KR100913793B1 - Welding system and method using laser beam - Google Patents

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Abstract

본 발명의 레이저빔 용접시스템 및 용접방법에 따르면, 금속박판을 용접하기 위하여 이용될 수 있고, Nd: YAG, CO2 또는 다이오드 레이저(diode laser)와 같은 레이저를 이용할 수 있다. 또한, 상기 레이저는 연속파(continuous wave)(CW) 또는 펄스식(plused type)으로 될 수 있다. 본 발명은 공구오차(tooling tolerances), 스템핑오차(stamping tolerances) 및 용접수단하에서 회전과 같이 부품들의 이동에 따른 다른 결과들을 보상하기 위하여 고가의 심 트랙킹(seam tracking) 또는 라인 팔로잉(line following)의 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있다. 본 발명은 박판 재질에 양질의 대칭 용접을 가능하게 하고, 작업자에 의해 요구되는 주의를 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 용접방법은 다른 재질에 적용될 수 있다. 빔 분배 시스템의 본질 때문에, 상기 레이저 빔의 공간형태 구조는 완성제품의 용접 품질에 큰 영향을 주지 않는다. 본 발명은 용접 금속 벨로우즈의 내경 및 외경을 용접하도록 적용될 수 있다.

Figure R1020020074924

용접장치, 용접방법, 레이저빔, 용접금속벨로우즈, 내경용접, 외경용접

According to the laser beam welding system and welding method of the present invention, it can be used for welding a metal thin plate, and a laser such as Nd: YAG, CO 2 or a diode laser can be used. In addition, the laser may be a continuous wave (CW) or pulsed (plused type). The present invention provides for expensive seam tracking or line following to compensate for other consequences of moving parts, such as tooling tolerances, stamping tolerances and rotation under welding means. ) Can reduce or eliminate the need. The present invention enables high quality symmetrical welding on sheet materials and reduces the attention required by the operator. In addition, the welding method according to the present invention can be applied to other materials. Because of the nature of the beam distribution system, the spatial shape of the laser beam does not significantly affect the weld quality of the finished product. The invention can be applied to weld the inner and outer diameters of a welded metal bellows.

Figure R1020020074924

Welding device, welding method, laser beam, welding metal bellows, inner diameter welding, outer diameter welding

Description

레이저빔 용접시스템 및 용접방법{Welding system and method using laser beam}Laser beam welding system and welding method {Welding system and method using laser beam}

도1은 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 따른 내경용접장치를 도시한 구성도.1 is a block diagram showing an inner diameter welding apparatus according to the laser beam welding system of the present invention.

도2는 본 발명에 따른 내경용접용 클램프 고정물인 회전물림판을 개략적으로 도시한 구성도.Figure 2 is a schematic view showing a rotary rim plate that is a clamp fixture for welding the inner diameter according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 내경용접용 박판공급장치를 도시한 구성도.Figure 3 is a block diagram showing an inner diameter welding thin plate supply apparatus according to the present invention.

도4는 본 발명에 따른 레이저빔의 조사과정과 원리를 설명하기 위한 설명도.Figure 4 is an explanatory diagram for explaining the irradiation process and principle of the laser beam according to the present invention.

도6은 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 따른 외경용접장치를 도시한 구성도.Figure 6 is a block diagram showing an outer diameter welding apparatus according to the laser beam welding system of the present invention.

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도7a는 본 발명에 따른 외경용접장치에 이용되는 용접링을 도시한 구성도.Figure 7a is a block diagram showing a welding ring used in the outer diameter welding apparatus according to the present invention.

도7b는 도7a의 A-A 선에 따른 단면도.FIG. 7B is a cross sectional view along line A-A in FIG. 7A;

도8은 본 발명에 따른 외경용접방법을 개략적으로 도시한 설명도.8 is an explanatory view schematically showing an outer diameter welding method according to the present invention.

도9a 및 도9b 는 본 발명에 따른 외경용접의 레이저빔 조사방법을 도시한 설명도.9A and 9B are explanatory views showing a laser beam irradiation method of outer diameter welding according to the present invention;

도10은 본 발명에 따른 용접 비드의 형성을 도시한 구성도.10 is a block diagram showing the formation of a weld bead according to the present invention.

도11a 및 도11b 는 각각 종래기술에 의한 용접형태와 본 발명에 의한 용접형태를 나타낸 구성도.11A and 11B are diagrams each showing a welding form according to the prior art and a welding form according to the present invention;

도12는 암수 박판이 잘못 정열된 상태를 나타낸 구성도.12 is a configuration diagram showing a state where the male and female thin plates are misaligned.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 수 박판 2: 암 박판1: male lamination 2: female lamination

10: 레이저빔 발생기 11: 레이저빔10: laser beam generator 11: laser beam

11': 위치이동된 레이저빔 11a, 11b: 상하부 레이저빔11 ': position shifted laser beam 11a, 11b: upper and lower laser beams

20: 레이저빔 에너지 공급기 30: 분광렌즈20: laser beam energy supply 30: spectroscopic lens

41: 상부 슬라이드 테이블 42: 하부 리니어슬라이드 테이블41: upper slide table 42: lower linear slide table

43: 헤드 크랭크 50, 51, 52: 반사경43: head crank 50, 51, 52: reflector

65: 용접노즐 60. 61, 62: 초점렌즈65: Welding nozzle 60. 61, 62: Focus lens

80: 모니터 91: 상부회전물림판80: monitor 91: upper swivel plate

92: 하부회전물림판 93: DC 모터92: lower swivel plate 93: DC motor

111: 솔레노이드 밸브 122: 진공컵111: solenoid valve 122: vacuum cup

124: 에어실린더 130: 호스트 컴퓨터124: air cylinder 130: host computer

100: 제어부 140: 용접링100: control unit 140: welding ring

202: 상부 컨테이너 203: 측부 컨테이너202: upper container 203: side container

204: 적층높이 조절스크류 211: 보강클립204: height adjustment screw 211: reinforcement clip

본 발명은, 레이저빔 용접시스템 및 용접방법에 관한 것으로, 특히 레이저빔을 사용하여 완벽한 대칭형 용접비드(weld bead)를 생성하고, 용입의 깊이를 깊게하며, 용접선을 작업자가 현미경을 통해 수동 제어하거나, 자동으로 찾아가는 자동 심 트랙킹(seam tracking) 등을 필요로 하지 않으면서 용접을 가능하게 하고, 섬세한 정렬이나 유지관리가 불필요하며, 미세한 진동이나 온도의 차이에도 민감하지 않아 누구나 용이하게 용접작업할 수 있도록 한 레이저빔 용접시스템 및 용접방법에 관한 것이다.The present invention relates to a laser beam welding system and a welding method, in particular to produce a perfectly symmetric weld bead using a laser beam, to deepen the depth of penetration, and to manually control the welding line through a microscope It enables welding without the need of automatic seam tracking, which is automatically searched for, and requires no delicate alignment or maintenance, and is not sensitive to minute vibrations or temperature differences so that anyone can easily weld. The present invention relates to a laser beam welding system and a welding method.

일반적으로 용접금속 벨로우즈(welded metal bellows) 생산은 미사일의 연료분사장치, 항공기분야, 반도체 생산장치, 고압고온의 화학정제공정(chemical refinery process), 진공밸브, 기계적인 밀봉 등 산업의 전반에 널리 사용되고 있으며, 숙력된 인력에 의해서만 가능한 노동집약적 산업이었다.In general, welded metal bellows production is widely used throughout the industry, such as missile fuel injection, aircraft, semiconductor production, high pressure and high temperature chemical refinery processes, vacuum valves, and mechanical seals. It was a labor-intensive industry that was only possible by skilled personnel.

상기 용접금속 벨로우즈는 0.1mm 정도의 얇은 금속판재에 굴곡을 주어 절단하는 미세박판 성형기술(diaphragm stamping)에 의해 원형의 암,수 디스크(다이아후렘(diaphragm))를 만들어 내고 이들을 겹쳐 내경과 외경을 용접하여 신축성 있는 금속 벨로우즈를 만든다.The welded metal bellows produces circular female and male discs (diaphragm) by diaphragm stamping, which bends and cuts a thin metal sheet of about 0.1 mm, and overlaps the inner and outer diameters. Weld to create flexible metal bellows.

종래 미세박판용접(micro fusion)에 사용되고 있는 열원(heat source)으로는 텅스텐 불활성 기체(TIG:Tungsten-Inert-Gas), 플라즈마(Plasma), 전자빔(electron beam), MIG, GTAW 등이 사용되고 있으며, 이들 중 TIG 용접토치(welding torch)가 가장 많이 사용되고 있다.Tungsten inert gas (TIG: Tungsten-Inert-Gas), plasma, electron beam, MIG, GTAW, etc. are used as a heat source that is conventionally used for micro fusion. Among these, TIG welding torch is most used.

이와 같은 종래의 용접방식은 암, 수의 다이아후렘을 겹쳐 그 사이에 냉각링(chill ring)을 삽입하고 내경을 용접하여 낱개의 컨벌류션(convolution)을 만들어 내고, 다시 이들을 꿰어 회전시키며 외경을 용접하는데, 용접시 작업자는 용접이 진행되는 동안 현미경을 통해 용접토치 팁(tip)과 용접부위와의 거리를 일정하게 유지해야 하며, 또한 용접선을 정확히 따라가도록 제어하는 작업을 하게 되고, 한 개의 컨벌류션 용접이 끝나면, 다음으로 옮겨 반복된 작업을 계속하는 상당히 숙력된 기술을 필요로 하는 어려운 작업이다.This conventional welding method overlaps the female and male diaphragms, inserts a chill ring between them, welds the inner diameter to create a single convolution, and then re-threads them to weld the outer diameter. In welding, the operator must keep the distance between the welding torch tip and the welding part constant through the microscope while the welding is in progress, and also control to follow the welding line accurately. When this is over, it's a difficult task that requires a fairly skilled skill to move on to the next and continue the work over and over.

이와 같이 종래 용접방식은 그 용접속도가 느리고, 용접부위에 열손상이 심하게 일어날 뿐만 아니라, 작업자의 피로도가 높으며, 용접자의 숙련도에 따라 제품의 품질이 결정되어 품질의 균일성 유지가 힘들다. 또한, 공정의 자동화가 매우 어렵고, 용접속도 또한 박판을 두장 겹친 0.2mm 두께의 재료의 경우, 분당 10-12인치 정도 이루어지며, 직경 4인치의 용접 60개를 할 경우에는 숙력공이 한시간 정도 걸리며, 비숙련공의 경우 더 많은 시간을 필요로 한다.As described above, the conventional welding method has a low welding speed, severe thermal damage to the welded part, high fatigue of the operator, and quality of the product is determined according to the skill of the welder, thereby making it difficult to maintain uniformity of quality. In addition, the automation of the process is very difficult, the welding speed is also about 10-12 inches per minute in the case of 0.2mm thick material with two sheets of thin plate, 60 minutes 4 inch diameter welding takes about one hour, Unskilled workers need more time.

용접이 진행되는 동안 작업자는 현미경을 통해 용접선을 상시로 추적해야만 하고, 산화방지를 위한 용접 가스로 아르곤(argon)을 용접이 진행되는 동안 용접부위에 흘리게 되는데 이는 작업자에게 산소 결핍의 건강문제를 야기하는 문제점이 있다. During the welding process, the operator must keep track of the welding line through the microscope at all times, and argon, which is a welding gas to prevent oxidation, flows into the welding area during the welding process, which causes a health problem of oxygen deficiency for the worker. There is a problem.                         

지난 수년간 레이저 생산업체나, 벨로우즈(bellows) 생산업체간에 레이저를 사용한 벨로우즈 용접을 시도하고 있으나, 아직은 원시적인 방식이나 제한된 생산만을 하고 있는 실정이며, 이러한 노력은 장치의 신뢰도나 품질의 균일화 면에서 여러가지 문제를 안고 있다. 일 예로, 용접을 위한 아르보(arbor)나 클램프(clamp) 등의 도구를 아무리 정밀하게 제작하여도 기계적인 오차의 누적으로 인하여 용접선이 좌우 또는 전후로 움직일 수 밖에 없으며, 이를 추적하기 위해 특수한 센서와 장치를 동원하여 완벽하게 용접선 추적자동화(automatic seam tracking system)를 이루었다고 하여도 레이저의 특성상 용접후 용접 비드(bead)가 정확히 재료의 중앙에 위치하지 못하는 비대칭의 결정적인 문제를 안고 있다.In the past few years, laser bellows welding has been attempted between laser producers and bellows producers, but they are still in primitive or limited production. I have a problem. For example, no matter how precisely a tool such as an arbor or a clamp for welding is produced, due to the accumulation of mechanical errors, the welding line has to move from side to side or back and forth, and special sensors and devices are used to track them. Even though a perfect automatic seam tracking system is achieved by using, the critical problem of asymmetry is that the weld bead is not exactly positioned at the center of the material due to the characteristics of the laser.

이러한 특수한 용접에 레이저를 사용함으로써 얻는 장점중 하나는 레이저 빔의 크기가 극히 미세하다는 것과, 고밀도의 집적된 에너지에 있다. 포커스 레이저빔(focused laser beam)은 그 직경이 약 0.1-0.2mm로 집적 에너지(power density)가 3-4Mwatt/cm2 정도이며, 이는 TIG 방식에 비교가 되지 않을 만큼 높은 에너지를 생성하여, 순간적인 용융을 가능하게 함으로 용접속도를 TIG에 비해 약 10배 이상 빠르게 할 수 있으며, 용입깊이(peneration)가 깊고 용접 주변에 열손상이 적어 그 수명이 현저하게 향상된다. 그러나, 레이저빔의 특성상 빔의 정중앙이 가장 에너지가 높아야 하는 것으로 생각되나 실제는 열점(hot spot)이 광학성분(optical component)이나 출력에너지(output power)의 변화에 따라 상시로 그 위치를 움직이는 특성을 가지고 있어, 레이저빔을 용접할 두 물체의 정 중앙에 상시로 주사시켜도 실제의 용융은 좌우로 치우치는 문제점이 발생하며, 이는 제품의 품질에 결정적인 문제를 가져온다.One of the advantages of using a laser for this particular welding is the extremely small size of the laser beam and the high density of integrated energy. Focused laser beams have a diameter of about 0.1-0.2 mm and a power density of about 3-4 Mwatt / cm 2 , which generates energy that is so high that it is incomparable to the TIG method. By enabling the melting, the welding speed can be about 10 times faster than the TIG, and the life is greatly improved due to the deep penetration and less heat damage around the welding. However, due to the characteristics of the laser beam, it is thought that the center of the beam should have the highest energy, but in practice, the hot spot moves its position at all times according to the change of the optical component or output power. Since the laser beam is always in the center of the two objects to be welded, the actual melting occurs to the left and right, which causes a problem in the quality of the product.

미국특허 제6.040,550호를 보면, 특수한 비젼(vision)센서와 광학장치를 통해 자동으로 용접선을 찾고, 움직이는 용접선의 중앙에 레이저빔이 상시로 조사되도록 하는 장치를 소개하고 있으나, 이는 미세한 진동, 온도변화, 레이저 시스템으로부터 발생하는 RFI(Radio Frequency Interference) 등에 의해 쉽게 문제가 발생하여, 정렬이 쉽게 틀어지고 장치 디자인이나 관리유지가 어려울 뿐만 아니라, 상기에서 언급한 비대칭 용접 비드가 발생하는 문제점이 있다.US Pat. No. 6.040,550 introduces a device which automatically finds a welding line through a special vision sensor and an optical device, and constantly irradiates a laser beam at the center of the moving welding line. Problems occur easily due to temperature change or RFI (Radio Frequency Interference) generated from the laser system, which makes alignment misaligned, device design and maintenance difficult, and asymmetric welding beads mentioned above. .

또한, 미국특허 제6,078,021호를 보면, 레이저빔과 전자빔을 사용하는 용접 방식이 소개되고 있는데, 용접부위의 한쪽 모서리 방향으로만 빔을 기울여 조사하는 경우 대칭형 비드가 형성되지 않아 품질이 떨어지는 문제점이 있으며, 미국특허 제5,478,983와 제5,410,123호에서는 장방형의 빔을 사용하여 내경, 외경 용접을 한다는 내용을 기재하고 있으나 한방향 조사에 의한 문제점이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
In addition, in US Patent No. 6,078,021, a welding method using a laser beam and an electron beam has been introduced. When the beam is tilted and irradiated only in one corner direction of the welded part, there is a problem in that the symmetrical beads are not formed and thus the quality is deteriorated. , U.S. Patent Nos. 5,478,983 and 5,410,123 describe an inner diameter and an outer diameter welding using a rectangular beam, but there is a problem that a problem may occur due to one-way irradiation.

