KR20000051003A - 아연도금강 레이저 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 아연도금강 레이저 용접방법에서 가압방식은 간격을 0.1∼0.2㎜로 유지시키는 것이 관건인데 용접단면이 복잡할 경우 간격 유지가 곤란하여 형상이 단순한 구조에만 적용될 수 있으며, 아연도금층 제거방식은 용접을 실시하시 전에 전처리 공정을 거쳐야 하므로 원가가 상승되는 문제점이 있기 때문에,

용접로보트의 끝단에 설치된 레이저 용접헤드와, 상기 레이저 용접헤드의 전단에 설치되고 레이저 발진기로부터 출력 분기된 레이저 빔이 조사되어 용접전에 패널의 아연도금층을 제거하는 표면처리용 노즐과, 상기 레이저 용접헤드의 후단부에 설치되고 레이저 빔이 조사되어 패널을 용접하는 용접용 노즐로 구성됨으로써,

레이저 빔의 일부로 아연도금층을 선제거하고 나머지 레이저 빔으로 용접을 실시하므로 아연도금층 제거를 위한 별도의 추가 공정이 삭제되어 원가가 절감되고 아연증기에 의한 용접결함을 미연에 방지할 수 있는 아연도금강 레이저 용접장치에 관한 것이다.

Description

아연도금강 레이저 용접장치 {Laser welding tool for zinc coated steel}

본 발명은 자동차의 차체를 용접하기 위한 용접 장치에 관한 것으로서, 특히 아연이 도금된 강판을 용접할 때 레이저를 이용하여 아연도금의 제거와 용접을 동시에 시행할 수 있는 아연도금강 레이저 용접장치에 관한 것이다.

자동차 차체를 구성하는 강판은 아연도금강이 주로 사용되고, 아연도금이 된 강판을 서로 연결하기 위해서 주로 용접을 사용한다. 강판의 용접시에는 레이저를 이용하는데, 레이저 용접에서 가장 중요한 기술 요소는 용접판재 사이의 간격을 0.2㎜ 이내로 유지시켜 주는 것이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 용접 모재인 패널(P)을 겹치게 설치하고 레이저 용접을 실시하게 되는데, 패널(P) 사이에 소정의 간격(A)을 유지하도록 하고 있다. 이때, 패널(P) 사이의 간격(A)은 0.1∼0.2㎜ 정도로 유지시키게 되는데, 두 패널(P)을 가압하여 간격을 조절하게 된다.

만약, 패널(P) 사이의 간격이 허용치(0.2㎜)를 초과하는 경우 용접 불량이 발생하게 되며, 간격이 0㎜가 되는 경우에는 아연도금층의 기화로 인해 용접결함이 발생된다.

다시 말해서, 아연도금강을 용접할 때 아연이 먼저 기화되어 폭발함으로써 용융조직 내부에 기공을 발생시킴으로서 용접결함을 야기하게 된다. 철의 용융점은 1540℃인데 반하여 아연의 비등점은 910℃이므로, 레이저 용접을 실시할 때 철부분이 녹기 전에 도금된 아연도금층이 먼저 기화된다. 아연도금층의 기화로 발생된 증기는 밀폐된 상태에서 내부 폭발을 일으킴으로써, 철의 용융조직 내에 기공을 형성하여 용접결함을 야기하게 된다.

따라서, 아연도금강을 레이저 용접하기 전에 도 2에 도시된 바와 같이 용접전 전처리를 행하게 된다. 용접전 전처리 방법은 너얼링 머신(M)을 이용하여 패널(P)의 용접부 표면을 기계적으로 홈가공하는 방법으로 아연도금층(P')을 제거하는 너얼링 방법과, 레이저장치(L)를 이용하여 레이저 빔을 패널(P)의 용접부 표면에 조사하여 아연도금층(P')을 기화시킴으로써 아연도금층(P')을 제거하는 레이저 표면처리 방법이 주로 사용된다.

