KR102158855B1 - 레이저 용접 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 용접 장치 및 방법에 관한 것으로, 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기, 상기 레이저 발진기에서 발진된 레이저빔을 틈이 없이 겹치기 용접하고자 하는 용접 모재에 조사하는 레이저빔 조사부 및 상기 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시키면서 조사해서 용접모재의 겹침부에 형성된 도금층을 제거하는 첫번째 패스와, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하는 두번째 패스를 순차적으로 수행하도록, 상기 레이저 발진기 및 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 구성을 마련하여, 틈이 없는 겹치기 도금강판 레이저 용접시, 레이저 회전빔과 레이저 고정빔을 이용한 멀티패스 용접을 통해 하판의 하면에 형성된 도금층의 손상 없이 용접할 수 있다.

Description

레이저 용접 장치 및 방법{LASER WELDING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 레이저 용접 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 겹치기 용접하고자 하는 모재에 레이저빔을 조사하여 용접하는 레이저 용접 장치 및 방법에 관한 것이다.

레이저 용접은 높은 에너지 밀도의 점 열원을 이용하는 이른바 키홀 용접법이기 때문에, 용접부 형성 기구가 아크 용접 등 기존의 용융 용접법과는 다르다.

아크 용접의 경우, 아크열에 의한 모재의 용융과 열전도가 용접 에너지 절단의 기본이므로, 용접부의 폭이 그 깊이에 비하여 넓다. 따라서, 아크 용접은 두꺼운 재료를 용접하기 위해, 용접 그루브를 가공하고, 용접봉 등의 용가재를 사용하여 다층 용접을 실시하는 것이 일반적이다.

반면, 레이저 용접은 용접에 필요한 에너지를 전달할 때 재료 표면을 기점으로 점진적인 전달이 아니라, 두께 방향으로 직접 열을 투입하는 용접법이다.

이러한 레이저 용접은 고효율 에너지빔을 이용하여 고속 생산이 가능하고, 용접부 품질이 우수한 특징이 있다.

그러나 레이저 용접은 일부 강종 또는 이음부에서 다공성(porosity) 또는 피트(pit)와 같은 용접 결함이 발생하는 문제점이 지속적으로 지적되고 있다.

일반적으로, 피트는 기공 결함이 현저하게 발진되는 조건에서 발진되며, 기공 내의 가스분압이 증가되어 용접비드의 표면까지 노출된 결함을 의미한다.

최근에는 자동차의 경량화 요구에 부응하기 위해서, 소재간의 두께차가 큰 이음부가 증가하고 있어서, 기공 또는 피트 결함이 더욱 현저하게 발진하여 문제점으로 대두되고 있다.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 종래기술에 따른 레이저 용접 장치 및 방법 기술이 개시되어 있다.

한편, 최근에는 자동차의 차체 등에 적용되는 부품에 대한 방청 규제가 강화되면서 강판의 표면에 아연을 도금한 아연도금강판이 적용되고 있다.

그러나, 아연도금강판의 겹치기 용접시에는 모재, 즉 강의 융점(약 1500℃)에 비해 상대적으로 낮은 아연(zinc)의 비등점(약 906℃)으로 인해, 용접 과정에서 모재가 용융되기 이전에 기화된 아연이 계면에서 폭발하면서 기공이 발생한다.

이와 같이 아연도금강판의 겹치기 용접시 아연의 폭발로 인해 발생하는 기공과 스패터는 용접 품질을 저하시키고, 용접 불량의 원인을 제공하였다.

아연도금강판의 겹치기 이음을 레이저 용접할 때, 이러한 용접결함을 방지하기 위해 다양한 방법이 제안되었다.

대표적인 방법은 이음부에 틈을 주어 아연증기의 통로를 확보하는 방법과, 용접겹침면에 대하여 도금층을 제거한 후 용접하는 방법, 레이저-아크 하이브리드 방법 등이 있다.

그러나 상기한 방법들은 성공적으로 기공을 저감할 수 있음에도 불구하고 추가적인 별도 공정이나 장비가 필요한 문제점이 있었다.

