KR100247610B1 - 광 비임 히터의 렌즈오염 방지장치 - Google Patents

광 비임 히터의 렌즈오염 방지장치 Download PDF

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Abstract

렌즈 오염 방지 장치는 렌지를 통해 발광된 광의 광축에 대해 서로 마주하도록 배치된 가스 분사 장치 및 가스 흡입 장치를 구비한다. 가스 분사 장치 및 가스 흡입 장치는 렌즈의 표면 주위에 가스분사 흐름의 층을 형성하도록 배치되어 있다. 가스 분사 장치는 렌즈의 직경보다 큰 폭을 가진 가스 분사 포트를 지닌다. 가스 흡입 장치는 가스 분사 장치로부터의 분사량보다 큰 흡입량을 갖는다.

Description

광 비임 히터의 렌즈 오염 방지장치
본 발명은 납땜 장치 및 레이저 가공 장치 등에 이용되는 광 비임 히터의 렌즈 오염 방지 장치에 관한 것이다.
광 비임 히터에서, 발광 램프로부터의 광을 집광하여, 광섬유의 일단에 입사시키고, 대향단으로부터 출사한 광을 광학계를 통해 다시 집광하여, 집광점 부근에 위치한 피가열물을 가열한다. 최근에, 이런 종류의 광 비임 히터는 비접촉 국부 히터로서 납땜 가열원으로 널리 사용되기 시작하고 있다.
지금, 종래의 광 비임 히터를 설명할 것이다. 도3든 종래의 광 비임 히터의 구조를 도시한 블록도이다. 도3에서, 참조번호(31)는 크세논(xenon) 램프와 같은 발광 램프를 나타내고, 참조번호(32)는 전류를 발광 램프에 공급하는 전원을 나타내며, 참조번호(33)는 발광 램프(31)의 발광부가 타원체 반사기(33)의 제1촛점에 위치하는 방식으로 설치된 타원체 반사기를 나타낸다. 참조번호(34)는 한 다발의 수백개의 섬유줄로 구성된 가요성(flexible) 광섬유를 나타낸다. 광 섬유(34)의 광수신단(34a)은 타원체 반사기(33)의 제2촛점의 위치에 고정되어 있다. 참조번호(35)는 광학 렌즈계가 광섬유(34)의 방출단(34b)으로부터 나온 광을 집광하기 위해 합체된 렌즈 유닛을 나타낸다. 참조번호(36)는 렌즈 유닛(35)에 의해 집광된 광에 의한 피가열물을 나타낸다.
광 비임 히터를 이용한 납땜 장치의 렌즈 오염 방지 장치를 설명할 것이다.
도4는 종래의 렌즈 오염 방지 장치의 구조를 도시한다.
도4에서, 참조번호(1)는 렌즈 케이스를 나타내고, 참조번호(2)는 이 렌즈 케이스에 고정된 렌즈를 나타낸다. 참조번호(4)는 중공(hollow) 파이프로 형성되어있고, 흡입(suction) 장치(도시되어 있지 않음)에 연결된 흡입 노즐을 나타낸다. 참조번호(5)는지지 금속 고정부를 나타내는 것으로, 이에 의해 렌즈 케이스(1) 및 흡입 노즐(4)이 고정 연결된다. 참조번호(6)는 안내관을 나타내고, 참조번호(7)는 납땜 바늘(thread)을 나타낸다. 참조번호(8)는 렌즈(2)를 통해 광이 집광되는 납땜점을 나타낸다. 참조번호(9)는 인쇄기판과 같은 피납땜물을 나타 낸다.
상기 구조를 지닌 렌즈 오염 방지 장치의 동작법이 아래에 설명되어 있다. 먼저, 가요성 광섬유(34)로부터 나온 광은 납땜점(8)을 가열하기 위해 렌즈(2)를 통해 집광된다. 소정의 가열 시간이 경과한 후, 고정량의 납때 바늘(7)이 납땜점(8)에 공급되어 납땜을 실행한다. 다른 소정의 시간이 경과한 후, 광의 적용이 정지되어서 납땜을 완료한다. 납땜 작업 중, 렌즈가 오염되는 것을 방지하기 위해, 발생된 증기를 흡입 노즐(4)로 흡입한다.
그러나, 상기 종래의 구조에 의해, 납땜 바늘(7)에 포함되고, 가열에 의해 기화된 플럭스 성분이 렌즈(2)에 붙는 것을 방지할 수 있지만, 비산된 액화 플럭스 입자가 렌즈(2)에 붙는 것을 방지할 수는 없다. 이러한 이유로, 납땜 작업이 반복적으로 수행되면, 매우 적은 량의 플럭스 입자가 렌즈(2)에 붙어 축적됨으로서 렌즈(2)의 투광 계수를 저하시켜, 납땜을 수행하는데 필요한 광 출력을 얻을 수 없어서 납땜을 수행할 수 없다는 문제가 발생한다.
이것은 액화된 플럭스 입자의 무게가 증기보다 무겁기 때문이다. 납땜 시에 플럭스가 비등(boiling)하기 때문에, 플럭스 입자가 폭발적으로 급증하여 비산하게 되어, 초기 속도가 높다.
