KR100705080B1 - Laser power control device of laser welding machine - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접 헤드에 설치되어 출력되는 레이저 빔 중 대부분은 반사시켜 레이저 용접을 실시하도록 하고 일부분은 투과시키는 반사렌즈와, 상기 반사렌즈에서 투과된 일부 레이저 빔을 흡수하여 레이저 출력을 측정하여 컨트롤 PC로 그 신호를 인가하는 센서를 포함하여 구성되어, 레이저 출력을 실시간으로 측정한 후 레이저 출력에 이상이 발생되면 자동 보상함으로써, 보다 안전하게 레이저 출력을 측정할 수 있고 용접작업이 중단되지 않기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치를 제공한다.The present invention provides a control PC by reflecting a majority of the laser beam installed in the welding head and outputting the laser welding by reflecting a portion of the laser beam, and by transmitting a portion of the laser beam, and absorbing a portion of the laser beam transmitted from the reflective lens to measure the laser output. It consists of a sensor that applies a log signal, and measures the laser power in real time and automatically compensates for any abnormality in the laser output, so that the laser power can be measured more safely and the welding operation is not interrupted. Provided is a laser power control device of a laser welding device that can be improved.

레이저 용접, 레이저 출력측정장치, 레이저출력 컨트롤 장치, 레이저발진기, 용접로봇Laser welding, laser power measuring device, laser power control device, laser oscillator, welding robot

Description

레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치 { LASER POWER CONTROL DEVICE OF LASER WELDING MACHINE} LASER POWER CONTROL DEVICE OF LASER WELDING MACHINE}

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 용접장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a laser welding apparatus according to the prior art.

도 2는 도 1의 A 부의 확대도이다.FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1.

도 3은 종래 기술에 따른 레이저 용접장치의 공정 순서도이다.3 is a process flowchart of the laser welding apparatus according to the prior art.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 용접장치의 구성도이다.4 is a block diagram of a laser welding apparatus according to the present invention.

도 5는 도 4의 B 부의 확대도이다. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 4.

도 6은 본 발명에 따른 센서의 구성도이다.6 is a block diagram of a sensor according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 레이저 출력 컨트롤 장치의 순서도이다.7 is a flowchart of a laser output control device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 레이저 발진기 12 : 광화이바 10 laser oscillator 12 optical fiber

14 : 용접헤드 16 : 용접 로봇14: welding head 16: welding robot

18 : 컨트롤 PC 20 : 용접 대상물18: control PC 20: welding target

22 : 반사렌즈 24 : 센서22: reflective lens 24: sensor

26: 포토다이오드 28 : 증폭기26 photodiode 28 amplifier

30 : 마이크로프로세서 30 microprocessor

본 발명은 레이저 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저 출력을 실시간으로 모니터링하여 레이저 출력 이상시 자동 보상함으로써, 생산손실을 줄일 수 있고 보다 안전하게 작업을 수행할 수 있는 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a laser welding apparatus, and more particularly, by monitoring the laser output in real time and automatically compensates for the laser output abnormality, the laser output control of the laser welding apparatus that can reduce the production loss and can perform the work more safely Relates to a device.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 용접장치의 구성되고, 도 2는 도 1 A부의 확대도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 레이저 용접장치의 공정 순서도이다.1 is a configuration of a laser welding apparatus according to the prior art, FIG. 2 is an enlarged view of a portion A of FIG. 1, and FIG. 3 is a process flowchart of the laser welding apparatus according to the prior art.

종래 기술에 따른 레이저 용접장치는 레이저를 발생시키는 레이저 발진기(102)와, 상기 레이저 발진기(102)와 광화이바(104)에 의해 연결되고 용접로봇(108)에 설치되는 용접헤드(106)와, 상기 레이저 발진기(102)를 컨트롤하는 컨트롤 PC(110)로 구성된다. Laser welding apparatus according to the prior art is a laser oscillator 102 for generating a laser, the welding head 106 is connected to the laser oscillator 102 and the optical fiber 104 and installed in the welding robot 108, It consists of a control PC (110) for controlling the laser oscillator (102).

이와 같이 구성되는 레이저 용접장치는 먼저 컨트롤 PC(110)를 조작하여 레이저 발진기(102)로 신호를 인가하면 레이저 발진기(102)가 작동되어 레이저 빔이 발생되고, 상기 레이저 빔은 광화이바(104)를 통해 용접헤드(106)로 전달되어 용접 대상물의 용접을 실시한다. The laser welding device configured as described above first operates the control PC 110 to apply a signal to the laser oscillator 102 so that the laser oscillator 102 is operated to generate a laser beam, and the laser beam is the optical fiber 104. It is transmitted to the welding head 106 through the welding of the welding object.

