KR20160002372U - 이동식 레이저 마킹기 - Google Patents

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KR20160002372U KR2020140009624U KR20140009624U KR20160002372U KR 20160002372 U KR20160002372 U KR 20160002372U KR 2020140009624 U KR2020140009624 U KR 2020140009624U KR 20140009624 U KR20140009624 U KR 20140009624U KR 20160002372 U KR20160002372 U KR 20160002372U
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Abstract

본 고안은, 이동대차(100)와; 피가공물에 레이저 마킹을 행하는 레이저 마킹 헤드(400)와; 이동대차(100)에 탑재되며 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 다관절 암(310)을 갖는 헤드 지지수단(300)을 포함하고, 레이저 마킹 헤드(400)가, 자력을 이용하여 피가공물에 위치를 고정시키는 위치고정유닛(460)과; 피가공물에 대한 레이저 빔 스포트의 거리를 변화시키는 간격조절유닛(450)을 포함하는 이동식 레이저 마킹기를 제공한다.

Description

이동식 레이저 마킹기 {Portable Laser Marking Machine}
본 고안은 레이저 빔을 이용하여 피가공물에 마킹을 행하는 레이저 마킹기에 관한 것이다.
도난 방지, 진품 표시 등을 위하여 금형이나 자동차 부품과 같은 피가공물에 레이저 마킹을 행하는 방식이 많이 사용되고 있다. 이는 종전의 인쇄방식이나 스티커를 부착하는 방식에 비하여 표시의 개변 자체가 어렵고 개변되더라도 그 개변 여부를 쉽게 알 수 있다.
레이저 마킹방식 중에서도 피가공물의 표면 상에서 레이저광의 빔 스포트를 스캔하여 소정의 표시 패턴으로 스캐닝하는 스캐닝식 레이저 마킹방법이 주로 사용되고 있다.
스캐닝식 레이저 마킹방법은 피가공물에 고밀도로 집광된 레이저광을 조사하고, 조사된 레이저광을 스캔용 미러로 변위시켜 피가공물 표면 상에서 레이저 빔 스포트를 스캔하여 빔 스포트가 비춰진 피가공물 표면의 미소 부분을 레이저 에너지로 순간적으로 증발 또는 변색시켜 문자, 도형, 기호 등 소정의 패턴을 표현하는 방식이다.
도 1에는 종래기술에 따른 스캐닝식 레이저 마킹기가 도시되어 있다. 종래기술은 일본 공표특허공보 특표2000-514715호(2000.11.07 공표)에 개시된 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술의 스캐닝식 레이저 마킹기는, 레이저 발생장치를 포함하는 캐비닛(1), 레이저 빔을 2차원 스캔방식으로 조작하여 피가공물에 패턴을 형성하는 레이저 마킹 헤드(3), 레이저 마킹 헤드(3)에 레이저 발생장치로부터의 레이저 빔을 전달하는 광섬유(2)로 구성된다.
레이저 마킹 헤드(3)는 필요에 따라 레이저 스캐닝 시스템 및 포커싱 시스템을 포함한다. 종래기술에 따른 스캐닝식 레이저 마킹기는 컴퓨터장치(4)를 더 포함하고, 컴퓨터장치(4)는 레이저 마킹 헤드(3)로 패턴을 형성하기 위한 제반사항들을 제어한다.
종래기술은, 레이저 마킹 헤드(3)에 레이저 마킹 헤드(3)를 지지하는 복수의 돌기(5)가 형성되어 피가공물에 레이저 마킹 헤드(3)의 거치가 가능하고, 돌기(5)의 말단에 접촉센서가 구비되어 레이저 마킹 헤드(3)의 온, 오프 동작을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 피가공물에 레이저 마킹 헤드(3)의 위치를 고정할 수 있는 장치는 특별히 구비되어 있지 않아 레이저 마킹을 행하는 도중에 작업자의 부주위 또는 레이저 마킹에 따른 힘의 불균형으로 레이저 마킹 헤드(3)가 전후좌우로 변위되는 문제점이 있다.
레이저 가공 중에 레이저 마킹 헤드(3)가 변위되는 경우 정밀한 마킹작업을 기대하기 힘들며 경우에 따라서는 돌기(5)의 말단에 위치한 접촉센서가 오작동할 수도 있는바, 작업 위험성이 증가한다는 문제점이 있다.
또, 종래기술은 캐비닛(1)과 레이저 마킹 헤드(3)가 기구적으로 연결되어 있지 않고 단순히 유연성 있는 광섬유(2)에 의하여 서로 연결되기 때문에, 하중이 상당한 레이저 마킹 헤드(3)를 피가공물에 위치시키는 과정에서 힘이 많이 든다는 단점이 있고, 이에 더해 하중이 나가는 레이저 마킹 헤드(3)를 실수로 떨어뜨리는 경우 수리비가 많이 발생한다는 문제점도 있다.
