KR101858558B1 - Apparatus for cladding - Google Patents
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Abstract
클래딩 장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 클래딩 장치는, 분말이 입력되는 서플라이 채널; 서플라이 채널에 회전 가능하게 결합되며, 서플라이 채널로부터 레이저 및 분말을 전달받는 회전하우징부; 회전하우징부에 결합되며, 회전하우징부로부터 전달받은 레이저를 조사하는 레이저조사부; 및 회전하우징부에 결합되며, 서플라이 채널에서 공급받은 분말을 분사하는 분말분사부;를 포함하고, 회전하우징부는 분말분사부에서 분말을 분사할 때 발생되는 반력에 의하여 회전되는 것을 특징으로 한다. An invention relating to a cladding apparatus is disclosed. The disclosed cladding apparatus comprises: a supply channel into which a powder is input; A rotatable housing portion rotatably coupled to the supply channel, the rotatable housing portion receiving laser and powder from the supply channel; A laser irradiation unit coupled to the rotation housing unit and configured to irradiate the laser received from the rotation housing unit; And a powder spraying unit coupled to the rotating housing unit and spraying the powder supplied from the supply channel, wherein the rotating housing unit is rotated by a reaction force generated when the powder is sprayed from the powder spraying unit.
Description
본 발명은 클래딩 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 피가공물에 분말을 분사하고, 분사된 분말을 레이저로 경화시켜, 클래딩 가공을 수행하는 클래딩 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a cladding apparatus, and more particularly, to a cladding apparatus for performing a cladding process by injecting powder to a member to be processed and hardening the injected powder with a laser.
일반적으로, 클래딩 장치는 피가공물에 금속을 접합하는 장치에 해당한다. 레이저 클래딩 방식의 경우 파우더(powder), 포일(foil), 와이어(wire) 등의 이종 재료를 피가공물의 표면에 합금화 또는 육성시켜 피가공물의 수명을 높일 수 있고, 육성층의 두께 제어가 용이하다. Generally, the cladding device corresponds to a device for bonding a metal to a workpiece. In the case of the laser cladding method, different materials such as powder, foil, and wire are alloyed or grown on the surface of the workpiece to increase the service life of the workpiece, and it is easy to control the thickness of the growth layer.
또한, 레이저 클래딩 방식은 클래딩 작업 수행 시 열 영향 부위가 좁고, 용재와 피가공물의 결합력이 우수할 뿐만 아니라 클래딩 층의 형태를 자유롭게 조절할 수 있는 효과가 있다. In addition, the laser cladding method has the effect of narrowing the heat affected part when performing the cladding operation, exerting the bonding force between the soldering material and the workpiece, and freely adjusting the shape of the cladding layer.
이러한 레이저 클래딩 방식을 적용하는 종래의 클래딩 장치는 고정된 노즐을 이용하여 피가공물을 가공하므로, 노즐이 고정된 상태에서 피가공물을 회전, 이동시키는 방식으로 클래딩을 수행하는데, 피가공물이 대형인 경우 피가공물을 회전, 이동시키기가 곤란하고, 노즐을 회전, 이동시키기 위한 구성이 추가되는 경우 장치의 구성 및 제어가 복잡해지는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다. Conventional cladding apparatuses employing such a laser cladding method perform cladding in such a manner that the workpiece is rotated and moved in a state in which the nozzle is fixed, since the workpiece is processed using the fixed nozzle. In the case where the workpiece is large It is difficult to rotate and move the workpiece, and when a configuration for rotating and moving the nozzle is added, the configuration and control of the apparatus become complicated. Therefore, there is a need for improvement.
본 발명의 배경 기술은, 대한민국 등록특허공보 제10-1605970호(2016.03.17 등록, 발명의 명칭: 레이저 클래딩 작업용 회전 및 고정장치)에 개시되어 있다. BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1605970 (entitled "Rotating and Fixing Apparatus for Laser Cladding Work", Registered on Mar. 17, 2016).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 간단한 구성으로 레이저 조사부 및 분말분사부를 회전시킬 수 있는 클래딩 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cladding apparatus capable of rotating a laser irradiation unit and a powder jet unit with a simple structure.
본 발명에 따른 클래딩 장치는: 분말이 입력되는 서플라이 채널; 상기 서플라이 채널에 회전 가능하게 결합되며, 상기 서플라이 채널로부터 레이저 및 분말을 전달받는 회전하우징부; 상기 회전하우징부에 결합되며, 상기 회전하우징부로부터 전달받은 레이저를 조사하는 레이저조사부; 및 상기 회전하우징부에 결합되며, 상기 서플라이 채널에서 공급받은 분말을 분사하는 분말분사부;를 포함하고, 상기 회전하우징부는 상기 분말분사부에서 분말을 분사할 때 발생되는 반력에 의하여 회전되는 것을 특징으로 한다. A cladding device according to the present invention comprises: a supply channel into which a powder is input; A rotary housing rotatably coupled to the supply channel, the rotary housing receiving laser and powder from the supply channel; A laser irradiation unit coupled to the rotation housing unit and irradiating the laser received from the rotation housing unit; And a powder spraying part coupled to the rotation housing part and spraying the powder supplied from the supply channel, wherein the rotation housing part is rotated by a reaction force generated when the powder is sprayed from the powder spraying part .
본 발명에서, 상기 서플라이 채널은, 레이저공급부에서 발생된 레이저가 통과하는 이너채널; 및 분말공급부로부터 분말을 공급받고, 상기 이너채널을 둘러싸며, 상기 이너채널과의 사이로 분말이 이동되는 아우터채널;을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the supply channel may include an inner channel through which the laser generated in the laser supply unit passes; And an outer channel which receives the powder from the powder supply part, surrounds the inner channel, and moves the powder between the inner channel and the inner channel.
