KR102261103B1 - A device that uses laser beams to weld opaque and permeable plastics without annealing - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일예와 관련된 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 용착시키는 플라스틱 용착 장치에 있어서, 상기 플라스틱 용착 장치는, 상기 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 밀착시키고, 상기 밀착된 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱에 레이저 빔을 조사하며, 상기 레이저 빔 중 적어도 일부가 상기 제 2 플라스틱을 투과하면서 제 1 흡수되고, 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 제 1 밀착영역에 나머지 빔이 제 2 흡수되도록 하며, 상기 제 1 흡수 및 제 2 흡수를 이용하여 상기 제 1 밀착 영역이 용착되도록 할 수 있다.In a plastic welding apparatus for welding an impermeable first plastic and a transparent second plastic without an annealing process using a laser beam according to an embodiment of the present invention, the plastic welding apparatus comprises: the first plastic and Adhering the transparent second plastic, irradiating a laser beam to the adhered first plastic and the second plastic, at least a portion of the laser beam is first absorbed while passing through the second plastic, the first plastic and The remaining beam may be second absorbed in the first adhesion region of the second plastic, and the first adhesion region may be welded using the first absorption and second absorption.

Description

레이저 빔을 이용하여 어닐링 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치 {A device that uses laser beams to weld opaque and permeable plastics without annealing}A device that uses laser beams to weld opaque and permeable plastics without annealing}

본 발명은 레이저 빔을 이용하여 어닐링 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은, 1400~3000 nm 파장대를 가지는 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for welding an opaque plastic and a transmissive plastic using a laser beam without an annealing process. Specifically, the present invention relates to an apparatus and method for welding an impermeable plastic and a transmissive plastic without an annealing process using a laser beam having a wavelength range of 1400 to 3000 nm.

일반적으로 열가소성 수지로 된 두 개의 부재를 접합하는 방식으로, 접합하고자 하는 상, 하부 부재 중 어느 한 부재에 접착제를 바르거나 초음파용착 또는 진동 용착 방식을 통해 접합하는 방식이 있다.In general, as a method of bonding two members made of a thermoplastic resin, there is a method of applying an adhesive to any one of the upper and lower members to be joined, or bonding through ultrasonic welding or vibration welding.

그러나 이러한 방식은 접착제의 사용에 따라 환경오염이 발생되고, 접합부분이 매끄럽지 않으며, 또한 접합강도가 일정하지 않아 기계적 외력이 가해졌을 때 제품 내부의 손상이 발생되었으며 무엇보다 수밀성의 문제가 야기되었다.However, this method causes environmental pollution according to the use of the adhesive, the joint is not smooth, and the joint strength is not constant, so damage to the inside of the product occurs when a mechanical external force is applied, and above all, the problem of water tightness was caused.

이러한 문제점에 의거하여, 국부적으로 열을 전도함과 동시에 비접촉식으로 구현하는 레이저 용착방법이 제안되었다.Based on this problem, a laser welding method that conducts heat locally and implements it in a non-contact manner has been proposed.

레이저 용착방법이란, 용착 대상물인 커버와 하우징을 밀착시킨 상태에서 투과성 커버와 하우징의 테두리 부분을 레이저를 이용하여 용착결합하는 것으로서, 커버를 투과한 레이저가 하우징의 표면에서 흡수되고, 흡수된 레이저가 커버와 하우징의 경계면에서 하우징을 가열하여 용융시킴으로써 하우징을 커버에 용착결합하는 방법이다. In the laser welding method, the edge of the transparent cover and the housing are welded together using a laser while the cover and the housing, which are the welding objects, are in close contact with each other, the laser passing through the cover is absorbed on the surface of the housing, and the absorbed laser is A method of welding the housing to the cover by heating and melting the housing at the interface between the cover and the housing.

그런데 레이저 용착이 가능하기 위하여, 상부부재와 하부부재는 동종 재질로 되어야 한다. 만약 이종 재질의 부재를 레이저를 이용하여 용착하고자 할 경우, 재질에 따른 온도특성이 달라 용착이 완전히 이루어지지 않게 되었다. However, in order to enable laser welding, the upper and lower members must be made of the same material. If a member of a different material is to be welded using a laser, the temperature characteristics are different depending on the material, so that the welding is not performed completely.

즉, 일반적인 레이저 용착방식으로는, 이종 재질로 된 자동차램프, 즉 PC 및 PMMA 재질로 된 투과성 커버와, 자동차 본체에 고정되는 것으로서 PP, PET 또는 ABS 재질로 비투과성 하우징을 상호 용착하기가 현실적으로 가능하지 않았다라는 문제점이 있었다.That is, with the general laser welding method, it is realistically possible to mutually weld a car lamp made of different materials, that is, a transparent cover made of PC and PMMA materials, and a non-permeable housing made of PP, PET or ABS material as it is fixed to the car body. There was a problem that it didn't.

또한, 상기한 레이저 용착방법에 있어서, 레이저가 커버를 투과한 후 하우징의 표면에서 흡수되기 때문에 하우징의 표면은 온도가 충분히 상승하여 용융되지만, 커버는 레이저가 투과되기 때문에 온도가 상승하지 않는다.Further, in the laser welding method described above, since the laser is absorbed from the surface of the housing after penetrating the cover, the temperature of the surface of the housing rises sufficiently and melts, but the temperature does not increase because the laser is transmitted through the cover.

따라서 커버의 온도는 하우징에 비하여 상당히 낮아 큰 온도차가 발생하고, 이러한 온도차는 하우징과 커버 사이의 용착을 견고하지 않게 함과 동시에 용착품질을 균일하지 않게 한다. 따라서 자동차가 주행중에 인가되는 진동에 의하여 커버가 하우징의 표면으로부터 부분적으로 분리되는 현상이 종종 발생되었다. Therefore, the temperature of the cover is considerably lower than that of the housing, and a large temperature difference occurs, and this temperature difference makes the welding between the housing and the cover not solid and at the same time, the welding quality is not uniform. Accordingly, a phenomenon in which the cover is partially separated from the surface of the housing by vibration applied while the vehicle is running often occurs.

이 경우 비나 눈 또는 외부 습기가 커버와 하우징의 분리된 틈새로 침투되어 자동차 램프 내에서 이슬이 맺히게 되고, 이러한 이슬은 램프의 전극에 부식을 일으켜 램프 수명이 짧아지게 하는 원인이 되었다.In this case, rain, snow, or external moisture penetrated through the gap between the cover and the housing to form dew in the automobile lamp, and this dew corroded the electrode of the lamp and shortened the lamp life.

이러한 큰 온도차에 따른 문제를 해소하면서, 용착품질을 균일하게 하기 위해, 어닐링(annealing) 과정을 적용할 수 있다.While solving the problem caused by such a large temperature difference, an annealing process may be applied to make the welding quality uniform.

어닐링 과정은 열처리를 하여 경화시킨 합금을 고온에서 장시간 가열하여 실온까지 서서히 식혀 연하게 하는 처리법으로, 상변화가 온도의 오르내림에 따라 일어나는 재료에서는 충분한 시간에 걸쳐서 서서히 냉각시킴으로써 안정된 평형상태로 하는 과정을 말한다.The annealing process is a treatment method in which an alloy hardened by heat treatment is heated at a high temperature for a long time and then cooled to room temperature gradually to soften it. In a material whose phase change occurs as the temperature rises or falls, it is cooled slowly over a sufficient time to achieve a stable equilibrium state. say

그러나 이러한 어닐링 과정을 적용하게 되면, 용착 전체 과정에 있어 단락공정 부분이 발생하고, 제조비용이 현저하게 높아진다는 큰 문제점이 있다.However, when such an annealing process is applied, there is a big problem that a short circuit part occurs in the entire welding process, and the manufacturing cost is significantly increased.

따라서 레이저빔을 기초로, 상부의 투명 재질을 용융시키면서 하부의 자재를 함께 용융하여 용착함으로써, annealing 공정 없이 고품질의 용착을 가능하도록 하는 기술에 대한 니즈가 높아지고 있다.Therefore, there is a growing need for a technology that enables high-quality welding without annealing process by melting and welding the lower material together while melting the upper transparent material based on the laser beam.

(1) 미국 특허출원번호 제12/382633호(1) US Patent Application No. 12/382633 (2) 미국 특허출원번호 제12/551837 호(2) US Patent Application No. 12/551837 (3) 일본 특허출원번호 제2016-052587호(3) Japanese Patent Application No. 2016-052587

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용한 용착 장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in order to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a welding apparatus using a laser and a method for controlling the same to a user.

구체적으로 본 발명은, 1400~3000 nm 파장대를 가지는 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치 및 방법을 사용자에게 제공하는데 그 목적이 있다. Specifically, an object of the present invention is to provide a user with an apparatus and method for welding an impermeable plastic and a transmissive plastic without an annealing process using a laser beam having a wavelength range of 1400 to 3000 nm.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 용착시키는 플라스틱 용착 장치에 있어서, 상기 플라스틱 용착 장치는, 상기 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 밀착시키고, 상기 밀착된 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱에 레이저 빔을 조사하며, 상기 레이저 빔 중 적어도 일부가 상기 제 2 플라스틱을 투과하면서 제 1 흡수되고, 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 제 1 밀착영역에 나머지 빔이 제 2 흡수되도록 하며, 상기 제 1 흡수 및 제 2 흡수를 이용하여 상기 제 1 밀착 영역이 용착되도록 하고, 상기 레이저 빔은 1400~3000 nm 파장대를 가지고, 상기 제 2 플라스틱을 투과한 레이저 빔 중 적어도 일부는 제 2 플라스틱의 적어도 일부에 구비된 반사면에 반사되고, 상기 반사된 레이저 빔이 상기 제 1 밀착영역과 다른 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 제 2 밀착영역으로 흡수되며, 상기 제 1 밀착 영역 및 제 2 밀착영역이 함께 용착되고, 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱 중 적어도 일부가 굴곡진 파트(part)가 존재하는 경우, 상기 플라스틱 용착 장치는, 상기 제 1 플라스틱과 상기 제 2 플라스틱을 밀착시키기 이전에, 상기 굴곡진 파트에 대한 제 1 정보를 수집하고, 상기 레이저 빔은 상기 제 1 정보에 따라 상기 조사되는 레이저 빔의 초점거리, 출력값, 속도 및 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱과의 이격거리 중 적어도 하나를 조정하며, 상기 제 1 정보는 상기 굴곡진 파트에 대한 길이, 높이변화 및 형상 정보를 포함하고, 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 적어도 일부에, 상기 레이저 빔이 유입되는 임계각을 초과하는 각도를 갖는 단차로 형성된 중간면이 형성됨으로써, 상기 제 1 밀착영역 이외의 다른 영역으로는 상기 레이저 빔이 유입되는 것이 방지되며, 상기 플라스틱 용착 장치는, 상기 밀착된 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱에 레이저 빔을 조사하기 이전에, 상기 밀착된 제 1 플라스틱과 제 2 플라스틱을 지그(jig)를 이용하여 추가 밀착시키고, 상기 지그는 투명이며, 상기 제 1 밀착 영역 중 상기 레이저 빔의 입사각이 미리 설정된 수치 이하이거나 입사되는 에너지 밀도가 높아지는 영역에서는 상기 레이저 빔의 출력을 높일 수 있다.In a plastic welding apparatus for welding an impermeable first plastic and a transparent second plastic without an annealing process using a laser beam related to an example of the present invention for realizing the above object, the plastic welding apparatus of the first plastic and the transmissive second plastic, irradiating a laser beam to the adhered first plastic and the second plastic, and first absorption while at least a part of the laser beam penetrates the second plastic and the remaining beam is second absorbed in the first adhesion region of the first plastic and the second plastic, and the first adhesion region is welded using the first absorption and second absorption, and the laser beam is having a wavelength range of 1400 to 3000 nm, at least a portion of the laser beam passing through the second plastic is reflected on a reflective surface provided in at least a portion of the second plastic, and the reflected laser beam is different from the first adhesion region Absorbed into the second adhesion region of the first plastic and the second plastic, the first adhesion region and the second adhesion region are welded together, and at least a part of the first plastic and the second plastic is bent If present, the plastic welding device collects first information about the curved part before the first plastic and the second plastic are brought into close contact, and the laser beam is irradiated according to the first information Adjusts at least one of a focal length, an output value, a speed, and a separation distance between the first plastic and the second plastic of the laser beam, and the first information includes length, height change, and shape information for the curved part. and an intermediate surface formed with a step having an angle exceeding a critical angle through which the laser beam is introduced is formed on at least a portion of the first plastic and the second plastic, so that the laser beam is formed in an area other than the first adhesion area. The beam is prevented from entering, and the plastic welding Chi, before irradiating the laser beam to the first and second plastics in close contact, the first plastic and the second plastic in close contact are further brought into close contact using a jig, the jig is transparent, and the The output of the laser beam may be increased in a region in which the incident angle of the laser beam is equal to or less than a preset value or the incident energy density is increased among the first adhesion regions.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용한 용착 장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and it is possible to provide a welding apparatus using a laser and a method for controlling the same to a user.

구체적으로 본 발명은, 1400~3000 nm 파장대를 가지는 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치 및 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention can provide a user with an apparatus and method for welding an impermeable plastic and a transmissive plastic without an annealing process using a laser beam having a wavelength range of 1400 to 3000 nm.

본 발명에 따르면, 어닐링 과정의 적용을 생략함으로써, 용착 전체 과정에 있어 단락공정 부분을 없애고, 제조비용을 현저하게 낮출 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, by omitting the application of the annealing process, there is an effect that the short-circuit process part in the entire welding process can be eliminated, and the manufacturing cost can be significantly lowered.

