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KR100665312B1 - Laser processing equipment and laser mold processing equipment - Google Patents

Laser processing equipment and laser mold processing equipment Download PDF

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KR100665312B1
KR100665312B1 KR1020060065337A KR20060065337A KR100665312B1 KR 100665312 B1 KR100665312 B1 KR 100665312B1 KR 1020060065337 A KR1020060065337 A KR 1020060065337A KR 20060065337 A KR20060065337 A KR 20060065337A KR 100665312 B1 KR100665312 B1 KR 100665312B1
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KR
South Korea
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laser beam
unit
laser
harmonic
processing unit
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KR1020060065337A
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Korean (ko)
Inventor
김학일
선상필
최원용
Original Assignee
주식회사 쿠키혼
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 레이저빔을 생성하는 광원부와, 상기 생성된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부를 포함하는 레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치에 관한 것으로서, 상기 광원부와 상기 가공부 사이에 위치하여 상기 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 구동되는 가변미러부와; 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하는 조화파 발생부와; 상기 조화파 발생부를 통과한 복수의 레이저빔을 서로 분리시키는 파장분리부; 및 상기 파장분리부에 의해 분리된 복수의 레이저빔으로부터 소정의 조화파 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 제2가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 하나의 소스광원으로부터 복수의 가공용 레이저빔을 발생시킬 수 있다.The present invention relates to a laser processing apparatus and a laser mold processing apparatus including a light source unit for generating a laser beam, and a processing unit for receiving and adjusting the generated laser beam and scanning the object, wherein the laser beam processing apparatus is positioned between the light source unit and the processing unit. A variable mirror portion driven to reflect or pass the laser beam; A harmonic wave generating unit for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit to generate at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam; A wavelength separation unit separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generation unit from each other; And a second processing unit configured to receive and adjust a predetermined harmonic laser beam from the plurality of laser beams separated by the wavelength separation unit to scan the target harmonic laser beam. As a result, a plurality of processing laser beams can be generated from one source light source.

Description

레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치{LASER MANUFACTURING APPARATUS AND LASER MOLD MANUFACTURING APPARATUS}LASER MANUFACTURING APPARATUS AND LASER MOLD MANUFACTURING APPARATUS}

도 1은 종래의 레이저 가공장치를 나타내는 개략도,1 is a schematic view showing a conventional laser processing apparatus,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치를 나타내는 개략도,2 is a schematic view showing a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 3은 도 2의 레이저 가공장치를 이용하여 가공하는 상태를 설명하기 위한 부분 개략도이다.3 is a partial schematic view for explaining a state of processing by using the laser processing apparatus of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 레이저 가공장치 110: 광원부100: laser processing apparatus 110: light source unit

120, 170: 반사미러 130: 가변미러부120, 170: reflection mirror 130: variable mirror portion

131: 가변미러 140: 가공부131: variable mirror 140: machining

141, 181: 빔익스팬더 142, 182: 스캔헤드141, 181: beam expander 142, 182: scanhead

143, 183: X미러 144, 184: Y미러143, 183: X mirror 144, 184: Y mirror

145, 185: fθ렌즈 150: 조화파 발생부145, 185: fθ lens 150: harmonic wave generating unit

151: 2차 조화파 발생부 152: 3차 조화파 발생부151: second harmonic generator 152: third harmonic generator

160: 파장분리부 180: 제2가공부160: wavelength separation unit 180: second processing unit

190: 빔흡수부 1100: 작업대190: beam absorbing unit 1100: worktable

본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 소스광원으로부터 복수의 가공용 레이저빔을 발생시킬 수 있는 레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser processing apparatus, and more particularly, to a laser processing apparatus and a laser mold processing apparatus capable of generating a plurality of processing laser beams from one source light source.

레이저 가공장치는 금속제품의 절단, 천공, 용접 등의 작업에 널리 사용되어 왔다.Laser processing equipment has been widely used for cutting, drilling, welding and the like of metal products.

