KR101972075B1 - Laser irradiation unit, and laser marking apparatus - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a laser irradiation unit and a laser engraving apparatus and, more specifically, to a laser irradiation unit and a laser engraving apparatus including the same, wherein the laser irradiation unit can vary an area of a beam while constantly maintaining a focal length. Moreover, the laser irradiation unit comprises: a light receiving unit disposed at a front end and connected to predetermined cables to receive beams supplied from external light sources; a nozzle unit disposed at a rear end and irradiating the beams to the outside; an optical module arranged between the light receiving unit and a laser nozzle and including a plurality of lenses; and a unit housing in which the optical module is included.

Description

Translated fromKorean

레이저 조사 유닛 및 레이저 각인 장치{LASER IRRADIATION UNIT, AND LASER MARKING APPARATUS}LASER IRRADIATION UNIT, AND LASER MARKING APPARATUS}

본 발명은 레이저 조사 유닛 및 레이저 각인 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전단에 배치되며 소정의 케이블과 연결되어 외부 광원에서 공급되는 빔이 수광되는 수광부, 후단에 배치되며 외부로 빔을 조사하는 노즐부, 상기 수광부와 상기 레이저 노즐 사이에 구비되며 복수 개의 렌즈를 포함하는 광학 모듈, 및 상기 광학 모듈이 내장되는 유닛 하우징을 포함하며, 초점거리를 동일하게 유지하면서 빔의 면적을 가변시킬 수 있는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치를 제공하는 데 있다.The present invention relates to a laser irradiation unit and a laser engraving device, and more particularly, is disposed at the front end and connected to a predetermined cable, the light receiving unit receiving the beam supplied from an external light source, the rear end is arranged to irradiate the beam to the outside An optical module is provided between the nozzle unit, the light receiving unit, and the laser nozzle, and includes a plurality of lenses, and a unit housing in which the optical module is built, and can change the area of the beam while maintaining the same focal length. The present invention provides a laser engraving device including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit.

차량의 차체에는 소정의 차대번호(VIN : Vehicle Identification Number)가 각인된다. 차대번호는 제품의 생산관리 및 이력관리를 위하여 각인되는 것으로서, 생산국가, 제작사, 차종 등을 나타내는 알파벳 및 숫자로 구성된다.A predetermined vehicle identification number (VIN) is imprinted on the vehicle body. The chassis number is imprinted for the production management and the history management of the product, and is composed of alphabets and numbers representing the country of origin, the manufacturer, and the vehicle model.

이러한 차대번호의 각인을 위해, 펄스 레이저를 이용한 레이저 각인 장치가 사용되고 있다. 도 1 과 같이, 종래의 레이저 각인 장치는 소정의 펄스 레이저 발생부(P)에서 생성된 레이저 빔을 전달받아서 소정의 노즐을 통해 타겟(T)에 대해 각인 공정을 수행하는 레이저 조사 유닛(Q)과, 상기 레이저 조사 유닛(Q)을 이동시켜서 문자가 각인되도록 하는 다관절 매니퓰레이터(R) 장치를 포함한다.For the marking of such a chassis number, a laser engraving device using a pulse laser is used. As shown in FIG. 1, the conventional laser marking device receives a laser beam generated by a predetermined pulse laser generator P and performs a marking process on a target T through a predetermined nozzle. And a multi-joint manipulator (R) device for moving the laser irradiation unit Q to cause a character to be engraved.

종래 기술에 따르면, 레이저 각인 장치를 이용하여 각인을 수행할 때, 레이저 빔의 크기를 가변시키고자 할 때, 레이저 빔의 초점거리가 일정하게 유지되지 않음으로써, 작동 제어가 어려운 문제가 있었다. 이는 광학적으로, 빔의 초점거리와 빔의 크기는 서로 영향을 받기 때문이다.According to the prior art, when performing the stamping using the laser engraving device, when the size of the laser beam is to be changed, the focal length of the laser beam is not kept constant, there is a problem that operation control is difficult. This is because optically, the focal length of the beam and the size of the beam are influenced by each other.

또한, 각인 과정에서 발생하는 각종 미세한 입자로 이루어지는 스패터(spatter)에 의해서, 레이저 각인 장치 내의 각종 장치가 오염되거나 손상되는 문제도 발생하였다. 특히, 각인 대상물에 대해서 레이저 빔을 조사하는 노즐, 또는 각인 대상물과 노즐 사이의 거리를 측정하는 거리 센서 등이 쉽게 오염되어, 각인이 비정상적으로 이루어지거나, 또는 운영 비용이 증가하는 문제가 발생하였다.In addition, a problem is caused that various devices in the laser engraving device are contaminated or damaged by a spatter made of various fine particles generated during the marking process. In particular, a nozzle for irradiating a laser beam to a marking object or a distance sensor for measuring the distance between the marking object and the nozzle is easily contaminated, resulting in abnormal marking or an increase in operating costs.

또한, 레이저 빔이 정상적인 출력을 갖는지 확인하기 어려워서, 각인이 비정상적으로 이루어지는 문제도 발생하였다.In addition, it is difficult to confirm whether or not the laser beam has a normal output, causing a problem that the stamping is abnormal.

등록특허 10-1709566호Patent Registration 10-1709566

본 발명의 기술적 과제는, 초점거리를 동일하게 유지하면서 빔의 면적을 가변시킬 수 있는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a laser engraving apparatus including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit capable of varying an area of a beam while maintaining the same focal length.

본 발명의 또 다른 과제는, 각인 과정에서 발생하는 스패터(spatter)에 의해서, 레이저 각인 장치 내의 각종 장치가 오염되거나 손상되는 것이 방지되는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치를 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a laser engraving apparatus including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit in which various devices in the laser marking apparatus are prevented from being contaminated or damaged by a spatter generated during the marking process. There is.

본 발명의 또 다른 과제는, 레이저 빔의 출력을 편리하게 확인할 수 있는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a laser engraving device including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit which can conveniently check the output of the laser beam.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 조사 유닛은, 레이저 각인 장치에 사용되는 레이저 조사 유닛으로서, 전단에 배치되며 소정의 케이블과 연결되어 외부 광원에서 공급되는 빔이 수광되는 수광부, 후단에 배치되며 외부로 빔을 조사하는 노즐부, 상기 수광부와 상기 레이저 노즐 사이에 구비되며 복수 개의 렌즈를 포함하는 광학 모듈, 및 상기 광학 모듈이 내장되는 유닛 하우징을 포함하며,In order to achieve the above object, the laser irradiation unit according to the present invention is a laser irradiation unit used in the laser engraving device, disposed in the front end and connected to a predetermined cable, the light receiving portion, the rear end is received by the beam supplied from an external light source A nozzle unit disposed to be disposed to irradiate a beam to the outside, an optical module provided between the light receiving unit and the laser nozzle and including a plurality of lenses, and a unit housing in which the optical module is embedded,

상기 광학 모듈은, 상기 노즐부를 통과하여 조사되는 레이저 빔의 초점 거리를 일정하게 유지한 상태에서 상기 초점 거리 위치에서의 빔 사이즈를 가변할 수 있게 구성된다.The optical module is configured to be able to vary the beam size at the focal length position while keeping the focal length of the laser beam irradiated through the nozzle portion constant.

바람직하게는, 상기 광학 모듈은, 상기 수광부와 인접하게 배치된 전방 렌즈 유닛, 상기 전방 렌즈 유닛의 후방에 배치되는 후방 렌즈 유닛, 및 상기 전방 렌즈 유닛과 후방 렌즈 유닛 사이에 배치되는 가변 렌즈 유닛을 포함하며, 상기 가변 렌즈 유닛은 상기 후방 렌즈 유닛으로 입사하는 빔의 면적을 가변시키게 구성된다.Preferably, the optical module includes a front lens unit disposed adjacent to the light receiving unit, a rear lens unit disposed behind the front lens unit, and a variable lens unit disposed between the front lens unit and the rear lens unit. And the variable lens unit is configured to vary an area of a beam incident to the rear lens unit.

바람직하게는, 상기 광학 모듈은, 평행광을 생성하는 제1 렌즈 유닛, 상기 제1 렌즈의 후방에 배치되며 소정의 초점 거리를 갖고 빔을 집광하는 제2 렌즈 유닛, 상기 제2 렌즈 유닛 후방에 배치되는 가변 렌즈 유닛, 상기 가변 렌즈 유닛의 후방에 배치되며 평행광을 생성하는 제3 렌즈 유닛, 및 상기 제3 렌즈 유닛의 후방에 배치되며 소정의 초점 거리를 갖고 빔을 집광하는 제4 렌즈 유닛을 포함하며, 상기 가변 렌즈 유닛은 상기 제3 렌즈 유닛으로 입사하는 빔의 면적을 가변시킨다.Preferably, the optical module includes a first lens unit for generating parallel light, a second lens unit arranged behind the first lens and having a predetermined focal length, and collecting a beam, behind the second lens unit. A variable lens unit arranged behind, a third lens unit arranged behind the variable lens unit to generate parallel light, and a fourth lens unit arranged behind the third lens unit and condensing the beam with a predetermined focal length The variable lens unit may vary an area of a beam incident to the third lens unit.

