KR20160077250A - 극박판의 레이저 용접 장치 및 이를 이용한 용접 방법 - Google Patents

극박판의 레이저 용접 장치 및 이를 이용한 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 고정시키고, 상기 개방창에 극박판을 고정시키는 고정 수단; 및 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단을 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프레임을 아래에서 지지하며 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 구비하여, 상기 흡입 제어기를 통한 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공한다.

Description

극박판의 레이저 용접 장치 및 이를 이용한 용접 방법 {LASER WELDING APPARATUS FOR THIN SHEET METAL AND METHOD OF WELDING USING THE SAME}
본 발명은 스마트폰 등의 전자제품에 사용될 수 있는 극박판의 용접에 관한 것으로, 더 상세하게는, 극박판을 레이저로 용접하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법에 관한 것이다.
스마트폰 등의 전자제품의 개발에 있어서, 제품 자체의 성능 못지않게 무게를 줄이고 두께를 얇게 하는 것은 중요한 요소이다. 이러한 요소를 충족하기 위하여, 내장부품의 수와 크기를 줄이거나 부품을 빼곡하게 채워 빈공간을 최대한 없애는 방법을 주로 사용하고 있다. 특히, 스마트폰의 경우에는 1mm의 두께라도 더 줄이기 위하여, 부품의 크기 최소화와 배열에 최신 기법을 적용하면서 치열한 두께 경쟁을 펼치고 있는 상황이다.
제품의 두께를 줄이기 위하여, 상기와 같이 부품의 수와 크기를 줄이거나 부품의 배열을 조정하는 방법 이외에, 외부 케이스의 두께를 줄이거나 내장부품을 고정하는 뼈대에 해당하는 프레임의 두께를 줄이는 방법이 있다. 일반적으로 프레임으로 사용되는 박판은 다이캐스팅 공정에 의하여 제조되는데, 이렇게 제조된 박판의 최소두께는 0.8~1.0mm 정도로만 가능하며, 최근에는 이보다 더 두께를 감소시키기 위하여 화학에칭방법을 사용하기도 한다. 또한, 서로 다른 2종류의 금속판재로 이루어진 클래드 판재를 프레스 성형하고 그 일부분을 NC (Numerical Control) 가공하여 두께를 줄이는 방법 (특허문헌 1)이 제시되고 있으나, 이러한 방법은 클래딩에 따른 비용이 상승할 뿐만 아니라, 불필요한 부분에도 클래딩이 되고, NC 가공에 따른 비용 상승 및 NC 가공 정밀도의 한계 등의 문제가 있다.
상기와 같이 다이캐스팅 공정으로는 박판의 두께를 줄이는데 제약이 있으나, 압연공정을 사용한다면 제약 없이 두께가 매우 얇은 박판을 용이하게 제조할 수 있다. 그러나, 박판을 더욱 얇게 압연한 극박판을 용접 시에는 종래보다 더 정교하게 용접을 실시하는 것이 요구된다.
대한민국 등록 특허 제10-1184627호
본 발명의 일 태양은 레이저를 사용하여 극박판을 정교하게 용접할 수 있는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 일 태양은 상기 극박판의 레이저 용접 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일태양은 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 고정시키고, 상기 개방창에 극박판을 고정시키는 고정 수단; 및 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단을 포함하고, 상기 고정 수단은 상기 프레임을 아래에서 지지하며 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 구비하여, 상기 흡입 제어기를 통한 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 극박판의 레이저 용접 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 프레임 지지대는, 상기 극박판과 접촉되는 표면에 요철을 형성하고 있어, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입한다.
본 발명의 또 다른 일태양은 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 포함하는 고정수단의 프레임 지지대 상에 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 장착하는 단계; 상기 개방창 상에 극박판을 장착하는 단계; 상기 흡입 제어기를 작동시켜 상기 흡입구를 통한 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 단계; 레이저 용접 수단을 사용하여 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 단계; 및 상기 흡입 제어기의 작동을 멈추고, 상기 극박판이 용접된 프레임을 배출하는 단계를 포함하는 극박판의 레이저 용접 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 극박판의 고정 단계에서는, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 프레임 지지대의 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입한다.
