KR20150079301A

KR20150079301A - 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛

Info

Publication number: KR20150079301A
Application number: KR1020130169441A
Authority: KR
Inventors: 설현욱; 이문용
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-07-08

Abstract

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛은 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서, 상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 끼움홈; 상기 끼움홈으로 스토퍼 볼의 일부가 돌출되도록 상기 끼움홈에 대응하는 상기 레이저 옵틱헤드의 외주면 상에 설치되는 적어도 2이상의 볼 스토퍼; 하부 중앙에 빔 조사홀이 형성되는 원통 형상으로 형성되어 상단부가 상기 끼움홈에 끼워지며, 상부 외주면을 따라서는 상기 스토퍼 볼에 지지되는 스토퍼 홈이 형성되는 보호 글라스를 포함한다

Description

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛{PROTECTIVE GLASS UNIT FOR LASER OPTIC HEAD}

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.

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 레이저 옵틱헤드를 구비한다.

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.

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.

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.

따라서 상기 레이저 옵틱헤드(1)를 통하여 지그(11) 상의 소재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 실시하게 된다.

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.

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.

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.

본 발명의 실시 예는 하부에 빔 조사홀이 형성된 원통형상의 보호 글라스를 구성하여 옵틱헤드의 하부에 끼움방식으로 장착함으로써, 교환작업이 쉬우며, 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 광학계를 안전하게 보호하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공하고자 한다.

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 끼움홈; 상기 끼움홈으로 스토퍼 볼의 일부가 돌출되도록 상기 끼움홈에 대응하는 상기 레이저 옵틱헤드의 외주면 상에 설치되는 적어도 2이상의 볼 스토퍼; 하부 중앙에 빔 조사홀이 형성되는 원통 형상으로 형성되어 상단부가 상기 끼움홈에 끼워지며, 상부 외주면을 따라서는 상기 스토퍼 볼에 지지되는 스토퍼 홈이 형성되는 보호 글라스를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 상기 볼 스토퍼는 상기 레이저 옵틱헤드의 외주면에 형성된 볼트홀에 체결되는 스토퍼 하우징; 상기 스토퍼 하우징의 내부에 삽입되어 일부가 상기 끼움홈으로 돌출되는 스토퍼 볼; 상기 스토퍼 하우징의 내부에서 상기 스토퍼 볼을 탄성 지지하는 스프링으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스토퍼 홈은 상기 보호 글라스의 상부 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 보호 글라스는 투명한 유리소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 빔 조사홀은 상기 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 하부에 빔 조사홀이 형성된 원통형상의 보호 글라스를 구성하여 옵틱헤드의 하부에 끼움방식으로 장착함으로써, 장착 및 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있으며, 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 옵틱헤드 내부의 광학계를 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 하부에 형성되는 빔 조사홀을 통하여 레이저빔이 조사되어 보호 글라스의 오염에도 불구하고 레이저빔의 출력에 영향을 미치지 않아 일정한 용접품질을 보장할 수 있다.

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.

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 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.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은 볼 스토퍼(21)와 보호 글라스(23)로 구성되어 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에 설치되며, 용접부(W)로부터 비산되는 스패터(S)을 차단하여 내부 글라스(25)의 오염을 방지함과 동시에, 레이저 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 보호한다.

먼저, 상기 레이저 옵틱헤드(1)는 하부 내주면을 따라 단차진 끼움홈(27)이 형성된다.

그리고 상기 볼 스토퍼(21)는 상기 끼움홈(27)으로 스토퍼 볼(21a)의 일부가 돌출되도록 상기 끼움홈(27)에 대응하는 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 외주면 상에 적어도 2개 이상이 설치된다.

즉, 이러한 볼 스토퍼(21)는 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 외주면에 형성된 볼트홀(29)에 스토퍼 하우징(21b)이 체결된다.

또한, 상기 스토퍼 하우징(21b)의 내부에는 스토퍼 볼(21a)이 삽입되어 일부가 상기 끼움홈(27)으로 돌출된 상태를 유지한다.

