KR102635577B1 - 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치 - Google Patents

공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저빔과 아크(MIG, TIG, MAG, Plasma 등)를 이용한 하이브리드 용접 장치에 관한 것이다.
본 발명은 용접 로봇에 의해 위치 이동되며, 모재 용접부에 레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드와, 상기 레이저 헤드 일측에서 상기 모재 용접부에 아크를 방전시켜 용융풀을 형성하는 아크 토치 및 상기 아크 토치가 장착되며, 상기 용접 로봇과 별도로 상기 아크 토치의 위치를 이동시키는 아크 스테이지 를 포함하며, 상기 아크 스테이지는 상기 아크 토치의 X축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 X축 직선 이동을 구현하는 X축 스테이지와, 상기 아크 토치의 Y축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Y축 이동을 구현하는 Y축 스테이지와, 상기 아크 토치의 Z축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 및 Y축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Z축 이동을 구현하는 Z축 스테이지와, 상기 아크 토치의 수평각 또는 수직각 조절 범위를 형성하며, 설정된 조절 범위 내에서 상기 X축, Y축, Z축 이동범위와 연계 또는 개별적인 수평각 및 수직각 조절이 이루어지는 아크 토치 조절기를 포함하여 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 공정 변수에 대응하여 아크 토치의 유연한 위치 조절이 이루어질 수 있다.

Description

공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치{ Laser-Arc hybrid welding device to adjust position according to process variables }
본 발명은 레이저빔과 아크(MIG, TIG, MAG, Plasma 등)를 이용한 하이브리드 용접 장치에 관한 것으로, 용접 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치에 관한 것이다.
다양한 산업분야에서 구조물의 제조시 사용되는 용접(welding)은 중량, 건조비 절감, 공기의 단축, 수밀 및 유밀의 확보 등의 측면에서 다양한 이점을 가진다.
그리고, 목적과 접합 소재의 종류, 접합 길이 및 두께 등 고려되어야 하는 용접 변수에 따라 다양한 용접 방법이 존재하며, 요구되는 접합면의 스펙에 따라 용접 방법이 선택되어 적용되고 있다.
한편, 다양한 용접 방법 중 하나인 레이저-아크 하이브리드 용접은 레이저가 갖는 장점과 아크가 갖는 장점을 살리면서 레이저가 갖는 단점을 아크가 보완하고, 아크가 갖는 단점을 레이저로 보완함에 따라 보다 향상된 용접 품질을 제공할 수 있다.
특히, 조선 산업과 같이 사용되는 용접 길이가 긴 용접 부재의 경우에는 레이저-아크 하이브리드 용접을 통해 보다 빠르고 효과적인 용접이 이루어질 수 있다.
즉, 길이가 긴 용접부재는 절단면 및 이음새의 정밀도가 정확하지 않은 경우 레이저 만으로 접합이 곤란하지만, 레이저-아크 하이브리드 용접을 적용하는 경우에는 용가재에 의해 갭 허용치가 증가하기 때문에 단일 패스 작업으로 보다 효과적이고 용이한 용접이 이루어질 수 있다.
한편, 산업현장에서 일반적으로 적용되고 있는 레이저-아크 하이브리드 용접 장치는 일체형 용접 헤드로 구성된다. 즉, 레이저 헤드의 일측에 아크 토치를 고정 설치하여 아크에 의해 형성되는 용융풀에 레이저 헤드에서 생성되는 빔이 조사되도록 함으로써 용접 효율의 극대화를 도모하고 있다.
하지만, 상기와 같이 일체형 용접 헤드로 구성되는 레이저-아크 하이브리드 용접 장치는 레이저와 아크, 두 열원을 결합한 용접 방법으로 레이저의 변수와 아크의 변수를 모두 고려해야하며, 각각의 변수들을 조합하여 하나의 프로세스로써 적용하기에 상당한 어려움이 존재한다.
