KR20190105842A - 길이가변 레이저 스폿용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치는, 레이저빔을 발사하는 레이저헤드를 가진 본체; 상기 본체에 연결되어 상기 레이저빔이 통과되며, 상기 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 가변되도록 부분별로 모듈형으로 형성된 바디유닛; 및 상기 바디유닛의 단부에 연결되어 상기 레이저빔이 통과되며, 피용접물을 가압하여 홀딩하는 홀더유닛;을 포함한다.

Description

길이가변 레이저 스폿용접장치{LENGTH CHANGEABLE TYPE LASER SPOT WELDING APPARATUS}

본 발명은 길이가변 레이저 스폿용접장치로서, 피용접물을 레이저빔으로 스폿용접하는 길이가변 레이저 스폿용접장치에 관한 것이다.

종래의 저항점용접(전기저항 용접)은 전기를 이용하여 상하전극(용접팁) 사이의 모재에 전기를 통하게 하여 접합(용접)하는 구조이다.

그러나, 모재(철)와 모재(철) 사이의 간극이 벌어져 있거나 틈새가 발생하면 전류가 통하지 않아 용접이 되지 않거나 용접 품질을 저하시키는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래의 저항점용접(전기저항 용접)은 상부전극(용접팁)을 가압하여, 벌어져 있거나 틈새가 발생한 모재를 눌러 붙이면서 전기를 통하게 하여 접합(용접)하는 구조로, 상부에 상부전극을 승강하는 전극실린더를 설치하여 용접한다.

한편, 레이저용접은 레이저빔을 이용하여 모재에 홈을 만든 후에 모재를 녹이고 녹은 모재, 즉 철의 쇳물이 만들어진 홈을 메워지는 방식으로 접합(용접)하는 구조이다.

그러나, 레이저용접은 모재와 모재 사이의 간극이 벌어져 있거나 틈새가 발생하면, 벌어진 상태로 용접하므로 용접 품질을 저하시키는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 레이저용접은 여러 개의 클램프를 설치하여 설치된 클램프의 닫힘을 순차적으로 작동하여 모재와 모재 사이의 간극을 순차적으로 밀착시키면서 틈새를 붙이면, 이와 대응되게 레이저빔이 이동하면서 틈새가 붙은 부분에 용접을 실시한다.

이 경우 모재의 간극을 메우기 위하여 클램프를 설치한 고가의 고정장치(지그)를 별도로 설치하여야 한다.

또한, 레이저용접은 모재를 녹이기 위하여 고광도의 빔을 발산하므로, 레이저빔을 직시하는 경우 실명하게 되는 인체에 유해한 안전문제가 발생함에 따라, 이러한 문제를 해결하기 위하여 밀폐된 공간인 안전부스를 설치하여 용접을 실시하여야 한다. 이 경우 국제 규격에 준하여 고가의 안전부스를 설치하여야 한다.

따라서 별도의 고정장치 및 안전부스 추가설치로 인한 비용상승 및 작업성, 생산성 저하 등의 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 새로이 개발된 기술이 저항점용접과 레이저용접을 접목한 레이저 스폿용접이다.

구체적으로, 상기 레이저 스폿용접을 할 수 있는 레이저 스폿용접장치는, 레이저빔에 의해 발산하는 고광도 빛을 차단하는 안전부스로서, 저항점용접장치의 샹크부를 응용하여 구현된 홀더가 구성되며, 또한 저항점용접장치의 고정지그를 응용하여 클램프구조의 클램프암이 구성된다.

그런데, 종래의 레이저 스폿용접장치는 홀더의 구조적인 한계점으로 인하여 레이저빔의 초점거리에 따른 길이변형이 불가능하고, 부품 손상 시 보수관리가 어려운 한계점이 있다.

아울러, 종래의 레이저 스폿용접장치는 레이저용접 시 발생하는 용접흄 및 스패터를 깨끗하게 제거하는 데에 어려운 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0745295호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 길이가 가변되고 보수관리가 편리하며, 용접흄 및 스패터를 깨끗하게 제거하는 길이가변 레이저 스폿용접장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치는, 레이저빔을 발사하는 레이저헤드를 가진 본체; 상기 본체에 연결되어 상기 길이가변 레이저 스폿용접장치의 레이저빔이 통과되며, 상기 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 가변되도록 부분별로 모듈형으로 형성된 바디유닛; 및 상기 바디유닛의 단부에 연결되어 상기 레이저빔이 통과되며, 피용접물을 가압하여 홀딩하는 홀더유닛;을 포함한다.

여기에서, 상기 바디유닛은, 상기 레이저빔이 통과되는 바디중공이 형성되며, 일단부가 상기 본체에 설치된 바디부재; 및 상기 레이저빔이 통과되는 바디연장중공이 형성되며, 모듈형으로서 상기 바디부재의 타단부로부터 적어도 하나 이상이 연결되는 바디연장부재;를 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 바디연장부재는, 일단부가 타단부가 서로 형합되도록 일단부에 바디연장조립홈이 형성되고 타단부에 바디연장조립돌기가 형성되어, 상기 바디연장조립홈에는 다른 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되고, 상기 바디연장조립돌기가 다른 상기 바디연장부재의 바디연장조립홈에 삽입되어 조립될 수 있다.

