KR101005200B1 - 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옵틱헤드의 하부에 나사 체결된 상태로 에어노즐과는 체결핀을 통하여 조립 및 분리가 쉬운 글라스 하우징을 상기 옵틱헤드와 에어노즐 사이에 구성함으로써 보호 글라스의 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있도록 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공한다.

레이저 장치, 옵틱헤드, 스패터, 보호 글라스

Description

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛{PROTECTIVE GLASS UNIT FOR LASER OPTIC HEAD}

본 발명은 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 용접 장치를 이용하여 소재의 용접 및 절단 작업시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 광학계를 보호하기 위한 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것이다.

최근, 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이며, 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 레이저빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

이러한 목표 아래, 레이저 용접을 비롯한 레이저빔 응용가공을 실시하기 위한 레이저 장치는 레이저빔의 에너지 밀도를 높여주기 위한 초점렌즈 등의 광학계로 구성되는 옵틱헤드를 구비하는데, 상기 옵틱헤드는 가공시 발생하는 가공 부산 물인 스패터(비산 불티 및 분진)나 흄에 의해 옵틱헤드의 광학부품이 손상 및 오염되는 것을 방지하기 위하여, 도 1에서 도시한 바와 같이, 옵틱헤드(1)의 하부에서 반사되는 스패터(S)를 차단하도록 에어 젯을 형성하는 에어노즐(3)과 함께 보호 글라스(미도시)를 설치하여 사용하고 있다.

즉, 레이저 용접 장치는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 레이저빔(LB)이 전달되는 옵틱헤드(1)가 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비되고, 상기 옵틱헤드(1)의 하부에는 에어노즐(3)이 장착된다.

그리고 상기 보호 글라스는 서랍식의 카세트를 이용하여 카세트에 보호 글라스를 장착하고 측부에서 끼워 넣거나, 옵틱헤드(1) 끝단에 나사 체결된 에어노즐(3)을 분리하여 보호 글라스를 상기 에어노즐(3)에 장착한 상태로 다시 에어노즐(3)을 옵틱헤드(1)에 나사 체결하는 방식으로 설치된다.

따라서, 상기 옵틱헤드(1)를 통하여 지그(11) 상의 소재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 실시하게 되는데, 이때, 상기 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 상기 옵틱헤드(1)의 광학계 부품(미도시)에 손상을 입히지 않도록 상기 에어노즐(3)에서는 고속의 에어를 분사하여 옵틱헤드(1) 하부에 에어 젯을 형성함으로서 비산되는 스패터(S)를 외측으로 불어내게 되며, 상기 보호 글라스는 미처 불어내지 못한 스패터(S)를 차단하여 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 직접적으로 보호하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 보호 글라스는 상기 에어노즐(3)을 통하여 형성되는 에어 젯이 고속으로 비산되는 스패터(S)로부터 옵틱헤드(1)의 광학계 부 품을 완전히 보호하지 못하기 때문에 적용되는 바, 자주 교환하여 레이저빔(LB)의 투과율을 항상 최상으로 유지해야 하나, 옵틱헤드(1)의 위치가 좁은 작업공간에 위치되는 경우, 그 교환작업이 어려운 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 옵틱헤드의 하부에 나사 체결된 상태로 에어노즐과는 체결핀을 통하여 조립 및 분리가 쉬운 글라스 하우징을 상기 옵틱헤드와 에어노즐 사이에 구성함으로써 보호 글라스의 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있도록 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛은 레이저 옵틱헤드의 하부 장착단에 체결되며, 외주면 양측에는 핀 홈이 형성되는 원형의 글라스 하우징; 상기 글라스 하우징의 하부로 삽입되어 설치되는 보호 글라스; 하부의 직경이 작아지도록 원추형 중공관 형상으로 형성되며, 상부 내주면에는 상기 글라스 하우징이 삽입되어 끼워지는 끼움단이 형성되고, 상기 끼움단의 양측에는 상기 핀 홈에 대응하는 핀 홀이 형성되는 에어노즐; 상기 글라스 하우징의 하부로 삽입되며, 하단이 상기 에어노즐의 내부에 형성되는 하부 지지단에 접촉되어 상기 보호 글라스를 지지하는 스페이서; 상기 글라스 하우징의 핀 홈과 상기 에어노즐의 핀 홀을 통하여 끼워진 상태로, 상기 글라스 하 우징과 에어노즐을 체결하는 체결핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 글라스 하우징은 그 상부 내주면에 일정구간 나사산을 형성하여 상기 레이저 옵틱헤드의 하부 장착단에 형성되는 나사산에 나사 체결되는 것을 특징으로 한다.

