 레이저 가공 장치(1)에서는 피가공물(W)을 레이저 가공하는 경우에는 피가공물(W)을 노즐(10) 하부의 탑재대(도시하지 않음)에 탑재한다. 다음으로, 레이저 발진기(14)로부터 레이저를 출사하면, 레이저는 레이저 광학계(12)에 입사하여, 레이저 가공 헤드(2) 내에 안내된다. 레이저는 레이저 광학계(12)의 집광 렌즈(16) 등에 의하여, 노즐(10)의 상단 개구의 위치 근방에 집광 된다. 한편, 액체 분사 수단(6)은 액체 공급원(l8)으로부터의 물을 고압 펌프(22)로 압송하고, 액체 유로(26)를 지나 노즐(10)로부터 분류 액주(F)를 피가공물(W)을 향하여 분출한다. 또한, 이 때, 분출된 분류 액주(F)의 지름은 노즐(10)의 구멍 지름보다 조금 더 커진다. 분류 액주(F)는 커버(30)의 관통공(36) 및 커버 부착부(32)의 구멍(34)을 지나 피가공물(W)에 도달한다. 레이저 광학계(12)에 의하여 노즐(10)의 상단 개구 근방에 집광된 레이저는 분류 액주(F) 내를 전반사하면서 분류 액주(F)에 안내되고, 피가공물(W)까지 도달하여 피가공물(W)을 레이저 가공한다. In the laser processing apparatus 1 comprised in this way, when processing the to-be-processed object W, the to-be-processed object W is mounted in the mounting table (not shown) of the
분류 액주(F)의 물이 피가공물(W)에 닿은 후, 레이저 가공 헤드(2) 부근으로 튕겨나가는 경우가 있으나, 노즐(10)과 피가공물(W)와의 사이에 설치된 커버(30)가 노즐(10) 및 노즐의 근방 즉, 노즐(10)과 커버(30) 사이의 분류 액주(F)를 보호하여, 노즐(10)에의 물의 부착이나 분류 액주(F)의 흐트러짐을 방지한다. After the water of the dividing liquid column F comes into contact with the workpiece W, there is a case that it may bounce near the
이와 같이 구성된 본 실시 형태에 의하면, 다음과 같은 우수한 효과를 얻을 수 있다.According to this embodiment comprised in this way, the following outstanding effects can be acquired.
노즐(10)과 피가공물(W)의 사이에 커버(30)가 설치되어 있으므로, 분류 액주(F)가 피가공물(W)에 닿은 후, 물이 튕겨나간 경우에도, 물의 노즐(10)에의 부착 및 분류 액주(F)의 흐트러짐을 방지할 수 있다. 그것에 의하여, 안정적인 층류 상태의 분류 액주(F)를 형성할 수 있고, 레이저의 전송 효율의 저하를 방지할 수 있다. 이것은 특히 피가공물(W)로부터 물이 심하게 튕겨나오는 깊이파기 가공에 있어서도, 안정적인 분류 액주(F)를 형성할 수 있게 되기 때문에 유용하다. 또한, 커버(30)에 의하여 노즐(10) 근방의 분류 액주(F)를 보호하므로, 안정적인 분류 액주(F)를 형성하는데 중요한, 노즐(10)로부터 분사된 직후의 영역을 보호할 수 있고, 안정적인 분류 액주(F)의 형성을 확실하게 할 수 있다. 또한, 안정적인 분류 액주(F)를 형성할 수 있으므로, 튕겨나오는 외란(外亂)에 강하고, 양호한 레이저 가공 성능을 유지하면서 피가공물(W)로부터의 노즐(10)의 설정 거리를 더 크게 하는 것이 가능하게 되므로, 노즐 (10)의 거리 설정의 자유도가 높아진다. Since the
커버(30)의 관통공(36)이 레이저 가공 장치(1)의 분류 액주(F) 내에 안내된 레이저에 의하여 가공되고 있으므로, 분류 액주(F)의 직경과 거의 동일한 관통공(36)을 형성할 수 있다. 이에 의하여, 분류 액주(F)와 관통공(36)과의 사이의 틈은 거의 없고, 이 틈을 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 피가공물(W)의 가공부로부터 튕겨나간 물이 관통공(36)을 지나 노즐(10)에 부착하거나 분류 액주(F)에 닿거나 하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. Since the through-
커버(30)의 관통공(36)을 커버(30)를 브래킷(28)을 사이에 두고 레이저 가공 헤드(2)에 설치한 상태에서 레이저 가공 장치(1)의 분류 액주(F) 내에 안내한 레이저에 의하여 형성하므로, 분류 액주(F)가 형성되는 위치에 완전하게 일치하도록 관통공(36)을 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들면 관통공이 미리 형성된 커버를 레이저 가공 헤드에 설치하는 경우와는 달라, 커버(30)의 위치 결정을 필요로 하지 않고, 관통공(36)의 위치를 분류 액주(F)에 고정밀도로 일치시킬 수 있다. 따라서, 레이저 가공 장치(1)의 제조, 조립을 용이하게 실시할 수 있다. The through
