KR102786571B1

KR102786571B1 - 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치

Info

Publication number: KR102786571B1
Application number: KR1020230056372A
Authority: KR
Inventors: 황원규
Original assignee: 황원규
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2023-04-28
Publication date: 2025-03-26
Anticipated expiration: 2043-04-28
Also published as: KR20240052623A

Abstract

본 기술은 작업자가 파지하여 레이저를 이용해 모재를 용접할 수 있는 수동 레이저 용접 토치를 구성하는 구성품에 대하여 불필요한 부분을 생략과 동시에 재질을 달리하여 경량화를 실현함에 따라 작업자의 안전사고를 방지시킬 수 있는 용접 토치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파지부 및 레이저 조사부가 건 타입(GUN Type)으로 조립되되 내측에 구비된 다수의 렌즈를 통해 레이저를 모재 방향으로 조사하여 용접하는 레이저 용접 토치에 있어서, 상기 파지부는 내측에 레이저 이동로를 형성하며, 렌즈의 냉각을 위한 순환가능한 물과 상기 레이저 조사부를 통해 가스가 배출될 수 있는 다수의 여백공간부가 형성된 파지몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치{Gun Type Manual Laser Welding Torch}

본 기술은 작업자가 파지하여 레이저를 이용해 모재를 용접할 수 있는 수동 레이저 용접 토치를 구성하는 구성품에 대하여 불필요한 부분을 생략과 동시에 재질을 달리하여 경량화를 실현함에 따라 작업자의 안전사고를 방지시킬 수 있는 용접 토치에 관한 것이다.

모재를 가공하기 위해 여러 가지 공작 기계가 사용된다. 선반이나 밀링머신, 드릴링 머신 등 다양한 종류의 공작 기계를 이용하여 모재를 가공할 수 있으며 하나 또는 하나 이상의 공작 기계를 활용하여 보다 다양하고 필요에 적합한 제품을 제작할 수 있다.

공작 기계로는 절삭날 등을 모재에 접촉시켜 가공하는 접촉식 가공장치뿐만 아니라, 고온의 레이저 빔을 모재에 조사하여 가공하는 비접촉식 가공장치도 널리 사용되고 있다.

레이저 가공장치는 레이저 광을 생성하고, 집속하여, 모재의 가공면을 향해 조사하도록 구성된다. 레이저 가공장치는 가공면이 매끄럽고, 작동 시에도 소음이 없고, 미세하고 정밀한 가공이 가능하여 산업현장에서 매우 유용하게 사용되고 있다.

레이저 가공장치의 모재를 향하는 부위에는 광 노즐이 형성된 헤드가 형성되어 있으며, 헤드의 내부에는 다수의 렌즈로 이루어진 광학계가 마련되어 있다. 따라서 집속된 레이저 광이 광학계로부터 노즐을 통해 모재로 조사될 수 있다.

한편, 상기한 종래의 용접을 위한 레이저 가공장치의 경우, 로봇암에 설치되어 사용되는 경우도 있으나, 건 타입(GUN Type) 형태로 작업자가 파지하여 모재를 직접 용접하는 방식 중 어느 하나의 방식을 취하고 있다.

특히, 로봇암의 설치는 고가의 장비로 취급되고 유지보수에 대한 경제적 부담이 상당하기에 아직까지 수작업에 의한 방식이 보편화되고 있는 실정이나 레이저 가공장치의 중량이 일반적으로 2kg 이상으로 제작되기에 이를 장시간 들고 작업하는 경우, 작업자의 손목 등과 같은 관절에 부담이 가해지는 안전사고의 우려가 예상되는 문제점이 발생하게 된다.

국내등록특허 제10-1694491호(공고일:2017.01.10.) 국내등록특허 제10-2234267호(공고일:2021.03.31.)

