KR101432060B1 - 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛 - Google Patents

Abstract

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛은 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서, 상기 레이저 옵틱헤드의 하부에 나사 체결되며, 일측에 에어공급 호스가 연결되고, 하부 내주면에는 상기 에어공급 호스와 연결되는 에어 공급홈이 형성되는 커넥터 링; 상기 커넥터 링의 내측 하부에 형성되는 단차면에 설치되며, 외주면에는 상기 에어 공급홈에 대응하는 에어 연결홈이 형성되며, 내부에는 상기 에어 연결홈과 하면을 연결하는 복수개의 에어 분사구가 형성되는 원형의 글라스 프레임; 상기 글라스 프레임의 내측에 끼워지는 원형의 보호 글라스; 및 상기 글라스 프레임의 상면에 접착되어 자력을 이용하여 상기 보호 글라스와 함께 글라스 프레임을 상기 커넥터 링의 단차면에 부착하는 자석패드를 포함한다.

Description

레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛{PROTECTIVE GLASS UNIT FOR LASER OPTIC HEAD}

본 발명은 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 레이저 옵틱헤드 내부의 광학계를 보호하기 위한 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 관한 것이다.

최근 산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다.

이러한 레이저빔의 적용에 있어 요구되는 몇 가지 목표는 레이저빔 에너지 분포의 균일화, 일정한 열처리 온도를 유지할 수 있는 레이저 출력제어, 생산성과 품질을 충족시킬 수 있는 최적 레이저빔 조사 속도, 에너지 흡수율의 극대화 등을 들 수 있다.

이러한 목표 아래, 레이저 용접을 비롯한 레이저빔 응용가공을 실시하기 위한 레이저 장치는 레이저빔의 에너지 밀도를 높여주기 위한 초점렌즈 등의 광학계로 구성되는 레이저 옵틱헤드를 구비한다.

상기 레이저 옵틱헤드는 가공 시에 발생하는 가공 부산물인 스패터(비산 불티 및 분진)나 흄에 의해 레이저 옵틱헤드의 광학부품이 손상 및 오염되는 것을 방지하기 위하여, 도 1에서 도시한 바와 같이, 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에서 비산되는 스패터(S)를 차단하도록 에어 젯을 형성하는 에어노즐(3)과 함께 보호 글라스(미도시)를 설치하여 사용하고 있다.

즉, 레이저 용접 장치는 레이저 발진기(5)로부터 광 화이버를 통하여 레이저빔(LB)이 전달되는 레이저 옵틱헤드(1)가 로봇(7)의 아암(9) 선단에 구비되고, 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에는 에어노즐(3)이 장착된다.

그리고 상기 보호 글라스는 서랍식의 카세트를 이용하여 카세트에 보호 글라스를 장착하고 측부에서 끼워 넣거나, 레이저 옵틱헤드(1) 끝단에 나사 체결된 에어노즐(3)을 분리하여 보호 글라스를 상기 에어노즐(3) 내부에 장착한 상태로 다시 에어노즐(3)을 레이저 옵틱헤드(1)에 나사 체결하는 방식으로 설치된다.

따라서 상기 레이저 옵틱헤드(1)를 통하여 지그(11) 상의 소재(13)의 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접을 실시하게 된다.

이때, 상기 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)가 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 광학계 부품(미도시)에 손상을 입히지 않도록 상기 에어노즐(3)에서는 에어를 고압으로 분사하여 레이저 옵틱헤드(1) 하부에 에어 젯을 형성함으로서 비산되는 스패터(S)를 외측으로 불어내게 되며, 상기 보호 글라스는 미처 불어내지 못한 스패터(S)를 차단하여 레이저 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 직접적으로 보호하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 보호 글라스는 상기 에어노즐(3)을 통하여 형성되는 에어 젯이 용접부(W)에서 수직으로 비산되는 스패터(S)를 효과적으로 차단하기는 어려우며, 이로 인해 보호 글라스의 오염이 심각한 단점이 있다.

또한, 레이저빔(LB)의 투과율을 항상 최상으로 유지하기 위해 오염된 보호 글라스를 교환하는 경우, 좁은 작업공간 내에서 레이저 옵틱헤드(1)로부터 에어노즐(3)을 분리하여 교환해야 함으로 교환작업이 어려운 단점이 있다.

