KR20200005927A

KR20200005927A - 레이저 용접 장치

Info

Publication number: KR20200005927A
Application number: KR1020180079538A
Authority: KR
Inventors: 김재철; 최병철; 양종훈; 김동현; 이상헌
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-17

Abstract

본 발명은, 광 경로를 절환할 수 있는 레이저 용접 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치는 제1 레이저 빔을 발생시키는 제1 레이저 발생부, 제2 레이저 빔을 발생시키는 제2 레이저 발생부, 제어에 따라 상기 제1 및 제2 레이저 발생부로부터의 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔의 광 경로를 절환하여 단일 출력 경로로 출력하는 광 경로 절환부, 상기 제1 및 제2 레이저 발생부의 레이저 빔 중 정상 상태인 레이저 빔을 선택하여 출력하도록 상기 광 경로 절환부를 제어하는 제어부, 상기 광 경로 절환부로부터 출력된 레이저 빔을 이용하여 용접 대상물을 용접하는 레이저 용접부를 포함할 수 있다.

Description

레이저 용접 장치{LASER WELDING APPARATUS}

본 발명은 레이저 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 용접기(Laser Welder)는 접합하고자 하는 두 물체를 일정간격으로 유지시킨 후 접속성이 강하며 단색광인 레이저 빔(Laser Beam)을 이용하여 직접 접합시키는 특수용접 설비이다.

상술한 레이저 빔을 발생시키는 설비는 고장발생시 장시간의 조치시간이 필요하기 때문에 레이저 발생 설비를 이중화해서 수동으로 교체하여 이 같은 문제를 예방하고 있다.

그러나, 광케이블 교체시간에 따른 설비 장애 시간이 증가하고, 교체 도중 안전사고나 고장이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-1231097호

본 발명의 일 실시예에 따르면, 광 경로를 절환할 수 있는 레이저 용접 장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치는 제1 레이저 빔을 발생시키는 제1 레이저 발생부, 제2 레이저 빔을 발생시키는 제2 레이저 발생부, 제어에 따라 상기 제1 및 제2 레이저 발생부로부터의 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔의 광 경로를 절환하여 단일 출력 경로로 출력하는 광 경로 절환부, 상기 제1 및 제2 레이저 발생부의 레이저 빔 중 정상 상태인 레이저 빔을 선택하여 출력하도록 상기 광 경로 절환부를 제어하는 제어부, 상기 광 경로 절환부로부터 출력된 레이저 빔을 이용하여 용접 대상물을 용접하는 레이저 용접부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 설비 장애 시간을 감소하고, 안전 사고를 예방할 수 있으며, 자재 손상을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환부의 동작을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환부의 동작을 보다 상세하게 나타내는 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치(100)는 제1 레이저 발생부(110), 제2 레이저 발생부(120), 광 경로 절환부(130), 레이저 용접부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

제1 레이저 발생부(110)는 제1 레이저 빔을 발생시킬 수 있고, 제2 레이저 발생부(120)는 제2 레이저 빔을 발생시킬 수 있다.

제1 레이저 발생부(110)로부터의 제1 레이저 빔은 광 케이블을 통해 광 경로 절환부(130)에 전달될 수 있다. 제2 레이저 발생부(120)로부터의 제2 레이저 빔은 광 케이블을 통해 광 경로 절환부(130)에 전달될 수 있다.

광 경로 절환부(130)는 제어부(150)의 제어에 따라 제1 레이저 발생부(110)로부터의 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 발생부(120)로부터의 제2 레이저 빔의 광 경로를 절환하여 레이저 용접부(140)에 전달할 수 있다.

광 경로 절환부(130)로부터의 레이저 빔은 광 케이블을 통해 레이저 용접부(140)에 전달될 수 있다.

제어부(150)는 제1 레이저 발생부(110) 및 제2 레이저 발생부(120) 중 정상적으로 동작하는 레이저 발생부로부터의 레이저 빔이 용접부(140)에 전달되도록 광 경로 절환부(130)를 제어할 수 있다.

광 경로 절환부(130)는 제1 입력부(131), 제2 입력부(132), 셔터부(133) 및 출력부(134)를 포함할 수 있다.

제1 입력부(131)는 제1 레이저 발생부(110)로부터의 제1 레이저 빔을 광 케이블을 통해 입력받으며, 제2 입력부(132)는 제2 레이저 발생부(120)로부터의 제2 레이저 빔을 광 케이블을 통해 입력받을 수 있다.

제1 입력부(131)는 제1 레이저 빔을 집광하여 셔터부(133)에 전달하는 제1 콜리메이션(Collimation) 렌즈를 포함할 수 있고, 제2 입력부(132)는 제2 레이저 빔을 집광하여 셔터부(133)에 전달하는 제2 콜리메이션 렌즈(132a)를 포함할 수 있으며, 출력부(134)는 셔터부(133)에 의해 경로 절환된 레이저 빔을 집광하는 인커플링(incoupling) 렌즈(134a)를 포함할 수 있다.