특히, 최근들어 제품의 라이프 사이클이 짧아지고 기업의 신제품 개발과 모델 변화의 경쟁이 치열하게 이루어짐에 따라 상기 레이저 가공장치는 제품 생산을 위한 금형의 가공에도 채용되어 사용되고 있다. 즉, 소품종 다량생산 체제에서 다품종 소량생산 체제로 전환되는 현 시점에서 저비용으로 신속하게 금형을 제작하기 위한 수단으로서 레이저 가공장치를 사용하는 기술이 주목받고 있다.In particular, in recent years, as the product life cycle is shortened and the competition for new product development and model change of the enterprise is intensified, the laser processing apparatus has been adopted and used in the processing of molds for product production. That is, the technology that uses a laser processing apparatus as a means for quickly manufacturing a mold at a low cost at the time of switching from a small quantity mass production system to a large quantity small quantity production system has been attracting attention.

종래의 레이저 가공장치(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저빔을 생성하는 광원부(11), 생성된 레이저빔을 반사시키는 반사미러(12), 반사된 레이저빔을 집광하는 집광소자(13)를 포함한다. 레이저빔은 집광소자(13)에 의해 가공용 레이저빔(L)으로 조절되어 대상물(1)에 주사된다. 이러한 레이저 가공장치(10)에 의해 금속제품의 절단, 용접 또는 금형제작을 수행하였다. 도면에서 미설명 부호 14는 작업대이다.As shown in FIG. 1, the conventional laser processing apparatus 10 includes a light source unit 11 for generating a laser beam, a reflection mirror 12 for reflecting the generated laser beam, and a light collecting element for condensing the reflected laser beam. (13). The laser beam is adjusted to the processing laser beam L by the light collecting element 13 and scanned on the object 1. The laser processing apparatus 10 was used to cut, weld or mold the metal product. Reference numeral 14 in the drawings is a work table.

그러나, 종래의 레이저 가공장치(10)에 의하면, 광원부(11)로부터 단일 파장의 레이저빔만을 생성할 수 있어, 가공 정밀도에 따라 복수의 단계, 예를 들면 황 삭(Rough Grinding)과 정삭(Finishing)으로 이루어지는 가공 공정에 동시에 대응할 수 없다는 문제가 있었다. 바꾸어 말하면, 가공 정밀도가 다른 복수의 공정에 대해서는 서로 다른 파장의 레이저빔을 발생시키는 광원부(11)가 구비된 복수의 레이저 장치(10)가 필요하였으며, 이에 따라 생산설비, 공정수, 작업공간 등의 면에서 불리하다는 지적이 있었다.However, according to the conventional laser processing apparatus 10, only a single wavelength laser beam can be generated from the light source unit 11, and according to the processing precision, a plurality of steps, for example, rough grinding and finishing There was a problem that it was not possible to cope with the machining process made of) at the same time. In other words, for a plurality of processes having different processing precisions, a plurality of laser devices 10 having light sources 11 for generating laser beams of different wavelengths were required. It was pointed out that it was disadvantageous.

따라서, 본 발명의 목적은 하나의 소스광원으로부터 복수의 가공용 레이저빔을 발생시킬 수 있는 레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser processing apparatus and a laser mold processing apparatus capable of generating a plurality of processing laser beams from one source light source.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 레이저빔을 생성하는 광원부와, 상기 생성된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서, 상기 광원부와 상기 가공부 사이에 위치하여 상기 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 구동되는 가변미러부와; 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하는 조화파 발생부와; 상기 조화파 발생부를 통과한 복수의 레이저빔을 서로 분리시키는 파장분리부; 및 상기 파장분리부에 의해 분리된 복수의 레이저빔으로부터 소정의 조화파 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 제2가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a laser processing apparatus comprising a light source unit for generating a laser beam, and a processing unit for receiving and adjusting the generated laser beam to scan the object, between the light source unit and the processing unit A variable mirror unit positioned at and driven to reflect or pass the laser beam; A harmonic wave generating unit for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit to generate at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam; A wavelength separation unit separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generation unit from each other; And a second processing unit which receives and adjusts a predetermined harmonic laser beam from the plurality of laser beams separated by the wavelength separation unit, and scans the target harmonic laser beam.

