KR20200076381A

KR20200076381A - 레이저 용접 제어 방법

Info

Publication number: KR20200076381A
Application number: KR1020180165428A
Authority: KR
Inventors: 송문종; 박상언
Original assignee: 주식회사 성우하이텍
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2020-06-29
Also published as: KR102200938B1

Abstract

본 발명은 레이저 용접 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 용접구간과 열영향구간을 이용하여 레이저 용접을 구간별로 제어할 수 있는 레이저 용접 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법은 레이저 용접을 구간 별로 제어하기 위한 방법에 있어서, 기준 비드폭을 갖는 용접구간과, 상기 기준 비드폭 보다 작은 서브 비드폭을 갖는 열영향구간이 연속으로 이루어지는 제1 용접패턴을 이용하여 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 제1 레이저 용접 단계, 상기 제1 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 제2 레이저 용접 단계, 및 상기 기준 비드폭을 갖는 용접구간으로 제2 용접패턴을 이용하여 상기 제2 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 제3 레이저 용접 단계를 포함할 수 있다.

Description

레이저 용접 제어 방법{CONTROLLING METHOD OF LASER WELDING}

본 발명은 레이저 용접 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로 용접구간과 열영향구간을 이용하여 레이저 용접을 구간별로 제어할 수 있는 레이저 용접 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차체 부품을 조립하기 위한 용접법은 스폿 용접이 주로 이용되고 있으며, 이러한 스폿 용접이 불가능한 용접부에는 아크 용접이나 레이저 용접이 적용되고 있다.

특히, 레이저 용접은 용가재가 필요하지 않고, 도 1에 도시한 바와 같이 고속의 용접속도에 의해 용접 사이클이 짧으며, 에너지 밀도가 높고, 고융점 금속의 용접이 가능하며, 용접 입열이 작고, 열 영향부(HAZ)가 좁으며, 소재의 변형을 최소화할 수 있고, 열원의 빛의 빔으로 투명 재료를 통해서 어떤 환경에서도 용접이 가능하므로 스폿 용접과 아크 용접을 대체하여 최근 차체 부품의 접합에 적용되는 추세이다.

이러한 레이저 용접은 레이저빔의 초점 구간에서 에너지 다중 반사 및 흡수를 이용한 키홀 용접(KEYHOLE WELDING)과, 레이저빔의 비초점구간에서 열전도를 이용한 전도 용접(CONDUCTION WELDING)으로 구분될 수 있다.

키홀 용접은 레이저빔이 렌즈에 의해 집적되어 소재에 대하여 에너지 다중반사 및 다중흡수가 일어나는 약 2mm 이내의 초점 구간에서 이루어진다.

즉, 키홀 용접은 레이저빔의 전자기파 에너지가 집적된 초점위치에서 소재의 표면에 충돌하고, 그 충돌에너지는 열에너지를 발산하면서 전자기파의 연속적인 현상인 키홀 현상을 유지한다. 이러한 키홀 현상을 과학적으로 서술하면, 고출력 레이저 용접에서 용융 풀에 증기압 등의 작용으로 작은 구멍을 만들면서 용접이 이루어지는 상태를 말한다.

상기에서 설명한 바와 같은 레이저빔의 특성을 이용하여 강판 또는 알루미늄 합금판재 등의 소재에 대하여 레이저 용접 작업을 진행하게 된다.

이러한 레이저 용접을 수행하는 레이어 용접 장치는 일반 강판 또는 도금 강판 등의 소재에 대하여 레이저빔을 통해 용접한다.

레이저 용접 장치 중 스캐너는 제조사에 따라 각자 고유한 작업 영역을 가지고 있어 그 영역 내 다양한 패턴 형상으로 구현이 가능하지만, 작업 영역을 벗어난 전주 용접은 불가능하다.

