KR102368325B1 - Laser condensing head unit and laser processing machine having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단작업을 수행하는 과정에서 대상물과의 충돌로 인해 레이저 집광헤드부의 파손, 특히 내부의 광학부품 파손이 발생하는 것을 한층 방지할 수 있는 레이저 집광헤드 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공기에 관한 것이다.The present invention provides a laser condensing head unit capable of further preventing damage to a laser condensing head unit, in particular, damage to internal optical components due to a collision with an object in the process of performing laser welding or cutting in three dimensions, and a laser condensing head unit including the same It is related to the laser processing machine.
일반적으로, 레이저 가공 장치는 레이저 가공 헤드를 이용하여 용접 혹은 절단 작업이 실행되는 방식으로 공작물을 레이저 빔에 의해 가공한다. 이를 위해 레이저 가공 헤드는 공작물에 상대적으로 적합한 방법으로 위치 결정된다. 위치 결정은 간격 조절 장치를 통해 이루어지되, 노즐 부재와 공작물 사이의 간격은 상기 레이저 가공헤드가 이동을 하는 경우에도 안정적으로 유지되어야 한다. 하지만, 레이저 가공헤드가 이동하며 공작물을 가공하는 경우에 레이저 가공헤드와 공작물의 충돌이 발생할 수 있다. In general, a laser processing apparatus processes a workpiece by a laser beam in such a way that a welding or cutting operation is performed using a laser processing head. For this purpose, the laser machining head is positioned in a way that is relatively suitable for the workpiece. Positioning is performed through a gap adjusting device, but the gap between the nozzle member and the workpiece must be stably maintained even when the laser processing head moves. However, when the laser processing head moves and processes the workpiece, a collision between the laser processing head and the workpiece may occur.
레이저 가공기의 구동 시 집광헤드와 가공물이 자주 충돌을 일으키는 일이 빈번하게 발생하는데 이는 프로그램의 잘못된 입력 등과 같이 작업자의 실수에 의한 경우와 레이저 가공시 열변형에 의해 대상물(박판 등)이 뒤틀리면서 집광헤드와 충돌을 일으키는 현상이 발생한다. 특히 로봇을 이용한 3차원 레이저 가공기의 경우 집광헤드의 충돌은 더욱 빈번하게 발생된다.When the laser processing machine is driven, the condensing head and the workpiece frequently collide. This is due to the operator's mistake, such as incorrect input of the program, or when the object (thin plate, etc.) is twisted due to thermal deformation during laser processing. A phenomenon that causes a collision with the head occurs. In particular, in the case of a three-dimensional laser processing machine using a robot, the collision of the condensing head occurs more frequently.
레이저 집광헤드의 충돌시 그 내부에 설치된 광학부품이나 노즐 등은 상대적으로 저강도의 제품이므로 쉽게 파손되어 손실이 발생한다. 또한, 로봇의 다축 제어 레이저 가공기의 경우 3차원의 제품을 가공하여야 하므로 대상물과 집광헤드가 충돌하는 경우가 더 빈번하게 발생 할 뿐 아니라 2차원 레이저와 달리 충돌의 강도는 더욱 커지게 된다.When the laser condensing head collides, optical parts or nozzles installed therein are relatively low-strength products, so they are easily damaged and cause loss. In addition, in the case of a multi-axis control laser processing machine of a robot, since it is necessary to process a three-dimensional product, the collision between the object and the condensing head occurs more frequently, and the intensity of the collision increases, unlike the two-dimensional laser.
현재, 2차원상에서 레이저 가공을 실시하면서 대상물과의 충격을 흡수할 수 있는 스프링 등의 구조를 집광헤드의 노즐 부위 근방에 장착한 기술이 있지만, 이러한 기술은 3차원상에서 레이저 가공을 실시하는 과정에 집광헤드에 외력이 가해지는 경우 충격흡수를 제대로 할 수 없는 문제가 있다.Currently, there is a technology in which a structure such as a spring that can absorb an impact with an object while performing laser processing in two dimensions is mounted near the nozzle portion of the condensing head. When an external force is applied to the light collecting head, there is a problem that the shock absorption cannot be properly performed.