더군다나, 레이저 마킹기는 레이저 빔을 피가공 위치에 집광시켜 레이저 빔 스포트를 정확히 형성하는 것이 작업효율을 향상시킨다는 점에서 중요한데, 종래기술은 레이저 마킹 헤드(3)에 렌즈방식의 포커싱 시스템만 구비되어 있을 뿐 피가공물과 레이저 마킹 헤드(3)의 상대거리를 변화시킬 수 있는 장치가 특별히 구비되어 있지 않아 피가공물이 곡면을 갖는 경우 등에는 적응성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 고안의 실시예는 레이저 마킹작업을 보다 수월하게 행할 수 있고 작업 정확도를 한층 향상시킬 수 있는 레이저 마킹기를 제공하는 데 목적이 있다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 고안의 실시예에 따르면, 피가공물에 위치가 고정되며 레이저 빔 스포트를 형성하여 피가공물의 표면에 레이저 마킹을 하는 레이저 마킹 헤드(400)와; 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 기구적 헤드 지지수단(300)을 포함하는 레이저 마킹기가 제공될 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 이동바퀴(110)들을 구비한 이동대차(100) 및 레이저 마킹 헤드(400)를 비롯한 레이저 마킹기의 동작 제어를 위한 컨트롤 캐비닛(200)을 더 포함하고, 상기 컨트롤 캐비닛(200) 및 상기 헤드 지지수단(300)은 상기 이동대차(100) 상에 탑재될 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 상기 레이저 마킹 헤드(400)와 연결되어 상기 레이저 마킹 헤드(400)에서 발생되는 열을 냉각하는 냉각유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 냉각유닛은 공랭식, 수냉식 또는 냉매사이클 방식 중 어느 하나를 이용하도록 구성될 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 피가공물에 레이저 마킹 시 발생되는 분진(잔여물)을 흡입하여 처리하는 위한 집진유닛(260)을 더 포함할 수 있다. 상기 집진유닛(260)은 상기 레이저 마킹 헤드(400)에 형성된 집진구(480)에 집진호스(261)를 통하여 연결될 수 있다.
상기 헤드 지지수단(300)은 상기 레이저 마킹 헤드(400)에 선단 측이 연결된 댐퍼식 다관절 암(310)을 포함할 수 있다. 또, 상기 헤드 지지수단(300)은 상기 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 다관절 암(310)의 높낮이를 조절하는 것으로서 상기 이동대차(100) 상에 설치되며 상기 다관절 암(310)의 후단 측에 상단 측이 연결된 리프터(320)를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 리프터(320)는 복수 개의 기둥형 칼럼이 겹쳐져 구성되며 내부에 모터와 볼 스크루가 포함되어 상하로 이동하도록 작동될 수 있다.
상기 레이저 마킹 헤드(400)는, 상기 컨트롤 캐비닛(200)의 제어유닛(210)의 작동신호에 따라 상기 컨트롤 캐비닛(200)의 전원유닛(240)으로부터 전원을 공급받아 레이저 빔을 만들어 내는 레이저 발진유닛(410)과; 레이저 빔을 반사시켜 레이저 스캐너 헤드(430)로 안내하는 레이저 광학시스템과; 상기 레이저 발진유닛(410)에서 발생한 레이저 빔을 2차원적으로 이동시키는 상기 레이저 스캐너 헤드(430)와; 레이저 빔을 받아 피가공물의 표면에 레이저 빔 스포트를 형성하기 위한 포커싱 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 레이저 마킹 헤드(400)는 레이저 빔 스포트를 레이저 빔이 조사되는 방향으로 변위시킬 수 있는 간격조절유닛(450)을 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 간격조절유닛(450)은, 피가공물에 위치가 고정되는 고정 프레임(450F)과; 상기 레이저 스캐너 헤드(430)를 지지하며 상기 고정 프레임(450F)에 상기 고정 프레임(450F)에 대하여 레이저 빔 조사방향으로 왕복이동 가능하도록 결합되어 이동방향에 따라 피가공물의 표면에 레이저 빔 스포트를 근접시키거나 이격시키는 이동 프레임(450M)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 간격조절유닛(430)은 구동축 조작핸들(452)을 회전시키면 상기 이동 프레임(450M)이 상기 구동축 조작핸들(452)의 회전방향에 따라 상기 고정 프레임(450F)과 상기 이동 프레임(450M) 사이의 초점 조절용 가이드(451)를 따라 이동하도록 구성된다.
상기 간격조절유닛(450)은 간격조절유닛(450)에 의한 이동 정도를 작업자에게 수치로 알려 주는 초점 표시부(453)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 간격조절유닛(450)은 상기 고정 프레임(450F)과 이동 프레임(450M)의 상대위치에 기초하여 피가공물의 표면에 대한 레이저 빔 스포트의 이격거리를 표시하도록 구성될 수 있다.
