KR102552237B1 - 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법 - Google Patents

8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기존의 레이저용접장치의 경우에 용접 위치가 레이저 빔의 초점 범위내에 있어야 하기 때문에, 용접부품에 별도의 클램프 고정장치를 사용해야 하므로, 레이저 용접시간이 오래걸리고 제조단가가 올라가는 문제점과, 용접봉의 역할을 하는 와이어 송급이 하나만 피딩되고, 레이저빔폭 또한 3mm~5mm로 짧아서, 원형의 탱크로리, 각형의 저장탱크를 용접시, 접합력이 약하고, 복수회 용접으로 용접비드가 지저분해지는 문제점, 그리고, 와이어 송급시 걸림현상으로 인해 고장이 자주발생되고, 하나의 재질로만 이루어진 와이어만을 공급시키기 때문에 이종금속간의 용접이 어려운 문제점을 개선하고자, 핸드 레이저 헤드부(100), 파이버 레이저 모듈(200), 파이버 레이저 소스부(300), 투(Two)와이어 송급모듈(400), 접지클릭부(500), 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)로 구성됨으로서, 파이버 레이저 소스부의 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser), 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber), FBG(Fiber Bragg Grating), 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)를 통해 레이저빔이 전송되므로 자동화가 용이하고, 이종금속간의 용접이 우수하며, 환형상부위와 같은 복잡한 접합부를 접합시킬 수 있고, 동축 보호 가스 연결부가 레이저빔과 동축선상에 형성됨으로서, 용접과정에서 발생하는 비산을 효과적으로 줄여 보호 초점을 맞추고, 플라즈마 구름의 레이저 차폐 작용을 효과적으로 감소시키며, 무엇보다, 투(Two)와이어가 용접표면에 용융되어 굳을 때 고르게 퍼지도록 하여, 접합력이 우수하고, 깔금한 8mm 용접비드폭을 형성시킬 수 있으며, 파이버 레이저 빔의 출력이 일정하기 때문에 위빙기술없이도 비전문가인 일반인도 동일한 용접품질을 얻을 수 있고, 1mm이상의 절곡물의 틈이 있어도 간단하게 용접할 수 있으며, 트윈형 롤러가압조절부가 형성됨으로서, 와이어표면을 소성가공하여 평탄화시켜줌으로서, 핸드 레이저 헤드부의 투(Two)와이어 이송레일부쪽으로 걸림현상없이 안전하게 투(Two)와이어를 송급시킬 수 있는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법{8mm welding bead width type two-wire type hand fiber laser welding device and method}
본 발명에서는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 용접봉의 역할을 하는 투(Two)와이어의 송급속도를 제어시키면서, 파이버 레이저 빔을 조사하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시킬 수 있는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법에 관한 것이다.
레이저용접(Laser Welding)은 금속재료를 접합하는 방법으로 산업현장에 널리 사용되는 기술이다.
레이저용접은 고강도 집중 스폿에 집중된 레이저빔을 사용함으로써, 기존의 다른 용접 프로세스보다 많은 이점을 제공한다.
하지만, 기존의 레이저용접장치의 경우에 용접 위치가 레이저 빔의 초점 범위내에 있어야 하기 때문에, 용접부품에 별도의 클램프 고정장치를 사용해야 하므로, 레이저 용접시간이 오래걸리고 제조단가가 올라가는 문제점이 있었다.
또한, 용접봉의 역할을 하는 와이어 송급이 하나만 피딩되고, 레이저빔폭 또한 3mm~5mm로 짧아서, 원형의 탱크로리, 각형의 저장탱크를 용접시, 접합력이 약하고, 복수회 용접으로 용접비드가 지저분해지는 문제점이 있었다.
그리고, 와이어 송급시 걸림현상으로 인해 고장이 자주발생되고, 하나의 재질로만 이루어진 와이어만을 공급시키기 때문에 이종금속간의 용접이 어려운 문제점이 있었다.
국내공개특허공보 제10-2018-0023551호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 파이버 레이저 소스부의 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser), 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber), FBG(Fiber Bragg Grating), 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)를 통해 레이저빔을 전송시킬 수 있고, 동축 보호 가스 연결부가 레이저빔과 동축선상에 형성시킬 수 있으며, 파이버 레이저 빔의 출력이 일정하기 때문에 위빙기술없이도 비전문가인 일반인도 동일한 용접품질을 얻을 수 있고, 핸드 레이저 헤드부의 투(Two)와이어 이송레일부쪽으로 걸림현상없이 안전하게 투(Two)와이어를 송급시킬 수 있는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 용접봉의 역할을 하는 투(Two)와이어의 송급속도를 제어시키면서, 파이버 레이저 빔을 조사하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키도록 구성됨으로서 달성된다.
상기 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치는 보다 구체적으로,
용접시키고자 하는 모재에 35~45도 기울어서 형성시킨 후, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단에, 파이버 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시키는 핸드 레이저 헤드부(100)와,
모듈화구조로 형성되어, 화면상에 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키면서, 레이저 광을 발진시켜 파이버 레이저 소스부로 전달시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시키는 파이버 레이저 모듈(200)과,
파이버 레이저 발진기에서 생성시킨 레이저 광을 전달받아 파이버 레이저 빔을 생성시켜 핸드 레이저 헤드부쪽으로 전달시키는 파이버 레이저 소스부(300)와,
용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 핸드 레이저 헤드부쪽에 2~4m/min 송급속도로 송급해주는 투(Two)와이어 송급모듈(400)과
용접하고자 하는 모재 일측에 접촉되어 그라운드를 형성시키는 접지클릭부(500)와,
용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력 및, 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도를 제어시키고, 레이저 빔 조사폭을 조절하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 파이버 레이저 소스부의 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser), 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber), FBG(Fiber Bragg Grating), 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)를 통해 레이저빔이 전송되므로 자동화가 용이하고, 이종금속간의 용접이 우수하며, 환형상부위와 같은 복잡한 접합부를 접합시킬 수 있다.
둘째, 동축 보호 가스 연결부가 레이저빔과 동축선상에 형성됨으로서, 용접과정에서 발생하는 비산을 효과적으로 줄여 보호 초점을 맞추고, 플라즈마 구름의 레이저 차폐 작용을 효과적으로 감소시키며, 무엇보다, 투(Two)와이어가 용접표면에 용융되어 굳을 때 고르게 퍼지도록 하여, 접합력이 우수하고, 깔금한 8mm 용접비드폭을 형성시킬 수 있다.
셋째, 파이버 레이저 빔의 출력이 일정하기 때문에 위빙기술없이도 비전문가인 일반인도 동일한 용접품질을 얻을 수 있고, 1mm이상의 절곡물의 틈이 있어도 간단하게 용접할 수 있다.
