KR200172031Y1

KR200172031Y1 - 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치

Info

Publication number: KR200172031Y1
Application number: KR2019990019657U
Authority: KR
Inventors: 이순희; 박석달
Original assignee: 포항종합제철주식회사
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2000-03-15

Abstract

본 고안의 목적은, 워킹헤드와 노즐의 결합구조를 개선하여 노즐의 교체작업에 소요되는 시간과 노력을 절약할 수 있도록 된 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치를 제공함에 있다.

이에 본 고안은, 노즐을 워킹헤드에 착탈식으로 체결할 수 있도록 하고, 상기한 노즐이 다수개 놓여지는 플레이트를 워킹헤드에 대해 상하좌우로 이동시켜 워킹헤드에 노즐을 선택적으로 체결할 수 있도록 함에 그 특징이 있는 것으로, 워킹헤드 선단에 형성된 관통홀에 끼워져 체결될 수 있도록 된 노즐과, 이 노즐 다수개를 받쳐 지지하고 있는 지지플레이트와, 이 지지플레이트를 이동시켜 원하는 노즐을 상기 워킹헤드에 삽입체결하기 위한 이동부로 이루어진 레이저 용접기의 헤드노즐 교체장치를 제공한다.

Description

레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치{Device for changing head nozzle of laser beam welding machine}

본 고안은 스테인레스 소둔산세공정 등에 사용되어 스트립과 스트립을 용접하기 위한 레이저 용접기에 관한 것으로, 특히 용접기의 헤드부분에 장착되는 노즐을 신속하게 교체할 수 있도록 된 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저 용접은 레이저광선을 열원으로 사용하는 용융 용접법의 일종으로, 레이저 용접기는 예컨대 소둔산세공정의 입측에 설치되어 진행하는 전,후 스트립의 선단을 용접하여 연속적으로 소둔산세가 이루어질 수 있게 한다.

이러한 레이저 용접기는 도 3에 도시된 바와 같이, 반사미러(100)가 설치된 용접기 본체(102)와, 레이저빔을 집진하기 위한 워킹헤드(104)와 헤드(104)에 장착되는 노즐(106) 및, 용접시 필요한 와이어를 공급하는 와이어공급기(108) 등으로 이루어지며, 용접중 발생하는 열에 의해 상기 워킹헤드(104)에 장착된 노즐(106)이 마모 훼손, 변형되기 때문에 주기적으로 노즐 교체작업을 수행해줘야 한다.

그런데 상기 도면에 보는 바와 같이, 종래의 구조는 워킹헤드(104)와 노즐(106)에 각각 암나사(110)와 수나사(112)가 형성되어 워킹헤드(104)에 노즐(106)을 나사식으로 조립하여 장착하게 되어 있어서, 설치작업이 불편하고 장시간 사용시 나사부의 마모에 따른 장착불량 등의 문제점이 발생되었다.

즉, 용접 작업에 의해 상기 워킹헤드와 결합된 나사식 노즐의 선단부분이 손상, 변형되면 워킹헤드와 결합된 노즐을 새 것과 교체하기 위하여 적정 공기구(벤치, 프라이어 등)를 사용하여 노즐을 풀어 워킹헤드로부터 빼내고 새 노즐을 다시 조여서 장착시키게 되어 있다.

또한 노즐이 완전히 체결되어 노즐 선단과 스트립간의 간격이 규정치인 8mm를 유지하여야만 레이저빔이 와이어에 정확히 집진되어 정상적인 용접작업이 이루어지게 된다.

그러나 상기한 종래의 구조는 워킹헤드와 노즐을 나사식으로 체결함에 따라 다음과 같은 여러 문제점이 있게 된다.

첫째, 노즐의 교체작업에 소요되는 시간과 노력이 많이 들게 되어, 노즐의 분해 조립시 시간지연으로 라인의 이동속도가 저하되어 생산량이 감소되는 문제점이 있다.

둘째, 여러번 교체작업을 함에 따라 워킹헤드의 내측 나사선이 마모되어 조립이 불가능하게 되고, 심한 경우 공정라인이 멈추게 되는 문제점이 있다.

