KR880002009B1 - 레이저 가공기 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

레이저 가공기

제1도는 본 발명의 원리를 구현하는 레이저 가공기의 측면도.

제2도는 제1도의 나타낸 레이저 가공기의 평면도.

제3도는 제1도 및 제2도에 나타낸 레이저 가공기의 정면부를 확대하여 상세히 표시한 수직 단면도.

제4도는 제3도의 Ⅳ-Ⅳ선에 따른 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 테이블 15 : 가공헤드 조립체

43 : 노즐수단 45, 61 : 공기공급수단

53, 71 : 공기실

본 발명은 레이저 발생기에 의해 발생된 레이저 비임의 사용하여 절단 및 천공하는 등의 여러가지 방법에 의해 금속판재와 같은 판모양의 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 가공기에 관한 것이다.

종래 잘 알려진 바와 같이 레이저 비임은 산업계에서 각종 재료를 가공하기 위하여 광범위하게 사용되었으며, 또한 금속가공분야에서 금속판재와 같은 판모양의 피가공물을 절단 또는 천공하기 위해 사용되었다.

일반적으로, 판모양의 피가공물을 가공하기 위한 레이저 가공기는 레이저 발생기로부터 가공될 피가공물 까지 레이저 비임을 촛점을 맞추어 조사하기 위해 촛점렌즈와 반사경을 구비한 가공헤드조립체(processinl head assembly) 및 피가공물이 그위에서 가공되도록 수평으로 위치되고 이동될 수 있는 작업대로 이루어진다. 레이저 가공에 있어서, 레이저 발생기에 의해 발생된 레이저 비임은 피가공물을 용융하기 위하여 산소가스(O₂)와 같은 발열적으로 반응하는 보조가스(assisting gas)와 함께 가공헤드 조립체에 의해 피가공물에 촛점을 맞추어 조사된다. 보조가스는 레이저 비임의 가공기능을 향상시키고 처리되는 피가공물로부터 용융된 찌꺼기나 부스러기 및 슬래그를 제거하여 또한 후방산란된(back scattered) 재료나 금속으로부터 촛점렌즈의 면을 보호하도록 작용한다.

또한, 레이저 가공기는 가공되는 피가공물로부터 용융되거나 발생되는 찌꺼기나 부스러기 및 슬래그를 하방으로 흡인하기 위해 진공컴프와 같은 흡인수단이 설치된다.

레이저 가공기에 있어서, 종래 단점의 하나는 가공될 피가공물이 가공헤드 조립체 바로 밑에서 안팎으로 가공하는 작업대상에서 수평으로 이동될 때 흠이나 상처가 나기 쉽다는 점이다.

비록, 가공될 피가공물이 작업대상에서 이동될 때 일반적으로 어느 기계에서나 다소의 흠은 필연적이나, 피가공물은 레이저가공에 있어서는 몇몇 이유때문에 작업대에 의해 큰 흠이나기 쉬울 것이다.

레이저가공에 있어서, 피가공물은 가공하는 동안에 피가공물위에 분사되는 보조가스에 의해 작업대위로 눌리워지기 때문에 원래부터 작업대에 의해 큰흠이 날 것이며, 또한 슬래그 및 찌꺼기나 불순물을 흡인하기 위한 진공펌프와 같은 흡인수단에 의해 작업대위로 끌어 당겨지기 때문에 매우 큰 흠이 생길 것이다. 더우기, 레이저 가공에 있어서 가공될 피가공물은 피가공물로부터 발생되거나 융해되어 작업대위에 이르고 고착 되는 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기에 의해 더욱 큰 흠이 생길 것이다.

이와 같이, 레이저 비임이 정밀하고 미세한 절단을 하는 관점에서 일반적으로 사용되는 사실에도 불구하고 피가공물에 흠이 생겨서 의관이 손상된다는 것은 레이저 가공기에 있어서 매우 큰 단점이었다.

레이저 가공기에 대하여 종래 또다른 단점은 가공될 피가공물로부터 발생된 찌꺼기나 부스러기들이 레이저 비임에 의해 형성된 절단면으로부터 피가공물의 하단상으로 새어나오고 퍼지기 쉬우며 피가공물이 그위에서 이동되었을 때 작업대를 긁어서 손상시킨다는 것이다. 따라서, 이러한 관점에서 피가공물은 작업대를 손상시킬 뿐만 아니라 피가공물 및 작업대사이의 마찰 때문에 피가공물이 작업대위에서 자유로이 원활하게 이동될 수 없다는 단점이 있엇던 것이다.

