KR200442915Y1

KR200442915Y1 - 레이저 용접 장치

Info

Publication number: KR200442915Y1
Application number: KR20070009528U
Authority: KR
Inventors: 정권용
Original assignee: (주)예스레이저
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-22
Also published as: KR20080006216U

Abstract

작업 대상이 되는 모재와 작업자가 운용하는 용접 건과의 용접 거리를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 레이저 용접 장치로서, 레이저 발진기로부터 생성된 레이저빔을 광케이블을 통해 제공받아 노즐부를 통해 출사함으로써 모재를 용접하는 용접 건; 상기 용접 건과 상기 모재 사이의 용접 거리를 일정하게 유지하기 위해 상기 용접 건의 일측으로부터 연장되어 상기 모재에 접촉하는 용접 거리 조정핀; 및 상기 용접 거리 조정핀을 상기 용접 건에 고정하는 조정핀 고정 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치를 제공한다.

레이저 용접 장치, 용접 거리, 조정핀

Description

레이저 용접 장치{LASER WELDING DEVICE}

도 1은 종래의 광케이블 방식의 레이저 용접 장치를 간략하게 나타낸 도면.

도 2는 본 고안에 따른 레이저 용접 장치의 구조를 간략하게 나타낸 도면.

도 3은 본 고안에 따른 레이저 용접 장치에 있어서 용접 건의 구조를 간략하게 나타낸 도면.

도 4는 용접 거리 조정핀의 다양한 형태를 나타낸 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

100 : 레이저 용접 장치

10 : 레이저 발진기

20 : 콜리메터

30 : 광케이블

40 : 용접 건

140 : 노즐부

160 : 용접 거리 조정핀

170 : 조정핀 고정 수단

180 : 감지 센서

본 고안은, 광케이블로부터 공급되는 레이저빔을 이용하여 모재를 용접하는 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접 장치와 모재 사이의 용접 거리를 일정하게 유지시키는 수단으로서 용접 거리 조정핀을 구비한 레이저 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 용접 방법은 여러 가지가 있을 수 있으나, 근래에 들어서는 스폿 용접을 대신하여 레이저를 이용하는 용접이 주류를 이루고 있다.

레이저 용접에 이용되는 용접 장치는, 전기를 용접 대상물에 인가하고 용접 헤드를 접촉하여 용접하는 접촉식 스폿 용접 장치와는 달리, 비접촉식 고속 용접이 가능하다. 이와 같은 레이저 용접 장치는 레이저 발진 장치로부터 발진된 레이저 빔이 발진장치 및 기타 필요한 구성부들을 함께 내장하고 있는 용접헤드 내에서 출력 조정렌즈군과 다수의 프리즘들을 거쳐 용접될 모재에 조사되어 정밀한 가공이 수행될 수 있도록 한다.

이와 같은 레이저 용접 장치를 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 레이저 용접 장치(100)에서는 레이저 발진기(10)로부터 레이저빔이 발진되고, 발진된 레이저빔은 다수의 미러, 렌즈 및 프리즘을 통과하여 콜리메터(20)에서 광 집속이 이루어진 후, 광케이블(30)로 전달되고, 광케이블(30)로 전달되어진 레이저빔은 다시 수동 레이저 용접 건(40)에서 광 집속에 의한 용접 에너지로 변환되어 모재를 용접하게 된다.

광케이블에 의해 레이저빔을 용접 헤드에 전달하는 방식을 이용하면, 레이저빔을 장거리까지 전달할 수 있어 원격 가공이 가능하며, 작업자의 작업이 원활하다는 장점이 있다. 또한, 직선이나 곡선 등 선형태를 연속 용접(seam welding)하고자 할 때, 작업자가 용접 건을 손에 들고 정밀하게 용접할 수 있다. 하지만, 광케이블에 의한 레이저 원격 가공은 광케이블에 연결된 수동 레이저 용접 건을 이용하여 모재를 가공하게 되므로, 가공 중에 광케이블의 상태 및 용접 건과 모재와의 용접 거리에 따라 작업자의 안전을 위협할 수 있다는 단점을 또한 지닌다.

