KR20200050918A - 레이저 스폿용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 구동부재가 설치된 베이스프레임; 상기 구동부재에 연결되어, 상기 구동부재에 의해 승강되는 승강프레임; 상기 승강프레임에 설치되며, 피용접물에 레이저빔을 발사하는 레이저헤드; 상기 레이저빔이 중공을 통과하도록 상기 승강프레임에 연결되며, 상기 피용접물의 상면을 압박하여 홀딩하는 홀딩부; 및 상기 피용접물의 하면을 지지하며, 상기 베이스프레임에 착탈되도록 구성되는 클램프암;을 포함한다.

Description

레이저 스폿용접장치{LASER SPOT WELDING APPARATUS}

본 발명은 레이저 스폿용접장치로서, 피용접물을 레이저빔으로 스폿용접하는 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 홀딩부가 구성되며, 또한 저항점용접장치의 고정지그를 응용하여 클램프구조의 클램프암이 구성된다.

그런데, 종래의 용접건(welding gun) 구조의 레이저 스폿용접장치는, 폐구조를 가진 피용접물을 용접하기 위해 피용접물에 간섭되는 클램프암을 분리하기 어려운 단점이 있다. 즉, 종래의 레이저 스폿용접장치는 실린더장치를 구비한 클램프암을 분리하기에는 고중량 및 해체구조 측면에 있어서 상당히 어려운 단점을 가진다.

한편, 종래의 레이저 스폿용접장치는 레이저 광학렌즈에 레이저 용접가스와 용접 이물질에 의한 오염이 발생하게 되어, 고정밀이 요구되는 레이저 광학렌즈에 초점이상이 생김에 따라 레이저 용접불량이 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0745295호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 폐구조를 가진 피용접물을 용이하게 용접할 수 있고, 레이저 광학렌즈가 오염되는 것을 차단하여 레이저 용접불량을 방지하는 레이저 스폿용접장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 스폿용접장치는, 구동부재가 설치된 베이스프레임; 상기 구동부재에 연결되어, 상기 구동부재에 의해 승강되는 승강프레임; 상기 승강프레임에 설치되며, 피용접물에 레이저빔을 발사하는 레이저헤드; 상기 레이저빔이 중공을 통과하도록 상기 승강프레임에 연결되며, 상기 피용접물의 상면을 압박하여 홀딩하는 홀딩부; 및 상기 피용접물의 하면을 지지하며, 상기 베이스프레임에 착탈되도록 구성되는 클램프암;을 포함하며,

상기 클램프암은 상단부에 수직체결홈이 형성되며, 상기 베이스프레임과 클램프암은 암브라켓에 의해 연결되고, 상기 암브라켓은, 상기 베이스프레임에 착탈되는 프레임체결부; 상기 프레임체결부로부터 돌출되며, 상기 수직체결홈에 삽입되어 체결부재에 의해 상기 클램프암과 체결되는 수직암체결부; 및 상기 프레임체결부의 하단으로부터 돌출되면서 상기 수직암체결부의 하단과 연결되어, 상기 수직암체결부를 상방지지하는 수평하단보강부;를 구비하며,

상기 프레임체결부와, 상기 프레임체결부가 체결되는 상기 베이스프레임의 체결부분, 및 상기 수직암체결부와, 상기 수직암체결부가 체결되는 상기 클램프암의 체결부분에는, 위치고정핀이 삽입되는 핀홀이 형성되고, 상기 체결부재가 삽입되는 체결홀이 형성된다.

또한, 상기 홀딩부는 하단면이 상기 피용접물에 면접촉되는 것을 감지하도록, 상기 하단면의 테두리를 따라 복수 개의 근접센서가 일정간격 이격되어 설치되며, 상기 구동부재는 상기 근접센서와 전기적으로 연계되어, 상기 근접센서의 센싱 시 상기 홀딩부가 장착된 상기 승강프레임을 하강속도저감 후 정지시키도록 제어될 수 있다.