본 출원의 발명자는 하기의 비특허문헌 1 등을 통해 2패스 레이저 용접 기술을 개시한 바 있다.

비특허문헌 1에는 틈이 없이 겹쳐진 아연도금강판에 초점위치와 용접속도를 가변한 2패스 레이저 용접을 통해 아연의 폭발로 인한 기공 및 스패터가 발생하는 것을 방지하는 구성이 기재되어 있다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1449118호(2014년 10월 10일 공고) 대한민국 특허 공개번호 제10-2011-0029344호(2011년 3월 23일공개)

안영남 외, '아연도금강판 겹치기 용접부에 대한 2패스 레이저용접 적용성 연구', 대한용접·접합학회지 제34권 4호 별책(2016년 8월)

그러나 겹치기 용접하고자 하는 모재들 사이에 틈이 없이 용접하는 경우, 비특허문헌 1과 같이 초점위치와 용접속도를 가변해서 2패스 용접더라도, 하판의 하면 표면에 형성된 코팅층이나 도금층의 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 표면에 아연 등이 도금된 강판의 틈이 없는 겹치기 용접시, 하판의 하면 표면에 손상없이 용접할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 서로 겹쳐진 용접모재의 표면에 레이저빔을 회전 조사해서 틈이 없이 겹치기 용접할 수 있는 레이저 용접 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 겹치기 용접시 서로 겹쳐진 용접모재 중에서 하판의 표면 손상없이 용접할 수 있는 레이저 용접 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치는 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기, 상기 레이저 발진기에서 발진된 레이저빔을 틈이 없이 겹치기 용접하고자 하는 용접 모재에 조사하는 레이저빔 조사부 및 상기 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시키면서 조사해서 용접모재의 겹침부에 형성된 도금층을 제거하는 첫번째 패스와, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하는 두번째 패스를 순차적으로 수행하도록, 상기 레이저 발진기 및 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 용접 방법은 (a) 레이저 발진기에서 레이저빔을 발진하는 단계, (b) 레이저빔 조사부에서 광학 케이블을 통해 전달되는 상기 레이저빔을 틈이 없는 겹치기 용접하고자 하는 용접모재에 조사하고, 제어부에서 상기 용접 모재에 초점위치가 변경된 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시켜 레이저 회전빔을 조사하여 겹침부의 도금층을 제거하도록 레이저빔 조사부의 구동을 제어하는 단계 및 (c) 상기 제어부에서 상기 용접 모재에 초점위치가 정위치인 레이저 고정빔을 조사하고, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하도록 상기 레이저빔 조사부의 구동을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 용접 장치 및 방법에 의하면, 틈이 없는 겹치기 도금강판 레이저 용접시, 레이저 회전빔과 레이저 고정빔을 이용한 멀티패스 용접을 통해 하판의 하면에 형성된 도금층의 손상 없이 용접할 수 있다는 효과가 얻어진다.

즉, 본 발명에 의하면, 서로 겹쳐진 도금강판의 겹침부에 초점위치가 변경된 레이저 회전빔을 조사하는 첫번째 패스를 통해 겹침부의 도금층을 제거하고, 초점위치가 정위치인 레이저 고정빔을 조사하는 두번째 패스를 통해 겹침부를 용접할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 틈이 없는 겹치기 도금강판 용접시 레이저빔의 열에 의한 하판의 영향을 차단해서 하판의 하면에 형성된 도금층의 손상을 차단할 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따라 틈이 없는 겹치기 도금강판에 대한 레이저 용접 결과를 보인 예시도,
도 4는 종래기술에 따른 2패스 레이저 용접 장치 구성 및 용접 결과를 예시한 도면,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 구성도,
도 6은 도 5에 도시된 레이저 용접 장치의 첫번째 패스 용접시 도금강판의 상면과 단면을 예시한 도면,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 용접 방법을 단계별로 설명하는 공정도,
도 8은 용접 모재에 레이저 회전빔이 조사된 상태를 예시한 도면,
도 9는 도 8에 도시된 제1 내지 제4 용접부의 용접 상태를 검사한 결과를 예시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 구성을 설명하기에 앞서, 종래기술에 따른 레이저 용접 결과를 설명한다.