셋째, 인력에 의한 교체작업에 따라 안전사고가 발생할 소지가 높다는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 워킹헤드와 노즐의 결합구조를 개선하여 노즐의 교체작업에 소요되는 시간과 노력을 절약할 수 있도록 된 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 레이저 용접기의 헤드 노즐 교환장치를 도시한 사시도,

도 2는 본 고안에 따른 교환장치의 작동 상태를 도시한 사시도,

도 3은 종래기술에 따른 레이저 용접기의 헤드 노즐 구조를 개략적으로 도시한 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 워킹헤드 12 : 관통홀

20 : 노즐 22 : 플랜지

30 : 지지플레이트 32 : 구멍

34 : 단턱 40 ; 이동프레임

42 : 구동실린더 44,54 : 가이드바

50 : 고정프레임 52 : 수직실린더

56 : 가이드홀더 60,64 : 감지편

62,66 : 감지센서

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은, 노즐을 워킹헤드에 착탈식으로 체결할 수 있도록 하고, 상기한 노즐이 다수개 놓여지는 플레이트를 워킹헤드에 대해 상하좌우로 이동시켜 워킹헤드에 노즐을 선택적으로 체결할 수 있도록 함에 그 특징이 있다.

이하 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 레이저 용접기의 헤드 노즐 교환장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 고안에 따른 교환장치의 작동 상태를 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이 레이저 용접기에 구비된 워킹헤드(10)는 용접기 본체(102) 하단에 수직으로 부착설치되어 있고, 워킹헤드(10)의 하부는 원뿔형태로 경사져 있으며, 내부에는 원형의 관통홀(12)이 형성되어 레이저빔이 통과될 수 있도록 되어 있다.

여기서 본 고안에 따른 노즐 교체장치는, 워킹헤드(10) 선단에 형성된 관통홀(12)에 끼워져 체결될 수 있도록 된 노즐(20)과, 이 노즐(20) 다수개를 받쳐 지지하고 있는 지지플레이트(30)와, 이 지지플레이트(30)를 이동시켜 원하는 노즐(20)을 상기 워킹헤드(10)에 삽입체결하기 위한 이동부로 이루어진다.

상기 이동부는 지지플레이트(30) 상에 놓여져 있는 다수개의 노즐(20) 중에 원하는 노즐(20)이 상기 워킹헤드(10)와의 체결위치에 올수 있도록 지지플레이트(30)를 이동시키기 위한 선택부와, 지지플레이트(30)에 놓여져 있는 노즐(20)이 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 끼워져 체결되도록 상기 지지플레이트(30)를 이동시키는 체결부로 이루어진다.

상기 지지플레이트(30)는 수평으로 놓여지고 윗면에는 상기 노즐(20)이 안착되는 구멍(32)이 다수개 형성되어 있으며, 구멍(32) 내측에는 단턱(34)이 형성되어 있는 한편, 노즐(20)은 원통형으로 되어 상단의 직경은 상기 워킹헤드(10) 선단의 관통홀(12)에 삽입될 수 있는 크기로 되어 있고, 상기 노즐(20)의 중앙 외주면에는 구멍(32) 내측의 단턱(34)에 걸릴 수 있도록 환형의 플랜지(22)가 형성된 구조로 되어 있다.

본 고안의 일실시예에 따르면 상기 지지플레이트(30)는 직사각형태로 워킹헤드(10)에 끼워져 사용중인 노즐(20)과 교체를 위한 예비용 노즐(20) 두 개가 안착될 수 있도록 되어 있다.

따라서 상기 지지플레이트(30)를 좌우로 이동시키면 워킹헤드(10)에 대한 노즐(20) 위치가 바뀌면서 체결하고자 하는 노즐(20)을 선택할 수 있고, 지지플레이트(30)를 상하로 이동시키게 되면 선택된 노즐(20)을 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 끼워 체결할 수 있게 된다.

상기 선택부는 지지플레이트(30)를 수평이동가능하게 지지하는 ㄷ형태의 이동프레임(40)과, 이 이동프레임(40)에 고정설치되고 피스톤로드 선단은 상기 지지플레이트(30) 일측 선단에 설치되어 지지플레이트(30)를 직선이동시키기 위한 구동실린더(42)로 이루어진다.

