KR20140003797A - Laser welding apparatus - Google Patents

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KR20140003797A
KR20140003797A KR1020120070317A KR20120070317A KR20140003797A KR 20140003797 A KR20140003797 A KR 20140003797A KR 1020120070317 A KR1020120070317 A KR 1020120070317A KR 20120070317 A KR20120070317 A KR 20120070317A KR 20140003797 A KR20140003797 A KR 20140003797A
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KR1020120070317A
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Inventor
이창용
임종철
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현대제철 주식회사
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Abstract

Disclosed is a laser welding apparatus which is capable of improving the quality of a welding part by changing a welding condition in real time by sensing a welding line, which is minutely changed, in advance by using a seam tracker. The present invention provides a laser welding apparatus comprising: an oscillator for generating a laser beam; a head for irradiating a welding part with a laser beam by receiving the laser beam generated in the oscillator; a seam tracker for sensing the state of a welding line preceding in the front of the head; and a control part for controlling the oscillator by receiving a sensing result of the seam tracker. [Reference numerals] (140) Control part

Description

레이저 용접 장치{LASER WELDING APPARATUS}Laser welding device {LASER WELDING APPARATUS}

본 발명은 레이저 용접 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 심 트래커(seam tracker)를 이용해 미세하게 변하는 용접 라인을 사전에 감지함으로써, 실시간으로 용접 조건을 변화시켜 용접부의 품질을 개선시킬 수 있는 레이저 용접 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a laser welding apparatus, and more particularly, by detecting the welding line in advance by using a seam tracker (seam tracker) in advance, by changing the welding conditions in real time to improve the quality of the weld portion Relates to a device.

일반적으로 자동차 업계에서 적용하고 있는 차체 용접에는 메시 심(mash seam)용접과 레이저를 이용한 용접이 행하여 지고 있고, 특히 현재에는 레이저를 이용한 용접이 가장 활발히 연구되고 있으며, 이러한 레이저 용접과 더불어 레이저 용접 품질 검사방법에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.Generally, mesh seam welding and laser welding are used for the body welding applied in the automotive industry, and in particular, welding using laser is most actively studied. Research on the test method is steadily progressing.

이와 관련하여, 독일, 일본 등 선진국에서는 이미 레이저 용접시 품질을 검사할 수 있는 모니터링 시스템을 개발 및 상용화하여 적용하고 있으나, 현재 국내에서는 이와 같은 시스템의 개발이 부족한 실정에 있다.In this regard, developed countries such as Germany and Japan have already developed and commercialized a monitoring system that can inspect the quality of laser welding, but at present, the development of such a system is insufficient in Korea.

본 발명과 관련된 선행문헌으로는 KR 등록특허공보 제10-0786757호(2007.12.18. 공고) '이미지센서를 이용한 레이저용접의 용접 품질 동축모니터링장치'가 있다.
Prior art related to the present invention is KR Patent Publication No. 10-0786757 (December 18, 2007) 'welding quality coaxial monitoring apparatus for laser welding using an image sensor'.

본 발명은 심 트래커(seam tracker)를 이용해 미세하게 변하는 용접 라인을 사전에 감지함으로써, 실시간으로 용접 조건을 변화시켜 용접부의 품질을 개선시킬 수 있는 레이저 용접 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser welding apparatus capable of improving the quality of a weld by changing welding conditions in real time by detecting a welding line that changes in advance using a seam tracker.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 레이저 빔을 생성하는 발진기; 상기 발진기에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사하는 헤드; 상기 헤드의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하는 심 트래커; 및 상기 심 트래커의 감지결과를 전달받아 상기 발진기를 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 용접 장치를 제공한다.According to the technical idea of the present invention, an oscillator for generating a laser beam; A head receiving the laser beam generated by the oscillator and irradiating the laser beam toward the welding part; A shim tracker for sensing a state of a preceding welding line in front of the head; And a controller for receiving the detection result of the shim tracker to control the oscillator.

