KR102593180B1 - Laser welding apparatus and control method thereof - Google Patents

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KR102593180B1
KR102593180B1 KR1020230048079A KR20230048079A KR102593180B1 KR 102593180 B1 KR102593180 B1 KR 102593180B1 KR 1020230048079 A KR1020230048079 A KR 1020230048079A KR 20230048079 A KR20230048079 A KR 20230048079A KR 102593180 B1 KR102593180 B1 KR 102593180B1
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신재윤
안윤준
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주식회사 피엘테크
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Abstract

본 발명은 레이저 용접 장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 레이저 용접 장치는, 용접 데이터를 입력받는 입력모듈; 레이저 빔을 내부의 갈바노미러를 통해 이동시켜 용접위치에 조사하는 스캐너; 스테이지에 장착되어 쉴딩가스를 분사하기 위한 쉴딩가스 노즐; 스테이지를 구동시켜 쉴딩가스 노즐을 용접위치로 이동시키는 스테이지 구동모듈; 메모리; 및 입력모듈, 스캐너, 스테이지 구동모듈 및 메모리와 작동적으로 연결(operatively coupled to)된 프로세서;를 포함하되, 프로세서는, 실행 프로그램을 구동하여 입력모듈로부터 입력된 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출하고 스테이지의 속도 프로파일을 설정한 후 속도 프로파일에 따라 스테이지 구동모듈을 구동시켜 쉴딩가스 노즐을 이동시키고, 용접위치에 기초하여 스캐너의 갈바노미러를 구동시켜 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a laser welding device and a control method thereof. The laser welding device of the present invention includes an input module that receives welding data; A scanner that moves a laser beam through an internal galvano mirror and irradiates it to the welding position; A shielding gas nozzle mounted on the stage to spray shielding gas; A stage driving module that drives the stage to move the shielding gas nozzle to the welding position; Memory; and a processor operatively coupled to the input module, scanner, stage drive module, and memory; wherein the processor drives an executable program to calculate the welding position based on welding data input from the input module. After setting the speed profile of the stage, the stage driving module is driven according to the speed profile to move the shielding gas nozzle, and the galvanometer of the scanner is driven based on the welding position to irradiate the laser beam.

Description

레이저 용접 장치 및 그 제어방법{LASER WELDING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}Laser welding device and its control method {LASER WELDING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 레이저 용접 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테이지에 장착된 쉴딩가스 노즐을 스캐너 타입의 레이저 빔과 동축으로 동기화시켜 이동시킴으로써, 스캐너 타입의 용접 위치에 따라 쉴딩가스 노즐이 이동되면서 쉴딩가스를 퍼징할 수 있는 레이저 용접 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a laser welding device and its control method. More specifically, the shielding gas nozzle mounted on the stage is synchronized and moved coaxially with the scanner type laser beam, so that the shielding gas nozzle is adjusted according to the welding position of the scanner type. This relates to a laser welding device that can purge shielding gas while moving and a method of controlling the same.

최근에는 화석 연료 차량의 배기가스로 인한 공기오염에 대한 문제가 부각됨에 따라 전기자동차 및 하이브리드 차량에 대한 보급이 확대되고 있는데, 이러한 전기자동차 및 하이브리드 차량(이하 '전기차량'으로 통칭한다)에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지 및 니켈 아연 전지 등과 같은 이차 전지로 이루어진 배터리모듈이 내장되고, 배터리모듈을 통해 엔진(모터)에 전기에너지가 공급되어 구동되게 된다. Recently, as the problem of air pollution caused by exhaust gases from fossil fuel vehicles has emerged, the spread of electric vehicles and hybrid vehicles has been expanding. These electric vehicles and hybrid vehicles (hereinafter collectively referred to as 'electric vehicles') contain lithium. A battery module composed of secondary batteries such as ion batteries, lithium polymer batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, and nickel zinc batteries is built in, and electrical energy is supplied to the engine (motor) through the battery module to drive it.

