KR20030050457A - 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치 - Google Patents

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Abstract

레이저 장치를 이용하여 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터(Spatter)로부터 옵틱 헤드의 선단부 커버 글라스를 보호하도록 옵틱 헤드 하부에 3단의 에어커텐을 형성하여 스패터 차단의 효과를 높임으로서 레이저 빔의 투과성을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있도록 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치를 제공할 목적으로,
레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 소재의 용접 또는 절단부에 조사하며, 하단에는 내부의 렌즈를 보호하기 위한 커버 글라스를 구성하여 이루어지는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 하부에서,
상기 옵틱 헤드의 하단부에 수평방향으로 다단의 에어커텐을 형성하도록, 상기 옵틱 헤드의 하단에 나사 체결되며, 내부에는 상기 커버 글라스가 설치되는 연결수단과; 상기 커버 글라스의 하부에 이를 보조하여 배치되는 보조 글라스 뭉치와; 상기 연결수단의 하부에 결합되며, 내부에는 보조 글라스 뭉치가 탈부착 가능하게 설치되도록 공간부를 형성하는 보조 글라스 교환틀과; 상기 보조 글라스 교환틀의 일측면에 측면 플레이트를 통하여 수직방향으로 다단의 에어 분사노즐이 장착되어 이루어지는 에어 분사수단과; 상기 측면 플레이트의 하단에 장착되며, 단면상에는 레이저 빔 조사구가 형성되는 스패터 방지 플레이트를 포함하여 이루어지는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치를 제공한다.

Description

레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치{AIR JET DEVICE OF OPTIC HEAD FOR LASER SYSTEM}
본 발명은 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 장치를 이용하여 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터(Spatter)를 차단하기 위하여 옵틱 헤드의 선단부에 3단의 에어커텐을 형성하여 커버 글라스를 보호함으로서 레이저 빔의 투과성을 항상 양호한 상태로 유지할 수있도록 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치에 관한 것이다.
최근, 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저 빔이 적용되고 있는 추세이며, 이러한 레이저 빔의 적용에 있어 요구되는 몇 가지 목표는 레이저 빔 에너지 분포의 균일화, 일정한 열처리 온도를 유지할 수 있는 레이저 출력제어, 생산성과 품질을 충족시킬 수 있는 최적 레이저 빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.
즉, 이러한 목표들이 충족되어 질 때, 제품 개발에 있어 원가절감 및 품질향상의 효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.
도 4는 일반적인 용접용 레이저 장치의 기본 구성도로서, 그 구성은 소재 패널(101)의 용접 부위에 레이저 빔(103)을 조사하는 레이저 출력장치(105)가 구비되고, 상기 레이저 출력장치(105)는 레이저 빔(103)의 출력모드를 조절하여 공급하는 레이저 발진기(107)와 연결된다.
즉, 상기 레이저 출력장치(105)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 레이저 빔(103)의 스폿 사이즈를 가변할 수 있도록 내부에 다수개의 렌즈(109)를 구성하여 원통형의 하우징으로 이루어지는 옵틱 헤드(111)가 그 상단에서 광 파이버(113)를 통하여 레이저 발진기(107)와 연결된다.
그리고 상기 옵틱 헤드(111)는 그 하단에 투명한 커버 글라스(115)가 설치되어 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터(Spatter)로부터 옵틱 헤드(111) 내부의 랜즈(109)들을 보호할 수 있도록 하며, 상기 옵틱 헤드(111)의 하단부 일측에는 소재의 용접 또는 절단부의 작업성을 향상시키기 위한 쉴드 가스(Shield Gas)를 공급하기 위하여 가스 공급관(117)을 부설하여 이루어진다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 레이저 장치용 옵틱 헤드에 의하면, 상기 소재의 용접 또는 절단 작업을 장시간 지속하게 되면, 이때, 발생되는 스패터(Spatter)가 커버 글라스의 표면을 손상시켜, 레이저 빔의 투과성을 나쁘게 하며, 이에 따라, 양질의 레이저 용접 또는 절단 결과를 얻을 수 없다는 등의 문제점을 내포하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 장치를 이용하여 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터(Spatter)로부터 옵틱 헤드의 선단부 커버 글라스를 보호하도록 옵틱 헤드 하부에 3단의 에어커텐을 형성하여 스패터 차단의 효과를 높임으로서 레이저 빔의 투과성을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있도록 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치의 부분 단면도이다.
도 4는 일반적인 레이저 장치의 기본 구성도이다.