상기 심 트래커는, 용접부의 간격과, 용접부의 모재의 두께를 측정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the said shim tracker measures the space | interval of a weld part, and the thickness of the base material of a weld part.

한편 본 발명은 상기 헤드의 위치를 조절하는 로봇암을 더 포함하며, 상기 로봇암은 상기 제어부에 의하여 위치가 조절되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the present invention further includes a robot arm for adjusting the position of the head, and the robot arm is preferably adjusted by the controller.

상기 레이저 용접 장치는, 용접 모재를 이송시키는 모재 이송부를 더 포함하며, 상기 모재 이송부의 이송속도는 상기 제어부에 의하여 조절되는 것이 바람직하다.The laser welding device further includes a base material transfer part for transferring a welding base material, and the transfer speed of the base material transfer part is controlled by the controller.

상기 심 트래커는, 상기 용접라인을 감지하기 위한 카메라와, 상기 모재의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너를 포함하는 것이 바람직하다.
The shim tracker preferably includes a camera for detecting the welding line and an ultrasonic scanner for measuring the thickness of the base material.

한편, 본 발명의 다른 기술적 사상에 따르면, 용접 모재를 이송시키는 모재 이송부; 레이저 빔을 생성하는 발진기; 상기 발진기에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 상기 용접 모재의 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사하는 헤드; 상기 헤드의 위치를 조절하는 로봇암; 상기 헤드의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하기 위하여, 상기 용접라인의 폭과 방향을 감지하기 위한 카메라와, 상기 모재의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너를 포함하는 심 트래커; 및 상기 심 트래커의 감지결과를 전달받아 상기 발진기와 상기 모재 이송부와 상기 로봇암을 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 용접 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including: a base material transferring unit for transferring a welding base material; An oscillator for generating a laser beam; A head receiving the laser beam generated by the oscillator and irradiating the laser beam toward the welded portion of the welding base material; Robot arm for adjusting the position of the head; A shim tracker including a camera for detecting a width and a direction of the welding line and an ultrasonic scanner for measuring the thickness of the base material in order to detect a state of a preceding welding line in front of the head; And a control unit for receiving the detection result of the shim tracker to control the oscillator, the base material transfer unit, and the robot arm.

상기 제어부는, 상기 용접라인의 폭이 증가하면 상기 로봇암을 제어하여 조사점을 이동시키거나, 상기 모재 이송부의 이송속도를 감소시키는 것이 바람직하다.
When the width of the welding line is increased, the controller may control the robot arm to move the irradiation point or to reduce the feeding speed of the base material transfer unit.

본 발명인 레이저 용접 장치는, 심 트래커(seam tracker)를 이용해 미세하게 변하는 용접 라인을 사전에 감지함으로써, 실시간으로 용접 조건을 변화시켜 용접부의 품질을 개선시킬 수 있는 효과를 제공한다.
The laser welding device of the present invention provides an effect of improving the quality of the weld by changing the welding conditions in real time by detecting a welding line that changes in advance using a seam tracker.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 도시한 도면,
도 2 및 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 이용해 맞대기용접을 실시하는 모습을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면임.1 is a view schematically showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention;
2 and 3 is a view showing a butt welding using a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing for explaining the operation relationship between the configuration of the laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치에 대하여 설명하기로 한다.
Hereinafter, a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: It is intended that the invention be described in its entirety by reference to the appended claims and their equivalents. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치(100)는 크게, 발진기(110)와, 헤드(120)와, 심 트래커(130)와, 제어부(140)와, 로봇암(150)을 포함한다.1, the laser welding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is large, the oscillator 110, the head 120, the shim tracker 130, the control unit 140, the robot arm And 150.

발진기(110)는 레이저 빔을 생성한다.Oscillator 110 generates a laser beam.

헤드(120)는 발진기(110)에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사한다.The head 120 receives the laser beam generated by the oscillator 110 and irradiates the laser beam toward the welding part.