따라서, 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 레이저빔을 사용하여 완벽한 대칭형 용접비드를 생성하고, 용입의 깊이를 깊게하며, 용접선을 작업자가 현미경을 통해 수동 제어하거나, 자동으로 찾아가는 자동 심 트랙킹(seam tracking) 등을 필요로 하지 않으면서 용접을 가능하게 하고, 섬세한 정렬이나 유지관리가 불필요 하며, 미세한 진동이나 온도의 차이에도 민감하지 않아 누구나 용이하게 용접작업할 수 있도록 한 레이저빔 용접시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention uses a laser beam to create a perfectly symmetrical weld bead, deepen the depth of penetration, the operator manually controls the welding line through a microscope, or automatically Lasers enable welding without the need for automatic seam tracking, no delicate alignment or maintenance, and no sensitivity to minute vibrations or temperature differences, making lasers easy to weld It is an object of the present invention to provide a beam welding system and method.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 레이저를 발생시키는 레이저빔 발생기; 상기 레이저를 반사시키는 하나 이상의 반사경; 상기 레이저의 반사각이 소정범위로 반복 변화되도록 상기 반사경을 고속으로 각변화시키는 반사경 진동수단; 상기 반사경 진동수단에 의하여 고속으로 각변화되면서 선의 형태로 조사되어 용접되는 용접물; 상기 용접물로 레이저의 초점을 맞추기 위한 초점렌즈; 상기 용접물을 클램핑하는 클램핑수단; 및 상기 용접과정을 관찰하고 제어하는 중앙제어부를 포함하는 레이저빔 용접시스템을 제공한다.According to the present invention for achieving the above object, a laser beam generator for generating a laser; One or more reflectors for reflecting the laser; Reflector vibration means for angularly changing the reflector at high speed such that the reflecting angle of the laser is repeatedly changed in a predetermined range; A welded object which is irradiated and welded in the form of a line while being angularly changed at high speed by the reflector vibration means; A focus lens for focusing the laser with the weldment; Clamping means for clamping the weldment; And it provides a laser beam welding system comprising a central control unit for observing and controlling the welding process.

또한, 본 발명은 상기 용접물이 외부로부터 밀폐되는 밀폐 공간부에 위치되며, 용접시 산화작용을 방지하기 위하여 상기 밀폐 공간부로 실드가스를 주입하는 실드가스 제공부와; 상기 레이저에 의해 용접물을 용접시키는 상태를 모니터링하고 디스플레이하는 모니터링수단과; 상기 모니터링수단에 의하여 디스플레이되는 영상을 보면서 레이저빔의 초기위치 및 초점거리를 조정하기 위한 위치 및 거리 조정수단과; 상기 용접물을 용접위치에 이동시키고, 용접된 용접물을 이동시키는 용접물 이동수단; 및 상기 레이저빔 발생기의 전방에 구비되며, 상기 레이저빔 발생기에서 조사되는 레이저빔을 두 갈래로 분기 및 반사시켜 상기 용접물을 양방향에서 조사하여 용접하기 위한 레이저빔 분기수단을 더 포함할 수 있다.In addition, the present invention is located in a sealed space in which the weld is sealed from the outside, the shield gas providing unit for injecting a shield gas into the sealed space to prevent oxidation during welding; Monitoring means for monitoring and displaying a state of welding the weld by the laser; Position and distance adjusting means for adjusting an initial position and a focal length of the laser beam while viewing the image displayed by the monitoring means; Weldment moving means for moving the weldment to a welding position and moving the welded weldment; And a laser beam branching means provided at the front of the laser beam generator, for branching and reflecting the laser beam irradiated from the laser beam generator in two directions to irradiate and weld the weldment in both directions.

또한, 본 발명은 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사단계; 상기 조사되는 레이저빔을 반사경을 이용하여 소정각도로 반사시키는 반사단계; 상기 반사된 레이저빔의 용접물의 용접부위에 초점을 맞추는 초점설정단계; 및 상기 레이저빔의 초점이 맞춰진 상태에서 상기 반사경의 각을 소정범위에서 고속으로 반복 변화시켜 레이저빔의 형태를 선의 형태로 조사시키는 각 변화단계를 포함하는 레이저빔 용접방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises a laser beam irradiation step of irradiating a laser beam; A reflection step of reflecting the irradiated laser beam at a predetermined angle using a reflector; A focus setting step of focusing on a welded portion of the welded object of the reflected laser beam; And each change step of repeatedly changing the angle of the reflector in a predetermined range at a high speed in the focused state of the laser beam to irradiate the laser beam in the form of a line.

본 발명은, 레이저빔 용접시스템 및 방법은 내경을 용접하는 내경용접장치와 외경을 용접하는 외경용접장치를 포함하고, 레이저를 사용하여 금속 벨로우즈를 용접한다.The present invention relates to a laser beam welding system and method including an inner diameter welding device for welding an inner diameter and an outer diameter welding device for welding an outer diameter, and welding a metal bellows using a laser.

또한, 본 발명은 내경용접과 외경용접 모두 레이저빔을 일정한 폭으로, 2-4KHz 속도로 떨어 한 점의 빔 대신 선의 형태로 주사함으로써, 레이저빔의 열점을 용접부위에 고르게 분포시키도록 함과 동시에, 용접선의 움직임이 좌우로 발생하여도 주사선 안에 들어오면 용접이 이상없이 진행된다.In addition, in the present invention, both the inner diameter welding and the outer diameter welding scan the laser beam at a constant width and in the form of a line instead of the beam at a point falling at a speed of 2-4 KHz, thereby simultaneously distributing the hot spots of the laser beam on the welded portion. Even if the welding line moves to the left or right, the welding proceeds smoothly when it enters the scanning line.

상기 내경용접의 경우, 레이저빔을 두개로 나누어 각각 45도 각도에서 주사하여 용접부위에서 합성하는 방법으로 용접부위를 벗어나는 에너지는 용접부의 옆면에 주사되도록 하고, 외경용접의 경우 같은 방법으로 이용될 수 있으며, 레이저빔을 나누지않고 용접부위에 수직으로 조사하되 부위를 벗어나는 에너지는 주변의 용접링의 45도 각도의 모서리 벽면에 반사되어 용접부의 옆면에 주사된다.In the case of the inner diameter welding, the laser beam is divided into two and scanned at a 45 degree angle, respectively, and synthesized at the welded portion so that the energy from the welded portion is scanned on the side of the welded portion, and the outer diameter welding can be used in the same way. In this case, the laser beam is irradiated perpendicularly to the welded portion without dividing the laser beam, and the energy of the laser beam is reflected on the edge wall of the 45 degree angle of the surrounding welding ring and is scanned on the side of the welded portion.

본 발명은, 용접 진행시, 용접선의 상부에서만 용융이 진행되어 원하는 용입깊이를 내는 것보다, 옆면을 동시에 용접시킴으로써 용융이 빠르고 효과적으로 진행되며, 용입이 깊어지는 장점이 있다. The present invention has the advantage that the melting proceeds quickly and effectively by welding the side surfaces at the same time, rather than the melting proceeds only in the upper portion of the welding line to achieve the desired penetration depth during welding, the penetration is deep.

본 발명은 부품의 로딩/언로딩(loading/unloading)을 자동화함으로써 작업자 인원과 부품의 오염등의 문제점을 감소시킨다.The present invention reduces problems such as contamination of personnel and parts by automating loading / unloading of parts.

또한, 본 발명은, 내경용접이 암수 박판을 겹쳐놓은 상태에서 선행되고, 암컷 박판이 회전물림 하판의 내부에 얹혀지고, 수컷의 박판이 뒤집혀 그 위에 얹혀지면, 회전물림상판이 압축공기의 힘에 의해 내려와 두 개의 겹친 박판을 물어주게 된다.In addition, the present invention, the inner diameter welding is preceded in the state of overlapping the male and female thin plate, the female thin plate is placed on the inside of the rotary bite lower plate, when the male thin plate is inverted and placed on it, the rotary bite plate to the force of the compressed air It comes down and asks for two overlapping sheets.

상기 회전물림판은 DC 모터에 의해 원하는 일정한 속도로 회전을 시작하고, 내경용접장치는 분광프리즘을 사용하여 레이저빔을 50:50으로 두 갈래로 나누어 사용하게 된다. 각각의 분광된 레이저빔은 프리즘과 스캐닝 미러(scanning mirror), 초점렌즈를 통과하여 용접부위에 이르고, 공진스캐너(resonant scanner)에 장착된 상하 두개의 반사경은 고정주파수로 떨면서 레이저빔을 선의 형태로 용접선에 주사하게 되며, 상기 진공스캐너의 작동이 정지된 상태에서는 레이저빔이 용접부위의 모서리에 위치되게 조정한다. 용접이 실시되는 동안에는 두 개의 반사경이 고속으로 떨게 되며 이로 인해 용접선에 주사되는 레이저빔이 용접선을 건너갔다 돌아오는 작업을 고속으로 진행하여 마치 선의 형태로 주사되는 것과 같은 효과를 갖는다.The rotary chuck starts to rotate at a desired constant speed by a DC motor, and the inner diameter welding device uses a spectroscopic prism to split the laser beam into two parts of 50:50. Each spectroscopic laser beam passes through the prism, scanning mirror and focusing lens to the welding area, and the two upper and lower reflectors mounted on the resonant scanner shake the laser beam in the form of a line in the form of a line. When the vacuum scanner is stopped, the laser beam is adjusted to be positioned at the edge of the welded part. While the welding is performed, the two reflectors vibrate at high speed, and thus, the laser beam scanned by the welding line crosses the welding line and returns to the high speed to have the effect of being scanned in the form of a line.

또한, 본 발명은, 주사선이 반사경의 표면에 의해 반사되어 초점렌즈를 통과한 후, 초점에 이르게 되고, 반사경이 회전하여 θ1 각도만큼 이동하면, 반사되는 빔은 θ2 만큼 움직이고, 이 때의 각 이동각도는 2 θ1 = θ2 의 비율을 갖는다. 이 때, 반사경의 회전각도에 의해 재조정된 주사점은 움직이기 전의 위치로부터 일정거리를 갖게 되며 반사경이 반대로 회전하여 -θ1 만큼 반대로 움직이면 그 이동 거리 또한 먼저의 반파장 회전시 이동거리와 같게된다. 이와 같은 떨기를 고속으로 계속하면 주사되는 레이저빔은 한 점이 아니라 선의 형태로 나타낸다.Further, in the present invention, after the scanning line is reflected by the surface of the reflector and passes through the focus lens, the focus is reached, and when the reflector is rotated and moved by an angle of θ1, the reflected beam moves by θ2, and the angular movement at this time The angle has a ratio of 2 θ1 = θ2. At this time, the scan point readjusted by the rotation angle of the reflector has a certain distance from the position before the movement, and if the reflector rotates in the opposite direction and moves by -θ1, the movement distance is also equal to the movement distance at the first half-wave rotation. If such shaking is continued at a high speed, the laser beam to be scanned is represented in the form of lines instead of one point.

이와 같은 주사방법을 사용할 경우 에너지가 주사선에 고르게 분포됨으로, 레이저빔의 열점이 상시로 변해 나타나는 비대칭 용접비드 문제를 해결할 수 있으며, 주사선의 넓이가 있음으로 용접시 용접선이 다소 움직여도 용접에 문제가 없음 으로 수동으로 현미경을 통해 관찰하며 용접선을 추적해야하는 종래 수동용접식 추적방식이나, 고가의 자동용접선 추적장치 또한 불필요할 뿐만 아니라 용접선을 벗어난 빔을 용접부위의 옆면에 반사시킴으로 용융이 빠르고 효과적으로 용입이 깊다는 장점이 있다.When using this scanning method, the energy is distributed evenly on the scanning line, which can solve the problem of asymmetric welding bead that appears as the hot spot of the laser beam is constantly changing. The conventional manual welding method, which requires manual observation through a microscope and traces the welding line, or expensive automatic welding line tracking device, is also unnecessary, and the melting is quick and effective by reflecting the beam off the welding line to the side of the welding part. Has the advantage.

이와 같은 주사방법은 내경 및 외경에 동이하게 적용할 수 있고, 특별히 외경용접의 경우 레이저빔을 용접선에 수직으로 주사하여도 외경용접시 삽입되는 용접 칠링(weld chill ring)의 디자인에 따라 용접선을 벗어나는 레이저빔을 링의 45도 모서리에 의해 같은 효과를 가질 수 있다.This scanning method can be applied to the inner diameter and the outer diameter differently. Especially, in the case of outer diameter welding, even if the laser beam is scanned perpendicularly to the welding line, the welding chiller is inserted according to the design of the weld chill ring inserted during the outer diameter welding. The laser beam can have the same effect by the 45 degree edge of the ring.

본 발명은 레이저(Laser)를 사용하여 금속 벨로우즈(Metal Bellows)를 용접하는 기술을 개발한 것으로, 이는 레이저빔을 떨어 선의 형태로 주사하는 방법(Oscillating Beam Technique)을 사용하여 용융이 용접부위에 고르게 발생하여 용접 부위가 한 방향으로 치우치지 않고 두 물질의 정 중앙에 완벽한 대칭(symmetric)을 이루게 하고 용접 부위를 벗어나 주사되는 빔을 반사시켜 물체의 좌우 옆면에 주사 되게 함으로 보다 빠르고 완벽한 용융을 가능하게 하여, 용접선의 추적장치 없이 빠르고 완벽한 단부 용접벨로우즈(edge welded bellows) 생산을 가능한 레이저빔 용접장치 및 방법이다.The present invention has developed a technique for welding metal bellows using a laser, in which melting occurs evenly on the welded portion using an oscillating beam technique. This allows the welding area to be perfectly symmetric in the center of the two materials without being biased in one direction, and reflects the beam that is scanned out of the welding area to be scanned on the left and right sides of the object to enable faster and more complete melting. It is a laser beam welding apparatus and method that enables the production of fast and perfect edge welded bellows without the tracking of welding seams.

본 발명은 내경, 외경 용접 장치의 디자인과 용접링(weld ring) 및 박판 공급기 등을 포함한다. The present invention includes the design of inner and outer diameter welding devices and weld rings and sheet feeders.

열원(Heat Source)으로 사용하는 레이저의 종류로는 Nd:YAG, Nd:Glass, Nd:YNO, CO, CO2, Cr:Ruby, Diod Lasers, Diode Pumped Lasers 등의 사용이 가능하 며, 발진 형태로는 CW(Continuous Wave) 와 펄스작동(pulsed operation)이 모두 사용 가능하다. Types of lasers used as heat sources include Nd: YAG, Nd: Glass, Nd: YNO, CO, CO2, Cr: Ruby, Diod Lasers, Diode Pumped Lasers, etc. CW can be used for both continuous wave and pulsed operation.

본 발명의 레이저빔 용접시스템 및 용접방법에 따르면, 금속박판을 용접하기 위하여 이용될 수 있다. 본 발명은 Nd: YAG, CO2 또는 다이오드 레이저(diode laser)와 같은 레이저를 이용할 수 있다. 또한, 상기 레이저는 연속파(continuous wave)(CW) 또는 펄스식(plused type)으로 될 수 있다. 본 발명은 공구오차(tooling tolerances), 스템핑오차(stamping tolerances) 및 용접수단하에서 회전과 같이 부품들의 이동에 따른 다른 결과들을 보상하기 위하여 고가의 심 트랙킹(seam tracking) 또는 라인 팔로잉(line following)의 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있다. 본 발명은 박판 재질에 양질의 대칭 용접을 가능하게 하고, 작업자에 의해 요구되는 주의를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 방법은 다른 재질에 적용될 수 있다. 빔 분배 시스템의 본질 때문에, 상기 레이저 빔의 공간형태 구조는 완성제품의 용접 품질에 큰 영향을 주지 않는다. 본 발명은 용접 금속 벨로우즈의 내경 및 외경을 용접하도록 적용될 수 있다.According to the laser beam welding system and welding method of the present invention, it can be used for welding a metal thin plate. The present invention may use a laser such as Nd: YAG, CO 2 or a diode laser. In addition, the laser may be a continuous wave (CW) or pulsed (plused type). The present invention provides for expensive seam tracking or line following to compensate for other consequences of moving parts, such as tooling tolerances, stamping tolerances and rotation under welding means. ) Can reduce or eliminate the need. The present invention enables high quality symmetrical welding on sheet materials and reduces the attention required by the operator. The method can also be applied to other materials. Because of the nature of the beam distribution system, the spatial shape of the laser beam does not significantly affect the weld quality of the finished product. The invention can be applied to weld the inner and outer diameters of a welded metal bellows.