상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 작업자가 직접 파지하여 사용하는 레이저 가공장치에서 해당 레이저 가공장치의 중량을 이루는 불필요한 부분을 과감히 생략하여 경량화함에 따라 작업자에 대한 안전사고를 방지시킬 수 있는 레이저 가공장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치는 파지부(100) 및 레이저 조사부(200)가 건 타입(GUN Type)으로 조립되되 내측에 구비된 다수의 렌즈를 통해 레이저를 모재 방향으로 조사하여 용접하는 레이저 용접 토치에 있어서, 상기 파지부(100)는 내측에 레이저 이동로(L/L)를 형성하며, 렌즈의 냉각을 위한 순환가능한 물과 상기 레이저 조사부(200)를 통해 가스가 배출될 수 있는 다수의 여백공간부(S)가 형성된 파지몸체(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파지몸체(110)는 상기 파지부(100) 내측에 설치되는 제1파지체(111) 및 외면이 상기 제1파지체(111)와 서로 연통되게 연결되되 일측은 상기 레이저 조사부(200)와 연통되게 연결될 수 있도록 설치되는 제2파지체(112)를 포함하되, 상기 제1파지체(111)와 상기 제2파지체(112)는 상기 레이저 용접토치의 경량화를 위해 알류미늄 재질로 성형된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1파지체(111)와 상기 제2파지체(112)는 내부에 렌즈의 냉각을 위해 상기 제1파지체(111) 외부에서 투입되어 상기 제2파지체(112)를이동 후, 상기 제1파지체(111) 외부로 물이 순환하는 복수의 순환로(W/L) 및 상기 순환로(W/L)와 독립되되 상기 제1파지체(111) 외부에서 공급되어 상기 제2파지체(112)를 지나 상기 레이저 조사부(200) 방향으로 레이저와 함께 배출되는 가스이동로(G/L)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2파지체(112) 외면에는 렌즈가 구비된 렌즈삽입체(120)가 탈착 가능하게 삽입되는 삽입공(114) 및 상기 삽입공(114), 상기 순환로(W/L), 상기 가스이동로(G/L)와 간섭되지 않게 상기 제2파지체(112)의 경량화를 위한 여백공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2파지체(112)는 벤딩미러(131)를 포함하는 서보모터(130)가 설치되는 원통형상의 고정관(116)을 포함하되, 상기 고정관(116) 내부에는 상기 서보모터(130)를 고정시키기 위한 고정구(118)가 더 구비되며, 상기 고정구(118) 외주면에는 상기 고정구(118)의 무게를 감소시키기 위한 여백공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1파지체(111)는 상기 순환로(W/L) 및 상기 가스이동로(G/L)와 간섭되지 않게 상기 제1파지체(111)의 경량화를 위한 여백공간부(S)가 더 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1파지체(111)는 소켓(113)을 더 포함하되, 상기 소켓(113)은 상기 제1파지체(111) 외면에 강철 재질로 성형된 나사부(115)와 탈착 가능하게 나사 결합하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 레이저 조사부(200)는 상기 제2파지체(112) 일측과 결합하되 외면에는 상기 제2파지체(112)의 레이저 이동로(L/L)와 연통하는 중공부가 형성되며, 상기 제2파지체(112)에 형성된 상기 가스이동로(G/L)와 연통하는 가스배출공(211)이 형성된 연결체(210)와, 레이저 이동로(L/L)와 연통하되 상기 가스배출공(211)을 통해 배출되는 가스가 레이저와 함께 이동하기 위한 중공부가 길이방향으로 형성된 원통형상의 노즐대(220) 및 상기 노즐대(220)를 통해 배출되는 가스가 모재의 가공면에 집중되어 배출될 수 있게 상기 노즐대(220)와 탈착 가능하게 결합하는 캡(230)을 포함하되, 상기 노즐대(220)는 부싱(221)에 의해 서로 고정 연결되되 상기 부싱(221) 외주면에는 여백공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 연결체(210) 외면에는 상기 연결체(210)의 경량화를 위해 상기 가스배출공(211)과 간섭되지 않도록 적어도 하나 이상의 여백공간부(S)가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2파지체(112)에는 상기 제1파지체(111)에 형성된 상기 순환로(W/L) 또는 상기 가스이동로(G/L)와 이어지게 유로(112a,112b)가 더 형성되되 상기 순환로(W/L), 상기 가스이동로(G/L) 및 유로(112a,112b)는 다수의 격벽으로 물과 가스가 유실되지 않고 이동할 수 있는 공간이 형성될 수 있도록 용접 부분에 골을 형성한 밀봉 용접에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래와는 차별적으로 나사부를 제외한 제1파지체 및 제2파지체를 알루미늄 재질로 성형하되 특히, 상기 제1파지체, 상기 제2파지체 외면은 물론, 고정구와 부싱의 외주면 및 연결체에 불필요한 공간을 생략한 여백공간부를 형성하여 상기 용접토치에 대한 경량화를 만족하여 작업자의 안전사고를 방지할 수 있는 효과를 기대하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 대한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 제1파지체에 나사 결합한 소켓을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 파지몸체를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 대한 A-A, C-C, H-H 단면을 각각 나타낸 도면.
도 6은 도 4에 대한 J-J 단면을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 제2파지체를 나타낸 도면.
도 8은 도 1에 대한 외부케이스가 생략된 도면.
도 9는 도 8에 대한 서보모터 부분의 확대도.
도 10은 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 연결체를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 부싱을 나타낸 도면.
도 12 내지 도 17은 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 각 실시예별 렌즈를 냉각하기 위한 작용관계도.
도 18은 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치에 대한 제2파지체의 다른 실시예.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치(이하 간략하게, '용접토치'라 한다)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접토치(1)는 전체적으로 건(GUN)의 형상으로 이루어진 파지부(100) 및 레이저 조사부(200)를 포함한다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 파지부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 작업자에 의한 파지가 가능하게 건 타입으로 성형되되 외부에 구비된 파지케이스 내측으로 후에 설명하는 레이저 조사부(200)와 연통하여 레이저는 물론, 렌즈의 냉각에 필요한 순환 가능한 물과 용접하고자 하는 모재의 가공면을 용접시에 파생될 수 있는 분진 등의 이물질이 유입되는 것을 차단하기 위한 가스(예를 들어, 퍼지가스)가 공급되기 위한 구성으로 파지몸체(110)를 포함한다.

