KR20130081200A - 레이저 가공용 집진 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 레이저광에 의한 워크의 가공 시에 발생하는 가공 부스러기의 비산을 보다 확실하게 방지하는 것이다.
워크의 가공 부위를 밀봉하는 집진 박스와, 집진 박스 내에 공기를 공급하는에어 공급부와, 먼지 박스 내의 가공 부스러기를 공기와 함께 흡인하는 흡인부로 집진 장치를 구성한다.

Description

레이저 가공용 집진 장치{DUST COLLECTING APPARATUS FOR LASER PROCESSING}

본 발명은 레이저광을 사용한 워크의 가공에 수반하여 발생하는 가공 부스러기의 집진 장치에 관한 것이다.

특허문헌 1은 레이저광을 사용하여 필름 형상의 워크를 가공할 때에 발생하는 가공 부스러기의 집진 장치를 제안하고 있다.

이 집진 장치는 워크의 가공 위치의 상방에 위치하는 집진 박스와, 레이저광을 투과시키는 집진 박스 상면에 설치한 창과, 워크의 가공 개소에 면하여 집진 박스의 저면에 형성한 개구부와, 집진 박스의 측면에 설치한 흡인구를 구비하고 있다. 또한, 집진 박스의 저면과 워크 사이에 가공 개소를 둘러싸도록 에어 커튼을 형성하는 에어 커튼 형성 수단을 구비하고 있다.

일본 특허 공개 제2011-20147호 공보

상기 종래 기술에 의한 집진 장치는, 집진 박스와 워크 사이에 간극이 설정되어 있고, 가공 부스러기가 이 간극으로부터 외측으로 비산하는 것을 에어 커튼으로 저지하고 있었다.

레이저 가공기에 가공에 의해 발생하는 가공 부스러기가 금속제인 경우에는, 가공 부스러기의 비산은 소위 금속 콘터미네이션의 원인이 된다. 금속 콘터미네이션은 또한 전기적 단락의 요인이 된다. 따라서, 이러한 가공 부스러기의 비산은 확실하게 방지할 필요가 있다. 그러나, 에어 커튼으로는 가공 부스러기의 비산 방지에 완전을 기하는 것은 어렵다.

본 발명의 목적은, 따라서, 레이저광에 의한 워크의 가공 부스러기의 비산을 보다 확실하게 방지하는 것이다.

이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 레이저광을 사용한 워크의 가공에 의해 발생하는 가공 부스러기를 회수하는 레이저 가공용 집진 장치를 제공한다. 레이저 가공용 집진 장치는, 워크의 가공 부위를 밀봉하는 집진 박스와, 집진 박스 내에 공기를 공급하는 에어 공급부와, 집진 박스 내에 가공 부스러기를 공기와 함께 흡인하는 흡인부를 구비하고 있다.

집진 박스 내의 가공 부스러기는 에어 공급 장치로부터 공급되는 공기와 함께 흡인부에 흡인되어, 집진 박스의 외측으로 배출된다. 워크의 가공 부위가 집진 박스로 밀봉되어 있으므로, 워크의 레이저광에 의한 가공에 수반하여 발생한 가공 부스러기의 비산을 확실하게 저지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용 집진 장치와, 레이저광에 의해 워크를 절단하는 레이저 절단 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 절단한 워크의 반출 공정을 설명하는 레이저 절단 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 워크의 반입 공정을 설명하는 레이저 절단 장치의 개략적인 측면도이다.
도 4는 워크의 절단 공정을 설명하는 레이저 절단 장치의 개략적인 측면도이다.
도 5는 레이저 가공용 집진 장치의 주요부를 확대한 개략 종단면도이다.
도 6은 레이저 가공용 집진 장치의 주요부를 확대한 개략 횡단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치(1)는 필름 형상의 워크(2)를 절단하는 레이저 헤드(13)를 중심으로 구성된 레이저 절단 장치(100)와 함께 사용된다. 집진 장치(1)는 레이저 헤드(13)에 의한 워크(2)의 절단에 수반하여 발생하는 가공 부스러기로 이루어진 분진을 회수한다.