본 발명에서 제공하는 극박판의 레이저 용접 장치를 사용하여 극박판을 용접함으로써, 용접열에 의한 프레임의 변형을 줄이고, 상기 극박판을 용접될 프레임에 손쉽게 단단히 고정시킬 수 있어, 레이저 용접을 통하여 극박판을 정교하게 용접할 수 있다.
도 1은 본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 극박판 및 프레임의 고정수단의 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 다수의 흡입구와 요철을 가지는 프레임 지지대의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 다수의 흡입구와 요철을 가지는 프레임 지지대의 일 실시예를 나타내는 단면 개략도이다.
도 4은 본 발명의 극박판의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 프레임의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 6a는 프레임에 극박판을 맞대기 이음으로 용접한 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 6b는 본 발명에 따라 프레임에 극박판을 겹치기 이음으로 용접한 일 실시예를 나타내는 측면 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따라 프레임에 극박판이 용접된 일 실시예를 촬영한 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 프레임에 극박판이 겹치기 이음으로 용접된 용접부의 단면을 촬영한 사진이다.
본 발명은 극박판을 레이저로 용접하는 장치 및 상기 장치를 이용하여 극박판을 레이저로 용접하는 방법에 관한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 상기 도면은 본 발명을 설명하기 위한 일 실시예의 형태로서, 상기 도면에 따라서 본 발명이 제한되지는 않는다.
도 1에서는 본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치의 일 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
본 발명의 극박판의 레이저 용접 장치는 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창 (21)을 포함하는 프레임 (20)을 고정시키고, 상기 개방창 (21)에 극박판 (10)을 고정시키는 고정 수단 (30); 및 상기 개방창 (21)에 고정된 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단 (40)을 포함한다. 여기에서, 상기 프레임 (20)은 극박판 (10)이 용접될 틀을 의미하고, 상기 개방창 (21)은 상기 프레임 (20)의 일부분에 개방되어 뚫려있는 부분을 의미하며, 상기 개방창 (21)은 극박판 (10)이 고정되어 용접될 수 있는 부분이다.
도 2에서는 본 발명의 극박판 및 프레임의 고정수단 (30)의 일 실시예의 측면 개략도를 나타내고 있다.
상기 고정 수단 (30)은 상기 프레임 (20)에 상기 극박판 (10)을 용접하기 위하여, 상기 프레임 (20) 및 상기 극박판 (10)을 고정시키기 위한 수단이다. 상기 고정 수단 (30)은 다수의 흡입구 (33)를 가지는 프레임 지지대 (34)와 흡입 제어기 (31)를 포함하여 구성되며, 상기 프레임 지지대 (34)의 아래에 위치하는 흡입 제어기 (31)의 흡입력에 의하여 상기 프레임 지지대 (34)의 다수의 흡입구 (33)에 흡입력이 발생하며, 이러한 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 프레임 지지대 (34)는, 상기 극박판 (10)과 접촉되는 표면에 요철 (35)을 형성하고 있어, 상기 흡입구 (33)에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)이 프레임 지지대 (34)에 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 요철 (35) 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판 (10)을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 (34) 내부로 흡입할 수 있다.
도 3a에서는 본 발명의 다수의 흡입구 (33)와 요철 (35)을 가지는 프레임 지지대 (34)의 일 실시예를 나타내는 개략도를 나타내고 있고, 도 3b에서는 측면의 단면 개략도를 나타내고 있다. 상기 도 3a 및 3b에 도시된 개략도를 참조하면 알 수 있듯이, 프레임 지지대 (34)에는 상기 프레임 지지대 (34)를 관통하는 다수의 흡입구 (33)가 형성되어 공기를 흡입함으로써, 극박판 (10)을 고정함과 동시에 용철 (35) 사이로 공기가 강제로 이동하면서, 극박판 (10)을 냉각시키므로 용접열에 의한 프레임 (20)의 변형을 방지하고, 레이져 용접 시 발생하는 용접흄을 흡입함으로써, 용접부 (23) 주위의 용접흄을 방지하여 용접부 (23) 오염을 방지할 수 있다.
