KR100846658B1 - Laser welding zig for joinning thin plate and micro parts - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그를 나타낸 단면도이고, 1 is a cross-sectional view showing a jig for a laser according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그와 불활성 가스발생장치의 결합을 나타낸 개략도이고,2 is a schematic view showing a combination of a laser jig and an inert gas generator according to an embodiment of the present invention,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가압용 지그 팁을 나타낸 단면도이고, 3 is a cross-sectional view showing a jig tip for pressing according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가압용 지그 팁의 노즐부을 나타낸 평면도이고,Figure 4 is a plan view showing a nozzle portion of the pressing jig tip in accordance with an embodiment of the present invention,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 밀착압력조절용 상,하부 너트를 나타낸 사시도이고,5 is a perspective view showing the upper and lower nuts for the contact pressure control according to an embodiment of the present invention,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그를 이용한 용접방법을 나타낸 개략도이고, 6 is a schematic view showing a welding method using a laser jig according to an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 레이저용 지그가 설치된 로보트을 나타낸 개략도이고, 7 is a schematic view showing a robot equipped with a jig for laser according to a second embodiment of the present invention,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그의 용접방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flow chart showing a welding method for a jig for a laser according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10 : 외부케이스 20 : 가압용 지그 팁10: outer case 20: pressing jig tip
30 : 밀착압력조절용 상부 너트 40 : 밀착압력조절용 하부 너트30: upper nut for close contact pressure adjustment 40: lower nut for close contact pressure adjustment
50 : 로드셀 센서 60 : 가압용 스프링50: load cell sensor 60: pressure spring
70 : 레이저빔 조사장치 80 : 불활성 가스발생장치70: laser beam irradiation device 80: inert gas generator
90 : 로보트 100 : 지그90: robot 100: jig
본 발명은 박판을 접합하기 위한 레이저용 지그 및 레이저용 지그를 이용한 용접방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접대상물(박판)의 용접부위를 일정하게 밀착압박하여 용접하는 장치로써, 지그제작이 간편하면서 비용이 저렴하고, 용접대상물의 크기에 제약을 받지 않아 다용도로 사용 가능하고, 용접시, 사용되는 불활성 가스의 소모량을 최적화하여 생산비가 절감되는 박판을 접합하기 위한 레이저용 지그 및 레이저용 지그를 이용한 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a welding method using a laser jig and a laser jig for joining a thin plate, and more particularly, a device for welding by pressing a welding portion of a welding object (thin plate) in a constant close contact, easy to manufacture jig The laser jig and the laser jig for joining thin plates that reduce the production cost by optimizing the consumption of inert gas used during welding, are inexpensive, and are not limited by the size of the welding object, and are optimized for consumption. It relates to a welding method used.
일반적으로 레이저를 이용한 용접은 전기, 전자, 자동차분야 등 산업 전반에 걸쳐 많이 적용되고 있다. 특히 반도체 및 표면 실장, 마이크로 머시닝 분야에서 기존의 용접열원에 비해 용접에 필요한 최소한의 에너지로 용접할 수 있는 장점을 가지는 레이저열원으로의 적용이 확대되고 있다. In general, welding using a laser is widely applied throughout the industry, such as electrical, electronics, automotive. In particular, in the field of semiconductor, surface mounting, and micromachining, application to laser heat sources has been expanded, which has the advantage of welding with minimum energy required for welding, compared to conventional welding heat sources.
그러나, 레이저를 이용한 최소의 입열로 용접하지만, 금속 박판의 특성상 용접부에 심한 열 변형이 야기된다. 특히 오버랩 조인트(overlap joint) 접합 시 박판과 박판 또는 박판과 후판 등 겹쳐진 두개의 재료에 가해진 밀착압력은 용접시 상당히 중요한 변수로 작용하고 있다. However, although welding with a minimum heat input using a laser, severe thermal deformation is caused in the weld due to the nature of the metal sheet. In particular, the adhesion pressure applied to two overlapping materials, such as thin plate and thin plate or thin plate and thick plate, is an important parameter during welding.