따라서, 본 고안은 작업 대상이 되는 모재와 작업자가 운용하는 용접 건과의 용접 거리를 일정하게 유지시킬 수 있도록 하는 레이저 용접 장치를 제공하고자 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 고안은, 레이저 발진기로부터 생성된 레이저빔을 광케이블을 통해 제공받아 노즐부를 통해 출사함으로써 모재를 용접하는 용접 건; 상기 용접 건과 상기 모재 사이의 용접 거리를 일정하게 유지하기 위해 상기 용접 건의 일측으로부터 연장되어 상기 모재에 접촉하는 용접 거리 조정핀; 및 상기 용접 거리 조정핀을 상기 용접 건에 고정하는 조정핀 고정 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치를 제공한다.

또한, 상기 조정핀 고정 수단은, 상기 용접 거리 조정핀이 상기 용접 건으로부터 연장되는 길이를 조정할 수 있도록, 상기 용접 거리 조정핀을 고정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 용접 거리 조정핀은 상기 용접 거리를 표시하는 표시부를 더 구비하며, 상기 모재와 접촉하여 자유롭게 회전하는 적어도 하나의 볼 또는 롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 레이저 용접 장치는, 상기 용접 거리 조정핀과 상기 모재와의 접촉 여부를 감지하는 감지 센서; 및 상기 감지 센서가 상기 모재의 접촉을 감지한 경우에는 상기 레이저빔을 발진하도록 하고, 상기 모재의 접촉을 감지하지 않은 경우에는 상기 레이저빔을 발진하지 않도록 상기 레이저 발진기를 제어하는 제어 수단;을 더 포함하며, 상기 감지 센서는 금속 감지 센서인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안에 따른 레이저 용접 장치는, 상기 용접 건의 노즐부와 상기 모재가 소정 거리 이내로 접근하였는지의 여부를 감지하는 감지 센서; 및 상기 감지 센서가 상기 모재가 상기 소정 거리 이내로 접근함을 감지한 경우에는 상기 레이저빔을 발진하도록 하고, 그 외의 경우에는 상기 레이저빔을 발진하지 않도록 상기 레이저 발진기를 제어하는 제어 수단;을 더 포함하며, 상기 소정 거리는, 상기 모재의 종류에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안에 따른 용접 거리 조정핀을 구비한 레이저 용접 장치를 나타낸 도면이며, 3은 본 고안에 따른 용접 거리 조정핀을 구비한 레이저 용접 장치에 있어서, 용접 건의 구조를 나타낸 도면이다. 도 2를 참조한 본 고안에 따르면, 레이저 용접 장치(100)는 도 1에 도시된 레이저 용접 장치에 비하여 용접 건(40)에 설치된 용접 거리 조정핀(160)과 감지 센서(180), 그리고 레이저 발진기(10)에 연결된 제어 수단(15)이 부가되었다.

용접 건(40)은 후단에는 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔을 공급받기 위하여 광케이블(30)이 연결되며, 내부의 렌즈 또는 프리즘과 같은 광 집속 수단(도시하지 않음)을 이용하여 레이저빔을 집광하여 노즐부(140)를 통해 출사함으로써 모재를 용접한다.

이때, 용접 건(40)의 적어도 측면에는 조정핀 고정 수단(170)이 배치되고, 이 조정핀 고정 수단(170)에 의해 용접 거리 조정핀(160)이 고정 설치된다. 이 조정핀 고정 수단(170)에 의해, 용접 거리 조정핀(160)의 단부와 용접 건의 노즐부(140)와의 거리, 더욱 정확하게는 용접 거리 조정핀(160)의 단부가 접촉하는 모재의 피용접 부분과 레이저빔이 출사되는 노즐부(140)와의 거리가 일정하게 유지될 수 있다.

이러한 구성에 의해, 작업자가 용접 건(40)을 용접 거리 조정핀(160)의 단부가 모재에 접촉되는 상태에서 모재의 표면, 더욱 상세히는 모재의 피용접면을 따라 이동시키면, 피용접면과 레이저빔이 출사되는 용접 건의 노즐부(140)가 항상 일정한 거리를 유지할 수 있게 된다. 따라서, 레이저빔이 모재의 피용접면에 일정한 용접 에너지로 인가될 수 있어, 양호하고 일정한 품질의 용접을 수행할 수 있게 된다.

한편, 조정핀 고정 수단(170)은 용접 거리 조정핀(160)이 용접 건의 노즐부(140)로부터 연장되는 길이를 조절할 수 있도록 하는 구성을 더 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로는 예를 들면, 나사가 구비된 손잡이 등을 포함할 수 있으며, 작업자가 손쉽게 조작할 수 있는 구조이면, 그 형태를 한정하지 않는다.

