KR20060034814A - 레이저 용접용 박판 고정 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 용접을 위하여 다양한 형상의 박판을 하부 베드상에 고정하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 박판이 놓여지는 하부 베드를 소정의 전원이 인가되는 전자석으로 설치함으로써, 별도의 고정 장치 없이 전자력에 의해 박판을 긴밀히 고정하여, 박판 고정 수단이 외부로 드러나지 않기 때문에 용접시 헤드의 동작을 간섭하지 않음으로써 원활한 용접 동작 수행이 가능하며, 기존의 지그 시스템을 배제하면서 손쉽게 다양한 형상의 박판 용접을 수행할 수 있다.

테일러드 블랭크, 박판, 전자석 베드, 용접선, 홈

Description

레이저 용접용 박판 고정 방법{METHOD FOR FIXING STEEL SHEET IN LASER WELDING}

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 용접에서 두 박판의 간극에 대한 개념을 도시한 개략도,

도 2는 종래 기술에 따른 두 박판 사이의 미스 매치에 대한 개념을 도시한 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 이종의 박판을 전자석을 이용해 고정하기 위한 구성을 도시한 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 A부분의 상세도, 및

도 5는 본 발명에 따른 다른 이종의 박판을 적용하기 위한 전자석 베드의 적용 예시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

6, 7: 박판 11: 용접선

12: 철판 13: 하부 전자석

본 발명은 레이저 용접용 박판 고정 방법에 관한 것으로써, 특히 각종 산업구조물에 이용되는 테일러드 블랭크 용접시 다양한 형상을 갖는 이종의 박판 접합면의 갭(Gap)을 최소화 시킴으로써 용접부의 접합면이 더욱 안정화되어 용접이 보다 신속,용이하고 동시에 접합부의 품질을 극대화시켜 구조물의 전체 신뢰성을 향상시킬 수 있는 레이저 용접용 박판 고정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 테일러드 블랭크(Tailored Welding Blank)라 함은 이종 두께 또는 이종 재료로 구성된 금속 박판을 레이저 용접으로 맞대기 용접하여 제작된 부재를 의미한다. 이러한 테일러드 블랭크는 프레스 또는 롤 성형수단에 의해 성형되며, 자동차의 차체, 도어, 및 범퍼 등에 사용되는 부재로서 고품질이 요구되며 대량 수요에 따른 대량생산이 절박한 시점이다.

상술한 박판은 소정의 레이저 용접 헤드에 의해서 용접되기 전에 소정의 클램핑 장치에 의해 고정되고 각 박판을 서로 맞대어 진다. 상기 클램핑 장치는 소재의 절삭, 판금, 용접 등의 가공 작업시에 소재물이 움직이지 않도록 고정시켜주기 위한 장치로서, 각 가공 작업마다 클램핑력이나 클램핑 부위 등이 상이하며 클램핑 장치의 구조 또한 상이하다.

두 종류의 박판을 레이저 빔에 의해 맞대기 심용접(butt welding)을 용접하는 방법은 공지되어 있는데, 공개 번호 특허 제2000-0014798호, 특허 제2000-0001442호, 특허 제1999-0084593호, 특허 제2000-0001442호, 특허 제1999-0060941 호 및 특허 제2001-0093277호 등은 두 종류의 박판을 레이저 용접 하는 방법및 장치를 보여주고 있다.

레이저 용접에서는 두 판이 맞대기로 만나는 부위의 정렬이 매우 중요하다. 상술한 기존의 장치는 직선 부위에는 유리한 면이 있으나, 다양한 형상의 박판을 맞대기로 용접하기에는 무리가 있다. 박판의 용접시에는 두 박판의 형상에 따라 여러 문제점이 발생한다. 전형적인 문제점으로는 도 1에 도시한 바와 같이, 두 박판(1, 2) 사이에 발생하는 간극(4)과 도 2에 도시된 두 박판의 미스매치(5)가 있으며, 이러한 두 박판간의 문제가 레이저(3)로 용접하는 경우에 기공등의 결함을 유발시키는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 용접장치에 적용되는 지그(jig) 시스템은 다양한 형상의 박판을 용접하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 다른 형상의 박판을 용접할 경우 그 형상에 맞는 지그를 새로이 제작해야 하는 문제점이 발생하게 되었으며, 특히 박판을 고정시키기 위한 클램핑 장치가 레이저 용접빔이 방출되는 헤드와 간섭이 많이 발생하게 되어 원활한 용접 동작에 방해가 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 표면 처리된 이종의 박판을 레이저 빔이 방출되는 레이저 용접기 헤드의 동작을 방해하지 않으면서 긴밀히 고정시킬 수 있는 레이저 용접용 박판 고정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 적용되는 박판의 형상이 변형되더라도 기존의 지그 시스템의 변경을 배제하고 용접 베드에 원활히 고정시킬 수 있는 레이저 용접용 박판 고정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 별도의 기구적 클램핑 장치 없이 전자석을 이용하여 다양한 형상의 박판을 맞대기로 용접할 수 있도록 구성되는 레이저 용접용 박판 고정 방법을 제공하는데 있다.