본 발명에 따른 레이저 용착은 저비용 고효율로 플라스틱 접합이 가능하고, 비접촉식 용착 방법으로써 진동, 충격, 열에 의한 제품의 외관 변형이 없으며, 버(Burr) 또는 보푸라기(Fluff)가 발생하지 않아 접합 품질이 뛰어나고, 2D, 3D 형상의 제품에도 적용 가능하여 크기나 형상에 구애 받지 않으며, 자동화가 용이하고, 시스템의 안정성을 제공할 수 있다.Laser welding according to the present invention enables plastic bonding at low cost and high efficiency, and as a non-contact welding method, there is no external deformation of the product due to vibration, shock, or heat, and the bonding quality is excellent because no burrs or fluff occur. , 2D, 3D shape products can be applied, regardless of size or shape, easy to automate, and can provide system stability.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 플라스틱의 용착에 이용될 수 있는 접착제 이용 용착 방식, 진동 이용 용착 방식 및 초음파 이용 용착 방식의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 레이저 용착 공정 모식도의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 레이저를 이용한 용착 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명이 제안하는 레이저를 이용한 용착 장치의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명과 관련하여, 투과성 커버를 예열시키기 위한 파장대의 레이저빔과 투과성 커버와 비투과성 하우징 사이의 용착경계면을 융용시키는 다른 파장대의 레이저빔을 사용하는 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명과 관련하여, 적외선 파장대를 가지는 레이저빔을 투과성 커버의 가장자리를 통하여, 밀착된 하우징의 밀착영역 측으로 조사함으로써, 투과성 커버의 투과영역을 예열시키고, 밀착영역을 용융시키는 일례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명과 관련하여, 자동차 램프에 대한 레이저 용착에 있어 바람직한 조건 값들을 정리한 표를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 반사면을 내부에 두어 원하는 영역의 용착을 수행하는 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련하여, 하나의 레이저 소스를 기초로, 굴곡진 객체의 기준점으로부터의 높이 정보를 이용하여 초점거리, 출력값 등을 조절하는 일례를 도시한 것이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명과 관련하여, 불투명 플라스틱에 접촉하는 투명 플라스틱 하면을 지그에 수직하는 각도를 갖도록 용착면을 형성하는 일례를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명과 관련하여, 용착면과 투과부 사이에 중간면을 형성하고, 레이저에 대해 임계각을 초과하는 각도가 되도록 형성하여, 내부로의 레이저 유입을 방지하는 일례를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명과 관련하여, 누르는 지그를 투명으로 적용하고, 레이저가 지그를 통과하여 도달하도록 함으로써, 밀착 정도를 높이는 일례를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명과 관련하여, 하우징에서 돌출된 용착기부가 용착되는 수지커버에 형성된 안착부에 삽입 결함됨으로써, 별도의 지그없이 밀착된 상태를 유지하는 일례를 도시한 것이다.
도 14a 내지 도 14d는 본 발명과 관련된 레이저 용착 시장을 설명하기 위한 그래프를 도시한 것이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in those drawings It should not be interpreted as being limited.
1 shows an example of a welding method using an adhesive, a welding method using vibration, and a welding method using an ultrasonic wave that can be used for welding plastics.
2 shows an example of a schematic diagram of a laser welding process in relation to the present invention.
3 is a view for explaining a welding method using a laser in relation to the present invention.
4 shows an example of a block diagram of a welding apparatus using a laser proposed by the present invention.
5 shows an example of using a laser beam of a wavelength band for preheating the transmissive cover and a laser beam of another wavelength band for melting the welding interface between the transmissive cover and the non-transmissive housing in relation to the present invention.
6 shows an example of preheating the transmission area of the transparent cover and melting the contact area by irradiating a laser beam having an infrared wavelength band toward the contact area of the housing in close contact with the edge of the transparent cover in relation to the present invention. did it
7 shows a table summarizing desirable condition values in laser welding for automobile lamps in relation to the present invention.
8 illustrates an example of performing welding of a desired area by placing a reflective surface therein in relation to the present invention.
9 illustrates an example of adjusting a focal length, an output value, etc. using height information from a reference point of a curved object based on one laser source in relation to the present invention.
10A and 10B show an example of forming a welding surface to have an angle perpendicular to the jig on the lower surface of the transparent plastic in contact with the opaque plastic in relation to the present invention.
11 illustrates an example of preventing the laser from entering the interior by forming an intermediate surface between the welding surface and the transmission part in relation to the present invention, and forming an angle exceeding the critical angle with respect to the laser.
12 shows an example of increasing the degree of adhesion by applying the pressing jig as transparent in relation to the present invention, and allowing the laser to reach through the jig.
13 shows an example of maintaining a state in close contact without a separate jig by inserting a defect in the seating part formed on the resin cover to which the welding machine part protruding from the housing is welded, in relation to the present invention.
14A to 14D show graphs for explaining the laser welding market related to the present invention.

플라스틱의 용착에 이용되는 종래의 기술Conventional Techniques Used for Welding of Plastics

도 1은 플라스틱의 용착에 이용될 수 있는 접착제 이용 용착 방식, 진동 이용 용착 방식 및 초음파 이용 용착 방식의 일례를 도시한 것이다.1 illustrates an example of a welding method using an adhesive, a welding method using vibration, and a welding method using an ultrasonic wave that can be used for welding plastics.

도 1의 (a)에 도시된 접착제 방식은, 접합된 이음새의 부품들을 연결할 제 3의 소재인 접착제가 필요하다.The adhesive method shown in FIG. 1 (a) requires an adhesive, which is a third material to connect the parts of the joined seam.

접착제 방식은, 소재에 영구적으로 결합시키는 매우 효율적인 결합 방법으로, 가시광선/자외선 경화 접착제가 많이 쓰이고 있다.The adhesive method is a very efficient bonding method that permanently  bonds to the material, and a visible light/ultraviolet ray curing adhesive is widely used.

도 1의 (b)에 도시된 진동 용착 방식은, 주파수와 진폭에 의해 좌우 진동마찰, 가압하면서 플라스틱 용융을 확산하는 방식이다.The vibration welding method shown in Fig. 1 (b) is a method of spreading the plastic melting while rubbing and pressing left and right by frequency and amplitude.

진동 용착 방식은. 내압 및 고강도를 요하는 플라스틱 제품에 주로 사용되고, 결정성 수지의 용착 및 엔지니어링 플라스틱을 주로 사용하고 있다.Vibration welding method. It is mainly used for plastic products that require pressure resistance and high strength, and is mainly used for welding of crystalline resins and engineering plastics.

또한, 도 1의 (c)에 도시된 초음파 용착 방식은, 마찰 및 진동 에너지의 열 변환을 기반으로 한다.In addition, the ultrasonic welding method shown in FIG. 1C is based on thermal conversion of friction and vibration energy.

초음파 용착 방식은, 고주파수 진동이 압력과 함께 접합될 부품으로 전달한다.In ultrasonic welding, high-frequency vibrations are transmitted along with pressure to the parts to be joined.

초음파 용착 방식은 마찰열로 인한 미세 용융은 진동 경계면에서 발생하게 된다.In the ultrasonic welding method, micro-melting due to frictional heat occurs at the vibrating interface.

그러나 이러한 접착제 이용 용착 방식, 진동 이용 용착 방식 및 초음파 이용 용착 방식은, 환경오염을 발생시키고, 접합부분이 매끄럽지 않으며, 강도가 일정하지 않고, 수밀성과 관련된 문제 등이 빈번하게 발생되고 있다.However, the welding method using the adhesive, the welding method using vibration, and the welding method using ultrasonic waves cause environmental pollution, the joint portion is not smooth, the strength is not constant, and problems related to water tightness are frequently generated.

따라서 본 명세서에서는, 국부적으로 열을 전도함과 동시에 비접촉식으로 구현하는 레이저 용착방식을 제안 및 적용한다.Therefore, in the present specification, a laser welding method that locally conducts heat and implements a non-contact method is proposed and applied.

레이저 용착 기술laser welding technology

용착(Welding)은 서로 분리된 재료를 열, 압력 또는 열과 압력을 동시에 가해서 접합하는 기술을 의미하며, 각종 전자부품에서 대형 항공기, 유조선, 발전시설 등에 이르기까지 1차 가공 상태의 재료로부터 높은 부가가치를 창출하는 제품의 제조, 수리, 보수에까지 필수적으로 요구된다.Welding refers to the technology of joining separated materials by applying heat, pressure, or heat and pressure at the same time. It is essential for manufacturing, repair, and maintenance of the product to be created.

특히, 레이저에서 발생하는 빛을 이용한 레이저 용착은 렌즈를 통해 집중시킨 열 에너지를 이용한 용착 방법으로, 레이저 발생장치의 고출력화, 고품질화, 고효율화, 고휘도화 등에 힘입어 고장력강, 알루미늄합금, 스테인리스강, 플라스틱 등 여러 종류의 재료를 용착하는데 적용되고 있다. In particular, laser welding using light generated from a laser is a welding method using thermal energy concentrated through a lens. High-strength steel, aluminum alloy, stainless steel, plastic, etc., thanks to high output, high quality, high efficiency, and high luminance of the laser generator. It is applied to welding various kinds of materials.

도 2는 본 발명과 관련하여, 레이저 용착 공정 모식도의 일례를 도시한 것이다.2 shows an example of a schematic diagram of a laser welding process in relation to the present invention.

도 2를 참조하면, 레이저 투과용 소재와 흡수용 소재(투과체/흡수체)를 공압(Clamping force)하에 고정시킨 뒤, ① 레이저가 조사되고 레이저 빔이 레이저 투과체를 통과하고, ② 흡수체에 도달하고 흡수되어 열에너지로 전환되며, ③ 전환된 열에너지는 흡수체를 용융시키고 열을 전달에 의해 투과체와의 용융풀을 형성하여 최종적으로 접합이 이루어지는 과정을 거치게 된다.Referring to FIG. 2 , after fixing the laser transmission material and the absorption material (transmitting body/absorber) under a clamping force, ① laser is irradiated and the laser beam passes through the laser transmitting body, and ② reaches the absorber. It is absorbed and converted into thermal energy. ③ The converted thermal energy melts the absorber and forms a molten pool with the permeate by transferring heat, and finally bonding is performed.

또한, 도 3은 본 발명과 관련하여, 레이저를 이용한 용착 방법을 설명하는 도면이다.3 is a view for explaining a welding method using a laser in relation to the present invention.

도 3을 참조하면, 레이저의 출력 방향 및 초점의 조정은, 가공 정밀도를 높이기 위해 중요한 요소가 된다.Referring to FIG. 3 , adjustment of the output direction and focus of the laser is an important factor in order to increase processing precision.

즉, 레이저 출력되면, 빔 익스팬더(beam expander)로 확장되고, 확장된 레이저가 반사 거울 통해 방향이 조절되며, 초점 렌즈를 통해서 집중되어 피가공물에 조사된다.That is, when the laser is output, it is expanded by a beam expander, the direction of the expanded laser is adjusted through a reflective mirror, and is focused through a focus lens and irradiated to the workpiece.

이러한, 레이저를 이용한 용착은 상호 용접되는 상부부재와 하부부재를 밀착한 후, 밀착된 부재의 테두리 부분을 레이저를 이용하여 용착하게 되는데, 이때, 상부부재는 레이저광이 투과되는 재질이고, 하부부재는 레이저광이 흡수되어 발열되는 재질일 수 있다.In such welding using a laser, the upper member and the lower member to be welded are brought into close contact, and then the edge portion of the closely adhered member is welded using a laser. At this time, the upper member is a material through which laser light is transmitted, and the lower member may be a material that generates heat by absorbing laser light.

이때, 레이저광은 상부부재를 통과한 후 하부부재에 흡수되면서 가열되고, 발생된 열이 상부부재로 전달되면서 상호 열용착 되어 용접된다.At this time, after passing through the upper member, the laser beam is heated while being absorbed by the lower member, and the generated heat is transferred to the upper member, and the laser beam is thermally welded to each other.

레이저 용착 영향 인자로서, 레이저 용착을 컨트롤하기 위해서는 소재적 측면인 투과도, 재료의 상용성, 두께 등을 고려하고, 용착 공정 측면에서 레이저 출력, 조사 속도(Feedrate), 클램핑 압력 및 전용 지그유무, 레이저 파장, 빔 직경, 제품의 디자인 형상 등이 고려될 수 있다.As a factor affecting laser welding, in order to control laser welding, transmittance, compatibility of materials, thickness, etc., which are material aspects, are considered, and in terms of welding process, laser power, irradiation speed, clamping pressure, and presence of a dedicated jig, laser Wavelength, beam diameter, design shape of the product, and the like may be considered.

용착 공정 측면과 관련하여, 레이저 빔의 직경 및 파장, 출력, 조사 속도 및 횟수는 제품의 용착 품질에 큰 영향을 미치기 때문에 사용되는 레이저를 확인할 필요가 있으며, 용착부의 크기와 두께에 따라 위의 변수는 결정된다.Regarding the welding process aspect, it is necessary to check the laser used because the diameter and wavelength, power, irradiation speed and frequency of the laser beam have a great influence on the welding quality of the product, and the above variables according to the size and thickness of the welding part is decided

또한, 흡수체의 발열에 의해 외관에 변형 및 Burning이 없게 최적화하는 작업(DOE: Design Of Energy) 작업은 필수적이고, 또한 사용되는 Clamp, 즉 Jig의 압력도 마찬가지로 중요하다.In addition, the work (DOE: Design Of Energy) work to optimize the appearance so that there is no deformation and burning due to the heat of the absorber is essential, and the pressure of the clamp, that is, the jig used is equally important.

플라스틱 소재를 레이저로 용착하는 기술과 관련하여, 플라스틱 접합은 실제 제품으로 양산하기 위해 다양한 요건을 필요로 한다.With respect to the technology of welding plastic materials with a laser, plastic bonding requires various requirements for mass production into actual products.

대량 공업 생산에서 효율적으로 제작이 가능하여야 하며 비용 측면에서도 기존의 Bolting 공정에서보다 단순화가 필요하며, 이러한 접합 기술의 종류로는 레이저 용착을 비롯하여 회전 용착, 진동 용착, 초음파/고음파 용착 등이 있고, 레이저 용착은 일반적으로 플라스틱 용착 시 발생하는 어려움을 해결할 수 있는 최적의 방안으로 제시되고 있다. It should be possible to manufacture efficiently in mass industrial production, and in terms of cost, it needs to be simplified compared to the existing bolting process. Types of these bonding technologies include laser welding, rotational welding, vibration welding, ultrasonic / high-sonic welding, etc. In general, laser welding is suggested as an optimal method to solve the difficulties encountered in plastic welding.

플라스틱 수지를 레이저로 용착하는 기술은 레이저 빔의 에너지가 한 부품의 플라스틱 수지를 투과하고 다른 부품이 수지에 흡수되는 성질을 이용한 것이며, 흡수된 레이저 에너지는 열 에너지로 변환되며 두 부품에 적당한 힘을 가해주면 서로 용착되는 원리로 적용된다.The technology of welding plastic resin with a laser utilizes the property that the energy of the laser beam penetrates one part of the plastic resin and the other part is absorbed by the resin, and the absorbed laser energy is converted into thermal energy and an appropriate force is applied to the two parts. When applied, the principle of welding is applied.

주 적용 분야로는, 자동차 램프 하우징, 체외(유리관 내) 진단 기구의 플라스틱 수지 용착, 미세유체 기기 등 초소형 튜브 접합을 들 수 있다.The main application fields include plastic resin welding of automotive lamp housings, in vitro (in-glass tube) diagnostic tools, and micro-tube bonding such as microfluidic devices.

레이저 용착은 저비용 고효율을 효과로 플라스틱 접합에 있어 이슈가 되고 있는데, 비접촉식 용착 방법으로써 진동, 충격, 열에 의한 제품의 외관 변형이 없고, 버(Burr) 또는 보푸라기(Fluff)가 발생하지 않아 접합 품질이 뛰어나다는 장점이 있다.Laser welding is becoming an issue in plastic bonding due to its low cost and high efficiency. As a non-contact welding method, there is no external deformation of the product due to vibration, shock, or heat, and the bonding quality is improved because there is no burr or fluff. It has the advantage of being excellent.