본 발명에서, 상기 회전하우징부는, 상기 이너채널과 상기 레이저조사부를 연통시키는 이너하우징; 및 상기 이너하우징을 둘러싸며, 상기 아우터채널과 연통되어, 상기 아우터채널로부터 전달받은 분말을 상기 분말분사부에 전달하는 아우터하우징;을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the rotating housing part may include an inner housing for communicating the inner channel and the laser irradiating part; And an outer housing that surrounds the inner housing and communicates with the outer channel to transmit the powder received from the outer channel to the powder spraying unit.
본 발명에서, 회전하우징부는, 상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이에 위치하는 블레이드를 구비하여, 상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이에 수용되는 분말의 응집을 방지하는 응집방지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the rotation housing part may further include an agglomeration prevention part having a blade positioned between the inner housing and the outer housing to prevent agglomeration of the powder received between the inner housing and the outer housing .
본 발명에서, 상기 레이저조사부는, 상기 회전하우징부에 설치되며, 상기 회전하우징부와 연통되어, 상기 회전하우징부로부터 레이저를 전달받는 조사하우징; 상기 조사하우징에 고정되며, 레이저가 통과하는 고정렌즈부; 및 레이저가 통과하며, 상기 조사하우징에 이동 가능하게 구비되는 이동렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the laser irradiation unit may include an irradiation housing installed in the rotation housing part, communicating with the rotation housing part, and receiving the laser from the rotation housing part; A fixed lens unit fixed to the irradiation housing and through which the laser passes; And a moving lens unit passing through the laser and being movably provided in the irradiation housing.
본 발명에서, 상기 이동렌즈부는, 상기 조사하우징에 설치되는 이동렌즈하우징; 상기 이동렌즈하우징에 결합되며, 자력을 발생시키는 마그넷부; 상기 이동렌즈하우징에 이동 가능하게 삽입되는 이동렌즈; 및 상기 이동렌즈가 결합되고, 전자석을 포함하여, 상기 조사하우징의 길이 방향으로 이동되는 렌즈이동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the movable lens unit may include: a movable lens housing installed in the irradiation housing; A magnet unit coupled to the movable lens housing and generating a magnetic force; A movable lens movably inserted into the movable lens housing; And a lens moving part to which the moving lens is coupled and which includes an electromagnet and is moved in a longitudinal direction of the irradiation housing.
본 발명에서, 상기 이동렌즈부는, 상기 이동렌즈하우징에 결합되며, 상기 렌즈이동부에 접하고, 탄성 재질을 포함하여 이루어져, 상기 렌즈이동부의 이동을 제한하는 이동렌즈탄성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the moving lens unit may further include a moving lens elastic part coupled to the moving lens housing and contacting the lens moving part, the moving lens including an elastic material to restrict movement of the moving lens part. do.
본 발명에서, 상기 분말분사부는, 상기 회전하우징부에 설치되며, 상기 회전하우징부로부터 분말을 전달받는 분사하우징부; 및 상기 분사하우징부에 결합되며, 상기 분사하우징부로부터 전달받은 분말을 분사하는 분사노즐부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the powder jetting unit may include a jetting housing unit installed in the rotary housing unit and receiving powder from the rotary housing unit; And a spray nozzle unit coupled to the spray housing unit and spraying powder received from the spray housing unit.
본 발명에 따른 클래딩 장치는, 상기 서플라이 채널 또는 상기 회전하우징부에 설치되어, 상기 서플라이 채널에 대한 상기 회전하우징부의 회전을 제한하는 회전제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The cladding apparatus according to the present invention may further include a rotation restricting portion installed in the supply channel or the rotation housing portion and restricting rotation of the rotation housing portion with respect to the supply channel.
본 발명에서, 상기 회전제한부는, 상기 서플라이 채널에 결합되는 회전제한하우징; 및 상기 회전하우징부에 결합되며, 상기 회전하우징부의 회전 속력이 설정 속력 이상인 경우, 상기 회전제한하우징에 접하여 마찰되는 스토퍼부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the rotation restricting portion may include: a rotation restricting housing coupled to the supply channel; And a stopper portion coupled to the rotation housing portion and rubbing against the rotation limiting housing when the rotation speed of the rotation housing portion is higher than a predetermined speed.
본 발명에서, 상기 스토퍼부는, 상기 회전하우징부에 결합되고, 상기 회전제한하우징과 이격되게 위치하며, 외주면에 스토퍼홀이 형성되는 스토퍼하우징; 상기 스토퍼하우징에 수용되며, 상기 회전하우징부가 회전되면, 원심력에 의하여 상기 회전제한하우징 측으로 이동하는 스토퍼; 및 상기 스토퍼와 상기 스토퍼하우징의 외주면 사이에 위치하여, 상기 스토퍼를 탄성 지지하는 스토퍼지지부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the stopper portion may include a stopper housing coupled to the rotation housing portion, the stopper housing being spaced apart from the rotation limiting housing and having a stopper hole formed on an outer circumferential surface thereof; A stopper accommodated in the stopper housing and moving toward the rotation limiting housing by a centrifugal force when the rotation housing portion is rotated; And a stopper supporting portion located between the stopper and the outer peripheral surface of the stopper housing to elastically support the stopper; And a control unit.