도 1 내지 도 3은 종래기술에 따라 틈이 없는 겹치기 도금강판에 대한 레이저 용접 결과를 보인 예시도이다.

도 1의 (a) 내지 (h)에는 레이저 용접 속도를 약 0 ㎳에서 약 3.5 ㎳까지 약 0.5 ㎳ 간격으로 변경해서 레이저 용접한 결과가 예시되어 있고, 도 2에는 기공과 다공성을 설명하는 도면이며, 도 3은 레이저 용접 불량 상태가 예시되어 있다.

이와 같이, 틈이 없는 겹치기 도금강판을 레이저 용접하는 경우, 서로 겹쳐진 도금강판 사이에 틈이 없기 때문에, 액체 상태인 용융풀로 도금이 폭발하면서 다량의 스패터가 관찰된다.

즉, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 레이저 용접은 틈이 없는 겹치기 도금강판(1) 용접시 기공과 스패터가 발생하는 문제점이 있었다.

여기서, 기공(blowhole)은 용착 금속 중에 가스에 의해 나타나는 빈 자리를 말하고, 다공성(porosity)은 용착 금속 중 기공의 밀집한 정도를 말한다.

이와 같은 틈이 없는 겹치가 도금강판 레이저 용접 불량을 방지하기 위해, 레이저 - TIG 하이브리드 용접 방법을 적용하거나, 2 패스 레이저 용접 방법을 적용하기도 하였다.

도 4는 종래기술에 따른 2패스 레이저 용접 장치 구성 및 용접 결과를 예시한 도면이다.

도 4의 (a)에는 종래기술에 따른 2패스 레이저 용접 장치의 구성이 도시되어 있고, 도 4의 (b)에는 겹침부의 단면도가 도시되어 있으며, 도 4의 (c)에는 레이저 도 4의 (d)에는 레이저 용접된 겹침부의 단면도가 도시되어 있다.

종래기술에 따른 2패스 레이저 용접 장치는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 첫번째 패스 용접시 레이저 고정빔을 용접이 아닌 겹침부의 도금층을 제거하는 것으로 목적으로 하여, 초점거리보다 먼 거리에서 조사한다.

레이저 빔은 초점위치가 정위치이면 레이저 밀도가 전체 면적에서 작용하나, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 레이저 헤드(1)를 상판(2)과 하판(3)이 겹쳐진 용접 모재에 초점이 맺히는 정위치보다 상방으로 이동시켜 초점위치가 변경되면, 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이 중앙부에 가장 높은 에너지 밀도를 갖게 된다.

이와 같이, 초점위치가 변경된 첫번째 레이저빔으로 도금층을 제거하는 경우, 겹쳐진 도금강판 중에서 하판(3)의 두께가 얇으면, 입열이 점점 축적되어 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이 하판(3)에 영향을 줌에 따라, 하판(3)에 열 영향이 발생하여 하판(3)의 하면에 형성된 도금층까지 손상시키는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 첫번째 패스에서 초점위치가 변경된 레이저빔를 회전시켜 레이저 회전빔을 조사해서 겹침부의 도금층을 제거하고, 두번째 패스에서 초점위치가 정위치인 레이저빔을 조사하여 겹침부를 용접한다.

다음, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 구성을 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 구성도이고, 도 6은 도 5에 도시된 레이저 용접 장치의 첫번째 패스 용접시 도금강판의 상면과 단면을 예시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기(20), 레이저 발진기(20)에서 발진된 레이저빔을 겹치기 용접하고자 하는 용접 모재(11)에 조사하는 레이저빔 조사부(이하 '조사부'라 약칭함)(30) 및 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시키면서 조사해서 용접모재(11)의 겹침부에 형성된 도금층을 제거하는 첫번째 패스와, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하는 두번째 패스를 순차적으로 수행하도록, 레이저 발진기(20) 및 조사부(30)의 구동을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.

조사부(30)는 레이저 발진기(20)와 광학 케이블(21)을 통해 연결되고, 광학 케이블(21)을 통해 조사부(30)로 전달된 레이저빔은 조사부(30)의 동작에 의해 이동 및 회전 조사되어 레이저 회전빔으로 전환될 수 있다.

