KR101924932B1 - 레이저 스폿용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 피용접물의 상면을 홀딩하는 상부홀더가 하단부에 형성된 헤드하우징; 상기 헤드하우징에 내장되며, 상기 헤드하우징에 종방향으로 형성된 내부홀 및 상기 내부홀과 연통된 상기 상부홀더의 홀더홀을 통해, 외측의 상기 피용접물에 레이저빔을 발사하여 상기 피용접물을 용접하는 레이저헤드; 상기 피용접물의 하면을 홀딩하는 하부홀더; 및 상기 하부홀더의 상측으로 횡이동되는 상기 피용접물에는 비간섭되고 횡이동된 상기 피용접물을 압박홀딩하도록, 상기 하부홀더를 구동시키는 구동유닛;을 포함한다.

Description

레이저 스폿용접장치{LASER SPOT WELDING APPARATUS}

본 발명은 레이저 스폿용접장치로서, 피용접물을 레이저로 스폿용접하는 레이저 스폿용접장치에 관한 것이다.

종래의 점용접(전기저항 용접)은 전기를 이용하여 상하전극(용접팁) 사이의 모재에 전기를 통하게 하여 접합(용접)하는 구조이다.

그러나, 모재(철)와 모재(철) 사이의 간극이 벌어져 있거나 틈새가 발생하면 전류가 통하지 않아 용접이 되지 않거나 용접 품질을 저하시키는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래의 점용접(전기저항 용접)은 상부전극(용접팁)을 가압하여, 벌어져 있거나 틈새가 발생한 모재를 눌러 붙이면서 전기를 통하게 하여 접합(용접)하는 구조로, 상부에 상부전극을 승강하는 전극실린더를 설치하여 용접한다.

한편, 레이저용접은 레이저빔을 이용하여 모재에 홈을 만든 후에 모재를 녹이고 녹은 철의 쇳물이 만들어진 홈을 메워지는 방식으로 접합(용접)하는 구조이다.

그러나, 레이저용접은 모재와 모재 사이의 간극이 벌어져 있거나 틈새가 발생하면, 벌어진 상태로 용접하므로 용접 품질을 저하시키는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 레이저용접은 여러 개의 클램프를 설치하여 설치된 클램프의 닫힘을 순차적으로 작동하여 모재와 모재 사이의 간극을 순차적으로 밀착시키면서 틈새를 붙이면, 이와 대응되게 레이저빔이 이동하면서 틈새가 붙은 부분에 용접을 실시한다.

이 경우 모재의 간극을 메우기 위하여 클램프를 설치한 고가의 고정장치(지그)를 별도로 설치하여야 한다.

또한, 레이저용접은 모재를 녹이기 위하여 고광도의 빔을 발산하므로, 레이저빔을 직시하는 경우 실명하게 되는 인체에 유해한 안전문제가 발생함에 따라, 이러한 문제를 해결하기 위하여 밀폐된 공간인 안전부스를 설치하여 용접을 실시하여야 한다. 이 경우 국제 규격에 준하여 고가의 안전부스를 설치하여야 한다.

따라서 별도의 고정장치 및 안전부스 추가설치로 인한 비용상승 및 작업성, 생산성 저하 등의 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 새로이 개발된 기술이 저항용접과 레이저용접을 접목한 레이저 스폿용접이다.

상기 레이저 스폿용접장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저빔이 밖으로 새어나가지 않는 안전부스 역할을 할 수 있도록 내부관로(1a)가 형성된 헤드하우징(1)이 구성되고, 고가의 클램프장치(지그)를 대신할 수 있도록 모재(1)를 상측에서 압박하여 밀착하는 2단의 상부홀더(3)가 구성된다. 참고로, 도면부호 4는 하부홀더이다.

그런데, 레이저용접을 실시하려고 모재(1)를 고정하기 위해서는, 상측 2단의 상부홀더(3)에서 내부에 형성된 승강홀딩부(3a)를 구동하는 홀더실린더(5)가 작동되기 때문에, 상부에 구성된 레이저헤드(3)로부터 모재(1)에 이르기까지의 거리가 계속적으로 변함에 따라, 레이저빔의 표점거리 및 조사포인트를 움직여가면서 포인트를 조정하여 맞추어 하는 문제가 발생하고, 이로 인하여 생산속도 및 용접품질에 문제가 발생할 수 있다.