본 발명의 실시 예는 보호 글라스의 테두리에 설치되는 글라스 프레임의 내부에 용접부를 향하여 경사방향으로 하향하는 에어 분사구를 형성하여 고압의 에어를 복수의 커튼형상으로 분사함으로써 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 보호 글라스의 오염을 최소화하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공하고자 한다.

또한, 상기 글라스 프레임의 상면에 자석패드를 부착하여 레이저 옵틱헤드의 하부에 나사 체결된 커넥터 링에 자성을 이용하여 간편하게 부착하여 설치가 간편하고, 교환작업을 손쉽게 이루는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서, 상기 레이저 옵틱헤드의 하부에 나사 체결되며, 일측에 에어공급 호스가 연결되고, 하부 내주면에는 상기 에어공급 호스와 연결되는 에어 공급홈이 형성되는 커넥터 링; 상기 커넥터 링의 내측 하부에 형성되는 단차면에 설치되며, 외주면에는 상기 에어 공급홈에 대응하는 에어 연결홈이 형성되며, 내부에는 상기 에어 연결홈과 하면을 연결하는 복수개의 에어 분사구가 형성되는 원형의 글라스 프레임; 상기 글라스 프레임의 내측에 끼워지는 원형의 보호 글라스; 및 상기 글라스 프레임의 상면에 접착되어 자력을 이용하여 상기 보호 글라스와 함께 글라스 프레임을 상기 커넥터 링의 단차면에 부착하는 자석패드를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 상기 에어 공급홈은 상기 커넥터 링의 내부 일측에 형성되는 에어 공급홀을 통하여 상기 에어공급 호스와 연결할 수 있다.

또한, 상기 에어 공급홈은 상기 커넥터 링의 하부 내주면을 따라 반원형의 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 글라스 프레임은 내주면을 따라 상기 보호 글라스의 테두리가 끼워지도록 끼움홈이 형성되는 고무소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 커넥터 링과 글라스 프레임은 상기 커넥터 링의 내측 하부의 단차면 둘레를 따라 결합홈이 형성되고, 상기 글라스 프레임의 상면 가장자리를 따라 상기 결합홈에 끼워지는 결합돌기가 형성되어 상호 결합홈에 결합돌기가 끼워져 조립될 수 있다.

또한, 상기 자석패드는 상기 글라스 프레임의 상면과 상기 결합돌기의 상면에 각각 부착될 수 있다.

또한, 상기 에어 연결홈은 상기 글라스 프레임의 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 에어 분사구는 상기 글라스 프레임의 내부에서 하방향 내측으로 경사지게 형성되며, 상기 글라스 프레임의 하면 둘레를 적어도 2부분 이상 구획하여 복수개로 형성될 수 있다.

또한, 상기 자석패드는 일면을 통하여 상기 글라스 프레임에 접착되는 고무자석으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 보호 글라스의 테두리에 설치되는 글라스 프레임의 내부에 용접부를 향하여 경사방향으로 하향하는 에어 분사구를 형성하여 고압의 에어를 복수의 커튼형상으로 분사함으로써 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(Spatter)로부터 보호 글라스의 오염을 최소화할 수 있다.

또한, 상기 글라스 프레임의 상면에 자석패드를 부착하여 레이저 옵틱헤드의 하부에 나사 체결된 커넥터 링에 자성을 이용하여 간편하게 부착하여 설치가 간편하고, 교환작업을 손쉽게 이룰 수 있다.

또한, 상기 커넥터 링의 내측 하부의 단차면 둘레를 따라 결합홈을 형성하고, 상기 글라스 프레임의 상면 가장자리를 따라 형성되는 결합돌기를 상기 결합홈에 끼움으로써 커넥터 링에 대한 글라스 프레임의 결합 견고성을 확보할 수 있다.

도 1은 일반적인 레이저 용접장치의 구성 및 그 사용 상태도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 조립 단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛에 적용되는 글라스 프레임의 상부 및 저부 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛의 사용 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛이 적용된 레이저 옵틱헤드부의 조립 단면도이고, 도 4와 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보호 글라스 유닛에 적용되는 글라스 프레임의 상부 및 저부 사시도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은 커넥터 링(21), 글라스 프레임(23), 보호 글라스(25), 및 자석패드(27)로 구성되어 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에 설치되며, 용접부(W)로부터 비산되는 스패터(S)을 차단하여 보호 글라스(25)의 오염을 최소화함과 동시에, 레이저 옵틱헤드(1) 내부의 광학계를 보호한다.