이와 같이 전기차량에 내장되는 배터리모듈은 일반적으로 복수 개의 배터리 셀 및 상기 복수 개의 배터리 셀을 수용하는 모듈 케이스로 구성되고, 모듈 케이스는 케이스와 케이스 내부에 적어도 하나의 배터리 셀을 수납하는 복수 개의 셀 카트리지를 포함하여 구성되며, 모듈 케이스에 수용되어 마주하는 2개의 배터리 셀의 전극 리드는 모듈 케이스 밖에서 레이저 용접장치 등을 통해 상호 용접되어 전기적으로 연결되도록 구성된다. As such, a battery module built into an electric vehicle generally consists of a plurality of battery cells and a module case accommodating the plurality of battery cells, and the module case includes a case and a plurality of cells accommodating at least one battery cell inside the case. It is composed of a cartridge, and the electrode leads of the two battery cells that are accommodated in the module case and face each other are welded to each other using a laser welding device, etc. outside the module case to be electrically connected.

산업분야에서 금속 소재의 절단, 용접 및 열처리 등은 원가절감, 공장 자동화 및 품질향상의 측면에서 우수한 효과를 갖는 레이저빔이 적용되고 있는 추세이다. In the industrial field, laser beams, which have excellent effects in terms of cost reduction, factory automation, and quality improvement, are being applied to cutting, welding, and heat treatment of metal materials.

레이저를 이용한 용접은 금속 및 다양한 소재를 접합하는데 사용되는 용접 기술로서, 높은 에너지 밀도로 인해 접합부의 최소 영역에만 열 영향을 끼치기 때문에 모재의 변형이 최소화되며, 여타 다른 용접 기술에 비해 상대적으로 낮은 열 입력으로 높은 종횡비의 용접이 가능하여 다양한 분야의 용접에 널리 사용되고 있다. Welding using a laser is a welding technology used to join metals and various materials. Due to its high energy density, it only has a thermal effect on the minimum area of the joint, minimizing deformation of the base material and producing relatively low heat compared to other welding technologies. It is widely used in welding in a variety of fields because it allows welding with a high aspect ratio through input.

특히, 2차 전지 분야에서 캔캡 용접, 포일 용접, 탭-폴 용접, 핀홀 씰(seal) 용접, 터미널 용접, 벤트 용접 등의 다양한 응용(application)에서 사용되고 있다. In particular, in the secondary battery field, it is used in various applications such as can cap welding, foil welding, tab-pole welding, pinhole seal welding, terminal welding, and vent welding.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2369375호(2022.03.02. 공고, 변위센서를 이용한 차량용 배터리 레이저 용접장치)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2369375 (2022.03.02 notice, Vehicle battery laser welding device using a displacement sensor).

이러한 레이저를 이용한 용접 방식에는 레이저 소스에서부터 모재까지 레이저 빔을 전달하는 방식에 따라 스캐너(scanner) 타입과 건(gun) 타입이 대표적이다. Representative welding methods using such lasers include scanner type and gun type depending on the method of transmitting the laser beam from the laser source to the base material.

여기서, 스캐너 타입 방식은 다축 로봇 등을 통해 스캐너를 작업위치로 이동시킨 후 내부의 갈바노미러를 통해 레이저 빔을 원하는 곳으로 이동시켜 용접할 수 있다. Here, the scanner type method allows welding by moving the scanner to the working position using a multi-axis robot, etc., and then moving the laser beam to the desired location through the internal galvano mirror.

스캐너 타입의 장점으로는 용접 모재와 스캐너의 이동이 불필요하여, 고속에서 역동적인 용접 작업 가능하고, 작고 미세한 서브마이크로 단위의 용접 궤적 구현 가능할 뿐만 아니라 물리적인 협소한 공간에도 레이저 빔의 조사가 가능한 장점이 있다. The advantage of the scanner type is that there is no need to move the welding base material and the scanner, enabling dynamic welding work at high speeds, realizing welding trajectories in small and fine sub-micro units, as well as being able to irradiate the laser beam even in physically narrow spaces. There is.

또한 스캐너 타입의 단점으로는 고정되어 있는 노즐이나 에어나이프를 통해 쉴딩가스를 분사하기 때문에 용접 길이가 크거나 대 면적의 용접일 경우, 균일한 쉴딩가스 퍼지가 어려운 단점이 있다. Additionally, a disadvantage of the scanner type is that it sprays shielding gas through a fixed nozzle or air knife, making it difficult to uniformly purge the shielding gas when the welding length is long or a large area is welded.