레이저 헤드(13)는 레이저 발진기(8)로부터 광 파이버(7)를 통하여 공급되는 레이저광을, 집진 장치(1)의 일부를 투과시켜서 워크(2)를 향하여 조사한다. 레이저 헤드(13)는 소정 위치에 고정되는, 레이저 헤드(13)는 레이저광(12)의 조사 방향을 소정의 영역 내에서 임의로 변경 가능한, 소위 스캐너식이라고 불리는 레이저 헤드로 구성된다. 스캐너식의 레이저 헤드(13)는 고정 위치에 있어서 레이저광(12)의 조사 방향을 바꾸는 것만으로 워크(2)의 절단을 행할 수 있다.

스캐너식의 레이저 헤드(13) 대신에, 조사 방향이 고정된 이동식 레이저 헤드를 사용하는 것도 가능하다.

워크(2)는 미리 전해질의 필름의 표면에 전극을 길이 방향으로 일정 간격으로 도포한 것이며, 집진 장치(1)를 수평 방향으로 관통하여, 필요에 따라 도 1의 우측 약간 하측 방향으로부터 좌측 약간 상측 방향으로 송출된다.

도 5와 도 6을 참조하면, 집진 장치(1)는 제1 하우징으로서의 어퍼 하우징(3)과 제2 하우징으로서의 로워 하우징(4)으로 이루어지는 집진 박스를 구비한다.

어퍼 하우징(3)은 워크(2)에 면하는 하면을 개구한 상자 형상의 부재이며, 상면에 형성된 개구부를 레이저 투과체(11)로 덮음으로써 구성된 레이저 투과창을 구비한다. 레이저 가공기가 사용하는 레이저광이 파이버 레이저인 경우에는, 레이저 투과체(11)는 예를 들어 유리로 구성된다. 레이저 투과체(11)는 바람직하게는 클램프를 사용하며, 어퍼 하우징(3)에 착탈 가능하게 설치된다. 어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4)은 레이저 투과체(11)를 제외하고, 레이저광(12)을 투과시키지 않는 재질, 즉 예를 들어 금속으로 구성된다.

어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4)은 도시되지 않는 구동 장치에 의해, 워크(2)를 끼움 지지하여 서로 접하는 밀폐 위치와, 밀폐 위치로부터 후퇴한 이격 위치 사이에서, 각각 독립하여 승강 가능하게 구성된다. 어퍼 하우징(3)의 측면의 하단부는, 어퍼 하우징(3)을 하강시키고 또한 로워 하우징(4)을 상승시킨 밀폐 위치에 있어서, 로워 하우징(4) 또는 워크(2)에 접촉함으로써, 어퍼 하우징(3)의 내측에 어퍼 하우징(3)의 외측으로부터 차단된 스페이스를 형성한다.

로워 하우징(4)은 상면에 워크의 절단 개소에 면하는 슬릿(14)을 형성한 상자 형상의 부재로 구성된다. 레이저 헤드(13)로부터 발하여진 레이저광(12)은 레이저 투과체(11)를 투과하고 어퍼 하우징(3)을 상하 방향으로 관통하여, 워크(2)을 조사한다. 레이저 헤드(13)가 레이저광(12)의 조사 방향을 워크(2)의 횡단 방향으로 변화시킴으로써, 워크(2)가 절단된다.

도 1과 도 6을 참조하면, 워크(2)의 송출 방향과 평행한 어퍼 하우징(3)의 한쪽 측면에는 에어 공급부로서의 고압 에어 공급체(9)로부터 유도된 에어 호스(10)가 접속된다. 어퍼 하우징(3)의 반대측 측면과, 그 하방의 로워 하우징(4)의 측면에는, 각각 덕트 호스(5)가 접속된다. 덕트 호스(5)는 흡인부로서의 블로워(6)에 접속된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 레이저 절단 장치(100)는 흡착 컨베이어(15)와 홀더(16)를 구비한다. 흡착 컨베이어(15)는 워크(2)의 송출 방향에 대하여 집진 장치(1)의 하류 측에 배치된다. 흡착 컨베이어(15)는 상면에 적재된 워크(2)에 대하여 흡착력을 미치면서, 회전함으로써 워크(2)를 상류로부터 하류에 반송한다. 홀더(16)는 상하 방향으로부터 워크(2)를 끼움 지지하여 흡착 컨베이어(15)의 상면에 적재하는 기능을 갖는다.

