KR900004973B1 - 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치

제1도는 본 발명에 따른 보호장치의 단면도.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 덮개의 평면도.

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 장치의 또다른 구현예의 상세도.

제4도는 제1도 및 제2도에 도시된 장치의 또다른 구현예의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 하우징 2 : 레이저광 출구

3 : 레이저광 입구 4 : 본체

5 : 공급관 6 : 체임버

7 : 덮개 8, 9 : 유리창

10 : 스프링 스트립 11 : 가이드판

12, 13 : 슬릿형 출구 14 : 체결판

15 : 스페이서판 16 : 출구

17 : 슬롯형 입구 18 : 채널

20 : 경사면 21 : 슬롯형 개구부

22 : 안내판 23, 24 : 출구

본 발명은 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 자동용접공정에서 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치에 관한 것이다.

자동용접에 있어서, 예를들어 1984년, Technisches Messen, 통권 51호, 제7/8호, 259-263페이지의 "Elektrooptischer Sensor fur die Automatisierung des Lichtbogenschweissens"에 기술된 바와같은 자동용접에 있어서, 감지장치는, 실제 용접하기 직전에 용접할 표면의 윤곽을 주사하기 위한 용접 토오치 바로 근처에 설치되어 있다. 그래서 감지장치는 용접을 하는 동안 배출된 오염된 가스 및 용접 스패터(spatter)에 노출되어 있다. 종래의 자동용접장치에 있어서는, 감지장치는 레이저원과, 용접할 표면으로부터 반사된 레이저광을 수집하고 감지하는 레이저 광학수단으로 이루어져 있다. 레이저광은 창을 통해 하우징으로부터 방출되고, 반사광은 마찬가지로 창을 통해 하우징에 들어가다.

창은 용접 스패터로부터 기계적인 차폐에 의해 단지 보호될 수 있다. 그러나, 부가적인 예방조치 없이는 이미 용접 공정의 초기단계에서 오염된 가스가 창에 용착물을 생성하여 방출광과 수집광이 심하게 감소되고 산란되어, 그로 인해 정확한 감지가 방해받게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 특히 자동용접공정에서 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치를 제공하여, 이러한 문제를 해결하는데 있으며, 본 발명의 장치는, 가스공급구, 광선이 통과할 수 있는 적어도 하나의 개구부 및 가스출구를 구비하고 있는 체임버와; 상기의 개구부위에 놓이기에 적합한 창을 갖고 있으며, 슬롯형 입구와 슬릿형 출구가 제공되어 있는 덮개로 구성되며, 따라서 가스공급구로부터 공급된 가스는, 체임버와 체임버의 가스출구를 통과하고, 창의 외표면상을 층류형태로 흐르도록 만들어진 커버의 슬롯형 입구와 슬릿형 출구를 통과한다.

용접공정의 전기간동안, 광학수단의 전방에 설치되어 있는 창의 외표면위를 흐르는 층류가스의 연속적인 통과로 의해서, 전혀 이러한 층류가스를 적용하지 않을 경우에 창이 용착물없이 유지될수 있는 시간보다 상당히 더 긴 시간동안 융착물없이 유지될수 있게 된다.

전체 창을 최적으로 보호할 수 있는 층류가스를 얻기 위하여, 덮개내의 슬릿형 가스출구가 덮개의 전방을 따라 일정거리 뻗어 있고, 이 출구가 덮개내의 슬롯형 가스입구로부터 창까지의 거리에 걸쳐 일정한 폭을 가지며, 이 폭이 창의 폭과 동일하여야 할 것으로 보인다.

