KR20150079300A - Protective glass unit for laser optic head - Google Patents

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KR20150079300A
KR20150079300A KR1020130169440A KR20130169440A KR20150079300A KR 20150079300 A KR20150079300 A KR 20150079300A KR 1020130169440 A KR1020130169440 A KR 1020130169440A KR 20130169440 A KR20130169440 A KR 20130169440A KR 20150079300 A KR20150079300 A KR 20150079300A
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김영수
이문용
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주식회사 성우하이텍
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Abstract

Disclosed is a protective glass unit for a laser optic head. According to an embodiment of the present invention, the protective glass unit for a laser optic head blocks a spatter which is formed at the bottom of the laser optic head and scatters from a welding unit. The protective glass unit comprises: a screw groove stepped-formed along a lower inner circumference surface of the laser optic head; and cylindrical protective glass in which a beam irradiation hole is formed at the lower center, and which is screw-bound on the screw groove of the laser optic head as the screw unit is formed along an upper outer circumference surface.

Description

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛{PROTECTIVE GLASS UNIT FOR LASER OPTIC HEAD} [0001] PROTECTIVE GLASS UNIT FOR LASER OPTIC HEAD [0002]

본 발명은 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 레이저 옵틱헤드 내부의 광학계를 보호하기 위한 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a protective glass unit for a laser optical head, and more particularly, to a protective glass unit for a laser optical head for protecting an optical system inside a laser optical head from spatter generated during welding and cutting operations Unit.

최근 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다.In recent industrial fields, cutting, welding and heat treatment of metal materials have been applied to laser beams having excellent effects in terms of cost reduction, factory automation and quality improvement.

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. Some of the requirements for the application of such a laser beam include uniformizing the laser beam energy distribution, controlling the laser output to maintain a constant heat treatment temperature, optimizing the laser beam irradiation speed to meet productivity and quality, and maximizing the energy absorption rate .

이러한 목표 아래, 레이저 용접을 비롯한 레이저빔 응용가공을 실시하기 위한 레이저 장치는 레이저빔의 에너지 밀도를 높여주기 위한 초점렌즈 등의 광학계로 구성되는 레이저 옵틱헤드를 구비한다. Under such a goal, a laser apparatus for performing laser beam application processing including laser welding has a laser optical head composed of an optical system such as a focus lens for increasing the energy density of the laser beam.

상기 레이저 옵틱헤드는 가공 시에 발생하는 가공 부산물인 스패터(비산 불티 및 분진)나 흄에 의해 레이저 옵틱헤드의 광학부품이 손상 및 오염되는 것을 방지하기 위하여, 도 1에서 도시한 바와 같이, 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에서 비산되는 스패터(S)를 차단하도록 에어 젯을 형성하는 에어노즐(3)과 함께 보호 글라스(미도시)를 설치하여 사용하고 있다. In order to prevent the optical parts of the laser optical head from being damaged or contaminated by spatter (scattering dust and dust) or fumes which are processing byproducts generated during processing, the laser optical head has a laser (Not shown) together with an air nozzle 3 for forming an air jet to block the spatter S scattered from the lower portion of the optic head 1 are used.

즉, 레이저 용접 장치는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 레이저빔(LB)이 전달되는 레이저 옵틱헤드(1)가 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비되고, 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에는 에어노즐(3)이 장착된다. That is, in the laser welding apparatus, the laser optical head 1 to which the laser beam LB is transmitted from the laser oscillator 5 through the optical fiber is provided at the tip of the arm 9 of the robot 7, 1, the air nozzle 3 is mounted.

그리고 상기 보호 글라스는 서랍식의 카세트를 이용하여 카세트에 보호 글라스를 장착하고 측부에서 끼워 넣거나, 레이저 옵틱헤드(1) 끝단에 나사 체결된 에어노즐(3)을 분리하여 보호 글라스를 상기 에어노즐(3) 내부에 장착한 상태로 다시 에어노즐(3)을 레이저 옵틱헤드(1)에 나사 체결하는 방식으로 설치된다. The protective glass is attached to the cassette with a cassette using a drawer type cassette and is inserted into the side portion of the cassette or the air nozzle 3 screwed to the end of the laser optical head 1 is detached to attach the protective glass to the air nozzle 3 And the air nozzle 3 is screwed to the laser optical head 1 again.

따라서 상기 레이저 옵틱헤드(1)를 통하여 지그(11) 상의 소재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 실시하게 된다.The laser beam LB is irradiated to the welded portion W of the workpiece 13 on the jig 11 through the laser optical head 1 to perform laser welding.