한편, 용접에 의해 발생하는 용접가스(G) 및 스패터로 인하여 상부홀더(2)가 오염되는 문제점이 있다. 이로 인하여 상부홀더(2)를 교체하여야 하는 경우, 2단의 구성된 상부홀더(2)의 교체가 용이하지 않아서 보수관리가 상당히 불편하고 이에 따른 추가비용도 상당히 발생하는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0745295호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 빠른 용접으로 인한 생산속도가 빠르고 용접품질이 우수한 레이저 스폿용접장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치는, 피용접물의 상면을 홀딩하는 상부홀더가 하단부에 형성된 헤드하우징; 상기 헤드하우징에 내장되며, 상기 헤드하우징에 종방향으로 형성된 내부홀 및 상기 내부홀과 연통된 상기 상부홀더의 홀더홀을 통해, 외측의 상기 피용접물에 레이저빔을 발사하여 상기 피용접물을 용접하는 레이저헤드; 상기 피용접물의 하면을 홀딩하는 하부홀더; 및 상기 하부홀더의 상측으로 횡이동되는 상기 피용접물에는 비간섭되고 횡이동된 상기 피용접물을 압박홀딩하도록, 상기 하부홀더를 구동시키는 구동유닛;을 포함한다.

여기에서, 상기 구동유닛은, 상기 하부홀더가 연결되어, 상기 하부홀더를 승강시키는 제1 실린더; 및 상기 제1 실린더가 연결되어, 상기 제1 실린더를 승강시키는 제2 실린더;를 구비할 수 있다.

이때, 상기 제1 실린더는, 상기 하부홀더가 장착된 제1 실린더로드; 및 상기 제1 실린더로드가 장착되며, 하단부가 상기 제2 실린더의 제2 실린더로드에 회동되게 연결된 제1 실린더몸체;를 구비할 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 구동유닛은, 상기 하부홀더가 연결되어, 상기 하부홀더를 승강시키는 제1 실린더; 및 상기 제1 실린더를 고정하는 고정프레임;을 구비하며, 상기 제1 실린더는, 상기 하부홀더가 장착된 제1 실린더로드; 및 상기 제1 실린더로드가 장착되며, 하단부가 상기 고정프레임에 회동되게 연결된 제1 실린더몸체;를 구비할 수 있다.

한편, 상기 구동유닛은, 상기 제1 실린더몸체와 연결되어 상기 제1 실린더몸체를 회동시키는 구동력을 제공하는 회동구동부재;를 더 구비할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 용접에 의해 발생되는 용접가스 및 스패터가 상기 상부홀더 및 헤드하우징 내에서 배출되도록, 상기 헤드하우징에 에어를 통과시키도록 구성되는 배출유닛;을 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 배출유닛은, 상기 헤드하우징의 일측부에 형성된 흡기부; 및 상기 헤드하우징의 타측부에 형성되며, 상기 흡기부를 통한 상기 에어의 흡입방향과 대응되게 위치되면서 상기 흡기부보다 높게 배치된 배기부;를 구비할 수 있다.

이때, 상기 흡기부에 연결된 에어공급라인에는 고압의 에어공급력을 제공하는 공급구동부재가 장착되고, 상기 배기부에 연결된 에어배기라인에는 고압의 에어배출력을 제공하는 배출구동부재가 장착될 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 헤드하우징에서 상기 레이저헤드와 배출유닛 사이에 제공되며, 상기 레이저헤드의 보호유리가 상기 분사가스 및 스패터로부터 오염되는 것을 차단하는 차단유닛;을 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 헤드하우징의 내주면을 따라 플레이트홈이 형성되고, 상기 헤드하우징의 일측부에는 상기 플레이트홈과 대응되는 부위에 개폐부가 형성되며, 상기 차단유닛은, 상기 레이저헤드의 레이저빔은 통과되되, 상기 개폐부를 통해 교체가능한 착탈형 차단플레이트;를 구비할 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 차단유닛은, 상기 헤드하우징의 일측 내면에 회동되게 장착된 회동형 차단플레이트; 및 상기 회동형 차단플레이트를 상기 헤드하우징의 일측 내면 측으로 당기는 리턴부재;를 구비하며, 상기 회동형 차단플레이트는 상기 배출유닛에 의해 상기 에어가 상기 헤드하우징을 통과 시 상기 에어에 밀려서 상측으로 회동되어 상기 레이저헤드와 배출유닛 사이를 차단할 수 있다.

