KR101116637B1

KR101116637B1 - 레이저 용접용 패널 갭 보정장치

Info

Publication number: KR101116637B1
Application number: KR1020090114839A
Authority: KR
Inventors: 이문용; 정윤성
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2012-03-07
Also published as: KR20110058158A

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, 가압롤러

Description

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

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 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 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 가공 시스템은 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 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 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.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드와, 상기 옵틱 헤드를 장착한 상태로 패널 상의 용접부를 따라 옵틱 헤드를 거동시켜주는 로봇을 포함하는 레이저 가공 시스템에 있어서,

중공의 원형관으로 형성되어 상기 옵틱 헤드의 선단에 축방향으로 체결되며, 하단에는 지지단이 형성되는 가이드 관; 내부에는 공간부를 형성하며, 상단에는 삽입홀을 형성하여 상기 가이드 관에 삽입 된 상태로 상하로 안내되는 롤러 하우징;상기 롤러 하우징의 하부 양측에 각각 회전 가능하게 설치된 상태로, 상기 패널 상의 용접부에 구름 접촉하여 가압력을 제공하는 가압롤러; 상기 가이드 관 상에 끼워진 상태로, 상기 롤러 하우징에 탄성 가압력을 제공하는 가압 스프링을 포함한다.

상기 가이드 관과 롤러 하우징 사이에는 상기 가이드 관에 대하여 롤러 하우징이 회전방향으로 고정되도록 회전방지수단을 구성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회전방지수단은 상기 가이드 관의 외주면 일측에 길이방향을 따라 형성되는 가이드 돌기; 상기 롤러 하우징의 상단 삽입홀 일측에 형성되어 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 롤러 하우징은 상단에 상기 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀 둘레면으로 상기 가이드 관의 지지단에 지지되는 걸림단을 형성하는 삽입부; 상기 삽입부와 일체로 형성되며, 하부 양 내측에는 상기 가압롤러가 회전 가능하게 설치되는 롤러홈이 형성되는 사각의 롤러 설치부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가압롤러는 상기 롤러 설치부의 양측 롤러홈에 각각 삽입되어 하부로 일부 돌출된 상태로, 회전핀과 핀너트에 의해 롤러 하우징에 그 중심이 체결되어 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 가압롤러는 그 소재가 우레탄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 가압 스프링은 상기 가이드 관에 삽입된 상태로, 상단이 상기 옵틱헤드의 하부에 지지되고, 하단이 상기 롤러 하우징의 상단에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 의하면, 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 양측 가압롤러가 용접 대상물의 용접부 양측에 구름 접촉된 상태로, 가압 스프링의 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

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 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태 단면도이다.

본 실시예에에 따른 패널 갭 보정장치(10)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 레이저 가공 시스템의 옵틱 헤드(5) 하부에 구성되어 용접 대상물인 패널(3)에 적정 가압력을 제공하여 패널(3)의 들뜸을 방지하며, 레이저빔(B)의 초점을 일정하게 유지시켜 준다.

본 실시예에 따른 패널 갭 보정장치(10)가 적용되는 레이저 가공 시스템은 레이저 발진기(1)에 발진된 레이저빔(B)을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드(5)가 용접부를 따라 거동되도록 로봇(7)의 아암 선단에 장착되어 이루어진다.

이러한 레이저 가공 시스템에서 본 발명의 패널 갭 보정장치(10)의 구성은, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 먼저, 상기 중공의 원형관으로 형성되는 가이드 관(11)이 구비된다.

상기 가이드 관(11)은 그 상부 내주면에 나사부(N)를 형성하여 상기 옵틱 헤 드(5)의 선단에 축방향으로 나사 체결되며, 하단에는 외측으로 연장되는 지지단(13)이 형성된다.

그리고 상기 가이드 관(11)은 롤러 하우징(15)에 삽입되는데, 상기 롤러 하우징(15)은 그 내부에 공간부를 형성하며, 상단에는 삽입홀(17)을 형성하여 상기 가이드 관(11)이 삽입된 상태로 상하로 안내된다.

이러한 롤러 하우징(15)은 상단에 상기 삽입홀(17)이 형성되며, 상기 삽입홀(17) 둘레면으로 상기 가이드 관(11)의 지지단(13)에 지지되는 걸림단(19)을 형성하는 삽입부(21)가 구성되고, 상기 삽입부(21)와 일체로 하부에 사각의 롤러 설치부(23)를 형성한다.

상기 롤러 설치부(23)에는 그 하부 양 내측에 롤러홈(25)이 형성되어 가압롤러(27)가 각각 회전 가능하게 설치된다.

상기 가압롤러(27)는 상기 롤러 하우징(15)의 롤러 설치부(23) 하부 양측에 형성되는 롤러홈(25)에 각각 회전 가능하게 설치된 상태로, 상기 패널(3) 상의 용접부에 구름 접촉하여 가압력을 제공한다.