나아가, 상기 바디부재의 타단부에는, 상기 바디연장부재의 바디연장조립홈에 삽입되어 조립되는 바디조립돌기가 형성되거나, 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되는 바디조립홈이 형성될 수 있다.

한편, 상기 홀더유닛은 상기 바디연장부재로부터 순차적으로 연결된 홀더연장부재와 홀더부재를 구비하며, 상기 홀더연장부재는 일단부에 홀더연장조립홈이 형성되고 타단부에 홀더연장조립돌기가 형성되고, 상기 홀더부재는 일단부에 홀더조립홈이 형성되어, 상기 홀더연장조립홈에는 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되고, 상기 홀더연장조립돌기가 상기 홀더부재의 홀더조립홈에 삽입되어 조립될 수 있다.

여기에서, 상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 일측부에는, 에어흡입기와 연결된 강제에어배출부가 형성될 수 있다.

이때, 상기 강제에어배출부가 형성된 상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 타측부에는, 상기 강제에어배출부 측으로 에어를 분사하는 에어분사부가 형성될 수 있다.

이에 더하여, 상기 에어분사부가 형성된 상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 타측부에는, 상기 레이저빔의 통과방향을 기준으로 상기 에어분사부의 전후측에 에어가 자연배출되는 자연에어배출부가 형성될 수 있다.

한편, 상기 레이저빔이 통과되도록 상기 바디유닛에는 바디홀이 형성되고 상기 홀더유닛에는 상기 바디홀보다 단면적이 작은 홀더홀이 형성되며, 상기 홀더유닛은, 상기 레이저빔이 통과되는 홀더중공이 형성된 홀더부재; 및 상기 바디유닛과 홀더부재를 연결하며, 상기 레이저빔이 통과되는 홀더연장중공이 형성되고, 상기 홀더홀의 내면에 상기 레이저빔이 접촉되는 것을 감지하도록 온도센서가 삽입설치된 홀더연장부재;를 구비하며, 상기 홀더부재와 홀더연장부재가 모듈형으로서 탈착되고, 상기 홀더중공과 홀더연장중공은 서로 연통되어 상기 홀더홀을 이룰 수 있다.

구체적으로, 상기 홀더연장부재는, 상기 온도센서와 연결된 제1 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 제1 케이블이 내부에 배치되는 홀더연장케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며, 상기 홀더연장케이블홈에는 상기 온도센서가 삽입되도록 상기 홀더연장부재의 폭방향으로 센서홈이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 홀더부재는 단부가 상기 피용접물에 면접촉되는 것을 감지하도록 근접센서가 설치되며, 상기 근접센서는 상기 피용접물에 접촉되는 단부면으로부터 길이방향으로 근접센서가 삽입설치되며, 상기 홀더부재는, 상기 단부면으로부터 길이방향으로 상기 근접센서가 삽입되는 센서홀이 형성되고, 상기 근접센서와 연결된 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 제2 케이블이 내부에 배치되는 홀더케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며, 상기 홀더케이블홈이 상기 홀더연장케이블홈과 이어질 수 있다.

또한, 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 바디부재에는 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되고, 상기 바디연장부재에는 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디연장케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며, 상기 홀더케이블홈, 홀더연장케이블홈, 바디연장케이블홈, 및 바디케이블홈은 순차적으로 연통되고 케이블홈커버로 덮혀질 수 있다.

한편, 상기 홀더유닛은, 상기 홀더홀의 단면형상이 원형이고, 상기 피용접물에 접촉되는 단부 측으로 갈수록 테이퍼질 수 있다.

본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치는, 부분별로 모듈형으로 형성된 바디유닛이 구성됨으로써, 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 용이하게 가변될 수 있으며, 나아가 부품 손상 시 보수관리가 원활하면서도 편리할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 에어분사부와 함께 강제에어배출부와 자연에어배출부가 구성됨으로써, 레이저용접 시 발생하는 용접흄 및 스패터를 깨끗하게 제거할 수 있음에 따라, 우수한 용접품질을 구현할 수 있는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 길이가변 레이저 스폿용접장치의 홀딩부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 홀딩부를 나타낸 분해사시도이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 홀딩부를 나타낸 종단면도이다.
도 6 및 도 7은 도 2의 홀딩부에서 바디유닛의 바디부재를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 도 2의 홀딩부에서 바디유닛의 바디연장부재를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11은 도 2의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더부재를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 도 2의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더연장부재를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 도면부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 길이가변 레이저 스폿용접장치의 홀딩부를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 2의 홀딩부를 나타낸 분해사시도이고, 도 4 및 도 5는 도 2의 홀딩부를 나타낸 종단면도이다.

그리고, 도 6 및 도 7은 도 2의 홀딩부에서 바디유닛의 바디부재를 나타낸 도면이고, 도 8 및 도 9는 도 2의 홀딩부에서 바디유닛의 바디연장부재를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치는 본체(10), 홀딩부(100)를 포함한다.

