KR20050017892A - 브레이징 접합용 레이저 헤드장치 - Google Patents
브레이징 접합용 레이저 헤드장치Info
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Abstract
브레이징 접합을 위하여 Nd:YAG 레이저의 고밀도 열원에 이어 후행하는 다이오드 레이저의 높은 에너지 흡수률을 복합 적용하여 필러 와이어가 그 접합부에 빠르고 깊숙이 침투되도록 하여 생산성 향상과 열변형의 감소 및 용접강도의 향상을 추구할 수 있도록;
작업 로봇의 아암 선단에 장착되어 2장의 패널부품의 접합부에 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저 빔을 이용하여 필러 와이어를 용융 침투시켜 브레이징 접합하기 위한 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에서,
상기 로봇의 아암 선단에 장착되어 Nd:YAG 레이저 빔을 상기 패널부품의 접합선을 따라 조사하는 Nd:YAG 옵틱헤드와, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 일측에 브라켓을 통하여 설치되어 필러 와이어를 공급하는 와이어 피더로 구성하되,
상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 타측에 브라켓을 통하여 장착되어 상기 Nd:YAG 레이저 빔에 의해 1차 용융된 필러 와이어에 대하여 다이오드 레이저 빔을 조사하는 다이오드 옵틱헤드를 더 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치를 제공한다.
Description
본 발명은 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 브레이징 접합을 위하여 연속파 Nd:YAG 레이저의 고밀도 열원에 이어 후행하는 다이오드 레이저의 높은 에너지 흡수률을 복합 적용하여 필러 와이어가 그 접합부에 빠르고 깊숙이 침투되도록 하여 생산성 향상과 열변형의 감소 및 용접강도의 향상을 추구할 수 있도록 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 브레이징 접합은 레이저 열원에 의해 용융된 삽입금속(즉, 필러 와이어)이 모재인 패널부품의 표면에 젖은 후, 두 패널부품 사이로 모세관 현상에 의해 유입됨에 의해서 접합되는 용접법으로서, 브레이징 접합되는 패널과 레이저 초점, 공급되는 필러 와이어의 끝단이 일치되어야 양호한 브레이징 접합부를 얻을 수 있다.
이러한 레이저 브레이징 접합을 위한 장치로는 일반적으로 연속파 Nd:YAG 레이저를 사용하고 있는데, 종래 브레이징 접합 시스템의 구성은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 컨트롤러(1)에 의해 제어되는 레이저 발진기(3)로부터 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B)을 발진하여 작업 로봇(5)에 의해 접합선(S)을 따라 이동하는 레이저 헤드장치(7)를 통하여 전방패널(9)과 후방패널(11)로 구성되는 패널부품(10)에 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B)을 조사하여 필러 와이어(13)를 용융시켜 브레이징 접합하도록 구성된다.
여기서, 상기 레이저 헤드장치(7)는 상기 로봇(5)의 아암 선단에 장착되어 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B)을 상기 패널부품(10)의 접합선(S)을 따라 조사하는 Nd:YAG 옵틱헤드(15)와, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드(15)의 일측에 브라켓(17)을 통하여 설치되어 필러 와이어(13)를 공급하는 와이어 피더(19)로 구성된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 브레이징 접합용 레이저 헤드장치(7)에 의한 패널부품(10)의 브레이징 접합은 고밀도 에너지의 연속파 Nd:YAG 레이저로서 필러 와이어(13)를 1차에 걸쳐 용융시킴으로써, 도 2에서 도시한 바와 같이, 용융된 필러 와이어(13;Filler Wire)가 브레이징 접합부(20)에 깊숙히 침투하지 못하고 공간부(21)를 형성하는 단점이 있으며, 이에 따른 브레이징 접합되는 속도가 느려 브레이징 효율을 저하시키게 된다.
또한, 상기 필러 와이어(13)의 용융에 의한 브레이징을 고밀도 에너지의 Nd;YAG 레이저에만 의존함에 따라 패널부품(10)의 접합부(20)에 열변형이 발생하여 브레이징 중에 불량이 발생할 가능성이 높다는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 단점 및 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 브레이징 접합을 위하여 연속파 Nd:YAG 레이저의 고밀도 열원에 이어 후행하는 다이오드 레이저의 높은 에너지 흡수률을 복합 적용하여 필러 와이어가 그 접합부에 빠르고 깊숙이 침투되도록 하여 생산성 향상과 열변형의 감소 및 용접강도의 향상을 추구할 수 있도록 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치를 제공하는 것이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 브레이징 접합용 레이저 헤드장치는 작업 로봇의 아암 선단에 장착되어 2장의 패널부품의 접합부에 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저 빔을 이용하여 필러 와이어를 용융 침투시켜 브레이징 접합하기 위한 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에서,
상기 로봇의 아암 선단에 장착되어 연속파 Nd:YAG 레이저 빔을 상기 패널부품의 접합선을 따라 조사하는 Nd:YAG 옵틱헤드와, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 일측에 브라켓을 통하여 설치되어 필러 와이어를 공급하는 와이어 피더로 구성하되,
상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 타측에 브라켓을 통하여 장착되어 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔에 의해 1차 용융된 필러 와이어에 대하여 다이오드 레이저 빔을 조사하는 다이오드 옵틱헤드를 더 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 헤드장치가 적용된 브레이징 접한 시스템의 전체 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이징 접합용 레이저 헤드장치의 측면의 작동 상태도이다.
