KR101946898B1 - 레이저 가공용 노즐 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저빔을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 레이저빔이 조사되는 부분에 가공 어시스트 가스를 충분히 공급할 수 있고, 피가공물의 가공면에 대한 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 피가공물의 가공에 따라 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있고, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 가공용 노즐에 관한 것이다.
이를 위해 레이저 가공용 노즐에서 유로는 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 형성되고 가공 어시스트 가스의 초음속 유동을 발생시키는 제1유로와, 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 제1유로에 연결되고 제1유로를 통과한 가공 어시스트 가스의 부피를 팽창시키는 제2유로 및 제1유로와 제2유로 사이의 경계를 형성하는 유로경계부를 포함한다.

Description

레이저 가공용 노즐{LASER PROCESSING NOZZLE}
본 발명은 레이저 가공용 노즐에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 레이저빔을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 레이저빔이 조사되는 부분에 가공 어시스트 가스를 충분히 공급할 수 있고, 피가공물의 가공면에 대한 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 피가공물의 가공에 따라 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있고, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 가공용 노즐에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저 가공장치에 사용되는 발진기는 크게 대략 1,030nm의 파장을 갖는 YAG 레이저와, 대략 1,070nm의 파장을 갖는 파이버 레이저와, 대략 1,060nm의 파장을 갖는 디스크 레이저와, 대략 800~900nm의 파장을 갖는 반도체 레이저(또는 Direct Diode Laser;DDL), 대략 10,600nm의 파장을 갖는 C02 레이저를 예로 들 수 있다.
레이저 가공장치는 레이저(laser) 발진기로부터 발진되어 집광된 레이저빔을 가공헤드의 하단부에 설치된 노즐을 통해 피가공물을 향해 조사하여 피가공물을 가공하는 것으로, 이미 널리 보급되었다.
한편, 가공 어시스트 가스는 레이저빔의 조사와 함께 노즐로부터 상기 피가공물을 향해 분사된다. 상기 가공 어시스트 가스는 피가공물의 가공 품질, 가공 성능을 높여주는 중요한 역할을 한다.
최근 들어, 세계적인 레이저 메이커사들은 박판 피가공물의 가공뿐만 아니라 후판 피가공물의 가공시에도 가공 품질 및 가공 성능을 향상시킬 수 있도록 더 많은 연구 개발을 하고 있다.
이때, 가공 품질은 다양한 절단 변수에 의해 영향을 받는다.
상기 가공 변수 중의 가공 품질에 영향을 미치는 레이저 가공장치의 구성요소는 가공헤드의 하단부에 설치된 노즐이다.
일예로, 피가공물로서 스테인리스 스틸 또는 알루미늄을 절단하는 방법은 가공 어시스트 가스로 질소를 이용하고 있다. 종래에는 질소를 이용한 가공 어시스트 가스가 고압으로 분사되도록 노즐 내의 유로 지름에 대한 검토는 이루어지고 있지만, 노즐의 유로 형상에 대한 검토는 특별히 고려되고 있지 않았다.
이에, 피가공물의 가공속도가 느려지고, 피가공물의 가공면의 표면 거칠기(Surface Roughness)가 높아지며, 피가공물의 가공에 따라 버어(burr)가 많이 발생되고, 노즐과 피가공물 사이의 거리 설정 및 유지가 어려운 문제점이 있었다. 또한, 일례로 두께가 12mm~25mm 범위의 스테인리스 스틸을 절단하는 것이 곤란하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-0321962호(발명의 명칭 : 레이저 천공법, 레이저 가공용 노즐 및 레이저 절단 장치, 2002. 02. 01. 공고)
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저빔을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 레이저빔이 조사되는 부분에 가공 어시스트 가스를 충분히 공급할 수 있고, 피가공물의 가공면에 대한 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 피가공물의 가공에 따라 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있고, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 가공용 노즐을 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 레이저 가공용 노즐은 가공헤드에 결합되는 노즐 본체와, 피가공물을 향해 레이저빔이 조사되는 것과 동시에 가공 어시스트 가스가 분출되도록 상기 노즐 본체의 종축을 따라 관통 형성되는 유로를 포함하는 레이저 가공용 노즐에 있어서, 상기 유로는, 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 형성되고, 상기 가공 어시스트 가스의 초음속 유동을 발생시키는 제1유로; 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 상기 제1유로에 연결되고, 상기 제1유로를 통과한 가공 어시스트 가스의 부피를 팽창시키는 제2유로; 및 상기 제1유로와 상기 제2유로 사이의 경계를 형성하는 유로경계부;를 포함하고, 상기 제1유로는, 상기 가공 어시스트 가스가 유입되는 가스입구부로부터 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소하는 아음속형성부와, 상기 아음속형성부에 연결되고 상기 아음속형성부로부터 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가하는 초음속형성부와, 상기 아음속형성부와 상기 초음속형성부 사이의 경계를 형성하고 상기 가공 어시스트 가스가 아음속 유동에서 초음속 유동으로 변경되는 음속경계부를 포함하며, 상기 가스입구부에 공급되는 상기 가공 어시스트 가스의 압력은 18bar 이상 22bar 이하이고, 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 아음속형성부의 유로길이를 L1이라 하고, 상기 초음속형성부의 유로길이를 L2라고 하면, L1:L2=3:11 인 관계를 만족하고, 상기 음속경계부에서 상기 아음속형성부의 직경을 D1이라 하고, 상기 유로경계부에서 상기 초음속형성부의 직경을 D2라 하면, D2/D1는 1.7 보다 크고, 2.0 보다 작은 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제2유로에는, 상기 유로경계부에서 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 교차되는 방향을 따라 연장되는 제1연장부; 및 상기 제1연장부에서 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부를 향해 연장되는 제2연장부;가 포함된다.
