KR20100075147A - 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용접기 프레임 하부에 2중 구조의 덕트유닛을 구성하고, 상기 용접지그의 용접위치에 따라 상기 덕트유닛을 구동하여 레이저 용접 시에 발생되는 용접 흄을 강제로 배출하도록 함으로써 용접 대상물의 레이저 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법을 제공한다.

원격 레이저 용접기, 흄 제거장치, 덕트유닛

Description

원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법{A DEVICE OF REMOVING FUME FOR LASER WELDER AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용접기 프레임 하부에 2중 구조의 덕트유닛을 구성하고, 상기 용접지그의 용접위치에 따라 상기 덕트유닛을 구동하여 레이저 용접 시에 발생되는 용접 흄을 강제로 배출하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

최근, 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이며, 이러한 레이저빔의 적용에 있어 요구되는 몇 가지 목표는 레이저빔 에너지 분포의 균일화, 일정한 열처리 온도를 유지할 수 있는 레이저 출력제어, 생산성과 품질을 충족시킬 수 있는 최적 레이저빔의 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

이러한 레이저빔 중에서, CO₂ 레이저빔은 긴 파장 특성으로 인해 광 화이버 를 통한 빔 전송이 불가능하여 Nd:YAG 레이저빔이나 화이버 레이저빔을 이용한 용접장치와는 다르게 프레임 구조를 갖는 원격 레이저 용접기에 적용된다.

즉, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 원격 레이저 용접기(1)는 미도시된 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔(B)이 본체(3) 상의 용접기 프레임(5) 내부에 구성되는 초점 미러(미도시)에 의해 반사되며, 용접지그(7) 상에 클램핑유닛(9)을 통하여 규제된 용접 대상물(10)에 조사되어 용접 대상물(10)을 용접하도록 구성된다.

여기서, 상기 용접지그(7)는 용접 대상물(10)을 규제한 상태로 레일 프레임(11) 상에서 상기 용접기 프레임(5)의 하부에 상기 용접 대상물(10)이 위치될 수 있도록 레일 프레임(11) 상에 가이드 레일(13)을 따라 이동 가능하게 설치된다.

이러한 원격 레이저 용접기(1)는 1000mm 이상의 초점거리를 갖는 광학계를 통하여 레이저빔(B)이 일정한 궤적 내에서 조사되며 또한, 원거리에서 용접이 진행되므로 용접 시에 발생되는 용접 흄(F)에 의해 용접 대상물(10)에 대한 에너지 밀도가 변하는 영향을 받게 된다.

특히, 레이저빔(B)의 조사 영역내에 용접 흄(F)이 다량 발생하는 경우, 이로 인한 에너지 밀도 저하현상으로 용접 불량이 발생하는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 용접기 프레임 하부에 2중 구조의 덕트유닛을 구성하고, 상기 용접지그의 용접위치에 따라 상기 덕트유닛을 구동하여 레이저 용접 시에 발생되는 용접 흄을 강제로 배출하도록 함으로써 용접 대상물의 레이저 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치는 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔이 본체 상의 용접기 프레임 내부에 구성되는 초점 미러에 의해 반사되어 레일 프레임을 따라 이동하는 용접지그 상의 용접 대상물에 조사됨으로써 상기 용접 대상물을 용접하도록 구성되는 원격 레이저 용접기에서,

상기 용접기 프레임의 하부에 설치되어 실린더 구동에 의해 고정덕트에 대하여 가동덕트가 상하로 가동되도록 구성되는 덕트유닛; 상기 고정덕트의 일측과 배기관을 통하여 연결되어 덕트유닛 내부의 용접 흄을 흡입하여 외부로 배출시키는 배출기; 상기 레일 프레임 상의 일측에 구성되어 상기 용접지그가 용접위치에 위치되는 것을 감지하여 그 신호를 제어기로 출력하는 용접지그 위치감지수단을 포함한다.