예컨대 파지몸체(110)는 도시한 바와 같이, 본 발명인 용접토치(1)의 경량화를 위해 알루미늄의 재질을 이용하여 관(PIPE) 형상을 갖는 복수의 몸체가 동심원(同心圓)을 이루는 다중관의 형태로 성형될 수 있으며, 내부에는 길이방향으로 레이저가 이동하기 위한 레이저 이동로(L/L)를 형성하는 중공부가 건타입 형상과 대응되게 서로 연통하도록 설치된다.

여기서, 레이저 이동로(L/L)에는 다수의 렌즈가 설치되어 레이저가 파지몸체(110)에 전체적으로 형성된 레이저 이동로(L/L)와 레이저 조사부(200)를 통해 모재 방향으로 조사될 수 있도록 한다.

이를 위해, 제1파지체(111) 내부에는 1차적으로 포커스렌즈가 구비되어 레이저가 관통하되 상기 포커스레이저를 관통한 레이저는 서보모터(130)와 회전가능하게 연결된 벤딩미러(131)에 의해 각도가 조절되어 제2파지체(112)에 2차적으로 구비된 또 다른 포커스렌즈와 보호렌즈를 거쳐 레이저 조사부(200)를 통해 레이저가 조사될 수 있는 구조를 만족한다.

도 3 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 제1파지체(111) 하부에는 레이저 발신기나 전원케이블 등과 같은 주변기기와 본 발명에 따른 용접토치(1)가 서로 연결될 수 있도록 소켓(113)이 구비되며, 상기 소켓(113)은 상기 제1파지체(111) 하부 외면에 형성된 나사부(115)와 서로 분리 가능하게 나사결합하는 구조를 갖는다.