여기에서, 상기 본체(10)는 레이저빔을 발사하는 레이저헤드(14)를 구비하는데, 구체적으로 구동부재(12)가 설치된 베이스프레임(11), 상기 구동부재(12)에 연결되어 구동부재(12)에 의해 승강되는 승강프레임(13), 상기 승강프레임(13)에 설치되어 피용접물에 레이저빔을 발사하는 레이저헤드(14), 상기 베이스프레임(11)에 고정되며 피용접물의 하면을 지지하는 클램프암(15)을 구비할 수 있다.

참고로, 상기 레이저헤드(14)에서 발사되는 레이저빔은 레이저헤드(14) 내의 반사경에 의한 반사각 조절에 의하여 설정된 용접패턴을 따라 이동될 수 있다.

그리고, 상기 홀딩부(100)는 본체(10)에 연결되고 바디유닛(110)과 홀더유닛(120)으로 이루어지는데, 길이가변 레이저 스폿용접장치에서 피용접물이 안착되는 클램프암(15)과 대응되는 부분으로서, 피용접물이 클램프암(15)에 안착되어 지지되면 하강하여 피용접물을 가압하면서 홀딩하는 역할을 수행한다.

여기에서, 상기 바디유닛(110)은 본체(10)에 연결되어 레이저빔이 통과되며, 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 가변되도록 부분별로 모듈형으로 형성될 수 있다.

즉, 상기 바디유닛(110)은 레이저빔이 피용접물에서 포커싱되기 위해 일정 정도의 거리로 나아가는 빔루트를 감싸서 밀폐하기 위한 유닛으로서, 레이점빔의 초점거리에 따라 길이가 가변될 수 있다.

이를 위해 상기 바디유닛(110)은 부분별로 모듈형 구조를 이룸으로써, 각 부분들인 부품들이 서로 용이하게 착탈됨과 동시에 부품들의 갯수에 따라 전체 길이가 변화될 수 있다.

다시 말해, 상기 바디유닛(110)은 레이점빔의 초점거리가 상대적으로 긴 경우에는 상대적으로 많은 갯수의 부품들이 서로 연결되고, 상기 레이저빔의 초점거리가 상대적으로 짧은 경우에는 상대적으로 적은 갯수의 부품들이 서로 연결될 수 있음에 따라, 레이점빔의 초점거리에 대응되게 길이가 원활하면서도 용이하게 가변될 수 있다.

구체적으로, 상기 바디유닛(110)은 바디부재(111)와 바디연장부재(112)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 바디부재(111)는 레이저빔이 통과되는 바디중공(111h)이 형성되며, 일단부에 본체(10)에 설치된다.

참고로, 상기 본체(10)는 길이가변 레이저 스폿용접장치에서 레이저헤드(14)가 장착된 메인부분으로서, 베이스프레임(11), 승강프레임(13), 레이저헤드(14) 등을 포함하는 부분이다. 이때, 상기 승강프레임(13)은 베이스프레임(11)에 승강되게 설치되고, 상기 레이저헤드(14)는 승강프레임(13)에 장착되며, 상기 바디부재(111)는 승강프레임(13)에 연결되어 승강프레임(13)의 승강운동에 연동되어 승강하게 된다.

또한, 상기 바디연장부재(112)는 바디부재(111)의 바디중공(111h)과 연통되어 레이저빔이 통과되는 바디연장중공(112h)이 형성되며, 모듈형으로서 바디부재(111)의 타단부로부터 적어도 하나 이상이 연결된다.

이러한 바디연장부재(112)는 레이점빔의 초점거리에 따라 바디부재(111)에 연결되는 갯수가 달라지게 된다.

즉, 상기 바디연장부재(112)는 상기 레이저빔의 초점거리가 상대적으로 짧은 경우에는 하나가 바디부재(111)에 연결될 수 있고, 레이점빔의 초점거리가 상대적으로 긴 경우에는 복수 개가 바디부재(111)로부터 순차적으로 연결될 수 있음에 따라, 바디유닛(110)의 전체적인 길이가 레이저빔의 초점거리에 따라 가변될 수 있다.

물론, 이때 상기 바디유닛(110)은 레이점빔의 초점거리가 굉장히 짧은 경우에는 바디연장부재(112)는 연결되지 않고, 바디부재(111)만이 본체(10)에 연결되어 사용될 수 있다.

그러면, 바디유닛(110)의 길이가변을 구현하는 바디연장부재(112)에 있어서 복수 개가 서로에 대해 조립되는 조립구조에 대해 살펴보기로 한다.

상기 바디연장부재(112)는 일단부가 타단부가 서로 형합되도록, 일단부에 바디연장조립홈(112b)이 형성되고 타단부에 바디연장조립돌기(112a)가 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 바디연장조립홈(112b)에는 다른 바디연장부재(112)의 바디연장조립돌기(112a)가 삽입되어 조립될 수 있고, 상기 바디연장조립돌기(112a)가 다른 바디연장부재(112)의 바디연장조립홈(112b)에 삽입되어 조립될 수 있다.

