KR101859937B1 - 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

레이저 접합 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

레이저 접합 장치 및 그 제어 방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 레이저 접합 장치는: 이동 암부에 설치되고, 접합 소재에 와이어를 공급하는 와이어 피더부; 이동 암부에 배치되고, 레이저가 안내되는 레이저 통로부; 레이저 통로부에 배치되고, 와이어와 접합 소재의 접합 라인에 레이저를 조사하는 접합 헤드부; 접합 헤드부에 배치되고, 레이저 통로부에서 조사되는 레이저의 초점이 와이어에 일치되도록 조절하는 포커싱 렌즈부; 및 접합 헤드부에 연결되고, 와이어의 절단시 접합 헤드부에 절단용 가스를 분사하는 가스 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 접합 장치 및 그 제어 방법{LASER JOINING APPARATUS AND CONTROLING METHOD THEREOF}
본 발명은 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 접합 소재의 접합 속도를 향상시킬 수 있는 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 용접 장치는 용접 소재에 레이저를 조사하여 용접 소재를 용접한다. 이때, 와이어 피더는 와이어를 용접 소재에 공급하고, 용접 헤드는 레이저를 와이어에 조사한다. 레이저가 와이어를 용융시킴에 따라 용접 소재가 용접된다. 레이저 용접 장치는 용접 소재를 빠르게 용접할 수 있으므로, 다양한 산업 분야에 적용된다.
그러나, 종래에는 용접 종료 후 와이어의 단부에 용융물질이 응고되므로, 와이어 절단기가 와이어의 일정 부분을 절단한다. 와이어의 일정 부분이 절단됨에 따라 와이어의 단부와 레이저의 초점이 어긋나게 되므로, 와이어의 단부와 레이저의 초점이 일치되도록 레이저의 초점을 재조정해야 한다. 이처럼, 접합 소재의 용접이 완료될 때마다 레이저의 조점을 재조정해야 하므로, 용접 소재의 용접 시간이 증가될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2016-0029638호(2016. 03. 15 공개, 발명의 명칭: 레이저 접합 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 접합 소재의 접합 속도를 향상시킬 수 있는 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 레이저 접합 장치는: 이동 암부에 설치되고, 접합 소재에 와이어를 공급하는 와이어 피더부; 상기 이동 암부에 배치되고, 레이저가 안내되는 레이저 통로부; 상기 레이저 통로부에 배치되고, 상기 와이어와 상기 접합 소재의 접합 라인에 레이저를 조사하는 접합 헤드부; 상기 접합 헤드부에 배치되고, 상기 레이저 통로부에서 조사되는 레이저의 초점이 상기 와이어에 일치되도록 조절하는 포커싱 렌즈부; 및 상기 접합 헤드부에 연결되고, 상기 와이어의 절단시 상기 접합 헤드부에 절단용 가스를 분사하는 가스 노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 와이어 피더부는 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간에서 상기 와이어의 공급을 중단하고, 상기 접합 헤드부에서는 상기 접합 라인의 전구간에서 상기 접합 라인에 레이저를 조사할 수 있다.
상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 시점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 시점 구간을 이동할 때에, 상기 포커싱 렌즈부를 이동하여 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나게 할 수 있다.
상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간을 이동할 때에, 상기 포커싱 렌즈부를 이동하여 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나게 할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 접합 장치의 제어 방법은: 와이어 피더부가 와이어를 접합 소재의 접합 라인에 공급하고, 접합 헤드부가 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계; 상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인을 따라 이동되면서 상기 접합 소재를 접합하는 단계; 및 상기 접합 소재의 접합이 완료된 후 상기 접합 헤드부에서 레이저와 절단용 가스가 분출됨에 따라 상기 와이어를 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 접합 소재의 접합이 완료된 후 상기 접합 헤드부에서 레이저와 절단용 가스가 분출됨에 따라 상기 와이어를 절단하는 단계는, 상기 와이어 피더부가 상기 와이어를 일정 길이 인출하는 단계; 상기 접합 헤드부에 연결되는 가스 노즐부에서 상기 접합 헤드부에 절단용 가스를 분출하는 단계; 및 상기 접합 헤드부에서 상기 와이어에 레이저와 절단용 가스를 동시에 분사하는 단계를 포함하는 할 수 있다.
