KR101091427B1 - Method for fixing steel sheet in laser welding - 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

The present invention relates to a method for fixing a thin plate of various shapes on a lower bed for laser welding. By tightly fixing, since the sheet fixing means is not exposed to the outside, it is possible to perform a smooth welding operation by not interfering with the operation of the head during welding.

Tailored blanks, sheet metal, electromagnet bed, weld line, groove

Description

레이저 용접용 박판 고정 방법{METHOD FOR FIXING STEEL SHEET IN LASER WELDING} Sheet metal fixing method for laser welding {METHOD FOR FIXING STEEL SHEET IN LASER WELDING}             

도 1은 종래 기술에 따른 레이저 용접에서 두 박판의 간극에 대한 개념을 도시한 개략도,1 is a schematic diagram showing the concept of the gap between two thin plates in the laser welding according to the prior art,

도 2는 종래 기술에 따른 두 박판 사이의 미스 매치에 대한 개념을 도시한 개략도,2 is a schematic diagram illustrating a concept of a mismatch between two thin plates according to the prior art;

도 3은 본 발명에 따른 이종의 박판을 전자석을 이용해 고정하기 위한 구성을 도시한 개략도,Figure 3 is a schematic diagram showing a configuration for fixing the heterogeneous thin plate according to the invention using an electromagnet,

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 A부분의 상세도, 및4 is a detail view of portion A of FIG. 3 according to the present invention; and

도 5는 본 발명에 따른 다른 이종의 박판을 적용하기 위한 전자석 베드의 적용 예시도.Figure 5 is an illustration of the application of an electromagnet bed for applying another heterogeneous thin plate according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

6, 7: 박판 11: 용접선6, 7: thin plate 11: welding line

12: 철판 13: 하부 전자석
12: iron plate 13: lower electromagnet

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.The present invention relates to a method for fixing a thin plate for laser welding, and in particular, the joint surface of the welded part is further stabilized by minimizing a gap between different types of thin plate joint surfaces having various shapes during tailored blank welding used in various industrial structures. The present invention relates to a thin plate fixing method for laser welding, in which welding is faster and easier and at the same time maximizes the quality of the joint to improve the overall reliability of the structure.

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.In general, a tailored welding blank refers to a member manufactured by butt welding a thin metal sheet composed of different thicknesses or different materials by laser welding. These tailored blanks are molded by press or roll forming means, and are used for automobile bodies, doors, bumpers, and the like, and require high quality, and mass production is in desperate need for mass demand.

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.The thin plates described above are fixed by a predetermined clamping device and welded to each other before being welded by a predetermined laser welding head. The clamping device is a device for fixing the material so that it does not move during the cutting operations, such as cutting, sheet metal, welding, etc., the clamping force or the clamping portion is different for each machining operation and the structure of the clamping device is also different. .

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.A method of welding butt welding of two types of thin plates by a laser beam is known, and is disclosed in Korean Patent Nos. 2000-0014798, 2000-001001442, 1999-0084593, and Patent No. 2000-0001442, Patent No. 1999-0060941, Patent No. 2001-0093277 and the like show a method and apparatus for laser welding two kinds of thin plates.

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.In laser welding, the alignment of the areas where the two plates meet butt is very important. The conventional apparatus described above has an advantageous surface in the straight portion, but it is difficult to weld the thin plates of various shapes butt together. When welding thin plates, various problems occur depending on the shape of the two thin plates. As a typical problem, as shown in FIG. 1, there are a gap 4 between two thin plates 1 and 2 and a mismatch 5 of two thin plates shown in FIG. When welding with the laser (3), a problem that causes defects such as pores occurs.

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.
In addition, the jig system applied to the welding device is not only difficult to weld a thin plate of various shapes, but when welding a thin plate of other shapes, a problem arises that a new jig must be manufactured according to the shape. In particular, the clamping device for fixing the thin plate caused a lot of interference with the head from which the laser welding beam is emitted, which hinders the smooth welding operation.

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. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for fixing a thin plate for laser welding that can be closely fixed without interfering with the operation of the laser welder head that the laser beam is emitted. To provide.                         

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.Another object of the present invention is to provide a thin plate fixing method for laser welding that can be fixed to the welding bed without changing the existing jig system even if the shape of the thin plate to be applied is modified.

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.Still another object of the present invention is to provide a thin plate fixing method for laser welding, which is configured to weld together thin plates of various shapes by using electromagnets without a separate mechanical clamping device.

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.
A further object of the present invention is to minimize the gap of the joint surface between two thin plates having various shapes during welding of the tailored blanks used in various industrial structures, thereby further improving the joint surface of the weld, thereby making welding faster and easier. And at the same time to provide a method for fixing a thin plate for laser welding is configured to maximize the quality of the joint to improve the overall reliability of the structure.

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.In order to solve the above object, the present invention is a method for fixing a thin plate of various shapes on the lower bed for laser welding, the predetermined power is applied to the lower bed on which the thin plate is placed By installing the electromagnet, it is characterized in that the thin plate is closely fixed by the electromagnetic force without a separate fixing device.

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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the case where it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily obscured, the detailed description thereof will be omitted.

