KR20180009632A - 레이저 금속코팅장치 - Google Patents

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KR20180009632A
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Abstract

본 발명은 레이저 금속코팅장치에 관한 것으로서, 레이저빔(L)을 조사하는 광학계(미도시)가 내장되는 몸체(B) 하부측에 위치되는 것으로서, 중앙에 레이저빔(B)이 출사되는 출사홀(미도시)이 형성된 경통(10)과; 경통(10)에 설치되는 것으로서, 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제1브라켓경사면(21) 및 그 한쌍의 제1브라켓경사면(21)에 대하여 직각 방향에 위치된 것으로서, 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제2브라켓경사면(22)을 포함하는 브라켓(20)과; 제1브라켓경사면(21)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 장폭 분사하는 제1노즐(30)과; 제2브라켓경사면(22)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제2혼합분말을 장폭 분사하는 제2노즐(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 금속코팅장치{Laser cladding nozzle}
본 발명은 레이저 금속코팅장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓은 영역에서 금속코팅을 진행할 수 있어 대면적의 표면개질면을 구현할 수 있는 레이저 금속코팅장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이저를 이용한 금속코팅은, 레이저빔이 조사되는 영역으로 분말을 분사하여 용융시킴으로써 구현되는 것으로서, 내마모성 및 내식성이 필요한 기계부품에 주로 사용되고 있다. 이러한 금속코팅을 위한 장치는 기본적으로 레이저빔을 조사하기 위한 광학계, 금속성 분말을 공급하는 클래딩 노즐로 구성되며, 이와 관련된 선행기술이 본 출원인이 출원하였던 특허등록번호 10-1058382호에 레이저 금속 코팅장치용 노즐이란 명칭으로 개시되어 있다.
그런데 본 출원인이 출원한 선행기술은, 콘 형태의 바디 내부에 형성된 노즐을 통하여 금속 분말이 분사되는 형태이기 때문에, 금속제품에 코팅되는 코팅층의 단면을 폭이 좁은 원형을 이루며, 이에 따라 대면적의 금속코팅이 요구되는 분야에서는 사용하기가 어려웠다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 금속제품에 넓은 면적의 금속 코팅층을 형성하여 대면적의 표면개질면을 구현할 수 있는 레이저 금속코팅장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 대상 금속제품에 필요에 따라 코팅층의 두께를 달리하거나, 코팅층의 재질을 달리할 수 있어 범용성을 확대시킬 수 있는 레이저 금속코팅장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 금속코팅장치는, 레이저빔(L)을 조사하는 광학계(미도시)가 내장되는 몸체(B) 하부측에 위치되는 것으로서, 중앙에 레이저빔(B)이 출사되는 출사홀(미도시)이 형성된 경통(10); 상기 경통(10)에 설치되는 것으로서, 상기 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제1브라켓경사면(21) 및 그 한쌍의 제1브라켓경사면(21)에 대하여 직각 방향에 위치된 것으로서, 상기 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제2브라켓경사면(22)을 포함하는 브라켓(20); 상기 제1브라켓경사면(21)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 장폭 분사하는 제1노즐(30); 및 상기 제2브라켓경사면(22)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제2혼합분말을 장폭 분사하는 제2노즐(40);를 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 레이저빔(L)의 단면 사이즈를 장폭으로 변환하는 빔변환렌즈(50)를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 장폭의 레이저빔(L)의 방향을 변환시키기 위하여, 그 빔변환렌즈(50)를 수직축을 기준으로 회전시키기 위한 렌즈회전구동부(60)를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1노즐(30)은, 상기 제1브라켓경사면(21)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 제1노즐본체(31)와; 상기 제1노즐본체(31) 내부에 형성된 것으로서, 상기 제1좌,우측 공급채널(32)(33)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 상기 제1혼합분말을 구현하는 제1혼합공간(34)과; 상기 제1혼합공간(34)에서 균질화된 제1혼합분말을 장폭으로 분사하는 제1노즐(35);을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1노즐(35) 내측에 형성된 것으로서, 상기 제1노즐(35)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제1빗살(36)을 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1혼합공간(34)은, 상기 제1브라켓경사면(21)을 기준으로 하였을 때, 상기 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 부분의 제1깊이(D1)가 상기 제1노즐(35)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2) 보다 크도록 하는 제1테이퍼면(34a)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1좌측 공급채널(32)과 제1우측 공급채널(33)은, 상기 제1혼합공간(34)의 중앙측을 향하게 형성된다.
