KR20100029975A

KR20100029975A - 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치

Info

Publication number: KR20100029975A
Application number: KR1020080088703A
Authority: KR
Inventors: 조도운
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2010-03-18
Also published as: KR100986074B1

Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치는, ⅰ)베이스 프레임과, ⅱ)상기 베이스 프레임에 구성되며, 플라스틱 접합 대상물을 지지하는 이동 지그가 X축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 X축 가이드 레일과, ⅲ)상기 베이스 프레임에 상기 X축 가이드 레일의 상측으로 구성되며, 이동 블록이 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 Y축 가이드 레일과, ⅳ)상기 이동 블록을 상기 Y축 가이드 레일을 따라 Y축 방향으로 왕복 이동시키기 위해 상기 이동 블록에 구성되는 구동유닛과, ⅴ)상기 이동 블록에 자중으로서 Z축 방향으로 승강 가능하게 구성되어 상기 플라스틱 접합 대상물을 가압하는 가압유닛과, ⅵ)상기 가압유닛에 구성되며, 상기 플라스틱 접합 대상물의 접합 부위로 레이저를 조사하는 옵틱 헤드유닛을 포함한다.

플라스틱 접합, 자동차 램프, 레이저 빔, 간섭, 가압

Description

플라스틱 접합용 레이저 접합 장치 {LASER WELDING SYSTEM FOR PLASTIC}

본 발명의 예시적인 실시예는 레이저 접합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차 램프와 같은 플라스틱 소재의 접합 대상물에 레이저를 조사하여 그 접합 대상물을 접합할 수 있는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 램프 어셈블리는 렌즈 역할을 하는 플라스틱 상판과, 램프 및 전기 소자들의 조립되는 하우징 역할을 하는 플라스틱 하판으로 구성된다.

이러한 플라스틱 상판과 하판은 열 용융 방식의 접합 장치를 통해 상호 접합되는데, 그 접합 장치를 통한 상판과 하판의 접합 공정은 100% 수밀을 요구하는 등 작업 조건이 까다롭다.

여기서, 상기 접합 장치는 열판 또는 진동 접합 방식으로서 플라스틱 상판과 하판을 접합하는 것이 일반적이나, 최근에는 레이저를 이용하여 그 상판과 하판을 접합하는 방식으로서 개시된 바 있다.

상기에서와 같이 레이저를 이용한 플라스틱 부품의 접합은 접합 대상물의 재질, 레이저의 파장/출력, 접합 속도, 접합 부위의 가압력 등에 의해 접합 품질이 좌우되는데, 그 중 가압력은 접합 대상물의 품질 양부를 결정하는 중요 인자로서 작용하게 된다.

종래 기술에 따른 접합 대상물의 가압 방식은 부분 클램핑 방식과, 전면 가압 방식으로 크게 구분할 수 있다.

전자는 다수의 클램퍼들이 접합 대상물의 가장자리부를 가압하는 방식이며, 후자는 실린더 작동에 의해 상하 방향으로 이동하는 가압판이 접합 대상물을 전면적으로 가압하는 방식이다.

그런데, 종래 기술에서는 전자의 경우, 클램핑 로드를 통해 클램퍼를 접합 대상물 쪽으로 가압하기 때문에, 레이저 빔의 조사 경로와 그 클램핑 로드 사이에 간섭이 일어나게 된다.

이렇게 레이저 빔의 간섭이 일어나게 되면, 그 간섭 구간에서 접합 대상물의 접합이 이루어지지 않기 때문에, 종래 기술에서는 할로겐 램프를 보조 열원으로 사용하여 간섭 구간에서의 접합 부위를 접합하게 된다.

그러나, 이 경우는 할로겐 램프의 조사빔이 레이저 빔에 비해 넓은 폭으로 조사되기 때문에, 접합 부위 이외의 부분까지 할로겐 램프의 열 영향이 작용하게 되어 접합 대상물의 접합 품질에서 불리하다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 종래 기술에서는 후자의 경우, 접합 대상물에 상응하는 형태를 지닌 가압판이 실린더 작동으로서 접합 대상물을 가압하게 된다.