한편, 건 타입은 레이저 빔이 건 헤드로 입사되면 포커싱 렌즈에 의해 모재에 집속되어 용접 방향에 따라 모재나 건 헤드의 물리적인 이동으로 용접을 진행한다. 이때 레이저 빔과 동축으로 형성된 노즐을 통해 쉴딩가스 퍼징가 이루어진다. Meanwhile, in the gun type, when a laser beam is incident on the gun head, it is focused on the base material by a focusing lens and welding is performed by physically moving the base material or gun head according to the welding direction. At this time, shielding gas purging is performed through a nozzle formed coaxially with the laser beam.

건 타입의 장점으로는 레이저 빔 조사와 동축으로 쉴딩가스 퍼징이 가능하고, 대 면적 용접 시에도 레이저 빔과 쉴딩가스 노즐이 동축으로 구성되어 있어 균일한 쉴딩가스 퍼징이 가능하고, 다양한 타입의 노즐교체를 통한 원활한 쉴딩가스 퍼지가 가능하다. The advantage of the gun type is that shielding gas purging is possible coaxially with the laser beam irradiation, and even during large-area welding, the laser beam and shielding gas nozzle are coaxial, so uniform shielding gas purging is possible, and various types of nozzles can be replaced. Smooth shielding gas purge is possible through .

한편, 건 타입의 단점으로는 헤드 자체가 물리적으로 움직여야 하기에 무게에 의한 가감속 및 떨림이 발생하여 핸들링하는 직교로봇의 사양이 높아지며 공간의 손실이 발생하며, 스캐너 타입과 같은 고속 및 마이크로 단위의 용접 형상의 구현이 어려운 단점이 있다. Meanwhile, the disadvantage of the gun type is that the head itself must physically move, which causes acceleration/deceleration and tremors due to the weight, which increases the specifications of the handling orthogonal robot and causes loss of space. There is a disadvantage that it is difficult to implement the welded shape.

레이저 기반 용접 시 쉴딩가스로 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스를 분사하는 쉴딩가스 퍼징을 통해 용접 부위가 주변 공기와의 산화로부터 표면을 보호하여 외관 품질을 우수하도록 할 수 있다. 또한 높은 에너지를 모재에 조사하는 레이저 용접의 경우, 금속이 멜팅되는 점을 넘어서 플라즈마가 발생할 경우 플라즈마로 인해 용접을 진행하는 레이저 빔을 산란시켜 용접 품질을 저하시킬 수 있어 쉴딩 가스를 퍼징함으로써 플라즈마 발생을 저하시키고, 용접 시 발생하는 흄을 불어내어 용접 품질의 저하를 막을 수 있다. During laser-based welding, shielding gas purging, which sprays an inert gas such as nitrogen or argon as a shielding gas, can protect the surface of the welded area from oxidation with the surrounding air and improve the appearance quality. In addition, in the case of laser welding that irradiates high energy to the base material, if plasma is generated beyond the point where the metal melts, the plasma may scatter the laser beam performing welding and deteriorate welding quality. Plasma is generated by purging the shielding gas. It is possible to prevent the deterioration of welding quality by blowing away the fumes generated during welding.

