KR101866614B1 - 레이저 용접용 지그를 이용한 레이저 용접 방법 - Google Patents

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본 발명은 레이저 용접용 지그 및 이를 이용한 레이저 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 레이저 용접 수행 시 공간 효율성을 현저히 증대시키고, 원가 절감을 효과적으로 달성할 수 있는 레이저 용접용 지그 및 이를 이용한 레이저 용접 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 레이저 용접용 지그는 용접 모재 상에 마련되며, 용접경로를 가이드 하는 가이드부, 및 가이드부에 의하여 둘러싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하며, 용접경로는 복수 개의 가이드 홀 내부에 각각 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 레이저 용접 방법은 용접 모재를 두 개 이상 준비하는 모재 준비 단계, 가이드부 및 구획부재를 포함하는 레이저 용접용 지그를 용접 모재 상에 배치시키는 지그 준비 단계, 및 복수 개의 가이드 홀의 내부에 각각 형성되는 용접경로를 따라 레이저 용접을 수행하는 용접 수행 단계를 포함한다.

Description

레이저 용접용 지그를 이용한 레이저 용접 방법{LASER WELDING METHOD USING ZIG FOR LASER WELDING}
본 발명은 레이저 용접용 지그 및 이를 이용한 레이저 용접 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 레이저 용접 수행 시 공간 효율성을 현저히 증대시키고, 원가 절감을 효과적으로 달성할 수 있는 레이저 용접용 지그 및 이를 이용한 레이저 용접 방법에 관한 것이다.
이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이러한 이차 전지의 제조 단계에서 각 부재 간에 전기적인 연결이 유지되는 결합을 위하여 레이저 용접이 사용될 수 있다. 배터리 모듈(module) 또는 이차 전지 팩(pack) 등을 조립하는 단계 등에서도 레이저 용접 방법이 사용될 수 있다.
용접 모재와 용접 모재 간을 서로 레이저를 이용하여 용접하는 레이저 용접 방법은 특히 배터리 모듈 하우징의 버스바(busbar)에 셀(cell)의 리드(lead)를 용접하는 경우 또는 셀의 리드와 셀 리드를 서로 용접하는 경우 등에 사용될 수 있다.
그 이외에도 레이저 용접 방법의 한 예시적인 내용은 아래의 특허문헌 1에서 참조될 수 있다. 레이저 용접 장치에 의한 레이저 용접은 전기적 연결을 유지하면서 높은 강도의 결합이 필요한 경우에 사용되는 방법일 수 있다.
레이저 용접을 하는 경우, 용접을 하려는 A모재와 B모재의 일부가 서로 겹쳐진 상태에서 레이저가 용접 경로를 따라 용접을 수행함으로써 용접이 이루어질 수 있다.
그런데 종래에는 용접의 강도 증가를 위해서 겹쳐지는 부분이 넓게 형성되도록 하여 여유 있는 용접 경로를 확보하고 용접을 수행 할 수 있었다. 그런데 이러한 방식은 용접부의 넓이가 증대되므로 공간의 낭비가 심하고 공간이 비효율적으로 사용되며, 또한 모재의 사용량이 증가되므로 이차 전지 제조 원가도 상승하는 문제가 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0027416호
따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 레이저 용접 수행 시 공간 효율성을 현저히 증대시키고, 원가 절감을 효과적으로 달성할 수 있는 레이저 용접용 지그 및 이를 이용한 레이저 용접 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 레이저 용접용 지그는 두 개 이상의 용접 모재 간 용접되는 용접경로를 가이드 하기 위한 레이저 용접용 지그로서, 용접 모재 상에 마련되며, 용접경로를 가이드 하는 가이드부, 및 가이드부에 의하여 둘러싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하며, 용접경로는 복수 개의 가이드 홀 내부에 각각 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 용접 방법은 용접 모재를 두 개 이상 준비하는 모재 준비 단계, 용접 모재 상에 마련되며 용접을 가이드 하기 위한 가이드부 및 가이드부에 의하여 둘러 싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하는 레이저 용접용 지그를 용접 모재 상에 배치시키는 지그 준비 단계, 및 복수 개의 가이드 홀의 내부에 각각 형성되는 용접경로를 따라 레이저 용접을 수행하는 용접 수행 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 레이저 용접용 지그는 용접 모재 상에 마련되며, 용접경로를 가이드 하는 가이드부, 및 가이드부에 의하여 둘러싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하며, 