여기서 상기 ㄷ형태의 이동프레임(40)에는 양 선단의 내측면을 연결하는 가이드바(44)가 설치되고, 상기 지지플레이트(30)는 상기 가이드바(44)가 관통하는 가이드홀(46)이 형성되어 상기 가이드바(44)를 따라 좌우 안내되는 구조로 되어 있다.

또한 상기한 체결작업은 체결부에 의해 이루어지는 데, 이 체결부는 상기 용접기 본체(102)에 고정설치되는 고정프레임(50)과, 이 고정프레임(50)에 수직으로 설치되고 피스톤로드 선단은 상기 이동프레임(40)에 고정설치되는 수직실린더(52)로 이루어진다.

그리고 상기 선택부와 마찬가지로 상기 이동프레임(40)에는 가이드바(54)를 수직으로 설치하고 수직실린더(52)의 양쪽에는 가이드홀더(56)를 설치하여 상기 가이드바(54)가 가이드홀더(56)를 따라 상하 안내되도록 한다.

한편, 본 고안은 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 노즐(20)을 정확히 끼우기 위해 지지플레이트(30)의 이동량을 제어하기 위한 제어부가 더욱 포함되어 이루어진다.

이를 위해 상기 제어부는, 상기 지지플레이트(30) 일측에 설치되는 감지편(60)과, 지지플레이트(30)가 노즐(20)의 정확한 체결위치에 이르렀을 때 상기 감지편(60)을 감지하여 구동실린더(42)의 작동을 멈출 수 있도록 이동프레임(40)의 좌우측에 각각 설치되는 감지센서(62) 및, 상기 이동프레임(40)의 일측에 설치되는 감지편(64)과, 노즐(20)이 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 완전히 삽입 이탈되었을 때 상기 감지편(64)을 감지하여 수직실린더(52)의 작동을 멈출 수 있도록 고정프레임(50)의 상하측에 각각 설치되는 감지센서(66)로 이루어진다.

이하 본 고안의 작용에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저 용접작업중일 때를 살펴보면, 이동프레임(40)에 설치된 실린더(42)와 고정프레임(50)에 설치되어 있는 수직실린더(52)는 모두 축소작동되어 지지플레이트(30)의 우측에 놓여져 있는 노즐(20)이 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 끼워져 결합되어 있다.

이 상태에서 용접작업 중 노즐(20) 선단부분에 변형이 발생되어 레이저빔에 의한 용접작업이 정상적으로 이루어지지 않을 경우에는 컨트롤 패널 등에 설치되어 있는 스위치를 조작하여 상기 지지플레이트(30)의 좌측에 구비되어 있는 예비용 노즐(20)을 우측의 노즐(20)과 교체한다.

먼저 고정프레임(50)에 설치되어 있는 수직실린더(52)를 작동시켜 피스톤로드를 신장시킴에 따라, 이 피스톤로드에 연결설치되어 있는 이동프레임(40)이 신장되는 피스톤로드에 의해 하강하게 된다.

따라서 상기 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 끼워져 있는 노즐(20)이 지지플레이트(30)와 같이 하강하면서 관통홀(12)로부터 빠져나오게 된다.

여기서 상기 이동프레임(40)이 완전히 하강하여 상기 고정프레임(50)에 설치된 감지센서(66)에 중 하부에 위치한 감지센서(66)에 하강하는 이동프레임(40)의 감지편(64)이 감지되면 감지센서(66)의 감지신호에 따라 상기 수직실린더(52)의 구동이 멈추게 된다.

이와 같이 수직실린더(52)가 구동을 멈추게 되면, 다음으로 이동프레임(40)에 설치된 구동실린더(42)가 작동되어 지지플레이트(30)를 우측으로 이동시키게 된다.

즉, 상기 구동실린더(42)가 작동하여 피스톤로드를 신장시키게 되면 피스톤로드에 연결설치되어 있는 지지플레이트(30)가 도면상 우측으로 이동하여 지지플레이트(30)의 좌측에 놓여져있는 예비용 노즐(20)을 워킹헤드(10)의 바로 밑으로 이동시키게 된다.

