KR100969007B1 - A laser brazing head - Google Patents

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Abstract

본 발명은 브레이징 접합용 레이저 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 레이저 소스로부터 서로 다른 밀도의 레이저를 출력하여 모재와 필러 와이어의 젖음성을 향상시키는 레이저 브레이징 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a laser head for brazing bonding, and more particularly, to a laser brazing head for outputting lasers of different densities from one laser source to improve the wettability of the base material and the filler wire.

이를 위하여 본 발명은 작업 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤드바디의 내부에 설치된 콜리 메이터를 통과하는 레이저 빔을 이용하여 패널부품들의 접합부에 필러 와이어를 용융시켜 브레이징 접합하는 레이저 브레이징 헤드에 있어서,To this end, the present invention is a laser brazing head for brazing and bonding the filler wire to the junction of the panel parts using a laser beam passing through a collimator installed inside the head body mounted on the arm tip of the working robot,

상기 콜리 메이터의 하측에서 상기 헤드바디의 내부를 좌우 방향으로 가로질러 전단부에 장착되는 한 쌍의 리니어 가이드와, 상기 리니어 가이드에 장착되어 콜리 메이터를 통과한 레이저 빔의 조사방향 및 집사량을 조절하며 모재를 예열하는 가변 드로우와,A pair of linear guides mounted on the front end portion from the lower side of the collimator across the inside of the head body in a left-right direction, and the irradiation direction and the amount of light collection of the laser beam mounted on the linear guides and passing through the collimator Variable draw to preheat the base material,

상기 헤드바디의 후단부 내벽에 장착되어 필러 와이어를 용융하는 고정 드로우를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드를 제공한다.It is mounted to the inner wall of the rear end of the head body provides a laser brazing head comprising a fixed draw for melting the filler wire.

브레이징, 레이저 브레이징, 브레이징 헤드, 접합, 렌즈 Brazing, laser brazing, brazing head, bonding, lens

Description

레이저 브레이징 헤드{A LASER BRAZING HEAD}LASER BRAZING HEAD {A LASER BRAZING HEAD}

본 발명은 브레이징 접합용 레이저 헤드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 레이저 소스로부터 서로 다른 밀도의 레이저를 출력하여 모재와 필러 와이어의 젖음성을 향상시키는 레이저 브레이징 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a laser head for brazing bonding, and more particularly, to a laser brazing head for outputting lasers of different densities from one laser source to improve the wettability of the base material and the filler wire.

일반적으로 레이저 브레이징이란 레이저를 열원으로 삽입금속(즉, 필러 와이어)을 용융시켜 모재(예를 들면, 차량 루프와 사이드 어셈블리)인 패널부품들을 브레이징 접합하는 것으로서, 모세관 현상에 의해 필러 와이어가 두 패널부품 사이로 유입됨에 의해 접합된다.In general, laser brazing is a process of brazing a panel part, which is a base material (for example, a vehicle roof and a side assembly) by melting an insertion metal (that is, filler wire) using a laser as a heat source. Joined by entering between parts.

이때, 브레이징 접합되는 패널과 레이저의 초점 및 공급되는 필러 와이어의 끝단이 일치되어야 양호한 브레이징 접합부를 얻을 수 있다.At this time, the ends of the panel to be brazed and the focal point of the laser and the end of the filler wire to be supplied are coincident to obtain a good brazing joint.

첨부한 도 1은 종래 레이저 브레이징 접합 시스템을 도시한 도면이고, 도 2는 종래 레이저 브레이징 접합 시스템을 이용하여 접합한 패널부품들을 도시한 개략도이며, 도 3은 종래 레이저 브레이징 헤드를 도시한 개략도이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional laser brazing bonding system, and FIG. 2 is a schematic view showing panel components bonded using a conventional laser brazing bonding system, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a conventional laser brazing head.

이러한 레이저 브레이징 접합을 위한 종래 시스템의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(1)에 의해 제어되는 레이저 발진기(3)로부터 레이저 빔(B)을 발진하고 작업 로봇(5)에 의해 접합선(S)을 따라 이동하는 레이저 헤드(7)를 통하여 두 패널부품(10)에 상기 레이저 빔(B)을 조사하여 필러 와이어를 용융시켜 브레이징 접합하도록 구성된다.The configuration of the conventional system for such a laser brazing bonding, as shown in FIG. 1, oscillates the laser beam B from the laser oscillator 3 controlled by the controller 1 and is joined by the working robot 5. The laser beam B is irradiated to the two panel parts 10 through the laser head 7 moving along (S) to melt the filler wire and to braze the bonding.

