KR20190070555A

KR20190070555A - Laser welding device

Info

Publication number: KR20190070555A
Application number: KR1020170171174A
Authority: KR
Inventors: 차준호; 김숙환; 윤해룡
Original assignee: 재단법인경북테크노파크
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-06-21

Abstract

본 발명은 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위해 레이저 용접을 하는 과정 중 워크플레이스의 이동에 연동하여 이동하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금에 상호 맞닿은 변을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 한 레이저 용접장치에 관한 것으로서, 상호 직교하여 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 합금이 상면에 배치되고 전후좌우로 이동 가능하게 구비되는 워크플레이스; 상기 워크플레이스 상면에 구비되어 상기 워크플레이스 상면에 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 합금의 양측을 잡아서 고정하는 클램프; 상기 서로 다른 이종의 합금이 상호 직교하여 맞닿은 영역을 따라 레이저 용접할 수 있도록 상기 서로 다른 이종의 합금의 상방에 구비되는 레이저헤드; 및 상기 레이저헤드의 양측에 각각 고정 설치되어 상기 서로 다른 이종의 합금 중 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 합금이 위치한 하방으로 연장 형성되어 상기 서로 다른 이종의 합금 중 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 합금을 직하방으로 탄성 가압하는 고정지그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a laser welding method for laser welding a side of a different kind of aluminum alloy moving in conjunction with movement of a workplace during a laser welding process for manufacturing a lithium ion battery case, A workpiece having different types of alloys arranged in a box shape and arranged orthogonally to each other on an upper surface and movable in front, rear, left, and right directions; A clamp which is provided on an upper surface of the workplace to hold and fix both sides of different kinds of alloys arranged in a box shape on an upper surface of the workplace; A laser head provided above the different kinds of alloys so that the different kinds of alloys can be laser welded along mutually orthogonal areas; And a plurality of alloys disposed on opposite sides of the laser head, the alloys being disposed at positions opposed to the laser heads among the different kinds of alloys, And a fixing jig for elastically pressing the alloy disposed in the lower portion of the base plate.

Description

[0001] LASER WELDING DEVICE [0002]

본 발명은 레이저 용접 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 이종의 알루미늄합금에 상호 맞닿은 변을 레이저 용접하여 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위한 레이저 용접 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a laser welding apparatus, and more particularly, to a laser welding apparatus for manufacturing a lithium ion battery case by laser welding sides mutually abutting different kinds of aluminum alloys.

이차전지는 이온화 경향의 차이가 큰 두 전극의 전해질을 통한 가역적 산화 환원반응에 따른 전자의 이동 현상을 이용하는 에너지 저장장치이다. 특히, 이차전지 가운데 에너지 밀도가 가장 우수한 리튬 이온 이차전지는 탄소계 음극, 유기전해질 그리고 리튬산화물 양극으로 구성되는 것이 일반적이다.The secondary battery is an energy storage device that utilizes the transfer phenomenon of electrons due to the reversible redox reaction through the electrolyte of the two electrodes having a large difference in ionization tendency. In particular, among the secondary batteries, the lithium ion secondary battery having the highest energy density is generally composed of a carbon-based anode, an organic electrolyte, and a lithium-oxide anode.

이러한 리튬 이온 이차전지는 화학반응을 이용하여 충전 시에는 양극재료에서 리튬이온이 빠져 나와서 전해질을 통하여 층상구조를 이루는 탄소계 음극으로 이동하고, 방전 과정은 충전 과정의 역으로 진행된다. 즉, 리튬 이온 이차전지는 양극과 음극을 오고 가는 원리를 이용하여 충방전을 여러 번 할 수 있는 대표적인 이차전지 기술로서, 리튬 이온 이차전지는 기존의 충방전이 가능한 이차전지보다 2∼3배 정도 더 높은 에너지 밀도를 가지고 있다.The lithium ion secondary battery uses a chemical reaction to move lithium ions from the cathode material through the electrolyte to a carbon-based cathode that forms a layered structure during charging, and the discharging process proceeds to the reverse of the charging process. That is, the lithium ion secondary battery is a typical secondary battery technology capable of charging and discharging several times by using the principle of going between the positive electrode and the negative electrode. The lithium ion secondary battery is about two to three times as much as the conventional rechargeable secondary battery It has a higher energy density.

또한 자가 방전이나 기억 효과가 다른 배터리보다 적기 때문에 노트북, 디지털 카메라, 핸드폰과 같은 전자기기에서 광범위하게 사용되는 큰 성공을 거두고 있다.In addition, since it has less self-discharge and memory effect than other batteries, it is widely used in electronic devices such as notebook computers, digital cameras and mobile phones.