상기 발명의 상기 목적들 및 다른 목적들, 특징들 그리고 장점들은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 더 명료하게 이해될 수 있다. The above and other objects, features and advantages of the present invention can be more clearly understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저빔 용접시스템은, 얇은 금속판재로 제작된 원형의 디스크(즉, 다이아후렘)를 용접하기 위해 레이저를 사용하는 방식에 있어 레이저빔이 두 개의 맞닿는 재질을 용융하고, 레이저빔을 소정 간격으로 떨어줌으로써 레이저빔 크기보다 넓은 재료의 용접이 가능하도록 한 것으로, 크게 내경용접장치와 외경용접장치로 이루어진다. Laser beam welding system according to a preferred embodiment of the present invention, in the manner of using a laser to weld a circular disk (i.e. diaphragm) made of a thin metal sheet material, the laser beam melts the two abutting materials By dropping the laser beam at predetermined intervals, it is possible to weld a material wider than the size of the laser beam, and consists of an inner diameter welding device and an outer diameter welding device.

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이하, 본 발명의 레이저빔 용접시스템을 구성하는 내경용접장치를 도1을 참조하여 설명한다. Hereinafter, an inner diameter welding device constituting the laser beam welding system of the present invention will be described with reference to FIG.

도1은 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 따른 내경용접장치를 도시한 구성도이다.1 is a block diagram showing an inner diameter welding apparatus according to the laser beam welding system of the present invention.

도1에 도시한 바와 같이 본 발명의 레이저빔 용접시스템을 구성하는 내경용접장치는, 레이저빔(11)을 발생시키는 레이저빔 발생기(10)와; 상기 레이저빔 발생기(10)로 에너지를 공급하는 레이저빔 에너지 공급기(20)와; 상기 레이저빔 발생기(10)로부터 발생된 레이저빔(11)을 50:50 두 갈래의 상부 및 하부 레이저빔(11a)(11b), 즉 상부 레이저빔(11a)은 레이저빔 발생기(10)로부터 동일 직선상으로, 하부 레이저빔(21b)은 레이저빔 발생기(10)에 직각되게 나뉘어지도록 하는 분광렌즈(30)와; 상기 분광렌즈(30)에 의하여 90도로 꺾인 하부 레이저빔(11b)을 다시 상부 레이저빔(11a)과 평행하게 조사되도록 하는 분광프리즘(40)과; 상기 상부 및 하부 레이저빔(11a)(11b)을 용접하고자 하는 용접부위, 즉 용접선으로 소정각도로 각각 반사시키며, 반사각도가 변화가능한 반사경(51)(52)과; 상기 반사경(51)(52)으로부터 반사된 상부 및 하부 레이저빔(11a)(11b)의 초점을 용접부위에 맞추는 초점렌즈(61)(62)와; 상기 초점렌즈(61)(62)를 통과하며 용접부위를 확대하여 그 영상을 촬영하여 초기위치선정과 초점거리를 조정할 수 있도록 한 CCTV 카메라(70)와; 상기 CCTV 카메라(70)로부터 촬영된 영상을 디스플레이하는 TV모니터(80)와; 상기 상부 및 하부 레이저빔(11a)(11b)에 의하여 용접이 진행될 때, 용접되는 암수박판(암수 다이아후렘)(1)(2)을 상하부측에서 소정압력으로 눌러주도록 압축공기에 의해 작동함과 동시에 회전되는 클램프수단인 상하부 회전물림판(91)(92)(도2참조); 및 상기 상하부회전물림판(91)(92)이 일정속도로 회전되도록 동력원을 제공하는 DC모터(93); 및 상기 DC모터(93)를 제어하는 제어부(100)를 포함한다. 미설명부호 41, 42는 각각 상부 슬라이드 테이블 및 하부 슬라이드 테이블이다.As shown in Fig. 1, the inner diameter welding device constituting the laser beam welding system of the present invention comprises: a laser beam generator 10 for generating a laser beam 11; A laser beam energy supplier 20 for supplying energy to the laser beam generator 10; The laser beam 11 generated from the laser beam generator 10 is 50:50 divided into two upper and lower laser beams 11a and 11b, that is, the upper laser beam 11a is identical from the laser beam generator 10. In a straight line, the lower laser beam 21b includes a spectroscopic lens 30 to be divided at right angles to the laser beam generator 10; A spectroscopic prism 40 for irradiating the lower laser beam 11b, which is bent at 90 degrees by the spectroscopic lens 30, in parallel with the upper laser beam 11a; A reflector (51) (52) for reflecting the upper and lower laser beams (11a) (11b) at a predetermined angle with a welding portion to be welded, that is, a welding line, respectively, and having a variable reflection angle; A focus lens (61) (62) for focusing the upper and lower laser beams (11a) (11b) reflected from the reflectors (51) (52) to the welding site; A CCTV camera 70 passing through the focus lenses 61 and 62 and enlarging a welded portion to capture an image thereof to adjust an initial position and a focal length; A TV monitor (80) for displaying an image captured by the CCTV camera (70); When welding is performed by the upper and lower laser beams 11a and 11b, the male and female plates (male and female diaphragms) 1 and 2 to be welded are operated by compressed air to press a predetermined pressure on the upper and lower sides. Upper and lower rotary chucks 91 and 92 which are clamp means which are rotated at the same time (see FIG. 2); And a DC motor 93 which provides a power source to rotate the upper and lower rotary chucks 91 and 92 at a constant speed. And a controller 100 for controlling the DC motor 93. Reference numerals 41 and 42 are the upper slide table and the lower slide table, respectively.

또한, 상기 용접부위에 가스를 제공하여 채워줌으로써 효과적인 실드(shield)를 가능하게 하도록 실드가스 제공부(110)가 포함된다. 상기 실드가스 제공부(110)에 연결되어 상기 용접부위로 실드가스를 제공하는 연결라인에는 솔레노이드 밸브(111)가 구비된다. In addition, a shield gas providing unit 110 is included to enable an effective shield by providing and filling gas in the welding part. The solenoid valve 111 is provided in the connection line connected to the shield gas providing unit 110 to provide the shield gas to the welding site.

또한, 상기 내경용접장치의 내부는 공기가 차단되도록 되어 있고, 용접할 부품을 집어넣고 용접된 컨벌류션(convolution)을 집어내는 복수개의 로봇암(robot arm)(120) 등이 구비되며, 그 밖에 진행과정을 지켜보는 호스트 컴퓨터(130) 등을 포함한다. 상기 반사경(51)(52)은 공진스캐너에 구비된다.In addition, the inside of the inner diameter welding device is to block the air, a plurality of robot arm (120) for inserting the parts to be welded and picked up the convolution (convolution) is provided, and the like A host computer 130 for watching the progress. The reflectors 51 and 52 are provided in the resonance scanner.

상기 호스트 컴퓨터(130)는 레이저빔 에너지 공급기(20)와 제어부(100) 및 솔레노이드밸브(111)와 연결되어 제어한다. 또한, 상기 모니터(80)에 의하여 디스플레이되는 영상을 보면서 레이저빔의 초기위치 및 초점거리를 조정하기 위한 위치 및 거리 조정수단을 더 포함한다.The host computer 130 is connected to and controlled by the laser beam energy supply 20, the control unit 100, and the solenoid valve 111. The apparatus further includes position and distance adjusting means for adjusting an initial position and a focal length of the laser beam while viewing the image displayed by the monitor 80.

여기에서, 상기 로봇암(120)은 스텝퍼 모터(stepper motor)(121)에 의해 제어되는 로터리 스테이지(stage)(미도시)에 의해 박판(1)(2)을 집어넣고, 용접후 집어내는 작업을 정밀하게 제어한다. Here, the robot arm 120, the rotary stage (not shown) controlled by the stepper motor (stepper motor) (121) to insert the thin plate (1) (2), the work to pick up after welding Precise control.

상기 로봇암(120)은 복수개 바람직하게는 세 개로 이루어지며, 그 끝에 빨판(122)이 장착되고, 진공펌프(미도시)에 의해 작동된다. 이는 호스트 컴퓨터(130)에 의해 정확히 작동되며, 이를 위해 진공펌프와 그에 연결된 진공저장 탱크(미도시)등에 연결되어 있다. The robot arm 120 is composed of a plurality of preferably three, the sucker 122 is mounted at the end thereof, it is operated by a vacuum pump (not shown). It is precisely operated by the host computer 130 and is connected to a vacuum pump and a vacuum storage tank (not shown) connected thereto for this purpose.

상기 상하부회전물림판(91)(92)은 압축공기에 의해 작동되는 에어실린더(air cylinder)(124)에 의해 박판을 클램핑하도록 개폐가 이루어지며, 가해지는 공기압에 의해 회전물림판의 압력이 조절된다.The upper and lower rotary chucks 91 and 92 are opened and closed to clamp the thin plates by an air cylinder 124 operated by compressed air, and the pressure of the rotary chuck is adjusted by the applied air pressure. do.

도2는 상기 내경용접장치에 구성되어 암수박판을 클램핑하는 상하부 회전물림판의 구성을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the configuration of the upper and lower rotary chuck plate configured to the inner diameter welding device for clamping the female watermelon plate.

양 단부측에 굴곡이 잡힌 암,수박판(1)(2)이 얹혀지는 상하부 회전물림판(91)(92)의 내부에는 박판의 굴곡과 같은 모양의 표면을 갖도록 이루어진다. 이와 같은 굴곡을 주는 이유는 박판(1)(2)이 자동으로 중앙에 위치하도록 하기 위한 것이다. The inside of the upper and lower rotary rim plates 91 and 92 on which the bent arms and watermelon plates 1 and 2 are placed on both ends are formed to have a surface like a bend of the thin plate. The reason for giving such a bend is that the thin plates 1 and 2 are automatically positioned in the center.

또한, 하부 회전물림판(92)의 내부 벽 직경이 박판의 외부직경과 동일하여 로봇암(130)이 가져오는 박판을 이곳에 떨어트리면 정확한 위치에 자리를 잡게된다.In addition, the inner wall diameter of the lower rotary rim plate 92 is the same as the outer diameter of the thin plate dropping the thin plate brought by the robot arm 130 is placed in the correct position.

따라서, 상기 상하부 회전물림판(92)의 형상은 암수박판(1)(2)을 회전물림판(91)(92)에 위치시키는 로봇암(120)의 기능을 도와 요구되는 정밀도를 낮추어 줌으로 작업이 수월하게 되며, 종래 사용중인 기술의 가공공차는 +/- 0.01mm이나, 위의 방법을 수용하는 경우 그 공차는 약 0.1mm로도 충분하다. Therefore, the shape of the upper and lower rotary chuck 92 helps the function of the robot arm 120 to position the female watermelon plate (1) (2) on the rotary chuck plate (91) 92 to lower the required precision The work becomes easier, and the processing tolerance of the conventional technique is +/- 0.01mm, but the tolerance is about 0.1mm if the above method is accommodated.

또한, 회전물림판에서 박판을 물리는 부분의 재료는 열전도율이 높은 재료를 사용하여 지나친 과열을 방지하여 박판의 열손상을 막고, 제품의 품질을 높히는데 기여한다.In addition, the material of the thin plate biting portion of the rotary chuck prevents excessive overheating by using a material having high thermal conductivity, thereby preventing thermal damage of the thin plate and contributing to improving product quality.

상기 CCTV 카메라(70) 및 모니터(80)는 용접상태를 모니터링하는 모니터링 수단으로서, 상기 CCTV 카메라(70)는 40-100배율을 갖는 것이 바람직하며, 이러한 CCTV 카메라(70)는 초기 반사경(51)(52)을 정밀하게 움직여 레이저빔(11a)(11b)이 용접선의 모서리에 정확히 위치하도록 제어하는데 이용되며, 용접이 진행되는 상황을 관찰한다. The CCTV camera 70 and the monitor 80 as a monitoring means for monitoring the welding state, it is preferable that the CCTV camera 70 has a 40-100 magnification, the CCTV camera 70 is the initial reflector 51 It is used to precisely move the 52 to control the laser beams 11a and 11b to be exactly positioned at the edges of the welding line, and observe the situation where the welding proceeds.

다시 말해서, 상기 모니터링 수단을 사용하여 초점렌즈(61)(62)를 통과한 용접부위를 용접이 진행되는 동안 관찰 할 수 있으며, 확대된 영상은 TV모니터(80)에 보여짐으로 반사경(51)(52)의 초기제어와 초점렌즈(61)(62)의 초점거리제어 등의 작업을 용이하게 한다. In other words, the welding means passing through the focus lens 61 and 62 can be observed during the welding process using the monitoring means, and the enlarged image is shown on the TV monitor 80 so that the reflector 51 ( The initial control of 52 and the focal length control of the focus lenses 61 and 62 are facilitated.

여기에서, 상기 TV모니터(80)의 중앙에는 십자선이 표시되는데, 이러한 십자선은 레이저가 발사되는 점을 나타내고 이는 용접선과 일치되도록 조정된다. Here, a crosshair is displayed at the center of the TV monitor 80, which indicates that the laser is emitted and is adjusted to coincide with the weld line.

상기 내경용접장치의 전반적인 제어를 맡는 호스트컴퓨터(130)는 각 장치의 스위치나 모터의 속도, 레이저의 개폐 및 에너지 제어 그리고 각 부분의 상태 파악 등을 담당한다.The host computer 130 in charge of the overall control of the inner diameter welding device is responsible for the speed of the switch or motor of each device, the opening and closing of the laser and energy control, and the status of each part.

한편, 도3은 본 발명에 따른 내경용접장치를 구성하는 내경용접용 박판공급장치를 도시한 구성도이다.On the other hand, Figure 3 is a block diagram showing a thin plate supply apparatus for inner diameter welding constituting the inner diameter welding apparatus according to the present invention.

세척과 건조를 통해 오염을 제거한 0.1mm 두께의 박판(1)(2)은 암,수 따로 각기 밀폐된 용기에 보관되고, 이 용기는 로봇암(120)이 집어낼 수 있는 위치에 고정된다. 각 용기는 도3에 도시한 바와 같이, 자동으로 박판(1)(2)의 유무 여부와 맨 상부의 위치를 판독하는 센서와 상부의 위치를 항상 일정하게 밀어 올리는 장치로 구성된다. 0.1 mm thick thin plate (1) (2), which is decontaminated by washing and drying, is stored in a container that is separately sealed between the female and male, and the container is fixed at a position where the robot arm 120 can pick up. As shown in Fig. 3, each container is composed of a sensor that automatically reads the presence or absence of the thin plates 1 and 2 and the position of the uppermost portion, and a device for constantly pushing up the position of the upper portion.

여기에서, 참조부호 201은 벨로우즈 다이어프램 스텍(Bellows diaphragm stack), 202는 상부 컨테이너(container top), 203은 측부 컨테이너(Container side), 204는 다이어프램 적층높이조절 스크류(Diaphragm stack height adjusting screw), 205는 다이어프램 이동플랫포옴(Diaphragm moving platform), 206은 높이조절너트(Height adjustment nut), 207은 리덕션 기어(Reduction gear), 208은 모터장착플랫포옴(Motor mounting platform), 209는 하부밀봉플레이트(Lower seal plate), 210은 작업하부면(Worktable lower surface), 211은 스프링 보강클립(Spring retainer clip), 213은 리테이너 브라켓(Retainer bracket), 214는 다이어프램 플랫포옴 스페이서 블록(Diaphragm platform spacer block), 215는 DC모터, 216은 하부설치 플랫포옴(lower mounting platform), 217은 가이드 베어링(Guide bearing), 218은 상부스크류 베어링(Upper screw bearing), 219는 하부스크류 베어링(Lower screw bearing)이다.Here, reference numeral 201 is a bellows diaphragm stack, 202 is a container top, 203 is a container side, 204 is a diaphragm stack height adjusting screw, 205 Diaphragm moving platform, 206 is height adjustment nut, 207 is reduction gear, 208 is motor mounting platform, 209 is lower seal plate 210, Worktable lower surface, 211 Spring retainer clip, 213 Retainer bracket, 214 Diaphragm platform spacer block, 215 DC motor 216 is the lower mounting platform, 217 is the guide bearing, 218 is the upper screw bearing, 219 is the lower screw bearing screw bearing).