또한, 플라스틱 소재에 대한 레이저 용착은 2D, 3D 형상의 제품에도 적용 가능하여 크기나 형상에 구애받지 않고, 자동화가 용이하며, 시스템의 안정성이 뛰어날 수 있다.In addition, laser welding on plastic materials can be applied to 2D and 3D shaped products, so it is not limited by size or shape, and can be easily automated and have excellent system stability.

레이저를 이용한 용착 장치Welding device using laser

이하에서는 본 발명이 제안하는 레이저를 이용한 용착 장치의 구체적인 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration of a welding apparatus using a laser proposed by the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4는 본 발명이 제안하는 레이저를 이용한 용착 장치의 블록구성도의 일례를 도시한 것이다.4 shows an example of a block diagram of a welding apparatus using a laser proposed by the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명이 제안하는 레이저를 이용한 용착 장치(1)는 레이저 방출부(10), 확장부(20), 미러부(30), 렌즈부(40), 모터부(50), 제어부(60), 압착부(80), 전원공급부(91), 통신부(92), 사용자 입력부(93), 메모리(94), 인터페이스부(95) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the welding apparatus 1 using a laser proposed by the present invention includes a laser emitting unit 10 , an extension unit 20 , a mirror unit 30 , a lens unit 40 , and a motor unit 50 . , a control unit 60 , a compression unit 80 , a power supply unit 91 , a communication unit 92 , a user input unit 93 , a memory 94 , an interface unit 95 , and the like.

먼저, 레이저 방출부(10)는 레이저를 방출하는 기능을 제공한다.First, the laser emitting unit 10 provides a function of emitting a laser.

레이저 방출부(10)는 예시적으로 수평축으로 설치되어 레이저를 방출할 수 있으며, 이와는 달리 수직축으로 설치될 수도 있다.The laser emitting unit 10 may be exemplarily installed on a horizontal axis to emit a laser, or alternatively, may be installed on a vertical axis.

다음으로, 확장부(20)는 레이저 방출부(10)에서 출력된 레이저의 직경을 확장하는 기능을 제공하고, 미러부(30)는 확장부(20)에서 확장된 레이저의 방향을 조절하여 정렬도를 조정하는 기능을 제공한다.Next, the extension part 20 provides a function of expanding the diameter of the laser output from the laser emitting part 10 , and the mirror part 30 adjusts the direction of the laser extended from the extension part 20 to align. Provides the ability to adjust the degree.

레이저 방출부(10)에서 수평 방향으로 방출된 레이저는 미러부(30)에 의해 수직 방향으로 방향 전환되어 확장부(20)를 통과하게 된다. The laser emitted in the horizontal direction from the laser emitting unit 10 is converted to the vertical direction by the mirror unit 30 and passes through the extension unit 20 .

이때, 확장부(20)에 의해 레이저의 직경이 확장되는 비율에 따라 피가공물에 조사되는 레이저의 단면적이 변화하게 된다. At this time, the cross-sectional area of the laser irradiated to the workpiece is changed according to the rate at which the diameter of the laser is expanded by the extension 20 .

확장부(20)는 렌즈와 프리즘 및 확대된 레이저를 평행 광선속으로 만들어주는 콜리메이터(collimator)를 포함하여 이루어질 수 있다.The extension 20 may include a lens, a prism, and a collimator for making the enlarged laser into a parallel beam of light.

한편, 레이저를 이용한 용착 장치(1)는 레이저 방출부(10)에서 방출되는 레이저의 방향 전환이 필요한 위치에 다수의 미러부(30)를 배치할 수 있는데, 미러부(30)에 의해서 방향 전환되는 레이저는 결국 처음 레이저 방출부(10)에서 방출되는 레이저 축과 평행한 상태가 될 수 있다.On the other hand, in the welding apparatus 1 using a laser, a plurality of mirror units 30 may be disposed at a position where a direction change of the laser emitted from the laser emitting unit 10 is required, and the direction is changed by the mirror unit 30 . The resulting laser may be in a state parallel to the laser axis emitted from the first laser emitting unit 10 .

미러부(30)는 레이저가 피가공물에 수직 방향으로 조사될 수 있도록 레이저를 방향 전환 시키기 위해 설치될 수 있다.The mirror unit 30 may be installed to change the direction of the laser so that the laser can be irradiated in the vertical direction to the workpiece.

또한, 렌즈부(40)는 레이저 방출부(10)를 통해 유입된 레이저를 집광하여 초점을 형성하는 기능을 제공한다.In addition, the lens unit 40 provides a function of condensing the laser introduced through the laser emitting unit 10 to form a focus.

렌즈부(40)는 확장된 레이저를 다시 집광하여 초점을 형성하는데, 미러부(30)의 하방에 설치될 수 있다. The lens unit 40 condenses the expanded laser again to form a focal point, and may be installed below the mirror unit 30 .

렌즈부(00)는 렌즈의 위치를 상방 또는 하방으로 조정하여 초점을 조정하게 되는데, 이를 위해 모터부(50) 등을 이용할 수 있다.The lens unit 00 adjusts the focus by adjusting the position of the lens upward or downward. For this purpose, the motor unit 50 or the like may be used.

또한, 모터부(50)는 미러부(30)와 렌즈부(40)의 위치를 변경하는데 이용된다.In addition, the motor unit 50 is used to change the positions of the mirror unit 30 and the lens unit 40 .

또한, 제어부(60)는 레이저 방출부(10), 확장부(20), 미러부(30), 렌즈부(40), 모터부(50), 압착부(80), 전원공급부(91), 통신부(92), 사용자 입력부(93), 메모리(94), 인터페이스부(95) 등의 전반적인 동작을 제어한다. In addition, the control unit 60 includes a laser emitting unit 10 , an extension unit 20 , a mirror unit 30 , a lens unit 40 , a motor unit 50 , a compression unit 80 , a power supply unit 91 , It controls overall operations of the communication unit 92 , the user input unit 93 , the memory 94 , and the interface unit 95 .

여기에 설명되는 제어부(60)는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.The control unit 60 described herein may be implemented in a computer-readable recording medium using, for example, software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. According to the hardware implementation, the embodiments described herein are ASICs (Application Specific Integrated Circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and other electrical units for performing functions.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 제어부(60)는 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. According to the software implementation, the control unit 60 may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. The software code may be implemented as a software application written in a suitable programming language.

또한, 압착부(80)는 지그(jig)라고도 호칭하고, 각종 부품을 가공할 때 사용하는 일종의 보조구로서, 복수의 객체를 용접하고자 하는 경우, 상기 복수의 객체들을 강제적으로 고정하는 기구를 말한다.In addition, the compression part 80 is also called a jig, and is a kind of auxiliary tool used when processing various parts. When a plurality of objects are to be welded, it refers to a mechanism for forcibly fixing the plurality of objects. .

지그(80)는 공작물을 부착 또는 공작물에 부착되어 가공부분의 위치를 정하고 동시에 가공을 안내하는 특수공구를 말하며, 최근에는 가공방법의 진보와 생산방법의 합리화에 의해 많은 지그 및 부착구를 사용하게 되었으며, 지그 안에 부착구를 포함하고 있다.The jig 80 refers to a special tool that attaches or attaches a work piece to the work piece to determine the position of the machining part and guide the machining at the same time. In recent years, many jigs and attachments are used due to the advancement of machining methods and rationalization of production methods. and includes an attachment hole in the jig.

또한, 전원공급부(91)는 제어부(60)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.In addition, the power supply unit 91 receives external power and internal power under the control of the control unit 60 to supply power necessary for the operation of each component.

또한, 통신부(92)는 레이저를 이용한 용착 장치(1)와 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. In addition, the communication unit 92 may include one or more modules that enable wireless communication between the welding apparatus 1 using a laser and a wireless communication system or between a device and a network in which the device is located.

통신부(92)는 근거리 통신 또는 무선 통신을 통해 통신할 수 있다.The communication unit 92 may communicate through short-range communication or wireless communication.

상기 근거리 통신은 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.The short-distance communication may use at least one of Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), and ZigBee technology.

또한, 무선 통신은 CDMA(code division multiple access), FDMA(frequency division multiple access), TDMA(time division multiple access), OFDMA(orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA(single carrier frequency division multiple access) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.In addition, wireless communication is CDMA (code division multiple access), FDMA (frequency division multiple access), TDMA (time division multiple access), OFDMA (orthogonal frequency division multiple access), SC-FDMA (single carrier frequency division multiple access) technology At least one of them can be used.

또한, 사용자 입력부(93)는 사용자가 레이저를 이용한 용착 장치(1)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. In addition, the user input unit 93 generates input data for the user to control the operation of the welding apparatus 1 using a laser.

여기서 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. Here, the user input unit 130 may include a keypad, a dome switch, a touch pad (static pressure/capacitance), a jog wheel, a jog switch, and the like.

또한, 메모리(94)는 제어부(60)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. In addition, the memory 94 may store a program for processing and control of the controller 60, and for temporary storage of input/output data (eg, message, audio, still image, video, etc.) function can also be performed.

상기 메모리부(94)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. The frequency of use of each of the data may also be stored in the memory unit 94 .

메모리(94)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. The memory 94 may include a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (eg, SD or XD memory), and a RAM. (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among a disk and an optical disk.

또한, 인터페이스부(95)는 레이저를 이용한 용착 장치(1)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. In addition, the interface unit 95 serves as a passage with all external devices connected to the welding apparatus 1 using a laser.

인터페이스부(95)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 레이저를 이용한 용착 장치(1) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 레이저를 이용한 용착 장치(1) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. The interface unit 95 receives data from an external device, receives power and transmits it to each component inside the welding device 1 using a laser, or transmits data inside the welding device 1 using a laser to an external device. to be sent

예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다. For example, wired/wireless headset ports, external charger ports, wired/wireless data ports, memory card ports, ports for connecting devices equipped with identification modules, audio input/output (I/O) ports, A video I/O (Input/Output) port, an earphone port, etc. may be included in the interface unit 170 .

식별 모듈은 레이저를 이용한 용착 장치(1)의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. The identification module is a chip that stores various information for authenticating the usage right of the welding device (1) using a laser, and includes a User Identify Module (UIM), a Subscriber Identify Module (SIM), and a general-purpose user. It may include an authentication module (Universal Subscriber Identity Module, USIM), and the like.

식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 레이저를 이용한 용착 장치(1)과 연결될 수 있다. A device equipped with an identification module (hereinafter, 'identification device') may be manufactured in the form of a smart card. Therefore, the identification device may be connected to the welding device 1 using a laser.

상기 인터페이스부(95)는 레이저를 이용한 용착 장치(1)가 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 레이저를 이용한 용착 장치(1)에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.The interface unit 95 is a passage through which power from the cradle is supplied to the welding apparatus 1 using a laser when the welding apparatus 1 using a laser is connected to an external cradle, or by a user. Various command signals input from the cradle may be a passage through which the mobile device is transmitted. Various command signals or the power input from the cradle may be operated as signals for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.

전술한 레이저를 이용한 용착 장치(1)를 기초로 한 레이저 용착방법은, 용착 대상물인 커버와 하우징을 밀착시킨 상태에서 투과성 커버와 하우징의 테두리 부분을 레이저를 이용하여 용착결합하는 것으로서, 커버를 투과한 레이저가 하우징의 표면에서 흡수되고, 흡수된 레이저가 커버와 하우징의 경계면에서 하우징을 가열하여 용융시킴으로써 하우징을 커버에 용착결합하는 방법이다. The laser welding method based on the welding device 1 using a laser described above is a method of welding and bonding an edge portion of a transmissive cover and a housing using a laser in a state in which the cover and the housing, which are objects to be welded, are in close contact with each other, and the cover is penetrated. This is a method in which a laser is absorbed on the surface of the housing, and the absorbed laser heats and melts the housing at the interface between the cover and the housing, thereby welding the housing to the cover.

한편, 레이저 용착이 가능하기 위하여, 상부부재와 하부부재는 동종 재질로 되어야 한다. 만약 이종 재질의 부재를 레이저를 이용하여 용착하고자 할 경우, 재질에 따른 온도특성이 달라 용착이 완전히 이루어지지 않게 된다는 문제점이 존재한다.On the other hand, in order to enable laser welding, the upper member and the lower member must be made of the same material. If a member of a different material is to be welded using a laser, there is a problem that the welding is not performed completely because the temperature characteristics according to the material are different.

즉, 일반적인 레이저 용착방식으로는, 이종 재질로 된 자동차램프, 즉 PC 및 PMMA 재질로 된 투과성 커버와, 자동차 본체에 고정되는 것으로서 PP, PET 또는 ABS 재질로 비투과성 하우징을 상호 용착하기가 현실적으로 가능하지 않았다라는 문제점이 있었다.That is, with the general laser welding method, it is realistically possible to mutually weld a car lamp made of different materials, that is, a transparent cover made of PC and PMMA materials, and a non-permeable housing made of PP, PET or ABS material as it is fixed to the car body There was a problem that it didn't.

또한, 상기한 레이저 용착방법에 있어서, 레이저가 커버를 투과한 후 하우징의 표면에서 흡수되기 때문에 하우징의 표면은 온도가 충분히 상승하여 용융되지만, 커버는 레이저가 투과되기 때문에 온도가 상승하지 않는다.Further, in the laser welding method described above, since the laser is absorbed from the surface of the housing after penetrating the cover, the temperature of the surface of the housing rises sufficiently and melts, but the temperature does not increase because the laser is transmitted through the cover.

따라서 커버의 온도는 하우징에 비하여 상당히 낮아 큰 온도차가 발생하고, 이러한 온도차는 하우징과 커버 사이의 용착을 견고하지 않게 함과 동시에 용착품질을 균일하지 않게 한다. 따라서 자동차가 주행중에 인가되는 진동에 의하여 커버가 하우징의 표면으로부터 부분적으로 분리되는 현상이 종종 발생되었다. Therefore, the temperature of the cover is considerably lower than that of the housing, and a large temperature difference occurs, and this temperature difference makes the welding between the housing and the cover not solid and at the same time, the welding quality is not uniform. Accordingly, a phenomenon in which the cover is partially separated from the surface of the housing by vibration applied while the vehicle is running often occurs.

이 경우 비나 눈 또는 외부 습기가 커버와 하우징의 분리된 틈새로 침투되어 자동차 램프 내에서 이슬이 맺히게 되고, 이러한 이슬은 램프의 전극에 부식을 일으켜 램프 수명이 짧아지게 하는 원인이 되었다.In this case, rain, snow, or external moisture penetrated through the gap between the cover and the housing to form dew in the automobile lamp, and this dew corroded the electrode of the lamp and shortened the lamp life.

이러한 큰 온도차에 따른 문제를 해소하면서, 용착품질을 균일하게 하기 위해, 어닐링(annealing) 과정을 적용할 수 있다.While solving the problem caused by such a large temperature difference, an annealing process may be applied to make the welding quality uniform.