본 고안의 더욱 더 다른 목적은 각종 산업구조물에 사용되는 테일러드 블랭크의 용접시 다양한 형상을 갖는 두 박판간의 접합면의 갭(Gap)을 최소화 시킴으로써 용접부의 접합면이 더욱 안정화되어 용접이 보다 신속,용이하고 동시에 접합부의 품질을 극대화시켜 구조물의 전체 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 레이저 용접용 박판 고정 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 레이저 용접을 위하여 다양한 형상의 박판을 하부 베드상에 고정하기 위한 방법에 있어서, 상기 박판이 놓여지는 하부 베드를 소정의 전원이 인가되는 전자석으로 설치함으로써, 별도의 고정 장치 없이 전자력에 의해 박판을 긴밀히 고정함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 이종의 박판을 전자석을 이용해 고정하기 위한 구성을 도시한 개략도로써, 왼쪽의 도면은 이종의 다른 형상을 갖는 두 개의 박판(6, 7)을 맞대기 용접하기 위한 준비 단계를 도시하고 있다. 또한, 오른쪽 도면은 본 발명에 따른 하부 베드를 도시하고 있다. 부호 11은 상기 두 개의 박판(6, 7)을 맞대기시킨 후 그 상부에서 미도시 된 레이저 용접기의 헤드가 이동하는 용접선을 도시하고 있다. 따라서, 상기 용접선(11)은 상기 두 개의 박판(6, 7)이 서로 접하는 경계선이라 할 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면 상기 두 개의 박판(6, 7)이 놓이는 하부 베드를 전자석으로 구성한다. 즉, 금속의 박판(6, 7)을 하부 베드에 올려놓고 소정의 전류를 인가시켜 상기 하부 베드가 전자력을 가지도록 하여 외형적으로는 아무런 클램핑 장치 없이 상기 박판을 하부 베드상에 견고히 고정시킬 수 있는 것이다. 또한, 본 발명에 따르면 상기 하부 베드를 그리드(grid) 형태로 구성한다. 즉, 장방형 작은 하부 베드 조각들이 다수개가 서로 맞대어 구성된다. 이는 레이저 헤드에 의한 원활한 용접과 용접 동작중에 발생하는 용접 가스를 원활히 배출하기 위한 용접선의 원활한 형성을 도모하기 위함이다. 또한, 다른 형상의 박판을 용접하기 위한 용접선의 변경이 용이해 진다.

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 A부분의 상세도로써, 하나의 하부 베드 조각을 상세한 도시하고 있다.

도 4의 왼쪽에 도시한 바와 같이, 하부 베드 조각은 철판(12)과 상기 철판의 하부에 같은 크기로 설치되는 하부 전자석(13)으로 구성된다. 상기 하부 전자석(13)은 미도시되었으나, 소정의 전원 인가 수단에 의해 선택적으로 전원이 인가되는 공지의 전자석 기술로 동작할 수 있을 것이다. 또한, 도 4의 오른쪽 도면은 상기 철판(12)의 형상을 상세히 도시한 도면으로써 그 상부에 용접선(11)이 형성된다. 상기 용접선(11)은 상기 철판(12)의 상부에서 일정 깊이와 일정 각도를 가지며 형성되는 요홈이다. 따라서, 도 3의 용접선이 지나가는 하부 베드의 각 철판 조각(12)에 이와 상응한 요홈인 용접선(11)을 형성시키고 상호 조립하게 되면 하나의 용접선이 손쉽게 완성될 수 있을 것이다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하부 베드상에 이종의 박판을 맞대기로 연결시키고 하부 전자석에 전원을 인가시키면 자력을 띄게 되며, 이로 인해 상기 하부 베드상에 올려진 박판(6, 7)은 유동없이 긴밀히 고정된다. 그후, 레이저 용접기의 헤드를 이동시켜 박판의 맞대기 부분을 따라 용접 동작을 수행하게 된다. 이때, 용접 동작에 따른 이물질 또는 용접 가스등은 상기 하부 베드의 철판(12)에 형성된 용접선을 따라 배출 또는 배기되기 때문에 원활한 용접 동작을 수행할 수 있는 것이다. 또한, 상기 하부 전자석은 철판 조각과 같은 크기로 다수개가 설치될 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 예컨데, 하나의 넓은 하부 전자석상에 상술한 다수의 철판 조각을 조립시켜도 무방하다.

도 5는 본 발명에 따른 다른 이종의 박판을 적용하기 위한 전자석 베드의 적용 예시도로써, 왼쪽의 도면은 도 4에 도시한 박판의 형상이고 오른쪽에 도시한 도면은 다른 형상을 갖는 박판의 맞대기 형상을 도시하고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 이종 박판(6, 7)의 맞대기 부분의 형상이 변형되 는 경우에는 하부 베드의 기존 용접선(11)이 지나는 왼쪽 두번째 도면의 빗금친 부분의 철판 조각을 제거하고 도 5의 오른쪽 세번째 도면에서와 같이 새로 적용되는 박판의 맞대기 부분의 형상에 맞도록 새로운 용접선(17)이 형성된 철판을 적용시키면 간단히 하부 베드의 교체가 완료되는 것이다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 박판 고정 방법은 별도의 클램핑 장치가 외부로 드러나지 않기 때문에 용접시 헤드의 동작을 간섭하지 않음으로써 원활한 용접 동작 수행이 가능하며, 기존의 지그 시스템을 배제하면서 손쉽게 다양한 형상의 박판 용접을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 레이저 용접을 위하여 다양한 형상의 박판을 하부 베드상에 고정하기 위한 방법에 있어서,

   상기 박판이 놓여지는 하부 베드를 소정의 전원이 인가되는 전자석으로 설치함으로써, 별도의 고정 장치 없이 전자력에 의해 박판을 긴밀히 고정함을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 하부 베드는 하부 전자석과, 상기 하부 전자석 상부에 놓여 있는 철판을 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 철판은 다수의 철판 조각이 그리드 형태로 조립되어 상기 하부 전자석 위에 설치됨을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 각 철판 조각 중 레이저 용접기의 용접선이 통과하는 각 철판 조각의 라인상에는 일정 깊이와 일정 폭을 갖는 홈이 형성되어 용접 동작 중 발생하는 용접 가스 및 이물질을 손쉽게 배기 또는 배출하도록 함을 특징으로 하는 방법.

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