통상 레이저 브레이징 접합은 필러 와이어(13)가 레이저에 의해 녹았을 시 용융된 필러 와이어의 젖음성 정도에 따라 모재와의 친화력을 결정하게 되어 접합이 잘 되거나 혹은 접합이 잘 되지 않음을 결정하게 된다.In general, the laser brazing bonding determines the affinity with the base material according to the degree of wettability of the melted filler wire when the filler wire 13 is melted by a laser to determine whether the bonding is good or not.

상기 젖음성이란 고체의 표면에 액체가 부착되었을 시 고체와 액체 원자 간에 상호작용에 의해 액체가 퍼지는 현상 또는 고체 표면에 액체가 흡착하는 현상을 나타내는 것으로서, 온도가 증가할수록 분자들의 움직임이 활발해지기 때문에 분자들 간에 인력이 감소하여 표면장력이 작아지고 이로 인해 액체의 젖음성은 증가하게 된다.The wettability refers to a phenomenon in which a liquid spreads by an interaction between a solid and a liquid atom when a liquid is attached to a surface of a solid, or a liquid is adsorbed on a surface of a solid. The attraction between the two decreases and the surface tension decreases, thereby increasing the wettability of the liquid.

즉, 모재와 용융된 필러 와이어의 온도가 높을수록 젖음성이 좋아져 브레이징 접합이 효과적으로 이루어지게 된다.That is, the higher the temperature of the base material and the molten filler wire, the better the wettability, the more effectively the brazing bonding is made.

이러한 레이저 브레이징 접합은 종래의 스폿 용접에 비해 외관이 매끈하여 디자인 자유도와 상품성이 향상되고 몰딩과 실러가 삭제됨에 따라 원가가 절감되며 접합부의 응력 분산에 따라 차체 강도가 향상되는 장점이 있다.Such a laser brazing joint has a smoother appearance than conventional spot welding, which improves design freedom and merchandise and reduces cost by eliminating molding and sealer, and improves body strength according to stress distribution at the joint.

그러나, 종래 레이저 브레이징 접합은 모재의 상태 특히 온도를 고려하지 않고 필러 와이어만 용융함으로써 차가운 모재와 용융된 필러 와이어의 젖음성이 낮 아져 접합성이 떨어지는 문제가 있으며, 레이저의 조사방향이 고정되어 있어 작업시 정해진 티칭 속도와 방향으로만 브레이징을 실시하게 되어 패널부품의 재질 특성에 따른 레이저의 출력이나 포커싱을 조절할 수 없게 되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 젖음성이 균일하지 않게 되는 문제가 발생한다.However, the conventional laser brazing bonding has a problem that the wettability of the cold base material and the melted filler wire is lowered by melting only the filler wire without considering the state of the base material, in particular, the temperature, and thus the bonding property is lowered. Since the brazing is performed only at a predetermined teaching speed and direction, it is impossible to adjust the output or focusing of the laser according to the material characteristics of the panel parts, and as shown in FIG. 2, there is a problem in that the wettability is not uniform.

이에 따라, 모재와 필러 와이어의 젖음성을 높이기 위해 모재 예열용 레이저를 생성하는 트윈 헤드와 같은 고가의 장비를 필요로 하게 되고, 모재를 예열한 다음 브레이징 접합을 실시하게 되므로 작업 공정수가 증가하게 되어 브레이징 작업의 효율성이 저하되는 문제가 발생한다.Accordingly, in order to increase the wettability of the base material and the filler wire, an expensive equipment such as a twin head generating a laser for preheating the base material is required, and the number of working steps increases because the base material is preheated and then brazed. The problem is that the efficiency of the work decreases.