이 경우는 전자의 경우에서와 같은 레이저 빔의 간섭을 방지할 수 있으나, 접합 대상물의 외관 특성 상 가압판의 가압 방향과 접합 대상물의 표면이 이루는 각도에 따라 그 접합 대상물에 가해지는 가압력이 전면적으로 균일하지 않다.

따라서 이러한 경우는 접합 대상물의 접합 부위 전체 영역에 대하여 가압력이 균일하지 않기 때문에, 접합 대상물의 안정적인 품질 확보가 어렵다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 레이저 빔의 간섭 없이 접합 대상물을 가압할 수 있도록 하는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 예시적인 실시예는 접합 대상물의 접합 부위 전체 영역을 동일한 가압력으로서 가압할 수 있도록 하는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치를 제공한다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 가압유닛은 상기 이동 블록에 Z축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되는 가압 블록과, 상기 가압 블록 의 하단부에 회전 가능하게 설치되는 볼 부재와, 상기 가압 블록에 연결되게 구성되어 상기 볼 부재로 압축 공기를 공급하는 에어 공급원을 포함할 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 가압 블록은 상기 볼 부재를 장착하기 위한 장착홈과, 상기 장착홈과 연결되는 공기 공급 통로를 형성할 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치는, 상기 구동유닛이 리니어 서보 모터로서 이루어질 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치는, 상기 베이스 프레임에 설치되는 한 쌍의 수직 프레임을 포함하며, 상기 Y축 가이드 레일이 상기 수직 프레임에 연결되게 장착될 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 에어 공급원은 에어 호스를 통해 상기 공기 공급 통로와 연결되는 컴프레셔로서 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치는, ⅰ)베이스 프레임과, 상기 베이스 프레임에 구성되며, 플라스틱 접합 대상물을 지지하는 이동 지그가 왕복 이동 가능하게 설치되는 가이드 레일과, ⅱ)상기 베이스 프레임에 구성되어 상기 이동 지그를 상하 방향으로 이동시키기 위한 승강유닛과, ⅲ)상기 베이스 프레임에 상기 가이드 레일의 상측으로 고정되게 설치되며, 상기 이동 지그 상의 상기 플라스틱 접합 대상물을 가압하는 가압유닛과, ⅳ)로봇 아암의 선단에 장착되며, 상기 플라스틱 접합 대상물의 접합 부위로 레이저를 조사하는 옵틱 헤드유닛을 포함하고, 상기 가압유닛은 상기 베이스 프레임에 고정 되는 메인 가압판과, 상기 메인 가압판의 가장자리부에 회동 가능하게 설치되는 다수의 보조 가압판들과, 상기 메인 가압판에 구성되어 상기 각 보조 가압판으로 가압력을 제공하는 다수의 가압원들을 포함하여 이루어진다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 가압유닛은 상기 각 보조 가압판에 회전 가능하게 설치되는 볼 부재를 더욱 포함할 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 승강유닛은 상기 베이스 프레임에 고정되게 설치되는 제1 공압 실린더로서 이루어질 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 각 보조 가압판은 힌지 핀을 통하여 상기 메인 가압판의 가장자리부에 회동 가능하게 설치될 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 있어서, 상기 각 가압원은 상기 메인 가압판에 힌지 결합되며, 작동 로드가 상기 각 보조 가압판에 힌지 결합되는 제2 공압 실린더로서 이루어질 수 있다.