본 발명의 목적은 가공작업중에 부상상태(浮上, floated)로 유지하기 위한 피가공물 부상수단이 설치된 신규한 레이저 가공기를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명의 중요한 목적은 가공작업중에 가공되는 피가공물에 흠이나 상처를 내지 않는 레이저 가공기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가공되는 피가공물에 의해 손상되지 않는 레이저 가공기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가공될 피가공물이 보다 적은 힘으로 가공될 수 있도될 이 피가공물이 자유로이 원활하게 이동될 수 있는 레이저 가공기를 제공하는 것이다.

이들 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 레이저 가공기는 가공작업동안 피가공물을 부상 유지하도록 공기를 공급하기 위한 공기공급수단이 그의 가공영역에 설치된다.

본 발명의 또다른 목적과 특징들은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 이하의 설명 및 첨부도면으로부터 명백해질 것이다. 제1도 및 제2도에는 부재번호 1로 표시되어 있으며 CO₂(이산화탄소가스) 레이저 발생기와 같은 레이저 발생기(3)와 연결되어 있는 레이저 가공재가 도시되어 있다. 레이저 발생기(3)는 시중에서 구입할 수 있는 것이며 제1도에서 화살표로 나타낸 바와 같이 레이저 비임(LB)을 발생하여 그것을 레이저 가공기에 조사하도록 배치되어 있다.

레이저 가공기(1)는 베이스(5) 베이스(5)의 일단에 수적으로 형성 또는 고정된 포스트(7) 및 캔틸레버(cantilever)상으로 포스트(7)에 의해 베이스(5)위에 수평으로 지지된 오우버헤드 비임(9)으로 이루어진다. 베이스(5)에는 다수와 슬라이드 보을(13)을 갖춘 고정테이블(11)이 그의 상단에 마련되어 있으며 고정테이블(11)위에는 금속판재와 같은 피가공물(W) 가공 되도록 수평으로 위치된다. 오우버헤드 비임(9)에는 반사경조립체(17) 및 촛점렌즈(19)를 포함하는 가공헤드 조립체(15)가 그의 전단에 설치된다.

본 바람직한 실시 예에서 반사경 조립체(17)는 레이저 발생기(3)로부터의 레이저 비임(LB)을 피가공물(W)로 촛점렌즈(19)를 통하여 반사하도록 배치되어 있고, 둘 이상의 반사경 조립케(21 및 23)는 레이저 발생기(3)로부터의 레이저 비임(LB)을 반사경조립체(17)로 전달하도록 설치되어 있다.

이에 따라, 상기 구성의 레이저 가공기(1)는 피가공물(W)을 가공하기 위해 화살표로 표시된 바와 같이 레이저 발생기(3)로부터 레이저 비임(LB)을 받아서 가공헤드조립체(15)를 통하여 피가공물(W)에 레이저 비임(LB)을 조사하도록 배치되어 있다.

가공될 피가공물(W)을 이송하고, 위치시키기 위하여 레이저 가공기(1)는 수평으로 이동할 구 있는 제1왕복대(carriage)(25) 및 제1왕복대위에 활주 가능하게 설치되어 있으며 피자공물(W)을 고정하기 위한 복수개의 플램핑수단(29)을 지지하는 제2왕복대(27)가 설치되어 있다. 제1왕복대(25)는 이 제1왕복대(25)가 동력에 의해 구동되었을 때 가공헤드조립체(15) 바로 아래의 가공영역으로부터 가까이 그리고 멀리 이동 될 수 있도록 서로 평행으로 고정테이블(11)의 상부에 고정된 한쌍의 레일(31)위에 활주가능하게 설치된다. 클램핑수단(29)를 지지하는 제2왕복대(27)는 레일(31)과 직각으로 동력에 의해 수평으로 가동될 수 있도록 제1왕복대(25)위에 장착된다. 클램핑수단(29)은 가공될 피가공물(W)의 폭에따라 조정될 수 있도록 제2왕복대(27)에 분리 및 조정 가능하게 고정된다.

또한, 피가공물(W)의 연장 양단부(exttnding ends)를 지지하기 위하여, 다수의 슬라이드 보올(13)을 갖춘 한쌍의 가동테이블( 33 및 35)은 제1왕복대(25)에 의해 피가공물(W)과 함께 이동될 수 있도록 제1왕복대(25)에 고정되어 있다. 더우기, 고정테이블(11)위에 피가공물(W)을 최초로 위치시키기 위하여, 신축 자재의 스토퍼수단(37)이 레이저 가공기(1)의 일부에 수평으로 고정된 아암부재(39)상에 설치된다. 이에따라, 피가공물(W)은 포스트(7) 부근의 원위치에 제1왕복대(25)에 의해 위치된 플램핑수단(29)에 의해 피가공물의 단부가 스토퍼수단(37)과 접촉하여 유지되면서 크램프되었을 때 고정테이볼(11)위에 최초로 위치될 수 있다.