최근에 들어서는 화석 연료 고갈, 이산화탄소 감소 목적으로 전기자동차와 신재생 에너지의 에너지 저장장치 기능이 있는 스마트 그리드가 큰 관심을 받으면서, 리튬 이온 이차전지는 이와 같은 응용 수단의 에너지 저장장치의 후보로 떠오르고 있다. 하지만 전기자동차나 스마트 그리드의 원활하고 효율적인 사용을 위해서는 기존의 리튬 이온 이차전지의 5배 정도의 에너지 밀도와 출력 밀도 그리고 개선된 안정성이 요구되며, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Recently, with the interest of electric vehicles and smart grids that function as energy storage devices for renewable energy for the purpose of depletion of fossil fuels and reduction of carbon dioxide, lithium ion secondary batteries are emerging as candidates for energy storage devices of such application means . However, for smooth and efficient use of electric vehicles and smart grids, energy density, power density and improved stability of about five times that of conventional lithium ion secondary batteries are required, and much research is underway.

이러한 리튬 이온 이차전지는 견고한 밀폐 구조를 필요로 하기 때문에, 구성 부품을 용접 결합하는 것이 일반적이다.Since such a lithium ion secondary battery requires a rigid sealing structure, it is common to weld the components together.

리튬 이온 이차전지의 구성 부품을 용접하는 기술과 관련하여, 한국등록특허 제10-1583408호에는 제 1 금속 부품과 제 2 금속 부품이 가결합된 금속 가조립체를 금속 가조립체를 이송시키기 위한 이송 레일에서 벗어난 위치에 별도로 설치된 쉴드 내부로 운반하고, 부분적으로 개방된 쉴드 내부의 용접실에서 금속 가조립체의 용접부위에 레이저빔을 조사하여 레이저 용접을 수행하므로써, 레이저 용접 시 발생하는 슬래그가 대부분 쉴드 내로 떨어지게 되며, 금속 가조립체를 지그에 놓인 상태에서 레이저 용접할 수 있는 리튬 이온 이차전지 제조를 위한 용접장치 및 레이저 용접방법이 개시되어 있다.Regarding the technique of welding the constituent parts of the lithium ion secondary battery, Korean Patent No. 10-1583408 discloses a method of welding a metal clad body, which is a combination of a first metal part and a second metal part, to a transfer rail And the laser welding is performed by irradiating a laser beam onto the welding portion of the metal deposition material in the welding chamber inside the partially opened shield so that most of the slag generated in the laser welding falls into the shield A welding apparatus and a laser welding method for manufacturing a lithium ion secondary battery capable of performing laser welding in a state where a metal deposition body is placed on a jig is disclosed.

이러한 리튬 이온 이차전지 제조를 위한 용접장치 및 레이저 용접방법은 용접하고자 하는 대상물의 영역 중 레이저가 조사되는 영역만을 레이저가 정확하게 조사하는데에는 한계가 있었다. 즉, 용접실 내에 별도로 용접하고자 하는 대상물은 이송 레일에 의해서만 이송되기 때문에 용접하고자 하는 대상물을 이송하는 과정과 동시에 레이저 용접이 진행되는 경우 레이저 용접이 불안정하여 리플비드나 험핑비드 등이 발생하는 문제점이 있었다.The welding apparatus and the laser welding method for manufacturing such a lithium ion secondary battery have limitations in that only the region of the object to be welded where the laser is irradiated is irradiated with the laser precisely. That is, since the object to be welded separately in the welding chamber is transferred only by the transferring rail, the process of transferring the object to be welded and the laser welding is unstable when the laser welding is proceeded, thereby causing the problem of ripple bead or humpping bead there was.

한국등록특허 제10-1583408호(2015.12.31.등록)Korean Registered Patent No. 10-1583408 (Registered on December 31, 2015)

본 발명은 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위해 레이저 용접을 하는 과정 중 워크플레이스의 이동에 연동하여 이동하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금에 상호 맞닿은 변을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 한 레이저 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser welding method for laser welding a side of a different kind of aluminum alloy moving in conjunction with movement of a workplace during a laser welding process for manufacturing a lithium ion battery case, &Lt; / RTI >

본 발명은 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위해 레이저 용접을 하는 과정 중 워크플레이스의 이동에 연동하여 이동하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금에 상호 맞닿은 변을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 한 레이저 용접장치에 관한 것으로서, 상호 직교하여 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 알루미늄합금이 상면에 배치되고 전후좌우로 이동 가능하게 구비되는 워크플레이스; 상기 워크플레이스 상면에 구비되어 상기 워크플레이스 상면에 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 알루미늄합금의 양측을 잡아서 고정하는 클램프; 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금이 상호 직교하여 맞닿은 영역을 따라 레이저 용접할 수 있도록 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금의 상방에 구비되는 레이저헤드; 및 상기 레이저헤드의 양측에 각각 고정 설치되어 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금 중 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금이 위치한 하방으로 연장 형성되어 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금 중 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금을 직하방으로 탄성 가압하는 고정지그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a laser welding method for laser welding a side of a different kind of aluminum alloy moving in conjunction with movement of a workplace during a laser welding process for manufacturing a lithium ion battery case, A workplace having different types of aluminum alloys arranged in a box shape perpendicular to each other and disposed on an upper surface and movable in front, rear, left, and right directions; A clamp which is provided on an upper surface of the workplace to hold and fix both sides of different kinds of aluminum alloys disposed in a box shape on an upper surface of the workplace; A laser head provided above the different kinds of aluminum alloys so that the different kinds of aluminum alloys can be laser welded along mutually orthogonal areas; And an aluminum alloy fixedly installed on both sides of the laser head, the aluminum alloy being disposed at a position opposite to the laser head among the different kinds of aluminum alloys, And a fixing jig elastically pressing the aluminum alloy disposed at the opposed positions in a direct downward direction.