상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치는, 상기 베이스 프레임에 수직 방향으로 설치되는 수직 프레임을 포함하며, 상기 가압유닛이 상기 수직 프레임에 고정되게 설치될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 레이저 빔의 간섭 없이 접합 대상물을 가압할 수 있으므로, 접합 대상물의 접합 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 접합 대상물의 레이저 접합 시 발생하는 연기를 압축 공기로서 연기를 분산시킬 수 있으므로, 연기에 의한 접합 대상물의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 접합 대상물의 접합 부위로 균일한 가압력을 제공할 수 있으므로, 접합 대상물의 안정적인 접합 품질을 확보할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치의 구성을 도시한 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(100)는 레이저 빔을 조사하여 플라스틱 소재의 상판과 하판을 접합하기 위한 것이다.

이 경우, 상기 상판과 하판(이하에서는 편의상 "접합 대상물"이라고 한다)은 자동차 램프 어셈블리에 구성되는 것으로, 상측 방향으로 굴곡진 형태를 취한다.

상기 접합 대상물(1)에서 그 상판은 렌즈 역할을 하며, 하판은 램프 및 전기 소자들이 조립되는 하우징 역할을 한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(100) 는 레이저 빔의 간섭 없이 접합 대상물(1)을 가압할 수 있는 구조로서 이루어진다.

본 장치(100)는 이하에서 설명하는 각종 구성 요소들로서 이루어지는 바, 이들 구성 요소는 베이스 프레임(10)에 모두 설치될 수 있다.

상기 베이스 프레임(10)은 각각의 구성 요소들을 지지하기 위한 것으로서, 각종 브라켓, 지지블록, 플레이트, 하우징, 커버, 칼라 등과 같은 부속 요소들이 설치될 수 있다.

이러한 부속 요소들은 각각의 구성 요소들을 베이스 프레임(10)에 설치하기 위한 것이므로, 본 실시예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 베이스 프레임(10)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

여기서, 상기 베이스 프레임(10)은 작업장의 바닥면에 설치되는 메인 프레임(10a)과, 그 메인 프레임(10a) 상에 테이블 형태로 구성된 서브 프레임(10b)으로 이루어진다.

상기에서와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(100)는, X축 가이드 레일(20)과, 이동 지그(30)와, Y축 가이드 레일(40)과, 이동 블록(50)과, 구동유닛(60)과, 가압유닛(70)과, 옵틱 헤드유닛(90)을 포함하여 구성된다.

이를 구성별로 설명하면, 우선 상기 X축 가이드 레일(20)은 서브 프레임(10b)의 상면에 X축 방향을 따라 한 쌍으로서 상호 평행하게 설치된다.

상기 이동 지그(30: 당 업계에서는 통상적으로 "접합 지그" 라고 한다)는 접합 대상물(1)을 지지하기 위한 것으로, 그 접합 대상물(1)의 외관 형상에 대응하는 형태로 이루어진다.

상기 이동 지그(30)는 X축 가이드 레일(20)에 X축 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 이동 지그(30)는 몸체 내부에 구성되는 공지 기술의 리니어 서보 모터(미도시)에 의해 X축 가이드 레일(20)을 따라 왕복 이동될 수 있다.

상기 Y축 가이드 레일(40)은 베이스 프레임(10)에 X축 가이드 레일(20)의 상측으로 구성되는 바, X축 방향을 따라 한 쌍으로서 상호 이격되게 구비된다.

이러한 Y축 가이드 레일들(40)은 서브 프레임(10b)을 사이에 두고 메인 프레임(10a) 상에 서브 프레임(10b)의 폭 방향으로 마주하며 설치된 한 쌍의 수직 프레임들(11)에 연결되게 장착된다.

그리고 각각의 Y축 가이드 레일(40)에는 Y축 방향을 따라 제1 레일홈(41)이 형성되어 있다.

상기 이동 블록(50)은 뒤에서 설명하는 구동유닛(60), 가압유닛(70) 및 옵틱 헤드유닛(90)을 지지하기 위한 것으로, 각각의 Y축 가이드 레일(40)에 Y축 방향을 따라 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 이동 블록(50)은 각 Y축 가이드 레일(40)의 제1 레일홈(41)에 슬라이딩 가능하게 결합된다.

