KR20140065777A - 레이저 옵틱헤드용 에어노즐 - Google Patents

Abstract

레이저 옵틱헤드용 에어노즐이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 에어노즐은 옵틱헤드의 하부에 설치되어 일측에 연결된 에어 공급관을 통하여 공급되는 고압의 에어를 분사하여 용접부로부터 비산되는 스패터를 차단하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐에 있어서, 원형의 링 형상으로 형성되어 상기 옵틱헤드의 하부에 체결되며, 일측 내부의 일정구간에는 연결홀을 통하여 상기 에어 공급관으로부터 고압의 에어를 공급받은 에어공급통로가 형성되고, 상기 에어공급통로를 따라 내주면에는 상기 에어공급통로에 연결되는 에어 분사구가 형성되며, 반대측 내부의 일정구간에는 상기 에어 분사구에 대응하여 에어 관통구가 형성된다.

Description

레이저 옵틱헤드용 에어노즐{AIR NOZZLE FOR LASER OPTIC HEAD}

본 발명은 레이저 옵틱헤드용 에어노즐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저빔을 이용하여 소재의 용접 및 절단 작업시에 발생하는 스패터(Spatter)를 옵틱헤드의 외측으로 불어내어 상기 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 광학계를 보호하기 위한 레이저 옵틱헤드용 에어노즐에 관한 것이다.

최근 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다.

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 레이저빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

이러한 목표 아래, 레이저 용접을 비롯한 레이저빔 응용가공을 실시하기 위한 레이저 장치는 레이저빔의 에너지 밀도를 높여주기 위한 초점렌즈 등의 광학계로 구성되는 옵틱헤드를 구비한다.

상기 옵틱헤드는 가공시 발생하는 가공 부산물인 스패터(비산 불티 및 분진)에 의해 옵틱헤드의 광학부품이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 도 1에서 도시한 바와 같이, 옵틱헤드(1)의 하부에 비산되는 스패터(S)를 차단하도록 에어노즐(3)을 적용하여 고압의 에어를 분사한다.

즉, 종래 레이저 장치는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 레이저빔(LB)이 전달되는 옵틱헤드(1)가 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비되고, 상기 옵틱헤드(1)의 하단에는 상기한 에어노즐(3)이 장착된다.

따라서 상기 옵틱헤드(1)를 통하여 지그(11) 상에 규제된 소재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 실시한다.

이때, 상기 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 상기 옵틱헤드(1)의 광학계 부품(미도시)에 손상을 입히지 않도록 상기 에어노즐(3)에서는 고속의 에어를 분사하여 비산되는 스패터(S)를 외측으로 불어내게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 에어노즐(3)은 용접부(W)를 향하여 고압의 에어를 분사함으로써 용접부(W)에서 수직으로 비산되는 스패터(S)에 대해서는 효과적으로 차단하기는 어려우며, 이로 인해 보호 글라스의 오염이 심각한 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접장치의 옵틱헤드 선단에 장착되어 소재의 용접 및 절단 작업시에 발생하는 스패터(Spatter)에 대하여 옵틱헤드 하부에 에어커튼을 형성하여 스패터가 옵틱헤드의 내부로 유입되는 것을 원천적으로 차단함으로써, 상기 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 보호 글라스 및 광학계를 보호하고, 레이저 용접품질을 향상시키기 위한 레이저 옵틱헤드용 에어노즐을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 옵틱헤드의 하부에 설치되어 일측에 연결된 에어 공급관을 통하여 공급되는 고압의 에어를 분사하여 용접부로부터 비산되는 스패터를 차단하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐에 있어서, 원형의 링 형상으로 형성되어 상기 옵틱헤드의 하부에 체결되며, 일측 내부의 일정구간에는 연결홀을 통하여 상기 에어 공급관으로부터 고압의 에어를 공급받은 에어공급통로가 형성되고, 상기 에어공급통로를 따라 내주면에는 상기 에어공급통로에 연결되는 에어 분사구가 형성되며, 반대측 내부의 일정구간에는 상기 에어 분사구에 대응하여 에어 관통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐을 제공할 수 있다.

또한, 상기 에어 공급관은 커넥터를 통하여 상기 연결홀에 연결될 수 있다.

또한, 상기 에어노즐은 상기 옵틱헤드의 하부에 나사 체결될 수 있다.

또한, 상기 에어공급통로는 상기 에어노즐의 내부를 따라 원형의 홀로 형성될 수 있다.

또한, 상기 에어 분사구는 상기 에어공급통로에 비하여 폭이 좁은 홀로 형성되어, 공급되는 고압의 에어를 상기 에어 관통구를 향하여 분사할 수 있다.

또한, 상기 에어 관통구는 상기 에어 분사구로부터 분사되는 고압의 에어가 그대로 관통하도록 관통홀로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 레이저 용접장치의 옵틱헤드 선단에 장착되는 에어노즐이 소재의 용접 및 절단 작업시에 발생하는 스패터(Spatter)에 대하여 옵틱헤드 하부에 에어커튼을 형성하여 스패터가 옵틱헤드의 내부로 유입되는 것을 원천적으로 차단하게 되며, 이로 인해 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 보호 글라스 및 광학계를 보호하고, 레이저 용접품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접장치의 구성 및 그 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어노즐이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드용 에어노즐의 조립 단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드용 에어노즐의 사용 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 에어노즐이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 옵틱헤드용 에어노즐의 조립 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 에어노즐(3)은 옵틱헤드(1)의 하부에 설치된 상태로, 외부의 에어 공급관(17)과 연결되어 소재(13)의 용접부(W)에서 비산되는 스패터(S)를 차단하도록 수평방향으로 에어를 분사하여 에어커튼을 형성한다.