예를 들어, 조사부(30)는 광학 케이블(21)을 통해 전달되는 레이저빔이 퍼지지 않도록 평행광을 형성하는 평행광 렌즈(collimator lens)(31), 평행광 형태의 레이저빔을 집광해서 레이저빔의 크기를 축소하는 집광 렌즈(condenser lens)(32) 및 용접 방향을 따라 이동하면서 집광된 레이저빔을 회전시켜 레이저 회전빔을 형성하도록 이동 및 회전 가능하게 마련되는 회전렌즈(33)를 포함할 수 있다.

이를 위해, 조사부(30)는 용접로봇(도면 미도시) 등에 마련된 이동모듈에 설치되거나 작업자의 수동 조작에 의해 용접 방향을 따라 이동 가능하게 마련되고, 회전 렌즈(33)는 회전 렌즈(33)를 회전시키는 구동모듈(도면 미도시)에 의해 회전 렌즈(33)의 중심점을 중심으로 전후 좌우 방향 등 다양한 방향 및 각도로 회전 가능하게 마련될 수 있다.

제어부(40)는 레이저 발진기(20)와 조사부(30), 상기 용접로봇 등의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러로서, 내부의 메모리에 저장된 프로그램을 실행시켜 용접 방향을 따라 이동시키면서 레이저 회전빔 또는 레이저 고정빔을 조사하여 겹쳐진 도금강판의 도금을 제거하고, 겹치기 용접에 의한 비드(12)를 형성하도록 제어할 수 있다.

여기서, 레이저 발진기(20)는 제어부(40)의 제어신호에 따라 연속파(Continue Wave) 형태의 레이저빔을 발진하고, 회전 렌즈(33)는 상기 구동모듈의 구동을 제어하는 제어부(40)의 제어신호에 포함된 설정주파수에 따라 회전 각도, 회전 반경 등이 가변될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이저 발진기(20)에서 펄스파(Pulse Wave) 형태의 레이저빔을 발진하고, 발진된 펄스파 형태의 레이저빔을 회전시켜 중첩되게 조사하여 용접 모재(11)를 용접하도록 변경될 수 있다.

도 6의 (a)와 (b)에는 각각 첫번째 패스에서 초점위치를 정위치보다 상방으로 이동시켜 초점위치가 변경된 레이저 회전빔이 조사되는 용접모재(11)의 상면도와 단면도가 예시되어 있다.

도 6의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 첫번째 패스에서 레이저 빔은 제어부(40)의 제어 신호에 따른 회전렌즈(33)의 회전 동작에 의해 회전 조사된다. 따라서 첫번째 패스의 레이저 빔을 '레이저 회전빔'이라 한다.

반면, 두번째 패스의 레이저 빔은 회전하지 않고 고정된 상태에서 용접 방향을 따라 이동하면서 조사된다. 따라서 두번째 패스의 레이저 빔을 '레이저 고정빔'이라 한다.

첫번째 패스의 레이저 회전빔은 용접모재(11), 즉 서로 겹쳐진 상판(13)과 하판(14)이 서로 겹쳐진 겹침부의 도금층을 제거하는 것을 목적으로 한다.

여기서, 레이저 회전빔은 원 형상뿐만 아니라, 타원, 용접 방향과 직교하는 직선, 숫자 8이나 무한대 기호, 다각 형상 등 다양한 형상으로 회전할 수 있다.

이와 같이 회전 조사되는 레이저 회전빔은 도 6의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 중심부가 가장 높은 레이저 빔의 열을 주변으로 분산시켜 주는 기능을 한다.

예를 들어, 제어부(40)는 약 300㎐의 설정주파수를 갖는 제어신호를 발생하고, 레이저 발진기(20)에서 조사된 레이저 빔은 상기 제어신호의 설정주파수에 따른 회전렌즈(33)의 회전에 의해 레이저 회전빔으로 조사될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 겹치기 도금강판의 도금층을 제거하는 첫번째 패스에서 레이저 회전빔을 조사하여 레이저 빔의 열을 주변으로 분산시킬 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 서로 겹쳐진 용접모재, 즉 상판과 하판에 전달되는 열을 주변으로 분산시킴에 따라, 하판의 하면에 열로 인한 영향을 차단하여 하판 하면의 손상을 방지할 수 있다.

