WO2021006534A1 - 흄 제거 기능이 구비된 용접장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 용접대상물의 용접 시 발생하는 흄(Fume)을 신속하게 효율적으로 제거할 수 있도록 한 흄 제거 기능이 구비된 용접장치에 관한 것이다.

Description

흄 제거 기능이 구비된 용접장치
본 발명은 흄 제거 기능이 구비된 용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저를 이용한 용접대상물의 용접 시 발생하는 흄(Fume)을 효율적으로 제거할 수 있는 흄 제거 기능이 구비된 용접장치에 관한 것이다.
일반적으로, 배터리(Battery)의 제조 과정 시 레이저 용접장치를 이용하여 용접대상물의 용접 부위, 일례로 배터리 끝단에 구비된 탭(Tab) 부위를 용접하는 공정을 거치게 된다.
이 경우 상기 레이저 용접장치에는 레이저 용접 시 발생하는 연기나 김, 증기 등의 흄(Fume)을 제거할 수 있도록 별도의 흄 제거장치(Suction)가 대한민국 공개특허 제10-2010-0103130호(공개일: 2010.09.27.) 등으로 선 출원된 바 있다.
구체적으로, 종래의 흄 제거장치는 용접장치의 적어도 상부 전체를 덮을 수 있도록 설치되는 후드(Hood) 형태로 구성되며, 상기 후드를 통해 용접 시 진공을 이용하여 발생하는 흄을 흡입 및 외부로 배출시키게 된다.
그러나 상기 후드의 석션노즐 부근에는 흄을 빨아들이기 위한 진공 압력, 즉 유속이 빠르게 형성될 수 있으나, 상기 석션노즐과 소정거리 떨어지게 위치한 용접부 근처에서는 후드 구조상 느린 유속의 기류가 형성될 수밖에 없다.
이와 같은 종래의 흄 제거장치는 집진효율이 낮아 용접부에서 발생하는 흄을 신속하면서 효율적으로 제거하는 것이 어려우며, 이에 따라 발생한 용접 흄이 용접부 주변으로 확산되면서 제품 및 주변이 오염될 수 있는 우려가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 레이저를 이용한 용접대상물의 용접 시 발생하는 흄(Fume)을 신속하면서 효율적으로 제거할 수 있도록 한 흄 제거 기능이 구비된 용접장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치는, 용접대상물이 놓일 수 있도록 스테이지가 마련되는 본체부; 상기 스테이지에 놓인 용접대상물의 정확한 용접부위를 인식할 수 있도록 상기 용접대상물을 향해 빛을 비춰주는 조명부; 상기 본체부에 구비되어 상기 스테이지에 놓인 용접대상물을 용접해주는 용접부; 및 상기 용접대상물의 용접 시 발생하는 흄을 흡입 배출시킬 수 있도록 상기 용접부위의 적어도 양측에 석션노즐이 설치되는 흄 제거부;를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 스테이지는, 복수의 용접대상물을 일방향으로 이동시켜가며 순차적으로 용접할 수 있도록 동력을 전달받아 일측으로 회전되는 컨베이어벨트;로 구성될 수 있다.
또한 상기 조명부는, 상기 용접대상물의 적어도 양측에 한 쌍이 대향되게 설치될 수 있다.
또한 상기 조명부와 석션노즐은, 상기 컨베이어벨트를 통한 용접대상물의 이동 시 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 액추에이터에 의해 일체로 승, 하강 가능하게 설치될 수 있다.
또한 상기 석션노즐은, 상기 용접대상물을 향해 조사되는 상기 조명부를 가려 조사량이 감소하는 것을 방지할 수 있도록 상기 조명부의 상측에 설치될 수 있다.
또한 상기 흄 제거부는, 상기 용접대상물의 상측에 설치되는 후드;를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 후드의 흡입구에는, 상기 후드의 내부 양측에 기류를 발생시킬 수 있도록 차단판;이 구비된 것을 더 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 용접대상물의 용접부위 양측에 석션노즐을 설치해줌으로써 용접 시 발생하는 용접 흄을 신속하면서 효율적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 요부사시도,
도 3은 도 2의 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 작동상태를 보여주는 정단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 성능을 보여주는 도면 대용 시뮬레이션 자료,
도 7은 본 발명에 따른 후드의 내부 양측에 기류를 발생시킬 수 있도록 차단판이 구비된 실시예를 보여주는 측단면도이다.