넷째, 트윈형 롤러가압조절부가 형성됨으로서, 와이어표면을 소성가공하여 평탄화시켜줌으로서, 핸드 레이저 헤드부의 투(Two)와이어 이송레일부쪽으로 걸림현상없이 안전하게 투(Two)와이어를 송급시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 핸드 레이저 헤드부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 핸드 레이저 헤드부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 파이버 집광 광학부의 구성요소를 도시한 내부단면사시도,
도 6은 본 발명에 따른 정밀제어모터(173a)를 통해 전반사미러를 좌우회전시키면서 빔폭을 형성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)의 코어직경, 파이버케이블에서 콜리메이션 렌즈까지의 초점 거리(L1), 포커싱렌즈에서 전단 상에 맺히는 초점거리(L2), 빔사이즈(=다이아(d))를 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 파이버 레이저 모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 파이버 레이저 모듈의 구성요소를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 파이버 레이저 발진기의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 파이버 레이저 소스부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 12는 본 발명에 따른 이터븀 액티브 파이버의 구성요소를 도시한 구성도,
도 13은 본 발명에 따른 투(Two)와이어 송급모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 14는 본 발명에 따른 투(Two)와이어 송급모듈의 구성요소를 도시한 사시도,
도 15는 본 발명에 따른 송급모듈본체의 내부공간의 후단 일측에 트윈와이어공급부가 형성되고, 그 트윈와이어공급부의 전단쪽에 트윈형 감김롤러부가 형성되며, 그 트윈형 감김롤러부 일측에 트윈형 감김롤러 구동모터부가 형성되고, 그 트윈형 감김롤러부 타측에 트윈형 롤러가압조절부가 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 외형모습을 도시한 사시도,
도 17은 본 발명에 따른 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 18은 본 발명에 따른 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 구성요소 중 파이버 레이저 발진기 제어모드(660), 투(Two)와이어 송급모듈 제어모드(670), 레이저 빔 조사폭 제어모드(680)가 프로그램설정되어 구성된 것을 도시한 블럭도,
도 19는 본 발명에 따른 레이저 빔 노즐부에서 레이저 빔이 출력되고, 투(Two)와이어 노즐부에서 투(Two)와이어가 밀려나와서, 공동융점부위를 형성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 20은 본 발명에 따른 핸드 레이저 헤드부를 용접시키고자 하는 모재에 35~45° 기울어서 형성시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 21은 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치를 통해, 용접하고자 하는 모재에 용접비드폭이 최대 8mm까지 형성된 것을 도시한 일실시예도,
도 22는 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접방법을 도시한 순서도.
먼저, 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치에서 8mm 용접비드폭은 투(Two)와이어 노즐부를 통해 밀려나오는 투(Two)와이어의 구성과, 폭조절 정밀제어모터를 통한 포커싱렌즈부의 레이저 빔 조사폭을 조절하여 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 구성을 통해, 용접하고자 하는 모재에 8mm 용접비드폭을 형성시킬 수 있다.
또한, 사용목적과 형태에 따라 8mm 용접비드폭 뿐만 아니라, 6mm, 7mm, 9mm, 10mm 용접비드폭을 형성시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 용접봉의 역할을 하는 투(Two)와이어의 송급속도를 제어시키면서, 파이버 레이저 빔을 조사하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키도록 구성된다.
보다 구체적으로, 상기 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치(1)는 핸드 레이저 헤드부(100), 파이버 레이저 모듈(200), 파이버 레이저 소스부(300), 투(Two)와이어 송급모듈(400), 접지클릭부(500), 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 핸드 레이저 헤드부(100)에 관해 설명한다.
상기 핸드 레이저 헤드부(100)는 용접시키고자 하는 모재에 35~45도 기울어서 형성시킨 후, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단에, 파이버 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시키는 역할을 한다.
이는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 핸드 레이저 몸체(110), 핸드건(Hand Gun)부(120), ">"형 브릿지부(130), 핸들부(140), 버튼부(150), 레이저 빔 노즐부(160), 파이버 집광 광학부(170), 투(Two)와이어 노즐부(180), 투(Two)와이어 이송레일부(190), 파이버 레이저 소스 연결부(190a), 동축 보호 가스 연결부(190b)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 핸드 레이저 몸체(110)에 관해 설명한다.
상기 핸드 레이저 몸체(110)는 손으로 잡을 수 있는 핸드건(Hand Gun) 구조로 형성되고, 용접시키고자 하는 모재에 대하여, 35~45도 기울어서 형성되어 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 손으로 잡을 수 있는 핸드건(Hand Gun)부(120)가 형성되고, 수평의 길이방향을 따라 투(Two)와이어 이송레일부(190)가 형성되며, 핸드건(Hand Gun)부와 투(Two)와이어 이송레일부 사이에 ">"형 브릿지부(130)가 형성되어, 핸드건(Hand Gun)이 용접시키고자 하는 모재에 대하여, 35~45도 기울어지도록 형성시키며, 핸드건의 파이버 레이저 빔이 조사되는 곳에 레이저 빔 노즐부(160)가 형성되고, 그 레이저 빔 노즐부와 동일선상을 따라 후단 일측에 뚜껑힌지개폐구조를 갖는 파이버 집광 광학부(170)가 형성되고, 핸드건(Hand Gun)부를 손으로 잡을 수 있는 부위에 핸들부(140)가 형성되고, 그 핸들부 일측에 레이저빔 조사와 투(Two)와이어를 송급시키는 스타트신호를 보내는 버튼부(150)가 형성되며, 핸들부 후단 일측에 파이버 레이저 소스부에 생성된 파이버 레이저를 파이버 집광 광학부쪽으로 전달시키는 파이버 레이저 소스 연결부(190a)가 형성되고, 그 파이버 레이저 소스 연결부 일측에 파이버 레이저의 매질역할을 하는 보호가스를 공급받아 레이저빔과 동축선상에서 쏴주는 동축 보호 가스 연결부(190b)가 형성되며, 동축 보호 가스 연결부(190b) 일측에 보호가스압력센서가 형성되어, 보호가스압력센서로부터 센싱된 보호가스알람센싱신호가 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부로 입력되고, 동축 보호 가스 연결부(190b) 타측에 레이저 냉각부로부터 공급된 냉각수유입파이프(190c)가 형성되어 구성된다.
상기 레이저 빔 노즐부 하단 일측에 투(Two)와이어 노즐부(180)가 형성되고, 그 투(Two)와이어 노즐부의 후단 일측에 동일선상으로 투(Two)와이어 이송레일부(190)가 형성된다.
그리고, 상기 레이저 빔 노즐부에서 레이저 빔이 출력되고, 투(Two)와이어 노즐부에서 투(Two)와이어가 밀려나와서, 도 19에 도시한 바와 같이, 공동융점부위를 형성시킨다.
이로 인해, 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시킨다.
둘째, 본 발명에 따른 핸드건(Hand Gun)부(120)에 관해 설명한다.
상기 핸드건(Hand Gun)부(120)는 핸드건(Hand Gun) 구조로 형성되어, 각 기기를 지지하고 보호하는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 ">"형 브릿지부(130)에 관해 설명한다.
상기 ">"형 브릿지부(130)는 핸드건(Hand Gun)부와 투(Two)와이어 이송레일부 사이에 형성되어, 핸드건(Hand Gun)이 용접시키고자 하는 모재에 대하여, 35~45° 기울어지도록 형성시키는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 핸들부(140)에 관해 설명한다.
상기 핸들부(140)는 핸드건(Hand Gun)부 일측에 손으로 잡을 수 있는 부위를 형성시키는 역할을 한다.
다섯째, 본 발명에 따른 버튼부(150)에 관해 설명한다.
상기 버튼부(150)는 핸들부 일측에 위치되어, 레이저빔 조사와 투(Two)와이어를 송급시키는 스타트신호를 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부쪽으로 보내는 역할을 한다.
여섯째, 본 발명에 따른 레이저 빔 노즐부(160)에 관해 설명한다.
상기 레이저 빔 노즐부(160)는 핸드건(Hand Gun)부의 헤드 선단에 위치되어, 파이버 집광 광학부에서 생성된 레이저 빔을 용접표면에 조사시키는 역할을 한다.
이는 높은 에너지 밀도에 의해 표면이 순간적(1~20 ms)으로 약 6,000~6,400℃ 온도를 갖는 레이저 빔이 조사된다.
일곱째, 본 발명에 따른 파이버 집광 광학부(170)에 관해 설명한다.
상기 파이버 집광 광학부(170)는 핸드건(Hand Gun)부의 헤드선단에 위치한 레이저 빔 노즐부와 동일선상에 위치되어, 파이버 레이저 소스부를 통해 생성된 파이버 레이저를 집광시킨 후, 빔폭을 조절시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)(171), 콜리메이터(Collimator) 렌즈(172), 전반사미러(173), 포커싱렌즈(174), 보호렌즈(Protective lens)(175)로 구성된다.
[QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)(171)]
상기 QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)(171)는 핸드 레이저 몸체의 구성요소인 핸드건(Hand Gun)부의 후단 일측에 위치되어, 내부공간상에서 파이버 레이저 소스부의 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)를 보호하면서, 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)에서 발산되는 레이저 빔 출력을 확장시키는 역할을 한다.
[콜리메이터(Collimator) 렌즈(172)]
상기 콜리메이터(Collimator) 렌즈(172)는 QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)의 내부공간에 포함되어 형성된 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)에서 나오는 펌핑한 레이저 빔을 평행상태로 만들어서 전반사 렌즈쪽으로 발산시키는 역할을 한다.
여기서, 펌핑한 레이저는 35도~45도의 빔퍼짐각을 이루면서 나오게 된다.
상기 콜리메이터 렌즈의 크기는 20φ 이내로 형성되고, 평행빔의 폭은 10φ 이내로 형성된다.
상기 콜리메이션 렌즈는 현재 20φ 기준이지만, 사용목적과 형태에 따라 출력이 커지면, 렌즈이 크기가 커질 수 있다.
상기 콜리메이션 렌즈는 퍼짐각을 평행빔으로 만들어준다.
콜리메이션 렌즈는 F50~F60으로 구성되고, 본 발명에서는 F60으로 구성된다.
여기서, F는 파이버케이블에서 콜리메이션 렌즈까지의 초점 거리를 말한다.
[전반사미러(173)]
상기 전반사미러(173)는 콜리메이터(Collimator) 렌즈에서 발산된 레이저빔을 전달받아 포커싱렌즈로 전반사시키는 역할을 한다.
이는 정밀제어모터(173a)가 포함되어 구성된다.
상기 정밀제어모터(173a)는 도 6에 도시한 바와 같이, 전반사미러를 좌우회전시키면서 빔폭을 형성시키는 역할을 한다.
여기서, 빔폭을 형성시키면, 모재에 형성되는 빔사이즈를 형성시킬 수 있다.
이는 스위칭 제어방식으로 정밀제어가 가능한 릴럭턴스 모터, DC모터, 브러시리스 모터 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 정밀제어모터는 DC(+)단자에 출력신호가 인가되면 오른쪽으로 회전되고, DC(-)에 출력신호가 인가되면 왼쪽으로 회전된다.
상기 정밀제어모터는 전반사 미러의 왼쪽을 -5mm, 오른쪽을 +5mm로 연속적으로 움직여서, 최대 10mm의 빔폭을 형성시킨다.
일예로, 본 발명에 따른 정밀제어모터는 전반사 미러의 왼쪽을 -4mm, 오른쪽을 +4mm로 연속적으로 움직여서, 8mm의 빔폭을 형성시킨다.
그리고, 1초안에 10헤르츠~500헤르츠로 미세진동된다.
이때, 헤르츠의 진동에 따라 빔폭을 정할 수 있다.
사용목적에 따라 빔폭을 조절하여, 빔사이즈를 다양하게 형성시킨다.
본 발명에서는 8mm의 빔폭을 조절하여, 8mm의 빔사이즈를 형성시킨다.
여기서, 8mm의 빔폭을 조절하여, 8mm의 빔사이즈를 형성시킨다는 것은 정밀제어모터가 전반사 미러의 왼쪽을 -4mm, 오른쪽을 +4mm로 연속적으로 움직여서, 8mm의 빔폭을 형성시키는 것을 말한다.
즉, 수학식 1을 통해, 8mm의 빔사이즈(=다이아(d))를 형성시키는 과정에 관해 설명한다.
도 7은 본 발명에 따른 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)의 코어직경, 파이버케이블에서 콜리메이션 렌즈까지의 초점 거리(L1), 포커싱렌즈에서 전단 상에 맺히는 초점거리(L2), 빔사이즈(=다이아(d))를 도시한 일실시예도에 관한 것이다.
Figure 112022128952623-pat00001
여기서, d는 빔사이즈(=다이아(d))를 말하고, L1은 파이버케이블에서 콜리메이션 렌즈까지의 초점 거리를 말하며, L2는 포커싱렌즈에서 전단 상에 맺히는 초점거리를 말하며, 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)의 코어직경을 말한다.
일예로, 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)의 코어직경이 50㎛이고, 파이버케이블에서 콜리메이션 렌즈까지의 초점 거리(L1)가 F60이고, 포커싱렌즈에서 전단 상에 맺히는 초점거리(L2)가 F150이면, 모재에 형성되는 빔사이즈(=다이아(d))는 다음의 수학식 2와 같다.
Figure 112022128952623-pat00002
mm단위로 환산하면 1.25가 나온다.
이때, 빔사이즈(=다이아(d))가 1.25mm가 나오면, 도 에 도시한 바와 같이, 정밀제어모터가 전반사 미러의 왼쪽을 -4mm, 오른쪽을 +4mm로 연속적으로 움직여서, 8mm의 빔폭을 형성시키고, 이때 1초안에 10헤르츠~500헤르츠로 구동되는 미세진동에 의해 8mm의 빔사이즈가 형성된다.
[포커싱렌즈(174)]
상기 포커싱렌즈(174)는 전반사미러에서 전반사된 레이저빔을 모아서 보호렌즈(Protective lens)로 발산시키는 역할을 한다.
여기서, 포커싱렌즈의 사이즈는 18φ, 20φ로 구성된다.
전반사 렌즈에서 반사되는 빛은 출력시, 8mm가 기본으로 나오고,
빔각이 작으면 출력시, 0.2mm~4mm가 된다.
이때, 포커싱렌즈로 8mm를 기본적으로 발산시키고, 빔각이 작으면 0.2mm~4mm를 발산시킨다.
그리고, 포커싱렌즈는 F120, F150, F200으로 구성되고, 본 발명에서는 F150으로 구성된다.
여기서, F는 포커싱렌즈에서 전단 상에 맺히는 초점거리를 말한다.
상기 포커싱렌즈는 포커싱시킨 레이저 빔을 레이저 빔 노즐부쪽으로 전달시킨다.
이때, 레이저 빔 노즐부에서는 용접표면에 조사시, 집광 스폿지름이 형성된다.
여기서, 레이저 빔 노즐부에서 조사되는 레이저 빔은 용접표면에 대하여 핸드건부가 35~45도 기울어져 형성되어 있어서, 파이버 집광 광학부는 용접표면에 레이저빔을 35~45도 내외로 전반사시킨다.
사용자가 용접개시를 하면, 폭조절 정밀제어모터가 구동되어, 일예로, 0.1mm 레이저 빔이 정밀제어모터의 미세진동에 의해 8mm로 빔폭이 형성되고, 8mm의 빔사이즈가 형성된다.
이때, 8mm의 레이저 빔은 투(Two)와이어 송급모듈을 통해 송급된 투(Two)와이어를 용융시킬 수 있는 출력(1000w, 1500w, 2000w, 3000w, 4000w, 5000w, 6000w, 8000w, 10kw)으로, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단, 즉 공동융점부위에, 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시킨다.
여기서, 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시키면, 8mm 용접비드폭이 형성된다.
[보호렌즈(Protective lens)(175)]
상기 보호렌즈(Protective lens)(175)는 포커싱렌즈 선단의 동축상에 위치되어, 포커싱렌즈쪽으로 이물질이 유입되지 않도록 보호하면서, 포커싱렌즈에서 발산되는 레이저빔을 그대로 모재쪽으로 발산시키는 역할을 한다.
여덟째, 본 발명에 따른 투(Two)와이어 노즐부(180)에 관해 설명한다.
상기 투(Two)와이어 노즐부(180)는 레이저 빔 노즐부 하단 일측에 형성되어, 용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 레이저 빔쪽으로 밀려나오게끔 형성시키는 역할을 한다.