기존의 용접시 작은 크기의 부품에는 전체를 일정하게 밀착시키는 방법을 사용하였으나 장치의 복잡함, 접근성의 제악, 장치가격의 고가 등 여러 가지 문제점에 많이 노출되어 있으며, 특히 용접부품의 대형화에는 서술한 문제점 등으로 인하여 거의 제작이 힘든 상태이다.In the conventional welding method, the whole size is fixed to small parts in constant contact, but it is exposed to various problems such as the complexity of the device, the accessibility, and the high price of the device. It is hard to manufacture due to the back.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Accordingly, the present invention has been made to solve the above conventional problems,
용접대상물(박판)의 용접부위를 일정하게 밀착압박하여 용접하는 장치로써, 지그제작이 간편하면서 비용이 저렴하고, 용접대상물의 크기에 제약을 받지 않아 다용도로 사용 가능한 한 박판을 접합하기 위한 레이저용 지그를 제공하는데 목적이 있다.It is a device for welding by welding the welding part of the welding object (thin plate) in a constant tight contact. It is easy to manufacture jigs and low cost, and it is for laser for joining the thin plate as much as possible without being restricted by the size of the welding object. The purpose is to provide a jig.
또한, 본 발명은 용접시, 사용되는 불활성 가스의 소모량을 최적화하여 생산비가 절감되는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has another object to reduce the production cost by optimizing the consumption of inert gas used during welding.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.The present invention has the following features to achieve the above object.
본 발명은 박판을 국부적으로 용접 접합하는 장치에 있어서,The present invention is an apparatus for locally welding a thin plate,
양끝단부의 내주면에 암나사산이 형성되어 내부가 중공된 외부케이스와;An outer casing having a female thread formed on an inner circumferential surface of both ends thereof and having a hollow inside;
상기 외부케이스의 내부에 삽입되어 박판을 가압하며 레이저빔을 한 곳에 조사하도록 형성된 가압용 지그 팁과;A pressing jig tip inserted into the outer case to pressurize the thin plate and to irradiate a laser beam in one place;
상기 외부케이스의 내부에 삽입되어 가압용 지그 팁이 밀착압력을 가할 수 있도록 형성된 가압용 스프링과;A pressing spring inserted into the outer case and configured to apply a pressing pressure to the pressing jig tip;
상기 외부케이스의 중공된 양끝단부에 결합되도록 외주면에 수나사산이 형성된 밀착압력조절용 상,하부 너트와;Upper and lower nuts for tight pressure adjustment with male threads formed on the outer circumferential surface of the outer case so as to be coupled to the hollow both ends of the outer case;
상기 가압용 지그 팁에 레이저 빔을 전달하도록 가압용 지그 팁의 일단부에 연결되는 레이저빔 조사장치; 및A laser beam irradiation device connected to one end of the pressing jig tip to transfer the laser beam to the pressing jig tip; And
상기 레이저빔에 의해 박판을 접합시, 상기 박판의 산화 방지를 위해 사용되는 불활성 가스가 가압용 지그 팁의 내부에 유입되도록 외부케이스의 일단부에 연결되는 불활성 가스발생장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.When the thin plate is bonded by the laser beam, it characterized in that it comprises an inert gas generator connected to one end of the outer case so that the inert gas used to prevent oxidation of the thin plate flows into the inside of the pressing jig tip. It is done.
또한, 본 발명의 상기 가압용 지그 팁은 일단부가 레이저빔 조사장치와 연결되어 레이저빔이 전달되도록 내부가 중공된 연결부와;In addition, the pressing jig tip of the present invention is one end portion is connected to the laser beam irradiation apparatus and the hollow inside the connection portion for transmitting the laser beam;
상기 가압용 지그 팁에 밀착압력이 가해질 때 가압용 스프링의 탄성력이 전달되도록 상기 연결부의 끝단부 외주면에 형성되는 지지부와;A support part formed on an outer circumferential surface of the end of the connection part such that an elastic force of the pressure spring is transmitted when a close contact pressure is applied to the pressure jig tip;
상기 연결부의 끝단부에 형성되어 연결부의 내부와 연통되고, 상기 박판을 가압시 끝단부 단면이 접촉되며, 상기 연결부를 통해 전달된 레이저빔이 조사되도록 조사구가 끝단부 단면에 형성되는 노즐부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Is formed at the end of the connecting portion is in communication with the inside of the connecting portion, when pressing the thin plate end portion is in contact with the nozzle, the irradiation port is formed in the end end end so that the laser beam transmitted through the connecting portion is included; Characterized in that the configuration.