본 발명에 있어서, 상기 제2노즐(40)은, 상기 제2브라켓경사면(22)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 제2노즐본체(41)와; 상기 제2노즐본체(41) 내부에 형성된 것으로서, 상기 제2좌,우측 공급채널(42)(43)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 상기 제2혼합분말을 구현하는 제2혼합공간(44)과; 상기 제2혼합공간(44)에서 균질화된 제2혼합분말을 장폭으로 분사하는 제2노즐(45);을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2노즐(45) 내측에 형성된 것으로서, 상기 제2노즐(45)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제2빗살(46)을 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2혼합공간(44)은, 상기 제2브라켓경사면(22)을 기준으로 하였을 때, 상기 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 부분의 제1깊이(D1')가 상기 제2노즐(45)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2') 보다 크도록 하는 제2테이퍼면(44a)을 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2좌측 공급채널(42)과 제2우측 공급채널(43)은, 상기 제2혼합공간(44)의 중앙측을 향하게 형성된다.
본 발명에 따르면, 제1,2혼합분말을 장폭으로 분사하는 제1,2노즐을 채용함으로서 대상 금속제품에 넓은 면적으로 레이저 클래딩을 수행할 수 있으며, 이에 따라 빠른 시간내에 넓은면적의 금속 코팅층을 형성함으로써 대면적의 표면개질면을 구현할 수 있다.
또한 제1혼합분말과 제2혼합분말을 독립적으로 분사하는 제1노즐과 제2노즐을 채용함으로서, 복잡한 장치세팅을 하지 않고도 대상 금속제품에 형성되는 금속코팅층의 두께를 달리하거나, 금속코팅층의 재질을 달리할 수 있어, 사용 범용성을 확대시킬 수 있다. 더 나아가 제1노즐의 제1노즐과 제2노즐의 제2노즐의 장폭을 달리함으로써, 형상하는 금속코팅층의 폭을 가변할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 금속코팅장치의 사시도,
도 2는 도 1의 경통에 설치된 브라켓을 발췌하여 도시한 정면도,
도 3은 도 2의 브라켓의 제1,2경사면에 조립된 제1,2노즐을 발췌하여 도시한 사시도,
도 4는 도 1의 바디 내부에 레이저빔의 단면 사이즈를 장폭으로 변환하기 위한 빔변환렌즈가 위치되는 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 브라켓에 설치되는 제1노즐의 내부구조를 정면에서 투영하여 도시한 도면,
도 6은 도 5의 제1노즐의 내부구조를 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 6의 제1노즐의 VII-VII' 선을 따른 단면도,
도 8은 도 2의 브라켓에 설치되는 제2노즐의 내부구조를 정면에서 투영하여 도시한 도면,
도 9는 도 8의 제2노즐의 내부구조를 설명하기 위한 도면,
도 10은 도 9의 제2노즐의 X-X' 선을 따른 단면도.
이하, 본 발명에 따른 레이저 금속코팅장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 레이저 금속코팅장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 경통에 설치된 브라켓을 발췌하여 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 브라켓의 제1,2경사면에 조립된 제1,2노즐을 발췌하여 도시한 사시도이며, 도 4는 도 1의 바디 내부에 레이저빔의 단면 사이즈를 장폭으로 변환하기 위한 빔변환렌즈가 위치되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 금속코팅장치는, 레이저빔(L), 예를 들면 980nm 파장의 레이저빔(L)을 조사하는 광학계(미도시)가 내장되는 바디(B) 하부측에 위치되는 것으로서, 중앙에 레이저빔이 출사되는 출사홀이 형성된 경통(10)과; 경통(10)에 설치되는 것으로서, 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제1브라켓경사면(21) 및 그 한쌍의 제1브라켓경사면(21)에 대하여 직각 방향에 위치된 것으로서 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제2브라켓경사면(22)을 포함하는 브라켓(20)과; 제1브라켓경사면(21)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩(laser cladding)을 위한 제1혼합분말을 장폭 분사하는 제1노즐(30)과; 제2브라켓경사면(22)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제2혼합분말을 장폭 분사하는 제2노즐(40)과; 몸체(B) 내부에 설치된 것으로서, 레이저빔(L)의 단면 사이즈를 장폭으로 변환하는 빔변환렌즈(50)와; 장폭의 레이저빔(L)의 방향을 변환시키기 위하여, 그 빔변환렌즈(50)를 수직축을 기준으로 회전시키기 위한 렌즈회전구동부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바디(B) 내부에서는 냉각채널(미도시)이 내장되어 있어, 레이저빔(L)을 조사하는 광학계가 과열되는 것을 방지할 수 있다.