또한, 통상적으로 아연도금이 실시되는 차량의 루프나 사이드 판넬의 경우 브레이징 접합시 구리 재질의 필러 와이어를 사용하는데, 아연의 끓는점(907℃)과 구리 와이어의 녹는점(1027℃)의 차로 인해 도금된 아연이 기화되어 루프와 사이드 판넬의 접합부에 기포가 형성되는 문제가 발생하여 상품성이 떨어지게 된다.In addition, in the case of a roof or side panel of a galvanized vehicle, a copper filler wire is used for brazing bonding, due to a difference between a boiling point of zinc (907 ° C) and a melting point of copper wire (1027 ° C). The zinc is vaporized and bubbles are formed at the junction between the roof and the side panel, thereby degrading the commerciality.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 레이저 헤드로 공급되는 하나의 레이저 소스로부터 서로 다른 두 개의 출력을 산출할 수 있도록 하여 모재 예열용 가변 드로우와 필러 와이어 용융용 고정 드로우로 구성하되, 상기 가변 드로우가 모재에 조사하는 레이저의 이동방향과 출력량을 조절 가능하도록 구성된 레이저 브레이징 헤드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, it is possible to calculate two different outputs from one laser source supplied to the laser head consisting of a variable draw for preheating the base material and a fixed draw for melting the filler wire However, it is an object of the present invention to provide a laser brazing head configured to adjust the moving direction and the output amount of the laser that the variable draw is irradiated to the base material.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 작업 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤드바디의 내부에 설치된 콜리 메이터를 통과하는 레이저 빔을 이용하여 패널부품들의 접합부에 필러 와이어를 용융시켜 브레이징 접합하는 레이저 브레이징 헤드에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention uses a laser beam passing through a collimator installed inside a head body mounted on an arm tip of a working robot, and a laser brazing head for melting and brazing a filler wire to a joint of panel parts. To

상기 콜리 메이터의 하측에서 상기 헤드바디의 내부를 좌우 방향으로 가로질러 전단부에 장착되는 한 쌍의 리니어 가이드와, 상기 리니어 가이드에 장착되어 콜리 메이터를 통과한 레이저 빔의 조사방향 및 집사량을 조절하며 모재를 예열하는 가변 드로우와,A pair of linear guides mounted on the front end portion from the lower side of the collimator across the inside of the head body in a left-right direction, and the irradiation direction and the amount of light collection of the laser beam mounted on the linear guides and passing through the collimator Variable draw to preheat the base material,

상기 헤드바디의 후단부 내벽에 장착되어 필러 와이어를 용융하는 고정 드로우를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드를 제공한다.It is mounted to the inner wall of the rear end of the head body provides a laser brazing head comprising a fixed draw for melting the filler wire.

바람직하게, 상기 가변 드로우는 상기 리니어 가이드를 따라 좌우 방향으로 이동하는 한 쌍의 리니어 이동툴과, 상기 리니어 이동툴에 설치되는 나사축틀과, 상기 나사축틀의 내부에 구성되며 하단에 장착되는 서보모터에 의해 회전되는 한 쌍의 나사축과, 상기 나사축에 기어결합되는 한 쌍의 렌즈연결부 사이에 설치되는 가변 드로우 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the variable draw is a pair of linear moving tools to move in the left and right direction along the linear guide, a screw shaft frame installed in the linear movement tool, and the servo motor is mounted on the bottom of the screw shaft frame And a variable draw lens installed between the pair of screw shafts rotated by and a pair of lens connection gears coupled to the screw shafts.

그리고, 상기 리니어 이동툴은 리니어 가이드와의 사이에 장착되는 상부롤러와, 상기 상부롤러의 구동을 위한 롤러서보모터가 구비되는 것을 특징으로 하며,In addition, the linear moving tool is characterized in that the upper roller mounted between the linear guide and a roller servo motor for driving the upper roller,

또한, 상기 리니어 이동툴은 리니어 가이드와의 사이에 자유 회전하는 하부 롤러가 더 장착되는 것을 특징으로 한다.In addition, the linear moving tool is further characterized in that the lower roller is freely rotated between the linear guide.

더욱 바람직하게, 상기 헤드바디의 하단부에 상기 가변 드로우가 적층되어 지지되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하며,More preferably, the lower end of the head body is characterized in that the locking jaw is formed is supported by the variable draw is stacked,

또한, 상기 고정 드로우는 상기 콜리 메이터와 가변 드로우 사이에 위치되어, 상기 헤드바디의 내벽면에 장착되는 렌즈고정부와 상기 렌즈고정부에 연결되는 고정 드로우 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed draw is located between the collimator and the variable draw, it characterized in that it comprises a fixed lens fixed to the lens fixing portion mounted to the inner wall surface of the head body and the lens fixing portion.

또한 더욱 바람직하게, 상기 롤러서보모터는 상기 상부롤러의 회전수를 감지하여 조사된 레이저 스폿의 위치를 인식하는 로터리 부호기가 구비되는 것을 특징으로 한다.More preferably, the roller servo motor is characterized in that the rotary encoder for detecting the position of the laser spot irradiated by sensing the number of revolutions of the upper roller.