아홉째, 본 발명에 따른 투(Two)와이어 이송레일부(190)에 관해 설명한다.
상기 투(Two)와이어 이송레일부(190)는 투(Two)와이어 송급모듈로부터 송급되는 투(Two)와이어를 투(Two)와이어 노즐부쪽으로 이송안내시키는 역할을 한다.
열째, 본 발명에 따른 파이버 레이저 소스 연결부(190a)에 관해 설명한다.
상기 파이버 레이저 소스 연결부(190a)는 핸들부 후단 일측에 위치되어 파이버 레이저 소스부에 생성된 파이버 레이저를 파이버 집광 광학부쪽으로 전달시키는 역할을 한다.
열한째, 본 발명에 따른 동축 보호 가스 연결부(190b)에 관해 설명한다.
상기 동축 보호 가스 연결부(190b)는 핸들부 후단 타측에 위치되어, 파이버 레이저의 매질역할을 하는 보호가스를 공급받아 레이저빔과 동축선상에서 쏴주는 역할을 한다.
이는 질소가스(N2), 아르곤가스(Ar), 헬륨가스(He) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 질소가스(N2)는 스테인레스 강의 용접보호가스로 사용되는 것으로, 전리 에너지가 적절하고, Ar보다 높고, He보다 낮으며, 레이저 작용 하에서 전리도가 보통이며, 플라즈마 구름의 형성을 비교적 잘 줄일 수 있어 레이저의 효율적인 활용도를 증대시킨다.
질소가스는 일정 온도에서 알루미늄 합금, 탄소강과 화학적으로 반응할 수 있는 특성을 가진다.
상기 아르곤가스(Ar)는 성능비가 높고 가장 일반적인 보호가스로 사용되는 것으로, Ar의 전리는 상대적으로 가장 낮으며 레이저 작용 하에서 전리도가 높고 플라즈마 구름의 형성을 제어하는 데 불리하며 레이저의 유효 활용도에 일정한 영향을 줄 수 있지만 Ar 활성이 매우 낮아 흔한 금속과 화학적으로 반응하지 않는 특성을 가진다.
상기 헬륨가스(He)는 가장 많이 사용되는 것으로서, 전리능이 가장 높고 레이저 작용 하에서 전리도가 낮으며 플라즈마 구름 형성을 잘 제어할 수 있으며, 레이저는 금속에 잘 작용하고 He 활성이 매우 낮으며 기본적으로 금속과 화학적으로 반응하지 않아 좋은 용접봉합물의 특성을 가진다.
본 발명에 따른 동축 보호 가스 연결부가 레이저빔과 동축선상에 형성됨으로서, 용접과정에서 발생하는 비산을 효과적으로 줄여 보호 초점을 맞추고, 플라즈마 구름의 레이저 차폐 작용을 효과적으로 감소시키며, 무엇보다, 투(Two)와이어가 용접표면에 용융되어 굳을 때 고르게 퍼지도록 하여 깔금한 8mm 용접비드폭을 형성시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 파이버 레이저 모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 파이버 레이저 모듈(200)은 모듈화구조로 형성되어, 화면상에 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키면서, 레이저 광을 발진시켜 파이버 레이저 소스부로 전달시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시키는 역할을 한다.
이는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 레이저모듈본체(210), 파이버 레이저 발진기(220), 레이저 냉각부(230), 전원공급부(240), 디스플레이부(250), 보호 가스 저장탱크부(260)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 레이저모듈본체(210)에 관해 설명한다.
상기 레이저모듈본체(210)는 박스형상의 모듈화구조로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 정면을 바라봤을 때, 디스플레이부(250)가 형성되고, 그 디스플레이부 하단쪽 개폐문 내부에 파이버 레이저 발진기(220)가 형성되며, 그 파이버 레이저 발진기의 하단 일측에 레이저 냉각부(230)가 형성되고, 상단 평면을 바라봤을 때, 디스플레이부의 상단면쪽에 전원공급부(240)가 형성되며, 후면 내부공간 일측에 보호 가스 저장탱크부(260)가 형성되어 구성된다.
둘째, 본 발명에 따른 파이버 레이저 발진기(220)에 관해 설명한다.
상기 파이버 레이저 발진기(220)는 유도방출에 의해 레이저 광을 발진시킨 후, 모아서 파이버 레이저 소스부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 도 10에 도시한 바와 같이, 레이저광을 생성시키는 복수의 파이버 레이저광 생성부(LM1~LM4)(221)와, 복수의 파이버 레이저광 생성부(LM1~LM4)에 각각 대응하여 설치되는 레이저 제어부(LMC1~LMC4)(222)와, 각 파이버 레이저광 생성부(LM1∼LM4)로부터의 출력 케이블이 접속되는 컴바이너(combiner)(223)로 구성된다.
여기서, 레이저 제어부(LMC1~LMC4)는 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 파이버 레이저광 생성부(LM1~LM4)의 출력을 제어한다.
상기 컴바이너(combiner)(223)는 파이버 레이저광 생성부(LM1~LM4)에서 출력되는 복수의 레이저광을 합파하여 파이버 레이저 소스부의 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser)쪽으로 출력시키는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 레이저 냉각부(230)에 관해 설명한다.
상기 레이저 냉각부(230)는 파이버 레이저 발진기 하단 일측에 위치되어, 파이버 레이저 발진기 및 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키는 역할을 한다.
이는 일정한 온도, 일정한 전류, 일정한 압력을 제공하도록 구성된다.
본 발명에서는 공랭식, 수냉식 중 수냉식으로 구성된다.
즉, 물탱크에 일정량의 물을 주입한 후, 냉각기 냉각 시스템을 통해 물을 냉각시킨 후, 생성된 저온 냉각수를 워터펌프의 힘으로 파이버 레이저 발진기쪽으로 보내어, 파이버 레이저 발진기 및 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키도록 구성된다.
여기서, 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키는 것은 핸드 레이저 몸체의 핸들부 후단 일측에 형성된 냉각수유입파이프(190c)를 통해, 냉각수가 유입되면, 핸드 레이저 몸체 내부공간의 용접헤드용 수로부와 광섬유헤드용 수로부를 통해 냉각수가 유입되어, 고열을 냉각시킨다.
넷째, 본 발명에 따른 전원공급부(240)에 관해 설명한다.
상기 전원공급부(240)는 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 레이저용량에 따라 1000w, 1500w, 2000w, 3000w, 4000w, 5000w, 6000w, 8000w, 10kw 중 하나가 선택되어 전원이 공급된다.
다섯째, 본 발명에 따른 디스플레이부(250)에 관해 설명한다.
상기 디스플레이부(250)는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
이는 LED 터치스크린으로 구성된다.
여섯째, 본 발명에 따른 보호 가스 저장탱크부(260)에 관해 설명한다.
상기 보호 가스 저장탱크부(260)는 보호가스를 저장시킨 후, 제어부의 신호에 따라 동축 보호 가스 연결부쪽으로 보호가스를 공급시키는 역할을 한다.
이는 보호가스로서, 질소가스(N2), 아르곤가스(Ar), 헬륨가스(He) 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 파이버 레이저 소스부(300)에 관해 설명한다.
상기 파이버 레이저 소스부(300)는 파이버 레이저 발진기에서 생성시킨 레이저 광을 전달받아 파이버 레이저 빔을 생성시켜 핸드 레이저 헤드부쪽으로 전달시키는 역할을 한다.
이는 활성 레이저 매질이 어븀, 이터븀, 네오디뮴, 디스프로슘, 프라세오디뮴, 툴륨, 홀뮴 등의 희토류 원소가 들어간 광섬유로 구성된다.
그리고, 빛의 펌핑에서 레이저 출력의 전과정이 파이버의 내부에서 이루어지기 때문에 외부 충격에 강하고 광학계의 정렬이 필요없는 특성을 가진다.