그리고 상기 이동 블록(50)에는 Z축 방향을 따라 제2 레일홈(51)이 형성되어 있다.

상기 구동유닛(60)은 이동 블록(50)을 Y축 가이드 레일(40)을 따라 Y축 방향 으로 왕복 이동시키기 위한 것이다.

이러한 구동유닛(60)은 도 2에서와 같이, 이동 블록(50)에 구성되는 공지 기술의 리니어 서보 모터(61)로서 이루어진다. 상기 리니어 서보 모터(61)는 컨트롤러(80)에 의해 그 구동이 제어된다.

본 실시예에서, 상기 가압유닛(70)은 레이저 접합 시 이동 지그(30) 상의 접합 대상물(1)을 가압하기 위한 것이다.

상기 가압유닛(70)은 이동 블록(50)에 자중으로서 Z축 방향으로 승강 가능하게 구성된다.

상기 가압유닛(70)은 도 2에서와 같이, 가압 블록(71)과, 볼 부재(75)와, 에어 공급원(76)을 포함하여 이루어진다.

상기 가압 블록(71)은 이동 블록(50)의 제2 레일홈(51)에 Z축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착된다.

이러한 가압 블록(71)은 하단부에 볼 부재(75)를 장착하기 위한 장착홈(72)과, 그 장착홈(72)과 상호 연결되는 공기 공급 통로(73)를 형성하고 있다.

상기에서, 볼 부재(75)는 가압 블록(71)의 장착홈(72)에 장착되는데, 그 장착홈(72)에 일정 유격을 지니며 자유로운 회전이 가능하고, 장착홈(72)으로부터 빠지지 않게 장착된다.

그리고 상기 에어 공급원(76)은 볼 부재(75)로 압축 공기를 공급하기 위한 것이다.

상기 에어 공급원(76)은 에어 호스(77)를 통해 가압 블록(71)의 공기 공급 통로(73)와 연결되며, 그 공기 공급 통로(73)를 통해 압축 공기를 공급하는 공지 기술의 컴프레셔(78)로서 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 옵틱 헤드유닛(90)은 레이저 발진기(미도시)로부터 발진되는 레이저 빔을 접합 대상물(1)의 접합 부위로 조사하기 위한 것이다.

상기 옵틱 헤드유닛(90)은 가압유닛(70)의 가압 블록(71)에 고정되게 설치되는 옵틱 헤드 몸체(91)를 구비하는 바, 그 옵틱 헤드 몸체(91)는 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부로서 이루어진다.

이하, 상기와 같이 구성되는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(100)의 작동 과정을 설명하면, 우선 본 실시예에서는 도 1에서와 같이 이동 지그(30) 상으로 접합 대상물(1)을 로딩한다.

여기서, 가압유닛(70)의 가압 블록(71)은 그의 자중, 및 옵틱 헤드 몸체(91)의 자중으로서 이동 브록(50)의 제2 레일홈(51)을 따라 하측 방향으로 이동된 상태에 있다.

이 후, 도 3에서와 같이, 이동 지그(30)는 X축 가이드 레일(20)을 따라 X축 방향으로 이동하는데, 이 과정에서 이동 블록(50)은 구동유닛(60)에 의해 Y축 가이드 레일(40)을 따라 Y축 방향으로 이동하며 접합 대상물(1)의 접합 부위 측으로 위치하게 된다.

상기한 이동 블록(50)의 이동 거리는 컨트롤러(80: 도 4 참조)에 기설정된 접합 부위의 위치 정보에 의해서 결정되는데, 컨트롤러(80)는 그 위치 정보에 상응하는 제어 신호를 구동유닛(60)으로 인가하여 이동 블록(50)의 Y축 방향 이동을 제 어한다.

다음으로, 이동 지그(30)가 X축 가이드 레일(20)을 따라 X축 방향으로 계속 이동하게 되면, 도 4에서와 같이 가압유닛(70)의 볼 부재(75)는 접합 대상물(1)의 접합 부위에 접촉하며 가압 블록(71) 및 옵틱 헤드 몸체(91)의 자중으로서 그 접합 부위를 가압하게 된다.