이것은 흡입 노즐(4)은 렌즈(2)가 플럭스 입자의 비산으로 인해 오염되는 것을 방지할 수 없다는 문제를 발생시킨다.
제1도는 본 발명의 렌즈 오염 방지 장치의 구조를 도시한 도면.
제2도는 본 발명의 렌즈 오염 방지 장치의 압축 공기 분사 노즐의 확대 사시도.
제3도는 광 비임 히터의 구조를 도시한 블록도.
제4도는 종래의 렌즈 오염 방지 장치의 구조를 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 렌즈 케이스 2 : 렌즈
6 : 안내관 7 : 납땜 바늘
8 : 납땜점 9 : 피납땜물
11 : 공기 흡입 노즐 12 : 압축 공기 분사 노즐
21 : 압축 공기 분사 노즐 본체 22 : 스페이서
따라서, 본 발명의 목적은 플럭스 입자가 렌즈에 붙지 않게 하는 렌즈 오염 방지 장치를 제공하는 것이다.
이 목적을 성취하기 위해, 본 발명에 따른 렌즈 오염 방지 장치는 렌즈로부터 발광된 광의 광축에 대해 서로 마주하도록 위치하여 배치된 가스 분사(jetting) 수단 및 가스 흡입 수단을 구비하고 있다.
가스 분사 수단은 가스 분사 포트를 가지며, 이 포트의 폭은 렌즈의 직경보다 큰 것이 바람직하다.
가스 분사 수단은 렌즈면 부근에 가스 흐름층을 형성하도록 배치되는 것이 바람직하다.
양호하게도, 가스 분사 수단은 분사 노즐 본체 및, 노즐 커버의 일부에 개구부가 외부로 배치된 노즐 커버를 포함한다.
바람직하기로는, 가스 분사 수단은 분사 노즐 본체, 노즐 커버 및, 분사 노즐 본체와 노즐 커버 사이에 배치되고, 스페이서의 일부에 개구부가 외부로 배치된 스페이서를 포함한다.
양호하게도, 가스 흡입 수단은 가스 분사 수단으로부터의 분사 유량보다 큰 흡입량을 갖는다.
상기 구조를 가진 본 발명의 렌즈 오염 방지 장치에 따르면, 가스 분산 수단에 의해, 무게가 무거운 플럭스 입자는 물론 증기도 가스 흐름층에 잡힌다. 증기 및 플럭스 입자가 렌즈에 들어오지 못하도록 가스 흐름층이 가스 흡입 수단에 의해 흡입됨으로서 렌즈 오염을 방지할 수 있다.
렌즈의 전체 표면은 렌즈의 직경보다 큰 폭을 가진 가스 분사 포트에서 분사된 가스 흐름층에 의해 플럭스 입자로부터 차폐되어서, 렌즈의 오염이 더욱 확실하게 방지될 수 잇다.
가스 흐름층이 렌즈 표면의 부근에 형성되기 때문에, 가스 흐름층의 측을 바이패스(bypass)함으로서 플럭스 입자가 렌즈에 도달하기가 어려워, 렌즈의 오염을 방지하는 효과가 더 보장된다.
가스 분사 수단은 분사 노즐 본체와, 노즐 커버의 일부에 개구부가 외부로 배치된 노즐 커버를 포함하므로, 이런 노즐 커버를 상이한 개구 영역을 가진 다른 노즐 커버로 대체함으로써만 많은 유체의 층을 형성할 수 있다. 따라서, 공작 및 가공 상태에 따라서 최적 유체층을 얻을 수 잇다.
가스 분사 수단은 분사 노즐 본체, 노즐 커버 및, 분사 노즐 본체와 노즐 커버 사이에 배치되고, 스페이서의 일부에 개구부가 외부로 배치된 스페이서를 포함하므로, 이런 스페이서를 상이한 크기의 다른 스페이서로 대체함으로서만 다양한 유체층을 형성할 수 있다. 또한, 대체 부분이 적기 때문에, 수납(storage)공간을 감소시킬 수 있다.
가스 흡입 수단의 흡입량이 가스 분사 수단으로부터의 분사 유량보다 많기 때문에, 가스 흡입 수단은 증기 및 플럭스 입자를 포함하는 모든 가스를 흡입할 수 있어서, 렌즈 오염 방지 장치의 주변 오염이 방지될 수 있다.
도면을 참고로 본 발명에 따른 광 비임 히터의 렌즈 오염 방지 장치를 설명할 것이다.
도1은 본 발명의 렌즈 오염 장치의 구조를 도시한다.
참조번호(1)는 렌즈 케이스를 나타내고, 참조 번호(2)는 렌즈 케이스(1)에 고정된 렌즈를 나타낸다. 참조번호(6)는 안내관을 나타내고, 참조번호(7)는 납땜바늘을, 참조번호(8)는 광이 집광되는 납땜점을 나타낸다. 참조번호(9)는 인쇄 기판과 같은 피납땜물을 나타낸다. 참조번호(11)는 흡입 장치(도시하지 않음)에 연결된 공기 흡입 노즐을 나타낸다. 참조번호(12)는 (도시되지 않음)압축 공기 공급원에 연결된 압축 공기 분사 노즐을 나타낸다. 참조번호(13)는 지지 금속 고정부를 나타내는 것으로, 이에 의해 공기 흡입 노즐(11), 압축 공기 분사 노즐(12) 및 렌즈 케이스(1)가 고정 연결된다.