브라켓(20)은 경통(10)의 하부측에 고정된 것으로서 중앙에 레이저빔 레이저빔이 출사되는 출사홀(20a)이 형성되어 있다. 이러한 브라켓(20)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 대칭되는 것으로서 레이저빔(L)이 집속되는 부분을 향하는 경사면을 가지는 2 개의 제1브라켓경사면(21) 및 2 개의 제2브라켓경사면(22)이 형성되며, 각각의 제1브라켓경사면(21)에는 제1노즐(30)이 장착되고, 제2브라켓경사면(22)에는 제2노즐(40)이 장착된다. 이때 제1,2노즐(30)(40)은 제1,2브라켓경사면(21)(22)에 장착되는 구조이므로, 특정 분사각도를 가지는 다른 노즐로의 교체가 가능하다.
브라켓(20)은 바디(B)에 대하여 Z 축 방향으로 승강됨으로써 높낮이가 조절될 수 있다. 이에 따라 대상 금속제품을 두께가 다른 특정 금속제품으로 교체할 경우에도 해당 금속제품과 제1,2노즐(30)(40) 사이의 간격을 용이하게 가변할 수 있다.
빔변환렌즈(50)는 레이저빔(L)의 단면을 장폭으로 변환하기 위한 것으로서, 확산렌즈(50)를 교체함으로써 레이저빔(L)의 빔사이즈를 0.5mm, 1mm, 2mm, 5mm, 10mm, 20mm, 30mm, 40mm, 50mm 폭으로 자유롭게 변경 가능하다. 이러한 빔변환렌즈(50)는 레이저빔(L)의 단면 사이즈를 장폭으로 변환함으로써, 장폭으로 분사되는 제1혼합분말 또는 제2혼합분말을 넓은 면적에서 멜팅시킴으로서 코팅 면적을 크게 할 수 있다. 이러한 빔변환렌즈(50)는 공지의 호모제나이저 렌즈를 사용한다.
이때 빔변환렌즈(50)에 의하여 변환되는 레이저빔(L)의 단면형상은, 제1노즐(30)에서 장폭 분사되는 제1혼합분말의 단면 형상이나, 제2노즐(40)에서 장폭 분사되는 제2혼합분말의 단면 형상과 동일하게 한다.
렌즈회전구동부(60)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 광학계의 전방에 배치된 것으로서 빔변환렌즈(50)를 수직축을 기준으로 회전시킴으로서, 단면이 장폭을 가지는 레이저빔(L)의 방향을 제1방향에서 제2방향으로 변환시킨다. 예를 들면, 제1노즐(30)에서 분사되는 제1혼합분말을 대상 금속제품의 표면에서 멜팅시키고자 할 경우 렌즈회전구동부(60)는 빔변환렌즈(50)를 제1방향으로 배치시키고, 제2노즐(40)에서 분사되는 제2혼합분말을 대상 금속제품의 표면에서 멜팅시키고자 할 경우 렌즈회전구동부(60)는 빔변환렌즈(50)를 제2방향으로 배치시키는 것이다.
도 5는 도 2의 브라켓에 설치되는 제1노즐의 내부구조를 정면에서 투영하여 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 제1노즐의 내부구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 6의 제1노즐의 VII-VII' 선을 따른 단면도이다.
도시된 바와 같이, 제1노즐(30)은 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 하방으로 분사하되 분사 단면이 장폭이 되게 분사한다. 이러한 제1노즐(30)은, 제1브라켓경사면(21)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 제1노즐본체(31)와; 제1노즐본체(31) 내부에 형성된 것으로서, 제1좌,우측 공급채널(32)(33)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 제1혼합분말을 구현하는 제1혼합공간(34)과; 제1혼합공간(34)에서 균질화된 제1혼합분말을 장폭으로 분사하는 제1노즐(35)과; 제1노즐(35) 내측에 형성된 것으로서, 제1노즐(35)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제1빗살(36);을 포함한다.
제1노즐본체(31)의 상부측에 형성된 제1좌,우측 공급채널(32)(33) 각각에는 동일 또는 이종의 분말, 또는 캐리어가스를 각각 공급하는 공급관(미도시)이 연결된다.
