KR101286672B1 - Air nozzle for laser optic head - Google Patents

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Abstract

레이저 옵틱헤드가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드는 레이저 옵틱헤드의 일측에 체결되며, 선단은 레이저빔의 초점위치까지 하부로 연장되어 형성되는 연결빔; 상기 연결빔의 선단에 고정되며, 전기적 신호에 따라 전자기력을 발생시키는 전자석 링; 및 상기 전자석 링의 내주면 일측으로 압축에어를 분사하는 에어 분사구가 형성되고, 외주면 일측에서 상기 에어 분사구에 연결되어 압축에어를 공급하는 에어라인을 포함한다.A laser optic head is disclosed. Laser optical head according to an embodiment of the present invention is fastened to one side of the laser optical head, the front end is connected to the lower beam formed to the focal position of the laser beam; An electromagnet ring fixed to the tip of the connecting beam and generating an electromagnetic force according to an electrical signal; And an air injection hole for injecting compressed air to one side of the inner circumferential surface of the electromagnet ring, and an air line connected to the air injection hole on one side of the outer circumferential surface to supply compressed air.

Description

레이저 옵틱헤드{AIR NOZZLE FOR LASER OPTIC HEAD} LASER OPTICAL HEAD {AIR NOZZLE FOR LASER OPTIC HEAD}

본 발명은 레이저 옵틱헤드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 용접장치를 이용한 금속판재의 겹치기 용접작업 시, 두 장의 금속판재를 전자기력으로 밀착시킨 상태로 레이저 용접을 진행할 수 있도록 하는 레이저 옵틱헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a laser optical head, and more particularly, to an overlapping welding operation of a metal sheet using a laser welding device, a laser optical head for performing laser welding in a state in which two metal sheets are in close contact with electromagnetic force. will be.

최근, 산업분야에서는 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다.Recently, laser beams having excellent effects in cutting, welding, and heat treatment of metal materials in terms of cost reduction, factory automation, and quality improvement have been applied.

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. Some of the requirements for the application of such a laser beam include uniformizing the laser beam energy distribution, controlling the laser output to maintain a constant heat treatment temperature, optimizing the laser beam irradiation speed to meet productivity and quality, and maximizing the energy absorption rate .

이러한 목표 아래, 레이저 용접을 비롯한 레이저빔 응용가공을 실시하기 위한 레이저 장치는 레이저빔의 에너지 밀도를 높여주기 위한 초점렌즈 등의 광학계로 구성되는 레이저 옵틱헤드를 구비한다. Under such a goal, a laser apparatus for performing laser beam application processing including laser welding has a laser optical head composed of an optical system such as a focus lens for increasing the energy density of the laser beam.

즉, 도 1을 참조하면, 종래의 레이저 옵틱헤드(1)는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 연결되어 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비된다. That is, referring to FIG. 1, the conventional laser optical head 1 is connected to the laser 9 from the laser oscillator 5 via an optical fiber and is provided at the tip of the arm 9 of the robot 7.

이러한 레이저 옵틱헤드(1)는 제어기(C)의 제어신호에 따라 레이저 발진기(5)를 발진 제어하여, 도 2에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상의 금속판재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 진행한다. The laser optical head 1 oscillates and controls the laser oscillator 5 according to the control signal of the controller C. As shown in FIG. 2, the welding portion W of the metal plate 13 on the jig 11 is controlled. The laser beam is irradiated to the laser beam LB to perform laser welding.

이러한 레이저 용접은 전극이 필요 없고 용접위치 선정에 자유도가 높은 장점을 가지고 있는 반면, 접합하고자 하는 소재가 정확하게 면착(즉, 두 면이 밀착)이 되어야 하기 때문에 용접품질이 균일하지 않은 단점이 있다. Such laser welding has the advantage of not having an electrode and having a high degree of freedom in selecting a welding position. However, the welding quality is not uniform because the material to be bonded must be precisely adhered (that is, two surfaces are in close contact).