상기 고정지그는 상기 레이저헤드의 양측에 각각 고정되는 제1브래킷; 상기 제1브래킷의 하단에 승강 가능하게 구비되는 승강로드; 상기 승강로드의 하단에 고정되는 제2브래킷; 상기 제2브래킷 하단에 구비되어 상기 레이저헤드에서 레이저가 조사되는 방향 측으로 하향 경사지게 구비되는 경사로드; 상기 경사로드의 하단에 고정되어 탄성을 이용하여 변형에너지를 축적하고 충격을 완화할 수 있도록 하는 스프링; 및 상기 스프링의 하단에 구비되어 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금 중 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금에 맞닿도록 배치되는 고정판;으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fixing jig includes: a first bracket fixed to both sides of the laser head; A lifting rod provided at a lower end of the first bracket so as to be able to move up and down; A second bracket fixed to a lower end of the lifting rod; A tilting rod provided at a lower end of the second bracket and inclined downward toward a direction in which the laser beam is emitted from the laser head; A spring fixed to the lower end of the inclined rod to accumulate strain energy using elasticity to mitigate impact; And a fixing plate disposed at a lower end of the spring and arranged to be in contact with an aluminum alloy disposed at a position opposite to the laser head among the different kinds of aluminum alloys.

상기 승강로드의 승강을 제어하는 제1제어부; 상기 고정판이 상기 레이저헤드와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금을 가압하고 있는 상태임을 감지하는 감지센서; 및 상기 감지센서로부터 감지신호를 전달받은 경우, 상기 레이저헤드에서 레이저가 조사되도록 제어하는 제2제어부;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.A first control unit for controlling the lifting and lowering of the lifting rod; A sensor for detecting that the fixing plate presses the aluminum alloy disposed at a position facing the laser head; And a second controller for controlling the laser beam to be emitted from the laser head when the detection signal is received from the detection sensor.

상기 워크플레이스 상에 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 알루미늄합금의 양측을 잡아서 고정하는 상기 클램프를 감싸듯이 배치되어 용접시 발생하는 가스의 유출을 방지하는 쉴드박스가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.And a shield box disposed around the clamp for gripping and fixing both sides of different kinds of aluminum alloys disposed in a box shape on the workplace to prevent leakage of gas generated during welding.

본 발명의 레이저 용접장치는 레이저헤드의 양측에 각각 고정 저그를 고정 설치함에 따라 워크플레이스의 이동에 연동하여 이동과 동시에 레이저 용접이 진행되는 과정에서 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금 중 서로 다른 이종의 알루미늄이 맣닿은 변, 즉 레이저 용접하고자 하는 위치만을 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있어 리플비드나 험핑비드 등이 발생하지 않아 우수한 품질의 리튬이온전지 케이스를 제조할 수 있는 이점이 있다.In the laser welding apparatus of the present invention, since the fixed zerg is fixed to both sides of the laser head, the laser welding is interlocked with the movement of the workplace, It is possible to precisely and quickly perform laser welding only on positions where different types of aluminum are brought into contact with each other, that is, a position to be laser welded, so that there is no ripple bead or humpping bead, and thus an excellent quality lithium ion battery case can be manufactured .

그리고 본 발명의 레이저 용접장치는 제1제어부, 감지센서 및 제2제어부를 더 포함함에 따라 리튬이온전지 케이스를 제조를 위한 레이저 용접을 연속적으로 정확하고 신속하게 진행할 수 있는 이점이 있다.The laser welding apparatus of the present invention further includes a first control unit, a detection sensor, and a second control unit, thereby advantageously allowing the laser welding for manufacturing the lithium ion battery case to be performed continuously, accurately, and quickly.