이와 같이 레이저 용접 시 스캐너 타입은 대면적을 용접하거나 직선 형상의 용접 형상이 아닌 경우 쉴딩가스의 퍼징의 어려움이 있고, 건 타입은 직교로봇의 사양이 높아지고 공간의 손실이 발생할 뿐만 아니라 고속 및 마이크로 단위의 용접 형상의 가공이 어려운 문제점이 있다. In this way, during laser welding, the scanner type has difficulty purging the shielding gas when welding a large area or the weld shape is not straight, and the gun type not only requires higher specifications of the orthogonal robot and causes loss of space, but also requires high-speed and micro-unit welding. There is a problem that processing of the weld shape is difficult.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 스테이지에 장착된 쉴딩가스 노즐을 스캐너 타입의 레이저 빔과 동축으로 동기화시켜 이동시킴으로써, 스캐너 타입의 용접 위치에 따라 쉴딩가스 노즐이 이동되면서 쉴딩가스를 퍼징할 수 있는 레이저 용접 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. The present invention was created to improve the problems described above, and the purpose of the present invention according to one aspect is to synchronize and move the shielding gas nozzle mounted on the stage coaxially with the scanner-type laser beam, thereby maintaining the scanner-type welding position. Accordingly, a laser welding control device and method that can purge shielding gas while moving the shielding gas nozzle are provided.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 용접 장치는, 용접 데이터를 입력받는 입력모듈; 레이저 빔을 내부의 갈바노미러를 통해 이동시켜 용접위치에 조사하는 스캐너; 스테이지에 장착되어 쉴딩가스를 분사하기 위한 쉴딩가스 노즐; 스테이지를 구동시켜 쉴딩가스 노즐을 용접위치로 이동시키는 스테이지 구동모듈; 메모리; 및 입력모듈, 스캐너, 스테이지 구동모듈 및 메모리와 작동적으로 연결(operatively coupled to)된 프로세서;를 포함하되, 프로세서는, 실행 프로그램을 구동하여 입력모듈로부터 입력된 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출하고 스테이지의 속도 프로파일을 설정한 후 속도 프로파일에 따라 스테이지 구동모듈을 구동시켜 쉴딩가스 노즐을 이동시키고, 용접위치에 기초하여 스캐너의 갈바노미러를 구동시켜 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 한다. A laser welding device according to one aspect of the present invention includes an input module that receives welding data; A scanner that moves a laser beam through an internal galvano mirror and irradiates it to the welding position; A shielding gas nozzle mounted on the stage to spray shielding gas; A stage driving module that drives the stage to move the shielding gas nozzle to the welding position; Memory; and a processor operatively coupled to the input module, scanner, stage drive module, and memory; wherein the processor drives an executable program to calculate the welding position based on welding data input from the input module. After setting the speed profile of the stage, the stage driving module is driven according to the speed profile to move the shielding gas nozzle, and the galvanometer of the scanner is driven based on the welding position to irradiate the laser beam.

본 발명에서 프로세서는, 속도 프로파일에 기초하여 스테이지의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 스캐너를 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the processor is characterized in that it drives the scanner by reflecting the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage based on the speed profile.

본 발명에서 스테이지 구동모듈은, XY축을 기반으로 스테이지를 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the stage driving module is characterized by driving the stage based on the XY axis.

본 발명에서 쉴딩가스 노즐은, 중심부를 통해 레이저 빔이 통과될 수 있는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the shielding gas nozzle is characterized by forming a through hole through which a laser beam can pass through the center.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 용접 장치의 제어방법은, 프로세서가 입력모듈로부터 용접 데이터를 입력받는 단계; 프로세서가 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출하는 단계; 프로세서가 용접위치로 쉴딩가스 노즐을 이동시키기 위한 스테이지의 속도 프로파일을 설정하여 스테이지 구동모듈을 구동시켜 쉴딩가스 노즐을 이동시키는 단계; 및 프로세서가 용접위치에 기초하여 스캐너의 갈바노미러를 구동시켜 레이저 빔을 조사하는 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method of controlling a laser welding device according to an aspect of the present invention includes the steps of having a processor receive welding data from an input module; A processor calculating a welding position based on welding data; A step where the processor sets a speed profile of the stage for moving the shielding gas nozzle to the welding position and drives the stage driving module to move the shielding gas nozzle; And a step of the processor driving the galvano mirror of the scanner based on the welding position to irradiate the laser beam.

본 발명에서 레이저 빔을 조사하는 단계는, 프로세서가 속도 프로파일에 기초하여 스테이지의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 스캐너를 구동시키는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of irradiating a laser beam is characterized in that the processor drives the scanner by reflecting the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage based on the speed profile.