따라서, 본 출원인은 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단작업을 수행하는 과정에서 대상물과의 충돌로 인해 레이저 집광헤드에 가해지는 충격을 일정이상 흡수할 수 있는 새로운 구조를 제안하는 바이다.Accordingly, the present applicant proposes a new structure capable of absorbing more than a certain amount of impact applied to the laser condensing head due to a collision with an object in the process of performing laser welding or cutting in three dimensions.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단작업을 수행하는 과정에서 대상물과의 충돌로 인해 레이저 집광헤드부의 파손, 특히 내부의 광학부품 파손이 발생하는 것을 한층 방지하여 광학부품 파손과 새로운 부품 재장착 필요에 따른 경제적, 시간적 손실을 저감할 수 있는 레이저 집광헤드 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned conventional problems, and in the process of performing laser welding or cutting in three dimensions, the laser condensing head part is damaged due to a collision with an object, in particular, internal optical parts are damaged. An object of the present invention is to provide a laser condensing head unit and a laser processing machine including the same, which can further prevent damage to optical parts and reduce economic and time losses due to the need for re-installation of new parts.
본 발명의 일 측면에 따르면, 로봇암에 연결되어 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단을 수행하는 것으로서, 레이저 빔을 조사하는 레이저 집광헤드부; 상기 로봇암 단부에 연결되는 마운팅 브래킷; 및 상기 레이저 집광헤드부에 대해 제1 방향과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 포함하는 방향으로 가해지는 외력에 의한 충격을 흡수하도록, 상기 레이저 집광헤드부와 상기 마운팅 브래킷 사이를 연결하는 충격 흡수부를 포함하는 레이저 집광헤드 유닛이 제공된다.According to an aspect of the present invention, as being connected to a robot arm to perform laser welding or cutting in three dimensions, a laser condensing head unit for irradiating a laser beam; a mounting bracket connected to an end of the robot arm; and to absorb an impact caused by an external force applied to the laser condensing head in a direction including a first direction and a second direction perpendicular to the first direction, connecting the laser condensing head and the mounting bracket A laser condensing head unit including an impact absorbing portion is provided.
상기 충격 흡수부는, 상기 마운팅 브래킷에 대해 상기 제1 방향으로 이동 가능하도록 연결되되, 상기 마운팅 브래킷과의 사이에 상기 제1 방향으로 작용하는 외력을 흡수하기 위한 제1 탄성부가 개재되는 제1 충격흡수 블록; 및 상기 제1 충격흡수 블록에 대해 상기 제2 방향으로 이동 가능하도록 일측이 연결되고 타측은 상기 레이저 집광헤드부에 연결되되, 상기 제1 충격흡수 블록과의 사이에 상기 제2 방향으로 작용하는 외력을 흡수하기 위한 제2 탄성부가 개재되는 제2 충격흡수 블록을 포함할 수 있다.The shock absorbing part is connected to be movable in the first direction with respect to the mounting bracket, and a first shock absorbing part is interposed between the mounting bracket and the mounting bracket to absorb an external force acting in the first direction. block; and one side connected to the first shock absorbing block to be movable in the second direction and the other end connected to the laser condensing head, an external force acting in the second direction between the first shock absorbing block and the first shock absorbing block It may include a second shock absorbing block interposed with a second elastic portion for absorbing the.
상기 제1 및 제2 탄성부는 스프링, 플라스틱 및 강화 스폰지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first and second elastic parts may include at least one of a spring, a plastic, and a reinforcing sponge.
상기 마운팅 브래킷과 상기 제1 충격흡수 블록 사이, 상기 제1 충격흡수 블록과 제2 충격흡수 블록 사이에 각각 마련되어 상호간의 접근 및 이격 상태를 감지하는 충격감지센서를 더 포함할 수 있다.Between the mounting bracket and the first shock-absorbing block, each provided between the first shock-absorbing block and the second shock-absorbing block may further include a shock sensor for detecting the mutual approach and separation state.
상기 마운팅 브래킷과 상기 제1 충격흡수 블록 사이의 상대 이동, 상기 제1 충격흡수 블록과 제2 충격흡수 블록 사이의 상대 이동을 가이드하도록, 상기 마운팅 브래킷, 제1 충격흡수 블록 및 제2 충격흡수 블록에는 가이드봉, 가이드홈이 마련될 수 있다.To guide the relative movement between the mounting bracket and the first shock-absorbing block and the relative movement between the first shock-absorbing block and the second shock-absorbing block, the mounting bracket, the first shock-absorbing block and the second shock-absorbing block A guide rod and a guide groove may be provided.