바람직하게는, 상기 가변 렌즈 유닛은, 상기 제2 렌즈 유닛과 상기 제3 렌즈 유닛 사이에서 위치 이동 가능한 렌즈를 포함하여, 상기 제2 렌즈 유닛과 상기 가변 렌즈 유닛 사이의 거리 및 상기 가변 렌즈 유닛과 상기 제3 렌즈 유닛 사이의 거리가 가변한다.Preferably, the variable lens unit includes a lens that is positionally movable between the second lens unit and the third lens unit, and the distance between the second lens unit and the variable lens unit and the variable lens unit; The distance between the third lens units is variable.

바람직하게는, 상기 노즐부는 테프론 재질로 구성되며, 탈착 가능하게 구성된다.Preferably, the nozzle portion is made of Teflon material, is configured to be removable.

바람직하게는, 검사부를 더 포함하되, 상기 검사부는, 상기 유닛 하우징 내에 배치되되 상기 광학 모듈을 통과하는 빔 경로 상에 배치되며, 소정의 투과율 및 반사율을 갖는 미러, 및 상기 미러에서 반사되는 빔을 포착하여 빔의 세기를 판독하는 파워 센서를 포함한다.Preferably, the inspection unit further comprises an inspection unit, the inspection unit is disposed on the beam path passing through the optical module disposed in the unit housing, the mirror having a predetermined transmittance and reflectance, and the beam reflected from the mirror And a power sensor that captures and reads the intensity of the beam.

바람직하게는, 상기 검사부는, 상기 유닛 하우징에 구비되며 상기 미러가 탑재되는 탑재부를 포함한다.Preferably, the inspection unit includes a mounting portion provided in the unit housing and on which the mirror is mounted.

본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 각인 장치는, 레이저 조사 유닛; 상기 레이저 조사 유닛이 내부에 탑재되는 아우터 커버; 및 거리 측정 장치;를 포함하며, 상기 거리 측정 장치는, 상기 아우터 커버의 하부에 배치되어 각인 대상물과 레이저 조사 유닛 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 센서, 상기 거리 측정 센서를 보호하며 광 투과성 재질로 구성되는 보호 윈도우, 및 상기 보호 윈도우의 하부를 선택적으로 커버하도록 개폐가능한 보호 커버를 포함한다.Laser engraving device according to an embodiment of the present invention, the laser irradiation unit; An outer cover on which the laser irradiation unit is mounted; And a distance measuring device, wherein the distance measuring device includes a distance measuring sensor disposed under the outer cover to measure a distance between an imprinted object and a laser irradiation unit, and protecting the distance measuring sensor with a light transmissive material. A protective window configured, and a protective cover openable to selectively cover a lower portion of the protective window.

바람직하게는, 에어 커튼 장치;를 더 포함하며, 상기 에어 커튼 장치는 노즐부가 위치하는 방향으로 에어를 분사하는 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 위치가 가변하도록 하는 연결부를 포함한다.Preferably, the apparatus further comprises an air curtain device, wherein the air curtain device includes a nozzle body for injecting air in a direction in which the nozzle part is located, and a connection part for changing the position of the nozzle body.

본 발명에 따라서, 초점거리를 동일하게 유지하면서 빔의 면적을 가변시킬 수 있는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치가 제공될 수 있다. 특히, 레이저 조사 유닛 내의 렌즈 유닛을 최적으로 구성함으로써, 초점에서의 빔의 균일도를 일정하게 유지하는 상태로, 초점거리를 동일하게 유지함과 동시에 빔의 면적을 가변시킬 수 있다.According to the present invention, a laser engraving device including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit capable of varying the area of the beam while keeping the focal length the same can be provided. In particular, by optimally configuring the lens unit in the laser irradiation unit, it is possible to change the area of the beam while maintaining the same focal length while maintaining uniformity of the beam at the focus.

또한, 본 발명에 의해서, 각인 과정에서 발생하는 스패터(spatter)에 의해서, 레이저 각인 장치 내의 각종 장치가 오염되거나 손상되는 것이 방지되는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present invention, a laser engraving apparatus including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit in which various devices in the laser marking apparatus are prevented from being contaminated or damaged by a spatter generated during the marking process can be provided. have.

아울러, 본 발명에 의해서, 레이저 빔의 출력을 편리하게 확인할 수 있는 레이저 조사 유닛 및 레이저 조사 유닛을 포함한 레이저 각인 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to the present invention, a laser engraving apparatus including a laser irradiation unit and a laser irradiation unit capable of conveniently checking the output of a laser beam may be provided.

도 1은 종래 기술에 의한 레이저 각인 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명에 의한 레이저 각인 장치의 전체 형상을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명에 의한 레이저 각인 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명에 의한 레이저 조사 유닛을 나타낸 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 유닛의 광학 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6 및 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 모듈의 작동을 나타낸 도면이다.
도 8 은 렌즈에 입사하는 빔과, 렌즈를 통과한 빔의 초점 거리에서의 면적 간의 관계를 나타낸 것이다.
도 9 내지 12 도는 동일한 초점 거리에서, 빔의 면적, 및 빔의 세기 분포를 나타낸 도면이다.
도 13 및 14 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 유닛의 검사부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 15 및 16 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 각인 장치의 거리 측정 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 17 은 에어 커튼 장치의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of a laser engraving device according to the prior art.
2 is a view showing the overall shape of the laser engraving device according to the present invention.
3 is a view showing the internal structure of the laser engraving device according to the present invention.
4 is a view showing a laser irradiation unit according to the present invention.
5 is a view showing the structure of an optical module of a laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views showing the operation of the optical module according to an embodiment of the present invention.
8 shows the relationship between the area of the beam incident on the lens and the focal length of the beam passing through the lens.
9 to 12 are diagrams showing the area of the beam and the intensity distribution of the beam at the same focal length.
13 and 14 are views showing the structure of the inspection unit of the laser irradiation unit according to an embodiment of the present invention.
15 and 16 are views showing the structure of the distance measuring device of the laser engraving device according to an embodiment of the present invention.
17 is a view showing the structure of an air curtain device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 예시적인 것으로 어떤 식으로든 본 발명을 제한하는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This example is illustrative and does not limit the invention in any way.

도 2 는 본 발명에 의한 레이저 각인 장치(20)의 전체 형상을 나타낸 도면이고, 도 3 은 본 발명에 의한 레이저 각인 장치(20)의 내부 구조를 나타낸 도면이며, 도 4 는 본 발명에 의한 레이저 조사 유닛(10)을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the overall shape of thelaser engraving device 20 according to the present invention, Figure 3 is a view showing the internal structure of thelaser marking device 20 according to the present invention, Figure 4 is a laser according to the present invention It is a figure which showed theirradiation unit 10. FIG.

먼저, 본 발명에 따른 레이저 조사 유닛(10)을 포함한 레이저 각인 장치(20)에 대해서 설명한다.First, thelaser engraving device 20 including thelaser irradiation unit 10 according to the present invention will be described.

본 발명에 따른 레이저 각인 장치(20)는, 레이저 조사 유닛(10); 레이저 조사 유닛(10)이 내부에 탑재되는 아우터 커버(22)를 포함한다. 아울러, 거리 측정 장치(300), 및 에어 커튼 장치(400)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 거리 측정 장치(300)는, 아우터 커버의 하부에 배치되어 각인 대상물과 레이저 조사 유닛(10) 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 센서(310)와, 상기 거리 측정 센서(310)를 보호하는 보호 윈도우(320); 및 보호 윈도우(320)의 하부를 선택적으로 커버하도록 개폐가능한 보호 커버(330);를 포함할 수 있다.Thelaser engraving device 20 according to the present invention, thelaser irradiation unit 10; Thelaser irradiation unit 10 includes anouter cover 22 mounted therein. In addition, the distance measuringdevice 300 and theair curtain device 400 may be included. In this case, thedistance measuring device 300 is disposed below the outer cover to protect thedistance measuring sensor 310 and thedistance measuring sensor 310 to measure the distance between the imprinted object and thelaser irradiation unit 10. Aprotective window 320; And aprotective cover 330 openable to selectively cover a lower portion of theprotective window 320.

