KR100948914B1 - 레이져 용접기의 반사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 레이져 용접기에 설치된 미러의 표면을 다각형 형태로 가공한 것을 사용하여, 이를 미러의 교체시간 및 사용기간에 따라 회전하여 각 면을 사용함으로써 교체시간 및 사용기간을 연장할 수 있도록 한 레이져 용접기의 반사장치를 제공하는 것으로, 이에 따른 반사장치는, 레이져 빔이 사각덕트와 수직덕트를 경유한 후 가공헤드를 통해 두 스트립에 조사되어 두 스트립의 맞대어진 부위를 용접하는 용접기에서, 상기 사각덕트에 고정되고 회전축에 피니언기어가 고정되는 모터가 설치되는 미러 고정판; 및 상기 피니언기어에 치합되는 회전판이 상면에 고정되고, 상기 미러 고정판에 설치된 상부 가이드와 하부 가이드에 의해 회전 중심이 잡혀지며, 측면에 다수개의 반사면이 형성되는 미러 헤드를 포함한다.

레이져 용접, 맞대기, 반사, 반사면, 회전판, 냉각수

Description

레이져 용접기의 반사장치{Apparatus for reflecting in laser welder}

도 1은 일반적인 레이져 용접기의 구성을 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 반사장치를 포함한 레이져 용접기의 일부를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 반사장치를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 반사장치를 도시한 측면도.

도 5는 본 발명에 따른 반사장치를 도시한 분해사시도.

도 6은 본 발명에 따른 반사장치를 도시한 저면사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

8 : 집속미러 9 : 가공헤드

15 : 미러 고정판 16 : 미러 헤드

30 : 회전판 23 : 가이드

25 : 감지센서 27 : 피니언기어

29 : 모터 31 : 터치바

본 발명은 레이져 용접기에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 스테인리스 생산공정에서 연속작업을 위해 스트립과 스트립을 용접하는 레이져 용접기의 반사장치에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스 열연코일이나 냉연코일을 생산하기 위해서는 여러 공정을 거치게 되는 데, 각 공정의 입측에는 스트립의 연속적인 가공이 이루어질 수 있도록 선행 코일의 선단과 후행 코일의 후단을 용접하여 연결시키는 용접라인이 설치된다.

이 용접작업을 위해 사용되는 레이져 용접기는 집광된 레이져 빔이 모재 표면에서 흡수되어 천공과정이 진행된다. 이때 고에너지를 지닌 원자를 함유한 물질을 다수개의 반사경 사이에 넣고, 다단의 빔 전송관을 통해 에너지를 가하여 높은 에너지 밀도를 갖는 빛을 발생시켜, 이를 광열원으로 하여, 크게는 알루미늄이나 스테인리스 강판을 용접하고, 작게는 보석이나 전자기기 등의 용접 가공에 사용한다.

그러나 스테인리스 용접작업 시, 레이져 빔을 반사하는 미러가 고정되어 있기 때문에 레이져 빔이 일정부분에만 집중적되어 미러의 잦은 교체 및 교체 후 각도 조절 작업을 실시해야 한다.

따라서 생산 휴지시간이 증가하게 되고, 이를 방관할 시에는 스테인리스 400계 강종이 가진 고유의 용접 취약성으로 인하여 스트립 용접부가 균열되어 생산 라인 진행 중에 파단되는 문제점이 있다.

또한 레이져 용접기의 열원으로 사용되는 레이져 빔을 작업자 육안으로느 관 찰할 수 없으므로, 용접부의 용접 상태를 사전에 인지할 수 없으므로, 용접부가 소둔로 및 산세조 내부에서 파단되는 문제점이 빈번하게 발생된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 레이져 용접기에 설치된 미러의 표면을 다각형 형태로 가공한 것을 사용하여, 이를 미러의 교체시간 및 사용기간에 따라 회전하여 각 면을 사용함으로써 교체시간 및 사용기간을 연장할 수 있도록 한 레이져 용접기의 반사장치를 제공하는 데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반사장치는,

레이져 빔이 사각덕트와 수직덕트를 경유한 후 가공헤드를 통해 두 스트립에 조사되어 두 스트립의 맞대어진 부위를 용접하는 용접기에서, 상기 사각덕트에 고정되고 회전축에 피니언기어가 고정되는 모터가 설치되는 미러 고정판; 및 상기 피니언기어에 치합되는 회전판이 상면에 고정되고, 상기 미러 고정판에 설치된 상부 가이드와 하부 가이드에 의해 회전 중심이 잡혀지며, 측면에 다수개의 반사면이 형성되는 미러 헤드를 포함한다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 레이져 용접기의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반사장치를 포함한 레이져 용접기의 일부를 도시한 사시도이다.

레이져 용접기는 토치를 통해 두 스트립을 용접하게 되는 용접부와, 레이져 을 반사하여 용접부에 이르게 하는 본 발명에 따른 반사장치를 포함한다.