여기서, 상기 제1연장부는 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 실질적으로 수직을 이루고, 상기 제2연장부는 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 실질적으로 평행하다.
여기서, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부 사이에 형성되는 각도는 둔각을 형성한다.
여기서, 상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 상기 유로경계부와 상기 유로종료부 사이에서 호 형상을 나타낸다.
여기서, 상기 제2유로에는, 상기 유로경계부에서 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부를 향해 유로단면적이 증가되도록 경사지게 형성되는 제3연장부;가 포함된다.
여기서, 상기 유로에는, 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부;가 더 포함되고, 상기 유로종료부에서의 상기 제2유로의 유로단면적은 상기 유로경계부에서의 상기 제1유로의 유로단면적보다 크게 형성된다.
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여기서, 상기 노즐본체는, 상기 가공헤드에 결합되는 결합부; 상기 결합부의 단면적보다 크게 형성되도록 상기 결합부에서 연장되는 파지부; 및 상기 파지부의 단면적보다 작게 형성되도록 상기 파지부에서 연장되는 출구부;를 포함하고, 상기 결합부와 상기 파지부와 상기 출구부는 단일 몸체로 이루어진다.
본 발명에 따른 레이저 가공용 노즐에 따르면, 레이저빔을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 레이저빔이 조사되는 부분에 가공 어시스트 가스를 충분히 공급할 수 있고, 피가공물의 가공면에 대한 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 피가공물의 가공에 따라 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있고, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있다.
또한, 본 발명은 초음속 유동되는 가공 어시스트 가스의 부피 확장성을 안정화시키고, 피가공물에 대한 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 제1유로의 유로단면적보다 커지는 제2유로의 가장자리 부분을 통해 가공 어시스트 가스의 서지 탱크 역할을 수행하고, 피가공물의 가공면에서 레이저빔에 의해 생성되는 융융물의 배출 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가스입구부를 통해 유입되어 아음속 유동되는 가공 어시스트 가스에 대해 초음속 유동으로 변경시키고, 초음속 유동되는 가공 어시스트 가스의 직진성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 가공 어시스트 가스의 압력과 제1유로의 길이 사이의 관계를 통해 가공 어시스트 가스의 초음속 유동을 안정화시키고, 제2유로를 통해 배출되는 가공 어시스트 가스에 대한 직진성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가공 어시스트 가스가 유로를 통과할 때, 마하 쇼트 디스크의 발생을 방지하고, 가공 어시스트 가스의 유동이 소리로 변환되어 가공 어시스트 가스의 운동량이 작아지는 것을 방지하며, 가공 어시스트 가스의 유동 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 가공 어시스트 가스가 초음속 유동될 때, 가공 어시스트 가스가 제2유로를 통과하면서 종축을 향해 수렴되는 것을 방지하고, 가공 어시스트 가스가 피가공물의 특정 부위에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발며은 가공 어시스트 가스가 초음속 유동될 때, 가공 어시스트 가스가 제2유로를 통과하면서 제2유로에서 확산되는 것을 방지하고, 피가공물의 가공면에 공급되는 가공 어시스트 가스의 손실을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 평면사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 저면사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 이용한 피가공물의 가공 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에서 음속경계부의 위치에 따른 가공 어시스트 가스의 유동을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에서 제2유로의 변형 형태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 가공용 노즐의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 평면사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 저면사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 도시한 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 이용한 피가공물의 가공 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에서 음속경계부의 위치에 따른 가공 어시스트 가스의 유동을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에서 제2유로의 변형 형태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐은 가공헤드에 결합되는 노즐 본체(100)와, 피가공물을 향해 레이저빔이 조사되는 것과 동시에 가공 어시스트 가스(AG)가 분출되도록 노즐 본체(100)의 종축을 따라 관통 형성되는 유로(150)를 포함한다. 그러면, 상기 유로(150)는 상기 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 관통 형성된다.