제1좌,우측 공급채널(32)(33)로 공급되는 분말의 재질은 레이저 클래딩하기 위한 목적에 따라 다양하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni)등과 같은 금속성 분말, 합금 분말, 세라믹 분말등이 있다. 또한 분말을 이송하기 위한 캐리어가스는 불활성가스로서 예를 들면 질소나 아르곤등이 있다. 즉 제1좌,우측 공급채널(32)(33)은, 캐리어가스에 의하여 이송되는 이종의 분말을 공급하거나, 좌측 공급채널로 분말만 공급하고 우측 공급채널로 캐리어가스를 독립적으로 공급할수도 있다.
제1혼합공간(34)은, 제1좌,우측 공급채널(32)(33)에서 분사되는 동일 또는 이종의 분말 또는 캐리어가스를 균질하게 혼합하여 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 구현한다. 이를 위하여, 제1혼합공간(34)에는 제1브라켓경사면(21)을 기준으로 하였을 때, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 부분의 깊이가 제1노즐(35)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2) 보다 크도록 하는 제1테이퍼면(34a)이 형성된다. 이러한 제1테이퍼면(34a)은 제1노즐(35) 측으로 갈수록 깊이가 작아지므로, 제1좌,우측 공급채널(32)(33) 측에서 공급되는 분말 또는 캐리어가스가 제1노즐(35)로 이송되는 과정에서 균질되게 혼합될 수 있는 것이다.
또한 제1좌측 공급채널(32)과 제1우측 공급채널(33)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1혼합공간(34)의 중앙측을 향하게 형성된다. 이에 따라 제1좌,우측 공급채널(32)(33)로 공급되는 분말은 제1혼합공간(34)에서 보다 균질하게 혼합될 수 있는 것이다.
제1빗살(36)은 제1노즐(35)이 제1혼합분말을 다수개로 구획하여 분사되도록 하며, 이에 따라 장폭방향의 국소영역으로 제1혼합분말을 집속하여 분사할 수 있다. 만약 제1빗살(36)을 형성하지 않을 경우, 제1혼합분말은 장폭방향뿐만 아니라 단폭방향으로도 확산되어 제1혼합분말의 손실량이 많아진다.
상기한 제1노즐(30)의 구조에 의하여, 제1혼합분말이 장폭으로 분사됨에도 불구하고 고르게 혼합된 상태를 유지할 수 있고, 이에 따라 대상 금속제품에 코팅층을 형성할 때 코팅층의 두께를 균질하게 할 수 있다. 이러한 제1노즐(30)에 분사되는 제1혼합분말은 대상 금속제품의 표면에 코팅층을 형성함으로써, 대상 금속제품, 예를 들면 성형장치나 타발장치, 또는 롤러등의 내마모성 및 내식성을 증가시키게 된다.
또한 한쌍의 제1브라켓경사면(21) 각각에 장착된 제1노즐(30) 모두에서 제1혼합분말을 공급할수도 있으나, 한개의 제1노즐에서만 제1혼합분말을 분사할 수 있으며, 이에 따라 분사되는 제1혼합분말의 분사량을 조절할 수 있다.
도 8은 도 2의 브라켓에 설치되는 제2노즐의 내부구조를 정면에서 투영하여 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 제2노즐의 내부구조를 설명하기 위한 도면이며, 도 10은 도 9의 제2노즐의 X-X' 선을 따른 단면도이다.
도시된 바와 같이, 제2노즐(40)은 레이저 클래딩을 위한 제2혼합분말을 하방으로 분사하되 분사 단면이 장폭이 되게 분사한다. 이러한 제2노즐(40)은, 제2브라켓경사면(22)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 제2노즐본체(41)와; 제2노즐본체(41) 내부에 형성된 것으로서, 제2좌,우측 공급채널(42)(43)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 제2혼합분말을 구현하는 제2혼합공간(44)과; 제2혼합공간(44)에서 균질화된 제2혼합분말을 장폭으로 분사하는 제2노즐(45)과; 제2노즐(45) 내측에 형성된 것으로서, 제2노즐(45)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제2빗살(46);을 포함한다.
제2노즐본체(41)의 상부측에 형성된 제2좌,우측 공급채널(42)(43) 각각에는 동일 또는 이종의 분말, 또는 캐리어가스를 각각 공급하는 공급관(미도시)이 연결된다.