관련하여, 본 발명 발명자의 경우 레이저-아크 하이브리드 용접 변수에 따른 용접 특성의 변화를 파악한 바 있다.
도 1 은 레이저-아크 하이브리드 용접 시 레이저와 아크 간 거리 및 용접 속도에 따른 용접 비드의 차이를 보이기 위한 도면이 도시된다.
도 1(a)를 먼저 살펴보면, 레이저-아크 하이브리드 용접은 아크와 레이저가 피용접재에 동시에 작용하므로, 용접시 아크에 의해 형성되는 용융풀(Molten pool)에 레이저가 조사된다.
그리고, 레이저(Laser)와 아크(Arc) 사이의 간격(DLA)이 가까운 경우에는 레이저 에너지가 용접풀에 흡수되어 모재로 전달되는 에너지의 양이 감소하며, 너무 먼 경우에는 용융풀의 고온부에 레이저가 조사되지 못해 깊은 용입이 이루어지지 못하는 문제점을 가진다.
또한, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 용접속도가 가변되는 경우에도 용융풀의 형상 가변이 발생됨에 따라 용접 비드가 다양한 형상으로 형성되면서 용접 품질의 차이가 발생된다.
따라서, 효과적인 레이저-아크 하이브리드 용접이 이루어지기 위해서는 아크에 의해 형성된 용융풀의 가장 깊은 부분에 레이저가 조사되도록 자유로운 결합 변수의 제어가 요구되며, 이를 위한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치의 개발이 필요한 실정이다.
강의 레이저-아크 하이브리드 용접 시 공정변수에 따른 비드용접 특성(I), 대한용접·접합학회지 제33권 제2호, 2015년 4월
본 발명의 목적은 레이저와 아크 토치간 위치 변화의 자유도를 향상시킨 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 용접 로봇에 의해 위치 이동되며, 모재 용접부에 레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드와, 상기 레이저 헤드 일측에서 상기 모재 용접부에 아크를 방전시켜 용융풀을 형성하는 아크 토치 및 상기 아크 토치가 장착되며, 상기 용접 로봇과 별도로 상기 아크 토치의 위치를 이동시키는 아크 스테이지를 포함하며, 상기 아크 스테이지는 상기 아크 토치의 X축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 X축 직선 이동을 구현하는 X축 스테이지와, 상기 아크 토치의 Y축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Y축 이동을 구현하는 Y축 스테이지와, 상기 아크 토치의 Z축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 및 Y축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Z축 이동을 구현하는 Z축 스테이지와, 상기 아크 토치의 수평각 또는 수직각 조절 범위를 형성하며, 설정된 조절 범위 내에서 상기 X축, Y축, Z축 이동범위와 연계 또는 개별적인 수평각 및 수직각 조절이 이루어지는 아크 토치 조절기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 X축 스테이지는 내부에 X축 이송스크류가 구비되며, 상기 아크 토치의 X축 방향 이동 범위를 형성하는 X축 베이스와, 상기 X축 이송스크류에 구비되어 슬라이딩 이동하는 X축 슬라이더와, 상기 X축 슬라이더와 결합되어 X축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 X축 이동플레이트와, 상기 X축 이동 플레이트의 이동 제어를 위한 X축 조절수단을 포함하며, 상기 X축 베이스의 내부에는 상기 X축 이동플레이트의 이동을 가이드 하기 위한 X축 가이드바와 , 상기 X축 가이드바를 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 X축 이동플레이트와 결합되는 X축 가이드블럭이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 Y축 스테이지는 상기 X축 이동플레이트에 수직으로 설치된 X축 연결프레임에 구비되어 Y축 방향 이동 범위를 형성하며, 내부에 Y축 이송스크류가 구비되는 Y축 베이스와, 상기 Y축 이송스크류에 구비되어 슬라이딩 이동하는 Y축 슬라이더와, 상기 Y축 슬라이더와 결합되어 Y축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 Y축 이동플레이트 및 상기 Y축 이동플레이트의 이동 제어를 위한 Y축 