먼저, 본 발명이 적용되는 브레이징 접합 시스템의 구성은, 컨트롤러(101)에 의해 제어되는 레이저 발진기(103)로부터 레이저 빔을 발진하여 작업 로봇(105)에 의해 접합선을 따라 이동하는 본 발명의 레이저 헤드장치(107)를 통하여 전방패널(109)과 후방패널(111)로 구성되는 패널부품(110)에 레이저 빔을 조사하여 필러 와이어(113)를 용융 침투시켜 브레이징 접합하도록 구성된다.
본 발명에 따른 상기 레이저 헤드장치(107)의 구성은 상기 로봇(105)의 아암 선단에 장착되어 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B1)을 상기 패널부품(110)의 접합선(S)을 따라 조사하는 Nd:YAG 옵틱헤드(115)와, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드(115)의 일측에 브라켓(117)을 통하여 설치되어 필러 와이어(113)를 공급하는 와이어 피더(119)가 구성된다.
동시에, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드(115)의 타측에는 상기 브라켓(117)을 통하여 다이오드 옵틱헤드(121)가 장착되어 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B1)에 후행하여 1차 용융된 필러 와이어(113)에 대하여 다이오드 레이저 빔(B2)을 조사하도록 구성된다.
여기서, 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B1)은 그 스폿의 직경이 0.4 mm ~ 0.8mm 이내로 설정되는 것이 바람직하며, 상기 다이오드 레이저 빔(B2)의 빔 크기는 1.1 mm×1.1mm 이상의 사각형 형상으로 조사되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B1)과 다이오드 레이저 빔(B2)의 간격(G)은 1.5mm ~ 2.0mm의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치(107)에 의하면, 에너지 흡수률이 높은 다이오드 레이저 빔(B1)을 고밀도 열원을 갖는 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔(B1)에 의해 1차로 용융되어 도 5에서와 같이, 상기 전방패널(109)과 후방패널(111)로 구성되는 패널부품(110)의 접합부(130)에 대하여 침투되는 필러 와이어(113)에 후행하여 조사함으로써, 고밀도 열원과 높은 에너지 흡수성을 복합 적용하여, 전방패널(109) 및 후방패널(111) 사이의 접합부(130)에 공간부가 형성되지 않도록 상기 필러 와이어(113)의 높은 침투성을 유도하며, 상기 패널부품(110)에 대한 레이저 브레이징 접합의 작업속도를 높여 생산성을 향상시킴과 동시에, 상기 패널부품9110)에 대한 작업속도의 향상으로 저입열을 유도하여 열변형을 감소시킨다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에 의하면, 브레이징 접합을 위하여 연속파 Nd:YAG 레이저의 고밀도 열원에 이어 후행하는 다이오드 레이저의 높은 에너지 흡수률을 복합 적용하여 필러 와이어가 2차에 결쳐 그 접합부에 빠르고 깊숙이 침투되도록 하여 이에 따른 브레이징 접합되는 속도가 빨라져 생산성 향상과 열변형의 감소 및 깊은 브레이징 접합부 형성으로 인한 접합부 강도의 개선으로 용접강도 향상 등의 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 헤드장치가 적용된 브레이징 접합 시스템의 전체 구성 사시도이다.
도 2는 종래 레이저 헤드장치에 의해 접합된 두 패널부품의 브레이징 접합 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 헤드장치가 적용된 브레이징 접한 시스템의 전체 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브레이징 접합용 레이저 헤드장치의 측면 작동 상태도이다.
도 5는 본 발명의 레이저 헤드장치에 의해 접합된 두 패널부품의 브레이징 접합 상태도이다.
Claims (4)
- 작업 로봇의 아암 선단에 장착되어 2장의 패널부품의 접합부에 레이저 발진기로부터 발진되는 레이저 빔을 이용하여 필러 와이어를 용융 침투시켜 브레이징 접합하기 위한 브레이징 접합용 레이저 헤드장치에 있어서,상기 로봇의 아암 선단에 장착되어 연속파 Nd:YAG 레이저 빔을 상기 패널부품의 접합선을 따라 조사하는 Nd:YAG 옵틱헤드와, 상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 일측에 브라켓을 통하여 설치되어 필러 와이어를 공급하는 와이어 피더로 구성하되,상기 Nd:YAG 옵틱헤드의 타측에 브라켓을 통하여 장착되어 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔에 의해 1차 용융된 필러 와이어에 대하여 다이오드 레이저 빔을 조사하는 다이오드 옵틱헤드를 더 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔은그 스폿의 직경이 0.4 mm ~ 0.8mm 이내로 설정되는 것을 특징으로 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 다이오드 레이저 빔의 빔 크기는1.1 mm×1.1mm 이상의 사각형 형상으로 조사되는 것을 특징으로 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 연속파 Nd:YAG 레이저 빔과 다이오드 레이저 빔의 간격은1.5mm ~ 2.0mm의 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 브레이징 접합용 레이저 헤드장치.
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