KR100696097B1 - 레이저 용접용 패널 갭 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 방지할 수 있도록 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치를 제공한다.

레이저 빔, 옵틱 헤드, 갭 보정장치, 패널 들뜸

Description

레이저 용접용 패널 갭 보정장치{A PANEL GAP ADJUSTING DEVICE FOR LASER WELDING}

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 옵틱 헤드의 사시도이다.

도 2는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 레이저 옵틱 헤드의 사용 상태도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치가 적용된 레이저 옵틱 헤드의 측면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태도이다.

본 발명은 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 방지할 수 있도록 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 관한 것이다.

최근, 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추 세이며, 이러한 레이저빔의 적용에 있어 요구되는 몇 가지 목표는 레이저빔 에너지 분포의 균일화, 일정한 열처리 온도를 유지할 수 있는 레이저 출력제어, 생산성과 품질을 충족시킬 수 있는 최적 레이저 빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

즉, 이러한 목표들이 충족되어 질 때, 제품 개발에 있어 원가절감 및 품질향상의 효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 옵틱 헤드의 사시도로써, 종래 레이저 가공시스템은 레이저 발진기(101)로부터 발진된 레이저빔(B)의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 용접 대상물인 패널(103)의 용접부에 상기 레이저빔(B)을 조사하는 옵틱 헤드(105)와, 이 옵틱 헤드(105)를 아암(107) 선단에 장착한 상태로 용접패턴을 따라 옵틱 헤드(105)를 거동시키는 로봇(미도시)으로 구성된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 레이저 가공 시스템은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 용접 대상물인 패널(103)간에 들뜸에 의한 갭(G)이 발생하는 경우, 레이저빔(B)의 초점이 정확한 용접부에 위치되지 않아 용접불량의 원인이 되며, 심한 경우에는 용접 대상물에 구멍을 내는 등의 제품불량으로 이어지는 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 방지할 수 있도록 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드와, 상기 옵틱 헤드를 장착한 상태로 용접부를 따라 옵틱 헤드를 거동시켜주는 로봇을 포함하는 레이저 가공 시스템에 있어서,

상기 옵틱 헤드의 양측부에 구성되어 가이드 블록을 안내하는 가이드 레일; 상기 양측 가이드 레일의 상단에 각각 장착되며, 제어기의 제어신호에 따라 그 작동로드의 선단은 가이드 블록에 연결된 상태로 전후진 안내되는 엑츄에이터; 상기 작동로드에 끼워진 상태로 일단은 상기 가이드 블록에 지지되고, 타단은 상기 가이드 레일의 상단에 지지되는 가압 스프링; 상기 양측 엑츄에이터의 작동로드 선단에 각각 그 축방향으로 상기 가이드 블록을 통하여 일체로 연결되며, 선단에는 용접 대상물에 대하여 구름접촉되는 구름수단을 장착하여 이루어지는 가압로드를 포함한다.

상기 가이드 레일은 상기 옵틱 헤드의 양측 하부에 레이저빔의 초점위치를 향하여 경사지게 각각 설치되며, 그 상단에는 상기 엑츄에이터가 설치되도록 플랜지부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 엑츄에이터는 제어기의 제어신호에 따라 전자기력을 발생시켜 작동로드를 당기도록 작동하는 전자석 엑츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가압 스프링은 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 구름수단은 볼 롤러로 이루어지거나, 롤러로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치가 적용된 레이저 옵틱 헤드의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태도이다.

본 발명의 실시예에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 패널 갭 보정장치는 레이저 가공 시스템의 옵틱 헤드(1) 양측에 구성되어 용접 대상물인 패널(3)에 적정 가압력을 제공하여 패널(3)의 들뜸을 방지하여 레이저빔(B)의 초점을 일정하게 유지시켜 준다.

본 발명이 적용되는 레이저 가공 시스템은 미도시된 레이저 발진기(미도시)에 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드(1)가 용접부를 따라 거동되도록 미도시된 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되어 이루어진다.

이러한 레이저 가공 시스템에서 본 발명의 패널 갭 보정장치의 구성은 먼저, 상기 옵틱 헤드(1)의 양측부에 각각 가이드 레일(5)이 구성되어 가이드 블록(7)을 안내하게 된다.

즉, 상기 가이드 레일(5)은 상기 옵틱 헤드(1)의 양측 하부에 레이저빔(B)의 초점위치를 향하여 경사지게 각각 설치되며, 그 상단에는 상기 별도의 플랜지부(9) 를 형성한다.

상기 양측 가이드 레일(5)의 상단에 구성되는 플랜지부(9)에는 엑츄에이터(11)가 하향하여 각각 장착되는데, 상기 엑츄에이터(11)는 제어기(13)의 제어신호에 따라 그 작동로드(15)를 후진 작동시키는데, 상기 작동로드(15)의 선단은 가이드 블록(7)에 연결된 상태로 전후진 안내된다.

여기서, 상기 엑츄에이터(11)는 제어기(13)의 제어신호에 따라 전자기력을 발생시켜 작동로드(15)를 당기도록 작동하는 전자석 엑츄에이터로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 작동로드(15)에는 가압 스프링(17)이 끼워지는데, 상기 가압 스프링(17)은 그 일단이 상기 가이드 블록(7)에 지지되고, 그 타단은 상기 가이드 레일(5)의 상단에 구성되는 플랜지부(9)에 지지되어 상기 제어기(13)의 제어신호가 없는 동안 작동로드(15)를 전진시켜 용접 대상물인 패널(3)에 적정 가압력으로 그 탄성력을 제공한다.