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 Z축 스테이지는 상기 Y축 이동플레이트의 수평면에 고정 설치되어 Z축 방향 이동 범위를 형성하며, 내부에 Z축 이송스크류와 이를 따라 슬라이딩 이동하는 Z축 슬라이더가 구비되는 Z축 베이스와, 상기 Z축 슬라이더와 결합되어 상기 Z축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 Z축 이동플레이트와, 상기 Z축 이동플레이트의 이동 제어를 위한 Z축 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 아크 토치 조절기는 상기 Z축 스테이지에 Z축 연결브라켓을 이용하여 설치되어 상기 아크 토치의 수평각을 조절하는 수평각 조절수단과, 설치된 상기 수평각 조절수단 일측에 조절기 연결브라켓을 이용하여 설치되는 수직각 조절수단 및
상기 수직각 조절수단 일측에 구비되어 상기 아크 토치의 설치 공간을 제공하는 토치 클램프를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 X축 조절수단과 Y축 조절수단 및 Z축 조절수단에는 위치 조절 이후 밀림 방지 및 위치 고정을 위한 잠금수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 로봇 팔에 의해 각도 및 위치가 결정되는 레이저 헤드와 아크 스테이지에 의해 각도 및 위치가 결정되는 아크 토치를 포함하도록 구성되어 레이저와 아크 간 결합 변수의 제어가 자유롭게 이루어질 수 있으며, 이로 인해 레이저-아크 하이브리드 용접 시 다양한 용접 변수의 연구를 통한 최적의 용접 조건 도출이 이루어질 수 있는 이점을 가진다.
도 1 은 레이저-아크 하이브리드 용접 시 레이저와 아크 간 거리 및 용접 속도에 따른 용접 비드의 차이를 보이기 위한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치의 일 실시 예를 개략적으로 보인 도면.
도 3 은 본 발명의 요부구성인 아크 스테이지의 일 실시 예를 보인 도면.
도 4 는 도 3 의 실시 예에 따른 X축 스테이지의 상세 구성을 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명의 요부구성인 Y축 스테이지와 Z축 스테이지의 결합구조 일 실시 예를 보인 도면.
도 6 은 본 발명의 요부구성인 아크 토치 조절기의 일 실시 예를 보인 도면.
도 7 은 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치의 다양한 적용 형태를 보인 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 기재된다.
또한, 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결”,“구비”또는“결합”된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결, 구비되거나 결합될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”,“구비” 또는“결합”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2 에는 본 발명에 따른 레이저-미그 아크 하이브리드 용접장치의 일 실시 예를 개략적으로 보인 도면이 도시된다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치(이하‘하이브리드 용접장치’라 함)는 용접 베드(10)을 중심으로 레이저 헤드(22)가 설치된 용접 로봇(20)과, 아크 용접 토치(42)가 설치된 아크 스테이지를 포함하여 구성된다.
상기 레이저 헤드(22)는 상기 용접 로봇(20)에 클램프 등을 이용하여 고정 설치되며, 레이저 소스를 공급받아 레이저 빔을 생성하여 모재에 조사한다.
이를 위해 상기 용접 로봇(20)은 다관절 로봇 암이 적용될 수 있으며, 6축 제어를 통해 다양한 위치 가변이 이루어질 수 있다.
상기 아크 용접 토치(42)는 아크 용접기(40)를 통해 와이어와 쉴드 가스를 공급받아 모재에 용융풀(Molten pool)을 형성하며, 상기 아크 스테이지에 의해 다양한 위치 가변이 이루어진다.
상기 아크 스테이지는 상기 아크 용접 토치(42)의 X, Y, Z 축 이동을 위한 복수의 스테이지가 순차 결합되어 3차원 직선 이동을 제공하며, 아래에서 설명할 아크 토치 조절기(800, 도 3 참조)가 더 구비되어 수평 및 상하 회전이 함께 제공될 수 있다.