레이저 조사 유닛(10)은 아우터 커버(22) 내에 탑재된다. 아우터 커버(22)는 레이저 각인 장치(20)의 외관을 구성한다. 아우터 커버(22) 내부에는 상기 레이저 조사 유닛(10)이 탑재될 수 있다. 아우터 커버(22) 내에는 레이저 조사 유닛(10)을 위치 이동시킬 수 있는 소정의 액츄에이터가 구비될 수 있다. 아울러, 아우터 커버(22)는 소정의 다관절 매니퓰레이터(30)와 연결되어 변위될 수 있다. 아우터 커버(22)는 내스패터 성질을 갖도록 SUS 재질로 구성되며, 테프론 코팅을 가질 수 있다.Thelaser irradiation unit 10 is mounted in theouter cover 22. Theouter cover 22 constitutes an outer appearance of thelaser engraving device 20. Thelaser irradiation unit 10 may be mounted inside theouter cover 22. Theouter cover 22 may be provided with a predetermined actuator capable of moving thelaser irradiation unit 10 in position. In addition, theouter cover 22 may be connected to and displaced with a predetermined articulatedmanipulator 30. Theouter cover 22 is made of SUS material to have a spatter resistance, and may have a Teflon coating.

거리 측정 장치(300) 및 에어 커튼 장치(400)에 대해서는 아래에서 상세히 설명한다.The distance measuringdevice 300 and theair curtain device 400 will be described in detail below.

이하에서는, 본 발명에 따른 레이저 조사 유닛(10)에 대해서 설명한다.Hereinafter, thelaser irradiation unit 10 which concerns on this invention is demonstrated.

본 발명에 따른 레이저 조사 유닛(10)은, 레이저 각인 장치(20)에 사용되는 레이저 조사 유닛(10)으로서, 수광부(12), 노즐부(14), 광학 모듈(100), 및 유닛 하우징(16)을 포함하여 구성될 수 있다. 아울러, 바람직하게는, 검사부(200)를 더 포함할 수 있다.Thelaser irradiation unit 10 according to the present invention is alaser irradiation unit 10 used in thelaser engraving device 20, and includes alight receiving unit 12, anozzle unit 14, anoptical module 100, and a unit housing ( 16) can be configured to include. In addition, preferably, theinspection unit 200 may further include.

수광부(12)는 레이저 조사 유닛(10)의 전단에 배치된다. 수광부(12)는 외부의 광원과 연결됨으로써, 외부에서 발생하는 빔을 후술하는 광학 모듈(100)로 제공할 수 있는 부재이다. 예컨대, 수광부(12)는 소정의 광 케이블(L)이 연결될 수 있는 케이블 연결 부재일 수 있다.Thelight receiving portion 12 is disposed at the front end of thelaser irradiation unit 10. Thelight receiving unit 12 is a member that can be provided to theoptical module 100 to be described later by connecting the external light source, the beam generated from the outside. For example, thelight receiver 12 may be a cable connection member to which a predetermined optical cable L may be connected.

노즐부(14)는 레이저 조사 유닛(10)의 후단에 배치되어, 광학 모듈(100)을 통과한 빔을 각인 대상물에 조사시킬 수 있는 부재이다. 노즐부(14)는 반드시 광학 모듈(100)과 별개로 구성되지 않으며, 광학 모듈(100)의 일 부분과 결합된 구성을 가질 수도 있다.Thenozzle part 14 is a member which is arrange | positioned at the rear end of thelaser irradiation unit 10, and can irradiate the marking object to the beam which passed theoptical module 100. FIG. Thenozzle unit 14 is not necessarily configured separately from theoptical module 100 and may have a configuration combined with a portion of theoptical module 100.

바람직하게는, 노즐부(14)는 내열성과 내부식성 및 내마찰성이 있는 테프론 재질로 구성되며, 탈착 가능한 구성을 가질 수 있다. 따라서, 내스패터(spatter)성을 가질 수 있다.Preferably, thenozzle unit 14 is made of Teflon material having heat resistance, corrosion resistance, and friction resistance, and may have a detachable configuration. Therefore, it may have spatter resistance.

광학 모듈(100)은 수광부(12)와 노즐부(14) 사이에 배치되며, 복수 개의 렌즈를 포함하는 장치이다. 광학 모듈(100)은 레이저 조사 유닛(10)의 외관을 구성하는 유닛 하우징(16) 내에 내장된다.Theoptical module 100 is disposed between thelight receiving unit 12 and thenozzle unit 14, and is an apparatus including a plurality of lenses. Theoptical module 100 is embedded in theunit housing 16 constituting the appearance of thelaser irradiation unit 10.

광학 모듈(100)은 상기 수광부(12)와 상기 레이저 노즐 사이에 구비되며 복수 개의 렌즈를 포함한다. 광학 모듈(100)은, 상기 노즐부(14)를 통과하여 조사되는 레이저 빔의 초점 거리가 일정하게 유지되며 상기 초점 거리 위치에서 빔 사이즈를 가변할 수 있게 구성된다.Theoptical module 100 is provided between thelight receiving unit 12 and the laser nozzle and includes a plurality of lenses. Theoptical module 100 is configured to maintain a constant focal length of the laser beam irradiated through thenozzle unit 14 and to vary the beam size at the focal length position.

유닛 하우징(16)은 레이저 조사 유닛(10)의 외관을 구성하며, 내부에 상기 광학 모듈(100)이 내장될 수 있게 구성된다. 유닛 하우징(16)의 전단에는 상기 수광부(12)가 구비되며, 후단에는 상기 노즐부(14)가 구비된다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 수광부(12)에는 소정의 광 케이블이 연결될 수 있으며, 상기 노즐부(14)는 유닛 하우징(16)으로부터 탈착 가능하여 교체 가능한 구성을 가질 수 있다.Theunit housing 16 constitutes an exterior of thelaser irradiation unit 10, and is configured such that theoptical module 100 may be embedded therein. Thelight receiving part 12 is provided at the front end of theunit housing 16, and thenozzle part 14 is provided at the rear end thereof. As described above, a predetermined optical cable may be connected to thelight receiving unit 12, and thenozzle unit 14 may be detachable from theunit housing 16 and have a replaceable configuration.

이하에서는 광학 모듈(100)에 대해서 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, theoptical module 100 will be described in more detail.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 유닛(10)의 광학 모듈(100)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 6 및 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학 모듈(100)의 작동을 나타낸 도면이다. 아울러, 도 8 은 렌즈에 입사하는 빔과, 렌즈를 통과한 빔의 초점 거리에서의 면적 간의 관계를 나타낸 것이다.5 is a view showing the structure of theoptical module 100 of thelaser irradiation unit 10 according to an embodiment of the present invention, Figures 6 and 7 is the operation of theoptical module 100 according to an embodiment of the present invention Is a diagram illustrating. 8 shows the relationship between the area of the beam incident on the lens and the focal length of the beam passing through the lens.

도면에 도시된 바와 같이, 광학 모듈(100)은 복수 개의 렌즈를 포함하여 구성되며, 상기 렌즈가 상기 설명한 유닛 하우징(16) 내에 배치될 수 있다.As shown in the figure, theoptical module 100 includes a plurality of lenses, and the lenses may be disposed in theunit housing 16 described above.

예컨대, 크게 분류하여, 광학 모듈(100)은 전방 렌즈 유닛(A)과, 후방 렌즈 유닛(B), 및 상기 전방 렌즈 유닛(A)과 후방 렌즈 유닛(B) 사이에 배치되는 가변 렌즈 유닛(C)을 포함하여 구성될 수 있다.For example, largely classified, theoptical module 100 includes a front lens unit A, a rear lens unit B, and a variable lens unit disposed between the front lens unit A and the rear lens unit B ( C) can be configured to include.

수광부(12)를 통해서 전달된 빔은, 상기 전방 렌즈 유닛(A)과 가변 렌즈 유닛(C), 및 후방 렌즈 유닛(B)을 통과하여 노즐부(14)를 통해서 각인 대상물로 조사된다.The beam transmitted through thelight receiving unit 12 passes through the front lens unit A, the variable lens unit C, and the rear lens unit B, and is irradiated to the imprinted object through thenozzle unit 14.

전방 렌즈 유닛(A)은 빔을 소정의 초점 거리를 가지며 집광되도록 한다.The front lens unit A causes the beam to be focused with a predetermined focal length.

가변 렌즈 유닛(C)은 전방 렌즈 유닛(A)을 통과한 빔의 면적을 확대하여 후방 렌즈 유닛(B)으로 전달한다. 이때, 가변 렌즈 유닛(C)의 작동에 따라서 후방 렌즈 유닛(B)으로 전달되는 빔의 면적이 가변될 수 있다.The variable lens unit C enlarges the area of the beam passing through the front lens unit A and transmits it to the rear lens unit B. In this case, the area of the beam transmitted to the rear lens unit B may vary according to the operation of the variable lens unit C. FIG.

