KR20190072337A

KR20190072337A - 레이저 융착 장치

Info

Publication number: KR20190072337A
Application number: KR1020170173610A
Authority: KR
Inventors: 김덕환; 정귀성; 유정한; 금영범; 이영제; 이태민; 최용우; 이창준
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 동양피스톤 주식회사
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-25
Also published as: KR102395306B1; US20190184502A1; US11014201B2

Abstract

본 발명은, 레이저 융착 장치에 관한 것으로서, 제1 융착 대상물과, 제1 융착 대상물에 안착된 제2 융착 대상물을 레이저 융착하기 위한 레이저 융착 장치에 관한 것으로서, 상기 제1 융착 대상물이 안착되는 제1 지그; 상기 제1 융착 대상물을 상기 제1 지그에 밀착되도록 가압 가능한 제2 지그; 상기 제2 융착 대상물을 상기 제1 융착 대상물에 밀착되도록 가압 가능한 제3 지그; 상기 제1 융착 대상물이 상기 제1 지그에 의해 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제2 지그에 의해 가압되도록, 상기 제2 지그와 상기 제3 지그를 연결하는 적어도 하나의 연결 부재들; 및 상기 제2 융착 대상물의 미리 정해진 융착 부위에 레이저빔을 조사하여 상기 제1 융착 대상물과 상기 제2 융착 대상물을 레이저 융착하는 레이저 헤드를 포함한다.

Description

레이저 융착 장치{LASER WELDING APPARATUS}

본 발명은, 레이저 융착 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연료전지 스택에는, 연료전지 스택에 반응 기체와 냉각수를 공급하거나 연료전지 스택으로부터 반응 기체와 냉각수를 배출하기 위한 다수의 매니폴드들이 형성된 매니폴드 블록이 장착된다. 또한, 이러한 매니폴드 블록에는, 수소 차단 밸브, 수소 공급 밸브, 수소 퍼지 밸브, 워터 트랩 밸브, 드레인 밸브, 수소 이젝터 등 수소 공급을 위한 수소 공급 시스템이 모듈화되어 장착된다. 이처럼 매니폴드 블록은, 좁은 공간 안에 매니폴드들과 수소 공급 시스템이 마련된 복잡한 구조를 갖는다.

종래에는, 다수의 알루미늄 주조품들을 결합하여 매니폴드 블록을 제조하였다. 그런데, 이처럼 알루미늄 재질로 구성된 종래의 매니폴드 블록은, 막전극 접합체의 성능을 저하시킬 수 있는 알루미늄 이온의 용출을 방지하기 위해 알루미늄 주조품들에 PE0 코팅을 진행하는 공정이 반드시 요구되어 생산성이 낮다는 문제점과, 알루미늄 재질의 높은 열전달율로 인해 연료전지 스택의 저온 시동 시 매니폴드 블록의 공기 공급 매니폴드를 통과하는 공기의 온도가 낮아져 연료전지 스택의 저온 시동 성능을 저하시킨다는 문제점 등이 있었다.

이를 해결하기 위해, 합성 수지 부품들을 레이저 융착하여 매니폴드 블록을 제조하는 방안이 고려되었다. 그런데, 합성 수지 부품들은, 제조 공정 상의 한계로 인해 일정 수준 이상의 휨이 존재하는 경우가 빈번하다. 따라서, 이러한 합성 수지 부품들을 레이저 융착하여 매니폴드 블록을 제조할 경우에는, 레이저 융착 시 합성 수지 부품들에 존재하는 휨으로 인해 합성 수지 부품들을 밀착시키기 어렵다는 문제점과, 레이저빔이 융착 부위에 순차적으로 조사되는 과정에서 합성 수지 부품들이 틀어져 레이저빔을 융착 부위에 정확하게 조사하기 어렵다는 문제점 등이 있었다.