이와 같은 용접 작업 중 정기적으로 레이저의 출력을 측정한다. During this welding operation, the output of the laser is measured regularly.

이와 같은 레이저 출력 측정방법을 자세히 살펴보면, 용접 작업을 중단하고 작업자가 용접헤드(106)에 레이저 파워 측정기(120)를 설치한다.Looking at the laser power measurement method in detail, the welding operation is stopped and the operator installs the laser power meter 120 in the welding head 106.

그런 후 컨트롤 PC(110)를 조작하여 레이저 발진기(102)를 작동시킨다(S10,S20) 그러면, 레이저 발진기(102)에서 발생된 레이저 빔이 광화이바(104)를 통해 용접헤드(106)로 전달되고 용접헤드(106)에서 레이저 빔이 레이저 파워 측정기(120)로 출력되면, 상기 레이저 파워 측정기(120)에서 레이저 출력을 측정한다.(S30) 상기 레이저 파워 측정기(120)에서 출력된 레이저 출력이 정상이면 측정작업을 마치고, 만일 레이저 출력에 문제가 발생되면 레이저 발진기(102)의 점검 및 컨트롤 PC(110)에서 레이저 출력을 조절한다.(S40)Then, the laser oscillator 102 is operated by operating the control PC 110 (S10, S20). Then, the laser beam generated by the laser oscillator 102 is transmitted to the welding head 106 through the optical fiber 104. When the laser beam is output from the welding head 106 to the laser power meter 120, the laser power meter 120 measures the laser power. (S30) The laser power output from the laser power meter 120 is measured. If it is normal, the measurement is finished, and if a problem occurs in the laser output, the laser oscillator 102 checks and controls the laser output at the control PC 110. (S40)

그런 후, 상기와 같은 공정대로 반복 수행하여 레이저 출력이 정상적이면 측정을 마친다. Then, the process is repeated as described above to complete the measurement when the laser power is normal.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에 따른 레이저 출력 측정방법은 작업자가 직접 파워 측정기를 용접헤드에 설치해야 되고 작업자가 용접 공정 내에 있을 때 레이저 빔이 발사되기 때문에 안전사고가 발생될 위험이 큰 문제점이 있다.However, the laser power measuring method according to the related art as described above has a large risk of a safety accident because an operator must install a power meter directly on the welding head and a laser beam is emitted when the operator is in the welding process. have.

또한, 레이저 출력 측정시 용접 작업이 중단되기 때문에 생산성이 저하되는 문제점이 있다. In addition, there is a problem that the productivity is lowered because the welding operation is stopped when measuring the laser output.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 용접헤드에 레이저 출력을 측정하는 센서를 설치하여 레이저 출력을 실시간으로 측정한 후 레이저 출력에 이상이 발생되면 자동 보상함으로써, 보다 안전하게 레이저 출력을 측정할 수 있고 용접작업이 중단되지 않기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있는 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치를 제공하는 데 있다. The present invention was created to solve the above problems, an object of the present invention is to install a sensor to measure the laser output in the welding head by measuring the laser output in real time and then automatically compensates if the abnormality occurs in the laser output, The present invention provides a laser output control device of a laser welding device that can more safely measure laser power and improve productivity because the welding operation is not interrupted.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치는 용접 헤드에 설치되어 출력되는 레이저 빔 중 대부분은 반사시켜 레이저 용접을 실시하도록 하고, 일부분은 투과시키는 반사렌즈와, 상기 반사렌즈에 투과된 일부 레이저 빔을 전압신호로 전환시키는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 의해 전환된 전압신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 전압신호를 레이저 출력에 비례한 전류신호로 바꾸어주는 마이크로프로세서로 구성되어, 상기 반사렌즈에서 투과된 일부 레이저 빔을 흡수함으로써 레이저 출력을 측정하여 컨트롤 PC로 그 신호를 인가하는 센서, 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Laser output control device of the laser welding apparatus according to the present invention for realizing the above object is to reflect the majority of the laser beam is installed and output to the welding head to perform laser welding, a part of the reflective lens and the transmission, A photodiode for converting a part of the laser beam transmitted through the reflective lens into a voltage signal, an amplifier for amplifying the voltage signal converted by the photodiode, and a voltage signal amplified by the amplifier into a current signal proportional to the laser output It is composed of a microprocessor, characterized in that it comprises a sensor for measuring the laser output by absorbing some of the laser beam transmitted from the reflective lens and applying the signal to the control PC.