후방 렌즈 유닛(B)은 가변 렌즈 유닛(C)을 통해 전달된 빔이 소정의 초점거리를 갖고 각인 대상물에 조사되도록 한다. 이때, 가변 렌즈 유닛(C)에 의해서 후방 렌즈 유닛(B)으로 전달되는 빔의 면적이 가변됨에 따라서 후방 렌즈 유닛(B)을 통과하여 각인 대상물로 조사되는 빔은 초점거리를 동일하게 유지하면서 조사 면적이 가변될 수 있다.The rear lens unit B causes the beam transmitted through the variable lens unit C to be irradiated to the imprinted object with a predetermined focal length. At this time, as the area of the beam transmitted to the rear lens unit B by the variable lens unit C is variable, the beam irradiated to the imprinted object through the rear lens unit B is irradiated while maintaining the focal length at the same time. The area can vary.

광학 모듈(100)의 구체적인 일 실시 형태를 설명하면 이하와 같다.A specific embodiment of theoptical module 100 will be described below.

광학 모듈(100)은 제1 렌즈 유닛(110), 제2 렌즈 유닛(120), 제3 렌즈 유닛(140), 제4 렌즈 유닛(150), 및 가변 렌즈 유닛(C)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 제1 렌즈 유닛(110)과 제2 렌즈 유닛(120)은 상기 전방 렌즈 유닛(A)을 구성하며, 제3 렌즈 유닛(140)과 제4 렌즈 유닛(150)은 상기 후방 렌즈 유닛(B)을 구성할 수 있다.Theoptical module 100 may include afirst lens unit 110, asecond lens unit 120, athird lens unit 140, afourth lens unit 150, and a variable lens unit C. Can be. In this case, thefirst lens unit 110 and thesecond lens unit 120 constitute the front lens unit A, and thethird lens unit 140 and thefourth lens unit 150 are the rear lens unit ( B) can be configured.

제1 렌즈 유닛(110)은 광학 모듈(100)의 전단에 배치되며, 수광부(12)를 통해 제공된 레이저를 변조하여 평행광이 되도록 할 수 있다. 예컨대, 제1 렌즈 유닛(110)은 빔 경로 방향으로 겹쳐진 2 개의 렌즈로 구성되며, 제1 렌즈(112)와 제2 렌즈(114)를 포함할 수 있다.Thefirst lens unit 110 may be disposed in front of theoptical module 100, and may modulate a laser provided through thelight receiving unit 12 to be parallel light. For example, thefirst lens unit 110 may include two lenses overlapped in the beam path direction, and may include afirst lens 112 and asecond lens 114.

제2 렌즈 유닛(120)은 제1 렌즈 유닛(110)의 후방에 배치되며, 상기 제1 렌즈 유닛(110)에 의해서 변조된 평행광을 다시 변조하여 소정의 초점 거리를 갖고 집광되도록 한다. 예컨대, 제2 렌즈 유닛(120)은 빔 경로 방향으로 겹쳐진 2 개의 렌즈로 구성되며, 제3 렌즈(122)와 제4 렌즈(124)를 포함할 수 있다.Thesecond lens unit 120 is disposed at the rear of thefirst lens unit 110, and modulates the parallel light modulated by thefirst lens unit 110 to condense with a predetermined focal length. For example, thesecond lens unit 120 may include two lenses overlapped in the beam path direction, and may include athird lens 122 and afourth lens 124.

가변 렌즈 유닛(C)은 상기 제2 렌즈 유닛(120) 후방에 배치되며, 상기 제2 렌즈 유닛(120)을 통과한 빔을 확대하여 상기 빔이 소정의 면적을 갖고 제3 렌즈 유닛(140)으로 전달되도록 한다. 예컨대, 가변 렌즈 유닛은 제5 렌즈(130)와 소정의 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다.The variable lens unit C is disposed behind thesecond lens unit 120, and enlarges a beam passing through thesecond lens unit 120 so that the beam has a predetermined area and thethird lens unit 140. To be delivered. For example, the variable lens unit may include thefifth lens 130 and a predetermined actuator (not shown).

제3 렌즈 유닛(140)은 상기 가변 렌즈 유닛(C) 후방에 배치되며, 상기 가변 렌즈를 통과한 빔을 변조하여 다시 평행광이 되도록 할 수 있다. 예컨대, 제3 렌즈 유닛(140)은 빔 경로 방향으로 겹쳐진 2 개의 렌즈로 구성되며, 제6 렌즈(142)와 제7 렌즈(144)를 포함할 수 있다.Thethird lens unit 140 may be disposed behind the variable lens unit C, and may modulate a beam passing through the variable lens to be parallel light again. For example, thethird lens unit 140 may include two lenses overlapped in the beam path direction, and may include asixth lens 142 and aseventh lens 144.

제4 렌즈 유닛(150)은 상기 제3 렌즈 유닛(140)을 통과하여 평행광으로 변조된 빔을 소정의 초점 거리를 갖고 집광되도록 한다. 제4 렌즈 유닛(150)은 제8 렌즈(150)를 포함할 수 있다. 제4 렌즈 유닛(150)을 구성하는 렌즈는 하나일 수 있으며, 따라서 본 명세서에서는 제4 렌즈 유닛(150)과, 제8 렌즈(150)를 동일 도면 부호로 표기하였다. 단, 이에 반드시 한정하지는 않는다.Thefourth lens unit 150 passes through thethird lens unit 140 to focus the beam modulated into parallel light at a predetermined focal length. Thefourth lens unit 150 may include aneighth lens 150. One lens constituting thefourth lens unit 150 may be one. Therefore, thefourth lens unit 150 and theeighth lens 150 are denoted by the same reference numerals in the present specification. However, this is not necessarily the case.

이하에서는 가변 렌즈 유닛(C)의 구체적인 실시 형태 및 작동에 대해서 설명한다.Hereinafter, specific embodiments and operations of the variable lens unit C will be described.

가변 렌즈 유닛(C)은 상기 제2 렌즈 유닛(120)과 제3 렌즈 유닛(140) 사이에 배치되어, 제3 렌즈 유닛(140)으로 전달되는 빔의 면적을 가변시키는 장치이다. 제3 렌즈 유닛(140)으로 전달되는 빔의 면적이 확대되면 노즐부(14)를 통해서 각인 대상물로 조사되는 빔의 면적이 축소된다. 반대로, 제3 렌즈 유닛(140)으로 전달되는 빔의 면적이 축소되면 노즐부(14)를 통해서 각인 대상물로 조사되는 빔의 면적이 확대된다. 단, 이와 같이 각인 대상물로 조사되는 빔의 면적이 가변함에도 불구하고, 노즐부(14)를 통해 각인 대상물로 조사되는 빔의 초점 거리는 동일하게 유지된다.The variable lens unit C is disposed between thesecond lens unit 120 and thethird lens unit 140 to vary the area of the beam transmitted to thethird lens unit 140. When the area of the beam transmitted to thethird lens unit 140 is enlarged, the area of the beam irradiated to the imprinted object through thenozzle unit 14 is reduced. On the contrary, when the area of the beam transmitted to thethird lens unit 140 is reduced, the area of the beam irradiated to the imprinting object through thenozzle unit 14 is enlarged. However, although the area of the beam irradiated to the imprinting object is varied in this way, the focal length of the beam irradiated to the imprinted object through thenozzle unit 14 is kept the same.

이러한 원리를 수식과 예를 통해 설명하면 아래와 같다. 도 8 은 렌즈에 입사하는 빔과, 렌즈를 통과한 빔의 초점 거리에서의 면적 간의 관계를 나타낸 것이며, 아래 식 1 은 도 8 에 도시된 관계식을 정리한 것이다.This principle is explained through the formulas and examples. FIG. 8 illustrates the relationship between the beam incident on the lens and the area at the focal length of the beam passing through the lens, andEquation 1 below summarizes the relational expression shown in FIG. 8.

<식 1><Equation 1>

위 식 1 에서 W 는 렌즈에 입력되는 빔의 크기(면적, 직경 등)이며, W₀ 는 초점 거리에서의 빔의 크기이다. 즉, 초점에서 빔의 크기(Focal Spot Size)는 렌즈에 입력되는 빔의 크기에 반비례한다. 따라서, 본 발명은 가변 렌즈 유닛(C)을 가져서, 후방 렌즈 유닛(B)에 입력되는 빔의 크기를 가변시킴으로써, 결과적으로 노즐부(14)를 통해 각인 대상물에 조사되는 빔의 크기를 가변시키는 것이다.InEquation 1, W is the size of the beam (area, diameter, etc.) input to the lens, W₀ is the size of the beam at the focal length. That is, the focal spot size at the focus is inversely proportional to the beam size input to the lens. Therefore, the present invention has a variable lens unit (C), and by varying the size of the beam input to the rear lens unit (B), as a result of varying the size of the beam irradiated to the imprinted object through thenozzle unit 14 will be.