여기서, 상기 레이저빔은 파장, 최대 빔 품질 등과 관련하여 레이저 공진기(미도시) 또는 레이저 발진기(미도시)에 의해 생성된다. 이러한 레이저빔은 요구되는 파워의 특성에 따라 CO2 레이저 또는 솔리드 스테이트(solid state) 레이저 또는 섬유(fiber) 레이저 또는 디스크 또는 다이오드 등을 레이저 공진기 또는 레이저 발진기로 이용할 수 있다.
상기 노즐 본체(100)는 가공헤드에 결합되는 결합부(101)와, 결합부(101)의 단면적보다 크게 형성되도록 결합부(101)에서 연장되는 파지부(102)와, 파지부(102)의 단면적보다 작게 형성되도록 파지부(102)에서 연장되는 출구부(103)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결합부(101)에는 가공헤드에 구비되는 끼움결합부(미도시)와의 끼움 결합을 위한 결합홈(101a)을 형성할 수 있다. 결합홈(101a)은 결합부(101)의 측면을 따라 링 형태로 함몰 형성될 수 있다. 그러면, 노즐 본체(100)와 끼움결합부(미도시)의 결합 안정성을 확보할 수 있다.
도시되지 않았지만, 상기 결합부(101)의 외주면에는 가공헤드에 구비되는 나사결합부(미도시)와의 나사 결합을 위한 나사산이 형성될 수 있다. 그러면, 노즐 본체(100)와 나사결합부(미도시)의 결합 안정성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 파지부(102)에는 파지요철이 형성될 수 있다. 파지요철은 파지부(102)의 측면을 따라 돌출 또는 함몰 형성되어 사용자의 파지를 편리하게 한다.
또한, 상기 출구부(103)는 가공헤드 내부를 경유하는 레이저빔이 피가공물을 향해 최종적으로 배출되는 부분이다.
그러면, 결합부(101)와 파지부(102)와 출구부(103)는 단일 몸체로 이루어져 유로(150)가 형성될 때, 유로(150)의 내측면을 매끄럽게 형성하고, 가공 어시스트 가스(AG)의 유동을 원활하게 할 수 있다.
상기 유로(150)는 제1유로(110)와, 제2유로(130)와, 유로경계부(114)를 포함하고, 유로종료부(116)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1유로(110)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 형성된다. 제1유로(110)는 가공 어시스트 가스(AG)가 통과됨에 따라 초음속 유동을 발생시킬 수 있다.
제1유로(110)는 아음속형성부(111)와, 초음속형성부(113)와, 음속경계부(115)를 포함할 수 있다.
상기 아음속형성부(111)는 가공 어시스트 가스(AG)가 유입되는 가스입구부(112)로부터 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소한다. 아음속형성부(111)에서 내측 경사면은 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향에서 경사지게 형성되도록 한다.
아음속형성부(111)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 상광하협의 뿔대 형상을 나타낼 수 있다. 일예로, 아음속형성부(111)는 가스입구부(112)의 유로단면적이 넓고, 음속경계부(115)로 갈수록 유로단면적이 점차로 감소하는 원뿔대 형상을 나타낼 수 있다. 여기서, 상기 가스입구부(112)는 가공 어시스트 가스(AG)가 유입되는 입구로서, 제1유로(110)가 시작되는 부분이다.
본 발명의 일 실시예에서 아음속형성부(111)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향에 수직인 단면이 원형인 것으로 설명하였으나, 여기에 한정하는 것은 아니고, 타원형 단면 또는 다각형 단면을 형성할 수 있다.
상기 초음속형성부(113)는 아음속형성부(111)에 연결된다. 초음속형성부(113)는 아음속형성부(111)로부터 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가한다. 초음속형성부(113)에서 내측 경사면은 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향에서 경사지게 형성되도록 한다.
초음속형성부(113)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 상협하광의 뿔대 형상을 나타낼 수 있다. 일예로, 초음속형성부(113)는 음속경계부(115)의 유로단면적이 작고, 유로경계부(114)로 갈수록 유로단면적이 점차로 증가하는 원뿔대 형상을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 초음속형성부(113)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향에 수직인 단면이 원형인 것으로 설명하였으나, 여기에 한정하는 것은 아니고, 타원형 단면 또는 다각형 단면을 형성할 수 있다. 이때, 아음속형성부(111)의 단면 형상과 초음속형성부(113)의 단면 형상은 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.
상기 음속경계부(115)는 아음속형성부(111)와 초음속형성부(113) 사이의 경계를 형성한다. 음속경계부(115)는 가공 어시스트 가스(AG)가 통과함에 따라 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동을 초음속 유동으로 변경시킨다.
