KR940008591B1

KR940008591B1 - Continuous processing apparatus of laser beam

Info

Publication number: KR940008591B1
Application number: KR1019910020172A
Authority: KR
Inventors: 이혁기; 김형찬; 김복중; 김도열
Original assignee: 금성전선 주식회사; 박원근
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 1994-09-24
Also published as: KR930009699A

Abstract

The reflecting lenses (2,3) are placed in the laser beam path, and a condenser lens (4) is placed between the reflecting lenses (2,3). The laser beams (8,8',8") radiated from a laser oscillator (1) are firstly refracted in the first reflecting lens (2), concentrated in the condenser lens (4), secondly refracted in the second reflecting lens (4), and irradiated on the workpiece (9) through the multi-face lens (5) constanly rotating to be synchronised with the workpiece movement.

Description

Continuous processing device of the workpiece

제1도는 본 발명에 의한 연속가공장치의 구성도.1 is a block diagram of a continuous processing apparatus according to the present invention.

제2도는 본 발명 장치에 적용되는 다면경의 면에 따라 비임반사 상태를 나타낸 도면.2 is a diagram showing a non-reflective state according to the plane of a multi-faceted mirror applied to the device of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 레이저 발진기 2, 3 : 전반사경1: laser oscillator 2, 3: total reflection mirror

4 : 집광렌즈 5 : 다면경4 condenser lens 5 multifaceted mirror

6 : 모터 7 : 동력전달벨트6: motor 7: power transmission belt

8, 8', 8" : 레이저비임 9 : 가공물8, 8 ', 8 ": laser beam 9: workpiece

10, 10' : 포인트10, 10 ': point

본 발명은 관수용 비닐환 등과 같은 피가공물의 연속가공장치에 관한 것으로, 특히 피가공물을 연속진행시키는 도중에 임의지점마다 레이저 비임을 주사시켜 홈 또는 구멍을 연속적으로 가공할 수 있도록 한 피가공물의 연속가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous processing device for a workpiece such as a plastic ring for watering, and more particularly, to continuously process a groove or a hole by scanning a laser beam at any point during the continuous progress of the workpiece. It relates to a processing device.

종래의 연속가공방법은 레이저 발진기에서 생성되는 레이저 비임의 펄스를 로직적으로 제어하여 레이저비임을 주사하는 방법으로 연속진행하는 피가공물을 가공하였던 것이다.In the conventional continuous processing method, the workpiece to be continuously processed is processed by scanning the laser beam by logically controlling the pulse of the laser beam generated by the laser oscillator.

그러나 레이저 펄스는 상당히 큰 에너지를 갖는 것이어야 하며 그에 따른 가공물의 가공 드레쉬 홀 포인트(Thresh Hold Point)를 능가하는 에너지 밀도를 가지고 있어야 하는데 실제로 고출력의 레이저 펄스를 사용하는 경우 CW 파워를 사용하는 경우보다 레이저 비임 에너지의 총량이 뒤떨어지는 문제점이 있었다.However, the laser pulses must have a fairly large energy and, therefore, have an energy density that exceeds the processing threshold of the workpiece's processing hold hold point. When using a really high power laser pulse, CW power is used. There was a problem that the total amount of laser beam energy is inferior.

따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 레이저 펄스 제어대신 CW 레이저를 일정시간동안 조사하여 가공에 필요한 에너지의 총량을 증가시키며 피가공물이 이동하는 동안 그 움직이는 경로의 레이저 비임 촛점을 추적시켜 가공토록 하므로서 레이저 발진기의 출력이 낮은 경우에도 가공이 가능하게 되어 레이저 비임의 에너지를 절약할 수가 있음은 물론 연속가공의 처리속도를 신속하게 이루어질수 있도록 함에 그 목적이 있는 것으로, 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.Therefore, the present invention increases the total amount of energy required for processing by irradiating CW laser for a predetermined time instead of laser pulse control in view of the above-mentioned problems of the prior art, and traces the laser beam focus of the moving path while the workpiece is moved. The processing is possible even when the output of the laser oscillator is low, so that the energy of the laser beam can be saved and the processing speed of the continuous processing can be achieved quickly. The present invention will be described in detail.

제1도는 본 발명에 의한 연속가공장치의 구성도를 나타낸 것으로서, 레이저 발진기(1)의 레이저 비임(8) 경로에 복수의 전반사경(3)을 설치하여 레이저 비임(8)을 반사시키도록 하되, 상기 전반사경(2)(3) 사이에 1차 굴절의 레이저 비임(8)을 집광하는 집광렌즈(4)를 설치하고, 상기 전반사경(2)(3)에 의해 2차 굴절된 레이저 비임(8')은 도시생략된 엔코더에 의해 속도제어되는 모터(6)의 구동력으로 피가공물(9)의 이동속도와 동기되어 일정하게 회동되는 다면경(5)을 통해 피가공물(9)에 포착되도록 구성한다.1 is a block diagram of a continuous processing apparatus according to the present invention, wherein a plurality of total reflection mirrors 3 are installed in a path of a laser beam 8 of the laser oscillator 1 to reflect the laser beam 8. And a condenser lens 4 for condensing the laser beam 8 of primary refraction between the total reflection mirrors 2 and 3, and the laser beam refracted secondary by the total reflection mirror 2 and 3, respectively. 8 'is captured to the workpiece 9 through a multi-faceted mirror 5 which is constantly rotated in synchronization with the moving speed of the workpiece 9 by the driving force of the motor 6 which is speed controlled by an encoder not shown. Configure to