이때, 나사부(115)는 알류미늄 재질이 아닌, 강철의 재질로 성형되어 나사산의 폭을 작게 형성함에 따라 소켓(113)과의 결합성이 향상될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

제1파지체(111)에는 상술한 레이저 이동로(L/L) 이외에 복수의 포커스렌즈 및 보호렌즈를 냉각하기 위한 물이 순환하가능하게 이동할 수 있는 순환로(W/L) 및 용접에 사용되기 위한 가스를 공급하는 가스이동로(G/L)가 서로 독립되게 형성된다.

이를 위해 상기 순환로(W/L) 및 가스이동로(G/L)는 도시한 바와 같이, 파지케이스에 의해 밀폐될 수 있게 상기 제1파지체(111)는 물론, 후에 설명하는 제2파지체(112)와 서로 이어질 수 있는 구조로 형성된다.

이때, 제1파지체(111) 및 제2파지체(112)에 형성된 각각의 순환로(W/L)는 특히, 렌즈가 구비된 부분에서 상기 렌즈의 외주면을 따라 순환할 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하며, 이에 대한 상세한 설명은 하기에 각 실시예 별로 상세히 설명하도록 한다.

아울러, 제1파지체(111)는 외부에서 공급되는 가스가 가스이동로(G/L)를 통해 레이저 조사부(200)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 함과 동시에 냉각을 위해 외부에서 공급되는 물이 순환로(W/L)에 개별 공급될 수 있도록 서로 독립된 유입공을 갖는 유입구(111a)가 다수 형성될 수 있으며, 이러한 유입구를 통해 공급되는 가스와 물은 필요에 따라 서로 다른 위치에서 공급되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 제2파지체(112)는 도 7 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 제1파지체(111) 상부와 체결되어 상기 제1파지체(111) 및 상기 제2파지체(112)에 각각 형성된 레이저 이동로(L/L), 순환로(W/L) 및 가스이동로(G/L)가 서로 연통할 수 있는 구조를 갖도록 하며, 모재 방향으로 레이저가 조사되는 상기 제2파지체(112) 일측에는 후에 설명하는 레이저 조사부(200)가 설치된다.

제2파지체(112) 타측에는 벤딩미러(131)가 회전가능하게 삽입되되 상기 벤딩미러(131)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 서보모터(130)가 장착될 수 있는 파이프(PIPE) 형상의 고정관(116)이 설치되며, 상기 서보모터(130) 외면에는 고정구(118)가 삽입되어 상기 고정관(116) 내면에 고정 설치된 구조를 갖는다.

이때, 고정구(118)의 외주면에는 본 발명인 용접토치(1)의 경량화를 만족하기 위해 불필요한 부분이 생략된 여백공간부(S)가 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 제2파지체(112) 외면에는 유지보수 등을 목적으로 렌즈가 탈착 가능하게 결합하기 위한 삽입공(114)이 적어도 하나 이상 즉, 상기 제2파지체(112)에 구비되는 렌즈의 개수와 대응되게 상기 삽입공(114)이 형성되어 있으며, 상기 삽입공(114)에는 렌즈삽입체(120)에 구비된 렌즈가 탈착 가능하게 결합할 수 있는 구조를 갖는다.

이때, 삽입공(114)의 내주면에 형성된 각각의 모서리에는 상기 삽입공(114)에 삽입되는 렌즈삽입체(120)의 유동을 방지시키기 위해 끼움공(114a)에 삽입되는 러버의 재질로 이루어진 기둥형상의 기둥체(114b)가 구비되는 것이 바람직하다(도 18 참조).

한편, 상기한 여백공간부(S)는 제2파지체(112)에 형성도니 것으로 기재되어 있으나, 경량화라는 효과의 향상을 위해 제1파지체(111)에도 형성될 수 있으며, 이 경우에 상술한 레이저 이동로(L/L), 순환로(W/L) 및 가스이동로(G/L)와 각각 간섭이 일어나지 않는 범위에서 형성될 수 있다.