본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저 융착 시 융착 대상물들을 밀착시킬 수 있도록 구조를 개선한 레이저 융착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은, 레이저 융착시 융착 대상물이 틀어지지 않도록 구조를 개선한 레이저 융착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 융착 장치는, 제1 융착 대상물과, 제1 융착 대상물에 안착된 제2 융착 대상물을 레이저 융착하기 위한 레이저 융착 장치에 관한 것으로서, 상기 제1 융착 대상물이 안착되는 제1 지그; 상기 제1 융착 대상물을 상기 제1 지그에 밀착되도록 가압 가능한 제2 지그; 상기 제2 융착 대상물을 상기 제1 융착 대상물에 밀착되도록 가압 가능한 제3 지그; 상기 제1 융착 대상물이 상기 제1 지그에 의해 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제2 지그에 의해 가압되도록, 상기 제2 지그와 상기 제3 지그를 연결하는 적어도 하나의 연결 부재들; 및 상기 제2 융착 대상물의 미리 정해진 융착 부위에 레이저빔을 조사하여 상기 제1 융착 대상물과 상기 제2 융착 대상물을 레이저 융착하는 레이저 헤드를 포함한다.

바람직하게, 상기 연결 부재들은 각각, 상기 제1 융착 대상물이 상기 제1 지그에 의해 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제2 지그에 의해 탄성 가압되도록, 상기 제2 지그에 탄성력을 제공 가능한 탄성 부재를 구비한다.

바람직하게, 상기 탄성 부재는, 코일 스프링이다.

바람직하게, 상기 연결 부재들은 각각, 상기 탄성 부재와 상기 제3 지그 사이에 개재되는 가이드 핀을 더 구비한다.

바람직하게, 상기 제2 지그는, 상기 제1 융착 대상물의 미리 정해진 가압 부위를 가압하도록 형성된 가압 벽을 구비하고, 상기 연결 부재들은 각각, 상기 가압 벽에 의해 상기 가압 부위가 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제3 지그에 의해 탄성 가압되도록, 미리 정해진 길이를 갖는다.

바람직하게, 상기 제1 융착 대상물은, 연료전지용 매니폴드 블록의 메인 바디이고, 상기 제2 융착 대상물은, 상기 메인 바디와 합치되어 반응 기체 또는 냉각수의 유로를 구성 가능한 커버이다.

바람직하게, 상기 커버는, 상기 유로를 형성 가능한 유로부와, 상기 메인 바디에 안착되도록 상기 유로부의 둘레를 따라 형성된 융착부를 구비하고, 상기 제3 지그는, 상기 유로부를 선택적으로 가압하여 상기 융착부를 상기 메인 바디에 밀착시킬 수 있도록, 상기 유로부와 대응하는 면적을 갖는다.

바람직하게, 상기 제3 지그는, 상기 유로부에 밀착되도록 탄성 변형 가능한 유연 재질로 형성된다.

바람직하게, 상기 레이저 헤드는, 상기 레이저빔이 상기 제2 지그를 투과하여 상기 융착 대상물에 조사되도록 설치된다.

바람직하게, 상기 제2 지그는, 상기 레이저빔을 투과시킬 수 있도록 상기 융착 부위와 대응하는 부분에 장착된 레이저 투과창을 구비한다.

바람직하게, 상기 제1 지그를 상기 제2 지그에 근접되거나 상기 제2 지그로부터 이격되도록 왕복 이송 가능한 이송 부재를 더 포함한다.

본 발명은, 레이저 융착 장치에 관한 것으로서, 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은, 융착 대상물들을 개별적으로 가압하여 융착 대상물들을 서로 밀착시킨 상태에서 레이저 융착을 진행함으로써, 레이저 융착 품질을 향상시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은, 융착 대상물의 국부적인 용융으로 인한 융착 대상물의 형상 변화를 보상하여 융착 대상물을 균일하게 가압 가능하므로, 레이저 융착 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 융착 장치의 사시도.
도 2에 도시된 레이저 융착 장치의 정면도.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 레이저 융착 장치를 이용해 융착 대상물들을 레이저 융착하는 방법을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 융착 장치의 사시도이고, 도 2에 도시된 레이저 융착 장치의 정면도이며, 도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 레이저 융착 장치를 이용해 융착 대상물들을 레이저 융착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 융착 장치는, 제1 융착 대상물과, 제1 융착 대상물에 안착되는 제2 융착 대상물을 레이저 융착하기 위한 레이저 융착 장치에 관한 것으로서, 제1 융착 대상물이 안착되는 제1 지그(10); 제1 지그(10)를 왕복 이송 가능한 이송 부재(20); 제1 융착 대상물을 제1 지그(10)에 밀착되도록 가압 가능한 제2 지그(30); 제2 융착 대상물을 제1 융착 대상물에 밀착되도록 가압 가능한 제3 지그(40); 제2 지그(30)와 제3 지그(40)를 연결하는 연결 부재(50); 제1 융착 대상물과 제2 융착 대상물을 레이저 융착하는 레이저 헤드(60) 등을 포함할 수 있다.