도 3과 도 4를 참조하면, 이러한 에어노즐(3)은 상기 옵틱헤드(1)의 하부에 보호 글라스(21)를 설치하기 위한 체결링(23)의 하부에 설치된다.

즉, 상기 옵틱헤드(1)의 하부에는 체결단(15)이 형성되고, 상기 체결단(15)에는 보호 글라스(21)가 글라스 프레임(25)을 통하여 배치된 상태로, 체결링(23)이 체결되어 상기 보호 글라스(21)를 설치한다.

이러한 체결링(23)의 하단부에는 본 발명의 실시 예에 따른 에어노즐(3)이 체결된다.

본 발명의 실시 예에 따른 에어노즐(3)은 원형의 링 형상으로 형성되어 상기 체결링(23)의 하부에 나사 체결된다.

이러한 에어노즐(3)은 링 형상의 일측 내부의 일정구간에 연결홀(31)을 통하여 상기 에어 공급관(17)으로부터 고압의 에어를 공급받은 에어공급통로(33)가 형성된다.

또한, 상기 에어공급통로(33)를 따라 내주면에는 상기 에어공급통로(33)에 연결되는 에어 분사구(35)가 형성된다.

여기서, 상기 에어 공급관(17)은 상기 에어노즐(3)의 연결홀(31)에 커넥터(27)를 통하여 분리 및 설치가 가능하도록 연결된다.

또한, 상기 에어노즐(3)은 상기 옵틱헤드(1)의 하부에서, 상기 체결링(23)의 외주면에 형성된 나사부(N)에 나사 체결된다.

또한, 상기 에어공급통로(33)는 상기 에어노즐(3)의 내부를 따라 원형의 홀로 형성되고, 상기 에어 분사구(35)는 상기 에어공급통로(33)에 비하여 폭이 좁은 홀로 형성되어, 공급되는 고압의 에어를 분사하여 상기 옵틱헤드(1)의 하부에 에어커튼(AC)을 형성한다.

한편, 상기 에어노즐(3)의 반대측 내부의 일정구간에는 상기 에어 분사구(35)에 대응하여 에어 관통구(37)가 형성된다.

상기 에어 관통구(37)는 상기 에어 분사구(35)로부터 분사되는 고압의 에어가 그대로 관통하도록 관통홀로 형성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐(3)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상의 소재(13)에 대하여 상기 옵틱헤드(1)로부터 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접작업을 실시하는 중에 상기 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 상기 옵틱헤드(1)의 광학계 부품에 손상을 입히지 않도록 상기 옵틱헤드(1)의 하부에 수평방향으로 에어커튼(AC)을 형성한다.

즉, 상기 에어커튼(AC)은 상기 에어 공급관(17)으로부터 연결홀(31)을 통하여 에어공급통로(33)로 공급된 고압의 에어가 에어 분사구(35)를 통하여 분사되어 반대측 에어 관통구(37)로 배출되면서, 옵틱헤드(1)의 하부에 수평방향의 커튼모양으로 에어층을 형성하여 이루어진다.

이러한 에어커튼(AC)은 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 수직으로 비산되는 스패터(S)에 대해서도 직접적으로 작용하여 옵틱헤드(1) 내부로의 유입을 차단함으로써, 보호 글라스(21)의 오염을 최소화할 수 있다.

한편, 상기한 에어노즐(3)에 의해 에어커튼(AC)으로도 미처 차단되지 않은 채, 옵틱헤드(1) 내부로 유입되는 스패터(S)는 보호 글라스(21)에서 차단하여 옵틱헤드(1)의 광학계 부품 손상을 방지하게 된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1; 옵틱헤드
17: 에어 공급관
21: 보호 글라스
23: 체결링
25: 글라스 프레임
27: 커넥터
31: 연결홀
33: 에어공급통로
35: 에어 분사구
37: 에어 관통구

Claims (6)

1. 옵틱헤드의 하부에 설치되어 일측에 연결된 에어 공급관을 통하여 공급되는 고압의 에어를 분사하여 용접부로부터 비산되는 스패터를 차단하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐에 있어서,
   원형의 링 형상으로 형성되어 상기 옵틱헤드의 하부에 체결되며, 일측 내부의 일정구간에는 연결홀을 통하여 상기 에어 공급관으로부터 고압의 에어를 공급받은 에어공급통로가 형성되고, 상기 에어공급통로를 따라 내주면에는 상기 에어공급통로에 연결되는 에어 분사구가 형성되며, 반대측 내부의 일정구간에는 상기 에어 분사구에 대응하여 에어 관통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐.
2. 제1항에 있어서,
   상기 에어 공급관은
   커넥터를 통하여 상기 연결홀에 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐.
3. 제1항에 있어서,
   상기 에어노즐은
   상기 옵틱헤드의 하부에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐.
4. 제1항에 있어서,
   상기 에어공급통로는
   상기 에어노즐의 내부를 따라 원형의 홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐.
5. 제1항에 있어서,
   상기 에어 분사구는
   상기 에어공급통로에 비하여 폭이 좁은 홀로 형성되어, 공급되는 고압의 에어를 상기 에어 관통구를 향하여 분사하는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 에어노즐.
6. 제1항에 있어서,
   상기 에어 관통구는
   상기 에어 분사구로부터 분사되는 고압의 에어가 그대로 관통하도록 관통홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 욥틱헤드용 에어노즐.

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