※ 부호의 설명 ※
100 : 용접장치 110 : 본체부
111 : 스테이지 120 : 조명부
130 : 용접부 131 : 홀
133 : 레이저 140 : 흄 제거부
141 : 석션노즐 143 : 후드
145 : 흡입구 145a : 제1집진통로
145b : 제2집진통로 147 : 차단판
M : 용접대상물 M1 : 용접부위
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치의 요부사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치(100)는, 본체부(110), 조명부(120), 용접부(130), 흄 제거부(140)를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본체부(110)는 흄 제거 기능이 구비된 용접장치(100)의 주된 프레임을 구성하는 것으로, 이러한 본체부(110) 상에는 용접대상물(M)이 놓일 수 있도록 스테이지(111)가 마련될 수 있다.
구체적으로, 상기 스테이지(111)는 고정식으로 구성될 수 있으나, 본 발명에서는 복수의 용접대상물(M)을 일방향(도 1의 화살표 방향)으로 이동시켜가며 순차적으로 용접할 수 있도록 모터(미도시)의 동력을 전달받아 일측으로 회전되는 컨베이어벨트로 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에서는 상기 스테이지(111)가 컨베이어벨트로 구성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하기로 한다. 물론 이에 한정되는 것은 아니다.
조명부(120)는 스테이지(111) 상에 놓인 용접대상물(M)의 정확한 용접부위(M1), 예컨대 용접대상물(M)의 끝단에 구비된 탭(Tab)의 위치 인식률을 개선할 수 있도록 상기 용접대상물(M)을 향해 빛을 비춰줄 수 있다.
구체적으로, 상기 조명부(120)는 용접대상물(M)의 길이방향을 중심으로 적어도 양측에 한 쌍이 대향되게 이격 설치될 수 있다.
아울러 상기 조명부(120)는 컨베이어벨트를 통한 용접대상물(M)의 이동 시 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 액추에이터(미도시)를 매개로 승, 하강 가능하게 설치될 수 있다.
이 경우 본 발명에서는 용접대상물(M)의 이동 시 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 조명부(120)가 승, 하강 가능하게 설치된 경우의 일례를 들어 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 조명부(120)와 후술할 용접부(130)가 일체로 결합되어 동시에 승, 하강 가능하게 설치된 경우로 변경 적용될 수 있음은 물론이다.
즉 상기와 같은 구성의 조명부(120)는 용접대상물(M)이 스테이지(111) 상에서 일방향으로 이동할 경우에는 상측으로 상승 대피하여 용접대상물(M)과의 간섭을 방지해주고, 용접대상물(M)이 용접을 위해 소정 위치에 멈춰선 이후에 상기 조명부(120)가 하강 작동하여 용접 시 용접부위(M1)를 향해 빛을 비춰줄 수 있게 된다.
용접부(130)는 본체부(110)의 상부에 구비되며, 상하로 관통된 홀(131)을 통해 레이저(133)를 조사하여 스테이지(111)에 놓인 용접대상물(M)을 용접해줄 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 용접부(130)는 용접대상물(M)의 용접부위(M1), 예컨대 용접대상물(M)인 배터리의 길이방향을 따라 일단에 구비된 탭(Tab)(이하, 용접부위(M1)라 함)을 레이저(133)를 이용하여 용접해줄 수 있다. 이러한 레이저를 이용한 용접기는 공지된 기술임에 따라, 이에 대한 상세한 작동원리 설명은 생략하기로 한다.
이 경우 상기 용접부(130)는 조명부(120)를 통해 용접대상물(M)을 밝게 비춰주는 경우 용접부위(M1)의 정확한 위치를 인식해줄 수 있도록 감지부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 감지부는 감지센서가 구비될 수 있다. 이와 같이 상기 감지부를 이용한 용접부위(M1)의 정확한 위치를 인식해주는 기술은 공지된 기술을 이용할 수 있음에 따라, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
흄 제거부(140)는 용접대상물(M)의 용접 시 발생하는 용접 흄을 신속하게 흡입 배출시킬 수 있도록 한 것으로, 이러한 흄 제거부(140)는 용접대상물(M)의 적어도 양측에 근접하게 설치될 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 흄 제거부(140)는 용접대상물(M)의 적어도 양측에 대향되게 이격 설치되는 석션노즐(141)이 구비될 수 있다.
아울러 상기 용접대상물(M)의 상측에는 석션노즐(141)을 통해 흡입 제거되지 않고 기류를 따라 상측으로 이동하는 나머지 흄을 제거해줄 수 있도록 후드(143)가 설치될 수 있다.
이 경우 상기 석션노즐(141)은 조명부(120)를 관통하는 방식으로 일체로 설치되되, 상기 석션노즐(141)이 용접대상물(M)을 향해 조사되는 조명부(120)를 가려 조사량이 감소하는 것을 방지할 수 있도록 상기 석션노즐(141)은 조명부(120)의 상측에 설치될 수 있다.