또한, 상기 스토퍼 하우징(21b)의 내부에는 스프링(21c)이 삽입되어 상기 스토퍼 볼(21a)을 탄성 지지하는 구성을 갖는다.

그리고 도 4를 참조하면, 상기 보호 글라스(23)는 하부 중앙에 빔 조사홀(H)이 형성된 원통 형상의 원통관으로 이루어져 상단부가 상기 끼움홈(27)에 끼워져 설치된다.

이때, 보호 글라스(23)는 상부 외주면을 따라 상기 스토퍼 볼(21a)에 지지되는 스토퍼 홈(31)이 형성된다.

여기서, 상기 스토퍼 홈(31)은 상기 보호 글라스(23)의 상부 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성될 수 있다.

이러한 상기 보호 글라스(23)는 그 재질이 투명한 유리소재로 이루어질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 빔 조사홀(H)은 상기 레이저빔(LB)의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어지는 것이 이상적이다.

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.

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.

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 아래로 당기는 것으로 볼 스토퍼(21)와 간단히 분리할 수 있으며, 교체작업도 레이저 옵틱헤드(1)의 끼움홈(27)에 보호 글라스(23)의 상단부를 밀어 넣는 것으로 간단히 장착 할 수 있다.

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; 레이저 옵틱헤드
20: 보호 글라스 유닛
21: 볼 스토퍼
21a: 스토퍼 볼
21b: 스토퍼 하우징
21c: 스프링
23: 보호 글라스
25: 내부 글라스
27: 끼움홈
29: 볼트홀
31: 스토퍼 홈

Claims

레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서,
상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 끼움홈;
상기 끼움홈으로 스토퍼 볼의 일부가 돌출되도록 상기 끼움홈에 대응하는 상기 레이저 옵틱헤드의 외주면 상에 설치되는 적어도 2이상의 볼 스토퍼;
하부 중앙에 빔 조사홀이 형성되는 원통 형상으로 형성되어 상단부가 상기 끼움홈에 끼워지며, 상부 외주면을 따라서는 상기 스토퍼 볼에 지지되는 스토퍼 홈이 형성되는 보호 글라스;
를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
제1항에 있어서,
상기 볼 스토퍼는
상기 레이저 옵틱헤드의 외주면에 형성된 볼트홀에 체결되는 스토퍼 하우징;
상기 스토퍼 하우징의 내부에 삽입되어 일부가 상기 끼움홈으로 돌출되는 스토퍼 볼;
상기 스토퍼 하우징의 내부에서 상기 스토퍼 볼을 탄성 지지하는 스프링으로 이루어지는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 스토퍼 홈은
상기 보호 글라스의 상부 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성되는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
제1항에 있어서,
상기 보호 글라스는
투명한 유리소재로 이루어지는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
제1항 또는 제4항에 있어서,
상기 빔 조사홀은
상기 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 원형홀로 이루어지는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서,
상기 레이저 옵틱헤드의 하부 내주면을 따라 단차져 형성되는 끼움홈;
상기 레이저 옵틱헤드의 외주면에 형성된 볼트홀에 체결되는 스토퍼 하우징과, 상기 스토퍼 하우징의 내부에 삽입되어 일부가 상기 끼움홈으로 돌출되는 스토퍼 볼과, 상기 스토퍼 하우징의 내부에서 상기 스토퍼 볼을 탄성 지지하는 스프링으로 이루어지는 볼 스토퍼;
원통형의 유리관으로 형성되어 상단부가 상기 끼움홈에 끼워져 설치되고, 하부 중앙에 상기 레이저빔의 초점구간의 직경보다 더 큰 직경의 빔 조사홀이 형성되며, 상부 외주면을 따라서 상기 스토퍼 볼에 지지되는 스토퍼 홈이 형성되는 보호 글라스;
를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
제6항에 있어서,
상기 스토퍼 홈은
상기 보호 글라스의 상부 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성되는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.