여기에서, 상기 프레임 지지대의 요철 (35)의 폭 및 깊이는 1~100㎛인 것이 바람직하다. 1mm 미만의 경우 용접흄 등 이물질에 의하여 막히고 공기의 강제 이동량이 적어 냉각효과가 부족하기 때문이고, 100mm를 초과하는 경우 극박판의 변형이 발생할 수 있기 때문에 요철 (35)의 폭 및 깊이는 1~100㎛인 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡입구(33)의 크기는 직경 0.1~5mm가 바람직한데, 그 이유는 직경이 0.1mm 미만의 경우 용접흄등 이물질에 의하여 막히고 공기의 강제 이동량이 적어 냉각효과가 부족하기 때문이고, 직경이 5mm를 초과하는 경우 극박판의 변형이 발생할 수 있기 때문이다.
상기 요철 (35)은 상기 흡입구 (33)와 동일한 기능에서 흡입구 (33)의 구멍과 치수가 다른 이유는 요철 (35)은 구멍에 비하여 개수가 훨씬 많아 일부가 막혀도 기능을 충분히 수행할 수 있고, 용접 후 프레임 (20)을 배출하면 대부분의 이물질은 제거되기 때문이다.
상기와 같은 고정 수단 (30)에 의하여 고정된 극박판 (10)과 프레임 (20)은 상기 레이저 용접 수단 (40)에 의하여 용접이 되는데, 상기 레이저 용접 수단 (40)은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기 (41), 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 콜리메이터 (43), 상기 콜리메이터 (43)를 통과한 레이저 빔을 특정거리에 집속시키는 집속 광학계 (44) 및 상기 집속 광학계 (44)를 통과한 레이저 빔의 방향을 조절할 수 있는 적어도 하나의 반사 광학계 (45)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 레이저 용접 수단 (40)이 포함하는 구성요소인 레이저 발진기 (41), 콜리메이터 (43), 집속 광학계 (44) 및 반사 광학계 (45)는 상기 순서대로 레이저가 진행하게 되고 레이저가 진행되는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
상기 반사 광학계 (45)로 향한 레이저 빔은, 상기 반사 광학계 (45)의 각도를 조절함으로써, 레이저 빔의 방향을 조절하는 것이 바람직하다. 상기 반사 광학계 (45)로서 통상적인 스캐너의 사용이 가능하며, 스캐너를 반사광학계를 사용하게 되면 레이저 빔의 고속 이송이 가능하여 고속용접이 가능하다.
또한, 상기 반사 광학계 (45)에서 반사되는 레이저 빔이 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 향하게 하는 동시에 상기 집속 광학계 (44)에 의하여 집속되는 상기 특정거리가 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이가 되도록 하여, 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 용접하는 것이 바람직하다. 여기에서 집속된다는 것은 반드시 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 모든 초점이 집중되어야 한다는 것을 의미하는 것이 아니고, 용접이 가능할 정도로 레이저를 집속시키는 것을 의미한다. 또한, 극박판 (10)과 프레임 (20) 사이를 용접한다는 것은 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판의 모서리 (12) 사이를 용접하는 것을 의미한다. 또한, 레이저 용접시 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이와 레이저빔 중심은 레이저 빔 직경의 30% 이내로 유지를 해야 하는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이와 레이저빔 중심이 레이저 빔 직경의 30% 보다 크게 벗어나는 경우 극박판재 모서리의 용융부와 프레임 모서리 용융부가 합치되기 어렵기 때문이다.
도 4에서는 본 발명의 극박판의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다. 상기 극박판 (10)은 Mg, Al, Cr, Ti 및 Cu의 군에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 극박판의 모서리 (12)는 진직도가 양호하고 버 (burr)가 없어야 하며, 절단면의 조도값이 낮은 것이 바람직하다. 또한, 연속생산 시 품질의 안정을 위하여 치수 및 형상이 균일해야 하므로 극박판은 금형에 의한 다이블랭킹 혹은 레이저 절단으로 가공하는 것이 바람직하다. 여기에서, 레이저 절단은 커프 (kerf)의 최소화를 위하여 레이저의 파장이 짧고 빔 직경이 작은 것이 바람직한데, 통상적인 화이버 레이저 또는 디스크 레이저 등이 바람직하며, 싱글모드 레이저를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 레이저 용접에서 단차가 존재하는 경우 용접부 강도가 저하하므로 극박판의 면 (11) 및 모서리 (12)는 쭈그러짐이 없는 것이 좋다.