또한, 컴팩트한 통합 광학 디자인(Compact integrated optical design), 단일 LDM 펌핑에 의한 병렬구조(Parallel by single LDM pumping), 단일 모드 출력 전력(M2<1.1), 견고한 기계구조(Robust mechanical construction), 안정적인 열특성(Stable thermal characteristics), 조정 및 정렬없음(No adjustment & alignment)의 특성을 가진다.
보다 구체적으로, 상기 파이버 레이저 소스부(300)는 도 11에 도시한 바와 같이, 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser)(310), FBG(Fiber Bragg Grating)(320), 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)(330), 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)(340)로 구성된다.
상기 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser)(310)는 파이버 클래드를 통해 전반사하면서 파이버 코어에 흡수시키고, 파이버 코어에 흡수된 빔을 빛으로 방출시키는 역할을 한다.
즉, 펌프 다이오드 레이저에서 발생된 레이저를 FBG(Fiber Bragg Grating)쪽으로 밀어넣는다.
상기 FBG(Fiber Bragg Grating)(320)는 펌프 다이오드 레이저에서 방출시킨 빛을 미러를 통해 증폭시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, HR FBG(High Reflector FBG)(321), OC FBG(Output Coupler FBG)(322)로 구성된다.
상기 HR FBG(High Reflector FBG)(321)는 펌프 다이오드 레이저에서 방출시킨 빛을 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)쪽으로 반사시키는 역할을 한다. 이는 일예로, 980nm의 빛을 반사시킨다.
상기 OC FBG(Output Coupler FBG)(322)는 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)에서 펌핑한 레이저를 딜리버리 파이버쪽으로 방출시킨다.
이때, 일예로, 1064nm의 빛을 방출시킨다.
상기 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)(330)는 파이버 내의 Yb 코어를 통해서 레이저 펌핑작업을 수행시키는 역할을 한다.
이는 도 12에 도시한 바와 같이, 레이저 펌핑시키기 위해 싱글 에미터 다이오드 레이저(Single emiter diode)로 구성된다.
이로 인해, 파이버 내의 Yb 코어를 통해서 레이저 펌핑작업을 하게 된다.
상기 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)(340)는 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)에서 펌핑한 레이저를 파이버 집광 광학부로 보내는 역할을 한다.
이는 구성요소를 확인하기 위해 잘라보면 단면도가 도 에 도시한 바와 같다.
즉, 사각형상의 석영이 있고, 석영일측에 파이버 케이블이 연결된 구조로 구성된다.
석영에 연결된 파이버 케이블의 클래드(=코어)사이즈는 50㎛로 구성된다.
그리고, 파이버 케이블 내부에 클래드(=코어)가 있고, 도핑처리되어 형성된다.
도핑처리는 이터븀으로 된다.
파이버 케이블에서 생성된 펌핑한 레이저 종류로는 다이알 계열인 1030nm, 1064nm, 1070nm, 1080nm로 구성된다. 본 발명에서는 1070nm로 구성된다.
즉, 도 에 도시한 바와 같이, 펌핑한 레이저가 들어오면, 클래드(=코어)를 통해서, 반사되는 레이저가 도핑되면서, 50㎛로 전반사되어 나온다.
여기서, 50㎛로 전반사되어 나오는 이유는 석영 끝단에 연결된 파이버 케이블의 클래드(=코어)사이즈가 50㎛로 형성되어 있어서, 50㎛로 전반사되어 나온다.
사용목적과 형태에 따라 석영 끝단에 연결된 파이버 케이블의 클래드(=코어)사이즈는 50㎛ 이외에도, 100㎛, 200㎛로 형성된다.
본 발명에 따른 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)는 도 에 도시한 바와 같이, QBH 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)의 내부공간에 형성되어, 펌핑한 레이저를 콜리메이터(Collimator) 렌즈쪽으로 발산시킨다.
이때, 펌핑한 레이저가 파이버 끝단에 나올때는 평행하게 나오지 않고, 35도~45도의 빔퍼짐각(NA)을 이루면서 나오게 된다.
여기서, 빔퍼짐각(NA)은 출력에 따라 커진다.
다음으로, 본 발명에 따른 투(Two)와이어 송급모듈(400)에 관해 설명한다.
상기 투(Two)와이어 송급모듈(400)은 용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 핸드 레이저 헤드부쪽에 2~4m/min 송급속도로 송급해주는 역할을 한다.
이는 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 송급모듈본체(410), 트윈와이어공급부(420), 트윈형 감김롤러부(430), 트윈형 감김롤러 구동모터부(440), 트윈형 롤러가압조절부(450)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 송급모듈본체(410)에 관해 설명한다.
상기 송급모듈본체(410)는 박스형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 15에 도시한 바와 같이, 내부공간의 후단 일측에 트윈와이어공급부가 형성되고, 그 트윈와이어공급부의 전단쪽에 트윈형 감김롤러부가 형성되며, 그 트윈형 감김롤러부 일측에 트윈형 감김롤러 구동모터부가 형성되고, 그 트윈형 감김롤러부 타측에 트윈형 롤러가압조절부가 형성되어 구성된다.
그리고, 트윈형 감김롤러부의 출력 일측에 피딩 와이어 튜브라인이 형성되어, 핸드 레이저 헤드부의 투(Two)와이어 이송레일부에 연결되어 구성된다.
또한, 전면방향 일측에 투(Two)와이어 송급용 디스플레이부가 포함되어 구성된다.
상기 투(Two)와이어 송급용 디스플레이부는 터치스크린구조로 이루어져, 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따른 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도가 선택되고, 이에 따른 투(Two)와이어 송급속도를 표출시키는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 트윈와이어공급부(420)에 관해 설명한다.
상기 트윈와이어공급부(420)는 트윈의 롤 형태로 감겨진 와이어를 트윈형 감김롤러부쪽으로 공급시키는 역할을 한다.
이는 제1 와이어보빈(421), 제2 와이어보빈(422)이 트윈구조로 롤 형태로 형성되어 구성된다.
여기서, 제1 와이어보빈(421)은 일측에 와이어의 무게를 감지하는 제1 무게감지센서가 포함되어 구성된다.
상기 제2 와이어보빈(422)은 일측에 와이어의 무게를 감지하는 제2 무게감지센서가 포함되어 구성된다.
제1,2 무게감지센서를 통해, 와이어의 무게가 기준값 이하로 되면, 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부에서 이를 감지하여, 기기의 구동을 멈추도록 제어시킨다.
여기서, 와이어는 용접용 역할을 하는 것으로, 용접하고자 하는 모재의 재질에 맞게 알루미늄 와이어, 동(Cu)와이어, 스테인레스와이어, 철와이어 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
셋째, 본 발명에 따른 트윈형 감김롤러부(430)에 관해 설명한다.
상기 트윈형 감김롤러부(430)는 트윈형 감김롤러 구동모터부로부터 회전되는 두개의 감김롤러로 이루어지고, 트윈와이어공급부로부터 공급되는 와이어를 압연시켜 와이어 표면을 소성가공시키면서, 와이어를 2~4m/min 송급속도로 송급시키는 역할을 한다.
이는 제1 와이어보빈과 연결된 두개의 감김롤러가 동일선상에 형성된 제1 감김롤러부(431)와, 제2 와이어보빈과 연결된 두개의 감김롤러가 동일선상에 형성된 제2 감김롤러부(432)로 구성된다.
상기 트윈형 감김롤러부에서 트윈형은 제1 감김롤러부(431)와 제2 감김롤러부(432)가 두개로 형성된 것을 말한다.
넷째, 본 발명에 따른 트윈형 감김롤러 구동모터부(440)에 관해 설명한다.
상기 트윈형 감김롤러 구동모터부(440)는 트윈형 감김롤러부를 3~10rpm 속도로 회전시키는 역할을 한다.