여기서 모터(6)의 구동력으로 피가공물(9)과 다면경(5)을 동시에 동기구동시키는 수단에 있어서는 모터(6)의 동력을 전달하는 동력전달장치를 기계적으로 분기결합하여 모터(6) 회전시 다면경(5)은 벨트(7)를 통해 회전운동을, 그리고 피가공물(9)은 도시생략된 서플라이 및 캡스턴 릴에 의해 수평 이동하도록 구성되고, 상기 피가공물(9)과 다면경(5)간에 이송속도와 회전속도제어는 모터(6)에 장착된 엔코더(도시생략)에 의해 모터회전 검출신호에 따라 제어박스(도시생략)에서 일치하게 구동하도록 구성되어져 있다.Here, in the means for synchronously driving the workpiece 9 and the multi-faceted mirror 5 by the driving force of the motor 6, the power transmission device for transmitting the power of the motor 6 is mechanically branched to rotate the motor 6. The viewing face mirror 5 is configured to rotate through the belt 7 and the workpiece 9 is horizontally moved by a supply and a capstan reel, not shown, and the workpiece 9 and the face mirror 5 are rotated. The feed speed and the rotation speed control are configured to drive in the control box (not shown) in accordance with the motor rotation detection signal by an encoder (not shown) mounted on the motor 6.

또한 상기한 전반사경(3)과 다면경(5) 및 피가공물(9)은 집광렌즈(4)의 집광촛점거리 이내에 위치하도록 설치 구성한 것이다.In addition, the total reflection mirror 3, the multi-face mirror 5 and the workpiece 9 are installed so as to be located within the focusing distance of the condenser lens (4).

또한 다른 예로서 상기 전반사경(2)(3) 사이에 집광렌즈(4)를 설치하거나 또는 다면경(5)을 통해 3차 반사되는 비임(8")을 집광할 수 있도록 다면경(5)과 피가공물(9) 사이에 설치할 수도 있다.As another example, the multi-mirror mirror 5 may be provided between the total reflection mirrors 2 and 3 so that the condenser lens 4 may be condensed or the beam 8 " It can also be installed between the workpiece (9).

또한 제2도는 본 발명 장치에 적용되는 다면경(5)의 모서리에 레이저 비임(8)이 주사될때 반사되는 비임의 양분상태를 나타낸 것이다.FIG. 2 also shows the bisected state of the beam reflected when the laser beam 8 is scanned at the edge of the multi-faceted mirror 5 applied to the device of the present invention.

이와 같이 구성된 본 발명 장치의 작용효과를 설명하면 먼저 레이저 발진기(1)로부터 레이저 비임(8)을 주사하면 레이저 비임(8)은 전반사경(2)에 의해 1차 반사되어 전반사경(2)과 수직 위치에 있는 전반사경(3)에 전달된다.Referring to the operation and effect of the apparatus of the present invention configured as described above, when the laser beam 8 is first scanned from the laser oscillator 1, the laser beam 8 is firstly reflected by the total reflection mirror 2 so that the total reflection mirror 2 It is transmitted to the total reflection mirror 3 in the vertical position.

이때 전반사경(2)에 의해 1차 반사되는 굴절각도는 90°이며, 이는 집광렌즈(4)를 통해 집광되어 전반사경(3)에 의해 다시 90°각으로 2차 반사된다.At this time, the angle of refraction first reflected by the total reflection mirror 2 is 90 °, which is collected through the condenser lens 4 and is secondarily reflected by the total reflection mirror 3 at a 90 ° angle.

이와 같이 복수의 전반사경(2)(3)을 통해 레이저 비임(8)의 경로가 결정되는 동안 한편으로는 도시생략된 제어박스의 지령에 의해 모터(6)를 구동시키고, 이 구동력은 주지의 동력전달장치를 통해 분기되어 벨트(7)를 통해서는 다면경(5)을 일정속도로 회전시키는 동시에 도시생략된 캡스턴 릴을 구동시켜 서플라이측으로 부터의 피가공물(9)을 제1도의 화살표 방향으로 진행시킨다.As described above, while the path of the laser beam 8 is determined through the plurality of total reflection mirrors 2 and 3, the motor 6 is driven by the command of the control box, not shown. Branching through the power train and rotating the multi-faceted mirror 5 at a constant speed through the belt 7 while driving the capstan reel, not shown, the workpiece 9 from the supply side in the direction of the arrow in FIG. Proceed.