여기서, 상기 조화파 발생부는, 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 2차 조화파 레이저빔을 생성하는 2차 조화파 발생부와; 상기 2차 조화파 발생부를 통과한 레이저빔을 수신하여 3차 조화파 레이저빔을 생성하는 3차 조화파 발생부를 포함할 수도 있다.The harmonic wave generating unit may include a second harmonic wave generating unit configured to receive a laser beam reflected by the variable mirror unit to generate a second harmonic wave laser beam; It may include a third harmonic wave generator for receiving the laser beam passing through the second harmonic wave generator to generate a third harmonic wave laser beam.

그리고, 상기 파장분리부를 통과한 복수의 레이저빔 중 상기 소정의 조화파 레이저빔을 제외한 다른 레이저빔을 흡수하여 소멸시키는 빔흡수부를 더 포함할 수도 있다.The laser beam absorber may further include a beam absorbing unit for absorbing and extinguishing other laser beams other than the predetermined harmonic laser beam among the plurality of laser beams passing through the wavelength separation unit.

또한, 상기 가공부와 상기 제2가공부 중 적어도 하나는, 수신된 레이저빔의 빔사이즈를 확대시키는 빔익스팬더와, 상기 확대된 레이저빔의 주사방향을 조절하는 스캔헤드를 포함할 수도 있다.In addition, at least one of the processing unit and the second processing unit may include a beam expander for expanding the beam size of the received laser beam, and a scan head for adjusting the scanning direction of the enlarged laser beam.

또한, 상기 대상물을 고정 지지하여 상기 가공부와 상기 제2가공부 간을 왕복 이송시키는 작업대를 더 포함할 수도 있다.In addition, it may further include a worktable for fixedly holding the object to reciprocally transport between the processing unit and the second processing unit.

이 경우, 상기 작업대는 5축구동(X, Y, Z, RY, RZ)인 것으로 할 수도 있다.In this case, the worktable may be five-axis drive (X, Y, Z, R Y , R Z ).

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 레이저빔을 생성하는 광원부와, 상기 생성된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부를 포함하는 레이저 금형 가공장치에 있어서, 상기 광원부와 상기 가공부 사이에 위치하여 상기 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 왕복구동되는 가변미러부와; 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하는 조화파 발생부와; 상기 조화파 발생부를 통과한 복수의 레이저빔을 서로 분리시키는 파장분리부; 및 상기 파장분리부에 의해 분리된 복수의 레이저빔으로부터 소정의 조화파 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 제2가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 금형 가공장치를 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention, in the laser mold processing apparatus comprising a light source unit for generating a laser beam, and a processing unit for receiving and adjusting the generated laser beam to scan the object, the light source unit and the A variable mirror unit positioned between the processing units and reciprocally driven to reflect or pass the laser beam; A harmonic wave generating unit for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit to generate at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam; A wavelength separation unit separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generation unit from each other; And a second processing unit which receives and adjusts a predetermined harmonic laser beam from the plurality of laser beams separated by the wavelength separation unit, and scans the target harmonic laser beam.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저빔을 생성하는 광원부(110), 생성된 레이저빔을 반사시키는 반사미러(120), 반사된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부(140)를 포함한다.Laser processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, the light source unit 110 for generating a laser beam, a reflection mirror 120 for reflecting the generated laser beam, the reflected laser beam Receiving and adjusting the processing unit 140 for scanning to the object.

광원부(110)는, 예를 들면, Nd:YAG형 또는 Nd:YVO형 레이저소스로서 파장(λ)이 1064nm인 CW파(continuous wave) 레이저빔을 생성하도록 구비되며, 여기에 Q스위치소자를 더 구비함으로써 펄스파(pulse wave) 레이저빔을 생성하도록 할 수도 있다.The light source unit 110 is provided, for example, as a Nd: YAG or Nd: YVO laser source to generate a CW wave laser beam having a wavelength λ of 1064 nm, and further comprising a Q switch element. By providing a pulse wave (laser wave) laser beam may be generated.

가공부(140)는 반사미러(120)로부터 수신된 레이저빔의 빔사이즈를 확대시키는 빔익스팬더(141), 상기 확대된 레이저빔의 주사방향을 조절하여 대상물에 주사하는 스캔헤드(142)를 포함한다.The processing unit 140 includes a beam expander 141 that enlarges the beam size of the laser beam received from the reflection mirror 120, and a scan head 142 that scans the object by adjusting the scanning direction of the enlarged laser beam. do.