셔터부(133)는 제어부(150)의 제어에 따라 제1 입력부(131)로부터의 제1 레이저 빔 또는 제2 입력부(132)로부터의 제2 레이저 빔의 광 경로를 절환하여 단일 출력 경로인 출력부(134)로 전달할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 예를 들어, 제1 입력부(131)에 제1 레이저 빔을 제공하던 제1 레이저 발생부(110)가 정상 상태가 아닌 경우, 제어부(150)의 제어에 따라 셔터부(133)의 셔터가 이동해서 광 경로를 절환하여, 제2 입력부(132)로부터 입력되는 제2 레이저 발생부(120)로부터의 제2 레이저 빔이 출력부(134)에 전달되도록 광 경로가 설정될 수 있다. 출력부(134)로부터의 레이저 빔은 레이저 용접부(140)에 전달될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환부의 동작을 개략적으로 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 2와 함께, 도 3을 참조하면, 광 경로 절환부(130)의 셔터부(133)는 제1 셔터(133a), 제2 셔터(133b) 및 서보 모터(133c)를 포함할 수 있다.

서보 모터(133c)는 제어부(150)의 제어에 따라 제1 셔터(133a) 또는 제2 셔터(133b)를 회전시켜 제1 입력부(131)로부터 입력되는 제1 레이저 발생부(110)로부터의 제2 레이저 빔 또는 제2 입력부(132)로부터 입력되는 제2 레이저 발생부(120)로부터의 제2 레이저 빔이 출력부(134)에 전달되도록 광 경로를 절환할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 광 경로 절환부의 동작을 보다 상세하게 나타내는 구성도이다.

도 1 및 도 2와 함께, 도 4를 참조하면, 제1 입력부(131)에 입력되는 제1 레이저 빔은 광 케이블을 통해 전달되고, 광 케이블에서 나온 제1 레이저 빔은 제1 콜리메이션 렌즈(131a)를 통해 집광되어 단방향의 직선 형태로 셔터부(133)에 전달될 수 있다.

셔터부(133)에 의해 반사된 제1 레이저 빔은 출력부(134)로 출력되어 레이저 용접부(140)에 전달될 수 있다. 출력부(134)의 인커플링 렌즈(134a)는 셔터부(133)에 의해 반사된 제1 레이저 빔을 집광하여 레이저 용접부(140)에 전달할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 절환장치에 광케이블을 결합시킨 상태에서 셔터(Shutter)의 오픈 앤 클로우즈(Open/Close)만으로 레이저 빔의 경로를 절환할 수 있게 구성하였으므로 신속성과 안전한 특성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 설비 장애 시간을 감소하고, 안전 사고를 예방할 수 있으며, 자재 손상을 예방할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

100: 레이저 용접 장치
110: 제1 레이저 발생부
120: 제2 레이저 발생부
130: 광 경로 절환부
131: 제1 입력부
131a: 제1 콜리메이션 렌즈
132: 제2 입력부
132a: 제2 콜리메이션 렌즈
133: 셔터부
133a: 제1 셔터
133b: 제2 셔터
133c: 서보 모처
134: 출력부
134a: 인커플링 렌즈
140: 레이저 용접부
150: 제어부

Claims

제1 레이저 빔을 발생시키는 제1 레이저 발생부;
제2 레이저 빔을 발생시키는 제2 레이저 발생부;
제어에 따라 상기 제1 및 제2 레이저 발생부로부터의 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔의 광 경로를 절환하여 단일 출력 경로로 출력하는 광 경로 절환부;
상기 제1 및 제2 레이저 발생부의 레이저 빔 중 정상 상태인 레이저 빔을 선택하여 출력하도록 상기 광 경로 절환부를 제어하는 제어부; 및
상기 광 경로 절환부로부터 출력된 레이저 빔을 이용하여 용접 대상물을 용접하는 레이저 용접부
를 포함하는 레이저 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 광 경로 절환부는
상기 제1 레이저 발생부로부터 상기 제1 레이저 빔을 입력받는 제1 입력부;
상기 제2 레이저 발생부로부터 상기 제2 레이저 빔을 입력받는 제2 입력부;
상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 및 제2 입력부로부터의 레이저 빔을 선택하여 광 경로를 절환하는 셔터부; 및
상기 셔터부로부터의 레이저 빔을 상기 레이저 용접부에 출력하는 출력부
를 포함하는 레이저 용접 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 입력부는 상기 제1 레이저 발생부로부터 입력된 제1 레이저 빔을 집광하여 상기 셔터부에 전달하는 제1 콜리메이션(Collimation) 렌즈를 포함하고,
상기 제2 입력부는 상기 제2 레이저 발생부로부터 입력된 제2 레이저 빔을 집광하여 상기 셔터부에 전달하는 제2 콜리메이션 렌즈를 포함하며,
상기 출력부는 상기 셔터부에 의해 경로 절환된 레이저 빔을 집광하는 인커플링(incoupling) 렌즈를 포함하는 레이저 용접 장치.
제2항에 있어서,
상기 셔터부는
상기 제1 입력부로부터의 상기 제1 레이저 빔을 상기 출력부로 반사시켜 광 경로를 절환하는 제1 셔터;
상기 제2 입력부로부터의 상기 제2 레이저 빔을 상기 출력부로 반사시켜 광 경로를 절환하는 제2 셔터; 및
상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 셔터 또는 상기 제2 셔터를 이동시켜 광 절환 경로를 설정하는 서보 모터
를 포함하는 레이저 용접 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 레이저 발생부는 광케이블을 통해 상기 제1 및 제2 레이저 빔을 광 경로 절환부에 전달하고, 상기 광 경로 절환부는 광케이블을 통해 상기 레이저 용접부에 전달하는 레이저 용접 장치.