음속경계부(115)는 아음속형성부(111)가 끝나는 부분이기도 하고, 초음속형성부(113)가 시작되는 부분이기도 하다. 아음속형성부(111)가 끝나는 부분과 초음속형성부(113)가 시작되는 부분은 서로 일치되어 음속경계부(115)를 형성하게 된다.
음속경계부(115)에서는 아음속형성부(111)의 내측 경사면과 초음속형성부(113)의 내측 경사면이 만남에 따라 뾰족한 첨부 형상을 나타냄으로써, 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 유동 변경을 명확하게 할 수 있다. 이에 따라, 음속경계부(115)에서 아음속형성부(111)의 내측 경사면과 초음속형성부(113)의 내측 경사면이 이루는 각도는 둔각을 형성하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에서 음속경계부(115)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 공간을 형성하지 않고, 가상의 평면을 형성할 수 있다.
상술한 설명에 따라 음속경계부(115)에서 아음속형성부(111)의 직경(D1)은 가스입구부(112)에서 아음속형성부(111)의 직경(D3)보다 작게 형성된다. 또한, 음속경계부(115)에서 아음속형성부(111)의 직경(D1)은 음속경계부(115)에서 초음속형성부(113)의 직경(D1)으로 표현할 수 있다. 또한, 음속경계부(115)에서 초음속형성부(113)의 직경(D1)은 유로경계부(114)에서 초음속형성부(113)의 직경(D2) 보다 작게 형성된다.
상기 제2유로(130)는 가공어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 따라 제1유로(110)에 연결된다. 제2유로(130)는 제1유로(110)를 통과한 가공 어시스트 가스(AG)의 부피를 팽창시킨다.
상기 유로경계부(114)는 제1유로(110)와 제2유로(130) 사이의 경계를 형성한다. 상기 유로경계부(114)는 제1유로(110)가 끝나는 부분이기도 하고, 초음속형성부(113)가 끝나는 부분이기도 하며, 제2유로(130)가 시작되는 부분이기도 하다. 제1유로(110)가 끝나는 부분과 초음속형성부(113)가 끝나는 부분과 제2유로(130)가 시작되는 부분은 서로 일치되어 유로경계부(114)를 형성하게 된다.
상기 유로종료부(116) 가공 어시스트 가스(AG)가 토출되는 출구로서, 제2유로(130)가 끝나는 부분이다.
유로종료부(116)에서의 제2유로(130)의 유로단면적은 유로경계부(114)에서의 제1유로(110)의 유로단면적보다 크게 형성된다. 다른 표현으로, 유로경계부(114)에서 제1유로(110)의 직경(D2)은 유로종료부(116)에서 제2유로(130)의 직경(D4)보다 작게 형성되도록 한다. 이에 따라, 가공 어시스트 가스(AG)는 제2유로(130)에서 과팽창유동(Over Expansion Flow)을 형성하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 제2유로(130)에는 제1유로(110)보다 확장되도록 유로경계부(114)에서 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 교차되는 방향을 따라 연장되는 제1연장부(132)와, 제1연장부(132)에서 피가공물과 마주보는 노즐 본체(100)의 끝단부를 향해 연장되는 제2연장부(134)가 포함된다.
유로경계부(114)에서는 제1유로(110)의 초음속형성부(113)의 내측 경사면과 제2유로(130)가 만남에 따라 뾰족한 첨부 형상을 나타냄으로써, 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 유동 변경을 명확하게 할 수 있다.
이때, 도 3에 도시된 바와 같이 제1연장부(132)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 실질적으로 수직을 이루고, 제2연장부(134)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 실질적으로 평행을 이루어 가공 어시스트 가스(AG)의 부피가 팽창된 상태로 피가공물의 가공면에 분사되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐을 이용하여 피가공물을 가공하는 것을 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이 레이저빔은 유로(150)를 통과하여 피가공물에 조사되고, 동시에 가공 어시스트 가스(AG)도 유로(150)를 통과하여 피가공물에 분사됨으로서, 레이저빔(LB)은 피가공물을 가공하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 피가공물의 가공한다는 것은 피가공물을 절단하거나 피가공물에 홈 또는 홀을 형성하는 것이 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 피가공물의 가공한다는 것은 피가공물을 절단하는 것으로 설명한다. 피가공물의 재질로는 연강(Mild Steel), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Aluminum), 구리(Cu), 황동(Brass) 등이 있다.