한편, 상기 헤드하우징과 상부홀더는 서로 조립 및 분리가 되는 착탈형으로 구성될 수 있다.

여기에서, 상기 헤드하우징과 상부홀더는 나사조립방식, 또는 볼트-너트 조립방식, 또는 키-키홈 조립방식으로 조립될 수 있다.

다른 실시예로서, 상기 상부홀더는 상부 외주면에 복수 개의 체결홈이 형성되고, 상기 헤드하우징은 하단부에 상기 상부홀더의 상부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 내주면에는 상기 삽입홈과 연통되되 상기 삽입홈 측으로 테이퍼진 체결홀이 형성되며, 상기 체결홀에는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 의해 밀려서 상기 체결홀에서 상기 삽입홈 측으로 일부가 돌출지지된 체결구가 내장되어, 상기 헤드하우징의 삽입홈에 상기 상부홀더가 삽입 시 상기 체결구에서 상기 체결홀을 통해 돌출된 일부가 상기 상부홀더의 체결홈에 인입되도록 구성되어, 상기 헤드하우징와 상부홀더는 원터치 착탈구조를 이룰 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 하부홀더를 구동시키는 구동유닛이 구성됨으로써, 상부홀더와 하부홀더 사이로 횡이동하는 피용접물에 간섭되지 않도록 함에 따라 피용접물 및 하부홀더의 손상을 방지하며, 레이저빔의 포인트 조정시간도 거의 필요 없게 됨에 따라 생산속도 및 용접품질을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징의 내부를 통과하는 에어의 유동루트가 상방 경사진 루트를 취하는 배출유닛이 구성됨으로써, 용접 시 비산되는 스패터가 하측의 피용접물 측으로 이동하지 않도록 함에 따라, 피용접물의 용접품질이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 공급구동부재와 배출구동부재에 의해 헤드하우징 내부를 통과하는 에어의 유속을 높이도록 구성됨으로써, 헤드하우징 내부의 용접가스와 스패터가 압력이 낮은 에어의 유동루트 측으로 빨려들어감에 따라, 용접가스와 스패터의 배출효과를 증대시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징에서 레이저헤드와 배출유닛 사이에 제공되는 차단유닛이 구성됨으로써, 레이저헤드의 보호유리가 분사가스 및 스패터로부터 오염되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징과 상부홀더가 서로 조립 및 분리가 되는 착탈형으로 구성됨으로써, 상부홀더의 오염 시 교체가 원활하면서도 용이하며 나아가 보수관리 측면에 있어서도 용이한 이점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 레이저 스폿용접장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래기술에 따른 레이저 스폿용접장치의 헤드하우징 내부가 용접가스 및 스패터에 의해 오염되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치에 의해 피용접물을 홀딩하는 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치에 의해 피용접물을 홀딩하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 배출유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 레이저 스폿용접장치에서 착탈형 차단플레이트를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5의 레이저 스폿용접장치에서 회동형 차단플레이트를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 헤드하우징과 상부홀더의 조립방식을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 헤드하우징과 상부홀더가 원터치 착탈구조로 조립 및 분리되는 것을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치에 의해 피용접물을 홀딩하는 것을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치에 의해 피용접물을 홀딩하는 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 헤드하우징(100), 레이저헤드(300), 하부홀더(400), 및 구동유닛(500)을 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 헤드하우징(100)은 피용접물(10)의 상면을 홀딩하는 상부홀더(200)가 하단부에 형성된다.

이때, 상기 헤드하우징(100)은 내부에 레이저헤드(300)가 설치되며, 종방향으로 형성된 내부홀(100a)을 가진다. 이러한 내부홀(100a)은 레이저헤드(300)로부터 발사되는 레이저빔이 통과되는 루트로서 기능을 가진다. 이와 같은 헤드하우징(100)은 레이저헤드(300)가 내장되면서 내부홀(100a)만을 가지면 될 뿐, 그 이외의 형상 및 구조에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않음은 물론이다.