만일 광학수단이 감지장치내의 독립된 출구와 입구를 통해 레이저광을 방출하고 반사된 광을 수집한다면, 보호장치는 자명하게 광을 방출하고 수집하는 두 개의 개구부를 구비하며 덮개에는 두 개의 창이 제공되고, 덮개내의 가스입구는 두 개의 창 중간에 위치하며, 슬릿형 가스출구는 이 가스입구로부터 인접한 창까지 뻗어 있으며 이 각각의 출구는 관련된 창의 폭과 동일한 폭을 가지게 될 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도에 있어서, 참조번호(1)은 용접공정을 자동적으로 제어하기 위한 감지장치의 하우징 이외의 부분을 나타낸 것이며, 감지장치는 도시되지 않은 레이저원으로 구성된다. 하우징(1)은 화살표 A방향으로 레이저 광을 방출하기 위한 출구(2) 및 화살표 B방향으로 반사되는 레이저광을 위한 입구(3)을 가지고 있다. 하우징(1)에 대해, 압축된 공기나 CO₂와 같은 차폐용 가스를 위한 공급관(5)을 갖고 있는 본체(4)가 하우징에 고정되어 있다.

본체(4)는 그 위에 분리할 수 있도록 설치된 덮개(7)를 가지며, 덮개(7)는 방출된 레이저광을 위한 유리창(8)과 반사된 광을 위한 유리창(9)을 구비하고 있다. 덮개는 스프링 스트립(10)에 의해 본체(4)에 부착되어 있다. 본체(4)와 하우징(1)은 함께 공급관(5)을 통해 공급되는 가스를 위한 완충 공간을 형성하는 체임버(6)을 한정해주며, 그로 인해, 가스공급압력에 차이가 있을 수 있지만, 본체(4)를 빠져나와 창(8, 9)위를 흐를 가스의 압력이 실질적으로 일정하게 보장될수 있다. 공급관(5)을 통해 공급된 가스용 입구는 체임버(6)의 측벽에 자리잡고 있어서, 가스는 도면의 평면에 대해 수직방향으로 체임버(6)에 들어오게 된다. 그래서 체임버(6)를 통한 가스유량의 적당한 평준화가 이루어진다.

공급관(5)으로부터 체임버(6)을 통해 흐르는 가스의 방향은 화살표를 통해 제1도에 개략적으로 나타나 있다. 창(8, 9)은 용접공정동안에 발생한 수증기 및 산소가, 레이저광출구(2) 및 입구(3)를 통해서, 레이저원의 광학체 및 반사광의 수집을 위한 수단의 광학체에 도달하여 오염시키는 것을 방지해준다.

창(8, 9)은 외측면은 커버(7)의 내측표면상에 놓여있다. 가이드판(11)은 창(8)과 창(9) 사이의 덮개(7)의 외측면에 설치되어 있으므로 슬릿형 출구(12, 13)는 이 가이드판의 저면과 창(8, 9)의 외측면사이에 각각 형성되어 있으며, 출구(12, 13)는 높이(y)와 길이(a 또는 b)를 각각 갖는다. 높이는 덮개(7)재료의 두께와 실질적으로 같다.

창(8, 9)은 두 창의 내측면에 놓여 있는 체결판(14)에 의해 덮개(7)에 고정되어 있고, 반면에 창(8, 9)의 재료와 실질적으로 같은 두께를 갖는 스페이서판(15)은 덮개(7)와 체결판(14) 사이에 부가적으로 제공되어 있다.

슬롯형 입구(17)는 체결판(14), 스페이서판(15) 및 덮개(7)를 관통하여 뻗어 있으며, 슬롯형 입구(17)는 일단 덮개가 본체(4)상에 올려지면, 본체(4)의 출구(16)와 정합된다. 그래서 공급관(5)을 통해 공급된 가스는 체임버(6), 출구(16) 및 슬롯형 입구(17)를 통해 슬릿형 출구(12, 13)로 흐를 수 있다.