여기서, 피가공물은 가공면을 기준으로 절단이 완료된 영역(Q)과 절단해야 하는 영역(P)으로 구분할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 가공 어시스트 가스(AG)는 질소를 사용하고, 레이저 가공용 노즐은 연강(Mild Steel), 스테인리스 스틸(Stainless Steel), 알루미늄(Aluminum), 구리(Cu), 황동(Brass) 등의 재질로 된 피가공물 중에서 두께가 12mm~25mm 범위의 스테인리스 스틸을 절단하는데 효율적으로 사용될 수 있다.
이때, 노즐 본체(100)와 피가공물 사이의 간격(G)은 0.1mm로 유지되도록 제어할 수 있으므로, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있다.
또한, 피가공물의 가공시 노즐 본체(100)와 피가공물 사이의 간격을 0.1mm로 유지하기 때문에, 제2유로(130) 중 피가공물의 미절단 영역(P)에 대응되는 부분(131)은 서지 탱크 역할을 하고, 제2유로(130) 중 피가공물의 절단이 완료된 영역(Q)에 대응되는 부분(133)은 더욱 더 활성화되어 피가공물의 가공면에서 레이저빔(LB)에 의해 생성되는 용융물의 배출 속도를 증가시킬 수 있다.
좀더 자세하게, 가공헤드를 도 4의 화살표 방향과 같이 절단 진행 방향으로 이동시키면, 피가공물에는 레이저빔(LB)이 접촉하는 경사진 가공면을 형성하면서 일정한 폭의 절단 폭을 형성하게 된다. 여기서, 가공면과 절단 폭에 대한 설명은 레이저 가공 분야에서 널리 알려진 기술 수준이어서 상세한 설명은 생략한다.
레이저빔(LB)이 피가공물을 가공할 때, 절단 폭은 피가공물의 가공 방향을 기준으로 레이저빔(LB)이 피가공물의 전면과 접촉되는 경계와 레이저빔이 피가공물의 이면과 접촉되는 경계 사이의 거리로써, 유로종료부(116)에서 제2유로(130)의 직경(D4)은 절단 폭의 2배 이상이 됨으로써, 가공 어시스트 가스(AG)가 피가공물의 가공면 전체에 분사됨은 물론 피가공물의 가공면에서 생성되는 용융물을 안정적으로 배출시킬 수 있다.
가공 어시스트 가스(AG)가 제1유로(110) 및 제2유로(130)를 통과하는 과정에서 나타나는 가공 어시스트 가스(AG)의 압력과 부피 및 마하수에 대한 관계는 다음과 같다.
먼저, 가공 어시스트 가스(AG)의 압력에 대하여 아음속형성부(111)에서의 압력(P1)과 초음속형성부(113)에서의 압력(P2) 사이에는 P1>P2의 관계를 갖는다.
다음으로, 가공 어시스트 가스(AG)의 부피에 대하여 아음속형성부(111)에서의 부피(V1)와, 초음속형성부(113)에서의 부피(V2)와 제2유로(130)에서의 부피(V3) 사이에는 V1<V2<V3의 관계를 가진다.
그리고 가공 어시스트 가스(AG)의 마하수(MN)에 대하여 아음속형성부(111)에서는 MN<1 이고, 음속경계부(115)에서는 MN=1 이며, 초음속형성부(113)에서는 MN>1 이고, 제2유로(130)에서는 MN>1의 관계를 가진다.
상술한 가공 어시스트 가스(AG)의 압력과 부피 및 마하수에 대한 관계에 의해 피가공물의 가공시 - 일예로, 두께 12mm 이상인 후판에 해당되는 스테인리스 스틸의 절단시 - 피가공물의 가공면에서 생성되는 용융물의 배출 속도를 증가시키며, 결국에는 피가공물의 절단 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 음속경계부(115)에서 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동을 초음속 유동으로 변경시키기 위해, 다음의 음속 변경 조건을 만족하도록 한다.
첫째, 가스입구부(112)에 공급되는 가공 어시스트 가스(AG)의 압력은 18bar 이상이고, 22bar 이하로 조정해야 한다.
좀더 구체적으로, 가스입구부(112)에 공급되는 가공 어시스트 가스(AG)의 압력은 19bar 이상이고, 21bar 이하로 조정할 수 있다. 좀더 구체적으로, 가스입구부(112)에 공급되는 가공 어시스트 가스(AG)의 압력은 실질적으로 20bar 로 조정할 수 있다.
둘째, 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향을 기준으로 아음속형성부(111)의 유로길이를 L1이라 하고, 상기 초음속형성부(113)의 유로길이를 L2라고 하면, L1:L2 = 3:11 인 관계를 만족하여야 한다.
셋째, 음속경계부(115)에서 아음속형성부(111)의 직경을 D1이라 하고, 유로경계부(114)에서 초음속형성부(113)의 직경을 D2라 하면, D2/D1는 1.7 보다 크고, 2.0 보다 작아야 한다.
