KR970005525B1 - 레이저가공용토치 - Google Patents

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Abstract

내용없음.

Description

레이져가공용토치
제1도는 본 발명에 관련된 레이저가공용토치의 일실시예를 나타낸 정면도.
제2도는 제1도에 나타난 예의 측면도.
제3도는 제1도에 나타난 예의 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 레이저가공용토치 15 : 통형본체부
18 : 보호유리 20 : 집광유리
21 : 커버부재 22 : 공기송출장치
22b : 공기송출장치(2)의 분사구 23 : 가스송출장치
23b : 가스송출장치(23)의 분사구 30 : 피가공부
본 발명은 집광된 레이저비임을 피가공부에 조사하는 집광렌즈와 피가공부와의 사이에 공기커텐을 성형하는 공기송출장치가 설치된 레이저가공용토치에 관한 것이다.
레이저비임에 의해 금속부재에 용접, 절단등의 가공을 실시하는 레이저가공용토치는 일반적으로 예를 들면, 일본국실개소 63-127794호공보에도 소개된 바와 같이 집광렌즈가 수용된 렌즈홀데와 집광렌즈에 의해 집광된 레이저비임이 통과하는 관통구가 설치된 선단부를 가진 것으로 되어 있다.
이런 집광렌즈가 설치된 레이저가공용토치에서는 대출력의 레이저, 대출력탄산가스레이저로부터 발사된 레이저비임이 집광렌즈에 의해 집광되고, 선단부의 구멍을 통해 금속부재의 피가공부에 조사되며, 그것에 의해 피가공부가 용융된다.
또한 레이저가공용토치는 일반적으로 예를 들면, 아르곤가스와 같은 불활성가스를 송출하는 가스송출장치가 설치되며, 그 가스송출장치에 의해 레이저비임이 조사된 피가공부의 주위에 불활성가스가 공급되어 피가공부가 산화되는 것이 방지된다.
이같은 레이저가공용토치에서는 레이저비임에 의해 용융된 피가공부로부터 비산된 스패터(SPATTER)가 집광렌즈에 부착되는 문제가 있다. 그런까닭에 집광렌즈에서 피가공부측의 표면에 근접한 위치에 보호유리가 설치됨과 동시에 보호유리에서 피가공부측의 표면에 접근된 부위로부터 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 직교하는 방향으로 확장된 공기커턴에 의해 집광렌즈가 피가공부로부터 차폐되고, 집광렌즈에 스패터(SPATTER)가 부착되는 사태가 방지되는 레이저가공용토치도 알려져 있다.
이런 레이저가공용토치에 있어서는 가스송출장치로부터 송출된 불활성가스와 공기송출장치로부터 송출된 공기가 서로 간섭하지 않는다.
상기한 바와 같은 보호유리 및 공기송출장치가 설치된 레이저가공용토치에서는 피가공부로부터 집광렌즈로 향한 스패터(SPATTER)의 운동방향과 공기커텐을 형성하는 공기의 유동방향이 거의 직교하고, 그것에 의해 공기커텐이 피가공부로부터 집광렌즈로 향하는 스패터(SPATTER)를 통과시키기 쉽게 되므로 피가공부로부터 집광렌즈로 향하는 스패터(SPATTER)를 지지하도록 공기송출장치는 비교적 큰압력으로 공기를 송출할 필요가 있다.
그러므로 공기송출장치가 비교적 큰 압력으로 공기를 송출하게 되면, 공기커텐의 주위에 부압이 발생하고 그것에 의해 피가공부로부터 집광렌즈로 향하는 스패터(SPATTER)의 일부가 공기커텐을 통과해버리는 문제가 발생한다.
이같은 공기커텐을 통과한 스패터(SPATTER)는 보호유리에 부착하게 되므로 그 스패터(SPATTER)가 부착된 보호유리에 대한 교환작업을 빈번하게 행해야 하는 단점이 발생하게 된다.
이러한 점에 감안해 본 발명은 공기송출장치로부터 송출된 공기에 의해 피가공부와 집광렌즈의 사이에 공기커텐이 형성되도록 된것으로서 공기커텐이 피가공부로부터 집광렌즈로 향해 스패터(SPATTER)를 효과적으로 저지하게 되며, 피가공부와 렌즈사이에 배치된 집광렌즈에 대해서 보호유리에 스패터(SPATTER)가 부착되는 사태를 회피할 수 있도록된 레이저가공용토치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하도록 본 발명에 관련된 레이저가공용토치는 피가공부에 집광된 레이저비임을 조사하는 집광렌즈과 분사구로부터 피가공부에 불활성가스를 제공하는 가스송출장치와 분사구로부터 피가공부와 집광렌즈의 사이에 공기커텐을 형성하는 공기를 분사하는 공기송출장치가 설치되며, 가스송출장치가 가진 분사구가 피가공부의 집광렌즈에 대한 상대이동방향에 향해서 뚫림과 동시에 공기 송출장치를 가진 분사구가 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 경사지게 구성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 관련된 레이저가공용토치에서는 가스송출장치가 그 분사구로부터 피가공부의 집광렌즈에 대한 상대이동방향을 향해서 불활성가스를 분사함과 동시에 공기송출장치가 그 분사구로부터 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 경사진 방향을 향해서 공기를 분사하다. 이와같이 됨으로써 공기송출장치로부터 분사된 공기가 가스송출장치로부터 분사된 불활성가스에 간섭하지 않고 피가공부와 집광렌즈의 사이에 피가공부로부터 집광렌즈를 향한 스패터(SPATTER)를 효과적으로 저지하는 공기 커텐을 형성하게 되며, 피가공부와 집광렌즈의 사이에 설치된 보호렌즈에 스패터(SPATTER)가 부착되는 것이 방지된다.