본 발명의 일 측면에 따른 레이저 용접 장치 및 그 제어방법은 스테이지에 장착된 쉴딩가스 노즐을 스캐너 타입의 레이저 빔과 동축으로 동기화시켜 이동시킴으로써, 스캐너 타입의 용접 위치에 따라 쉴딩가스 노즐이 이동되면서 쉴딩가스를 퍼징할 수 있어 대 면적에서도 균일한 쉴딩가스 퍼지가 가능하여 용접 품질 및 미려한 외관형상을 확보할 수 있고, 건 타입보다 빠른 용접 속도와 미세굴곡 및 미세형상의 용접이 가능할 뿐만 아니라 가벼운 쉴딩가스 노즐만을 이동시킴으로써 저렴하고 낮은 사양으로 스테이지를 핸들링할 수 있다. The laser welding device and its control method according to one aspect of the present invention move the shielding gas nozzle mounted on the stage in synchronization with the scanner type laser beam, thereby moving the shielding gas nozzle according to the welding position of the scanner type to provide shielding. Gas can be purged, enabling uniform purging of shielding gas even in a large area, ensuring welding quality and beautiful external shape. In addition to faster welding speed than the gun type and welding of fine bends and fine shapes, it is also possible to use light shielding gas. By moving only the nozzle, the stage can be handled inexpensively and with low specifications.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary diagram schematically showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of a laser welding device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 용접 장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, the laser welding device and its control method according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다. FIG. 1 is a block diagram showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary diagram schematically showing a laser welding device according to an embodiment of the present invention.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 레이저 용접 제어장치는 입력모듈(10), 스캐너(40), 스테이지 구동모듈(50), 메모리(20) 및 프로세서(30)를 포함할 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2, the laser welding control device may include an input module 10, a scanner 40, a stage driving module 50, a memory 20, and a processor 30.

입력모듈(10)은 모재(80)를 레이저 용접하기 위한 용접 데이터를 입력받을 수 있다. The input module 10 can receive welding data for laser welding the base material 80.

스캐너(40)는 레이저 빔(42)을 내부의 갈바노미러(45)를 통해 이동시켜 용접위치에 조사하여 용접할 수 있다. The scanner 40 can weld by moving the laser beam 42 through the internal galvano mirror 45 and irradiating it to the welding position.

스테이지 구동모듈(50)은 도 2에 도시된 바와 같이 XY축으로 이동할 수 있는 스테이지(60)에 장착되어 쉴딩가스를 분사하기 위한 쉴딩가스 노즐(70)을 용접위치로 이동시킬 수 있다. As shown in FIG. 2, the stage driving module 50 is mounted on the stage 60 that can move in the XY axis and can move the shielding gas nozzle 70 for spraying shielding gas to the welding position.

여기서 스테이지(60)와 스테이지 구동모듈(50)은 XY 직교 이동로봇으로 구성할 수 있으며, XY 직교 이동로봇을 통해 쉴딩가스 노즐(70)을 용접위치로 이동시킬 수도 있다. Here, the stage 60 and the stage driving module 50 can be configured as XY orthogonal mobile robots, and the shielding gas nozzle 70 can be moved to the welding position through the XY orthogonal mobile robot.

이때 쉴딩가스 노즐(70)은 중심부를 통해 레이저 빔(42)이 통과될 수 있는 관통홀(75)이 형성되는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the shielding gas nozzle 70 has a through hole 75 formed through the center through which the laser beam 42 can pass.

메모리(20)는 레이저 용접 제어장치를 제어하기 위한 프로그램과 관련된 데이터를 저장할 수 있으며, 저장되는 정보들은 필요에 따라 프로세서(30)에서 독립적으로 취사선택될 수 있다. The memory 20 can store data related to a program for controlling the laser welding control device, and the stored information can be independently selected by the processor 30 as needed.

즉, 메모리(20)에는 레이저 용접 제어장치의 구동을 위한 운영 체제나 어플리케이션(프로그램 또는 애플릿)의 실행과정에서 발생되는 여러 종류의 데이터가 저장된다. 이때, 메모리(20)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다. 또한, 메모리(20)는 프로세서(30)가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있다. That is, the memory 20 stores various types of data generated during the execution of an operating system or application (program or applet) for driving the laser welding control device. At this time, the memory 20 refers to a non-volatile storage device that continues to retain stored information even when power is not supplied, and a volatile storage device that requires power to maintain the stored information. Additionally, the memory 20 may perform a function of temporarily or permanently storing data processed by the processor 30.