상기 반사렌즈는 레이저 빔 중 99.9%는 반사시키고 0.1%는 투과시키는 것을 특징으로 한다.The reflective lens reflects 99.9% and transmits 0.1% of the laser beam.

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이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 레이저 용접장치의 구성도이고, 도 5는 도 4 B부의 확대도이고, 도 6은 본 발명에 따른 레이저 출력 컨트롤 장치의 센서의 구성도이다.4 is a configuration diagram of a laser welding device according to the present invention, FIG. 5 is an enlarged view of a portion B of FIG. 4, and FIG. 6 is a configuration diagram of a sensor of the laser output control device according to the present invention.

본 발명에 따른 레이저 용접장치는 레이저 빔을 발사하는 레이저 발진기(10)와, 상기 레이저 발진기(10)와 광화이바(12)에 의해 연결되고 용접로봇(16)에 설치되어 용접 대상물(20)에 레이저 용접을 실시하는 용접헤드(14)와, 상기 레이저 발진기(10)를 컨트롤 하는 컨트롤 PC(18)와, 상기 용접헤드(14)에서 발사되는 레이저 빔의 출력을 실시간으로 측정하여 레이저 출력에 이상이 발생되면 컨트롤 PC(18)로 그 신호를 인가하여 자동 보상하는 레이저 출력 컨트롤 장치로 구성된다. Laser welding apparatus according to the present invention is connected to the laser oscillator 10 for emitting a laser beam, the laser oscillator 10 and the optical fiber 12 and installed in the welding robot 16 to the welding target 20 The welding head 14 for performing laser welding, the control PC 18 for controlling the laser oscillator 10, and the output of the laser beam emitted from the welding head 14 are measured in real time and are abnormal to the laser output. If this occurs, it is composed of a laser output control device that automatically applies the signal to the control PC (18).

상기 레이저 출력 컨트롤 장치는 상기 용접 헤드(14)에 설치되어 광화이바(12)에 의해 출력되는 레이저 빔 중 99.9%는 반사시켜 레이저 용접을 실시하도록 하고, 0.1%는 투과시키는 반사렌즈(22)와, 컨트롤 PC(18)와 신호선(32)으로 연결되어 상기 반사렌즈(22)에서 투과된 0.1%의 레이저 빔을 흡수하여 레이저 출력을 측정하여 컨트롤 PC(18)로 그 신호를 인가하는 센서(24)로 구성된다.The laser output control device is installed in the welding head 14 and the reflection lens 22 for performing laser welding by reflecting 99.9% of the laser beam output by the optical fiber 12 and transmits 0.1% The sensor 24 is connected to the control PC 18 and the signal line 32 to absorb the 0.1% laser beam transmitted from the reflective lens 22 to measure the laser output and apply the signal to the control PC 18. It consists of

상기 센서는 도 6에 도시된 바와 같이, 반사렌즈에 투과된 0.1%의 레이저 빔을 전압신호(voltage signal)로 전환시키는 포토 다이오드(photodiode)(26)와, 상기 포토다이오드(26)에 의해 전환된 전압신호를 증폭시키는 증폭기(amplifier)(28)와, 상기 증폭기(28)에서 증폭된 전압신호를 레이저 출력에 비례한 전류신호(current signal)로 바꾸어주는 마이크로프로세서(microprocessor)(30)로 구성된다. As shown in FIG. 6, the sensor is switched by a photodiode 26 and a photodiode 26 for converting a 0.1% laser beam transmitted through the reflective lens into a voltage signal. An amplifier 28 that amplifies the voltage signal and a microprocessor 30 that converts the voltage signal amplified by the amplifier 28 into a current signal proportional to the laser output. do.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 레이저 출력 컨트롤 장치의 작용을 다음에서 설명한다.The operation of the laser output control device according to the present invention configured as described above will be described below.

도 7은 본 발명에 따른 레이저 출력 컨트롤 장치의 공정 순서도이다.7 is a process flowchart of the laser output control apparatus according to the present invention.

먼저, 컨트롤 PC(18)의 조작에 의해 레이저 발진기(10)에서 발사된 레이저빔이 광화이바(12)에 의해 용접헤드(14)로 전달된다. 그러면, 상기 용접헤드(14)에 설치된 반사렌즈(22)에 의해 반사된 99.9%의 레이저 빔이 용접 대상물(20)의 용접을 실시한다.(S10)First, the laser beam emitted from the laser oscillator 10 by the operation of the control PC 18 is transmitted to the welding head 14 by the optical fiber 12. Then, the 99.9% laser beam reflected by the reflective lens 22 installed in the welding head 14 performs welding of the welding target object 20 (S10).

