KR101879017B1

KR101879017B1 - Laser welding apparatus for thin sheet metal and method of welding using the same

Info

Publication number: KR101879017B1
Application number: KR1020140185786A
Authority: KR
Inventors: 이목영; 김성욱; 이흥규
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2014-12-22
Filing date: 2014-12-22
Publication date: 2018-07-17
Also published as: KR20160077250A

Abstract

본 발명은 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 고정시키고, 상기 개방창에 극박판을 고정시키는 고정 수단; 및 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단을 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프레임을 아래에서 지지하며 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 구비하여, 상기 흡입 제어기를 통한 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공한다.The present invention relates to a fixing device for fixing a frame including at least one open window to at least a part of the frame, and fixing the thin film to the open window; And a laser welding means for welding with a laser beam between the frame and the frame fixed to the open window, wherein the fixing means comprises a frame support supporting the frame from below and having a plurality of inlets, The present invention provides a laser welding apparatus of a thin plate having a controller and fixing the thin plate to the frame by a suction force at the suction port through the suction controller.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an ultrashort laser welding apparatus and a welding method using the same,

본 발명은 스마트폰 등의 전자제품에 사용될 수 있는 극박판의 용접에 관한 것으로, 더 상세하게는, 극박판을 레이저로 용접하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to welding an extremely thin plate that can be used in an electronic product such as a smart phone, and more particularly, to a device for laser welding an extremely thin plate and a method of laser welding an extremely thin plate will be.

스마트폰 등의 전자제품의 개발에 있어서, 제품 자체의 성능 못지않게 무게를 줄이고 두께를 얇게 하는 것은 중요한 요소이다. 이러한 요소를 충족하기 위하여, 내장부품의 수와 크기를 줄이거나 부품을 빼곡하게 채워 빈공간을 최대한 없애는 방법을 주로 사용하고 있다. 특히, 스마트폰의 경우에는 1mm의 두께라도 더 줄이기 위하여, 부품의 크기 최소화와 배열에 최신 기법을 적용하면서 치열한 두께 경쟁을 펼치고 있는 상황이다.
In the development of electronic products such as smart phones, it is important to reduce the weight and thickness of the product as well as the performance of the product itself. In order to satisfy these factors, the number and size of the internal parts are reduced, or the parts are filled up to fill the void space as much as possible. Particularly, in the case of smartphones, in order to further reduce the thickness of 1 mm, competition is intense with applying the latest techniques to minimize the size and arrangement of parts.

제품의 두께를 줄이기 위하여, 상기와 같이 부품의 수와 크기를 줄이거나 부품의 배열을 조정하는 방법 이외에, 외부 케이스의 두께를 줄이거나 내장부품을 고정하는 뼈대에 해당하는 프레임의 두께를 줄이는 방법이 있다. 일반적으로 프레임으로 사용되는 박판은 다이캐스팅 공정에 의하여 제조되는데, 이렇게 제조된 박판의 최소두께는 0.8~1.0mm 정도로만 가능하며, 최근에는 이보다 더 두께를 감소시키기 위하여 화학에칭방법을 사용하기도 한다. 또한, 서로 다른 2종류의 금속판재로 이루어진 클래드 판재를 프레스 성형하고 그 일부분을 NC (Numerical Control) 가공하여 두께를 줄이는 방법 (특허문헌 1)이 제시되고 있으나, 이러한 방법은 클래딩에 따른 비용이 상승할 뿐만 아니라, 불필요한 부분에도 클래딩이 되고, NC 가공에 따른 비용 상승 및 NC 가공 정밀도의 한계 등의 문제가 있다.
In order to reduce the thickness of the product, a method of reducing the thickness of the outer case or reducing the thickness of the frame corresponding to the skeleton that fixes the built-in component, as well as a method of reducing the number and size of the components and arranging the components, have. In general, a thin plate used as a frame is manufactured by a die casting process. The minimum thickness of the thin plate thus manufactured is only 0.8 to 1.0 mm, and in recent years, a chemical etching method is used to further reduce the thickness. Further, there is proposed a method (Patent Document 1) in which a clad plate material made of two different kinds of metal plate materials is press-formed and a part thereof is NC (Numerical Control) processing to reduce the thickness (Patent Document 1) In addition, cladding is formed in an unnecessary portion, and there is a problem such as an increase in cost due to NC machining and a limitation in NC machining accuracy.

상기와 같이 다이캐스팅 공정으로는 박판의 두께를 줄이는데 제약이 있으나, 압연공정을 사용한다면 제약 없이 두께가 매우 얇은 박판을 용이하게 제조할 수 있다. 그러나, 박판을 더욱 얇게 압연한 극박판을 용접 시에는 종래보다 더 정교하게 용접을 실시하는 것이 요구된다.
As described above, the die casting process has a limitation in reducing the thickness of the thin plate. However, if the rolling process is used, a thin plate having a very thin thickness can be easily manufactured without restriction. However, it is required to carry out welding more precisely at the time of welding the ultra thin plate rolled thinner than the conventional one.