심 트래커(130)는 헤드(120)의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하는 기능을 갖는다.The shim tracker 130 has a function of detecting a state of a preceding welding line in front of the head 120.

여기서 상기 심 트래커(130)는 용접부의 간격과, 용접부의 모재의 두께를 척정할 수 있다.Here, the shim tracker 130 may determine the spacing of the weld and the thickness of the base metal of the weld.

제어부(140)는 심 트래커(130)의 감지결과를 전달받아 발진기(110)를 제어한다.The controller 140 receives the detection result of the shim tracker 130 and controls the oscillator 110.

로봇암(150)은, 헤드(120)의 위치를 조절한다.The robot arm 150 adjusts the position of the head 120.

이때, 상기 로봇암(150)은 상기 제어부(140)에 의하여 위치가 조절되는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the position of the robot arm 150 is controlled by the controller 140.

도 2 및 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 이용해 맞대기용접을 실시하는 모습을 도시한 도면이다.2 and 3 is a view showing a butt welding using a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 복수의 용접 모재(10, 20)가 맞대기 용접되는 모습을 확인할 수 있다. 이때, 복수의 용접 모재(10, 20)의 간격(t1)은 용접부 품질을 결정하는 중요한 요인이다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the plurality of welding base materials 10 and 20 are butt welded. At this time, the interval t1 of the plurality of welding base materials 10 and 20 is an important factor for determining the welded part quality.

도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 용접 모재(10, 20)가 맞대기 용접되는 경우, 용접 모재(10, 20)의 가공 또는 운반 등의 문제로 인해 균열이 발생하거나, 접촉면이 서로 다른 간격(t1, t2) 문제가 발생할 수 있다.As illustrated in FIG. 3, when the plurality of welding base materials 10 and 20 are butt welded together, cracks may occur due to problems such as processing or transportation of the welding base materials 10 and 20, or contact surfaces may have different intervals ( t1, t2) problems may occur.

만약 용접을 그대로 실시하게 되면, 용접부위가 제대로 용접되지 않아 작업 후에 불량률이 높아질 문제점이 있다.
If the welding is carried out as it is, there is a problem that the weld rate is not welded properly, the defect rate is high after the operation.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치의 구성 간 작동관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다.4 is a view for explaining the operation relationship between the configuration of the laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치(100)는 크게, 발진기(110)와, 헤드(120)와, 심 트래커(130)와, 제어부(140)와, 로봇암(150)을 포함한다.4, the laser welding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention is large, the oscillator 110, the head 120, the shim tracker 130, the control unit 140, the robot arm And 150.

상기와 같은 구성들은 도 1 내지 도 3에서 전술된 내용이므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 다만, 전술된 내용이라도 도면의 이해를 돕기 위해 부분적으로 중복되는 부분이 포함될 수 있다. 아울러, 도 4에서는 각 구성 간 작동관계에 대해 살펴보기로 한다.
Since the above configurations are the contents described above with reference to FIGS. 1 to 3, redundant descriptions will be omitted. However, even the above description may include a part overlapping partially to help the understanding of the drawings. In addition, in Figure 4 will be described the operation relationship between each configuration.

발진기(110)는 레이저 빔을 생성한다.Oscillator 110 generates a laser beam.

헤드(120)는 발진기(110)에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사한다.The head 120 receives the laser beam generated by the oscillator 110 and irradiates the laser beam toward the welding part.

심 트래커(130)는 헤드(120)의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하는 기능을 갖는다.The shim tracker 130 has a function of detecting a state of a preceding welding line in front of the head 120.

여기서 상기 심 트래커(130)는 용접부의 간격과, 용접부의 모재의 두께를 척정할 수 있다.Here, the shim tracker 130 may determine the spacing of the weld and the thickness of the base metal of the weld.

또한, 심 트래커(130)는 용접 라인을 감지하기 위한 카메라(미도시)와, 모재(10, 20)의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너(미도시)를 포함할 수 있다.In addition, the shim tracker 130 may include a camera (not shown) for detecting a welding line and an ultrasonic scanner (not shown) for measuring thicknesses of the base materials 10 and 20.