레이저 융착 장치(1)를 이용해 레이저 융착 가능한 융착 대상물의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 융착 대상물은 연료전지용 매니폴드 블록의 메인 바디(B)일 수 있고, 제2 융착 대상물은 메인 바디(B)와 합치되어 반응 기체 또는 냉각수의 유로를 구성 가능한 커버(C)일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 메인 바디(B)는 미리 정해진 면적을 갖는 평판 형상을 가질 수 있고, 이에 대응하여 커버(C)는 반응 기체 또는 냉각수의 유로를 구성 가능한 유로부(F)와, 메인 바디(B)의 상면에 안착되도록 유로부(F)의 둘레를 따라 플렌지 형태로 형성된 융착부(W)를 구비할 수 있다. 또한, 메인 바디(B)와 커버(C)는, 합성 수지 재질로 이루어질 수 있다. 이하에서는, 이처럼 제1 융착 대상물이 메인 바디(B)이고 제2 융착 대상물이 커버(C)인 경우를 예로 들어 본 발명을 설명하기로 한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 지그(10)는 미리 정해진 면적을 갖는 평판 형상을 갖는다. 제1 지그(10)는, 스틸, 알루미늄 등과 같이 높은 강성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 제1 지그(10)의 상면에는, 메인 바디(B)의 바닥면이 안착된다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이송 부재(20)는, 제1 지그(10)를 이송 가능하도록, 제1 지그(10)와 결합된다. 이러한 이송 부재(20)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이송 부재(20)는, 유압 실린더로 구성될 수 있다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 이송 부재(20)는, 이러한 제1 지그(10)를 제2 지그(30)와 근접되거나 제2 지그(30)로부터 이격되도록 왕복 이송할 수 있다. 이처럼 제1 지그(10)가 이송 부재(20)에 의해 왕복 이송됨에 따라, 메인 바디(B) 및 이러한 메인 바디(B)의 상면에 안착된 커버(C)는 각각, 제2 지그(30) 및 제3 지그(40)에 의해 선택적으로 가압될 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 지그(30)는, 제1 지그(10)에 안착된 메인 바디(B)와 대면하도록 형성된 본체(32)와, 메인 바디(B)의 미리 정해진 가압 부위를 가압 가능하도록 형성된 가압 벽(34)과, 레이저빔(LV)을 투과시킬 수 있도록 형성된 레이저 투과창(36) 등을 구비할 수 있다. 이러한 제2 지그(30)는, 스틸, 알루미늄 등과 같이 높은 강성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본체(32)는, 미리 정해진 면적을 갖는 평판 형상을 갖고, 제1 지그(10)의 상면에 안착된 메인 바디(B)의 상면과 대면하도록 배치된다.