상기 레이저 집광헤드부는 평행광 렌즈, 집광 렌즈, 레이저 노즐을 포함하고, 상기 레이저 노즐은 상기 제1 방향, 제2 방향에 대해 수직인 제3 방향의 외력이 작용할시 파단되도록 단면 직경이 상대적으로 작은 협소부를 포함하며, 상기 협소부의 파단을 통해 제3 방향 외력이 상기 평행광 렌즈, 집광 렌즈 측으로 전달되는 것을 차단할 수 있다.The laser condensing head includes a parallel light lens, a condensing lens, and a laser nozzle, and the laser nozzle has a relatively small cross-sectional diameter so as to be broken when an external force in a third direction perpendicular to the first and second directions is applied. It may include a narrow portion, and may block the external force in the third direction from being transmitted to the parallel light lens and the condensing lens side through the breakage of the narrow portion.
상기 제1 방향과 제2 방향은, 상기 레이저 집광헤드부가 가공물 측으로 접근하는 제3 방향에 대해 각각 수직한 방향이고, 상기 충격 흡수부는, 상기 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 방향으로 상기 레이저 집광헤드부에 가해지는 충격을 흡수할 수 있다.The first direction and the second direction are directions perpendicular to a third direction in which the laser condensing head unit approaches the workpiece, and the shock absorbing unit is located on an imaginary plane including the first direction and the second direction. It is possible to absorb an impact applied to the laser condensing head in a parallel direction.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 레이저 집광헤드 유닛; 및 상기 로봇암의 구동 및, 상기 레이저 집광헤드부로 레이저 빔을 제공하는 레이저 발진기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 충격감지센서의 감지값을 전달받아 설정범위를 벗어난 것으로 판단되면 상기 로봇암과 레이저 발진기의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a laser condensing head unit; and a control unit for controlling driving of the robot arm and driving of a laser oscillator providing a laser beam to the laser condensing head, wherein the control unit receives the value detected by the impact sensor and is determined to be out of a setting range There is provided a laser processing machine, characterized in that stopping the driving of the robot arm and the laser oscillator.
상기에서 설명한 본 발명의 레이저 집광헤드 유닛 및 이를 포함하는 레이저 가공기에 의하면, 제1 충격흡수 블록, 제2 충격흡수 블록, 제1 탄성부 및 제2 탄성부를 포함하는 충격 흡수부를 마련함으로써, 3차원 상에서 레이저 가공작업을 실시할 때제1 방향과 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 방향으로 레이저 집광헤드부, 특히 레이저 노즐에 가해지는 충격을 흡수하여 레이저 집광헤드부 및 가공 대상물의 파손을 방지할 수 있다.According to the laser condensing head unit of the present invention described above and a laser processing machine including the same, by providing a shock absorbing part including a first shock absorbing block, a second shock absorbing block, a first elastic part and a second elastic part, three-dimensional When performing a laser processing operation on the top, it absorbs the impact applied to the laser condensing head unit, especially the laser nozzle, in a direction parallel to the virtual plane including the first and second directions to prevent damage to the laser condensing head unit and the object to be processed. can be prevented
또한, 충격감지센서를 통해 가해지는 외력을 감지하여 로봇암과 레이저 발진기의 구동을 제어함으로써 렌즈 등의 광학 부품 손상을 확실히 방지할 수 있다.In addition, it is possible to reliably prevent damage to optical components such as lenses by controlling the driving of the robot arm and the laser oscillator by sensing an external force applied through the impact sensor.