상기 배치에 있어서, 피가공물(W)은 제1 및 제2왕복대(25 및 27)에 의해 고정테이블(11)상의 가공헤드 조립체(15)바로 밑에 위치되었을 때 레이저 비임(LB)에 의해 절단 및 천공될 수 있다. 물론, 레이저 발생기(3)에 의해 발생된 레이저 비임(LB)은 가공헤드 조립체(15)로 절단되어 화살표로 표시한 바와 같이 반사경조립체(17)에 의해 하방으로 직사된 다음 촛점렌즈(19)를 통해 산소가스와 같은 보조가스와 함께 피가공물(W)에 조사된다. 또한, 제1 및 제2왕복대(25 및 27)는 프로그램된 수치제어하에 자동적으로 그리고 연속적으로 이동될 수 있다는 것은 당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 용이하게 이해될 것이다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 레이저 비임(LB)이 보조가스와 더불어 가공될 피가공물제수직보어를 통하여 구직 하방으로 조사될 수 있도록 하기 위하여, 가공헤드 조립체(15)에는 노즐수단이 분리가능하게 삽입된 수직보어(41)가 이 가공헤드조립체의 하부단부에 형성되어 있다. 마찬가지로 레이저가공 조립체(15)에는 엎어진 컵모양과 같은 노즐수단(43)보다 더 아래에 하방으로 돌출된 환상플랜지상 부(45)가 그의 하부단부에 원형의 요홈(47)을 제공하고 노즐수단(43)을 둘러싸는 것과 같은 방식으로 설치된다.

가공헤드조립체(15)의 하부단부의 환상부(45)는 공기구(51)가 설치된 환상공기통로(49)가 형성되어 이 공기구(51)를 통하여 공기원에 연결되어서 후술하는 목적을 위해 공기가 공급된다. 또한, 환상부(45)에는 원 모양으로 하방으로 개구되어 있으며 제4도에 나타낸 바와 같이 간막이(55)에 의해 서로 분리된 복수개의 공기실(53)이 그의 하부단부에 형성되어 있다.

각각의 공기실(53)은 공기원으로부터 공기구(51)를 통해 환상공기통로(49)내로 공급된 공기가 공기실(53) 안으로 공급될 수 있도록 통로(57)에 의해 환상공기통로(49)에 연결되어 있다.

이와 관련하여 공기가 환상공기통로(49)를 통해서 공급되어 모든 공기실(53)내로 동등하게 공급될 수 있도록 각각의 통로(57)는 각각의 공기실(53)의 수평단부와 비교하여 가능한 한 작은 직경으로 되도록 설계된다.

또한, 보조가스가 노즐수단(43)으로부터 유입되는 것을 방해하지 않으면서 환상홈(47)안으로 유입된 공기가 대기중에 배출될 수 있도록 환상홈(47)에는 외방으로 개구된 통로(59)가 마련되어 있다.

상기 배치에 있어서, 공기가 공기구(51)를 통해 환상통로(49)내로 공급되어 있을 때, 가공될 피가공물(W)은 가공헤드조립체(15)의 하부간부가 접촉하지 못하도록 공기에 의해 정지유지될 것이며 따라서 피가공물(W)은 고정테이블(11)위에 이동될 때 가공헤드 조립체(15)를 손상시키기 않는다.

통로(57)의 직경은 공기가 환상공기통로(49)를 통하여 공급될 수 있도록 가능한 한 작기 때문에, 몇몇의 공기실(53)이 대기중에 개구되면서 피가공물(W)이 가공헤드조립체(15)의 바로 일에 부분적으로 위치되더라도 공기실(53)으로부터의 공기분사는 피가공물(W)을 하방으로 밀어낼 것이라는 사실을 이해할 수 있을 것이다.

제3도에 나타낸 바와 같이, 보어(63) 갖춘 환상부재(61)는 보어(63)가 노즐수단(43)과 수직적 정합관계로 배설되는 방식으로 고정테이불(11)에서 가공헤드 조립체(15) 바로밑에 수평으로 장치된다.

이러한 배치에서 환상부재(61)의 최상표면은 절단될 피가공물(W)이 그위에서 수평으로 이동될 수 있도록 하기 위하여 고정테이블(11)의 슬라이드 보올(13)의 최상표면과 대체로 같은 높이이다. 또한 환상부재(61)에는 가공되는 피가공물(W)로부터 용융되거나 발생된 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기들을 그를 통해 떨어뜨릴 수 있도록 하기 위하여 보어(63)와 수직작 정합관계로 수직으로 배설된 파이프부재(65)가 그의 하단에 설치되어 있다. 파이프부재(65)는 가공헤드조립체(15)의 노즐수단(43)으로부터 분사되는 보조가스와 더불어 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기들을 적극적으로 흡인하기 위하여 진공펌프와 연결될 수 있다.