또한, 피용접물이 스캐너의 작업 영역 보다 클 경우에는 용접부를 여러 횟수로 나누어 전주 용접을 구현해야 한다. 이렇게 여러 번 나누어 용접을 수행할 경우에는 이미 응고된 비드의 수축 저항으로 인해 내부 기공이나 크랙이 발생하여 용접 불량을 야기시키고, 수밀성이 떨어지는 문제가 발생한다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용접구간 및 열영향구간을 이용하여 레이저 용접을 구간별로 제어할 수 있는 레이저 용접 제어 방법을 제공한다.

그리고 본 발명의 실시 예는 용접구간과 열영향구간에 따라 비드폭 및 용접속도로 제어하여 전주용접을 수행할 수 있는 레이저 용접 제어 방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시 예에서는 레이저 용접을 구간 별로 제어하기 위한 방법에 있어서, 기준 비드폭을 갖는 용접구간과, 상기 기준 비드폭 보다 작은 서브 비드폭을 갖는 열영향구간이 연속으로 이루어지는 제1 용접패턴을 이용하여 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 제1 레이저 용접 단계; 상기 제1 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 제2 레이저 용접 단계; 및 상기 기준 비드폭을 갖는 용접구간으로 제2 용접패턴을 이용하여 상기 제2 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 제3 레이저 용접 단계를 포함하는 레이저 용접 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 상기 레이저 용접 제어 방법은 상기 용접부의 전체 길이에 따라 상기 제2 레이저 용접 단계를 반복적으로 수행할 수 있다.

또한, 상기 제1 레이저 용접 단계는 상기 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제1 용접속도로 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 제2 레이저 용접 단계는 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제2 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성할 수 있다.

또한, 상기 제3 레이저 용접 단계는 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 제2 용접속도로 상기 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접할 수 있다.

또한, 상기 제1 용접속도는 상기 기준 용접속도 보다 1.5 ~ 2배의 범위 내에서 빠르게 설정될 수 있다.

또한, 상기 제2 용접속도는 상기 기준 용접속도 보다 1.0 ~ 1.4배의 범위 내에서 빠르게 설정될 수 있다.

또한, 상기 서브 비드폭은 상기 기준 비드폭의 45 ~ 55%의 범위 내에서 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 용접패턴의 열영향구간은 상기 제1 용접패턴의 전체 길이의 7 ~ 15%의 범위 내에서 설정될 수 있다.

또한, 상기 제1 용접패턴 및 제2 용접패턴은 반복되는 지그재그 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 레이저 용접을 구간 별로 제어하기 위한 방법에 있어서, 기준 비드폭을 갖는 용접구간과, 상기 기준 비드폭 보다 작은 서브 비드폭을 갖는 열영향구간이 연속으로 이루어지는 제1 용접패턴을 이용하여 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 이어서 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 제1 레이저 용접 단계; 상기 제1 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제2 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 연속하여 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 이어서 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 제2 레이저 용접 단계; 및 상기 기준 비드폭을 갖는 용접구간으로 제2 용접패턴을 이용하여 상기 제2 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 제2 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 이어서 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 제3 레이저 용접 단계를 포함하는 레이저 용접 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 용접구간과 열영향구간을 이용하여 레이저 용접을 구간 별로 제어할 수 있으므로 용접 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 용접구간과 열영향구간에 따라 비드폭과 용접속도를 제어하므로 전주 용접이 가능하며, 생산성 및 수밀성을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 일반적인 레이저 키홀 용접의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 수행하는 레이저 용접 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 설명하기 위한 패턴을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법의 용접패턴을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 적용한 예시도이다.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.

또한, 하기에서 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 수행하는 레이저 용접 시스템을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 나타낸 공정도이다.

도 2를 참조하면, 레이저 용접 시스템은 로봇(110), 레이저 발진기(140) 및 용접 제어기(150)를 포함한다.

로봇(110)은 아암(120) 선단에 용접 헤드(130)가 설치된다. 로봇(110)은 용접 제어기(150)의 제어에 따라 피용접물(50)의 다양한 용접경로, 용접방향 및 용접위치에 대한 용접 헤드(130)의 자세를 변경할 수 있다.