본 발명에 따른 클래딩 장치는, 분말분사부에서 분사되는 분말 또는 유체의 분사압을 이용하여 레이저조사부 및 분말분사부를 회전시키므로, 별도의 회전장치를 적용할 필요 없이, 간단한 구성으로 레이저조사부 및 분말분사부를 회전시킬 수 있다. The cladding apparatus according to the present invention rotates the laser irradiating unit and the powder jet unit using the powder jet or the fluid jetting pressure from the powder jetting unit so that the laser irradiating unit and the powder jetting unit The part can be rotated.
또한, 본 발명은 레이저조사부에 이동렌즈부를 적용하여, 렌즈를 이동시킴으로써, 피가공물까지의 거리에 따라 레이저의 초점거리를 조절하는 방식으로 레이저 조사 성능을 향상시킬 수 있다. Further, according to the present invention, the moving lens portion is applied to the laser irradiating portion, and by moving the lens, the laser irradiation performance can be improved by adjusting the focal distance of the laser according to the distance to the work.
또한, 본 발명은 회전제한부를 구비하여, 회전하우징부의 회전 속력을 제한함으로써, 장치의 파손을 방지하고 정확한 클래딩을 수행할 수 있다. In addition, the present invention is equipped with a rotation restricting portion, thereby restricting rotation speed of the rotating housing portion, thereby preventing breakage of the device and accurate cladding.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치의 구성을 나타내는 구성사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치의 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 회전하우징부, 레이저조사부 및 분말분사부를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 회전하우징부, 레이저조사부 및 분말분사부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 이동렌즈부를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전제한부의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 레이저 및 분말의 이동을 나타내는 단면도이다.1 is a perspective view schematically showing a cladding device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a cladding device according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a cladding device according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view showing a rotating housing part, a laser irradiation part, and a powder jet part in a cladding device according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing a rotating housing part, a laser irradiation part and a powder jet part in a cladding device according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a moving lens unit in a cladding apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing the operation of the rotation restricting part according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating movement of laser and powder in a cladding device according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 클래딩 장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, an embodiment of a cladding apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치의 구성을 나타내는 구성사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치의 단면을 나타내는 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view schematically showing a cladding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a cladding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross- Sectional view of a cladding apparatus according to the present invention.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치(1)는 서플라이 채널(100), 회전하우징부(200), 레이저조사부(300) 및 분말분사부(400)를 포함하여, 피가공물(50)에 이종 재료를 합금화 또는 육성시킨다. 1 to 3, a
본 실시예에서 피가공물(50)은 피스톤 등이 이동 가능하게 삽입되거나, 상관 부품이 수용되도록 내부공간(51)이 형성되는 부품, 예를 들어 차량의 실린더 블록 등으로 예시된다. 본 실시예에서 클래딩 장치(1)는 회전하우징부(200), 레이저조사부(300) 및 분말분사부(400)가 내부공간(51)에 삽입된 상태에서 회전되면서 피가공물(50)에 클래딩을 수행한다. In the present embodiment, the
서플라이 채널(100)은 레이저공급부(10) 및 분말공급부(30)와 연결되어, 레이저공급부(10) 및 분말공급부(30)로부터 공급되는 레이저(L) 및 분말(P)이 입력되며, 입력된 레이저(L) 및 분말(P)은 서플라이 채널(100)을 통과하여 회전하우징부(200)에 전달된다. 본 실시예에서 서플라이 채널(100)은 이너채널(110) 및 아우터채널(130)을 포함한다. The
이너채널(110)은 레이저공급부(10)로부터 전달받은 레이저(L)의 이동을 회전하우징부(200)로 안내한다. 본 실시예에서 이너채널(110)은 대략 관 형상으로 형성되며, 회전하우징부(200)의 이너하우징(210)과 연통되어, 레이저공급부(10)로부터 전달받은 레이저(L)를 이너하우징(210)으로 전달한다. The
본 실시예에서 이너채널(110)은 외측으로 아우터채널(130)이 위치하여, 분말(P)이 아우터채널(130)과의 사이로 진입하여 회전하우징부(200)에 전달되므로, 이너채널(110)과 이너하우징(210) 사이에 내부오링(111)이 장착되어, 이너채널(110)과 이너하우징(210)의 사이로 분말(P)이 유입되는 것을 방지한다. Since the
아우터채널(130)은 분말공급부(30)로부터 분말(P)을 공급받고, 이너채널(110)을 둘러싸며, 분말공급부(30)로부터 전달받은 분말(P)이 이너채널(110)과의 사이로 이동되어, 회전하우징부(200), 구체적으로 회전하우징부(200)의 이너하우징(210)과 아우터하우징(230)의 사이로 전달되도록 한다. The
본 실시예에서 아우터채널(130)은 대략 원통 형상으로 형성되어 내측으로 이너채널(110)이 수용되며, 분말공급부(30)로부터 전달 받은 분말(P)은 회전하우징부(200)의 이너하우징(210)과 아우터하우징(230) 사이로 진입된다. The
아우터채널(130)에서 아우터하우징(230)으로 분말(P)이 전달될 때, 분말(P)이 아우터채널(130)과 아우터하우징(230) 사이로 누출되는 것을 방지하기 위하여, 아우터채널(130)과 아우터하우징(230) 사이에는 탄성 재질을 포함하여 이루어지는 링 형상의 외부오링(131)이 장착될 수 있다. When the powder P is transferred from the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 회전하우징부, 레이저조사부 및 분말분사부를 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 회전하우징부, 레이저조사부 및 분말분사부를 나타내는 평면도이다. FIG. 4 is a perspective view showing a rotating housing part, a laser irradiating part and a powder injecting part in a cladding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a rotating housing part, Fig.