먼저 용접부에 대해 설명하면, 용접부는 상부 일측에 설치된 베이스(1)에 원형덕트(2)를 연결하고, 이 원형덕트(2)는 사각덕트(3)로 연결되며, 사각덕트(3)에는 수직으로 다수개의 수직덕트(4)가 연결된다. 그리고 용접부는 수직덕트(4)의 끝에 토치헤드(5)가 설치되고, 클램프 실린더(6)와 연결된 클램프(7)에는 스트립이 고정된다.

상기한 원형덕트(2)와 사각덕트(3)의 내부에는 레이져 빔을 반사하기 위한 반사장치가 설치되며, 이 반사장치에서 반사된 레이져 빔은 토치헤드(5)에 도달하고, 토치헤드(5)의 내부에 설치된 집속미러(8)에 의해 집속된 후 집속미러(8) 하부에 설치된 가공헤드(9)에 도달한다.

또한 용접부는 토치헤드(5)의 측면에 가스호스(10)가 설치되고, 이 가스호스(10)는 홀더(11)에 의해 가스노즐(12)과 연결되며, 그 반대쪽에는 와이어 호스(13)가 있으며, 이는 모터 베이스 위에 설치된 와이어 모터를 지나, 홀더에 의해 와이어 노즐(14)에 연결된다.

도 3 내지 도 6을 참조하여 반사장치를 살펴본다.

반사장치는 미러 고정판(15)에 미러 헤드(mirror head)(16)를 회전 가능하게 설치하고, 미러 헤드(16)에 냉각수를 순환시키는 구조이다.

이러한 반사장치는 미러 고정판(15)의 일측에 질소라인(17)이 설치되고, 미러 고정판(15)의 상부 및 하부 각각에 냉각수 인 라인(18)과 냉각수 아웃 라인(19)이 설치되며, 이는 미러 고정판(15)의 내부를 지나 상부 냉각수 배관(20)과 하부 냉각수 배관(21)으로 연결되고, 상부 냉각수 배관(20)과 하부 냉각수 배관(21)은 후술하는 미러 헤드(16) 내부의 냉각수 튜브(22)와 연결된다.

그리고 미러 고정판(15)의 타측면에는 상부 및 하부에 가이드(23)가 설치되고, 두 가이드(23)의 끝부분에는 베어링 블록이 설치되며, 그 베어링 블록에는 중심축(24)이 고정된다. 두 중심축(24) 중의 끝에는 커플링이 설치되고, 커플링은 후술하는 회전판과 결합되거나 미러 헤드(16)의 하측에 고정된다.

상기한 가이드(23) 중에서 상부 가이드에는 감지센서(25)가 설치되어 후술하는 터치바 중의 하나를 감지하게 된다.

미러 고정판(15)의 중심부에는 질소라인(17)과 연통된 다수개의 질소노즐(26)이 형성되고, 이 질소노즐(26)의 상측에는 절개구(27)가 형성된다.

이 절개구(27)에는 피니언기어(28)가 내장되어 그 피니언기어(28)의 일부가 미러 고정판(15)의 일측면으로 돌출되고, 피니언기어(28)는 미러 고정판(15)에 내장된 모터(29)의 회전축과 연결된다.

이러한 미러 고정판(15)은 고정볼트에 의해 사각덕트(3)나 수직덕트(4)의 내부에 고정된다.

미러 고정판(15)의 가이드(23)에 결합되어 회전되는 미러 헤드(16)는 레이져 빔을 반사시키는 반사면이 다면으로 형성되고, 그 반사면에는 동(Cu)이 코팅되며, 내부에는 냉각수 튜브(22)가 형성된다.

이 미러 헤드(16)의 상측에는 피니언기어(28)에 치합되는 회전판(30)이 고정되고, 회전판(30)의 중심부는 커플링과 결합된다.

또한 회전판(30)의 가운데 부분에는 반사면의 개수에 해당하는 터치바(31)가 일정한 간격으로 설치되어 상술한 감지센서(25)에 대응된다.

미러 헤드(16)의 하면에는 반사면의 개수에 대응되는 멈춤면(32)이 형성되고, 이 멈춤면(32)에 밀착 대응될 수 있는 멈춤로드(33)가 마그네트 실린더(34)의 로드 끝에 고정되며, 마그네트 실린더(34)가 미러 고정판(15)에 고정된다.

감지센서(25)와 모터(29)에 연결된 콘트롤러는 감지센서(25)가 여러개의 터치바(31) 중에서 하나를 감지할 때까지 모터(29)가 회전하도록 하여 원격으로 반사면을 선택할 수 있도록 한다.