이때, 상기 바디연장부재(112)는 사각통 구조를 취함에 따라, 안정적이고 견고한 조립구조를 위해 바람직한 일례로서 도면에 도시된 바와 같이, 일단부의 각 코너부에 바디연장조립돌기(112a)가 형성되고 타단부의 각 코너부에 바디연장조립홈(112b)이 형성될 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 바디연장부재(112)는 일단부와 타단부가 서로 형합되는, 다시 말해 서로 대응되는 형상을 취하는데, 이로 인하여 바디연장부재(112)의 일단부가 다른 바디연장부재(112)의 타단부와 조립되고 바디연장부재(112)의 타단부가 다른 바디연장부재(112)의 일단부와 조립됨으로써, 복수 개의 바디연장부재(112)가 편리하게 서로에 대해 조립 및 분해가 될 수 있고 각각 전후구분 없이 사용되면서 나아가 서로에 대한 연결순서도 상관없이 사용될 수 있는 편리한 모듈형 조립구조를 취할 수 있으며, 나아가 이와 같은 편리한 모듈형 탈착구조로 인하여 부품 손상 시 보수관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.

참고로, 복수 개의 바디연장부재(112)가 서로에 대해 조립 후 볼트부재와 같은 별도의 체결부재로 견고하게 체결됨은 물론이다.

그리고, 상기 바디부재(111)의 타단부에는, 도면에 도시된 바와 같이 바디연장부재(112)의 바디연장조립홈(112b)에 삽입되어 조립되는 바디조립돌기(111a)가 형성되거나, 비록 도면에 도시되지는 않았지만 바디연장부재(112)의 바디연장조립돌기(112a)가 삽입되어 조립되는 바디조립홈이 형성될 수 있는데, 이에 따라 모듈형인 바디연장부재(112)가 바디부재(111)에도 편리하게 조립 및 분해될 수 있다.

나아가, 후술되는 홀더유닛(120)은 바디연장부재(112)로부터 순차적으로 연결된 홀더연장부재(122)와 홀더부재(121)를 구비하는데, 이때 홀더연장부재(122)는 일단부에 홀더연장조립홈(122b)이 형성되고 타단부에 홀더연장조립돌기(122a)가 형성되고, 홀더부재(121)는 일단부에 홀더조립홈(121a)이 형성되어, 홀더연장조립홈(122b)에는 바디연장부재(112)의 바디연장조립돌기(112a)가 삽입되어 조립되고, 홀더연장조립돌기(122a)가 홀더부재(121)의 홀더조립홈(121a)에 삽입되어 조립됨으로써, 홀더유닛(120)의 홀더연장부재(122)와 홀더부재(121)도 바디유닛(110)의 바디연장부재(112)에 편리하면서도 용이하게 조립될 수 있으며, 이와 같은 간편한 탈착구조로 인하여 부품 손상 시 보수관리가 효율적으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 바디부재(111)와 바디연장부재(112) 중 적어도 하나에는 강제에어배출부(113)와 에어분사부(114)가 형성될 수 있다.

피용접물의 레이저용접 시 용접흄과 스패터가 발생하는데, 이때 상기 용접흄은 금속이 용해되어 액상물질로 되고 이것이 가스상 물질로 기화된 후 다시 응축된 고체미립자를 의미하고, 상기 스패터는 용접 중에 비산하는 슬래그나 금속 알갱이를 일컫는다.

이러한 용접흄은 에어에 포함되어 홀더유닛(120)과 바디유닛(110) 내부로 유입되고, 스패터는 용접부위에서 비산되어 홀더유닛(120)과 바디유닛(110) 내부로 유입되는데, 레이저빔이 이러한 용접흄과 스패터에 의해 간섭되어 분산됨으로써 용접효율이 떨어지게 되고, 아울러 레이저헤드(14)에 내장된 고가의 렌즈를 오염 및 손상시킨다.

상기 강제에어배출부(113)는 이와 같은 용접흄과 스패터를 홀더유닛(120)과 바디유닛(110)의 외부로 배출시키고, 아울러 상기 에어분사부(114)는 용접흄과 스패터를 강제에어배출부(113)로 유도함과 동시에 용접흄과 스패터가 레이저헤드(14)의 렌즈까지 이르지 못하도록 차단하는 에어커튼을 구현시킴에 따라, 용접효율을 증대시키고 레이저헤드(14)의 렌즈를 보호할 수 있다.

그러면, 먼저 상기 강제에어배출부(113)에 대해 구조적으로 설명하자면, 상기 강제에어배출부(113)는 바디부재(111)와 바디연장부재(112) 중 적어도 하나의 일측부에 형성되고, 에어흡입기(미도시)와 호스로 연결된 구조를 취한다.

구체적으로, 상기 강제에어배출부(113)는 용접부위로부터 홀더부재(121)의 홀더중공(121h)과 홀더연장부재(122)의 홀더연장중공(122h)을 순차적으로 통과하면서 바디연장부재(112)의 바디연장중공(112h) 및 바디부재(111)의 바디중공(111h)으로 유입되는 용접흄을 배출시키는 배출유로를 구현한다.