또한, 본 발명은 레이저용 지그를 이용한 용접방법에 있어서,In addition, the present invention is a welding method using a laser jig,
용접대상물(박판)을 설치하고, 상기 용접대상물의 용접 위치를 설정하는 단계(S100);Installing a welding object (thin plate) and setting a welding position of the welding object (S100);
상기 용접대상물의 용접 위치에 지그를 이동시켜 가압용 지그 팁을 용접대상물에 접촉시키고, 상기 가압용 지그 팁에 의해 용접대상물의 상,하부를 압착하는 단계(S200);Moving the jig to a welding position of the welding object to contact the pressing jig tip to the welding object, and pressing the upper and lower parts of the welding object by the pressing jig tip (S200);
상기 압착된 압력을 로드셀센서에 의해 측정하는 단계(S300);Measuring the compressed pressure by a load cell sensor (S300);
상기 압착된 가압용 지그 팁을 통해 산화 방지용 불활성 가스를 배출하는 단계(S400);Discharging an inert gas for oxidation prevention through the compressed pressing jig tip (S400);
상기 압착된 가압용 지그 팁을 통해 레이저빔을 조사하여 용접하는 단계(S500);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And irradiating and welding a laser beam through the compressed jig tip for pressing (S500).
이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.The present invention having such a feature will be more clearly described through the preferred embodiment accordingly.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그를 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그와 불활성 가스발생장치의 결합을 나타낸 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing a jig for a laser according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing a combination of a laser jig and an inert gas generator according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 박판을 접합하기 위한 레이저용 지그(100)는 외부케이스(10)와, 가압용 지그 팁(20)과, 가압용 스프링(60)과, 밀착압력조절용 상,하부 너트(30,40)와, 레이저빔 조사장치(70) 및 불활성 가스발생장치(80)로 구성된다.As shown in Figure 1, the
상기 외부케이스(10)는 전체적으로 원통형으로 형성되어 양끝단부가 상호 관통되고, 상기 외부케이스(10)의 양끝단부 내주면에는 암나사산이 형성된다.The
여기서, 상기 외부케이스(10)의 일단부 외주면에는 불활성 가스발생장치(80)와 호스(미도시) 등의 연결장치에 의해 연결되어 불화성 가스가 내부에 유입되도록 유입홀(11)이 형성된다.Here, the
상기 가압용 스프링(60)은 외부케이스(10)의 내부에 삽입되어 가압용 지그 팁(20)이 밀착압력을 가할 수 있도록 탄성적으로 형성되며, 일반적인 스프링도 사용 가능하다.The pressing
상기 레이저빔 조사장치(70)는 외부에 형성되어 일반적으로 레이저빔을 생성 하고, 상기 가압용 지그 팁(20)에 레이저 빔을 전달하도록 가압용 지그 팁(20)의 일단부와 연결된다.The laser
도 2를 참고하여, 상기 불활성 가스발생장치(80)는 일반적으로 사용되는 불활성 가스를 발생할 수 있는 장치로써, 레이저빔에 의해 박판을 접합시, 상기 박판의 산화 방지를 위해 사용되는 불활성 가스가 가압용 지그 팁(20)의 내부에 유입되도록 외부케이스(10)의 유입홀(11)에 연결된다.Referring to Figure 2, the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가압용 지그 팁을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가압용 지그 팁의 노즐부을 나타낸 평면도이다.3 is a cross-sectional view showing a pressing jig tip according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a plan view showing a nozzle portion of the pressing jig tip according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 가압용 지그 팁(20)은 외부케이스(10)의 내부에 삽입되어 박판을 가압하며 레이저빔을 한 곳에 조사하도록 연결부(21)와, 지지부(22)와, 노즐부(23)로 구성된다.As shown in FIG. 3, the