또한, 본 발명의 레이저 용접장치는 워크플레이스 상에 배치되는 클램프를 감싸듯이 배치되는 쉴드박스를 더 포함함에 따라 용접시 발생하는 가스의 유출을 방지할 수 있는 이점이 있다.Further, since the laser welding apparatus of the present invention further includes a shield box which is disposed so as to surround a clamp disposed on the work place, there is an advantage that the outflow of gas generated during welding can be prevented.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.1 is a front view showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view illustrating a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is an operational state diagram illustrating an operating state of a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 용접 장치의 작동상태를 나타내는 작동상태도이다.FIG. 1 is a front view showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing a laser welding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross- Fig. 3 is an operational state diagram showing an operating state of the laser welding apparatus according to the first embodiment.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위해 레이저 용접을 하는 과정 중 워크플레이스(100)의 이동에 연동하여 이동하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 맞닿는 변을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 한 레이저 용접 장치에 관한 것으로서, 외부로부터 동력을 전달받아 자체가 전후좌우로 이동 가능하게 구비되는 워크플레이스(100)와, 상기 워크플레이스(100)의 상면에 구비되어 상기 워크플레이스(100)의 상면에 직교하여 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 양측을 잡아서 고정하는 클램프(200)와, 상호 직교하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 상호 맞닿은 변(A)을 따라 레이저 용접할 수 있도록 상호 직교하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 상호 맞닿은 변(A)의 상방에 구비되는 레이저헤드(300)와, 상기 레이저헤드(300)의 양측에 고정 설치되어 상호 직교하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)을 하방으로 탄성 가압하는 고정저그(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the present invention relates to a method of manufacturing a lithium ion battery case, comprising the steps of: welding a plurality of different types of aluminum alloys 10, 20 moving in conjunction with movement of a workplace 100 during laser welding, The laser welding apparatus includes a workpiece 100 that receives power from the outside and is movable in the front, rear, left, and right directions, A clamp 200 provided on the upper surface of the workplace 100 for holding and fixing opposite sides of different kinds of aluminum alloys 10 and 20 arranged in a box shape perpendicularly to the upper surface of the workplace 100, 20 are mutually orthogonal to each other so as to be able to laser-weld along the side A mutually abutting on the different aluminum alloys 10, The laser head 300 includes a laser head 300 provided above the side A and a laser head 300 which is fixed on both sides of the laser head 300 and is made of different aluminum alloys 10, And a fixed zerg (400) elastically pressing down the aluminum alloy (10) disposed at a position opposite to the fixed zerg (400).

상기 워크플레이스(100)는 리튬이온전지 케이스를 제조하기 위해 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)이 상면에 배치되는 베이스로서, 대략 직육면체 형상으로 형성되고 외부로터 동력을 전달받아 전후좌우로 이동 가능하게 구비된다.The workplace 100 is a base on which different kinds of aluminum alloys 10 and 20, which are objects of laser welding, are arranged on the upper surface to manufacture a lithium ion battery case. The workplace 100 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and transmits external rotor power And can be moved back and forth and left and right.

특히, 상기 워크플레이스(100)는 상기 레이저헤드(300)에서 레이저가 조사되는 방향의 수직 방향으로 배치되는 것이 바람직하며, 상기 워크플레이스(100)의 상면에는 리튬이온전지 케이스 제조를 위해 상자 형태, 즉, 직육면체의 각 면을 이루도록 한 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)이 배치된다.Particularly, the work place 100 is preferably disposed in a direction perpendicular to the direction of the laser beam irradiated from the laser head 300. On the upper surface of the work place 100, That is, different kinds of aluminum alloys 10, 20 are arranged to form respective surfaces of the rectangular parallelepiped.

이때, 상기 클램프(200)는 상기 워크플레이스(100)의 상면에 배치된 상자 형태의 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 양측을 잡아서 고정하는 수단으로서, 상기 워크플레이스(100) 상면에 구비되고, 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 양측에서 이격 배치된다.The clamp 200 clamps both sides of different aluminum alloys 10 and 20 in the form of a box disposed on the upper surface of the workplace 100 and fixes the upper and lower sides of the aluminum alloy 10 and 20 on the upper surface of the workplace 100 And are spaced apart from both sides of different kinds of aluminum alloys 10, 20 which are objects of laser welding.

상기 클램프(200)는 배치된 위치에서 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)이 위치한 방향으로 클램핑되어 상기 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 양측을 잡아서 고정하게 된다.The clamp 200 is clamped in a direction in which the different kinds of aluminum alloys 10 and 20 are located at the disposed positions so as to hold and fix the opposite sides of the different aluminum alloys 10 and 20.

상기 레이저헤드(300)는 레이저발진기(30)로부터 발생하는 레이저빔을 광파이버(40)를 매개로 전달받고 전달받은 레이저빔을 집속하여 레이저를 조사하여 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 서로 맞닿은 변(A)을 용접하기 위한 수단으로서, 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 서로 맞닿은 변(A)의 상방이 구비된다.The laser head 300 receives the laser beam generated from the laser oscillator 30 through the optical fiber 40, focuses the received laser beam, and irradiates the laser beam to a different aluminum alloy 10 and 20 are provided above mutually abutting sides A of different kinds of aluminum alloys 10 and 20 which are objects of laser welding.