상기 레이저 마킹 헤드(400)는 피가공물에 상기 레이저 마킹 헤드(400)의 위치를 선택적으로 고정시키는 위치고정유닛(460)을 더 포함할 수 있다. 상기 위치고정유닛(460)은 전자식 마그넷을 포함할 수 있다.
상기 레이저 마킹 헤드(400)에서 피가공물에 접촉되는 부분에는 상기 레이저 마킹 헤드(400)가 피가공물에 고정되었는지 여부를 알려 주기 위한 센서(463)가 구비될 수 있다.
상기 레이저 마킹 헤드(400)는 작업자가 외부에서 레이저 마킹작업을 확인할 수 있게 하는 관찰창(490)을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 핸드셋(handset, 270)을 더 포함할 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 고안의 실시예에 의하면, 이동대차(100)가 이동성을 부여하기 때문에, 운반 및/또는 이동이 곤란한 대형 및/또는 중량의 피가공물에도 레이저 마킹을 할 수 있다.
또한, 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 기구적 헤드 지지수단(300)이 다관절 암(310)을 포함하기 때문에, 피가공물의 상면은 물론이거니와 측면 및 저면에도 용이하게 레이저 마킹을 할 수 있다. 아울러, 중량이 적어도 10~15kg인 레이저 마킹 헤드(400)를 작업자가 0.5~1kg 정도의 힘만으로 쉽게 자유자재로 피가공물 주변으로 이동시킬 수 있으므로 마킹작업을 보다 수월히 할 수 있고 작업자의 피로도를 줄일 수 있으며 작업자의 근골격계의 부상을 방지할 수 있다.
또, 피가공물에 레이저 마킹 헤드(400)가 위치고정유닛(460)의 작용(자력)으로 고정되기 때문에, 레이저 마킹작업 중 레이저 마킹 헤드(400)의 변위를 적극 방지할 수 있고, 이로써 마킹작업의 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 피가공물에 레이저 마킹 헤드(400)의 위치가 고정된 상태에서, 간격조절유닛(450)을 동작시키면 레이저 빔 스포트가 레이저 빔의 조사방향으로 변위되기 때문에, 피가공물의 표면이 곡면이나 단차 등을 가져 비교적 평편하지 않는 경우에도 피가공물의 표면에 레이저 빔 스포트를 정확하게 위치시켜 마킹작업을 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 마킹기가 도시된 개념도이다.
도 2 및 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기를 서로 다른 각도에서 본 상태가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기가 도시된 측면도이다.
도 5는 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기가 도시된 평면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기의 레이저 마킹 헤드를 서로 다른 각도에서 본 상태가 도시된 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 고안의 실시예를 설명하기 위하여 참조하는 도면에서 구성요소의 크기나 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또한, 본 고안의 실시예를 설명하는 데 사용되는 용어는 주로 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자의 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 용어에 대해서는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석하는 것이 마땅하겠다.
종래기술과 다르지 않은 부분으로서 고안의 기술적 사상을 이해하는 데 필요하지 않은 사항은 설명에서 제외하나, 본 고안의 기술적 사상 및 그 보호범위가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기가 도 2 내지 도 8에 도시되어 있다.
먼저, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기를 자세히 설명한다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는, 레이저 마킹기를 제어하는 컨트롤 캐비닛(200), 피가공물에 선택적으로 위치가 고정되며 레이저 빔 스포트를 형성하여 피가공물에 레이저 마킹을 하는 레이저 마킹 헤드(400), 컨트롤 캐비닛(200)과 레이저 마킹 헤드(400) 사이를 연결하는 데 이용되는 것으로서 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 헤드 지지수단(300)을 포함한다.
컨트롤 캐비닛(200)은 이동대차(100)에 탑재되어 이동대차(100) 상에 배치된다. 이동대차(100)의 하측에는 복수의 이동바퀴(110)가 구비되고, 이동대차(100)의 후방에는 브레이크 작동기구(도시되지 않음)가 장착된 이동손잡이(120)가 구비됨으로써, 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 마킹작업 장소로 용이하게 이동시킬 수 있다. 브레이크 작동기구를 조작하면, 이동바퀴(110)는 회전이 제한된다. 브레이크 작동기구는 조작된 상태로 유지 가능하도록 구성될 수 있다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 레이저 마킹 헤드(400)에 레이저 빔 발생을 위한 전원을 비롯하여 레이저 마킹기의 동작에 요구되는 전원을 공급하는 전원유닛(240)이 포함된다. 전원유닛(240)에는 전원케이블(241)이 공지의 전선 오토 릴 등을 통하여 선택적으로 연장 가능하도록 구비되어 마킹작업 장소에서 가까운 콘센트에 끼울 수 있도록 되어 있다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 통상의 컴퓨터장치 또는 제어보드 등으로 구성한 제어유닛(210)이 포함된다. 제어유닛(210)은 작업자의 지시에 따라 레이저 마킹 헤드(400)에 전원을 공급하여 레이저 마킹 헤드(400)가 레이저 마킹을 행하게 할 뿐만 아니라 후술할 헤드 지지수단(300)의 상하 리프터(320)가 적정한 높이로 설정되도록 하는 등의 제어작용을 수행한다.