여기서 상기 카메라를 통해 용접 라인을 감지하는 방법은, 디지털 이미지 프로세싱을 기반으로 한 이진화 기법을 사용할 수 있다. 즉, 카메라를 통해 촬상된 용접 모재(10, 20)와 용접심 간에 발생하는 밝기 차이를 이용하는 것이다.Here, as a method of detecting a welding line through the camera, a binary image processing based on digital image processing can be used. That is, the difference in brightness occurring between the welding base materials 10 and 20 and the welding seam taken through the camera is utilized.

상기 초음파 스캐너는, 도시된 바와 같이 용접 모재(10, 20)의 맞댄 면의 모서리에서 미세하게 변하는 표면 형태의 차이를 초음파를 이용해 스캔하는 것이다.The ultrasonic scanner scans the difference in the shape of the surface slightly changing at the edges of the butt faces of the welding base materials 10 and 20 as shown in FIG.

이렇게 심 트래커(130)를 통해 얻은 용접 모재(10, 20)의 상태 정보는 제어부(140)로 전달된다.The state information of the welding base materials 10 and 20 obtained through the shim tracker 130 is transmitted to the controller 140.

이때, 제어부(140)는 심 트래커(130)의 감지결과를 전달받아 발진기(110)를 제어한다. 그리고 로봇암(150)은, 헤드(120)의 위치를 조절한다.In this case, the controller 140 receives the detection result of the shim tracker 130 and controls the oscillator 110. And the robot arm 150 adjusts the position of the head 120.

이때, 상기 로봇암(150)은 상기 제어부(140)에 의하여 위치가 조절되는 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the position of the robot arm 150 is controlled by the controller 140.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 용접 장치(100)는 용접 모재(10, 20)를 이송시키는 모재 이송부(미도시)와, 레이저 빔을 생성하는 발진기(110)와, 상기 발진기(110)에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 상기 용접 모재(10, 20)의 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사하는 헤드(120)를 포함한다.Laser welding apparatus 100 according to another embodiment of the present invention is a substrate transfer unit (not shown) for transferring the welding base material (10, 20), an oscillator (110) for generating a laser beam, and in the oscillator (110) The head 120 receives the generated laser beam and irradiates the laser beam toward the welded portions of the welding base materials 10 and 20.

또한, 본 발명은 상기 헤드(120)의 위치를 조절하는 로봇암(150)과, 상기 헤드(150)의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하기 위하여, 상기 용접라인의 폭과 방향을 감지하기 위한 카메라(미도시)와, 상기 모재의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너(미도시)를 포함하는 심 트래커(130) 및 상기 심 트래커(130)의 감지결과를 전달받아 상기 발진기(110)와 상기 모재 이송부와 상기 로봇암(150)을 제어하는 제어부(140)를 포함한다.In addition, the present invention detects the width and the direction of the welding line, in order to detect the state of the robot arm 150 for adjusting the position of the head 120, and the preceding welding line in front of the head 150. A seam tracker 130 including a camera (not shown) and an ultrasonic scanner (not shown) for measuring the thickness of the base material, and receiving the detection result of the seam tracker 130 and the oscillator 110. And a control unit 140 for controlling the base material transfer unit and the robot arm 150.

이때, 상기 제어부(140)는 용접라인의 폭이 증가하면 상기 로봇암(150)을 제어하여 조사점을 이동시키거나, 모재 이송부의 이송속도를 감소시키는 것이 바람직하다.
In this case, when the width of the welding line increases, the controller 140 may control the robot arm 150 to move the irradiation point or to reduce the feed rate of the base material transfer unit.

