KR20110058158A - A panel gap adjusting device for laser welding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 방지할 수 있도록 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a panel gap correction device for laser welding, and more particularly, to correct the gap between the focus of the laser beam and the welding object by providing an appropriate pressing force on the welding object during laser welding of the welding object through the laser optical head. The present invention relates to a panel gap correction apparatus for laser welding, which can prevent welding defects.
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 레이저 빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다. In recent years, the cutting, welding, and heat treatment of metal materials in the industrial field have tended to apply laser beams having excellent effects in terms of cost reduction, factory automation, and quality improvement. Targets include the uniformity of the laser beam energy distribution, laser power control to maintain a constant heat treatment temperature, optimal laser beam irradiation speed to meet productivity and quality, and maximize energy absorption.
즉, 이러한 목표들이 충족되어 질 때, 제품 개발에 있어 원가절감 및 품질향상의 효과를 기대할 수 있게 되는 것이다.In other words, when these targets are met, cost reduction and quality improvement can be expected in product development.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 옵틱 헤드의 사시도로써, 종래 레이저 가공 시스템은 레이저 발진기(101)로부터 발진된 레이저빔(B)의 스폿 사이즈를 가변 형성하여 용접 대상물인 패널(103)의 용접부에 상기 레이저빔(B)을 조사하는 옵틱 헤드(105)와, 이 옵틱 헤드(105)를 아암(107) 선단에 장착한 상태로 용접패턴을 따라 옵틱 헤드(105)를 거동시키는 로봇(미도시)으로 구성된다. 1 is a perspective view of a laser optical head according to the prior art, in which a laser processing system according to the related art is formed by varying the spot size of the laser beam B oscillated from the laser oscillator 101 to the welding part of the
그러나 상기한 바와 같은 종래 레이저 가공 시스템은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 용접 대상물인 패널(103)간에 들뜸에 의한 갭(G)이 발생하는 경우, 레이저빔(B)의 초점이 정확한 용접부에 위치되지 않아 용접불량의 원인이 되며, 심한 경우에는 용접 대상물에 구멍을 내는 등의 제품불량으로 이어지는 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다. However, in the conventional laser processing system as described above, as shown in Fig. 2, when a gap G due to lifting occurs between the
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 용접 대상물에 대한 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 방지할 수 있도록 하는 레이저 용접용 패널 갭 보정장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, the problem to be solved by the present invention is to focus the laser beam by providing an appropriate pressing force for the welding object, when laser welding the welding object through the laser optical head It is to provide a panel gap correction device for laser welding to correct the gap between the welding target to prevent welding failure.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치는 레이저 발진기와, 레이저 발진기로부터 발진된 레이저빔을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드와, 상기 옵틱 헤드를 장착한 상태로 패널 상의 용접부를 따라 옵틱 헤드를 거동시켜주는 로봇을 포함하는 레이저 가공 시스템에 있어서, The panel gap correction device for laser welding according to the present invention for realizing the technical problem as described above is equipped with a laser oscillator, an optical head for irradiating a laser beam oscillated from the laser oscillator to the welding part, and the optical head mounted thereon. A laser processing system comprising a robot for moving an optical head along a weld on a panel,
중공의 원형관으로 형성되어 상기 옵틱 헤드의 선단에 축방향으로 체결되며, 하단에는 지지단이 형성되는 가이드 관; 내부에는 공간부를 형성하며, 상단에는 삽입홀을 형성하여 상기 가이드 관에 삽입 된 상태로 상하로 안내되는 롤러 하우징;상기 롤러 하우징의 하부 양측에 각각 회전 가능하게 설치된 상태로, 상기 패널 상의 용접부에 구름 접촉하여 가압력을 제공하는 가압롤러; 상기 가이드 관 상에 끼워진 상태로, 상기 롤러 하우징에 탄성 가압력을 제공하는 가압 스프링을 포함한다.A guide tube formed of a hollow circular tube and axially fastened to the front end of the optical head, and having a support end formed at a lower end thereof; A roller housing configured to form a space portion therein, and having an insertion hole formed at an upper end thereof, the roller housing being guided up and down in the state inserted into the guide tube; A pressure roller which contacts and provides a pressing force; And a pressing spring that is provided on the guide tube and provides an elastic pressing force to the roller housing.
상기 가이드 관과 롤러 하우징 사이에는 상기 가이드 관에 대하여 롤러 하우징이 회전방향으로 고정되도록 회전방지수단을 구성하는 것을 특징으로 한다.The anti-rotation means is configured between the guide tube and the roller housing so that the roller housing is fixed in the rotational direction with respect to the guide tube.