그리고 콘트롤러에는 상기한 마그네트 실린더(34)가 연결되어 감지센서(25)가 터치바(31)를 감지하는 순간 마그네트 실린더(34)가 확장되도록 신호를 보내 멈춤로드(33)가 멈춤면(32)에 밀착됨으로써 미러 헤드(16)의 위치를 고정하게 된다. 또한 차기 회전이 진행되기전에 콘트롤러에서 마그네트 실린더(34)의 로드를 축소하여 멈춤면(32)으로부터 멈춤로드(33)가 이격될 수 있도록 한다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 따른 반사장치는 다음과 같은 작용을 나타낸다.

원형덕트와 사각덕트(3)에서 공급되는 레이져 빔은 그 내부에 설치되어 있는 다수개의 반사장치에 의해 반사되어 하부에 위치한 집속미러(8)로 투사되고, 집속미러(8)에서 집소된 레이져 빔은 가공헤드(9)로 전달되어 스트립의 표면으로 조사됨으로써 피딩된 와이어를 녹여 두 스트립을 용접하게 된다.

이러한 과정에서 반사장치는 다음과 같이 사용되어진다.

즉, 레이져 빔을 반사하는 미러헤드(16)의 반사면을 보호하기 위해 원형덕트(2)와 사각덕트(3)의 내부에는 질소가스가 충진되어 있고, 또한 레이져 빔의 반사작용시 발생되는 열에 의해 미러가 변형되는 것을 방지하도록 미러 고정판(15)에 결합된 냉각수 인 라인(18)을 통해 냉각수가 공급된다.

이렇게 공급된 냉각수는 냉각수 튜브(22)를 지나 냉각수 아웃 라인(19)으로 빠져 나오면서 미러 헤드(16)의 온도가 상승되는 것을 방지하게 된다.

그리고 질소라인(17)은 미러 헤드(16)의 표면에 부착될 수 있는 미세한 먼지를 제거하게 된다.

한편, 미러 헤드(16)의 반사면을 교체하는 과정을 설명하면, 먼저 콘트롤러에서 모터(29)에 신호를 보내어 모터(29)를 회전시키되, 감지센서(25)가 두 터치바(31)에서 다음 터치바(31)를 감지할 때까지 모터(29)를 회전시킨다.

이에 따라 미러 헤드(16)도 회전판(30)과 함께 동시에 회전됨으로써, 다음번의 반사면이 레이져 빔을 반사할 수 있는 위치에 놓이게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한면, 미러 헤드의 반사면을 돌려가면서 사용하게 됨으로써 용접기를 휴지시키지 않고 레이져 빔을 반사할 수 있는 새로운 반사면을 사용할 수 있다.

따라서 용접하는 횟수, 즉 사용하는 면의 교체시기를 자유롭게 셋팅할 수 있게 된다.

또한 미러 헤드의 청결 유짐 및 교체작업을 위해 용접기 전체를 분리하지 않 고서도 레이져 광원의 중간 소실율을 최소화할 수 있으므로 스트립 용접 부위가 생산 라인 진행 중에 파단되는 문제점을 해결하여 생산성 향상에 기여하게 된다.

Claims (4)

1. 레이져 빔이 사각덕트와 수직덕트를 경유한 후 가공헤드를 통해 두 스트립에 조사되어 두 스트립의 맞대어진 부위를 용접하는 용접기에 있어서,

   상기 사각덕트에 고정되고 회전축에 피니언기어가 고정되는 모터가 설치되는 미러 고정판; 및

   상기 피니언기어에 치합되는 회전판이 상면에 고정되고, 상기 미러 고정판에 설치된 상부 가이드와 하부 가이드에 의해 회전 중심이 잡혀지며, 측면에 다수개의 반사면이 형성되는 미러 헤드

   상기 회전판의 상면에는 반사면의 개수에 대응되는 터치바가 설치되고, 이 터치바를 감지할 수 있는 감지센서가 상기 상부 가이드에 설치되며, 상기 모터와 감지센서에 연결되는 콘트롤러

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접기의 반사장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 미러 고정판의 상부 및 하부 각각에 냉각수 인 라인과 냉각수 아웃 라인이 설치되며, 상기 냉각수 인 라인과 냉각수 아웃 라인은 미러 고정판의 내부를 지나 상기 미러 고정판에 설치된 상부 냉각수 배관과 하부 냉각수 배관으로 연결되고, 상기 상부 냉각수 배관과 하부 냉각수 배관에 연결되는 냉각수 튜브가 상기 미러 헤드 내부에 형성되는 것을 특징으로 하는 용접기의 반사장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 콘트롤러에 연결된 채 상기 미러 고정판에 설치되고 로드 끝에 멈춤로드가 고정되는 마그네트 실린더와, 상기 미러 헤드에 상기 반사면에 대응되는 멈춤면이 형성되어 상기 멈춤로드가 밀착 및 이격되는 것을 특징으로 하는 용접기의 반사장치.

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