이때, 상기 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 광학계 부품(미도시)에 손상을 입히지 않도록 상기 에어노즐(3)에서는 에어를 고압으로 분사하여 레이저 옵틱헤드(1) 하부에 에어 젯을 형성함으로서 비산되는 스패터(S)를 외측으로 불어내게 되며, 상기 보호 글라스는 미처 불어내지 못한 스패터(S)를 차단하여 레이저 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 직접적으로 보호하게 된다.  At this time, in order to prevent the spatter S generated and scattered from the welding portion W of the material 13 from damaging the optical system component (not shown) of the laser optical head 1, And the spatters S scattered are blown outward by forming an air jet in the lower part of the laser optical head 1. The protective glass blocks the spatters S that have not yet been sputtered, The optical system inside the head 1 is directly protected.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 보호 글라스는 상기 에어노즐(3)을 통하여 형성되는 에어 젯이 용접부(W)에서 수직으로 비산되는 스패터(S)를 효과적으로 차단하기는 어려우며, 이로 인해 보호 글라스의 오염이 심각한 단점이 있다. However, in the conventional protective glass as described above, it is difficult to effectively block the spatter S scattered vertically from the weld portion W by the air jet formed through the air nozzle 3, This has serious drawbacks.

또한, 레이저빔(LB)의 투과율을 항상 최상으로 유지하기 위해 오염된 보호 글라스를 교환하는 경우, 좁은 작업공간 내에서 레이저 옵틱헤드(1)로부터 에어노즐(3)을 분리하여 교환해야 함으로 교환작업이 어려운 단점이 있다. Further, when replacing the contaminated protective glass in order to always maintain the transmittance of the laser beam LB at the best, it is necessary to remove and replace the air nozzle 3 from the laser optical head 1 in a narrow working space, This is a difficult disadvantage.

본 발명의 실시 예는 하부에 빔 조사홀이 형성된 원통형상의 보호 글라스를 구성하여 옵틱헤드의 하부에 나사체결방식으로 장착함으로써, 교환작업이 쉬우며, 보호 글라스의 하부 둘레에 형성되는 스커트부에 의해 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)의 비산을 최대한 차단하여 옵틱헤드 내부의 광학계를 안전하게 보호하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공하고자 한다. In the embodiment of the present invention, a cylindrical protective glass having a beam irradiation hole at its bottom is formed and mounted on the lower part of the optical head by a screw fastening method, so that the replacement work is easy, and by the skirt part formed around the lower part of the protective glass The present invention provides a protective glass unit for a laser optical head that protects the optical system inside the optical head by shielding spatter generated during welding and cutting operations of the material as much as possible.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서, 상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 나사홈; 하부 중앙에 빔 조사홀이 형성되는 원통 형상으로 형성되며, 상부 외주면을 따라 나사부가 형성되어 상기 레이저 옵틱헤드의 나사홈에 나사 체결되는 보호 글라스를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공할 수 있다. According to one or more embodiments of the present invention, a protective glass unit for a laser optical head is provided at a lower portion of a laser optical head and blocks spatter scattered from a welded portion. The protective glass unit includes a screw home; There is provided a protective glass unit for a laser optical head including a protective glass formed in a cylindrical shape having a beam irradiation hole formed at a lower center thereof and having a threaded portion formed along an upper peripheral surface thereof and screwed into a thread groove of the laser optical head have.

또한, 상기 보호 글라스는 하단부 둘레를 따라 스커트부가 일체로 형성될 수 있다.In addition, the skirt portion may be integrally formed along the lower end of the protective glass.

또한, 상기 스커트부는 상기 보호 글라스의 하단부 둘레부터 하측으로 확장되어 형성될 수 있다.The skirt portion may extend downward from the lower end of the protective glass.

또한, 상기 보호 글라스는 투명한 유리소재로 이루어질 수 있다.The protective glass may be made of a transparent glass material.

또한, 상기 빔 조사홀은 상기 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어질 수 있다.The beam irradiation hole may be a circular hole having a diameter larger than a diameter of a focal point of the laser beam.

본 발명의 실시 예는 하부에 빔 조사홀이 형성된 원통형상의 보호 글라스를 구성하여 옵틱헤드의 하부에 나사체결방식으로 장착함으로써, 장착 및 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있으며, 보호 글라스의 하부 둘레에 형성되는 스커트부에 의해 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)의 비산을 최대한 차단하여 옵틱헤드 내부의 광학계를 안전하게 보호할 수 있다. In the embodiment of the present invention, a cylindrical protective glass having a beam irradiation hole at its bottom is formed and mounted on the lower part of the optical head by a screw fastening method, so that mounting and exchanging work can be easily performed. It is possible to safely protect the optical system inside the optical head by blocking scattering of spatter generated at the time of welding and cutting work of the material by the skirt portion as much as possible.