일 실시예에 의하면, 상기 가변 렌즈 유닛(C)을 구성하는 제5 렌즈(130)는, 상기 제2 렌즈 유닛(120)과 상기 제3 렌즈 유닛(140) 사이에서 위치 이동할 수 있다. 이때, 상기 가변 렌즈 유닛(C)에 구비된 액츄에이터는 상기 제5 렌즈(130)를 위치 이동시킬 수 있다. 따라서, 상기 제2 렌즈 유닛(120)과 상기 제5 렌즈(130) 사이의 거리 및 상기 제5 렌즈(130)와 상기 제3 렌즈 유닛(140) 사이의 거리가 가변하는 구성을 가질 수 있다.In example embodiments, thefifth lens 130 constituting the variable lens unit C may be moved between thesecond lens unit 120 and thethird lens unit 140. In this case, the actuator provided in the variable lens unit C may move thefifth lens 130. Therefore, the distance between thesecond lens unit 120 and thefifth lens 130 and the distance between thefifth lens 130 and thethird lens unit 140 may vary.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 제5 렌즈(130)가 제2 렌즈 유닛(120)에 근접한 제1 위치 P1 에 위치하면, 제2 렌즈 유닛(120)과 상기 제5 렌즈(130) 사이의 거리는 작아져서 M1 이 되고, 상기 제5 렌즈(130)와 상기 제3 렌즈 유닛(140) 사이의 거리는 커져서 N1 이 된다. 이 경우에는, 노즐부(14)를 통해 각인 대상물로 조사되는 빔의 면적이 확대되어 소정의 제1 면적을 갖는다.For example, as shown in FIG. 6, when thefifth lens 130 is positioned at the first position P1 proximate thesecond lens unit 120, thesecond lens unit 120 and thefifth lens 130 are disposed between thesecond lens unit 120 and thefifth lens 130. The distance of M becomes smaller and becomes M1, and the distance between thefifth lens 130 and thethird lens unit 140 becomes larger and becomes N1. In this case, the area of the beam irradiated to the object to be imprinted through thenozzle unit 14 is enlarged to have a predetermined first area.

반대로, 도 7 에 도시된 바와 같이, 제5 렌즈(130)가 제3 렌즈 유닛(140)에 근접한 제2 위치 P2 에 위치하면, 제2 렌즈 유닛(120)과 상기 제5 렌즈(130) 사이의 거리는 커져서 M2 가 되고, 상기 제5 렌즈(130)와 상기 제3 렌즈 유닛(140) 사이의 거리는 작아져서 N2 가 된다. 이 경우에는, 노즐부(14)를 통해 각인 대상물로 조사되는 빔의 면적이 축소되어 소정의 제2 면적을 갖게 된다.On the contrary, as shown in FIG. 7, when thefifth lens 130 is positioned at the second position P2 proximate to thethird lens unit 140, thesecond lens unit 120 and thefifth lens 130 are disposed between each other. The distance is increased to M2, and the distance between thefifth lens 130 and thethird lens unit 140 becomes smaller to become N2. In this case, the area of the beam irradiated to the object to be imprinted through thenozzle unit 14 is reduced to have a predetermined second area.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 대해서 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

상기와 같은 실시 형태에서, 각 렌즈 유닛을 구성하는 제1 내지 제8 렌즈(150)의 제원을 아래와 같이 구성하였다. 아래 표 1 는 렌즈 유닛을 구성하는 각 렌즈의 제원의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명의 일 실시예일 수 있다. 그러나, 이에 반드시 한정하는 것은 아니다.In the above embodiment, the specifications of the first toeighth lenses 150 constituting each lens unit are configured as follows. Table 1 below shows an example of the specifications of each lens constituting the lens unit, it may be an embodiment of the present invention. However, it is not necessarily limited thereto.

렌즈번호Lens number곡률(mm)Curvature (mm)코닉상수Conic Constant재질material거리(mm)Distance (mm)두께(mm)Thickness (mm)제1 렌즈(112)First lens 112INF
-23~-26INF
-23 ~ -26
-2.4261
-2.4261BK7BK720.0~24.020.0-24.03.5~5.03.5 to 5.0제2 렌즈(114)Second lens 11423~26
INF23-26
INF-2.4261
-2.4261
BK7BK71.5~3.01.5 ~ 3.03.5~5.03.5 to 5.0제3 렌즈(122)Third lens 122-65~80
-145~-165-65 ~ 80
-145 ~ -165
BK7BK735.0~4035.0-403.5~5.03.5 to 5.0제4 렌즈(124)Fourth Lens 124265~285
-45~60265-285
-45 ~ 60
BK7BK70.5~2.00.5-2.02.0~5.02.0 ~ 5.0제5 렌즈(130)Fifth Lens 130-20~-25
INF-20 ~ -25
INF
BK7BK720~23(POS1), 48~55(POS2)20 ~ 23 (POS1), 48 ~ 55 (POS2)1.5~3.01.5 ~ 3.0제6 렌즈(142)Sixth lens 14245~65
30~4045-65
30-40
EFEL1EFEL1105~120(POS1), 65~85(POS2)105 ~ 120 (POS1), 65 ~ 85 (POS2)2.5~5.02.5 ~ 5.0제7 렌즈(144)Seventh lens 14470~80
-140~-15070-80
-140 ~ -150
FD2FD22.5~4.52.5 ~ 4.54.0~6.04.0-6.0제8 렌즈(150)Eighth lens 15025~35
INF25-35
INF
BK7BK718.0~23.018.0 ~ 23.06.0~12.06.0-12.0FOCUSFOCUS44.0~60.044.0-60.0

위 표 1 을 설명하면, 이하와 같다.Referring to Table 1 above, it is as follows.

곡률은 각 렌즈의 곡률로서, 위 수치는 전방면(수광부(12)가 위치하는 방향)의 곡률이고, 아래 수치는 후방면(노즐부(14)가 위치하는 방향)의 곡률이다. INF 는 무한대를 의미하며, 따라서 평면으로 구성됨을 의미한다.The curvature is the curvature of each lens, the upper value being the curvature of the front surface (the direction in which thelight receiving portion 12 is located), and the lower value being the curvature of the rear surface (the direction in which thenozzle portion 14 is located). INF means infinity and thus means that it consists of planes.

코닉상수는 비구면 곡면을 표현하는 상수로서, 비구면 방정식에 사용되는 소정의 상수이다. 아울러, 각 재질을 나타내는 용어는 소정의 유리 재질에 관한 통상적인 용어이다. 코닉상수와 재질에 대해서는 공지의 개념이므로 설명을 생략한다.The conic constant is a constant representing an aspherical surface, and is a predetermined constant used in an aspherical equation. In addition, the term which shows each material is a conventional term regarding a predetermined glass material. The conic constant and the material are well known concepts, and thus descriptions thereof are omitted.

거리는 전방 부재와 해당 렌즈 사이의 거리로서, 제1 렌즈(112)의 경우 수광부(12)의 후단(또는 파이버 케이블의 후단)와 제1 렌즈(112) 사이의 거리를 의미한다. 아울러, FOCUS 의 거리는 제8 렌즈(150)와 초점 위치 사이의 거리를 의미한다. 또한, 제5 렌즈(130)는 위치가 가변하므로, 제5 렌즈(130)에 표기된 거리 및 제6 렌즈(142)에 표기된 거리는 가변하게 된다. POS 1 은 제5 렌즈(130)가 도 6 과 같이 제1 위치 P1 에 위치할 경우이며, POS 2 는 제5 렌즈(130)가 도 7 과 같이 제2 위치 P2 에 위치할 경우이다.The distance is a distance between the front member and the lens, and in the case of thefirst lens 112, the distance between the rear end of the light receiving unit 12 (or the rear end of the fiber cable) and thefirst lens 112. In addition, the distance of the FOCUS means the distance between theeighth lens 150 and the focus position. In addition, since the position of thefifth lens 130 is variable, the distance marked on thefifth lens 130 and the distance marked on thesixth lens 142 may vary.POS 1 is a case where thefifth lens 130 is positioned at the first position P1 as shown in FIG. 6, andPOS 2 is a case where thefifth lens 130 is positioned at the second position P2 as illustrated in FIG. 7.

여기서, 각 렌즈의 사이의 거리는 렌즈의 각 면 사이의 거리이다. 각 면사이의 거리의 기준이 되는 지점은 각 면의 정점(렌즈 곡률과 광축(중심선)이 만나는 지점)이다. 즉, 본 발명에서는, 렌즈 사이의 거리는 통상 광학적으로 이해되는 렌즈의 정점과 정점 사이의 거리를 의미한다.Here, the distance between each lens is the distance between each surface of the lens. The reference point of the distance between the planes is the vertex of each plane (the point where the lens curvature and the optical axis (center line) meet). That is, in the present invention, the distance between lenses means the distance between the vertices and the vertices of the lens, which is usually optically understood.