그리고, 레이저 가공장치(100)는 반사미러(120)와 가공부(140) 사이에 위치된 가변미러부(130)와, 조화파 발생부(150), 파장분리부(160), 제2가공부(180) 등을 더 포함한다.In addition, the laser processing apparatus 100 includes a variable mirror unit 130 positioned between the reflective mirror 120 and the processing unit 140, the harmonic wave generating unit 150, the wavelength separation unit 160, and the second processing unit. The unit 180 further includes.

가변미러부(130)는 광원부(110)로부터 생성되어 반사미러(120)에 의해 반사된 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 구동된다. 즉, 가변미러부(130)는 그 내부 에 설치된 가변미러(131)가 레이저빔을 반사시키는 반사위치(점선)와 상기 레이저빔을 통과시키는 통과위치(실선) 간을 왕복할 수 있도록 구동된다. 가변미러(131)의 왕복구동은 모터구동 또는 실린더구동 등의 방식에 의해 달성될 수 있다.The variable mirror unit 130 is driven to reflect or pass the laser beam generated from the light source unit 110 and reflected by the reflective mirror 120. That is, the variable mirror unit 130 is driven such that the variable mirror 131 installed therein can reciprocate between a reflection position (dotted line) reflecting the laser beam and a passing position (solid line) passing the laser beam. The reciprocating drive of the variable mirror 131 may be achieved by a motor drive or a cylinder drive.

이에 따라, 반사미러(120)에 의해 반사된 레이저빔은 반사위치(점선)에 위치한 가변미러(131)에 의해 반사되어 후술하는 조화파 발생부(150)로 전달되거나, 혹은 통과위치(실선)에 위치한 가변미러(131)에 의해 그대로 통과하여 가공부(140)로 전달된다.Accordingly, the laser beam reflected by the reflection mirror 120 is reflected by the variable mirror 131 positioned at the reflection position (dotted line) and transmitted to the harmonic wave generation unit 150 described later, or the passing position (solid line). Passed as it is by the variable mirror 131 located in the processing unit 140 is transmitted.

가공부(140)로 전달된 레이저빔은 광원부(110)에서 생성된 그대로의 파장(즉, 1064nm)으로 가공 대상물에 주사된다.The laser beam transmitted to the processing unit 140 is scanned on the object to be processed at a wavelength as it is generated by the light source unit 110 (that is, 1064 nm).

조화파 발생부(150)는 가변미러부(130)에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하기 위한 수단이다. 특히, 조화파 발생부(150)는 가변미러부(130)에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 2차 조화파 레이저빔(L1)을 생성하는 2차 조화파 발생부(151), 2차 조화파 발생부(151)를 통과한 레이저빔을 수신하여 3차 조화파 레이저빔(L2)을 생성하는 3차 조화파 발생부(152)를 포함할 수도 있다.The harmonic wave generator 150 is a means for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit 130 and generating at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam. In particular, the harmonic wave generation unit 150 receives the laser beam reflected by the variable mirror unit 130 to generate the secondary harmonic wave laser beam L 1 . The harmonic wave generator 151 may include a third harmonic wave generator 152 that receives the laser beam passing through the harmonic wave generator 151 and generates a third harmonic wave laser beam L 2 .

본 실시예에서, 2차 조화파 발생부(151)는 SHG 파장변환 결정(Second-Harmonic Generation Wavelength Conversion Crystal)으로서 입사된 레이저빔(파장: 1064nm)으로부터 파장이 532nm인 제2 조화파 레이저빔(L1)을 발생시키도록 기능한다.In the present embodiment, the second harmonic generator 151 is a second harmonic laser beam having a wavelength of 532 nm from the incident laser beam (wavelength: 1064 nm) as an SHG wavelength conversion crystal (SHG). L 1 ).

또한, 3차 조화파 발생부(152)는 THG 파장변환 결정(Third-Harmonic Generation Wavelength Conversion Crystal)으로서 2차 조화파 발생부(151)를 통과한 레이저빔(파장: 1064nm 및 532nm)으로부터 파장이 355nm인 제3 조화파 레이저빔(L2)을 발생시키도록 기능한다.In addition, the third harmonic generator 152 has a wavelength from a laser beam (wavelengths: 1064 nm and 532 nm) passing through the second harmonic generator 151 as a THG wavelength conversion crystal (THG). And generate a third harmonic laser beam L 2 of 355 nm.

