KR20240007596A

KR20240007596A - 용접 장치

Info

Publication number: KR20240007596A
Application number: KR1020230082154A
Authority: KR
Inventors: 이창제; 강민재; 오나희
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2024-01-16
Also published as: KR20240007602A; KR20240007603A

Abstract

용접 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는, 접촉되도록 배치된 복수의 재료를 용접하기 위한 용접 장치로서, 광을 편향시키도록 구성된 스캐너; 상기 스캐너를 향해 광을 출사하도록 구성된 용접 레이저; 상기 스캐너를 향해 광을 편향시키도록 구성된 갈보 모듈; 상기 갈보 모듈을 향해 광을 출사하도록 구성된 스캔 레이저; 그리고, 상기 스캐너 및 상기 갈보 모듈 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 복수의 재료의 경계를 스캔하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.

Description

용접 장치{WELDING MACHINE}

본 발명은 용접 장치에 관한 것이다.

용접 기술은, 다양한 산업 분야에서 널리 활용되고 있다. 배터리 분야를 예로 들면, 배터리 모듈의 케이스 사이의 용접, 또는 리드-버스바 사이 등에 용접 기술이 적용되고 있다.

용접은, 둘 이상의 부재 내지 부품들을 결합시키는 것으로, 결합 상태가 안정적으로 유지될 수 있도록, 일정 수준 이상의 용접 품질이 확보될 필요가 있다. 하지만, 기존 용접 방식에 의하면, 용접 품질이 안정적으로 확보되지 못하는 경우가 많다.

특히, 배터리 셀의 전극 리드와 버스바는 레이저 용접을 통해 결합될 수 있다. 그리고 배터리 모듈의 프레임과 엔드 플레이트 또는 배터리 모듈의 케이스는 레이저 용접을 통해 결합될 수 있다. 이 때, 용접 대상물이 용접 장치에 정확히 놓이지 않거나 정렬이 흐트러진 경우, 용접 작업선이 어긋날 수 있다. 따라서, 용접 전 용접 작업선을 적절히 보정 또는 업데이트하여 용접의 정확도를 높이는 것이 필요하다.

본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명의 일 목적은, 용접의 정확도를 높일 수 있는 용접 장치를 제공하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용접 진행 중 용접 품질을 실시간으로 검사할 수 있는 용접 장치를 제공하는 것일 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는, 접촉되도록 배치된 복수의 재료를 용접하기 위한 용접 장치로서, 광을 편향시키도록 구성된 스캐너; 상기 스캐너를 향해 광을 출사하도록 구성된 용접 레이저; 상기 스캐너를 향해 광을 편향시키도록 구성된 갈보 모듈; 상기 갈보 모듈을 향해 광을 출사하도록 구성된 스캔 레이저; 그리고, 상기 스캐너 및 상기 갈보 모듈 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 복수의 재료의 경계를 스캔하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 스캐너가 지향하는 초점과 상기 스캐너 사이의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 복수의 재료의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 용접 레이저와 상기 스캐너를 제어하여 키홀을 형성하고, 상기 스캔 레이저와 상기 갈보 모듈을 제어하여 상기 키홀 주변을 스캔하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 복수의 재료 중 적어도 어느 하나는 배터리 모듈의 프레임일 수 있다.

또한, 상기 복수의 재료는: 제1 재료; 그리고, 상기 제1 재료 위에 적층되고, 상기 제1 재료의 상면의 일부를 노출시키는 제2 재료;를 포함하고, 상기 용접 장치는, 상기 제2 재료를 상기 제1 재료에 밀착시키는 지그를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 재료는 버스바이고, 상기 제2 재료는 배터리 셀의 전극 리드일 수 있다.

또한, 상기 지그는, 상기 전극 리드를 가압하도록 구성되고, 상하 방향으로 관통하도록 홀이 형성되고, 상기 홀은, 상기 전극 리드의 적어도 일부와 상기 버스바의 적어도 일부를 노출시키도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 버스바와 상기 전극 리드의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 지그는: 상기 전극 리드를 가압하는 제1 파트; 그리고, 상기 제1 파트와 대향하는 제2 파트;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 제1 파트와 상기 제2 파트를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정할 수 있다.