제어유닛(210)은 레이저 마킹 헤드(400)에 필수적으로 포함되는 레이저 스캐너 헤드(430)의 동작을 제어하여 레이저 빔 스포트를 X축 및 Y축으로 이동시킴으로써 레이저 마킹작업을 컨트롤한다. 더불어, 제어유닛(210)은 후술할 집진유닛(260)을 제어하여 피가공물에 대한 레이저 마킹이 이루어지면서 발생되는 파편을 흡입하여 처리할 수 있게 한다.
제어유닛(210)은 레이저 마킹 헤드(400)와 제어케이블에 의하여 상호 연결되어 제어신호를 주고 받을 수 있다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 작업자가 피가공물에 형성할 레이저 마킹 형상을 입력하고 제어유닛(210)을 제어하기 위하여 필요한 제어정보를 입력하기 위한 입력장치(220)가 포함된다. 입력장치(220)는 키보도 및/또는 마우스일 수 있고 이에 한정되지 않으며 제어유닛(210)과 유/무선으로 연결된 스마트폰이나 터치식 입력장치일 수도 있다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 레이저 마킹기의 작동 상태를 확인함과 아울러 입력장치(220)를 통하여 입력되는 정보를 확인하며 기타 제어되는 현황을 모니터링하기 위한 디스플레이부(230)가 별도로 구비될 수 있다. 디스플레이부(230)는 통상의 모니터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제어유닛(210)과 유/무선으로 연결된 정보화기기일 수 있다. 또는, 디스플레이부(230)는 스마트작업을 가능하게 하는 태블릿일 수 있다. 태블릿은 유/무선 방식으로 제어유닛(210)과 원거리에서도 직접 마킹작업을 할 수 있도록 지원한다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 레이저 마킹을 위한 레이저 빔 발생 시 레이저 마킹 헤드(400)를 냉각시켜 레이저 마킹 헤드(400)가 발생되는 열에 의하여 과열되는 것을 방지하는 냉각유닛(도시되지 않음)이 포함될 수 있다.
냉각유닛은 레이저 마킹 헤드(400)의 레이저 발진유닛(410)과 냉매를 교환할 수 있는 호스로 연결되어 레이저 발진유닛(410)이 레이저 빔을 발생시키는 과정에서 발생되는 열을 이동시켜 외부로 방열하는 기능을 한다. 냉각유닛은 물을 냉매로 사용하는 수냉식이거나 프레온 가스를 냉매로 사용하는 냉매사이클 방식일 수 있다. 필요에 따라, 냉각유닛의 호스는 도 2에서와 같이 레이저 마킹 헤드(400)에 전원을 공급하기 위한 레이저 전원케이블(412)과 같은 라인으로 형성하여 컨트롤 캐비닛(200)에 연결하는 것도 가능하다.
컨트롤 캐비닛(200)에는 피가공물의 레이저 마킹 시 발생되는 먼지를 흡입하여 처리하기 위한 집진유닛(260)이 포함될 수 있다. 집진유닛(260)은 컨트롤 캐비닛(200)의 내부에 집진기 본체가 구비되며 진공펌프로 집진을 하되 필터나 먼지봉투를 구비하여 집진된 먼지를 일괄하여 제거하는 것도 가능하다.
집진유닛(260)에는 도 2 내지 도 4에서와 같이 컨트롤 캐비닛(200)의 일측으로 집진인입구(262)가 포함되고 도 8에서와 같이 레이저 마킹 헤드(400)에 형성된 집진구(480)와 집진호스(261)로 연결되어 피가공물에서 발생하는 레이저 마킹 잔해물을 수거한다.
다음에서는 헤드 지지수단(300)을 좀 더 상세하게 살펴보기로 한다.
헤드 지지수단(300)은 레이저 마킹 헤드(400)의 하중을 지지한다. 헤드 지지수단(300)은 레이저 마킹 헤드(400)에 선단 측이 연결된 댐퍼식 다관절 암(310)을 포함한다. 다관절 암(310)은 댐퍼를 포함하는 5축 암일 수 있다.