렌즈의 두께는 렌즈의 중심 부분의 두께이다.The thickness of the lens is the thickness of the central portion of the lens.

아래 표 2 는 본 발명의 일 실험예에 따른 렌즈의 제원을 나타낸 것이다.Table 2 below shows the specifications of the lens according to an experimental example of the present invention.

렌즈번호Lens number곡률(mm)Curvature (mm)코닉상수Conic Constant재질material거리(mm)Distance (mm)두께(mm)Thickness (mm)제1 렌즈(112)First lens 112INF
-24.9INF
-24.9
-2.4261
-2.4261BK7BK721.61621.6164.34.3제2 렌즈(114)Second lens 11424.9
INF24.9
INF-2.4261
-2.4261
BK7BK72.02.04.34.3제3 렌즈(122)Third lens 122-70.41
-156.907-70.41
-156.907
BK7BK740.040.04.04.0제4 렌즈(124)Fourth Lens 124272.798
-52.498272.798
-52.498
BK7BK71.01.04.04.0제5 렌즈(130)Fifth Lens 130-22.841
INF-22.841
INF
BK7BK721.011(POS1), 52.886(POS2)21.011 (POS1), 52.886 (POS2)2.02.0제6 렌즈(142)Sixth lens 14255.628
35.07655.628
35.076
EFEL1EFEL1107.351(POS1), 75.476(POS2)107.351 (POS1), 75.476 (POS2)4.04.0제7 렌즈(144)Seventh lens 14476.042
-144.72676.042
-144.726
FD2FD23.7093.7095.05.0제8 렌즈(150)Eighth lens 15029.441
INF29.441
INF
BK7BK720.09720.0978.08.0FOCUSFOCUS45.89745.897

도 9 내지 12 는 위 표 2 와 같은 실험 예에서, 조사된 빔의 면적, 및 세기 분포를 나타낸 도면이다. 도 9 및 도 10 은 일 초점 거리에서 노즐부(14)를 통해 조사된 빔의 내경(spot size)이 0.6 mm 일 때의 빔의 면적 및 빔의 세기 분포를 나타내며, 도 11 및 도 12 는 도 9 및 10 과 동일한 초점 거리에서 노즐부(14)를 통해 조사된 빔의 내경이 1.2 mm 일 때의 빔의 면적 및 세기 분포를 나타낸다. 양자를 살펴보면, 빔의 내경은 변화하였으나, 빔의 세기 분포는 균일하게 유지되며 초점 거리도 동일하게 유지됨을 확인할 수 있다.9 to 12 are diagrams showing the area of the irradiated beam and the intensity distribution in the experimental example as shown in Table 2 above. 9 and 10 show the area of the beam and the intensity distribution of the beam when the spot size of the beam irradiated through thenozzle unit 14 at one focal length is 0.6 mm, and FIGS. 11 and 12 are FIGS. The area and intensity distribution of the beam when the inner diameter of the beam irradiated through thenozzle unit 14 at the same focal length as 9 and 10 is 1.2 mm. Looking at both, it can be seen that the inner diameter of the beam is changed, but the intensity distribution of the beam is kept uniform and the focal length is kept the same.

일반적으로는 렌즈를 통해 빔의 크기를 가변시킬 때, 많은 수차를 동반하게 되어, 초점에서의 빔의 균일도가 떨어질 수 있게 된다. 본 발명에서는, 광학 모듈(100)이 실시 형태와 같은 광학계 구조를 가짐으로써, 동일한 초점 거리를 유지시키면서 빔의 크기가 가변될 수 있다. 동시에, 렌즈의 구성에 따라서 빔의 균일도 또한 유지할 수 있다.In general, when varying the size of the beam through the lens, it is accompanied by a large number of aberrations, the uniformity of the beam at the focus can be reduced. In the present invention, since theoptical module 100 has the same optical system structure as the embodiment, the beam size can be varied while maintaining the same focal length. At the same time, the uniformity of the beam can also be maintained depending on the configuration of the lens.

도 13 및 14 는 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 조사 유닛(10)의 검사부(200)의 구조를 나타낸 도면이다.13 and 14 are views showing the structure of theinspection unit 200 of thelaser irradiation unit 10 according to an embodiment of the present invention.

검사부(200)는 미러(210), 및 파워 센서(220)를 포함하며, 미러(210) 및 파워 센서(220)는 소정의 탑재부(230)에 의해서 유닛 하우징(16)에 탑재될 수 있다.Theinspection unit 200 may include amirror 210 and apower sensor 220, and themirror 210 and thepower sensor 220 may be mounted in theunit housing 16 by apredetermined mounting unit 230.

미러(210)는 상기 유닛 하우징(16) 내에 배치되되, 상기 광학 모듈(100)을 통과하는 빔의 경로 상에 배치되며, 소정의 투과율 및 반사율을 가질 수 있다. 예컨대, 도 14 에 도시된 바와 같이, 미러(210)는 제1 렌즈 유닛(110)과 제2 렌즈 유닛(120) 사이에 배치될 수 있다.Themirror 210 may be disposed in theunit housing 16 and disposed on a path of a beam passing through theoptical module 100, and may have a predetermined transmittance and a reflectance. For example, as shown in FIG. 14, themirror 210 may be disposed between thefirst lens unit 110 and thesecond lens unit 120.

미러(210)는 광학 모듈(100)을 통과하는 빔의 적어도 일 부분을 일정 방향으로 반사시켜서 후술하는 파워 센서(220)로 입사하도록 할 수 있다. 일 예에 의하면, 미러(210)는 빔의 99.5% 를 투과시키고, 0.5% 를 반사시키는 구성을 가져서, 입사된 빔의 대부분을 투과시킬 수 있다.Themirror 210 may reflect at least a portion of the beam passing through theoptical module 100 in a predetermined direction to be incident to thepower sensor 220 described later. According to one example, themirror 210 has a configuration that transmits 99.5% of the beam and reflects 0.5%, so that most of the incident beam can be transmitted.

파워 센서(220)는 상기 미러(210)에서 반사되는 빔을 포착하여 빔의 세기를 판독하는 소정의 센서이다. 파워 센서(220)는 반사된 빔의 세기를 포착함으로써, 레이저 조사 유닛(10)이 정상적으로 작동하는지 확인할 수 있다. 예컨대, 포착된 빔의 세기가 일정 범위 밖일 경우, 비정상 작동으로 인식하여, 알람을 발생시키거나 작동을 중지시킬 수 있다.Thepower sensor 220 is a predetermined sensor that captures the beam reflected by themirror 210 and reads the intensity of the beam. Thepower sensor 220 may check whether thelaser irradiation unit 10 operates normally by capturing the intensity of the reflected beam. For example, if the intensity of the captured beam is outside a certain range, it may be recognized as abnormal operation, and may generate an alarm or stop operation.

탑재부(230)는 미러(210) 및 파워 센서(220)를 레이저 조사 유닛(10)에 탑재시킬 수 있도록 마련된다. 탑재부(230)는 레이저 조사 유닛(10)의 유닛 하우징(16)의 일 부분을 구성할 수 있다. 탑재부(230)는 소정의 커버(234)에 의해서 개폐되는 탑재 공간을 갖고, 상기 탑재 공간에는 미러(210)가 수납될 수 있도록 하는 소정의 탑재구(232)를 갖는다. 탑재구(232) 내에 탑재된 미러(210)는 빔 경로에 대해서 소정 각도 기울어지게 배치되어 있다. 아울러, 탑재부(230) 일 측에는 상기 파워 센서(220)가 연결되어, 상기 미러(210)에 의해서 반사된 빔이 파워 센서(220) 내로 입사할 수 있다.The mountingunit 230 is provided to mount themirror 210 and thepower sensor 220 on thelaser irradiation unit 10. The mountingunit 230 may constitute a part of theunit housing 16 of thelaser irradiation unit 10. The mountingunit 230 has a mounting space opened and closed by apredetermined cover 234, and the mounting space has a predetermined mountingopening 232 to accommodate themirror 210. Themirror 210 mounted in the mountinghole 232 is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the beam path. In addition, thepower sensor 220 is connected to one side of the mountingunit 230 so that the beam reflected by themirror 210 may be incident into thepower sensor 220.

도 15 및 16 은 본 발명의 일 실시예에 의한 레이저 각인 장치(20)의 거리 측정 장치(300)의 구조를 나타낸 도면이다.15 and 16 are views showing the structure of thedistance measuring device 300 of thelaser engraving device 20 according to an embodiment of the present invention.