이는 제1 감김롤러부의 두개의 감김롤러 중 어느 하나의 감김롤러를 회전시키는 제1 감김롤러 구동모터와, 제2 감김롤러부의 두개의 감김롤러 중 어느 하나의 감김롤러를 회전시키는 제2 감김롤러 구동모터로 구성된다.
여기서, 제1 감김롤러 구동모터와, 제2 감김롤러 구동모터는 스위칭 제어방식으로 정밀제어가 가능한 릴럭턴스 모터, DC모터, 브러시리스 모터 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 트윈형 롤러가압조절부(450)에 관해 설명한다.
상기 트윈형 롤러가압조절부(450)는 트윈형 감김롤러부 일측에 위치되어, 트윈형 감김롤러부를 상하 수직방향으로 가압시키는 역할을 한다.
이는 트윈형 감김롤러부 중 제1 감김롤러부를 가압시키는 제1 롤러가압부(451)와, 트윈형 감김롤러부 중 제2 감김롤러부를 가압시키는 제2 롤러가압부(452)로 구성된다.
이처럼, 제1 롤러가압부와 제2 롤러가압부로 이루어진 트윈형 롤러가압조절부가 형성됨으로서, 와이어표면을 소성가공하여 평탄화시켜줌으로서, 핸드 레이저 헤드부의 투(Two)와이어 이송레일부쪽으로 걸림현상없이 안전하게 투(Two)와이어를 송급시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 접지클릭부(500)에 관해 설명한다.
상기 접지클릭부(500)는 용접하고자 하는 모재 일측에 접촉되어 그라운드를 형성시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)에 관해 설명한다.
상기 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력 및, 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도를 제어시키고, 레이저 빔 조사폭을 조절하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 기기구동 전원제어부(610), 디스플레이 제어부(620), 제1 시그널 인터페이스부(630), 제2 시그널 인터페이스부(640), 제3 시그널 인터페이스부(650)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 기기구동 전원제어부(610)에 관해 설명한다.
상기 기기구동 전원제어부(610)는 15V, 24V전원을 생성시켜 각 기기쪽으로 구동전원이 인가되도록 제어시키는 역할을 한다.
여기서, 각 기기는 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부, 디스플레이부, 레이저 냉각부, 핸드 레이저 헤드부, 투(Two)와이어 송급모듈, 파이버 레이저 소스부를 말한다.
둘째, 본 발명에 따른 디스플레이 제어부(620)에 관해 설명한다.
상기 디스플레이 제어부(620)는 파이버 레이저 모듈의 디스플레이부와 연결되어, 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키도록 제어시키는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 제1 시그널 인터페이스부(630)에 관해 설명한다.
상기 제1 시그널 인터페이스부(630)는 보호가스압력센서로부터 센싱된 보호가스알람센싱신호를 입력받고, 파이버 레이저 모듈의 레이저 냉각부를 구동시켜, 레이저 발진기 및 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키도록 제어시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 파이버 레이저 빔을 생성시켜 모재에 조사시키도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 도 에 도시한 바와 같이, 그라운드 역할을 하는 1번핀인터페이스부와, 보호가스압력센서와 연결되어 보호가스압력 알람신호를 생성시키는 2번핀인터페이스부와, 레이저 냉각부의 (-)단자와 연결되는 3번핀인터페이스부와, 레이저 냉각부의 (+)단자와 연결되는 4번핀인터페이스부와, 접지클릭부 기준 위치(Safety Ground lock Reference place)와 연결되는 5번핀인터페이스부와, 접지클릭부와 연결되는 6번핀인터페이스부와, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 파이버 레이저빔을 출력시키도록 출력신호를 보내는 7번핀인터페이스부와, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 또 다른 파이버 레이저빔을 출력시키도록 출력신호를 보내는 8번핀인터페이스부로 구성된다.
즉, 파이버 레이저 모듈의 레이저 냉각부를 구동시킬 때, 레이저 냉각부에 3번핀인터페이스부와 4번핀인터페이스부가 연결되어, 출력신호를 보내어, 레이저 발진기 및 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키도록 제어시킨다.
또한, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 파이버 레이저 빔을 생성시킬 때, 핸드 레이저 헤드부에 6번핀인터페이스부, 7번핀인터페이스부, 8번핀인터페이스부가 연결되어, 출력신호를 보내어, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 파이버 레이저 빔을 생성시켜 모재에 조사시키도록 제어시킨다.
넷째, 본 발명에 따른 제2 시그널 인터페이스부(640)에 관해 설명한다.
상기 제2 시그널 인터페이스부(640)는 투(Two)와이어 송급모듈 및 동축 보호 가스 연결부와 연결되어, 투와이어를 송급시키거나, 또는 보호가스를 공급시키는 인터페이스 신호를 출력제어시키는 역할을 한다.
이는 도 에 도시한 바와 같이, 전원 그라운드 역할을 하는 1번핀인터페이스부와, 24V 제어밸브신호를 동기화시키는 2번핀인터페이스부와, 동축 보호 가스 연결부의 (-)단자와 연결되는 3번핀인터페이스부와, 동축 보호 가스 연결부의 (+)단자와 연결되는 4번핀인터페이스부와, 투(Two)와이어 송급모듈의 (-)단자와 연결되는 5번핀인터페이스부와, 투(Two)와이어 송급모듈의 (+)단자와 연결되는 6번핀인터페이스부로 구성된다.
본 발명에 따른 동축 보호 가스 연결부는 2A 릴레이 빌트인(Built-in)구조로 구성된다.
즉, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시킬 때, 3번핀인터페이스부와 4번핀인터페이스부가 동축 보호 가스 연결부에 연결된 상태에서, 2번핀인터페이스부를 통해, 24V 제어밸브신호를 동기화시킴으로서, 동축 보호 가스 연결부가 온오프구동되어, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시키도록 제어시킨다.
또한, 투(Two)와이어 송급모듈을 구동시켜, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 투와이어를 송급시킬 때, 5번핀인터페이스부와 6번핀인터페이스부가 투(Two)와이어 송급모듈에 연결되어, 출력신호를 보내어, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 투와이어를 송급시키도록 제어시킨다.
다섯째, 본 발명에 따른 제3 시그널 인터페이스부(650)에 관해 설명한다.
상기 제3 시그널 인터페이스부(650)는 파이버 레이저 소스부와 연결되어 레이저를 활성화 신호, PWM 신호, 아날로그 신호를 수신할 때만 빛을 방출시키는 인터페이스신호를 출력제어시키는 역할을 한다.
이는 도 에 도시한 바와 같이, 이상신호(Abnormal Signal)를 감지하는 1번핀인터페이스부와, 레이저 신호를 활성화시키도록 24V전압을 출력시키는 2번핀인터페이스부와, 24V를 출력시키는 3번핀인터페이스부와, 그라운드 역할을 하는 4번핀인터페이스부와, 0~10V 범위내에서 아날로그신호를 생성시키는 5번핀인터페이스부와, PWM 변조신호(-PWM)를 생성시키는 6번핀인터페이스부와, PWM 복조신호(+PWM)를 생성시키는 7번핀인터페이스부로 구성된다.
즉, 레이저 신호를 활성화시, 2번핀인터페이스부와 4번핀인터페이스부를 통해 24V 전압이 출력되어, 파이버레이저 소스부쪽으로 전원을 공급시켜 레이저 빛을 방출시킨다.
그리고, PWM 신호를 활성화시, 6번핀인터페이스부와 7번핀인터페이스부를 통해 24V 전압이 출력되어, 파이버레이저 소스부쪽으로 전원을 공급시켜 레이저 빛을 방출시킨다.
또한, 아날로그 신호를 활성화시, 5번핀인터페이스부와 4번핀인터페이스부를 통해 0~10V 전압이 출력되어, 파이버레이저 소스부쪽으로 전원을 공급시켜 레이저 빛을 방출시킨다.