또한, 하부에 형성되는 빔 조사홀을 통하여 레이저빔이 조사되어 보호 글라스의 오염에도 불구하고 레이저빔의 출력에 영향을 미치지 않아 일정한 용접품질을 보장할 수 있다.In addition, the laser beam is irradiated through the beam irradiation hole formed at the lower part, so that the output of the laser beam is not affected in spite of the contamination of the protective glass, thereby ensuring a constant welding quality.

도 1은 일반적인 레이저 용접장치의 구성 및 그 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 조립 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛에 적용되는 보호 글라스의 투영 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛의 사용 상태도이다. Fig. 1 is a diagram showing the construction and use state of a general laser welding apparatus.
FIG. 2 is a configuration diagram of a laser optical head to which a protective glass unit according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is an assembled sectional view of a laser optical head to which a protective glass unit according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a projection perspective view of a protective glass applied to a protective glass unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating a use state of the protection glass unit according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.In order to clearly illustrate the embodiments of the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the entire specification.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 조립 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛에 적용되는 보호 글라스의 투영 사시도이다. 3 is a cross-sectional view of a laser optical head to which a protective glass unit according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the laser optical head according to an embodiment of the present invention. 1 is a projection perspective view of a protective glass applied to a protective glass unit according to an embodiment of the present invention.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은 나사홈(21)과 보호 글라스(23), 및 스커트부(25)로 구성되어 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에 설치되며, 용접부(W)로부터 비산되는 스패터(S)을 차단하여 내부 글라스(29)의 오염을 방지함과 동시에, 레이저 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 보호한다. 2 and 3, a protective glass unit 20 for a laser optical head according to an embodiment of the present invention includes a screw groove 21, a protective glass 23, and a skirt 25, Is provided at the lower portion of the head 1 to block the spatter S scattered from the welding portion W to prevent contamination of the inner glass 29 and to protect the optical system inside the laser optical head 1 .

먼저, 상기 레이저 옵틱헤드(1)는 하부 내주면을 따라 단차진 나사홈(21)이 형성된다. First, the laser optical head 1 is formed with a stepped screw groove 21 along a lower inner circumferential surface.

도 4를 참조하면, 상기 보호 글라스(23)는 하부 중앙에 빔 조사홀(H)이 형성된 원통 형상의 원통관으로 이루어져 상단부가 상기 레이저 옵틱헤드(1)에 설치된다.Referring to FIG. 4, the protective glass 23 is formed of a cylindrical tube having a beam irradiation hole H at a lower center thereof, and an upper end of the tube is installed in the laser optical head 1.

즉, 상기 보호 글라스(23)는 상부 외주면을 따라 나사부(27)가 형성되어 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 나사홈(21)에 나사 체결되어 장착된다. That is, the protective glass 23 is screwed to the thread groove 21 of the laser optical head 1 with a threaded portion 27 formed along the outer peripheral surface thereof.

이러한 보호 글라스(23)는 그 재질이 투명한 유리소재로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The protective glass 23 may be made of a transparent glass material, but is not limited thereto.

또한, 상기 빔 조사홀(H)은 상기 레이저빔(LB)의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어지는 것이 이상적이다.
The beam irradiation hole H is ideally formed of a circular hole having a diameter larger than the diameter of the focal region of the laser beam LB.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상의 소재(13)에 대하여 상기 레이저 옵틱헤드(1)로부터 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접작업을 실시하는 중에 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)를 효과적으로 차단한다. 5, the protective glass unit 20 for a laser optical head having the above-described configuration is configured so that the laser beam from the laser optical head 1 to the weld 13 (W The laser beam LB is applied to the work 13 to effectively block the spatter S generated and scattered from the weld W of the work 13 during the laser welding operation.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛(20)은 보호 글라스(23)의 형상이 원통 형상의 원형관 모양으로 형성되어 불규칙적으로 비산되는 스패터(S)에 전방위로 차단이 가능하며, 이에 따라 레이저 옵틱헤드(1)의 광학계 부품을 손상시키지 않도록 한다. That is, in the protective glass unit 20 according to the embodiment of the present invention, the shape of the protective glass 23 is formed into a cylindrical tube shape, and the spatters S scattered irregularly can be blocked in all directions, The optical system components of the laser optical head 1 are not damaged.