여기서, 상기 연결부(21)는 원통형으로 형성되어 일단부가 레이저빔 조사장치(70)와 연결되어 레이저빔이 전달되도록 내부가 중공되어 형성된다.Here, the connecting
또한, 상기 지지부(22)는 연결부(21)의 끝단부 외주면에 형성되고, 상기 가압용 지그 팁(20)에 밀착압력이 가해질 때 가압용 스프링(60)의 탄성력이 전달된다. 이때, 상기 가압용 스프링(60)의 일측이 상기 지지부(22)의 일단면에 접촉되어 탄성력을 지지한다. 그리고, 상기 지지부(22)는 디스크 형태로 형성된다.In addition, the
그리고, 상기 노즐부(23)는 연결부(21)의 끝단부에 형성되어 연결부(21)의 내부와 연통되고, 상기 박판을 가압시 끝단부 단면이 접촉되며, 상기 연결부(21)를 통해 전달된 레이저빔이 조사되도록 조사구(24)가 끝단부 단면에 형성된다.In addition, the
여기서, 상기 노즐부(23)는 외주면과 내주면이 원뿔형태로 형성되고, 상기 원뿔형태는 상기 조사구(24)가 형성된 단면방향으로 갈수록 폭이 좁아져 레이저빔이 박판의 한 곳에만 집중 조사되고, 상기 조사구(24)가 형성된 노즐부(23)의 단면에는 레이저빔 조사되기 전 불활성 가스가 배출되어 산화작용을 방지하도록 불활성 가스가 조사구(24)를 통해 외부로 배출되도록 배출홈(25)이 형성된다.Here, the
도 4을 참고하여, 이때, 상기 배출홈(25)은 조사구의 내주 면에서부터 노즐부(23)의 외주면 까지 형성되고, 상기 조사구(24)를 중심으로 방사상으로 다수개 형성된다.Referring to FIG. 4, at this time, the
여기서, 본 실시에서는 비록 상기 조사구(24)의 배출홈(25)을 다수개로 형성했으나, 상기 조사구(24)의 배출홈(25)은 시편(미도시)의 형태와 종류 및 두께(T)에 따라 형상 및 개수가 변화 가능함은 물론이다.Here, in the present embodiment, although the plurality of
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 밀착압력조절용 상,하부 너트를 나타낸 사시도이다.Figure 5 is a perspective view showing the upper and lower nuts for the contact pressure control according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 밀착압력조절용 상,하부 너트(30,40)는 외주면에 수나사산이 형성되어 외부케이스(10)의 양끝단부에 형성된 암나사산과 나사결합되어 상기 외부케이스(10)의 중공된 양끝단부를 차단한다. 이때, 상기 밀착압력조절용 상,하부 너트(30,40)의 일단면에는 외부케이스(10)에 결합시 결합장치(미도시)에 의해 밀착압력조절용 상,하부 너트(30,40)가 회전되도록 상기 결합장치가 부 착될 수 있게 결합홈(41)이 형성된다.As shown in FIG. 5, the upper and
도 1을 참고하여, 상기 밀착압력조절용 상부 너트(30)와 가압용 지그 팁(20)의 지지부(22) 사이에는 박판의 접합을 위해 가해지는 밀착압력을 측정하기 위해 로드셀센서(50)가 설치된다.Referring to FIG. 1, a
여기서, 상기 밀착압력조절용 상,하부 너트(30,40)에는 가압용 지그 팁(20)의 노즐부(23)와 연결부(21)가 외부케이스(10)의 외측으로 돌출되도록 관통홀(42)이 각각 형성된다.Here, the contact pressure adjusting upper and
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그를 이용한 용접방법을 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명의 제 2실시예에 따른 레이저용 지그가 설치된 로보트을 나타낸 개략도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저용 지그의 용접방법을 나타낸 순서도이다.6 is a schematic view showing a welding method using a laser jig according to an embodiment of the present invention, Figure 7 is a schematic view showing a robot jig for laser according to a second embodiment of the present invention, Figure 8 is a present invention 1 is a flowchart illustrating a welding method of a laser jig according to an embodiment of the present invention.