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. Figure 3 is a schematic diagram showing a configuration for fixing the different types of thin plate according to the present invention using an electromagnet, the figure on the left shows a preparatory step for butt welding two thin plates (6, 7) having different shapes of different types It is shown. In addition, the figure on the right shows a lower bed according to the invention. Reference numeral 11 shows a weld line to which the heads of the laser welder, not shown, move after the two thin plates 6 and 7 are butted. Therefore, the welding line 11 may be referred to as a boundary line between the two thin plates 6 and 7.

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.According to the present invention, the lower bed on which the two thin plates 6 and 7 are placed is composed of an electromagnet. That is, the metal plates 6 and 7 are placed on the lower bed and a predetermined current is applied so that the lower bed has an electromagnetic force, so that the thin plate can be firmly fixed on the lower bed without any clamping device. It is. According to the present invention, the lower bed is configured in a grid form. That is, a plurality of small rectangular lower bed pieces are configured to face each other. This is to facilitate the smooth formation of the welding line for smoothly discharging the welding gas generated during the welding operation and the welding operation by the laser head. In addition, it is easy to change the welding line for welding thin plates of different shapes.

도 4는 본 발명에 따른 도 3의 A부분의 상세도로써, 하나의 하부 베드 조각을 상세한 도시하고 있다.4 is a detailed view of portion A of FIG. 3 in accordance with the present invention, showing in detail one lower bed piece.

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.As shown on the left side of FIG. 4, the lower bed piece is composed of an iron plate 12 and a lower electromagnet 13 installed at the same size under the iron plate. Although not shown, the lower electromagnet 13 may operate by a known electromagnet technique in which power is selectively applied by a predetermined power applying means. 4 is a view showing the shape of the iron plate 12 in detail, and the welding line 11 is formed on the upper side thereof. The welding line 11 is a recess formed at a predetermined depth and an angle at an upper portion of the iron plate 12. Therefore, when the welding seam 11, which is a corresponding groove, is formed in each iron plate piece 12 of the lower bed through which the welding seam passes in FIG. 3, one welding seam may be easily completed. That is, as shown in Figures 3 and 4, by connecting a heterogeneous thin plate on the lower bed in a butt and applying power to the lower electromagnet, the magnetic force is exerted, thereby the thin plate (6, 7) is tightly fixed without flow. Thereafter, the head of the laser welder is moved to perform a welding operation along the butt portion of the thin plate. At this time, the foreign matter or the welding gas according to the welding operation is to be discharged or exhausted along the welding line formed on the iron plate 12 of the lower bed can perform a smooth welding operation. In addition, the lower electromagnet may be installed in the same size as the iron plate pieces, but is not limited thereto. For example, a plurality of pieces of iron plate described above may be assembled on one wide lower electromagnet.

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.FIG. 5 is an exemplary view illustrating an application of an electromagnet bed for applying different types of thin plates according to the present invention. The drawing on the left is a shape of a thin plate shown in FIG. 4 and the drawing on the right is a butt shape of a thin plate having a different shape. It is shown.

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.As shown in FIG. 5, when the shape of the butt portion of the dissimilar thin plates 6 and 7 is deformed, the iron plate fragment of the hatched portion of the second left view through which the existing welding line 11 of the lower bed passes is removed. As shown in the right third of FIG. 5, when the new welding line 17 is formed to fit the shape of the butt portion of the newly applied thin plate, the replacement of the lower bed is simply completed.

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.
Apparently, there are many ways to modify these embodiments while remaining within the scope of the claims. In other words, there may be many other ways in which the invention may be practiced without departing from the scope of the following claims.

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.In the thin plate fixing method according to the present invention, since a separate clamping device is not exposed to the outside, smooth welding operation can be performed by not interfering with the operation of the head, and the thin plate welding of various shapes can be easily performed while eliminating the existing jig system. There is an effect that can be performed.

Claims (4)

삭제delete 삭제delete 레이저 용접을 위하여 다양한 형상의 박판을 하부 베드상에 고정하기 위한 방법에 있어서,In the method for fixing a thin plate of various shapes on the lower bed for laser welding, 상기 박판이 놓여지는 하부 베드를 소정의 전원이 인가되는 전자석으로 설치함으로써, 별도의 고정 장치 없이 전자력에 의해 박판을 긴밀히 고정하고, 상기 하부 베드는 하부 전자석과, 상기 하부 전자석 상부에 놓여 있는 철판을 포함하며,By installing the lower bed on which the thin plate is placed as an electromagnet to which a predetermined power is applied, the thin plate is tightly fixed by an electromagnetic force without a separate fixing device, and the lower bed fixes the lower electromagnet and the iron plate on the lower electromagnet. Include, 상기 철판은 다수의 철판 조각이 그리드 형태로 조립되어 상기 하부 전자석 위에 설치됨을 특징으로 하는 방법.The iron plate is characterized in that a plurality of pieces of iron plate are assembled in a grid form is installed on the lower electromagnet. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 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.A groove having a predetermined depth and a predetermined width is formed on the line of each iron plate piece through which the welding line of the laser welding machine passes among the iron plate pieces, so that the welding gas and foreign substances generated during the welding operation can be easily exhausted or discharged. .

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