이 배치에 있어서 레이저 비임(LB)이 고정테이블(11) 및 환상부재(61)의에 위치된 피가공물(W)위로 노즐수단(43)으로부터의 보조가스와 함께 가해졌을 때, 피가공물(W)은 레이저 비임(LB)에 의해 절단 또는 천공되며 피가공물(W)로부터 발생된 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기들은 환상부재(61)의 보어(53)를 통해 파이프부재(65)내로 흡인되거나 낙하될 것이다.

환상부재(61)는 가공헤드 조립체(15)의 환상부(45)와 다소 같은 방식으로 공기구(69)를 통해 공기원에 연결된 환상공기통로(67)가 형성되어 있다.

또한, 환상부재(61)에는 가공헤드조립체(15)의 환상부(45)의 공기실(53)과 유사한 방식으로 원모양으로 상부으로 개구한 복수개의 공기실(71)이 그의 최상표면에 형성되어 있다.

각각의 공기실(71)은 각 공기실(rl)의 수평단부와 비교하여 가능한 한 작은 직경으로 설계된 통로(73)의 의해 환상공기통로(67)에 연결되어 있다.

상기 배치에 있어서 공기가 공기구(69)로부터 환상공기통로(67)내로 공급되어 있을 때 가공될 피가공물(W)은 환상부재(61) 및 고정테이블(11)과의 접촉에서 벗어나 공기에 의괘 상승 유지될 것이며 따라서 피가공물은 가공되도륵 그위에서 이동될 때 손상되지 않는다. 또한 공기를 환상공기통로(67)를 통해 공급할 수 있도록 하기 위하여 통로(73)가 가능한 한 적은 직경으로 되기 때문에 피가공물(W)은 몇몇의 공기실(71)이 대기중에 개구되면서 가공헤드 조립체(15)의 바로밑에 부분적으로 위치되더라도 공기에 의해 상승 유지될 수 있다.

상기한 바와 같이, 가공될 피가공물(W)은 고정테이블(11)위에서 이동될 때 레이저 가공기(1)와의 접촉에서 벗어나 공기에 의해 부상 유지된다. 따라서, 피가공물(W)은 레이저 가공기(1)의 어떠한 부분이나 작업대(11)위의 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기들에 의해 흠이나 상처가 나지 않으면 또한 피가공물은 가공되기 위해 고정테이블(11)위에서 이동될 때 이 가공기(1)의 어떠한 부분도 손상시키지 않는다 또한 피가공물(W)은 슬래그 및 찌꺼기나 부스러기들이 고정테이볼(11)위에 있는지의 여부와 그리고 찌꺼기나 부스러기들이 피가공물(W)의 하면에 달라붙어 있는지의 여부에 관계없이 보다 적은 힘으로 고정테이블(11) 위에서 자유로이 원활하게 이동될 수 있다.

비록, 본 발명의 한 바람직한 형태가 설명되고 기술되었지만 본 장치는 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않으면서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변경이 가능하다는 것은 더 말할 나위도 없다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정될 것이다.

Claims (4)

1. 가공영역에서 가공될 피가공물을 지지하기 위한 테이블수단(11) ; 상기 테이블수단(11)위쪽에 배치된 가공헤드 조립체(15) ; 가공영역에서 보조가스와 함께 레이저 비임을 피가공물에 조사하기 위하여 가공헤드 조립체(15)의 하부단부에 연결된 노즐수단(43) ; 및 가공영역에 설치되어 있으며, 레이저 비임이 보조가스 와 함께 가공될 피가공물에 조사되고 있는 동안 피가공물을 테이블수단(11)과 가공헤드 조립체(15)와의 접촉으로부터 벗어난 부상위치로 유지하기 위하여 피가공물의 양측에 공기를 공급하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
2. 제1항에 있어서, 상기 공기공급수단은, 가공헤드 조립체(15)의 하부단부에 설치되어 있으며 레이저 비임이 보조가스와 함께 가공될 피가공물에 조사되고 있는 동안 피가공물을 가공헤드 조립제(15)와의 접촉으로부터 떨어지도록 유지하기 위하여 피가공물의 위쪽에서 상기 피가공물에 공기를 공급하기 위한 수단(45,51 49,57)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
3. 제1항에 있어서, 상기 공기공급수단은 피가공물의 아래쪽에서 테이블수단(11)에 설치되어 있으며 레이저 비임이 보조가스와 함께 가공될 피가공물에 조사되고 있는 동안 피가공물을 테이블 수단(11)과의 접촉으로부터 벗어난 부상상태로 유지하기 위하여 피가공물의 하면에 공기를 공급하기 위한 수단(61,69 67 73)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
4. 2항 또는 제3항에 있어서 상기 공기공급수단(45,51,49,57),(61 69 67,73)은 복수개의 공기실(53), (71)을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.

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