상기 레이저헤드(300)의 상단부는 대략 직육면체 형상으로 형성되어 광파이버(40)로 연결 설치되며, 하단부는 대략 하방으로 갈수록 그 둘레가 점점 작아지는 뒤집힌 원뿔 형상으로 형성되고, 그 내부에 레이저빔을 집속하는 집속렌즈를 내재 수용하며, 하단(첨단)을 통해 집속된 레이저가 조사되게 된다.The upper end of the laser head 300 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape and is connected to the optical fiber 40. The lower end of the laser head 300 is formed in an inverted conical shape whose circumference gradually becomes smaller downward, And the focused laser beam is irradiated through the lower end (leading edge).

상기 고정저그(400)는 상기 워크플레이스(100)의 이동에 연동하여 이동하는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 상호 맞닿은 변(A)을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 상기 레이저헤드(300)의 상단부 양측에 각각 고정 설치되어 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)을 하방으로 탄성 가압하는 수단으로서, 상기 레이저헤드(300)의 양측에 각각 고정되는 제1브래킷(410)과, 상기 제1브래킷(410)의 하단에 승강 가능하게 구비되는 승강로드(420)와, 상기 승강로드(420)의 하단에 고정되는 제2브래킷(430)과, 상기 제2브래킷(430) 하단에 고정되어 상기 레이저헤드(300)가 레이저가 조사되는 방향 측으로 하향 경사지게 구비되는 경사로드(440)와, 상기 경사로드(440)의 하단에 구비되는 스프링(450)과, 상기 스프링(450)의 하단에 구비되어 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)에 맞닿도록 배치되는 고정판(460)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The fixed zerg 400 is fixed to the workpiece 100 so that the sides A of the different types of aluminum alloys 10 and 20 moving in conjunction with the movement of the workplace 100 can be more accurately and quickly laser- The aluminum alloy 10 which is fixed on both sides of the upper end of the laser head 300 and is disposed at a position facing the laser head 300 among different kinds of aluminum alloys 10 and 20 which are objects of laser welding, A first bracket 410 fixed to both sides of the laser head 300; a lifting rod 420 provided at a lower end of the first bracket 410 so as to be able to move up and down; A second bracket 430 fixed to the lower end of the lifting rod 420 and a slope rod 440 fixed to the lower end of the second bracket 430 and inclined downward toward the laser irradiation side of the laser head 300, ), A plurality of aluminum alloys 10 and 20 disposed at the lower ends of the springs 450 and disposed at positions opposite to the laser heads 300, And a fixing plate (460) arranged to be in contact with the alloy (10).

상기 제1브래킷(410)은 상기 레이저헤드(300)의 상단부 양측에 각각 고정 설치되는 대략 판 형상의 플레이트로서, 상기 레이저헤드(300)에 연결 설치된 광파이버(40)와 중첩되지 않는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.The first bracket 410 is a substantially plate-shaped plate fixedly installed on both sides of the upper end of the laser head 300. The first bracket 410 is installed at a position not overlapping with the optical fiber 40 connected to the laser head 300 .

상기 승강로드(420)는 상기 제1브래킷(410)의 하단에 고정 설치되어, 고정 설치된 상기 제1브래킷(410)을 기준으로 자체가 하방으로 승강 가능하게 구비된다.The lifting rod 420 is fixed to the lower end of the first bracket 410 so that the lifting rod 420 can move up and down with respect to the first bracket 410 fixed to the lifting rod 420.

즉, 상기 승강로드(420)는 제1브래킷(410)에 고정된 위치를 기준으로 하방으로 신축 가능하게 구비되며, 주변 설비나 구성들과 중첩되지 않는 범위 내에서 특정 형상에 제한되지 않고 다양한 형상이 적용될 수 있을 것이다.That is, the lifting rod 420 is provided to extend and retract downward with respect to a position fixed to the first bracket 410, and is not limited to a specific shape within a range not overlapping with peripheral equipment or structures, Can be applied.

상기 제2브래킷(430)은 상기 승강로드(420)의 하단에 고정되어 상기 승강로드(420)의 승강에 연동하여 이동하게 된다. 본 발명의 일실시예에서 상기 제2브래킷(430)은 판 형상의 플레이트로 적용하였으나, 이에 한정되지 않고 상기 승강로드(420)의 승강에 연동하여 이동하는 과정 중에 주변 설비나 구성들과 중첩되지 않는 범위 내에서 특정 형상에 제한되지 않고 다양한 형상으로 적용될 수 있을 것이며, 바람직하게는 상기 제1브래킷(410)과 상기 제2브래킷(430)은 상호 평행 위치에 배치되는 것이 좋다.The second bracket 430 is fixed to the lower end of the lifting rod 420 and moves in conjunction with the lifting and lowering of the lifting rod 420. However, the present invention is not limited thereto. During the movement of the second bracket 430 in conjunction with the lifting and lowering of the lifting rod 420, the second bracket 430 is not overlapped with peripheral equipment or structures The first bracket 410 and the second bracket 430 may be disposed in parallel with each other without limitation to a specific shape.