본 발명에 따른 레이저 브레이징 헤드는 필러 와이어를 용융하면서 동시에 모재를 예열하여 젖음성을 높임으로써 필와 모재의 접합성이 향상되어 차체의 품질 및 브레이징 작업 속도가 향상되는 효과를 얻을 수 있으며, 모재에 조사되는 레이저 빔의 출력을 모재의 특성에 맞게 조절함으로써 브레이징 접합을 효과적으로 실시할 수 있다.Laser brazing head according to the present invention by melting the filler wire and at the same time preheating the base material to increase the wettability can improve the bonding between the fill material and the base material to obtain the effect of improving the quality of the vehicle body and the brazing operation speed, the laser irradiation on the base material By adjusting the output of the beam to the characteristics of the base material, brazing bonding can be effectively performed.

또한, 모재의 재질에 따라 예열 정도 및 용융부 면적을 조절하여 판넬 간에 갭을 확보하기 위한 가압장치가 필요치 않아 설치비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, by adjusting the preheating degree and the melted area according to the material of the base material, there is no need for a pressurizing device to secure a gap between panels, thereby reducing the installation cost.

그리고, 모재를 예열하는 가변 드로우가 레이저 헤드의 전방에 구성되어 먼저 이동하면서 차체 판넬의 아연 도금층을 기화시켜 필러 와이어를 용융시 발생하 는 기공 현상을 제거하여 차체 접합 품질을 확보할 수 있다.In addition, the variable draw for preheating the base material is configured in front of the laser head to move first to vaporize the zinc plated layer of the body panel to remove pore phenomena generated during melting of the filler wire to secure the body joint quality.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present disclosure, and the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, and overlapping descriptions of the same parts as in the prior art may be omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따라 바람직하게 구현된 레이저 브레이징 헤드는 레이저 발진기로부터 발진되어 공급되는 레이저 빔을 수직변화 후 모재 예열용과 필러 와이어 용융용으로 분리하여 모재와 필러 와이어로 조사되는 레이저의 밀도를 적절하게 조절할 수 있도록 구성된다.The laser brazing head preferably implemented according to the present invention can properly adjust the density of the laser irradiated with the base material and the filler wire by separating the laser beam supplied by oscillation from the laser oscillator for preheating the base material and melting the filler wire after vertical change. It is configured to be.

첨부한 도 4는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 레이저 브레이징 헤드의 일실시예를 도시한 개략적인 측면 구성도이며, 도 5는 그 정면도이다.FIG. 4 is a schematic side view showing an embodiment of a laser brazing head preferably implemented according to the present invention, and FIG. 5 is a front view thereof.

본 발명은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 빔이 입사되는 헤드바디(110)의 내부에 모재를 예열하는 가변 드로우(130)와 필러 와이어를 용융하는 고정 드로우(120)를 설치 구성한다. 4 and 5, the variable draw 130 for preheating the base material and the fixed draw 120 for melting the filler wire are installed in the head body 110 to which the laser beam is incident. do.

상기 헤드바디(110)의 상단부에 설치된 레이저 빔 케이블(111)을 통해 입사 되는 레이저 빔은 헤드바디(110)의 상단부 내측에 조립 설치된 콜리 메이터(113)를 통과하여 발산되고, 발산된 레이저는 상기 가변 드로우(130)와 고정 드로우(120)로 입사된다.The laser beam incident through the laser beam cable 111 installed at the upper end of the head body 110 is diverged through the collimator 113 installed inside the upper end of the head body 110, and the emitted laser is It is incident to the variable draw 130 and the fixed draw (120).

상기 고정 드로우(120)는 헤드바디(110)의 내벽면에 고정설치되는 렌즈고정부(123)와 상기 렌즈고정부(123)에 연결설치되는 고정 드로우 렌즈(121)를 포함하여 구성되며, 상기 콜리 메이터(113)의 하측에 장착된다.The fixed draw 120 includes a lens fixing part 123 fixed to an inner wall surface of the head body 110 and a fixed draw lens 121 connected to the lens fixing part 123. It is mounted below the collimator 113.

상기 가변 드로우(130)는 도 5와 같이 헤드바디(110)를 좌우방향으로 가로질러 양측벽에 설치되는 리니어 가이드(119)에 장착되는 리니어 이동툴(135)과, 상기 리니어 이동툴(135)의 측면에 장착되는 나사축틀(134)과, 상기 나사축틀(134)의 내부에 구성되는 나사축(133)을 포함하여 구성된다. 상기 나사축(133)은 하단에 서보모터(139)가 장착되어 회전하도록 설치되며, 상단에 기어결합으로 연결되는 렌즈연결부(132)가 구성된다.The variable draw 130 is a linear moving tool 135 mounted to the linear guide 119 installed on both side walls across the head body 110 in the left and right direction, as shown in Figure 5, and the linear moving tool 135 The screw shaft frame 134 is mounted on the side of the screw shaft 134 is configured to include a screw shaft 133 is configured in the interior. The screw shaft 133 is installed so that the servo motor 139 is mounted to rotate at the bottom, the lens connecting portion 132 is connected to the gear coupling on the top.