본 발명에 따른 배터리 셀은 본 발명의 용접 장치를 통해 용접 결합된다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈은 본 발명의 용접 장치를 통해 용접 결합된다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 셀 제조 장치는 본 발명에 따른 용접 장치를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈 제조 장치는 본 발명에 따른 용접 장치를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 용접 방법은 본 발명에 따른 용접 장치를 이용한다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 용접 정확도를 높일 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 용접 대상물의 정렬이 틀어지더라도 용접 작업선을 적절히 보정 또는 업데이트하여 용접 정확도를 높일 수 있다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 용접 불량을 신속하고 정확하게 감지할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 광학 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 일 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 배터리 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 다른 배터리 모듈의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 배터리 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 배터리 모듈을 스캔하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 배터리 모듈을 용접하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접부를 검사하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 버스바와 전극 리드를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 정렬되는 버스바와 전극 리드를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바와 전극 리드를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바와 전극 리드를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바와 전극 리드를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 광학 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 접촉되도록 배치된 복수의 재료(60)를 용접하기 위한 용접 장치이다. 그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 스캐너(500), 용접 레이저(600), 갈보 모듈(300), 스캔 레이저(100), 프로세서(400)를 포함할 수 있다.

복수의 재료(60)는 맞대기 용접, 모서리 용접, 변두리 용접 또는 겹치기 용접 등을 위해 접촉하도록 배치될 수 있다. 접촉의 의미는 용접을 위한 복수의 재료(60)의 위치관계를 의미하며 용접 이음의 종류를 한정하지 않는다.

스캐너(500)는 광을 편향시키도록 구성될 수 있다. 스캐너(500)는 내부에 스캔 미러(510)를 포함할 수 있다. 스캔 미러(510)는 스캐너(500)로 입사되는 광을 편향시킬 수 있다. 또한, 스캔 미러(510)는 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 스캔 미러(510)는 여러 방향으로 광을 편향시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

용접 레이저(600)는 광(l2)을 출력할 수 있다. 용접 레이저(600)는 스캐너(500)를 향해 광(l2)을 출사할 수 있다. 용접 레이저(600)가 출사하는 광(l2)은 복수의 재료(60)를 용접시킬 수 있을 만큼 높은 강도를 가질 수 있다.

갈보 모듈(300)은 광을 편향시키도록 구성될 수 있다. 갈보 모듈(300)은 내부에 갈보 미러(310)를 포함할 수 있다. 갈보 미러(310)는 갈보 모듈(300)로 입사되는 광을 편향시킬 수 있다. 또한, 갈보 미러(310)는 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 갈보 미러(310)는 여러 방향으로 광을 편향시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고 갈보 모듈(300)은 입사된 광을 스캐너(500)를 향해 편향시키도록 구성될 수 있다. 또한, 갈보 모듈(300)은 스캐너(500)의 일 측에 체결, 결합, 고정 또는 조립되도록 구성될 수 있다.

스캔 레이저(100)는 광(l1)을 출력할 수 있다. 스캔 레이저(100)는 갈보 모듈(300)을 향해 광(l1)을 출사할 수 있다. 스캔 레이저(100)가 출사하는 광(l1)은 용접 레이저(600)가 출사하는 광(l2)에 비해 약한 강도를 가질 수 있다. 또한, 스캔 레이저(100)는 용접 레이저(600)와 다른 파장의 광(11)을 출력할 수 있다. 예를 들어, 스캔 레이저(100)는 가시광선을 출력할 수 있다. 스캔 레이저(100)는 복수의 재료(60)의 형상, 위치, 표면 또는 경계 등을 스캔하기 위한 광(l1)을 출력할 수 있다. 또한, 스캔 레이저(100)는 용접 레이저(600)가 출사하는 광(l2)의 초점 주변을 스캔하도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 제1 제어 컴퓨터(410)와 제2 제어 컴퓨터(410)를 포함하도록 구성될 수 있다. 제1 제어 컴퓨터(410)는 스캐너(500), 용접 레이저(600), 스캔 레이저(100) 또는 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나 이상과 물리적, 전기적 또는 광학적으로 연결될 수 있다. 제1 제어 컴퓨터(410)는 스캐너(500), 용접 레이저(600), 스캔 레이저(100) 또는 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 모니터링 또는 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 제어 컴퓨터(410)는 제1 제어 컴퓨터(410)와 물리적, 전기적 또는 광학적으로 연결될 수 있다. 제2 제어 컴퓨터(410)는 제1 제어 컴퓨터(410)를 모니터링 또는 제어할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 제2 제어 컴퓨터(410)는 사용자로부터 명령을 입력받을 수 있는 인터페이스부를 구비할 수 있다. 프로세서(400)는 제1 제어 컴퓨터(410)와 제2 제어 컴퓨터(410)를 통칭하는 의미로 사용될 수 있다.