도 4 및 5를 참조하면, 회전하우징부(200)는 서플라이 채널(100)에 베어링(70) 등을 매개로 회전 가능하게 결합되며, 서플라이 채널(100)로부터 레이저(L) 및 분말(P)을 전달 받는다. 본 실시예에서 회전하우징부(200)는 이너하우징(210) 및 아우터하우징(230)을 포함한다. 4 and 5, the
이너하우징(210)은 이너채널(110)과 레이저조사부(300)를 연통시켜, 이너채널(110)로부터 전달받은 레이저(L)의 이동을 레이저조사부(300)로 안내한다. 본 실시예에서 이너하우징(210)은 대략 원통 형상으로 형성되며, 이너채널(110)로부터 레이저(L)를 전달 받는다. The
아우터하우징(230)은 이너하우징(210)을 둘러싸며, 아우터채널(130)과 연통되어, 아우터채널(130)로부터 전달받은 분말(P)을 분말분사부(400)에 전달한다. The
본 실시예에서 아우터하우징(230)은 이너하우징(210)을 둘러싸고, 아우터채널(130)과 결합되는 상부가 대략 원통형상으로 형성된다. 또한, 아우터하우징(230)은 레이저조사부(300) 및 분말분사부(400)가 결합되는 하부가 하측으로 진행하면서 좁아지게 형성되어, 상부에서 하부 측으로 전달되는 분말(P)이 분말분사부(400) 측으로 전달되는 정도를 증대시킨다. In this embodiment, the
본 실시예에서 회전하우징부(200)는 응집방지부(250)를 더 포함한다. 응집방지부(250)는 이너하우징(210)과 아우터하우징(230) 사이에 위치하는 블레이드(251)를 구비하여, 이너하우징(210)과 아우터하우징(230) 사이에 수용되는 분말(P)의 응집을 파쇄한다. In this embodiment, the
본 실시예에서 응집방지부(250)는 복수 개의 블레이드(251)를 포함한다. 본 실시예에서 블레이드(251)는 아우터하우징(230)의 내주면에 돌출되며, 아우터하우징(230)의 회전 중심 측으로 진행하면서 일방향으로 휘어지게 형성되고, 복수 개가 아우터하우징(230)의 회전 중심을 기준으로 하는 원주 방향으로 배열되어, 분말(P)의 응집을 방지한다. In this embodiment, the
레이저조사부(300)는 회전하우징부(200)에 결합되며, 회전하우징부(200)로부터 전달 받은 레이저(L)를 피가공물(50)에 조사한다. 본 실시예에서 레이저조사부(300)는 조사하우징(310), 고정렌즈부(330) 및 이동렌즈부(350)를 포함한다. The
조사하우징(310)은 회전하우징부(200)에 설치되며, 회전하우징부(200)와 연통되어, 회전하우징부(200)로부터 레이저(L)를 전달받고, 피가공물(50) 측으로 레이저(L)를 조사한다. 본 실시예에서 조사하우징(310)은 회전하우징부(200), 구체적으로 이너하우징(210)과 연통되어, 이너하우징(210)으로부터 레이저(L)를 전달받으며, 전달받은 레이저(L)를 피가공물(50) 측으로 조사한다. The
본 실시예에서 조사하우징(310)의 길이 방향은 이너하우징(210)의 길이 방향과 다른 방향으로 형성될 수 있다. 조사하우징(310)의 길이 방향은, 피가공물(50)의 형상, 클래딩 위치 등에 따라 다르게 형성될 수 있다. In this embodiment, the longitudinal direction of the
조사하우징(310)의 길이 방향과 이너하우징(210)의 길이 방향이 다른 경우, 이너하우징(210)과 조사하우징(310)의 연결부위에 근접하여 반사거울(311)을 장착하여, 이너하우징(210)으로부터 전달되는 레이저(L)의 이동 방향을 전환함으로써, 레이저(L)가 조사하우징(310)의 내측으로 전달될 수 있도록 한다. The
또한, 조사하우징(310)의 내측으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여, 조사하우징(310)의 말단부에는 투명 재질을 포함하여 이루어지는 보호유리(313)가 나사 결합 등의 방식으로 장착될 수 있다. In order to prevent foreign matter from flowing into the
보호유리(313)를 조사하우징(310)에 탈착 가능하도록 나사 결합 또는 끼움 결합 등의 방식으로 결합함으로써, 조사하우징(310) 내부의 청소, 관리 또는 고정렌즈부(330) 등의 교체 등을 위하여, 보호유리(313)를 탈거, 조사하우징(310) 내부를 용이하게 개방할 수 있도록 한다. The
고정렌즈부(330)는 조사하우징(310)에 외주면이 본딩, 용접, 끼움 고정 등의 방식으로 고정되며, 레이저(L)가 통과되면서 굴절된다. 본 실시예에서 고정렌즈부(330)는 복수 개의 고정렌즈를 포함할 수 있으며, 레이저(L)의 조사 위치, 조사하우징(310)의 형상 등에 따라, 오목, 볼록 렌즈 등을 적용할 수 있음은 물론이다. The fixed
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 이동렌즈부를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 이동렌즈부(350)는 조사하우징(310)에 이동 가능하게 구비되며, 레이저(L)가 통과하여, 레이저(L)의 초점거리를 조절한다. 본 실시예에서 이동렌즈부(350)는 이동렌즈하우징(351), 마그넷부(353), 이동렌즈(355) 및 렌즈이동부(357)를 포함하여, 피가공물(50)과 조사하우징(310)과의 거리에 따라 이동렌즈(355)의 위치를 이동시켜, 레이저(L)의 초점거리를 조정한다. 6 is a view showing a moving lens unit in a cladding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the moving
피가공물(50)과 조사하우징(310)까지의 거리는 조사하우징(310) 또는 회전하우징부(200) 등에 설치되는 거리측정센서(90)로부터 측정될 수 있다. 거리측정센서(90)는 적외선센서, 초음파센서 등 다양한 종류의 거리 측정 장치로 예시될 수 있으며, 회전하우징부(200)의 회전축으로부터 피가공물(50)까지의 거리를 측정하고, 측정된 거리값을 제어부(미도시)에 전달하면, 제어부에서 이동렌즈부(350)를 작동시켜, 레이저(L)의 초점거리를 조절할 수 있다. The distance between the workpiece 50 and the