다관절 암(310)은 다관절 암(310)을 구성하는 각각의 링크 암을 특정의 자세로 고정시키기 위한 클램프 레버(311)를 포함한다. 작업자는 마킹작업 장소에서 다관절 암(310)을 동작시켜 레이저 마킹 헤드(400)를 요구의 위치에 위치시키고 일부 또는 전체의 클램프 레버(311)를 조작하여 다관절 암(310)을 현재의 동작된 자세로 고정시킬 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기에서는 다관절 암(310)을 헤드 지지수단(300)에 포함시킴에 따라 하중이 나가는 레이저 마킹 헤드(400)를 적은 힘으로도 원하는 작업 위치에 쉽게 배치시킬 수 있다. 즉, 도 3과 같이 접혀져 있는 다관절 암(310)을 도 2에서와 같이 펼쳐 레이저 마킹 헤드(400)를 원하는 작업 장소로 이동시킬 수 있다.
헤드 지지수단(300)에는 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 다관절 암(310)의 높낮이를 조절할 수 있는 상하 리프터(320)를 별도로 구비할 수 있다.
상하 리프터(320)는 이동대차(100) 상에 설치된 복수 개의 기둥형 칼럼이 겹쳐져 구성되는 것으로, 내부에 DC 모터 및 볼 스크루가 구비되고, 제어유닛(210)의 제어신호에 따라 DC 모터가 회전되어 볼 스크루를 작동시킴으로써 복수 개의 기둥형 칼럼이 상하방향으로 신축되면서 다관절 암(310)의 높낮이를 변동시킨다.
다음으로는 도 6 내지 도 8을 참조하여 레이저 마킹 헤드(400)를 자세히 설명한다.
레이저 마킹 헤드(400)는 피가공물에 선택적으로 위치가 고정되며 레이저 빔 스포트를 형성하여 피가공물에 레이저 마킹을 하는 일종의 레이저 가공수단이다.
레이저 마킹 헤드(400)는 레이저를 발생시키기 위한 것으로서 컨트롤 캐비닛(200)의 제어유닛(210)의 작동신호에 따라 전원유닛(240)으로부터 전원을 받아 레이저 빔을 만들어 내는 레이저 발진유닛(410)을 포함한다.
레이저 발진유닛(410)은 YAG 레이저광을 발진 출력하는 레이저 발진기를 포함할 수 있다. 레이저 발진유닛(410)은 컨트롤 캐비닛(200)의 전원유닛(240)에 레이저 전원케이블(412)을 통하여 연결되어 레이저 펄스의 발진에 필요한 전원을 얻는다. 앞서 설명한 바와 같이, 레이저 전원케이블(412)은 컨트롤 캐비닛(200)에 포함되는 냉각유닛의 호스와 같은 라인형으로 형성되어 컨트롤 캐비닛(200)에 연결될 수 있다.
한편, 레이저 발진유닛(410)으로부터 발진된 레이저 펄스는 레이저 마킹 헤드(400)를 구성하는 레이저 광학시스템(도시되지 않음)에 의하여 반사 또는 가이드되어 레이저 스캐너 헤드(430)로 인도된다. 레이저 광학시스템은 본 고안이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 미러를 포함하는 타입일 수 있다.
레이저 스캐너 헤드(430)는 레이저 발진유닛(410)에서 발생한 레이저 빔을 X축 및 Y축으로 이동시킴으로써 실질적으로 레이저 마킹을 한다. 레이저 스캐너 헤드(430)는 레이저 빔을 X축 및 Y축으로 이동시키기 위하여 X축 스캔미러와 X축 스캔미러를 회전시키는 X축 모터 및 Y축 스캔미러와 Y축 스캔미러를 회전시키는 Y축 모터를 포함한다. X축 스캔미러와 Y축 스캔미러는 직교하도록 배치된다. X축 모터와 Y축 모터는 제어케이블에 의하여 컨트롤 캐비닛(200)의 제어유닛(210)에 연결되어 제어 신호를 받아 레이저 빔을 스캔한다.
레이저 스캐너 헤드(430)를 통하여 X축 및 Y축 방향으로 이동되는 레이저 빔은 그 하단에 배치되는 F-theta형식의 포커싱 렌즈를 경유하여 레이저 빔 스포트를 형성한다. 레이저 스캐너 헤드(430) 및 포커싱 렌즈 등은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상적으로 사용되는 구성에 해당되므로, 이에 대한 보다 자세한 설명은 생략한다.
레이저 스캐너 헤드(430)의 하단으로 포커싱 렌즈의 측면에는 레이저 마킹위치를 확인하고 미세조정을 가능하게 하기 위한 카메라(도시되지 않음)가 더 포함된다. 카메라는 제어유닛(210)에 연결되며 디스플레이부(230)를 통하여 레이저 마킹부에 대한 영상을 제공한다.
레이저 마킹 헤드(400)는 포커싱 렌즈에 의하여 형성된 레이저 빔 스포트를 Z축, 즉 상하방향으로 변위시킬 수 있는 간격조절유닛(450)을 포함한다.