상기 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)는 도 18에 도시한 바와 같이, 파이버 레이저 발진기 제어모드(660), 투(Two)와이어 송급모듈 제어모드(670), 레이저 빔 조사폭 제어모드(680)가 프로그램설정되어 구성된다.
상기 파이버 레이저 발진기 제어모드(660)는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력을 제어시키는 역할을 한다.
이는 다음의 표 1과 같이, 테이블화되어 프로그램설정된다.
레이저모듈 레이저 출력
1000W 1500W 2000W 3000W 4000W 5000W 6000W 8000W 10000W
LM1 250W 375W 500W 750W 1000W 1250W 1500W 2000W 2500W
LM2 250W 375W 500W 750W 1000W 1250W 1500W 2000W 2500W
LM3 250W 375W 500W 750W 1000W 1250W 1500W 2000W 2500W
LM4 250W 375W 500W 750W 1000W 1250 1500W 2000W 2500W
상기 투(Two)와이어 송급모듈 제어모드(670)는 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 투(Two)와이어 송급속도를 제어시키는 역할을 한다.
이는 다음의 표 2와 같이, 테이블화되어 프로그램설정된다.
용접하고자 하는 모재의 판 두께 용접하고자 하는 모재의 재질 용접속도
(m/min)		 투(Two)와이어 송급속도(m/min)
1.5mm 알루미늄 1.5 2
5mm 동(Cu) 2 3
10mm 스테인레스 2 3
15mm 철 2.5 4
상기 레이저 빔 조사폭 제어모드(680)는 파이버 집광 광학부의 레이저 빔 조사폭을 조절하여 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 역할을 한다.
이는 정밀제어모터와 연결되어, 정밀제어모터쪽으로 출력신호를 보내어, 전반사 미러의 왼쪽을 -4mm, 오른쪽을 +4mm로 연속적으로 움직여서, 8mm의 빔폭을 형성시키고, 이때 1초안에 10헤르츠~500헤르츠로 구동되는 미세진동에 의해 8mm의 빔사이즈가 형성되도록 제어시킨다.
이하, 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접방법의 구체적인 과정에 관해 설명한다.
도 22는 본 발명에 따른 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접방법을 도시한 순서도에 관한 것이다.
먼저, 파이버 레이저 모듈의 디스플레이부 상에서 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력을 설정시키고, 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급용 디스플레이부 상에서 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도를 설정시킨다(S10).
다음으로, 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 파이버 레이저 모듈이 구동되어, 레이저 광을 발진시켜 파이버 레이저 소스부로 전달시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시킨다(S20).
다음으로, 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 파이버 레이저 소스부가 구동되어, 파이버 레이저 발진기에서 생성시킨 레이저 광을 전달받아 파이버 레이저 빔을 생성시켜 핸드 레이저 헤드부쪽으로 전달시킨다(S30).
다음으로, 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 투(Two)와이어 송급모듈이 구동되어, 용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 핸드 레이저 헤드부쪽에 2~4m/min 송급속도로 송급해준다(S40).
다음으로, 도 20에 도시한 바와 같이, 핸드 레이저 헤드부를 용접시키고자 하는 모재에 35~45° 기울어서 형성시킨다(S50).
끝으로, 핸드 레이저 헤드부의 버튼부를 눌러서, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단에, 파이버 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시킨다(S60).
즉, 콜리메이터(Collimator) 렌즈(172)에서 QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)의 내부공간에 포함되어 형성된 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)에서 나오는 펌핑한 레이저 빔을 평행상태로 만들어서 전반사 렌즈쪽으로 발산시킨다.
이어서, 전반사미러(173)를 통해 콜리메이터(Collimator) 렌즈에서 발산된 레이저빔을 전달받아 포커싱렌즈로 전반사시킨다. 이때, 정밀제어모터가 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에 구동되어, 전반사 미러의 왼쪽을 -4mm, 오른쪽을 +4mm로 연속적으로 움직여서, 8mm의 빔폭을 형성시키고, 이때 1초안에 10헤르츠~500헤르츠로 구동되는 미세진동에 의해 8mm의 빔사이즈가 형성되도록 제어시킨다.
이어서, 포커싱렌즈(174)를 통해, 전반사미러에서 전반사된 레이저빔을 모아서 보호렌즈(Protective lens)로 발산시킨다.
이어서, 보호렌즈(Protective lens)(175)를 통해, 포커싱렌즈쪽으로 이물질이 유입되지 않도록 보호하면서, 포커싱렌즈에서 발산되는 레이저빔을 그대로 모재쪽으로 발산시킨다.
이로 인해, 도 21에 도시한 바와 같이, 용접비드폭이 최대 8mm까지 형성된다.
1 : 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치
100 : 핸드 레이저 헤드부
110 : 핸드 레이저 몸체
120 : 핸드건(Hand Gun)부
130 : ">"형 브릿지부
140 : 핸들부
150 : 버튼부
160 : 레이저 빔 노즐부
170 : 파이버 집광 광학부
180 : 투(Two)와이어 노즐부
190 : 투(Two)와이어 이송레일부
190a : 파이버 레이저 소스 연결부
190b : 동축 보호 가스 연결부
200 : 파이버 레이저 모듈
210 : 레이저모듈본체
220 : 파이버 레이저 발진기
230 : 레이저 냉각부
240 : 전원공급부
250 : 디스플레이부
260 : 보호 가스 저장탱크부
300 : 파이버 레이저 소스부
400 : 투(Two)와이어 송급모듈
500 : 접지클릭부
600 : 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부

Claims (10)

  1. 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 용접봉의 역할을 하는 투(Two)와이어의 송급속도를 제어시키면서, 파이버 레이저 빔을 조사하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치에 있어서,
    상기 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치는
    용접시키고자 하는 모재에 35~45도 기울어서 형성시킨 후, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단에, 파이버 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시키는 핸드 레이저 헤드부(100)와,
    모듈화구조로 형성되어, 화면상에 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키면서, 레이저 광을 발진시켜 파이버 레이저 소스부로 전달시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시키는 파이버 레이저 모듈(200)과,
    파이버 레이저 발진기에서 생성시킨 레이저 광을 전달받아 파이버 레이저 빔을 생성시켜 핸드 레이저 헤드부쪽으로 전달시키는 파이버 레이저 소스부(300)와,
    용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 핸드 레이저 헤드부쪽에 2~4m/min 송급속도로 송급해주는 투(Two)와이어 송급모듈(400)과,
    용접하고자 하는 모재 일측에 접촉되어 그라운드를 형성시키는 접지클릭부(500)와,
    용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력 및, 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도를 제어시키고, 레이저 빔 조사폭을 조절하여 용접비드폭을 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 핸드 레이저 헤드부(100)는
    손으로 잡을 수 있는 핸드건(Hand Gun) 구조로 형성되고, 용접시키고자 하는 모재에 대하여, 35~45도 기울어서 형성되어 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 핸드 레이저 몸체(110)와,
    핸드건(Hand Gun) 구조로 형성되어, 각 기기를 지지하고 보호하는 핸드건(Hand Gun)부(120)와,
    핸드건(Hand Gun)부와 투(Two)와이어 이송레일부 사이에 형성되어, 핸드건(Hand Gun)이 용접시키고자 하는 모재에 대하여, 35~45° 기울어지도록 형성시키는 ">"형 브릿지부(130)와,