거리측정센서(90)로 피가공물(50)까지의 거리 등을 측정하는 방식 이외에도, 작업자가 피가공물(50)의 내경 등을 우선 측정한 후, 해당 내경을 제어부에 입력하면, 제어부에서 해당 내경에 대응하는 이동렌즈(355)의 위치를 계산하거나, 기 입력된 위치로부터 이동렌즈(355)의 위치를 추정하여 이동렌즈부(350)를 작동시키는 방식도 가능하다. In addition to the method of measuring the distance to the
이동렌즈하우징(351)은 조사하우징(310)의 내측에 수용되며, 볼팅, 용접 등의 방식으로 조사하우징(310)에 결합된다. 본 실시예에서 이동렌즈하우징(351)은 대략 링 형상으로 형성되며, 조사하우징(310)에 끼움 결합된다. The
마그넷부(353)는 이동렌즈하우징(351)의 내주면에 결합되며, 영구자석 등을 포함하여 자력을 발생시킨다. 본 실시예에서 마그넷부(353)는 링 형상으로 형성되며, 내측으로 이동렌즈(355) 및 렌즈이동부(357)가 조사하우징(310)의 길이 방향으로 이동 가능하게 삽입된다. The
이동렌즈(355)는 이동렌즈하우징(351)에 이동 가능하게 삽입되며, 조사하우징(310)의 내측으로 전달되는 레이저(L)를 굴절시킨다. 본 실시예에서 이동렌즈(355)는 볼록렌즈 또는 오목렌즈 등의 다양한 형상을 적용할 수 있으며, 고정렌즈부(330)와 함께 레이저(L)를 굴절시킨다. The moving
렌즈이동부(357)는 이동렌즈(355)가 결합되고, 전자석을 포함하여, 외부에서 전원이 인가되면 마그넷부(353)와의 사이에 자력이 작용되어 조사하우징(310)의 길이 방향으로 이동된다. 렌즈이동부(357)가 조사하우징(310)의 길이 방향으로 이동되므로, 렌즈이동부(357)에 결합되는 이동렌즈(355)가 렌즈이동부(357)와 함께 이동한다. The moving
즉, 렌즈이동부(357)의 이동에 따라 이동렌즈(355)와 고정렌즈부(330) 사이의 거리가 조절되는 방식으로, 레이저(L)의 초점거리가 조절된다. That is, the focal length of the laser L is adjusted in such a manner that the distance between the
본 실시예에서 이동렌즈부(350)는 이동렌즈탄성부(359)를 더 포함한다. 이동렌즈탄성부(359)는 이동렌즈하우징(351)에 결합되며, 렌즈이동부(357)에 접하고, 탄성 재질을 포함하여 이루어져, 렌즈이동부(357)를 탄성 지지함으로써, 렌즈이동부(357)의 이동을 제한한다. In this embodiment, the moving
본 실시예에서 이동렌즈탄성부(359)는 이동렌즈하우징(351)에 일단부가 결합되고, 타단부가 렌즈이동부(357)에 접하여 렌즈이동부(357)의 이동을 제한한다. In this embodiment, the movable lens
이에 따라 이동렌즈탄성부(359)는 렌즈이동부(357)가 이동렌즈하우징(351)으로부터 이탈되는 것을 방지함과 동시에, 렌즈이동부(357)가 초기 위치로 복원되는 속도를 증가시킨다. The movable lens
분말분사부(400)는 회전하우징부(200)에 결합되며, 서플라이 채널(100)에서 공급받은 분말(P)을 피가공물(50)에 분사한다. 본 실시예에서 분말분사부(400)는 분사하우징부(410) 및 분사노즐부(430)를 포함한다. The
분사하우징부(410)는 회전하우징부(200)에 설치되며, 회전하우징부(200)로부터 분말(P)을 전달받는다. 본 실시예에서 분사하우징부(410)는 내측에 중공이 형성되는 파이프 형상으로 형성되며, 일단부가 회전하우징부(200)에 연결되어, 회전하우징부(200)의 내부와 연통되며, 타단부가 분사노즐부(430)에 연결된다. The spraying
분사노즐부(430)는 분사하우징부(410)에 결합되며, 분사하우징부(410)로부터 전달받은 분말(P)이 피가공물(50) 측으로 분사되도록 한다. The
본 실시예에서 분사노즐부(430)는 회전하우징부(200)의 회전축을 중심으로 하는 원주 방향 등과 같이, 반경 방향 또는 축방향과 다른 방향으로 분말(P)을 분사함으로써, 분말(P) 또는 공기 등이 분사될 때 발생되는 반력에 의해 회전하우징부(200)가 회전되도록 한다. The
본 실시예에서 분말분사부(400)는 회전하우징부(200)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 분말분사부(400)가 회전하우징부(200)에 회전 가능하게 결합되면, 레이저조사부(300)에서 조사되는 레이저(L)가 피가공물(50)에 도달하는 위치와, 분말분사부(400)에서 분사되는 분말(P)이 도달하는 위치가 불일치하는 경우, 분말분사부(400)를 회전하우징부(200)에 대하여 회전시켜, 분말(P)이 분사되는 각도를 조절함으로써, 분말(P)이 피가공물(50)에 도달하는 위치를 조절할 수 있다. In this embodiment, the
분말분사부(400)를 회전하우징부(200)에 회전 가능하게 결합하기 위하여, 가요성의 파이프를 적용하거나, 분말분사부(400)와 회전하우징부(200)의 결합부위에 회전핀, 벨로우즈관 등을 적용할 수 있다. A flexible pipe may be used to rotatably couple the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전제한부의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 실시예에서 클래딩 장치(1)는, 회전제한부(500)를 더 포함한다. 회전제한부(500)는 서플라이 채널(100) 또는 회전하우징부(200)에 설치되어, 서플라이 채널(100)에 대한 회전하우징부(200)의 회전을 제한한다. 7 is a view schematically showing the operation of the rotation restricting part according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 7, the