커버(30)의 두께가 적절하게 설정되어 있으므로, 커버(30)에 분류 액주(F) 내에 안내된 레이저에 의하여 용이하게 관통공(36)을 형성할 수 있다. 또한, 커버(30) 두께의 설정에 의하여, 분류 액주(F)가 커버(30)에 닿은 경우에도, 분류 액주(F)의 안정성에 미치는 영향을 최소한으로 억제하면서, 커버(30)의 휨을 방지하는 동시에, 튕겨나온 물에 부딪혀 발생하는 휨도 방지할 수 있다. Since the thickness of the
노즐(10)의 윗면으로부터 커버(30)의 윗면까지의 거리(L1)가 적절히 설정되고 또한, 공간부(31)의 치수(L2, D)가 적절하게 설정되어 있으므로, 커버(30)와 노즐(10) 사이에 표면 장력에 의하여 물이 고이는 경우가 없다. 또한, 브래킷(28) 및 커버(30)가 레이저 가공 헤드(2)의 하단에서 아래쪽으로 크게 돌출되는 경우가 없기 때문에, 노즐(10)을 피가공물(W)에 적절하게 접근시킬 수 있어, 레이저 가공 성능을 저해하는 경우가 없다. Since the distance L1 from the upper surface of the
커버(30)가 브래킷(28)에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있기 때문에, 노즐(10)의 교환이나 유지보수를 실시하기 위하여 커버(30)를 제거할 수 있다. 또한, 커버(30)를 제거한 후, 새로 관통공이 형성되어 있지 않은 커버(30)를 설치하고 레이저 조사에 의하여 관통공(36)을 형성함으로써, 다시 분류 액주(F)와 관통공(36)의 위치를 확실하고 정확하게 맞출 수 있다. 따라서, 유지보수를 용이하게 실시할 수 있다. Since the
[제2 실시 형태]Second Embodiment
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(50)는 피가공물(W)을 향하여 에어 제트를 분사하는 에어 분사 수단(52)이 설치되어 있는 점에서, 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)과 다른 것 이외에는, 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)와 동일한 구성이다. Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 레이저 가공 장치(50)의 노즐(10) 부근의 확대도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 레이저 가공 장치(50)는 제1 실시 형태에 의한 레이저 가공 장치(1)와 마찬가지로, 레이저 가공 헤드(2)에 장착된 브래킷(54)을 가지고, 이 브래킷(54)에는 커버(56)를 설치하기 위한 커버 부착부(58)가 설치되어 있다. 또한, 커버(56)의 위쪽에는 노즐(10)과의 사이에 공간부(57)가 형성되어 있다. 3 is an enlarged view of the vicinity of the
에어 분사 수단(52)은 에어 공급원(60)과 에어 공급원(60)으로부터 공급되는 압축 공기의 압력을 제어하는 에어 컨트롤러(62)와, 커버 부착부(58) 내에 형성되고, 압축 공기가 통과하는 에어 통로(64)와, 에어 통로(64) 내의 압축 공기를 에어 제트로 하여 피가공물(W)의 가공부 부근을 향하여 분사하는 에어 노즐(66)을 구비한다. 에어 통로(64)는 커버 부착부(58)의 중앙에 형성된 절두원뿔 사다리꼴의 구멍(68)의 외측에 환상(環狀)으로 형성되어 있다. 에어 노즐(66)은 에어 통로(64)와 구멍(68)을 연통하고, 구멍(68)에 개구하고 있다. The air injection means 52 is formed in the
이와 같이 구성된 레이저 가공 장치(50)에서는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 액체 분사 수단(6)에 의하여 노즐(10)로부터 분류 액주(F)를 커버(56)의 관통공(70)을 통하여 피가공물(W)을 향하여 분출하고, 레이저 광학계(12)에 의하여 노즐(10)의 상단 개구 근방에 집광된 레이저를 분류 액주(F) 내로 안내하여, 피가공물(W)을 레이저 가공한다. 커버(56)는 피가공물(W)에 닿은 후 튕겨나간 물이 노즐(10)에 부착하거나 분류 액주(F)에 닿는 것을 방지한다. In the