프로세서(400)는 스캐너(500) 및 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 복수의 재료(60)의 경계를 스캔하도록 구성될 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 용접 레이저(600)의 출력은 off 시킬 수 있고, 스캔 레이저(100)의 출력은 on 시킬 수 있다. 프로세서(400)는 복수의 재료(60)를 용접하기 전, 복수의 재료(60)의 경계를 스캔할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 전 용접 작업선을 스캔, 탐지, 감지 또는 인식할 수 있다. 프로세서(400)는 복수의 재료(60)의 경계를 스캔함으로써, 보다 정교한 용접 작업을 수행할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 광학 모듈(200) 또는 집광 모듈(700)을 더 포함하도록 구성될 수 있다.

스캔 레이저(100)는 광학 모듈(200)을 향해 광(l1)을 출사하도록 구성될 수 있다. 광학 모듈(200)은 입사되는 광의 적어도 일부를 갈보 모듈(300)을 향해 출력, 편향 또는 통과시킬 수 있다. 광학 모듈(200)은 빔 스플리터(210), 레퍼런스 미러(220) 및 검출기(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다. 빔 스플리터(210)는 광학 모듈(200)을 입사되는 광의 적어도 일부를 갈보 미러(310)를 향해 출력, 편향 또는 통과시킬 수 있다. 또한, 빔 스플리터(210)는 광학 모듈(200)을 입사되는 광의 적어도 일부를 레퍼런스 미러(220)를 향해 출력, 편향 또는 통과시킬 수 있다. 레퍼런스 미러(220)는 입사된 광을 검출기를 향해 반사시키도록 구성될 수 있다. 프로세서(400)는 광학 모듈(200)을 통해 광 간섭 단층 영상(OCT, Optical Coherence Tomography)을 획득하도록 구성될 수 있다.

집광 모듈(700)은 스캐너(500)의 일 측에 체결, 결합, 고정 또는 조립되도록 구성될 수 있다. 집광 모듈(700)은 제1 집광 렌즈(710) 및 제2 집광 렌즈(720)를 포함하도록 구성될 수 있다. 집광 모듈(700)은 스캐너(500)가 편향시킨 광을 복수의 재료를 향해 포커싱하도록 구성될 수 있다. 용접 레이저(600)에서 출력된 광(l2) 및 스캔 레이저(100)에서 출력된 광(l1)은 집광 모듈(700)을 통해 복수의 재료(60)에 포커싱 될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 일 배터리 모듈(50)의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 4는 도 3의 배터리 모듈(50)을 나타낸 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 일 배터리 모듈(50)은 프레임(51), 엔드 플레이트(52) 및 복수의 셀(53)을 포함하도록 구성될 수 있다.

프레임(51)은 세로 방향, 전후 방향 또는 Y축 방향으로 개방된 직육면체 형상일 수 있다. 그리고 프레임(51)은 내부에 공간을 제공할 수 있다. 프레임(51)은 금속 재질로 구성될 수 있다.

엔드 플레이트(52)는 프레임(51)에 전방 측과 후방 측에 각각 체결, 결합 또는 고정될 수 있다. 엔드 플레이트(52)와 프레임(51)은 용접 결합을 통해 결합될 수 있다. 엔드 플레이트(52)의 둘레 또는 프레임(51)의 전방 측의 둘레 또는 프레임(51)의 후방 측의 둘레를 따라 용접라인(wb) 또는 용접부(wb)가 형성될 수 있다.