또한, 레이저 노즐에 외력에 의해 파단되도록 협소부를 마련함으로써, 제3 방향 외력이 내부 광학부품으로 전달되는 것을 미연에 방지할 수 있다.In addition, by providing the narrow portion in the laser nozzle to be broken by an external force, it is possible to prevent the external force in the third direction from being transmitted to the internal optical component in advance.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공기를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공기의 제어 관계를 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 집광헤드 유닛을 나타내는 사시도,
도 4는 도 3의 측면도,
도 5는 도 3의 평면을 나타내는 것으로서, 주요 결합관계를 나타내는 도면,
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 집광헤드 유닛에서 레이저 노즐에 가해지는 외력방향 변화에 따른 충격 흡수부의 충격 흡수 상태를 나타내는 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 집광헤드 유닛에서 제3 방향 외력에 의해 레이저 노즐이 파단되는 모습을 나타내는 도면이다.1 is a perspective view showing a laser processing machine according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing a control relationship of a laser processing machine according to an embodiment of the present invention;
3 is a perspective view showing a laser condensing head unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a side view of Figure 3;
5 is a view showing the plane of FIG. 3, showing the main coupling relationship;
6 to 8 are views showing the shock absorption state of the shock absorber according to the change in the direction of the external force applied to the laser nozzle in the laser condensing head unit according to the embodiment of the present invention;
9 is a view illustrating a state in which a laser nozzle is broken by an external force in a third direction in the laser condensing head unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art completely It is provided to inform you. In the drawings, like reference numerals refer to like elements.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공기는 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단작업을 수행하는 과정에서 대상물과의 충돌로 인해 레이저 집광헤드부의 파손, 특히 내부의 광학부품 파손이 발생하는 것을 한층 방지하여 광학부품 파손과 새로운 부품 재장착 필요에 따른 경제적, 시간적 손실을 저감할 수 있다.The laser processing machine according to a preferred embodiment of the present invention further prevents the damage of the laser condensing head part, especially the damage of the internal optical parts, due to a collision with an object in the process of performing laser welding or cutting in three dimensions to further prevent the occurrence of optical It is possible to reduce the economic and time loss due to parts breakage and the need to re-install new parts.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 가공기(10)는 레이저 집광헤드 유닛(100), 제어부(300)를 포함한다.1 and 2 , the
먼저, 레이저 집광헤드 유닛(100)은 로봇암(20)에 연결되어 3차원상에서 레이저 용접 또는 절단을 수행하는 것으로서, 레이저 빔을 조사하는 레이저 집광헤드부(110), 로봇암(20) 단부에 연결되는 마운팅 브래킷(130), 레이저 집광헤드부(110)와 마운팅 브래킷(130) 사이를 연결하는 충격 흡수부(150)를 포함한다.First, the laser
레이저 집광헤드부(110)는 레이저 발진기(30)에서 발진된 레이저 빔을 전달받아 가공 대상물을 향해 조사하며, 도 4에 도시한 바와 같이, 레이저 발진기(30)로부터 광학 케이블을 통해 전달되는 레이저 빔이 퍼지지 않도록 평행광을 형성하는 평행광 렌즈(111), 평행광 형태의 레이저 빔을 집광해서 레이저 빔의 크기를 축소하는 집광 렌즈(112), 보호 윈도우(113), 레이저 노즐(114) 등을 포함한다. The laser
여기서, 평행광 렌즈(111) 및 집광 렌즈(112)는 레이저 빔의 조사정확도를 위해 항시 정확한 정렬 상태를 유지해야 하는 것으로 이미 공지되어 있는바, 이러한 렌즈들이 내장된 집광헤드 하우징에 외력이 가해지는 경우 정렬상태가 변경되거나 심하게는 파손이 발생하게 되므로 충격흡수 구조가 요구된다.Here, it is already known that the collimating
마운팅 브래킷(130)은 로봇암 단부와 동일한 방향으로 이동 가능하도록 로봇암(20) 단부에 연결된다.The
다음, 도 1, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 충격 흡수부(150)는 레이저 집광헤드부(110)와 마운팅 브래킷(130) 사이를 연결하는 것으로서, 레이저 집광헤드부(110)에 대해 제1 방향과 제1 방향에 수직한 제2 방향을 포함하는 방향으로 외력작용시 가해지는 충격을 흡수하도록 연결된다. 이러한 충격흡수를 통해 전술한 바와 같이 다양한 렌즈들의 정렬상태 변경, 파손 등을 최소화할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 1 and 3 to 5 , the
본 발명은 3차원상에서 레이저 절단 또는 용접이 이루어지는 것으로서 이하의 설명 및 도시의 편의를 위해, 도 1, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 방향은 x방향과 -x방향, 제2 방향은 y방향과 -y방향, 후술하는 제3 방향은 z방향으로 정의한다.The present invention is made by laser cutting or welding in three dimensions, and for the convenience of explanation and illustration below, as shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the first direction is the x direction and the -x direction, Two directions are defined as a y direction and a -y direction, and a third direction to be described later is defined as a z direction.