그리고, 상기 반사렌즈(22)를 투과한 0.1%의 레이저빔은 센서(24)로 인가되고, 상기 센서(24)에서 실제 레이저 출력에 비례하는 전류신호로 전환시킨 후 컨트롤 PC(18)로 송신된다.(S20,S30,S40) 즉, 포토 다이오드(photodiode)(26)에서 반사렌즈에 투과된 0.1%의 레이저 빔을 전압신호(voltage signal)로 전환시키고, 상기 포토다이오드(26)에 의해 전환된 전압신호를 증폭기(28)에서 증폭시키고 상기 증폭기(28)에서 증폭된 전압신호를 마이크로프로세서(30)에서 레이저 출력에 비례한 전류신호(current signal)로 바꾸어 컨트롤 PC(18)로 전송한다.Then, 0.1% of the laser beam transmitted through the reflective lens 22 is applied to the sensor 24, the sensor 24 is converted to a current signal proportional to the actual laser output and transmitted to the control PC 18 (S20, S30, S40) That is, a 0.1% laser beam transmitted through the reflective lens in the photodiode 26 is converted into a voltage signal, and switched by the photodiode 26. The amplified voltage signal is amplified by the amplifier 28 and the voltage signal amplified by the amplifier 28 is converted into a current signal proportional to the laser output by the microprocessor 30 and transmitted to the control PC 18.

그러면, 상기 컨트롤 PC(18)에서 상기 센서(24)로부터 센싱된 센싱 출력값과 기준 출력값을 비교하여 실제 출력값을 디스플레이하여 레이저 출력 저하가 발생되면 레이저 발진기(10)의 레이저 출력을 조절한다.(S50,S60) Then, the control PC 18 compares the sensing output value sensed from the sensor 24 with the reference output value and displays the actual output value to adjust the laser output of the laser oscillator 10 when the laser output degradation occurs. S60)

따라서, 상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치는 실시간으로 레이저 출력을 모니터링하여 레이저 출력을 제어함으로써, 용접작업을 중단시킬 필요가 없어 생산성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the laser output control device of the laser welding apparatus according to the present invention configured and operated as described above can monitor productivity in real time by controlling the laser output, thereby eliminating the need to interrupt the welding operation, thereby improving productivity.

또한, 레이저 출력 측정작업을 위해 작업자가 용접 공정 내부로 들어갈 필요 가 없어 안전 사고의 발생위험을 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the operator does not need to enter the welding process for the laser output measurement work to minimize the risk of a safety accident.

또한, 레이저 출력을 실시간으로 측정하여 출력 저하가 발생되면 자동 보상되기 때문에 레이저 출력 저하에 따른 용접 불량을 최소화할 수 있다. In addition, since the laser output is measured in real time and automatically compensates for the occurrence of output degradation, welding defects caused by the laser output reduction can be minimized.

Claims (3)

용접 헤드에 설치되어 출력되는 레이저 빔 중 대부분은 반사시켜 레이저 용접을 실시하도록 하고, 일부분은 투과시키는 반사렌즈와;A reflection lens installed in the welding head to reflect most of the laser beams and to perform laser welding, and partially transmitting the laser beams; 상기 반사렌즈에 투과된 일부 레이저 빔을 전압신호로 전환시키는 포토다이오드와, 상기 포토다이오드에 의해 전환된 전압신호를 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에서 증폭된 전압신호를 레이저 출력에 비례한 전류신호로 바꾸어주는 마이크로프로세서로 구성되어, 상기 반사렌즈에서 투과된 일부 레이저 빔을 흡수함으로써 레이저 출력을 측정하여 컨트롤 PC로 그 신호를 인가하는 센서; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치.A photodiode for converting a part of the laser beam transmitted through the reflective lens into a voltage signal, an amplifier for amplifying the voltage signal converted by the photodiode, and a voltage signal amplified by the amplifier as a current signal proportional to a laser output A sensor configured to convert a microprocessor, the sensor measuring a laser output by absorbing some laser beams transmitted from the reflective lens and applying the signal to a control PC; Laser output control device of the laser welding device characterized in that comprises a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반사렌즈는 레이저 빔 중 99.9%는 반사시키고 0.1%는 투과시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치의 레이저 출력 컨트롤 장치. The reflective lens is a laser output control device of the laser welding device, characterized in that for reflecting 99.9% of the laser beam and transmits 0.1%. 삭제delete
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