KR100249701B1

KR100249701B1 - Laser beam welding head

Info

Publication number: KR100249701B1
Application number: KR1019960076024A
Authority: KR
Inventors: 손경락
Original assignee: 정몽규; 현대자동차주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 2000-04-01
Also published as: KR19980056754A

Abstract

본 발명의 목적은 원형의 용접점의 테두리를 따라 정확히 레이저 빔이 집중조사 되도록하여 용접되는 시간을 현저히 단축시키고 높은 용접강도를 유지할 수 있는 레이저 빔 용접헤드를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser beam welding head capable of significantly shortening the welding time and maintaining a high welding strength by allowing the laser beam to be precisely focused along the edge of the circular welding spot.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조사되는 레이저 빔을 한곳으로 집중시키는 집광렌즈와; 상기 집광렌즈를 경사지게 지지하는 경사면을 갖는 회전원통과; 상기 회전원통의 회전을 안내하는 지지원통과; 상기 회전원통의 하부에 장착되며 중앙에 레이저 빔의 통과를 허용하는 구멍이 있는 기어와; 상기 기어를 감속구동시키는 피니언과; 상기 피니언을 구동하도록 상기 지지원통에 장착되는 서보모터와;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a condenser lens for focusing the laser beam to be irradiated; A rotating cylinder having an inclined surface for supporting the condensing lens inclinedly; A support cylinder for guiding rotation of the rotation cylinder; A gear mounted to a lower portion of the rotating cylinder and having a hole in the center thereof to allow passage of a laser beam; A pinion for decelerating the gear; And a servo motor mounted to the support cylinder to drive the pinion.

Description

Laser beam welding head

본 발명은 레이저 빔 용접헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a laser beam welding head.

종래에는 차체 부품 조립을 위한 용접으로 스포트 저항 용접을 실시하였으나 최근에나 용접 품질이 좋은 레이저 빔 용접을 실시하고 있다.Conventionally, spot resistance welding is performed by welding for assembling vehicle body parts, but recently, laser beam welding with good welding quality has been performed.

레이저 빔 용접은 극히 파장이 짧은 강력한 빛을 집중 조사하여 그 열에 의해 부재를 녹여 접합시키는 것으로서 조사되는 레이저 빔을 렌즈로 집광시켜 부재의 한지점에 집중되도록 하여 용접점의 테두리를 따라 초점을 이동시켜 용접을 하게 된다.Laser beam welding is focused on irradiating strong light with very short wavelength and melting and joining the member by the heat.The laser beam welding focuses the laser beam to be focused on one point of the member to move the focus along the edge of the welding point. We do welding.

상기한 방식을 이용하여 용접하는 기술이 일본국 특개평 5-50277호에 제시되어 있다.The technique of welding using the above method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-50277.

상기 일본국의 공개 특허는 제3도에 도시하는 것과 같이 레이저 빔 조사기로 부터 조사되는 레이저 빔(20)을 집광렌즈(21)를 사용하여 초점(C)을 한곳에 모아서 용접부재(22)의 용접점에 집중 조사하여 비드(23, 원형 용접점)를 형성하게 된다.The Japanese Laid-Open Patent discloses the welding of the welding member 22 by collecting the focal point C in one place using the condenser lens 21 with the laser beam 20 irradiated from the laser beam irradiator as shown in FIG. Intensive irradiation at the point forms a bead 23 (circular welding point).