레이저 마킹이 행해지는 피가공물은 평면 형상을 하는 것이 일반적이어서 피가공물의 일측에서 그 표면상에 레이저 빔 스포트가 형성되는 것이 확인되면 전 작업 프로세스 동안 특별히 레이저 빔 스포트의 상하 위치를 변경하지 않더라도 레이저 빔 스포트가 피가공물의 표면상에 유지되는 것이 가능하나, 피가공물이 평면이 아니라 곡면을 형성하거나 불규칙한 면을 형성하는 경우에는 레이저 빔 스포트를 위치 또는 때에 따라 변경해 주어야 한다. 이에, 본 고안의 실시예는 레이저 빔 스포트를 상하방향으로 변동시킬 수 있도록 피가공물과의 간격을 조절하는 간격조절유닛(450)을 설치하였다.
간격조절유닛(450)은 레이저 스캐너 헤드(430)와 피가공물 사이에 배치된다. 간격조절유닛(450)은, 피가공물에 위치가 고정되는 고정 프레임(450F), 고정 프레임(450F)에 이 고정 프레임(450F)에 대하여 상하방향(레이저 빔 조사방향인 Z축방향)으로 직선왕복이동 가능하도록 결합된 이동 프레임(450M)을 포함한다. 고정 프레임(450F)과 이동 프레임(450M) 사이에는 적어도 하나의 초점 조절용 가이드(451)가 개재된다. 바람직하게는, 초점 조절용 가이드(451)는 이동방향을 정확히 안내하기 위하여 4개가 구비된다. 이동 프레임(450M)에는 레이저 스캐너 헤드(430)가 구비되어, 레이저 스캐너 헤드(430)는 이동 프레임(450M)과 함께 이동한다.
간격조절유닛(450)은 작업자가 구동축 조작핸들(452)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키면, 이동 프레임(450M)이 초점 조절용 가이드(451)를 따라 이동된다. 이 때, 이동 프레임(450M)은 고정 프레임(450F)에 대하여 접근되거나 이격된다.
구동축 조작핸들(452)은 레이저 스캐너 헤드(430)의 일측에 구비되며 작업자가 회전 구동을 용이하게 행할 수 있게 하는 별도의 손잡이를 포함한다. 도시된 바는 없으나, 구동축 조작핸들(452)에는 볼 스크루가 구비되고, 이동 프레임(450M)은 볼 스크루에 나사결합이 된다.
도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 간격조절유닛(450)의 일측에는 고정 프레임(450F)과 이동 프레임(450M)의 상대위치를 수치로 표시하여 작업자에게 알려 주는 초점 표시부(453)가 구비된다. 초점 표시부(453)는 일반적으로 사용되는 엔코더를 포함하는 것일 수 있다. 작업자는 초점 표시부(453)에서 표시되는 수치를 보면서 레이저 빔 스포트가 피가공물의 표면에 위치하도록 구동축 조작핸들(452)을 좌우로 회전시켜 고정 프레임(450F)과 이동 프레임(450M)의 상대위치를 변경시킬 수 있다.
레이저 마킹 헤드(400)에는 피가공물에 레이저 마킹 헤드(400)를 선택적으로 고정시킬 수 있는 위치고정유닛(460)이 포함된다.
위치고정유닛(460)은 간격조절유닛(450)을 구성하는 고정 프레임(450F)의 하단 측에 배치되는바, 마그넷 스위치(462)에 의하여 온/오프 작동하는 전자식 마그넷(461)일 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전자식 마그넷(461)은 고정 프레임(450F)의 양측에 한 개씩 배치될 수 있다.
통상적으로, 마그넷 스위치(462)는, 전자식 마그넷(461)의 일측에 함께 구비되며, 마그넷 스위치(462)의 조작에 따라 전자식 마그넷(461)에 자력이 발생되거나 해제되어 피가공물에 고정 프레임(450F)의 위치를 고정시키거나 위치 고정을 해제시킨다.
도 6에서 보는 바와 같이, 위치고정유닛(460)에는 필요에 따라 센서(463)가 부가될 수 있다. 센서(463)는 위치고정유닛(460)에 의하여 레이저 마킹 헤드(400)가 피가공물에 고정된 경우에 온 신호를 제어유닛(210)에 발하여 레이저 마킹을 할 수 있는 상태가 되었음을 알릴 수 있다. 레이저 마킹 헤드(400)가 피가공물에서 탈거되는 경우, 센서(463)는 오프 신호를 발하게 된다.
레이저 마킹 헤드(400)에는 필요에 따라 헤드 손잡이(470)가 포함될 수 있다. 작업자는 다관절 암(310)에 의하여 지지되는 레이저 마킹 헤드(400)를 헤드 손잡이(470)를 이용하여 손쉽게 원하는 작업 위치로 이동시킬 수 있다.