상기 경사로드(440)는 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)에 맞닿도록 배치되는 알루미늄합금(10)의 영역 중 상기 레이저헤드(300)로부터 레이저가 조사될 영역(A)과 근접한 위치에 상기 고정판(460)이 배치되도록 하기 위한 수단으로서, 상기 제2브래킷(430)의 하단에 구비되어 상기 레이저헤드(300)에서 레이저가 조사되는 방향 측으로 하향 경사지게 구비된다. 이때, 상기 경사로드(440)는 상기 승강로드(420)의 승강에 연동하여 이동하며, 주변 설비나 구성들과 중첩되지 않는 범위 내에서 특정 형상에 제한되지 않고 다양한 형상으로 적용될 수 있을 것이다.The inclined rod 440 is disposed in a region of the aluminum alloy 10 which is disposed in contact with the aluminum alloy 10 disposed at a position facing the laser head 300, Is provided at the lower end of the second bracket 430 so as to be inclined downward toward the laser irradiation direction of the laser head 300. [ At this time, the inclined rod 440 moves in conjunction with the lifting and lowering of the lifting rod 420, and may be applied in various shapes without being limited to a specific shape within a range not overlapping with peripheral equipment or structures.

상기 스프링(450)은 탄성변형을 이용하여 에너지를 흡수, 축적시켜 완충 등의 작용을 하는 수단으로서, 상기 경사로드(440)의 하단에 구비되어 상기 승강로드(420)의 승강에 연동하여 이동한다. 이때, 상기 스프링(450)은 레이저 용접 대상물의 위치한 방향으로 신축되도록 배치시키는 것이 바람직하다.The spring 450 is provided at the lower end of the inclined rod 440 and moves in conjunction with the lifting and lowering of the lifting rod 420 as a means for absorbing and accumulating energy by elastic deformation and acting as a buffer . At this time, it is preferable that the spring 450 is disposed so as to extend or retract in a direction in which the object to be laser-welded is located.

상기 고정판(460)은 상기 스프링(450)의 하단에 구비되어 상기 승강로드(420)의 승강에 연동하여 이동하는 동시에 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금에 맞닿도록 배치되며, 보다 구체적으로, 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)의 영역 중 상기 레이저헤드(300)로부터 레이저가 조사되는 영역에 근접한 위치에서 배치된 상태에서 상기 승강로드(420)의 하강 및 상기 스프링(450)으로부터 전달받은 하방으로 탄성에 의해 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)의 영역 중 상기 레이저헤드(300)로부터 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 상호 맞닿은 변(A)을 보다 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있도록 한 것이다.The fixing plate 460 is disposed at the lower end of the spring 450 so as to be brought into contact with the aluminum alloy moving in conjunction with the lifting and lowering of the lifting rod 420 and disposed at a position facing the laser head 300 , More specifically, in a state in which a portion of the aluminum alloy 10 disposed at a position facing the laser head 300 is disposed at a position close to a region irradiated with a laser beam from the laser head 300, 420 from the laser head 300 and a portion of the aluminum alloy 10 disposed at a position opposite to the laser head 300 by elasticity transmitted from the spring 450 to the laser head 300, So that the side (A) mutually abutted to the aluminum alloy (10, 20) can be laser-welded more accurately and quickly.

즉, 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(직육면체의 상면에 해당하는 위치에 배치되는 알루미늄합금)과 상기 고정판(460)이 맞닿은 상태에서 하방으로 탄성 가압함으로써, 상기 워크플레이스(100)의 이동에 연동하여 이동과 동시에 레이저 용접이 진행되는 과정에서 레이저 용접하고자 하는 위치(A)만을 정확하고 신속하게 레이저 용접할 수 있고, 이에 따라 리플비드나 험핑비드 등이 발생하지 않아 보다 우수한 품질의 리튬이온전지 케이스를 제조할 수 있는 이점이 있다.That is, an aluminum alloy (an aluminum alloy disposed at a position corresponding to the upper surface of the rectangular parallelepiped) disposed at a position facing the laser head 300 among the different kinds of aluminum alloys 10, The laser welding is performed simultaneously with the movement of the workpiece 100 in conjunction with the movement of the workpiece 100, so that only the position A to be laser- Therefore, there is no ripple bead, humpping bead, or the like, thereby making it possible to manufacture a lithium ion battery case of superior quality.

