KR100994327B1 - Welding Head Apparatus for Hybrid Laser-Arc Welding - Google Patents

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KR100994327B1 KR1020040112646A KR20040112646A KR100994327B1 KR 100994327 B1 KR100994327 B1 KR 100994327B1 KR 1020040112646 A KR1020040112646 A KR 1020040112646A KR 20040112646 A KR20040112646 A KR 20040112646A KR 100994327 B1 KR100994327 B1 KR 100994327B1
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Abstract

본 발명은 레이저 용접과 아크 용접을 복합적으로 이용하는 혼합 용접헤드장치에 관한 것으로, 그 목적은 용접시 용접부재의 변형을 최소화하고, 커다란 부재의 턴 오버 공정에서 발생할 수 있는 위험요소들을 해소하며, 용접부재의 상.하부 비드를 양호하게 형성할 수 있는 레이저 용접과 아크 용접을 이용한 혼합 용접헤드장치를 제공함에 있다. 본 발명의 구성은 레이저 헤드와 레이저 헤드의 전방에 레이저빔과의 간섭을 피해 비스듬하게 설치된 아크토치로 이루어진 일체형 용접헤드 모듈과; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단에 설치되어 필렛 용접시 일체형 용접헤드 모듈을 원하는 각도로 틸팅시키도록 구성된 조절부와; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 최전방에 설치되어 용접시 용접선에 레이저초점의 위치를 정확하게 유지할 수 있도록 구성된 용접선추적센서와; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단부를 고정 지지하여 레이저빔과 와이어 끝부분의 거리 및 높이를 조절할 수 있도록 구성된 옵셋 조정장치와; 상기 옵셋조정장치와 수직축으로 연결되어 임의의 용접선 위치로 회전토록 구성된 회전디스크 및 상기 회전디스크에 구동력을 제공하는 디스크회전용모터로 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a mixed welding head apparatus using a combination of laser welding and arc welding, the object of which is to minimize the deformation of the welding member during welding, to eliminate the risks that may occur in the turnover process of large members, welding The present invention provides a mixed welding head apparatus using laser welding and arc welding capable of forming the upper and lower beads of a member satisfactorily. The configuration of the present invention includes an integrated welding head module comprising an arc torch installed obliquely to the laser head and the laser beam in front of the laser head; A control unit installed at a rear end of the integrated welding head module and configured to tilt the integrated welding head module at a desired angle during fillet welding; A welding line tracking sensor installed at the front of the integrated welding head module and configured to accurately maintain the position of the laser focus on the welding line during welding; An offset adjustment device configured to fix and support a rear end of the integrated welding head module to adjust a distance and a height of a laser beam and a wire end; It is characterized by consisting of a disk rotating motor connected to the offset adjustment device in a vertical axis and configured to rotate to any welding line position and providing a driving force to the rotating disk.

레이저 용접, 아크 용접, 혼합용접, 턴오버(turn over), 집속광학계, 광파이버Laser welding, arc welding, mixed welding, turn over, focusing optical system, optical fiber

Description

혼합 레이저­아크 용접 헤드 장치{Welding Head Apparatus for Hybrid Laser-Arc Welding} Welding Head Apparatus for Hybrid Laser-Arc Welding}             

도 1은 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접 개념도이고, 1 is a conceptual diagram of a laser-arc mixed welding according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접헤드 정면도이며,2 is a front view of a laser-arc mixed welding head according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접헤드 측면도이고,3 is a side view of a laser-arc mixed welding head according to the present invention;

도 4는 본 발명 거리 및 각도 조절기의 상세사진이다.
Figure 4 is a detailed picture of the distance and angle adjuster of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