에어 공급원(60)으로부터 공급된 압축 공기는 에어 통로(64)를 지나 에어 노즐(66)로부터 분사된다. 에어 노즐(66)로부터 분사된 에어 제트는 피가공물(W)의 가공부 부근(가공부 주위)을 향하여 분사되고, 피가공물(W)에 있어서는 튕겨나가는 물을 피가공물(W) 측으로 눌러, 물의 튕겨나옴을 억제한다. 또한, 에어 제트에 의하여 피가공물(W)의 가공부에 고인 물을 가공부 주위로 밀어내어 배출한다. Compressed air supplied from the
이와 같이 구성된 본 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태에 레이저 가공 장치(1)에 의하여 얻을 수 있는 효과 이외에, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. According to this embodiment comprised in this way, in addition to the effect acquired by the laser processing apparatus 1 in 1st Embodiment, the following effects can be acquired.
레이저 가공 장치(50)에 에어 분사 수단(52)이 설치되어 있으므로, 피가공물(W)로부터 물이 튕겨나오는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여, 노즐(10)에의 물의 부착 및 분류 액주(F)의 혼란을 더 한층 확실하게 방지할 수 있다. Since the air injection means 52 is provided in the
또한, 에어 분사 수단(52)이 피가공물(W)의 가공부 부근을 향하여 에어 제트를 분사하므로, 가공부에 모인 물을 제거할 수 있다. 이것은 특히, 피가공물(W)의 가공부에 물이 모이기 쉬운 깊이 파기 가공에 있어서도, 가공부의 물을 에어 제트에 의하여 적극적으로 배제할 수 있으므로 유용하다. Moreover, since the air injection means 52 injects an air jet toward the process part vicinity of the to-be-processed object W, the water gathered in the process part can be removed. This is particularly useful in the depth digging process in which water easily collects in the processing portion of the workpiece W, since the water of the processing portion can be actively removed by an air jet.
본 발명은 이상의 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들면, 커버는 브래킷에 대하여 착탈 가능하지 않아도 좋다. 커버는, 예를 들면 브래킷에 대하여는 고정되어 브래킷이 레이저 가공 헤드에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있어도 된다. 또한, 커버 및 브래킷은 레이저 가공 헤드에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있지 않아도 좋다. 또한, 커버는 브래킷을 사이에 두고 장착되는 구조에 한정되지 않고, 예를 들면 레이저 가공 헤드에 직접 장착되어도 좋다. This invention is not limited to the above embodiment, For example, a cover does not need to be removable with respect to a bracket. The cover may be fixed to the bracket, for example, and the bracket may be provided to be detachably attached to the laser processing head. In addition, the cover and the bracket do not need to be detachably attached to the laser processing head. In addition, the cover is not limited to the structure to be mounted with the bracket interposed therebetween, and may be attached directly to the laser processing head, for example.