도2는 본 발명의 렌즈 오염 방지 장치에 이용되는 압축 공기 분사 노즐의 확대 사시도를 도시한다. 참조번호(21)는 압축 공기 분사 노즐 본체를 나타내고, 참조번호(22)는 공기 분사 유량(또는 분사 포트의 두께)을 결정하는 슬릿형(slit-like) 개구부(25)를 지닌 스페이서를 나타낸다. 부수적으로, 개구부(25)의 폭(W)은 렌즈(2)의 직경보다 크다. 참조번호(23)는 커버를 나타내고, 참조번호(24)는 볼트를 나타낸다.
상기 구조를 갖는 렌즈 오염 방지 장치의 작동이 아래에 설명되어 있다.
도1은 납땜이 피납땜물(9)아래에서 수행되는 경우, 즉 렌즈(2)가 대부분 플럭스에 의해 오염되는 경우를 도시한다.
가요성 광섬유(34)로부터 방출된 광은 렌즈(2)를 통해 피납땜물(9)을 가열하기 위해 납땜점(8)에 집광된다. 소정의 시간이 경과한 후, 납땜 바늘(7)은 안내관(6)을 통해 고정량만큼 공급된 다음에 공급이 중지된다. 다른 소정의 시간이 경과한 후, 광이 방출되지 않아서, 납땜을 완료한다. 납땜 작업 중, 공기 흡입 노즐(11)은 흡입을 수행하는 반면, 압축 공기 분사 노즐(12)은 압축 공기의 분사를 수행한다.
납땜중, 납땜 바늘(7)은 납땜점(8)에 공급되어 가열됨으로서, 납땜 바늘(7)내의 플럭스 성분은 흰 스모크(smoke) 형태의 증기 및 미소체의 플럭스 입자가 된다. 이때에, 공기 흡입 노즐(11)이 흡입을 수행하기 때문에, 흰 스모크 형태로 납땜점(8)으로부터 발생한 증기는 비중이 가벼워서, 공기 흡입 노즐(11)에 흡입되도록 공기 흡입 노즐(11)로 취해진 공기 흐름을 따라 이동한다. 미소체의 플럭스 입자는 비중이 크고, 납땜 시 가열로 인해 팽창, 비등 및 비산되어, 어떤 초기 속도로 비산된다. 이러한 이유로, 공기 흡입 노즐(11)에 의해 야기된 공기흐름을 이용함으로서만 플럭스 입자가 렌즈(2)쪽으로 비산하는 것을 방지할 수 없다. 이를 해결하기 위해, 렌즈(2)의 직경보다 큰 크기의 개구부를 지닌 압축 공기 분사 노즐(12)은 렌즈(2)의 표면 주위에 고속으로 흐르는 압축 공기 흐름의 층을 형성하기 위해 제공된다. 이에 의해 플럭스 입자의 비산 방향이 변경됨으로서, 플럭스 입자가 렌즈(2)에 붙는 것이 방지된다. 비산 방향이 변한 플럭스 입자는 공기 흡입 노즐에 흡입되도록 공기 흐름에 따라 이동한다.
위에서 설명했듯이, 본 발명의 렌즈 오염 방지 장치는 렌즈(2)의 직경보다 큰 크기의 슬릿형 개구부(25)를 지닌 압축 공기 분사 노즐(12)과 공기 흡입노즐(11)을 포함하고, 이런 노즐(11,12)은 렌즈(2)에 대해 서로 마주하도록 배치되어 있다. 따라서, 납땜 시, 납땜 바늘(7)에 포함된 플럭스 성분으로부터 발생된 증기 및 비산된 플럭스 입자는 증기가 공기 흡입 노즐(11)로 직접 흡입되는 방식으로 제거되는 반면, 비산된 플럭스 입자는 렌즈(2)에 붙기 전에 공기 흡입노즐(11)에 흡입되도록 압축 공기 분사 노즐(12)에서 분사된 공기 흐름에 따라 이동하게 됨으로써 렌즈(2)가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이것은 광 비임 납땜 장치를 오랫 동안 지속적으로 작동할 수 있게 한다.
본 실시예에서, 압축 공기 분사 노즐(12)은 압축 공기 분사 노즐 본체(21), 커버(23) 및, 이들 사이에 있는 스페이서(22)가 볼트(24)에 의해 함께 고정되지만, 스페이서(22)와 일체로 된 커버(23) 및 압축 공기 분사 노즐 본체(21)로 구성될 수 있다.
이러한 구성의 경우에도, 이들 부품을 대체함으로서 공기 분사 유량을 변경시킬 수 있다.
또한, 공기 흡입 노즐(11)의 공기 흡입량은 압축된 공기 분사 노즐(12)로부터의 분사 유량보다 많게 설정될 수 있고, 이 경우에 렌즈 오염 방지 장치의 주변의 오염을 방지할 수 있어서 뛰어난 효과를 발휘한다.