아울러, 상기 홀딩부를 통하여 상기 레이저헤드의 레이저 광학렌즈 측으로 유동하는 레이저 용접가스 및 용접 이물질로부터 상기 레이저 광학렌즈를 보호하도록, 상기 레이저헤드와 상기 홀딩부 사이에 보호렌즈유닛이 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 피용접물을 압박하도록 구동력을 제공하는 구동부재가 하부구성인 클램프암이 아닌 상부구성인 베이스프레임에 장착된 설치조건에서, 클램프암이 베이스프레임에 착탈되도록 구성됨으로써, 클램프암을 베이스프레임으로부터 탈거한 상태로 폐구조를 가진 피용접물도 용이하게 용접할 수 있는 효과를 가진다.

아울러, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 암브라켓이 프레임체결부에 수평상단보강부, 수직암체결부 및 수평하단보강부가 순차적으로 서로 연결되어 I형 구조로 이루어짐으로써, 클램프암이 체결된 수직암체결부를 보강함에 따라 암브라켓의 내구성을 확보할 수 있는 장점을 가진다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 승강프레임의 승강을 제한하도록 상부스토퍼와 하부스토퍼가 구성됨으로써, 승강프레임에 설치된 홀딩부의 하강과 레이저헤드의 상승에 대한 오버이동을 막으며, 승강프레임에 완충부재가 구성됨으로써, 승강프레임의 정지충격으로 인하여 레이저헤드가 받는 충격을 완화시킬 수 있으며, 종국적으로 레이저헤드를 안전하게 보호하고 레이저용접 품질을 유지시킬 수 있는 효과를 지닌다.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 보호렌즈유닛이 구성됨으로써, 홀딩부를 통한 레이저 용접가스와 용접 이물질에 의해 레이저 광학렌즈가 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 구체적으로 보호렌즈유닛이 제1 보호렌즈와 제2 보호렌즈로 이루어진 이중 보호구조로 이루어지고 제2 보호렌즈가 착탈되게 구성됨으로써, 제2 보호렌즈가 용이하게 탈거되어 클리닝됨에 따라, 종국적으로 레이저용접 품질을 유지시킬 수 있는 이점을 지닌다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치가 로봇암에 설치된 것을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 스폿용접장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 레이저 스폿용접장치에서 커버가 제거된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 레이저 스폿용접장치가 폐구조를 가진 피용접물을 용접하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2의 레이저 스폿용접장치에서 암브라켓과 클램프암이 분해된 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 암브라켓을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 3의 레이저 스폿용접장치에서 베이스프레임과 승강프레임을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3의 레이저 스폿용접장치에서 보호렌즈유닛이 설치된 부분을 확대한 도면이다.
도 9는 도 2의 레이저 스폿용접장치에서 커버의 렌즈교체구를 통해 제2 보호렌즈가 탈거되는 것을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2의 레이저 스폿용접장치에서 홀딩부를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 홀딩부를 나타낸 분해사시도이다.
도 12 및 도 13는 도 10의 홀딩부를 나타낸 종단면도이다.
도 14 및 도 15은 도 10의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더부재를 나타낸 도면이다.
도 16 및 도 17는 도 10의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더연장부재를 나타낸 도면이다.
도 18 및 도 19은 도 10의 홀딩부에서 바디유닛의 바디부재를 나타낸 도면이다.
도 20 및 도 21은 도 10의 홀딩부에서 바디유닛의 바디연장부재를 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 레이저 스폿용접장치가 로봇암에 설치된 것을 나타낸 도면이며, 도 2는 도 1의 레이저 스폿용접장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 레이저 스폿용접장치에서 커버가 제거된 것을 나타낸 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치(1000)는 로봇암(R)에 설치되어, 로봇암(R)의 작동에 의해 위치변경 및 각도조절이 될 수 있다.

이러한 레이저 스폿용접장치(1000)는 베이스프레임(11), 승강프레임(13), 레이저헤드(14), 홀딩부(100), 및 클램프암(210)을 포함한다.

여기에서, 상기 베이스프레임(11)은 구동부재(12)가 설치된다.

또한, 상기 승강프레임(13)은 구동부재(12)에 연결되어 구동부재(12)에 의해 승강되는 구조를 취한다.