대한민국 등록 특허 제10-1184627호Korean Patent No. 10-1184627

본 발명의 일 태양은 레이저를 사용하여 극박판을 정교하게 용접할 수 있는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공하고자 한다.
An aspect of the present invention is to provide a laser welding apparatus for an ultra thin plate which can precisely weld an extremely thin plate using a laser.

본 발명의 또 다른 일 태양은 상기 극박판의 레이저 용접 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법을 제공하고자 한다.
Another aspect of the present invention is to provide a method of laser welding an ultra thin plate using the above laser welding apparatus for ultra thin plates.

본 발명의 일태양은 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 고정시키고, 상기 개방창에 극박판을 고정시키는 고정 수단; 및 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단을 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프레임을 아래에서 지지하며 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 구비하여, 상기 흡입 제어기를 통한 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공한다.
One aspect of the present invention provides a fixing apparatus comprising: fixing means for fixing a frame including at least one opening window to at least a part thereof and fixing the curtain plate to the opening window; And a laser welding means for welding with a laser beam between the frame and the frame fixed to the open window, wherein the fixing means comprises a frame support supporting the frame from below and having a plurality of inlets, The present invention provides a laser welding apparatus of a thin plate having a controller and fixing the thin plate to the frame by a suction force at the suction port through the suction controller.

바람직하게는, 상기 프레임 지지대는, 상기 극박판과 접촉되는 표면에 요철을 형성하고 있어, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입한다.
Preferably, the frame support has a concavo-convex surface on a surface contacting with the ultrathin plate, and is fixed in contact with the thin plate by suction force at the inlet, The thin plate is cooled and the welding fumes generated by the laser welding are sucked into the frame support.

본 발명의 또 다른 일태양은 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 포함하는 고정수단의 프레임 지지대 상에 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 장착하는 단계; 상기 개방창 상에 극박판을 장착하는 단계; 상기 흡입 제어기를 작동시켜 상기 흡입구를 통한 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 단계; 레이저 용접 수단을 사용하여 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 단계; 및 상기 흡입 제어기의 작동을 멈추고, 상기 극박판이 용접된 프레임을 배출하는 단계를 포함하는 극박판의 레이저 용접 방법을 제공한다.
A further aspect of the present invention provides a method of assembling a frame, comprising: mounting a frame including at least one open window on at least a portion of a frame support of a securing means comprising a frame support having a plurality of inlets and a suction controller associated with the inlets; Mounting an ultra thin plate on the open window; Operating the suction controller to fix the thin plate to the frame by a suction force through the suction port; Welding a laser beam between a thin plate fixed to the open window and the frame using laser welding means; And stopping the operation of the suction controller, and discharging the welded frame by the ultrathin plate.

바람직하게는, 상기 극박판의 고정 단계에서는, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 프레임 지지대의 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입한다.
Preferably, in the step of fixing the thin plate, the thin plate is contacted and fixed by the suction force at the suction port, while air is sucked and moved between the concavities and convexities of the frame support, To the inside of the frame support.

본 발명에서 제공하는 극박판의 레이저 용접 장치를 사용하여 극박판을 용접함으로써, 용접열에 의한 프레임의 변형을 줄이고, 상기 극박판을 용접될 프레임에 손쉽게 단단히 고정시킬 수 있어, 레이저 용접을 통하여 극박판을 정교하게 용접할 수 있다.
By welding the ultrathin plate using the laser welding apparatus of the present invention, deformation of the frame caused by welding heat can be reduced, and the thin plate can be easily and firmly fixed to the frame to be welded. Can be precisely welded.

도 1은 본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 극박판 및 프레임의 고정수단의 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 다수의 흡입구와 요철을 가지는 프레임 지지대의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 다수의 흡입구와 요철을 가지는 프레임 지지대의 일 실시예를 나타내는 단면 개략도이다.
도 4은 본 발명의 극박판의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 프레임의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 6a는 프레임에 극박판을 맞대기 이음으로 용접한 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 6b는 본 발명에 따라 프레임에 극박판을 겹치기 이음으로 용접한 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따라 프레임에 극박판이 용접된 일 실시예를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 프레임에 극박판이 겹치기 이음으로 용접된 용접부의 단면을 촬영한 사진이다.1 is a schematic view showing an embodiment of a laser welding apparatus of an ultrathin plate of the present invention.
Fig. 2 is a side schematic view showing one embodiment of an ultrathin plate and frame fixing means of the present invention. Fig.
3A is a schematic view showing one embodiment of a frame support having a plurality of intake ports and irregularities according to the present invention.
FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a frame support having a plurality of inlets and irregularities according to the present invention. FIG.
4 is a schematic view showing one embodiment of the ultrathin plate of the present invention.
5 is a schematic diagram showing an embodiment of a frame of the present invention.
Fig. 6A is a side schematic view showing an embodiment in which an ultra thin plate is welded by butt joint to a frame. Fig.
FIG. 6B is a side schematic view showing an embodiment in which an ultrathin plate is welded to a frame by overlapping according to the present invention. FIG.
7 is a photograph of an embodiment in which an ultrathin plate is welded to a frame according to the present invention.
FIG. 8 is a photograph of a cross section of a welded portion welded by overlapping an ultrathin plate to a frame according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 극박판을 레이저로 용접하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for laser welding an extremely thin plate and a method for laser welding an extremely thin plate using the apparatus.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 상기 도면은 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예의 형태로서, 상기 도면에 따라서 본 발명이 제한되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings illustrate embodiments of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

도 1에서는 본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치의 일 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment of the laser welding apparatus of the present invention.