도 5는 종래 기술에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 정면도이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치는 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 소재의 용접 또는 절단부에 조사하며, 하단에는 내부의 랜즈를 보호하기 위한 커버 글라스를 구성하여 이루어지는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 하부에서,
상기 옵틱 헤드의 하단부에 수평방향으로 다단의 에어커텐을 형성하도록, 상기 옵틱 헤드의 하단에 나사 체결되며, 내부에는 상기 커버 글라스가 설치되는 연결수단과; 상기 커버 글라스의 하부에 이를 보조하여 배치되는 보조 글라스 뭉치와; 상기 연결수단의 하부에 결합되며, 내부에는 보조 글라스 뭉치가 탈부착 가능하게 설치되도록 공간부를 형성하는 보조 글라스 교환틀과; 상기 보조 글라스 교환틀의 일측면에 측면 플레이트를 통하여 수직방향으로 다단의 에어 분사노즐이 장착되어 이루어지는 에어 분사수단과; 상기 측면 플레이트의 하단에 장착되며, 단면상에는 레이저 빔 조사구가 형성되는 스패터 방지 플레이트를 포함하여 이루어지며,
상기 연결수단은 상기 옵틱 헤드의 하단에 나사 체결되도록 내주면에 나사부가 형성되며, 하단에는 원주방향을 따라 걸림돌기를 형성하는 연결링과; 상기 연결링의 걸림돌기에 걸리도록 상단 외주면을 따라 돌출부를 형성하여, 상기 연결링에 상부로부터 끼워지며, 하부 외주면에는 상기 보조 글라스 교환틀과 체결되도록 나사부가 형성되는 보조 연결링으로 이루어지는 것을 특징으로 하고,
상기 보조 글라스 뭉치는 상기 보조 글라스 교환틀의 공간부 내부로 슬라이드 삽입 및 제거 가능하며, 중앙에 레이저 빔이 조사되도록 관통홀이 형성되는 슬라이드 블록과; 상기 슬라이드 블록의 관통홀에 대응하여 설치되는 보조 글라스와; 상기 보조 글라스를 슬라이드 블록에 고정하도록 슬라이드 블록에 나사 체결되는 체결링과; 상기 슬라이드 블록의 일측면에 볼트 체결은 손잡이 블록 및 보조 손잡이 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 보조 글라스 교환틀은 상기 보조 글라스 뭉치가 삽입 장착 또는 제거 가능하도록 내부에 공간부를 형성하며, 중앙에는 레이저 빔 조사홀이 형성되고, 내부에는 상기 레이저 빔 조사홀을 향하여 에어를 분사할 수 있도록 에어라인을 형성하는 교환블럭과; 상기 교환블럭의 상단면에 볼트 체결되며, 상기 연결수단과 나사 체결되는 커버블럭과; 상기 교환블럭의 에어라인과 외부의 에어공급라인을 연결하기 위한 다수개의 연결니플로 이루어지는 것을 특징으로 하며,
상기 에어 분사수단은 상기 보조 글라스 교환틀의 일측면에 상부 일측이 볼트 체결되며, 그 단면상에는 개구부가 형성되는 측면 플레이트와; 상기 측면 플레이트의 개구부를 통하여 3단으로 체결되며, 에어공급라인과 연결니플을 통하여 연결되어 에어를 공급받아 상기 보조 글라스 교환틀 하부에 3단으로 에어를 분사하여 3단 에어커텐을 형성하도록 구성되는 3단 에어 분사노즐로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 분해 사시도로서, 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치는 레이저 발진기(미도시)로부터 발진된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 소재의 용접 또는 절단부에 조사하는 레이저 장치용 옵틱 헤드(1)의 하부에서 구성된다.
상기 도 1과 도 2를 통하여 본 발명에 따른 옵틱 헤드의 에어 분사장치의 구성을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 옵틱 헤드(1)의 하단부에 수평방향으로 다단의 에어커텐을 형성하도록, 상기 옵틱 헤드(1)의 하단에 나사 체결되며, 내부에는상기 커버 글라스(5)가 설치되는 연결수단(7)과, 상기 커버 글라스(5)의 하부에 이를 보조하여 배치되는 보조 글라스 뭉치(9), 상기 연결수단(7)의 하부에 결합되며, 내부에는 보조 글라스 뭉치(9)가 탈부착 가능하게 설치되도록 공간부를 형성하는 보조 글라스 교환틀(11), 상기 보조 글라스 교환틀(11)의 일측면에 측면 플레이트(17)를 통하여 수직방향으로 3단의 에어 분사노즐이 장착되어 이루어지는 에어 분사수단(13) 및 상기 측면 플레이트(17)의 하단에 장착되며, 단면상에는 레이저 빔 조사구(19)가 형성되는 스패터 방지 플레이트(15)로 구성된다.