상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인을 따라 이동면서 상기 접합 소재를 접합하는 단계에서는, 상기 와이어 피더부가 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간에서 상기 와이어의 공급을 중단할 수 있다.
상기 접합 헤드부는 상기 접합 라인의 전구간에서 상기 접합 소재에 레이저를 조사할 수 있다.
상기 와이어 피더부가 상기 와이어를 상기 접합 소재의 상기 접합 라인에 공급하고, 상기 접합 헤드부에서 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계에서는, 상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 시점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 시점 구간에서 이동될 때에, 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나도록 포커싱 렌즈부를 이동시킬 수 있다.
상기 와이어 피더부가 상기 와이어를 상기 접합 소재의 상기 접합 라인에 공급하고, 상기 접합 헤드부에서 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계에서는, 상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간에서 이동될 때에, 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나도록 포커싱 렌즈부를 이동시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 와이어가 절단된 후에 레이저의 초점이 와이어의 단부에 일치되므로, 와이어를 절단한 후 다른 접합 소재를 접합하기 위해 레이저의 초점을 다시 조정할 필요가 없다. 따라서, 레이저의 초점을 재조정할 필요가 없으므로, 레이저 접합 장치의 접합 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 와이어 피더부가 접합 라인의 종점 구간에서 와이어의 공급을 중단하므로, 와이어의 단부가 접합 라인의 종점에 부착되지 않고 용이하게 분리될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 접합 헤드부와 와이어가 접합 라인의 시점 구간 또는 종점 구간을 이동할 때에, 포커싱 렌즈부를 이동하여 레이저의 초점이 와이어를 벗어나게 한다. 따라서, 시점 구간 또는 종점 구간이 급속도로 가열되는 것을 방지하여, 시점 구간 또는 종점 구간에서 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 헤드부와 와이어가 접합 소재를 접합하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 헤드부와 와이어가 접합 소재를 접합하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 소재의 접합 라인에서 구간별 열방사 방향을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 구간별로 접합 헤드부에서 레이저의 초점이 변화되는 상태를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 구간별로 에너지 밀도를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 종점 구간에서 레이저와 와이어를 도시한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 완료 후에 와이어의 단부 상태를 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 완료 후에 와이어를 절단하는 상태를 도시한 구성도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치의 제어방법을 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 레이저 접합 장치 및 그 제어 방법을 설명하는 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 헤드부와 와이어가 접합 소재를 접합하는 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 헤드부와 와이어가 접합 소재를 접합하는 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치는 와이어 피더부(120), 레이저 통로부(133), 접합 헤드부(140), 포커싱 렌즈부(150) 및 가스 노즐부(160)를 포함한다.
레이저 접합 장치는 레이저 브레이징(laser brazing)과 레이저 용접(laser welding)을 수행할 수 있다. 레이저 브레이징은 접합 소재(10)를 용융시키지 않고, 와이어(20)만을 용융시키면서 접합 소재(10)를 접합하는 방식이다. 이에 비해, 레이저 용접은 접합 소재(10)와 와이어(20)를 함께 용융시키면서 접합 소재(10)를 접합하는 방식이다. 본 발명에 따른 레이저 접합 장치는 레이저 브레이징 방식과 레이저 용접 방식에 모두 적용될 수 있으므로, 아래에서는 브레이징과 용접을 통칭하여 접합(joining)이라고 칭하기로 한다.
이동 암부(110)는 접합 장치 본체(미도시)에 연결된다. 접합 장치 본체에는 레이저(L)를 발진하여 레이저 통로부(130)에 공급하는 레이저 발진기(미도시)가 설치된다. 이동 암부(110)는 접합 소재(10)의 접합 라인(11)을 따라 이송된다. 이동 암부(110)는 복수의 축을 중심으로 회전되도록 다관절 구조로 형성될 수 있다.
와이어 피더부(120)는 이동 암부(110)에 설치되고, 접합 소재(10)에 와이어(20)를 공급한다. 와이어 피더부(120)는 와이어(20)의 단부(23)가 접합 소재(10)의 접합 라인(11)에 접촉되도록 와이어(20)를 공급한다. 와이어 피더부(120)는 이동 암부(110)의 이동 속도와 레이저(L)의 에너지 밀도를 감안하여 와이어(20)의 공급 속도를 조절한다.