Claims (6)

  1. 광이 가열용 렌즈를 통해 발광되는 광 비임 가열 납땜 장치용 렌즈 오염 방지 장치에 있어서, 렌즈 표면 부근에 가스 흐름층을 형성하도록 렌즈에 대해 배치되는 가스 분사 수단과, 가스 흡입 수단을 구비하는데, 상기 가스 분사 수단 및 상기 가스 흡입 수단은 렌즈를 통해 발광된 광의 광축에 대해 서로 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 분사 수단은 렌즈의 직경 보다 큰 폭을 지닌 가스 분사 포트를 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가스 분사 수단은, 분사 노즐 본체 및, 상기 분사 노즐 본체에 배치되고, 노즐 커버의 일부에 개구부가 외부로 배치된 노즐 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스 분사 수단은, 분사 노즐 본체, 노즐 커버 및, 상기 분사 노즐 본체와 상기 노즐 커버 사이에 배치되고, 스페이서의 일부에 개부구가 외부로 배치된 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 분사 수단은 분사 노즐 본체, 노즐 커버 및 스페이스를 함께 고정시키는 하나 이상의 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가스 흡입 수단은 상기 가스 분사 수단으로부터의 분사 유량보다 많은 흡입량을 가지는 것을 특징으로 하는 렌즈 오염 방지 장치.
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