또한, 용접 거리 조정핀(160)에는 적어도 하나의 눈금 등이 표시되어 있는 표시부를 더 포함하여, 용접 거리 조정핀(160)이 용접 건의 노즐부(140)로부터 연장되는 길이를 표시할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 또한 더욱 바람직하게는, 표시된 눈금에는 피용접되는 모재의 종류를 나타내는 표시가 추가될 수도 있다. 이러한 구성에 의하면, 작업자는 용접하고자 하는 모재의 종류에 대응하는 눈금에 맞추어 용접 거리 조정핀(160)의 연장되는 길이를 조정핀 고정 수단(170)에 의해 조정함으로써, 모재에 따라 적절한 용접 에너지를 인가하여 용접을 수행할 수 있게 된다.

용접 거리를 조정하기 위한 표시부의 구성은 도 4a를 참조한다. 도 4a에는 철에 대한 용접 거리를 나타내는 'ST' 표시 및 눈금과, 구리에 대한 용접 거리를 나타내는 'CU' 표시 및 눈금과, 알루미늄에 대한 용접 거리를 나타내는 'AL' 표시 및 눈금이 도시되어 있다. 따라서, 작업자는 금속에 대한 용접 시, 해당하는 눈금에 맞추어 용접 거리 조정핀(160)의 위치를 조절하고, 용접을 수행할 수 있게 된다.

본 도면에서는 단지 세 가지의 종류 및 눈금을 나타내었지만, 용접 대상물은 세라믹, 플라스틱 등의 다양한 재질일 수 있으며, 필요에 따라 종류 및 눈금의 수 를 증가 또는 감소시킬 수도 있다.

한편, 본 고안에서는, 용접 거리 조정핀(160)에 있어서 모재와 접촉하는 부분에 대한 바람직한 형태를 제안한다. 이러한 형태 중의 첫 번째는, 용접 거리 조정핀(160)에 자유롭게 회전 가능한 볼을 설치하는 것이다. 이러한 형태는 도 4b를 참조한다. 이와 같은 형태는 일반적으로 사용하는 볼펜의 팁 구조와 유사하며, 상세한 구조에 대해서는 별도로 설명하지 않는다. 두 번째 형태는 용접 거리 조정핀(160)에 회전 가능한 롤러를 설치하는 것이다. 이러한 형태는 도 4c를 참조하여 이해할 수 있으며 상세한 설명은 생략한다.

용접 거리 조정핀(160)의 형태는 상술한 볼 또는 롤러를 포함하는 예뿐만 아니라, 단지 용접 거리 조정핀(160)의 단부를 둥글게 연마하는 등의 간단하게 가공될 수도 있다. 즉, 용접 거리 조정핀(160)이 모재의 표면에 접촉하는 상태에서 이동할 때, 용접 거리 조정핀(160)이 모재의 표면에 손상을 입히지 않는 동시에 이동에 의한 마찰력을 감소시킬 수 있는 구성이라면 어떠한 구성을 채용하여도 무방하다.

한편, 본 고안에 따른 레이저 용접 장치(100)는, 모재가 용접 건의 노즐부(140)에 근접하여 배치되었는지의 여부 및 근접하여 배치된 모재의 종류를 감지하기 위한 감지 센서(180)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 감지 센서(180)는 용접 건의 노즐부(140)에 근접한 금속의 존재 여부 및 근접한 거리를 감지할 수 있는 비접촉식 감지 센서일 수 있으나, 용접 거리 조정핀(160)의 일부에 설치되어 용접 거리 조정핀(160)에 접촉되는 피용접물의 존재 및 피용접물의 종류를 감지하는 접촉 식 감지 센서인 것이 더욱 바람직하다. 감지 센서(180)의 설치 위치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 용접 거리 조정핀(160)과 모재가 접촉하는 부분에 설치되는 것이 바람직하다.

피용접물인 모재는 주로 금속인 경우가 많으며, 감지 센서(180)는 금속의 전기적 또는 물리적 특성을 감지하기 위한 센서일 수 있다. 따라서, 감지 센서(180)와 모재와의 접촉에 의해, 모재 표면의 전기 저항과 같은 고유한 특성을 측정함으로써 모재와의 접촉 여부 및 금속 모재의 종류까지도 정확히 감지할 수 있게 된다.

피용접물이 전기적인 부도체인 경우에는 전기 저항 외의 또 다른 물리적 특성을 이용하여 접촉 여부 및 종류를 감지하도록 할 수도 있다.