레이저 통로부(130)는 이동 암부(110)에 배치되고, 레이저(L)가 안내된다. 레이저 통로부(130)에는 레이저(L)를 전반사시키도록 전반사판(133)이 설치된다. 전반사판(133)이 레이저(L)의 조사 방향을 변경시키므로, 레이저 통로부(130)가 굴곡되더라도 레이저(L)가 접합 헤드부(140)의 포커싱 렌즈부(150)에 조사될 수 있다. 레이저 통로부(130)는 다양한 형태로 형성될 수 있다.
접합 헤드부(140)는 레이저 통로부(130)의 단부에 배치된다. 접합 헤드부(140)는 와이어 피더부(120)의 근처에 배치된다. 접합 헤드부(140)는 이동 암부(110)에 의해 이동되어 접합 소재(10)의 접합 라인(11)을 따라 이동된다. 접합 헤드부(140)는 와이어(20)와 접합 소재(10)의 접합 라인(11)에 레이저(L)를 조사한다.
포커싱 렌즈부(150)는 접합 헤드부(140)에 배치되고, 레이저 통로부(130)에서 조사되는 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에 일치되도록 조절한다. 포커싱 렌즈부(150)는 액츄에이터(미도시)에 의해 이동되어 레이저(L)의 초점 거리를 조절한다. 이때, 포커싱 렌즈부(150)는 레이저(L)의 조사방향과 나란하게 이동된다. 초점 거리는 포커싱 렌즈부(150)와 초점(F) 사이의 거리를 의미한다.
가스 노즐부(160)는 접합 헤드부(140)에 연결되고, 와이어(20)의 절단시 접합 헤드부(140)에 절단용 가스를 분사한다. 가스 노즐부(160)는 가스 공급관부(163)에 연결된다. 가스 노즐부(160)가 접합 헤드부(140)에 연결되므로, 와이어(20) 절단시 접합 헤드부(140)에서 레이저(L)와 절단용 가스가 동시에 배출된다. 이때, 와이어(20)가 레이저(L)에 의해 가열되고, 와이어(20)의 가열 부위가 절단용 가스에 의해 절단된다. 따라서, 와이어(20)가 절단된 후에 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)의 단부(23)에 일치되므로, 와이어(20)를 절단한 후 다른 접합 소재(10)를 접합하기 위해 레이저(L)의 초점(F)을 다시 조정할 필요가 없다. 레이저(L)의 초점(F)을 재조정할 필요가 없으므로, 레이저 접합 장치의 접합 속도를 향상시킬 수 있다.
와이어 피더부(120)는 접합 라인(11)의 종점(E)으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간(W2)에서 와이어(20)의 공급을 중단하고, 접합 헤드부(140)는 접합 라인(11)의 전구간(W3)에서 접합 라인(11)에 레이저(L)를 조사한다. 와이어 피더부(120)가 와이어(20)의 공급을 중단하는 거리인 종점 구간(W2)은 와이어(20)의 두께, 와이어(20)와 접합 소재(10)의 용융 속도, 접합 헤드부(140)의 이동 속도 및 레이저(L)의 에너지 밀도 등을 고려하여 적절하게 설정될 수 있다. 예를 들면, 와이어(20)의 두께가 두꺼워질수록, 와이어(20)의 공급 중단 거리는 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 또한, 와이어(20)와 접합 소재(10)의 용융 속도가 빨라질수록, 와이어(20)의 공급 중단 거리는 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 또한, 접합 헤드부(140)의 이동 속도가 빨라질수록, 와이어(20)의 공급 중단 거리는 상대적으로 길게 설정될 수 있다. 또한, 에너지 밀도가 높아질수록, 와이어(20)의 공급 중단 거리는 상대적으로 길게 설정될 수 있다.