이러한 SHG 또는 THG 파장변환 결정은, LBO(lithium triborate: LiB3O5), BBO(beta barium borate: beta BaB2O4) 등의 비선형 결정(nonlinear optical crystal)으로 이루어진다.The SHG or THG wavelength converting crystal is made of nonlinear optical crystals such as lithium triborate (LB 3 O 5 ) and beta barium borate (beta BaB 2 O 4 ).

또한, 상기 SHG 또는 THG 파장변환 결정의 출력파장은 온도에 따라 변화할 수 있으므로, 결정의 작동 온도를 일정하게 유지하기 위한 자동온도조절장치를 더 구비할 수도 있다.In addition, since the output wavelength of the SHG or THG wavelength conversion crystal may vary depending on temperature, a thermostat for maintaining a constant operating temperature of the crystal may be further provided.

결과적으로, 2차 조화파 발생부(151)와 3차 조화파 발생부(152)를 통과한 레이저빔은 총 3종류의 파장(즉, 1064nm, 532nm 및 355nm)으로 분화한다.As a result, the laser beam passing through the second harmonic generator 151 and the third harmonic generator 152 is differentiated into three kinds of wavelengths (that is, 1064 nm, 532 nm, and 355 nm).

조화파 발생부(150)는 상기에서와 같이 2개의 세부 조화파 발생부(151, 152)로 구비되어 2개의 분화된 파장(532nm 및 355nm)을 추가 생성할 수도 있으나, 필요에 따라서는 3개 이상의 세부 조화파 발생부로 구비되거나 단일의 세부 조화파 발생부(예를 들면 2차 조화파 발생부(151))만을 구비함으로써 원하는 파장의 레이저빔을 생성할 수도 있다.Harmonic wave generator 150 may be provided with two sub-harmonic wave generators 151 and 152 as described above to further generate two different wavelengths (532 nm and 355 nm), but if necessary, three It is also possible to generate a laser beam of a desired wavelength by being provided with the above-described detail harmonic generation unit or by providing only a single detail harmonic generation unit (for example, the second harmonic generation unit 151).

파장분리부(160)는 조화파 발생부(150)를 통과한 복수의 레이저빔을 파장 별로 분리시키는 기능을 담당한다. 파장분리부(160)로는 프리즘(prism), 회절격 자(diffraction grating) 등을 사용할 수 있다.The wavelength separator 160 is responsible for separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generator 150 for each wavelength. As the wavelength separator 160, a prism, a diffraction grating, or the like may be used.

파장분리부(160)로서 프리즘을 사용하는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 입사된 3개 파장의 레이저빔은 각각의 파장 별로 서로 다른 각도로 굴절하게 된다.When the prism is used as the wavelength separation unit 160, as shown in FIG. 2, the incident three laser beams are refracted at different angles for each wavelength.

본 실시예에서, 레이저빔 가공장치(100)는 파장분리부(160)로부터 분리된 파장(λ)이 355nm인 제3 조화파 레이저빔(L2)만을 입사받아 반사하기 위한 반사미러(170)와, 상기 제3 조화파 레이저빔(L2)을 제외한 다른 파장, 즉 1064nm 파장의 원 레이저빔(L0) 및 532nm 파장의 제2 조화파 레이저빔(L1)을 흡수하여 소멸시키는 빔흡수부(190)를 더 포함할 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the laser beam processing apparatus 100 may reflect the reflection mirror 170 for incident incident reflection of only the third harmonic laser beam L 2 having a wavelength λ of 355 nm separated from the wavelength separation unit 160. And a beam absorption absorbing and extinguishing other wavelengths other than the third harmonic laser beam L 2 , that is, the original laser beam L 0 having a wavelength of 1064 nm and the second harmonic laser beam L 1 having a wavelength of 532 nm. It may further include a portion 190.

여기서, 빔흡수부(190)로는 레이저빔 덤퍼(laser beam dumper)를 사용할 수도 있다.Here, a laser beam dumper may be used as the beam absorber 190.