이때, 피용접물(50)은 용접이 수행되는 물체를 나타내며, 적어도 두 개의 판재일 수 있다. 예를 들어, 판재는 스틸, 알루미늄이 및 알루미늄 합금 등으로 이루어질 수 있다.

용접 헤드(130)는 레이저 발진기(140)에 광 화이버로 연결되어 구성된다. 용접 헤드(130)는 용접 제어기(150)의 제어에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사하여 용접을 수행한다.

이러한 용접 헤드(130)는 레이저 용접 방식에 따른 레이저빔(LB)의 에너지 밀도를 조절하기 위한 초점렌즈 등의 광학계를 포함할 수 있다.

레이저 발진기(140)는 용접 헤드(130)에 레이저 광원을 공급한다. 즉, 레이저 발진기(140)는 용접 제어기(150)의 제어에 따라 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사하기 위한 레이저 광원을 공급한다.

용접 제어기(150)는 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사하도록 로봇(110), 용접 헤드(130) 및 레이저 발진기(140)를 제어한다. 즉, 용접 제어기(150)는 전주 용접을 수행하기 위해 용접구간과 열영향구간(515)으로 용접패턴을 분류하여 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사하도록 로봇(110), 용접 헤드(130) 및 레이저 발진기(140)를 제어할 수 있다.

용접 제어기(150)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로프로세서로 구현될 수 있으며, 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법에 포함된 각 단계를 수행하기 위한 일련의 명령을 포함하는 것으로 할 수 있다. 이러한 레이저 용접 제어 방법은 도 4 내지 도 7을 참조하여 더욱 더 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 용접 방법을 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 설명하기 위한 패턴을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법의 용접패턴을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 용접 제어 방법을 적용한 예시도이다.

도 4를 참조하면, 제1 레이저 용접 단계는 제1 용접패턴(510)을 이용하여 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사한다(S410).

구체적으로, 제1 레이저 용접 단계에서 제1 용접패턴(510)은 도 5 및 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 용접구간(513)과 열영향구간(515)이 연속적으로 이루어진다.

제1 용접구간(513)은 기준 비드폭(W)을 갖는다.

열영향구간(515)은 서브 비드폭(WR)을 갖는다. 이때, 서브 비드폭(WR)은 기준 비드폭(W) 보다 작게 형성될 수 있다. 즉, 서브 비드폭(WR)은 기준 비드폭(W)의 45 ~ 55%의 범위 내에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 서브 비드폭(WR)은 기준 비드폭(W)의 50%로 설정될 수 있다. 이렇게 서브 비드폭(WR)을 기준 비드폭(W) 보다 작게 형성하는 이유는 용접을 중첩할 때 발생하는 내부 기공이나 크랙이 발생하는 것을 억제하기 위함이다.

열영향구간(515)은 제1 용접패턴(510)의 전체 길이(L)의 7 ~ 15% 범위 내에서 설정될 수 있다. 예를 들어, 열영향구간(515)은 제1 용접패턴(510)의 전체 길이(L)의 10%로 설정될 수 있다.

제1 용접패턴(510)의 제1 용접구간(513) 및 제1 서브 비드폭(WR)은 반복되는 지그재그 형상으로 형성된다.

피용접물(50)의 용접부(WD)의 시작단을 시작으로 제1 용접구간(513)의 패턴과 같이 기준 용접속도(V)로 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사하여 피용접물(50)의 용접부(WD)를 용접한다.

이때, 제1 용접구간(513)의 패턴은 기준 비드폭(W)을 갖으며 지그재그 형상을 나타낼 수 있다. 기준 용접속도(V)는 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사하기 위해 설정된 속도로, 미리 설정될 수 있다.