그리고, 상기 레이저 조사부(200)는 도 2 및 도 8에 도시한 바와 같이, 상술한 다수의 렌즈 및 벤딩미러(131)에 의해 반사된 레이저가 모재 방향으로 조사되어 용접이 이루어지도록 함과 동시에 가스이동로(G/L)를 통해 공급되는 가스가 함께 방출되어 용접이 실행되는 과정에서 본 발명에 따른 용접토치(1) 내측으로 분진 등과 같은 이물질의 유입을 차단하기 위한 구성으로 연결체(210), 노즐대(220) 및 캡(230)을 포함한다.

예컨대 연결체(210)는 도 10에 도시한 바와 같이, 외면에 제1파지체(111)에서 시작하여 제2파지체(112)까지 이어지는 레이저 이동로(L/L) 및 가스이동로(G/L)와 각각 연통하도록 천공형성된 중공부 및 가스배출공(211)이 형성된다.

이때, 연결체(210)는 중공부는 물론, 가스배출공(211)과 간섭되지 않은 불필요한 부분에 여백공간부(S)를 형성하여 본 발명에 따른 용접토치(1)의 경량화에 도움을 줄 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 연결체(210) 하부에는 고리부가 형성되어 작업자에 의해 휴대성은 물론, 용접이 실행되지 않는 시간동안 다른 주변기기에 걸어서 사용할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

또한, 노즐대(220)는 길이방향으로 중공부를 갖는 전체적으로 파이프(PIPE)의 형상으로 성형되되 일측은 레이저 이동로(L/L)와 연통하도록 체결되며, 타측에는 부싱(221)에 의해 캡(230)과 고정결합할 수 있도록 설치된다.

이때, 노즐대(220)는 파이프 형상의 부싱(221)에 의해 연결체(210)와 고정 결합하되 상기 노즐대(220)가 삽입되는 상기 부싱(221) 외면에는 개구폭이 가변될 수 있도록 방사상으로 형성된 다수의 절개부를 통해 상기 노즐대(220)와 억지 끼움의 형태로 결합하는 것이 바람직하다(도 11 참조).

아울러, 부싱(221) 외주면에는 본 발명인 용접토치(1)의 경량화에 도움을 주기 위해 여백공간부(S)가 형성된다.

또한, 캡(230)은 노즐대(220) 중공부와 연통되게 상기 노즐대(220) 타측에 결합하되 상기 노즐대(220)와 결합하는 개구폭이 타측의 개구폭과 대비하여 길이방향으로 접차 좁아지는 형상으로 형성되어 상기 노즐대(220) 중공부를 통해 레이저 및 가스가 모재의 가공면에 집중될 수 있도록 조사 및 방출될 수 있도록 한다.

한편, 도 12 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 하기에는 각 실시예 별로 복수의 순환로(W/L)를 이용한 렌즈의 냉각을 설명하도록 한다.

설명에 앞서, 설명의 편의를 위해 물이 유입되는 순환로(W/L)는 제1순환로(W/L-1)라 지칭하며, 상기 제1순환로를 거쳐 냉각에 사용된 이후의 물이 배출되는 순환로(W/L)는 제2순환로(W/L-2)라 지칭하여 설명한다.

나아가, 도시한 도 2를 기준으로 제1파지체(111) 내부에 구비된 포커스렌즈는 제1렌즈(L1), 제2파지체(112) 내부에 구비된 복수의 렌즈 중 벤딩미러(131)와 근접한 렌즈를 제2렌즈(L2) 그리고 캡(230)과 근접한 렌즈를 제3렌즈(L3)라 지칭하여 설명하도록 한다.

먼저, 제1실시예에 따른 냉각방식은 도 12에 도시한 바와 같이, 유입구(111a)에 형성된 복수의 유입공과 연통하는 다수의 순환로(W/L) 중 제1순환로(W/L-1)를 통해 물을 공급하게 된다.