상기 가변 드로우(130)를 구성하는 리니어 이동툴(135) 및 나사축틀(134), 나사축(133), 서보모터(139), 렌즈연결부(132) 등은 모두 한 쌍으로 구성되는 것이 바람직하며, 모재를 예열하기 위한 가변 드로우 렌즈(131)는 상기 렌즈연결부(132) 사이에 구성된다.The linear moving tool 135 and the screw shaft frame 134, the screw shaft 133, the servomotor 139, and the lens connecting portion 132 constituting the variable draw 130 are all preferably formed in one pair. The variable draw lens 131 for preheating the base material is configured between the lens connecting portions 132.

그리고, 상기 리니어 이동툴(135)은 리니어 가이드(119)와의 사이에 상부롤러(136) 및 하부롤러(138)를 구비하며, 상기 상부롤러(136)는 리니어 이동툴(135)의 내부에 구비된 롤러서보모터(137)에 의해 구동되어 리니어 이동툴(135)을 좌우방향으로 수평 이동시킨다. 상기 하부롤러(138)는 상부롤러(136)에 장착된 롤러서 보모터(137)의 작동으로 좌우 이동시 자유 회전하여 리니어 가이드(119)와 리니어 이동툴(135) 간에 표면 마찰을 감소시킨다.In addition, the linear moving tool 135 includes an upper roller 136 and a lower roller 138 between the linear guide 119 and the upper roller 136 is provided inside the linear moving tool 135. It is driven by the roller servo motor 137 thus horizontally moving the linear moving tool 135 in the left and right directions. The lower roller 138 rotates freely during left and right movement by the operation of the roller servomotor 137 mounted on the upper roller 136 to reduce surface friction between the linear guide 119 and the linear moving tool 135.

상기 리니어 이동툴(135)이 좌우방향으로 이동하게 되면 가변 드로우(130) 전체가 좌우로 이동하게 되어 모재를 예열하는 레이저 스폿의 위치가 변하게 되는데, 상기 롤러서보모터(137)에 구비된 로터리 부호기가 상기 리니어 이동툴(135)이 이동하는 동안 상부롤러(136)의 회전수를 감지하여 레이저 스폿의 위치를 인식한다.When the linear movement tool 135 is moved in the left and right direction, the entire variable draw 130 is moved left and right so that the position of the laser spot for preheating the base material is changed, and the rotary encoder provided in the roller servo motor 137 When the linear movement tool 135 moves, the rotation speed of the upper roller 136 is sensed to recognize the position of the laser spot.

한편, 상기 헤드바디(110)의 하단이 내측으로 볼록하게 절곡성형되어 헤드바디(110)의 내벽면에 근접한 나사축틀(134)이 적층되도록 걸림턱(117)이 형성되어 상기 가변 드로우(130)를 지지하도록 한다. 그리고, 상기 헤드바디(110)의 하단에는 레이저를 투과하는 재질로 이루어진 보호글라스(115)가 설치된다.On the other hand, the lower end of the head body 110 is formed convexly bent inwardly so that the locking jaw 117 is formed so that the screw shaft 134 close to the inner wall surface of the head body 110 is formed to the variable draw 130 To support it. In addition, a protective glass 115 made of a material that transmits a laser is installed at a lower end of the head body 110.

도 7은 본 발명에 따른 가변 드로우의 작동 상태를 도시한 동작도이다.7 is an operation diagram showing an operating state of the variable draw according to the present invention.

상기 렌즈연결부(132)가 나사축과 기어결합으로 연결된데 반해 나사축틀(134)은 도 4와 같이 맞물리지 않은 구조로 구성되어 서보모터(139)가 구동시, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 나사축(133)이 회전하며 렌즈연결부(132)를 밀어올려 가변 드로우 렌즈(131)를 상승시키고 상기 나사축틀(134)에 연결된 리니어 이동툴(135)은 회전하지 않는다.Wherein the lens connecting portion 132 is connected to the screw shaft and gear coupling, the screw shaft frame 134 is configured as a non-engaged structure as shown in Figure 4 when the servo motor 139 is driven, as shown in Figure 7, The screw shaft 133 rotates and the lens connecting portion 132 is pushed up to raise the variable draw lens 131, and the linear moving tool 135 connected to the screw shaft frame 134 does not rotate.