본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치는 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창 (21)을 포함하는 프레임 (20)을 고정시키고, 상기 개방창 (21)에 극박판 (10)을 고정시키는 고정 수단 (30); 및 상기 개방창 (21)에 고정된 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단 (40)을 포함한다. 여기에서, 상기 프레임 (20)은 극박판 (10)이 용접될 틀을 의미하고, 상기 개방창 (21)은 상기 프레임 (20)의 일부분에 개방되어 뚫려있는 부분을 의미하며, 상기 개방창 (21)은 극박판 (10)이 고정되어 용접될 수 있는 부분이다.
The laser welding apparatus of the present invention comprises fixing means (20) for fixing a frame (20) including at least one opening window (21) to at least a part thereof and fixing the thin plate (10) 30); And laser welding means (40) for welding the frame (20) between the thin plate (10) fixed to the open window (21) with a laser beam. Here, the frame 20 refers to a frame to which the thin plate 10 is to be welded, the open window 21 refers to a portion that is open to a part of the frame 20, 21 is a portion where the thin plate 10 can be fixed and welded.

도 2에서는 본 발명의 극박판 및 프레임의 고정수단 (30)의 일 실시예의 측면 개략도를 나타내고 있다.
Fig. 2 shows a side schematic view of an embodiment of an ultrathin plate and frame fixing means 30 of the present invention.

상기 고정 수단 (30)은 상기 프레임 (20)에 상기 극박판 (10)을 용접하기 위하여, 상기 프레임 (20) 및 상기 극박판 (10)을 고정시키기 위한 수단이다. 상기 고정 수단 (30)은 다수의 흡입구 (33)를 가지는 프레임 지지대 (34)와 흡입 제어기 (31)를 포함하여 구성되며, 상기 프레임 지지대 (34)의 아래에 위치하는 흡입 제어기 (31)의 흡입력에 의하여 상기 프레임 지지대 (34)의 다수의 흡입구 (33)에 흡입력이 발생하며, 이러한 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시킬 수 있다.
The fixing means 30 is means for fixing the frame 20 and the thin plate 10 in order to weld the thin plate 10 to the frame 20. The fixing means 30 includes a frame support 34 having a plurality of suction openings 33 and a suction controller 31. The suction force of the suction controller 31 located below the frame support 34 Suction force is generated in the plurality of suction ports 33 of the frame support table 34 by the suction force of the frame 20 and the ultrasonic plate 10 and the frame 20 can be fixed by the suction force.

바람직하게는, 상기 프레임 지지대 (34)는, 상기 극박판 (10)과 접촉되는 표면에 요철 (35)을 형성하고 있어, 상기 흡입구 (33)에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)이 프레임 지지대 (34)에 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 요철 (35) 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판 (10)을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 (34) 내부로 흡입할 수 있다.
The frame support 34 preferably has a concave and a convex portion 35 formed on a surface thereof to be in contact with the curved thin plate 10 so that the curled thin plate 10 is pressed against the frame 20 by the suction force of the suction port 33. [ And the air is sucked and moved between the protrusions 35 to cool the thin plate 10. The welding fumes generated by the laser welding are sucked into the frame support 34 can do.

도 3a에서는 본 발명의 다수의 흡입구 (33)와 요철 (35)을 가지는 프레임 지지대 (34)의 일 실시예를 나타내는 개략도를 나타내고 있고, 도 3b에서는 측면의 단면 개략도를 나타내고 있다. 상기 도 3a 및 3b에 도시된 개략도를 참조하면 알 수 있듯이, 프레임 지지대 (34)에는 상기 프레임 지지대 (34)를 관통하는 다수의 흡입구 (33)가 형성되어 공기를 흡입함으로써, 극박판 (10)을 고정함과 동시에 용철 (35) 사이로 공기가 강제로 이동하면서, 극박판 (10)을 냉각시키므로 용접열에 의한 프레임 (20)의 변형을 방지하고, 레이져 용접 시 발생하는 용접흄을 흡입함으로써, 용접부 (23) 주위의 용접흄을 방지하여 용접부 (23) 오염을 방지할 수 있다.
FIG. 3A shows a schematic view showing one embodiment of a frame support table 34 having a plurality of intake ports 33 and projections and depressions 35 according to the present invention, and FIG. 3B shows a schematic cross-sectional side view thereof. 3A and 3B, a plurality of suction ports 33 penetrating through the frame support table 34 are formed in the frame support table 34 so that air is sucked into the thin plate 10, The air is forced to move between the molten iron 35 and the thin plate 10 is cooled so that the frame 20 is prevented from being deformed by the heat of welding and the welding fumes generated during laser welding are sucked, 23) can be prevented and contamination of the welded portion 23 can be prevented.