좀더 구체적으로, D2/D1는 1.72 보다 크고, 1.94 보다 작을 수 있다. 좀더 구체적으로, D1:D2는 2.9:5 내지 3.6:7로 조정할 수 있다. 다시 말해, 음속경계부(115)에서 아음속형성부(111)의 직경(D1)이 커지면, 유로경계부(114)에서 초음속형성부(113)의 직경(D2)이 커지므로, 음속경계부(115)에서 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동을 초음속 유동으로 변경시킬 수 있다.
이에 따라, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 음속경계부(115)에는 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동이 초음속 유동으로 변경되는 음속변경부(M)가 형성되고, 제2유로(130)를 통해 배출되는 가공 어시스트 가스(AG)는 피가공물을 향해 직진성을 갖는 초음속 유동을 발생시킬 수 있게 된다.
가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동에서는 유로단면적이 작아지면, 가공 어시스트 가스(AG)의 분사 속도가 증가하지만, 유로단면적에 대응하여 가공 어시스트 가스가 분사되는 범위가 좁아지는 단점이 있다. 하지만, 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 초음속 유동에서는 유로단면적이 커지면, 가공 어시스트 가스(AG)의 분사 속도도 증가하는 특징이 있으므로, 유로단면적에 대응하여 가공 어시스트 가스(AG)가 분사되는 범위를 확대시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에서는 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 아음속 유동을 초음속 유동으로 변경시킬 수 있고, 제2유로(130)를 통해 가공 어시스트 가스(AG)의 부피를 팽창시킴으로써, 가공 어시스트 가스(AG)의 분사 속도를 증가시키면서도 가공 어시스트 가스(AG)가 분사되는 범위에 피가공물의 가공면이 충분히 포함됨으로써, 가공 어시스트 가스(AG)를 안정되게 피가공물의 가공면에 공급할 수 있게 된다.
하지만, 상술한 음속 변경 조건을 벗어나는 경우, 음속변경부(M)가 초음속형성부(113) 상에서 형성될 수 있다. 일예로, 본 발명의 일 실시예와 동일한 유로에 대하여 아음속형성부(111)의 유로길이(L1)가 짧아지면, 초음속형성부(113)의 유로길이(L2)가 상대적으로 길어진다. 이 경우, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 음속변경부(M)가 초음속형성부(113) 상에서 형성될 수 있다.
이와 같이, 음속변경부(M)가 초음속형성부(113) 상에 형성되는 경우, 가공 어시스트 가스(AG)의 분사 속도가 증가하는 반면, 제2유로(130)를 통과하여 피가공물에 분사되는 가공 어시스트 가스(AG)는 종축을 향해 수렴하는 형태가 되므로, 가공 어시스트 가스(AG)가 분사되는 범위를 축소시키는 결과를 초래하고, 가공 어시스트 가스(AG)가 피가공물의 가공면에 전달되지 못하는 문제점을 내포하게 된다.
또한, 상술한 음속 변경 조건을 벗어나는 경우, 음속변경부(M)가 아음속형성부(111) 상에 형성될 수 있다. 일예로, 본 발명의 일 실시예와 동일한 유로에 대하여 아음속형성부(111)의 유로길이(L1)가 길어지면, 초음속형성부(113)의 유로길이(L2)가 상대적으로 짧아진다. 이 경우, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 음속변경부(M)가 아음속형성부(111) 상에서 형성될 수 있다.
이와 같이, 음속변경부(M)가 아음속형성부(111) 상에 형성되는 경우, 가공 어시스트 가스(AG)의 분사 속도가 저하되고, 제2유로(130)를 통과하여 피가공물에 분사되는 가공 어시스트 가스(AG)는 종축을 기준으로 발산하는 형태가 되므로, 가공 어시스트 가스(AG)가 분사되는 범위를 확장시키면서 가공 어시스트 가스(AG)의 분사량을 감소시키는 결과를 초래하고, 가공 어시스트 가스(AG)가 피가공물의 가공면에 형성되는 용융물을 제대로 배출시킬 수 없는 문제점을 내포하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서 제2유로(130)는 도 6과 같이 변형이 가능하다.
먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제2유로(130)에는 제1유로(110)보다 확장되도록 유로경계부(114)에서 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 교차되는 방향을 따라 연장되는 제1연장부(132)와, 제1연장부(132)에서 피가공물과 마주보는 노즐 본체(100)의 끝단부를 향해 연장되는 제2연장부(134)가 포함된다. 그러면, 제2유로(130)가 끝나는 유로종료부(116)에서 제2유로(130)의 유로단면적은 유로경계부(114)에서 제1유로(110)의 유로단면적보다 크게 형성된다.