그리고, 상기와 같이 가변 드로우 렌즈(131)가 승강함에 따라 모재에 조사되는 레이저의 집속량이 변화하여, 상기 가변 드로우 렌즈(131)가 상승하면 상대적으로 집속량이 증가하고 하강하면 상대적으로 집속량이 감소하게 된다.As the variable draw lens 131 moves up and down as described above, the focusing amount of the laser irradiated to the base material changes, so that the focusing amount increases when the variable draw lens 131 rises and the focusing amount decreases when the variable draw lens 131 rises. do.

도 8은 본 발명에 따른 가변 드로우의 이동에 따른 레이저의 조사방향 및 집속량의 변화를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 9는 차체의 루프와 사이드 판넬 간에 브레이징 접합 과정을 나타내는 개략도이다.8 is a view schematically showing a change in the irradiation direction and focusing amount of the laser according to the movement of the variable draw according to the present invention, Figure 9 is a schematic diagram showing a brazing process between the roof of the vehicle body and the side panel.

본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 가변 드로우(130)가 좌우방향(X축) 및 상하방향(Z축)으로 이동하면서 모재(두 패널부품)의 접합부가 예열되어 필러 와이어의 젖음성이 균일해짐에 따라 두 패널부품의 접합부에 용융된 필러 와이어가 고르게 퍼져 유입되고, 두 패널부품 간에 접합부 면적에 따라 적당한 면적을 용융시키게 된다.As shown in FIG. 8, the variable draw 130 moves in the horizontal direction (X axis) and the vertical direction (Z axis) while preheating the joint of the base material (two panel parts), thereby providing uniform wettability of the filler wire. The melted filler wire is evenly spread and introduced into the joints of the two panel parts as it becomes, and the appropriate area is melted according to the joint area between the two panel parts.

또한, 본 발명은 모재 예열과 필러 와이어의 용융이 동시에 진행되지만, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 가변 드로우(130)가 레이저 헤드(100)의 전방에 위치하고 고정 드로우(120)가 후방에 위치함에 따라 상대적으로 가변 드로우(130)가 먼저 모재에 접근하게 되어, 용융된 필러 와이어가 유입시 기포가 발생하지 않게 된다.In addition, in the present invention, the preheating of the base material and the melting of the filler wire proceed simultaneously, but as shown in FIG. 4, the variable draw 130 is located in front of the laser head 100 and the fixed draw 120 is located in the rear. Accordingly, the relatively variable draw 130 first approaches the base material, so that bubbles do not occur when the molten filler wire is introduced.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 필러 와이어의 녹는점이 모재를 이루는 금속패널의 끓는점보다 높은 경우 고정 드로우에서 조사되는 레이저에 의해 모재의 금속성분이 기화되어 용융 도포되는 필러 와이어에 기포가 발생될 수 있으나, 본 발명은 상기 가변 드로우(130)가 먼저 이동하면서 모재를 예열시킴으로 인해 기화 현상이 브레이징 접합을 실시하기 전에 발생하여 유입된 필러 와이어에 기포가 발생하지 않게 된다.That is, as shown in Figure 9, when the melting point of the filler wire is higher than the boiling point of the metal panel forming the base material, the metal component of the base material is vaporized by the laser irradiated from the fixed draw to generate bubbles in the filler wire to be melt-coated However, in the present invention, since the variable draw 130 moves first, the preheating of the base material causes vaporization to occur before performing brazing bonding, thereby preventing bubbles from being introduced into the filler wire.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 일실시예의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operating state of one embodiment according to the present invention configured as described above is as follows.

첨부한 도 6은 본 발명에 따른 가변 드로우가 X축 방향으로 이동하여 레이저의 조사방향을 조절하는 것을 도시한 동작도이며, 도 10은 본 발명에 따른 레이저 브레이징 접합과정을 도시한 흐름도이다.6 is an operation diagram illustrating a variable draw according to the present invention to move in the X-axis direction to adjust the irradiation direction of the laser, and FIG. 10 is a flowchart illustrating a laser brazing bonding process according to the present invention.