(1) : 부재 (1): absence

(2) : 레이저 헤드(laser head)(2): laser head

(3) : 집속 레이저 빔(laser beam) (3): focused laser beam

(4) : 아크 토치(arc torch)(4): arc torch

(5) : 용접선 추적 센서(Vision sensor) (5): Vision sensor

(6) : 용접헤드 틸팅시 위치 고정용 레버(6): Position fixing lever for welding head tilting

(7) : 용접선 높이 조절용 Z축 슬라이드(7): Z axis slide for welding seam height adjustment

(8) : 수평방향 용접선 조절용 Y축 슬라이드 (8): Y axis slide for adjusting horizontal welding line                 

(9) : 용접선 높이 조절용 Z축 모터(9): Z axis motor for welding seam height adjustment

(10) : 수평방향 용접선 조절용 Y축 모터(10): Y axis motor for horizontal welding line control

(11) : 거리 및 각도 조절기11: distance and angle adjuster

(12) : 회전 디스크(Rotating Disk)(12): Rotating Disk

(13) : 디스크(Disk) 회전용 모터(13): Disk rotation motor

(14) : 광파이버(Optical fiber)
(14): optical fiber

본 발명은 하이브리드 용접을 위한 혼합 레이저-아크 용접 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저빔과 미그 아크를 혼합한 열원을 사용하여 기존에 일반적으로 사용되는 용접법보다 용접속도를 향상시킬 수 있고, 맞대기(Butt) 용접시 백킹재의 취부 없이 양호한 하부비드를 형성시킬 수 있으며, 또한 필렛(Fillet) 용접시 한쪽면에서 조사하여 완전 또는 부분용입이 가능한 용접을 수행할 수 있도록 구성된 혼합 레이저-아크 용접헤드 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a mixed laser-arc welding device for hybrid welding, and more particularly, by using a heat source mixed with a laser beam and a mig arc, it is possible to improve welding speed, butt welding, than conventionally used welding methods. Mixed laser-arc welding head device configured to form a good lower bead without mounting the backing material during butt welding and to perform a full or partial penetration welding by irradiating from one side during fillet welding. It is about.

종래의 전통적인 용접방법에 있어서 맞대기 용접시 백킹재의 취부를 통해 용락현상을 방지하여야 했으나 백킹재가 사용되지 않는 부재의 경우 상면 용접 후 하면을 용접하기 위한 턴오버 등의 공정으로 인해 안전성에 문제가 되며 박판을 용접 하는 경우 과입열로 인한 변형으로 용접 후 변형 교정공수가 많이 소요되는 등의 문제점이 있었으며, 필렛 용접시 양측면 스티치(Stitch)용접 또는 한측면 용접을 수행하고 있으나 이것 또한 입열의 과다에 의한 변형으로 인해 많은 문제점이 제기되기도 하였다. In the conventional conventional welding method, butt welding was required to prevent meltdown through mounting of the backing material. However, in the case of the member without the backing material, safety is a problem due to the process such as turnover for welding the lower surface after welding the upper surface. In case of welding, there were problems such as the deformation correction due to overheating heat, which required a lot of deformation correction work after welding. In case of fillet welding, both side stitch welding or one side welding is performed, but this also causes deformation due to excessive heat input. Many problems have been raised.