헤드 손잡이(470)에는 필요에 따라 레이저 스위치가 포함될 수 있다. 헤드 손잡이(470)를 이용하여 레이저 마킹 헤드(400)를 피가공물이 있는 작업 위치로 이동시킨 작업자는 위치고정유닛(460)을 이용하여 위치를 고정시키고 레이저 스위치를 작동시켜 레이저 마킹을 곧바로 행할 수 있다.
레이저 마킹 헤드(400)에서 레이저 마킹이 이루어지는 작업부위 근처에는 집진구(480)가 배치된다. 레이저 빔 스포트가 형성되는 실질적인 위치는 도 8에 도시된 바와 같이 간격조절유닛(450)의 고정 프레임(450F)의 내부 중앙부이므로 집진구(480)는 고정 프레임(450F)의 일측부에 구비되는 것이 바람직하다. 레이저 빔 스포트에 의하여 피가공물에 마킹이 행해지면 표면으로부터 유기되는 잔여물이 발생하는바, 그 잔여물이 집진구(480)를 통해 빨아들여져 집진호스(261)를 따라 컨트롤 캐비닛(200)의 집진유닛(260)으로 모아진다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 필요에 따라 레이저 마킹이 행해지는 상황을 관찰할 수 있는 관찰창(490)을 따로 구비할 수 있다. 작업자는 레이저 마킹 헤드(400)가 동작하는 동안 관찰창(490)을 통하여 문자 등이 형성되는 과정을 관찰할 수 있을 뿐만 아니라 필요에 따라 그 관찰창(490)을 열어 마킹 부위에 쌓인 잔여물을 걷어낼 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기는 핸드셋(270)을 따로 구비할 수 있다. 핸드셋(270)은 컨트롤 캐비닛(200)의 입력장치(220)에서 할 수 있는 대부분의 제어작업을 행할 수 있는 장치로 제어유닛(210)과는 유/무선으로 연결될 수 있다. 작업자는 핸드셋(270)을 이용하여 디스플레이부(230)를 대신하여 운전상황을 모니터링할 수 있다. 도면에는 핸드셋(270)이 다관절 암(310)의 일단으로 레이저 마킹 헤드(400)의 근처에 배치되는 것으로 도시되어 있으나 필요에 따라 타 부위에 적절한 형상으로 배치될 수도 있다.
다음에서는 본 고안의 실시예에 따른 레이저 마킹기를 이용하여 레이저 마킹작업을 하는 과정을 설명한다.
먼저, 이동대차(100)를 이용하여 레이저 마킹기를 마킹작업 장소로 이동시킨다. 이동대차(100)에는 이동바퀴(110) 및 이동손잡이(120)가 구비되므로, 작업자는 레이저 마킹기를 용이하게 이동시킬 수 있다.
그 다음, 레이저 마킹기가 마킹작업 장소의 피가공물 측에 위치되면 헤드 손잡이(470)를 이용하여 레이저 마킹 헤드(400)를 피가공물의 마킹할 표면 측으로 이동시킨다. 레이저 마킹 헤드(400)는 다관절 암(310)에 의하여 다방향으로의 자유로운 이동 및 자세변경이 가능하도록 지지되므로, 작업자는 레이저 마킹 헤드(400)를 상대적으로 적은 힘으로 용이하게 이동시킬 수 있고 피가공물의 상면은 물론이거니와 측면 또는 저면에도 마킹작업이 가능한 자세로 위치시킬 수 있다.
레이저 마킹 헤드(400)는 저부(하단 측)가 피가공물의 마킹할 표면과 대향하도록 위치된다. 다음으로는 이 상태에서 마그넷 스위치(462)를 조작하여 전자식 마그넷(461)에 자기력을 부여한다. 이 때, 레이저 마킹 헤드(400)는 자기력에 의하여 피가공물에 부착되면서 위치가 고정된다.
다음으로, 필요에 따라서는(예를 들어, 피가공물의 마킹할 표면에 단차 등이 존재하여 레이저 마킹 헤드(400)를 직접 부착할 수 없어 그 주변에 부착하는 경우) 구동축 조작핸들(452)을 회전시켜 이동 프레임(450M)을 레이저 스캐너 헤드(430)와 함께 고정 프레임(450F)에 대하여 접근되거나 이격되도록 이동시킴으로써 피가공물의 마킹할 표면과 레이저 스캐너 헤드(430) 간의 거리를 조절, 레이저 빔 스포트가 피가공물의 마킹할 표면에 형성될 수 있게 한다. 이 작업은 초점 표시부(453)에 표시되는 수치를 확인하면서 이루어질 수 있다.