커버에 형성되는 구멍은 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 가공하는 것에 한정하지 않고, 커버에 미리 적당한 가공 방법에 의하여 구멍을 형성하고, 이 커버를 노즐과 피가공물의 사이에 설치하여도 좋다. 이와 같은 경우에도, 피가공물의 가공 중에는 튕겨나간 분류 액체가 노즐에 부착하는 것을 방지할 수 있다. The hole formed in the cover is not limited to being processed by a laser guided into the jetting liquid column. The hole may be formed in the cover by a suitable processing method in advance, and the cover may be provided between the nozzle and the workpiece. Even in such a case, it is possible to prevent the jetting liquid splashed on the nozzle during processing of the workpiece.
이 경우에도, 구멍의 직경은 분류 액주의 직경 이상이고, 분류 액주의 직경의 20배 이하인 것이 좋고, 10배 이하인 것이 더 좋다. Also in this case, the diameter of the hole is equal to or larger than the diameter of the fractionation liquor, preferably 20 times or less than the diameter of the fractionation liquor, and more preferably 10 times or less.
커버의 형상, 치수, 재료 등은 레이저 가공 장치의 사양이나 가공 조건 등에 따라 임의로 설정할 수 있고, 전술한 실시 형태에 기재된 형태로 한정되지 않는다. 즉, 예를 들면 커버의 형상은 원형에 한정되지 않고, 직사각형 등 임의의 형상을 채용할 수 있다. 커버의 노즐에 대한 위치, 예를 들면 노즐의 윗면으로부터 커버의 윗면까지의 거리는 전술의 실시 형태에 기재한 범위에 한정하지 않고, 양호한 가공 성능을 확보할 수 있고, 또한 분류 액체의 노즐에의 부착을 방지할 수 있는 한 임의로 설정할 수 있다. 또한, 커버의 구멍의 직경은 분류 액체의 노즐에의 부착을 방지할 수 있다면, 분류 액주의 직경의 20배보다 커도 좋고, 가공 조건 등에 따라 임의로 설정할 수 있다. The shape, dimensions, materials, and the like of the cover can be arbitrarily set according to the specifications, processing conditions, and the like of the laser processing apparatus, and are not limited to the forms described in the above-described embodiments. That is, the shape of the cover is not limited to a circle, for example, and any shape such as a rectangle can be adopted. The position of the cover with respect to the nozzle, for example, the distance from the upper surface of the nozzle to the upper surface of the cover is not limited to the range described in the above-described embodiments, and it is possible to ensure good processing performance and also to adhere the nozzle to the nozzle. It can be set arbitrarily as long as it can be prevented. In addition, the diameter of the hole of the cover may be larger than 20 times the diameter of the fractionation liquid column as long as it can prevent adhesion of the fractionation liquid to the nozzle, and can be arbitrarily set according to processing conditions and the like.
커버를 설치하는 브래킷은 전술한 실시 형태에서는, 원통 모양으로 형성되어 있지만, 이것에 한정하지 않고, 레이저 가공 헤드의 형상에 대응하여, 예를 들면 각주 모양이어도 된다. Although the bracket which mounts a cover is formed in cylindrical shape in embodiment mentioned above, it is not limited to this, For example, it may be a foot-shaped shape corresponding to the shape of a laser processing head.