여기서, 상기 볼 부재(75)는 이동 지그(30)가 X축 방향으로 이동함에 따라 접합 대상물(1)의 접합 부위에 접촉하며 자유롭게 회전하게 된다.

이 과정에서, 에어 공급원(76)은 에어 호스(77)를 통해 압축 공기를 가압 블록(71)의 공기 공급 통로(73)로 공급한다.

그러면, 상기 압축 공기는 공기 공급 통로(73)를 통해 볼 부재(75)로 공급되며, 가압 블록(71)의 장착홈(72)에서 볼 부재(75)와의 틈새를 통해 외부로 배출된다.

여기서, 상기 볼 부재(75)는 압축 공기의 압력을 제공받기 때문에 그 압축 공기의 압력으로서 접합 대상물(1)의 접합 부위를 더욱 가압할 수 있게 된다.

이러는 과정을 거치는 동안, 옵틱 헤드유닛(90)은 레이저 빔을 접합 대상물(1)의 접합 부위로 조사하게 되면, 접합 대상물(1)의 접합 부위에서는 레이저 빔에 의한 열 용융으로서 상판과 하판이 상호 접합된다.

이 때, 접합 대상물(1)의 접합 시, 그 접합 부위에서는 플라스틱 소재의 용융으로 인해 연기가 발생하게 되는데, 그 연기는 가압 블록(71)의 장착홈(72)에서 볼 부재(75)와의 틈새를 통해 외부로 배출되는 압축 공기에 의해 분산시킨다.

이에 따라, 본 실시예에서는 접합 대상물(1)의 레이저 접합 시, 그 접합 대상물(1)이 연기에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 가압유닛(70)의 가압 블록(71)은, 접합 대상물(1)이 상측 방향으로 굴곡진 형태를 취하므로, 이동 지그(30)가 X축 방향으로 이동하는 과정에서 이동 블록(50)의 제2 레일홈(51: 도 1 참조)을 따라 상측 방향으로 이동하게 된다.

그리고, 옵틱 헤드유닛(90)이 레이저 빔을 조사하여 접합 대상물(1)의 접합 부위를 접합하는 과정에서, 이동 블록(50)은 컨트롤러(80)에 기설정된 접합 부위의 위치 정보에 따라 구동유닛(60)을 통해 Y축 방향으로 이동하게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 이상에서와 같은 일련의 과정을 통해 접합 대상물(1)의 접합이 완료되는데, 가압유닛(70)을 통해 레이저 빔의 간섭 없이 접합 대상물(1)을 가압할 수 있게 되는 것이다.

즉, 본 실시예에서는 옵틱 헤드유닛(90)으로부터 조사되는 레이점 빔의 조사 경로와 가압유닛(70) 사이에 간섭이 없으므로, 레이저 빔 만으로 접합 대상물(1)의 접합 부위를 접합할 수 있다.

이로써 본 실시예에서는 종래 기술에서와 같은 할로겐 램프를 보조 열원으로 사용하지 않아도 되므로, 그 할로겐 램프의 열 영향으로 인한 접합 대상물(1)의 접합 품질이 저하된다는 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있다.

도 5는 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 실시예에 의한 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(200) 는 전기 실시예와 달리 로봇(3)의 작동으로서 접합 대상물(1)의 접합 작업이 이루어지고, 그 접합 대상물의 가장자리부를 동일한 가압력으로서 가압할 수 있는 구성으로 이루어진다.

본 실시예에서, 상기 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(200)는 베이스 프레임(110)의 서브 프레임(110b) 상에 구성되는 가이드 레일(120), 승강유닛(140), 가압유닛(160)과, 로봇(3)에 구성되는 옵틱 헤드유닛(190)을 포함하여 이루어진다.