아울러, 상기 상부홀더(200)는 피용접물(10)이 하측에 배치되고 후술되는 하부홀더(400)가 하측에서 상측으로 피용접물(10)을 밀어올리는 경우, 상측에서 피용접물(10)의 상면을 지지하면서 홀딩하는 부재이다. 이러한 상부홀더(200)에는 상기 헤드하우징(100)의 내부홀(100a)과 연통되어 레이저빔이 통과되는 루트의 기능을 가진 홀더홀(200a)이 형성된다.

그리고, 상기 레이저헤드(300)는 헤드하우징(100)에 내장된 설치구조를 취하며, 헤드하우징(100)에 종방향으로 형성된 내부홀(100a) 및 상기 내부홀(100a)과 연통된 상부홀더(200)의 홀더홀(200a)을 통해, 외측의 피용접물(10)에 레이저빔을 발사하여 피용접물(10)을 용접한다.

이러한 레이저헤드(300)는 일정 범위의 거리상에 배치된 피용접물(10)에 레이저빔을 발사하여 용접시키는 구조를 취하면 될 뿐, 그 이외의 형성 및 구조에 대해서는 본 발명에 의해 한정되지 않고, 종래의 어떠한 레이저헤드(300)도 활용될 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 하부홀더(400)는 피용접물(10)의 하면을 홀딩하도록 구성된다.

이때, 상기 하부홀더(400)는 후술되는 구동유닛(500)에 의해 상측으로 이동하면서 피용접물(10)을 압박지지하여, 상부홀더(200)와 함께 피용접물(10)의 용접 시 움직이지 않도록 홀딩하는 역할을 수행하는데, 피용접물(10)을 압박지지함에 있어서 피용접물(10)의 손상을 방지하도록 상단부가 도시된 바와 같이 굴곡진 구조를 취하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 구동유닛(500)은 하부홀더(400)의 상측으로 횡이동되는 피용접물(10)에 비간섭되고, 횡이동된 피용접물(10)을 압박홀딩하도록 하부홀더(400)를 구동시키는 역할을 수행한다.

즉, 상기 피용접물(10)이 용접을 위해 상부홀더(200)와 하부홀더(400) 사이로 횡이동되는데, 이때 횡이동하는 피용접물(10)에 하부홀더(400)가 부딪혀서 피용접물(10) 및 하부홀더(400)가 손상되지 않도록, 상기 구동유닛(500)은 하부홀더(400)를 구동시킨다.

이러한 구동유닛(500)은 일 실시예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 하부홀더(400)를 2단계로 승강시키도록 구성되는 제1 실린더(510)와 제2 실린더(520)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 제1 실린더(510)는 하부홀더(400)가 연결되어 작동 시 하부홀더(400)를 승강시키고, 상기 제2 실린더(520)는 제1 실린더(510)가 연결되어 작동 시 제1 실린더(510)를 승강시키도록 구성됨으로써, 상부홀더(200)와 하부홀더(400) 사이로 횡이동하는 피용접물(10)에 간섭되지 않도록 함에 따라, 피용접물(10) 및 하부홀더(400)의 손상을 방지할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 실린더(510)는 하부홀더(400)가 연결된 제1 실린더로드(511), 상기 제1 실린더로드(511)가 장착된 제1 실린더몸체(512)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 제2 실린더(520)는 제1 실린더몸체(512)가 연결된 제2 실린더로드(521), 상기 제2 실린더로드(521)가 장착된 제2 실린더몸체(522)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 구동유닛(500)은 다른 실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 하부홀더(400)를 회동 및 승강시키도록 구성되는 제1 실린더(510)와 고정프레임(590)을 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 제1 실린더(510)는 하부홀더(400)가 연결되어 작동 시 하부홀더(400)를 승강시키고, 상기 고정프레임(590)은 제1 실린더(510)를 고정한다.

이때, 상기 제1 실린더(510)는 제1 실린더로드(511), 제1 실린더몸체(512)를 구비할 수 있다. 상기 제1 실린더로드(511)는 하부홀더(400)가 장착되고, 상기 제1 실린더몸체(512)는 제1 실린더로드(511)가 장착되며 하단부가 고정프레임(590)에 힌지(591)에 의해 회동되게 연결된다.