이때, 상기 에어흡입기는 비록 도면에 도시되지는 않았지만 강제에어배출부(113)와 연결되어, 강제흡입방식을 통해 용접흄을 빨아들임으로써 레이저빔의 루트 상에 있는 용접흄을 효과적으로 제거시킨다.

또한, 상기 에어분사부(114)는 강제에어배출부(113)가 형성된 바디부재(111)와 바디연장부재(112) 중 적어도 하나의 타측부에 형성되어, 강제에어배출부(113) 측으로 에어를 분사하도록 구성된다.

실질적으로, 상기 강제에어배출부(113)는 에어분사부(114)와 별개로서 독립적으로 바디유닛(110)에 구비될 수 있지만, 이와는 다르게 상기 에어분사부(114)는 강제에어배출부(113)와 한 세트로 구성되어, 바디유닛(110) 내부로 분사된 에어가 에어분사부(114)를 통해 원활하게 바디유닛(110)의 외부로 나갈 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 에어분사부(114)가 형성된 바디부재(111)와 바디연장부재(112) 중 적어도 하나의 타측부에는, 레이저빔의 통과방향을 기준으로 에어분사부(114)의 전후측에서 에어가 자연배출되는 자연에어배출부(115)가 형성될 수 있다.

이러한 자연에어배출부(115)는 홀구조로서, 에어분사부(114)에 의해 형성되는 에어커튼의 전후측에서 발생되는 와류로 인하여, 강제에어배출부(113) 측으로 배출되지 않는 용접흄과 스패터를 자연적으로 배출시키며, 아울러 강제에어배출부(113)와 함께 보조적으로 에어배출기능을 수행하면서, 나아가 강제에어배출부(113)의 일시적인 기능 저하 또는 중단 시 안전수단으로서 에어배출기능을 수행한다.

참고로, 상기 자연에어배출부(115)에는 외부에서 레이저빔이 쉽게 보이지 않게 상하방향으로 개구되도록 차폐부재(115a)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 홀딩부(100)에서 홀더유닛(120)에 대해 도 1 내지 도 5, 도 10 내지 도 13을 참조하여, 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 10 및 도 11은 도 2의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더부재를 나타낸 도면이고, 도 12 및 도 13은 도 2의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더연장부재를 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 상기 홀더유닛(120)은 바디유닛(110)의 단부에 연결되어 피용접물에 접촉되는 부분으로서, 레이저빔이 통과되고 바디유닛(110)의 바디홀(110h)보다 단면적이 작은 홀더홀(120h)이 형성된다.

이러한 홀더유닛(120)은 홀더홀(120h)의 내면에 레이저빔이 접촉되는 것을 감지하도록 온도센서가 내장된다.

구체적으로, 상기 홀더유닛(120)은 홀더부재(121)와 홀더연장부재(122)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 홀더유닛(120)은 레이저빔이 통과되는 홀더중공(121h)이 형성된다.

또한, 상기 홀더연장부재(122)는 바디유닛(110)과 홀더부재(121)를 연결하며, 레이저빔이 통과되는 홀더연장중공(122h)이 형성되며, 온도센서(미도시)가 삽입설치된다.

이때, 상기 홀더부재(121)와 홀더연장부재(122)가 모듈형으로서 탈착되고, 상기 홀더중공(121h)과 홀더연장중공(122h)은 서로 연통되어 홀더홀(120h)을 이룬다.

이와 같이 구성되는 홀더유닛(120)은 홀더연장부재(122)에 온도센서가 설치되는데, 이러한 온도센서는 길이가변 레이저 스폿용접장치의 사용 시 레이저빔이 피용접물에 닿기 전에 홀더유닛(120)의 내면에 접촉되는 이상유무를 파악할 수 있도록, 홀더유닛(120)의 온도를 측정하는 역할을 수행한다.

실질적으로 홀더유닛(120)의 홀더홀(120h)은 바디유닛(110)의 바디홀(110h)보다 단면적이 작게 형성되어 있기 때문에, 레이저빔의 용접티칭 위치가 홀더홀(120h)의 크기를 벗어나게 되면, 홀더홀(120h)의 내면에 레이저빔이 접촉됨에 따라, 레이저용접이 설정된 용접패턴으로 이루어지지 않게 되고, 아울러 후술되는 홀더부재(121)에 장착된 근접센서도 손상될 수 있다.

특히 상기 홀더유닛(120)은 홀더홀(120h)의 단면형상이 원형임에 따라, 홀더홀(120h)의 크기가 종래의 장방형 홀더홀(120h)을 가진 홀더유닛(120)에 비하여 작기 때문에, 홀더유닛(120)의 내면에 레이저빔이 접촉될 가능성이 종래의 홀더유닛(120)에 비하여 상대적으로 높게 된다.