헤드바디(110)의 상단에 설치되는 레이저 빔 케이블(111)을 통해 레이저 빔이 입사되고 콜리 메이터(113)를 통과하여 발산된 레이저가 가변 드로우(130)와 고정 드로우(120)에 입사되면, 상기 고정 드로우(120)는 정해진 방향과 집속량의 레이저를 필러 와이어에 조사하게 되고, 상기 가변 드로우(130)는 모재의 특성에 따라 리니어 이동툴(135)이 좌우로 이동하고 나사축(133)의 회전에 의해 가변 드로우 렌즈(131)가 승강하여 상기 가변 드로우 렌즈(131)의 위치와 레이저 집속량을 가변하여 적절한 밀도의 레이저를 조사한다.When the laser beam is incident through the laser beam cable 111 installed on the top of the head body 110 and the laser emitted through the collimator 113 is incident on the variable draw 130 and the fixed draw 120, The fixed draw 120 irradiates the filler wire with a laser of a predetermined direction and focusing amount, and the variable draw 130 moves the linear movement tool 135 to the left and right according to the characteristics of the base material and the screw shaft 133. The variable draw lens 131 is raised and lowered by rotation of the variable draw lens 131 to vary the position and the laser focusing amount of the variable draw lens 131 to irradiate a laser having an appropriate density.

이와 같이 동작하는 레이저 헤드는 작업 로봇의 아암 동작에 따라 레이저 브레이징 접합을 위한 이동방향으로 이동하며 브레이징 접합을 실시한다.The laser head operating as described above moves in the moving direction for laser brazing bonding according to the arm movement of the working robot and performs brazing bonding.

본 발명은 상대적으로 좁은 면적에 밀도가 높은 레이저는 큰 출력(집사량)으로 필러 와이어를 용융시키는 고정 드로우(120)에 적용되며, 넓은 면적에 작은 집속량으로 출력되는 레이저는 모재를 예열시키는 가변 드로우(130)에 적용된다.The present invention is applied to a fixed draw 120 for melting a filler wire with a high power (intensity) of a relatively high density in a relatively small area, the laser output with a small focusing amount in a large area is a variable to preheat the base material Is applied to the draw 130.

그리고, 상기 가변 드로우(130)의 X축 방향 이동시 집사된 레이저의 스폿 위치가 변화하게 되고, Z축 방향으로 이동시 레이저의 집속량이 변화하게 된다.In addition, the spot position of the laser beam collected when the variable draw 130 moves in the X-axis direction is changed, and the amount of laser focusing changes when the variable draw 130 is moved in the Z-axis direction.

따라서, 본 발명은 모재와 필러 와이어를 위한 트윈 헤드를 이용하지 않고도 하나의 레이저 소스로부터 두 개의 서로 다른 출력을 얻을 수 있어 효율적인 브레이징 접합이 가능하게 된다.Therefore, the present invention can obtain two different outputs from one laser source without using twin heads for the base material and the filler wire, thereby enabling efficient brazing bonding.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is not limited to these embodiments, and those of ordinary skill in the art claim the invention as claimed in the appended claims. It includes all embodiments of the various forms that can be carried out without departing from the spirit.

도 1은 종래 레이저 브레이징 접합 시스템을 도시한 도면, 1 shows a conventional laser brazing bonding system,

도 2는 종래 레이저 브레이징 접합 시스템을 이용하여 접합한 패널부품들을 도시한 개략도, Figure 2 is a schematic diagram showing the panel parts bonded using a conventional laser brazing bonding system,

도 3은 종래 레이저 브레이징 헤드를 도시한 개략도,3 is a schematic view showing a conventional laser brazing head,

도 4는 본 발명에 따라 바람직하게 구현된 레이저 브레이징 헤드의 일실시예를 도시한 개략적인 측면 구성도, Figure 4 is a schematic side view showing an embodiment of a laser brazing head preferably implemented according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 레이저 브레이징 헤드의 일실시예를 도시한 개략적인 정면도,5 is a schematic front view showing one embodiment of a laser brazing head according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 가변 드로우가 X축 방향으로 이동하여 레이저의 조사방향을 조절하는 것을 도시한 동작도,6 is an operation diagram showing that the variable draw according to the present invention moves in the X-axis direction to adjust the irradiation direction of the laser,

도 7은 본 발명에 따른 가변 드로우의 작동 상태를 도시한 동작도,7 is an operation diagram showing an operating state of the variable draw according to the present invention,

도 8은 본 발명에 따른 가변 드로우의 이동에 따른 레이저의 조사방향 및 집속량의 변화를 개략적으로 나타낸 도면, 8 is a view schematically showing a change in the irradiation direction and focusing amount of the laser according to the movement of the variable draw according to the present invention,

도 9는 차체의 루프와 사이드 판넬 간에 브레이징 접합 과정을 나타내는 개략도,9 is a schematic diagram showing a brazing process between a roof of a vehicle body and a side panel;

도 10은 본 발명에 따른 레이저 브레이징 접합과정을 도시한 흐름도.10 is a flowchart illustrating a laser brazing bonding process according to the present invention.