도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가압 벽(34)은, 제1 지그(10)가 제2 지그(30)에 근접되도록 이송될 때 메인 바디(B)의 미리 정해진 가압 부위와 선택적으로 접촉되도록, 본체(20)로부터 제1 지그(10)를 향해 미리 정해진 길이만큼 연장 형성된다. 메인 바디(B)의 가압 부위는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 메인 바디(B)의 가압 부위는, 메인 바디(B)의 양측 단부일 수 있다. 이 경우에, 가압 벽(34)은, 메인 바디(B)의 양측 단부를 각각 가압할 수 있도록 한 쌍이 형성될 수 있다. 이러한 가압 벽(34)은, 메인 바디(B)가 제1 지그(10)에 밀착되도록, 메인 바디(B)의 가압 부위를 가압할 수 있다. 이러한 가압 벽(34)은, 메인 바디(B)와 커버(C)의 레이저 융착 시, 제조 공정 상의 한계로 인해 휨이 발생한 메인 바디(B)의 특정 부분을 제1 지그(10)에 밀착되도록 펴줄 수 있고, 레이저빔(LV)에 의해 인가된 열에 의해 메인 바디(B)가 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 가압 벽(34)은, 메인 바디(B)의 휨이나 틀어짐으로 인해 레이저 융착 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 투과창(36)은, 본체(32)에 설치되며, 레이저빔(LV)을 투과시킬 수 있도록 레이저빔(LV)의 흡수율이 낮은 재질로 형성된다. 레이저 투과창(36)의 재질은, 메인 바디(B)와 커버(C)를 레이저 융착하기 위한 레이저빔(LV)의 파장 및 소스 등에 따라 달리 결정되는 것이 바람직하다. 이러한 레이저 투과창(36)은, 레이저 헤드(60)로부터 방출된 레이저빔(LV)이 레이저 투과창(36)을 투과하여 커버(C)의 미리 정해진 융착 부위에 조사될 수 있도록, 커버(C)의 융착 부위에 대응하는 위치에 설치된다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 커버(C)의 융착부(W)를 메인 바디(B)와 레이저 융착하는 경우에, 레이저 투과창(36)은 커버(C)의 융착부(W)와 대응하는 위치에 설치될 수 있다.

다음으로, 제3 지그(40)는 커버(C)의 미리 정해진 가압 부위와 대면하도록 제1 지그(10)와 제2 지그(30) 사이에 배치된다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 지그(40)는 커버(C)의 유로부(F)와 대면하도록 제1 지그(10)와 제2 지그(30) 사이에 배치된다. 제3 지그(40)는 커버(C)의 유로부(F)를 선택적으로 가압할 수 있도록 커버(C)의 유로부(F)와 대응하는 면적을 갖는다. 이러한 제3 지그(40)는, 커버(C)의 유로부(F)의 형상에 맞춰 탄성 변형 가능하도록, 유연 재질로 구성된다.

다음으로, 연결 부재(50)는, 제2 지그(30)와 제3 지그(40)를 연결하도록, 제2 지그(30)와 제3 지그(40) 사이에 설치된다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연결 부재(50)는, 메인 바디(B)의 양측 단부가 제1 지그(10)의 가압 벽들(34)에 의해 가압될 때 커버(C)의 유로부(F)가 제2 지그(30)에 의해 탄성 가압될 수 있도록 마련된다. 이러한 연결 부재(50)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 연결 부재(50)는, 제3 지그(40)에 탄성력을 제공 가능한 탄성 부재(52)와, 탄성 부재(52)와 제3 지그(40) 사이에 개재되는 가이드 핀(54) 등을 가질 수 있다.

탄성 부재(52)는 상단부가 제2 지그(30)의 저면에 고정되도록 설치된다. 탄성 부재(52)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(52)는 제1 지그(10)의 왕복 이송 방향으로 신축 가능하게 형성된 코일 스프링일 수 있다.