즉, 상기한 레이저 용접은 두 장의 금속판재(13)에 대하여 단부를 맞대어 그 경계면에 레이저빔을 조사하여 순간적으로 용접하는 맞대기 용접에는 비교적 균일한 용접품질을 얻을 수 있으나, 겹치기 용접의 경우에는 두 장의 금속판재(13)간에 접촉면을 물리적으로 밀착시켜주기 어려워 별도의 가압장치를 사용할 수는 있으나 이러한 경우, 레이저 용접의 장점을 그대로 가져가기 어려운 다른 문제점이 있다.That is, the above-mentioned laser welding can obtain a relatively uniform welding quality in the butt welding which is instantaneously welded by irradiating a laser beam on the interface with the end of the two sheets of metal sheet 13, but in the case of overlapping welding Although it is difficult to physically closely contact the contact surface between the sheet metal plate 13, it is possible to use a separate pressing device, in this case, there is another problem that is difficult to take the advantages of laser welding as it is.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접장치를 이용한 금속판재의 겹치기 레이저 용접작업 시, 레이저 옵틱헤드의 선단에 구성되는 전자석 링을 이용하여 두 장의 금속판재를 전자기력으로 밀착시킨 상태로 레이저 용접을 진행하여 레이저 용접품질을 향상시키는 레이저 옵틱헤드를 제공하고자 한다. In an embodiment of the present invention, in the case of overlapping laser welding operation of a metal sheet using a laser welding device, the laser welding is performed in a state in which two sheets of metal sheet are adhered to each other by electromagnetic force using an electromagnet ring formed at the tip of the laser optical head. To provide a laser optical head to improve the welding quality.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 레이저 발진기와 연결되는 레이저 옵틱헤드에 있어서, 상기 레이저 옵틱헤드의 단부에 구성되어 겹치기 용접을 위한 두 장의 금속판재를 전자기력으로 상호 밀착시키는 자기력수단을 포함하는 레이저 옵틱헤드를 제공할 수 있다. In one or more embodiments of the present invention, a laser optical head connected to a laser oscillator, comprising: a magnetic force means configured at an end of the laser optical head to magnetically close two sheets of metal sheet for overlap welding by electromagnetic force; Can provide an optical head.

또한, 상기 자기력수단은 상기 레이저 옵틱헤드의 일측에 체결되며, 선단은 레이저빔의 초점위치까지 하부로 연장되어 형성되는 연결빔; 및 상기 연결빔의 선단에 고정되며, 전기적 신호에 따라 전자기력을 발생시키는 전자석 링으로 구성될 수 있다.In addition, the magnetic force means is fastened to one side of the laser optical head, the front end is connected to the lower beam extending to the focal position of the laser beam; And an electromagnet ring fixed to the tip of the connecting beam and generating an electromagnetic force according to an electrical signal.

또한, 상기 레이저빔의 초점은 상기 전자석 링의 내측 공간부에 위치될 수 있다.In addition, the focus of the laser beam may be located in the inner space of the electromagnet ring.

또한, 상기 전자석 링은 원형의 링 하우징 내부에 전자석 코일이 형성될 수 있다.In addition, the electromagnet ring may be formed of an electromagnet coil in a circular ring housing.

또한, 상기 링 하우징은 내주면 상측으로 외향하는 경사면이 형성될 수 있다. In addition, the ring housing may be formed with an inclined surface outward on the inner peripheral surface.

또한, 상기 전자석 링에는 내주면 일측으로 압축에어를 분사하는 에어 분사구가 형성되고, 외주면 일측에서 상기 에어 분사구에 에어라인이 연결될 수 있다. In addition, the electromagnet ring is formed with an air injection port for injecting compressed air to one side of the inner peripheral surface, the air line may be connected to the air injection hole on one side of the outer peripheral surface.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접장치를 이용한 금속판재의 용접작업 시, 레이저 옵틱헤드의 선단에 설치되는 전자석 링의 전자기력을 이용하여 두 장의 금속판재를 완전히 밀착시킨 상태로 레이저 용접을 진행하여 레이저 용접품질을 향상시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, when welding a metal sheet using a laser welding device, the laser welding is carried out in a state in which the two sheets of metal sheet are completely in close contact with each other by using the electromagnetic force of the electromagnet ring installed at the tip of the laser optical head. Can improve the quality.