나아가, 상기 구동유닛(500)은 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 제1 실린더몸체(512)와 연결되어 제1 실린더몸체(512)를 회동시키는 구동력을 제공하는 회동구동부재(미도시)를 더 구비할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 일 실시예의 구동유닛(500)은, 단순히 2단계로 승강하는 구성을 가질 뿐만 아니라, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 도 4에 도시된 다른 실시예의 구동유닛(500)과 같은 회동구성을 추가로 더 구비할 수 있다.

즉, 상기 제1 실린더몸체(512)는 하단부가 제2 실린더(520)의 제2 실린더로드(521)에 회동되게 연결되는 구조를 취함으로써, 2단계의 승강구조에 더하여 회동구조도 구현될 수 있다.

상술된 구성에 의해, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 레이저용접을 위해 피용접물(10)을 견고하게 고정, 즉 홀딩하는 구성을 하부홀더(400)를 움직이는 구조로 구현함에 따라, 종래의 문제점 및 한계점을 극복할 수 있다.

구체적으로, 종래의 레이저 스폿용접장치는 도 1에 도시된 바와 같이 피용접물(F)의 상측에서 승강홀딩부(3a)를 가진 상부홀더(2)가 움직여서 피용접물(F)을 홀딩하는 구조를 취하는데, 피용접물(10)을 고정시키는 데에 있어서 피용접물(10)의 두께에 따라 승강홀딩부(3a)의 하강 정도가 다름으로써, 피용접물(F)로부터 레이저헤드(300)까지의 거리가 계속적으로 변함에 따라, 레이저빔의 표점거리 및 조사포인트를 움직여가면서 포인트를 조정하여 맞추는 조정작업의 부하가 발생하고, 이로 인하여 생산속도 및 용접품질에 문제가 발생할 수 있는데, 도 3 및 도 4에 도시된 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 피용접물(10) 및 장치의 손상을 피하면서, 이에 더하여 레이저빔의 포인트 조정시간도 거의 필요 없게 됨에 따라 생산속도 및 용접품질을 높일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 배출유닛을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 배출유닛을 더 포함할 수 있다.

여기에서, 상기 배출유닛은 용접에 의해 발생되는 용접가스 및 스패터가 상부홀더(200) 및 헤드하우징(100) 내에서 배출되도록, 헤드하우징(100)에 에어를 통과시키도록 구성된다.

구체적으로, 상기 배출유닛은 흡기부(611)와 배기부(621)를 구비할 수 있다.

이때, 상기 흡기부(611)는 헤드하우징(100)의 일측부에 형성되며, 상기 배기부(621)는 헤드하우징(100)의 타측부에 형성되고 흡기부(611)를 통한 에어의 흡입방향과 대응되게 위치된 배기부(621)를 구비할 수 있다.

이러한 구성에 의해, 상기 배출유닛은 흡기부(611)를 통해 헤드하우징(100)의 내부로 유입된 에어가 배기부(621)를 통해 헤드하우징(100)의 외부로 배출되면서 상부홀더(200) 및 헤드하우징(100) 내의 용접가스와 스패터를 배출시킬 수 있다.

나아가, 상술된 바와 같이 배출유닛은 배기부(621)가 흡입부를 통한 에어의 흡입방향과 대응되게, 즉 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어의 직선 유동루트가 양측에 흡기부(611)와 배기부(621)가 위치되는데, 이때 상기 배기부(621)가 흡기부(611)보다 높게 배치될 수 있다.

이에 따라, 흡기부(611)와 배기부(621)에 의해 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어의 유동루트가, 도면에 도시된 바와 같이 하측으로부터 상측으로 상방 경사진 루트로서 형성됨으로써, 용접 시 비산되는 스패터가 하측의 피용접물(10) 측으로 이동하지 않도록 함에 따라, 피용접물(10)의 용접품질이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 흡기부(611)에 연결된 에어공급라인에 고압의 에어공급력을 제공하는 공급구동부재(612)가 장착되고, 배기부(621)에 연결된 에어배기라인에 고압의 에어배출력을 제공하는 배출구동부재(622)가 장착되는 것이 바람직하다.