제3 방향(z방향)은 레이저 집광헤드부(110)가 가공 대상물(40) 측으로 접근하는 방향을 의미하고, 이에 제1 방향과 제2 방향은 제3 방향에 대해 각각 수직한다. 즉, 충격 흡수부(150)는 x방향과 y방향을 포함하는 2차원 가상의 평면과 평행한 방향으로 레이저 노즐(114)로 가해지는 충격을 흡수하도록 이루어지고, 실질적으로 z방향으로 가해지는 충격에 대해서는 흡수가 어려울 수 있는데 z방향 충격흡수에 대해서는 후술한다.The third direction (z direction) means a direction in which the laser
구체적으로, 도 1, 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 충격 흡수부(150)는 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152)을 포함한다.Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3 to 5 , the
제1 충격흡수 블록(151)은 마운팅 브래킷(130)에 대해 제1 방향(x방향,-x방향)으로 이동 가능하도록 연결되는데, 마운팅 브래킷(130)과의 사이에 제1 방향으로 작용하는 외력을 흡수하기 위한 제1 탄성부(153)가 개재된다.The first shock-absorbing
즉, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 충격흡수 블록(151)은 실질적으로 제1 탄성부(153)를 통해 마운팅 브래킷(130)에 연결되며, 레이저 집광헤드부(110)에 x방향, -x방향으로 외력이 작용할 시 마운팅 브래킷(130)으로 접근하거나 이격되는 방향으로 이동한다. 부연하자면, 마운팅 브래킷(130)과 제1 충격흡수 블록(151) 사이에 마련되는 제1 탄성부(153)는 x방향, -x방향의 외력으로 인해 레이저 집광헤드부(110)로 가해지는 충격을 일정이상 흡수, 완충할 수 있다.That is, as shown in FIGS. 6 to 8 , the first
한편, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 마운팅 브래킷(130)과 제1 충격흡수 블록(151) 사이의 상대 이동, 즉 마운팅 브래킷(130)에 대해 제1 충격흡수 블록(151)이 x방향, -x방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 마운팅 브래킷(130)과 제1 충격흡수 블록(151)에는 각각 가이드봉(154)과 가이드홈(155)이 마련된다. 이러한 가이드봉과 가이드홈의 설치 위치는 서로 변경 가능하다.On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, the relative movement between the mounting
제2 충격흡수 블록(152)은 제1 충격흡수 블록(151)에 대해 제2 방향(y방향,-y방향)으로 이동 가능하도록 연결되는데, 제1 충격흡수 블록(151)과의 사이에 제2 방향으로 작용하는 외력을 흡수하기 위한 제2 탄성부(156)가 개재된다. 제2 충격흡수 블록(152)의 일측은 제1 충격흡수 블록(151)에 제2 탄성부(156)를 통해 연결되고, 그 타측은 레이저 집광헤드부(110)에 연결된다.The second
본 발명의 실시예에서, 제1 충격흡수 블록(151)은 마운팅 브래킷(130)과 제2 충격흡수 블록(152) 사이를 연결하여 레이저 집광헤드부(110), 특히 레이저 노즐(114)에 작용하는 제1 방향(x방향,-x방향), 제2 방향(y방향, -y방향) 충격을 흡수 가능한 것으로서, 이를 가능하도록 도 5에 도시한 바와 같이, 대략 'L'자 단면 형상을 갖도록 이루어질 수 있다.In the embodiment of the present invention, the first
즉, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 충격흡수 블록(152)은 실질적으로 제2 탄성부(156)를 통해 제1 충격흡수 블록(151)에 연결되며, 레이저 집광헤드부(110)에 y방향, -y방향으로 외력이 작용할 시 제1 충격흡수 블록(151)으로 접근하거나 이격되는 방향으로 이동한다. 부연하자면, 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152) 사이에 마련되는 제2 탄성부(156)는 y방향, -y방향의 외력으로 인해 레이저 집광헤드부(110)로 가해지는 충격을 일정이상 흡수, 완충할 수 있다.That is, as shown in FIGS. 6 to 8, the second
한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152) 사이의 상대 이동, 즉 제1 충격흡수 블록(151)에 대해 제2 충격흡수 블록(152)이 y방향, -y방향으로 슬라이드 이동 가능하도록 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152)에는 각각 가이드봉(157)과 가이드홈(158)이 마련된다. 이러한 가이드봉과 가이드홈의 설치 위치는 서로 변경 가능하다.On the other hand, as shown in FIG. 5 , the relative movement between the first
본 발명의 실시예에서, 제1 탄성부(153)와 제2 탄성부(156)는 관련 도면에 스프링으로 적용되어 있지만, 이에 한정되지 않으며 일정 이상의 탄성력을 갖는 것이라면 어떠한 것이라도 적용 가능하고 예를 들어 탄성을 갖는 플라스틱, 강화 스폰지 등으로 적용될 수도 있다.In the embodiment of the present invention, the first