먼저, 상기 커넥터 링(21)은 상기 레이저 옵틱헤드(1)의 하부에 형성되는 하부 장착단(15)에 나사 체결된다.

상기 커넥터 링(21)은 일측에 에어공급 호스(17)가 연결되고, 하부 내주면에는 상기 에어공급 호스(17)와 연결되는 에어 공급홈(31)이 형성된다.

상기 에어 공급홈(31)은 상기 커넥터 링(21)의 내부 일측에 형성되는 에어 공급홀(33)을 통하여 상기 에어공급 호스(17)와 연결되고, 상기 커넥터 링(21)의 하부 내주면을 따라 반원형의 홈으로 형성된다.

이러한 커넥터 링(21)은 내측 하부에 단차면(F1)을 형성하며, 상기 단차면(F1)에는 그 둘레를 따라 결합홈(35)이 형성된다.

그리고 상기 글라스 프레임(23)은 원형으로 형성되어 커넥터 링(21)의 상기 단차면(F1)에 설치된다.

도 4와 도 5를 참조하면, 상기 글라스 프레임(23)은 외주면에 상기 에어 공급홈(33)에 대응하는 에어 연결홈(37)이 형성되고, 내부에는 상기 에어 연결홈(37)과 하면(F2)을 연결하는 2개의 에어 분사구(39)가 형성된다.

상기 글라스 프레임(23)은 내주면을 따라 상기 보호 글라스(25)의 테두리가 끼워지도록 끼움홈(41)이 형성되는 고무소재로 이루어진다.

또한, 상기 에어 연결홈(37)은 상기 글라스 프레임(23)의 외주면을 따라 반원형의 홈으로 형성된다.

또한, 상기 에어 분사구(39)는 상기 글라스 프레임(23)의 내부에서 하방향 내측으로 경사지게 형성되며, 상기 글라스 프레임(23)의 하면(F2) 둘레를 2부분으로 구획하여 2개로 형성된다.

본 발명의 실시 예에서는 상기 에어 분사구(39)를 2개로 형성하였으나, 그 이상으로 형성하여 제공할 수 있다.

또한, 상기 글라스 프레임(23)은 상면(F3) 가장자리를 따라 결합돌기(43)를 형성하여 상기 커넥터 링(21)의 결합홈(35)에 결합돌기(43)가 끼워지도록 하여 상기 커넥터 링(21)에 대한 글라스 프레임(23)의 조립 견고성을 확보할 수 있다.

그리고 상기 보호 글라스(25)는 글라스 프레임(23)의 내주면에 형성된 상기 끼움홈(41)에 테두리를 끼워 조립된다.

이때, 상기 글라스 프레임(23)은 고무소재로 이루어져 변형이 용이하며, 이러한 변형력을 이용하여 보호 글라스(25)를 끼움홈(41)에 용이하게 끼워 넣을 수 있다.

그리고 상기 자석패드(27)는 글라스 프레임(23)의 상면(F3)과 상기 결합돌기(43)의 상면(F4)에 각각 접착되어 자성을 이용하여 상기 보호 글라스(25)와 함께 글라스 프레임(23)을 상기 커넥터 링(21)의 단차면(F1)과 결함홈(35) 내면(F5)에 부착한다.

이러한 자석패드(27)는 상기 글라스 프레임(23)의 상면(F3)과 상기 결합돌기(43)의 상면(F4)에 각각 별개로 부착되며, 일면을 통하여 상기 글라스 프레임(23)에 접착되는 고무자석으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 상기 자석패드(27)에 의해 상기 커넥터 링(21)의 단차면(F1)에 글라스 프레임(23)이 부착되어 조립된 상태에서는 상기 커넥터 링(21)의 에어 공급홈(31)에 글라스 프레임(23) 상의 에어 연결홈(37)이 매칭되어 에어공급 호스(17)로부터 공급되는 고압의 에어를 에어 공급홀(33)을 통하여 공급받아 2개의 에어 분사구(39)를 통하여 분사도록 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛(20)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 지그(11) 상의 소재(13)에 대하여 상기 레이저 옵틱헤드(1)로부터 용접부(W)에 레이저빔(LB)을 조사하여 레이저 용접작업을 실시하는 중에 소재(13)의 용접부(W)에서 발생되어 비산되는 스패터(S)를 효과적으로 차단한다.