이후, 제어유닛(210)을 조작하여 레이저 발진유닛(410)에 동작전원을 공급한다. 그러면, 피가공물의 마킹할 표면에는 레이저 빔이 조사되면서 사전에 입력하여 놓은 기호, 도형, 문자 등의 패턴이 형성된다. 이 때, 레이저 마킹 헤드(400)는 그 위치가 위치고정유닛(460)의 자기력에 의하여 피가공물에 고정된 상태이므로, 레이저 마킹작업은 안정적으로 정밀하게 이루어진다.
이와 같은 레이저 마킹작업 시, 작업자는 관찰창(490)을 통하여 작업되는 상황을 관찰하거나 디스플레이부(230)를 통하여 진행 상황 등을 모니터링할 수 있다.
한편, 레이저 마킹작업에 따라 발생되는 분진(잔여물)은 집진구(480)를 통하여 흡입된 후 집진호스(261)를 거쳐 컨트롤 캐비닛(200)의 집진유닛(260)으로 집진된다.
본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용 범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 이동대차 110 : 이동바퀴
200 : 컨트롤 캐비닛 210 : 제어유닛
220 : 입력장치 230 : 디스플레이부
261 : 집진호스 270 : 핸드셋
300 : 지지수단 310 : 다관절 암
320 : 상하 리프터 400 : 레이저 마킹 헤드
410 : 레이저 발진유닛 430 : 레이저 스캐너 헤드
450 : 간격조절유닛 450F : 고정 프레임
450M : 이동 프레임 451 : 초점 조절용 가이드
452 : 구동축 조작핸들 453 : 초점 표시부
460 : 위치고정유닛 461 : 전자식 마그넷
462 : 마그넷 스위치 470 : 헤드 손잡이
480 : 집진구 490 : 관찰창

Claims (9)

  1. 레이저 스캐너 헤드(430)를 가지며 레이저 빔 스포트를 형성하여 피가공물에 레이저 마킹을 행하는 레이저 마킹 헤드(400)와;
    상기 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 다관절 암(310)을 갖는 헤드 지지수단(300)을 포함하고,
    상기 레이저 마킹 헤드(400)는 자력(magnetic force)을 이용하여 피가공물에 상기 레이저 마킹 헤드(400)의 위치를 고정시키는 위치고정유닛(460)을 포함하는,
    레이저 마킹기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 위치고정유닛(460)은 전자식 마그넷(461)을 포함하는,
    레이저 마킹기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저 마킹 헤드(400)는 레이저 빔 스포트를 레이저 빔이 조사되는 방향으로 변위시키는 간격조절유닛(450)을 더 포함하는,
    레이저 마킹기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 간격조절유닛(450)은,
    피가공물에 상기 위치고정유닛(460)에 의하여 위치가 고정되는 고정 프레임(450F)과;
    상기 레이저 스캐너 헤드(430)를 지지하며 상기 고정 프레임(450F)에 대하여 레이저 빔 조사방향으로 왕복이동 가능하여 이동방향에 따라 피가공물의 표면에 대하여 레이저 빔 스포트를 근접시키거나 이격시키는 이동 프레임(450M)을 포함하는,
    레이저 마킹기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 간격조절유닛(450)은,
    상기 고정 프레임(450F)과 이동 프레임(450M)의 상대위치에 기초하여 피가공물의 표면에 대한 레이저 빔 스포트의 이격거리를 표시하는 초점 표시부(453)를 더 포함하는,
    레이저 마킹기.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤드 지지수단(300)이 탑재되는 이동대차(100)를 더 포함하는,
    레이저 마킹기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 헤드 지지수단(300)은 상기 이동대차(100) 상에 설치된 상태로 상기 다관절 암(310)과 연결되어 상기 다관절 암(310)의 높낮이를 조절하는 리프터(320)를 포함하는,
    레이저 마킹기.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 이동대차(100)에 탑재되는 컨트롤 캐비닛(200)을 더 포함하되,
    상기 컨트롤 캐비닛(200)에는, 상기 레이저 마킹 헤드(400)와 연결되어 상기 레이저 마킹 헤드(400)에서 발생되는 열을 냉각하는 냉각유닛(250)과; 레이저 마킹작업 시 발생되는 분진을 흡입하여 처리하는 집진유닛(260) 중에서 적어도 어느 하나 이상이 포함된,
    레이저 마킹기.
  9. 이동대차(100)와;
    레이저 스캐너 헤드(430)를 가지며 레이저 빔 스포트를 형성하여 피가공물에 레이저 마킹을 행하는 레이저 마킹 헤드(400)와;
    상기 이동대차(100) 상에 탑재된 상태로 상기 레이저 마킹 헤드(400)를 지지하는 헤드 지지수단(300)을 포함하고,
    상기 레이저 마킹 헤드(400)는 레이저 빔 스포트를 레이저 빔이 조사되는 방향으로 변위시키는 간격조절유닛(450)을 포함하는,
    레이저 마킹기.
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