제2좌,우측 공급채널(42)(43)로 공급되는 분말의 재질은 레이저 클래딩하기 위한 목적에 따라 다양하게 선택할 수 있으며, 예를 들면 예를 들면 텅스텐(W), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등과 같은 금속성 분말, 합금 분말, 세라믹 분말등이 있다. 또한 분말을 이송하기 위한 캐리어가스는 불활성가스로서 예를 들면 질소나 아르곤등이 있다. 즉 제2좌,우측 공급채널(42)(43)은, 캐리어가스에 의하여 이송되는 이종의 분말을 공급하거나, 좌측 공급채널로 분말만 공급하고 우측 공급채널로 캐리어가스를 독립적으로 공급할 수도 있다.
제2혼합공간(44)은, 제2좌,우측 공급채널(42)(43)에서 분사되는 동일 또는 이종의 분말, 또는 캐리어가스를 균질하게 혼합하여 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 구현한다. 이를 위하여, 제2혼합공간(44)에는 제2브라켓경사면(22)을 기준으로 하였을 때, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 부분의 제1깊이(D1')가 제2노즐(45)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2') 보다 크도록 하는 제2테이퍼면(44a)이 형성된다. 이러한 제2테이퍼면(44a)은 제2노즐(45) 측으로 갈수록 깊이가 작아지므로, 제2좌,우측 공급채널(42)(43) 측에서 공급되는 분말 또는 캐리어가스가 제2노즐(45)로 이송되는 과정에서 균질되게 혼합될 수 있는 것이다.
또한 제2좌측 공급채널(42)과 제2우측 공급채널(43)은, 도 9에 도시된 바와 같이, 제1혼합공간(34)의 중앙측을 향하게 형성된다. 이에 따라 제2좌,우측 공급채널(42)(43)로 공급되는 분말은 제2혼합공간(44)에서 보다 균질하게 혼합될 수 있는 것이다.
제2빗살(46)은 제2노즐(45)이 제2분말을 다수개로 구획하여 분사되도록 하며, 이에 따라 장폭방향의 국소영역으로 제2분말을 집속하여 분사할 수 있다. 만약 제2빗살(46)을 형성하지 않을 경우, 제2혼합분말은 장폭방향뿐만 아니라 단폭방향으로도 확산되어 제1혼합분말의 손실량이 많아진다.
상기한 제2노즐(40)의 구조에 의하여, 제2혼합분말은 장폭으로 분사됨에도 불구하고 고르게 혼합된 상태를 유지할 수 있고. 이에 따라 대상 금속제품에 코팅층을 형성할 때 코팅층의 두께를 균질하게 할 수 있다. 이러한 제1노즐(30)에 분사되는 제2혼합분말은 대상 금속제품의 표면에 코팅층을 형성함으로써, 대상 금속제품, 예를 들면 성형장치나 타발장치, 또는 롤러등의 내마모성 및 내식성을 증가시키게 된다.
또한 한쌍의 제2브라켓경사면(22) 각각에 장착된 제2노즐(40) 모두에서 제1혼합분말을 공급할 수도 있으나, 한개의 제2노즐에서만 제2혼합분말을 분사할 수 있으며, 이에 따라 분사되는 제2혼합분말의 분사량을 조절할 수 있다.
더 나아가 해당 금속제품에서 레이저빔에 의하여 클래딩되는 부분의 온도를 측정하여 대응되는 온도신호를 발생하는 파이로미터(70)를 더 채용할 수 있으며, 이러한 파이로미터(70)에서 발생되는 온도신호에 의하여 클래딩을 위한 설정된 온도를 유지할 수 있도록 레이저빔의 출력을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 제1,2혼합분말을 장폭으로 분사하는 제1,2노즐(30)(40)을 채용함으로서, 대상 금속제품에 넓은 면적으로 레이저 클래딩을 수행할 수 있으며, 이에 따라 빠른 시간내에 넓은면적의 금속 코팅층을 형성함으로써 대면적의 표면개질면을 구현할 수 있다.