한편, 상기 홀더부재(121)는 피용접물에 접촉되는 단부(121e) 측으로 갈수록 테이퍼진 형상을 취하는데, 단부(121e)가 홀더중공(121h)과 대응되게 작은 크기로 형성됨으로써 실질적으로 온도센서를 설치할 충분한 크기를 지니지 않음에 따라, 홀더연장부재(122)에 온도센서가 설치된다.

이때, 상기 홀더부재(121)는 크게 형성됨으로써 온도센서가 설치될 수도 있지만, 온도센서와 근접센서의 설치를 위한 형상가공이 주물제조가 아니면 어려움에 따라, 홀더유닛(120)이 모듈형 구조로서 홀더부재(121)와 홀더연장부재(122)로 나누어지고 홀더연장부재(122)에 온도센서가 설치되는 것이 바람직하다.

나아가, 상기 홀더유닛(120)은 홀더홀(120h)이 원형을 취하는데, 이는 레이저빔에 의해 피용접물에 형성되는 용접패턴에서 우수한 용접강성을 유지하는 데에 가장 바람직한 원형의 용접패턴, 더욱 바람직하게는 이중 원형 십자형 용접패턴(이중 원형 용접과 함께 이중 원형 내에 십자형으로 용접하는 용접패턴)과 대응되도록 하기 위함이다.

이때, 상기 홀더유닛(120)은 피용접물에 접촉되는 단부 측으로 갈수록 테이퍼진 형상을 취하는데, 특히 단부의 단면상 외형도 홀더홀(120h)이 확대된 구조인 비장방형 구조, 즉 비직사각형 구조(길게 형성된 직사각형 구조와 다르게 원형 또는 도면에 도시된 바와 같은 정사각형 구조)를 취함으로써, 종래의 홀더유닛(120)과 비교하여 단면적 크기를 상당히 줄일 수 있다.

이로 인하여, 상기 홀더유닛(120)의 불필요한 부분을 없애며, 용접스폿 간의 이격거리도 좁혀서 우수한 용접강성을 유지하게 하고, 좁은 용접공간에서도 레이저 스폿용접이 가능하게 하며, 나아가 피용접물의 곡선부위에서도 레이저 스폿용접이 가능하도록 할 수 있다.

한편, 상술된 온도센서가 설치되는 홀더연장부재(122)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 홀더연장부재(122)는 온도센서와 연결된 제1 케이블이 외부에 비배치되도록, 제1 케이블(미도시)이 내부에 배치되는 홀더연장케이블홈(122g)이 측부에 길이방향으로 형성될 수 있다.

아울러, 상기 홀더연장케이블홈(122g)에는 온도센서가 삽입되도록 홀더연장부재(122)의 폭방향으로 센서홈(122s)이 형성될 수 있다.

여기에서, 상기 홀더연장케이블홈(122g)은 상술된 바디연장부재(112)의 바디연장케이블홈(112g), 바디부재(111)의 바디케이블홈(111g)과 순차적으로 연결된 구조를 지님으로써, 제1 케이블이 홀더연장케이블홈(122g)으로부터 바디연장케이블홈(112g)과 바디케이블홈(111g)을 통해 본체(10) 측으로 길게 연장배치됨으로써, 제1 케이블이 홀더연장부재(122), 바디연장부재(112), 및 바디부재(111)의 외부에 비배치됨에 따라, 레이저용접 작업 시 피용접물의 다른 부위 또는 주변의 다른 기기에 간섭되는 작업 상의 불편함과 번거로움이 발생하지 않도록 할 수 있다.

그리고, 상기 홀더연장케이블홈(122g)은 홀더연장부재(122)의 양측면에 각각 형성되고, 두 개의 센서홈(122s)은 홀더연장중공(122h)을 사이에 두고 서로 대칭되게 배치될 수 있다.

더욱 구체적으로, 두 개의 상기 센서홈(122s) 중 하나는 홀더연장부재(122)의 일측면에 형성된 홀더연장케이블홈(122g)으로부터 홀더연장중공(122h)의 일측으로 연장되고, 나머지 하나는 홀더연장부재(122)의 타측면에 형성된 홀더연장케이블홈(122g)으로부터 홀더연장중공(122h)의 타측으로 연장될 수 있다.

이에 따라, 상기 홀더연장부재(122)에서 홀더연장중공(122h)의 내면에 대해 한 방향 부위만이 아닌 일측과 타측 부위에 온도센서가 설치됨으로써, 홀더연장중공(122h)의 임의의 내면 부위에 레이저빔이 접촉되더라도, 온도상승을 신속하면서도 정확하게 감지할 수 있다.

또한, 상기 홀더연장부재(122)에는 홀더홀(120h)로부터 용접흄이 빠지도록, 홀더연장부재(122)에는 홀더연장중공(122h)과 연통된 배기홀(122e)이 길이방향으로 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 배기홀(122e)은 대칭구조로서 홀더연장중공(122h)으로부터 일면측으로 ㄷ자 형상으로 연장되고 타면측으로 역ㄷ자 형상으로 연장되며, 센서홈(122s)을 감싸는 배치구조로 이루질 수 있다.