거리 측정 장치(300)는 각인 대상물과 레이저 조사 유닛(10) 사이의 거리를 측정하여, 각인 대상물과 레이저 조사 유닛(10)이 정확한 거리에 위치에 위치한 상태에서 각인 공정이 이루어지도록 할 수 있다. 거리 측정 장치(300)는, 각인 대상물에 대해서 소정의 거리 포착용 빔을 발사한 후, 각인 대상물로부터 반사된 거리 포착용 빔K를 포착하여 각인 대상물의 거리를 포착하는 소정의 거리 측정 센서(310)와, 상기 거리 포착용 빔의 경로상에 위치하는 보호 윈도우(320), 및 보호 커버(330)를 포함하여 구성될 수 있다.Thedistance measuring device 300 may measure the distance between the stamping object and thelaser irradiation unit 10 so that the marking process may be performed in a state where the marking object and thelaser irradiation unit 10 are positioned at the correct distances. Thedistance measuring device 300 fires a predetermined distance capturing beam on the imprinted object, and then captures the distance capturing beam K reflected from the imprinted object to capture the distance of the imprintedobject 310. ), Aprotective window 320 and aprotective cover 330 positioned on a path of the distance capturing beam.

이때, 상기 거리 측정 센서(310)는 2 개 구비될 수 있으며, 2 개의 거리 측정 센서(310A, 310B)가 각인 대상물의 기울기를 측정하여 기울어진 각도를 보정하고, 각인을 진행할 수 있다. 또한, 보호 윈도우(320)는 탈착가능한 구성을 가져서, 오염시 교체될 수 있다. 따라서, 장기간 사용시 보호 윈도우(320) 오염에 의한 센서의 오류 발생을 방지할 수 있다.In this case, twodistance measuring sensors 310 may be provided, and the twodistance measuring sensors 310A and 310B may measure the inclination of the imprinted object, correct the inclined angle, and proceed with marking. In addition, theprotective window 320 has a removable configuration, and can be replaced in case of contamination. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a sensor error due to contamination of theprotective window 320 during long-term use.

보호 커버(330)는 상기 거리 측정 장치(300)의 하부에 배치되며 상기 보호 윈도우(320)를 하부에서 선택적으로 커버할 수 있다. 예컨대, 보호 커버(330)는 소정의 공압 실린더(334) 및 슬라이딩 커버(332)를 포함하여 상기 슬라이딩 커버(332)가 공압 실린터(334)에 의해서 슬라이딩 변위되는 구성을 가질 수 있다. 예컨대, 각인 공정이 수행될 때, 거리를 측정할 때에는 보호 커버(330)의 슬라이딩 커버(332)가 보호 윈도우(320)로부터 이격되도록 공압 실린더(334)가 작동하며, 거리 측정이 완료된 후 각인을 수행할 때에는, 공압 실린더(334)가 반대로 작동하여 슬라이딩 커버(332)가 보호 윈도우(320)를 덮는 형태의 작동을 수행할 수 있다.Theprotective cover 330 may be disposed under thedistance measuring device 300 and may selectively cover theprotective window 320 at the bottom. For example, theprotective cover 330 may include a predeterminedpneumatic cylinder 334 and a slidingcover 332 such that the slidingcover 332 is slidably displaced by thepneumatic cylinder 334. For example, when the stamping process is performed, thepneumatic cylinder 334 is operated so that the slidingcover 332 of theprotective cover 330 is spaced apart from theprotective window 320 when measuring the distance, and the stamping is performed after the distance measurement is completed. When performing, thepneumatic cylinder 334 may be operated in reverse to perform the operation in which the slidingcover 332 covers theprotective window 320.

보호 커버(330)가 구비됨에 따라서, 보호 윈도우(320)가 오염으로부터 보호되며, 보호 윈도우(320)의 교체 주기가 길어질 수 있다.As theprotective cover 330 is provided, theprotective window 320 is protected from contamination, and the replacement cycle of theprotective window 320 may be long.

도 17 은 에어 커튼 장치(400)를 나타낸 도면이다.17 shows theair curtain device 400.

에어 커튼 장치(400)는 아우터 커버(22)의 하단에 배치될 수 있으며, 에어 커튼을 발생시켜서 스패터가 상부로 튀는 것을 방지할 수 있는 장치이다.Theair curtain device 400 may be disposed at the lower end of theouter cover 22 and may generate an air curtain to prevent the spatter from bouncing upward.

에어 커튼 장치(400)는 노즐 바디(410), 연결부(420), 및 회동부(430)를 포함할 수 있다. 노즐 바디(410)는 소정의 커튼 형태로 에어를 분사할 수 있는 에어 노즐(412)을 포함한다. 아울러, 노즐 바디(410)의 상면에는 복수 개의 위치 결정 홀(414)이 형성될 수 있다. 노즐 바디(410)는 노즐부(14)가 위치하는 방향으로 에어를 분사할 수 있다.Theair curtain device 400 may include anozzle body 410, aconnection part 420, and arotating part 430. Thenozzle body 410 includes anair nozzle 412 capable of injecting air in a predetermined curtain form. In addition, a plurality ofpositioning holes 414 may be formed on an upper surface of thenozzle body 410. Thenozzle body 410 may spray air in the direction in which thenozzle unit 14 is located.

연결부(420)는 상기 노즐 바디(410)에 연결되되, 상기 복수 개의 위치 결정 홀(414)에 선택적으로 연결되어, 노즐 바디(410)의 연결 위치가 가변되도록 할 수 있다. 연결부(420)에는 위치 결정 홀(414)와 소정의 연결 수단을 통해 연결되는 연결 홀(422)이 형성될 수 있다.Theconnection part 420 may be connected to thenozzle body 410, and may be selectively connected to the plurality ofpositioning holes 414 to change the connection position of thenozzle body 410. Theconnection part 420 may be formed with aconnection hole 422 connected to thepositioning hole 414 through a predetermined connection means.

회동부(430)는 상부가 아우터 커버(22)에 연결되며, 소정의 회동 연결 홈(432)을 가져서, 상기 연결부(420)가 회동 가능하게 연결되도록 한다. 따라서, 노즐 바디(410)가 회동 가능하게 구성되어, 사용에 따라서 노즐 바디(410)가 회동하여 위치 이동되도록 할 수 있다.Therotating part 430 has an upper portion connected to theouter cover 22 and has a predetermined rotating connectinggroove 432 so that the connectingportion 420 is rotatably connected. Therefore, thenozzle body 410 is configured to be rotatable, so that thenozzle body 410 is rotated and moved in accordance with use.

에어 커튼 장치(400)가 구비됨으로써, 스패터가 튀어 레이저 조사 유닛(10), 및 거리 측정 장치(300)가 오염되는 것이 방지될 수 있다.By being provided with theair curtain device 400, it is possible to prevent the spatter from being contaminated to contaminate thelaser irradiation unit 10 and thedistance measuring device 300.

본 발명에 따라서, 초점거리를 동일하게 유지하면서 빔의 면적을 가변시킬 수 있는 레이저 조사 유닛(10) 및 레이저 조사 유닛(10)을 포함한 레이저 각인 장치(20)가 제공될 수 있다. 특히, 레이저 조사 유닛(10) 내의 광학 모듈(100)을 최적으로 구성함으로써, 초점에서의 빔의 균일도를 일정하게 유지하는 상태로, 초점거리를 동일하게 유지함과 동시에 빔의 면적을 가변시킬 수 있다.According to the present invention, alaser engraving device 20 including alaser irradiation unit 10 and alaser irradiation unit 10 capable of varying the area of a beam while keeping the focal length the same may be provided. In particular, by optimally configuring theoptical module 100 in thelaser irradiation unit 10, it is possible to vary the area of the beam while maintaining the same focal length while keeping the uniformity of the beam at the focus. .

또한, 본 발명에 의해서, 각인 과정에서 발생하는 스패터(spatter)에 의해서, 레이저 각인 장치(20) 내의 각종 장치가 오염되거나 손상되는 것이 방지되는 레이저 조사 유닛(10) 및 레이저 조사 유닛(10)을 포함한 레이저 각인 장치(20)가 제공될 수 있다.Further, according to the present invention, thelaser irradiation unit 10 and thelaser irradiation unit 10 in which various devices in thelaser marking device 20 are prevented from being contaminated or damaged by the spatter generated during the stamping process.Laser engraving device 20 including a may be provided.