이와 같은, 공급구동부재(612)와 배출구동부재(622)에 의해 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어의 유속을 높임으로써, 흡기부(611)를 통해 유입된 에어가 헤드하우징(100) 내부를 통과하면서 분산되는 것을 최대한으로 막을 수 있다. 만약, 에어가 곧바로 배기부(621)를 통해 배출되지 않고 분산되는 경우 상부홀더(200) 및 헤드하우징(100) 내부의 용접가스와 스패터와 함께 레이저헤드(300)와 피용접물(10) 측으로 유동됨으로써 레이저헤드(300)의 보호유리(301) 및 피용접물(10)의 용접부위를 오염시킬 수 있는데, 상술된 본 발명의 공급구동부재(612) 및 배출구동부재(622)에 의해 이와 같이 오염되는 것을 최대한 방지할 수 있다.

또한, 공급구동부재(612)와 배출구동부재(622)에 의해 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어의 유속을 높임으로써, 헤드하우징(100) 내부의 용접가스와 스패터가 상대적으로 압력이 낮은 에어의 유동루트 측으로 빨려들어감에 따라, 용접가스와 스패터의 배출효과를 증대시킬 수 있다.

도 6은 도 5의 레이저 스폿용접장치에서 착탈형 차단플레이트를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 5의 레이저 스폿용접장치에서 회동형 차단플레이트를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 차단유닛을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 차단유닛은 헤드하우징(100)에서 레이저헤드(300)와 배출유닛 사이에 제공되며, 레이저헤드(300)의 보호유리(301)가 분사가스 및 스패터로부터 오염되는 것을 차단하도록 구성된다.

여기에서, 일 실시예에 따른 차단유닛으로서 착탈형 차단플레이트(710)를 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 상기 헤드하우징(100)의 내주면을 따라 플레이트홈(100d)이 형성되고, 헤드하우징(100)의 일측부에는 플레이트홈(100d)과 대응되는 부위에 개폐부(101)가 형성된다.

이때, 상기 착탈형 차단플레이트(710)는 레이저헤드(300)의 레이저빔이 통과되되 개폐부를 통해 교체가능한 구조를 취한다. 즉, 상기 착탈형 차단플레이트(710)는 레이저헤드(300)의 레이저빔이 통과되는 투명재질로 이루어지고, 아울러 상부홀더(200) 및 헤드하우징(100) 내부의 용접가스와 스패터로부터 오염 시 수시로 분리하여 교체할 수 있다.

또한, 다른 실시예에 따른 차단유닛을 도 7을 참조하면 설명하기로 한다.

상기 차단유닛은 회동형 차단플레이트(721)와 리턴부재(722)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 회동형 차단플레이트(721)는 헤드하우징(100)의 일측 내면에 회동되게 장착된 구조를 지니고, 상기 리턴부재(722)는 회동형 차단플레이트(721)를 헤드하우징(100)의 일측 내면 측으로 당기는 구조를 지닐 수 있다.

이러한 회동형 차단플레이트(721)는 배출유닛에 의해 에어가 헤드하우징(100)을 통과 시 에어에 밀려서 상측으로 회동되어 레이저헤드(300)와 배출유닛 사이를 차단함으로써, 프린터헤드의 보호유리(301)가 용접가스와 스패터에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 레이저헤드(300)로부터 레이저빔이 발사되는 경우에는, 상기 회동형 차단플레이트(721)는 리턴부재(722)에 의해 헤드하우징(100)의 일측 내면으로 당김으로써 레이저빔의 발사루트를 간섭하지 않게 된다.

한편, 상술된 차단유닛은 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어를 배기부(621) 측으로 유도가이드하고 분산되거나 와류가 발생할 수 있는 공간을 줄임으로써, 배출유닛에 의해 통과되는 에어의 유속을 더욱더 높임에 따라, 레이저헤드(300)의 보호유리(301) 및 피용접물(10)의 용접부위에 대한 오염을 방지하고, 용접가스와 스패터의 배출효과를 증대시킬 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 헤드하우징과 상부홀더의 조립방식을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 헤드하우징과 상부홀더가 원터치 착탈구조로 조립 및 분리되는 것을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 헤드하우징(100)과 상부홀더(200)는 서로 조립 및 분리가 되는 착탈형으로 구성됨으로써, 상부홀더(200)의 오염 시 교체가 원활하면서도 용이하며 나아가 보수관리 측면에 있어서도 용이한 이점이 있다.