이러한 배기홀(122e)은 피용접물의 레이저용접 시 발생하는 용접흄을 홀더홀(120h)로부터 최대한 제거하도록 홀더연장중공(122h)으로부터 연통되어 형성되는데, 센서홈(122s)에 간섭되지 않으면서도 최대한 많은 배기공간을 형성시키기 위해 상술된 바와 같은 형상으로 연장되면서 형성된다.

나아가, 이와 같이 구성되는 홀더연장부재(122)는 전후방향이 바뀌거나 좌우방향이 바뀌어 설치될 수 있는 모듈형 구조를 이루게 된다.

한편, 상기 홀더부재(121)는 단부(121e)가 피용접물에 접촉되는 것을 감지하도록 근접센서가 설치될 수 있다.

이러한 근접센서(미도시)는 상기 피용접물에 접촉되는 단부면(121f)으로부터 길이방향으로 삽입설치될 수 있다.

바람직하게, 상기 근접센서는 홀더부재(121)의 단부면(121f)이 피용접물에 완전하게 면접촉되도록, 도면에 도시된 바와 같이 각 코너부에 한 개씩 설치될 수 있다.

참고로, 상기 홀더부재(121)는 근접센서를 위치고정시키도록, 단부(121e)에 볼트와 같이 근접센서를 고정하는 고정부재(미도시)가 삽입체결되는 센서고정홀(121b)이 형성될 수 있다.

구체적으로, 상기 홀더부재(121)는, 단부면(121f)으로부터 길이방향으로 상기 근접센서가 삽입되는 센서홀(121s)이 형성되고, 근접센서와 연결된 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 제2 케이블(미도시)이 내부에 배치되는 홀더케이블홈(121g)이 측부에 길이방향으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 홀더케이블홈(121g)이 홀더연장케이블홈(122g)과 이어지는 구조를 취하게 된다.

이러한 홀더케이블홈(121g)은 홀더연장케이블홈(122g)과 바디연장부재(112)의 바디연장케이블홈(112g), 바디부재(111)의 바디케이블홈(111g)에 순차적으로 연결된 구조를 지님으로써, 제2 케이블이 홀더케이블홈(121g)으로부터 홀더연장케이블홈(122g), 바디연장케이블홈(112g), 및 바디케이블홈(111g)을 통해 본체(10) 측으로 길게 연장배치됨으로써, 제2 케이블이 홀더부재(121), 홀더연장부재(122), 바디연장부재(112), 및 바디부재(111)의 외부에 비배치됨에 따라, 레이저용접 작업 시 피용접물의 다른 부위 또는 주변의 다른 기기에 간섭되는 작업 상의 불편함과 번거로움이 발생하지 않도록 할 수 있다.

다시 말해, 상기 바디유닛(110)은 본체(10)로부터 순차적으로 연결된 바디부재(111)와 바디연장부재(112)를 구비하고, 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 바디부재(111)에는 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디케이블홈(111g)이 측부에 길이방향으로 형성되고, 바디연장부재(112)에는 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디연장케이블홈(112g)이 측부에 길이방향으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 홀더케이블홈(121g), 홀더연장케이블홈(122g), 바디연장케이블홈(112g), 및 바디케이블홈(111g)은 순차적으로 연통되고 케이블홈커버(123)로 덮혀짐으로써, 제1 케이블과 제2 케이블이 장치의 외부에 비배치됨에 따라, 작업 상의 불편함과 번거로움이 발생하지 않도록 할 수 있다.

결과적으로, 상술된 바와 같이 본 발명에 따른 길이가변 레이저 스폿용접장치는, 부분별로 모듈형으로 형성된 바디유닛(110)이 구성됨으로써, 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 용이하게 가변될 수 있으며, 나아가 부품 손상 시 보수관리가 원활하면서도 편리할 수 있다.

또한, 본 발명은 에어분사부(114)와 함께 강제에어배출부(113)와 자연에어배출부(115)가 구성됨으로써, 레이저용접 시 발생하는 용접흄 및 스패터를 깨끗하게 제거할 수 있음에 따라, 우수한 용접품질을 구현할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 본체 11 : 베이스프레임
12 : 구동부재 13 : 승강프레임
14 : 레이저헤드 15 : 클램프암
100 : 홀딩부
110 : 바디유닛 110h : 바디홀
111 : 바디부재 111h : 바디중공
111a : 바디조립돌기 111g : 바디케이블홈
112 : 바디연장부재 112h : 바디연장중공
112a : 바디연장돌기 112b : 바디연장홈
112g : 바디연장케이블홈
113 : 강제에어배출부 114 : 에어분사부
115 : 자연에어배출부 115a : 차폐부재
120 : 홀더유닛 120h : 홀더홀
121 : 홀더부재 121h : 홀더중공
121a : 홀더조립홈 121g : 홀더케이블홈
121s : 센서홀 121e : (홀더부재의)단부
121f : (홀더부재의)단부면 121b : 센서고정홀
122 : 홀더연장부재 122h : 홀더연장중공
122a : 홀더연장조립돌기 122b : 홀더연장조립홈
122e : 배기홀 122g : 홀더연장케이블홈
122s : 센서홈 123 : 케이블홈커버