따라서 상기한 문제점을 해결하고자 저입열 용접기법인 레이저 단독의 열원을 사용한 시스템이 개발되기도 하였고, 계속적으로 레이저용접의 단점을 보완한 레이저와 아크의 혼합 열원을 사용한 방법이 개발되었으나 실제 실부재에 적용하기에는 혼합헤드 설계 등의 어려움 등 많은 문제점이 있었다.
Therefore, in order to solve the above problems, a system using a heat source of laser alone, which is a low heat input welding technique, has been developed, and a method of using a mixed heat source of laser and arc that has been continuously improved to compensate for the disadvantages of laser welding has been developed, but it is not applicable to actual materials. There are many problems such as difficulty in designing a mixed head.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 레이저빔과 아크 열원을 합성한 혼합열원을 사용하여 기존의 용접기보다 용접속도를 향상시킬 수 있고, 용접시 정밀한 용접선을 찾아가기 위한 용접선 추적시스템을 구비하고 있으며, 맞대기 용접시 가로, 세로, 대각선 등 필요한 용접심 방향으로 혼합헤드의 회전이 가능하고, 필렛 용접시에는 헤드의 틸팅(Tilting)이 가능하도록 설계하여 다양한 용접조인트에 대해서 자동으로 용접선을 추적하면서 용접 할 수 있도록 구성된 레이저-아크 혼합 용접 헤드 장치를 제공하는데 있다.
An object of the present invention for solving the above problems is to improve the welding speed than the conventional welding machine by using a mixed heat source synthesized with a laser beam and arc heat source, and a welding line tracking system for finding a precise weld line when welding It is designed to allow the mixing head to rotate in the direction of welding core such as horizontal, vertical and diagonal when butt welding, and to tilt the head during fillet welding, and to automatically weld lines to various welding joints. To provide a laser-arc mixed welding head device configured to weld while tracking.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수 행하는 본 발명은 갠트리에 부착되어 용접을 수행하는 용접 헤드장치에 있어서, 용접하고자 하는 부재에 레이저빔과 아크 열원을 합성한 혼합열원을 제공토록 레이저-아크 혼합 입열을 주기 위해 부재를 향하여 수직으로 설치되어 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드와 레이저 헤드의 전방에 레이저빔과의 간섭을 피해 비스듬하게 설치된 아크토치가 각각 동일 지지부재상에 장치된 일체형 용접헤드 모듈과; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단에 설치되어 필렛 용접시 일체형 용접헤드 모듈을 원하는 각도로 틸팅시키도록 구성된 조절부와; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 최전방에 설치되어 용접시 용접선에 레이저초점의 위치를 정확하게 유지할 수 있도록 구성된 용접선추적센서와; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단부를 고정 지지하여 레이저빔과 와이어 끝부분의 거리 및 높이를 조절할 수 있도록 구성된 옵셋 조정장치와; 상기 옵셋조정장치와 수직축으로 연결되어 맞대기(Butt) 혼합용접 공정시 용접하려는 부재의 다양한 용접 심(Weld Seam)방향에 대응하여 작업이 가능하도록 가로, 세로, 대각선 방향 등의 원하는 임의의 용접선 위치로 회전토록 구성된 회전디스크 및 상기 회전디스크에 구동력을 제공하는 디스크회전용모터로 구성된 용접 헤드 장치를 특징으로 한다.The present invention, which achieves the object as described above and performs the problem for eliminating the conventional defects, in the welding head device attached to the gantry to perform welding, a mixture of a laser beam and an arc heat source synthesized in the member to be welded A laser head installed vertically toward the member to provide a heat source for providing a laser-arc mixed heat input, and an arc torch installed obliquely to the laser beam in front of the laser head so as to avoid interference with the laser beam, respectively, on the same support member. An integrated weld head module equipped; A control unit installed at a rear end of the integrated welding head module and configured to tilt the integrated welding head module at a desired angle during fillet welding; A welding line tracking sensor installed at the front of the integrated welding head module and configured to accurately maintain the position of the laser focus on the welding line during welding; An offset adjustment device configured to fix and support a rear end of the integrated welding head module to adjust a distance and a height of a laser beam and a wire end; It is connected to the offset adjusting device in a vertical axis to any desired welding line position such as horizontal, vertical, and diagonal directions so as to be able to work in response to various weld seam directions of the member to be welded in the butt mixed welding process. And a welding head device composed of a rotating disk configured to rotate and a disk rotating motor for providing a driving force to the rotating disk.

상기 옵셋 조정장치는 용접선 추적센서를 통해 얻어진 위치 데이터를 토대로 용접선을 맞추기 위해 일체형 용접헤드 모듈의 위치를 조절하는 용접선 높이 조절용 Z축 슬라이드 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 슬라이드와, 이러한 슬라이드에 구동력을 제공하는 용접선 높이 조절용 Z축 모터 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 모터로 구성된 것을 특징으로 한다. The offset adjuster is a Z-axis slide for welding seam height adjustment and Y-axis slide for horizontal weld seam adjustment to adjust the position of the integrated welding head module to align the weld line based on the position data obtained through the welding line tracking sensor, and provides a driving force to these slides It characterized in that consisting of the Z-axis motor for welding welding height adjustment and the Y-axis motor for adjusting the horizontal welding line.                     