다음, 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 용접 방법을 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 용접 방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 용접 장치의 용접 방법은 도 7에 도시된 바와 같이, (a) 레이저 발진기(20)에서 레이저빔을 발진하는 단계(S10), (b) 조사부(30)에서 광학 케이블(21)을 통해 전달되는 레이저빔을 틈이 없는 겹치기 용접하고자 하는 용접모재(11)에 조사하고, 제어부(40)에서 용접 모재(11)에 초점위치가 변경된 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동시키면서 회전시켜(S12) 레이저 회전빔을 조사하여 겹침부의 도금층을 제거하도록 레이저빔 조사부(30)의 구동을 제어하는 단계(S14) 및 (c) 제어부(40)에서 용접 모재(11)에 초점위치가 정위치인 레이저 고정빔을 조사하고(S16), 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하도록 레이저빔 조사부(30)의 구동을 제어하는 단계(S18)를 포함한다.

여기서, S12단계와 S14단계는 첫번째 패스에 해당하고, S16단계와 S18단계는 두번째 패스에 해당한다.

첫번째 패스 용접시 초점위치는 용접 모재(11)의 상판(13)과 하판(14)이 겹쳐진 겹침부에 형성된 도금층에 열이 주변으로 분산될 수 있도록, 초점이 용접모재의 상면에 맺히는 정위치보다 상방으로 이동된 상태이고, 첫번째 패스 용접시 용접 속도는 두번째 패스 용접시 용접 속도에 비해 느리게 설정될 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 첫번째 패스 용접시 초점위치를 정위치보다 하방으로 이동시켜 겹침부의 도금층을 제거하도록 변경될 수도 있다.

다만, 초점위치를 정위치보다 하방으로 이동시키는 경우, 레이저빔의 열에 의한 조사부가 손상될 수 있기 때문에, 초점위치를 정위치보다 상방으로 이동시키는 것이 바람직한다.

이와 같이, 본 발명은 서로 겹쳐진 도금강판의 겹침부에 초점위치가 변경된 레이저 회전빔을 조사하는 첫번째 패스를 통해 겹침부의 도금층을 제거하고, 초점위치가 정위치인 레이저 고정빔을 조사하는 두번째 패스를 통해 겹침부를 용접할 수 있다.

예를 들어, 도 8은 용접 모재에 레이저 회전빔이 조사된 상태를 예시한 도면이고, 도 9는 도 8에 도시된 제1 내지 제4 용접부의 용접 상태를 검사한 결과를 예시한 도면이다.

도 9의 (a) 내지 (d)에는 상판(13)의 상면과 하면, 하판(14)의 상면과 하면에 형성된 제1 내지 제4 용접부(#1 내지 #4)의 용접 상태가 예시되어 있다.

첫번째 패스 용접시, 도 8 및 도 9의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 초점거리가 변경된 레이저 회전빔에 의해 상판(13)의 상면과 하면, 하판(14)의 상면에 마련된 제1 내지 제3 용접부(#1 내지 #3)에는 열이 분산되어 일정하게 분포되어 있는 것을 확인할 수 있다.

이로 인해, 하판(14)의 하면에 형성된 제4 용접부(#4)에는 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 레이저 회전빔에 의한 영향이 전혀 없는 것을 확인할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 서로 겹쳐진 용접모재의 틈이 없는 겹치기 레이저 용접시, 레이저 회전빔과 레이저 고정빔을 이용한 멀티패스 용접을 통해 하판의 하면에 형성된 도금층의 손상 없이 용접할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

즉, 상기의 실시 예에서는 아연도금강판의 겹치기 용접하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 용접모재의 융점보다 낮은 융점을 갖는 다양한 재질의 도금층이 형성된 도금강판의 틈이 없는 겹치기 레이저 용접에도 적용될 수 있다.