이와 같이 구성되는 내경용접용 박판공급장치에 있어, 세척 건조된 용접 전의 박판들은 밀폐된 용기에 보관되고 이 용기는 내경용접지장치의 로봇암(130) 밑쪽의 암,수 박판 픽업(pickup)자리에 고정되게 된다. In the inner diameter welding sheet supply device configured as described above, the thin plates before washing and drying welding are stored in an airtight container, and the container is an arm and watermelon pickup position under the robot arm 130 of the inner diameter welding device. It will be fixed at.

이러한 용기는 몇가지의 기능을 가지고 있다. 암,수 각각 다른 용기에 보관되고, 스프링 보강클립(Spring Clip)(211)에 의해 쉽게 고정되며, 상기 보강클립(211)은 밀폐된 내경용접부 테이블의 밑에 박판용기를 다시 밀폐하도록 고정되며, 그 내부에는 내경용접부의 산소를 제거하고 실드가스를 주입하는 작업이 동시에 실행된다. 박판의 두께가 0.001 인치로 1000장을 겹쳐 놓아도 4인치 정도의 높이 밖에 되지 않는다. 암,수 그리고 용접된 컨벌류선(convolution)을 받아내는 세개의 용기가 테이블 밑에 고정되며, 박판 용기의 내부에는 모터(215)에 의해 동작되는 적층높이 조절스크류(204)가 있어 박판을 바치고 있는 이동 플랫포옴(205)을 밀어 올려주는 역할을 한다. This container has several functions. Each male and female is stored in a different container, and easily fixed by a spring reinforcing clip 211, and the reinforcing clip 211 is fixed to reclose the thin container under the sealed inner diameter weld table. Inside, the operation of removing the oxygen in the inner diameter welding portion and injecting the shield gas is performed at the same time. The sheet is 0.001 inches thick and 1000 sheets stacked, but only four inches tall. Three containers for receiving male, female and welded convolutions are fixed under the table, and inside the thin plate container there is a stacking height adjusting screw 204 operated by a motor 215 to dedicate the thin plate. It serves to push up the platform 205.

이러한 기능은 저장된 박판의 상단이 항상 원하는 위치에 밀어 올려지도록 함으로써 로봇암(130)이 박판을 문제없이 빨아 올릴 수 있도록 하기 위한 것이고, 맨 위의 박판이 들어올려지면, 용기의 센서가 그 위치를 파악하고 없어진 두께만큼 밀어 올려, 다음 작업에 대비한다. 마지막 박판이 들어 올려지고 나면 센서는 컴퓨터에 이를 알리는 신호를 주게되어 작업이 완료되며, 한 개의 용기에는 4시간 이상의 작업 물량을 저장하게 된다. This function is to ensure that the robot arm 130 can suck up the sheet without problems by always pushing the top of the stored sheet to the desired position, and if the top sheet is lifted, the sensor of the container will change its position. I grasp it and push it up by the missing thickness and prepare for the next work. After the last sheet is lifted, the sensor will signal the computer to complete the task, and one container will store more than four hours of work.

세개의 로봇암(130)은 암,수 박판과, 용접된 컨벌류선을 90도 각도에서 동시에 들어 올리고 90도를 회전하여 용접된 컨벌류선은 세번째 용기에, 그리고 암 박판은 회전물림판에 위치 시킨다. 그런 다음, 다시 90도를 더 회전하여 수박판을 놓고 -270도를 회전하여 용접부위에서 로봇암이 벗어나도록 한다.The three robot arms 130 simultaneously lift the arm and the watermelon and the welded convex line at an angle of 90 degrees and rotate the 90 degrees so that the welded convex line is placed in the third container and the arm thin plate is placed in the rotary chuck. . Then, rotate the plate 90 degrees further and place the watermelon plate and rotate it by -270 degrees so that the robot arm escapes from the weld.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 레이저빔 용접시스템의 레이저빔의 조사과정과 원리를 도4를 참조하여 설명한다. 이러한 조사과정과 원리는 상기한 내경용접장치에 적용되며, 후술하는 외경용접장치에도 유사하게 적용된다.The irradiation process and principle of the laser beam of the laser beam welding system of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. This investigation process and principle is applied to the inner diameter welding apparatus described above, and similarly applied to the outer diameter welding apparatus described later.

도4는 본 발명에 따른 레이저빔의 조사과정과 원리를 도시한 설명도로서, 레이저빔(11)이 반사경(61)(62)에 의해 왕복운동을 하는 동안 용접부위(Fs)에 주사되는 레이저빔의 형태를 보여주고 있다. 4 is an explanatory diagram showing the process and principle of the laser beam according to the present invention, in which the laser beam 11 is scanned on the welding portion Fs during the reciprocating motion by the reflectors 61 and 62; It shows the shape of the beam.

도면에 실선(11)으로 표시된 주사선은 반사경(51)(52)에 의해 반사되어 초점렌즈(61)(62)를 통과한 후 초점면(focal plane)(Fs)에 이르게 된다. 이 때, 반사경(51)(52)이 회전하여 θ1의 각도만큼 변화하게 되면, 상기 반사경(51)(52)에 의해 반사되는 레이저빔(11')은 θ2만큼 움직이고, 이 때의 각 이동각도는 2θ1 =θ2의 비율을 갖는다. The scanning line indicated by the solid line 11 in the drawing is reflected by the reflecting mirrors 51 and 52 and passes through the focal lenses 61 and 62 to reach the focal plane Fs. At this time, when the reflectors 51, 52 rotate and change by an angle of θ1, the laser beam 11 'reflected by the reflectors 51, 52 moves by θ2, and the angle of movement at this time is Is 2θ1 It has a ratio of = θ2 .

이 때, 반사경(51)(52)의 회전각도에 의해 변화된 초점(F')은 움직이기 전의 초점(F)으로 부터 일정거리를 갖게 되며 반사경(51)(52)이 반대로 회전하여 -θ1만큼 반대로 움직이면, 그 이동거리 또한 먼저의 반파장 회전시 이동거리와 같게 된다. 이와 같은 떨기(vibration)를 고속으로 계속하면, 즉 반사경(51)(52)의 각도변화를 고속으로 계속하게 되면 주사되는 레이저빔(11)은 한 점이 아니라 선의 형태로 나타난다. At this time, the focal point F ′ changed by the rotation angle of the reflectors 51 and 52 has a certain distance from the focal point F before the movement, and the reflectors 51 and 52 rotate in the opposite direction to each other by -θ1. If it moves in reverse, the movement distance is also equal to the movement distance at the first half-wave rotation. If such vibration is continued at a high speed, that is, if the angle change of the reflectors 51 and 52 is continued at a high speed, the laser beam 11 to be scanned appears in the form of a line rather than a point.

이와 같은 형태의 주사방법을 사용할 경우 에너지(energy)가 주사선에 고르게 분포됨으로, 레이저빔의 열점(hot spot)이 상시로 변해 나타나는 문제점을 해결 할 수 있으며, 동시에 주사선의 넓이가 있음으로 용접시 용접선이 다소 움직여도 용접에 문제가 없음으로 수동으로 현미경을 통해 관찰하며 용접선을 추적해야하는 재래식 단점을 보완하고, 고가의 자동 용접선 추적장치 또한 불필요 할 뿐만 아니라, 용접선을 벗어난 빔을 용접부위의 옆면에 반사시킴으로 용융이 빠르고 효과적이며 용입이 깊어지게 된다. When using this type of scanning method, the energy is distributed evenly on the scanning line, so that the hot spot of the laser beam is constantly changed, and the width of the scanning line can be solved. Even if this movement is a little, there is no problem in welding, and it compensates the conventional disadvantage of manually observing through the microscope and tracking the welding line, and it is not necessary to have an expensive automatic welding line tracking device, and also reflects the beam off the welding line to the side of the welding part. Melting is fast, effective and deeply infiltrated.

이와 같은 조사방법에 의하여 반사경의 떨림이 정지된 상태로부터 소정의 떨림 각도에 의해 움직이고 있는 반사경(51')(52')의 표면에 레이저빔(11)이 반사되고, 반사경(51)(52)의 움직임이 정지된 상태에서 반사경의 각도를 움직여 레이저빔이 초점렌즈(61)(62)의 중앙을 통과하여 초점면(Fs)에 초점(F)이 맺히도록 제어한다. 제어된 반사경의 전체 움직임 각도의 절반만큼 중앙에서 한쪽으로 θ1 만큼 움직이면 초점렌즈(61)(62)를 통과하는 레이저빔(11)은 중앙으로부터 θ1 만큼의 각도로 움직인다. By the irradiation method, the laser beam 11 is reflected on the surfaces of the reflecting mirrors 51 'and 52' which are moved by a predetermined shaking angle from the state where the shaking of the reflecting mirror is stopped, and the reflecting mirrors 51 and 52 are reflected. The laser beam passes through the center of the focus lens 61 and 62 and the focal plane F is focused on the focal plane Fs by moving the angle of the reflector while the movement of the beam is stopped. The laser beam 11 passing through the focus lenses 61 and 62 moves at an angle of θ1 from the center when it is moved by θ1 from the center to one side by half of the total angle of movement of the controlled reflector.

따라서, 초점거리상에 조사되는 레이저빔도 중앙으로부터 일정한 거리를 움직이게 되고, 반사경(51)(52))이 중앙으로부터 반대로 θ1만큼 움직일때도 같은 현상이 반대쪽으로 발생하여 조사되는 빔이 한점이 아닌 선의 형태로 나타난다. 조사되는 선 형태의 넓이는 반사경(51)(52)의 움직임 각도를 조절하여 변화시킬 수 있다.Therefore, the laser beam irradiated on the focal length also moves a certain distance from the center, and even when the reflectors 51 and 52 are moved by θ1 from the center, the same phenomenon occurs on the opposite side so that the irradiated beam is not one point. Appears. The area of the line shape to be irradiated can be changed by adjusting the angle of movement of the reflector (51, 52).

상기와 같은 레이저빔 조사과정과 원리를 참고하여, 본 발명의 레이저빔 용접시스템을 구성하는 내경용접장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the laser beam irradiation process and principle as described above, the operation of the inner diameter welding device constituting the laser beam welding system of the present invention will be described.

먼저, 각 부품을 장착하고 있는 용기에 부품이 남아 있는지, 용접이 끝나고 클램프, 즉 회전물림판(91)이 올려져 있는지 등을 파악한 다음, 로봇암(120)을 90도 돌려 세개의 빨판(122)이 각각 용접된 부품과, 암, 수박판을 용기 위에 위치시킨 다음, 다시 로봇암(120)을 내려 세 개의 빨판 흡입스위치를 모두 열고, 다시 로봇암(120)을 들어 올려 90도를 더 회전 시키고 내려서, 용접된 부품과 암박판(diaphragm)을 떨어뜨린다.First, determine whether there are any parts left in the container in which each part is mounted, whether the welding is finished and the clamp, that is, the rotary chuck 91, is lifted up, and then turn the robot arm 120 by 90 degrees. ), The arm and watermelon are placed on the container, and then the robot arm 120 is lowered again to open all three sucker suction switches, and then lifts the robot arm 120 and rotates another 90 degrees. And lower, dropping the welded parts and diaphragms.

그런 다음, 상기 로봇암(120)을 다시 올려 90도를 더 회전시키고, 로봇암(120)을 내려 수박판을 떨구고 로봇암(120)을 올려 -270도를 회전하여 원위치 하는 등의 순서를 거친 다음, 용접된 부품이 나오고, 용접할 재료가 위치되면 상부 회전물림판(91)을 낮추어 암,수 두개의 박판을 누른 상태로 회전을 시작하고, 실드가스(shield gas)스위치를 열어 가스를 흐르게 하고, 이어 레이저를 정확한 시간 만큼 온(On)시켜 용접을 실시하는 등 일련의 작업을 진행한다. Then, the robot arm 120 is raised again and rotated 90 degrees further, the robot arm 120 is lowered to drop the watermelon plate, and the robot arm 120 is rotated by -270 degrees to undergo the procedure of the original position and the like. Next, when the welded part comes out and the material to be welded is located, lower the upper rotary chuck 91 to start the rotation while pressing the two or two thin plates, and open the shield gas switch to flow the gas. Then, the laser is turned on for the correct time to perform a series of operations such as welding.

이러한 작업은 호스트컴퓨터(130)에 의해 제어되며, 또한 작업자의 성명, 작업 시작 시간, 작업 내용(부품명, 작업된 갯수 등)이 기록된다. This job is controlled by the host computer 130, and the name of the worker, the start time of the work, the work content (part name, the number of work, etc.) are recorded.

이와 같이 암박판(2)이 하부 회전물림판(92)에 얹혀지고, 수박판(1)이 뒤집혀 상기 암박판(2)에 얹혀지면, 상부 회전물림판(91)이 압축실린더의 힘에 의해 내려와 두 개의 겹친 박판(1)(2)을 물어주게 되며, 상하부 회전물림판(91)(92)은 DC모터(93)에 의해 소정 속도로 회전하게 된다. When the female thin plate 2 is placed on the lower rotary plate 92 and the watermelon plate 1 is turned over and placed on the female thin plate 2, the upper rotary plate 91 is driven by the force of the compression cylinder. It comes down and asks the two overlapping thin plates (1) and (2), and the upper and lower rotary chucks 91 and 92 are rotated at a predetermined speed by the DC motor (93).

이와 같은 상태에서, 레이저빔 발생기(10)로부터 조사되는 레이저빔(11)은 분광렌즈(30)에 의하여 두 갈래로 나뉘어 지고, 두 개로 나뉘어진 레이저빔(11a)(11b)은 용접부위를 향해 위, 아래에서 조사하게 된다(도5a 및 도5b 참조). In this state, the laser beam 11 irradiated from the laser beam generator 10 is divided into two branches by the spectroscopic lens 30, and the two divided laser beams 11a and 11b are directed toward the welding site. Investigate from above and below (see FIGS. 5A and 5B).

계속해서, 상기 분광렌즈(30)에 의하여 나뉘어진 한 갈래의 레이저빔(11b)은 프리즘(40)에 의해 90도로 꺾여져 다른 한 갈래의 레이저빔(11a)과 평행하게 조사되고, 반사경(51)(52)이 떨지 않은 상태에서 조사되는 레이저빔(11a)(11b)이 초점렌즈(61)(62)의 중앙을 통과하여 용접부위의 모서리에서 합성되며, 초점이 맺히도록 제어된다. Subsequently, the branched laser beam 11b divided by the spectroscopic lens 30 is bent by 90 degrees by the prism 40 and irradiated in parallel with the branched laser beam 11a, and the reflecting mirror 51 The laser beams 11a and 11b irradiated in the state in which the 52 is not shaken are passed through the centers of the focus lenses 61 and 62, and are synthesized at the corners of the welded portion.

이후, 레이저빔의 초점 조정이 된 상태에서, 용접이 진행되는 동안 압축실린더에 의해 작동되는 상하부 회전물림판(91)(92)은 두 장의 암,수 박판(1)(2)을 적당한 압력으로 눌러 돌리게 되고, 발사되는 레이저빔(11a)(11b)에 의해 두 개의 박판 모서리는 서로 용융되어 용접이 이루어진다. Then, in the state where the laser beam is focused, the upper and lower rotary chucks 91 and 92, which are operated by the compression cylinder while the welding is in progress, move the two female and watermelon plates 1 and 2 to an appropriate pressure. The two thin plate edges are melted and welded by the laser beams 11a and 11b which are pressed and turned.

이와 같이 내경용접은 분광렌즈(30)를 사용하여 레이저빔(11)을 상부 및 하부 레이저빔(11a)(11b)으로 두 갈래로 나누어 사용하고, 각각 분광된 상부 및 하부 레이저빔은 프리즘(40)과 반사경(51)(52) 그리고 초점렌즈(61)(62)를 통과하여 용접부위에 이르게 된다. 이 때, 상기 두 반사경(51)(52)은 고정 주파수로 떨면서 레이저빔을 선의 형태로 용접선에 조사하게 된다.As described above, the inner diameter welding is performed by dividing the laser beam 11 into two parts using the spectroscopic lens 30 into the upper and lower laser beams 11a and 11b, respectively. ) And the reflecting mirrors 51 and 52 and the focusing lens 61 and 62 to reach the welding site. At this time, the two reflectors 51 and 52 are irradiated with the laser beam in the form of a line while shaking at a fixed frequency.