    핸드건(Hand Gun)부 일측에 손으로 잡을 수 있는 부위를 형성시키는 핸들부(140)와,
    핸들부 일측에 위치되어, 레이저빔 조사와 투(Two)와이어를 송급시키는 스타트신호를 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부쪽으로 보내는 버튼부(150)와,
    핸드건(Hand Gun)부의 헤드 선단에 위치되어, 파이버 집광 광학부에서 생성된 레이저 빔을 용접표면에 조사시키는 레이저 빔 노즐부(160)와,
    파이버 집광 광학부(170)는 핸드건(Hand Gun)부의 헤드선단에 위치한 레이저 빔 노즐부와 동일선상에 위치되어, 파이버 레이저 소스부를 통해 생성된 파이버 레이저를 집광시킨 후, 빔폭을 조절시키는 파이버 집광 광학부(170)와,
    레이저 빔 노즐부 하단 일측에 형성되어, 용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 레이저 빔쪽으로 밀려나오게끔 형성시키는 투(Two)와이어 노즐부(180)와,
    투(Two)와이어 송급모듈로부터 송급되는 투(Two)와이어를 투(Two)와이어 노즐부쪽으로 이송안내시키는 투(Two)와이어 이송레일부(190)와,
    핸들부 후단 일측에 위치되어 파이버 레이저 소스부에 생성된 파이버 레이저를 파이버 집광 광학부쪽으로 전달시키는 파이버 레이저 소스 연결부(190a)와,
    핸들부 후단 타측에 위치되어, 파이버 레이저의 매질역할을 하는 보호가스를 공급받아 레이저빔과 동축선상에서 쏴주는 동축 보호 가스 연결부(190b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 파이버 집광 광학부(170)는
    핸드 레이저 몸체의 구성요소인 핸드건(Hand Gun)부의 후단 일측에 위치되어, 내부공간상에서 파이버 레이저 소스부의 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)를 보호하면서, 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)에서 발산되는 레이저 빔 출력을 확장시키는 QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)(171)와,
    QBH(Quartz Block Head) 프로젝티브 실리브(Protective Sleeve)의 내부공간에 포함되어 형성된 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)에서 나오는 펌핑한 레이저 빔을 평행상태로 만들어서 전반사 렌즈쪽으로 발산시키는 콜리메이터(Collimator) 렌즈(172)와,
    콜리메이터(Collimator) 렌즈에서 발산된 레이저빔을 전달받아 포커싱렌즈로 전반사시키는 전반사미러(173)와,
    전반사미러에서 전반사된 레이저빔을 모아서 보호렌즈(Protective lens)로 발산시키는 포커싱렌즈(174)와,
    포커싱렌즈 선단의 동축상에 위치되어, 포커싱렌즈쪽으로 이물질이 유입되지 않도록 보호하면서, 포커싱렌즈에서 발산되는 레이저빔을 그대로 모재쪽으로 발산시키는 보호렌즈(Protective lens)(175)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전반사미러(173)는
    전반사미러를 좌우회전시키면서 빔폭을 형성시키는 정밀제어모터(173a)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 파이버 레이저 모듈(200)은
    박스형상의 모듈화구조로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 레이저모듈본체(210)와,
    유도방출에 의해 레이저 광을 발진시킨 후, 모아서 파이버 레이저 소스부로 전달시키는 파이버 레이저 발진기(220)와,
    파이버 레이저 발진기 하단 일측에 위치되어, 파이버 레이저 발진기 및 핸드 레이저 헤드부에서 생성된 고열을 냉각시키는 레이저 냉각부(230)와,
    각 기기에 전원을 공급시키는 전원공급부(240)와,
    용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건을 입력시키고, 각 기기의 동작상태를 화면상에 표출시키는 디스플레이부(250)와,
    보호가스를 저장시킨 후, 제어부의 신호에 따라 동축 보호 가스 연결부쪽으로 보호가스를 공급시키는 보호 가스 저장탱크부(260)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 파이버 레이저 소스부(300)는
    파이버 클래드를 통해 전반사하면서 파이버 코어에 흡수시키고, 파이버 코어에 흡수된 빔을 빛으로 방출시키는 펌프 다이오드 레이저(Pump Diode Laser)(310)와,
    펌프 다이오드 레이저에서 방출시킨 빛을 미러를 통해 증폭시키는 FBG(Fiber Bragg Grating)(320)와,
    파이버 내의 Yb 코어를 통해서 레이저 펌핑작업을 수행시키는 이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)(330)와,
    이터븀 액티브 파이버(Ytterbium Active Fiber)에서 펌핑한 레이저를 파이버 집광 광학부로 보내는 딜리버리 파이버(Delivery Fiber)(340)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 투(Two)와이어 송급모듈(400)은
    박스형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 송급모듈본체(410)와,
    트윈의 롤 형태로 감겨진 와이어를 트윈형 감김롤러부쪽으로 공급시키는 트윈와이어공급부(420)와,
    트윈형 감김롤러 구동모터부로부터 회전되는 두개의 감김롤러로 이루어지고, 트윈와이어공급부로부터 공급되는 와이어를 압연시켜 와이어 표면을 소성가공시키면서, 와이어를 2~4m/min 송급속도로 송급시키는 트윈형 감김롤러부(430)와,
    트윈형 감김롤러부를 3~10rpm 속도로 회전시키는 트윈형 감김롤러 구동모터부(440)와,
    트윈형 감김롤러부 일측에 위치되어, 트윈형 감김롤러부를 상하 수직방향으로 가압시키는 트윈형 롤러가압조절부(450)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 투와이어식 핸드파이버레이저 제어부(600)는
    용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력을 제어시키는 파이버 레이저 발진기 제어모드(610)와,
    용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 투(Two)와이어 송급속도를 제어시키는 투(Two)와이어 송급모듈 제어모드(620)와,
    파이버 집광 광학부의 레이저 빔 조사폭을 조절하여 최대 8mm까지 형성되도록 제어시키는 레이저 빔 조사폭 제어모드(630)로 구성되는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치.
  10. 파이버 레이저 모듈의 디스플레이부 상에서 용접하고자 하는 모재의 판 두께, 재질, 용접속도의 용접조건에 따라 파이버 레이저 발진기에서 생성되는 레이저광의 출력을 설정시키고, 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급용 디스플레이부 상에서 투(Two)와이어 송급모듈의 투(Two)와이어 송급속도를 설정시키는 단계(S10)와,
    투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 파이버 레이저 모듈이 구동되어, 레이저 광을 발진시켜 파이버 레이저 소스부로 전달시키고, 핸드 레이저 헤드부쪽으로 보호가스를 공급시키는 단계(S20)와,
    투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 파이버 레이저 소스부가 구동되어, 파이버 레이저 발진기에서 생성시킨 레이저 광을 전달받아 파이버 레이저 빔을 생성시켜 핸드 레이저 헤드부쪽으로 전달시키는 단계(S30)와,
    투와이어식 핸드파이버레이저 제어부의 제어하에, 투(Two)와이어 송급모듈이 구동되어, 용접봉 역할을 하는 투(Two)와이어를 핸드 레이저 헤드부쪽에 2~4m/min 송급속도로 송급해주는 단계(S40)와,
    핸드 레이저 헤드부를 용접시키고자 하는 모재에 35~45도 기울어서 형성시키는 단계(S50)와,
    핸드 레이저 헤드부의 버튼부를 눌러서, 밀려나오는 투(Two)와이어의 선단에, 파이버 레이저 빔을 조사하여 투(Two)와이어를 순간적으로 융점에 달하게 하여 용접시키고자 하는 모재에 투(Two)와이어를 용접시키는 단계(S60)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접방법.
KR1020220165345A 2022-12-01 2022-12-01 8mm 용접비드폭형 투와이어식 핸드파이버레이저 용접장치 및 방법 KR102552237B1 (ko)

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KR102637677B1 (ko) * 2023-07-19 2024-02-19 주영진 용접시 복사열에 따른 열전도율 45kcal/℃를 갖는 노즐연결용 열전도차폐봉과 세라믹·씰링·세라믹 쓰리차폐판으로 이루어진 이중 열전도 차폐형 투(Two)와이어 핸드 레이저 용접기

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