용접경로는 복수 개의 가이드 홀 내부에 각각 형성됨으로써, 레이저 용접 수행 시 공간 효율성을 현저히 증대시키고, 원가 절감을 효과적으로 달성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 용접 방법은 모재 준비 단계, 용접 모재 상에 마련되며 용접을 가이드 하기 위한 가이드부 및 가이드부에 의하여 둘러 싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하는 레이저 용접용 지그를 용접 모재 상에 배치시키는 지그 준비 단계, 및 복수 개의 가이드 홀의 내부에 각각 형성되는 용접경로를 따라 레이저 용접을 수행하는 용접 수행 단계를 포함함으로써, 레이저 용접 수행 시 공간 효율성을 현저히 증대시키고, 원가 절감을 효과적으로 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 레이저 용접 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이하의 비교예 및 실시예의 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
비교예의 레이저 용접용 지그 및 용접 방법
도 1은 본 발명의 비교예에 따른 레이저 용접용 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
이하에서는 도 1을 참조하여, 본 발명의 비교예의 레이저 용접용 지그 및 레이저 용접 방법에 대하여 우선적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 레이저 용접을 수행하기 위해서 용접 모재인 알루미늄 리드(Al lead)(A)와 구리 리드(Cu lead)(C)가 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다. 그리고 이렇게 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C)가 서로 겹쳐진 부분인 용접부(20) 상에 레이저 용접용 지그(10)가 배치될 수 있다. 레이저 용접용 지그(10)는 가이드부(11)를 포함할 수 있다. 가이드부(11)로 둘러싸여지는 공간 내부로 용접을 위한 레이저(R)가 조사되어 용접이 이루어질 수 있다.
가이드부(11)의 내측 공간에서 레이저(R)는 용접의 진행 방향을 따라서 이동한다. 이렇게 용접을 수행하는 레이저(R)가 이동하는 경로가 용접경로(I)가 된다.
비교예의 레이저 용접 방법에서는 레이저(R)의 용접경로(I)가 용접의 진행 방향을 따라서 연속적인 선(Line)으로 이루어지게 된다. 도 1에서는 연속된 직선 라인을 이루고 있는 용접경로(I)가 도시되고 있다.
그런데 공간의 효율적인 활용 및 원가 절감을 위해 용접 모재인 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C)가 서로 겹쳐지는 면적을 줄이는 것이 좋다. 이 경우, 즉 용접부(20)의 폭을 줄이는 경우, 레이저 용접용 지그(10)의 폭(W)도 줄어들어야 한다.
레이저 용접용 지그(10)의 폭(W)이 줄어들면 가이드부(11)에 의하여 둘러싸여지는 레이저 투과 홀(30)의 너비도 축소 되게 된다. 이 경우 레이저 용접성이 현저히 저하될 수 있다. 그리고 그에 따라 용접 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
실시예 1
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
이하에서는 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그 및 레이저 용접 방법에 대하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 레이저 용접을 수행하기 위해서 용접 모재인 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C)가 서로 겹쳐지도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그(100)는 두 개 이상의 용접 모재 간 용접되는 용접경로를 가이드 하기 위한 레이저 용접용 지그(100)로서, 상기 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C)가 서로 겹쳐진 부분인 용접부(120) 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그(100)는 가이드부(110) 및 구획부재(130)를 포함할 수 있다.
가이드부(110)는 레이저 용접용 지그(100)의 테두리 부분을 형성하는 부분으로서 기본적으로 용접 모재 상에 마련되며, 용접경로를 가이드 하는 틀을 제공하는 역할을 할 수 있다.
구획부재(130)는 연장되는 바(bar)의 형상을 가질 수 있으며, 가이드부(110)에 의하여 둘러싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀(150)로 구획하는 구성일 수 있다. 가이드 홀(150)은 가이드부(110)와 구획부재(130)로 둘러싸여져 형성되며, 용접을 수행하는 레이저(R)가 투과하는 투과 홀일 수 있다.