상기 덕트유닛은 상기 용접기 프레임의 하부에 일체로 고정되는 사각의 고정덕트; 상기 고정덕트의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 사각의 가동덕트; 상기 용접기 프레임의 양측부에 각각 일측이 힌지 연결되고, 상기 가동덕트의 양측 하단에 각각 작동로드를 통하여 힌지 연결되는 양측 덕트 실린더로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 양측 덕트 실린더는 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지며, 제어기가 공압공급라인 상의 일측에 구성되는 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 전후진 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기 용접지그 위치감지수단은 상기 용접기 프레임의 하부에 대응하는 레일 프레임 상의 후방측에 설치구를 통하여 장착되어 상기 용접지그의 전방 중앙에 구성되는 도그블록에 의해 작동하여 그 신호를 제어기로 출력하는 리미트 스위치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기한 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치의 제어방법은 용접지그가 레일 프레임 상에서 용접기 프레임 하부의 용접위치로 진입하였는지는 감지하는 단계; 상기 용접지그가 용접위치로 진입한 경우, 양측 덕트 실린더를 전진 구동시키고 동시에, 배출기를 구동하여 용접작업 시에 발생되는 용접 흄을 배출하는 단계; 원격 레이저 용접공정신호를 수신하여 원격 레이저 용접공정 완료신호가 있는지를 감지하는 단계; 원격 레이저 용접공정 완료이 완료된 경우, 상기 양측 덕트 실린더를 후진 구동시키고 동시에, 상기 배출기를 정지하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치 및 그 제어방법에 의하면, 용접기 프레임 하부에 2중 구조의 덕트유닛을 구성하고, 상기 리미트 스위치의 신호에 따라 용접지그가 용접위치에 위치된 것으로 감지되면, 상기 덕트유닛와 배출기를 구동하여 레이저 용접 시에 발생되는 용접 흄을 외부로 강제 배출하도록 함으로써 레이저빔(B)의 조사 영역내에 용접 흄(F)에 의한 레이저빔의 에너지 밀도를 유지하여 용접 대상물의 레이저 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치가 적용된 원격 레이저 용접기의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치의 제어 구성도이다.

단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어서, 종래 기술의 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

먼저, 본 실시예에 따른 흄 제거장치가 적용되는 원격 레이저 용접기(1)는, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 미도시된 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔(B)이 본체(3) 상의 용접기 프레임(5) 내부에 구성되는 초점 미러(미도시)에 의해 반사되며, 용접지그(7) 상에 클램핑유닛(9)을 통하여 규제된 용접 대상물(10)에 조사되어 용접 대상물(10)을 용접하도록 구성된다.

여기서, 상기 용접지그(7)는 용접 대상물(10)을 규제한 상태로 레일 프레임(11) 상에서 상기 용접기 프레임(5)의 하부에 상기 용접 대상물(10)이 위치될 수 있도록 레일 프레임(11) 상에 가이드 레일(13)을 따라 이동 가능하게 설치된다.

이러한 구성의 원격 레이저 용접기(1)에 적용되는 본 실시예에 따른 흄 제거장치는 상기 용접기 프레임(5)의 하부에 덕트유닛(20)이 설치되는데, 상기 덕트유닛(20)은 덕트 실린더(21)의 구동에 의해 그 고정덕트(23)에 대하여 가동덕트(25)가 상하로 가동되도록 2중 구조로 구성된다.

즉, 상기 덕트유닛(20)은 상기 용접기 프레임(5)의 하부에 일체로 사각의 고정덕트(23)가 고정 설치되고, 상기 고정덕트(23)의 내부에는 역시, 사각의 가동덕트(25)가 슬라이딩 가능하게 삽입되어 설치된다.

또한, 상기 용접기 프레임(5)의 양측부에는 상기 덕트 실린더(21)가 각각 후단이 힌지 연결되고, 그 작동로드(27)의 선단은 상기 가동덕트(25)의 양측 하단에 각각 힌지 연결되어 설치된다.

이러한 양측 덕트 실린더(21)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지며, 제어기(30)가 공압공급라인(31) 상의 일측에 구성되는 솔레노이드 밸브(33)를 제어함으로써 전후진 구동하게 된다.

한편, 상기 고정덕트(23)의 일측과 배기관(35)을 통하여 배출기(37)가 연결된다.

상기 배출기(37)는 제어신호에 따라 구동하는 모터에 의해 작동되어 상기 배기관(35)을 통하여 상기 덕트유닛(20) 내부의 용접 흄을 흡입하여 외부로 배출시키 도록 구성된다.

그리고 상기 레일 프레임(11) 상의 일측에는 상기 용접지그(7)가 용접위치에 위치되는 것을 감지하여 그 신호를 제어기(30)로 출력하는 용접지그 위치감지수단으로, 리미트 스위치(LS)가 구성된다.