즉, 에어공급 호스(17)로부터 공급되는 고압의 에어가 에어 공급홀(33)을 통하여 상기 커넥터 링(21)의 에어 공급홈(31)으로 공급되면, 상기 고압의 에어는 에어 공급홈(31)에 매칭된 글라스 프레임(23) 상의 에어 연결홈(37)을 통하여 2개의 에어 분사구(39)를 공급되어 분사된다.

이때, 상기 2개의 에어 분사구(39)를 통하여 분사되는 고압의 에어는 용접부(W)를 향하여 경사방향으로 2개이 에어커튼(AC)을 형성하면서 분사되어 소재의 용접 및 절단 작업 시에 발생되는 스패터(S: Spatter)로부터 보호 글라스(25)의 오염을 최소화한다.

한편, 상기 보호 글라스(25)는 상기 에어 분사구(39)를 통하여 분사되는 에어커튼(AC)에 의해 미처 차단되지 않은 스패터(S)를 직접적으로 차단하여 레이저 옵틱헤드(1)의 광학계 부품을 손상시키지 않도록 한다.

또한, 본 발명의 실시 예 따른 보호 글라스 유닛(20)은 오염된 보호 글라스(25)의 교체 작업 시, 상기 커넥터 링(21)의 단차면(F1)에 자석패드(27)의 자성으로 부착된 글라스 프레임(23)을 보호 글라스(25)와 함께 떼어내어 쉽게 제거할 수 있다.

반대로, 교환할 보호 글라스(25)를 조립하기 위해서도 상기 보호 글라스(25)의 테두리가 끼워져 조립된 글라스 프레임(23)을 자석패드(27)의 자성을 이용하여 커넥터 링(21)의 단차면(F1)에 쉽게 부착하여 설치하게 된다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1; 레이저 옵틱헤드
17: 에어공급 호스
20: 보호 글라스 유닛
21: 커넥터 링
23: 글라스 프레임
25: 보호 글라스
27: 자석패드
31: 에어 공급홈
33: 에어 공급홀
35: 결합홈
37: 에어 연결홈
39:에어 분사구
41: 끼움홈
43: 결합돌기

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10. 레이저 옵틱헤드의 하부에 구성되어 용접부로부터 비산되는 스패터을 차단하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛에 있어서,
    상기 레이저 옵틱헤드의 하부에 나사 체결되며, 일측에 에어공급 호스가 연결되고, 하부 내주면을 따라서 상기 에어공급 호스에 에어 공급홀을 통하여 연결되는 반원형의 에어 공급홈이 형성되며, 내측 하부에는 단차면이 형성되는 커넥터 링;
    상기 커넥터 링의 단차면에 설치되며, 외주면을 따라서 상기 에어 공급홈에 대응하는 반원형의 에어 연결홈이 형성되고, 내부에는 상기 에어 연결홈과 하면을 연결하는 복수개의 에어 분사구가 형성되는 원형의 글라스 프레임;
    상기 글라스 프레임의 내측에 끼워지는 원형의 보호 글라스;
    상기 글라스 프레임의 상면에 접착되어 자력을 이용하여 상기 보호 글라스와 함께 글라스 프레임을 상기 커넥터 링의 단차면에 부착하는 자석패드;
    를 포함하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
11. 제10항에 있어서,
    상기 글라스 프레임은
    내주면을 따라 상기 보호 글라스의 테두리가 끼워지도록 끼움홈이 형성되는 고무소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 커넥터 링과 글라스 프레임은
    상기 커넥터 링의 내측 하부의 단차면 둘레를 따라 결합홈이 형성되고, 상기 글라스 프레임의 상면 가장자리를 따라 상기 결합홈에 끼워지는 결합돌기가 형성되어 상호 결합홈에 결합돌기가 끼워져 조립되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
13. 제12항에 있어서,
    상기 자석패드는
    상기 글라스 프레임의 상면과 상기 결합돌기의 상면에 각각 부착되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
14. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 에어 분사구는
    상기 글라스 프레임의 내부에서 하방향 내측으로 경사지게 형성되며, 상기 글라스 프레임의 하면 둘레를 적어도 2부분 이상 구획하여 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.
15. 제10항에 있어서,
    상기 자석패드는
    일면을 통하여 상기 글라스 프레임에 접착되는 고무자석으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 옵틱헤드용 보호 글라스 유닛.

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