복수의 배터리 셀(53)은 프레임(51)의 내부 공간에 수용될 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 파우치 형상을 가지는 이차 전지일 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 프레임(51)의 내부에서 적층되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 배터리 모듈(50)의 용접라인(wb) 또는 용접부(wb)를 형성하도록 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 다른 배터리 모듈(50)의 일부 구성을 분리하여 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5의 배터리 모듈(50)을 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 일 배터리 모듈(50)은 U-프레임(54), 탑 프레임(55) 및 복수의 셀(53)을 포함하도록 구성될 수 있다.

U-프레임(54)은 U자 형상을 가질 수 있다. U-프레임(54)은 세로 방향, 전후 방향 또는 Y축 방향으로 개방될 수 있다. 또한, U-프레임(54) 상방 또는 +Z축 방향으로 개방될 수 있다. 그리고 U-프레임(54)은 내부에 공간을 제공할 수 있다. U-프레임(54)은 금속 재질로 구성될 수 있다.

탑 프레임(55)은 U-프레임(54)에 체결, 결합 또는 고정될 수 있다. 탑 프레임(55)와 U-프레임(54)은 용접 결합을 통해 결합될 수 있다. 탑 프레임(55)과 U-프레임(54)은 각각 공간을 구비할 수 있다. 그리고 탑 프레임(55)과 U-프레임(54)이 체결, 결합 또는 고정됨으로써, 직육면체 형상을 형성할 수 있다. U-프레임(54)의 엣지를 따라 또는 탑 프레임(55)의 엣지를 따라 용접라인(wb) 또는 용접부(wb)가 형성될 수 있다.

복수의 배터리 셀(53)은 U-프레임(54)과 탑 프레임(55)이 형성하는 내부 공간에 수용될 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 이차 전지를 의미할 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 파우치 형상을 가지는 이차 전지일 수 있다. 복수의 배터리 셀(53)은 U-프레임(54)과 탑 프레임(55)이 형성하는 내부 공간에서 적층되도록 구성될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 배터리 모듈을 스캔하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 스캐너(500)가 지향하는 초점(wf)과 스캐너(500) 사이의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 용접 장치는 제1 재료(10)와 제2 재료(20)를 용접하도록 구성될 수 있다. 제1 재료(10)와 제2 재료(20)는 금속 재질로 구성될 수 있다. 그리고 제1 재료(10)와 제2 재료(20)는 용접을 위해 접촉될 수 있다. 예를 들어, 제1 재료(10)와 제2 재료(20)는 배터리 모듈(50)의 프레임(51), U-프레임(54), 탑 프레임(55) 또는 엔드 플레이트(52) 일 수 있다.