반사미러(170)에서 반사된 제3 조화파 레이저빔(L2)은 제2가공부(180)에서 수신 및 조절되어 대상물에 주사된다.The third harmonic laser beam L 2 reflected by the reflective mirror 170 is received and controlled by the second processing unit 180 and scanned on the object.

본 실시예에서, 가공부(140) 및 제2가공부(180)는, 각각 수신된 레이저빔의 빔사이즈를 확대시키는 빔익스팬더(141, 181)와, 상기 확대된 레이저빔의 주사방향을 조절하는 스캔헤드(142, 182)를 포함할 수도 있다.In this embodiment, the processing unit 140 and the second processing unit 180, respectively, the beam expander (141, 181) to enlarge the beam size of the received laser beam, and adjusts the scanning direction of the enlarged laser beam Scanheads 142 and 182 may be included.

빔익스팬더(141, 181)에 의하면 각각 수신된 레이저빔의 스팟(spot) 사이즈를 대상물의 가공 정도에 따라 다양한 크기로 조절할 수 있으며, 필요한 경우에는 가공 대상물의 열처리를 수행하는데 사용할 수도 있다.According to the beam expanders 141 and 181, the spot size of the received laser beam can be adjusted to various sizes according to the degree of processing of the object, and if necessary, it can be used to perform heat treatment of the processing object.

스캔헤드(142, 182)는 각각 수신된 레이저빔의 수평위치를 조절하기 위한 X미러(143, 183) 및 Y미러(144, 184), 그리고 레이저빔의 초점거리를 보상하기 위한 fθ렌즈(145, 185)를 포함한다.The scanheads 142 and 182 are X mirrors 143 and 183 and Y mirrors 144 and 184 for adjusting the horizontal position of the received laser beam, respectively, and an fθ lens 145 for compensating the focal length of the laser beam. , 185).

작업 대상물은 스캔헤드(142, 182)에 의해 주사가능한 영역 내부에 위치되며, 스캔헤드(142, 182)의 레이저빔 주사 각도는 X미러(143, 183), Y미러(144, 184) 및 fθ렌즈(145, 185)의 조절을 통해 달성된다.The workpiece is positioned inside the scannable area by the scanheads 142 and 182, and the laser beam scanning angles of the scanheads 142 and 182 are X mirrors 143 and 183, Y mirrors 144 and 184 and fθ. This is accomplished through the adjustment of lenses 145 and 185.

한편, 본 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는, 작업 대상물의 고정 지지 및 이송을 위해 5축구동(X, Y, Z, RY, RZ)의 작업대(1100)를 더 포함할 수도 있다.On the other hand, the laser processing apparatus 100 according to the present embodiment, may further include a worktable 1100 of 5-axis drive (X, Y, Z, R Y , R Z ) for fixed support and transport of the workpiece. have.

작업대(1100)는 자기력, 클램프 등을 통해 대상물을 최상단에 고정 지지하며, X축구동에 의해 상기 고정 지지된 대상물을 가공부(140)와 제2가공부(180) 간 왕복 이송시킨다.The work table 1100 is fixedly supports the object at the top end through a magnetic force, a clamp, etc., and reciprocally transfers the object being fixedly supported by the X-axis drive between the processing unit 140 and the second processing unit 180.

이 밖에도, 작업대(1100)는 Y축구동 및 Z축구동을 통해 대상물을 종방향 및 수직방향으로 이송시킬 수 있으며, RY축구동 또는 RZ축구동을 통해 대상물을 종방향(Y방향)을 중심으로 회전시키거나 수직방향(Z방향)을 중심으로 회전시킬 수 있다.In addition, the worktable 1100 may transfer the object in the longitudinal direction and the vertical direction through the Y-axis drive and the Z-axis drive, and the object in the longitudinal direction (Y direction) through the R Y soccer drive or the R Z soccer drive. It can be rotated about the center or about the vertical direction (Z direction).

이와 같은 작업대(1100)에 의할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, RY축구동을 통해 대상물(1)을 회전시킴으로써 기존의 3축구동(X, Y, Z) 방식의 작업대로는 가공하기 곤란하였던 모서리 부분의 가공까지 원활히 수행될 수 있다는 이점이 있다.In the case of the work table 1100, as shown in Figure 3, by rotating the object (1) through the R Y soccer dong machining the workbench of the conventional three-axis drive (X, Y, Z) method There is an advantage that can be smoothly performed until the machining of the corner portion, which was difficult to do.