이상의 것 가운데, 광 파이버(7), 레이저 발진기(8), 레이저 헤드(13), 흡착 컨베이어(15), 및 홀더(16)가 레이저 절단 장치(100)를 구성한다. 어퍼 하우징(3), 로워 하우징(4), 덕트 호스(5), 블로워(6), 에어 호스(10), 및 고압 에어 공급체(9)가 레이저 절단 장치(100)와 함께 사용되는 레이저 가공용의 집진 장치(1)를 구성한다.

다음으로 레이저 절단 장치(100)의 동작과, 거기에 관련한 집진 장치(1)의 동작을 설명한다.

도 2는 레이저 절단 장치(100)에 의해 워크(2)의 절단이 완료한 상태를 나타낸다. 워크(2)의 절단 완료 후, 집진 장치(1)는 승강 장치에 의해 어퍼 하우징(3)이 상승 위치로, 로워 하우징(4)이 하강 위치로 구동된다. 또한, 흡착 컨베이어(15)가 도면의 화살표의 방향으로 회전하고, 절단된 하류 측의 워크(2)를 절단 위치로부터 하류 측으로 이동시킨다. 한편, 홀더(16)가 절단된 상류 측의 워크(2)를 절단 위치로부터 도면에 나타내는 대기 위치로 후퇴시킨다.

다음으로 도 3을 참조하면, 흡착 컨베이어(15)에 적재된 워크(2)는 도시되지 않는 반출 장치에 의해 반출된다. 동시에 로워 하우징(4)이 상승 위치로 구동되어, 홀더(16)가 상류측의 워크(2)를 대기 위치로부터 로워 하우징(4) 상의 절단 위치로 이동시킨다. 또한, 흡착 컨베이어(15)가 도면의 화살표의 방향으로 회전하고, 워크(2)의 선단을 집진 장치(1)를 넘어 하류 측으로 이동시킨다.

다음으로 도 4를 참조하면, 워크(2)의 이동 결과, 워크(2)의 절단 예정 개소가 로워 하우징(4)의 도 5와 도 6에 나타내는 슬릿(14)의 상방에 위치한 상태에서, 어퍼 하우징(3)이 하강 위치로 구동된다. 어퍼 하우징(3)의 하강 위치로의 구동은, 어퍼 하우징(3)의 측면의 하단부가 로워 하우징(4) 또는 워크(2)에 접할 때까지 행하여진다. 그 결과, 워크(2)는 절단 예정 개소의 주위를 어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4)에 간극 없이 둘러싸여, 절단 예정 개소는 외부로부터 차단된다.

이 상태에서 레이저 절단 장치(100)의 레이저 헤드(13)로부터 워크(2)의 절단 예정 개소를 향하여 레이저광(12)이 조사된다. 조사된 레이저광(12)은 집진 장치(1)의 어퍼 하우징(3)의 상면의 레이저 투과체(11)에 의한 레이저 투과창을 투과하여 워크(2)에 도달한다. 레이저 헤드(13)의 레이저광(12)의 조사 방향을 변화시킴으로써 워크(2)는 레이저광(12)에 의해 절단된다.

한편, 집진 장치(1)에 있어서는, 고압 에어 공급체(9)로부터 에어 호스(10)를 통하여 어퍼 하우징(3) 내에 고압 공기가 공급된다. 또한, 블로워(6)가 운전되어, 덕트 호스(5)를 통하여 어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4) 내의 공기를 각각 흡인한다.

레이저광(12)에 의한 워크(2)의 절단이 행하여지는 것에 수반하여 워크(2)의 절단 부스러기가 발생한다. 이 시점에서는, 워크(2)는 절단 부위의 주위를 어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4)에 간극 없이 둘러싸여, 절단 부위는 외부로부터 차단되어 있기 때문에, 발생한 절단 부스러기는 어퍼 하우징(3)과 로워 하우징(4)에 둘러싸인 스페이스로부터 외측으로 비산할 일은 없다.