여기에서, 상기 프레임 지지대의 요철 (35)의 폭 및 깊이는 1~100㎛인 것이 바람직하다. 1㎛ 미만의 경우 용접흄 등 이물질에 의하여 막히고 공기의 강제 이동량이 적어 냉각효과가 부족하기 때문이고, 100㎛를 초과하는 경우 극박판의 변형이 발생할 수 있기 때문에 요철 (35)의 폭 및 깊이는 1~100㎛인 것이 바람직하다.
Here, it is preferable that the width and the depth of the projections and depressions 35 of the frame support are in the range of 1 to 100 mu m. If the thickness is less than 1 mu m, the deformation of the thin plate may occur. If the thickness exceeds 100 mu m, the width and depth of the irregularities 35 may be reduced to 1 To 100 mu m.

또한, 상기 흡입구(33)의 크기는 직경 0.1~5mm가 바람직한데, 그 이유는 직경이 0.1mm 미만의 경우 용접흄등 이물질에 의하여 막히고 공기의 강제 이동량이 적어 냉각효과가 부족하기 때문이고, 직경이 5mm를 초과하는 경우 극박판의 변형이 발생할 수 있기 때문이다.
The diameter of the suction port 33 is preferably 0.1 to 5 mm because the diameter is less than 0.1 mm because of clogging due to foreign materials such as welding fume and the forced movement amount of air is small and the cooling effect is insufficient. If it exceeds 5 mm, deformation of the thin plate may occur.

상기 요철 (35)은 상기 흡입구 (33)와 동일한 기능에서 흡입구 (33)의 구멍과 치수가 다른 이유는 요철 (35)은 구멍에 비하여 개수가 훨씬 많아 일부가 막혀도 기능을 충분히 수행할 수 있고, 용접 후 프레임 (20)을 배출하면 대부분의 이물질은 제거되기 때문이다.
The concavo-convex 35 has the same function as the suction port 33 and is different from the hole of the suction port 33 because the number of the concavo-convex 35 is much larger than that of the hole, , And when the frame 20 after the welding is discharged, most foreign substances are removed.

상기와 같은 고정 수단 (30)에 의하여 고정된 극박판 (10)과 프레임 (20)은 상기 레이저 용접 수단 (40)에 의하여 용접이 되는데, 상기 레이저 용접 수단 (40)은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기 (41), 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 콜리메이터 (43), 상기 콜리메이터 (43)를 통과한 레이저 빔을 특정거리에 집속시키는 집속 광학계 (44) 및 상기 집속 광학계 (44)를 통과한 레이저 빔의 방향을 조절할 수 있는 적어도 하나의 반사 광학계 (45)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 레이저 용접 수단 (40)이 포함하는 구성요소인 레이저 발진기 (41), 콜리메이터 (43), 집속 광학계 (44) 및 반사 광학계 (45)는 상기 순서대로 레이저가 진행하게 되고 레이저가 진행되는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
The thin plate 10 and the frame 20 fixed by the fixing means 30 are welded by the laser welding means 40. The laser welding means 40 is a laser welding means for generating a laser beam A collimator 43 for collimating the laser beam, a focusing optical system 44 for focusing the laser beam passing through the collimator 43 to a specific distance, and a laser beam passing through the focusing optical system 44. [ And at least one reflecting optical system 45 capable of adjusting the direction of the incident light. Here, the laser oscillator 41, the collimator 43, the focusing optical system 44, and the reflecting optical system 45, which are components included in the laser welding means 40, As shown in Fig.

상기 반사 광학계 (45)로 향한 레이저 빔은, 상기 반사 광학계 (45)의 각도를 조절함으로써, 레이저 빔의 방향을 조절하는 것이 바람직하다. 상기 반사 광학계 (45)로서 통상적인 스캐너의 사용이 가능하며, 스캐너를 반사광학계를 사용하게 되면 레이저 빔의 고속 이송이 가능하여 고속용접이 가능하다.
The laser beam directed to the reflecting optical system 45 preferably controls the direction of the laser beam by adjusting the angle of the reflecting optical system 45. A typical scanner can be used as the reflective optical system 45. If a scanner is used as the reflection optical system, high speed welding of the laser beam is possible, and high speed welding is possible.