아울러, 상기 레이저헤드(14)는 승강프레임(13)에 설치되며, 피용접물에 레이저빔을 발사하는 기능을 가진다. 이러한 레이저헤드(14)에는 레이저빔을 공급하는 광케이블(C)이 연결된다.

그리고, 상기 홀딩부(100)는 레이저빔이 중공을 통과하도록 승강프레임(13)에 연결된다. 즉, 상기 홀딩부(100)는 중공이 레이저헤드(14)의 레이저빔 방출부와 일직선상에서 서로 마주보도록 승강프레임(13)에 설치된다.

이러한 홀딩부(100)는 승강프레임(13)의 승강에 따라 연동승강되는데, 하강하여 클램프암(210) 측으로 이동되면서 클램프암(210)과의 사이에 배치된 피용접물의 상면을 압박하여 홀딩하는 역할을 수행한다.

또한, 상기 클램프암(210)은 베이스프레임(11)에 설치되며, 피용접물의 하면을 지지하는 구조를 취한다.

이러한 클램프암(210)은 베이스프레임(11)에서 홀딩부(100)와 이격된 부분에 설치되어 홀딩부(100)와 평행하게 연장된 후 홀딩부(100)의 단부 측으로 절곡된 형상을 취한다.

구체적으로, 상기 클램프암(210)은 베이스프레임(11)에 착탈되도록 구성되는데, 이로 인하여 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치(1000)는 폐구조를 가진 피용접물(1)도 용이하게 용접할 수 있다.

종래의 용접건(welding gun) 구조의 레이저 스폿용접장치는, 레이저헤드가 있는 상부구성이 정밀한 부분이기 때문에 프레임에 고정되어 이용되고, 이에 반하여 클램프암이 있는 하부구성이 이동하는 구조를 취함으로써, 클램프암에 상하방향으로 이동하기 위한 실린더장치가 설치됨에 따라, 실린더장치를 구비한 클램프암을 분리하기에는 고중량 및 해체구조 측면에 있어서 상당히 어려운 단점을 가진다.

그런데, 이러한 단점을 지닌 종래의 레이저 스폿용접장치를 사용함에 있어서, 폐구조를 가진 피용접물을 용접하는 경우에 클램프암이 피용접물의 폐구조부분에 간섭됨으로써 폐구조부분의 내부에 인입될 수 없다.

이러한 클램프암의 간섭으로 인하여 종래의 레이저 스폿용접장치는 피용접물에 대한 폐구간용접을 할 수 없기 때문에, 용접을 위해 실린더장치를 구비한 클램프암이 분리되어야 하는데, 실질적으로 클램프암이 고중량이고, 아울러 해체구조가 복잡한 구조임에 따라 분리작업에 있어서 상당한 시간과 작업부하가 소요됨에 따라 용접작업이 매우 비효율적인 한계점이 있다.

이와 같은 한계점을 극복하기 위해, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 클램프암(210)이 베이스프레임(11)에 착탈되도록 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 만약 클램프암(210)이 베이스프레임(11)에 고정된 상태에서는 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 피용접물(1)의 폐구조와 간섭되어 용접을 할 수 없기 때문에, 폐구조를 가진 피용접물(1)도 용이하게 용접할 수 있도록, 베이스프레임(11)으로부터 클램프암(210)이 쉽게 탈거될 수 있도록 구성된다.

이에 따라, 본 발명의 레이저 스폿용접장치는 클램프암(210)이 베이스프레임(11)으로부터 탈거되더라도, 피용접물을 압박하도록 구동력을 제공하는 구동부재(12)가 클램프암(210) 측이 아닌 홀딩부(100) 측에 설치되어 있기 때문에, 도 4(b) 및 도 4(c)에 도시된 바와 같이 홀딩부(100)가 하측 이동하면서 피용접물에 밀착됨으로써 레이저 스폿용접을 수행할 수 있다.