노즐과 커버 사이에 형성되는 공간부의 형상은 원주상의 것에 한정하지 않고 임의의 형상을 채용할 수 있는데, 예를 들면 커버를 설치하는 브래킷이 각주 모양으로 형성되는 경우에는 공간부도 각주 모양으로 형성되는 경우가 있다. 또한, 공간부의 치수, 즉, 분류 액주에 따른 방향의 치수 및 분류 액주에 대략 직교하는 방향의 치수는 전술의 실시 형태에 기재한 범위가 바람직하지만, 이것에 한정하지 않고, 레이저 가공 헤드나 노즐의 형상, 배치 등에 따라 임의로 설정할 수 있다. 또한, 공간부가 원주상 이외의 형상으로 형성되어 있은 경우에는 분류 액주에 대략 직교하는 방향의 치수는 분류 액주로부터의 공간부의 외연까지의 최소 거리가 적당하게 되도록 설정하는 것이 좋다. The shape of the space portion formed between the nozzle and the cover is not limited to the circumferential shape, and may be any shape. For example, when the bracket for installing the cover is formed in the shape of a footnote, the space portion is also formed in the shape of a footnote. There is a case. Moreover, although the dimension of the space part, ie, the dimension of the direction along a jetting liquid column, and the direction substantially orthogonal to a jetting liquid column, the range as described in the above-mentioned embodiment is preferable, it is not limited to this, but it is not limited to this. It can set arbitrarily according to shape, arrangement | positioning, etc. In the case where the space portion is formed in a shape other than the circumferential shape, it is preferable that the dimension in the direction substantially orthogonal to the jet liquid column be set so that the minimum distance from the jet liquid column to the outer edge of the space part is appropriate.
에어 분사 수단은, 예를 들면 커버를 설치하는 것만으로 액체의 노즐에 대한 부착을 충분히 방지할 수 있는 경우 등에는 설치하지 않아도 좋다. 즉, 에어 분사 수단은 반드시 설치하지 않아도 좋다. The air injection means may not be provided, for example, when the cover can be sufficiently prevented from adhering to the nozzles by simply providing a cover. In other words, the air injection means may not necessarily be provided.
[실시예][Example]
본 발명의 효과를 확인하기 위하여, 이하와 같은 실험을 하였다. In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was carried out.
[실시예 1]Example 1
제1 실시 형태의 레이저 가공 장치(1)를 사용하여, 금속판의 피어스 가공을 실시하였다. 피가공물(W)로서는 SUS의 판 모양 부재를 사용하고, 두께 t가 0.3 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, 및 1.0 mm인 것을 사용하였다. 노즐(10)의 구멍 지름을 100 ㎛, 고압 펌프(22)로부터 압송되는 물의 압력을 10 MPa, 레이저 주파수를 13 kHz, 레이저 출력을 40 W로 하였다. Piercing of the metal plate was performed using the laser processing apparatus 1 of 1st Embodiment. As the workpiece W, a plate member made of SUS was used, and a thickness t of 0.3 mm, 0.5 mm, 0.6 mm, and 1.0 mm was used. The hole diameter of the
레이저 가공 장치(1)의 설치대를 정지한 채로, 분류 액주(F) 내에 안내된 레이저를 피가공물(W)에 조사하고, 금속판에 관통공이 형성되는지 관찰하였다. 각각의 두께의 피가공물(W)에 대하여 10 개씩 시험을 실시하였다. While the mounting table of the laser processing apparatus 1 was stopped, the workpiece | work W was irradiated to the to-be-processed object W, and it observed whether the through-hole was formed in the metal plate. Ten tests were carried out for the workpieces W of each thickness.
[비교예 1]Comparative Example 1
제1 실시 형태의 레이저 가공 장치(1)로부터 브래킷(28) 및 커버(30)를 떼어낸 상태로, 실시예 1과 동일한 피어스 가공을 실시하였다. 피가공물(W)의 두께 t가 0.3 mm인 것에 대하여 10개의 시험을 실시하였다. 그 밖의 실험 조건은 실시예 1과 같다. Pierce processing similar to Example 1 was performed in the state which removed the
[실시예 1과 비교예 1의 결과의 대비][Contrast of results of Example 1 and Comparative Example 1]
실시예 1에 있어서는 두께 t가 0.3 mm, 0.5 mm 및 0.6 mm인 피가공물(W)에 대하여 레이저를 1초간 조사하여 10개의 시험편 중 10개에 관통공이 형성되었다. 또한, 두께 t가 1.0 mm인 피가공물(W)에 레이저를 5초간 조사하여, 10개의 시험편 중 8개에 대하여 관통공이 형성되었다. In Example 1, the through-hole was formed in 10 out of 10 test pieces by irradiating a laser to the workpiece | work W with thickness t of 0.3 mm, 0.5 mm, and 0.6 mm for 1 second. In addition, the workpiece W having a thickness t of 1.0 mm was irradiated with a laser for 5 seconds to form through holes for eight of the ten test pieces.