여기서, 상기 회전방지수단은 상기 가이드 관의 외주면 일측에 길이방향을 따라 형성되는 가이드 돌기; 상기 롤러 하우징의 상단 삽입홀 일측에 형성되어 상기 가이드 돌기가 삽입되는 가이드 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the rotation preventing means is a guide protrusion formed along the longitudinal direction on one side of the outer peripheral surface of the guide tube; It is formed on one side of the upper insertion hole of the roller housing, characterized in that consisting of a guide groove into which the guide projection is inserted.
상기 롤러 하우징은 상단에 상기 삽입홀이 형성되며, 상기 삽입홀 둘레면으로 상기 가이드 관의 지지단에 지지되는 걸림단을 형성하는 삽입부; 상기 삽입부와 일체로 형성되며, 하부 양 내측에는 상기 가압롤러가 회전 가능하게 설치되는 롤러홈이 형성되는 사각의 롤러 설치부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The roller housing has an insertion hole formed at an upper end thereof, and an insertion part defining a locking end supported by the support end of the guide tube to the insertion hole circumferential surface; It is formed integrally with the insertion portion, characterized in that consisting of a square roller installation portion is formed in the lower both inner side the roller groove in which the pressure roller is rotatably installed.
상기 가압롤러는 상기 롤러 설치부의 양측 롤러홈에 각각 삽입되어 하부로 일부 돌출된 상태로, 회전핀과 핀너트에 의해 롤러 하우징에 그 중심이 체결되어 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.The pressing rollers are inserted into both roller grooves of the roller mounting part, respectively, and protrude downwardly, and the center of the pressure roller is rotatably installed by the rotation pin and the pin nut in the roller housing.
상기 가압롤러는 그 소재가 우레탄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The pressure roller is characterized in that the material is made of a urethane material.
상기 가압 스프링은 상기 가이드 관에 삽입된 상태로, 상단이 상기 옵틱헤드의 하부에 지지되고, 하단이 상기 롤러 하우징의 상단에 지지되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The pressure spring is inserted into the guide tube, the upper end is supported on the lower portion of the optical head, the lower end is characterized in that consisting of a coil spring supported on the upper end of the roller housing.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 용접용 패널 갭 보정장치에 의하면, 레이저 옵틱 헤드를 통하여 용접 대상물의 레이저 용접 시, 양측 가압롤러가 용접 대상물의 용접부 양측에 구름 접촉된 상태로, 가압 스프링의 적정 가압력을 제공하여 레이저빔의 초점 및 용접 대상물간의 갭을 보정하여 용접불량을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the panel gap compensator for laser welding according to the present invention, when the laser welding of the welding object through the laser optical head, both pressure rollers are in contact with both sides of the welding portion of the welding object, and the pressure spring is appropriately adjusted. By providing a pressing force, the gap between the focus of the laser beam and the welding object is corrected, thereby preventing the welding defect in advance.
이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the preferred configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치가 적용된 레이저 옵틱 헤드의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태 단면도이다.3 is a perspective view of a laser optical head to which a panel gap correction device is applied according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is an exploded perspective view of a panel gap correction device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an embodiment of the present invention. Sectional view of the panel gap compensator according to the state of use.
본 실시예에에 따른 패널 갭 보정장치(10)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 레이저 가공 시스템의 옵틱 헤드(5) 하부에 구성되어 용접 대상물인 패널(3)에 적정 가압력을 제공하여 패널(3)의 들뜸을 방지하며, 레이저빔(B)의 초점을 일정하게 유지시켜 준다. As shown in FIG. 3, the panel
본 실시예에 따른 패널 갭 보정장치(10)가 적용되는 레이저 가공 시스템은 레이저 발진기(1)에 발진된 레이저빔(B)을 용접부에 조사하는 옵틱 헤드(5)가 용접부를 따라 거동되도록 로봇(7)의 아암 선단에 장착되어 이루어진다. In the laser processing system to which the panel