본 발명은 서로 겹쳐진 용접모재의 틈이 없는 겹치기 레이저 용접시, 레이저 회전빔과 레이저 고정빔을 이용한 멀티패스 용접을 통해 하판의 하면에 형성된 도금층의 손상 없이 용접하는 레이저 용접 장치 및 방법 기술에 적용된다.

10: 레이저 용접 장치
11: 용접모재 12: 비드
13: 상판 14: 하판
20: 레이저 발진기 21: 광학 케이블
30: 레이저빔 조사부 31: 평행광 렌즈
32: 집광 렌즈 33: 회전 렌즈
40: 제어부
#1 내지 #4: 제1 내지 제4 용접부

Claims (7)

1. 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기,
   상기 레이저 발진기에서 발진된 레이저빔을 틈이 없이 겹치기 용접하고자 하는 용접 모재에 조사하는 레이저빔 조사부 및
   상기 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시키면서 조사해서 용접모재의 겹침부에 형성된 도금층을 제거하는 첫번째 패스와, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하는 두번째 패스를 순차적으로 수행하도록, 상기 레이저 발진기 및 조사부의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 조사부는 상기 레이저 발진기로부터 광학 케이블을 통해 전달되는 레이저빔이 퍼지지 않도록 평행광을 형성하는 평행광 렌즈,
   평행광 형태의 레이저빔을 집광해서 레이저빔의 크기를 축소하는 집광 렌즈 및
   용접 방향을 따라 이동하면서 집광된 레이저빔을 회전시켜 레이저 회전빔을 형성하도록 이동 및 회전 가능하게 마련되는 회전렌즈를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 첫번째 패스에서 레이저빔을 이동 및 회전시켜 레이저 회전빔을 조사하도록, 상기 회전렌즈를 회전시키는 미리 설정된 설정주파수의 제어신호를 발생하며,
   상기 레이저 회전빔은 상기 회전렌즈의 회전 동작에 의해 원이나 타원, 용접 방향과 직교하는 직선, 숫자 8이나 무한대 기호, 다각 형상 중에서 하나의 형상으로 회전 조사되어 레이저빔의 열을 주변으로 분산시켜 서로 틈이 없이 겹쳐진 용접모재의 하면에 가해지는 열 영향을 방지하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 기재된 레이저 용접 장치를 이용한 레이저 용접 방법에 있어서,
   (a) 레이저 발진기에서 레이저빔을 발진하는 단계,
   (b) 레이저빔 조사부에서 광학 케이블을 통해 전달되는 상기 레이저빔을 틈이 없는 겹치기 용접하고자 하는 용접모재에 조사하고, 제어부에서 상기 용접 모재에 초점위치가 변경된 레이저빔을 용접 방향을 따라 이동 및 회전시켜 레이저 회전빔을 조사하여 겹침부의 도금층을 제거하도록 레이저빔 조사부의 구동을 제어하는 단계 및
   (c) 상기 제어부에서 상기 용접 모재에 초점위치가 정위치인 레이저 고정빔을 조사하고, 상기 용접 방향을 따라 이동시키면서 조사하여 겹치기 용접하도록 상기 레이저빔 조사부의 구동을 제어하는 단계를 포함하며,
   상기 (b)단계에서 상기 제어부는 상기 겹침부의 도금층을 제거하는 첫번째 패스에서 초점이 용접모재에 맺치는 정위치보다 상기 레이저빔 조사부를 상방으로 이동시켜 초점위치를 변경하도록 제어하고,
   상기 레이저빔을 이동 및 회전시켜 레이저 회전빔을 조사하도록, 상기 레이저빔을 회전시켜 레이저 회전빔을 형성하는 회전렌즈를 회전시키는 미리 설정된 설정주파수의 제어신호를 발생하며,
   상기 레이저 회전빔은 상기 회전렌즈의 회전 동작에 의해 원이나 타원, 용접 방향과 직교하는 직선, 숫자 8이나 무한대 기호, 다각 형상 중에서 하나의 형상으로 회전 조사되어 레이저빔의 열을 주변으로 분산시켜 서로 틈이 없이 겹쳐진 용접모재의 하면에 가해지는 열 영향을 방지하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 방법.
   
   
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