10, 20 : 모재
100 : 레이저 용접 장치
110 : 발진기
120 : 헤드
130 : 심 트래커
132 : 카메라
134 : 초음파 스캐너
140 : 제어부
150 : 로봇암10, 20: base material
100: laser welding device
110: oscillator
120: head
130: Sim tracker
132: camera
134: Ultrasound Scanner
140:
150: robot arm

Claims (7)

레이저 빔을 생성하는 발진기;
상기 발진기에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사하는 헤드;
상기 헤드의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하는 심 트래커; 및
상기 심 트래커의 감지결과를 전달받아 상기 발진기를 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 용접 장치.
An oscillator for generating a laser beam;
A head receiving the laser beam generated by the oscillator and irradiating the laser beam toward the welding part;
A shim tracker for sensing a state of a preceding welding line in front of the head; And
And a control unit for receiving the detection result of the shim tracker and controlling the oscillator.
제 1 항에 있어서,
상기 심 트래커는,
용접부의 간격과, 용접부의 모재의 두께를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
The method of claim 1,
The shim tracker includes:
A laser welding device characterized by measuring the gap of a weld part and the thickness of the base material of a weld part.
제 2 항에 있어서,
상기 헤드의 위치를 조절하는 로봇암;을 더 포함하며,
상기 로봇암은 상기 제어부에 의하여 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
3. The method of claim 2,
Further comprising; robot arm for adjusting the position of the head,
The robotic arm is laser welding apparatus, characterized in that the position is adjusted by the control unit.
제 1 항에 있어서,
상기 레이저 용접 장치는,
용접 모재를 이송시키는 모재 이송부를 더 포함하며,
상기 모재 이송부의 이송속도는 상기 제어부에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
The method of claim 1,
The laser welding device,
Further comprising a base material transfer unit for transferring the welding base material,
The conveying speed of the base material transfer unit is controlled by the control unit.
제 1 항에 있어서,
상기 심 트래커는,
상기 용접라인을 감지하기 위한 카메라; 및
상기 모재의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
The method of claim 1,
The shim tracker includes:
A camera for detecting the welding line; And
Ultrasonic scanner for measuring the thickness of the base material; laser welding device comprising a.
용접 모재를 이송시키는 모재 이송부;
레이저 빔을 생성하는 발진기;
상기 발진기에서 생성된 레이저 빔을 전달받아 상기 용접 모재의 용접부를 향하여 레이저 빔을 조사하는 헤드;
상기 헤드의 위치를 조절하는 로봇암;
상기 헤드의 전방에서 선행하는 용접 라인의 상태를 감지하기 위하여, 상기 용접라인의 폭과 방향을 감지하기 위한 카메라와, 상기 모재의 두께를 측정하기 위한 초음파 스캐너를 포함하는 심 트래커; 및
상기 심 트래커의 감지결과를 전달받아 상기 발진기와 상기 모재 이송부와 상기 로봇암을 제어하는 제어부;를 포함하는 레이저 용접 장치.
A base material transferring part for transferring the welding base material;
An oscillator for generating a laser beam;
A head receiving the laser beam generated by the oscillator and irradiating the laser beam toward the welded portion of the welding base material;
Robot arm for adjusting the position of the head;
A shim tracker including a camera for detecting a width and a direction of the welding line and an ultrasonic scanner for measuring the thickness of the base material in order to detect a state of a preceding welding line in front of the head; And
And a controller for receiving the detection result of the shim tracker to control the oscillator, the base material transfer unit, and the robot arm.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 용접라인의 폭이 증가하면 상기 로봇암을 제어하여 조사점을 이동시키거나, 상기 모재 이송부의 이송속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.The method according to claim 6,
The control unit,
When the width of the welding line increases, the laser welding device, characterized in that for controlling the robot arm to move the irradiation point, or to reduce the feed rate of the base material transfer unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108311788A (en) * 2018-04-04 2018-07-24 湖州旭源电气科技有限公司 A kind of multistation auto parts and components laser welding apparatus
WO2020073339A1 (en) * 2018-10-10 2020-04-16 南京理工大学 Laser welding system suitable for automatically detecting weld seam and working method thereof
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