상기 내경용접장치에 의한 용접선의 모습과 조사되는 레이저빔의 형태를 도5a 및 도5b를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도5a 및 도5b는 본 발명에 따른 내경용접의 레이저빔 조사방법을 도시한 설명도이다.The appearance of the welding line and the shape of the laser beam irradiated by the inner diameter welding apparatus will be described in more detail with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B are explanatory views showing the laser beam irradiation method of the inner diameter welding according to the present invention.

초기 제어시, 도5a와 같이, 반사경(51)(52)의 떨림이 정지된 상태로 반사경(51)(52)은 떨림의 중앙에 고정되고, 이때 초점렌즈(61)(62)를 통과한 레이저빔(11a)(11b)이 용접부위의 모서리(측부)에 위치되도록 제어한다. 레이저빔의 위치가 제어된 다음, 용접이 실시되는 동안 고속으로 떠는 반사경(51)(52)에 의해 조사되는 레이저빔(11)은 용접부위에서 중첩이 충분히 이루어지며 이에 따라 완전한 용융이 가능하다. In the initial control, as shown in FIG. 5A, the reflectors 51 and 52 are fixed to the center of the shake while the shaking of the reflectors 51 and 52 is stopped, and at this time, the focus lenses 61 and 62 pass through the focus lens 61 and 62. The laser beams 11a and 11b are controlled to be positioned at the edges (sides) of the welded portions. After the position of the laser beam is controlled, the laser beam 11 irradiated by the reflecting mirrors 51 and 52 that floats at high speed during welding is sufficiently overlapped at the welded portion, thereby allowing complete melting.

즉, 도5a에서 나타낸 바와 같이, 반사경(51)(52)의 작동이 정지된 상태에서는 레이저빔이 용접부위의 모서리에 위치되게 제어된다. 용접이 실시되는 동안은 두 개의 반사경(51)(52)이 고속으로 떨게되며, 이로 인해 용접부위에 주사되는 레이저빔이 용접선을 건너갔다 돌아오는 작업을 고속으로 진행하여 마치 선의 형태로 주사되는 효과를 나타낸다.That is, as shown in Fig. 5A, the laser beam is controlled to be positioned at the edge of the welded portion in the state where the reflectors 51 and 52 are stopped. While the welding is performed, the two reflectors 51 and 52 vibrate at a high speed. As a result, the laser beam scanned at the welding portion crosses the welding line and returns to the high speed to produce the effect of scanning in the form of a line. Indicates.

상기 내경용접장치에 사용되는 레이저는 재료를 용융시키기에 충분한 에너지를 내는 레이저이면 대부분 사용이 가능하다. 그 예를 들어 보면, Nd:YAG, Nd:Glass, Nd:YVO, CO, CO2, Cr:Ruby, Diod, Diod Pumped, 등이 사용가능하다.The laser used in the inner diameter welding apparatus can be used as long as the laser generates enough energy to melt the material. For example, Nd: YAG, Nd: Glass, Nd: YVO, CO, CO2, Cr: Ruby, Diod, Diod Pumped, and the like can be used.

또한, 사용되는 레이저 시스템의 경우 요구 되는 몇가지 사항이 있으며, 그 예로 에너지(power), 셔터(shutter), 인터락(interlock) 등이 호스트컴퓨터로 제어될 수 있도록 되어 있어야 한다.In addition, there are several requirements for the laser system to be used, for example, the power (power), shutter (shutter), interlock (interlock), etc. to be controlled by the host computer.

여기에서, 상하부 회전물림판의 개폐, 회전물림판의 회전속도, 레이저 온/오프(On/Off), 로봇암 움직임 등, 장치의 각 부분의 최종 조정을 위하여 컴퓨터의 제어를 수동으로 할 수도 있다. Here, the control of the computer may be performed manually for final adjustment of each part of the device, such as opening and closing of the upper and lower rotary chucks, rotation speed of the rotary chucks, laser on / off, robot arm movement, and the like. .

또한, 내경용접의 진행시간은 박판의 직경에 따라 다르나 보통 10-30초에 하나씩 가능하다. 이는 재질과 두께에 따라 용접속도가 초당 40-120inches/minute의 속도로 가능하기 때문이다. 용접속도가 최대 12inches/minute인 재래식 TIG에 비해 약 10배의 속도로 용접이 가능하다.In addition, the progress time of the inner diameter welding is different depending on the diameter of the sheet, but usually one every 10-30 seconds. This is because the welding speed can be as high as 40-120 inches / minute, depending on the material and thickness. The welding speed can be about 10 times higher than that of conventional TIG with a maximum welding speed of 12 inches / minute.

또한, 상기 내경용접장치는, 미세 박판이 로봇암에 의해 회전물림판에 공급되고, 용접이 끝난 컨벌류션 또한 로봇암에 의해 꺼내진다. 이를 위해 스텝터 모터(stepper motor), 로터리 테이블(rotary table), 에어 실린더(air cylinder), 3 개의 로봇암, 진공컵(vaccume cups), 고 진공펌프(high vacuum pump), 솔레노이드 에어벨브 스위치(solenoid air velve switch) 등이 사용된다.Further, in the inner diameter welding apparatus, a fine thin plate is supplied to the rotary chuck by a robot arm, and the welded convolution is also taken out by the robot arm. For this purpose, a stepper motor, a rotary table, an air cylinder, three robot arms, vacuum cups, a high vacuum pump, a solenoid air valve switch ( solenoid air velve switches) are used.

상기 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템의 내경용접장치는 다음과 같은 작용효과를 갖는다.The inner diameter welding device of the laser beam welding system according to the present invention has the following effects.

첫째, 본 발명에 따른 내경용접장치는 그의 내부가 밀폐됨으로써, 각종 광학기기, 즉 초점렌즈, 반사경, 프리즘, 분광렌즈, 레이저 로드(laser rod) 들을 먼지 등의 오염으로부터 보호 할 수 있다. 또한, 내부의 산소를 제거하고 실드가스(아르곤)를 주입함으로써 용접시의 산화작용을 방지하고, 밀폐된 용접부 내부의 압력을 대기보다 높게 유지함으로써 외부의 산소나, 오염물질의 유입을 방지하게 되며, 따라서 벨로우즈 용접에 필요한 환경인 클래스(class) 1000의 클린룸(clean room)이 불필요하게 된다.First, the inner diameter welding apparatus according to the present invention is sealed inside, thereby protecting various optical devices, that is, focus lenses, reflectors, prisms, spectroscopic lenses, and laser rods from contamination such as dust. In addition, by removing the oxygen inside and injecting shield gas (argon) to prevent oxidation during welding, by keeping the pressure inside the sealed weld higher than the atmosphere to prevent the inflow of oxygen or contaminants from the outside. Therefore, a clean room of class 1000, which is an environment for bellows welding, becomes unnecessary.

또한, 상기 밀폐된 공간에서 용접작업이 진행됨으로 레이저빔으로부터 작업자의 안전이 보장되고, 부품의 작업이 작업자가 아닌 로봇암에 의해 이루어짐으로, 작업자의 실수나 오염 또한 감소 시킬 수 있다. 산화방지용 실드가스를 상시로 흘려 보내는 재래식 방식에 비해 용접이 진행되는 동안 밀폐된 공간에 주입된 가스 이외에 더 이상의 가스의 사용이 불필요하고, 용접후 필터를 통해 수집된 가스의 재사용이 가능함으로서 많은 비용의 절감을 가져온다. 작업자의 안전 면에서도, 아르곤과 같은 가스를 작업자가 흡입하여 산소 결핍등으로 빚여지는 안전사고예방에도 크게 도움이 된다.In addition, as the welding work is performed in the enclosed space, the safety of the worker is guaranteed from the laser beam, and the work of the parts is performed by the robot arm instead of the worker, thereby reducing the error or contamination of the worker. Compared to the conventional method of continuously flowing the oxidation shielding gas at all times, it is unnecessary to use any gas other than the gas injected into the sealed space during the welding process, and it is possible to reuse the gas collected through the filter after welding. Brings savings. In terms of worker safety, it is also helpful for the prevention of safety accidents in which workers inhale gas such as argon and are caused by oxygen deficiency.

둘째, 내경용접시 레이저빔을 둘로 나누어 상하 양방향에서 조사함으로써 한방향 조사의 문제점을 보완하였고, 반사경을 고속으로 떨어 선의 형태로 주사함으로써 장방형의 빔을 사용하는 것 보다 월등히 우수한 효과를 갖는다. 이로 인해 내경용접의 경우 레이저빔을 조사하기 위한 광학기기 등이 내경의 안에 들어가야 한다는 단점을 보완하여 광학기기들이 용접부위로 부터 상대적으로 멀리 떨어질 수 있음으로 그 수명이 길어지고, 또한 박판 내경의 지름이 아주 작은 부품도 용접이 가능하다. Second, when welding the inner diameter by dividing the laser beam in two and up and down in both directions to compensate for the problem of one-way irradiation, by scanning the reflector in the form of a drop line at high speed has an excellent effect than using a rectangular beam. Due to this, in the case of inner diameter welding, the optical device for irradiating a laser beam should be included in the inner diameter, so that the optical equipment can be relatively far from the welding area, and thus the life is long, and the diameter of the thin plate inner diameter is increased. Even small parts can be welded.

또한, 상기 광학기기들이 멀리 떨어져 설치되는 관계로 박판의 크기가 바뀌어도 물림회전판의 교체와 광학기기들의 재 조종이 아주 용이하다. 이 경우 용접비드의 크기와 대칭 형상도 두 빔의 위치에 의해 조정이 용이하며, 또한 용접부위를 벗어난 조사선들이 회전물림판의 벽면에 반사되어 용접부위의 옆면에 가해짐으로 용융이 쉽고 용입이 깊다. In addition, even if the size of the thin plate is changed because the optical devices are installed far away, it is very easy to replace the swivel rotation plate and re-control of the optical devices. In this case, the size and symmetrical shape of the weld bead can be easily adjusted by the position of the two beams, and the irradiation lines that are out of the weld zone are reflected on the wall of the rotary stopper and applied to the side of the weld zone. .

셋째, 용접성의 추적장치없이 기계 가공공차의 누적 등의 원인으로 용접선이 좌우로 움직이는 부분과 재료의 두께를 완전히 커버하기 위하여 레이저빔을 떨어야 한다. 떠는 각도에 의해 주사선의 넓이가 정해지며 보통의 경우 용접부위 재료두께의 3-4배 정도를 움직이도록 제어한다. 이와 같이 레이저빔을 떨어서 조사함으로써 레이저빔의 직경보다 넓은 대상물의 가공이 가능하며, 용접심(seam)이 그 높이나, 넓이에 다소간 차이가 있어도 확실한 용접이 가능하다.Third, the laser beam must be dropped in order to completely cover the thickness of the material and the part where the welding line moves left and right due to the accumulation of machining tolerances without the weldability tracking device. The width of the scan line is determined by the floating angle, and in general, it is controlled to move about 3-4 times the thickness of the welding material. By irradiating the laser beam in this way, it is possible to process an object wider than the diameter of the laser beam, and it is possible to reliably weld even if the seam is slightly different in height and width.

넷째, 한 개의 벨로우즈 작업에서 다른 크기의 작업으로 교체할 경우, 초기제어와 정렬(alignment)이 아주 용이하다. 약 10-15분 정도 상하부 회전물림판(91)(92)(도2 참조)을 특별한 공구 없이 베어링으로부터 눌러서 빼고 넣는 작업과, 상하 광학기기를 싣고 있는 이전 스테이지를 움직여 레이저빔이 새로운 박판의 모서리에 조사되도록 제어하는 두가지 작업으로 쉽게 마무리 지을 수 있다.Fourth, the initial control and alignment is very easy when changing from one bellow work to another. About 10-15 minutes by pressing and pulling the upper and lower rotary chuck 91, 92 (see Fig. 2) from the bearing without special tools, and moving the previous stage carrying the upper and lower optics, the laser beam is the edge of the new thin plate. This can be done easily with two tasks that control the survey.

다섯째, 세척된 박판의 오염을 막을 수 있고, 작업자의 오류로 발생하는 문제들을 줄일 수 있으며, 자동화된 장치로 작업자의 상근이 불필요하다. 또한, 숙련공이 불필요 하여 단가가 절감되고, 세척된 박판들이 밀폐된 용기에 실드가스와 함께 보관되며, 용접시 이를 밀폐된 용접부에 끼워 사용하며, 용접부 내부는 산화방지를 위한 실드가스로 채워져, 바로 쓰지 않는 박판도 이와 같은 밀폐용기에 실드 가스와 함께 보관함으로써 공기중의 산소에 의한 자연산화를 방지한다.Fifth, it is possible to prevent the contamination of the washed thin plate, to reduce the problems caused by the error of the operator, the automated device is unnecessary the worker's full time. In addition, the cost is reduced because no skilled workers are required, and the cleaned thin plates are stored together with the shield gas in a sealed container, and are used by inserting them into the sealed welding part, and the inside of the welding part is filled with shielding gas for preventing oxidation. The unused thin plate is also stored in such a sealed container together with the shield gas to prevent natural oxidation by oxygen in the air.

여섯째, 수동으로 얇은 판재를 암,수 구분하여 용접부에 넣는 작업은 상당한 시간을 요하며 이때 특수 장갑을 착용하고 오염을 염려 하면서 박판을 다루어야 하는 단점을 보완한다. Sixth, the task of manually dividing the thin plate into female and male parts takes a considerable time, and at this time, it is necessary to wear special gloves and to deal with the thin plate while being concerned about contamination.

일곱째, 레이저빔을 둘로 갈라 용접부에서 다시 합성하고, 용접부위로 부터 광학기기가 멀리 떨어질 수 있음으로 용접시 발생하는 여러 이물질이 초점렌즈나 반사경을 오염시키는 문제를 해결하며, 용접부위 주변의 충분한 공간으로, 부품의 교체 등 유지관리가 용이하고, 상,하 레이저빔을 따로 제어함으로써 용접비드 조종이 용이하다. Seventh, divide the laser beam into two and recombine it at the welding part, and solve the problem that various foreign substances generated during welding contaminate the focus lens or reflector because the optical device can be far from the welding part, Easy maintenance such as replacement of parts, and easy control of welding bead by controlling up and down laser beam separately.

여덟째, 조사되는 레이저빔중 용접부위를 벗어난 에너지는 회전물림판의 벽면에 의해 반사되어 용접부위의 옆면을 조사함으로써 용융이 빠르고 용입이 깊어 제품의 품질이 월등히 향상된다. Eighth, the energy out of the welded portion of the laser beam to be irradiated is reflected by the wall surface of the rotary rim plate to irradiate the side surface of the welded portion, the melting is fast and deep penetration, so the product quality is greatly improved.

아홉째, CCTV 카메라를 사용하여 용접부를 확대하여 모니터에서 영상을 보게하고 이를 이용하여 정확한 초점거리와 레이저빔의 위치제어에 사용하고, 레이저빔을 공진스캐너에 의해 반사경을 고속으로 떨게하여 한 점이 아닌 선의 형태로 주사 하도록 하며, 물림 회전판의 교체를 용이하게 하여 작업 부품의 교체에 따른 장치 제어를 최소화 한다.Ninth, use the CCTV camera to enlarge the weld to view the image on the monitor, and use it to control the exact focal length and position of the laser beam, and use the resonant scanner to shake the reflector at high speed so that it is not one point. It can be injected in the form, and it is easy to replace the swivel plate to minimize the device control according to the replacement of the work parts.

다음으로, 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템에 따른 외경용접장치를 도6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도6은 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 따른 외경용접장치를 도시한 구성도이며, 상기한 내경용접장치와 동일 구성요소에 대해서는 동일 부호를 부여하였다.Next, the outer diameter welding apparatus according to the laser beam welding system according to the present invention will be described with reference to FIG. 6 is a block diagram showing an outer diameter welding apparatus according to the laser beam welding system of the present invention, and the same reference numerals are given to the same components as the inner diameter welding apparatus.