한편, 비교예 1에 있어서는 두께 t가 0.3 mm인 것에 대하여 레이저를 1초간 조사한 경우 및 레이저를 5초간 조사한 경우의 양쪽 모두 10개의 시험편 중 1개도 관통공이 형성되지 않았다. On the other hand, in Comparative Example 1, through-holes were not formed in any of the ten test pieces in both the case where the laser was irradiated for 1 second and the laser was irradiated for 5 seconds for a thickness t of 0.3 mm.
이상으로부터, 실시예 1에 있어서의 레이저 가공 장치(1)에 의한 레이저 가공이 비교예(1)에 있어서의 레이저 가공보다 레이저의 전송 효율이 좋고, 레이저 가공 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. As mentioned above, it turned out that the laser processing by the laser processing apparatus 1 in Example 1 is better in laser transmission efficiency than the laser processing in the comparative example (1), and the laser processing performance was excellent.
[실시예 2][Example 2]
제1 실시 형태의 레이저 가공 장치(1)를 사용하여, 금속 재료의 직선 홈 파기 가공을 실시하였다. 피가공물(W)로서는 SUS를 사용하였다. 노즐(10)의 구멍 지름을 60 ㎛, 고압 펌프(22)로부터 압송되는 물의 압력을 18 MPa, 레이저 주파수를 10 kHz, 레이저 출력을 15 W로 하고, 레이저 가공 장치(1)의 설치대를, 이송 속도 2 mm/초로 직선 이동시키면서 소정 회수 왕복시켜, 피가공물(W)에 직선상의 홈을 형성하는 가공을 실시하였다. Using the laser processing apparatus 1 of 1st Embodiment, the linear groove digging process of the metal material was implemented. As the work W, SUS was used. The hole diameter of the
[비교예 2]Comparative Example 2
제1 실시 형태의 레이저 가공 장치(1)로부터 브래킷(28) 및 커버(30)를 제거한 상태로, 실시예 2와 동일한 직선 홈 파기 가공을 실시하였다. 그 밖의 실험 조건은 실시예 2와 같다. The same straight groove cutting process as Example 2 was performed in the state which removed the
[실시예 2와 비교예 2의 대비][Contrast of Example 2 and Comparative Example 2]
실시예 2에 있어서는 레이저를 5번 왕복시킴으로써 약 1.8 mm의 깊이의 홈이 형성되었다. 또한, 레이저를 10번 왕복시킴으로써, 약 2.3 mm의 깊이의 홈이 형성되었다. In Example 2, grooves having a depth of about 1.8 mm were formed by reciprocating the laser five times. In addition, by reciprocating the laser ten times, grooves having a depth of about 2.3 mm were formed.
한편, 비교예 2에 있어서는 레이저를 5번 왕복시킴으로써, 약 1.6 mm의 깊이의 홈이 형성되었다. 또한, 레이저를 10번 왕복시킴으로써, 약 1.7 mm의 깊이의 홈이 형성되었다. On the other hand, in Comparative Example 2, grooves having a depth of about 1.6 mm were formed by reciprocating the laser five times. In addition, by reciprocating the laser ten times, grooves having a depth of about 1.7 mm were formed.
이상과 같이, 실시예 2에 있어서는 레이저 조사의 왕복 회수를 증가시키면, 그것에 따라서, 형성되는 홈의 깊이가 증가하고 있는 것을 알 수 있다. 이것에 대하여, 비교예 2에 있어서는 레이저 조사의 왕복 회수를 늘려도, 홈의 깊이가 거의 증가하지 않았다. 즉, 비교예 2의 레이저 가공 장치에서는 레이저 조사의 왕복 회수를 늘려도, 일정 이상의 깊이의 홈을 형성할 수 없다. As mentioned above, in Example 2, when the reciprocation frequency of laser irradiation is increased, it turns out that the depth of the groove | channel formed increases accordingly. On the other hand, in the comparative example 2, even if the reciprocation frequency of laser irradiation was increased, the depth of the groove hardly increased. That is, in the laser processing apparatus of the comparative example 2, even if the reciprocation frequency of laser irradiation is increased, the groove of a predetermined depth or more cannot be formed.