이상과 같은 레이저 가공장치(100)에 의하면, 작업 대상물은 1차적으로 가공부(140) 아래에 위치되어, 광원부(110), 반사미러(120), 빔익스팬더(141) 및 스캔헤드(142)로 이어지는 제1 광경로를 통해 주사되는 파장 1064nm의 레이저빔(L0)에 의해 황삭(rough grinding) 가공된다.According to the laser processing apparatus 100 as described above, the work object is primarily located below the processing unit 140, and thus the light source unit 110, the reflection mirror 120, the beam expander 141, and the scan head 142. Rough grinding is performed by a laser beam L 0 having a wavelength of 1064 nm which is scanned through a first optical path leading to.

그리고나서, 상기 대상물이 2차적으로 제2가공부(180) 아래에 위치된 후, 가변미러부(130)의 구동으로 가변미러(131)가 레이저빔(L0)을 중간에서 차단 및 반사시킴으로써 광원부(110), 반사미러(120), 가변미러(131), 조화파 발생부(150), 파장분리부(160), 반사미러(170), 제2가공부(180)로 이어지는 제2 광경로를 통해 주사되는 파장 355nm의 제3 조화파 레이저빔(L2)에 의해 정삭(finishing) 가공된다.Then, after the object is secondly positioned below the second processing unit 180, the variable mirror 131 is driven by the variable mirror unit 130 to block and reflect the laser beam L 0 in the middle. Second sight that leads to the light source unit 110, the reflection mirror 120, the variable mirror 131, harmonic wave generation unit 150, the wavelength separation unit 160, the reflection mirror 170, the second processing unit 180 Finishing is performed by the third harmonic laser beam L 2 having a wavelength of 355 nm scanned through the furnace.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공장치(100)는 스캔헤드(142, 182)의 조절에 의한 레이저빔의 스팟 조절 등을 통해 대상물의 절단, 천공, 용접, 열처리, 표면개질 등의 작업에도 이용될 수 있다.In addition, the laser processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, such as cutting, drilling, welding, heat treatment, surface modification, etc. of an object through spot adjustment of the laser beam by adjusting the scan heads 142 and 182. It can also be used.

한편, 상술한 바와 같은 레이저 가공장치(100)는 작업 대상물에 따라서는 금형의 가공을 위한 레이저 금형 가공장치로도 사용될 수 있음은 물론이다.On the other hand, the laser processing apparatus 100 as described above may be used as a laser mold processing apparatus for the processing of the mold, depending on the object of course.

특히, 이와 같은 레이저 금형 가공장치에 의해 금형을 가공할 경우에는 저비용으로 신속하게 금형제작이 가능해짐에 따라 제품의 소량 생산에 적합하다는 이점이 있다. 물론, 기존의 금형 제작방식에 의할 때 발생하였던 폐 윤활제의 발생 문제가 해소됨으로써 환경오염을 예방할 수 있다는 이점도 있다.In particular, in the case of processing a mold by the laser mold processing apparatus as described above, there is an advantage that it is suitable for producing a small amount of the product as the mold can be quickly manufactured at low cost. Of course, there is also an advantage that the environmental pollution can be prevented by eliminating the problem of the waste lubricant generated when the conventional mold production method.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치에 의하면, 가변미러부, 조화파 발생부, 파장분리부 및 제2가공부에 의해, 가공 정밀도에 따라 하나의 소스광원으로부터 복수의 레이저빔을 순차 발생시킬 수 있다.As described above, according to the laser processing apparatus and the laser mold processing apparatus according to the present invention, the variable mirror portion, the harmonic wave generating portion, the wavelength separation portion, and the second processing portion are provided from a plurality of source light sources according to the processing precision. Can generate laser beams sequentially.

또한, 본 발명에 따른 레이저 가공장치 및 레이저 금형 가공장치에 의하면, 5축구동 방식의 작업대에 의해 대상물의 모서리 부분의 가공이 원활히 수행될 수 있다.In addition, according to the laser processing apparatus and the laser mold processing apparatus according to the present invention, the work of the corner portion of the object by the 5-axis drive system can be smoothly performed.