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

100 : 레이저 헤드 110 : 헤드바디100: laser head 110: head body

111 : 레이저 빔 케이블 113 : 콜리 메이터111: laser beam cable 113: collimator

115 : 보호 글라스 117 : 걸림턱115: protective glass 117: locking jaw

119 : 리니어 가이드 119 linear guide

120 : 고정 드로우 121 : 고정 드로우 렌즈120: fixed draw 121: fixed draw lens

123 : 렌즈고정부123: Lens Fixing

130 : 가변 드로우 131 : 가변 드로우 렌즈130: variable draw 131: variable draw lens

132 : 렌즈연결부 133 : 나사축132: lens connection 133: screw shaft

134 : 나사축틀 135 : 리니어 이동툴134: screw shaft 135: linear moving tool

136 : 상부롤러 137 : 롤러서보모터136: upper roller 137: roller servo motor

138 : 하부롤러 139 : 서보모터138: lower roller 139: servo motor

Claims (7)

작업 로봇의 아암 선단에 장착되는 헤드바디의 내부에 설치된 콜리 메이터를 통과하는 레이저 빔을 이용하여 패널부품들의 접합부에 필러 와이어를 용융시켜 브레이징 접합하는 레이저 브레이징 헤드에 있어서,In the laser brazing head for melting and brazing the filler wire to the joining of the panel parts using a laser beam passing through a collimator installed inside the head body mounted on the arm tip of the working robot, 상기 콜리 메이터의 하측에서 상기 헤드바디의 내부를 좌우 방향으로 가로질러 전단부에 장착되는 한 쌍의 리니어 가이드와, 상기 리니어 가이드에 장착되어 콜리 메이터를 통과한 레이저 빔의 조사방향 및 집사량을 조절하며 모재를 예열하는 가변 드로우와,A pair of linear guides mounted on the front end portion from the lower side of the collimator across the inside of the head body in a left-right direction, and the irradiation direction and the amount of light collection of the laser beam mounted on the linear guides and passing through the collimator Variable draw to preheat the base material, 상기 헤드바디의 후단부 내벽에 장착되어 필러 와이어를 용융하는 고정 드로우를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.And a fixed draw mounted on an inner wall of the rear end of the head body to melt the filler wire. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가변 드로우는 상기 리니어 가이드를 따라 좌우 방향으로 이동하는 한 쌍의 리니어 이동툴과, 상기 리니어 이동툴에 설치되는 나사축틀과, 상기 나사축틀의 내부에 구성되며 하단에 장착되는 서보모터에 의해 회전되는 한 쌍의 나사축과, 상기 나사축에 기어결합되는 한 쌍의 렌즈연결부 사이에 설치되는 가변 드로우 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.The variable draw is rotated by a pair of linear moving tools moving in the horizontal direction along the linear guide, a screw shaft frame installed in the linear movement tool, and a servo motor mounted inside the screw shaft frame and mounted on the lower end. And a variable draw lens installed between a pair of screw shafts and a pair of lens connecting gears coupled to the screw shafts. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 리니어 이동툴은 리니어 가이드와의 사이에 장착되는 상부롤러와, 상기 상부롤러의 구동을 위한 롤러서보모터가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.The linear moving tool is a laser brazing head, characterized in that the upper roller is mounted between the linear guide and a roller servo motor for driving the upper roller. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 리니어 이동툴은 리니어 가이드와의 사이에 자유 회전하는 하부롤러가 더 장착되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.The linear moving tool is a laser brazing head, characterized in that the lower roller is further mounted freely rotated between the linear guide. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 헤드바디의 하단부에 상기 가변 드로우가 적층되어 지지되는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.Laser brazing head, characterized in that the locking jaw is formed in the lower end of the head body is supported by the variable draw is stacked. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 고정 드로우는 상기 콜리 메이터와 가변 드로우 사이에 위치되어, 상기 헤드바디의 내벽면에 장착되는 렌즈고정부와 상기 렌즈고정부에 연결되는 고정 드 로우 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.The fixed draw is positioned between the collimator and the variable draw, laser brazing characterized in that it comprises a fixed lens fixed to the lens fixed to the inner wall surface of the head body connected to the lens fixing head. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 롤러서보모터는 상기 상부롤러의 회전수를 감지하여 조사된 레이저 스폿의 위치를 인식하는 로터리 부호기가 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 브레이징 헤드.The roller servo motor is a laser brazing head, characterized in that the rotary encoder for detecting the position of the irradiated laser spot by sensing the rotational speed of the upper roller.
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