또한, 전자석 링의 내부로 분사되는 압축에어가 용접 시, 발생되는 용접가스를 불어내어 레이저 용접작업을 원활하게 해주며, 이로 인해 레이저 용접품질을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, the compressed air injected into the inside of the electromagnet ring blows the welding gas generated during welding to facilitate the laser welding operation, thereby further improving the laser welding quality.

도 1은 일반적인 레이저 용접장치의 구성 및 그 사용 상태도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 레이저 옵틱헤드에 의한 레이저 용접 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드에 의한 레이저 용접 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드에 적용되는 자기력수단의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드에 적용되는 자기력수단의 단계별 사용 상태도이다. Fig. 1 is a diagram showing the construction and use state of a general laser welding apparatus.
2 is a laser welding process diagram by the laser optical head according to the prior art.
3 is a laser welding process diagram by the laser optical head according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a magnetic force means applied to the laser optical head according to an embodiment of the present invention.
5 is a step-by-step use state diagram of the magnetic force means applied to the laser optical head according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드에 의한 레이저 용접 공정도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드에 적용되는 자기력수단의 사시도이다. 3 is a laser welding process diagram by the laser optical head according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of a magnetic force means applied to the laser optical head according to an embodiment of the present invention.

단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 기술의 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.However, in describing the configuration of the present invention, the same components as those in the prior art will be described with the same reference numerals.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드(1)는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 연결되어 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비된다. Referring to FIG. 3, the laser optical head 1 according to the embodiment of the present invention is connected to the laser 9 from the laser oscillator 5 through an optical fiber and is provided at the tip of the arm 9 of the robot 7.

이러한 레이저 옵틱헤드(1)는 제어기(C)의 제어신호에 따라 레이저 발진기(5)를 발진 제어하여 지그(11) 상의 금속판재(13)의 레이저 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 진행한다. The laser optical head 1 oscillates the laser oscillator 5 according to the control signal of the controller C to irradiate the laser beam LB to the laser welding part W of the metal plate 13 on the jig 11. To perform laser welding.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 레이저 옵틱헤드(1)는 단부에 자기력수단이 구성되어 겹치기 용접을 위한 두 장의 금속판재(13)를 전자기력으로 상호 밀착시켜 레이저 용접품질을 높이게 된다. In addition, the laser optical head 1 according to an embodiment of the present invention has a magnetic force means at the end to enhance the laser welding quality by closely contacting the two sheets of metal sheet 13 for the overlap welding with electromagnetic force.

도 4를 참조하면, 상기 자기력수단은 연결빔(21)과 전자석 링(23)으로 구성된다. 4, the magnetic force means is composed of a connecting beam 21 and the electromagnet ring (23).

상기 연결빔(21)은 레이저 옵틱헤드(1)의 일측에 상단부가 볼트 체결되고, 하측 선단은 레이저빔(LB)의 초점위치까지 하부로 연장되어 형성된다.The connecting beam 21 is bolted to the upper end on one side of the laser optical head 1, the lower end is formed extending downward to the focal position of the laser beam (LB).

이러한 연결빔(21)은 절연소재의 빔으로 형성될 수 있으며, 길이나 모양은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.The connection beam 21 may be formed of a beam of an insulating material, the length or shape may be configured in various ways as necessary.

상기 전자석 링(23)은 상기 연결빔(21)의 선단에 고정되며, 전기적 신호에 따라 전자기력을 발생시켜 두 장의 금속판재(13)를 전자기력으로 상호 밀착시켜 주게된다. The electromagnet ring 23 is fixed to the tip of the connecting beam 21, and generates an electromagnetic force in accordance with the electrical signal to bring the two sheets of metal sheet 13 in close contact with each other by the electromagnetic force.