어닐링 과정은 열처리를 하여 경화시킨 합금을 고온에서 장시간 가열하여 실온까지 서서히 식혀 연하게 하는 처리법으로, 상변화가 온도의 오르내림에 따라 일어나는 재료에서는 충분한 시간에 걸쳐서 서서히 냉각시킴으로써 안정된 평형상태로 하는 과정을 말한다.The annealing process is a treatment method in which an alloy hardened by heat treatment is heated at a high temperature for a long time and then cooled to room temperature gradually to soften it. say

그러나 이러한 어닐링 과정을 적용하게 되면, 용착 전체 과정에 있어 단락공정 부분이 발생하고, 제조비용이 현저하게 높아진다는 큰 문제점이 있다.However, when such an annealing process is applied, there is a big problem that a short circuit part occurs in the entire welding process, and the manufacturing cost is significantly increased.

따라서 본 명세서에서는 레이저빔을 기초로, 상부의 투명 재질을 용융시키면서 하부의 자재를 함께 용융하여 용착함으로써, annealing 공정 없이 고품질의 용착을 가능하도록 하는 기술을 제안하고자 한다.Therefore, in this specification, based on a laser beam, by melting and welding the lower material together while melting the upper transparent material, it is intended to propose a technology that enables high-quality welding without an annealing process.

이중 레이저 빔을 이용하는 방법How to use a double laser beam

전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 첫 번째 실시예로서, 투과성 커버를 예열시키기 위한 파장대의 레이저빔과 투과성 커버와 비투과성 하우징 사이의 용착경계면을 융용시키는 다른 파장대의 레이저빔을 사용하는 방법을 제안한다.In order to solve the above problems, in the present specification, as a first embodiment, a laser beam of a wavelength band for preheating the transmissive cover and a laser beam of a different wavelength band for melting the welding interface between the transmissive cover and the impermeable housing are used. suggest

도 5는 본 발명과 관련하여, 투과성 커버를 예열시키기 위한 파장대의 레이저빔과 투과성 커버와 비투과성 하우징 사이의 용착경계면을 융용시키는 다른 파장대의 레이저빔을 사용하는 일례를 도시한 것이다.5 shows an example of using a laser beam of a wavelength band for preheating the transmissive cover and a laser beam of another wavelength band for melting the welding interface between the transmissive cover and the non-transmissive housing in relation to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 용착방법은, 이종 재질인 자동차램프의 투과성 커버(200)와 그 투과성 커버(200)에 결합되는 비투과성 하우징(100)을 밀착하는 단계로 시작된다.Referring to FIG. 5 , the laser welding method according to the present embodiment starts with the step of adhering the transparent cover 200 of a vehicle lamp made of a different material and the non-permeable housing 100 coupled to the transparent cover 200 . .

이후, 투과성 커버(200)의 투과예열영역(210)을 예열시키기 위한 제2파장의 제2레이저빔(12)과, 투과예열영역(210)과 중첩되는 것으로서 투과성 커버(200)와 비투과성 하우징 사이의 용착경계면(70)을 용착하기 위하여 제2파장보다 짧은 제1파장의 제1레이저빔(11)을 용착경계면(70)으로 조사하게 된다.Thereafter, the second laser beam 12 of a second wavelength for preheating the transmission preheating region 210 of the transmissive cover 200 and the transmission preheating region 210 overlap the transmissive cover 200 and the non-transmissive housing. The first laser beam 11 of a first wavelength shorter than the second wavelength is irradiated to the welding interface 70 in order to weld the welding interface 70 therebetween.

이때, 용착경계면(70)으로 조사되는 제1레이저빔(11)의 온도를 검지하여 대응되는 온도신호를 발생하고, 온도신호는 실시간으로 제어부(60)로 전송되어 제1레이저빔(11)의 출력을 제어하는데 사용된다.At this time, the temperature of the first laser beam 11 irradiated to the welding interface 70 is detected and a corresponding temperature signal is generated, and the temperature signal is transmitted to the control unit 60 in real time and the temperature of the first laser beam 11 is generated. It is used to control the output.

여기서 투과성 커버(200)는 광원에서 조사되는 광이 투과되며 주로PC(PolyCarbonate) 또는 PMMA(Poly Methyl Methacrylate) 재질로 되어 있다.Here, the transparent cover 200 transmits the light irradiated from the light source and is mainly made of a PC (PolyCarbonate) or PMMA (Poly Methyl Methacrylate) material.

또한 비투과성 하우징(100)은 일반적으로 PP(PolyPropylene), PET(Polyethylene Terephthalate) 또는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) 재질로 된다.In addition, the non-permeable housing 100 is generally made of PP (PolyPropylene), PET (Polyethylene Terephthalate), or ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene copolymer) material.

또한, 제2레이저빔(12)은 투과되는 투과예열영역(210)을 예열하기 위한 것으로, 이를 위하여 제2레이저빔(12)의 제1파장은 1600~2000nm 범위, 바람직하게는 1670~1960nm 범위가 될 수 있다.In addition, the second laser beam 12 is for preheating the transmission preheating region 210 to be transmitted. For this purpose, the first wavelength of the second laser beam 12 is in the range of 1600 to 2000 nm, preferably in the range of 1670 to 1960 nm. can be

이러한 제2파장의 제2레이저빔(12)은 열가소성 수지로 된 투명한 PC 또는 PMMA 재질인 투과성 커버(200)를 투과하는 도중에 약 50~70% 가 흡수되어 투과예열영역(210)을 예열시키는 특성을 가진다.About 50 to 70% of the second laser beam 12 of this second wavelength is absorbed while passing through the transparent PC or PMMA material transparent cover 200 made of a thermoplastic resin to preheat the transmission preheating region 210 . have

또한, 제1레이저빔(11)은 투과성 커버(200)를 투과한 후 용착경계면(70)을 융용시키기 위한 것이며, 용착경계면(70)은 예열된 투과예열영역(210)에 중첩되어 있다. In addition, the first laser beam 11 is used to melt the welding boundary surface 70 after passing through the transparent cover 200 , and the welding boundary surface 70 is overlapped with the preheated transmission preheating area 210 .

이를 위하여 제1레이저빔(11)의 제2파장은 750~1000nm 범위, 바람직하게는 808~980nm 범위이다. To this end, the second wavelength of the first laser beam 11 is in the range of 750 to 1000 nm, preferably in the range of 808 to 980 nm.

이러한 제1파장의 제1레이저빔(11)은 PC 또는 PMMA 재질의 투과성 커버(200)에 흡수되지 않고 거의 대부분 투과하며, 비투과성 하우징(100)의 용착경계면(70)에서 대부분 흡수되는 특성을 가지고, 이에 따라 용착경계면(70)은 융용되는 것이다.The first laser beam 11 of this first wavelength is not absorbed by the transmissive cover 200 made of PC or PMMA material but is mostly transmitted, and is mostly absorbed at the welding interface 70 of the non-transmissive housing 100. and, accordingly, the welding interface 70 is melted.

즉, 제2레이저빔(12)은 용착경계면(70)과 중첩되는 투과예열영역(210)을 예열시킴으로서, 제1레이저빔(11)이 용착경계면(13)을 융용시킬 때 이종 재질인 제1투과성 커버(200)와 비투과성 하우징(100) 사이의 온도특성의 차이를 최대한 줄이는 것이다.That is, the second laser beam 12 preheats the transmission preheating region 210 overlapping the welding boundary surface 70 , so that when the first laser beam 11 melts the welding boundary surface 13 , the first It is to reduce the difference in temperature characteristics between the permeable cover 200 and the non-permeable housing 100 as much as possible.

또한 제1레이저빔(11)의 출력은 20~40W 이고 바람직하게는 30W 이고, 제2레이저빔(12)은 출력은 20~50 W이며, 바람직하게는 40W 이 될 수 있다.In addition, the output of the first laser beam 11 is 20-40W, preferably 30W, and the second laser beam 12 has an output of 20-50W, preferably 40W.

여기서, 제2레이저빔(12)의 출력은 제1레이저빔(11)의 출력보다 클 수 있는데, 이것은 제2레이저빔(12)이 제1레이저빔(11) 보다 큰 영역을 예열시켜야 하기 때문이다.Here, the output of the second laser beam 12 may be greater than that of the first laser beam 11 , because the second laser beam 12 has to preheat a larger area than the first laser beam 11 . to be.

또한, 제1레이저빔(11)과 제2레이저빔(12)은 상호 중첩되게 조사될 수 있다.In addition, the first laser beam 11 and the second laser beam 12 may be irradiated to overlap each other.

적외선 파장대의 단일 레이저 빔을 이용하는 방법Method using a single laser beam in the infrared wavelength band

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 두 번째 실시예로서, 적외선 파장대를 가지는 레이저빔을 투과성 커버의 가장자리를 통하여, 밀착된 하우징의 밀착영역 측으로 조사함으로써, 투과성 커버의 투과영역을 예열시키고, 밀착영역을 용융시키는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above problems, in the present specification, as a second embodiment, by irradiating a laser beam having an infrared wavelength band through the edge of the transparent cover toward the close contact area of the housing, the transmittance area of the transparent cover is preheated. and propose a method of melting the adhesion region

도 6은 본 발명과 관련하여, 적외선 파장대를 가지는 레이저빔을 투과성 커버의 가장자리를 통하여, 밀착된 하우징의 밀착영역 측으로 조사함으로써, 투과성 커버의 투과영역을 예열시키고, 밀착영역을 용융시키는 일례를 도시한 것이다.6 shows an example of preheating the transmission area of the transparent cover and melting the contact area by irradiating a laser beam having an infrared wavelength band toward the contact area of the housing in close contact with the edge of the transparent cover in relation to the present invention. did it

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저를 이용한 용착방법은, 하우징(100)에 투과성 커버(200)를 밀착하고, 투과성 커버(200)를 투과하는 투과영역(220)에서 일부 흡수되고, 투과성 커버(200)와 하우징(100) 사이의 밀착영역(70)에 나머지가 흡수될 수 있도록 1400~3000 nm 파장대를 가지는 레이저빔을 조사하여 밀착영역(70)에서 용착을 진행하게 된다.Referring to FIG. 6 , in the welding method using a laser according to the present invention, the transmissive cover 200 is in close contact with the housing 100 , and a portion is absorbed in the transmissive region 220 penetrating the transmissive cover 200 , and the transmissive A laser beam having a wavelength range of 1400 to 3000 nm is irradiated so that the rest can be absorbed in the adhesion region 70 between the cover 200 and the housing 100 to perform welding in the adhesion region 70 .

여기서, 하우징(100)은 자동차본체 등에 고정될 수 있고, 내부에 램프가 내장될 수 있으며, 광의 반사를 위한 미러코팅이 이루어 질 수 있다.Here, the housing 100 may be fixed to a vehicle body, etc., a lamp may be built therein, and a mirror coating for reflection of light may be performed.

이러한 하우징(100)은 불투명 재질의 열가소성 수지로서, PP(PolyPropylene), PET(Polyethylene Tere70thalate), A13S(Acrylonitrile 13utadiene Styrene copolymer), PMMA(Poly Methyl Methacrylate),The housing 100 is a thermoplastic resin of an opaque material, PP (PolyPropylene), PET (Polyethylene Tere70thalate), A13S (Acrylonitrile 13utadiene Styrene copolymer), PMMA (Poly Methyl Methacrylate),

COC(Cyclic Olefin Copolymer)로 구성된 군들 중에서 선택된 어느 하나의 재질이 될 수 있다.It may be any one material selected from the group consisting of COC (Cyclic Olefin Copolymer).

한편, 투과성 커버(200)는 하우징(100)의 입구에 용착되어 외부의 물이나 습기가 하우징(100)의 내측으로 유입되지 않도록 차단할 수 있다.Meanwhile, the permeable cover 200 may be welded to the inlet of the housing 100 to block external water or moisture from flowing into the housing 100 .

이러한 투과성 커버(200)는 하우징(100)의 램프에서 조사되는 광이 손실없이 투과되도록 투명재질의 열 가소성 수지로서, PC(PolyCar13onate), PMMA, COC로 구성된 군들 중에서 선택된 어느 하나의 재질이 될 수 있다.The transparent cover 200 is a thermoplastic resin of a transparent material so that the light irradiated from the lamp of the housing 100 is transmitted without loss, and may be any one material selected from the group consisting of PC (PolyCar13onate), PMMA, and COC. have.

하우징(100)에 투과성 커버(200)를 밀착시키는 단계와 관련하여, 투과성 커버(200)의 가장자리가 하우징(100)에 완전히 밀착될 수 있도록, 투과성 커버(200)는 지그(80)에 의하여 하우징(100) 측으로 가압될 수 있다.With respect to the step of adhering the permeable cover 200 to the housing 100 , the permeable cover 200 is attached to the housing by the jig 80 so that the edge of the permeable cover 200 can be completely in close contact with the housing 100 . It can be pressed to the (100) side.

레이저빔(13)을 투과성 커버(200)를 통하여 하우징(100)과 투과성 커버(200)가 밀착되는 밀착영역(70)으로 조사하여 용착을 진행하는 단계와 관련하여, 투과성 커버(200)로 조사되는 레이저빔(13)이 그 투과성 커버(200)의 투과영역(220)에서 일부 흡수되게 하고, 투과성 커버(200)가 밀착되는 하우징(100)의 표면, 즉 투과성 커버(200)와 하우징(100) 사이의 밀착영역(70)에서 나머지가 흡수되게 함으로써, 하우징(100)과 투과성 커버(200) 사이의 밀착영역을 용착 결합시키는 것이다. In connection with the step of irradiating the laser beam 13 to the adhesion region 70 where the housing 100 and the transparent cover 200 are in close contact with the transparent cover 200 to proceed with welding, the transparent cover 200 is irradiated The laser beam 13 to be used is partially absorbed in the transmissive region 220 of the transmissive cover 200, and the surface of the housing 100 to which the transmissive cover 200 is in close contact, that is, the transmissive cover 200 and the housing 100 ) by allowing the remainder to be absorbed in the close contact area 70 between the housing 100 and the permeable cover 200 to weld the contact area between the housing 100 and the permeable cover 200 .

이를 위하여 레이저빔(13)은 1400~3000 nm 파장대를 가지며, 더욱 바람직하게는 1670 nm 또는 1940 nm 의 파장을 가진다.To this end, the laser beam 13 has a wavelength range of 1400 to 3000 nm, more preferably a wavelength of 1670 nm or 1940 nm.

열가소성 수지에 대한 레이저빔(13)의 투과도(T)와 파장(λ)의 관계는 파장이 길어질 때, 투과도가 작아진다. The relationship between the transmittance (T) and the wavelength (λ) of the laser beam 13 with respect to the thermoplastic resin becomes smaller as the wavelength becomes longer.

이때 투과도가 작다라는 의미는 레이저빔(13)을 흡수하기 위한 흡수도가 커진다라는 것을 의미하고, 이에 따라 레이저빔이 투과되는 투과영역(220)의 온도가 올라감을 의미하는 것이다.In this case, the low transmittance means that the absorption for absorbing the laser beam 13 is increased, and accordingly, the temperature of the transmission region 220 through which the laser beam is transmitted increases.