도6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템을 구성하는 외경용접장치는, 레이저빔(11)을 발생시키는 레이저빔 발생기(10)와; 상기 레이저빔 발생기(10)로 에너지를 공급하는 레이저빔 에너지 공급기(20)와; 상기 레이저빔 발생기(10)로부터 발생된 레이저빔(11)을 용접하고자 하는 용접부위, 즉 용접선으로 소정각도로 반사시키며, 반사각도가 변화가능한 반사경(50)과; 상기 반사경(50)으로부터 반사된 레이저빔(11)의 초점을 용접물의 용접부위에 맞추는 초점렌즈(60)와; 상기 초점렌즈(60)에 의해 초점이 맞춰진 레이저빔(11)을 용접부위로 안내하는 용접노즐(65)과; 상기 초점렌즈(60)를 통과하며 용접부위를 확대하여 그 영상을 촬영하여 초기위치선정과 초점거리를 조정할 수 있도록 한 CCTV 카메라(70)와; 상기 CCTV 카메라(70)로부터 촬영된 영상을 디스플레이하는 TV모니터(80); 상기 용접물을 클램핑하기 위한 클램핑수단; 및 상기 클램핑수단을 회전시키는 구동수단을 포함한다. 미설명부호 94는 수동심 트랙킹 및 포지션닝 헤드 크랭크이고, 95는 상부 슬라이드 테이블이며, 96은 나사선 샤프트이다.As shown in Fig. 6, the outer diameter welding device constituting the laser beam welding system according to the present invention comprises: a laser beam generator 10 for generating a laser beam 11; A laser beam energy supplier 20 for supplying energy to the laser beam generator 10; A reflector (50) reflecting the laser beam (11) generated from the laser beam generator (10) to a welding portion to be welded, that is, a welding line at a predetermined angle, and having a variable reflection angle; A focus lens (60) for focusing the laser beam (11) reflected from the reflector (50) on the welded portion of the weldment; A welding nozzle 65 for guiding the laser beam 11 focused by the focus lens 60 to a welding site; A CCTV camera 70 passing through the focus lens 60 and enlarging a welded portion to capture an image thereof to adjust initial position selection and focal length; A TV monitor 80 displaying an image captured by the CCTV camera 70; Clamping means for clamping the weldment; And driving means for rotating the clamping means. Reference numeral 94 is a manual shim tracking and positioning head crank, 95 is an upper slide table, and 96 is a threaded shaft.

또한, 상기 용접부위에 실드가스를 제공하여 채워줌으로써 효과적인 실드(shield)를 가능하게 하도록 실드가스 제공부(110)가 포함된다. 상기 실드가스 제공부(110)에 연결되어 상기 용접부위로 실드가스를 제공하는 연결라인에는 솔레노이드 밸브(111)가 구비된다. In addition, the shield gas providing unit 110 is included to provide an effective shield by providing and filling the shield gas on the welding portion. The solenoid valve 111 is provided in the connection line connected to the shield gas providing unit 110 to provide the shield gas to the welding site.

또한, 용접 진행과정을 지켜보며 전반적인 제어를 하는 호스트 컴퓨터(130)를 포함하며. 상기 호스트 컴퓨터(130)는 레이저빔 에너지 공급기(20)와 후술하는 제어부(100) 및 솔레노이드밸브(111)와 연결되어 조정된다.In addition, it includes a host computer 130 for watching the welding progress and overall control. The host computer 130 is connected to and controlled by the laser beam energy supply 20, the controller 100 and the solenoid valve 111 described later.

상기 구동수단은 래치(lathe)와 DC 모터(93), 그리고 다음 위치로 옮겨주는 리니어 모션 테이블(linear table)을 포함한다. 내경용접이 끝난 컨벌류션들을 모아 아르보(arbor)에 꿰어 고정시키고 이를 래치에 물려 회전하면서 용접을 실시한다. 상기 리니어 모션 테이블(linear motion table)은 상부에 위치된 래치를 원하는 거리만큼 자동, 또는 수동 방식을 통해 다음의 용접선으로 이동시킨다. The drive means comprise a latch, a DC motor 93 and a linear motion table for moving to the next position. The inner diameter welded convolutions are collected, threaded into an arbor and fixed, and then welded while being bitten by a latch. The linear motion table moves the latch located at the top to the next weld line by automatic or manual manner by a desired distance.

여기에서, 수동의 경우 CCTV 모니터(70)의 확대된 영상을 보며 이동손잡이를 돌려 이동할 수 있고, 자동인 경우는 스텝퍼 모터와 컴퓨터에 의해 정확한 이동거리를 제어할 수 있다. 또한, 상기 CCTV 카메라(70)는 용접선을 모니터(80)에 확대 하여 볼 수 있게 하고, 초점렌즈(60)를 포함하고 있는 노즐을 상하로 움직여 모니터(80)에 깨끗한 영상이 맺히는 점을 찾으면 그곳이 바로 초점거리가 되도록 하여 제어가 용이하게 한다.Here, in the case of manual, the moving handle can be turned by looking at the enlarged image of the CCTV monitor 70, and in the case of automatic, the precise movement distance can be controlled by the stepper motor and the computer. In addition, the CCTV camera 70 allows the welding line to be enlarged and visible on the monitor 80, and moving the nozzle including the focus lens 60 up and down to find a point where a clean image is formed on the monitor 80. This is the focal length to facilitate control.

상기 용접노즐(65)은 산화방지를 위하여 용접부위와 그의 노즐 사이에 좁은 간격을 형성하고, 그 사이를 실드가스가 흘러 채워줌으로써 효과적인 실드(shield)를 가능하게 하도록 실드가스제공부(110)가 포함된다. The welding nozzle 65 includes a shield gas providing unit 110 to form a narrow gap between the welding portion and its nozzle to prevent oxidation, and to provide an effective shield by flowing the shield gas therebetween. do.

이와 같은 방식으로 할 경우, 한 방향으로 흘러 보내는 재래식 TIG 방식의 10-15%양으로 작업이 가능하도록 노즐은 디자인된다. 즉, 상기 외경용접장치에는 용접노즐(65)에 의해 용접가스가 주입되며, 이는 용접에 가까이 위치된 노즐 끝과 용접부 사이의 작은 공간을 메우며 흘러나와 산소를 차단시킨다. In this way, the nozzle is designed to work with 10-15% of the conventional TIG flow in one direction. That is, the welding gas is injected into the outer diameter welding device by the welding nozzle 65, which fills a small space between the nozzle end and the welding part located near the welding to block oxygen.

이와 같이 노즐 구명의 중앙을 통해 조사되는 레이저빔의 주변을 용접가스가 흘러 나오며 용접부위를 덮어줌으로써 적은 양의 가스 사용이 가능하며, 흘러나온 가스는 다시 진공으로 빨아들여 외부로 축출된다.As such, welding gas flows around the laser beam irradiated through the center of the nozzle life, and a small amount of gas can be used by covering the welding part, and the gas is sucked back into the vacuum and discharged to the outside.

상기 노즐(39) 및 초점렌즈(40)는 상하로 이동될 수 있으며, TV모니터(80)를 보며 초점거리의 조정을 가능하게 한다. 여기에서, 상기 반사경(50)은 공진스캐너(resonant scanner)에 장착된다.The nozzle 39 and the focus lens 40 may be moved up and down, and the focal length can be adjusted while watching the TV monitor 80. Here, the reflector 50 is mounted on a resonant scanner.

상기 레이저빔(11)은 상기 반사경(50)이 떨지 않고 정지된 상태에서는 45도 각도의 반사경(50)에 의하여 90도로 꺾여 반사된다.The laser beam 11 is bent at 90 degrees by the reflecting mirror 50 at a 45 degree angle when the reflecting mirror 50 is stopped without shaking.

상기 외경용접장치에서는 용접시 발생하는 열을 흡수하고, 용융의 양을 정확히 제어하기 위하여 하프 용접링(helf weld ring)(140)을 삽입하게 된다. 도7a는 본 발명에 따른 외경용접장치를 구성하는 용접링을 도시한 구성도이고, 도7b는 도 7a의 A-A 선에 따른 단면도로서, 용접링의 구체적인 디자인 형태를 보면 우선 두개의 반원으로 재 사용이 가능하고, 링의 모서리가 45도 각도로 모따기가 되어 있으며, 그 모서리의 표면이 곱게 가공되어 레이저빔이 반사 될 수 있도록 이루어진다. In the outer diameter welding apparatus, a half weld ring 140 is inserted to absorb heat generated during welding and to accurately control the amount of melting. Figure 7a is a block diagram showing a welding ring constituting the outer diameter welding apparatus according to the present invention, Figure 7b is a cross-sectional view taken along the line AA of Figure 7a, when looking at the specific design form of the welding ring is first reused as two semicircles This is possible, and the edge of the ring is chamfered at an angle of 45 degrees, and the surface of the edge is processed finely so that the laser beam can be reflected.

따라서, 용접이 진행되는 동안 도9b 에 나타낸 바와 같이, 용접선을 벗어난 주사선이 링의 모서리(모따기 면)에 반사되어 용접부위의 옆면에 가해진다. 본 발명에서 사용하는 외경용접용 링은 직각 홈 모서리나, 노치(notch)를 사용하지 않고 45도 각도의 모따기 형태를 취하고 있고 그 면의 고르기가 레이저빔을 반사하기에 충분하도록 되어야 한다. Therefore, as shown in Fig. 9B during the welding, the scanning line deviating from the welding line is reflected on the edge (chamfered surface) of the ring and applied to the side of the welding portion. The outer diameter welding ring used in the present invention has a 45 degree angle chamfer shape without using a right angle groove or a notch, and the leveling of the surface should be sufficient to reflect the laser beam.

다시 말해서, 내경용접이 된 두 장의 박판 사이에는 재 사용이 가능한 반원의 링이 끼워지고, 용접이 시작되면 회전하는 용접부위를 따라 레이저빔이 조사되며, 이때 반사경이 떨면서 레이저빔이 용접부위를 오고가는 반복 작업을 하게 된다. In other words, a semi-circular ring that can be reused is sandwiched between two sheets of inner diameter welded sheet, and when the welding starts, the laser beam is irradiated along the rotating welding spot, and the reflector shakes and the laser beam comes to the welding spot. You will repeat the work.

상기 외경용접용 용접링은 반복 사용면에서도 직각 홈 모서리에 비해 세척이 용이하고 또한 오염이 덜 하며, 제작 면에서도 용이하여 비용이 저렴하다. 45도 각도의 모서리에서 반사되는 에너지가 용접부의 옆면에 동시에 가해 짐으로, 용접부위의 상단에서 직각으로 중앙에 고정되어 주사되는 빔에 비해 훨씬 효과적이고 빠른 용융이 가능하다. 링의 표면에 반사가 일어남으로 링에 흡수되는 에너지가 작아 링의 수명이 길어지고, 따라서 적어도 30회 이상 재 사용이 가능하다.The outer diameter welding welding ring is easy to clean and less polluting than the right angle groove in the repeated use surface, it is also easy in terms of manufacturing cost is low. The energy reflected at the corners of the 45 degree angle is simultaneously applied to the sides of the weld, which allows for much more efficient and faster melting than the beam being fixed in the center at right angles to the top of the weld. Reflections on the surface of the ring result in less energy absorbed in the ring, resulting in longer ring life, and thus re-use at least 30 times.

또한, 외경용접장치 호스트 컴퓨터(130) 제어되며, 작업중 레이저의 냉각수 순환이나 온도, 비상 스위치 상황 등의 점검을 상시로 실시한다. In addition, the outer diameter welding device host computer 130 is controlled, and the inspection of the cooling water circulation, the temperature, the emergency switch state, etc. of the laser during the operation is performed at all times.

상기 외경용접장치에 이용되는 레이저는 내경용접장치에서 설명한 바와 같이 재질을 용융시킬 수 있는 레이저이면 어떤 형태이건 대부분 사용할 수 있으며, 이 또한 컴퓨터로 제어가 가능하도록 설계, 예를 들면, 에너지, 셔터, 인터락 등을 포함하여 설계된다.The laser used in the outer diameter welding device can be used in almost any form as long as the laser can melt the material as described in the inner diameter welding device, and it is also designed to be computer controlled, for example, energy, shutter, Interlocks and the like.

이하, 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템에 따른 외경용접장치의 용접동작을 도8 및 도9a와 도9b를 참조하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the welding operation of the outer diameter welding apparatus according to the laser beam welding system according to the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9A and 9B.

도8은 본 발명에 따른 외경용접방법을 개략적으로 도시한 설명도이고, 도 9a 및 도9b 는 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템을 구성하는 외경용접장치의 용접선의 모습과 조사되는 레이저빔의 형태를 나타낸 것으로, 고속으로 떠는, 즉 반복적으로 고속 각 변화하는 반사경(50)에 의해 초점렌즈(60)를 통과하여 용접선에 조사되는 레이저빔은 평행선으로 내려와 용접선에 수직으로 조사되며, 떠는 반사경(50)의 속도가 매우 커서 용접선에 조사되는 레이저빔(11)이 선의 형태로 조사된다. 8 is an explanatory view schematically showing the outer diameter welding method according to the present invention, Figures 9a and 9b is the appearance of the welding line of the outer diameter welding device constituting the laser beam welding system according to the present invention and the shape of the laser beam irradiated The laser beam, which passes through the focus lens 60 and is irradiated to the weld line by the reflecting mirror 50 that floats at high speed, that is, repeatedly changes at high speed, falls down in parallel and is irradiated perpendicularly to the weld line. ) Is very large, the laser beam 11 irradiated to the welding line is irradiated in the form of a line.

이 때, 조사선의 넓이는 공진스캐너(반사경)가 갖는 최대 각도까지 제어할 수 있으며, 이는 보통 용접 부위의 2-3배의 넓이를 갖기 때문에, 용접시 움직이는 용접선을 추적하기 위한 고가의 장치가 불필요 하게 된다. At this time, the width of the irradiation line can be controlled up to the maximum angle of the resonant scanner (reflecting mirror), which is usually 2-3 times the area of the welding site, so that an expensive device for tracking the welding line moving during welding is unnecessary. Done.

상기 반사경(50)의 떠는 속도 역시 공진스캐너의 주파수를 제어하여 변화시킬 수 있고, 초점 거리의 레이저빔(11)은 초당 4000회를 떨 수 있음으로 용접선을 오가는 레이저빔의 중첩이 충분하여 용접에 전혀 문제가 없다. The floating speed of the reflector 50 can also be changed by controlling the frequency of the resonance scanner, and the focal length laser beam 11 can shake 4000 times per second, so that the overlapping of the laser beam passing through the welding line is sufficient. No problem at all

이와 같은 주사 방법은 내경용접에 동일하게 적용할 수 있고, 특별히 외경용접의 경우 도9a 및 도9b 에 도시한 바와 같이, 레이저빔(11)을 용접선에 수직으로 주사하여도 외경용접시 삽입하는 용접링(140)의 디자인에 따라 용접선을 벗어나는 레이저빔(11)을 링의 45o 모서리면(모따기 면)에 의해 같은 효과를 낼 수 있다.Such a scanning method can be applied to inner diameter welding in the same manner. In particular, in the case of outer diameter welding, as shown in Figs. 9A and 9B, the welding is inserted during the outer diameter welding even when the laser beam 11 is vertically scanned on the welding line. Depending on the design of the ring 140, the laser beam 11 deviating from the weld line can have the same effect by the 45 o edge face (chamfer face) of the ring.

이와 같은 외경용접장치는, 반사경을 고속으로 떨게하여 레이저빔을 한 점이 아닌 선의 형태로 주사하도록 한다. 여기에서, 내경용접장치에서 설명한 바와 같이레이저빔을 둘로 갈라 용접부에서 다시 합성하는 방법을 사용할 수 있다. 또한, CCTV 카메라를 사용하여 용접부를 확대하여 모니터에 영상을 보게하고 이를 이용하여 정확한 초점 거리와 레이저빔의 위치 제어에 사용한다.Such an outer diameter welding device shakes a reflector at high speed so that a laser beam may be scanned in the form of a line rather than a single point. Here, as described in the inner diameter welding apparatus, it is possible to use a method of dividing the laser beam into two and re-compositing the weld. In addition, by using a CCTV camera to enlarge the weld to view the image on the monitor and use it to control the exact focal length and position of the laser beam.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템의 용접에 있어, 용접에 필요한 모든 정보는 노트에 철해두고 용접이 시작되기전 이를 컴퓨터에 입력한 다음 이를 시작 점으로 재 조종을 하여 최적의 조건을 찾는다. 미세한 조건들의 변화로 인해 용접의 결과가 변할 수 있기 때문에 이전의 조건은 시작점이 될 수 있어도 절대적으로 반복이 가능한 정보는 될 수 없기 때문이다. In the welding of the laser beam welding system according to the present invention as described above, all the information necessary for welding is placed in a notebook, and inputted into a computer before welding starts, and then re-controlled to the starting point for optimum conditions. Find it. Because the results of welding can change due to changes in the microscopic conditions, the previous conditions can not be absolutely repeatable information even if they can be the starting point.