제1순환로(W/L-1)에 공급된 물은 제1파지체(111)를 거쳐 제2파지체(112)로 공급되며, 이 과정에서 해당 물은 우선적으로 제2렌즈(L2)와 제3렌즈(L3)를 각각 수용하는 제2파지체(112) 외면에 형성된 다수의 유로(112a)에 공급되어 렌즈의 냉각을 실행하며, 상기 유로에 공급된 물은 다시 제2순환로(W/L-2) 방향으로 이동하여 다수의 렌즈를 냉각하기 위한 순환구조를 만족한다.

이 과정에서, 제1파지체(111)에 구비된 제1렌즈(L1)의 냉각을 위해 제2순환로(W/L-2)는 상기 제1파지체(111)에 복수의 구성으로 형성된 투입공(H1,H2) 중 어느 하나의 투입공(H1)으로 유입 후, 해당 제1렌즈(L1)를 감싸도록 순환 후, 다른 투입공(H2)을 통해 상기 제2순환로(W/L-2)와 연통하는 유입공을 통해 배출되는 구조를 가질 수 있다.

한편, 상기한 제1실시예를 통해 렌즈의 원활한 냉각을 위하여 제1순환로(W/L-1)와 제2순환로(W/L-2)는 가스이동로(G/L) 양측으로 배치되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 제2실시예에 따른 냉각방식은 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 유입공을 통해 제1순환로(W/L-1)로 물이 공급되면 해당 물은 제2렌즈(L2)와 제3렌즈(L3)가 삽입된 제2파지체(112) 하부에 형성된 유로(112b)를 순환 후, 상기 제1파지체(111)에 형성된 제2순환로((W/L-2)를 통해 배출되게 된다.

물론, 이 과정에서 제1렌즈(L1)는 상술한 제1실시예에서와 같이, 한 쌍의 투입공(H1,H2)을 통해 냉각이 실행될 수 있도록 한다.

이때, 제1실시예와 제2실시예 중 적어도 어느 하나의 실시예에서 제1렌즈(L1)의 냉각을 위해 투입공(H1,H2)으로 출입하는 물은 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 제1파지체(111) 내측으로 동심원을 이루는 내부케이스(111b)로 유입된다.

여기서, 어느 하나의 투입공(H2)을 통해 내부케이스(111b) 측으로 유입된 물은 띠 형상을 이루되 간격(D)을 갖도록 절개된 돌출부(119)에 의해 서로 분할 형성된 제1공간(119a)와 제2공간부(119b)를 거쳐 다른 투입공(H1)을 통해 제2파지체(112) 방향으로 순환 가능하게 공급되어 제1렌즈(L1)의 냉각을 실행한다.

부연하면, 투입공(H2)을 통해 제1공간부(119a)로 유입된 물은 돌출부(119)에 절개 형성된 간격(D)을 통해 제2공간부(119b)로 유입 후, 상기 제2공간부(119b)와 연통하는 다른 투입공(H1)을 통해 제2파지체(112) 방향으로 이동하여 제2 및 제3렌즈(L2,L3)를 냉각 후, 제2순환로((W/L-2)를 거쳐 유입공을 통해 배출되는 구조를 만족하게 된다.

한편, 상술한 제2실시예에서의 유로(112b)는 필요에 따라 제2렌즈(L2) 또는 제3렌즈(L3) 중 어느 하나의 렌즈에 대하여 냉각이 이루어지도록 제2파지체(112)에 형성되되 필요에 따라 상기 제2파지체(112) 하부 외면에는 상기 유로(112b)와 연통되게 복수의 투입공(H3)을 통해 물이 순환하여 냉각을 실시하도록 하는 것도 가능하다.

마지막으로, 제3실시예에 따른 냉각방식은 도 17에 도시한 바와 같이, 제1파지체(111)에 형성된 제1순환로(W/L-1)를 통해 물을 공급하게 되면 해당 물은 상기 제1파지체(111)에 제1렌즈(L1)를 감싸도록 형성된 간접 냉각공간부(119c)을 우선적으로 순환시켜 제1렌즈(L1)의 간접 냉각을 실행한다.