여기서 레이저빔(13)의 파장이 1670 nm 또는 1940 nm 의 파장일 경우, 투과영역(220)의 흡수도는 투과성 커버(12)의 표면측에서 밀착영역(70)에 근접할수록 지수함수적으로 커진다. Here, when the wavelength of the laser beam 13 is a wavelength of 1670 nm or 1940 nm, the absorbance of the transmissive region 220 increases exponentially as it approaches the adhesion region 70 from the surface side of the transmissive cover 12 . .

이에 따라 밀착영역(70)에 근접된 투광영역에서 발생되는 온도와 밀착영역(70)에서 발생되는 온도는 상대적으로 연속적 관계를 이루게 되고, 따라서 하우징(100)과 투과성 커버(200)의 재질이 이종 재질이라 하더라도 밀착영역(70)에서의 용융에 의한 투과성 커버(200)와 하우징(100) 사이의 용착 결합 품질이 극대화된다.Accordingly, the temperature generated in the light-transmitting area close to the close contact area 70 and the temperature generated in the close contact area 70 form a relatively continuous relationship, so that the materials of the housing 100 and the transparent cover 200 are different. Even if it is a material, the welding bonding quality between the permeable cover 200 and the housing 100 by melting in the close contact area 70 is maximized.

또한, 투과성 커버(200) 표면측의 투과영역에서부터 레이저빔을 흡수하여 온도가 서서히 올라가므로, 투과성 커버(200) 표면 측의 온도와, 투과성 커버(200) 외측의 외기환경 온도 역시 상대적으로 연속적 관계를 이룬다. In addition, since the temperature is gradually increased by absorbing the laser beam from the transmissive region on the surface side of the transmissive cover 200, the temperature on the surface side of the transmissive cover 200 and the temperature of the external environment outside the transmissive cover 200 are also relatively continuous. make up

따라서 용착 과정에서 투과성 커버(200)의 표면과 외기환경 온도차에 의하여 투과성 커버(200) 표면이 변형되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 투과성 커버(200)가 온도에 민감한 소재라 하더라도 고품질의 용착이 가능하다.Therefore, it is possible to prevent the surface of the permeable cover 200 from being deformed by the temperature difference between the surface of the permeable cover 200 and the outside environment during the welding process, and accordingly, high-quality welding can be performed even if the permeable cover 200 is a temperature-sensitive material. It is possible.

이와 같이, 레이저빔(13)은 투과성 커버(200)를 투과하는 과정에서 일부가 흡수되면서 투과영역(70)을 예열시키고, 이후 밀착영역(70)에서 나머지가 흡수되면서 밀착영역(70)을 융융시킨다. In this way, the laser beam 13 preheats the transmission region 70 while a part is absorbed in the process of passing through the transparent cover 200 , and then melts the adhesion region 70 while the rest is absorbed in the adhesion region 70 . make it

이때, 투과영역(70)은 레이저빔을 흡수하여 예열되기 때문에 온도가 상승하고, 이에 따라 투과영역(220)과 밀착영역(70) 사이의 온도차는 작아지게 되며, 따라서 용융되는 하우징(100)의 표면은 투과성 커버(200)에 견고하게 용착 결합되어 용착 품질이 향상된다.At this time, since the transmissive region 70 absorbs the laser beam and is preheated, the temperature rises, and accordingly, the temperature difference between the transmissive region 220 and the close contact region 70 becomes small, and thus the melting of the housing 100 . The surface is firmly welded to the permeable cover 200 to improve the weld quality.

본 발명에서는 대표적으로 튤륨(thulium)을 이용한 레이저가 적용될 수 있다.In the present invention, a laser using thulium may be typically applied.

전술한 것과 같이, 1400~3000 nm의 적외선 파장대, 더욱 바람직하게는 1670 nm 또는 1940 nm 의 파장을 가지는 레이저를 이용한다.As described above, a laser having an infrared wavelength band of 1400 to 3000 nm, more preferably a wavelength of 1670 nm or 1940 nm is used.

이러한 범위의 레이저를 이용하는 경우에만 레이저빔(13)은 투과성 커버(200)를 투과하는 과정에서 일부가 흡수되면서 투과영역(70)을 예열시키고, 이후 밀착영역(70)에서 나머지가 흡수되면서 밀착영역(70)을 융융시킬 수 있게 된다.Only when a laser in this range is used, the laser beam 13 preheats the transmission region 70 while a part is absorbed in the process of passing through the transparent cover 200, and then the adhesion region 70 as the rest is absorbed in the adhesion region. (70) can be melted.

본 명세서에서 제안하는 방법에 따르면, 투과영역(70)은 레이저빔을 흡수하여 예열되기 때문에 온도가 상승하고, 이에 따라 투과영역(220)과 밀착영역(70) 사이의 온도차는 작아지게 되며, 따라서 용융되는 하우징(100)의 표면은 투과성 커버(200)에 견고하게 용착 결합되어 용착 품질이 향상되므로, 결국 종래의 어닐링 과정을 생략할 수 있다.According to the method proposed in the present specification, since the transmission region 70 is preheated by absorbing the laser beam, the temperature rises, and accordingly, the temperature difference between the transmission region 220 and the adhesion region 70 becomes small, and thus Since the surface of the molten housing 100 is firmly welded to the permeable cover 200 to improve the weld quality, the conventional annealing process can be omitted.

이와 같이, 본 발명은 어닐링 과정의 적용을 생략함으로써, 용착 전체 과정에 있어 단락공정 부분을 없애고, 제조비용을 현저하게 낮출 수 있다.As such, in the present invention, by omitting the application of the annealing process, the short-circuit process part in the entire welding process is eliminated, and the manufacturing cost can be significantly reduced.

레이저 용착 조건Laser welding conditions

또한, 두 번째 실시예로서 제안한 적외선 파장대를 가지는 레이저빔을 투과성 커버의 가장자리를 통하여, 밀착된 하우징의 밀착영역 측으로 조사함으로써, 투과성 커버의 투과영역을 예열시키고, 밀착영역을 용융시키는 방법을 자동차 램프에 적용시켰을 때의 바람직한 조건에 대해 설명한다.In addition, the method of preheating the transmission area of the transparent cover and melting the contact area by irradiating a laser beam having an infrared wavelength band proposed as the second embodiment through the edge of the transparent cover toward the contact area of the housing in close contact with an automobile lamp Preferred conditions when applied to will be described.

레이저빔의 출력은 20~50 W 이고 바람직하게는 40W 인 것이 바람직하다.The output of the laser beam is preferably 20 to 50 W, preferably 40 W.

만약 레이저빔의 출력이 20W 이내일 경우, 레이저빔이 투과성 커버(200)의 투과영역(220)을 통과하는 동안에 출력이 현저히 약해져 밀착영역(70)을 용융시킬 수 없게 되어 융착이 잘 이루어지지 않는다. If the output of the laser beam is less than 20W, the output is significantly weak while the laser beam passes through the transmission region 220 of the transparent cover 200 , so that the adhesion region 70 cannot be melted, so that the fusion is not performed well. .

그리고 레이저빔(13)의 출력이 50W 이상일 경우, 투과성 커버(200)의 투과영역(220)이 용융되면서 불투명 상태가 되고, 이 경우 레이저빔을 더욱 많이 흡수하면서 투과영역(220) 에서 연소가 일어나거나 융착 신뢰도가 떨어지게 된다.And when the output of the laser beam 13 is 50W or more, the transmissive region 220 of the transmissive cover 200 melts and becomes opaque, and in this case, the laser beam is absorbed more and combustion occurs in the transmissive region 220 . Otherwise, the fusion reliability is reduced.

도 7은 본 발명과 관련하여, 자동차 램프에 대한 레이저 용착에 있어 바람직한 조건 값들을 정리한 표를 도시한 것이다.7 shows a table summarizing desirable condition values in laser welding for automobile lamps in relation to the present invention.

가장 바람직한 조건으로서 도 7을 참조하면, 레이저 초점크기는 Φ 2.2㎜이고, 레이저 세기는 25W이며, 용접속도는 29.5 ㎜/sec일 때 최상의 효과를 거둘 수 있었다.Referring to FIG. 7 as the most desirable condition, the best effect was obtained when the laser focal size was Φ 2.2 mm, the laser intensity was 25 W, and the welding speed was 29.5 mm/sec.

나아가 지그(80)를 통한 가압무게는 25 ± 5 ㎏f이고, 레이저의 빔 통과두께는 7 ㎜이며, 투과되는 레이저의 원 둘레는 619.8 ㎜이고, 반지름은 32.9 ㎜일 때, 최상의 용착 효과를 얻을 수 있었다.Furthermore, the weight of pressing through the jig 80 is 25 ± 5 kgf, the beam passing thickness of the laser is 7 mm, the circumference of the transmitted laser is 619.8 mm, and the radius is 32.9 mm. could

반사면 구조를 이용하는 용착Welding using a reflective surface structure

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 세 번째 실시예로서, 반사면을 내부에 두어 원하는 영역의 용착을 수행하는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above-mentioned problem, as a third embodiment, in the present specification, a method of performing welding of a desired area by placing a reflective surface therein is proposed.

도 8은 본 발명과 관련하여, 반사면을 내부에 두어 원하는 영역의 용착을 수행하는 일례를 도시한 것이다.8 shows an example of performing welding of a desired area by placing a reflective surface therein in relation to the present invention.

도 8을 참조하면, 제 1 부재(200)는 열가소성 수지로 구성되는 투명 수지부재(이하 광학적으로 투명한 부품)이며, 제 2 부재(100)는 열가소성 수지로 구성되는 불투명 수지 부재(이하 광학적으로 불투명한 부품)이다. Referring to FIG. 8 , the first member 200 is a transparent resin member (hereinafter, optically transparent part) made of a thermoplastic resin, and the second member 100 is an opaque resin member (hereinafter, optically opaque) made of a thermoplastic resin. one part).

도면부호 340a 는 리브 벽면(측면)에서의 접합부를 의미하고, 340b는 리브 저면에서의 접합부를 의미하며, 13은 빛 에너지 발생장치(10)에 의해 유입되는빛 에너지를 나타낸다.Reference numeral 340a denotes a junction at the rib wall (side surface), 340b denotes a junction at the bottom of the rib, and 13 denotes light energy introduced by the light energy generating device 10 .

광축 반사면의 배치와 관련하여, 광학적으로 투명한 부품(200)의 리브 선단에 빛 에너지 의 반사면(350)을 마련한다. Regarding the arrangement of the optical axis reflective surface, a reflective surface 350 of light energy is provided at the rib tip of the optically transparent component 200 .

이 반사면은 광학적으로 투명한 부품(200)의 리브 선단에 경사면으로서 빛 에너지를 반사하도록 설계된다.This reflective surface is designed to reflect light energy as an inclined surface to the rib tip of the optically transparent component 200 .

반사면(350)은 광학적으로 불투명한 부품(100)의 흡수 파장역에 적합한 빛 에너지를 선택하고, 그 빛 에너지를 반사할 수 있고, The reflective surface 350 may select light energy suitable for the absorption wavelength region of the optically opaque component 100 and reflect the light energy,

또한, 교정 리브(330)에 대해서 설명한다. 리브 벽면에서의 접합부(330a)의 껴, 용착이 확실하게 수행되는 것을 목적으로 감합 위치 교정 리브(330)를 광학적으로 불투명한 부품(100) 측에 배치한다.In addition, the correction rib 330 is demonstrated. The fitting position correction rib 330 is disposed on the optically opaque part 100 side for the purpose of ensuring that welding is performed by interlocking the joint portion 330a on the rib wall surface.

도 8에 도시된 것과 같이, 리브 저면에서의 접합부(340b)에 대해서는 리브저면에도 약간의 빛 에너지가 전달되도록 한 바닥면의 접합부(340b)를 마련한다.As shown in FIG. 8 , for the joint portion 340b on the bottom surface of the rib, a joint portion 340b on the bottom surface to transmit some light energy to the bottom surface of the rib is provided.

광축 반사면의 설정에서는 전술에 적도록, 용접(용착)의 리브 벽면의 접합부(340a)를 리브 벽면으로 한 쪽이 용접(용착)성은 유리하다. 따라서, 접합면은 벽면으로 하는 접합부(340a)가 된다.In the setting of the optical axis reflective surface, as described above, the welding (welding) property is advantageous when the junction part 340a of the rib wall surface for welding (welding) is used as the rib wall surface. Therefore, the bonding surface becomes the bonding part 340a used as a wall surface.

또한, 빛 에너지(13)를 광학적으로 투명한 부품(200)의 상측에서 조사한다. In addition, light energy 13 is irradiated from the upper side of the optically transparent component 200 .

그러나 통상의 형상에서의 빛 에너지(13)는 벽면 반사 등에 의해 리브를 통과하고 하측에 빠져 버리기 때문에, 리브 선단에 빛 에너지(13)의 반사면(350)를 설치하고, 광축을 굽힘으로써 하우징 벽면의 접합부(340a)에 빛 에너지(13)를 조사하며 리브 벽면에서의 용접(용착, 320)를 가능하게 할 수 있다.However, since the light energy 13 in a normal shape passes through the ribs due to wall reflection or the like and falls out to the lower side, the reflective surface 350 of the light energy 13 is provided at the tip of the ribs and the optical axis is bent by bending the housing wall surface. By irradiating light energy 13 to the junction 340a of the rib wall, welding (welding, 320) may be possible.

반사면(350)을 통해, 광학적으로 투명한 부품(200)에서 조사되는 빛 에너지(13)의 대부분은 광학적으로 불투명한 부품(100)의 리브의 벽면에 마련된 접합부(340a)3에 도달한다. Through the reflective surface 350 , most of the light energy 13 irradiated from the optically transparent component 200 reaches the junction 340a 3 provided on the wall surface of the rib of the optically opaque component 100 .

또한, 리브의 바닥면에서의 접합부(340b_를 마련하여, 접합부의 단면은 L자 구조형이 되기 때문에 종래의 접합 사양(단면이-글자 또는 I자 등의 직선)보다 용접(용착) 부위의 강도가 커지는 것을 기대할 수 있다.In addition, by providing the joint portion 340b_ on the bottom surface of the rib, the cross section of the joint portion becomes an L-shaped structure, so the strength of the welding (welding) portion is higher than that of the conventional joint specification (cross-section is a straight line such as a letter or I letter). can be expected to increase.

따라서 제안하는 방법에 따르면, 디자인 상의 제약을 줄이면서, 안정적으로 고품질의 용접(용착) 상태를 유지해, 또한 종래품에 비해보다 용접(용착) 강도가 높아진 부품 형상을 제공할 수 있다. Therefore, according to the proposed method, it is possible to provide a part shape with higher welding (welding) strength compared to conventional products while maintaining a stable, high-quality welding (welding) state while reducing design restrictions.

또한, 여기서는 반사면을 투명 수지부재의 리브 선단으로서 단면도에 나타나는 경사면에 마련해 바닥면은 반사면을 가지지 않는 것으로 하고 있다. Here, the reflective surface is provided on the inclined surface shown in the cross-sectional view as the rib tip of the transparent resin member, and the bottom surface does not have a reflective surface.

또한, 반사면을 제작할 때, 일정 파장역의 빛 에너지를 반사할 수 있으면 어떠한 수단을 이용해도 적용 가능하다.In addition, when manufacturing the reflective surface, any means can be used as long as it can reflect light energy in a certain wavelength range.