따라서, 도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 충격 흡수부(150)는 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 방향으로 레이저 집광헤드부(110)에 가해지는 충격을 흡수 가능하다. 즉, 충격 흡수부(150)는 상기 가상의 평면 상에서 레이저 노즐(114) 측으로 가해지는 모든 방향의 외력을 완충하여 주요 부품의 파손 및 손상을 방지할 수 있다. Therefore, as shown in FIGS. 6 to 8 , the
관련 도면에는 3가지 방향으로 외력이 레이저 노즐에 작용하는 경우를 예를 들었지만, 이외에도 전술한 바와 같이 충격 흡수부(150)는 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 모든 방향으로 작용하는 외력을 흡수, 완충할 수 있다. In the related drawings, an example is given when an external force acts on the laser nozzle in three directions, but in addition, as described above, the
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 집광헤드 유닛(100)은 충격감지센서(159)를 더 포함한다.As shown in FIG. 5 , the laser condensing
충격감지센서(159)는 마운팅 브래킷(130)과 제1 충격흡수 블록(151) 사이, 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152) 사이에 상호간의 접근 및 이격 상태를 감지하도록 마련되는 것으로서, 압력센서로 적용 가능하다.The
제어부(300)는 로봇암(20)의 구동 및, 레이저 집광헤드부(110)로 레이저 빔을 제공하는 레이저 발진기(30)의 구동을 제어하며, 충격감지센서(159)의 감지값을 전달받아 설정범위를 벗어난 것으로 판단되면 로봇암(20)과 레이저 발진기(30)의 구동을 정지한다.The
충격감지센서(159), 즉 압력센서는 그 감지포인트가 일정 이상 가압된 상태로 서로 마주보는 마운팅 브래킷(130)과 제1 충격흡수 블록(151) 사이, 서로 마주보는 제1 충격흡수 블록(151)과 제2 충격흡수 블록(152) 사이에 장착되며, 제어부(300)는 초기 설치상태에서 감지된 압력센서 감지값을 기준값으로 하여 일정 이상 증감된 값의 범위를 설정범위로 결정한다.The
부연하자면, 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, x방향 외력이 작용하여 제1 충격흡수 블록(151)이 마운팅 브래킷(130)으로 접근하는 경우 압력센서의 감지값은 증가하게 되고, -x방향 외력이 작용하여 제1 충격흡수 블록(151)이 마운팅 브래킷(130)으로부터 이격되는 경우 압력센서의 감지값은 감소하게 된다. 제어부(300)는 이러한 압력센서의 증감 수치를 반영하여 미세한 충격으로 판단할 수 있는 상기 설정범위를 결정한다.In other words, as shown in FIGS. 5 to 8 , when the first
제어부(300)는 설정범위를 벗어나는 정도로 제1 충격흡수 블록(151)이 접근 또는 이격하는 경우, 상당한 외력이 레이저 집광헤드부(110)에 작용하는 것으로 판단하여 로봇암(20)과 레이저 발진기(30)의 구동을 정지하며, 경고음, 경고램프 발광 등을 통해 별도의 경고신호를 발생할 수 있다.When the first
제어부(300)는 마찬가지로 압력센서의 감지값을 통해 제2 충격흡수 블록(152)이 제1 충격흡수 블록(151)으로 접근 또는 이격되는 정도, 즉 외력의 세기 정도를 감지하고, 이를 통해 전술한 바와 동일하게 로봇암(20)과 레이저 발진기(30)의 구동을 정지한다.The
본 발명은 가공 대상물(40)과의 충돌로 인해 레이저 집광헤드부(110)로 제1 방향, 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 방향으로 외력이 작용할 시 충격 흡수부(150)를 통해 충격을 흡수하여 내부 광학 부품을 보호할 수 있고, 이와 더불어 가공 대상물(40)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 레이저 집광헤드부(110)로 가해지는 외력이 미세한 경우, 충격 흡수부(150)가 충분히 외력을 흡수할 수 있는바 렌즈 등의 광학 부품 재정렬 과정없이 신속하게 용접 또는 절단작업을 진행할 수 있어 시간, 경제적 손실을 최소화할 수 있다.In the present invention, when an external force acts in a direction parallel to the virtual plane including the first direction and the second direction to the laser condensing
이상, 레이저 집광헤드부(110)로 가해지는 제1 방향(x방향,-x방향), 제2 방향(y방향,-y방향) 외력에 대한 충격흡수 구조를 설명하였으며, 이하 제3 방향(z방향) 충격에 의한 외력 흡수 구조를 설명한다.In the above, the shock absorption structure for the external force applied to the laser condensing
제3 방향은 레이저 노즐(114)이 가공 대상물(40)로 접근하는 방향을 말하고, 본 발명에서는 가공 대상물과의 충돌로 인해 제3 방향 외력이 레이저 노즐(114) 부위로 작용하는 경우 이러한 충격을 실질적으로 흡수하지 않는다.The third direction refers to the direction in which the