[실시예]
제1도와 제2도는 본 발명에 관련된 레이저가공용토치의 일예로서 그것에 의해 가공이 실시된 금속부재와 함께 나타낸다. 제1도 및 제2도에 있어서, 슬라이드테이블(2)상에는 금속제, 예를들면 알미늄제의 판형부재(3) 및 (4)가 도시가 생략된 지지부에 의해 상호대향한 가장자리가 겹쳐진 상태로 지지되고 배치된다. 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리의 위쪽에는 레이저가공용토치(10)이 배치되고 있다.
슬라이드테이블(2)는 제1도에 있어서 화살표(A)에 의해 도시된 방향으로 이동되고 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리부분을 레이저가공용토치(10)에 대해 A방향으로 이동시키게 되며, 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리부분이 레이저가공용토치(10)에 의해 가공이 실시되는 부분으로 되고 있다. 레이저가공용토치(10)은 용접장치의 일부를 구성하며, 도시하지 않은 용접장치본체 및 그것에 설치된 대출력의 레이저, 브라켓(11) 및 화이버케이블(12)를 각각 통해서 연결된 통형본체(15)를 가지고 있다. 레이저가공용토치(10)에서 통형본체(15)는 브라켓(11)에 배치된 클램프(16)에 의해 저지되며, 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리부분에 대해서 소정의 거리만큼 떨어져서 마주한 개구가 설치되어 있다.
통형본체(15)의 개구에서는 보호유리(18)에 의해 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리로부터 차폐된 집광렌즈(20)이 수용된다. 집광렌즈(20)은 대출력탄산가스레이저로부터 발진된 레이저비임을 집광해서 A방향으로 이동하는 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리에 조사해서 용융하고, 피가공부(30)을 형성한다. 그것에 의해 A방향으로 이동시킨 판형부재(3) 및 (4)가 용접결합된다.
더우기, 레이저가공용토치(10)에는 브라켓(11)에 의해 각각 지지되고 통형본체(15)와 집광렌즈(20)에 의해 레이저비임이 조사된 피가공부(30)의 사이에 위치하는 커버부재(21) 및 공기송출장치(22)와 커버부재(21)에 의해 지지된 가스송출장치(23)이 설치된다. 커버부재(21)은 제1도 및 제3도에 도시된 바와 같이 통형본체(15)에 배치된 보호유리(18)에 대해 뚫린 개구(21a)와 레이저비임이 조사된 피가공부(30)에 대해서 뚫린 개구(21b)와 판형부재(3) 및 (4)의 이동방향에 직교하는 방향으로 뚫린 개구(21c)등이 설치된다.
그것에 의해 커버부재(21)이 제1도 및 제2도에서 일점쇄선 a에 의해 도시된 바와같은 집광렌즈(20)으로부터 피가공부(30)으로 향하는 레이저비임을 방해하지 않게 된다. 가스송출장치(23)은 레이저비임이 조사된 피가공부(30)에 불활성가스, 예를 들면 아르곤가스를 공급하게 되며, 커버부재(21)에서 개구(21a)를 형성하는 부분에 부착된다. 가스송출장치(23)은 커버부재(21)의 개구(21b)를 통해서 레이저비임이 조사된 피가공부(30)측에 돌출된 파이프모양의 선단부에 판형부재(3) 및 (4)에서 겹쳐진 가장자리에 형성된 피가공부(30)의 이동방향을 향해서 뚫린 분사구(23b)가 설치되어 있다. 그것에 의해 가스송출장치(23)은 분산구(23b)로부터 제2도에서 일점쇄선 b로 표시된 바와 같이 레이저비임이 조사된 피가공부(30)의 이동방향을 향해서 불활성가스를 분사하고 레이저비임이 조사된 피가공부(30)의 불활성가스를 분사하고 레이저비임이 조사된 피가공부(30)의 표면부를 불활성가스에 의해 덮도록 되어 있다. 공기송출장치(22)는 집광렌즈(20)이 설치된 통형본체(15)와 집광렌즈(20)에 의해 레이저비임이 조사된 피가공부(30)의 사이에 고압의 공기를 공급한다.