보다 상세한 설명을 위해 도 3 에는 본 발명의 요부구성인 아크 스테이지의 일 실시 예를 보인 도면이 도시된다. 그리고, 도 4 에는 도 3 의 실시 예에 따른 X축 스테이지의 상세 구성을 보이기 위한 도면이 도시되며, 도 5 에는 본 발명의 요부구성인 Y축 스테이지와 Z축 스테이지의 결합구조 일 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 6 에는 본 발명의 요부구성인 아크 토치 조절기의 일 실시 예를 보인 도면이 도시된다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 아크 스테이지는 아크 용접 토치(42)의 X축 이동(도 3 의 좌표계 기준)을 위한 X축 스테이지(200)를 기반으로, Y축 스테이지(400)가 결합되어 X축 및 Y축 이동을 구현하고, 상기 Y축 스테이지(400)에 Z축 스테이지(600)가 더 구비되어, X축, Y축, Z축 이동이 구현되며, 상기 Z축 스테이지 (600)에 아크토치 조절기(800)가 구비되어 아크 토치(42)의 수평각 및 수직각 조절을 제공한다.
상기 X축 스테이지(200)는 내부에 X축 이송스크류(230)가 구비되어 아크 토치(42)의 X축 방향 이동 범위를 형성하는 X축 베이스(210)와, 상기 X축 베이스(210)를 따라 슬라이딩 이동하는 X축 이동플레이트(260)와 X축 이동 플레이트(260)의 이동 제어를 위한 X축 조절수단(220)을 포함한다.
상기 X축 조절수단(220)은 상기 X축 이송스크류(230)와 결합되어 회전력을 제공하기 위한 구성으로, 사용자 조작에 의한 수동방식은 물론 모터를 포함하는 자동제어 방식으로 구성될 수 있다.
상기 X축 이동플레이트(260)는 상기 X축 이송스크류(230)와 X축 슬라이더(240)를 통해 결합된다. 따라서, 상기 X축 이송스크류(230)의 회전 시 상기 X축 슬라이더(240)와 함께 상기 X축 이동플레이트(260)의 X축 위치 이동이 이루어진다.
상기 X축 베이스(210)의 내부에는 상기 X축 이동플레이트(260)의 요동 방지 및 안정적인 슬라이딩 이동을 위해 X축 가이드바(254)와 이를 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 X축 이동플레이트(260)와 결합되는 X축 가이드블럭(252)이 더 구비된다.
그리고, 상기 X축 조절수단(220)의 일측에는 X축 이송스크류(230)를 구속하여 X축 이동플레이트(260)의 위치 조절 이후 밀림 방지 및 위치 고정이 이루어질 수 있도록 하는 잠금수단(222)이 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 Y축 스테이지는 상기 X축 이동플레이트(260)와 X축 연결프레임(280)에 설치되어 X축 이동이 이루어진 상태에서 Y축 이동이 이루어질 수 있도록 한다.
이를 위해 상기 Y축 스테이지는 상기 X축 이동플레이트(260)에 수직으로 고정 설치되는 X축 연결프레임(280)에 아크 토치(42)의 Y축 방향 이동 범위를 형성하는 Y축 베이스(410)와, 상기 Y축 베이스(410)를 따라 슬라이딩 이동하는 Y축 이동플레이트(460) 및 Y축 이동플레이트(260)의 이동 제어를 위한 Y축 조절수단(420)을 포함한다.
상기 Y축 조절수단(420)은 상기 Y축 베이스(410) 내부에 구비되는 Y축 이송스크류(430)와 결합되어 회전력을 제공하기 위한 구성으로, 사용자 조작에 의한 수동방식은 물론 모터를 포함하는 자동제어 방식으로 구성될 수 있다.
상기 Y축 이동플레이트(460)는 상기 Y축 이송스크류(430)와 Y축 슬라이더(440)를 통해 결합된다. 따라서, 상기 Y축 이송스크류(430)의 회전 시 상기 Y축 슬라이더(440)와 함께 상기 Y축 이동플레이트(460)의 Y축 위치 이동이 이루어진다.