구체적으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 레이저 노즐(114)은 제3 방향의 외력이 작용할시 파단되도록 단면 직경이 상대적으로 작은 협소부(115)를 포함하며, 일정 이상의 외력이 작용하게 되면 협소부(115)의 파단이 이루어지도록 한다.Specifically, as shown in FIG. 9 , the
이러한 파단을 통해 제3 방향 외력이 평행광 렌즈(111), 집광 렌즈(112) 측으로 전달되는 것을 차단할 수 있으며, 렌즈들은 상당한 고가인 반면 레이저 노즐은 저가인 바 새로운 레이저 노즐 장착에 의한 추가적인 비용 발생 또한 크지 않다고 볼 수 있다.Through such breakage, it is possible to block the third direction external force from being transmitted to the
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.In the foregoing, the present invention has been shown and described in connection with preferred embodiments for illustrating the principles of the present invention, but the present invention is not limited to the construction and operation as shown and described as such. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the appended claims.
10: 레이저 가공기 20: 로봇암
30: 레이저 발진기 100: 레이저 집광헤드 유닛
110: 레이저 집광헤드부 114: 레이저 노즐
115: 협소부 130: 마운팅 브래킷
150: 충격 흡수부 151: 제1 충격흡수 블록
152: 제2 충격흡수 블록 153: 제1 탄성부
154: 가이드봉 155: 가이드홈
156: 제2 탄성부 159: 충격감지센서
300: 제어부10: laser processing machine 20: robot arm
30: laser oscillator 100: laser condensing head unit
110: laser condensing head unit 114: laser nozzle
115: narrow part 130: mounting bracket
150: shock absorbing unit 151: first shock absorbing block
152: second shock absorbing block 153: first elastic part
154: guide rod 155: guide groove
156: second elastic part 159: impact sensor
300: control unit
Claims (5)
레이저 빔을 조사하는 레이저 집광헤드부;
상기 로봇암 단부에 연결되는 마운팅 브래킷; 및
상기 레이저 집광헤드부에 대해 제1 방향과 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향을 포함하는 방향으로 가해지는 외력에 의한 충격을 흡수하도록, 상기 레이저 집광헤드부와 상기 마운팅 브래킷 사이를 연결하는 충격 흡수부를 포함하고,
상기 충격 흡수부는,
상기 마운팅 브래킷에 대해 상기 제1 방향으로 이동 가능하도록 연결되되, 상기 레이저 집광헤드부에 상기 제1 방향으로 외력이 작용시 상기 마운팅 브래킷 측으로 접근하거나 이격되는 방향으로 이동하면서 상기 제1 방향으로 작용하는 외력을 흡수하는 제1 충격흡수 블록; 및
상기 제1 충격흡수 블록에 대해 상기 제2 방향으로 이동 가능하도록 일측이 연결되고 타측은 상기 레이저 집광헤드부에 연결되되, 상기 레이저 집광헤드부에 상기 제2 방향으로 외력이 작용시 상기 제1 충격흡수 블록으로 접근하거나 이격되는 방향으로 이동하면서 상기 제2 방향으로 작용하는 외력을 흡수하는 제2 충격흡수 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 집광헤드 유닛.It is connected to a robot arm to perform laser welding or cutting in three dimensions,
a laser condensing head for irradiating a laser beam;
a mounting bracket connected to an end of the robot arm; and
An impact connecting between the laser condensing head unit and the mounting bracket to absorb an impact caused by an external force applied in a direction including a first direction and a second direction perpendicular to the first direction with respect to the laser condensing head unit comprising an absorbent part;
The shock absorber,
Connected to be movable in the first direction with respect to the mounting bracket, when an external force is applied to the laser condensing head in the first direction, moving in a direction approaching or spaced apart from the mounting bracket, acting in the first direction A first shock-absorbing block for absorbing an external force; and