또한, 상기 반사 광학계 (45)에서 반사되는 레이저 빔이 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 향하게 하는 동시에 상기 집속 광학계 (44)에 의하여 집속되는 상기 특정거리가 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이가 되도록 하여, 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 용접하는 것이 바람직하다. 여기에서 집속된다는 것은 반드시 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 모든 초점이 집중되어야 한다는 것을 의미하는 것이 아니고, 용접이 가능할 정도로 레이저를 집속시키는 것을 의미한다. 또한, 극박판 (10)과 프레임 (20) 사이를 용접한다는 것은 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판의 모서리 (12) 사이를 용접하는 것을 의미한다. 또한, 레이저 용접시 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이와 레이저빔 중심은 레이저 빔 직경의 30% 이내로 유지를 해야 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이와 레이저빔 중심이 레이저 빔 직경의 30% 보다 크게 벗어나는 경우 극박판재 모서리의 용융부와 프레임 모서리 용융부가 합치되기 어렵기 때문이다.
The laser beam reflected by the reflective optical system 45 is directed between the ultrathin film 10 and the frame 20 while the specific distance converged by the focusing optical system 44 is smaller than the predetermined distance, Between the frame (20) and the thin plate (10) and the frame (20). Being focused here does not necessarily mean that all the focus must be concentrated between the ultra thin plate 10 and the frame 20 but means that the laser is focused to such an extent that welding is possible. In addition, welding between the thin plate 10 and the frame 20 means welding between the edge 22 of the open window and the edge 12 of the thin plate. In addition, it is preferable to maintain the laser beam center between the thin plate 10 and the frame 20 and the center of the laser beam within 30% of the laser beam diameter during laser welding because the thin plate 10, (20) and the center of the laser beam is more than 30% of the diameter of the laser beam, it is difficult to match the fused portion of the edge of the plate with the edge of the frame edge.

도 4에서는 본 발명의 극박판의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다. 상기 극박판 (10)은 Mg, Al, Cr, Ti 및 Cu의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 극박판의 모서리 (12)는 진직도가 양호하고 버 (burr)가 없어야 하며, 절단면의 조도값이 낮은 것이 바람직하다. 또한, 연속생산 시 품질의 안정을 위하여 치수 및 형상이 균일해야 하므로 극박판은 금형에 의한 다이블랭킹 혹은 레이저 절단으로 가공하는 것이 바람직하다. 여기에서, 레이저 절단은 커프 (kerf)의 최소화를 위하여 레이저의 파장이 짧고 빔 직경이 작은 것이 바람직한데, 통상적인 화이버 레이저 또는 디스크 레이저 등이 바람직하며, 싱글모드 레이저를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 레이저 용접에서 단차가 존재하는 경우 용접부 강도가 저하하므로 극박판의 면 (11) 및 모서리 (12)는 쭈그러짐이 없는 것이 좋다.
Fig. 4 shows a schematic view of an embodiment of the ultrathin plate of the present invention. The ultra-thin plate 10 may be made of one or more selected from the group consisting of Mg, Al, Cr, Ti and Cu And it is preferable that the edge 12 of the thin plate should have good straightness and no burr, and that the roughness of the cut surface is low. In order to stabilize the quality in continuous production, the dimensions and shape must be uniform, so it is preferable to process the thin plate by die blanking or laser cutting by a die. Here, in laser cutting, it is desirable that the wavelength of the laser is short and the beam diameter is small for minimizing the kerf, and a conventional fiber laser or disk laser is preferable, and a single mode laser is more preferably used. When the step is present in the laser welding, the strength of the welded portion is lowered, so that the surface 11 and the edge 12 of the thin plate are preferably not shrunk.

도 5에서는 본 발명의 프레임의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다. 상기 프레임 (20)에 형성된 상기 개방창 (21)의 가장자리 부분인 개방창의 모서리 (22)에는 상기 극박판 (10)이 개방창 (21)을 통과하지 않고 고정될 수 있는 요철 또는 핀이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 개방창 (21)은 상기 프레임 (20)의 일부분이 관통하여 뚫려있는 부분이기 때문에, 극박판 (10)이 프레임 (20)을 통과하지 않고 고정시킬 수 있는 요철 또는 핀이 필요하다. 이러한 요철 또는 핀의 형태나 종류에는 제한이 없으나, 상기 개방창의 모서리 (22) 부분의 두께 방향으로 아래쪽에 볼록 튀어나온 요철 또는 핀 등과 같은 가이드를 형성하여 상기 극박판 (10)이 개방창 (21)을 빠져나가지 않고 고정하는 것이 바람직하다.
Figure 5 shows a schematic diagram of an embodiment of the frame of the present invention. The edge 22 of the open window 21 which is the edge of the open window 21 formed in the frame 20 is provided with a recess or a pin or pin which can be fixed without passing through the open window 21 . Since the opening window 21 is a part of the frame 20 through which the thin plate 10 is pierced, it is necessary to provide the flat plate 10 with the protrusions or pins that can be fixed without passing through the frame 20. [ There is no limitation on the shape or type of such concave or convex or pin, but a guide such as a protrusion or a pin protruding downward in the thickness direction of the corner 22 of the open window may be formed, It is preferable to fix it without coming out.

이하, 본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the laser welding method of the ultrathin plate of the present invention will be described in detail.