이러한 공기송출장치(22)는 브라켓(1)과 커버(21)이 개구(21c)체 부착되고 커버(21)내로 선단부분이 돌출되며, 그 선단부분에 공기분사구(22a)가 배치되고 있다.
공기분사구(22a)에는 다수개, 예를 들면, 2개의 분사구(22b)가 설치되고 있다. 이런 복수개의 분사구(22b)는 각각 피가공부(30)에 조사된 레이저비임의 광축에 직교하는 방향으로 뻗은 슬리트형이며, 피가공부(30)에 조사된 레이저비임의 공축에 따른 방향으로 배열되고 있다. 또한 공기분사구(22a)는 레이저비임의 광축에 대하여 경사지게 되어 있다. 그것에 의해 공기송출장치(22)는 분사구(22b)의 각각으로부터 제2도에 있어서, 일점쇄선 c에 의해 표시된 바와 같이 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 피가공부측으로 경사지게 고압의 공기를 분사하고, 통형본체(15)와 레이저비임이 조사된 피가공부의 사이에 복수층의 공기커텐을 형성하고, 레이저비임이 조사된 피가공부으로부터 보호유리(18)을 차폐하게 된다. 이와같이 집광렌즈(20)으로부터 레이저비임이 피가공부에 조사될 때 가스송출장치(23)으로부터 제2도에서 일점쇄선 b에 의해 표시된 바와 같이 피가공부의 이동방향으로 향해서 불활성가스가 분사되며, 또한 공기송출장치(22)로부터 제2도에서 일점쇄선 c에 의해 도시된 바와 같이 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 피가공부측에 경사지게 고압의 공기가 분사되어 공기커텐이 형성됨으로써 불활성가스와 공기커텐이 서로 간섭하지 않게 된다.
더우기 공기송출장치(22)가 피가공부에서 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 경사지게 고압이 공기를 분사함으로써 통형본체(15)와 레이저비임이 조사된 피가공부의 사이에 형성된 복수층의 공기커텐은 레이저비임이 조사되어 용융된 피가공부으로부터 비산된 스패터(SPATTER)가 집광렌즈(20)로 향하는 것을 효과적으로 방지하게 된다.
그 결과, 집광렌즈(20)와 피가공부(30)의 사이에 배치된 보호유리(18)에 피가공부(30)으로부터 비산된 스패터(SPATTER)가 부착되는 일이 방지된다.
또한 공기송출장치(22)에서 공기분사구(22a)가 커버(21)내에 돌출배치되며, 공기송출장치(22)로부터 분사된 공기의 주위가 커버부재(21)에 의해 둘러싸이게 됨으로써 공기송출장치(22)로부터 분사된 공기가 그 주위에서 스패터(SPATTER)를 포함한 공기를 혼입하게 되는 것이 방지된다.
이상의 설명으로부터 알수있는 바와 같이 본 발명에 관련된 레이저가공용토치에 의하면 가스송출장치가 그 분사구로부터 피가공부의 집광렌즈에 대한 상대이동방향을 향해서 불활성가스를 분사함과 동시에 공기송출장치가 그 분사구로부터 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해서 경사지게 공기를 분사하도록 되어있음으로 공기송출장치로부터 분사된 공기가 가스송출장치로부터 분사된 불활성가스에 간섭하지 않고, 피가공부와 집광렌즈의 사이에 피가공부로부터 집광렌즈를 향한 스패터(SPATTER)를 효과적으로 저지하는 공기커텐을 형성하므로 피가공부와 집광렌즈의 사이에 배열된 보호유리에 스패터(SPATTER)가 부착되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 피가공부(30)에 집광된 레이저비임을 조사하는 집광렌즈(20)와 상기한 피가공부의 집광렌즈(20)에 대한 상대이동방향을 향해서 뚫린 분사구를 가지고, 그 분사구로부터 상기한 피가공부에 불활성가스를 공급하는 가스송출장치(23)와 상기한 피가공부에 조사된 레이저비임의 광축에 대해 경사지게 뚫린 분사구를 가지고, 그 분사구로부터 상기한 피가공부(30)와 집광렌즈(20)와의 사이에 공기커텐을 형성하는 공기를 분사하는 공기송출장치(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 레이저가공용토치.
  2. 제1항에 있어서, 공기송출장치(22)에서 분사구가 상기한 피가공부(30)에 조사된 레이저비임의 광축에 직교하는 방향으로 뻗은 슬리트형으로 된 것을 특징으로 하는 레이저가공용토치.
  3. 제2항에 있어서, 공기송출장치(22)가 상기한 슬리트형분사구를 여러개 가지며, 그 여러개의 슬리트형 분사구가 상기한 피가공부(30)에 조사된 레이저비임의 광축에 따른 방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 레이저가공용토치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기송출장치(22)의 분사구(22b)로부터 분사된 공기의 주위를 둘러싼 커버부재(21)가 설치된 것을 특징으로 하는 레이저가공용토치.
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