상기에서, 베이스 프레임(110) 및 가이드 레일(120)은 전기 실시예에서 이미 설명한 바와 같으므로 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이 경우 상기 가이드 레일(120)에는 전기 실시예에서와 같은 접합 대상물(1)을 지지하는 이동 지그(130)가 왕복 이동 가능하게 구성되는데, 그 이동 지그(130)는 가이드 레일(120)로부터 상측 방향으로 분리될 수 있는 구조로 이루어진다.

상기 승강유닛(140)은 이동 지그(130)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 것이다.

이러한 승강유닛(140)은 베이스 프레임(110)의 메인 프레임(110a) 상에 고정되게 설치되는 제1 공압 실린더(141)로서 이루어진다.

여기서, 상기 제1 공압 실린더(141)는 베이스 프레임(110)에 대하여 상하 방향으로 전후진 하는 제1 작동 로드(143)를 구비하는 바, 제1 작동 로드(143)의 선단에는 이동 지그(130)를 지지하는 지지판(145)이 장착된다.

본 실시예에서, 상기 가압유닛(160)은 승강유닛(140)을 통해 상측 방향으로 이동된 이동 지그(130) 상의 접합 대상물(1)을 동일한 가압력으로서 가압하기 위한 것이다.

상기 가압유닛(160)은 베이스 프레임(110)에 가이드 레일(120)의 상측으로 고정되게 구성되며, 전체적인 외관이 접합 대상물(1)에 상응하는 형상으로서 이루어진다.

이러한 가압유닛(160)은 도 6에서와 같이, 메인 가압판(161)과, 보조 가압판(164)과, 볼 부재(171)와, 가압원(173)을 포함하여 구성된다.

상기 메인 가압판(161)은 가이드 레일(120: 도 5 참조)의 상측에서 승강유닛(140: 도 5 참조)에 대응하는 위치에 배치되며, 베이스 프레임(110: 도 5 참조)의 메인 프레임(110a: 도 5 참조)에 수직 방향으로 설치된 수직 프레임(111: 도 5 참조)에 고정되게 장착된다.

여기서, 상기 메인 가압판(161)은 접합 대상물(1)의 가장자리부 내측 영역에 대응하는 판 형태로서 이루어지며, 수직 프레임(111)과 결합되는 장착부(162)가 중앙 부위에 돌출되게 형성되어 있다.

상기 보조 가압판(164)은 다수개로서 구비되는 바, 동일한 길이로서 메인 가압판(161)의 가장자리부에 가장자리 방향을 따라 연속적으로 배치되며, 접합 대상물(1)의 가장자리부 쪽으로 회동 가능하게 설치된다.

이들 보조 가압판(164)은 접합 대상물(1)의 가장자리부에 접촉하여 그 가장자리부를 실질적으로 가압하는 기능을 하게 된다.

이 경우, 상기 각 보조 가압판(164)은 힌지 핀(165)을 통하여 메인 가압판(161)의 가장자리부에 회동 가능하게 장착된다.

그리고 각 보조 가압판(164)에는 접합 대상물(1)의 가장자리부에 대응하여 볼 부재(171)를 장착하기 위한 돌기부(167)를 형성하고 있다. 이 돌기부(167)에는 볼 부재(171)가 장착되는 장착홈(168)이 형성된다.

상기에서, 볼 부재(171)는 각 보조 가압판(164)의 돌기부(167)에 장착되는데, 그 돌기부(167)의 장착홈(168)에 자유로운 회전이 가능하며, 장착홈(168)으로부터 빠지지 않게 장착된다.

상기 가압원(173)은 각 보조 가압판(164)으로 가압력을 제공하기 위한 것으로서, 각각의 보조 가압판(164)에 대응하여 메인 가압판(161)의 가장자리부에 장착되며, 각각의 보조 가압판(164)과 상호 연결되게 구성된다.