특히, 본 발명의 레이저 용접 장치는 리튬이온전지 케이스를 제조를 연속적으로 정확하고 신속하게 진행할 수 있도록 상기 승강로드(420)의 승강을 제어하는 제1제어부(500)와, 상기 고정판(460)이 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금을 가압하고 있는 상태임을 감지하는 감지센서(600)와, 상기 감지센서(600)로부터 감지신호를 전달받은 경우, 상기 레이저헤드(300)에서 레이저가 조사되도록 제어하는 제2제어부(700)가 더 포함될 수 있다.In particular, the laser welding apparatus of the present invention includes a first control unit 500 for controlling the lifting and lowering of the lifting rod 420 so as to continuously and accurately manufacture the lithium ion battery case, A sensing sensor 600 sensing a state of pressing the aluminum alloy disposed at a position opposite to the laser head 300 and a sensing sensor 600 sensing a position of the laser head 300 when receiving a sensing signal from the sensing sensor 600. [ And a second controller 700 for controlling the laser to be irradiated.

상기 제1제어부(500)는 상기 고정판(460)이 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)과 맞닿은 상태에서 하방으로 탄상 가압할 수 있도록 상기 승강로드(420)를 승강을 제어한다.The first control unit 500 may include an aluminum alloy 10 disposed at a position opposite to the laser head 300 among different kinds of aluminum alloys 10 and 20 that are the object of laser welding, And controls the lifting and lowering of the lifting rod 420 so that the lifting and lowering of the lifting and lowering rod 420 can be suppressed.

상기 감지센서(600)는 상기 승강로드(420)가 하강하여 상기 승강로드(420)의 하강에 연동하는 상기 고정판(460)이 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)과 맞닿은 상태에서 하방으로 탄상 가압하고 있는 상태임을 감지하는 수단으로서, 감지된 신호는 제2제어부(700)로 전달하게 된다.The detection sensor 600 detects that the fixing plate 460 interlocked with the descent of the lifting rod 420 is lower than the other of the different aluminum alloys 10 and 20 And detects the state of being pressed downward while abutting against the aluminum alloy 10 disposed at a position facing the laser head 300. The sensed signal is transmitted to the second controller 700. [

상기 제2제어부(700)는 감지센서(600)로부터 상기 승강로드(420)가 하강하여 상기 승강로드(420)의 하강에 연동하는 상기 고정판(460)이 레이저 용접의 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤드(300)와 대향하는 위치에 배치되는 알루미늄합금(10)과 맞닿은 상태에서 하방으로 탄상 가압하고 있는 상태임을 감지한 신호를 전달받아 상기 레이저헤드(300)에서 집속된 레이저가 조사되도록 제어한다.The second control unit 700 controls the second control unit 700 such that the fixing plate 460 interlocked with the descent of the lifting rod 420 descends from the sensing sensor 600 to be different from each other, The laser head 300 receives a signal indicating that the alloy 10 is in contact with the aluminum alloy 10 disposed at a position opposite to the laser head 300, Thereby controlling the focused laser to be irradiated.

특히, 상기 제2제어부(700)에서는 감지센서(600)로부터 감지한 신호를 전달받은 경우, 1차적으로 1펄스에 대응하여 레이저 용접 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 맞닿는 변(A)을 따라 등간격으로 레이저 용접(스폿 용접 또는 가접)을 할 수 있도록 상기 워크플레이스(100)의 이동을 제어하는 동시에 상기 레이저헤드(300)에서 집속된 레이저가 조사되게 제어한 후, 2차적으로 레이저 용접 대상물인 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)에 맞닿는 변(A)을 따라 연속적으로 레이저 용접을 할 수 있도록 상기 워크플레이스(100)의 이동을 제어하는 동시에 레이저헤드(300)에서 집속된 레이저가 조사되게 제어하는 것이 바람직하다.Particularly, when the second control unit 700 receives a signal sensed by the sensing sensor 600, the second control unit 700 detects a first pulse corresponding to one of the different aluminum alloys 10, Controls the movement of the workplace 100 so that laser welding (spot welding or abutting) can be performed at equal intervals along the axis A of the workpiece 100. At the same time, the focused laser is controlled to be irradiated by the laser head 300, The movement of the workpiece 100 is controlled so that the laser welding can be continuously performed along the side A abutting on different kinds of aluminum alloys 10 and 20 which are laser welding targets, It is preferable to control so that the focused laser beam is irradiated.

그리고 본 발명의 레이저 용접 장치는 레이저 용접시 발생하는 가스의 유출을 방지할 수 있도록 상기 워크플레이스(100) 상에 상자 형태로 배치되는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 양측을 잡아서 고정하는 상기 클램프(200)를 감싸듯이 배치되는 쉴드박스(800)를 더 포함할 수 있다.Further, the laser welding apparatus of the present invention is configured to grip and fix both sides of different kinds of aluminum alloys (10, 20) arranged in a box shape on the work place (100) so as to prevent outflow of gas generated during laser welding And a shield box 800 disposed so as to surround the clamp 200.