구체적으로, 상기 헤드하우징(100)과 상부홀더(200)는 도 8(a)의 나사조립방식, 또는 도 8(b)의 볼트-너트 조립방식, 또는 도 8(c)의 키-키홈 조립방식으로 조립될 수 있다. 이때, 도면부호 810은 나사라인, 821은 볼트, 822는 너트, 831은 키, 832는 키홈이다. 참고로, 도 8(c)에서는 헤드하우징(100)의 키홈(832) 하측에 수직홈(미도시)이 형성되어 상부홀더(200)가 수직홈을 통해 상측으로 삽입되어 키홈(832)으로 인입된 후 회전함으로써, 헤드하우징(100)에 조립된다.

그리고, 상기 헤드하우징(100)과 상부홀더(200)는 다른 실시예로서 도 9에 도시된 바와 같이, 원터치 착탈구조로 조립 및 분리될 수 있다.

구체적으로, 상기 상부홀더(200)는 상부 외주면에 복수 개의 체결홈(200b)이 형성되고, 상기 헤드하우징(100)은 하단부에 상부홀더(200)의 상부가 삽입되는 삽입홈(100b)이 형성되고, 상기 삽입홈(100b)의 내주면에는 삽입홈(100b)과 연통되되 삽입홈(100b) 측으로 테이퍼진 체결홀(100c)이 형성된다.

또한, 상기 체결홀(100c)에는 탄성부재(910)와, 상기 탄성부재(910)에 의해 밀려서 체결홀(100c)에서 삽입홈(100b) 측으로 일부가 돌출지지된 체결구(920)가 내장된다.

여기에서, 상기 헤드하우징(100)의 삽입홈(100b)에 상부홀더(200)가 삽입 시, 체결구(920)에서 체결홀(100c)을 통해 돌출된 일부가 상부홀더(200)의 체결홈(200b)에 인입되도록 구성되어, 헤드하우징(100)와 상부홀더(200)는 원터치 착탈구조를 이루어질 수 있다.

결과적으로, 상기와 같은 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 하부홀더(400)를 구동시키는 구동유닛(500)이 구성됨으로써, 상부홀더(200)와 하부홀더(400) 사이로 횡이동하는 피용접물(10)에 간섭되지 않도록 함에 따라 피용접물(10) 및 하부홀더(400)의 손상을 방지하며, 레이저빔의 포인트 조정시간도 거의 필요 없게 됨에 따라 생산속도 및 용접품질을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징(100)의 내부를 통과하는 에어의 유동루트가 상방 경사진 루트를 취하는 배출유닛이 구성됨으로써, 용접 시 비산되는 스패터가 하측의 피용접물(10) 측으로 이동하지 않도록 함에 따라, 피용접물(10)의 용접품질이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 아울러, 공급구동부재(612)와 배출구동부재(622)에 의해 헤드하우징(100) 내부를 통과하는 에어의 유속을 높이도록 구성됨으로써, 헤드하우징(100) 내부의 용접가스와 스패터가 압력이 낮은 에어의 유동루트 측으로 빨려들어감에 따라, 용접가스와 스패터의 배출효과를 증대시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징(100)에서 레이저헤드(300)와 배출유닛 사이에 제공되는 차단유닛이 구성됨으로써, 레이저헤드(300)의 보호유리(301)가 분사가스 및 스패터로부터 오염되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 헤드하우징(100)과 상부홀더(200)가 서로 조립 및 분리가 되는 착탈형으로 구성됨으로써, 상부홀더(200)의 오염 시 교체가 원활하면서도 용이하며 나아가 보수관리 측면에 있어서도 용이한 이점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 피용접물 100 : 헤드하우징
100a : 내부홀 100b : 삽입홈
100c : 체결홀 200 : 상부홀더
200a : 홀더홀 300 : 레이저헤드
301 : 보호유리 400 : 하부홀더
500 : 구동유닛 510 : 제1 실린더
511 : 제1 실린더로드 512 : 제1 실린더몸체
520 : 제2 실린더 521 : 제2 실린더로드
522 : 제2 실린더몸체 590 : 고정프레임
591 : 힌지 611 : 흡기부
612 : 공급구동부재 621 : 배기부
622 : 배출구동부재 710 : 착탈형 차단플레이트
721 : 회동형 차단플레이트 722 : 리턴부재
810 : 나사라인 821 : 볼트
822 : 너트 831 : 키
832 : 키홈
200b : 체결홈

Claims (14)