이러한 가압원(173)은 본 실시예에서 제2 공압 실린더(175)로서 이루어지는 바, 제2 공압 실린더(175)는 메인 가압판(161)의 가장자리부에 힌지 결합되며, 이의 제2 작동 로드(176)는 각 보조 가압판(164)에 힌지 결합된다.

본 실시예에서, 상기 옵틱 헤드유닛(190)은 도 5에서와 같이 레이저 발진기(미도시)로부터 발진되는 레이저 빔을 접합 대상물(1)의 접합 부위로 조사하기 위한 것이다.

상기 옵틱 헤드유닛(190)은 로봇(3)의 아암(5) 선단에 고정되게 장착되는 옵틱 헤드 몸체(191)를 구비하는 바, 그 옵틱 헤드 몸체(191)는 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부로서 이루어진다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치(200)의 작동 과정을 살펴 보면, 우선 본 실시예에서는 도 5 에서와 같이 이동 지그(130) 상으로 접합 대상물(1)을 로딩한다.

이 후, 이동 지그(130)는 가이드 레일(120)을 따라 일측 방향으로 이동하며, 가압유닛(160)의 하측으로 위치하게 된다.

다음으로, 도 7에서와 같이 승강유닛(140)은 이동 지그(130)를 지지한 상태에서 상측 방향으로 들어 올린다.

그러면, 이동 지그(130) 상의 접합 대상물(1)에 있어, 이의 가장자리부는 가압유닛(160)에 밀착된다.

이 상태에서, 본 실시예에서는 도 8에서와 같이 각각의 제2 공압 실린더(175)로 동일한 공기압을 제공한다.

따라서, 상기 제2 공압 실린더(175)의 제2 작동 로드(176)는 전진하게 되고, 각각의 보조 가압판(164)은 제2 작동 로드(176)의 전진 운동으로서 접합 대상물(1)의 가장자리부 측으로 회동하게 된다.

이 과정에서, 각 보조 가압판(164)의 볼 부재(171)는 접합 대상물(1)의 가장자리부와 접촉하며 회전하면서 그 가장자리부를 가압하게 된다.

이러한 과정을 거친 후, 옵틱 헤드유닛(190)은 도 7에서와 같이 로봇(3)의 작동에 따라 접합 대상물(1)의 접합 부위를 따라 이동하게 되고, 이 과정에서 레이저 빔을 그 접합 부위로 조사한다.

그러면, 접합 대상물(1)의 접합 부위에서는 레이저 빔에 의한 열 용융으로서 상판과 하판이 상호 접합된다.

따라서, 본 실시예에서는 이상에서와 같은 일련의 과정을 통해 접합 대상 물(1)의 접합이 완료된다.

그리고 상기한 과정에서, 볼 부재(171)가 접합 대상물(1)의 가장자리부에 접촉하며 그 가장자리부를 가압하므로 접합 대상물(1)의 표면과 볼 부재(171) 사이의 마찰력을 무시할 수 있는 바, 이에 따라 볼 부재(171)를 통해 접합 대상물(1)에 가해지는 가압력은 접합 대상물(1)의 표면에 수직인 방향으로 작용하게 된다.

또한, 본 실시예에서는 각각의 보조 가압판(164)을 가압하기 위한 제2 공압 실린더(175)로 동일한 공기압을 제공하고, 각 보조 가압판(164)의 길이를 동일하게 함으로써 접합 대상물(1)의 접합 부위를 동일한 가압력으로서 가압할 수 있게 된다.

이로써 본 실시예에서는 접합 대상물(1)의 접합 부위로 균일한 가압력을 제공할 수 있으므로, 안정적인 접합 품질 확보에 유리하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.

도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 적용되는 가압유닛을 도시한 단면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치의 작동 상태를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치의 작동 상태를 도시한 가압유닛의 단면 구성도이다.

도 6은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치에 적용되는 가압유닛을 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치의 작동 상태를 도시한 도면이다.