상기 레이저 헤드와 아크토치간의 거리 및 각도는 일체형 용접헤드 모듈에 설치된 거리 및 각도 조절기를 수동으로 작동하여 조절 할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 한다.
The distance and angle between the laser head and the arc torch are configured to be adjusted by manually operating the distance and angle adjuster installed in the integrated welding head module.

즉, 본 발명의 혼합 용접 장치는 상기 레이저 헤드, 아크 토치, 용접선 추적 센서 모듈이 임의 진행 방향에 대해서 방향성을 유지할 수 있도록 디스크(Disk) 회전용 모터를 통하여 레이저 헤드, 아크 토치 및 용접선 추적 센서 모듈이 장착되어 결합된 디스크(Rotating Disk)를 회전 할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.That is, the mixed welding device of the present invention is a laser head, arc torch and welding seam tracking sensor module through the disk rotation motor so that the laser head, arc torch, welding seam tracking sensor module can maintain the direction in any direction. The mounted disk is characterized in that configured to rotate the rotating disk (Rotating Disk).

또한 하이브리드 용접 장치의 레이저 헤드, 아크 토치, 용접선 추적 센서 모듈이 일체로 Y-축(수직축)에 대해서 회전할 수 있도록 구성함으로써 하나의 용접 장치에서 버트 용접과 필렛 용접을 자동으로 용접선을 추적하면서 용접이 가능하도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the laser head, arc torch, and welding line tracking sensor module of the hybrid welding device can be integrally rotated about the Y-axis (vertical axis), so that the butt welding and the fillet welding are automatically tracked by the welding line in one welding device. It is characterized in that configured to be possible.

또한 하이브리드 용접장치의 아크 토치가 별도로 레이저빔과 아크간 거리 및 각도 조절기를 사용하여 레이저 헤드 축의 용접 방향 면과 수직면 상에서 회전과 병진이 가능하도록 구성하여 버트와 필렛 용접시 레이저 빔과 아크토치의 상대위치 변경이 용이 하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
In addition, the arc torch of the hybrid welding device is configured to rotate and translate on the welding direction plane and the vertical plane of the laser head axis by using the laser beam and the arc distance and angle adjuster separately. Characterized in that configured to facilitate the position change.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and the operation of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접 개념도를, 도 2는 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접헤드 정면도를, 도 3은 본 발명에 따른 레이저-아크 혼합 용접시스템 측면도를 도시한 것으로, 그 구성을 설명하자면 용접하고자 하는 부재에 레이저-아크 혼합 입열을 주기 위해 부재를 향하여 수직으로 설치되어 레이저빔(3)을 조사하는 레이저 헤드(2)와; 상기 레이저 헤드(2)의 전방에 레이저빔(3)과의 간섭을 피해 비스듬하게 설치된 아크토치(4)와; 레이저빔 및 아크토치 보다 최전방에 위치하여 용접시 용접선을 추적하도록 구성된 용접선 추적 센서(5)와; 필렛 용접시 레이저-아크토치가 수동으로 틸팅한 후 고정하도록 후단에 장치된 고정레버(6)가 일체로 구성된 레이저-아크 혼합 일체형 용접헤드 모듈(Module)이 도시되어 있다.1 is a conceptual view of a laser-arc mixed welding according to the present invention, FIG. 2 is a front view of a laser-arc mixed welding head according to the present invention, and FIG. 3 is a side view of a laser-arc mixed welding system according to the present invention. To describe the configuration, a laser head 2 installed vertically toward the member to irradiate the laser-arc mixed heat input to the member to be welded to irradiate the laser beam 3; An arc torch 4 installed obliquely in front of the laser head 2 to avoid interference with the laser beam 3; A weld line tracking sensor 5 positioned at the forefront of the laser beam and the arc torch and configured to track the weld line during welding; There is shown a laser-arc mixed integral weld head module in which a fixed lever 6 mounted at the rear end is integrally mounted so that the laser-arc torch is manually tilted and then fixed during fillet welding.

