KR20170129312A - 레이저 가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 개시는 장치를 콤팩트하게 구성함으로써 모션의 제약을 최소화할 수 있고, 협소한 작업공간에 진입이 가능하며, 정밀한 가공이 가능한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 바람직한 실시예에 따르면 레이저발진기가 설치된 아암에서 레이저헤드가 설치된 아암에 이르기까지 하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션 또는 피벗팅되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 복수개의 아암과, 복수개의 아암의 상단부 또는 하단부 중 적어도 하나에 설치되어 레이저발진기에서 발생된 레이저빔을 레이저헤드에 전달하도록 구성된 복수개의 반사경을 포함한다.

Description

레이저 가공장치{Laser Processing Apparatus}
개시된 내용은 금속, 합성수지 등의 재질로 이루어진 부품을 가공(절단, 용접 등)하는 레이저 가공장치에 관하 것이다.
산업용 레이저 가공장치는 금속, 합성수지 등의 재질로 이루어진 부품의 가공(절단, 용접 등)에 이용되고 있다.
이와 같은 산업용 레이저 가공장치는 다수개의 작동암을 구비하여 다축 제어가 가능한 다축 로봇과, 다축 로봇의 최외측 암의 단부에 결합되어 레이저 광을 조사하는 레이저 헤드와, 레이저 헤드와 광파이버 케이블로 연결되어 레이저 헤드에 레이저 광을 공급하는 레이저 발진기로 구성된다.
그러나 상술한 종래의 산업용 레이저 가공장치는 레이저 발진기에서 발생된 레이저 광을 레이저 헤드로 전송하는 광파이버 케이블, 레이저 헤드를 냉각시키기 위해 레이저 칠러를 레이저 헤드와 연결시키는 냉각 케이블 및, 다축 로봇을 제어하기 위해 제어부를 다축 로봇과 연결시키는 제어 케이블 등과 같은 유틸리티 라인이 다축 로봇의 외측에 위치되기 때문에 로봇의 모션 및 작동반경에 제약이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 다축 로봇의 외측에 위치되는 유틸리티 라인으로 인해 로봇의 가반하중(可搬荷重)이 증가되어 부품의 가공시 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
아울러, 가공하고자 하는 부품의 재질에 따라 적용되는 레이저가 상이한데 종래의 기술은 가공하고자 하는 부품의 재질별로 각각의 산업용 레이저 가공장치를 마련해야 함으로써 설비비가 증가함과 동시에 이에 따른 유지 및 보수 비용이 발생되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-1994-0702426호(1994.08.20)
본 개시는 장치를 콤팩트하게 구성함으로써 모션의 제약을 최소화할 수 있고, 협소한 작업공간에 진입이 가능하며, 정밀한 가공이 가능한 레이저 가공장치를 제공하는 것이다.
실시예에 의한 레이저 가공장치는 레이저발진기가 설치된 아암에서 레이저헤드가 설치된 아암에 이르기까지 하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션 또는 피벗팅되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 복수개의 아암과, 복수개의 아암의 상단부 또는 하단부 중 적어도 하나에 설치되어 레이저발진기에서 발생된 레이저빔을 레이저헤드에 전달하도록 구성된 복수개의 반사경을 제공함에 의해 달성된다.
본 실시예에 따르면 하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 경우에는 상부 아암의 로테이션 축과 동축으로 상부 아암 상단부에 설치된 로테이션 반사경이 상부 아암과 함께 로테이션되는 것으로 한다.
본 실시예에 따르면 하부 아암에 대해 상부 아암이 피벗팅되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 경우에는 상부 아암의 피벗팅 축과 동축으로 상부 아암 하단부에 설치된 피벗팅 반사경이 상부 아암과 함께 피벗팅되는 것으로 한다.
전술한 구성을 갖는 실시예에 따르면, 장치를 콤팩트하게 구성함으로써 모션의 제약을 최소화할 수 있고, 협소한 작업공간에 진입이 가능하며, 정밀한 가공이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 레이저 가공장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공장치의 부분 사시도.
도 3은 도 1에 도시된 복수개의 아암이 피벗팅 결합된 것을 도시하는 사시도.
도 4는 도 1에 되시된 복수개의 아암이 로테이션 결합된 것을 도시하는 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 반사경을 도시하는 사시도.
도 6은 도 5에 되시된 반사경의 분해 사시도.
도 7은 도 5에 도시된 I-I' 선의 단면도.
도 8은 도 6에 도시된 각도조절볼트에 의한 반사미러의 각도조절을 도시하는 사용상태도.
본 개시의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는 도 1을 참조하면, 레이저발진기(110), 레이저헤드(120), 복수개의 아암(130), 복수개의 반사경(140)으로 구성된다.
레이저발진기(110)는 레이저 빔을 발생시키는 것으로서 복수개의 아암(130) 중 어느 하나에 설치된다.
레이저헤드(120)는 복수개의 아암(130) 중 최외측에 위치하는 아암에 결합되어 가공하고자하는 부품에 레이저 빔을 조사한다.
복수개의 아암(130)은 레이저발진기(110)가 설치된 아암에서 레이저헤드(120)가 설치된 아암에 이르기까지 하부 아암(132)에 대해 상부 아암(134)이 로테이션 또는 피벗팅되도록 하부 아암(132)의 상단부와 상부 아암(134)의 하단부가 연결된다.
이러한, 복수개의 아암(130)은 지면에 설치된 베이스(B)에 상호 로테이션 또는 피벗팅되도록 결합되고, 베이스(B)의 일측에는 로봇 컨트롤러, 레이저 컨트롤러, 레이저 칠러, 전원공급장치 등이 하나로 통합된 통합제어부(C)가 설치된다.