도 5에서는 본 발명의 프레임의 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다. 상기 프레임 (20)에 형성된 상기 개방창 (21)의 가장자리 부분인 개방창의 모서리 (22)에는 상기 극박판 (10)이 개방창 (21)을 통과하지 않고 고정될 수 있는 요철 또는 핀이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 개방창 (21)은 상기 프레임 (20)의 일부분이 관통하여 뚫려있는 부분이기 때문에, 극박판 (10)이 프레임 (20)을 통과하지 않고 고정시킬 수 있는 요철 또는 핀이 필요하다. 이러한 요철 또는 핀의 형태나 종류에는 제한이 없으나, 상기 개방창의 모서리 (22) 부분의 두께 방향으로 아래쪽에 볼록 튀어나온 요철 또는 핀 등과 같은 가이드를 형성하여 상기 극박판 (10)이 개방창 (21)을 빠져나가지 않고 고정하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법은 다수의 흡입구 (33)를 가지는 프레임 지지대 (34) 및 상기 흡입구 (33)와 연결된 흡입 제어기 (31)를 포함하는 고정장치 (30)의 프레임 지지대 (34) 상에 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창 (21)을 포함하는 프레임 (20)을 장착하는 단계; 상기 개방창 (21) 상에 극박판 (10)을 장착하는 단계; 상기 흡입 제어기 (31)를 작동시켜 상기 흡입구 (33)를 통한 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시키는 단계; 레이저 용접 수단 (40)을 사용하여 상기 개방창 (21)에 고정된 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 단계; 및 상기 흡입 제어기 (31)의 작동을 멈추고, 상기 극박판 (10)이 용접된 프레임 (20)을 배출하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 극박판의 고정 단계에서는, 상기 흡입구 (33)에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판 (10)과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 프레임 지지대 (34)의 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동시키는 것이 바람직하다. 상기 극박판 (10)을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 (34) 내부로 흡입하게 함으로써, 극박판 (10)을 고정함과 동시에 용철 (35) 사이로 공기가 강제로 이동하면서, 극박판 (10)을 냉각시키므로 용접열에 의한 프레임 (20)의 변형을 방지하고, 레이져 용접 시 발생하는 용접흄을 흡입함으로써, 용접부 (23) 주위의 용접흄을 방지하여 용접부 (23) 오염을 방지할 수 있다.
상기 레이저 용접 수단 (40)은 (가) 레이저 발진기 (41)에서 레이저 빔을 발생시키는 단계, (나) 상기 레이저 빔의 발진 방향에 배치된 콜리메이터 (43)를 통과시켜 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 단계, (다) 상기 콜리메이터 (43)를 통과한 레이저 빔을 집속 광학계 (44)에 통과시켜 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이에 집속시키는 단계, (라) 상기 집속 광학계 (44)를 통과한 레이저 빔을 반사 광학계 (45)을 사용하여 방향을 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이로 조절하여 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 용접하는 단계를 통하여, 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20) 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단 (40)인 것이 바람직하다.
상기 극박판 (10)은 압연을 통하여 0.05~0.4mm의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 두께가 0.05mm 보다 얇은 경우 판재의 형상이 일정하지 않아 용접이 어렵기 때문이며, 두께가 0.4mm를 초과하는 경우에는 본 발명에 의한 용접 방법을 사용하지 않고 종래의 방법으로 무난히 용접이 가능하기 때문이다.