여기서 상기 예비용 노즐(20)이 워킹헤드(10)와의 정확한 결합위치에 도달하게 되면 지지플레이트(30)의 측면에 설치되어 있는 감지편(60)이 이동프레임(40)의 우측에 설치되어 있는 감지센서(62)에 감지되고, 이 센서(62)의 감지신호에 따라 상기 실린더(42)는 구동을 멈춰 지지플레이트(30)가 정확한 위치에서 멈출 수 있게 되는 것이다.

이 상태에서 상기 수직실린더(52)가 다시 상승 작동하여 피스톤로드를 수축시키게 되면, 이동프레임(40)이 상승하면서 지지플레이트(30)에 놓여져 있는 예비용 노즐(20)이 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 정확히 끼워져 결합되게 된다.

한편, 상기 워킹헤드(10)의 관통홀(12)에 예비용 노즐(20)이 완전히 끼워질 때까지 상기 이동프레임(40)이 상승하게 되면 이동프레임(40)에 설치된 감지편(64)이 고정프레임(50)의 상부 감지센서(66)에 감지되고, 이 감지센서(66)의 신호에 의해 수직실린더(52)의 구동을 멈춰 노즐(20)이 워킹헤드(10)와 결합된 상태로 있게 한다.

따라서 교체된 노즐(20)로 계속 용접작업을 수행할 수 있는 것이다.

이상의 설명을 통해 알아 본 바와 같이 본 고안에 의한 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치에 의하면, 워킹헤드에 노즐을 간단한 삽입식으로 끼워 결합시킬 수 있게 되어, 종래 나사식 구조에서 발생되는 나사산 마모, 체결불량을 해소시킬 수 있을 뿐 아니라, 노즐의 교체를 자동으로 수행할 수 있도록 함으로서 노즐을 신속하게 교체하여 용접작업이 연속적으로 수행될 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

레이저용접기에 있어서,

워킹헤드 선단에 형성된 관통홀에 끼워져 체결될 수 있도록 된 원통형 노즐과, 이 노즐을 받쳐 지지할 수 있는 구멍이 다수개 형성되어 있는 지지플레이트, 상기 지지플레이트를 수평 이동시켜 다수의 구멍 상에 놓여져 있는 다수개의 노즐 중 어느 하나의 노즐을 상기 워킹헤드 직하에 위치시키는 선택부와, 상기 선택부를 수직이동시켜 선택된 노즐의 일단을 워킹헤드의 관통홀에 끼워져 체결시키는 체결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택부는 지지플레이트를 수평이동가능하게 지지하기 위한 ㄷ자 형태의 이동프레임과, 상기 이동프레임 양 선단 내측면을 연결하는 가이드바, 상기 가이드바가 삽입되도록 지지플레이트에 관통형성되는 가이드홀, 상기 이동프레임에 설치되고 상기 지지플레이트 일측 선단에 피스톤로드 선단이 연결되어 지지플레이트를 직선이동시키기 위한 구동실린더로 이루어져 있고, 상기 체결부는 상기 용접기 본체에 고정설치되는 고정프레임과, 이 고정프레임에 수직으로 설치되고 피스톤로드 선단은 상기 이동프레임에 고정설치되는 수직실린더 및, 상기 이동프레임에 수직으로 설치되는 가이드바와, 상기 고정프레임에 수직으로 설치되어 상기 가이드바가 지지안내되는 가이드홀더로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 지지플레이트 일측에 설치되는 감지편과, 지지플레이트가 노즐의 정확한 체결위치에 이르렀을 때 상기 감지편을 감지하여 구동실린더의 작동을 멈출 수 있도록 이동프레임의 좌우측에 각각 설치되는 감지센서 및, 상기 이동프레임의 일측에 설치되는 감지편과, 노즐이 워킹헤드의 관통홀에 완전히 삽입 이탈되었을 때 상기 감지편을 감지하여 수직실린더의 작동을 멈출 수 있도록 고정프레임의 상하측에 각각 설치되는 감지센서로 이루어진 제어부가 더욱 포함된 것을 특징으로 하는 레이저 용접기의 헤드 노즐 교체장치.