제2도에 도시되어 있는 바와같이 덮개(7)상의 슬릿형 출구(12, 13)는, 그 폭들이 슬롯형 입구(17)로부터 가이드판(11) 및 덮개(7)에 의해 한정되는 실제창의 인접 가장자리부까지의 각각의 거리에 각각 걸쳐있는 창(8, 9)의 폭과 같도록 형성되어 있다. 이것은 창 표면의 전체폭위의 층류가스의 흐름을 구현을 위한 필수조건으로 보인다. 이 층류가스흐름은, 침식성 가스 및 산화물이 창(8, 9)이 외표면에 도달하는 것을 막아주어, 긴시간 동안의 용접공정동안 이 창들에 용착물이 형성되지 않게 하며, 그렇지 않으면 용착물이 방출되는 레이저광 및/또는 반사광을 약하게 하고 산란시켜 정확한 감지가 방해받게 된다. 또한, 각 창을 최적상태로 보호하기 위하여는, 한편으로는, 용접공정에 영향을 주지 않을 정도의 힘과, 다른 한편으로는, 창표면의 전체 길이는 물론 전체폭에 걸쳐 층류를 유지할 정도의 힘을 갖는 가스층류가 필요하게 된다.

가스흐름은 창(8, 9) 표면의 전체길이에 걸쳐 최적의 층류를 유지하고 있어야 하므로, 창이 갈수록, 안내판(11) 밑으로부터 나오는 흐름의 층류특성에 더 많은 조건이 부가된다. 이것은 거리(a)가 거리(b) 보다 작을수도 있다는 것을 의미한다.

적절한 층류는, 한편으로는, 가이드판(11)과 창(8, 9) 중 각각의 창사이의 가스횡단거리와, 다른 한편으로는, 각각의 출구(12, 13)의 폭 사이의 비, 즉, (a/y) 및 (b/y)가 10에서 20사이의 범위에 있을 때 이루어진다. 더 높은 비일때는 공급가스의 압력은, 전체상 표면상에 걸쳐서 가스층류를 갖기에는 불필요하게 높고 반면에 더 작은 비일때는 가스흐름은 불충분한 층류가 된다.

공급관(5)을 통해 공급된 가스는 채널(18)을 통과해 방출 레이저광용 출구(2)의 전방에 놓여있는 체임버(19)로 흐를 수 있다. 그래서 용접하는 동안 약간의 과잉압력이 체임버(6)와 체임버(19)내에서 유지된다.

이 과잉압력은 이 체임버들내에 분진이 없이 유지되게 하여, 방출 및 반사된 광이 분진에 의해 나쁜 영향을 받지 않도록 해준다.

제3도에는 제1도 및 제2도에 도시된 장치의 또다른 구현예, 즉, 슬롯형 입구(17)에서의 상태가 자세하게 도시되어 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 입구(17)에 있는 창(9)의 가장자리부 출구(13) 내에서의 층류 형성에 유리한 영향을 주는 경사면(20)이 제공될 수도 있다.

제4도에는 제1도 및 제2도에 도시된 장치의 또다른 구현예 즉, 슬롯형 입구(17)에서의 또다른 상태가 자세히 도시되어 있으며, 이 구현예는 특히 알루미늄 용접에 유리하다.

알루미늄 용접에서, 산화알루미늄은 가이드판(11)의 상면에 용착되며, 특히 산화알루미늄은, 층류흐름이 가이드판 아래로부터 나오는 그의 가장자리부에, 용착될 것이다. 산화알루미늄이 이 가장자리부에 쌓여서 조각조각 떨어져나가 창위에 떨어지기까지는 비교적 짧은 시간이 소요된다. 층류흐름이 없는 구역이 창위에 떨어진 조각의 하류에 형성되기 때문에 이들 조각은 층류흐름을 방해하며, 이 층류흐름이 없는 구현예에서는 산화알루미늄이 창위에 용착된다. 이 문제점은 제4도에 도시된 구현예에 의해 실질적으로 제거될 수 있다.