여기서, 메모리(20)는 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치 외에 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. Here, the memory 20 may include magnetic storage media or flash storage media in addition to volatile storage devices that require power to maintain stored information, but the scope of the present invention is limited thereto. It doesn't work.

프로세서(30)는 입력모듈(10), 스캐너(40), 스테이지 구동모듈(50) 및 메모리(20)와 작동적으로 연결(operatively coupled to)되어 레이저 용접 제어장치의 전반적인 동작을 제어하기 위해 메모리(20)에 저장된 각종 프로그램을 램에 복사하고, 실행시켜 각종 동작을 수행할 수 있다. The processor 30 is operatively coupled to the input module 10, the scanner 40, the stage driving module 50, and the memory 20 to control the overall operation of the laser welding control device. Various programs stored in (20) can be copied to RAM and executed to perform various operations.

다양한 실시예로, 프로세서(30)는 디지털 신호를 처리하는 디지털 시그널 프로세서(digital signal processor(DSP), 마이크로 프로세서(microprocessor), TCON(Time controller)으로 구현될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 중앙처리장치(central processing unit(CPU)), MCU(Micro Controller Unit), MPU(micro processing unit), 컨트롤러(controller), 어플리케이션 프로세서(application processor(AP)), 또는 커뮤니케이션 프로세서(communication processor(CP)), ARM 프로세서 중 하나 또는 그 이상을 포함하거나, 해당 용어로 정의될 수 있다. 또한, 프로세서(50)는 프로세싱 알고리즘이 내장된 SoC(System on Chip), LSI(large scale integration)로 구현될 수도 있고, FPGA(Field Programmable gate array) 형태로 구현될 수도 있다.In various embodiments, the processor 30 may be implemented as a digital signal processor (DSP), a microprocessor, or a time controller (TCON) that processes digital signals. However, it is not limited to this. , central processing unit (CPU), micro controller unit (MCU), micro processing unit (MPU), controller, application processor (AP), or communication processor (CP) )), may include one or more of ARM processors, or may be defined by the corresponding term. In addition, the processor 50 may be implemented as a SoC (System on Chip) with a built-in processing algorithm, LSI (large scale integration). Alternatively, it may be implemented in the form of an FPGA (Field Programmable Gate Array).

즉, 프로세서(30)는 메모리(20)에 내장된 실행 프로그램을 구동한 후 입력모듈(10)로부터 입력된 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출하고 스테이지(60)의 속도 프로파일을 설정한 후 속도 프로파일에 따라 스테이지 구동모듈(50)을 구동시켜 쉴딩가스 노즐(70)을 이동시킬 수 있다. That is, the processor 30 drives the execution program built into the memory 20, calculates the welding position based on the welding data input from the input module 10, sets the speed profile of the stage 60, and sets the speed profile. The shielding gas nozzle 70 can be moved by driving the stage driving module 50 according to the profile.

또한, 프로세서(30)는 속도 프로파일에 기초하여 스테이지(60)의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 용접위치에 기초하여 스캐너(40)의 갈바노미러(45)를 구동시켜 레이저 빔(42)을 모재(80)에 조사하여 용접을 실시할 수 있다. In addition, the processor 30 reflects the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage 60 based on the speed profile and drives the galvanomirror 45 of the scanner 40 based on the welding position to generate the laser beam 42. ) can be irradiated to the base material 80 to perform welding.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 장치에 따르면, 스테이지에 장착된 쉴딩가스 노즐을 스캐너 타입의 레이저 빔과 동축으로 동기화시켜 이동시킴으로써, 스캐너 타입의 용접 위치에 따라 쉴딩가스 노즐이 이동되면서 쉴딩가스를 퍼징할 수 있어 대 면적에서도 균일한 쉴딩가스 퍼지가 가능하여 용접 품질 및 미려한 외관형상을 확보할 수 있고, 건 타입보다 빠른 용접 속도와 미세굴곡 및 미세형상의 용접이 가능할 뿐만 아니라 가벼운 쉴딩가스 노즐만을 이동시킴으로써 저렴하고 낮은 사양으로 스테이지를 핸들링할 수 있다. As described above, according to the laser welding device according to an embodiment of the present invention, the shielding gas nozzle mounted on the stage is moved in synchronization with the scanner type laser beam, so that the shielding gas nozzle is moved according to the welding position of the scanner type. As the shielding gas can be purged while moving, it is possible to purge the shielding gas uniformly even in a large area, ensuring welding quality and an attractive external shape. In addition, it is possible to achieve faster welding speed than the gun type and welding of fine bends and fine shapes. By moving only the light shielding gas nozzle, the stage can be handled inexpensively and with low specifications.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 3 is a flowchart for explaining a control method of a laser welding device according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접 장치의 제어방법에서는 먼저, 프로세서가 입력모듈로부터 용접 데이터를 입력받는다(S10). As shown in FIG. 3, in the control method of the laser welding device according to an embodiment of the present invention, first, the processor receives welding data from the input module (S10).