그러면, 상기 베이스프레임(11)에 대한 클램프암(210)의 체결구조에 대해, 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 베이스프레임(11)과 클램프암(210)은 암브라켓(220)에 의해 연결되는데, 상기 암브라켓(220)은 프레임체결부(221), 수직암체결부(222), 및 수평하단보강부(223)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 프레임체결부(221)는 베이스프레임(11)에 착탈되는 구조를 취하는데, 일례로서 도면에 도시된 바와 같이 베이스프레임(11)의 일측면에 안정적으로 면접되게 패널 형상을 취한다.

이때, 상기 프레임체결부(221)와, 상기 프레임체결부(221)가 체결되는 베이스프레임(11)의 체결부분에는, 위치고정핀(미도시)이 삽입되는 핀홀(221a)(11c)이 형성되고, 볼트와 같은 체결부재(미도시)가 삽입되는 체결홀(221b)(11d)이 형성될 수 있다.

상기 프레임체결부(221)가 베이스프레임(11)에 체결 시 먼저 프레임체결부(221)의 핀홀(221a)이 베이스프레임(11)의 핀홀(11c)에 대면되게 한 후, 위치고정핀이 핀홀(221a)(11c)에 삽입됨으로써 암브라켓(220)이 베이스프레임(11)에 매달려서 위치고정되게 한 다음, 체결부재가 체결홀(221b)(11d)에 삽입되어 조여짐으로써(또는 너트와 함께) 종국적으로 베이스프레임(11)에 암브라켓(220)이 체결된다.

그리고, 상기 수직암체결부(222)는 프레임체결부(221)로부터 돌출되는데, 클램프암(210)의 상단부에 형성된 수직체결홈(210a)에 삽입되어 체결부재에 의해 클램프암(210)과 체결된다.

즉, 상기 수직암체결부(222)는 프레임체결부(221)와 수직되게 프레임체결부(221)로부터 돌출연장된 구조를 취하며, 클램프암(210)의 수직체결홈(210a)에 삽입되어 클램프암(210)과 조립된다.

이때, 상기 수직암체결부(222)와, 이러한 수직암체결부(222)가 체결되는 클램프암(210)의 체결부분에는, 위치고정핀(미도시)이 삽입되는 핀홀(222a)(210b)이 형성되고, 체결부재(미도시)가 삽입되는 체결홀(222b)(210c)이 형성될 수 있다.

상기 수직암체결부(222)에 클램프암(210)이 체결 시 먼저 수직암체결부(222)의 핀홀(222a)에 클램프암(210)의 핀홀(210b)이 대면되게 한 후, 위치고정핀이 핀홀(222a)(210b)에 삽입됨으로써 암브라켓(220)에 클램프암(210)이 매달려서 위치고정되게 한 다음, 체결부재가 체결홀(222b)(210c)에 삽입되어 조여짐으로써(또는 너트와 함께) 종국적으로 암브라켓(220)에 클램프암(210)이 체결된다.

또한, 상기 수평하단보강부(223)는 프레임체결부(221)의 하단으로부터 돌출되면서 수직암체결부(222)의 하단과 연결된 구조를 취함으로써, 수직암체결부(222)를 상방지지하는 역할을 수행한다.

상기 클램프암(210)은 실질적으로 상당한 중량을 가진 고하중 중량물로서 암브라켓(220)의 수직암체결부(222)에만 체결된다면, 수직암체결부(222)에 큰 하중이 걸림에 따라 수직암체결부(222)가 손상될 수 있기 때문에, 암브라켓(220)의 내구성을 보강하기 위해 수직암체결부(222)의 하단에 수평하단보강부(223)가 일체형으로 형성된다.

이에 더하여, 상기 암브라켓(220)은 수평상단보강부(224)를 더 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 수평상단보강부(224)는 프레임체결부(221)의 상단으로부터 돌출되면서 수직암체결부(222)의 상단과 연결된 구조를 취한다.

상기 클램프암(210)이 암브라켓(220)의 수직암체결부(222)에만 체결된다면 수직암체결부(222)에 큰 하중이 걸림에 따라 수직암체결부(222)가 손상될 수 있기 때문에, 상기 수평상단보강부(224)도 수평하단보강부(223)와 같이, 암브라켓(220)의 내구성을 보강하기 위해 수직암체결부(222)의 상단에 일체형으로 형성된다.