예를 들면 반사면 제작 방법으로서 광학적 반사물을 피복하는 것도 가능하고, 그것이 광학적 반사막이면 도포, 증착, 도금 등의 다른 수단으로 피복하는 것도 가능하다.For example, it is possible to coat an optically reflective material as a method for producing a reflective surface, and if it is an optically reflective film, it is also possible to coat by other means such as coating, vapor deposition or plating.

굴곡진 객체를 용착하는 방법How to weld curved objects

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 네 번째 실시예로서, 하나의 레이저 소스를 기초로, 굴곡진 객체의 기준점으로부터의 높이 정보를 이용하여 초점거리, 출력값 등을 조절하는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above-mentioned problems, in the present specification, as a fourth embodiment, based on one laser source, a method of adjusting a focal length, an output value, etc. using height information from a reference point of a curved object is proposed. do.

도 9는 본 발명과 관련하여, 하나의 레이저 소스를 기초로, 굴곡진 객체의 기준점으로부터의 높이 정보를 이용하여 초점거리, 출력값 등을 조절하는 일례를 도시한 것이다.9 illustrates an example of adjusting a focal length, an output value, etc. using height information from a reference point of a curved object based on one laser source in relation to the present invention.

도 9에 도시된 것과 같이, 굴곡이 있는 객체를 용접하는 경우, 본 실시예에서는 레이저 소스를 복수로 이용하거나 하나의 레이저 소스 또는 레이저를 수신하는 객체를 회전하는 방식을 이용하지 않는다.As shown in FIG. 9 , when welding a curved object, a method of using a plurality of laser sources or rotating one laser source or an object receiving a laser is not used in the present embodiment.

대신, 본 실시예에서는 하나의 레이저 소스를 이용하고, 미리 굴곡진 객체에 대한 정보를 획득하며, 굴곡진 객체의 기준점으로부터의 높이 정보 변화를 이용하여 레이저 소스의 초점거리, 출력값, 속도 등을 조절하는 방법을 제안한다.Instead, in this embodiment, one laser source is used, information on the curved object is acquired in advance, and the focal length, output value, speed, etc. of the laser source are adjusted by using the change in height information from the reference point of the curved object. suggest how to

도 9를 참조하면, 선결적으로 투명 부재(100) 및 불투명 부재(200)로 이루어진 굴곡진 객체에 대한 정보, 예를 들어, 길이, 높이변화, 형상 등에 대한 정보를 미리 획득할 수 있다.Referring to FIG. 9 , information on a curved object formed of the transparent member 100 and the opaque member 200 in advance, for example, information on length, height change, shape, and the like may be acquired in advance.

이후, 제어부(60)의 제어에 따라 레이저 방출부(10)의 초점거리, 출력값, 속도, 객체와의 이격 거리 등을 변경하면서, 레이저 소스를 복수로 이용하거나 하나의 레이저 소스 또는 레이저를 수신하는 객체를 회전하지 않고, 굴곡진 객체에 대한 용착을 수행할 수 있다.Thereafter, while changing the focal length, output value, speed, distance from the object, etc. of the laser emitting unit 10 under the control of the controller 60, using a plurality of laser sources or receiving one laser source or laser Welding can be performed on curved objects without rotating the object.

객체 간의 밀착 정도 향상과 레이저에 의한 내부 손상을 방지하는 방법How to improve adhesion between objects and prevent internal damage by laser

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 다섯 번째 실시예로서, 불투명 플라스틱에 접촉하는 투명 플라스틱 하면을 지그에 수직하는 각도를 갖도록 용착면을 형성하고, 용착면과 투과부 사이에 중간면을 형성하고, 레이저에 대해 임계각을 초과하는 각도가 되도록 형성하여, 내부로의 레이저 유입을 방지하는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above-mentioned problems, in the present specification, as a fifth embodiment, a welding surface is formed so that the lower surface of the transparent plastic in contact with the opaque plastic has an angle perpendicular to the jig, and an intermediate surface between the welding surface and the transmission part is formed. We propose a method of preventing the laser from entering the interior by forming it and forming it at an angle exceeding the critical angle with respect to the laser.

도 10a 및 도 10b는 본 발명과 관련하여, 불투명 플라스틱에 접촉하는 투명 플라스틱 하면을 지그에 수직하는 각도를 갖도록 용착면을 형성하는 일례를 도시한 것이다.10A and 10B show an example of forming a welding surface to have an angle perpendicular to the jig with the lower surface of the transparent plastic in contact with the opaque plastic in relation to the present invention.

도 10a, 도 10b 및 도 11에서는 차량용 등기구를 만들기 위해 용착하는 것으로 가정하여 설명한다. 10A, 10B and 11 will be described on the assumption that welding is performed to make a vehicle lighting fixture.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 차량용 등기구(1)는 전면이 개구된 용기 형상의 하우징(100)의 전면 개구가 투명 커버(200)에 의해 덮이고, 하우징(100)과 투명 커버(200)에 의해 구획된 등실 내에 광원(10)이 배치되어 이루어진다.10A and 10B, in the vehicle lighting fixture 1, the front opening of the container-shaped housing 100 with the front open is covered by the transparent cover 200, and the housing 100 and the transparent cover 200. The light source 10 is arranged in the light room partitioned by the

투명 커버(200)의 주연부 후면에는 전 둘레에 걸쳐 용착면(70)이 형성되고, 이 용착면(70)이 하우징(100)의 전면 개구부의 주연부에 형성된 용착면(21)과 광선 용착에 의해 접합된다. On the rear surface of the periphery of the transparent cover 200, a welding surface 70 is formed over the entire periphery, and the welding surface 70 is formed on the periphery of the front opening of the housing 100 by light welding. are joined

즉, 레이저, 가시광선, 자외선, 적외선 등의 간섭성 또는 비간섭성 전자파인 용착 광선을 투명 커버(200)의 전면 측으로부터 투명 커버(200)를 투과하여 용착면(70)과 밀착 상태인 하우징(100)의 용착면(21)에 조사한다. That is, the welding beam, which is a coherent or non-coherent electromagnetic wave such as laser, visible light, ultraviolet light, or infrared light, passes through the transparent cover 200 from the front side of the transparent cover 200 and is in close contact with the welding surface 70 . The welding surface 21 of (100) is irradiated.

즉, 투명 커버의 전면(32) 중 용착면(70)에 대응한 개소(32i)가 광선 입사면이 된다. That is, the point 32i corresponding to the welding surface 70 among the front surfaces 32 of the transparent cover becomes the light-incident surface.

용착 광선의 조사에 의해, 이 용착면(21)이 그 전자파인 용착 광선의 조사에 의해 여기 상태가 되어 발열하고, 그 열에 의해 상기 용착면(21) 및 이 용착면(21)과 밀착 상태인 투명 커버(200)의 용착면(70)이 함께 용융하여 상용 상태가 되며, 2개의 용착면(21, 31)이 접촉된 계면에서 하우징(100) 및 투명 커버(200)의 재료 수지가 일체화한다. By the irradiation of the welding beam, the welding surface 21 is in an excited state by irradiation of the welding beam, which is an electromagnetic wave, and heat is generated, and the welding surface 21 and the welding surface 21 are in close contact with the heat. The welding surface 70 of the transparent cover 200 melts together to become a commercial state, and the material resin of the housing 100 and the transparent cover 200 is integrated at the interface where the two welding surfaces 21 and 31 are in contact. .

그리고, 상기 전자파인 용착 광선의 조사를 종료한 후, 상기 상용 상태가 된 부분이 냉각 고화하고, 이것에 의해, 하우징(100)에 투명 커버(200)가 일체적으로 접합된다.Then, after the irradiation of the welding beam, which is the electromagnetic wave, is finished, the portion in the commercial state is cooled and solidified, whereby the transparent cover 200 is integrally joined to the housing 100 .

상기한 바와 같이, 투명 커버(200)는 용착 광선, 예컨대, 레이저가 투과될 필요가 있고, 그 때문에, 투명 커버(200)의 재료는 조사되는 전자파인 용착 광선의 흡수성이 좋지 않을 것을 요한다. 예컨대, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등의 투명한 합성수지가 바람직하다.As described above, the transparent cover 200 needs to transmit a welding light beam, for example, a laser, and for that reason, it is required that the material of the transparent cover 200 has poor absorption of the welding light beam which is an irradiated electromagnetic wave. For example, a transparent synthetic resin such as PMMA (polymethyl methacrylate) is preferable.

또한, 하우징(100)은 그 용착면(21)이 전자파인 용착 광선의 조사에 의해 여기 상태가 되어 발열하는 것이기 때문에, 그 재료는 조사되는 전자파인 용착 광선의 파장과 진동 주기가 일치하는 라디칼에 의해 구성되는 분자 구조를 가진 것일 필요가 있다.In addition, since the housing 100 generates heat by being in an excited state when the welding surface 21 of the housing 100 is irradiated with a welding beam, which is an electromagnetic wave, the material is applied to radicals whose oscillation period coincides with the wavelength of the welding beam, which is an electromagnetic wave to be irradiated. It needs to have a molecular structure composed of

도 10에 도시된 것과 같이, 투명 커버(200)는 전체가 거의 일정한 두께의 평탄한 형상으로서, 전면(32)은 크게 만곡되어 있고, 하나의 단면에 있어서의 양단부, 예컨대, 도 2의 상하 양단부(32u, 32d)는 기준선(광원(10)의 광축의 선) X-X에 대하여 서로 반대 방향(θu, θd)으로 경사져 있다.As shown in FIG. 10, the transparent cover 200 has a flat shape with an almost constant thickness as a whole, and the front surface 32 is greatly curved, and both ends in one cross section, for example, the upper and lower ends ( 32u and 32d are inclined in opposite directions (θu, θd) with respect to the reference line (line of the optical axis of the light source 10) XX.

도 11을 참조하면, 도 10의 원(III)으로 둘러싼 부분, 즉, 상단부의 확대 단면도가 도시된다.Referring to FIG. 11 , an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by a circle III of FIG. 10 , that is, an upper end is shown.

광선 용착을 행하는 경우, 상기한 바와 같이, 2개의 용착면(21, 31)이 밀착 상태가 아니면, 하우징(100)의 용착면(21)에 발생한 열이 투명 커버(200)의 용착면(70)에 효과적으로 전달되지 않고, 밀착 상태가 손상되어 있는 개소에서 용착 불량을 일으킨다. In the case of light welding, as described above, if the two welding surfaces 21 and 31 are not in close contact, heat generated on the welding surface 21 of the housing 100 is transferred to the welding surface 70 of the transparent cover 200 . ), and causes poor welding in locations where the adhesion state is damaged.

또한, 본 명세서에 있어서 「밀착 상태」란, 2개의 면이 밀착되어 있는 것은 물론, 2개의 면 사이에 간극이 있는 경우라도 그 간극이 0.1 ㎜(밀리미터) 이하라면 용착 가능하기 때문에, 2개의 면이 0.1 ㎜ 이하의 간극을 사이에 두고 근접하고 있는 상태 및 2개의 면이 밀착되어 있는 상태를 총칭하여 「밀착 상태」라고 한다.In addition, in this specification, "adhesion state" means not only that two surfaces are in close contact, but also when there is a gap between the two surfaces, if the gap is 0.1 mm (millimeter) or less, welding is possible, so the two surfaces A state in which the two surfaces are in close contact with each other with a gap of 0.1 mm or less interposed therebetween is collectively referred to as a "adhesive state".

그리고, 상기 2개의 용착면(21, 31)을 밀착 상태로 하기 위해서, 투명 커버의 전면측으로부터 압착력을 가하여 투명 커버(200)의 용착면(70)을 하우징(100)의 용착면(21)에 압착시킨다. And, in order to bring the two welding surfaces 21 and 31 into a close contact state, a pressing force is applied from the front side of the transparent cover so that the welding surface 70 of the transparent cover 200 is connected to the welding surface 21 of the housing 100. pressed to

이 경우, 용착면(70)의 전 둘레에 걸쳐 균등하게 압착력이 작용하도록 하기 위해서는 도 11의 화살표 10 방향으로 압착력을 가할 필요가 있다. In this case, it is necessary to apply the compression force in the direction of arrow 10 of FIG. 11 in order to apply the compression force evenly over the entire circumference of the welding surface 70 .

이 압착 방향(F)은 하나의 단면에 있어서의 양단부의 전면(예컨대, 32u, 32d)에 대하여 수직인 선과 이루는 각도(θf)가 거의 동일해지는 방향이다.The compression direction F is a direction in which an angle θf formed with a line perpendicular to the front surfaces (eg, 32u, 32d) of both ends in one cross section becomes substantially the same.

만일, 용착면(70)의 경사 각도가 전면(32)의 경사 각도와 동일하다고 하면, 화살표 10 방향으로 가해진 압착력(F)에 의해 전면(32)과 동일한 경사 각도의 용착면(70)에, 수직인 방향으로 작용하는 면압(Fs)은 하기 수학식 1과 같아진다.If the inclination angle of the welding surface 70 is the same as the inclination angle of the front surface 32, the welding surface 70 at the same inclination angle as the front surface 32 by the compression force F applied in the direction of the arrow 10, The surface pressure (Fs) acting in the vertical direction is equal to the following Equation (1).

수학식 1Equation 1

Figure 112021019982196-pat00001
Figure 112021019982196-pat00001

즉, θf가 클수록 상기 면압(Fs)은 작아진다. 그리고, 면압(Fs)이 작아지면, 2개의 용착면(21, 31) 사이의 밀착도가 떨어진다.That is, as θf increases, the surface pressure Fs decreases. And when the surface pressure Fs becomes small, the adhesiveness between the two welding surfaces 21 and 31 will fall.

따라서, 본 발명의 차량용 등기구(1)에 있어서는, 투명 커버(200)의 후면 중 용착면(70)이 되는 부분의 두께를 두껍게 하여 전면(32)과의 사이에 이루는 각도가 내측, 즉, 등기구(1)의 중심을 향함에 따라 커지도록 전면(32)과는 다른 경사를 형성하여 그 용착면(70)에 수직인 선과 상기 압착 방향(10)이 이루는 각도(θ31)를 상기 각도(θf)보다 작게 한다. Therefore, in the vehicle lighting fixture 1 of the present invention, the angle formed between the front surface 32 and the inner side by increasing the thickness of the portion that becomes the welding surface 70 among the rear surfaces of the transparent cover 200 is the inside, that is, the lighting fixture The angle θ31 formed by a line perpendicular to the welding surface 70 and the compression direction 10 by forming an inclination different from that of the front surface 32 so as to increase toward the center of (1) is the angle θf. make it smaller

이 경우에, 화살표(10) 방향으로 가해진 압착력(F)에 의해 경사 각도(θ31)의 용착면(31)에 수직인 방향으로 작용하는 면압(F31)은 하기 수학식 2와 같아지고, 그리고, θf>θ31이기 때문에, F31>Fs가 된다.In this case, the surface pressure F31 acting in the direction perpendicular to the welding surface 31 of the inclination angle θ31 by the compression force F applied in the direction of the arrow 10 is equal to the following Equation 2, and, Since θf > θ31, F31 > Fs.