그러나 상기 선형 특허는 비드(23)의 경계부를 따라 초점을 이동시키는 수단으로 렌즈(21) 고정용 치구(24)와 모터(25)와 래크(26) 및 피니언(27) 기구 등을 이용하고 있으나 원형의 용접점(비드부)의 테두리를 따라 정확하게 이동시키기가 곤란하여 용접헤드의 구동장치가 크게 복잡해질 뿐 아니라 정확한 용접점의 형성이 어려우며 그에따라 자연히 용접속도와 용접강도가 낮다는 문제점이 지적되고 있다.However, the linear patent uses a lens 21 fixing jig 24, a motor 25, a rack 26, and a pinion 27 as a means of shifting the focus along the boundary of the bead 23. It is difficult to precisely move along the edge of the circular welding point (bead part), which not only complicates the driving device of the welding head, but also makes it difficult to form an accurate welding point. It is becoming.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 제안된 것으로서 그의 목적으로 하는 것은 원형의 용접점의 테두리를 따라 정확히 레이저 빔이 집중조사 되도록하여 용접되는 시간을 현저히 단축시키고 높은 용접강도를 유지할 수 있는 레이저 빔 용접헤드를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-mentioned problems, and its object is to allow a laser beam to be precisely focused along the edge of a circular welding spot, thereby significantly reducing the welding time and maintaining a high welding strength. To provide a welding head.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조사되는 레이저 빔을 한곳으로 집중시키는 집광렌즈와; 상기 레이저 빔의 경로를 상기 집광렌즈 측으로 반사시키는 반사거울과; 상기 집광렌즈를 경사지게 지지하는 경사면을 갖는 회전원통과; 상기 회전원통의 회전을 안내하는 지지원통과; 상기 회전원통의 하부에 장착되며 중앙에 레이저 빔의 통과를 허용하는 구멍이 있는 기어와; 상기 기어를 감속구동시키는 피니언과; 상기 피니언을 구동하도록 상기 지지원통에 장착되는 서보모터와;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a condenser lens for focusing the laser beam to be irradiated; A reflection mirror reflecting a path of the laser beam toward the condenser lens; A rotating cylinder having an inclined surface for supporting the condensing lens inclinedly; A support cylinder for guiding rotation of the rotation cylinder; A gear mounted to a lower portion of the rotating cylinder and having a hole in the center thereof to allow passage of a laser beam; A pinion for decelerating the gear; And a servo motor mounted to the support cylinder to drive the pinion.

제1도는 본 발명에 의한 레이저 빔 용접헤드를 나타내는 도면.1 shows a laser beam welding head according to the present invention;

제2도는 본 발명의 회전원통의 사시도.2 is a perspective view of a rotating cylinder of the present invention.

제3도는 종래기술.3 is a prior art.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 집광렌즈 2 : 레이저 빔1: condenser lens 2: laser beam

3 : 회전원통 4 : 경사부3: rotating cylinder 4: inclined portion

5 : 지지원통 6 : 플랜지5: support cylinder 6: flange

7,8 : 스톱퍼용 턱 9 : 기어7,8: jaw for stopper 9: gear

10 : 구멍 11 : 피니언10: hole 11: pinion

12 : 서보머터 13 : 반사거울12: servomutter 13: reflection mirror

14 : 원형 용접점14: circular welding point

이하 본 발명의 구성과 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

제1도는 본 발명에 의한 레이저 빔 용접헤드를 나타내는 도면이며 제2도는 본 발명에 의한 회전원통의 사시도를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a laser beam welding head according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a perspective view of a rotating cylinder according to the present invention.

도면중 부호 1은 집광렌즈로서 레이저 빔 조사기(도시생략)로부터 조사되는 레이저 빔(2)이 평행 광선으로 입사되어 하나의 초점에 모아져 집중되도록 하는 렌즈이다.In the drawing, reference numeral 1 denotes a lens in which a laser beam 2 irradiated from a laser beam irradiator (not shown) as a condenser lens is incident on parallel light rays and is concentrated at one focal point.

상기 집광렌즈(1)는 중공파이프의 상부를 경사지게 절단하여 형성한 회전원통(3)의 상부 경사부(4)에 올려져 지지되며 상기 회전원통(3)은 용접헤드의 하우징을 형성하는 지지원통(5)에 끼워져 그의 플랜지(6)가 스토퍼용 턱(7)(8) 사이에 끼워져 회전가능하게 지지된다.The condenser lens 1 is supported by being mounted on the upper inclined portion 4 of the rotating cylinder 3 formed by obliquely cutting the upper portion of the hollow pipe, and the rotating cylinder 3 is a support cylinder forming a housing of the welding head. (5) so that its flange (6) is sandwiched between the stopper jaws (7) (8) and rotatably supported.