예를 들면, 돌림 회전판의 반사 벽면이 반복되는 열로 인해 재질에 변화가 오거나 표면이 변색되는 경우, 물리는 압력의 변화, 용접가스의 온도와 순도, 재료의 미세한 성분 변화, 세척 상태, 등 많은 부분의 변화 가능성으로 인해 반드시 재 조종의 과정을 거쳐 최적의 조건을 조율하여야 한다.For example, if the reflective wall of the turning wheel changes in material or the surface is discolored due to repeated heat, many parts of the pressure change, the temperature and purity of the welding gas, the minute composition of the material, the state of cleaning, etc. Due to the possibility of change, the reconditioning process must be carried out to adjust the optimum conditions.

이하, 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 의하여 형성된 용접비드의 영역을 도10을 참조하여 구하면 다음과 같다. 도10은 본 발명에 따른 용접 비드의 형성을 도시한 구성도이다.Hereinafter, the area of the welding bead formed by the laser beam welding system of the present invention will be described with reference to FIG. 10 is a block diagram showing the formation of a weld bead according to the present invention.

도10에서, Ac는 원형 영역으로 2π×t2이고, At는 삼각형 영역으로 t2이며, Ap는 파이(pie)영역으로 1/2π×t2―t2이고, Aw는 용접영역(Ac-Ap)로서 2π×t2―1/2π×t2 + t2이다.In Figure 10, Ac is 2π × t 2 in a circular area, At is t 2 as a triangular area, Ap is pi (pie) and a region 1 / 2π × t 2 -t 2 , Aw is the weld zone (Ac- Ap) is 2π × t 2 -1 / 2π × t 2 + t 2 .

따라서, H×2t = Aw
H = (3/2π×t2 + t2)/2t
H = (3/4π+ 1/2)t = 2.856t (1)
또한, Hd + 21/2×t + t = H
Hd = H - 21/2×t - t = 0.441t (2)
Thus, H × 2t = Aw
H = (3 / 2π × t 2 + t 2 ) / 2t
H = (3 / 4π + 1/2) t = 2.856 t (1)
In addition, Hd + 2 1/2 × t + t = H
Hd = H-2 1/2 × t-t = 0.441 t (2)

여기에서, H는 용접비드의 최하단 주연으로부터 심의 최상단까지의 거리이고, Hd는 용접비드의 최상단 주연으로부터 심의 최상단까지의 거리이며, t는 용접비드내의 삼각형 정점에서 심의 일측단까지의 거리이다.Here, H is the distance from the bottom edge of the weld bead to the top of the shim, Hd is the distance from the top edge of the weld bead to the top of the shim, and t is the distance from the triangle peak in the weld bead to one end of the shim.

상기에서 설명한 바와 같은 본 발명의 레이저빔 용접시스템에 따른 용접형태와 종래 기술의 용접시스템에 따른 용접형태를 도11a 및 도11b를 참조하여 설명한다. 도11a 및 도11b 는 각각 종래 기술의 일예인 재래식 TIG 방식에 의한 용접형태와 본 발명의 레이저 방식의 용접형태에 따른 용접부위의 단면으로 비교하여 나타낸 것이다. The welding form according to the laser beam welding system of the present invention as described above and the welding form according to the prior art welding system will be described with reference to Figs. 11A and 11B. 11A and 11B are cross-sectional views of a welded portion according to the conventional TIG type welding type and the laser type welding type according to the present invention, respectively.

확대 분석의 결과 도11b과 같이 본 발명에 따른 레이저 용접형태가 용입이 훨씬 깊음을 보여주고 있고, 이는 용접의 강도가 높다는 것을 의미한다. 또한 장시간 가해지는 열로 인하여 용접 주변에 발생되는 열손상 부위(HAZ: Heat Affected Zone)가 많은 재래식 방법에 비해 레이저 용접의 경우 순간적인 용융과 응고로 인해 그 손상 부위가 무시될 만큼 가벼우며, 이는 응력해석(stress analysis)과 라이프 사이클 테스트(life cycle test) 등을 통해 입증된다.As a result of the enlarged analysis, as shown in FIG. 11B, the laser welding form according to the present invention shows that the penetration is much deeper, which means that the welding strength is high. In addition, laser welding is light enough to ignore the damaged part due to instantaneous melting and solidification, compared to conventional methods, which have many heat-affected zones (HAZ) generated around the welding due to long-term heat. Proven by stress analysis and life cycle tests.

또한, 본 발명에 사용하는 레이저빔의 위치 공차는 +/- 0.01인치로 이는 용접선 추적 장치를 사용해 정밀하게 두 박판의 가운데에 빔을 위치시키는 장치의 위치 공차 +/-0.001 인치에 비해 훨씬 수월하다. 이것은 고도의 정밀성을 요하지 않으면서도 용접을 완벽하게 실행할 수 있는 획기적인 발명으로 숙련공이 필요치 않고, 작업 교체가 용이하며, 용융이 쉽게 발생하고, 그 결과 용입이 깊어 제품의 수명이 길어지며, 장치의 유지관리가 쉽다. 이러한 용접 내용은 기존의 재래식 저밀도 열원인 TIG 용접 내용(도11a 참조)과 본 발명의 용접 내용(도11b 참조)를 비교로서 알 수 있다.In addition, the positional tolerance of the laser beam used in the present invention is +/- 0.01 inch, which is much easier than the positional tolerance of +/- 0.001 inch of the device for precisely positioning the beam in the middle of two sheets using a weld line tracking device. . This is a revolutionary invention that can perform welding perfectly without requiring high precision, which requires no skilled workers, easy work replacement, easy melting, resulting in deep penetration and long product life and maintenance of the device. Easy to manage This welding content can be seen by comparing the conventional TIG welding content (see FIG. 11A), which is a conventional low density heat source, with the welding content (see FIG. 11B) of the present invention.

한편, 도12는 암수 박판이 잘못 정열된 상태를 나타낸 구성도로서, 앞서 설명한 도5a와 도5b 및 도6a와 도6b이 도면에서 내경 및 외경용접시 주사선이 용접부위에 가해질 때, 도12에서와 같이 두 장의 박판이 나란히 서지 못한 경우, 빔이 떨지않고 용접선 추적장치로 두 박판의 중앙에 주사되는 경우 용접내용은 아주 좋지 않으나, 본 발명의 레이저빔 용접시스템은 균일한 용접의 결과를 기대 할 수 있다.On the other hand, Figure 12 is a configuration diagram showing the misalignment of the male and female thin plates, Figures 5a, 5b and 6a and 6b described above when the scanning line is applied to the welding site during the inner and outer diameter welding in Figure 12, If the two sheets do not stand side by side, the welding content is not very good when the beam is not shaken and is scanned at the center of the two sheets by the welding line tracking device, but the laser beam welding system of the present invention can expect the result of uniform welding. have.

다시 말해서, 보통의 높은 에너지 레이저(high power laser)의 경우, 발사되는 레이저빔의 단면을 보았을 때 그 에너지의 밀도가 상시로 움직인다. 용접이 진행되는 동안, 약간의 에너지변화도 에너지 밀도 분포도가 따라서 변하는 것은 쉽게 볼 수 있다. 이와 같이 용접중에 수시로 변하는 에너지 밀도 분포는, 레이저빔의 크기가 용접부위와 비슷한 크기 임으로 높은 에너지 밀도가 좌,우로 치우치면, 그쪽으로 용융이 더 많이 발생하기 때문에, 이러한 이유로 용접 결과가 울퉁불퉁 하여지거나, 불규칙 하고, 때로는 용접이 않되며, 또한 한쪽으로 비드가 치우치는 이른바 비대칭(asymmetric) 문제가 심각하게 발생 하게되는 것으로, 떨기 조사 방법은 조사선 전반에 에너지 밀도가 고르며, 에너지의 변화에 따른 에너지 밀도의 변화도 전체 조사선의 고른 밀도 분포에 영향을 미치지 못한다. 따라서 각 장치의 제작시 그 가공 공차가 그리 정밀 하지 않아도 문제 없을 뿐만 아니라, 작업자의 숙련도 또한 생산 품질에 큰 영향이 없게 된다. In other words, in the case of a normal high power laser, the density of the energy moves constantly when looking at the cross section of the laser beam being fired. As the welding progresses, it is easy to see that slight energy changes and energy density distributions change accordingly. As such, the energy density distribution that changes frequently during welding is because the size of the laser beam is similar to that of the welded portion, so that when the high energy density is biased to the left and right, more melting occurs therein, and therefore the welding result is uneven or irregular. In some cases, the welding is not performed, and the so-called asymmetric problem, which is biased to one side, occurs seriously. In the method of shaking irradiation, the energy density is uniform throughout the irradiation line, and the energy density change according to the energy change is also It does not affect the even density distribution of the entire radiation line. Therefore, the manufacturing tolerances of each device is not a problem even if the processing tolerances are not very precise, and the skill of the operator also does not significantly affect the production quality.

또한, 작업중인 박판과 다른 크기의 박판으로 작업을 교체 하는 경우도 돌림 회전판의 교체가 용이하고, 광학기기의 재조정도 아주 용이하다. 떠는 반사경과 빔 분배(beam delivery) 광학기기는 모두 이전 스테이지(translation stage)위에 고정되어 있으며 새로운 작업으로 교체할 경우, 이전 스테이지의 위치를 변경해 쉽게 각 광학 기기의 위치를 변화 할 수 있다. In addition, it is easy to replace the rotating rotary plate and to re-adjust the optical device when the work is replaced with a thin plate of a different size from the working thin plate. Both floating reflectors and beam delivery optics are fixed on the translation stage, and if you replace them with a new job, you can easily change the position of each optic by changing its position.

한편, 이하 본 발명에 따른 레이저빔 용접시스템이 종래 용접방식에 비하여 우수한 점을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, when the laser beam welding system according to the present invention will be described as superior to the conventional welding method as follows.

첫째, 레이저를 사용함으로써 고밀도의 집적된 에너지로 인해 용융과 응고가 짧은 시간에 이루어 지고, 따라서 열 손상부위가 다른 방식에 비해 적고, 용입이 깊어 제품의 수명이 길다. First, due to the high density of integrated energy, the melting and solidification of the laser is performed in a short time. Therefore, the thermal damage area is less than that of other methods, and the penetration of the laser is deep, resulting in a long product life.

둘째, 숙련공이 불필요하고, 공정의 자동화로 인건비가 절감되며, TIG등 재래식 용접 방식에 비해 10배의 용접속도로 생산비가 절감된다.Secondly, skilled workers are unnecessary, labor costs are reduced by the automation of the process, and production costs are reduced by 10 times the welding speed than conventional welding methods such as TIG.

셋째, 재료의 특성에 따른 용접 난이도가 낮아 용접이 용이하다.Third, the welding difficulty according to the characteristics of the material is easy to weld.

넷째, 내경용접장치의 경우, 빔을 둘로 나눠 사용하는 것이 통상적이나, 이를 떨게 하고 다시 합성하는 것으로, 빔을 두개로 갈라 각기 상하에서 45도 각도로 주사해 용접부위에서 합성 함으로써 박판의 내경크기에 구애 받지 않는다.Fourth, in the case of the inner diameter welding device, it is common to divide the beam into two parts, but by shaking and re-compiling the beam, the beam is split into two and scanned at a 45 degree angle from the top and bottom of each to synthesize at the welding site, thereby limiting the inner diameter of the thin plate. Do not receive.

다섯째, 상,하의 나눠진 빔을 각각 다르게 움직일 수 있어 두꺼운 판재와 얇은 판재를 용접할 경우 빔의 위치를 각기 다르게 제어하여 최적의 용접을 할 수 있다.Fifth, the upper and lower divided beams can be moved differently, so when welding thick plate and thin plate, the position of the beam can be controlled differently to achieve optimum welding.

여섯째, 고가의 용접선 추적장치는 그 성능이 극히 미세하여 조그만 진동에도 문제가 생기나, 본 발명은 주변의 변화에 크게 영향을 받지 않는다.Sixth, the expensive welding seam tracking device has a very fine performance, so there is a problem even in the small vibration, the present invention is not significantly affected by the change of the surroundings.

일곱째, 선의 형태로 레이저빔을 조사함으로 수동이나 자동 용접선 추적장치가 불필요하다.Seventh, manual or automatic welding seam tracking device is unnecessary by irradiating the laser beam in the form of a line.

여덟째, 내경용접장치의 경우 45도 각도로 떨면서 선의 형태로 주사되는 레이저빔 중 용접부위를 벗어난 에너지는 물림회전판의 벽면에 의해 반사되어 용접부위의 옆면에 가함으로써 용융이 빠르고 용입이 깊어 제품의 품질이 월등히 향상된다. 또한, 외경용접장치의 경우도 떨면서 선의 형태로 주사되는 레이저빔 중 용접 부위를 벗어난 에너지는 용접 링에의해 반사되어 용접부위의 옆면에 가해짐으로 용융이 빠르고 용입이 깊어 제품의 품질이 월등히 향상된다. Eighth, in the case of inner diameter welding device, the energy out of the welding part among the laser beams scanned in the form of a line while shaking at a 45 degree angle is reflected by the wall surface of the bleeding rotating plate and applied to the side of the welding part so that the melting is quick and the penetration is deep. This is greatly improved. In addition, in the case of the outer diameter welding device, the energy of the laser beam scanned in the form of a line while shaking is reflected by the welding ring and applied to the side of the welding part, so that the melting is quick and the penetration is deep, thus improving the product quality. .

아홉째, 내경용접장치의 물림회전판 내부에 박판의 굴곡과 동일한 굴곡을 주어 박판이 놓여지는 위치를 제어함으로서 정확하게 중심을 잡을 수 있다. 물림회전판의 내경벽면표면을 매끄럽게 함으로써 레이저빔을 반사 할 수 있다.Ninth, by giving the same bending as the bending of the thin plate inside the swivel plate of the inner diameter welding device can be accurately centered by controlling the position where the thin plate is placed. The laser beam can be reflected by smoothing the surface of the inner diameter wall of the bite rotating plate.

열째, 물림회전판의 교체가 용이하고, 그에 따른 광학기기의 정렬이 매우 용이하다.Tenth, it is easy to replace the swivel plate, the alignment of the optical device accordingly is very easy.

열 한번째, CCTV 카메라를 설치하여 용접부위를 확대 관찰 할 수 있게 함으로써 용접전의 빔 위치 제어와 용접시의 진행사항을 관찰 할 수 있다.Eleventh, it is possible to observe the progress of the welding and control the position of the beam before welding by installing CCTV camera to enlarge the welding part.

열 두번째, 내경용접장치의 경우 밀폐된 공간에 실드가스를 주입하고 용접후는 안전하게 뽑아 냄으로서 작업환경의 오염을 막고 작업자의 건강을 안전하게 하며, 가스의 사용량을 현저히 줄였다.Secondly, in the case of the inner diameter welding device, shield gas was injected into the sealed space and drawn out safely after welding to prevent contamination of the working environment, to safeguard the health of workers, and to significantly reduce the amount of gas used.

열 세번째, 내경용접이 밀폐된 공간에서 이루어 짐으로 클래스(Class) 1000의 클린룸(Clean Room)이 불필요하다.Thirteenth, inner diameter welding is done in an enclosed space, eliminating the need for a Class 1000 Clean Room.

열 네번째, 용접링의 디자인에 있어 그 모서리에 45도 각도의 매끄럽게 처리된 면을 줌으로 레이저빔을 반사 시킬 수 있도록 하여, 이로 인해 링의 수명이 길어지고, 세척이 용이하며, 오염이 적고, 제작이 간편하게 된다.Fourteenth, in the design of the welding ring, the laser beam can be reflected by giving a smoothly treated surface at an angle of 45 degrees to the edge, which results in longer ring life, easier cleaning, less contamination, Made easy.