본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법은 다수의 흡입구 (33)를 가지는 프레임 지지대 (34) 및 상기 흡입구 (33)와 연결된 흡입 제어기 (31)를 포함하는 고정장치 (30)의 프레임 지지대 (34) 상에 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창 (21)을 포함하는 프레임 (20)을 장착하는 단계; 상기 개방창 (21) 상에 극박판 (10)을 장착하는 단계; 상기 흡입 제어기 (31)를 작동시켜 상기 흡입구 (33)를 통한 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시키는 단계; 레이저 용접 수단 (40)을 사용하여 상기 개방창 (21)에 고정된 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 단계; 및 상기 흡입 제어기 (31)의 작동을 멈추고, 상기 극박판 (10)이 용접된 프레임 (20)을 배출하는 단계를 포함한다.
The laser welding method of ultrathin plates of the present invention includes a frame support 34 of a fastening device 30 including a frame support 34 having a plurality of suction openings 33 and a suction controller 31 connected to the suction opening 33, Mounting a frame (20) comprising at least one opening (21) on at least a portion thereof; Mounting an ultra thin plate (10) on the open window (21); Operating the suction controller (31) to fix the thin plate (10) and the frame (20) by a suction force through the suction port (33); Welding a laser beam between the thin plate (10) fixed to the opening window (21) and the frame (20) using a laser welding means (40); And stopping the operation of the suction controller (31) and discharging the welded frame (20) by the thin plate (10).

여기에서, 상기 극박판의 고정 단계에서는, 상기 흡입구 (33)에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 프레임 지지대 (34)의 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동시키는 것이 바람직하다. 상기 극박판 (10)을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 (34) 내부로 흡입하게 함으로써, 극박판 (10)을 고정함과 동시에 용철 (35) 사이로 공기가 강제로 이동하면서, 극박판 (10)을 냉각시키므로 용접열에 의한 프레임 (20)의 변형을 방지하고, 레이져 용접 시 발생하는 용접흄을 흡입함으로써, 용접부 (23) 주위의 용접흄을 방지하여 용접부 (23) 오염을 방지할 수 있다.
In the fixing step of the thin plate, it is preferable that the air is sucked and moved between the concave and convex portions of the frame support table 34 while being brought into contact with and fixed to the thin plate 10 by the suction force of the suction port 33 Do. The thin plate 10 is cooled and the welding fumes generated by the laser welding are sucked into the frame support table 34 so that the thin plate 10 is fixed and the air is forced to move between the molten iron 35 Thereby preventing deformation of the frame 20 caused by welding heat and absorbing welding fumes generated during laser welding to prevent welding fumes around the welded portion 23 to prevent contamination of the welded portion 23 can do.

상기 레이저 용접 수단 (40)은 (가) 레이저 발진기 (41)에서 레이저 빔을 발생시키는 단계, (나) 상기 레이저 빔의 발진 방향에 배치된 콜리메이터 (43)를 통과시켜 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 단계, (다) 상기 콜리메이터 (43)를 통과한 레이저 빔을 집속 광학계 (44)에 통과시켜 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이에 집속시키는 단계, (라) 상기 집속 광학계 (44)를 통과한 레이저 빔을 반사 광학계 (45)을 사용하여 방향을 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 조절하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 용접하는 단계를 통하여, 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단 (40)인 것이 바람직하다.
Said laser welding means 40 (a) step, (B) is passed through a collimator (43) disposed in the oscillating direction of the laser beam parallel to the laser beam to generate a laser beam from the laser oscillator 41 (C) passing the laser beam passed through the collimator 43 to the focusing optical system 44 and focusing the laser beam between the thin plate 10 and the frame 20; (d) The laser beam having passed through the thin plate 10 and the frame 20 is adjusted between the thin plate 10 and the frame 20 by using the reflective optical system 45 to weld the thin plate 10 and the frame 20 It is preferable that the laser welding means 40 welds the thin plate 10 and the frame 20 with a laser beam.

상기 극박판 (10)은 압연을 통하여 0.05~0.4mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 두께가 0.05mm 보다 얇은 경우 판재의 형상이 일정하지 않아 용접이 어렵기 때문이며, 두께가 0.4mm를 초과하는 경우에는 본 발명에 의한 용접 방법을 사용하지 않고 종래의 방법으로 무난히 용접이 가능하기 때문이다.
The thin plate 10 preferably has a thickness of 0.05 to 0.4 mm through rolling. This is because, if the thickness is thinner than 0.05 mm, the shape of the plate material is not constant and welding is difficult. If the thickness exceeds 0.4 mm, the welding method according to the present invention is not used, .