아울러, 본 발명에 의해서, 레이저 빔의 출력을 편리하게 확인할 수 있는 레이저 조사 유닛(10) 및 레이저 조사 유닛(10)을 포함한 레이저 각인 장치(20)가 제공될 수 있다.In addition, according to the present invention, thelaser marking device 20 including thelaser irradiation unit 10 and thelaser irradiation unit 10 which can conveniently check the output of the laser beam can be provided.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

10: 레이저 조사 유닛
12: 수광부
14: 노즐부
16: 유닛 하우징
20: 레이저 각인 장치
30: 매니퓰레이터
100: 광학 모듈
110: 제1 렌즈 유닛
112: 제1 렌즈
114: 제2 렌즈
120: 제2 렌즈 유닛
122: 제3 렌즈
124: 제4 렌즈
130: 제5 렌즈
140: 제3 렌즈 유닛
142: 제6 렌즈
144: 제7 렌즈
150: 제4 렌즈 유닛, 제8 렌즈
200: 검사부
210: 미러
220: 파워 센서
230: 탑재부
232: 탑재구
234: 커버
300: 거리 측정 장치
310: 거리 측정 센서
320: 보호 윈도우
330: 보호 커버
332: 슬라이딩 커버
334: 공압 실린더
400: 에어 커튼 장치
410: 노즐 바디
412: 에어 노즐
414: 위치 결정 홀
420: 연결부
420: 연결 홀
430: 회동부
432: 회동 연결 홈10: laser irradiation unit
12: light receiver
14: nozzle part
16: unit housing
20: laser stamping device
30: manipulator
100: optical module
110: first lens unit
112: first lens
114: second lens
120: second lens unit
122: third lens
124: fourth lens
130: fifth lens
140: third lens unit
142: sixth lens
144: seventh lens
150: fourth lens unit, eighth lens
200: inspection unit
210: mirror
220: power sensor
230: mounting portion
232: mounting hole
234: cover
300: distance measuring device
310: distance measuring sensor
320: protection window
330: protective cover
332: sliding cover
334 pneumatic cylinder
400: air curtain device
410: nozzle body
412: air nozzle
414: positioning hole
420: connection
420: connection hole
430: rotating part
432: pivot connection groove

Claims (9)

Translated fromKorean

레이저 조사 유닛;
상기 레이저 조사 유닛이 내부에 탑재되는 아우터 커버; 및
거리 측정 장치;를 포함하며,
상기 거리 측정 장치는,
상기 아우터 커버의 하부에 배치되어 각인 대상물과 레이저 조사 유닛 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 센서,
상기 거리 측정 센서를 보호하며 광 투과성 재질로 구성되는 보호 윈도우, 및
상기 보호 윈도우의 하부를 선택적으로 커버하도록 개폐가능한 보호 커버를 포함하며,
상기 레이저 조사 유닛은,
전단에 배치되며 소정의 케이블과 연결되어 외부 광원에서 공급되는 빔이 수광되는 수광부,
후단에 배치되며 외부로 빔을 조사하는 노즐부,
상기 수광부와 상기 레이저 노즐부 사이에 구비되며 복수 개의 렌즈를 포함하는 광학 모듈; 및
상기 광학 모듈이 내장되는 유닛 하우징;
을 포함하는 레이저 각인 장치.Laser irradiation unit;
An outer cover on which the laser irradiation unit is mounted; And
Including a distance measuring device,
The distance measuring device,
A distance measuring sensor disposed under the outer cover to measure a distance between the imprinted object and the laser irradiation unit;
A protective window which protects the distance measuring sensor and is made of a light transmissive material, and
A protective cover openable to selectively cover a lower portion of the protective window,
The laser irradiation unit,
A light receiving unit disposed at a front end and connected to a predetermined cable to receive a beam supplied from an external light source;
A nozzle unit disposed at a rear end and irradiating a beam to the outside;
An optical module provided between the light receiving unit and the laser nozzle unit and including a plurality of lenses; And
A unit housing in which the optical module is embedded;
Laser engraving device comprising a.제 1 항에 있어서,
상기 광학 모듈은,
상기 노즐부를 통과하여 조사되는 레이저 빔의 초점 거리를 일정하게 유지한 상태에서 상기 초점 거리 위치에서의 빔 사이즈를 가변할 수 있게 구성되며,
상기 수광부와 인접하게 배치된 전방 렌즈 유닛,
상기 전방 렌즈 유닛의 후방에 배치되는 후방 렌즈 유닛, 및
상기 전방 렌즈 유닛과 후방 렌즈 유닛 사이에 배치되는 가변 렌즈 유닛을 포함하며,
상기 가변 렌즈 유닛은 상기 후방 렌즈 유닛으로 입사하는 빔의 면적을 가변시키는 레이저 각인 장치.The method of claim 1,
The optical module,
The beam size at the focal length position can be varied while the focal length of the laser beam irradiated through the nozzle portion is kept constant.
A front lens unit disposed adjacent to the light receiving unit;
A rear lens unit disposed behind the front lens unit, and
A variable lens unit disposed between the front lens unit and the rear lens unit,
The variable lens unit is a laser engraving device for varying the area of the beam incident to the rear lens unit.제 1 항에 있어서,
상기 광학 모듈은,
상기 노즐부를 통과하여 조사되는 레이저 빔의 초점 거리를 일정하게 유지한 상태에서 상기 초점 거리 위치에서의 빔 사이즈를 가변할 수 있게 구성되며,
평행광을 생성하는 제1 렌즈 유닛,
상기 제1 렌즈의 후방에 배치되며 소정의 초점 거리를 갖고 빔을 집광하는 제2 렌즈 유닛,
상기 제2 렌즈 유닛 후방에 배치되는 가변 렌즈 유닛,
상기 가변 렌즈 유닛의 후방에 배치되며 평행광을 생성하는 제3 렌즈 유닛, 및
상기 제3 렌즈 유닛의 후방에 배치되며 소정의 초점 거리를 갖고 빔을 집광하는 제4 렌즈 유닛을 포함하며,
상기 가변 렌즈 유닛은 상기 제3 렌즈 유닛으로 입사하는 빔의 면적을 가변시키는 레이저 각인 장치.The method of claim 1,
The optical module,
The beam size at the focal length position can be varied while the focal length of the laser beam irradiated through the nozzle portion is kept constant.
A first lens unit for generating parallel light,
A second lens unit disposed behind the first lens and condensing a beam with a predetermined focal length;
A variable lens unit disposed behind the second lens unit,
A third lens unit disposed behind the variable lens unit and generating parallel light; and
A fourth lens unit disposed behind the third lens unit and condensing a beam with a predetermined focal length,
The variable lens unit is a laser engraving device for varying the area of the beam incident to the third lens unit.제 3 항에 있어서,
상기 가변 렌즈 유닛은,
상기 제2 렌즈 유닛과 상기 제3 렌즈 유닛 사이에서 위치 이동 가능한 렌즈를 포함하여, 상기 제2 렌즈 유닛과 상기 가변 렌즈 유닛 사이의 거리 및 상기 가변 렌즈 유닛과 상기 제3 렌즈 유닛 사이의 거리가 가변하는 레이저 각인 장치.The method of claim 3, wherein
The variable lens unit,
A distance between the second lens unit and the variable lens unit and a distance between the variable lens unit and the third lens unit, including a lens that is movable between the second lens unit and the third lens unit. Laser engraving device.제 1 항에 있어서,
상기 노즐부는 테프론 재질로 구성되며, 탈착 가능하게 구성되는 레이저 각인 장치.The method of claim 1,
The nozzle unit is made of Teflon material, the laser engraving device configured to be detachable.제 1 항에 있어서,
검사부;를 더 포함하되, 상기 검사부는,
상기 유닛 하우징 내에 배치되되 상기 광학 모듈을 통과하는 빔 경로 상에 배치되며, 소정의 투과율 및 반사율을 갖는 미러, 및
상기 미러에서 반사되는 빔을 포착하여 빔의 세기를 판독하는 파워 센서를 포함하는 레이저 각인 장치.The method of claim 1,
Further comprising; but the inspection unit,
A mirror disposed within the unit housing and disposed on a beam path passing through the optical module, the mirror having a predetermined transmittance and reflectance, and
And a power sensor for capturing the beam reflected from the mirror and reading the intensity of the beam.제 6 항에 있어서,
상기 검사부는,
상기 유닛 하우징에 구비되며 상기 미러가 탑재되는 탑재부를 포함하는 레이저 각인 장치.The method of claim 6,
The inspection unit,
And a mounting part provided in the unit housing and on which the mirror is mounted.삭제delete제 1 항에 있어서,
에어 커튼 장치;를 더 포함하며,
상기 에어 커튼 장치는 노즐부가 위치하는 방향으로 에어를 분사하는 노즐 바디, 및 상기 노즐 바디의 위치가 가변하도록 하는 연결부를 포함하는 레이저 각인 장치.The method of claim 1,
It further comprises an air curtain device,
The air curtain device is a laser engraving device including a nozzle body for injecting air in the direction of the nozzle portion, and a connecting portion for changing the position of the nozzle body.

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