이때, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제1연장부(132)와 제2연장부(134) 사이에 형성되는 각도는 둔각을 형성할 수 있다. 여기서, 제1연장부(132)가 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 실질적으로 수직을 이루면, 제2연장부(134)는 제1연장부(132)로부터 유로단면적이 점차적으로 증가하는 형태를 갖도록 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 제2연장부(134)는 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 방향과 실질적으로 평행을 이루면, 제1연장부(132)는 유로경계부(114)로부터 유로단면적이 점차적으로 증가하는 형태를 갖도록 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 제1연장부(137)와 제2연장부(138)는 유로경계부(114)와 유로종료부(116) 사이에서 호 형상을 나타낼 수 있다.
또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 제2유로(130)에는 유로경계부(114)에서 제2유로(130)가 끝나는 유로종료부(116)를 향해 유로단면적이 점차적으로 증가되도록 경사지게 형성되는 제3연장부(139)가 포함될 수 있다.
상술한 레이저 가공용 노즐에 따르면, 레이저빔(LB)을 이용하여 피가공물을 가공할 때, 레이저빔(LB)이 조사되는 부분에 가공 어시스트 가스(AG)를 충분히 공급할 수 있고, 피가공물의 가공면에 대한 표면 거칠기를 낮출 수 있으며, 피가공물의 가공에 따라 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있고, 레이저 가공용 노즐과 피가공물 사이의 거리를 최소한으로 설정하여 유지하면서 피가공물을 가공할 수 있다.
또한, 초음속 유동되는 가공 어시스트 가스(AG)의 부피 확장성을 안정화시키고, 피가공물에 대한 가공 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제1유로(110)의 유로단면적보다 커지는 제2유로(130)의 가장자리 부분을 통해 가공 어시스트 가스(AG)의 서지 탱크 역할을 수행하고, 피가공물의 가공면에서 레이저빔(LB)에 의해 생성되는 융융물의 배출 속도를 증가시킬 수 있다.
또한, 가스입구부(112)를 통해 유입되어 아음속 유동되는 가공 어시스트 가스(AG)에 대해 초음속 유동으로 변경시키고, 초음속 유동되는 가공 어시스트 가스(AG)의 직진성을 확보할 수 있다.
또한, 가공 어시스트 가스(AG)의 압력과 제1유로(110)의 길이 사이의 관계를 통해 가공 어시스트 가스(AG)의 초음속 유동을 안정화시키고, 제2유로(130)를 통해 배출되는 가공 어시스트 가스(AG)에 대한 직진성을 향상시킬 수 있다.
또한, 가공 어시스트 가스(AG)가 유로(150)를 통과할 때, 마하 쇼트 디스크의 발생을 방지하고, 가공 어시스트 가스(AG)의 유동이 소리로 변환되어 가공 어시스트 가스(AG)의 운동량이 작아지는 것을 방지하며, 가공 어시스트 가스(AG)의 유동 에너지가 손실되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가공 어시스트 가스(AG)가 초음속 유동될 때, 가공 어시스트 가스(AG)가 제2유로(130)를 통과하면서 종축을 향해 수렴되는 것을 방지하고, 가공 어시스트 가스(AG)가 피가공물의 특정 부위에 집중되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가공 어시스트 가스(AG)가 초음속 유동될 때, 가공 어시스트 가스(AG)가 제2유로(130)를 통과하면서 제2유로(130)에서 확산되는 것을 방지하고, 피가공물의 가공면에 공급되는 가공 어시스트 가스(AG)의 손실을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 두께 12mm 정도의 스테인리스 스틸 재질의 피가공물의 절단 시 절단 속도를 향상시킬 수 있으며, 가공면인 절단면의 표면 거칠기도 낮출 수 있었으며, 피가공물의 이면에 형성되는 버어(burr)의 발생 정도를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에 따르면, 두께 12mm 정도의 스테인리스 스틸 재질의 피가공물의 절단뿐만 아니라, 두께 25mm 정도까지의 스테인리스 스틸 재질의 피가공물 절단에도 적용될 수 있다.