상기 연결수단(7)은 상기 옵틱 헤드(1)의 하단에 나사 체결되도록 내주면에 나사부(21)가 형성되는 연결링(23)이 그 하단에 원주방향을 따라 걸림돌기(25)를 형성하여 이루어지고, 상기 연결링(23)의 걸림돌기(25)에는 보조 연결링(27)이 걸리도록 이 보조 연결링(27)의 상단 외주면에는 외주방향을 따라 돌출부(29)를 형성하여 이루어진다.
따라서 상기 보조 연결링(27)은 상기 연결링(23)에 상부로부터 끼워지며, 그 하부 외주면에는 상기 보조 글라스 교환틀(11)과 체결되도록 외주면에 나사부가 형성되어 이루어진다.
그리고 상기 보조 글라스 뭉치(9)는 상기 보조 글라스 교환틀(11)의 공간부 내부로 슬라이드 삽입 및 제거 가능하도록 슬라이드 블록(31)이 그 중앙에 레이저 빔이 조사되도록 관통홀(33)이 형성되어 이루어진다.
또한, 상기 슬라이드 블록(31)의 관통홀(33)에 대응하여 보조 글라스(35)가 배치되며, 이 보조 글라스(35)를 상기 슬라이드 블록(31)에 고정하도록 슬라이드블록(31)에 체결링(37)이 나사 체결되어 이루어진다.
이 때, 상기 보조 글라스(35)와 슬라이드 블록(31) 사이에는 고무링(39)이 개재되어 보조 글라스(35)를 흔들리지 않도록 고정하게 되며, 상기 슬라이드 블록(31)의 일측면에는 손잡이 블록(41) 및 보조 손잡이 블록(43)이 볼트 체결되어 작업자가 보조 글라스 뭉치(9)를 설치 또는 제거 시에 잡을 수 있도록 하고 있다.
상기 보조 글라스 교환틀(11)은 상기 보조 글라스 뭉치(9)가 삽입 장착 또는 제거 가능하도록 내부에 공간부를 형성하는 교환블럭(45)이 구비되며, 이 교환블럭(45)의 중앙에는 레이저 빔 조사홀(49)이 형성되고, 내부에는 상기 레이저 빔 조사홀(49)을 향하여 에어를 분사할 수 있도록 에어라인(51, 도 3참조)을 형성하여 이루어진다.
여기서, 상기 교환블럭(45)의 에어라인(51)은 외부의 에어공급라인(미도시)을 연결하기 위한 3개의 연결니플(53)이 교환블럭(45)의 측면에 하나씩 장착된다.
또한, 상기 교환블럭(45)의 상단면에는 상기 연결수단(7)의 보조 연결링(27)의 나사부와 나사 체결되는 커버블럭(47)이 볼트 체결되어 장착된다.
그리고 상기 에어 분사수단(13)은 상기 보조 글라스 교환틀(11)의 일측면에 측면 플레이트(17)의 상부 일측이 볼트 체결되며, 이 측면 플레이트(17)의 단면상에는 수직방향으로 개구부(55)가 형성된다.
또한, 상기 측면 플레이트(17)의 개구부(55)에는 외부 에어공급라인(미도시)과 연결니플(57)을 통하여 연결되어 에어를 공급받아 상기 보조 글라스 교환틀(11) 하부에 3단으로 에어를 분사하여 3단 에어커텐을 형성하도록 3단 에어분사노즐(59)이 장착되어 이루어진다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치에 의하면, 도 3에서 도시한 바와 같이, 소재(60)의 레이저 용접 및 절단시에 발생되는 스패터(61, Spatter)가 상기 스패터 방지 플레이트(15)에 의해 최하부에서 1차적으로 막아주게 되며, 상기 스패터 방지 플레이트(15)의 레이저 빔 조사구(19)를 통하여 튀어 올라오는 잔여 스패터(61)는 2차적으로 3단 에어 분사노즐(59)에 의해 에어가 분사되어 형성되는 3단 에어커텐(63)에 의해 차단된다.
또한, 상기 3단 에어커텐(63)을 통과하여 상기 보조 글라스(35)로 진행되는 미량의 스패터 또는 기름 찌꺼기 등은 상기 보조 글라스 교환틀(11)의 교환블럭(45) 내부에 형성되는 에어라인(51)에 의해 레이저 빔 조사홀(49)을 향하여 분사되는 에어에 의해 제거된다.