와이어 피더부(120)는 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 와이어(20)의 공급을 중단하므로, 와이어(20)의 용융물질이 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)을 이동하는 동안에 소모된다. 와이어(20)의 단부(23)가 접합 라인(11)의 종점(E)에 도달되었을 때에 용융 물질이 거의 소모되므로, 와이어(20)의 단부(23)가 접합 라인(11)의 종점(E)에 부착되지 않고 용이하게 분리될 수 있다. 또한, 접합 소재(10)가 접합 라인(11)의 종점(E)까지 접합되므로, 접합 라인(11)의 전구간(W3)이 접합되는 전주 접합이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 접합 소재의 접합 라인에서 구간별 열방사 방향을 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 구간별로 접합 헤드부에서 레이저의 초점이 변화되는 상태를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 구간별로 에너지 밀도를 도시한 그래프이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 접합 소재(10)에서 접합 라인(11)의 시점(S)과 종점(E)에는 접합 소재(10)의 단부가 형성되므로, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)과 종점 구간(W2)에서는 접합 소재(10)의 단부의 외측으로는 열방사 효율이 상대적으로 저하된다. 따라서, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)과 종점 구간(W2)에서는 접합 소재(10)의 온도가 상대적으로 급속히 상승되고, 시점 구간(W1)과 종점 구간(W2)을 제외한 구간에서는 접합 소재(10)의 온도가 상대적으로 천천히 상승된다.
접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 접합 라인(11)의 시점(S)으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 시점 구간(W1)을 이동할 때에, 포커싱 렌즈부(150)를 이동하여 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나게 한다. 이때, 포커싱 렌즈부(150)는 레이저(L)의 조사 방향에 대하여 상측 또는 하측으로 이동된다. 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나게 되면, 레이저(L)의 에너지 밀도가 상대적으로 감소된다. 따라서, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)이 급속도로 가열되는 것을 방지하여 시점 구간(W1)에 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 홈 불량은 접합 소재(10)의 접합 라인(11)이 과도하게 가열되어 시점 구간(W1)에서 홈이 발생되는 현상을 의미한다.
접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 접합 라인(11)의 종점(E)으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간(W2)을 이동할 때에, 포커싱 렌즈부(150)를 이동하여 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나게 한다. 이때, 포커싱 렌즈부(150)는 레이저(L)의 직진 방향에 대하여 상측 또는 하측으로 이동된다. 종점 구간(W2)에서 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나게 되면, 레이저(L)의 에너지 밀도가 상대적으로 감소된다. 따라서, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)이 급속도로 가열되는 것을 방지하여 종점 구간(W2)에서 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치의 제어 방법에 관해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 구간별로 접합 헤드부에서 레이저의 초점이 변화되는 상태를 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 소재의 종점 구간에서 레이저와 와이어를 도시한 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 완료 후에 와이어의 단부 상태를 도시한 구성도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치에서 접합 완료 후에 와이어를 절단하는 상태를 도시한 구성도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 접합 장치의 제어방법을 도시한 구성도이다.
도 5, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 와이어 피더부(120)와 접합 헤드부(140)가 접합 라인(11)의 시점(S)으로 이동된다. 와이어 피더부(120)가 와이어(20)를 접합 소재(10)의 접합 라인(11)에 공급하고, 접합 헤드부(140)에서 레이저(L)가 와이어(20)에 조사된다(S11).
포커싱 렌즈부(150)가 기준 위치에서 상측 또는 하측으로 이동되고, 레이저 발진기로부터 레이저 통로부(130)에 레이저(L)가 조사된다. 이때, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)에서 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나도록 제어된다(S12). 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)은 이송 암부의 이송 속도와, 와이어(20)의 두께, 레이저(L)의 에너지 밀도 등을 고려하여 제어부에 미리 설정된다.
레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나므로, 와이어(20)와 시점 구간(W1)에 조사되는 레이저(L)는 에너지 밀도가 상대적으로 감소된다. 따라서, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)에서 온도가 급속하게 증가되는 것을 방지하므로, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)에서 열방사 효율이 상대적으로 저하되더라도 시점 구간(W1)에서 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)에서 레이저(L)의 에너지 밀도가 저하되더라도 열방사 효율(열전도 효율)이 저하되므로, 와이어(20)와 접합 소재(10)의 가열 온도는 접합에 필요한 온도를 유지하게 된다. 따라서, 접합 라인(11)의 시점 구간(W1)에서 접합 소재(10)가 정상적인 접합될 수 있다.