도 6과 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명은 레이저를 이용한 박판을 접합하기 위해 지그 장치를 이용하여 박판(용접대상물)에 오버랩 조인트(overlap joint) 용접하기 위한 방법으로써, 상기 레이저용 지그(100)의 용접방법은 용접대상물(박판)을 X-Y 테이블에 설치하고, 상기 용접대상물의 용접하고 하는 위치를 설정한다.(S100)6 and 8, the present invention is a method for welding an overlap joint to a thin plate (welding object) using a jig device for joining a thin plate using a laser, the jig for laser ( In the welding method of 100), a welding object (thin plate) is provided on the XY table, and the position at which the welding object is welded is set (S100).
그리고, 상기 용접대상물의 용접 위치에 지그(100) 장치를 이동시켜 가압용 지그 팁(20)을 용접대상물의 용접 위치에 접촉시키고, 상기 가압용 지그 팁(20)에 의해 용접대상물의 상,하부를 압착하여 상기 용접대상물의 상,하부를 밀접하게 접 촉시킨다.(S200)Then, the
다음으로, 상기 압착된 압력을 로드셀센서(50)에 의해 측정하여 외부의 제어부(미도시)에 정해진 압력값(상기 용접대상물이 파손되지 않는 한도 내까지 압력)과 비교하고, 상기 제어부(미도시)에 정해진 압력값의 범위 내에 맞춰 지그(100)를 작동시킨다.(S300)Next, the compressed pressure is measured by the
동시에, 상기 압착된 가압용 지그 팁(20)을 통해 산화 방지용 불활성 가스를 배출하여 상기 용접대상물에 레이저빔을 조사할 수 있도록 준비한다.(S400)At the same time, the inert gas for preventing oxidation is discharged through the
마지막으로, 상기 압착된 가압용 지그 팁(20)을 통해 레이저빔 조사장치(70)에서 전달된 레이저빔을 조사하여 용접하고, 용접이 완료되면 불활성 가스를 차단하며, 가압력을 해지한 후 다음 용접 위치로 이동하여 전단계(S100 ~ S400)를 반복적으로 작업한다.(S500)Finally, by welding the laser beam transmitted from the laser
상기 용접대상물(박판)은 X-Y 테이블에 설치하여 상기 X-Y 테이블이 X-Y 방향으로 이동되어 상,하로만 이동되는 지그(100)에 의해 용접되는데 비해, 도 7을 참고하여, 상기 용접대상물(박판)은 일반적인 고정테이블에 설치하고, 상기 지그(100)가 로보트(90) 등에 설치되어 상기 지그(100)가 이동하면서 박판에 용접을 할 수도 있다.The welding object (thin plate) is installed on the XY table, the XY table is welded by a
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 박판을 접합하기 위한 레이저용 지그 및 레이저용 지그를 이용한 용접방법은 용접대상물(박판)의 용접부위를 일정하 게 밀착압박하여 용접하는 장치로써, 지그제작이 간편하면서 비용이 저렴하고, 용접대상물의 크기에 제약을 받지 않아 다용도로 사용 가능한 효과가 있다.As described above, a welding method using a laser jig and a laser jig for joining the thin plate of the present invention is a device for uniformly pressing and welding a welding part of a welding object (thin plate). Simple and low cost, there is an effect that can be used for multi-purpose because it is not limited by the size of the welding object.
또한, 본 발명은 용접시, 사용되는 불활성 가스의 소모량을 최적화하여 생산비가 절감되는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of reducing the production cost by optimizing the consumption of inert gas used during welding.
Claims (9)
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KR1020070044822A KR100846658B1 (en) | 2007-05-09 | 2007-05-09 | Laser welding zig for joinning thin plate and micro parts |
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