상술된 바와 같이 구성되는 수평상단보강부(224), 수직암체결부(222), 및 수평하단보강부(223)는 순차적으로 서로 연결됨으로써, 전체적으로 I형 구조로 이루어짐에 따라, 암브라켓(220)의 내구성이 확보될 수 있다.

한편, 상기 레이저헤드(14)가 설치된 승강프레임(13)이 베이스프레임(11)에 승강되도록 구성된 구조에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하여 살펴보기로 한다.

상기 베이스프레임(11)은 상부에 구동부재(12)가 장착되며, 이러한 구동부재(12)에는 승강프레임(13)이 연결되어 구동부재(12)의 작동에 의해 승강프레임(13)이 승강되는 왕복운동이 구현된다. 이때, 상기 승강프레임(13)에는 레이저헤드(14)와 홀딩부(100)가 설치됨으로써, 승강프레임(13)의 승강과 연동되어 레이저헤드(14)와 홀딩부(100)도 승강하게 된다.

여기에서, 상기 구동부재(12)는 레이저용접 시 용접위치의 정밀도를 유지하기 위하여, 정확하고 일정한 피용접물에 대한 접촉위치와 가압력을 제어할 수 있도록 서보실린더가 활용되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 구동부재(12)는 홀딩부(100)가 상하 이동 시에는 고속 이동이 가능하도록 하고, 피용접물의 가압 시에는 저속으로 이동하면서 가압력을 증대할 수 있도록, 내부에 서보 기능이 추가된 서보실린더가 활용될 수 있다.

아울러, 상기 베이스프레임(11)에는 가이드바(G)가 장착되는데, 이러한 가이드바(G)는 승강프레임(13)이 슬라이드되게 설치되어 승강프레임(13)의 승강을 가이드하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 베이스프레임(11)은 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상부스토퍼(11a)와 하부스토퍼(11b)가 장착되고, 상기 승강프레임(13)에는 완충부재(13a)가 장착될 수 있다.

여기에서, 상기 상부스토퍼(11a)는 승강프레임(13)의 상승을 제한하도록 베이스프레임(11)의 상부에 장착되고, 상기 하부스토퍼(11b)는 승강프레임(13)의 하강을 제한하도록 베이스프레임(11)의 하부에 장착될 수 있다.

즉, 상기 상부스토퍼(11a)와 하부스토퍼(11b)는 승강프레임(13)의 상승과 하강을 제한함으로써, 승강프레임(13)에 설치된 홀딩부(100)의 하강과 레이저헤드(14)의 상승에 대한 오버이동을 막는 역할을 수행한다.

또한, 상기 완충부재(13a)는 승강프레임(13)이 상승하여 상부스토퍼(11a)에 충돌 시, 레이저헤드(14)가 완충되도록 승강프레임(13)의 상부에 장착될 수 있다.

종래의 건(gun) 형상 레이저 스폿용접장치는, 레이저헤드가 있는 상부구성이 정밀한 부분이기 때문에 프레임에 고정되고, 클램프암이 있는 하부구성이 실린더장치를 구비하여 승강하는 구조를 취하는 반면에, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 클램프암(210)에는 실린더장치가 구비되어 있지 않고 레이저헤드(14)가 있는 상부구성에 구동부재(12)가 구비되어 승강하는 구조를 취한다.

이에 따라, 본 발명의 레이저 스폿용접장치는 정밀한 기구인 레이저헤드(14)를 이동에 따른 충격으로부터 보호하기 위해서, 레이저헤드(14)가 설치된 승강프레임(13)에 완충부재(13a)가 장착될 수 있다.

이때, 상기 완충부재(13a)는 승강프레임(13)이 상승 시 발생하는 충격을 완화하기 위해서는 승강프레임(13)의 상부에 배치된다.

참고로, 상기 완충부재(13a)는 고무와 같이 재질상 충격흡수를 할 수 있는 부재가 활용될 수 있고, 또는 스프링과 같이 구조상 충격흡수를 할 수 있는 부재가 활용될 수 있다.