여기서, 상기 가압 스프링(17)은 코일 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 양측 엑츄에이터(11)의 작동로드(15) 선단에는 각각 그 축방향으로 상기 가이드 블록(7)을 통하여 가압로드(19)가 일체로 연결되며, 이 가압로드(19)의 선단에는 용접 대상물에 대하여 구름접촉되는 구름수단으로 볼 롤러(21) 또는 롤러가 장착되어 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성의 패널 갭 보정장치는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 옵틱 헤드(1)와 함께, 그 용접부의 일측방을 따라 이동하면서, 상기 용접부의 일측의 적정 가압력으로 가압하여 상기 패널(3) 사이가 벌어지는 것을 방지하게 된다.

이러한 패널 갭 보정장치의 작동을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에서와 같이, 로봇 거동을 통하여 레이저 옵틱 헤드(1)를 이동시키거나 레이저 용접을 하지 않는 동안에는 제어기(13)에서 상기 엑츄에이터(11)로 제어신호를 출력하여 전자기력에 의해 작동로드(15)가 당겨지도록 후진 작동시킨다.

즉, 상기 엑츄에이터(11)는 발생된 전자기력에 의해 가압 스프링(17)의 탄성력을 극복하여 작동로드(15)를 가압로드(19)와 함께 당김으로서 가압로드(19) 선단의 볼 롤러(21) 혹은 롤러가 패널(3)과 접촉 상태를 해제되도록 한다.

반면, 도 4에서와 같이, 로봇 거동과 함께 레이저 옵틱 헤드(1)가 레이저 용접을 위하여 레이저빔(B)을 조사하는 경우에는 제어기(13)에서 상기 엑츄에이터(11)로 출력하던 제어신호를 차단하여 작동로드(15)가 가압 스프링(15)의 탄성력에 의해 전진 작동하도록 한다.

그러면, 상기 엑츄에이터(11)의 작동로드(15)와 함께 가압로드(19)도 가이드 레일(5)을 따라 가이드 블록(7)과 함께 전진하면서, 가압로드(19) 선단의 볼 롤러(21) 혹은 롤러가 상부 패널(3)과 접촉 상태를 유지하여 도 3에서와 같은 패널(3)간의 갭(G)을 없애주게 된다.

즉, 용접 대상물인 패널(3)에 적정 가압력을 제공하여 용접 대상물인 패널(3)간의 갭(G)을 보정하여 줌으로써, 레이저빔(B)의 초점위치가 정확하게 모재에 닿도록 해주며 이로써 용접불량을 방지할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 의하면, 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드와, 상기 옵틱 헤드를 장착한 상태로 용접부를 따라 옵틱 헤드를 거동시켜주는 로봇을 포함하는 레이저 가공 시스템에 있어서,

   상기 옵틱 헤드의 양측부에 구성되어 가이드 블록을 안내하는 가이드 레일;

   상기 양측 가이드 레일의 상단에 각각 장착되며, 제어기의 제어신호에 따라 그 작동로드의 선단은 가이드 블록에 연결된 상태로 전후진 안내되는 엑츄에이터;

   상기 작동로드에 끼워진 상태로 일단은 상기 가이드 블록에 지지되고, 타단은 상기 가이드 레일의 상단에 지지되는 가압 스프링;

   상기 양측 엑츄에이터의 작동로드 선단에 각각 그 축방향으로 상기 가이드 블록을 통하여 일체로 연결되며, 선단에는 용접 대상물에 대하여 구름접촉되는 구름수단을 장착하여 이루어지는 가압로드;를 포함하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가이드 레일은 상기 옵틱 헤드의 양측 하부에 레이저빔의 초점위치를 향하여 경사지게 각각 설치되며, 그 상단에는 상기 엑츄에이터가 설치되도록 플랜지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 엑츄에이터는 제어기의 제어신호에 따라 전자기력을 발생시켜 작동로드를 당기도록 작동하는 전자석 엑츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가압 스프링은 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 구름수단은 볼 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 구름수단은 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
7. 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드와, 상기 옵틱 헤드를 장착한 상태로 용접부를 따라 옵틱 헤드를 거동시켜주는 로봇을 포함하는 레이저 가공 시스템에 있어서,

   상기 옵틱 헤드의 양측부에 레이저빔의 초점위치를 향하여 경사지게 구성되어 가이드 블록을 안내하며, 상단에는 플랜지부를 형성하는 가이드 레일;

   상기 양측 가이드 레일의 상단 플랜지부에 각각 장착되며, 제어기의 제어신호에 따라 전자기력에 의해 그 작동로드를 당기도록 작동하며, 작동로드의 선단은 가이드 블록에 연결된 상태로 전후진 안내되는 전자석 엑츄에이터;

   상기 작동로드에 끼워진 상태로 일단은 상기 가이드 블록에 지지되고, 타단은 상기 가이드 레일의 플랜지부에 지지되는 가압 스프링;

   상기 양측 전자석 엑츄에이터의 작동로드 선단에 각각 그 축방향으로 상기 가이드 블록을 통하여 일체로 연결되며, 선단에는 용접 대상물에 대하여 구름접촉되는 구름수단을 장착하여 이루어지는 가압로드;를 포함하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 가압 스프링은 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 구름수단은 볼 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 구름수단은 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.

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