또한, 상기 극박판 (10)과 극박판 (10)이 고정되어 용접되는 개방창 (21)은 서로 크기와 모양이 일치하는 것이 바람직한데, 완벽하게 일치시키는 것은 불가능하므로, 적어도 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판 (10)의 모서리 (12)의 간격이 상기 극박판 (10)의 두께의 20%이하의 간격을 가지도록 하는 것이 바람직하다. 이는 상기 극박판 (10)의 두께의 20%를 초과하는 경우 언더컷 혹은 채움부족에 의하여 강도가 부족해질 수 있기 때문이다.
상기 프레임 (20)은 다이캐스팅 (Die Casting)에 의하여 가공되어 제공되어 본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에 사용되는 것이 바람직하다.
상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 고정시키는 단계에서, 상기 흡입 제어기 (31)를 작동시켜 0.001~0.2Mpa의 흡입력을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 진공압력이 0.2MPa 보다 큰 경우 극박판 (10) 및 프레임 (20)을 견고하게 고정하기 어렵고, 진공압력이 0.001MPa 보다 작은 경우에는 과도한 압력에 의하여 극박판이 변형되어 상기 개방창의 모서리 (22)와 상기 극박판 (10)의 모서리 (12)의 간격이 과도하게 벌어질 수 있기 때문이다.
도 6a에서는 프레임에 극박판을 맞대기 이음으로 용접한 일 실시예의 개략도를 나타내고 있고, 도 6b에서는 본 발명에 따라 프레임에 극박판을 겹치기 이음으로 용접한 일 실시예의 개략도를 나타내고 있다.
본 발명의 극박판의 레이저 용접 방법에서의 레이저 용접은 상기 극박판 (10)과 상기 프레임 (20)을 일부 겹쳐서 겹치기 이음 (Lap Joint)으로 용접하는 것이 바람직하다. 상기 개방창의 모서리(22)를 도 5a와 같은 맞대기이음도 가능하지만 프레임의 개방창 (21)과 극박판 (10)의 치수 및 절단면 품질의 엄밀한 관리가 필수적이며 연속생산이 어렵다. 반면에, 겹치기 이음은 금형에 의하여 용접예정 부위를 미리 형성하고나 프레임 제조 후에 기계가공으로 용접예정 부위를 형성하는 것도 가능하다는 장점이 있다.
도 7에서는 본 발명에 따라 프레임 (20)에 극박판 (10)이 용접된 일 실시예를 촬영한 사진이다. 도 6은 AZ91 마그네슘합금 다이캐스팅 프레임과 두께 0.2mm AZ31 마그네슘합금 판재 (밝은 부분)를 레이저 출력 900W 및 용접속도 1m/min의 속도로 용접한 것이다. 또한, 도 8은 상기와 같이 용접된 일 실시예의 용접부의 단면을 확대하여 촬영한 사진이다. 본 발명에 따라 극박판인 상기 마그네슘 함금판재를 고정하고 냉각하면서 레이져 용접을 실시함으로써, 극박판의 모서리 부분이 프레임과 간극이 없고 변형이 없이 양호하게 용접이 된 것을 확인할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 도면을 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10: 개방창
11: 극박판의 면
12: 극박판의 모서리
20: 프레임
21: 개방창
22: 개방창의 모서리
23: 레이저 용접부
30: 고정수단
31: 흡입 제어기
33: 흡입구
34: 프레임 지지대
35: 프레임 지지대의 표면 요철
40: 레이저 용접 수단
41: 레이저 발진기
42: 레이저 빔
43: 콜리메이터
44: 집속 광학계
45: 반사 광학계

Claims (17)

  1. 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 고정시키고, 상기 개방창에 극박판을 고정시키는 고정 수단; 및
    상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 레이저 용접 수단을 포함하고,
    상기 고정 수단은 상기 프레임을 아래에서 지지하며 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 구비하여, 상기 흡입 제어기를 통한 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 극박판의 레이저 용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임 지지대는, 상기 극박판과 접촉되는 표면에 요철을 형성하고 있어, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입하는 극박판의 레이저 용접 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 요철의 폭 및 깊이는 1~100㎛인 극박판의 레이저 용접 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 흡입구의 직경은 0.1~5mm인 극박판의 레이저 용접 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 용접 수단은 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기; 상기 레이저 빔의 발진 방향에 배치되어, 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 콜리메이터; 상기 콜리메이터를 통과한 레이저 빔을 특정거리에 집속시키는 집속 광학계; 및 상기 집속 광학계를 통과한 레이저 빔의 방향을 조절할 수 있는 적어도 하나의 반사 광학계를 포함하고,