프로세서(400)는 스캔 레이저(100)를 on 시키고 용접 레이저(600)를 off 시킨 상태에서 스캐너(500)와 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 제1 재료(10)와 제2 재료(20)를 스캔할 수 있다. 이 때, 스캔 궤적(st)은 제1 재료(10)와 제2 재료(20)의 경계를 중심으로 Y축 방향으로 진동하며 +X축 방향으로 진행되도록 형성될 수 있다. 프로세서(400)는 스캐너(500)의 초점(wf)과 스캐너(500) 사이의 거리를 측정함으로써, 제1 재료(10)와 제2 재료(20)의 경계를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다. 또는, 프로세서(400)는 제1 재료(10)와 제2 재료(20) 사이에 형성되는 갭(gap)을 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 전 용접 작업선을 스캔, 탐지, 감지 또는 인식할 수 있다. 프로세서(400)는 복수의 재료(10, 20)의 경계 또는 갭을 스캔함으로써, 보다 정교한 용접 작업을 수행할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는, 복수의 재료(10, 20)의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선(iwb)을 보정하도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 기 설정, 저장, 세팅된 용접 작업선(iwb) 정보를 포함하도록 구성될 수 있다. 이 때, 용접 작업선(iwb) 정보는 X-Y 평면의 좌표정보일 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 복수의 재료(10, 20)의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정, 저장, 세팅된 용접 작업선(iwb)을 보정 또는 업데이트 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iwb)을 제1 재료(10)와 제2 재료(20)의 갭 또는 경계의 중심선(gc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 그리고 프로세서(400)는 보정 또는 업데이트 된 용접 작업선(gc)을 따라 용접 작업을 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 작업선(iwb)을 보정 또는 업데이트함으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있고 용접 불량을 감소시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 배터리 모듈(50)을 용접하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 용접 레이저(600)와 스캐너(500)를 제어하여 키홀(k)을 형성하고, 스캔 레이저(100)와 갈보 모듈(300)을 제어하여 키홀(k) 주변을 스캔하도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 용접 레이저(600)를 on 시키고 스캐너(500)를 제어하여 제1 재료(10)와 제2 재료(20)를 용접시킬 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 보정 또는 업데이트 된 용접 작업선(gc)을 따라 용접이 진행되도록 용접 레이저(600)와 스캐너(500)를 제어할 수 있다. 프로세서(400)는 제1 재료(10)와 제2 재료(20)의 갭 또는 경계에 용접 스팟, 조인트, 용접부 또는 키홀(k)을 형성할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 작업선(iwb)을 보정 또는 업데이트하여 용접을 수행함으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있고 용접 불량을 감소시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접부를 검사하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 용접을 진행함과 동시에 용접 품질검사를 수행하도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 용접이 진행되는 중, 스캔 레이저(100)를 on 시키고, 용접 스팟, 조인트, 용접부 또는 키홀(k)을 중심으로 Y축 방향으로 진동하며 스캔을 진행할 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 갈보 모듈(300)을 제어하여 스캔 레이저(100)로부터 출사된 광(l1)을 편향시킬 수 있다. 프로세서(400)는 스캔 레이저(100) 및 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 용접 스팟, 조인트, 용접부 또는 키홀(k)의 용입 깊이를 감지 또는 측정하도록 구성될 수 있다. 용접 품질 검사는 용접의 진행방향을 따라 진행될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접을 진행함과 동시에 용접 품질검사를 수행함으로써, 용접 불량을 빠르게 감지할 수 있다. 이로 인해, 용접 불량을 신속하게 보완하거나 용접 장치의 세팅을 신속하게 보완할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 용접되는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 나타낸 도면이다. 도 11을 참조하면, 버스바(30)는 하나 이상의 전극 리드(40)와 물리적, 전기적으로 결합 또는 연결될 수 있다. 버스바(30)는 배터리 모듈(50)에 포함되는 구성일 수 있다. 그리고 전극 리드(40)는 배터리 셀(53)에 포함되는 구성일 수 있다. 버스바(30)와 전극 리드(40)는 용접으로 결합될 수 있다. 전극 리드(40)는 버스바(30)의 홀(31)을 통과한 뒤 벤딩되어 버스바(30)와 결합 또는 연결될 수 있다. 버스바(30)와 전극 리드(40)는 복수의 용접 스팟(w), 조인트(w) 또는 용접부(w)를 통해 결합 또는 연결될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 하나 이상의 전극 리드(40)를 버스바(30)에 용접 시키도록 구성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 정렬되는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 나타낸 도면이다. 도 12의 (a)는 지그(800)가 전극 리드(40)를 버스바(30)에 밀착시키는 것을 나타낸 도면이다. 도 12의 (b)는 지그(800)가 전극 리드(40)를 버스바(30)에 밀착시키는 것을 위에서 내려다본 도면이다. 도 1 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치는 지그(800)를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 지그(800)는 마스킹 지그(800)를 의미할 수 있다. 이 때, 본 발명의 용접 장치에 의해 용접되는 복수의 재료는 제1 재료 그리고 제1 재료 위에 적층되고, 제1 재료의 상면의 일부를 노출시키는 제2 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 재료는 버스바(30), 제2 재료는 전극 리드(40)일 수 있다. 그리고 지그(800)는 제2 재료(40)를 제1 재료(30)에 밀착 시킬 수 있다. 예를 들어, 지그(800)는 전극 리드(40)를 버스바(30)에 밀착 시킬 수 있다. 이 때, 전극 리드(40)는 벤딩되어 버스바(30)에 밀착될 수 있다. 프로세서(400)는 지그(800)의 움직임을 제어하도록 구성될 수 있다. 그리고 프로세서(400)는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 연결 또는 결합시키는 용접부(w), 용접 스팟(w) 또는 조인트(w)를 형성할 수 있다.