Claims

베이스 프레임;

상기 베이스 프레임에 구성되며, 플라스틱 접합 대상물을 지지하는 이동 지그가 X축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 X축 가이드 레일;

상기 베이스 프레임에 상기 X축 가이드 레일의 상측으로 구성되며, 이동 블록이 Y축 방향으로 왕복 이동 가능하게 설치되는 적어도 하나의 Y축 가이드 레일;

상기 이동 블록을 상기 Y축 가이드 레일을 따라 Y축 방향으로 왕복 이동시키기 위해 상기 이동 블록에 구성되는 구동유닛;

상기 이동 블록에 자중으로서 Z축 방향으로 승강 가능하게 구성되어 상기 플라스틱 접합 대상물을 가압하는 가압유닛; 및

상기 가압유닛에 구성되며, 상기 플라스틱 접합 대상물의 접합 부위로 레이저를 조사하는 옵틱 헤드유닛

을 포함하는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제1 항에 있어서,

상기 가압유닛은,

상기 이동 블록에 Z축 방향으로 슬라이딩 가능하게 장착되는 가압 블록과,

상기 가압 블록의 하단부에 회전 가능하게 설치되는 볼 부재와,

상기 가압 블록에 연결되게 구성되어 상기 볼 부재로 압축 공기를 공급하는 에어 공급원

을 포함하여 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제2 항에 있어서,

상기 가압 블록은,

상기 볼 부재를 장착하기 위한 장착홈과, 상기 장착홈과 연결되는 공기 공급 통로를 형성하는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제1 항에 있어서,

상기 구동유닛이 리니어 서보 모터로서 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제1 항에 있어서,

상기 베이스 프레임에 설치되는 한 쌍의 수직 프레임을 포함하며, 상기 Y축 가이드 레일이 상기 수직 프레임에 연결되게 장착되는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제3 항에 있어서,

상기 에어 공급원은 에어 호스를 통해 상기 공기 공급 통로와 연결되는 컴프레셔로서 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
베이스 프레임;

상기 베이스 프레임에 구성되며, 플라스틱 접합 대상물을 지지하는 이동 지그가 왕복 이동 가능하게 설치되는 가이드 레일;

상기 베이스 프레임에 구성되어 상기 이동 지그를 상하 방향으로 이동시키기 위한 승강유닛;

상기 베이스 프레임에 상기 가이드 레일의 상측으로 고정되게 설치되며, 상기 이동 지그 상의 상기 플라스틱 접합 대상물을 가압하는 가압유닛; 및

로봇 아암의 선단에 장착되며, 상기 플라스틱 접합 대상물의 접합 부위로 레이저를 조사하는 옵틱 헤드유닛을 포함하고,

상기 가압유닛은,

상기 베이스 프레임에 고정되는 메인 가압판과, 상기 메인 가압판의 가장자리부에 회동 가능하게 설치되는 다수의 보조 가압판들과, 상기 메인 가압판에 구성되어 상기 각 보조 가압판으로 가압력을 제공하는 다수의 가압원들을 포함하여 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제7 항에 있어서,

상기 가압유닛은,

상기 각 보조 가압판에 회전 가능하게 설치되는 볼 부재를 더욱 포함하는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제7 항에 있어서,

상기 승강유닛은,

상기 베이스 프레임에 고정되게 설치되는 제1 공압 실린더로서 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제7 항에 있어서,

상기 각 보조 가압판은 힌지 핀을 통하여 상기 메인 가압판의 가장자리부에 회동 가능하게 설치되는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제7 항에 있어서,

상기 각 가압원은,

상기 메인 가압판에 힌지 결합되며, 작동 로드가 상기 각 보조 가압판에 힌지 결합되는 제2 공압 실린더로서 이루어지는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.
제7 항에 있어서,

상기 베이스 프레임에 수직 방향으로 설치되는 수직 프레임을 포함하며, 상기 가압유닛이 상기 수직 프레임에 고정되게 설치되는 플라스틱 접합용 레이저 접합 장치.