또한, 상기 보호 글라스(23)의 하부 둘레에 형성되는 스커트부(25)에 의해 소재(13)의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(S)의 비산을 최대한 차단하여 공정라인의 작업환경을 개선할 수 있다.The scattering of the spatter S generated during the welding and cutting operation of the work 13 can be blocked by the skirt portion 25 formed around the lower portion of the protective glass 23 as much as possible, Can be improved.

또한, 본 발명의 실시 예 따른 보호 글라스 유닛(20)은 오염된 보호 글라스(23)의 교체 작업 시, 상기 레이저 옵틱헤드(1)에 대하여 보호 글라스(23)를 회전시켜 나사를 푸는 동작으로 간단히 분리할 수 있으며, 교체작업도 레이저 옵틱헤드(1)의 나사홈(21)에 대하여 보호 글라스(23)의 나사부(27)를 체결하여 간단히 장착 할 수 있다. The protective glass unit 20 according to the embodiment of the present invention can be easily operated by rotating the protective glass 23 against the laser optical head 1 and releasing the screw when the contaminated protective glass 23 is replaced And the replacement operation can be easily performed by fastening the threaded portion 27 of the protective glass 23 to the thread groove 21 of the laser optical head 1.

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.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

1; 레이저 옵틱헤드
20: 보호 글라스 유닛
21: 나사홈
23: 보호 글라스
25: 스커트부
27: 나사산
29: 내부 글라스One; Laser Optic Head
20: Protective glass unit
21: Screw groove
23: Protection glass
25: Skirt portion
27: Threaded
29: Interior glass

Claims (7)

레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서,
상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 나사홈;
하부 중앙에 빔 조사홀이 형성되는 원통 형상으로 형성되며, 상부 외주면을 따라 나사부가 형성되어 상기 레이저 옵틱헤드의 나사홈에 나사 체결되는 보호 글라스;
를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.A protective glass unit for a laser optical head, which is disposed at a lower portion of a laser optical head and blocks spatter scattered from a welded portion,
A screw groove formed stepwise along a lower inner circumferential surface of the laser optical head;
A protective glass formed into a cylindrical shape having a beam irradiation hole formed at a lower center thereof and having a threaded portion formed along an upper peripheral surface thereof and screwed into a thread groove of the laser optical head;
And a protective glass unit for the laser optical head. 제1항에 있어서,
상기 보호 글라스는
하단부 둘레를 따라 스커트부가 일체로 형성되는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.The method according to claim 1,
The protective glass
And a skirt portion is integrally formed along the periphery of the lower end portion. 제2항에 있어서,
상기 스커트부는
상기 보호 글라스의 하단부 둘레부터 하측으로 확장되어 형성되는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.3. The method of claim 2,
The skirt portion
Wherein the protective glass unit is extended from a lower end of the protective glass to a lower side thereof. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 보호 글라스는
투명한 유리소재로 이루어지는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.The method according to claim 1 or 2 or 3,
The protective glass
Protective glass unit for laser optical head made of transparent glass material. 제1항 또는 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 빔 조사홀은
상기 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어지는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.The method according to claim 1 or 2 or 3,
The beam-
And a circular hole having a diameter larger than a diameter of the focal section of the laser beam. 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서,
상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 나사홈;
투명한 유리소재로 형성되며, 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어지는 빔 조사홀이 하부 중앙에 형성되어 원통 형상으로 형성되며, 상부 외주면을 따라 나사부가 형성되어 상기 레이저 옵틱헤드의 나사홈에 나사 체결되는 보호 글라스;
상기 보호 글라스의 하단부 둘레를 따라 일체로 형성되는 스커트부;
를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.A protective glass unit for a laser optical head, which is disposed at a lower portion of a laser optical head and blocks spatter scattered from a welded portion,
A screw groove formed stepwise along a lower inner circumferential surface of the laser optical head;
A beam irradiation hole formed in a transparent glass material and having a circular hole with a diameter larger than a diameter of a focal section of the laser beam is formed in a cylindrical shape at a lower center thereof and a threaded portion is formed along the upper peripheral surface, A protective glass screwed into the thread groove;
A skirt integrally formed around the lower end of the protective glass;
And a protective glass unit for the laser optical head. 제6항에 있어서,
상기 스커트부는
상기 보호 글라스의 하단부 둘레부터 하측으로 확장되어 형성되는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.The method according to claim 6,
The skirt portion
Wherein the protective glass unit is extended from a lower end of the protective glass to a lower side thereof.
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