상기 글라스 하우징은 그 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출 형성되어 상기 보호 글라스의 상면 가장자리를 지지하는 상부 지지단이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 지지단은 그 하면 둘레를 따라 링 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 지지단의 링 홈에는 원형의 시일 링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 지지단은 상기 에어노즐의 상부 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스페이서는 원형의 중공관으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 스페이서는 그 상단면을 따라 링 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 스페이서의 링 홈에는 원형의 시일 링이 삽입되는 것을 특징으로 한다.

상기 체결핀은 "ㄷ"자 형상으로 형성되는 것으로 할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 의하면, 옵틱헤드의 하부에 나사 체결된 상태로 에어노즐과는 체결핀을 통하여 조립 및 분리가 쉬운 글라스 하우징을 상기 옵틱헤드와 에어노즐 사이에 구성함으로써 상기 체결핀을 끼우거나 뽑는 작업으로 보호 글라스의 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있는 이점이 있다.

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

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛의 조립 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛의 분해 단면도이다.

단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 기술의 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

본 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 레이저 옵틱헤드(1)의 하부 장착단에 원형의 글라스 하우징(H)이 체결된다.

즉, 상기 글라스 하우징(H)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 그 상부 내주면에 일정구간 나사산(N)을 형성하여 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 하부 장착단(15)에 형성되는 나사산(N)에 나사 체결되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 글라스 하우징(H)은 그 외주면 양측에, 도 5에서 도시한 바와 같이, 핀 홈(PG)이 형성된다.

상기 글라스 하우징(H)의 내부에는 하부로부터 보호 글라스(G)가 삽입되어 설치된다.

이때, 상기 보호 글라스(G)는 상기 글라스 하우징(H)의 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출 형성되는 상부 지지단(17)에 의해 그 상면 가장자리가 지지된다.

즉, 상기 상부 지지단(17)은 그 하면 둘레를 따라 링 홈(RG)을 형성하고, 상기 링 홈(RG)에는 원형의 시일 링(R)이 삽입되어 상기 보호 글라스(G)의 상면 가장자리에 접촉되도록 한 상태로 조립된다.

그리고 상기 글라스 하우징(H)의 하부에는 에어노즐(3)이 끼워져 설치되는데, 상기 에어노즐(3)은 하부의 직경이 작아지도록 원추형 중공관 형상으로 형성되며, 상부 내주면에는 상기 글라스 하우징(H)이 삽입되어 끼워지는 끼움단(19)이 형성된다.

또한, 상기 에어노즐(3)은 그 끼움단(19)의 양측에 상기 글라스 하우징(H)의 핀 홈(PG)에 대응하는 핀 홀(PH)이 형성된다.

한편, 상기 보호 글라스(G)의 하부를 지지하도록 상기 글라스 하우징(H)의 하부로 스페이서(SP)가 삽입되어 구비되는데, 상기 스페이서(SP)는 글라스 하우징(H)에 삽입된 상태로 그 하단이 상기 에어노즐(3)의 내부에 형성되는 하부 지지단(21)에 접촉되어 지지된다.

이러한 스페이서(SP)는 원형의 중공관으로 형성되며, 그 상단면을 따라서는 링 홈(RG)이 형성된다.

즉, 상기 스페이서(SP)의 링 홈(RG)에는 원형의 시일 링(R)이 삽입되어 상기 보호 글라스(G)의 하면 가장자리에 접촉되어 지지하게 된다.

여기서, 상기 스페이서(SP)의 하단이 지지되는 하부 지지단(21)은 상기 에어노즐(3)의 상부 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출되어 형성된다.

그리고 상기 글라스 하우징(H)의 핀 홈(PG)과 상기 에어노즐(3)의 핀 홀(PH)을 통하여 체결핀(P)을 끼워 상기 글라스 하우징(H)과 에어노즐(3)을 상호 체결하도록 구성된다.