수학식 2Equation 2

Figure 112021019982196-pat00002
Figure 112021019982196-pat00002

즉, 용착면(70)의 경사 각도를 전면(32)의 경사 각도와 동일하게 한 경우에 비하여 2개의 용착면(21, 31) 사이에는 보다 큰 압착력이 가해지게 되고, 2개의 용착면(21, 31) 사이가 확실하게 밀착 상태가 된다.That is, a greater pressing force is applied between the two welding surfaces 21 and 31 compared to the case where the inclination angle of the welding surface 70 is equal to the inclination angle of the front surface 32 , and the two welding surfaces 21 , 31) are firmly in close contact.

한편, 도 11은 본 발명과 관련하여, 용착면과 투과부 사이에 중간면을 형성하고, 레이저에 대해 임계각을 초과하는 각도가 되도록 형성하여, 내부로의 레이저 유입을 방지하는 일례를 도시한 것이다.On the other hand, in relation to the present invention, by forming an intermediate surface between the welding surface and the transmission part, and forming an angle exceeding the critical angle with respect to the laser, it shows an example of preventing the laser from entering the interior.

도 11에 광선 입사면(b)과 용착면(c)이 동일한 경사 각도를 가지며, 따라서, 후면에는 두께가 두꺼워진 부분을 갖지 않고, 중간면도 없는 투명 커버(a)를 하우징(d)에 광선 용착하는 경우의 예를 도시한다. In FIG. 11, the light incident surface (b) and the welding surface (c) have the same inclination angle, and thus, a transparent cover (a) having no thickened portion on the rear surface and no intermediate surface is applied to the housing (d). An example in the case of welding is shown.

하우징(d)의 개구부 주연에 형성된 용착면(e)에 투명 커버(a)의 용착면(c)을 밀착 형상으로 중첩시켜, 레이저(f)를 광선 입사면(b)으로부터 투명 커버를 투과시켜 용착면(e, c)에 조사한다. By superimposing the welding surface (c) of the transparent cover (a) on the welding surface (e) formed on the periphery of the opening of the housing (d) in a close contact shape, the laser (f) is transmitted through the transparent cover from the light incident surface (b) Irradiate the welding surfaces (e, c).

이 때, 레이저(f)가 정확히 용착면(e, c)에 조사되면 문제없지만, 레이저(f)의 조사 위치가 내측으로 어긋나는 경우가 있다. 그렇게 하면, 레이저(f)의 일부(g)가 하우징(d)의 용착면(e)으로부터 내측으로 벗어나 더욱 등기구 속까지 조사되어 버리고, 그곳에, 등기구 내에 배치된 다른 부재, 예컨대, 익스텐션(h) 등이 있으면, 그 부재(h)에 레이저(f)의 일부(g)가 조사되지만 조사된 부분(i)이 타게 될 우려가 있다.At this time, although there is no problem if the laser f is irradiated to the welding surfaces e and c correctly, the irradiation position of the laser f may shift inward. Then, a part g of the laser f is irradiated to the inside of the luminaire further away from the welding surface e of the housing d, and there, another member disposed in the luminaire, for example, an extension h If there is such a thing, a part g of the laser f is irradiated to the member h, but there is a fear that the irradiated part i is burned.

그래서, 본 발명의 차량용 등기구(1)와 같이, 투명 커버(3)의 용착면(31)과 조명광 투과부(33) 사이에 중간면(34)이 형성되어 있으면, 도 11에 도시된 바와 같이, 레이저(L)가 내측으로 어긋나 레이저(L)의 일부(Lp)가 용착면(21, 31)으로부터 내측으로 어긋난 경우, 이 레이저의 일부(Lp)는 중간면(34)으로 입사된다. So, as in the vehicle lighting fixture 1 of the present invention, if the intermediate surface 34 is formed between the welding surface 31 of the transparent cover 3 and the illumination light transmitting part 33, as shown in FIG. When the laser L is shifted inward and a part Lp of the laser L is shifted inward from the welding surfaces 21 and 31 , a part Lp of the laser is incident on the intermediate plane 34 .

그리고, 이 중간면(34)은 용착 광선에 대하여 임계각을 초과하는 각도가 되는 경사를 갖기 때문에, 이 레이저의 일부(Lp)는 중간면(34)에 의해 전반사되어 외측으로 향해진다. And, since this intermediate surface 34 has an inclination which becomes an angle exceeding a critical angle with respect to a welding beam, the part Lp of this laser is totally reflected by the intermediate surface 34 and is directed outward.

그 때문에, 중간면(34)의 후방으로 익스텐션과 같은 부재가 있어도 이 부재가 표적을 벗어난 레이저 등의 용착 광선에 의해 손상될 우려가 없다.Therefore, even if there is a member such as an extension in the rear of the intermediate surface 34, there is no fear that the member is damaged by a welding beam such as a laser that has departed from the target.

투명 지그를 이용하는 방법How to use a transparent jig

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 여섯 번째 실시예로서, 누르는 지그를 투명으로 적용하고, 레이저가 지그를 통과하여 도달하도록 함으로써, 밀착 정도를 높이는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above-described problem, in the present specification, as a sixth embodiment, a method of increasing the degree of adhesion by applying a pressing jig as transparent and allowing the laser to reach through the jig is proposed.

도 12는 본 발명과 관련하여, 누르는 지그를 투명으로 적용하고, 레이저가 지그를 통과하여 도달하도록 함으로써, 밀착 정도를 높이는 일례를 도시한 것이다.12 shows an example of increasing the degree of adhesion by applying the pressing jig as transparent in relation to the present invention, and allowing the laser to reach through the jig.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 광선 용착 방법은 조사 광선에 대해서 투과성을 가져 용착부(70)가 마련된 제1 수지 부재(200)와 상기 조사 광선에 대해서 상기 제 1 수지 부재에 대한 투과성보다 작은 투과성을 가져 용착부가 마련된 제2 수지 부재(100)를 상기 조사 광선에 의해 용착하는 광선 용착 방법이다.Referring to FIG. 12 , in the light welding method according to the present embodiment, the first resin member 200 provided with the welding part 70 is transmitted through the irradiation light beam, and the transmittance to the first resin member with respect to the irradiation light beam. This is a light-beam welding method in which the second resin member 100 having a smaller transmittance and provided with a welding portion is welded by the irradiation light beam.

특히, 본 실시예에서는 투명 재료에 의해 형성된 누름 지그(80)를 이용하여 제 1 수지 부재(200)의 용착부(70)를 상기 제 2 수지 부재(100)의 상기 용착부(70)에 누르는 압착 공정과 누름 지그(80)에 의해 제 1 수지 부재(200)의 용착부(70)를 제 2 수지 부재(100)의 용착부(70)에 누른 상태에서 투명 재료로 형성되어 제 1 수지 부재에 접하도록, 누름 지그(8)에 마련된 발열체에 의해 가열함으로써 상기 제 1 수지 부재의 상기 용착부 또는 상기 제 2 수지 부재의 상기 용착부 중 적어도 하나를 연화시켜 상기 용착부끼리를 밀착하는 가열 공정과 광원에서 상기 조사 광선을 누름 지그(80) 및 제 1 수지 부재(200)를 투과시켜 상기 제 2 수지 부재(100)의 상기 용착부(70)에 조사해 제 1 수지 부재(200)와 제 2 수지 부재(100)를 용착하는 용착 공정을 구비한다.In particular, in this embodiment, the welding portion 70 of the first resin member 200 is pressed to the welding portion 70 of the second resin member 100 using a pressing jig 80 formed of a transparent material. The first resin member is formed of a transparent material while pressing the welding portion 70 of the first resin member 200 to the welding portion 70 of the second resin member 100 by the pressing process and the pressing jig 80 . A heating step of softening at least one of the welded portion of the first resin member or the welded portion of the second resin member by heating with a heating element provided in the pressing jig 8 so as to be in contact with each other to bring the welded portions into close contact with each other. The light source and the light source transmit the pressing jig 80 and the first resin member 200 to irradiate the welding portion 70 of the second resin member 100 to the first resin member 200 and the second A welding step of welding the resin member 100 is provided.

따라서, 누름 지그에 의한 누름 작업 전에 용착부를 가열하는 발열체를 제2 수지 부재(100)에 대해서 접하는 방향으로 이동할 필요가 없고 투명 재료로 형성되어 제1 수지 부재(200)에 접하도록 누름 지그(80)에 마련되었다.Therefore, there is no need to move the heating element for heating the welded portion before the pressing operation by the pressing jig in the direction in contact with the second resin member 100, and the pressing jig 80 formed of a transparent material so as to be in contact with the first resin member 200 ) is provided in

투명 지그(80)를 통해, 가열 작업과 누름 작업을 연속해 수행할 수 있고 작업성 향상을 도모한 다음 제1 수지 부재(200)와 제2 수지 부재(100)의 용착에 의한 양호한 접합성을 확보할 수 있다.Through the transparent jig 80, the heating operation and the pressing operation can be continuously performed, and the workability is improved, and then good bonding property is ensured by welding the first resin member 200 and the second resin member 100. can do.

지그 없이 밀착 상태를 유지하는 방법How to keep a tight fit without a jig

또한, 전술한 문제점을 해소하기 위해, 본 명세서에서는 일곱 번째 실시예로서, 하우징에서 돌출된 용착기부가 용착되는 수지커버에 형성된 안착부에 삽입 결함됨으로써, 별도의 지그없이 밀착된 상태를 유지하는 방법을 제안한다.In addition, in order to solve the above-mentioned problems, in the present specification, as a seventh embodiment, a method of maintaining a state in close contact without a separate jig by inserting a defect in the seating part formed on the resin cover to which the welding machine part protruding from the housing is welded. suggest

도 13은 본 발명과 관련하여, 하우징에서 돌출된 용착기부가 용착되는 수지커버에 형성된 안착부에 삽입 결함됨으로써, 별도의 지그없이 밀착된 상태를 유지하는 일례를 도시한 것이다.13 shows an example of maintaining a state in close contact without a separate jig by inserting a defect in a seating part formed on a resin cover to which a welding machine part protruding from the housing is welded, in relation to the present invention.

도 13을 참조하면, 하우징(100)과 아우터 커버(200의 접합 상태를 확대해 설명하는 개략 단면도이다.Referring to FIG. 13 , it is a schematic cross-sectional view illustrating an enlarged bonding state between the housing 100 and the outer cover 200 .

홈 내에 용착 기부(101)가 끼워 맞추어져 용착 기부(101)의 외주 측 측면과 제1 용착다리 내벽이 레이저 용착에서 접합하게 된다.The welding base 101 is fitted in the groove so that the outer peripheral side of the welding base 101 and the inner wall of the first welding leg are joined by laser welding.

레이저 용착부(70)은 고정 방향 z'와 평행한 방향에 위치한다. The laser welding part 70 is positioned in a direction parallel to the fixing direction z'.

차량용 등기구(1)을 정면 방향에서 레이저 용착부(70)를 바라보아도 레이저 용착면 이 시인 방향과 평행이기 때문에 레이저 용착면이 거의 관찰되지 않는다.Even when the vehicle lamp 1 is viewed from the front direction of the laser welding part 70, the laser welding surface is hardly observed because the laser welding surface is parallel to the viewing direction.

따라서, 레이저 용착면 에 불균일한 용착 부분이 발생해 버린 경우에도, 외관을 훼손하지 않을 수 있다.Therefore, even if a non-uniform welding portion has been generated on the laser welding surface, the appearance may not be damaged.

다음으로, 하우징(100)에 아우터 커버(200)를 레이저 용착에서 접합하는 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of bonding the outer cover 200 to the housing 100 by laser welding will be described.

하우징(100)의 전둘레부에 형성된 용착 기부(101)과 평행한 방향, 즉 z'방향에서 아우터 커버(200)를 오목부를 덮도록 해 조립한다. The outer cover 200 is assembled to cover the concave portion in a direction parallel to the welding base 101 formed on the entire circumference of the housing 100 , that is, in the z' direction.

이 때, 용착 기부(101)이 홈(201) 내에 삽입하도록 끼워 맞춘다. At this time, the welding base 101 is fitted so as to be inserted into the groove 201 .

용착 기부(101)의 외주부측면과 제1 용착다리 내벽이 서로 평행이 되도록 형성되고 용착 기부(101)의 내측 측면과 제2 용착다리 내벽이 서로 평행이 되도록 하고, 홈(201) 과 동등한 크기로 형성될 수 있다.The outer peripheral side surface of the welding base 101 and the inner wall of the first welding leg are formed to be parallel to each other, and the inner side of the welding base 101 and the inner wall of the second welding leg are parallel to each other, and the groove 201 is the same size as can be formed.

또한, 용착 기부(101)는 선단 측의 폭 쪽이 좁은 단면 사다리꼴 형상을 이룰 수 있다.In addition, the welding base 101 may form a trapezoidal cross-sectional shape with a narrower width on the tip side.

따라서, 용착 기부(101)와 용착 다리부를 끼워 맞추었을 때, 용착 기부(101)가홈(201) 내에서 면접촉해 고정한다. Therefore, when the welding base 101 and the welding leg part are fitted, the welding base 101 makes surface contact within the groove|channel 201, and fixes it.

덧붙여 사방에 걸쳐 항상 면접촉하도록 하우징(100) 및 아우터 커버(200)을 성형하는 것이 바람직 하지만 사출성형시의 오차 및 금형 제조상의 이유에서 어려운 때에는 홈(201) 의 레이저 용착부(70)이 되는 측이 면접촉 하도록 하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to mold the housing 100 and the outer cover 200 so that they are always in surface contact over all directions, but when it is difficult for reasons of errors in injection molding and mold manufacturing, the laser welding part 70 of the groove 201 is It is desirable to have the person interview you.

또한, 용착 기부(101)를 고정 방향 z'에 대해서 불과에 경사진 측면을 가지는 형상으로 하는 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable to make the welding base 101 into the shape which has a side surface only inclined with respect to the fixing direction z'.

경사시킴으로써 자중을 이용해 레이저 용착부에서의 면접촉을 강화할 수 있기 때문이다. This is because, by tilting, the surface contact at the laser welding part can be strengthened using its own weight.

또한, 용착 기부(101)의 측면 및 홈(201)의 내벽 중 어느 쪽 면도 평활한 표면으로 하는 것이 바람직하다.Moreover, it is preferable that either the side surface of the welding base 101 and the inner wall of the groove|channel 201 set it as a smooth surface.

평활면으로 함으로써 레이저 용착면이 깨끗한 접합으로 할 수 있기 때문이다.It is because the laser welding surface can be set as clean bonding by setting it as a smooth surface.

이어서 하우징(100)과 아우터 커버(200)를 끼워 맞춘 상태에서 레이저 용착을 한다. Then, laser welding is performed in a state where the housing 100 and the outer cover 200 are fitted.