이에 따라, 2차 반사된 레이저 비임(8')은 다면경(5)을 피가공물(5)의 속도에 맞추어 트래킹할때 레이저 촛점의 3차 반사비임(8")은 다면경(5)의 회전각에 대하여 사인(Sin) 성분으로 -X 방향으로 이동하면 3차 반사비임(8")은 +Y 방향으로 이동하게 된다.Accordingly, when the secondary reflected laser beam 8 'tracks the multifaceted mirror 5 at the speed of the workpiece 5, the third reflected beam 8 " As the sin component moves in the -X direction with respect to the rotation angle, the third reflection beam 8 "moves in the + Y direction.

따라서 반사경의 회전각을 최소로 하기 위한 방법으로 다면경(5)의 반사면수를 결정하며, 그리고 허용 가공오차와 가공시의 오프 집광거리를 산정하여 집광용 집광렌즈(4)의 촛점거리를 결정할 수가 있다.Therefore, the number of reflecting surfaces of the multi-faceted mirror 5 is determined as a method for minimizing the rotation angle of the reflecting mirror, and the focal length of the condenser condenser lens 4 for condensing is determined by calculating the allowable machining error and the off condensing distance during processing. There is a number.

한편 제2도에서와 같이 전반사경(3)을 통해 굴절되는 2차 반사비임(8')이 다면경(5)의 모서리에 조사되는 시점에서는 모서리(꼭지점)에서 반사되는 3차 반사비임(8")이 두갈래로 분기되어 피가공물(9)에 투사된다.On the other hand, as shown in FIG. 2, when the secondary reflection beam 8 'refracted through the total reflection mirror 3 is irradiated to the edge of the multi-facet mirror 5, the third reflection beam is reflected at the corner (vertex). Is bifurcated and projected onto the workpiece 9.

이때 분기된 복수의 3차 반사비임(8a)(8b)중 시간이 경과할 수록 피가공물(9)의 전단 포인트(10)에 주사되는 비임(8b)은 강도가 약해지는 동시에 점차 피가공물의 후단 포인트(10')에 주사되는 비임(8a)의 에너지가 많아지게 된다.At this time, among the plurality of branched third reflection beams 8a and 8b, as the time passes, the beam 8b scanned at the front end point 10 of the workpiece 9 becomes weaker and gradually becomes the rear end of the workpiece. The energy of the beam 8a injected into the point 10 'becomes large.

따라서 다면경(5)의 모서리에서 2갈레로 분기되는 비임에 의해 피가공물의 2포인트를 동시에 천공할 수가 있는 것이다.Therefore, two points of the workpiece can be drilled at the same time by the beam split into two galles at the edge of the multi-faceted mirror 5.

또한 본 발명에 적용되는 다면경(5)에 있어 2차 반사비임(8')을 3차 반사비임(8")으로 재반사시킬때 다면경(5)의 반사면수가 많을수록 피가공물(9)의 포인트(10(10') 상호간에 가공간격이 좁아지게 되는데, 이는 가공하고자 하는 피가공물(9)의 사용도에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 비임 반사면이 적어도 12각면 내지 72각면으로 형성함이 바람직할 것이다.In addition, in the multi-face mirror 5 applied to the present invention, when the secondary reflection beam 8 'is reflected back to the third reflection beam 8 ", the larger the number of reflecting surfaces of the multi-face mirror 5, the workpiece 9 The processing intervals between the points 10 (10 ') are narrowed, which means that the beam reflecting surface is formed at least 12 to 72 sides to be selectively used according to the degree of use of the workpiece 9 to be processed. Would be desirable.

이상에서 설명한 바오 같이 본 발명의 하나의 구동모터에 의해 피가공물의 이송속도와 동기되는 다면경을 회전시켜 1차 및 2차 반사된 비임을 분기시켜 주사토록 하므로서 레이저 비임의 에너지절약을 가함과 동시에 연속가공의 처리 속도를 증배할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, by using a single driving motor of the present invention, the mirror beam is synchronized with the feed rate of the workpiece to branch and scan the first and second reflected beams, thereby simultaneously saving energy in the laser beam. Provides the effect of increasing the processing speed of continuous processing.

Claims

A plurality of all-reflecting mirrors are provided in the laser beam path of the laser oscillator, and a condenser lens is installed therebetween, and the laser beam reflected by the total reflection mirror is operated by reflection of a multi-facet mirror driven by a speed control motor. And the workpiece (9) is configured to be captured by the workpiece (9) through a multi-faceted mirror (5) which rotates constantly in synchronization with the moving speed of the workpiece (9).

A continuous processing apparatus according to claim 1, characterized in that the number of non-reflective surfaces of the multi-faceted mirror (5) is formed at least 12 or 72.

The continuous processing apparatus according to claim 1, wherein the total reflection mirror (3), the multi-face mirror mirror (5) and the workpiece (9) are arranged to be located within a focusing distance of the condenser lens (4).