어퍼 하우징(3) 내에는, 에어 호스(10)로부터 고압 공기가 공급된다. 공급된 공기는 블로워(6)에 의해 덕트 호스(5)를 통하여 흡인된다. 이 공기의 순환 현상에 의해 어퍼 하우징(3) 내의 워크(2)의 절단 부스러기는 덕트 호스(5)에 흡인되어 어퍼 하우징(3)으로부터 제거된다. 또한, 워크(2)의 절단에 수반하여 발생한 절단 부스러기의 일부는 슬릿(14)으로부터 로워 하우징(4) 내에 낙하한다. 로워 하우징(4) 내도 덕트 호스(5)를 통하여 블로워(6)에 의해 흡인되고 있기 때문에, 로워 하우징(4) 내에 낙하한 절단 부스러기는 슬릿(14)을 통하여 어퍼 하우징(3)으로부터 로워 하우징(4)에 유입되는 공기와 함께 덕트 호스(5)에 흡인되어, 로워 하우징(4)으로부터 제거된다.

또한, 제거된 절단 부스러기는 덕트 호스(5)의 중간에 설치한 필터 장치 등에 의해 회수된다.

이와 같이 하여, 레이저광(12)에 의한 워크(2)의 절단에 수반하여 발생하는 절단 부스러기는 빠르게 어퍼 하우징(3) 및 로워 하우징(4)으로부터 덕트 호스(5)에 흡인된다. 따라서, 어퍼 하우징(3) 및 로워 하우징(4)의 내측에 절단 부스러기가 잔류하지 않으며, 다음 공정에서, 도 2에 도시한 바와 같이 승강 장치에 의해 어퍼 하우징(3)을 상승 위치로, 로워 하우징(4)을 하강 위치로 구동한 때에, 절단 부스러기가 외측으로 비산할 일도 없다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 워크의 가공 부위를 밀봉하는 집진 박스와, 집진 박스 내에 공기를 공급하는 에어 공급부와, 집진 박스 내의 가공 부스러기를 공기와 함께 흡인하는 흡인부를 구비하고 있다. 그로 인해, 레이저광에 의한 워크의 가공에 수반하여 발생하는 가공 부스러기가 집진 박스의 외측으로 비산하지 않고, 에어 공급부로부터 집진 박스 내에 공급되는 공기와 함께, 흡인부에 의해 흡인되어, 집진 박스의 외측으로 배출된다. 따라서, 가공 부스러기의 비산이나 워크에의 재부착을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 집진 박스를 레이저광의 투과부를 갖는 제1 하우징과, 워크를 사이에 두고 제1 하우징과 상접함으로써, 제1 하우징과의 사이에 워크의 가공 부위를 둘러싸서 밀폐된 스페이스를 형성하는 제2 하우징으로 구성하고 있다. 이와 같이, 집진 박스를 제1 하우징과 제2 하우징으로 구성함으로써 워크의 가공 부위의 밀봉을 간단한 구성으로 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 제1 하우징과 제2 하우징을, 상접한 위치와 이격한 위치 사이에서 구동하는 구동 장치를 추가로 구비하고 있다. 이것에 의해, 레이저 가공기와 레이저 가공용 집진 장치에 의한 워크의 가공과, 워크의 반송을 교대로 연속하여 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 워크를 필름 형상 부재로 구성하고, 레이저광을 사용한 워크의 가공으로서 레이저광으로 필름 형상 부재를 절단하고 있다. 또한, 제1 하우징은 필름 형상 부재에 상방으로부터 면하고, 제2 하우징은 필름 형상 부재에 하방으로부터 면하며, 에어 공급부를 상기 제1 하우징에 접속하고, 흡인부를 제1 하우징과 제2 하우징에 접속하며, 제2 하우징은 필름 형상 부재에의 접촉면과, 필름 형상 부재의 절단 위치에 대응하여 접촉면에 형성된 슬릿을 구비하고 있다. 그로 인해, 필름 형상 부재의 레이저광에 의한 절단에 수반하여 발생하는 가공 부스러기를 효율적으로 회수할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 집진 박스가 레이저광의 투과부를 갖기 때문에, 워크의 가공 부위를 밀봉한 상태에서 집진 박스의 외측으로부터 워크에 레이저광을 조사할 수 있고, 레이저 가공용의 집진 장치를 레이저 가공기로부터 독립하여 구성 가능하게 된다. 또한, 투과부 이외의 집진 박스를 레이저광이 투과하지 않는 부재로 구성했으므로, 가공 부위 이외의 부위에의 레이저광의 조사를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 레이저 가공기가 조사하는 레이저광이 파이버 레이저일 경우에, 레이저광의 투과부를 유리로 구성하고 있다. 이것에 의해, 레이저광의 투과부를 저렴하게 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 투과부를 집진 박스에 대하여 탈착 가능하게 구성하고 있다. 이것은 투과부의 교환을 용이 하게 하는 데 있어서 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 의한 레이저 가공용의 집진 장치는, 워크가 필름 형상 부재이며, 레이저광을 사용한 워크의 가공이 필름 형상 부재의 절단인 케이스에 적용되어 있다. 이와 같이, 레이저광을 사용한 필름 형상 부재의 절단에 집진 장치(1)를 적용함으로써, 필름 형상 부재의 절단 부스러기의 비산 방지를 확실하게 행할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명을 특정한 실시 형태를 통하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 당 업자에 있어서는, 특허 청구 범위에 기재된 기술 범위에서 이들 실시예에 다양한 수정 또는 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들어, 이상 설명한 실시 형태는, 집진 박스를 제1 하우징과 제2 하우징으로 구성하고 있지만, 집진 박스를 제1 하우징만으로 구성하고, 제2 하우징의 위치에 워크의 지지대를 설치하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 제1 하우징이 지지대 및 지지대 상의 워크에 접함으로써 워크의 가공 부위를 밀봉한다.