이 때, 제1 재료(30)와 제2 재료(40)의 경계는 제1 재료(30)에 중첩 또는 적층되는 제2 재료(40)의 둘레 또는 엣지를 의미하는 것일 수 있다. 예를 들어, 버스바(30)와 전극 리드(40)의 경계는 전극 리드(40) 중 버스바(30)에 중첩 또는 적층되는 부분의 둘레 또는 엣지일 수 있다. 프로세서(400)는 전극 리드(40) 중 버스바(30)에 중첩 또는 적층되는 부분의 둘레 또는 엣지를 스캔할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 전 용접 작업선을 스캔, 탐지, 감지 또는 인식할 수 있다. 프로세서(400)는 버스바(30)와 전극 리드(40)의 경계를 스캔함으로써, 보다 정교한 용접 작업을 수행할 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 나타낸 도면이다. 도 1, 도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 지그(800)는 전극 리드(400)를 가압하도록 구성되고, 상하 방향으로 관통하도록 홀(801)이 형성되도록 구성될 수 있다. 그리고 홀(801)은 전극 리드의 적어도 일부를 노출시키도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 스캔 레이저(100)를 on 시키고 용접 레이저(600)를 off 시킨 상태에서 스캐너(500)와 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 지그(800)를 중심으로 스캔할 수 있다. 이 때, 스캔 궤적(st)은 지그(800)의 길이 방향, 또는 지그(800)의 길이 방향에 대한 대칭선 또는 Y축에 평행한 축을 중심으로 X축 방향으로 진동하며 -Y축 방향으로 진행되도록 형성될 수 있다. 프로세서(400)는 스캐너(500)의 초점과 스캐너(500) 사이의 거리를 측정함으로써, 지그(800)의 둘레, 위치를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 전 지그(800)를 스캔, 탐지, 감지 또는 인식함으로써, 보다 정교한 용접 작업을 수행할 수 있다.

도 1 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 지그(800)는 전극 리드(40)를 가압하는 제1 파트(810) 그리고, 제1 파트(810)와 대향하는 제2 파트(820)를 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 지그(800)는 제1 파트(810)와 제2 파트(820)를 연결하는 제3 파트(830), 제1 파트(810)와 제2 파트(820)를 연결하고 제3 파트(830)와 대향하는 제4 파트(840)를 더 포함할 수 있다. 제1 파트(810) 내지 제4 파트(840)는 홀(801)을 형성하도록 구성될 수 있다. 또한, 제1 파트(810) 내지 제4 파트(840)는 사각형상을 형성할 수 있다. 그리고 제1 파트(810) 내지 제4 파트(840)는 전극 리드(40) 또는 버스바(30) 중 적어도 어느 하나를 가압하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 지그(800)는 안정적으로 전극 리드(40)를 가압하면서도, 용접 작업에 의해 발생되는 비산물이 튀거나 퍼지는 것을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 제1 파트(810)와 제2 파트(820)를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하도록 구성될 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 기 설정된 용접 작업선을 제1 파트(810)와 제2 파트(820)의 사이의 중심선으로 보정하도록 구성될 수 있다.