이러한 전자석 링(23)은 원형의 링 하우징(25) 내부에 전자석 코일(27)이 내장되어 형성되며, 상기 링 하우징(25)의 내측에 원형의 공간부(S)를 두어 이 공간부(S) 내에 상기 레이저빔(LB)의 초점이 위치되도록 배치된다.The electromagnet ring 23 is formed by embedding an electromagnet coil 27 inside the circular ring housing 25, and has a circular space S inside the ring housing 25 to form the space S. ) Is positioned such that the focal point of the laser beam LB is positioned within the.

여기서, 상기 전자석 코일(27)은 제어기(C)와 전기적으로 연결되어 제어신호에 따라 여자되어 전자기력을 발생시키게 된다.Here, the electromagnet coil 27 is electrically connected to the controller (C) is excited in accordance with the control signal to generate an electromagnetic force.

또한, 상기 전자석 링(23)에는 링 하우징(25)의 내주면 일측으로 압축에어(Air)를 분사하는 에어 분사구(29)가 형성되고, 링 하우징(25)의 외주면 일측에서 상기 에어 분사구(29)에 에어라인(31)이 연결되어 압축에어(Air)를 공급해준다In addition, the electromagnet ring 23 is formed with an air injection port 29 for injecting compressed air (Air) to one side of the inner peripheral surface of the ring housing 25, the air injection port 29 at one side of the outer peripheral surface of the ring housing 25 Airline 31 is connected to supply compressed air

여기서, 상기 링 하우징(25)은 내주면 상측으로 외향하는 경사면(33)이 형성되는데, 상기 경사면(33)은 상기 에어 분사구(29)를 통하여 분사된 압축에어(Air)가 상기 링 하우징(25)의 외측으로 상향하여 비산되도록 에어 안내면으로 작용한다.Here, the ring housing 25 is formed with an inclined surface 33 outward toward the inner peripheral surface, the inclined surface 33 is compressed air (Air) injected through the air injection port 29 is the ring housing 25 It acts as an air guide surface so that it is scattered upward outward.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 옵틱헤드(1)의 작동은 도 5를 참조하여 설명한다.Therefore, the operation of the laser optical head 1 having the configuration as described above will be described with reference to FIG.

먼저, 지그(11) 상에 두 장의 금속판재(13)에 대하여 상기 레이저 옵틱헤드(1)가 위치되어 상기 전자석 링(23)이 상측의 금속판재(13)에 먼저 접촉되도록 한다.(S1) First, the laser optical head 1 is positioned on the jig 11 with respect to the two metal plate materials 13 so that the electromagnet ring 23 contacts the upper metal plate material 13 first (S1).

이때, 상기 두 장의 금속판재(13)는 자체의 굴곡 또는 변형 등에 의해 일정간격 떨어진 상태일 수 있으며, 접촉된 상태일 수도 있다. In this case, the two sheets of metal sheet 13 may be in a state spaced apart by a certain amount of bending or deformation, or may be in contact with each other.

이러한 상태로, 제어기(C)는 전자석 링(23)에 제어신호를 출력하여 전자석 링(23)의 전자석 코일(27)을 여자시켜 전자기력을 발생시킨다.(S2)In this state, the controller C outputs a control signal to the electromagnet ring 23 to excite the electromagnet coil 27 of the electromagnet ring 23 to generate an electromagnetic force (S2).

그러면, 상기 두 장의 금속판재(13)는 전자석 링(23)의 전자기력에 의해 전자석 링(23)의 하부에 밀착되며, 두 장의 금속판재(13) 상호간에도 밀착상태를 유지한다. Then, the two sheets of metal plate 13 are in close contact with the lower portion of the electromagnet rings 23 by the electromagnetic force of the electromagnet rings 23, and the two sheets of metal plate 13 are kept in close contact with each other.