또한, 상기 극박판 (10)과 극박판 (10)이 고정되어 용접되는 개방창 (21)은 서로 크기와 모양이 일치하는 것이 바람직한데, 완벽하게 일치시키는 것은 불가능하므로, 적어도 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판 (10)의 모서리 (12)사이에는 갭이 있고, 이 갭의 크기는 상기 극박판 (10)의 두께의 20%이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 극박판 (10)의 두께의 20%를 초과하는 경우 언더컷 혹은 채움부족에 의하여 강도가 부족해질 수 있기 때문이다.
It is preferable that the open window 21 to which the thin plate 10 and the thin plate 10 are fixed is welded to each other in size and shape. However, since it is impossible to perfectly match them, 22 and the edge 12 of the ultra thin plate 10, and the size of the gap is preferably 20% or less of the thickness of the ultra thin plate 10. This is because if the thickness of the thin plate 10 exceeds 20%, the strength may become insufficient due to an undercut or lack of filling.

상기 프레임 (20)은 다이캐스팅 (Die Casting)에 의하여 가공되어 제공되어 본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에 사용되는 것이 바람직하다.
It is preferable that the frame 20 is processed by die casting and used for the laser welding method of the thin plate of the present invention.

상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시키는 단계에서, 상기 흡입 제어기 (31)를 작동시켜 0.001~0.2Mpa의 흡입력을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 진공압력이 0.2MPa 보다 큰 경우 극박판 (10) 및 프레임 (20)을 견고하게 고정하기 어렵고, 진공압력이 0.001MPa 보다 작은 경우에는 과도한 압력에 의하여 극박판이 변형되어 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판 (10)의 모서리 (12)의 갭이 과도하게 벌어질 수 있기 때문이다.
In the step of fixing the thin plate 10 and the frame 20, it is preferable to operate the suction controller 31 to have a suction force of 0.001 to 0.2 MPa. When the vacuum pressure is greater than 0.2 MPa, it is difficult to firmly fix the thin plate 10 and the frame 20, and when the vacuum pressure is less than 0.001 MPa, the thin plate is deformed by excessive pressure, And the edge 12 of the thin plate 10 may be excessively opened.

도 6a에서는 프레임에 극박판을 맞대기 이음으로 용접한 일 실시예의 개략도를 나타내고 있고, 도 6b에서는 본 발명에 따라 프레임에 극박판을 겹치기 이음으로 용접한 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다.
FIG. 6A shows a schematic view of an embodiment in which an extremely thin plate is welded by butt welding to a frame, and FIG. 6B shows a schematic view of an embodiment in which an extremely thin plate is welded to a frame by overlapping according to the present invention.

본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에서의 레이저 용접은 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 일부 겹쳐서 겹치기 이음 (Lap Joint)으로 용접하는 것이 바람직하다. 상기 개방창의 모서리(22)를 도 5a와 같은 맞대기이음도 가능하지만 프레임의 개방창 (21)과 극박판 (10)의 치수 및 절단면 품질의 엄밀한 관리가 필수적이며 연속생산이 어렵다. 반면에, 겹치기 이음은 금형에 의하여 용접예정 부위를 미리 형성하고나 프레임 제조 후에 기계가공으로 용접예정 부위를 형성하는 것도 가능하다는 장점이 있다.
In the laser welding method of the present invention, it is preferable that the ultrathin plate 10 and the frame 20 are partially overlapped and welded together by a lap joint. 5A, it is necessary to precisely control the dimensions of the open window 21 and the thin plate 10 of the frame and the quality of the cut surface, and it is difficult to continuously produce the edge 22 of the open window. On the other hand, the lap joint is advantageous in that it is possible to pre-form the welding site by the mold or to form the welding site by machining after the frame is manufactured.

도 7에서는 본 발명에 따라 프레임 (20)에 극박판 (10)이 용접된 일 실시예를 촬영한 사진이다. 도 6은 AZ91 마그네슘합금 다이캐스팅 프레임과 두께 0.2mm AZ31 마그네슘합금 판재 (밝은 부분)를 레이저 출력 900W 및 용접속도 1m/min의 속도로 용접한 것이다. 또한, 도 8은 상기와 같이 용접된 일 실시예의 용접부의 단면을 확대하여 촬영한 사진이다. 본 발명에 따라 극박판인 상기 마그네슘 함금판재를 고정하고 냉각하면서 레이져 용접을 실시함으로써, 극박판의 모서리 부분이 프레임과 간극이 없고 변형이 없이 양호하게 용접이 된 것을 확인할 수 있다.
7 is a photograph of an embodiment in which the thin plate 10 is welded to the frame 20 according to the present invention. FIG. 6 shows an AZ91 magnesium alloy die casting frame and a 0.2 mm thick AZ31 magnesium alloy plate (bright part) welded at a laser output of 900 W and a welding speed of 1 m / min. 8 is an enlarged photograph of a cross section of the welded portion of one embodiment as described above. According to the present invention, laser welding is performed while fixing and cooling the magnesium alloy sheet, which is an extremely thin plate, and it can be confirmed that the edges of the thin plate have no gap with the frame and are welded well without deformation.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings showing exemplary embodiments of the present invention as described above, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. Such variations and other embodiments will be considered and included in the appended claims, all without departing from the true spirit and scope of the invention.