즉, 상기 가압롤러(27)는 상기 롤러 설치부(23)의 양측 롤러홈(25)에 각각 삽입되어 하부로 일부 돌출된 상태로, 회전핀(29)과 핀너트(31)에 의해 롤러 하우징(23)에 그 중심이 체결되어 회전 가능하게 설치된다.

이러한 가압롤러(27)는 그 소재가 우레탄 소재로 이루어져 패널(3)의 용접부에 구름 접촉된 상태로, 패널면에 스크래치 등의 흠집이 발생되지 않도록 한다.

그리고 상기 가이드 관(11)에는 가압 스프링(33)이 끼워진 상태로, 상기 롤 러 하우징(15)에 탄성 가압력을 제공한다.

즉, 상기 가압 스프링(33)은 상기 가이드 관(11)에 삽입된 상태로, 상단이 상기 옵틱헤드(5)의 하부에 지지되고, 하단이 상기 롤러 하우징(15) 상단의 걸림단(19) 상면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어진다.

한편, 상기 가이드 관(11)과 롤러 하우징(15) 사이에는 상기 가이드 관(11)에 대하여 롤러 하우징(15)이 회전방향으로 고정되도록 회전방지수단을 구성한다.

즉, 상기 회전방지수단은 상기 가이드 관(11)의 외주면 일측에 길이방향을 따라 형성되는 가이드 돌기(35)와 상기 롤러 하우징(15)의 상단 삽입홀(17) 일측에 형성되어 상기 가이드 돌기(35)가 삽입되는 가이드 홈(37)으로 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성의 패널 갭 보정장치(10)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 옵틱 헤드(5)와 함께, 패널(3)의 용접부를 따라 이동하면서, 상기 용접부의 양 측방에 양측 가압롤러(27)가 적정 가압력으로 가압하여 상기 패널(3) 사이가 벌어지는 것을 방지하게 된다.

이러한 패널 갭 보정장치(10)의 작동을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에서와 같이, 로봇 거동과 함께 레이저 옵틱 헤드(5)가 레이저 용접을 위하여 레이저빔(B)을 조사하는 경우, 양측 가압롤러(27)가 상부 패널(3) 상의 용접부 양측방에 접촉 상태로 가압 스프링(33)의 적정 가압력을 제공하여, 도 5에서와 같이, 양 패널(3)간에 갭(G)을 없애주게 된다.

이로써, 용접 대상물인 패널(3)의 용접부에 레이저빔(B)의 초점위치가 정확하게 모재에 닿도록 해주며 이로써 용접불량을 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

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 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태 단면도이다.

Claims

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

중공의 원형관으로 형성되어 상기 옵틱 헤드의 선단에 축방향으로 체결되며, 하단에는 지지단이 형성되는 가이드 관;

내부에는 공간부를 형성하며, 상단에는 삽입홀을 형성하여 상기 가이드 관이 삽입된 상태로 상하로 안내되는 롤러 하우징;

상기 롤러 하우징의 하부 양측에 각각 회전 가능하게 설치된 상태로, 상기 패널 상의 용접부에 구름 접촉하여 가압력을 제공하는 가압롤러;

상기 가이드 관 상에 끼워진 상태로, 상기 롤러 하우징에 탄성 가압력을 제공하는 가압 스프링을 포함하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제1항에서,

상기 가이드 관과 롤러 하우징 사이에는

상기 가이드 관에 대하여 롤러 하우징이 회전방향으로 고정되도록 회전방지수단을 구성하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제2항에서,

상기 회전방지수단은

상기 가이드 관의 외주면 일측에 길이방향을 따라 형성되는 가이드 돌기;

상기 롤러 하우징의 상단 삽입홀 일측에 형성되어 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제1항에서,

상기 롤러 하우징은

상단에 상기 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀 둘레면으로 상기 가이드 관의 지지단에 지지되는 걸림단을 형성하는 삽입부;

상기 삽입부와 일체로 형성되며, 하부 양 내측에는 상기 가압롤러가 회전 가능하게 설치되는 롤러홈이 형성되는 사각의 롤러 설치부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제4항에서,

상기 가압롤러는

상기 롤러 설치부의 양측 롤러홈에 각각 삽입되어 하부로 일부 돌출된 상태로, 회전핀과 핀너트에 의해 롤러 하우징에 그 중심이 체결되어 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제1항 또는 제4항 또는 제5항에서,

상기 가압롤러는

그 소재가 우레탄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.
제1항에서,

상기 가압 스프링은

상기 가이드 관에 삽입된 상태로, 상단이 상기 옵틱헤드의 하부에 지지되고, 하단이 상기 롤러 하우징의 상단에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치.