본 구현예에 있어서, 가이드판(11)는, 입구(17)의 맞은편에 슬롯형 개구부(21)를 구비하고 있다. 개구부의 폭은 입구(17)의 폭과 동일한 것이 바람직하다. 제2가이드판(22)은 가이드판(11)위에 짧은 간격 z만큼 떨어져 고정되어 출구(23, 24)를 한정해 준다. 거리 z은 거리 y와 비슷하다. 출구(12, 13)에서와 마찬가지로, 층류흐름은 출구(23, 24)에서도 형성되며, 그 층류흐름은 적어도 가이드판(11)의 가장자리부까지 뻗어 있다. 이 층류 흐름은 산화알루미늄이 가이드판(11)의 가장자리부에 용착되는 것을 막아준다. 제2가이드판(22)이 가장자리부상에 산화알루미늄 용착물이 떨어짐이 있다손치더라도 조각이 가이드판(11)에 떨어지게 되어 창(8, 9)에는 아주 떨어지지 않게 된다. 비록 그와 같은 조각이 가이드판(11)위의 층류흐름을 방해한다 하더라도 이것은 창(8, 9)위의 층류흐름에는 직접적인 영향을 끼치지 않는다. 따라서, 알루미늄을 용접할 때 제4도의 구현예에 있는 창(8, 9)의 유효수명은 제1도의 실시예에 있는 창의 유효수명보다 상당히 길게 된다.

기술된 실시예에 의해 정의된 것과 같이 본 발명의 범위를 벗어남이 없이도 많은 변형이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를들면, 가이드판(11)을 사용하지 않고 대신에 본 기술에 공지된 형태로 덮개(7)를 부분적으로 움푹하게 하므로써 슬릿형 출구(12, 13)가 또한, 두 개의 창(8, 9)대신에 하나의 창이 방출 및 반사광이 통과하도록, 제공될 수도 있다.

Claims (9)

1. 오염가스의 공급을 위한 입구와, 광선이 통과하는 적어도 하나의 개구부와, 가스출구를 구비하고 있는 체임버와, 상기의 개구부위에 놓이도록 만들어진 창과, 덮개의 내부면에 있는 슬롯형 입구와, 상기의 입구와 연통하고 덮개의 외표면을 따라 뻗어 있는 슬릿형 출구를 구비한 덮개로 구성되며, 체임버내의 상기의 가스공급입구로부터 공급된 가스는 상기의 체임버 및 상기의 체임버의 상기의 가스출구를 통과하고, 상기의 덮개의 상기의 슬롯형 입구와 상기의 슬릿형 출구를 통과하여, 상기의 창과 외표면상을 층류형태로 흐르는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기의 덮개는 상기의 제1슬롯형 입구에 인접하여 제2슬롯형 입구를 구비한 외표면을 가지며, 제2슬롯형 입구의 폭은 상기 덮개의 내부면에 있는 제1슬롯형 입구의 폭과 동일하며, 가이드판은 상기의 제2슬롯형 입구위에 입구로부터 소정의 거리를 두고 고정되어 있으며 가이드판이 슬릿형출구의 길이보다 더 짧은 길이를 가지므로, 제2슬릿형 출구가 상기 덮개와 가이드판 사이에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 슬릿형 출구는 창의 외측 표면을 따라 소정의 거리로 뻗어 있으며, 상기 슬릿형 출구의 폭은 상기 창의 외측표면을 따라 뻗어 있는 출구의 전체 거리에 걸쳐 일정하며 상기 창의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 체임버는 두 개의 개구부를 구비하고 있고, 덮개는 상기의 개구부위에 위치하기에 적합한 두 개의 창을 구비하고 있으며, 덮개내의 슬롯형 입구는 두 개의 창 중간에 자리잡고 있는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 슬릿형 출구들은 각각의 창을 일부의 외측표면을 따라 슬롯형 입구로부터 뻗어 있으며, 각각의 슬릿형 출구의 폭은 일정하며, 관련된 창의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기의 가이드판은 슬릿형 제2쌍의 출구들을 한정해 주는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
7. 제3항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 각각의 창은, 상기의 창의 외측표면을 향해 뻗어 있는 경사부를 구비하고 있는 슬릿형 출구와 마주하는 상기의 창의 가장자리부를 가지는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
8. 제3항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 창의 외측표면을 따라 각각의 슬릿형 출구가 뻗은 거리와 슬릿형 출구의 높이 사이의 비는 10에서 20사이의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.
9. 제1항에 있어서, 체임버는, 가스를 안내하고 광학수단의 전방에서 과잉압력을 유지하기 위한 채널을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 오염된 가스로부터 광학수단을 보호하는 장치.

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