One side is connected to the first shock absorbing block so as to be movable in the second direction, and the other side is connected to the laser condensing head unit, and when an external force is applied to the laser condensing head unit in the second direction, the first shock A laser condensing head unit comprising a second shock absorbing block for absorbing an external force acting in the second direction while moving in a direction approaching or spaced from the absorbing block.
상기 마운팅 브래킷과 상기 충격 흡수부 사이에 마련되어 상호간의 접근 및 이격 상태를 감지하는 충격감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 집광헤드 유닛.The method of claim 1,
The laser condensing head unit according to claim 1, further comprising an impact sensor provided between the mounting bracket and the shock absorbing part to detect a state of mutual approach and separation.
상기 레이저 집광헤드부는 평행광 렌즈, 집광 렌즈, 레이저 노즐을 포함하고,
상기 레이저 노즐은 상기 제1 방향, 제2 방향에 대해 수직인 제3 방향의 외력이 작용할시 파단되도록 단면 직경이 상대적으로 작은 협소부를 포함하며,
상기 협소부의 파단을 통해 제3 방향 외력이 상기 평행광 렌즈, 집광 렌즈 측으로 전달되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 레이저 집광헤드 유닛.The method of claim 1,
The laser condensing head unit includes a parallel light lens, a condensing lens, and a laser nozzle,
The laser nozzle includes a narrow portion having a relatively small cross-sectional diameter to break when an external force in a third direction perpendicular to the first and second directions acts;
The laser condensing head unit, characterized in that the third direction external force is blocked from being transmitted to the collimating lens and the condensing lens through the breakage of the narrow portion.
상기 제1 방향과 제2 방향은, 상기 레이저 집광헤드부가 가공물 측으로 접근하는 제3 방향에 대해 각각 수직한 방향이고,
상기 충격 흡수부는, 상기 제1 방향과 제2 방향을 포함하는 가상의 평면에 평행한 방향으로 상기 레이저 집광헤드부에 가해지는 충격을 흡수 가능한 것을 특징으로 하는 레이저 집광헤드 유닛.The method of claim 1,
The first direction and the second direction are directions perpendicular to a third direction in which the laser condensing head approaches the workpiece, respectively;
and the shock absorbing unit is capable of absorbing an impact applied to the laser condensing head in a direction parallel to an imaginary plane including the first direction and the second direction.
상기 로봇암의 구동 및, 상기 레이저 집광헤드부로 레이저 빔을 제공하는 레이저 발진기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 상기 충격감지센서의 감지값을 전달받아 설정범위를 벗어난 것으로 판단되면 상기 로봇암과 레이저 발진기의 구동을 정지하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
The laser condensing head unit according to claim 2; and
A control unit for controlling driving of the robot arm and driving of a laser oscillator providing a laser beam to the laser condensing head,
The control unit receives the value detected by the impact sensor, and when it is determined that it is outside the set range, the laser processing machine, characterized in that it stops the driving of the robot arm and the laser oscillator.
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