1 : 집진 장치
2 : 워크
3 : 어퍼 하우징
4 : 로워 하우징
5 : 덕트 호스
6 : 블로워
7 : 광 파이버
8 : 레이저 발진기
9 : 고압 에어 공급체
10 : 에어 호스
11 : 레이저 투과체
12 : 레이저광
13 : 레이저 헤드
14 : 슬릿
15 : 흡착 컨베이어
16 : 홀더
100 : 레이저 절단 장치

Claims (8)

1. 레이저광을 사용한 워크의 가공에 의해 발생하는 가공 부스러기를 회수하는 레이저 가공용 집진 장치에 있어서,
   상기 워크의 가공 부위를 밀봉하는 집진 박스와,
   상기 집진 박스 내에 공기를 공급하는 에어 공급부와,
   상기 집진 박스 내의 상기 가공 부스러기를 공기와 함께 흡인하는 흡인부,
   를 구비하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공용 집진 장치.
2. 제1항에 있어서,
   공기 집진 박스는, 상기 투과부를 갖는 제1 하우징과, 상기 워크를 사이에 두고 제1 하우징과 상접함으로써, 상기 제1 하우징과의 사이에 상기 가공 부위를 둘러싸서 밀폐된 스페이스를 형성하는 제2 하우징으로 구성되는, 레이저 가공용 집진 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징을, 상접한 위치와 이격한 위치 사이에서 구동하는 구동 장치를 추가로 구비하는, 레이저 가공용 집진 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 워크는 필름 형상 부재이며, 상기 레이저광을 사용한 상기 워크의 가공은 상기 필름 형상 부재의 절단이고, 상기 제1 하우징은 상기 필름 형상 부재에 상방으로부터 면하고, 상기 제2 하우징은 상기 필름 형상 부재에 하방으로부터 면하며, 상기 에어 공급부를 상기 제1 하우징에 접속하고, 상기 흡인부를 상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징에 접속하며, 상기 제2 하우징은 상기 필름 형상 부재에의 접촉면과, 필름 형상 부재의 절단 위치에 대응하여 상기 접촉면에 형성된 슬릿을 구비하는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공용 집진 장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 집진 박스는 상기 레이저광의 투과부를 갖고, 상기 투과부 이외의 상기 집진 박스는 상기 레이저광이 투과하지 않는 부재로 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공용 집진 장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저광은 파이버 레이저광이며, 상기 투과부는 유리로 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공용 집진 장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 투과부는 상기 집진 박스에 대하여 탈착 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는, 레이저 가공용 집진 장치.
8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 워크는 필름 형상 부재이며, 상기 레이저광을 사용한 상기 워크의 가공은 필름 형상 부재의 절단인, 레이저 가공용 집진 장치.

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