여기서, 하부 아암(132)과 상부 아암(134)은 별도로 특정되는 것이 아니라 복수개의 아암(130)들이 레이저발진기(110)에서 레이저헤드(120)까지 상호 로테이션 또는 피벗팅결합될 때 하부에 위치되는 것은 하부 아암이 되는 것이고, 하부 아암에 대해 상부에 위치되는 것은 상부 아암이 되는 것이다.
또한, 도 4을 참조하면, 하부 아암(132)에 대해 상부 아암(134)이 로테이션되도록 하부 아암(132) 상단부와 상부 아암(134) 하단부가 연결된 경우에 하부 아암(132)과 상부 아암(134)에는 각각에는 레이저빔을 통과시키기 위한 중공(H)이 로테이션 축과 일치하는 길이방향으로 연통되게 형성된다.
이는 하부 아암(132)의 상단부에 설치된 반사경(130)으로 입사된 레이저 빔을 상부 아암(134)의 로테이션 축방향으로 전송하여 상부 아암의 상단부에 설치된 반사경으로 전송하기 위함이다.
이때, 중공(H)의 내부에는 레이저 빔을 전송하기 위한 전송 관(P)이 중공을 따라 배치된다.
복수개의 반사경(140)은 복수개의 아암(130)의 상단부 또는 하단부 중 적어도 하나에 설치되어 레이저발진기(110)에서 발생된 레이저빔을 레이저헤드(120)에 전달한다.
여기서, 복수개의 반사경(140)은 로테이션 반사경(140a)과 피벗팅 반사경(140b)을 포함하여 구성된다.
도 4를 참조하면, 로테이션 반사경(140a)은 하부 아암(132)에 대해 상부 아암(134)이 로테이션되도록 하부 아암(132) 상단부와 상부 아암(134) 하단부가 연결된 경우에 상부 아암(134)의 로테이션 축과 동축으로 상부 아암(134) 상단부에 상부 아암(134)과 함께 로테이션되도록 설치된다.
도 3을 참조하면, 피벗팅 반사경(140b)은 하부 아암(132)에 대해 상부 아암(134)이 피벗팅되도록 하부 아암(132) 상단부와 상부 아암(134) 하단부가 연결된 경우에 상부 아암(134)의 피벗팅 축과 동축으로 상부 아암(134) 하단부에 상부 아암(134)과 함께 피벗팅되도록 설치된다.
또한, 복수개의 반사경(140)은 중간 반사경(140c)을 포함하여 구성될 수 있는데, 도 3과 도 4를 참조하면, 중간 반사경(140c)은 복수개의 아암(130) 중 적어도 하나의 아암의 상단부와 하단부에 반사경이 각각 설치되었을 때 아암의 상단부와 하단부에 설치된 반사경(140) 사이에 위치되어 아암의 하단부에 설치된 반사경으로 입사된 레이저 빔을 아암의 상단부에 설치된 반사경으로 안내한다.
상술한 바와 같은 복수개의 반사경(140)은 도 6과 도 7을 참조하면, 하우징(142)과, 하우징(142)의 내부에 형성된 수용부(142a)에 수용되는 홀더(144)와, 홀더(144)의 일측면에 결합된 반사미러(146)로 이루어진다.
이때, 홀더(144)와 반사미러(146) 사이에는 하우징(142)과 홀더(144)를 관통하여 설치된 냉매 주입관(143a) 및 냉매 배출관(143b)과 연통되는 공간부(144a)가 형성되는데, 이는 레이저 빔을 반사시키는 반사미러(146)를 냉각시키기 위한 것으로서 냉매 주입관(143a)을 통해 공급된 냉매가 반사미러(146)의 배면과 접촉하여 반사미러(146)를 냉각시킨 후 냉매 배출관(143b)을 통해 배출되는 것이다. 이때, 사용되는 냉매는 에어 또는 물이 사용될 수 있는데 이는 사용되는 레이저의 출력에 따라 선택하여 사용가능하다.
또한, 도 6을 참조하면, 하우징(142)에는 반사미러(146)의 미세각도를 조절하기 위해 홀더(144)를 가압하는 3개의 각도조절볼트(148)가 등 간격 이격되게 설치되는데, 구체적으로는 하우징(142)의 4개의 모서리 상부면 중 서로 이웃되는 3개의 모서리 상부면 상에 설치된다.
즉, 서로 이웃되는 3개의 모서리 상부면 상에 설치된 3개의 각도조절볼트(148)중 어느 하나를 선택하여 그 단부가 홀더(144)를 가압하도록 회전시키면 도 8에 도시된 바와 같이 홀더(144)의 일측이 소정의 각도로 기울어지게 됨으로써 홀더(144)에 결합된 반사미러(146)의 각도가 조절되는 것이다.
또한, 하우징(142)과 홀더(144)는 상호 탄성체(149)를 통해 연결되는데, 이때 탄성체(149)는 3개의 각도조절볼트(148) 중 그 가운데에 위치된 각도조절볼트와 이 각도조절볼트와 이웃된 2개의 각도조절볼트 사이에 각각 마련되는데, 이는 3개의 각도조절볼트(148) 중 어느 하나를 통해 홀더(144)에 가해지는 가압력이 제거되었을 때 홀더(144)가 원래의 위치로 복귀되도록 홀더(144)에 탄성력을 인가하는 것이다.
따라서, 본 개시에 따른 레이저 가공장치에 의하면 가공장치를 콤팩트하게 구성할 수 있어 모션의 제약을 최소화할 수 있고, 협소한 작업공간에 진입이 가능하며, 정밀한 가공이 가능한 효과가 있다.
또한, 레이저발진기 및 복수개의 반사경이 로봇 암에 대해 착탈 가능하게 결합되기 때문에 가공하고자하는 부품의 재질 즉, 금속 또는 합성수지 재질에 따라 레이저발진기 및 복수개의 반사경만의 교체를 통해 범용적으로 사용할 수 있어 종래와 같이 가공하고자 하는 부품의 재질별로 각각의 산업용 레이저 가공장치를 마련하지 않아도 됨으로써 설비비를 감소시킬 수 있어 설비의 증가에 따른 유지 및 보수 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 본 개시의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 개시의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 개시를 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110; 레이저발진기
120; 레이저헤드
130; 복수개의 아암
140; 복수의 반사경
140a; 로테이션 반사경
140b; 피벗팅 반사경
140c; 중간 반사경
142; 하우징
142a; 수용부
143a; 냉매 주입관
143b; 냉매 배출관
144; 홀더
144a; 공간부
146; 반사미러
148; 각도조절볼트
149; 탄성체