즉 상기 용접대상물(M)의 용접 시 발생하는 흄은 보통 상측으로 이동하게 된다. 따라서 석션노즐(141)은 용접 시 발생하는 흄을 효율적으로 흡입할 수 있도록 상기 조명부(120)의 상측에 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 석션노즐(141)은 상기 후드(143)와 연결될 수 있다. 따라서 상기 석션노즐(141)을 통해 흡입한 흄을 상측으로 유도한 후 상기 후드(143)를 통해 외부 덕트(미도시)로 배출시킬 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 흄 제거 기능이 구비된 용접장치(100)는, 레이저를 이용한 용접대상물(M)의 용접 시 발생하게 되는 용접 흄을 신속하게 효율적으로 제거할 수 있다.
구체적으로, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 종래의 용접장치는 용접부위(M1)에서의 유속이 느리며, 이에 따라 용접 시 발생한 흄의 배출이 원활하지 않은 것을 알 수 있다.
이에 반해, 본 발명은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 용접부위(M1)의 양측에 석션노즐(141)이 구비되어 상기 용접부위(M1)에서 유속이 빨라지도록 할 수 있으며, 이에 따라 용접 시 용접부위(M1)에서 발생한 흄을 곧바로 흡입 배출하는 방식으로 제거해줄 수 있다.
아울러 도 6의 (a)에서와 같이, 종래의 용접장치는 용접 시 발생하는 흄을 흡입해주는 기류의 영향이 작아 용접부위(M1) 근처에서 정체 및 축적되고, 이에 따라 용접부위(M1)인 탭(Tab)이 오염될 수 있는 우려가 있다.
이에 반해, 본 발명은 도 6의 (b)에서와 같이, 용접 시 발생한 흄이 주변으로 확산되지 않고 양측에 설치된 석션노즐(141)을 통해 빠르게 집진되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 상기 발생한 흄에 의해 용접부위(M1)인 탭(Tab)이 오염되는 것을 방지해줄 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 후드(143)의 흡입구(145)에는 후드(143)의 내부 양측에 기류를 발생시킬 수 있도록 차단판(147)이 구비될 수 있다. 즉 상기 흡입구(145) 중심에 구비된 차단판(147) 구조물을 통해 흡입구(145) 양측에 제1집진통로(145a)와 제2집진통로(145b)를 형성해줄 수 있다. 이에 따라 용접부(130)로부터 발생하는 흄이 용접부위(M1)를 지나지 않고 후드(143)의 양측에 형성된 제1집진통로(145a)와 제2집진통로(145b)를 통해 곧바로 흡입된 후 외부로 배출될 수 있다.
이 경우 도 7에서는 상기 차단판(147)이 구비된 후드(143)는 석션노즐(141)이 구비된 흄 제거부(140)와 함께 적용된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉 상기 차단판(147)이 구비된 후드(143)는 흄 제거부(140)가 구비되지 않은 용접장치(100)에도 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 용접대상물이 놓일 수 있도록 스테이지가 마련되는 본체부;
    상기 스테이지에 놓인 용접대상물의 정확한 용접부위를 인식할 수 있도록 상기 용접대상물을 향해 빛을 비춰주는 조명부;
    상기 본체부에 구비되어 상기 스테이지에 놓인 용접대상물을 용접해주는 용접부; 및
    상기 용접대상물의 용접 시 발생하는 흄을 흡입 배출시킬 수 있도록 상기 용접부위의 적어도 양측에 석션노즐이 설치되는 흄 제거부;를 포함하는 용접장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    복수의 용접대상물을 일방향으로 이동시켜가며 순차적으로 용접할 수 있도록 동력을 전달받아 일측으로 회전되는 컨베이어벨트;로 구성되는 것인 용접장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조명부는,
    상기 용접대상물의 적어도 양측에 한 쌍이 대향되게 설치되는 것인 용접장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조명부와 석션노즐은,
    상기 컨베이어벨트를 통한 용접대상물의 이동 시 간섭되는 것을 방지할 수 있도록 액추에이터에 의해 일체로 승, 하강 가능하게 설치되는 것인 용접장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 석션노즐은,
    상기 용접대상물을 향해 조사되는 상기 조명부를 가려 조사량이 감소하는 것을 방지할 수 있도록 상기 조명부의 상측에 설치되는 것인 용접장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흄 제거부는,
    상기 용접대상물의 상측에 설치되는 후드;를 더 포함하는 용접장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후드의 흡입구에는,
    상기 후드의 내부 양측에 기류를 발생시킬 수 있도록 차단판;이 구비된 것을 더 포함하는 용접장치.
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