가이드 핀(54)은, 이러한 탄성 부재(52)와 제3 지그(40)에 개재되도록, 상단부가 탄성 부재(52)의 하단부에 고정되고 하단부가 제3 지그(40)의 상면에 고정된다. 이러한 가이드 핀(54)은, 탄성 부재(52)로부터 인가된 탄성력을 제3 지그(40)에 전달할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제3 지그(40)는, 제1 지그(10)가 이송 부재(20)에 의해 제2 지그(30) 쪽으로 이송될 때, 커버(C)의 유로부(F)와 접촉되어 제2 지그(30) 쪽으로 밀린다. 그러면, 가이드 핀(54)은 제3 지그(40)에 의해 제2 지그(30) 쪽으로 밀리고, 탄성 부재(52)는 이러한 가이드 핀(54)에 의해 가압되어 탄성 압축된다. 이처럼 탄성 압축된 탄성 부재(52)는 가이드 핀(54)을 매개로 제3 지그(40)에게 탄성력을 제공한다. 제3 지그(40)는, 커버(C)의 융착부(W)가 메인 바디(B)의 상면에 밀착되도록, 탄성 부재(52)로부터 제공된 탄성력을 통해 커버(C)의 유로부(F)를 탄성 가압할 수 있다. 따라서, 제3 지그(40)는, 메인 바디(B)와 커버(C)의 레이저 융착 시, 제조 공정 상의 한계로 인해 휨이 발생한 커버(C)의 특정 부분을 메인 바디(B)에 밀착되도록 펴줄 수 있고, 레이저빔(LV)에 의해 인가된 열에 의해 커버(C)가 틀어지는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 제3 지그(40)는, 커버(C)의 휨이나 틀어짐으로 인해 레이저 융착 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 연결 부재(50)는, 커버(C)의 유로부(F)가 제3 지그(40)에 의해 탄성 가압된 상태에서 메인 바디(B)의 가압 부위가 제2 지그(30)의 가압 벽(34)에 의해 가압되도록 마련되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 연결 부재(50)는, 커버(C)의 유로부(F)가 제3 지그(40)와 접촉되어 제3 지그(40)에 의해 탄성 가압된 후, 메인 바디(B)의 가압 부위가 제2 지그(30)의 가압 벽(34)이 접촉되어 제2 지그(30)의 가압 벽(34)에 의해 가압되도록, 미리 정해진 길이를 가질 수 있다.

이러한 연결 부재(50)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않으며, 적어도 하나의 연결 부재(50)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 연결 부재들(50)이 미리 정해진 간격을 두고 설치될 수 있다.

한편, 연결 부재(50)는 탄성 부재(52)와 가이드 핀(54)으로 구성되는 것은 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 연결 부재(50)는 실린더 장치로 구성될 수도 있다.

다음으로, 레이저 헤드(60)는, 레이저 발진기(미도시)로부터 발진된 레이저빔(LV)을 커버(C)의 융착부(W)에 조사하여, 커버(C)의 융착부(W) 및 이러한 커버(C)의 융착부(W)가 안착된 메인 바디(B)의 특정 부위를 레이저 융착할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저 헤드(60)는, 메인 바디(B)가 제2 지그(30)의 가압 벽(34)에 의해 제1 지그(10)에 밀착됨과 동시에 커버(C)의 융착부(W)가 제3 지그(40)에 의해 메인 바디(B)에 밀착된 상태에서, 제1 지그(10)의 레이저 투과창(36)을 통해 레이저빔(LV)을 커버(C)의 융착부(W)에 미리 정해진 순서로 순차적으로 조사할 수 있다. 그러면, 커버(C)의 융착부(W) 및 이러한 커버(C)의 융착부(W)와 접촉된 메인 바디(B)의 특정 부위는, 레이저빔(LV)으로부터 인가된 열에 의해 순차적으로 용융되어 서로 융착될 수 있다.