접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 시점 구간(W1)을 벗어났는지를 판단한다(S13). 와이어(20)가 시점 구간(W1)을 벗어났다고 판단되면, 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에 일치되도록 포커싱 렌즈부(150)를 상측 또는 하측으로 이동시킨다(S14). 이때, 포커싱 렌즈부(150)는 액츄에이터에 의해 기준 위치로 이동된다. 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에 일치되면, 레이저(L)의 에너지 밀도가 원래대로 복원된다.
레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에 일치된 상태에서, 접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 접합 라인(11)을 따라 이동되면서 접합 소재(10)를 접합한다(S15). 이때, 접합 라인(11)이 용융물질에 의해 접합됨에 따라 접합부(13)가 형성된다.
접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 종점 구간(W2)에 도달되었는지를 판단한다(S16). 접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 종점 구간(W2)에 도달되었다고 판단되면, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에서 벗어나도록 포커싱 렌즈부(150)를 상측 또는 하측으로 이동시킨다(S17). 이때, 포커싱 렌즈부(150)는 액츄에이터에 의해 기 설정된 값만큼 이동된다. 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)에서 벗어나면, 종점 구간(W2)에서 레이저(L)의 에너지 밀도가 상대적으로 감소하게 된다.
따라서, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 온도가 급속하게 증가되는 것을 방지하므로, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 열전도성이 상대적으로 저하되더라도 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 레이저(L)의 에너지 밀도가 저하되더라도 열방사 효율이 저하되므로, 와이어(20)와 접합 소재(10)의 가열 온도는 접합에 필요한 온도를 유지하게 된다. 따라서, 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 접합 소재(10)가 정상적인 접합될 수 있다.
접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 종점(E)에 도달되었는지를 판단한다(S18). 접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 종점(E)에 도달되었다고 판단되면, 와이어 피더부(120)에서 접합 소재(10)의 접합 라인(11)에 와이어(20)의 공급을 중단하고, 접합 헤드부(140)에서 레이저(L) 조사를 중단한다(S19). 접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 접합 소재(10)에서 분리되도록 이동된다.
와이어 피더부(120)가 와이어(20)를 일정 길이 인출한다(S20). 이때, 와이어 피더부(120)에서 와이어(20)가 인출되는 길이는 와이어 피더부(120)에 미리 설정된다. 접합 헤드부(140)의 하측에 와이어(20)의 단부(23)에서 일정 거리 떨어진 지점이 위치된다. 또한, 와이어(20)는 접합 헤드부(140)에서 조사되는 레이저(L)의 초점(F)과 일치되는 위치에 배치된다. 와이어(20)의 단부는 용융물질이 경화됨에 따라 구형태로 형성된다.
가스 노즐부(160)에서 절단용 가스가 분사되고, 접합 헤드부(140)에서 레이저(L)가 조사된다. 와이어(20)가 레이저(L)의 초점(F)에 일치되고, 절단용 가스가 분사되므로, 와이어(20)의 용융물질은 절단용 가스에 의해 와이어(20)에서 떨어져 나간다. 따라서, 와이어(20)의 단부(23)측이 레이저(L)와 절단용 가스에 의해 절단된다(S21).
이때, 와이어(20)가 절단된 후 와이어(20)의 단부(23)는 레이저(L)의 초점(F)과 일치되는 위치에 배치되므로, 와이어(20) 절단 후 레이저(L)의 초점(F)을 재조정하지 않아도 된다. 또한, 레이저(L)의 초점(F)을 재조정하지 않고 다른 접합 소재(10)를 계속적으로 접합할 수 있으므로, 레이저(L)의 초점(F)을 재조정하는 만큼 레이저 접합 장치의 접합 속도를 증가시킬 수 있다.