또한 제1혼합분말과 제2혼합분말을 독립적으로 분사하는 제1노즐(30)과 제2노즐(40)을 채용함으로서, 복잡한 장치세팅을 하지 않고도 대상 금속제품에 형성되는 금속코팅층의 두께를 달리하거나 금속코팅층의 재질을 달리할 수 있어, 사용 범용성을 확대시킬 수 있다. 더 나아가 제1노즐(30)의 제1노즐(35)과 제2노즐(40)의 제2노즐(45)의 장폭, 예를 들면 제1노즐의 제1노즐(35)의 폭을 20mm 로 하고 제2노즐의 제2노즐의 폭을 5mm 로 함으로써, 형상하고자 하는 금속코팅층의 폭을 가변할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10 ... 경통 20 ... 브라켓
21 ... 제1브라켓경사면 22 ... 제2브라켓경사면
30 ... 제1노즐 31 ... 제1노즐본체
32, 33 ... 제1좌,우측 공급채널 34 ... 제1혼합공간
34a ... 제1테이퍼면 35 ... 제1노즐
36 ... 제1빗살 40 ... 제2노즐
41 ... 제2노즐본체 42, 43 ... 제2좌,우측 공급채널
44 ... 제2혼합공간 44a ... 제2테이퍼면
45 ... 제2노즐 46 ... 제2빗살
50 ... 빔변환렌즈 60 ... 렌즈회전구동부

Claims (11)

  1. 레이저빔(L)을 조사하는 광학계(미도시)가 내장되는 몸체(B) 하부측에 위치되는 것으로서, 중앙에 레이저빔(B)이 출사되는 출사홀(미도시)이 형성된 경통(10);
    상기 경통(10)에 설치되는 것으로서, 상기 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제1브라켓경사면(21) 및 그 한쌍의 제1브라켓경사면(21)에 대하여 직각 방향에 위치된 것으로서, 상기 레이저빔(L)이 집속되는 부분으로 경사면이 형성된 한쌍의 제2브라켓경사면(22)을 포함하는 브라켓(20);
    상기 제1브라켓경사면(21)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제1혼합분말을 장폭 분사하는 제1노즐(30); 및
    상기 제2브라켓경사면(22)에 장착되는 것으로서, 레이저 클래딩을 위한 제2혼합분말을 장폭 분사하는 제2노즐(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 금속코팅장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저빔(L)의 단면 사이즈를 장폭으로 변환하는 빔변환렌즈(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 장폭의 레이저빔(L)의 방향을 변환시키기 위하여, 그 빔변환렌즈(50)를 수직축을 기준으로 회전시키기 위한 렌즈회전구동부(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 금속코팅장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1노즐(30)은,
    상기 제1브라켓경사면(21)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 제1노즐본체(31)와;
    상기 제1노즐본체(31) 내부에 형성된 것으로서, 상기 제1좌,우측 공급채널(32)(33)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 상기 제1혼합분말을 구현하는 제1혼합공간(34)과;
    상기 제1혼합공간(34)에서 균질화된 제1혼합분말을 장폭으로 분사하는 제1노즐(35);을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1노즐(35) 내측에 형성된 것으로서, 상기 제1노즐(35)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제1빗살(36)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1혼합공간(34)은,
    상기 제1브라켓경사면(21)을 기준으로 하였을 때, 상기 제1좌,우측 공급채널(32)(33)이 형성된 부분의 제1깊이(D1)가 상기 제1노즐(35)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2) 보다 크도록 하는 제1테이퍼면(34a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1좌측 공급채널(32)과 제1우측 공급채널(33)은, 상기 제1혼합공간(34)의 중앙측을 향하게 형성된 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2노즐(40)은,
    상기 제2브라켓경사면(22)에 밀착되게 고정되는 것으로서, 상부 일측 및 타측에 각각에 동일 또는 이종의 분말을 공급하는 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 제2노즐본체(41)와;
    상기 제2노즐본체(41) 내부에 형성된 것으로서, 상기 제2좌,우측 공급채널(42)(43)로 공급되는 분말을 균질하게 혼합하여 상기 제2혼합분말을 구현하는 제2혼합공간(44)과;
    상기 제2혼합공간(44)에서 균질화된 제2혼합분말을 장폭으로 분사하는 제2노즐(45);을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2노즐(45) 내측에 형성된 것으로서, 상기 제2노즐(45)을 다수개로 구획하기 위한 다수의 제2빗살(46)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제2혼합공간(44)은,
    상기 제2브라켓경사면(22)을 기준으로 하였을 때, 상기 제2좌,우측 공급채널(42)(43)이 형성된 부분의 제1깊이(D1')가 상기 제2노즐(45)이 형성되는 부분에서의 제2깊이(D2') 보다 크도록 하는 제2테이퍼면(44a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2좌측 공급채널(42)과 제2우측 공급채널(43)은, 상기 제2혼합공간(44)의 중앙측을 향하게 형성된 것을 특징으로 하는 금속코팅장치.
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