또한, 프로세서(400)는 제3 파트(830)와 제4 파트(840)를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하도록 구성될 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 기 설정된 용접 작업선을 제3 파트(830)와 제4 파트(840)의 사이의 중심선을 기준으로 보정하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 지그(800)의 제1 파트(810) 내지 제4 파트(840)를 기준으로 용접 작업선을 보정 또는 업데이트 할 수 있다. 제1 파트(810) 내지 제4 파트(840)가 사각형상을 형성하고 있으므로, 제1 파트(810)와 제2 파트(820) 사이의 중심선 또는 제3 파트(830)와 제4 파트(840) 사이의 중심선은 보정 또는 업데이트의 정확성을 향상시킬 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 지그(800)를 스캔, 탐지, 감지 또는 인식함으로써, 기 설정, 저장, 세팅 된 용접 작업선(iw)을 보정 또는 업데이트 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 지그(800)의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 또는, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 제1 파트(810)와 제2 파트(820) 사이의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 그리고 프로세서(400)는 보정 또는 업데이트 된 용접 작업선(jc)을 따라 용접 스팟(w), 조인트(w) 또는 용접부(w)를 형성하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 이러한 구성에 의하면, 프로세서(400)는 용접 작업선(iw)을 보정 또는 업데이트함으로써, 용접 품질을 향상시킬 수 있고 용접 불량을 감소시킬 수 있다.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 지그(800)는 전극 리드(40)를 가압하도록 구성되고, 상하 방향으로 관통하도록 홀(801)이 형성되도록 구성될 수 있다. 그리고 홀(801)은 전극 리드(40)의 적어도 일부와 버스바(30)의 적어도 일부를 노출시키도록 구성될 수 있다.

프로세서(400)는 스캔 레이저(100)를 on 시키고 용접 레이저(600)를 off 시킨 상태에서 스캐너(500)와 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 지그(800)를 중심으로 스캔할 수 있다. 이 때, 스캔 궤적(st)은 지그(800)의 길이 방향, 또는 지그(800)의 길이 방향에 대한 대칭선 또는 Y축에 평행한 축을 중심으로 X축 방향으로 진동하며 -Y축 방향으로 진행되도록 형성될 수 있다. 프로세서(400)는 스캐너(500)의 초점과 스캐너 사이의 거리를 측정함으로써, 지그(800)의 둘레, 위치를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 전극 리드(40)와 버스바(30) 사이의 경계 또는, 지그(800)를 통해 노출되는 전극 리드(40)의 엣지 또는 둘레를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다.

도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 16을 참조하면, 용접 장치의 프로세서(400)는 지그(800)를 스캔, 탐지, 감지 또는 인식함으로써, 기 설정, 저장, 세팅 된 용접 작업선(iw)을 보정 또는 업데이트 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 Y축 방향에 대한 지그(800)의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 또는, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 제1 파트(810)와 제2 파트(820) 사이의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 그리고 프로세서(400)는 보정 또는 업데이트 된 용접 작업선(jc)을 따라 용접 스팟(w), 조인트(w) 또는 용접부(w)를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 용접 작업선(iw)의 보정 또는 업데이트를 X축 방향에 대해 수행될 수 있다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 용접 장치에 의해 스캔되는 버스바(30)와 전극 리드(40)를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 스캔 레이저(100)를 on 시키고 용접 레이저(600)를 off 시킨 상태에서 스캐너(400)와 갈보 모듈(300) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 지그(800)를 중심으로 스캔할 수 있다. 이 때, 스캔 궤적(st)은 지그(800)의 길이 방향, 또는 지그(800)의 길이 방향에 대해 수직한 대칭선 또는 X축에 평행한 축을 중심으로 Y축 방향으로 진동하며 +X축 방향으로 진행되도록 형성될 수 있다. 프로세서(400)는 스캐너(500)의 초점과 스캐너(500) 사이의 거리를 측정함으로써, 지그(800)의 둘레, 위치를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 전극 리드(40)와 버스바(30) 사이의 경계 또는, 지그(800)를 통해 노출되는 전극 리드(40)의 엣지 또는 둘레를 감지, 인식 또는 탐색할 수 있다.