이때, 상기 두 장의 금속판재(13)는 그 레이저 용접부(W)가 지그(1) 상으로부터 떨어질 수도 있으며, 안착상태를 유지할 수도 있다.At this time, the two sheets of metal sheet 13 may be separated from the laser welding portion (W) on the jig (1), it may maintain a seated state.

이어서, 상기 제어기(C)는 레이저 발진기(5)를 발진 제어하여 레이저 옵틱헤드(1)를 통해 상기 두 장의 금속판재(13)의 레이저 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 겹치기 레이저 용접을 진행한다. Subsequently, the controller C oscillates the laser oscillator 5 to irradiate the laser beam LB of the two metal sheet materials 13 through the laser optical head 1 to overlap the laser beam. Proceed with welding.

이때, 상기 에어라인(31)을 통하여 공급되는 압축에어(Air)는 전자석 링(23)의 에어 분사구(29)를 통하여 분사되어 상기 레이저 용접부(W)에서 발생되는 용접가스를 전자석 링(23)의 외부 상측으로 불어낸다. At this time, the compressed air (Air) supplied through the air line 31 is injected through the air injection port 29 of the electromagnet ring 23 to the welding gas generated from the laser welding portion (W) electromagnet ring 23 Blow out to the outside of the

이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드(1)에 의해 두 장의 금속판재(13)가 상호 밀착된 상태로 용접가스의 영향 없이 겹치기 레이저 용접을 안정적으로 진행할 수 있다.Accordingly, the overlapping laser welding can be stably performed without the influence of the welding gas in the state where the two sheets of metal sheet 13 are in close contact with each other by the laser optical head 1 according to the embodiment of the present invention.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and is easily changed by those skilled in the art to which the present invention pertains. It includes all changes to the extent deemed acceptable.

1: 레이저 옵틱헤드 5: 레이저 발진기
7: 로봇 9: 아암
11: 지그 13: 금속판재
21: 연결빔 23: 전자석 링
25: 링 하우징 27: 전자석 코일
29: 에어 분사구 31: 에어라인
33: 경사면 C: 제어기
LB: 레이저빔 S: 공간부
W: 레이저 용접부1: laser optical head 5: laser oscillator
7: robot 9: arm
11: Jig 13: Metal Plate
21: connecting beam 23: electromagnet ring
25: ring housing 27: electromagnet coil
29: air injection port 31: air line
33: Slope C: Controller
LB: laser beam S: space part
W: laser weld

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 레이저 발진기와 연결되는 레이저 옵틱헤드에 있어서,
상기 레이저 옵틱헤드의 일측에 체결되며, 선단은 레이저빔의 초점위치까지 하부로 연장되어 형성되는 연결빔;
내주면 상측으로 외향하는 경사면이 형성된 원형의 링 하우징 내부에 전자석 코일이 형성되어 상기 레이저빔의 초점이 내측 공간부에 위치되도록 상기 연결빔의 선단에 고정되며, 전기적 신호에 따라 전자기력을 발생시키는 전자석 링; 및
상기 전자석 링의 내주면 일측으로 압축에어를 분사하는 에어 분사구가 형성되고, 외주면 일측에서 상기 에어 분사구에 연결되어 압축에어를 공급하는 에어라인을 포함하는 레이저 옵틱헤드. In the laser optical head connected to the laser oscillator,
A connecting beam fastened to one side of the laser optical head and having a front end extending downward to a focal position of the laser beam;
An electromagnet coil is formed inside a circular ring housing having an inclined surface outwardly formed on an inner circumferential surface thereof, and is fixed to the front end of the connecting beam so that the focal point of the laser beam is located in the inner space. ; And
An air injection hole is formed to inject compressed air to one side of the inner peripheral surface of the electromagnet ring, and a laser optical head comprising an air line connected to the air injection hole on one side of the outer peripheral surface to supply compressed air. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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