그리고, 상기 승강프레임(13)이 하강 시 발생하는 충격을 완화하도록, 구동부재(12)에 대한 제어가 설정될 수 있다.

본 발명의 레이저 스폿용접장치는 피용접물을 용접 시 구동부재(12)가 작동하여 승강프레임(13)이 하강함으로써, 승강프레임(13)에 장착된 홀딩부(100)가 연동하강하면서 피용접물까지 이동한 후 피용접물을 적정한 힘으로 압박한다.

이와 같이, 상기 홀딩부(100)가 피용접물에 접촉 시 레이저헤드(14)에 충격이 가해질 수 있기 때문에, 이러한 충격을 완화시킬 수 있도록 구동부재(12)가 제어될 수 있다.

구체적으로, 상기 홀딩부(100)는 하단면이 피용접물에 면접촉되는 것을 감지하도록, 하단면의 테두리를 따라 복수 개의 근접센서가 일정간격 이격되어 설치된다.

이때, 상기 구동부재(12)는 근접센서와 전기적으로 연계되어, 근접센서의 센싱 시 홀딩부(100)가 장착된 승강프레임(13)을 하강속도저감 후 정지시키도록 제어될 수 있다.

이에 따라, 상기 홀딩부(100)가 피용접물에 접촉할 때부터 승강프레임(13)의 속도가 저감됨으로써, 레이저헤드(14)가 받는 충격을 적절하게 완화시킬 수 있다.

참고로, 상기 근접센서에 대한 구체적인 설치구조는 후술하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 보호렌즈유닛(300)을 더 포함할 수 있다.

상기 보호렌즈유닛(300)은 레이저헤드(14)와 홀딩부(100) 사이에 보호렌즈유닛(300)이 배치된다.

이러한 보호렌즈유닛(300)은 홀딩부(100)를 통해서 레이저헤드(14)의 레이저 광학렌즈 측으로 유동하는 레이저 용접가스와 용접 이물질로부터 레이저헤드(14)에 내장된 레이저 광학렌즈(미도시)를 보호하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 레이저 광학렌즈에 레이저 용접가스와 용접 이물질에 의한 오염이 발생하게 되면, 고정밀이 요구되는 레이저 광학렌즈에 초점이상이 생겨 레이저 용접불량이 발생할 수 있음에 따라, 상기 보호렌즈유닛(300)이 레이저 광학렌즈 측으로 유동되는 레이저 용접가스와 용접 이물질을 차단함으로써, 고정밀의 레이저 광학렌즈의 오염을 방지하여 레이저 용접품질을 유지할 수 있다.

구체적으로, 상기 보호렌즈유닛(300)은 제1 보호렌즈(310)와 제2 보호렌즈(320)를 구비하여, 레이저 광학렌즈에 대한 이중 보호구조를 취할 수 있다.

이때, 상기 제1 보호렌즈(310)는 레이저헤드(14)의 하단부, 즉 레이저헤드(14)에서 레이저빔이 발사되는 부분에 장착된다.

또한, 상기 제2 보호렌즈(320)는 제1 보호렌즈(310) 하측에 배치되며, 승강프레임(13)에서 레이저헤드(14)와 홀딩부(100) 사이에 설치된다.

이와 같이 보호렌즈유닛(300)은 하나의 보호렌즈로도 구성될 수 있지만, 바람직하게는 상술된 바와 같이 제1 보호렌즈(310)와 제2 보호렌즈(320)를 구비할 수 있다.

이는 제1 보호렌즈(310)가 레이저헤드(14)에 장착된 구조를 취함으로써, 클리닝을 위해 제1 보호렌즈(310)를 분리 시 레이저헤드(14)로부터의 해체가 용이하지 않으며, 아울러 레이저헤드(14)로부터 해체 시 정밀한 레이저헤드(14)의 세팅이 변경될 수 있고 나아가 손상이 발생할 위험이 크기 때문에, 보호렌즈유닛(300)은 제2 보호렌즈(320)를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2 보호렌즈(320)는 승강프레임(13)에 착탈되게 장착될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 보호렌즈(320)는 레이저 용접가스와 용접 이물질에 의해 오염이 되는 경우, 작업자에 의해 승강프레임(13)으로부터 탈거되어 클리닝되거나 교체될 수 있다.