이상으로부터, 실시예 2에 있어서의 레이저 가공 장치(1)에 의한 레이저 가공이 비교예 2에 있어서의 레이저 가공보다 레이저 가공의 전송 효율이 좋고, 레이저 가공 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. As mentioned above, it turned out that the laser processing by the laser processing apparatus 1 in Example 2 is better in the transmission efficiency of laser processing than laser processing in the comparative example 2, and was excellent in laser processing performance.
1, 50 레이저 가공 장치
2 레이저 가공 헤드
10 노즐
14 레이저 발진기
28, 54 브래킷
30, 56 커버
36, 70 관통공
52 에어 분사 수단
F 분류 액주
W 피가공물1, 50 laser processing devices
2 laser cutting head
10 nozzles
14 laser oscillators
28, 54 bracket
30, 56 covers
36, 70 through hole
52 Air injection means
F classification liquid column
W Workpiece
Claims (8)
상기 노즐과 상기 피가공물의 사이에 배치되고, 분사된 상기 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 상기 노즐 및 상기 분류 액주를 보호하는 커버를 구비하고,
상기 커버에는 상기 노즐로부터 분사된 분류 액주가 통과 가능한 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치. A laser processing apparatus having a laser oscillator for generating a laser and a nozzle for injecting a jetting liquid onto a workpiece, wherein the workpiece is processed by a laser guided into the jetting liquid column injected from the nozzle,
A cover disposed between the nozzle and the workpiece and protecting the nozzle and the jet liquid column from the jet of the jet liquid;
The cover is formed with a hole through which the jet of liquid jetted from the nozzle passes.
상기 노즐과 상기 피가공물의 사이에, 분사된 상기 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 상기 노즐 및 상기 분류 액주를 보호하기 위한 커버를 설치하는 스텝과, 상기 커버에 상기 분류 액주 내에 안내된 레이저를 조사함으로써, 상기 분류 액주가 통과 가능한 구멍을 형성하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치의 제조 방법. A method of manufacturing a laser processing apparatus comprising a laser oscillator for generating a laser and a nozzle for injecting fractionation liquid onto a workpiece, wherein the workpiece is processed by a laser guided into the fractionation liquid column injected from the nozzle,
Providing a cover between the nozzle and the workpiece to protect the nozzle and the jetting liquid jet from the jetting of the jetted liquid jetted; and irradiating the cover with a laser guided in the jetting liquid jet And forming a hole through which the jetting liquid column can pass.
상기 노즐과 상기 피가공물의 사이에, 분사된 상기 분류 액체가 튕겨나오는 것으로부터 상기 노즐 및 상기 분류 액주를 보호하기 위한 커버를 설치하는 스텝과, 상기 커버에 상기 분류 액주 내에 안내된 레이저를 조사함으로써, 상기 분류 액주가 통과 가능한 구멍을 형성하는 스텝과, 상기 구멍을 통과하는 상기 분류 액주 내에 안내된 레이저에 의하여 상기 피가공물을 가공하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 방법. A laser processing method comprising a laser oscillator for generating a laser and a nozzle for injecting fractionation liquid into a workpiece, and processing the workpiece by a laser guided into the fractionation liquid column injected from the nozzle,
Providing a cover between the nozzle and the workpiece to protect the nozzle and the jetting liquid jet from the jetting of the jetted liquid jetted; and irradiating the cover with a laser guided in the jetting liquid jet And a step of forming a hole through which the jetting liquid column can pass, and processing the workpiece by a laser guided into the jetting liquid column passing through the hole.
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