Claims (5)

  1. 레이저발진기가 설치된 아암에서 레이저헤드가 설치된 아암에 이르기까지 하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션 또는 피벗팅되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 복수개의 아암과, 상기 복수개의 아암의 상단부 또는 하단부 중 적어도 하나에 설치되어 상기 레이저발진기에서 발생된 레이저빔을 상기 레이저헤드에 전달하도록 구성된 복수개의 반사경을 포함하며,
    하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 경우에는 상부 아암의 로테이션 축과 동축으로 상부 아암 상단부에 설치된 로테이션 반사경이 상부 아암과 함께 로테이션되고,
    하부 아암에 대해 상부 아암이 피벗팅되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 경우에는 상부 아암의 피벗팅 축과 동축으로 상부 아암 하단부에 설치된 피벗팅 반사경이 상부 아암과 함께 피벗팅됨에 따라,
    상기 레이저발진기에서 발생된 레이저빔이 상기 레이저헤드에 전달되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아암 중 적어도 하나는 아암 상단부에 설치된 반사경과 아암 하단부에 설치된 반사경의 사이에 위치하여 아암 하단부에 설치된 반사경으로 입사된 레이저빔을 아암 상단부에 설치된 반사경으로 안내하는 중간 반사경을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    하부 아암에 대해 상부 아암이 로테이션되도록 하부 아암 상단부와 상부 아암 하단부가 연결된 경우 하부 아암과 상부 아암 각각에는 레이저빔을 통과시키기 위한 중공이 로테이션 축과 일치하는 길이방향으로 연통되게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사경은 하우징과, 상기 하우징의 내부에 형성된 수용부에 수용되는 홀더와, 상기 홀더의 일측면에 결합된 반사미러로 이루어지고,
    상기 홀더와 상기 반사미러 사이에는 상기 하우징과 상기 홀더를 관통하여 설치된 냉매 주입관 및 냉매 배출관과 연통되는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 홀더를 가압하여 상기 반사미러의 각도를 조절하기 위한 3개의 각도조절볼트가 등 간격 이격되게 설치되고,
    상기 하우징과 상기 홀더는 상호 탄성체를 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113799170A (zh) * 2021-09-28 2021-12-17 佛山汇百盛激光科技有限公司 一种万向摆臂

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