열 다섯번째, 용접링의 디자인을 두개의 반원으로 함으로써 재 사용이 가능하고 주입과 축출이 간편해지며, 이는 외경용접의 준비공정을 현저하게 줄인 것으로 생산단가 절감에 큰 효과를 가져다 준다.Fifteenth, the design of the welding ring in two semicircles makes it possible to reuse, simplifying the injection and extraction, which greatly reduces the preparation process of the outer diameter welding, greatly reducing the production cost.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 레이저빔 용접장치 및 방법에 따르면, 레이저빔을 사용하여 완벽한 대칭형 용접비드를 생성하고, 용입의 깊이를 깊게하며, 용접선을 작업자가 현미경을 통해 수동 제어하거나, 자동으로 찾아가는 자동 심 트랙킹(seam tracking) 등을 필요로 하지 않으면서 용접을 가능하게 하고, 섬세한 정렬이나 유지관리가 불필요 하며, 미세한 진동이나 온도의 차이에도 민감하지 않아 누구나 용이하게 용접작업할 수 있도록 효과가 있다.As described above, according to the laser beam welding apparatus and method of the present invention, the laser beam is used to generate a perfect symmetrical weld bead, deepen the depth of penetration, the welding line manually controlled by the operator or automatically It enables welding without the need of automatic seam tracking, etc., and does not require delicate alignment or maintenance, and it is not sensitive to minute vibrations or temperature differences so that anyone can easily weld. There is.

Claims (21)

레이저를 발생시키는 레이저빔 발생기; A laser beam generator for generating a laser; 상기 레이저를 반사시키는 하나 이상의 반사경;One or more reflectors for reflecting the laser; 상기 레이저의 반사각이 소정범위로 반복 변화되도록 상기 반사경을 고속으로 각변화시키는 반사경 진동수단;Reflector vibration means for angularly changing the reflector at high speed such that the reflecting angle of the laser is repeatedly changed in a predetermined range; 상기 레이저를 용접물의 용접부위로 초점을 맞추기 위한 초점렌즈; A focus lens for focusing the laser onto the welded portion of the weldment; 상기 용접물을 클램핑하는 클램핑수단;Clamping means for clamping the weldment; 상기 용접과정을 관찰하고 제어하는 중앙제어부; 및A central control unit for observing and controlling the welding process; And 용접시 산화작용을 방지하기 위하여 외부로부터 밀폐되고 용접물이 위치되는 밀폐공간부로 실드가스를 주입하는 실드가스 제공부Shield gas supply unit for injecting shield gas into the closed space where the welded material is sealed from the outside to prevent oxidation during welding 를 포함하는 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저에 의해 용접물을 용접시키는 상태를 모니터링하고 디스플레이하는 모니터링수단; 및Monitoring means for monitoring and displaying a state of welding a weld by the laser; And 상기 모니터링수단에 의하여 디스플레이되는 영상을 보면서 레이저빔의 초기위치 및 초점거리를 조정하기 위한 위치 및 거리 조정수단을 더 포함하는Position and distance adjusting means for adjusting the initial position and the focal length of the laser beam while viewing the image displayed by the monitoring means 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 모니터링수단은The monitoring means 상기 초점렌즈를 통과하며 용접부위를 확대하여 그 영상을 촬영하는 CCTV 카메라; 및 A CCTV camera passing through the focus lens and magnifying the welded portion to capture an image thereof; And 상기 CCTV 카메라로부터 촬영된 영상을 디스플레이하는 TV모니터로 이루어지는TV monitor for displaying the image taken from the CCTV camera 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용접물을 용접위치에 이동시키고, 용접된 용접물을 용접위치로부터 이동시키는 용접물 이동수단을 더 포함하는Welded moving means for moving the welded to the welding position, and the welded welded from the welding position further comprises; 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 용접물 이동수단은The weldment movement means 스텝퍼 모터;Stepper motors; 상기 스텝퍼 모터에 의해 구동되는 로터리 테이블;A rotary table driven by the stepper motor; 상기 스텝퍼 모터와 로터리 테이블 사이에 구비되는 에어실린더;An air cylinder provided between the stepper motor and the rotary table; 상기 로터리 테이블에 설치되는 복수개의 로봇암;A plurality of robot arms installed on the rotary table; 상기 로봇암의 단부에 구비되는 빨판; 및A sucker provided at an end of the robot arm; And 상기 빨판에 연결되는 진공펌프로 이루어지는Made of a vacuum pump connected to the sucker 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저빔 발생기의 전방에 구비되며, 상기 레이저빔 발생기에서 조사되는 레이저빔을 두 갈래로 분기 및 반사시켜 상기 용접물을 양방향에서 조사하여 용접하기 위한 레이저빔 분기수단을 더 포함하는It is provided in front of the laser beam generator, further comprising a laser beam branching means for irradiating and welding the welding material in both directions by branching and reflecting the laser beam irradiated from the laser beam generator in two directions. 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 레이저빔 분기수단은The laser beam branching means 상기 레이저빔 발생기에서 발생된 레이저빔 조사선상에 구비되며, 상기 레이저빔 발생기로부터 조사되는 레이저빔을 조사선상과 동일한 직선상으로의 상부 레이저빔과 상기 상부 레이저빔과 직각되는 하부 레이저빔으로 나누는 분광렌즈;A spectrometer provided on the laser beam irradiation line generated by the laser beam generator and dividing the laser beam irradiated from the laser beam generator into an upper laser beam in the same straight line as the irradiation line and a lower laser beam perpendicular to the upper laser beam lens; 상기 분광렌즈에 의하여 꺾인 하부 레이저빔을 다시 상부 레이저빔과 평행하게 조사되도록 하는 분광프리즘; 및A spectroscopic prism for irradiating the lower laser beam folded by the spectroscopic lens in parallel with the upper laser beam; And 상기 상부 레이저빔과 하부 레이저빔을 용접물의 양방향으로 반사시키는 제1 및 제2반사경으로 이루어지는First and second reflecting mirrors reflecting the upper and lower laser beams in both directions of the weldment. 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 클램핑수단은The clamping means 상기 용접물을 상하부측에서 소정압력으로 눌러주도록 용점물의 상하방향으로 이동가능하고, 회전가능하게 구비되는 상하부 회전물림판; 및An upper and lower rotary chuck plate which is movable in the vertical direction of the molten spot so as to press the welding material at a predetermined pressure from the upper and lower sides thereof, and is rotatably provided; And 상기 회전물림판을 소정 속도로 회전시키는 구동수단을 포함하는 And driving means for rotating the rotary plate at a predetermined speed. 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 용접물은 양 단부측이 굴곡이 잡힌 암수 다이아후렘으로 이루어지고,The weldment is made of a male and female diaphragm bent at both ends, 상기 상하부 회전물림판은 상기 암수 다이아후렘의 굴곡에 대응하는 굴곡면을 갖는The upper and lower rotary chuck has a curved surface corresponding to the bending of the male and female diaphragms 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 클램핑수단은The clamping means 분리가능한 두 개의 반원으로 형성된 원형링으로 이루어지고, 상기 용접물이 위치되어 이웃하는 면이 45도 각도로 모따기면이 형성되며, 상기 모따기면은 레이저빔을 반사할 수 있도록 가공된 Comprising a circular ring formed by two detachable semi-circles, the welded portion is placed to form a chamfered surface at a 45 degree angle, the chamfered surface is machined to reflect the laser beam 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저는 Nd:YAG, Nd:Glass, Nd:YNO, CO, CO2, Cr:Ruby, Diode Lasers, Diode Pumped Lasers 중 하나인 The laser is one of Nd: YAG, Nd: Glass, Nd: YNO, CO, CO2, Cr: Ruby, Diode Lasers, Diode Pumped Lasers 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생기; A laser beam generator for generating a laser beam; 상기 레이저빔 발생기로부터 발생된 레이저빔을 하나는 레이저빔 발생기로부터 동일 직선상으로, 다른 하나는 레이저빔 발생기에 직각되게 나누는 분광렌즈;A spectroscopic lens dividing the laser beam generated from the laser beam generator in one straight line from the laser beam generator and the other perpendicular to the laser beam generator; 상기 분광렌즈에 의하여 직각되게 꺾인 레이저빔을 다시 다른 레이저빔과 평행하게 조사되도록 하는 분광프리즘; A spectroscopic prism for irradiating the laser beam perpendicularly folded by the spectroscopic lens in parallel with another laser beam; 상기 레이저빔을 소정각도로 반사시키며, 반사각도가 변화가능한 반사경; A reflector reflecting the laser beam at a predetermined angle, the reflecting angle being variable; 상기 레이저의 반사각이 소정범위로 반복 변화되도록 상기 반사경을 고속으로 각변화시키는 반사경 진동수단;Reflector vibration means for angularly changing the reflector at high speed such that the reflecting angle of the laser is repeatedly changed in a predetermined range; 상기 반사경으로부터 반사된 레이저빔의 초점을 용접물의 용접부위에 맞추는 초점렌즈; A focus lens for focusing the laser beam reflected from the reflector on the welded portion of the weldment; 상기 초점렌즈를 통과하며 용접물의 용접부위를 확대하여 영상을 촬영하는 카메라;A camera which passes through the focus lens and takes an image of the welded part of the weldment to enlarge an image; 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상을 디스플레이하는 모니터;A monitor configured to display an image photographed by the camera; 상기 모니터를 보면서 상기 레이저빔의 초기위치와 초점거리를 조정하는 조정수단;Adjusting means for adjusting an initial position and a focal length of the laser beam while looking at the monitor; 상기 용접물을 클램핑하고, 소정 속도로 회전되는 상하부 회전물림판; An upper and lower rotary chuck plate clamping the welded material and rotating at a predetermined speed; 상기 상하부회전물림판이 일정속도로 회전되도록 동력원을 제공하는 구동원; A driving source providing a power source to rotate the upper and lower rotary chucks at a constant speed; 용접시 산화작용을 방지하기 위하여 외부로부터 밀폐되고 용접물이 위치되는 밀폐공간부로 실드가스를 제공하는 실드가스 제공부; 및A shield gas providing unit which provides a shielding gas to an enclosed space in which the welded object is sealed from the outside to prevent oxidation during welding; And 상기 조정수단, 구동원, 반사경 진동수단 및 실드가스 제공부를 제어하는 제어부Control unit for controlling the adjustment means, drive source, reflector vibration means and shield gas providing unit 를 포함하는 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system comprising a. 레이저빔을 발생시키는 레이저빔 발생기; A laser beam generator for generating a laser beam; 상기 레이저빔 발생기로부터 발생된 레이저빔을 용접물의 용접부위로 반사시키며, 반사각도가 변화가능한 반사경; A reflector reflecting the laser beam generated from the laser beam generator to a welded portion of the weldment, the reflecting angle being variable; 상기 레이저의 반사각이 소정범위로 반복 변화되도록 상기 반사경을 고속으로 각변화시키는 반사경 진동수단;Reflector vibration means for angularly changing the reflector at high speed such that the reflecting angle of the laser is repeatedly changed in a predetermined range; 상기 반사경으로부터 반사된 레이저빔의 초점을 용접물의 용접부위에 맞추는 초점렌즈; A focus lens for focusing the laser beam reflected from the reflector on the welded portion of the weldment; 상기 초점렌즈에 의해 초점이 맞춰진 레이저빔을 용접부위로 안내하는 용접노즐; A welding nozzle guiding a laser beam focused by the focus lens to a welding site; 상기 초점렌즈를 통과하며 용접부위를 확대하여 영상을 촬영하는 카메라;A camera which passes the focus lens and takes an image by enlarging a welding part; 상기 카메라에 의하여 촬영된 영상을 디스플레이하는 모니터;A monitor configured to display an image photographed by the camera; 상기 모니터를 보면서 상기 레이저빔의 초기위치와 초점거리를 조정하는 조정수단;Adjusting means for adjusting an initial position and a focal length of the laser beam while looking at the monitor; 상기 용접물을 클램핑하기 위한 클램핑수단; Clamping means for clamping the weldment; 상기 클램핑수단을 회전시키는 구동수단;Drive means for rotating the clamping means; 용접시 산화작용을 방지하기 위하여 외부로부터 밀폐되고 용접물이 위치되는 밀폐공간부로 실드가스를 제공하는 실드가스 제공부; 및A shield gas providing unit which provides a shielding gas to an enclosed space in which the welded object is sealed from the outside to prevent oxidation during welding; And 상기 조정수단, 구동수단, 반사경 진동수단 및 실드가스 제공부를 제어하는 제어부Control unit for controlling the adjusting means, the driving means, the reflector vibration means and the shield gas providing unit 를 포함하는 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 클램핑수단은 The clamping means 분리가능한 두 개의 반원으로 형성된 원형링으로 이루어지고, 상기 용접물이 위치되어 이웃하는 면이 45도 각도로 모따기면이 형성되며, 상기 모따기면은 레이저빔을 반사할 수 있도록 가공된 Comprising a circular ring formed by two detachable semi-circles, the welded portion is placed to form a chamfered surface at a 45 degree angle, the chamfered surface is machined to reflect the laser beam 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 용접물을 용접위치로 이동시키고, 용접된 용접물을 용접위치로부터 이동시키는 용접물 이동수단을 더 포함하는Welded moving means for moving the welded to the welding position, and the welded welded from the welding position further comprises; 레이저빔 용접시스템.Laser beam welding system. 레이저빔을 조사하는 레이저빔 조사단계;A laser beam irradiation step of irradiating a laser beam; 상기 조사되는 레이저빔을 반사경을 이용하여 소정각도로 반사시키는 반사단계;A reflection step of reflecting the irradiated laser beam at a predetermined angle using a reflector; 상기 반사된 레이저빔의 용접물의 용접부위에 초점을 맞추는 초점설정단계;A focus setting step of focusing on a welded portion of the welded object of the reflected laser beam; 상기 레이저 빔의 초점이 맞춰진 상태에서 상기 반사경의 각을 소정범위에서 고속으로 반복 변화시켜 레이저빔의 형태를 선의 형태로 조사시키는 각 변화단계; 및An angle change step of irradiating the laser beam in the form of a line by repeatedly changing the angle of the reflector at a high speed in a predetermined range while the laser beam is in focus; And 용접시 산호작용을 방지하기 위하여 외부로부터 밀폐되고 용접물이 위치되는 밀폐된 공간부로 실드가스를 제공하는 실드가스 제공단계Shield gas providing step for providing shield gas to the closed space where the welded material is sealed from the outside to prevent coral action during welding 를 포함하는 레이저빔 용접방법.Laser beam welding method comprising a. 삭제delete 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 조사되는 레이저빔을 두 갈래로 분기시켜 용접물의 용접부위를 양 방향에서 조사시키는 레이저빔 분기단계를 더 포함하는It further comprises a laser beam branching step of irradiating the welded portion of the weldment in both directions by branching the irradiated laser beam into two branches. 레이저빔 용접방법.Laser beam welding method. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 레이저빔 분기단계는The laser beam branching step 조사되는 상기 레이저빔을 직선상의 제1레이저빔과 그에 직각되게 분기되는 제2레이저빔으로 분광시키는 분광단계;Spectroscopic step of spectroscopy the irradiated laser beam into a linear first laser beam and a second laser beam branching perpendicularly to the laser beam; 상기 직각되게 분기된 제2레이저빔을 제1레이저빔과 평행하게 조사되도록 반사시키는 제2레이저빔 반사단계;A second laser beam reflection step of reflecting the perpendicularly branched second laser beam to be irradiated in parallel with the first laser beam; 상기 반사된 제1 및 제2레이저빔의 초점을 맞추는 초점설정단계;A focus setting step of focusing the reflected first and second laser beams; 상기 초점설정된 제1레이저빔을 용접물의 용접부위 일측으로 조사시키는 일측조사단계;A side irradiation step of irradiating the focused first laser beam to one side of a welded portion of a weldment; 상기 일측조사단계와 동시에 이루어지며, 상기 초점설정된 제2레이저빔을 용접물의 용접부위 타측으로 조사시키는 타측조사단계를 포함하는Simultaneously with the one side irradiation step, the other side irradiation step of irradiating the focused second laser beam to the other side of the welded portion of the weldment; 레이저빔 용접방법.Laser beam welding method. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 용접되기 전의 용접물을 용접위치로 자동 이동시키고, 용접된 후의 용접물을 용접위치로부터 자동 이동시키는 용접물 이동단계를 더 포함하는And a weldment moving step of automatically moving the weldment before welding to the welding position and automatically moving the weldment after welding from the welding position. 레이저빔 용접방법.Laser beam welding method.
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