레이저광 L(10)는 지면왼쪽 측에서 즉 차량용 등기구(1)의 외주 측에서 조사될 수 있다.The laser light L (10) may be irradiated from the left side of the paper, that is, from the outer peripheral side of the vehicle lighting fixture (1).

레이저광 L(10)은 제1 용착다리를 통과해 용착 기부(101)을 향하고, 레이저광 L(10)를 받은 용착 기부(101)는 발열되고 또한 열전도에 의해 제1 용착다리도 발열한다. Laser-beam L10 goes through the 1st welding leg and goes to the welding base 101, and the welding base 101 which received laser-beam L10 heat|fever-generates, and also the 1st welding leg also heat|fever-generates by heat conduction.

이후, 양자가 용융 상태가 되어 융합하고 용착하는데, 레이저광 L(10)이 조사되지 않게 되면 냉각되고 레이저 용착부(70)은 레이저 용착면 에서 접합해서 고정된다.Thereafter, both are fused and welded in a molten state, but when the laser beam L (10) is not irradiated, it is cooled and the laser welding part 70 is bonded and fixed on the laser welding surface.

이 실시예에서는, 레이저광 L(10)를 조사할 때 특별한 지그(80)를 이용하여 외부로부터 가압을 더하는 작업은 실시하고 있지 않다. In this Example, when irradiating the laser beam L10, the operation|work which adds pressurization from the outside using the special jig|tool 80 is not performed.

종래의 레이저 용착에 있어서는 접합면을 지그(80)를 이용하여 가압할 필요가 있었지만, 본 실시의 형태에서는 용착 기부(101)를 용착다리 또는 홈(201)에 끼워넣도록 하고 있으므로, 하우징(100)또는 아우터 커버(200)의 무게에 의해 특별한 지그(80)를 이용하지 않아도 레이저 용착부(70)는 면접촉한 접합면으로 하고 있기 때문이다. In the conventional laser welding, it was necessary to press the bonding surface using the jig 80, but in this embodiment, since the welding base 101 is inserted into the welding leg or the groove 201, the housing 100 ) or the weight of the outer cover 200, even without using a special jig 80, the laser welding portion 70 is because the surface-contact bonding surface.

따라서, 아우터 커버(200)의 중앙 부분이 손상되거나 오염되는 종래의 문제점 해결이 가능하다.Accordingly, it is possible to solve the conventional problem that the central portion of the outer cover 200 is damaged or contaminated.

추가 실시예Additional Examples

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부로 레이저가 유입되어 타는 것을 방지하기 위해, 용착면과 조명광 투과부 사이에 중간면을 형성하고, 광선에 대해 임계각을 초과하는 각도가 되도록 형성하여 내부로의 레이어 유입을 방지하는 것이 가능하다.According to another embodiment of the present invention, an intermediate surface is formed between the welding surface and the illumination light transmitting part in order to prevent the laser from being introduced into the interior and burning, and the layer is formed to be at an angle exceeding the critical angle with respect to the light beam to the inside. It is possible to prevent ingress.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 입사각이 상대적으로 작고, 입사 에너지 밀도가 높아지는 영역에서는 레이저의 주사 속도를 높임으로써, 용착 효율을 상승시키는 것이 가능하다.In addition, according to another embodiment of the present invention, it is possible to increase the welding efficiency by increasing the scanning speed of the laser in a region where the incident angle is relatively small and the incident energy density is increased.

레이저 용착 시장laser welding market

도 14a 내지 도 14d는 본 발명과 관련된 레이저 용착 시장을 설명하기 위한 그래프를 도시한 것이다.14A to 14D show graphs for explaining the laser welding market related to the present invention.

도 14a는 세계 레이저 용착 시장 규모를 백만 달러 단위로 표현한 것이다.14A is a representation of the size of the global laser welding market in millions of dollars.

도 14a를 참조하면, 세계 시장에 있어, 레이저 용착 시장은 2016년 14억 2,500만 달러 규모에서 연평균 5.79%로 증가하여 2022년에는 19억 9,700만 달러 규모까지 성장할 것으로 전망된다.Referring to FIG. 14A , in the global market, the laser welding market is expected to grow from $1.425 billion in 2016 to $1.997 billion in 2022 at an average annual rate of 5.79%.

또한, 도 14b는 레이저 용착 지역별 시장규모를 백만 달러 단위로 표현한 것이다.In addition, FIG. 14B shows the market size of each laser welding region in units of millions of dollars.

도 14b를 참조하면, 아시아 태평양 시장이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 보이며, 2016년 5억 2,800만 달러 규모에서 2022년 7억 6,500만 달러 규모까지 성장할 것으로 전망된다.Referring to FIG. 14B , the Asia-Pacific market is expected to account for the largest share, and is expected to grow from USD 528 million in 2016 to USD 765 million in 2022.

또한, 도 14c는 레이저 용착 적용 산업별 시장규모를 백만 달러 단위로 표현한 것이다.In addition, FIG. 14c shows the market size of each laser welding application industry in units of millions of dollars.

도 14c를 참조하면, 공작기계 시장이 가장 큰 비중을 차지할 것으로 보이며, 2016년 3억 6,500만 달러 규모에서 2022년 4억 8,300만 달러 규모까지 성장할 것으로 전망된다.Referring to FIG. 14C , the machine tool market is expected to occupy the largest share, and is expected to grow from $365 million in 2016 to $483 million in 2022.

또한, 도 14d는 세계 레이저 플라스틱 용착 시장규모를 억 달러 단위로 표현한 것이다.Also, FIG. 14d shows the size of the global laser plastic welding market in units of billions of dollars.

도 14d를 참조하면, 2016년 7억 5,890만 달러 규모에서 연평균 8.3%로 성장하여 2025년 15억 4,320만 달러에 이를 것으로 전망되며, 아시아태평양 지역이 3억 4,280만 달러 규모(점유율 42%)의 시장을 차지하면서 세계에서 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있다.Referring to FIG. 14D , it is expected to reach USD 1,543.2 million by 2025, growing at an average annual rate of 8.3% from USD 758.9 million in 2016, and the Asia-Pacific region is worth USD 342.8 million (42% share). It occupies the largest market share in the world.

세계 레이저 플라스틱 용착 시장은 경쟁이 치열한 제조 기계 시장에 진입하기 위하여 용착 방법, 레이저원, 자동화 등 다양한 방법에서 혁신을 추구하고 있다The global laser plastic welding market is pursuing innovation in various methods such as welding method, laser source, and automation to enter the competitive manufacturing machinery market.

레이저 플라스틱 용착 기술의 발전으로 완성도 높은 용착 이음매(Weld joint)의 생산이 가능해지면서 레이저 플라스틱 용착 시장이 빠르게 성장하고 있으며, 특히 미적 제품에 대한 소비자의 선호도가 증가함에 따라 불가시면(Hidden surface)에서 용착 작업을 수행할 수 있는 레이저 용착의 수요가 증가하고 있다.The laser plastic welding market is growing rapidly as the production of high-quality welded joints is possible with the development of laser plastic welding technology. In particular, as consumers’ preference for aesthetic products increases, welding on hidden surfaces is possible. There is a growing demand for laser welding that can do the job.

레이저 용착 장비의 가격이 급속하게 하락하는 것도 시장 확대에 영향을 미치고 있다.The rapid decline in the price of laser welding equipment is also affecting the market expansion.

따라서 본 발명이 제안하는 레이저를 이용한 용착 장치 및 제어방법의 수요는 높고, 높은 시장성이 보장된다고 판단된다.Therefore, it is determined that the demand for the welding apparatus and the control method using the laser proposed by the present invention is high, and high marketability is guaranteed.

본 발명에 따른 효과Effects according to the present invention

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용한 용착 장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and it is possible to provide a welding apparatus using a laser and a method for controlling the same to a user.

구체적으로 본 발명은, 1400~3000 nm 파장대를 가지는 레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 플라스틱과 투과성의 플라스틱을 용착시키는 장치 및 방법을 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention can provide a user with an apparatus and method for welding an impermeable plastic and a transmissive plastic without an annealing process using a laser beam having a wavelength range of 1400 to 3000 nm.

본 발명에 따르면, 어닐링 과정의 적용을 생략함으로써, 용착 전체 과정에 있어 단락공정 부분을 없애고, 제조비용을 현저하게 낮출 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention, by omitting the application of the annealing process, there is an effect that the short-circuit process part in the entire welding process can be eliminated, and the manufacturing cost can be significantly lowered.

본 발명에 따른 레이저 용착은 저비용 고효율로 플라스틱 접합이 가능하고, 비접촉식 용착 방법으로써 진동, 충격, 열에 의한 제품의 외관 변형이 없으며, 버(Burr) 또는 보푸라기(Fluff)가 발생하지 않아 접합 품질이 뛰어나고, 2D, 3D 형상의 제품에도 적용 가능하여 크기나 형상에 구애 받지 않으며, 자동화가 용이하고, 시스템의 안정성을 제공할 수 있다.Laser welding according to the present invention enables plastic bonding at low cost and high efficiency, and as a non-contact welding method, there is no external deformation of the product due to vibration, shock, or heat, and the bonding quality is excellent because no burrs or fluff occur. , 2D, 3D shape products can be applied, regardless of size or shape, easy to automate, and can provide system stability.

또한, 레이저를 이용하므로, 초점거리를 늘릴 수 있어 용착 작업의 유연성을 증대시킬 수 있고, 레이저빔의 형태 및 초점크기를 변형할 수 있으므로 입체적인 형태를 가진 객체에 대한 용착이 가능하다.In addition, since the laser is used, it is possible to increase the focal length, thereby increasing the flexibility of the welding operation, and since the shape and focal size of the laser beam can be changed, welding on an object having a three-dimensional shape is possible.

또한, 본 발명에 따르면, 투과영역과 밀착영역 사이의 온도차가 작아져 하우징과 투과성 커버는 견고하게 용착 결합되고, 더 나아가 일정한 용착품질을 기대할 수 있다.In addition, according to the present invention, the temperature difference between the transmission area and the close contact area becomes small, so that the housing and the permeable cover are firmly welded together, and further, a constant welding quality can be expected.

또한, 투과영역의 예열과 밀착영역의 용융이 동시에 진행되므로 투과성 커버와 비투과성 하우징이 이종재질이라 하더라도 견고하고 빠른 용착결합이 가능하다라는 작용, 효과가 있다.In addition, since the preheating of the permeable area and the melting of the close contact proceed at the same time, even if the permeable cover and the impermeable housing are of different materials, there is an effect that a strong and fast welding connection is possible.

한편, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.On the other hand, in the apparatus and method described above, the configuration and method of the above-described embodiments are not limitedly applicable, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.

Claims (1)

레이저 빔을 이용하여 어닐링(annealing) 과정 없이, 불투과성의 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 용착시키는 플라스틱 용착 장치에 있어서,

상기 플라스틱 용착 장치는,
상기 제 1 플라스틱과 투과성의 제 2 플라스틱을 밀착시키고,
상기 밀착된 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱에 레이저 빔을 조사하며,
상기 레이저 빔 중 적어도 일부가 상기 제 2 플라스틱을 투과하면서 제 1 흡수되고, 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 제 1 밀착영역에 나머지 빔이 제 2 흡수되도록 하며,
상기 제 1 흡수 및 제 2 흡수를 이용하여 상기 제 1 밀착 영역이 용착되도록 하고,

상기 레이저 빔은 1400~3000 nm 파장대를 가지고,

상기 제 2 플라스틱을 투과한 레이저 빔 중 적어도 일부는 제 2 플라스틱의 적어도 일부에 구비된 반사면에 반사되고,
상기 반사된 레이저 빔이 상기 제 1 밀착영역과 다른 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 제 2 밀착영역으로 흡수되며,
상기 제 1 밀착 영역 및 제 2 밀착영역이 함께 용착되고,

상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱 중 적어도 일부가 굴곡진 파트(part)가 존재하는 경우,
상기 플라스틱 용착 장치는,
상기 제 1 플라스틱과 상기 제 2 플라스틱을 밀착시키기 이전에, 상기 굴곡진 파트에 대한 제 1 정보를 수집하고,
상기 레이저 빔은 상기 제 1 정보에 따라 상기 조사되는 레이저 빔의 초점거리, 출력값, 속도 및 상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱과의 이격거리 중 적어도 하나를 조정하며,
상기 제 1 정보는 상기 굴곡진 파트에 대한 길이, 높이변화 및 형상 정보를 포함하고,

상기 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱의 적어도 일부에, 상기 레이저 빔이 유입되는 임계각을 초과하는 각도를 갖는 단차로 형성된 중간면이 형성됨으로써, 상기 제 1 밀착영역 이외의 다른 영역으로는 상기 레이저 빔이 유입되는 것이 방지되며,

상기 플라스틱 용착 장치는,
상기 밀착된 제 1 플라스틱 및 제 2 플라스틱에 레이저 빔을 조사하기 이전에, 상기 밀착된 제 1 플라스틱과 제 2 플라스틱을 지그(jig)를 이용하여 추가 밀착시키고,

상기 지그는 투명이며,

상기 제 1 밀착 영역 중 상기 레이저 빔의 입사각이 미리 설정된 수치 이하이거나 입사되는 에너지 밀도가 높아지는 영역에서는 상기 레이저 빔의 출력을 높이는 것을 특징으로 하는 플라스틱 용착 장치.
A plastic welding apparatus for welding an impermeable first plastic and a transparent second plastic using a laser beam without an annealing process, the plastic welding apparatus comprising:

The plastic welding device,
Adhering the first plastic and the permeable second plastic into close contact,
Irradiating a laser beam to the first plastic and the second plastic in close contact,
At least a portion of the laser beam is first absorbed while passing through the second plastic, and the remaining beam is second absorbed in the first adhesion region of the first plastic and the second plastic,
using the first absorption and the second absorption to cause the first adhesion region to be welded,

The laser beam has a wavelength range of 1400 to 3000 nm,

At least a portion of the laser beam that has passed through the second plastic is reflected on a reflective surface provided on at least a portion of the second plastic,
The reflected laser beam is absorbed into a second adhesion region of the first plastic and the second plastic different from the first adhesion region,
the first and second adhesion regions are welded together;

When there is a part in which at least a portion of the first plastic and the second plastic is curved,
The plastic welding device,
Before the first plastic and the second plastic are brought into close contact, first information about the curved part is collected,
The laser beam adjusts at least one of a focal length, an output value, a speed, and a separation distance between the first plastic and the second plastic of the irradiated laser beam according to the first information,
The first information includes length, height change and shape information for the curved part,

At least a portion of the first plastic and the second plastic is formed with an intermediate surface formed with a step having an angle exceeding a critical angle through which the laser beam is introduced, so that the laser beam is directed to an area other than the first contact area. to prevent entry,

The plastic welding device,
Before irradiating the laser beam to the first plastic and the second plastic in close contact, the first plastic and the second plastic in close contact are further brought into close contact using a jig,

The jig is transparent,

Plastic welding apparatus, characterized in that the laser beam output is increased in a region in which the incident angle of the laser beam is less than or equal to a preset value or the incident energy density is increased among the first adhesion regions.
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