즉, 본 실시예에서 회전하우징부(200)는 분말(P) 또는 유체 등이 분사될 때 발생되는 반력에 의하여 회전되는데, 분말(P) 등이 분사되는 압력이 증대되면 회전하우징부(200)에 작용하는 반력이 증가하여, 회전하우징부(200)의 회전 속력이 과도하게 증가하는 경우가 발생될 수 있다. That is, in the present embodiment, the
본 실시예에서 회전제한부(500)는 회전제한하우징(510) 및 스토퍼부(530)를 포함하여 회전하우징부(200)의 회전 속력을 제한함으로써, 클래딩 품질을 유지하고, 장치의 파손, 분말(P) 등의 유출, 레이저(L) 조사의 정확성 등을 향상시킨다. The
회전제한하우징(510)은 대략 원통 형상으로 형성되며, 서플라이 채널(100)이 내측으로 삽입된 상태로 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합된다. The
스토퍼부(530)는 회전하우징부(200)에 결합되며, 회전하우징부(200)의 이동 시, 스토퍼(533)가 회전하우징부(200)의 외측으로 이동하여 회전제한하우징(510)에 접하는 방식으로 마찰력을 발생시켜, 회전하우징부(200)의 회전 이동을 제한한다. 본 실시예에서 스토퍼부(530)는 스토퍼하우징(531), 스토퍼(533) 및 스토퍼지지부(535)를 포함한다. The
스토퍼하우징(531)은 회전하우징부(200)에 결합되며, 회전제한하우징(510)의 내측으로 삽입된다. 본 실시예에서 스토퍼하우징(531)은 대략 링 형상으로 형성되어, 내측으로 회전하우징부(200)가 끼움 결합, 나사 결합, 용접 등의 방식으로 결합된다. The
본 실시예에서 스토퍼하우징(531)은 내측으로 공간부가 형성되어, 스토퍼(533) 및 스토퍼지지부(535)가 수용되며, 외측으로는 회전제한하우징(510)이 이격되게 위치한다. In the present embodiment, the
또한, 스토퍼하우징(531)은 외주면에 스토퍼홀(532)이 형성되어, 원심력에 의하여 이동되는 스토퍼(533)가 스토퍼홀(532)을 통하여 스토퍼하우징(531)의 외측으로 돌출, 회전제한하우징(510)의 내주면에 닿게 한다. The
스토퍼(533)는 스토퍼하우징(531)의 공간부에 수용되며, 원심력에 의해 이동되어 스토퍼홀(532)로 진입, 회전제한하우징(510)을 가압함으로써, 스토퍼하우징(531)에 연결된 회전하우징부(200)의 회전이 제한되도록 한다. The
스토퍼지지부(535)는 스토퍼(533)와 스토퍼하우징(531)의 외주면 사이에 위치하여, 스토퍼(533)를 스토퍼하우징(531)의 외주면으로부터 멀어지는 방향으로 탄성 지지한다. The
이에 따라 본 실시예에서 스토퍼부(530)는 회전하우징부(200)의 회전 속력의 증가에 따라, 스토퍼부(530)에 작용하는 원심력이 증가하므로, 회전하우징부(200)의 회전 속력이 증가하면, 회전제한하우징(510)의 내주면을 가압, 마찰되는 정도가 더욱 증가된다. Accordingly, in the present embodiment, the centrifugal force acting on the
따라서 본 실시예에서 회전제한부(500)는 회전하우징부(200)의 회전 속력에 따라, 회전하우징부(200)의 회전을 제한하는 정도를 달리함으로써, 소정의 속력 범위 이내에서 회전하우징부(200)가 회전될 수 있게 한다. Therefore, in the present embodiment, the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치에서 레이저 및 분말의 이동을 나타내는 단면도이다. 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 클래딩 장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.8 is a cross-sectional view illustrating movement of laser and powder in a cladding device according to an embodiment of the present invention. The operation principle and effects of the
차량의 실린더 블록과 같은 피가공물(50)의 내부공간(51)에 회전하우징부(200), 레이저조사부(300) 및 분말분사부(400)가 삽입되도록 위치시킨다. 레이저공급부(10) 및 분말공급부(30)로부터 입력되는 레이저(L) 및 분말(P)은 각각 서플라이 채널(100)의 이너채널(110) 및 아우터채널(130)로 공급된다. The
이너채널(110)에 공급되는 레이저(L)는 이너하우징(210)을 거쳐 조사하우징(310)으로 전달되며, 이동렌즈부(350)와 고정렌즈부(330)를 거쳐 피가공물(50)에 조사된다. 피가공물(50)의 반경 등이 달라지는 경우 레이저(L)의 초점거리 등이 조절되어야 하는데, 이러한 초점거리의 조절은 이동렌즈부(350)에 의하여 조절될 수 있다. The laser L supplied to the
거리측정센서(90) 등에서 피가공물(50)까지의 거리를 측정하면, 제어부는 피가공물(50)까지의 거리에 근거하여, 초점거리를 계산하거나, 기 입력된 거리-초점거리 그래프 등으로부터 이동렌즈(355)의 위치를 추정하여, 이동렌즈(355)를 이동시켜 초점거리를 조절한다. When the distance from the
이너채널(110)과 아우터채널(130) 사이에 공급되는 분말(P)은 이너하우징(210)과 아우터하우징(230) 사이로 진입된 후, 분말분사부(400)로 전달된다. 분말분사부(400)로 전달된 분말(P)은 분사하우징부(410)와 분사노즐부(430)를 거쳐 피가공물(50)에 분사된다. The powder P supplied between the