이때, 상기 제2 보호렌즈(320)는 일례로서 승강프레임(13)에 볼트와 같은 체결부재를 통해 조립됨으로써 해체 시에도 용이하게 해체될 수 있다.

참고로, 상기 제1 보호렌즈(310)는 제2 보호렌즈(320)가 탈거된 상태에서 레이저 광학렌즈를 보호하며, 아울러 홀딩부(100)를 통하지 않고 장치의 미세한 틈으로 들어오는 레이저 용접가스와 용접 이물질, 그리고 여러 가지 오염물질로부터 레이저 광학렌즈를 보호하는 역할을 수행한다.

그리고, 상기 제2 보호렌즈(320)는 베이스프레임(11)에 커버(400)가 덮혀 있는 상태에서 착탈이 용이하도록, 베이스프레임(11)을 덮는 커버(400)에 제2 보호렌즈(320)가 통과되는 렌즈교체구(400a)가 개폐되게 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 제2 보호렌즈(320)가 승강프레임(13)으로부터 분리 시, 작업자에 의해 커버(400)의 렌즈교체구(400a)를 통하여 빼내져서 클리닝되거나 교체될 수 있다.

참고로, 상기 렌즈교체구(400a)의 폐쇄는 개폐문에 의해 이루어지며, 이러한 개폐문의 형상 및 설치구조는 본 발명에 의해 한정되지 않고 종래의 어떠한 형상 및 설치구조도 활용될 수 있음은 물론이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 피용접물을 압박하도록 구동력을 제공하는 구동부재(12)가 하부구성인 클램프암(210)이 아닌 상부구성인 베이스프레임(11)에 장착된 설치조건에서, 클램프암(210)이 베이스프레임(11)에 착탈되도록 구성됨으로써, 클램프암(210)을 베이스프레임(11)으로부터 탈거한 상태로 폐구조를 가진 피용접물(1)도 용이하게 용접할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 암브라켓(220)이 프레임체결부(221)에 수평상단보강부(224), 수직암체결부(222), 및 수평하단보강부(223)가 순차적으로 서로 연결되어 I형 구조로 이루어짐으로써, 클램프암(210)이 체결된 수직암체결부(222)를 보강함에 따라 암브라켓(220)의 내구성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 승강프레임(13)의 승강을 제한하도록 상부스토퍼(11a)와 하부스토퍼(11b)가 구성됨으로써, 승강프레임(13)에 설치된 홀딩부(100)의 하강과 레이저헤드(14)의 상승에 대한 오버이동을 막으며, 승강프레임(13)에 완충부재(13a)가 구성됨으로써, 승강프레임(13)의 정지 시 충격으로부터 레이저헤드(14)가 받는 충격을 완화시킬 수 있으며, 종국적으로 레이저헤드(14)를 안전하게 보호하고 레이저용접 품질을 유지시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치는, 보호렌즈유닛(300)이 구성됨으로써, 홀딩부(100)를 통한 레이저 용접가스와 용접 이물질에 의해 레이저 광학렌즈가 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 구체적으로 보호렌즈유닛(300)이 제1 보호렌즈(310)와 제2 보호렌즈(320)로 이루어진 이중 보호구조로 이루어지고 제2 보호렌즈(320)가 착탈되게 구성됨으로써, 제2 보호렌즈(320)가 용이하게 탈거되어 클리닝됨에 따라, 종국적으로 레이저용접 품질을 유지시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 레이저 스폿용접장치에서 홀딩부(100)에 대해, 도 10 내지 도 21을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 홀딩부(100)는 바디유닛(110)과 홀더유닛(120)으로 이루어지는데, 길이가변 레이저 스폿용접장치에서 피용접물이 안착되는 클램프암(210)과 대응되는 부분으로서, 피용접물이 클램프암(210)에 안착되어 지지되면 하강하여 피용접물을 가압하면서 홀딩하는 역할을 수행한다.