위와 같이 커버(C)의 융착부(W)는 융착부(W)의 전체 영역이 일 시에 메인 바디(B)에 융착되는 것이 아니라 레이저빔(LV)이 조사되는 순서에 맞춰 국부적으로 용융되어 메인 바디(B)에 융착된다. 이로 인해. 커버(C)의 융착부(W)가 국부적으로 용융되는 과정에서 커버(C)의 형상이 변화됨으로써, 제3 지그(40)에 의한 커버(C)의 유로부(F)의 가압이 원활이 이루어지지 못할 우려가 있다. 그런데, 제3 지그(40)는 커버(C)의 형상 변화에 맞춰 탄성 변형 가능한 유연 재질로 구성되고, 복수의 연결 부재들(50)이 미리 정해진 간격을 두고 설치된다. 따라서, 커버(C)의 융착부(W)의 국부적인 용융으로 인해 커버(C)의 형상이 변경되면, 형상 변형 부위에 대응하는 위치에 배치된 연결 부재(50)의 탄성 부재(52)가 탄성 변형되면서 제3 지그(40)를 커버(C)의 변형된 형상에 맞춰 탄성 변형시킨다. 따라서, 제3 지그(40)는, 융착부(W)가 국부적으로 용융되더라도 융착부(W)를 계속적으로 메인 바디(B)에 밀착시킬 수 있으므로, 이를 통해 레이저 융착 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 레이저 융착 장치
10 : 제1 지그
20 : 이송 부재
30 : 제2 지그
32 : 본체
34 : 가압 벽
36 : 레이저 투과창
40 : 제3 지그
50 : 연결 부재
52 : 탄성 부재
54 : 가이드 핀
60 : 레이저 헤드
B : 메인 바디
C : 커버
F : 유로부
W : 융착부
LV : 레이저빔

Claims

제1 융착 대상물과, 제1 융착 대상물에 안착된 제2 융착 대상물을 레이저 융착하기 위한 레이저 융착 장치에 관한 것으로서,
상기 제1 융착 대상물이 안착되는 제1 지그;
상기 제1 융착 대상물을 상기 제1 지그에 밀착되도록 가압 가능한 제2 지그;
상기 제2 융착 대상물을 상기 제1 융착 대상물에 밀착되도록 가압 가능한 제3 지그;
상기 제1 융착 대상물이 상기 제1 지그에 의해 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제2 지그에 의해 가압되도록, 상기 제2 지그와 상기 제3 지그를 연결하는 적어도 하나의 연결 부재들; 및
상기 제2 융착 대상물의 미리 정해진 융착 부위에 레이저빔을 조사하여 상기 제1 융착 대상물과 상기 제2 융착 대상물을 레이저 융착하는 레이저 헤드를 포함하는 레이저 융착 장치.
제1항에 있어서,
상기 연결 부재들은 각각, 상기 제1 융착 대상물이 상기 제1 지그에 의해 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제2 지그에 의해 탄성 가압되도록, 상기 제2 지그에 탄성력을 제공 가능한 탄성 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제2항에 있어서,
상기 탄성 부재는, 코일 스프링인 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제2항에 있어서,
상기 연결 부재들은 각각, 상기 탄성 부재와 상기 제3 지그 사이에 개재되는 가이드 핀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 지그는, 상기 제1 융착 대상물의 미리 정해진 가압 부위를 가압하도록 형성된 가압 벽을 구비하고,
상기 연결 부재들은 각각, 상기 가압 벽에 의해 상기 가압 부위가 가압될 때 상기 제2 융착 대상물이 상기 제3 지그에 의해 탄성 가압되도록, 미리 정해진 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 융착 대상물은, 연료전지용 매니폴드 블록의 메인 바디이고,
상기 제2 융착 대상물은, 상기 메인 바디와 합치되어 반응 기체 또는 냉각수의 유로를 구성 가능한 커버인 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제6항에 있어서,
상기 커버는, 상기 유로를 형성 가능한 유로부와, 상기 메인 바디에 안착되도록 상기 유로부의 둘레를 따라 형성된 융착부를 구비하고,
상기 제3 지그는, 상기 유로부를 선택적으로 가압하여 상기 융착부를 상기 메인 바디에 밀착시킬 수 있도록, 상기 유로부와 대응하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제7항에 있어서,
상기 제3 지그는, 상기 유로부에 밀착되도록 탄성 변형 가능한 유연 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 헤드는, 상기 레이저빔이 상기 제2 지그를 투과하여 상기 융착 대상물에 조사되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.
제9항에 있어서,
상기 제2 지그는, 상기 레이저빔을 투과시킬 수 있도록 상기 융착 부위와 대응하는 부분에 장착된 레이저 투과창을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 용착 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 지그를 상기 제2 지그에 근접되거나 상기 제2 지그로부터 이격되도록 왕복 이송 가능한 이송 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 융착 장치.