이러한 레이저 가공 시스템에서 본 발명의 패널 갭 보정장치(10)의 구성은, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 먼저, 상기 중공의 원형관으로 형성되는 가이드 관(11)이 구비된다. The structure of the panel
상기 가이드 관(11)은 그 상부 내주면에 나사부(N)를 형성하여 상기 옵틱 헤 드(5)의 선단에 축방향으로 나사 체결되며, 하단에는 외측으로 연장되는 지지단(13)이 형성된다. The
그리고 상기 가이드 관(11)에는 롤러 하우징(15)이 설치되는데, 상기 롤러 하우징(15)은 그 내부에 공간부를 형성하며, 상단에는 삽입홀(17)을 형성하여 상기 가이드 관(11)에 삽입된 상태로 상하로 안내된다. In addition, a
이러한 롤러 하우징(15)은 상단에 상기 삽입홀(17)이 형성되며, 상기 삽입홀(17) 둘레면으로 상기 가이드 관(11)의 지지단(13)에 지지되는 걸림단(19)을 형성하는 삽입부(21)가 구성되고, 상기 삽입부(21)와 일체로 하부에 사각의 롤러 설치부(23)를 형성한다.The
상기 롤러 설치부(23)에는 그 하부 양 내측에 롤러홈(25)이 형성되어 가압롤러(27)가 각각 회전 가능하게 설치된다. The
상기 가압롤러(27)는 상기 롤러 하우징(15)의 롤러 설치부(23) 하부 양측에 형성되는 롤러홈(25)에 각각 회전 가능하게 설치된 상태로, 상기 패널(3) 상의 용접부에 구름 접촉하여 가압력을 제공한다.The
즉, 상기 가압롤러(27)는 상기 롤러 설치부(23)의 양측 롤러홈(25)에 각각 삽입되어 하부로 일부 돌출된 상태로, 회전핀(29)과 핀너트(31)에 의해 롤러 하우징(23)에 그 중심이 체결되어 회전 가능하게 설치된다. That is, the
이러한 가압롤러(27)는 그 소재가 우레탄 소재로 이루어져 패널(3)의 용접부에 구름 접촉된 상태로, 패널면에 스크래치 등의 흠집이 발생되지 않도록 한다.The
그리고 상기 가이드 관(11)에는 가압 스프링(33)이 끼워진 상태로, 상기 롤 러 하우징(15)에 탄성 가압력을 제공한다.In addition, the
즉, 상기 가압 스프링(33)은 상기 가이드 관(11)에 삽입된 상태로, 상단이 상기 옵틱헤드(5)의 하부에 지지되고, 하단이 상기 롤러 하우징(15) 상단의 걸림단(19) 상면에 지지되는 코일 스프링으로 이루어진다.That is, the
한편, 상기 가이드 관(11)과 롤러 하우징(15) 사이에는 상기 가이드 관(11)에 대하여 롤러 하우징(15)이 회전방향으로 고정되도록 회전방지수단을 구성한다.On the other hand, between the
즉, 상기 회전방지수단은 상기 가이드 관(11)의 외주면 일측에 길이방향을 따라 형성되는 가이드 돌기(35)와 상기 롤러 하우징(15)의 상단 삽입홀(17) 일측에 형성되어 상기 가이드 돌기(35)가 삽입되는 가이드 홈(37)으로 이루어진다. That is, the rotation preventing means is formed on one side of the
따라서 상기한 바와 같은 구성의 패널 갭 보정장치(10)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 옵틱 헤드(5)와 함께, 패널(3)의 용접부를 따라 이동하면서, 상기 용접부의 양 측방에 양측 가압롤러(27)가 적정 가압력으로 가압하여 상기 패널(3) 사이가 벌어지는 것을 방지하게 된다. Therefore, as shown in FIG. 5, the panel
이러한 패널 갭 보정장치(10)의 작동을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에서와 같이, 로봇 거동과 함께 레이저 옵틱 헤드(5)가 레이저 용접을 위하여 레이저빔(B)을 조사하는 경우, 양측 가압롤러(27)가 상부 패널(3) 상의 용접부 양측방에 접촉 상태로 가압 스프링(33)의 적정 가압력을 제공하여, 도 5에서와 같이, 양 패널(3)간에 갭(G)을 없애주게 된다. Looking at the operation of the panel
이로써, 용접 대상물인 패널(3)의 용접부에 레이저빔(B)의 초점위치가 정확하게 모재에 닿도록 해주며 이로써 용접불량을 방지할 수 있게 되는 것이다. As a result, the focal position of the laser beam B is precisely in contact with the base material at the welded portion of the
이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. In the above, the present invention has been described with reference to the presently considered embodiments, but the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments. Rather, it should be construed as including all modifications of the range which are easily changed by those skilled in the art from the above-described embodiment of the present invention and considered equivalent.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 옵틱 헤드의 사시도이다.1 is a perspective view of a laser optical head according to the prior art.
도 2는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 레이저 옵틱 헤드의 사용 상태도이다. 2 is a state diagram of use of the laser optical head for explaining the problems of the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치가 적용된 레이저 옵틱 헤드의 사시도이다. 3 is a perspective view of a laser optical head to which a panel gap correction device is applied according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 분해 사시도이다. 4 is an exploded perspective view of the panel gap correction apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 패널 갭 보정장치의 사용 상태 단면도이다. 5 is a cross-sectional view illustrating a state of use of the panel gap correction apparatus according to the embodiment of the present invention.
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