또한, 감지 센서(180)에서 용접 거리 조정핀(160)과 모재와의 접촉 여부를 감지하고, 이를 전기적인 신호로써 신호 전선(181)을 통해 제어 수단(15) 측으로 출력하여, 제어 수단(15)이 레이저 발진기(10)의 레이저빔 발진 여부를 제어하도록 함으로써, 용접 건(40)으로 공급되는 레이저빔의 차단을 제어할 수 있도록 하는 구성도 가능하다. 이러한 구성에 의하면, 용접 건(40)의 용접 거리 내에 모재가 존재하지 않는 경우(용접 거리 조정핀(160)과 모재가 접촉하지 않은 경우), 용접 건(40)으로부터의 레이저빔의 출사를 중지시킴으로써, 레이저빔에 의해 작업자에게 발생할 수 있는 안전 사고를 미연에 방지할 수 있도록 할 수도 있다.

물론, 감지 센서(180)는 모재와의 접촉에 의해 발생하는 압력을 감지하는 센서 또는 스위치로 이루어질 수도 있다.

또한, 상술한 비접촉식의 감지 센서를 이용하는 경우에, 이러한 비접촉식 감 지 센서는, 용접 거리 조정핀(160)와 모재와 용접 건의 노즐부(140)와의 거리가 소정의 거리, 더욱 상세히는 용접이 최적으로 이루어질 수 있는 거리와 일치하는지를 감지한다. 용접이 최적으로 이루어질 수 있는 거리는 모재의 종류에 따라서, 적절히 조정될 수 있다. 이러한 감지에 의해 제어 수단(15)이 레이저 발진기(10)를 제어할 수 있도록 하여, 작업자의 안전을 확보하고, 양호한 품질의 용접을 수행할 수 있게 된다.

또한, 용접 건(40)에는 보호용 가스로서 아르곤 가스를 공급하기 위한 가스 주입구(141)가 더 설치될 수도 있다.

본 고안은 용접 거리 조정핀에 의해, 작업 대상이 되는 모재와 작업자가 운용하는 용접 건과의 용접 거리를 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 일정한 품질의 용접이 가능하게 된다.

또한, 용접 거리를 모재의 종류에 따라 적절히 조절할 수 있으므로, 용접 품질에 대한 신뢰도가 높다.

또한, 용접 거리 조정핀의 단부와 모재와의 마찰력을 감소시키는 구성에 의해 용접 거리 조정핀 자체 또는 모재의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 감지 센서에 의해 작업자의 안전을 도모할 수 있다.

Claims

레이저 발진기로부터 생성된 레이저빔을 광케이블을 통해 제공받아 노즐부를 통해 출사함으로써 모재를 용접하는 용접 건;

상기 용접 건과 상기 모재 사이의 용접 거리를 일정하게 유지하기 위해 상기 용접 건의 일측으로부터 연장되어 상기 모재에 접촉하는 용접 거리 조정핀; 및

상기 용접 거리 조정핀을 상기 용접 건으로부터 연장되는 길이가 조정가능하게 고정하는 조정핀 고정 수단을 포함하는 레이저 용접 장치로서,

상기 용접 거리 조정핀은 상기 용접 거리를 표시하는 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
삭제
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제1항에 있어서,

상기 용접 거리 조정핀은, 상기 모재와 접촉하여 자유롭게 회전하는 적어도 하나의 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
제1항에 있어서,

상기 용접 거리 조정핀은, 상기 모재와 접촉하여 자유롭게 회전하는 적어도 하나의 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
제1항에 있어서,

상기 용접 거리 조정핀과 상기 모재와의 접촉 여부를 감지하는 감지 센서; 및

상기 감지 센서가 상기 모재의 접촉을 감지한 경우에는 상기 레이저빔을 발진하도록 하고, 상기 모재의 접촉을 감지하지 않은 경우에는 상기 레이저빔을 발진하지 않도록 상기 레이저 발진기를 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
제6항에 있어서,

상기 감지 센서는 금속 감지 센서인 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
제1항에 있어서,

상기 용접 건의 노즐부와 상기 모재가 소정 거리 이내로 접근하였는지의 여부를 감지하는 감지 센서; 및

상기 감지 센서가 상기 모재가 상기 소정 거리 이내로 접근함을 감지한 경우에는 상기 레이저빔을 발진하도록 하고, 그 외의 경우에는 상기 레이저빔을 발진하지 않도록 상기 레이저 발진기를 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
제8항에 있어서,

상기 소정 거리는, 상기 모재의 종류에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.