이때, 용접 모재 간의 용접을 위해 레이저(R)가 용접을 수행하며 이동하는 경로인 용접경로(J)는 복수 개의 가이드 홀(150) 내부에 각각 형성될 수 있다. 그에 따라 레이저(R)의 용접경로가 용접의 진행 방향을 따라서 연속적인 선으로 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 분리된 복수 개 라인의 용접경로(J)가 각 가이드 홀(150) 내부에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그(100)에서는 구획부재(130)가 가이드부(110)의 길이 방향(L)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 이 경우 용접경로(J) 역시 가이드부(110)의 길이 방향(L)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다.
이러한 방식으로 레이저 용접용 지그(100)가 형성될 경우, 레이저 용접용 지그(100)의 폭(S)을 좁게 줄이더라도, 가이드 홀(150)의 폭(G)은 소정의 값 이상으로 넓게 할 수 있다.
가이드 홀(150)의 폭(G)이 넓어지면, 레이저 용접용 지그(100)의 좁은 폭(S)에도 불구하고 충분히 여유 있는 너비를 가지고 레이저(R)가 용접경로(J)를 따라서 용접을 수행할 수 있다. 이 경우 용접성이 현저히 개선될 수 있고, 그에 따라 용접 강도도 크게 증대될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접 방법은 앞에서 설명한 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그(100)를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접 방법은 모재 준비 단계, 지그 준비 단계, 및 용접 수행 단계를 포함할 수 있다.
모재 준비 단계는 용접 모재를 두 개 이상 준비하는 단계일 수 있다. 일 예로 도 2에서와 같이 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C) 등을 서로 겹쳐지게 배치하여 용접을 준비할 수 있다.
지그 준비 단계는 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그(100)를 용접 모재 상에 배치시키는 단계일 수 있다. 레이저 용접용 지그(100)는 앞에서 설명한 것과 같이 용접 모재 상에 마련되며, 용접을 가이드 하기 위한 가이드부(110) 및 가이드부(110)에 의하여 둘러 싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀(150)로 구획하는 구획부재(130)를 포함할 수 있다. 특히 레이저 용접용 지그(100)는 알루미늄 리드(A)와 구리 리드(C)가 서로 겹쳐진 부분인 용접부(120) 상에 배치될 수 있다.
용접 수행 단계는 복수 개의 가이드 홀(150)의 내부에 각각 형성되는 용접경로(J)를 따라 레이저 용접을 수행하는 단계일 수 있다. 구획부재(130)가 가이드부(110)의 길이 방향(L)에 수직한 방향으로 형성되어 있으므로, 용접경로(J) 역시 가이드부의 길이 방향(L)에 수직한 방향으로 형성될 수 있다. 레이저(R)는 이러한 용접경로를 따라서 용접을 수행할 수 있다.
구체적으로 레이저(R)는 제1 가이드 홀(151) 내부의 용접경로(J)를 따라 용접을 수행하고, 이후 가이드부의 길이 방향(L)으로 한 칸 이동하여 제2 가이드 홀(152) 내부의 용접경로(J)를 따라 용접을 수행할 수 있다.
제2 가이드 홀(152) 내부에서 용접을 수행한 후에는 다시 같은 방식으로 제3 가이드 홀(153) 내부의 용접경로(J)를 따라 용접을 수행할 수 있다. 이러한 방식으로 레이저 용접용 지그(100)에 형성되어 있는 가이드 홀(150) 내부의 용접경로(J)를 따라 용접을 수행할 수 있다.
이 경우 레이저 용접용 지그(100)의 폭(S)을 좁게 줄이더라도, 가이드 홀의 폭(G)은 소정의 값 이상으로 넓게 할 수 있으므로 충분히 여유 있는 너비를 가지고 레이저(R)가 용접경로를 따라서 용접을 수행할 수 있다.
따라서 용접성이 현저히 개선될 수 있고, 그에 따라 용접 강도도 크게 증대될 수 있다.
실시예 2
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접 지그 및 그에 따른 레이저 용접 방법을 도시하는 사시도이다.