또한 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단부를 고정 지지하여 레이저빔과 와이어 끝부분의 거리 및 높이를 조절할 수 있도록 구성된 옵셋 조정장치가 도시되어 있는데, 이러한 옵셋 조정장치의 구체적인 구성을 자세하게 살펴보면 용접선 추적센서(5)를 통해 얻어진 위치 데이터를 토대로 용접선을 맞추기 위해 일체형 용접헤드 모듈의 위치를 조절하는 용접선 높이 조절용 Z축 슬라이드(7) 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 슬라이드(8)와, 이러한 슬라이드에 구동력을 제공하는 용접선 높이 조절용 Z축 모터(9) 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 모터(10)로 구성된다.In addition, there is shown an offset adjuster configured to adjust the distance and height of the laser beam and the end of the wire by holding and supporting the rear end of the integrated welding head module, in detail look at the specific configuration of the offset adjustment device weld line tracking sensor (5) Z-axis slide (7) for height adjustment of welding line and Y-axis slide (8) for horizontal welding line adjustment to adjust the position of the integrated welding head module to fit the welding line based on the position data obtained through It consists of a Z-axis motor 9 for welding seam height adjustment and a Y-axis motor 10 for horizontal seam welding.

즉, 용접선 추적센서(5)로부터 용접선의 변환된 양을 보정시 용접선 높이 조절용 Z축 모터(9) 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 모터(10)를 사용하여 일체형 용접헤드 모듈의 위치를 결정한다.That is, the position of the integrated welding head module is determined using the Z-axis motor 9 for adjusting the height of the welding line and the Y-axis motor 10 for adjusting the horizontal welding line when correcting the converted amount of the welding line from the welding line tracking sensor 5.

또한 상기 일체형 용접헤드 모듈(Module)은 주행, 횡행, 대각선 방향의 용접 이 가능토록 구성되는데, 이와 같은 작동은 일체형 용접헤드 모듈의 후단부를 고정 지지하여 레이저빔과 와이어 끝부분의 거리 및 높이를 조절할 수 있도록 구성된 옵셋 조정장치의 주행, 횡행, 대각선 방향의 용접을 위해 구성된 회전디스크(12) 및 이 회전디스크에 회전구동력을 전달하도록 연결 구성된 디스크회전용 모터(13)에 의해 수행된다. In addition, the integrated welding head module (Module) is configured to enable welding in the running, transverse, diagonal direction, such operation is fixed to the rear end of the integrated welding head module to adjust the distance and height of the laser beam and the wire end. It is carried out by a rotating disk 12 configured for traveling, traversing, and diagonal welding of the offset adjusting device, which is configured to be able to be configured, and a disk rotating motor 13, which is connected to transmit the rotational driving force to the rotating disk.

또한 상기에서 필렛 용접시 레이저-아크토치가 수동으로 일체형 용접헤드 모듈(Module) 후단에 장치된 고정레버(6)를 작동하여 틸팅시, 틸팅된 일체형 용접헤드 모듈(Module)의 고정 지지점은 도시된 바와 같은 옵셋 조정장치의 선단부 몸체부이다. 마찬가지로 옵셋 조정장치의 고정 지지점은 수직축으로 연결된 회전디스크이다.In addition, in the above-described fillet welding, when the laser-arch torch is manually operated by the fixed lever 6 installed at the rear end of the integral welding head module, the fixed support point of the tilted integral welding head module is shown. This is the tip body of the offset adjustment device. Similarly, the fixed support of the offset adjuster is a rotating disk connected by a vertical axis.