이후, 간접 냉각공간부(119c)에서 순환된 물은 제2파지체(112)에 형성된 한 쌍의 투입공(H3)를 통해 제2렌즈(L2)나 제3렌즈(L3)가 둘레를 순환하여 제1파지체(111)에 형성된 제2순환로(W/L-2)를 통해 외부로 배출되는 구조를 만족시킨다.

즉, 제3실시예에서의 냉각은 상술한 제2실시예에서의 돌출부(119)를 제1파지체(111) 외면에 형성하여 상기한 제1 및 제2공간부(119a,119b)와 유사한 간접 냉각공간부(119c)가 형성시켜 제1렌즈(L1)를 간접적인 냉각 방식으로 냉각하되 제2렌즈(L2) 또는 제3렌즈(L3) 중 어느 하나는 직접 냉각 방식을 적용할 수 있는 실시예에 대한 것이다.

한편, 본 발명에서의 냉각에 필요한 순환로(W/L) 및 레이저 이동로(L/L)가 서로 독립되게 이동할 수 있도록 형성시키는 다수의 격벽은 제1파지몸체(111)과의 밀봉을 위해 용접(W)을 통하여 구현될 수 있도록 하며, 상술한 제2파지체(112)에 형성되는 유로(112a,112b) 역시, 밀봉을 위해 상기 제2파지체(112)와 밀봉 용접(W)에 의해 성형될 수 있도록 하는 것도 가능하다.

이를 위해, 격벽은 도 18에 도시한 바와 같이, 격벽이 용접되고자 하는 표면(제1파지체 및 제2파지체)에 골을 서로 이웃하게 형성 후, 해당 각각의 골 부분에 격벽을 면접하여 기밀 유지를 위한 밀봉 용접(W)을 통해 용접되며, 상기 격벽의 상단 역시, 밀봉 용접을 통해 물이나 가스 등이 유실 없이 이동할 수 있는 공간이 형성될 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 용접토치(1)는 종래와는 차별적으로 나사부(115)를 제외한 제1파지체(111) 및 제2파지체(112)를 알루미늄 재질로 성형하되 특히, 상기 제1파지체(111), 상기 제2파지체(112) 외면은 물론, 고정구(118)와 부싱(221)의 외주면 및 연결체(210)에 불필요한 공간을 생략한 여백공간부(S)를 형성하여 상기 용접토치(1)에 대한 경량화를 만족하여 작업자의 안전사고를 방지할 수 있는 효과를 기대하게 된다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1: 본 발명에 따른 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치
100: 파지부
110: 파지몸체 111: 제1파지체
112: 제2파지체 113: 소켓
114: 삽입공 115: 나사부
116: 고정관 118: 고정구
120: 렌즈삽입체 130: 서보모터
131: 벤딩미러
200: 레이저 조사부
210: 연결체 211: 가스배출공
220: 노즐대 221: 부싱
230: 캡
G/L: 가스이동로
L/L: 레이저 이동로
S: 여백공간부
W/L: 순환로