그리고, 상기 Y축 조절수단(420)의 일측에는 Y축 이송스크류(430)를 구속하여 Y축 이동플레이트(460)의 위치 조절 이후 밀림 방지 및 위치 고정이 이루어질 수 있도록 하는 잠금수단(422)이 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 Z축 스테이지는 상기 Y축 이동플레이트(460)에 설치되어 X축 및 Y축 이동과 함께 Z축 이동이 이루어질 수 있도록 한다.
이를 위해 상기 Z축 스테이지는 상기 Y축 이동플레이트(460)의 수평면에 고정 설치되어 Z축 방향 이동 범위를 형성하는 Z축 베이스(610)와, 상기 Z축 베이스(610)를 따라 슬라이딩 이동하는 Z축 이동플레이트(660) 및 Z축 이동플레이트(660)의 이동 제어를 위한 Z축 조절수단(620)을 포함한다.
상기 Z축 조절수단(620)은 상기 Z축 베이스(610) 내부에 구비되는 Z축 이송스크류(미도시)와 결합되어 회전력을 제공하기 위한 구성으로, 사용자 조작에 의한 수동방식은 물론 모터를 포함하는 자동제어 방식으로 구성될 수 있다.
상기 Z축 이동플레이트(660)는 상기 Z축 이송스크류와 Z축 슬라이더(미도시)를 통해 결합된다. 따라서, 상기 Z축 이송스크류의 회전 시 상기 Z축 슬라이더와 함께 상기 Z축 이동플레이트(660)의 Z축 위치 이동이 이루어진다.
그리고, 상기 Z축 조절수단(620)의 일측에는 Z축 이송스크류(630)를 구속하여 Z축 이동플레이트(660)의 위치 조절 이후 밀림 방지 및 위치 고정이 이루어질 수 있도록 하는 잠금수단(622)이 더 구비될 수 있다.
한편, 상기 아크 토치 조절기(800)는 상기 Z축 스테이지에 Z축 연결브라켓(680)을 이용하여 설치되며, 아크 토치(42)의 X,Y,Z축 이동과 함께 수평각 및 수직각 조절이 이루어질 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 아크 토치 조절기(800)는 마운팅 플레이트(810)를 이용하여 상기 Z축 연결브라켓(680)에 설치되는 수평각 조절수단(820)과, 설치된 수평각 조절수단(820) 일측에 조절기 연결브라켓(841)을 이용하여 설치되는 수직각 조절수단(840) 및 상기 수직각 조절수단(840) 일측에 구비되어 상기 아크 토치(42)를 고정하는 토치 클램프(860)를 포함한다.
상기 수평각 조절수단(820)은 상기 마운팅 플레이트(810)에 설치되어 아크 토치(42)의 수평각을 조절하기 위한 구성으로, 상기 마운팅 플레이트(810)에 고정설치되는 하부스테이지(824)와 상기 하부스테이지(824)의 상측에서 회전 가능하게 연결되며, 웜기어 방식으로 수평각 조절구(826)와 연결되는 상부스테이지(822)를 포함한다.
즉, 상기 수평각 조절수단(820)은 상기 수평각 조절구(826)의 회전 조작 시 상기 상부스테이지(822)가 회전하면서 아크 토치(42)의 수평각의 조절이 이루어질 수 있다.
상기 수직각 조절수단(840)은 상기 상부스테이지(822)에 조절기 연결브라켓(841)을 통해 연결되며, 상기 수평각 조절수단(820)과 동일 구조로 설치 위치만 달라진 형태를 취한다.
즉, 상기 수직각 조절수단(840)은 상기 조절기 연결브라켓(841)에 상기 수평각 조절수단(820)과 직교하도록 설치되는 제2스테이지(844)와 상기 제2스테이지(844)에 회전 가능하게 연결되며, 웜기어 방식으로 수직각 조절기(846)와 연결되는 제1스테이지(842)를 포함한다.