또한 상기에서 아크토치(4)는 탈부착이 간단하며 각도를 조절기(11)를 수동으로 조절할 수 있도록 구성한다. 구체적으로 도 4를 참고하여 설명하자면 각도조절은 롤러타입으로 이동하는 스케일을 부착하여 임의의 각도를 조절하도록 구성하고, 스케일 내부에 두개의 가공홀을 가공하여 이 가공홀에 아크토치를 꽂아 넣고, 고정은 다이얼식으로 형성한 아크토치 조절레버를 돌려 고정하며, 해제시는 그 반대로 회전시켜 아크토치를 분리할 수 있다. 상기 스케일의 각도조절 범위는 40° ~ 70 °사이로 조절된다.
In addition, the arc torch 4 is detachable and is configured to adjust the angle adjuster 11 manually. Specifically, referring to Figure 4, the angle adjustment is configured to adjust the arbitrary angle by attaching a moving scale to the roller type, and inserts an arc torch into the processing hole by processing two processing holes inside the scale, The fixation is fixed by turning the arc torch control lever formed by dial, and when released, the arc torch can be separated by rotating it in reverse. The angle adjustment range of the scale is adjusted between 40 ° ~ 70 °.

도면 중 미설명된 부호 14는 레이저 발진기로부터 레이저빔을 전달하는 광파이버(Optical fiber)이다. Unexplained reference numeral 14 in the drawings is an optical fiber for transmitting a laser beam from the laser oscillator.                     

상기와 같이 구성된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured as described above are as follows.

본 발명에서 개발된 레이저-아크 혼합용접 헤드 모듈이 갠트리에 부착되었다고 가정하고, 우선 맞대기 용접하고자 하는 부재(1)의 맞닿는 면을 가접하여 정반에 올려놓은 후 비전센서, 아크토치, 레이저헤드가 대략적인 용접선 방향으로 정렬되도록 수동으로 맞추고 용접 시작점을 교시하여 기억시킨 후 자동용접을 실행하면 프로그램에 설정된 이송속도로 진행하게 되며, 이때 용접선 추적센서(5)를 통해 얻어진 위치데이터를 토대로 용접선 정렬모터(10) 및 높이 조절모터(9)를 사용하여 용접 위치를 결정해 가면서 용접을 수행하게 된다.Assuming that the laser-arc mixed welding head module developed in the present invention is attached to the gantry, first, the contact surface of the member 1 to be butt welded is welded and placed on a surface plate, and then the vision sensor, arc torch, and laser head are approximately After manually adjusting to align the welding line direction and teaching and remembering the starting point of welding, if the automatic welding is executed, it proceeds at the feed rate set in the program. At this time, the welding line alignment motor (based on the position data obtained through the welding line tracking sensor 5) 10) and the height adjustment motor (9) to perform the welding while determining the welding position.

용접공정은 용접 시작점에서 용접 시작 신호를 받아 정해진 순서대로 용접 조건 설정 및 동작 명령, 용접선 추적을 통해 이송이 진행되고 용접 마지막 부분에서 비전센서가 용접 끝단부를 인식하면 끝점 도달시 설정된 용접 조건의 중지 명령이 순차적으로 이루어진 후 용접이 끝나게 된다.
The welding process receives the welding start signal from the welding start point, and the welding condition is set and ordered in the specified order, and the transfer is progressed through the welding line tracking. After this sequence, the welding is finished.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims and their equivalents. Of course, such modifications are within the scope of the claims.

상기와 같은 본 발명은 비전센서, 레이저헤드, 아크토치의 구성을 일체로 하 여 맞대기나 필렛 용접 등 여러 가지 부재의 형상이나 조인트에 대하여 헤드의 회전이나 틸팅을 통해 다양한 용접 조인트에 대응할 수 있도록 구성된 레이저-아크 혼합용접용 일체형 용접헤드 모듈로 용접선을 실시간으로 추적하여 경로를 보정하므로 안정적인 용접성을 얻을 수 있다는 장점과,The present invention as described above is configured to cope with various weld joints by rotating or tilting the head with respect to the shape or joint of various members such as butt or fillet welding by integrally configuring the vision sensor, laser head, arc torch Integral welding head module for laser-arc mixed welding tracks the welding line in real time to compensate for the path to obtain stable weldability.