Claims

파지부(100) 및 레이저 조사부(200)가 건 타입(GUN Type)으로 조립되되 내측에 구비된 다수의 렌즈를 통해 레이저를 모재 방향으로 조사하여 용접하는 레이저 용접 토치에 있어서,
상기 파지부(100)는 내측에 레이저 이동로(L/L)를 형성하며, 렌즈의 냉각을 위한 물이 순환하기 위한 이동로 및 상기 레이저 조사부(200)를 통해 가스가 배출될 수 있는 이동로 이외에 용접 토치의 경량화를 위한 공간부가 서로 독립되게 형성된 파지몸체(110);를 포함하되,
상기 파지몸체(110)는 상기 파지부(100) 내측에 설치되는 제1파지체(111)와, 외면이 상기 제1파지체(111)와 서로 연통되게 연결되되 일측은 상기 레이저 조사부(200)와 연통되게 연결될 수 있도록 설치되는 제2파지체(112)를 포함하되, 상기 제1파지체(111)와 상기 제2파지체(112)는 상기 레이저 용접토치의 경량화를 위해 알류미늄 재질로 성형되며,
상기 제1파지체(111)와 상기 제2파지체(112)는 내부에는 렌즈의 냉각을 위해 상기 제1파지체(111) 외부에서 투입되어 상기 제2파지체(112)를 이동 후, 상기 제1파지체(111) 외부로 물이 순환하는 복수의 순환로(W/L)와, 상기 순환로(W/L)와 독립되되 상기 제1파지체(111) 외부에서 공급되어 상기 제2파지체(112)를 지나 상기 레이저 조사부(200) 방향으로 레이저와 함께 배출되는 가스이동로(G/L)가 형성되되, 상기 제1파지체(111)에 형성된 상기 순환로(W/L)와 상기 가스이동로(G/L)는 서로 독립되게 이웃하는 격벽의 밀봉 용접에 의해 형성되고,
상기 제2파지체(112) 외면에는 렌즈가 구비된 렌즈삽입체(120)가 탈착 가능하게 삽입되는 삽입공(114)과, 상기 삽입공(114), 상기 순환로(W/L), 상기 가스이동로(G/L)와 간섭되지 않게 상기 제2파지체(112)의 경량화를 위한 여백공간부(S)가 형성된 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
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제1항에 있어서,
상기 제2파지체(112)는
벤딩미러(131)를 포함하는 서보모터(130)가 설치되는 원통형상의 고정관(116);을 포함하되,
상기 고정관(116) 내부에는 상기 서보모터(130)를 고정시키기 위한 고정구(118)가 더 구비되며, 상기 고정구(118) 외주면에는 상기 고정구(118)의 무게를 감소시키기 위한 여백공간부(S)가 형성된 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
제1항에 있어서,
상기 제1파지체(111)는
상기 순환로(W/L) 및 상기 가스이동로(G/L)와 간섭되지 않게 상기 제1파지체(111)의 경량화를 위한 여백공간부(S)가 더 형성된 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
제1항에 있어서,
상기 제1파지체(111)는
소켓(113);을 더 포함하되,
상기 소켓(113)은 상기 제1파지체(111) 외면에 강철 재질로 성형된 나사부(115)와 탈착 가능하게 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 조사부(200)는
상기 제2파지체(112) 일측과 결합하되 외면에는 상기 제2파지체(112)의 레이저 이동로(L/L)와 연통하는 중공부가 형성되며, 상기 제2파지체(112)에 형성된 상기 가스이동로(G/L)와 연통하는 가스배출공(211)이 형성된 연결체(210);
레이저 이동로(L/L)와 연통하되 상기 가스배출공(211)을 통해 배출되는 가스가 레이저와 함께 이동하기 위한 중공부가 길이방향으로 형성된 원통형상의 노즐대(220); 및
상기 노즐대(220)를 통해 배출되는 가스가 모재의 가공면에 집중되어 배출될 수 있게 상기 노즐대(220)와 탈착 가능하게 결합하는 캡(230);을 포함하되,
상기 노즐대(220)는 부싱(221)에 의해 서로 고정 연결되되 상기 부싱(221) 외주면에는 여백공간부(S)가 형성된 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
제8항에 있어서,
상기 연결체(210) 외면에는
상기 연결체(210)의 경량화를 위해 상기 가스배출공(211)과 간섭되지 않도록 적어도 하나 이상의 여백공간부(S)가 형성된 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.
제1항에 있어서,
상기 제2파지체(112)에는
상기 제1파지체(111)에 형성된 상기 순환로(W/L) 또는 상기 가스이동로(G/L)와 이어지게 유로(112a,112b)가 더 형성되되 상기 순환로(W/L), 상기 가스이동로(G/L) 및 유로(112a,112b)는 다수의 격벽으로 물과 가스가 유실되지 않고 이동할 수 있는 공간이 형성될 수 있도록 용접 부분에 골을 형성한 밀봉 용접에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 경량화를 만족하는 건 타입 수동 레이저 용접 토치.