결국, 종래의 아연도금강 레이저 용접방법에서 가압방식은 간격을 0.1∼0.2㎜로 유지시키는 것이 관건인데 용접단면이 복잡할 경우 간격 유지가 곤란하여 형상이 단순한 구조에만 적용될 수 있으며, 아연도금층 제거방식은 용접점 전처리 공정을 거쳐야 하므로 원가가 상승되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 자동차 차체 레이저 용접공법에서 아연도금강의 용접을 위하여 레이저 빔을 분기하여 전단부의 레이저 빔으로 아연도금강의 표면 아연도금층을 제거하고 후단부의 레이저 빔으로 용접을 실시함으로써, 아연도금강 용접시 품질문제를 극복할 수 있는 아연도금강 레이저 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 아연도금강의 용접 방식이 도시된 도면,

도 2는 용접부의 아연도금층을 제거하는 방법이 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 의한 아연도금강 레이저 용접장치가 도시된 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 용접로보트 52 : 레이저 용접헤드

53 : 용접용 노즐 54 : 표면처리용 노즐

55 : 레이저 발진기 56 : 패널(아연도금강)

57 : 아연도금층

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 용접로보트의 끝단에 설치된 레이저 용접헤드와, 상기 레이저 용접헤드의 전단부에 설치되고 레이저 발진기로부터 출력 분기된 레이저 빔이 조사되어 용접전에 패널의 아연도금층을 제거하는 표면처리용 노즐과, 상기 레이저 용접헤드의 후단부에 설치되고 레이저 빔이 조사되어 패널을 용접하는 용접용 노즐로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 레이저 용접장치는 도 3에 도시된 바와 같이 용접로보트(51)의 끝단에 설치된 레이저 용접헤드(51)와, 상기 레이저 용접헤드(51)의 전단부에 설치되고 레이저 발진기(55)로부터 출력 분기된 레이저 빔이 조사되어 용접전에 패널(56)의 아연도금층(57)을 제거하는 표면처리용 노즐(54)과, 상기 레이저 용접헤드(51)의 후단부에 설치되고 레이저 빔이 조사되어 패널(56)을 용접하는 용접용 노즐(53)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 레이저 용접장치는 레이저 용접을 실시할 때 표면처리용 노즐을 통해 조사된 레이저 빔이 아연도금층을 선제거함으로써 용접시 아연증기가 발생되지 않도록 하게 된다.

자동차 차체 용접공정에서 사용되는 용접로보트(51)의 끝단에 부착된 레이저 용접헤드(51)에 레이저 발진기(55)로부터 출력된 빔이 전송된다. 전송된 레이저 빔은 레이저 용접헤드(52)에서 분기되어 한쪽은 용접 방향의 전단에서 표면처리용 노즐(54)을 통해 조사되고, 다른 한쪽은 용접 방향의 후단에서 용접용 노즐(53)을 통해 조사된다. 표면처리용 노즐(54)을 통해 조사된 레이저 빔은 상판 패널(56a)의 상면과 하면 및 하판 패널(56b)의 상면에 있는 아연도금층(57)을 제거하게 된다.

용접용 노즐(53)을 통해 패널(56)측으로 조사된 레이저 빔은 아연도금층(57)이 제거된 패널(56)을 녹여 레이저 용접을 실시하게 된다. 물론, 패널(56)의 아연도금층(57)이 상기 표면처리용 노즐(54)을 통해 조사된 레이저 빔에 의해 제거된 상태이므로 레이저 용접 도중 아연도금층(57) 제거에 따른 증기는 발생되지 않는다.

이와 같이, 본 발명의 아연도금강 레이저 용접장치는 레이저 빔의 일부로 아연도금층을 선제거하고 나머지 레이저 빔으로 용접을 실시하므로 아연도금층 제거를 위한 별도의 추가 공정이 삭제되어 원가가 절감되고 아연증기에 의한 용접결함이 미연에 방지되는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 용접로보트의 끝단에 설치된 레이저 용접헤드와, 상기 레이저 용접헤드의 전단부에 설치되고 레이저 발진기로부터 출력 분기된 레이저 빔이 조사되어 용접전에 패널의 아연도금층을 제거하는 표면처리용 노즐과, 상기 레이저 용접헤드의 후단부에 설치되고 레이저 빔이 조사되어 패널을 용접하는 용접용 노즐로 구성된 것을 특징으로 하는 아연도금강 레이저 용접장치.