S10 단계에서 용접 데이터를 입력받은 후 프로세서는 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출한다(S20). After receiving the welding data in step S10, the processor calculates the welding position based on the welding data (S20).

S20 단계에서 용접위치를 산출한 후 프로세서(30)는 용접위치로 쉴딩가스 노즐(70)을 이동시키기 위한 스테이지(60)의 속도 프로파일을 설정한다(S30). After calculating the welding position in step S20, the processor 30 sets the speed profile of the stage 60 to move the shielding gas nozzle 70 to the welding position (S30).

S30 단계에서 스테이지(60)의 속도 프로파일을 설정한 후 프로세서(30)는 속도 프로파일에 따라 스테이지 구동모듈(50)을 구동시켜 쉴딩가스 노즐(70)을 이동시킨다(S40). After setting the speed profile of the stage 60 in step S30, the processor 30 drives the stage driving module 50 according to the speed profile to move the shielding gas nozzle 70 (S40).

또한, S30 단계에서 스테이지(60)의 속도 프로파일을 설정한 후 프로세서(30)는 용접위치에 기초하여 스캐너(40)의 갈바노미러(45)를 구동시켜 레이저 빔(42)을 모재(80)에 조사하여 용접을 실시한다(S50). In addition, after setting the speed profile of the stage 60 in step S30, the processor 30 drives the galvanometer mirror 45 of the scanner 40 based on the welding position to direct the laser beam 42 to the base material 80. Irradiate and perform welding (S50).

이때 프로세서(30)는 속도 프로파일에 기초하여 스테이지(60)의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 용접위치에 기초하여 스캐너(40)의 갈바노미러(45)를 구동시켜 레이저 빔(42)을 모재(80)에 조사하여 용접을 실시할 수 있다. At this time, the processor 30 reflects the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage 60 based on the speed profile and drives the galvanometer mirror 45 of the scanner 40 based on the welding position to generate the laser beam 42. Welding can be performed by irradiating the base material 80.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 레이저 용접 장치의 제어방법에 따르면, 스테이지에 장착된 쉴딩가스 노즐을 스캐너 타입의 레이저 빔과 동축으로 동기화시켜 이동시킴으로써, 스캐너 타입의 용접 위치에 따라 쉴딩가스 노즐이 이동되면서 쉴딩가스를 퍼징할 수 있어 대 면적에서도 균일한 쉴딩가스 퍼지가 가능하여 용접 품질 및 미려한 외관형상을 확보할 수 있고, 건 타입보다 빠른 용접 속도와 미세굴곡 및 미세형상의 용접이 가능할 뿐만 아니라 가벼운 쉴딩가스 노즐만을 이동시킴으로써 저렴하고 낮은 사양으로 스테이지를 핸들링할 수 있다. As described above, according to the control method of the laser welding device according to the embodiment of the present invention, the shielding gas nozzle mounted on the stage is synchronized and moved coaxially with the scanner type laser beam, thereby providing shielding according to the welding position of the scanner type. Shielding gas can be purged as the gas nozzle moves, enabling uniform shielding gas purge even in a large area, ensuring welding quality and beautiful external shape. Faster welding speed than the gun type and welding of fine bends and fine shapes. Not only is this possible, but the stage can be handled inexpensively and with low specifications by moving only the light shielding gas nozzle.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented, for example, as a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