분사노즐부(430)에서 분말(P) 등이 분사되면, 그 반력이 분사노즐부(430) 및 분사하우징부(410)를 거쳐 회전하우징부(200)에 전달되어, 회전하우징부(200)를 회전시킨다. When the powder P or the like is injected from the
이로써, 본 실시예에 따른 클래딩 장치(1)는, 분말분사부(400)에서 분사되는 분말(P) 또는 유체의 분사압을 이용하여 레이저조사부(300) 및 분말분사부(400)를 회전시키므로, 별도의 회전장치를 적용할 필요 없이, 간단한 구성으로 회전되면서 클래딩을 수행할 수 있다. The
또한, 본 실시예에 따른 클래딩 장치(1)는 레이저조사부(300)에 이동렌즈부(350)를 적용하여, 렌즈를 이동시킴으로써, 피가공물(50)까지의 거리에 따라 레이저(L)의 초점거리를 조절, 레이저(L) 조사 효율을 증대시킬 수 있다. The
또한, 본 실시예에 따른 클래딩 장치(1)는 회전제한부(500)를 구비하여, 회전하우징부(200)의 회전 속력을 제한함으로써, 장치의 파손 등을 방지하고 클래딩 품질을 향상시킬 수 있다.The
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill 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 by the appended claims. I will understand. Therefore, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
1: 클래딩 장치 10: 레이저공급부
30: 분말공급부 50: 피가공물
51: 내부공간 70: 베어링
90: 거리측정센서 100: 서플라이 채널
110: 이너채널 111: 내부오링
130: 아우터채널 131: 외부오링
200: 회전하우징부 210: 이너하우징
230: 아우터하우징 250: 응집방지부
251: 블레이드 300: 레이저조사부
310: 조사하우징 311: 반사거울
313: 보호유리 330: 고정렌즈부
350: 이동렌즈부 351: 이동렌즈하우징
353: 마그넷부 355: 이동렌즈
357: 렌즈이동부 359: 이동렌즈탄성부
400: 분말분사부 410: 분사하우징부
430: 분사노즐부 500: 회전제한부
510: 회전제한하우징 530: 스토퍼부
531: 스토퍼하우징 532: 스토퍼홀
533; 스토퍼 535: 스토퍼지지부
L: 레이저 P: 분말1: Cladding device 10: Laser supply part
30: Powder supply part 50: Workpiece
51: inner space 70: bearing
90: Distance measuring sensor 100: Supply channel
110: inner channel 111: inner O-ring
130: Outer channel 131: External O-ring
200: rotation housing part 210: inner housing
230: outer housing 250:
251: blade 300: laser irradiation part
310: Irradiation housing 311: Reflecting mirror
313: protective glass 330: fixed lens part
350: Moving lens unit 351: Moving lens housing
353: Magnet part 355: Moving lens
357: lens moving part 359: moving lens elastic part
400: powder spraying part 410: spraying housing part
430: jet nozzle unit 500:
510: rotation limiting housing 530: stopper portion
531: Stopper housing 532: Stopper hole
533; Stopper 535: stopper support
L: laser P: powder
Claims (11)
상기 서플라이 채널에 회전 가능하게 결합되며, 상기 서플라이 채널로부터 분말을 전달받는 회전하우징부;
상기 회전하우징부에 결합되며, 레이저를 조사하는 레이저조사부; 및
상기 회전하우징부에 결합되며, 상기 서플라이 채널에서 공급받은 분말을 분사하는 분말분사부;를 포함하고,
상기 회전하우징부는 상기 분말분사부에서 분말을 분사할 때 발생되는 반력에 의하여 회전되고,
상기 서플라이 채널 또는 상기 회전하우징부에 설치되어, 상기 서플라이 채널에 대한 상기 회전하우징부의 회전을 제한하는 회전제한부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
A supply channel into which powder is input;
A rotatable housing portion rotatably coupled to the supply channel, the rotatable housing portion receiving powder from the supply channel;
A laser irradiation unit coupled to the rotation housing unit and configured to irradiate a laser beam; And
And a powder spraying part coupled to the rotating housing part and spraying powder supplied from the supply channel,
The rotating housing part is rotated by a reaction force generated when the powder is sprayed from the powder spraying part,
A rotation restricting portion installed in the supply channel or the rotation housing portion to limit rotation of the rotation housing portion with respect to the supply channel;
Further comprising a second cladding layer.