레이저빔과 미그 아크를 혼합한 열원을 사용하여 기존에 일반적으로 사용되는 용접법보다 용접속도를 향상시킬 수 있다는 장점과, By using a heat source mixed with a laser beam and a mig arc, the welding speed can be improved over the conventional welding method.

맞대기(Butt) 용접시 백킹재의 취부 없이 양호한 하부비드를 형성시킬 수 있다는 장점과,Butt welding has the advantage of forming a good lower bead without mounting the backing material,

또한 필렛(Fillet) 용접시 한쪽면에서 조사하여 완전 또는 부분용입이 가능한 용접을 수행할 수 있다는 장점을 가진 매우 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.







In addition, the fillet (Fillet) welding is a very useful invention that has the advantage of being able to perform a complete or partial penetration welding by irradiating from one side is an invention that is expected to use greatly in the industry.







Claims (3)

갠트리에 부착되어 용접을 수행하는 용접 헤드장치에 있어서, In the welding head device attached to the gantry to perform welding, 용접하고자 하는 부재에 레이저빔과 아크 열원을 합성한 혼합열원을 제공토록 레이저-아크 혼합 입열을 주기 위해 부재를 향하여 수직으로 설치되어 레이저빔을 조사하는 레이저 헤드와 레이저 헤드의 전방에 레이저빔과의 간섭을 피해 비스듬하게 설치된 아크토치가 각각 동일 지지부재상에 장치된 일체형 용접헤드 모듈과; In order to provide a mixed heat source combining the laser beam and the arc heat source to the member to be welded, the laser head is installed perpendicularly to the member to irradiate the laser-arc mixed heat and irradiates the laser beam with the laser beam in front of the laser head. An integrated welding head module in which arc torchs installed obliquely to each other are installed on the same support member; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단에 설치되어 필렛 용접시 일체형 용접헤드 모듈을 원하는 각도로 틸팅시키도록 구성된 조절부와; A control unit installed at a rear end of the integrated welding head module and configured to tilt the integrated welding head module at a desired angle during fillet welding; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 최전방에 설치되어 용접시 용접선에 레이저초점의 위치를 정확하게 유지할 수 있도록 구성된 용접선추적센서와; A welding line tracking sensor installed at the front of the integrated welding head module and configured to accurately maintain the position of the laser focus on the welding line during welding; 상기 일체형 용접헤드 모듈의 후단부를 고정 지지하여 레이저빔과 와이어 끝부분의 거리 및 높이를 조절할 수 있도록 구성된 옵셋 조정장치와; An offset adjustment device configured to fix and support a rear end of the integrated welding head module to adjust a distance and a height of a laser beam and a wire end; 상기 옵셋조정장치와 수직축으로 연결되어 맞대기(Butt) 혼합용접 공정시 용접하려는 부재의 다양한 용접 심(Weld Seam)방향에 대응하여 작업이 가능하도록 원하는 임의의 용접선 위치로 회전토록 구성된 회전디스크 및 상기 회전디스크에 구동력을 제공하는 디스크회전용모터로 구성되고, Rotating disk and the rotation which is connected to the offset adjustment device in a vertical axis and configured to rotate to any desired seam position to be able to work in accordance with the various weld seam direction of the member to be welded in the butt mixed welding process Consists of a disc rotation motor that provides driving power to the disc, 상기 레이저 헤드와 아크토치간의 거리 및 각도는 일체형 용접헤드 모듈에 거리 및 각도 조절기를 설치하여 조절토록 구성한 것을 특징으로 하는 혼합 레이저-아크 용접 헤드 장치.Mixed laser-arc welding head device, characterized in that the distance and angle between the laser head and the arc torch is configured to adjust by installing the distance and angle adjuster in the integrated welding head module. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 옵셋 조정장치는 용접선 추적센서를 통해 얻어진 위치 데이터를 토대로 용접선을 맞추기 위해 일체형 용접헤드 모듈의 위치를 조절하는 용접선 높이 조절용 Z축 슬라이드 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 슬라이드와, 이러한 슬라이드에 구동력을 제공하는 용접선 높이 조절용 Z축 모터 및 수평방향 용접선 조절용 Y축 모터로 구성된 것을 특징으로 하는 혼합 레이저-아크 용접 헤드 장치.The offset adjuster is a Z-axis slide for welding seam height adjustment and Y-axis slide for horizontal weld seam adjustment to adjust the position of the integrated welding head module to align the weld line based on the position data obtained through the welding line tracking sensor, and provides a driving force to these slides Mixed laser-arc welding head device, characterized in that consisting of the Z-axis motor for adjusting the welding line height and the Y-axis motor for adjusting the horizontal welding line. 삭제delete
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102380730A (en) * 2011-11-14 2012-03-21 无锡汉神电气有限公司 Laser combined welding head regulating mechanism
CN109807478A (en) * 2017-11-20 2019-05-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser welding apparatus, laser welding control method and storage medium