Claims (7)

레이저빔을 생성하는 광원부와, 상기 생성된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부를 포함하는 레이저 가공장치에 있어서,In the laser processing apparatus comprising a light source unit for generating a laser beam, and a processing unit for receiving and adjusting the generated laser beam to scan the object, 상기 광원부와 상기 가공부 사이에 위치하여 상기 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 구동되는 가변미러부와;A variable mirror unit positioned between the light source unit and the processing unit and driven to reflect or pass the laser beam; 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하는 조화파 발생부와;A harmonic wave generating unit for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit to generate at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam; 상기 조화파 발생부를 통과한 복수의 레이저빔을 서로 분리시키는 파장분리부; 및A wavelength separation unit separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generation unit from each other; And 상기 파장분리부에 의해 분리된 복수의 레이저빔으로부터 소정의 조화파 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 제2가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a second processing unit which receives and adjusts a predetermined harmonic laser beam from the plurality of laser beams separated by the wavelength separation unit, and scans the target harmonic laser beam. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 조화파 발생부는,The harmonic wave generating unit, 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 2차 조화파 레이저빔을 생성하는 2차 조화파 발생부와;A second harmonic wave generator for receiving a laser beam reflected by the variable mirror part to generate a second harmonic wave laser beam; 상기 2차 조화파 발생부를 통과한 레이저빔을 수신하여 3차 조화파 레이저빔을 생성하는 3차 조화파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a third harmonic generator for receiving a laser beam passing through the second harmonic generator to generate a third harmonic laser beam. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 파장분리부를 통과한 복수의 레이저빔 중 상기 소정의 조화파 레이저빔을 제외한 다른 레이저빔을 흡수하여 소멸시키는 빔흡수부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a beam absorbing unit for absorbing and extinguishing other laser beams other than the predetermined harmonic laser beam among the plurality of laser beams passing through the wavelength separation unit. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가공부와 상기 제2가공부 중 적어도 하나는, 수신된 레이저빔의 빔사이즈를 확대시키는 빔익스팬더와, 상기 확대된 레이저빔의 주사방향을 조절하는 스캔헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.At least one of the processing unit and the second processing unit includes a beam expander for enlarging the beam size of the received laser beam, and a scan head for adjusting the scanning direction of the enlarged laser beam. Device. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 대상물을 고정 지지하여 상기 가공부와 상기 제2가공부 간을 왕복 이송시키는 작업대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.And a worktable for fixedly supporting the object to reciprocally transfer the processing unit and the second processing unit. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 작업대는 5축구동(X, Y, Z, RY, RZ)인 것을 특징으로 하는 레이저 가공장치.The work table is a laser processing apparatus, characterized in that the five-axis drive (X, Y, Z, R Y , R Z ). 레이저빔을 생성하는 광원부와, 상기 생성된 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 가공부를 포함하는 레이저 금형 가공장치에 있어서,In the laser mold processing apparatus comprising a light source unit for generating a laser beam, and a processing unit for receiving and adjusting the generated laser beam to scan the object, 상기 광원부와 상기 가공부 사이에 위치하여 상기 레이저빔을 반사 또는 통과시키도록 왕복구동되는 가변미러부와;A variable mirror unit positioned between the light source unit and the processing unit and reciprocally driven to reflect or pass the laser beam; 상기 가변미러부에 의해 반사된 레이저빔을 수신하여 상기 레이저빔과 파장이 다른 하나 이상의 조화파 레이저빔을 생성하는 조화파 발생부와;A harmonic wave generating unit for receiving the laser beam reflected by the variable mirror unit to generate at least one harmonic laser beam having a wavelength different from that of the laser beam; 상기 조화파 발생부를 통과한 복수의 레이저빔을 서로 분리시키는 파장분리부; 및A wavelength separation unit separating the plurality of laser beams passing through the harmonic wave generation unit from each other; And 상기 파장분리부에 의해 분리된 복수의 레이저빔으로부터 소정의 조화파 레이저빔을 수신 및 조절하여 대상물에 주사하는 제2가공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 금형 가공장치.And a second processing unit which receives and adjusts a predetermined harmonic laser beam from the plurality of laser beams separated by the wavelength separation unit, and scans the target harmonic laser beam.
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