즉, 상기 리미트 스위치(LS)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 용접기 프레임(5)의 하부에 대응하는 레일 프레임(11) 상의 후방측에 설치구(41)를 통하여 장착되고, 상기 용접지그(7)의 전방 중앙에 구성되는 도그블록(43)에 의해 작동하여 그 신호를 제어기(30)로 출력하도록 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치의 제어방법은, 도 6과 도 7에서 도시한 바와 같이, 먼저, 제어기(30)는 용접지그(7)가 레일 프레임(11) 상에서 용접기 프레임(5) 하부의 용접위치로 진입하였는지를 감지하게 된다.(S1)

즉, 상기 제어기(30)는 리미트 스위치(LS)의 신호를 지속적으로 검출하게 되며,(S11) 상기 리미트 스위치(LS)의 신호가 입력되면, 용접지그(7)의 용접위치 진입신호가 있는 것으로 판단한다.(S12)

이어서, 상기 용접지그(7)가 용접위치로 진입한 경우, 상기 제어기(30)는 양측 덕트 실린더(21)를 전진 구동시키고 동시에, 배출기(37)를 구동하게 된다.(S2)

이러한 상태로, 원격 레이저 용접공정이 진행되며, 이러한 용접작업 시에 발생되는 용접 흄은 배출기(37)의 작동에 의해 상기 덕트유닛(20) 내부에서 배출관(35)을 통하여 외부로 배출된다.

이러한 원격 레이저 용접공정 중에, 제어기(30)는 원격 레이저 용접공정신호를 수신하여 원격 레이저 용접공정 완료신호가 있는지를 감지한다.(S3)

즉, 제어기(30)는 용접기 컨트롤러(WC)로부터 지속적으로 원격 레이저 용접공정신호를 수신하여(S31), 원격 레이저 용접 공정완료신호가 있는가를 판단하게 된다.(S32)

이때, 상기 원격 레이저 용접공정이 완료된 경우, 상기 제어기(30)는 양측 덕트 실린더(21)를 다시 후진 구동시키고 동시에, 상기 배출기(37)를 정지 제어하게 된다.(S4)

도 1은 일반적인 원격 레이저 용접기의 사시도이다.

도 2는 일반적인 원격 레이저 용접기를 이용한 용접작업 공정도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치가 적용된 원격 레이저 용접기의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치의 제어 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치의 사용 상태도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치의 제어 블록도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 흄 제거장치의 제어 흐름도이다.

Claims (5)

1. 레이저 발진기에서 발생된 레이저빔이 본체 상의 용접기 프레임 내부에 구성되는 초점 미러에 의해 반사되어 레일 프레임을 따라 이동하는 용접지그 상의 용접 대상물에 조사됨으로써 상기 용접 대상물을 용접하도록 구성되는 원격 레이저 용접기에서,

   상기 용접기 프레임의 하부에 설치되어 실린더 구동에 의해 고정덕트에 대하여 가동덕트가 상하로 가동되도록 구성되는 덕트유닛;

   상기 고정덕트의 일측과 배기관을 통하여 연결되어 덕트유닛 내부의 용접 흄을 흡입하여 외부로 배출시키는 배출기;

   상기 레일 프레임 상의 일측에 구성되어 상기 용접지그가 용접위치에 위치되는 것을 감지하여 그 신호를 제어기로 출력하는 용접지그 위치감지수단;을 포함하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치.
2. 제1항에서,

   상기 덕트유닛은

   상기 용접기 프레임의 하부에 일체로 고정되는 사각의 고정덕트;

   상기 고정덕트의 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되는 사각의 가동덕트;

   상기 용접기 프레임의 양측부에 각각 일측이 힌지 연결되고, 상기 가동덕트의 양측 하단에 각각 작동로드를 통하여 힌지 연결되는 양측 덕트 실린더;로 이루 어지는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치.
3. 제1항에서,

   상기 양측 덕트 실린더는

   그 작동압을 공압으로 하는 공압 실린더로 이루어지며, 제어기가 공압공급라인 상의 일측에 구성되는 솔레노이드 밸브를 제어함으로써 전후진 구동하는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치.
4. 제1항에서,

   상기 용접지그 위치감지수단은

   상기 용접기 프레임의 하부에 대응하는 레일 프레임 상의 후방측에 설치구를 통하여 장착되어 상기 용접지그의 전방 중앙에 구성되는 도그블록에 의해 작동하여 그 신호를 제어기로 출력하는 리미트 스위치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치.
5. 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치의 제어방법에 있어서,

   용접지그가 레일 프레임 상에서 용접기 프레임 하부의 용접위치로 진입하였는지는 감지하는 단계;

   상기 용접지그가 용접위치로 진입한 경우, 양측 덕트 실린더를 전진 구동시키고 동시에, 배출기를 구동하여 용접작업 시에 발생되는 용접 흄을 배출하는 단 계;

   원격 레이저 용접공정신호를 수신하여 원격 레이저 용접공정 완료신호가 있는지를 감지하는 단계;

   원격 레이저 용접공정이 완료된 경우, 상기 양측 덕트 실린더를 후진 구동시키고 동시에, 상기 배출기를 정지하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격 레이저 용접기용 흄 제거장치의 제어방법.

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