상기와 같이, 가스 노즐부(160)가 접합 헤드부(140)에 연결되므로, 와이어(20) 절단시 접합 헤드부(140)에서 레이저(L)와 절단용 가스가 동시에 배출된다. 따라서, 와이어(20)가 절단된 후에 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)의 단부(23)에 일치되므로, 와이어(20)를 절단한 후 다른 접합 소재(10)를 접합하기 위해 레이저(L)의 초점(F)을 다시 조정할 필요가 없다. 레이저(L)의 초점(F)을 재조정할 필요가 없으므로, 레이저 접합 장치의 접합 속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 와이어 피더부(120)가 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)에서 와이어(20)의 공급을 중단하므로, 와이어(20)의 용융물질이 접합 라인(11)의 종점 구간(W2)을 이동하는 동안에 소모된다. 따라서, 와이어(20)의 단부(23)가 접합 라인(11)의 종점(E)에 부착되지 않고 용이하게 분리될 수 있다.
또한, 접합 헤드부(140)와 와이어(20)가 접합 라인(11)의 시점 구간(W1) 또는 종점 구간(W2)을 이동할 때에, 포커싱 렌즈부(150)를 이동하여 레이저(L)의 초점(F)이 와이어(20)를 벗어나게 한다. 따라서, 시점 구간(W1) 또는 종점 구간(W2)이 급속도로 가열되는 것을 방지하여, 시점 구간(W1) 또는 종점 구간(W2)에서 홈 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 접합 소재 11: 접합 라인
13: 접합부 20: 와이어
23: 단부 110: 이동 암부
120: 와이어 피더부 130: 레이저 통로부
133: 전반사판 140: 접합 헤드부
150: 포커싱 렌즈부 160: 가스 노즐부
163: 가스 공급관부 S: 시점
E: 종점 W1: 시점 구간
W2: 종점 구간 W3: 전구간
L: 레이저 F: 초점

Claims (10)

  1. 이동 암부에 설치되고, 접합 소재에 와이어를 공급하는 와이어 피더부;
    상기 이동 암부에 배치되고, 레이저가 안내되는 레이저 통로부;
    상기 레이저 통로부에 배치되고, 상기 와이어와 상기 접합 소재의 접합 라인에 레이저를 조사하는 접합 헤드부;
    상기 접합 헤드부에 배치되고, 상기 레이저 통로부에서 조사되는 레이저의 초점이 상기 와이어에 일치되도록 조절하는 포커싱 렌즈부; 및
    상기 접합 헤드부에 연결되고, 상기 와이어의 절단시 상기 접합 헤드부에 절단용 가스를 분사하는 가스 노즐부를 포함하고,
    상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 시점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 시점 구간을 이동할 때에, 상기 포커싱 렌즈부를 이동하여 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나게 하고,
    상기 와이어 피더부는 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간에서 상기 와이어의 공급을 중단하여 상기 와이어의 용융물질이 상기 접합 라인의 종점 구간에서 소모되게 하며,
    상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 종점 구간을 이동할 때에, 상기 포커싱 렌즈부를 이동하여 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 접합 장치.
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  5. 와이어 피더부가 와이어를 접합 소재의 접합 라인에 공급하고, 접합 헤드부가 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계;
    상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인을 따라 이동되면서 상기 접합 소재를 접합하는 단계; 및
    상기 접합 소재의 접합이 완료된 후 상기 접합 헤드부에서 레이저와 절단용 가스가 분출됨에 따라 상기 와이어를 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 와이어 피더부가 상기 와이어를 상기 접합 소재의 상기 접합 라인에 공급하고, 상기 접합 헤드부에서 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계에서는,
    상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 접합 라인의 시점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 시점 구간에서 이동될 때에, 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나도록 포커싱 렌즈부를 이동시키고,
    상기 와이어 피더부가 상기 와이어를 상기 접합 소재의 상기 접합 라인에 공급하고, 상기 접합 헤드부에서 레이저를 상기 와이어에 조사하는 단계에서는,
    상기 와이어 피더부가 상기 접합 라인의 종점으로부터 일정 거리 떨어진 지점까지의 종점 구간에서 상기 와이어의 공급을 중단하여 상기 와이어의 용융물질이 상기 접합 라인의 종점 구간에서 소모되게 하며,
    상기 접합 헤드부와 상기 와이어가 상기 종점 구간에서 이동될 때에, 레이저의 초점이 상기 와이어를 벗어나도록 포커싱 렌즈부를 이동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 접합 장치의 제어 방법.
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