그리고 상기 회전원통(3)의 하단에는 기어(9)가 장착되는데 이때 기어(9)의 상면이 회전원통(3)의 하단에 결합되도록 하며 그 기어(9)의 중앙은 레이저 빔(2)의 통과를 허용토록 구멍(10)이 형성되어 있다.And the lower end of the rotary cylinder (3) is equipped with a gear (9) wherein the upper surface of the gear (9) is coupled to the lower end of the rotary cylinder (3) and the center of the gear (9) of the laser beam (2) A hole 10 is formed to allow passage.

상기 기어(9)는 그보다 직경이 작은 피니언(11)과 맞물려 회전하며 피니언(11)을 구동하기 위한 서보모터(12)가 상기 지지원통(5)에 고정 장착되어 있다.The gear 9 rotates in engagement with a pinion 11 having a smaller diameter, and a servomotor 12 for driving the pinion 11 is fixedly mounted to the support cylinder 5.

부호 13은 수평으로 조사되는 레이저 빔(2)을 집광렌즈(1)로 반사시켜 유도하는 반사거울이다.Reference numeral 13 denotes a reflection mirror that guides the laser beam 2 irradiated horizontally to the condensing lens 1 and guides it.

이와같은 본 발명은 평행하게 조사되는 레이저 빔(2)이 집광렌즈(1)에 입사되면 도시된 상태에서는 A지점에 초점이 형성되며 이 초점이 원형용접점(14)의 시작점을 형성하게 된다.In the present invention, when the laser beam 2 irradiated in parallel is incident on the condensing lens 1, a focus is formed at a point A in the illustrated state, and this focus forms a starting point of the circular welding point 14.

이때 서보모터(12)를 구동하게 되면 피니언(11)을 통하여 기어(9)가 감속된 속도로 서서히 회전하게 된다.At this time, when the servo motor 12 is driven, the gear 9 is slowly rotated at a reduced speed through the pinion 11.

이에따라 회전원통(3)과 집광렌즈(1)도 회전하게 되며 집광렌즈(1)의 회전으로 인해 초점은 원형용접점(14)의 테두리궤적(15)을 따라 이동하여 180° 회전된 위치에서 용접지점은 B지점에 위치하게 된다.Accordingly, the rotating cylinder 3 and the condenser lens 1 also rotate, and the focus moves along the edge trajectory 15 of the circular welding point 14 due to the rotation of the condenser lens 1 to be welded at a position rotated by 180 °. The point is located at point B.

계속해서 기어(9)가 360° 회전하면 초점은 원위치인 A지점에 이르고 이로서 하나의 용접점의 작업이 완료되는 것이다.Subsequently, when the gear 9 is rotated 360 °, the focal point is at the original position A, which completes the work of one welding point.

이상과 같은 본 발명에 의하면 레이저 빔을 모아 촛점에 집중하는 집광렌즈를 회전하는 경사 표면에 올려놓고 수평상태로 서서히 회전시키는 것에 의해서 초점의 궤적이 원형용접점의 테두리를 따라 정확히 또한 일정속도로 움직이면서 용접하게 되므로써 저항점 용접에 비교하여 용접속도가 크게 향상되고 용접속도의 균일화로 용접강도가 증대되어지는 효과가 있으며 기어비의 변경으로 용접특성에 맞는 레이저 빔의 회전속도를 얻을 수 있게 된다.According to the present invention as described above by placing the focusing lens focused on the focusing laser beam on the rotating inclined surface and slowly rotating in a horizontal state while the trajectory of the focal point moves along the edge of the circular welding point exactly and at a constant speed Compared to the resistance welding, the welding speed is greatly improved and the welding strength is increased by the uniform welding speed, and the rotation speed of the laser beam can be obtained by changing the gear ratio.

Claims

A condenser lens for concentrating the irradiated laser beam into one place; A reflection mirror reflecting a path of the laser beam toward the condenser lens; A rotating cylinder having an inclined surface for supporting the condensing lens inclinedly; A support cylinder for guiding rotation of the rotation cylinder; A gear mounted to a lower portion of the rotating cylinder and having a hole in the center thereof to allow passage of a laser beam; A pinion for decelerating the gear; And a servomotor mounted to the support cylinder to drive the pinion.

The laser beam welding head according to claim 1, wherein the rotating cylinder is interposed between the stopper jaws of the support cylinder to guide a horizontal rotation.