1. 피용접물의 상면을 홀딩하는 상부홀더가 하단부에 형성된 헤드하우징; 상기 헤드하우징에 내장되며, 상기 헤드하우징에 종방향으로 형성된 내부홀 및 상기 내부홀과 연통된 상기 상부홀더의 홀더홀을 통해, 외측의 상기 피용접물에 레이저빔을 발사하여 상기 피용접물을 용접하는 레이저헤드; 상기 피용접물의 하면을 홀딩하는 하부홀더; 및 상기 하부홀더의 상측으로 횡이동되는 상기 피용접물에는 비간섭되고 횡이동된 상기 피용접물을 압박홀딩하도록, 상기 하부홀더를 구동시키는 구동유닛;을 포함하며,
   용접에 의해 발생되는 용접가스 및 스패터가 상기 상부홀더 및 헤드하우징 내에서 배출되도록, 상기 헤드하우징에 에어를 통과시키도록 구성되는 배출유닛;을 더 포함하며,
   상기 헤드하우징에서 상기 레이저헤드와 배출유닛 사이에 제공되며, 상기 레이저헤드의 보호유리가 상기 용접가스 및 스패터로부터 오염되는 것을 차단하는 차단유닛;을 더 포함하며,
   상기 차단유닛은, 상기 헤드하우징의 일측 내면에 회동되게 장착된 회동형 차단플레이트; 및 상기 회동형 차단플레이트를 상기 헤드하우징의 일측 내면 측으로 당기는 리턴부재;를 구비하며, 상기 회동형 차단플레이트는 상기 배출유닛에 의해 상기 에어가 상기 헤드하우징을 통과 시 상기 에어에 밀려서 상측으로 회동되어 상기 레이저헤드와 배출유닛 사이를 차단하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 하부홀더가 연결되어, 상기 하부홀더를 승강시키는 제1 실린더; 및
   상기 제1 실린더가 연결되어, 상기 제1 실린더를 승강시키는 제2 실린더;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 실린더는,
   상기 하부홀더가 장착된 제1 실린더로드; 및
   상기 제1 실린더로드가 장착되며, 하단부가 상기 제2 실린더의 제2 실린더로드에 회동되게 연결된 제1 실린더몸체;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 하부홀더가 연결되어, 상기 하부홀더를 승강시키는 제1 실린더; 및
   상기 제1 실린더를 고정하는 고정프레임;을 구비하며,
   상기 제1 실린더는,
   상기 하부홀더가 장착된 제1 실린더로드; 및
   상기 제1 실린더로드가 장착되며, 하단부가 상기 고정프레임에 회동되게 연결된 제1 실린더몸체;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 제1 실린더몸체와 연결되어 상기 제1 실린더몸체를 회동시키는 구동력을 제공하는 회동구동부재;
   를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 배출유닛은,
   상기 헤드하우징의 일측부에 형성된 흡기부; 및
   상기 헤드하우징의 타측부에 형성되며, 상기 흡기부를 통한 상기 에어의 흡입방향과 대응되게 위치되면서 상기 흡기부보다 높게 배치된 배기부;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 흡기부에 연결된 에어공급라인에는 고압의 에어공급력을 제공하는 공급구동부재가 장착되고,
   상기 배기부에 연결된 에어배기라인에는 고압의 에어배출력을 제공하는 배출구동부재가 장착된 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,
    상기 헤드하우징과 상부홀더는 서로 조립 및 분리가 되는 착탈형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 헤드하우징과 상부홀더는 나사조립방식, 또는 볼트-너트 조립방식, 또는 키-키홈 조립방식으로 조립되는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 상부홀더는 상부 외주면에 복수 개의 체결홈이 형성되고,
    상기 헤드하우징은 하단부에 상기 상부홀더의 상부가 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 내주면에는 상기 삽입홈과 연통되되 상기 삽입홈 측으로 테이퍼진 체결홀이 형성되며,
    상기 체결홀에는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 의해 밀려서 상기 체결홀에서 상기 삽입홈 측으로 일부가 돌출지지된 체결구가 내장되어, 상기 헤드하우징의 삽입홈에 상기 상부홀더가 삽입 시 상기 체결구에서 상기 체결홀을 통해 돌출된 일부가 상기 상부홀더의 체결홈에 인입되도록 구성되어, 상기 헤드하우징와 상부홀더는 원터치 착탈구조를 이루는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
    

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