도 18은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 용접 장치가 용접선을 보정하는 예를 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 용접 장치의 프로세서(400)는 버스바(30)와 전극 리드(40)의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선(iw)을 보정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 X축 방향에 대한 지그(800)의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 또는, 프로세서(400)는 기존의 용접 작업선(iw)을 제3 파트(830)와 제4 파트(840) 사이의 중심선(jc) 또는 대칭선(jc)을 중심으로 보정 또는 업데이트할 수 있다. 그리고 프로세서(400)는 보정 또는 업데이트 된 용접 작업선(jc)을 따라 용접 스팟(w), 조인트(w) 또는 용접부(w)를 형성하도록 구성될 수 있다. 이 때, 프로세서(400)는 용접 작업선(iw)의 보정 또는 업데이트를 Y축 방향에 대해 수행될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀은, 본 발명에 따른 용접 장치에 의해 형성된 용접 스팟, 용접 조인트 또는 용접부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈은, 본 발명에 따른 용접 장치에 의해 형성된 용접 스팟, 용접 조인트 또는 용접부를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 셀 제조 장치는, 본 발명에 따른 용접 장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 배터리 모듈 제조 장치는, 본 발명에 따른 용접 장치를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 용접 방법은, 본 발명에 따른 용접 장치를 이용한다.

한편, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 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.

100: 스캔 레이저
200: 광학 모듈
210: 빔 스플리터
220: 레퍼런스 미러
300: 갈보 모듈
310: 갈보 미러
400: 프로세서
410: 제1 제어 컴퓨터
420: 제2 제어 컴퓨터
500: 스캐너
510: 스캔 미러
600: 용접 레이저
700: 집광 모듈
710: 제1 집광 렌즈
720: 제2 집광 렌즈
800: 지그
810: 제1 파트
820: 제2 파트
830: 제3 파트
840: 제4 파트
10: 제1 재료
20: 제2 재료
30: 버스바
31: 홀
40: 전극 리드
50: 배터리 모듈
51: 프레임
52: 엔드 플레이트
53: 배터리 셀
54: U-프레임
55: 탑 프레임
60: 재료

Claims

접촉되도록 배치된 복수의 재료를 용접하기 위한 용접 장치에 있어서,
광을 편향시키도록 구성된 스캐너;
상기 스캐너를 향해 광을 출사하도록 구성된 용접 레이저;
상기 스캐너를 향해 광을 편향시키도록 구성된 갈보 모듈;
상기 갈보 모듈을 향해 광을 출사하도록 구성된 스캔 레이저; 그리고,
상기 스캐너 및 상기 갈보 모듈 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 복수의 재료의 경계를 스캔하도록 구성된 프로세서를 포함하는 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 스캐너가 지향하는 초점과 상기 스캐너 사이의 거리를 측정하도록 구성된 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 복수의 재료의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하는 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 용접 레이저와 상기 스캐너를 제어하여 키홀을 형성하고, 상기 스캔 레이저와 상기 갈보 모듈을 제어하여 상기 키홀 주변을 스캔하도록 구성된 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 재료 중 적어도 어느 하나는 배터리 모듈의 프레임인 용접 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 재료는:
제1 재료; 그리고,
상기 제1 재료 위에 적층되고, 상기 제1 재료의 상면의 일부를 노출시키는 제2 재료;를 포함하고,
상기 용접 장치는,
상기 제2 재료를 상기 제1 재료에 밀착시키는 지그를 더 포함하는 용접 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1 재료는 버스바이고,
상기 제2 재료는 배터리 셀의 전극 리드인 용접 장치.
제7 항에 있어서,
상기 지그는,
상기 전극 리드를 가압하도록 구성되고, 상하 방향으로 관통하도록 홀이 형성되고,
상기 홀은,
상기 전극 리드의 적어도 일부와 상기 버스바의 적어도 일부를 노출시키도록 구성된 용접 장치.
제8 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 버스바와 상기 전극 리드의 경계를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하는 용접 장치.
제7 항에 있어서,
상기 지그는:
상기 전극 리드를 가압하는 제1 파트; 그리고,
상기 제1 파트와 대향하는 제2 파트;를 포함하는 용접 장치.
제10 항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 제1 파트와 상기 제2 파트를 스캔하여 얻은 좌표정보에 기초하여 기 설정된 용접 작업선을 보정하는 용접 장치.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 용접 장치를 통해 용접 결합된 배터리 셀.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 용접 장치를 통해 용접 결합된 배터리 모듈.
제1 항 내지 제4 항 및 제6 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 용접 장치를 포함하는 배터리 셀 제조 장치.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 용접 장치를 포함하는 배터리 모듈 제조 장치.
제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 용접 장치를 이용하는 용접 방법.