보다 구체적으로 상기 쉴드박스(800)은 상기 워크플레이스(100) 상에서 상기 클램프(200)를 감싸듯이 배치되되, 상기 클램프(200)의 전후 이동반경과는 중첩되지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.More specifically, the shield box 800 is disposed on the workpiece 100 so as to surround the clamp 200, but is not overlapped with the forward / backward movement radius of the clamp 200.

그리고 상기 쉴드박스(800)는 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20)의 높이보다 낮은 높이에서 상기 클램프(200)를 감싸듯이 배치되는 직육면체의 하단부와, 상기 쉴드박스(800)의 하단부 상단에서 상방으로 연장 형성되되 외측 방향으로 확장되는 볼록한 형상으로 형성되는 상단부로 이루어진다.The shield box 800 has a lower end portion of a rectangular parallelepiped arranged to surround the clamp 200 at a height lower than the height of different aluminum alloys 10 and 20 and a lower end portion of a lower end portion of the shield box 800 And an upper end extending upwardly and formed in a convex shape extending in an outward direction.

이때, 상기 쉴드박스(800)의 하면은 개구되며, 상기 쉴드박스(800)의 상면 에는 상기 레이저헤더(300)에서 레이저가 조사되는 경로와 중첩되지 않는 범위내에서 서로 다른 이종의 알루미늄합금(10,20) 중 상기 레이저헤더(300)와 대향하는 위치의 알루미늄합금(10)의 상면의 가로 및 상면의 세로 길이보다는 긴 가로 및 세로 길이를 갖는 개구부(800a)가 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the lower surface of the shield box 800 is opened. On the upper surface of the shield box 800, different kinds of aluminum alloys 10 (10) are formed on the upper surface of the shield box 800, The opening portion 800a having a width and a length greater than the vertical length of the upper surface and the upper surface of the aluminum alloy 10 at a position facing the laser header 300 may be formed.

이때, 상기 쉴드박스(800)는 대략 직육면체 형상을 갖되, 상하가 개구되는데, 이는 상기 레이저헤더에서 집속되어 조사되는 레이저의 조사 경로와 중첩되지 않도록 하기 위함이다.At this time, the shield box 800 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and its upper and lower openings are opened so as not to overlap the irradiation path of the laser beam that is focused and irradiated by the laser headers.

본 발명은 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.

10, 20: 알루미늄합금
30: 레이저발진기 40: 광파이버
100: 워크플레이스 200: 클램프
300: 레이저헤드 400: 고정지그
410: 제1브래킷 420: 승강로드
430: 제2브래킷 440: 경사로드
450: 스프링 460: 고정판
500: 제1제어부 600: 감지센서
700: 제2제어부 800: 쉴드박스
800a: 개구부10, 20: Aluminum alloy
30: laser oscillator 40: optical fiber
100: Workplace 200: Clamp
300: Laser head 400: Fixing jig
410: first bracket 420: lift rod
430: second bracket 440: inclined rod
450: spring 460: fixed plate
500: first control unit 600: detection sensor
700: second control unit 800: shield box
800a: opening

Claims

A workpiece having different types of aluminum alloys arranged in a box shape orthogonally to each other and arranged on an upper surface and movable in front, rear, left and right directions;
A clamp which is provided on an upper surface of the workplace to hold and fix both sides of different kinds of aluminum alloys disposed in a box shape on an upper surface of the workplace;
A laser head provided above the different kinds of aluminum alloys so that the different kinds of aluminum alloys can be laser welded along mutually orthogonal areas; And
And an aluminum alloy disposed on both sides of the laser head, the aluminum alloy being disposed at a position opposite to the laser head among the different kinds of aluminum alloys, and extending downward, And a fixing jig for elastically pressing the aluminum alloy disposed at a position where the aluminum alloy is positioned directly below the laser welding apparatus.

The method according to claim 1,
The fixing jig
A first bracket fixed to both sides of the laser head;
A lifting rod provided at a lower end of the first bracket so as to be able to move up and down;
A second bracket fixed to a lower end of the lifting rod;
A tilting rod provided at a lower end of the second bracket and inclined downward toward a direction in which the laser beam is emitted from the laser head;
A spring fixed to the lower end of the inclined rod to accumulate strain energy using elasticity to mitigate impact; And
And a fixing plate provided at a lower end of the spring and arranged to be in contact with an aluminum alloy disposed at a position opposite to the laser head among the different kinds of aluminum alloys.

The method of claim 2,
A first control unit for controlling the lifting and lowering of the lifting rod;
A sensor for detecting that the fixing plate presses the aluminum alloy disposed at a position facing the laser head; And
And a second controller for controlling the laser beam to be emitted from the laser head when the detection signal is received from the detection sensor.

The method according to claim 1,
Further comprising a shield box disposed to surround the clamp for gripping and fixing both sides of different kinds of aluminum alloys disposed in a box shape on the workplace to prevent leakage of gas generated during welding. Welding apparatus.