그리고, 상기 제1스테이지(842)의 일측에는 상기 아크 토치(42)의 고정을 위한 토치 클램프(860)가 더 구비된다.
결국, 본 발명에 따른 아크 토치 조절기는 상기 토치 클램프(860)에 고정 설치되는 아크 토치(42)의 위치를 X, Y, Z 축 이동 및 수평과 수직 회전이 개별 또는 연계하여 이루어질 수 있으며, 이를 활용하여 레이저 헤드(22)와 아크 토치(42)의 결합 프로세스에서 요구되는 위치제어가 보다 유연하게 이루어질 수 있다.
도 7 은 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치의 다양한 적용 형태를 보인 도면으로, 본 발명은 레이저 헤드(22)를 기준으로 아크 토치(42)의 위치를 용접 공정변수에 따라 유연하게 조절할 수 있다.
도 7의 (a)는 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치를 맞대기 용접에 적용할 경우를 보인 것으로, 루트 간격을 따라 용접이 이루어지는 과정에서 본 발명은 레이저 빔과 아크 사이의 이격 거리(DLA)를 용접 공정 변수에 따라 용이 조절할 수 있다.
즉, 본 발명은 기존 일체형 하이브리드 용접기와 달리 레이저 헤드(22)와 별도로 아크 토치(42)가 X축 방향으로 개별 이동이 가능하며, X축 이동 시 용사각(α°)의 조절이 필요할 경우 수평각 및 수직각 조절은 물론 Y축 및 Z축 조절이 함께 이루어질 수 있다.
따라서, 모재의 재질 변경이나 용접 속도 조정 등 다양한 공정 변수에 대응하여 레이저 빔이 용융풀의 최대 심도에 위치하도록 정밀 제어가 이루어질 수 있으며, 이로 인해 최적의 용접 공정 프로세스 도출이 이루어질 수 있다.
도 7의 (b)는 본 발명에 따른 레이저-아크 하이브리드 용접장치를 필렛 용접에 적용할 경우를 보인 것으로, 수직 플레이트와 수평 플레이트 사이의 경계면을 따라 용접이 이루어지는 과정에서 레이저 빔의 조사 각도(La)와 수직 오프셋(Vo)를 기준으로 아크의 용사각(β°)와 설정된 용접선과의 오프셋(Ho)를 용이 조절할 수 있다.
즉, 본 발명은 아크 스테이지를 통해 레이저 헤드(22)와 별도로 아크 토치(42)의 각도와 위치 및 레이저와 아크 간의 거리에 대한 미세조절이 이루어질 수 있으므로 필렛 용접 시 요구되는 공정 변수에도 용이하게 대응하여 레이저 빔을 용융풀의 최대 심도에 위치시켜 최적의 용접 공정 프로세스 도출이 이루어질 수 있다.