    상기 반사 광학계의 각도를 조절하여, 상기 반사 광학계에서 반사된 레이저 빔이 상기 극박판과 상기 프레임 사이로 향하게 하는 동시에 상기 집속 광학계에 의하여 집속되는 상기 특정거리가 상기 극박판과 상기 프레임 사이가 되도록 하여, 특정거리가 상기 극박판과 상기 프레임 사이를 용접하는 극박판의 레이저 용접 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 극박판은 Mg, Al, Cr, Ti 및 Cu의 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 극박판의 레이저 용접 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 극박판은 0.05~0.4mm의 두께를 가지는 극박판의 레이저 용접 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임은 다이캐스팅 (Die Casting)에 의하여 제조되는 극박판의 레이저 용접 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임에 형성된 상기 개방창의 가장자리 부분인 개방창의 모서리에는 상기 극박판이 개방창을 통과하지 않고 고정될 수 있는 요철 또는 핀이 형성되어 있는 극박판의 레이저 용접 장치.
  10. 다수의 흡입구를 가지는 프레임 지지대 및 상기 흡입구와 연결된 흡입 제어기를 포함하는 고정수단의 프레임 지지대 상에 적어도 일부분에 적어도 하나의 개방창을 포함하는 프레임을 장착하는 단계;
    상기 개방창 상에 극박판을 장착하는 단계;
    상기 흡입 제어기를 작동시켜 상기 흡입구를 통한 흡입력에 의하여 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 단계;
    레이저 용접 수단을 사용하여 상기 개방창에 고정된 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 단계; 및
    상기 흡입 제어기의 작동을 멈추고, 상기 극박판이 용접된 프레임을 배출하는 단계를 포함하는 극박판의 레이저 용접 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 극박판의 고정 단계에서는, 상기 흡입구에서의 흡입력에 의하여 상기 극박판과 접촉되어 고정됨과 동시에 상기 프레임 지지대의 요철 사이로 공기가 흡입되어 이동하면서, 상기 극박판을 냉각시키고 상기 레이저 용접에 의하여 발생하는 용접흄을 상기 프레임 지지대 내부로 흡입하는 극박판의 레이저 용접 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 레이저 용접 수단은 다음의 각 단계를 통하여 상기 극박판과 상기 프레임 사이를 레이저 빔으로 용접하는 극박판의 레이저 용접 방법.
    (가) 레이저 발진기에서 레이저 빔을 발생시키는 단계
    (나) 상기 레이저 빔의 발진 방향에 배치된 콜리메이터를 통과시켜 상기 레이저 빔을 평행하게 하는 단계
    (다) 상기 콜리메이터를 통과한 레이저 빔을 집속 광학계에 통과시켜 상기 극박판과 상기 프레임 사이에 집속시키는 단계
    (라) 상기 집속 광학계를 통과한 레이저 빔을 반사 광학계을 사용하여 방향을 상기 극박판과 상기 프레임 사이로 조절하여 상기 극박판과 상기 프레임 사이를 용접하는 단계
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 극박판은 0.05~0.4mm의 두께를 가지도록 압연하여 제공되는 극박판의 레이저 용접 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 개방창의 모서리와 상기 극박판의 모서리의 간격은 상기 극박판의 두께의 20%이하의 간격을 가지는 극박판의 레이저 용접 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 프레임은 다이캐스팅 (Die Casting)에 의하여 제조되어 제공되는 극박판의 레이저 용접 방법.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 프레임에 상기 극박판을 고정시키는 단계에서, 상기 흡입 제어기를 작동시켜 0.001~0.2Mpa의 흡입력을 갖도록 하는 극박판의 레이저 용접 방법.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 용접은 상기 극박판과 상기 프레임을 일부 겹쳐서 겹치기 이음 (Lap Joint)으로 용접하는 극박판의 레이저 용접 방법.
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