10: 개방창
11: 극박판의 면
12: 극박판의 모서리
20: 프레임
21: 개방창
22: 개방창의 모서리
23: 레이저 용접부
30: 고정수단
31: 흡입 제어기
33: 흡입구
34: 프레임 지지대
35: 프레임 지지대의 표면 요철
40: 레이저 용접 수단
41: 레이저 발진기
42: 레이저 빔
43: 콜리메이터
44: 집속 광학계
45: 반사 광학계10: Open window
11: Face of thin sheet
12: Corner of thin sheet
20: frame
21: Open window
22: Corner of opening window
23: laser welding section
30: Fixing means
31: Suction controller
33: inlet
34: frame support
35: surface unevenness of frame support
40: laser welding means
41: laser oscillator
42: laser beam
43: Collimator
44: focusing optical system
45: reflection optical system

Claims

Fixing means for fixing at least a part of the frame including at least one opening window and fixing the curtain plate to the opening window; And a laser welding means for welding the frame between the thin plate fixed to the open window and the laser beam,
Wherein the fixing means comprises a frame support having a plurality of suction ports for supporting the frame from below and a suction controller connected to the suction port to fix the thin plate to the frame by a suction force at the suction port through the suction controller , A gap is provided between the edge of the open window and the edge of the thin plate, the size of the gap is 20% or less of the thickness of the thin plate, and the frame support forms a concavity and convexity on the surface in contact with the thin plate The welding apparatus comprising: a frame support plate for supporting the thin film plate; a frame supporting plate for supporting the thin plate plate, the frame support plate being fixed by contact with the thin plate by suction force at the inlet, Wherein the width and the depth of the concavities and convexities are 1 to 100 占 퐉.

delete

The laser welding apparatus of claim 1, wherein the inlet has a diameter of 0.1 to 5 mm.

The laser welding apparatus according to claim 1, wherein the laser welding means comprises: a laser oscillator for generating a laser beam; A collimator disposed in the oscillation direction of the laser beam for parallelizing the laser beam; A focusing optical system for focusing the laser beam passed through the collimator to a specific distance; And at least one reflecting optical system capable of adjusting the direction of the laser beam passing through the focusing optical system,
The angle of the reflecting optical system is adjusted so that the laser beam reflected by the reflecting optical system is directed between the ultrathin plate and the frame and the specific distance focused by the focusing optical system is between the thin plate and the frame, Wherein a specific distance is welded between the ultrathin plate and the frame.

The apparatus of claim 1, wherein the ultra thin plate comprises one or more selected from the group consisting of Mg, Al, Cr, Ti and Cu.

The laser welding apparatus according to claim 1, wherein the extremely thin plate has a thickness of 0.05 to 0.4 mm.

The apparatus of claim 1, wherein the frame is manufactured by die casting.

The laser welding apparatus according to claim 1, wherein the edge of the open window, which is the edge of the open window formed on the frame, is provided with irregularities or fins that can be fixed without passing through the open window.

Mounting a frame including at least one open window on at least a portion of a frame support of a securing means comprising a frame support having a plurality of inlets and a suction controller associated with the inlets;
Mounting an ultra thin plate on the open window;
Operating the suction controller to fix the thin plate to the frame by a suction force through the suction port;
Welding a laser beam between a thin plate fixed to the open window and the frame using laser welding means; And
And stopping the operation of the suction controller and discharging the welded frame, wherein there is a gap between an edge of the open window and an edge of the ultra thin plate, the size of the gap being 20 %, And the frame support is provided with a concavo-convex surface on the surface in contact with the ultrathin plate so that the concavo-convex is contacted and fixed by the suction plate at the suction port, and while the air is sucked and moved between the concavo- A laser welding method for an ultra-thin plate, the method comprising: cooling an ultra-thin plate and sucking welding fumes generated by laser welding into the frame support base, the width and depth of the unevenness being 1 to 100 占 퐉.

delete

The laser welding method according to claim 10, wherein the laser welding means welds the thin plate and the frame with a laser beam through each of the following steps.
(A) generating a laser beam in a laser oscillator
(B) passing the collimator disposed in the oscillation direction of the laser beam to parallelize the laser beam
(C) passing the laser beam passed through the collimator through a focusing optical system to converge between the ultra-thin plate and the frame
(D) adjusting the direction of the laser beam passed through the focusing optical system between the ultrathin foil and the frame using a reflection optical system to weld between the foil and the frame

The method of claim 10, wherein the ultra thin plate is rolled to have a thickness of 0.05 to 0.4 mm.

The laser welding method according to claim 10, wherein the open window and the ultra thin plate coincide with each other.

The laser welding method according to claim 10, wherein the frame is manufactured by die casting.

The laser welding method according to claim 10, wherein, in the step of fixing the thin plate to the frame, the suction controller is operated to have a suction force of 0.001 to 0.2 MPa.

The laser welding method according to claim 10, wherein the welding is performed by lap-joining the ultrathin plate and the frame partially overlapping each other.