상기 체결핀(P)은 "ㄷ"자 형상으로 형성되며, 양단부는 콘 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상의 소재(13)에 대하여 상기 옵틱헤드(1)로부터 그 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접작업을 실시하는 중에 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 에어노즐(3)을 통하여 분사되는 에어 젯에 의해 미처 차단되지 않은 채 에어노즐(3) 내부로 유입되는 경우, 옵틱헤드(1)의 광학계 부품을 손상시키지 않도록 상기 스패터(S)를 직접적으로 차단하게 된다.

또한, 본 실시예 따른 보호 글라스 유닛(20)은 오염된 보호 글라스(G)의 교체 작업 시, 체결핀(P)을 뽑은 상태로 글라스 하우징(H)으로부터 상기 에어노즐(3)을 먼저 분리하고, 이어서 스페이서(SP)를 뽑아 내면, 오염된 보호 글라스(G)를 쉽게 제거할 수 있게 된다.

반대로, 교환할 보호 글라스(G)를 조립하기 위해서는 상기 보호 글라스(G)와 스페이서(SP)를 글라스 하우징(H)의 하부로 삽입한 다음, 상기 에어노즐(3)을 글라 스 하우징(H)의 하부에 끼워 상기 핀 홈(PG)과 핀 홀(PH)을 통하여 체결핀(P)을 끼워 넣으면 간단히 조립이 완료되는 것이다.

단, 본 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)에는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 에어노즐(3)을 통하여 에어를 분사하여 에어 젯을 형성하는 것으로 도시 및 기재하였으나, 이러한 에어 젯을 형성하기 위해서는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 에어노즐(3)의 일측으로 에어 공급구(미도시)를 형성하고, 이에 에어 공급라인(미도시)을 연결하는 별도의 구성이 필요하나, 이미 공지된 기술로 본 실시예에서는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일반적인 레이저 용접장치의 구성 및 그 사용 상태도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛의 조립 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보호 글라스 유닛의 분해 단면도이다.

도 5는 도 4의 A-A 선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드의 사용 상태도이다.

Claims (10)

1. 레이저 옵틱헤드의 하부 장착단에 체결되며, 외주면 양측에는 핀 홈이 형성되는 원형의 글라스 하우징;

   상기 글라스 하우징의 하부로 삽입되어 설치되는 보호 글라스;

   하부의 직경이 작아지도록 원추형 중공관 형상으로 형성되며, 상부 내주면에는 상기 글라스 하우징이 삽입되어 끼워지는 끼움단이 형성되고, 상기 끼움단의 양측에는 상기 핀 홈에 대응하는 핀 홀이 형성되는 에어노즐;

   상기 글라스 하우징의 하부로 삽입되며, 하단이 상기 에어노즐의 내부에 형성되는 하부 지지단에 접촉되어 상기 보호 글라스를 지지하는 스페이서;

   상기 글라스 하우징의 핀 홈과 상기 에어노즐의 핀 홀을 통하여 끼워진 상태로, 상기 글라스 하우징과 에어노즐을 체결하는 체결핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
2. 제1항에서,

   상기 글라스 하우징은

   그 상부 내주면에 일정구간 나사산을 형성하여 상기 레이저 옵틱헤드의 하부 장착단에 형성되는 나사산에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
3. 제1항에서,

   상기 글라스 하우징은

   그 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출 형성되어 상기 보호 글라스의 상면 가장자리를 지지하는 상부 지지단이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
4. 제3항에서,

   상기 상부 지지단은

   그 하면 둘레를 따라 링 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
5. 제4항에서,

   상기 상부 지지단의 링 홈에는

   원형의 시일 링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
6. 제1항에서,

   상기 하부 지지단은

   상기 에어노즐의 상부 일측 내주면을 따라 내측으로 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
7. 제1항에서,

   상기 스페이서는

   원형의 중공관으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
8. 제7항에서,

   상기 스페이서는

   그 상단면을 따라 링 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
9. 제8항에서,

   상기 스페이서의 링 홈에는

   원형의 시일 링이 삽입되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
10. 제1항에서,

    상기 체결핀은

    "ㄷ"자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.

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