이어서, 제1 용접구간(513)의 끝단을 시작으로 열영향구간(515)의 패턴과 같이 제1 용접속도(V1)로 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사하여 피용접물(50)의 내부에 제1 열영향부를 형성한다.

이때, 열영향구간(515)의 패턴은 서브 비드폭(WR)을 갖으며, 지그재그 형상을 나타낼 수 있다.

제1 용접속도(V1)는 기준 용접속도(V) 보다 빠르게 설정된다. 즉, 제1 용접속도(V1)는 기준 용접속도(V) 보다 1.5 ~ 2배의 범위 내에서 더 빠르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 용접속도(V1)는 기준 용접속도(V) 보다 1.8배 빠르게 설정될 수 있다.

이에 따라, 피용접물(50)의 용접부(WD)에 제1 용접패턴(510)의 제1 용접구간(513)과 열영향구간(515)을 레이저빔(LB)을 조사하면 도 7(a)에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.

제2 레이저 용접 단계는 제1 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 제1 열영향구간(515)에 중첩되도록 제1 용접패턴(510)을 이용하여 피용접물(50)의 용접부(WD)에 레이저빔(LB)을 조사한다(S430).

다시 말하면, 도 5 및 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 용접패턴(510)의 제1 열영향구간(515)에 중첩되도록 제1 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 제1 용접구간(513)의 끝단을 시작으로 제1 용접패턴(510)과 같이 제2 용접속도(V2)로 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사하여 피용접물(50)의 제1 열영향부를 용접한다.

이때, 제2 용접속도(V2)는 기준 용접속도(V) 보다 빠르게 설정되며, 제1 용접속도(V1) 보다 느리게 설정된다. 즉, 제2 용접속도(V2)는 기준 용접속도(V) 보다 1.0 ~ 1.4배의 범위 내에서 빠르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제2 용접속도(V2)는 기준 용접속도(V) 보다 1.2배 빠르게 설정될 수 있다.

연속하여 제1 용접패턴(510)의 제1 용접구간(513)의 패턴과 같이 기준 용접속도(V)로 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사하여 용접한다.

이어서 제1 용접패턴(510)의 열영향구간(515)의 패턴과 같이 제1 용접속도(V1)로 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사하여 피용접물(50)의 내부에 제2 열영향부를 형성한다.

이러한 제2 레이저 용접 단계는 용접부(WD)의 전체 길이(D)에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.

이에 따라, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 중첩 구간(710)은 제1 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 열영향구간(515)과 제2 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 제1 용접구간(513)이 중첩되어 용접되었으나, 용접부(WD)의 내부에 기공이나 크랙이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

제3 레이저 용접 단계는 제2 용접패턴(550)을 이용하여 피용접물(50)의 용접부(WD)에 초점영역의 레이저빔(LB)을 조사한다(S450).

구체적으로, 제3 레이저 용접 단계에서 제2 용접패턴(550)은 도 5 및 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 제2 용접구간(555)을 포함한다.

제2 용접구간(555)은 제1 용접구간(513)과 동일한 기준 비드폭(W)을 갖는다. 제2 용접구간(555)은 반복되는 지그재그 형상으로 형성된다.

제2 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 열영향구간(515)에 중첩되도록 제1 용접패턴(510)의 열영향구간(515)의 시작단을 시작으로 제2 용접패턴(550)의 제2 용접구간(555)의 패턴과 같이 제2 용접속도(V2)로 초점구간의 레이저빔(LB)을 조사하여 피용접물(50)의 제2 영향부를 용접한다.

이때, 제2 용접패턴(550)의 패턴은 기준 비드폭(W)을 갖으며, 지그재그 형상을 나타낼 수 있다.

이이서 제2 용접구간(555)의 제2 용접패턴(550)의 패턴과 같이 기준 용접속도(V)로 피용접물(50)의 용접부(WD)를 조사하여 용접한다.