Claims (13)

1. 레이저빔을 발사하는 레이저헤드를 가진 본체;
   상기 본체에 연결되어 상기 레이저빔이 통과되며, 상기 레이저빔의 초점거리에 따라 길이가 가변되도록 부분별로 모듈형으로 형성된 바디유닛; 및
   상기 바디유닛의 단부에 연결되어 상기 레이저빔이 통과되며, 피용접물을 가압하여 홀딩하는 홀더유닛;
   을 포함하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 바디유닛은,
   상기 레이저빔이 통과되는 바디중공이 형성되며, 일단부가 상기 본체에 설치된 바디부재; 및
   상기 레이저빔이 통과되는 바디연장중공이 형성되며, 모듈형으로서 상기 바디부재의 타단부로부터 적어도 하나 이상이 연결되는 바디연장부재;
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 바디연장부재는, 일단부가 타단부가 서로 형합되도록 일단부에 바디연장조립홈이 형성되고 타단부에 바디연장조립돌기가 형성되어,
   상기 바디연장조립홈에는 다른 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되고, 상기 바디연장조립돌기가 다른 상기 바디연장부재의 바디연장조립홈에 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 바디부재의 타단부에는, 상기 바디연장부재의 바디연장조립홈에 삽입되어 조립되는 바디조립돌기가 형성되거나, 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되는 바디조립홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 홀더유닛은 상기 바디연장부재로부터 순차적으로 연결된 홀더연장부재와 홀더부재를 구비하며,
   상기 홀더연장부재는 일단부에 홀더연장조립홈이 형성되고 타단부에 홀더연장조립돌기가 형성되고, 상기 홀더부재는 일단부에 홀더조립홈이 형성되어,
   상기 홀더연장조립홈에는 상기 바디연장부재의 바디연장조립돌기가 삽입되어 조립되고, 상기 홀더연장조립돌기가 상기 홀더부재의 홀더조립홈에 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
6. 제2항에 있어서,
   상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 일측부에는, 에어흡입기와 연결된 강제에어배출부가 형성된 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 강제에어배출부가 형성된 상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 타측부에는, 상기 강제에어배출부 측으로 에어를 분사하는 에어분사부가 형성된 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 에어분사부가 형성된 상기 바디부재와 바디연장부재 중 적어도 하나의 타측부에는, 상기 레이저빔의 통과방향을 기준으로 상기 에어분사부의 전후측에 에어가 자연배출되는 자연에어배출부가 형성된 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
9. 제2항에 있어서,
   상기 레이저빔이 통과되도록 상기 바디유닛에는 바디홀이 형성되고 상기 홀더유닛에는 상기 바디홀보다 단면적이 작은 홀더홀이 형성되며,
   상기 홀더유닛은,
   상기 레이저빔이 통과되는 홀더중공이 형성된 홀더부재; 및
   상기 바디유닛과 홀더부재를 연결하며, 상기 레이저빔이 통과되는 홀더연장중공이 형성되고, 상기 홀더홀의 내면에 상기 레이저빔이 접촉되는 것을 감지하도록 온도센서가 삽입설치된 홀더연장부재;를 구비하며,
   상기 홀더부재와 홀더연장부재가 모듈형으로서 탈착되고, 상기 홀더중공과 홀더연장중공은 서로 연통되어 상기 홀더홀을 이루는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 홀더연장부재는,
    상기 온도센서와 연결된 제1 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 제1 케이블이 내부에 배치되는 홀더연장케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며,
    상기 홀더연장케이블홈에는 상기 온도센서가 삽입되도록 상기 홀더연장부재의 폭방향으로 센서홈이 형성된 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 홀더부재는 단부가 상기 피용접물에 면접촉되는 것을 감지하도록 근접센서가 설치되며, 상기 근접센서는 상기 피용접물에 접촉되는 단부면으로부터 길이방향으로 근접센서가 삽입설치되며,
    상기 홀더부재는,
    상기 단부면으로부터 길이방향으로 상기 근접센서가 삽입되는 센서홀이 형성되고, 상기 근접센서와 연결된 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 제2 케이블이 내부에 배치되는 홀더케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며,
    상기 홀더케이블홈이 상기 홀더연장케이블홈과 이어지는 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 케이블과 제2 케이블이 외부에 비배치되도록, 상기 바디부재에는 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되고, 상기 바디연장부재에는 상기 제1 케이블과 제2 케이블이 내부에 배치되는 바디연장케이블홈이 측부에 길이방향으로 형성되며,
    상기 홀더케이블홈, 홀더연장케이블홈, 바디연장케이블홈, 및 바디케이블홈은 순차적으로 연통되고 케이블홈커버로 덮혀진 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
    
13. 제9항에 있어서,
    상기 홀더유닛은, 상기 홀더홀의 단면형상이 원형이고, 상기 피용접물에 접촉되는 단부 측으로 갈수록 테이퍼진 것을 특징으로 하는 길이가변 레이저 스폿용접장치.
    

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