10 : 입력모듈 20 : 메모리
30 : 프로세서 40 : 스캐너
42 : 레이저 빔 45 : 갈바노미러
50 : 스테이지 구동모듈 60 : 스테이지
70 : 쉴딩가스 노즐 80 : 모재
10: input module 20: memory
30: Processor 40: Scanner
42: Laser beam 45: Galvano mirror
50: Stage driving module 60: Stage
70: Shielding gas nozzle 80: Base material

Claims (6)

용접 데이터를 입력받는 입력모듈;
레이저 빔을 내부의 갈바노미러를 통해 이동시켜 용접위치에 조사하는 스캐너;
스테이지에 장착되어 쉴딩가스를 분사하기 위한 쉴딩가스 노즐;
상기 스테이지를 구동시켜 상기 쉴딩가스 노즐을 상기 용접위치로 이동시키는 스테이지 구동모듈;
메모리; 및
상기 입력모듈, 상기 스캐너, 상기 스테이지 구동모듈 및 상기 메모리와 작동적으로 연결(operatively coupled to)된 프로세서;를 포함하되,
상기 프로세서는, 실행 프로그램을 구동하여 상기 입력모듈로부터 입력된 상기 용접 데이터를 기반으로 상기 용접위치를 산출하고 상기 스테이지의 속도 프로파일을 설정한 후 상기 속도 프로파일에 따라 상기 스테이지 구동모듈을 구동시켜 상기 쉴딩가스 노즐을 이동시키고, 상기 용접위치에 기초하여 상기 스캐너의 상기 갈바노미러를 구동시켜 상기 레이저 빔을 조사하되,
상기 속도 프로파일에 기초하여 상기 스테이지의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 상기 스캐너를 구동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
An input module that receives welding data;
A scanner that moves a laser beam through an internal galvano mirror and irradiates it to the welding position;
A shielding gas nozzle mounted on the stage to spray shielding gas;
a stage driving module that drives the stage to move the shielding gas nozzle to the welding position;
Memory; and
Including a processor operatively coupled to the input module, the scanner, the stage driving module, and the memory,
The processor drives an execution program to calculate the welding position based on the welding data input from the input module, sets a speed profile of the stage, and then drives the stage driving module according to the speed profile to provide the shielding. Move the gas nozzle and drive the galvanometer of the scanner based on the welding position to irradiate the laser beam,
A laser welding device, characterized in that the scanner is driven by reflecting the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage based on the speed profile.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 스테이지 구동모듈은, XY축을 기반으로 상기 스테이지를 구동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
The laser welding device according to claim 1, wherein the stage driving module drives the stage based on the XY axis.
제 1항에 있어서, 상기 쉴딩가스 노즐은, 중심부를 통해 상기 레이저 빔이 통과될 수 있는 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치.
The laser welding device according to claim 1, wherein the shielding gas nozzle has a through hole formed in the center through which the laser beam can pass.
프로세서가 입력모듈로부터 용접 데이터를 입력받는 단계;
상기 프로세서가 상기 용접 데이터를 기반으로 용접위치를 산출하는 단계;
상기 프로세서가 상기 용접위치로 쉴딩가스 노즐을 이동시키기 위한 스테이지의 속도 프로파일을 설정하여 스테이지 구동모듈을 구동시켜 상기 쉴딩가스 노즐을 이동시키는 단계; 및
상기 프로세서가 상기 용접위치에 기초하여 스캐너의 갈바노미러를 구동시켜 레이저 빔을 조사하는 하는 단계;를 포함하되,
상기 레이저 빔을 조사하는 단계는,
상기 프로세서가 상기 속도 프로파일에 기초하여 상기 스테이지의 구동 지연시간 및 가감속 시간을 반영하여 상기 스캐너를 구동시키는 것을 특징으로 하는 레이저 용접 장치의 제어방법.
A processor receiving welding data from an input module;
The processor calculating a welding position based on the welding data;
the processor setting a speed profile of a stage for moving the shielding gas nozzle to the welding position and driving a stage driving module to move the shielding gas nozzle; and
Including the step of the processor driving a galvano mirror of the scanner to irradiate a laser beam based on the welding position,
The step of irradiating the laser beam is,
A method of controlling a laser welding device, wherein the processor drives the scanner by reflecting the driving delay time and acceleration/deceleration time of the stage based on the speed profile.
삭제delete
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