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100656682B1 (en) * 2005-12-26 2006-12-13 한국생산기술연구원 Laser-rotate arc hybrid welding system and thereof method
CN103358038B (en) * 2013-07-24 2015-11-18 电子科技大学 Multiple degrees of freedom laser-arc hybrid welding in industry head unit
CN104439705B (en) * 2013-09-25 2016-08-17 中国石油天然气集团公司 Pipeline all-position laser-arc hybrid welding process safety monitoring assembly
CN103831542B (en) * 2014-03-11 2016-02-03 哈尔滨工业大学 A kind of laser-arc hybrid welding process rifle being applicable to the narrow gap of large slab
KR101602725B1 (en) 2015-03-23 2016-03-11 주식회사 플렉스컴 Method for manufacturing the Embedded FPCB
KR101602318B1 (en) 2015-09-24 2016-03-10 주식회사 플렉스컴 Method for manufacturing the Embedded FPCB
CN110153561B (en) * 2019-06-21 2023-12-29 新疆大学 Laser arc paraxial composite surfacing forming machine and application method thereof
CN110899971A (en) * 2019-11-21 2020-03-24 济南金威刻科技发展有限公司 Rotary laser welding head
CN111408858B (en) * 2020-03-10 2021-11-26 成都优博创通信技术股份有限公司 Welding machine detection method and system
CN113305439A (en) * 2021-05-13 2021-08-27 上海电机学院 Double-beam pulse laser time-sharing induction MAG electric arc directional swinging surfacing device
CN114012258B (en) * 2021-11-22 2024-07-16 南京曜石软件技术有限公司 Gantry continuous vibrating mirror laser welding machine
CN114850677A (en) * 2022-05-31 2022-08-05 哈尔滨工程大学 Laser-arc paraxial composite welding heat source integrated structure and welding method thereof
CN118492632B (en) * 2024-07-18 2024-09-13 甘肃博睿交通重型装备制造有限公司 Multi-azimuth double-laser-beam composite welding device
CN118595612B (en) * 2024-08-08 2024-10-01 杭州美易过滤设备有限公司 Fork truck balanced structure metal piece welding set

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100312799B1 (en) 1993-02-12 2001-12-28 쟝삐에르졸리 Welder with automatic extrapolation control, for automatic “in situ” welding along the contour of the curve

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100312799B1 (en) 1993-02-12 2001-12-28 쟝삐에르졸리 Welder with automatic extrapolation control, for automatic “in situ” welding along the contour of the curve

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102380730A (en) * 2011-11-14 2012-03-21 无锡汉神电气有限公司 Laser combined welding head regulating mechanism
CN109807478A (en) * 2017-11-20 2019-05-28 大族激光科技产业集团股份有限公司 Laser welding apparatus, laser welding control method and storage medium

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