이에 따라, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 제2 중첩 구간(730)은 제2 레이저 용접 단계에서의 제1 용접패턴(510)의 열영향구간(515)과 제3 레이저 용접 단계에서의 제2 용접패턴(550)의 제2 용접구간(555)이 중첩되어 용접된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

50: 피용접물
110: 로봇
140: 레이저 발진기
150: 용접 제어기
510, 550: 용접패턴
513, 555: 용접구간
515: 열영향구간
LB: 레이저빔
WD: 용접부

Claims

레이저 용접을 구간 별로 제어하기 위한 방법에 있어서,
기준 비드폭을 갖는 용접구간과, 상기 기준 비드폭 보다 작은 서브 비드폭을 갖는 열영향구간이 연속으로 이루어지는 제1 용접패턴을 이용하여 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 제1 레이저 용접 단계;
상기 제1 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 제2 레이저 용접 단계; 및
상기 기준 비드폭을 갖는 용접구간으로 제2 용접패턴을 이용하여 상기 제2 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 제3 레이저 용접 단계;
를 포함하는 레이저 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 용접부의 전체 길이에 따라 상기 제2 레이저 용접 단계를 반복적으로 수행하는 레이저 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 레이저 용접 단계는
상기 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제1 용접속도로 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 레이저 용접 제어 방법.
제3항에 있어서,
상기 제2 레이저 용접 단계는
상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제2 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 레이저 용접 제어 방법.
제4항에 있어서,
상기 제3 레이저 용접 단계는
상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 제2 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 레이저 용접 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 제1 용접속도는
상기 기준 용접속도 보다 1.5 ~ 2배의 범위 내에서 빠르게 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제5항에 있어서,
상기 제2 용접속도는
상기 기준 용접속도 보다 1.0 ~ 1.4배의 범위 내에서 빠르게 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 서브 비드폭은
상기 기준 비드폭의 45 ~ 55%의 범위 내에서 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 용접패턴의 열영향구간은
상기 제1 용접패턴의 전체 길이의 7 ~ 15%의 범위 내에서 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 용접패턴 및 제2 용접패턴은
반복되는 지그재그 형상으로 형성되는 레이저 용접 제어 방법.
레이저 용접을 구간 별로 제어하기 위한 방법에 있어서,
기준 비드폭을 갖는 용접구간과, 상기 기준 비드폭 보다 작은 서브 비드폭을 갖는 열영향구간이 연속으로 이루어지는 제1 용접패턴을 이용하여 피용접물의 용접부의 시작단을 시작으로 상기 용접구간의 패턴과 같이 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하고, 이어서 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제1 열영향부를 형성하는 제1 레이저 용접 단계;
상기 제1 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도 보다 빠른 제2 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제1 열영향부를 용접하고, 연속하여 상기 제1 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 용접하며, 이어서 상기 열영향구간의 패턴과 같이 상기 제1 용접속도로 초점영역의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 내부에 제2 열영향부를 형성하는 제2 레이저 용접 단계; 및
상기 기준 비드폭을 갖는 용접구간으로 제2 용접패턴을 이용하여 상기 제2 레이저 용접 단계에서의 상기 제1 용접패턴의 열영향구간에 중첩되도록 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 제2 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 상기 피용접물의 제2 열영향부를 용접하고, 이어서 상기 제2 용접패턴의 용접구간의 패턴과 같이 상기 기준 용접속도로 초점구간의 레이저빔을 조사하여 용접하는 제3 레이저 용접 단계;
를 포함하는 레이저 용접 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 용접부의 전체 길이에 따라 상기 제2 레이저 용접 단계를 반복적으로 수행하는 레이저 용접 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 서브 비드폭은
상기 기준 비드폭의 45 ~ 55%의 범위 내에서 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 용접패턴의 열영향구간은
상기 제1 용접패턴의 전체 길이의 7 ~ 15%의 범위 내에서 설정되는 레이저 용접 제어 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 용접패턴 및 제2 용접패턴은
반복되는 지그재그 형상으로 형성되는 레이저 용접 제어 방법.