본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접용 지그 및 레이저 용접 방법은 전술한 실시예 1에 따른 레이저 용접용 지그 및 레이저 용접 방법과 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 구획부재 및 용접경로가 실시예 1과 다르다는 점에서 차이가 있다.
참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 도면 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접용 지그 및 레이저 용접 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접용 지그(200)에서 구획부재(230)는 가이드부(210)의 길이 방향(L)에 대하여 경사지는 방향으로 형성될 수 있다. 더 상세하게는 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 경사지는 방향은 구획부재(230)가 가이드부(210)의 길이 방향(L) 뿐만아니라 폭(S) 방향에 대해서도 경사가 형성되는 방향이다.
이러한 방식으로 레이저 용접용 지그(200)가 형성될 경우 용접을 수행하는 레이저(R)가 구획부재(230)에 의해서 가이드부(210)의 길이 방향(L)에 경사지는 방향으로 가이드 될 수 있다. 그에 따라 가이드 홀(250)의 내부에 형성되는 용접경로(K) 역시 가이드부(210)의 길이 방향(L)에 대하여 경사지는 방향으로 형성될 수 있다.
이 경우 실시예 1과 비교하여 실시예 2에서는 용접경로(K)가 좀 더 길게 형성될 수 있다. 용접경로(K)가 더 길어지면 용접의 강도가 그만큼 더 증대될 수 있다.
실시예 2에 따른 레이저 용접용 지그(200)를 이용할 경우 실시예 1에서 보다 더 개선된 효과를 얻을 수 있다. 즉, 레이저 용접용 지그(200)의 좁은 폭(S)에도 불구하고 여유 있는 너비를 가지고 레이저가 용접경로(K)를 따라서 용접을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 더 길어진 용접경로(K)를 통하여 용접이 수행됨으로써 더 증대된 용접 강도를 얻을 수 있으므로 더 유리하다.
본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접 방법은 본 발명의 실시예 1에 따른 레이저 용접 방법과 같이 모재 준비 단계, 지그 준비 단계, 및 용접 수행 단계를 포함하는 방식으로 진행될 수 있다. 다만 지그 준비 단계 및 용접 수행 단계에서는 본 발명의 실시예 2에 따른 레이저 용접용 지그(200)를 이용하여 용접을 수행할 수 있다. 이러한 점에서 실시예 2의 레이저 용접 방법은 실시예 1의 레이저 용접 방법과 차이가 있다.
실시예 2의 자세한 용접 방법에 대한 설명은 실시예 1에서 설명한 내용과 대부분 유사한 내용이므로 생략하도록 한다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10, 100, 200: 레이저 용접용 지그
11, 110, 210: 가이드부
20, 120: 용접부
30: 레이저 투과 홀
130, 230: 구획부재
150, 250: 가이드 홀
151: 제1 가이드 홀
152: 제2 가이드 홀
153: 제3 가이드 홀
A: 알루미늄(Al) 리드
C: 구리(Cu) 리드
B: 버스바(Busbar)
R: 레이저
I, J, K: 용접경로
L: 가이드부의 길이 방향
W, S: 레이저 용접용 지그의 폭
G: 가이드 홀의 폭

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 용접 모재를 두 개 이상 준비하는 모재 준비 단계;
    상기 용접 모재 상에 마련되며 용접을 가이드 하기 위한 가이드부 및 상기 가이드부에 의하여 둘러 싸여지는 공간을 복수 개의 가이드 홀로 구획하는 구획부재를 포함하는 레이저 용접용 지그를 상기 용접 모재 상에 배치시키는 지그 준비 단계; 및
    상기 복수 개의 가이드 홀의 내부에 각각 형성되는 용접경로를 따라 레이저 용접을 수행하는 용접 수행 단계를 포함하고,
    상기 구획부재는 상기 가이드부의 길이 방향(L) 및 폭(S) 방향 각각에 대하여 경사지는 방향으로 형성되며,
    상기 레이저 용접용 지그는 그 것의 폭(S)이 좁게 줄여지더라도 가이드 홀의 폭(G)이 소정의 값 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접용 지그를 이용한 레이저 용접 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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