레이저공급부에서 발생된 레이저가 통과하는 이너채널; 및
분말공급부로부터 분말을 공급받고, 상기 이너채널을 둘러싸며, 상기 이너채널과의 사이로 분말이 이동되는 아우터채널;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
The system of claim 1,
An inner channel through which the laser generated in the laser supply unit passes; And
An outer channel which receives powder from the powder supply part and surrounds the inner channel, the powder being moved between the inner channel and the outer channel;
And a cladding layer.
상기 이너채널과 상기 레이저조사부를 연통시키는 이너하우징; 및
상기 이너하우징을 둘러싸며, 상기 아우터채널과 연통되어, 상기 아우터채널로부터 전달받은 분말을 상기 분말분사부에 전달하는 아우터하우징;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
[3] The apparatus of claim 2,
An inner housing for communicating the inner channel and the laser irradiating unit; And
An outer housing that surrounds the inner housing and communicates with the outer channel to transfer powder received from the outer channel to the powder spraying unit;
And a cladding layer.
상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이에 위치하는 블레이드를 구비하여, 상기 이너하우징과 상기 아우터하우징 사이에 수용되는 분말의 응집을 방지하는 응집방지부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
The connector according to claim 3,
An agglomeration preventing portion having a blade positioned between the inner housing and the outer housing to prevent agglomeration of powders received between the inner housing and the outer housing;
Further comprising a second cladding layer.
상기 회전하우징부에 설치되며, 상기 회전하우징부와 연통되어, 상기 회전하우징부로부터 레이저를 전달받는 조사하우징;
상기 조사하우징에 고정되며, 레이저가 통과하는 고정렌즈부; 및
레이저가 통과하며, 상기 조사하우징에 이동 가능하게 구비되는 이동렌즈부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
The laser irradiation apparatus according to claim 1,
An irradiation housing installed in the rotation housing part and communicating with the rotation housing part to receive a laser from the rotation housing part;
A fixed lens unit fixed to the irradiation housing and through which the laser passes; And
A moving lens unit passing through the laser and movably provided in the irradiation housing;
And a cladding layer disposed on the cladding layer.
상기 조사하우징에 설치되는 이동렌즈하우징;
상기 이동렌즈하우징에 결합되며, 자력을 발생시키는 마그넷부;
상기 이동렌즈하우징에 이동 가능하게 삽입되는 이동렌즈; 및
상기 이동렌즈가 결합되고, 전자석을 포함하여, 상기 조사하우징의 길이 방향으로 이동되는 렌즈이동부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
6. The zoom lens according to claim 5,
A moving lens housing installed in the irradiation housing;
A magnet unit coupled to the movable lens housing and generating a magnetic force;
A movable lens movably inserted into the movable lens housing; And
A lens moving section coupled to the moving lens and including an electromagnet, the lens moving section being moved in a longitudinal direction of the irradiation housing;
And a cladding layer disposed on the cladding layer.
상기 이동렌즈하우징에 결합되며, 상기 렌즈이동부에 접하고, 탄성 재질을 포함하여 이루어져, 상기 렌즈이동부의 이동을 제한하는 이동렌즈탄성부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
7. The zoom lens according to claim 6,
A movable lens elastic part coupled to the movable lens housing and contacting the lens moving part and including an elastic material to restrict movement of the lens moving part;
Further comprising a second cladding layer.
상기 회전하우징부에 설치되며, 상기 회전하우징부로부터 분말을 전달받는 분사하우징부; 및
상기 분사하우징부에 결합되며, 상기 분사하우징부로부터 전달받은 분말을 분사하는 분사노즐부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
The powder sprayer according to any one of claims 1 to 7,
A spray housing part installed in the rotary housing part and receiving powder from the rotary housing part; And
A spray nozzle part coupled to the spray housing part and spraying powder received from the spray housing part;
And a cladding layer disposed on the cladding layer.
상기 서플라이 채널에 결합되는 회전제한하우징; 및
상기 회전하우징부에 결합되며, 상기 회전하우징부의 회전 속력이 설정 속력 이상인 경우, 상기 회전제한하우징에 접하여 마찰되는 스토퍼부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치.
The apparatus according to claim 1,
A rotation restricting housing coupled to the supply channel; And
A stopper coupled to the rotation housing and frictionally contacting the rotation limiting housing when the rotation speed of the rotation housing is greater than a predetermined speed;
And a cladding layer disposed on the cladding layer.
상기 회전하우징부에 결합되고, 상기 회전제한하우징과 이격되게 위치하며, 외주면에 스토퍼홀이 형성되는 스토퍼하우징;
상기 스토퍼하우징에 수용되며, 상기 회전하우징부가 회전되면, 원심력에 의하여 상기 회전제한하우징 측으로 이동하는 스토퍼; 및
상기 스토퍼와 상기 스토퍼하우징의 외주면 사이에 위치하여, 상기 스토퍼를 탄성 지지하는 스토퍼지지부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 클래딩 장치. 11. The apparatus according to claim 10,
A stopper housing coupled to the rotation housing portion, the stopper housing being spaced apart from the rotation restriction housing and having a stopper hole formed on an outer circumferential surface thereof;
A stopper accommodated in the stopper housing and moving toward the rotation limiting housing by a centrifugal force when the rotation housing portion is rotated; And
A stopper supporter positioned between the stopper and the outer peripheral surface of the stopper housing to elastically support the stopper;
And a cladding layer disposed on the cladding layer.
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