그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공용 노즐에 따르면, 연강(Mild Steel), 알루미늄(Aluminum), 구리(Cu), 황동(Brass)등의 재질로 된 피가공물 절단에도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
100: 노즐 본체 101: 결합부 102: 파지부
103: 출구부 110: 제1유로 111: 아음속형성부
112: 가스입구부 113: 초음속형성부 114: 유로경계부
115: 음속경계부 116: 유로종료부 130: 제2유로
132, 137: 제1연장부 134, 138: 제2연장부 139: 제3연장부
150: 유로 LB: 레이저빔 AG: 가공 어시스트 가스

Claims (12)

  1. 가공헤드에 결합되는 노즐 본체와, 피가공물을 향해 레이저빔이 조사되는 것과 동시에 가공 어시스트 가스가 분출되도록 상기 노즐 본체의 종축을 따라 관통 형성되는 유로를 포함하는 레이저 가공용 노즐에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 형성되고, 상기 가공 어시스트 가스의 초음속 유동을 발생시키는 제1유로;
    상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 상기 제1유로에 연결되고, 상기 제1유로를 통과한 가공 어시스트 가스의 부피를 팽창시키는 제2유로; 및
    상기 제1유로와 상기 제2유로 사이의 경계를 형성하는 유로경계부;를 포함하고,
    상기 제1유로는, 상기 가공 어시스트 가스가 유입되는 가스입구부로부터 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 감소하는 아음속형성부와, 상기 아음속형성부에 연결되고 상기 아음속형성부로부터 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 유로단면적이 점차적으로 증가하는 초음속형성부와, 상기 아음속형성부와 상기 초음속형성부 사이의 경계를 형성하고 상기 가공 어시스트 가스가 아음속 유동에서 초음속 유동으로 변경되는 음속경계부를 포함하며,
    상기 가스입구부에 공급되는 상기 가공 어시스트 가스의 압력은 18bar 이상 22bar 이하이고,
    상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 기준으로 상기 아음속형성부의 유로길이를 L1이라 하고, 상기 초음속형성부의 유로길이를 L2라고 하면, L1:L2=3:11 인 관계를 만족하고,
    상기 음속경계부에서 상기 아음속형성부의 직경을 D1이라 하고, 상기 유로경계부에서 상기 초음속형성부의 직경을 D2라 하면, D2/D1는 1.7 보다 크고, 2.0 보다 작은 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2유로에는,
    상기 유로경계부에서 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 교차되는 방향을 따라 연장되는 제1연장부; 및
    상기 제1연장부에서 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부를 향해 연장되는 제2연장부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1연장부는 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 실질적으로 수직을 이루고,
    상기 제2연장부는 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향과 실질적으로 평행한 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1연장부와 상기 제2연장부 사이에 형성되는 각도는 둔각을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1연장부와 상기 제2연장부는 상기 유로경계부와 상기 유로종료부 사이에서 호 형상을 나타내는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2유로에는,
    상기 유로경계부에서 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부를 향해 유로단면적이 증가되도록 경사지게 형성되는 제3연장부;가 포함되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유로에는, 상기 제2유로가 끝나는 유로종료부;가 더 포함되고,
    상기 유로종료부에서의 상기 제2유로의 유로단면적은 상기 유로경계부에서의 상기 제1유로의 유로단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 노즐본체는,
    상기 가공헤드에 결합되는 결합부;
    상기 결합부의 단면적보다 크게 형성되도록 상기 결합부에서 연장되는 파지부; 및
    상기 파지부의 단면적보다 작게 형성되도록 상기 파지부에서 연장되는 출구부;를 포함하고,
    상기 결합부와 상기 파지부와 상기 출구부는 단일 몸체로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 음속경계부는 상기 가공 어시스트 가스의 유동 방향을 따라 공간을 형성하지 않고, 가상의 평면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공용 노즐.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210316396A1 (en) * 2019-10-03 2021-10-14 American Torch Tip Company Laser Cutting Nozzle with Non-Rotatable Shroud
KR102549627B1 (ko) * 2021-12-22 2023-06-30 주식회사 에이치케이 레이저 절단 가공방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS607593B2 (ja) * 1980-03-28 1985-02-26 三菱電機株式会社 レ−ザ切断ヘツド
FR2626511B1 (fr) * 1988-02-03 1990-05-18 Air Liquide Buse de decoupe laser, tete de decoupe comportant une telle buse et procede de decoupe les mettant en oeuvre
DE4402000C2 (de) 1994-01-25 1996-04-11 Fraunhofer Ges Forschung Düsenanordnung für das Laserstrahlschneiden
JP2000107879A (ja) 1998-10-05 2000-04-18 Amada Co Ltd レーザ切断加工方法及び同方法に使用するレーザノズル
US6423928B1 (en) * 2000-10-12 2002-07-23 Ase Americas, Inc. Gas assisted laser cutting of thin and fragile materials
FR2828825B1 (fr) * 2001-08-22 2003-12-26 Air Liquide Procede et installation de coupage par faisceau laser utilisant un objectif a multifocales et une tuyere convergente/divergente
DE102008053729C5 (de) * 2008-10-29 2013-03-07 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg Laserbearbeitungsdüse zum Bearbeiten von Blechen
JP5039757B2 (ja) 2009-08-21 2012-10-03 株式会社アマダ レーザ加工装置におけるレーザ加工ヘッド

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230118758A (ko) 2022-11-16 2023-08-14 주식회사 에이치케이 레이저 가공용 노즐
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