이에 의해 보조 글라스(35)까지는 스패터가 거의 영향을 주지 않게 되며, 보조 글라스(35)가 오염되었을 때에는 상기 보조 글라스 뭉치(9)를 보조 글라스 교환틀(11)로부터 빼내어 보조 글라스(35)를 손쉽게 교환할 수 있도록 하고 있다.
따라서 본 발명에 의한 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치는 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터 차단의 효과를 높임으로서 스패터(Spatter)로부터 옵틱 헤드(1)의 선단부 커버 글라스(5)를 양호한 상태로 보호하여 레이저 빔의 투과성을 항상 양호한 상태로 유지할 수 있게 되는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치에 의하면, 레이저 장치를 이용하여 소재의 용접 또는 절단 작업시 발생하는 스패터(Spatter)로부터 옵틱 헤드의 선단부 커버 글라스를 보호하도록 옵틱 헤드 하부에 3단의 에어커텐을 형성하여 스패터 차단의 효과를 높임으로서 레이저 빔의 투과성을 항상 양호한 상태로 유지하며, 이에 따른 양질의 레이저 용접 또는 절단 결과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 레이저 발진기로부터 발진된 레이저 빔의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 소재의 용접 또는 절단부에 조사하며, 하단에는 내부의 랜즈를 보호하기 위한 커버 글라스를 구성하여 이루어지는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 하부에서,
    상기 옵틱 헤드의 하단부에 수평방향으로 다단의 에어커텐을 형성하도록, 상기 옵틱 헤드의 하단에 나사 체결되며, 내부에는 상기 커버 글라스가 설치되는 연결수단과;
    상기 커버 글라스의 하부에 이를 보조하여 배치되는 보조 글라스 뭉치와;
    상기 연결수단의 하부에 결합되며, 내부에는 보조 글라스 뭉치가 탈부착 가능하게 설치되도록 공간부를 형성하는 보조 글라스 교환틀과;
    상기 보조 글라스 교환틀의 일측면에 측면 플레이트를 통하여 수직방향으로 다단의 에어 분사노즐이 장착되어 이루어지는 에어 분사수단과;
    상기 측면 플레이트의 하단에 장착되며, 단면상에는 레이저 빔 조사구가 형성되는 스패터 방지 플레이트와;
    를 포함하여 이루어지는 레이저 장치용 옵틱 헤드의 에어 분사장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 연결수단은
    상기 옵틱 헤드의 하단에 나사 체결되도록 내주면에 나사부가 형성되며, 하단에는 원주방향을 따라 걸림돌기를 형성하는 연결링과;
    상기 연결링의 걸림돌기에 걸리도록 상단 외주면을 따라 돌출부를 형성하여, 상기 연결링에 상부로부터 끼워지며, 하부 외주면에는 상기 보조 글라스 교환틀과 체결되도록 나사부가 형성되는 보조 연결링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 보조 글라스 뭉치는
    상기 보조 글라스 교환틀의 공간부 내부로 슬라이드 삽입 및 제거 가능하며, 중앙에 레이저 빔이 조사되도록 관통홀이 형성되는 슬라이드 블록과;
    상기 슬라이드 블록의 관통홀에 대응하여 설치되는 보조 글라스와;
    상기 보조 글라스를 슬라이드 블록에 고정하도록 슬라이드 블록에 나사 체결되는 체결링과;
    상기 슬라이드 블록의 일측면에 볼트 체결는 손잡이 블록 및 보조 손잡이 블록으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 보조 글라스 교환틀은
    상기 보조 글라스 뭉치가 삽입 장착 또는 제거 가능하도록 내부에 공간부를 형성하며, 중앙에는 레이저 빔 조사홀이 형성되고, 내부에는 상기 레이저 빔 조사홀을 향하여 에어를 분사할 수 있도록 에어라인을 형성하는 교환블럭과;
    상기 교환블럭의 상단면에 볼트 체결되며, 상기 연결수단과 나사 체결되는 커버블럭과;
    상기 교환블럭의 에어라인과 외부의 에어공급라인을 연결하기 위한 다수개의 연결니플로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 에어 분사수단은
    상기 보조 글라스 교환틀의 일측면에 상부 일측이 볼트 체결되며, 그 단면상에는 개구부가 형성되는 측면 플레이트와;
    상기 측면 플레이트의 개구부를 통하여 3단으로 체결되며, 에어공급라인과 연결니플을 통하여 연결되어 에어를 공급받아 상기 보조 글라스 교환틀 하부에 3단으로 에어를 분사하여 3단 에어커텐을 형성하도록 구성되는 3단 에어 분사노즐로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 장치용 옵틱 헤드.
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