200.......... X축 스테이지 210.......... X축 베이스
220.......... X축 조절수단 222,422,622.. 잠금수단
230.......... X축 이송스크류 240.......... X축 슬라이더
252.......... X축 가이드블럭 254.......... 가이드바
260.......... X축 이동플레이트 280.......... X축 연결프레임
400.......... Y축 스테이지 410.......... Y축 베이스
420.......... Y축 조절수단 430.......... Y축 이송스크류
440.......... Y축 슬라이더 460.......... Y축 이동플레이트
600.......... Z축 스테이지 610.......... Z축 베이스
620.......... Z축 조절수단 660.......... Z축 이동플레이트
680.......... Z축 연결브라켓 800.......... 아크 토치 조절기
820.......... 수평각 조절수단 810.......... 마운팅 플레이트
822.......... 상부스테이지 824.......... 하부스테이지
826.......... 수평각 조절구 840.......... 수직각 조절수단
841.......... 조절기 연결브라켓 842.......... 제1스테이지
844.......... 제2스테이지 846.......... 수직각 조절구
860.......... 토치 클램프

Claims (6)

  1. 용접 로봇에 의해 위치 이동되며, 모재 용접부에 레이저 빔을 조사하는 레이저 헤드;
    상기 레이저 헤드 일측에서 상기 모재 용접부에 아크를 방전시켜 용융풀을 형성하는 아크 토치; 및
    상기 아크 토치가 장착되며, 상기 용접 로봇과 별도로 상기 아크 토치의 위치를 이동시키는 아크 스테이지;를 포함하며,
    상기 아크 스테이지는,
    상기 아크 토치의 X축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 X축 직선 이동을 구현하는 X축 스테이지와,
    상기 아크 토치의 Y축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Y축 이동을 구현하는 Y축 스테이지와,
    상기 아크 토치의 Z축 이동범위를 설정하며, 설정된 이동범위 내에서 상기 X축 및 Y축 이동범위와 연계 또는 개별적인 Z축 이동을 구현하는 Z축 스테이지와,
    상기 아크 토치의 수평각 또는 수직각 조절 범위를 형성하며, 설정된 조절 범위 내에서 상기 X축, Y축, Z축 이동범위와 연계 또는 개별적인 수평각 및 수직각 조절이 이루어지는 아크 토치 조절기;를 포함하며,
    상기 X축 스테이지는,
    내부에 X축 이송스크류가 구비되며, 상기 아크 토치의 X축 방향 이동 범위를 형성하는 X축 베이스와,
    상기 X축 이송스크류에 구비되어 슬라이딩 이동하는 X축 슬라이더와,
    상기 X축 슬라이더와 결합되어 X축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 X축 이동플레이트와,
    상기 X축 이동 플레이트의 이동 제어를 위한 X축 조절수단;을 포함하며,
    상기 X축 베이스의 내부에는 상기 X축 이동플레이트의 이동을 가이드 하기 위한 X축 가이드바와 , 상기 X축 가이드바를 따라 슬라이딩 이동하면서 상기 X축 이동플레이트와 결합되는 X축 가이드블럭이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 Y축 스테이지는,
    상기 X축 이동플레이트에 수직으로 설치된 X축 연결프레임에 구비되어 Y축 방향 이동 범위를 형성하며, 내부에 Y축 이송스크류가 구비되는 Y축 베이스와,
    상기 Y축 이송스크류에 구비되어 슬라이딩 이동하는 Y축 슬라이더와,
    상기 Y축 슬라이더와 결합되어 Y축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 Y축 이동플레이트 및
    상기 Y축 이동플레이트의 이동 제어를 위한 Y축 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 Z축 스테이지는,
    상기 Y축 이동플레이트의 수평면에 고정 설치되어 Z축 방향 이동 범위를 형성하며, 내부에 Z축 이송스크류와 이를 따라 슬라이딩 이동하는 Z축 슬라이더가 구비되는 Z축 베이스와,
    상기 Z축 슬라이더와 결합되어 상기 Z축 베이스를 따라 슬라이딩 이동하는 Z축 이동플레이트와,
    상기 Z축 이동플레이트의 이동 제어를 위한 Z축 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 아크 토치 조절기는,
    상기 Z축 스테이지에 Z축 연결브라켓을 이용하여 설치되어 상기 아크 토치의 수평각을 조절하는 수평각 조절수단과,
    설치된 상기 수평각 조절수단 일측에 조절기 연결브라켓을 이용하여 설치되는 수직각 조절수단 및
    상기 수직각 조절수단 일측에 구비되어 상기 아크 토치의 설치 공간을 제공하는 토치 클램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 X축 조절수단과 Y축 조절수단 및 Z축 조절수단에는 위치 조절 이후 밀림 방지 및 위치 고정을 위한 잠금수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공정변수에 따른 위치 유연 조절이 가능한 레이저-아크 하이브리드 용접 장치
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