여기에서, 상기 바디유닛(110)은 승강프레임(13)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, 일단부가 승강프레임(13)에 설치된다.

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 승강프레임(13)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 노출되지 않도록 상하방향으로 개구되도록 차폐부재(115a)가 설치될 수 있다.

한편, 상기 홀딩부(100)에서 홀더유닛(120)에 대해 도 1 내지 도 13, 도 18 내지 도 21을 참조하여, 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 18 및 도 19은 도 10의 홀딩부에서 홀더유닛의 홀더부재를 나타낸 도면이고, 도 20 및 도 21은 도 10의 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(11h)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(11h)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 레이저헤드(14) 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 레이저헤드(14) 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 승강프레임(13)으로부터 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.

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.

1 : 피용접물 R : 로봇암
1000 : 레이저 스폿용접장치
11 : 베이스프레임 11a : 상부스토퍼
11b : 하부스토퍼 11c : 핀홀
11d : 체결홀 12 : 구동부재
G : 가이드바 13 : 승강프레임
13a : 완충부재 14 : 레이저헤드
C : 광케이블 210 : 클램프암
210a : 수직체결홈 210b : 핀홀
210c : 체결홀 220 : 암브라켓
221 : 프레임체결부 221a : 핀홀
221b : 체결홀 222 : 수직암체결부
222a : 핀홀 222b : 체결홀
223 : 수평하단보강보 224 : 수평상단보강부
300 : 보호렌즈유닛 310 : 제1 보호렌즈
320 : 제2 보호렌즈 400 : 커버
400a : 렌즈교체구
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 1 122b : 홀더연장조립홈
122e : 배기홀 122g : 홀더연장케이블홈
122s : 센서홈 123 : 케이블홈커버

Claims (3)

1. 구동부재가 설치된 베이스프레임;
   상기 구동부재에 연결되어, 상기 구동부재에 의해 승강되는 승강프레임;
   상기 승강프레임에 설치되며, 피용접물에 레이저빔을 발사하는 레이저헤드;
   상기 레이저빔이 중공을 통과하도록 상기 승강프레임에 연결되며, 상기 피용접물의 상면을 압박하여 홀딩하는 홀딩부; 및
   상기 피용접물의 하면을 지지하며, 상기 베이스프레임에 착탈되도록 구성되는 클램프암;을 포함하며,
   상기 클램프암은 상단부에 수직체결홈이 형성되며,
   상기 베이스프레임과 클램프암은 암브라켓에 의해 연결되고,
   상기 암브라켓은,
   상기 베이스프레임에 착탈되는 프레임체결부;
   상기 프레임체결부로부터 돌출되며, 상기 수직체결홈에 삽입되어 체결부재에 의해 상기 클램프암과 체결되는 수직암체결부; 및
   상기 프레임체결부의 하단으로부터 돌출되면서 상기 수직암체결부의 하단과 연결되어, 상기 수직암체결부를 상방지지하는 수평하단보강부;를 구비하며,
   상기 프레임체결부와, 상기 프레임체결부가 체결되는 상기 베이스프레임의 체결부분, 및 상기 수직암체결부와, 상기 수직암체결부가 체결되는 상기 클램프암의 체결부분에는, 위치고정핀이 삽입되는 핀홀이 형성되고, 상기 체결부재가 삽입되는 체결홀이 형성된 레이저 스폿용접장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀딩부는 하단면이 상기 피용접물에 면접촉되는 것을 감지하도록, 상기 하단면의 테두리를 따라 복수 개의 근접센서가 일정간격 이격되어 설치되며,
   상기 구동부재는 상기 근접센서와 전기적으로 연계되어, 상기 근접센서의 센싱 시 상기 홀딩부가 장착된 상기 승강프레임을 하강속도저감 후 정지시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 홀딩부를 통하여 상기 레이저헤드의 레이저 광학렌즈 측으로 유동하는 레이저 용접가스 및 용접 이물질로부터 상기 레이저 광학렌즈를 보호하도록, 상기 레이저헤드와 상기 홀딩부 사이에 보호렌즈유닛이 배치된 것을 특징으로 하는 레이저 스폿용접장치.
   

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