JP7739610B2

JP7739610B2 - 溶接装置

Info

Publication number: JP7739610B2
Application number: JP2024523235A
Authority: JP
Inventors: チャン－ジェ・イ; ミン－ジェ・カン; ナ－ヒ・オ
Original assignee: LG Energy Solution Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2022-07-08
Filing date: 2023-07-07
Publication date: 2025-09-16
Anticipated expiration: 2043-07-07
Also published as: EP4378620A4; EP4378620A1; WO2024010429A1; US20250033144A1; JP2024538191A

Description

本発明は溶接装置に関する。

本出願は、２０２２年７月８日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００８４６７５号、及び２０２３年６月２６日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２３－００８２１５４号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。

溶接技術は様々な産業分野で広く活用されている。例えば、バッテリー分野では、バッテリーモジュールのケース間、又はリードとバスバーとの間などに溶接技術が適用されている。

溶接は、２つ以上の部材又は部品を結合させることであり、結合状態が安定して維持されるように、一定水準以上の溶接の品質が確保される必要がある。しかし、従来の溶接方式によると、溶接の品質を安定して確保できない場合が多い。

特に、バッテリーセルの電極リードとバスバーは、レーザー溶接により結合することができる。また、バッテリーモジュールのフレームとエンドプレート又はバッテリーモジュールのケースは、レーザー溶接により結合することができる。このとき、溶接対象物が溶接装置に正しく置かれていなかったり、位置がずれていたりすると、溶接作業線がずれる可能性がある。したがって、溶接前に溶接作業線を適切に補正又は更新して溶接精度を高める必要がある。

本発明は、上述した問題及び他の問題を解決することを目的とする。

特に、本発明の一目的は、溶接精度を高めることができる溶接装置を提供することである。

本発明の他の目的は、溶接進行中に溶接の品質をリアルタイムで検査できる溶接装置を提供することである。

上記のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係る溶接装置は、接触するように配置された複数の材料を溶接するための溶接装置であって、光を偏向させるように構成されたスキャナと、前記スキャナに向かって光を射出するように構成された溶接レーザーと、前記スキャナに向かって光を偏向させるように構成されたガルボモジュールと、前記ガルボモジュールに向かって光を射出するように構成されたスキャンレーザーと、前記スキャナ及び前記ガルボモジュールの少なくとも一方を制御して複数の前記材料の境界をスキャンするように構成されたプロセッサと、を含むことができる。

また、前記プロセッサは、前記スキャナが目指す焦点と前記スキャナとの間の距離を測定するように構成され得る。

また、前記プロセッサは、複数の前記材料の境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正することができる。

また、前記プロセッサは、キーホールを形成するために前記溶接レーザーと前記スキャナとを制御するように、且つ、前記キーホールの周囲をスキャンするために前記スキャンレーザーと前記ガルボモジュールとを制御するように構成され得る。

また、複数の前記材料のうちの少なくとも１つは、バッテリーモジュールのフレームであり得る。

また、複数の前記材料は、第１材料と、前記第１材料の上に積層され、前記第１材料の上面の一部を露出する第２材料と、を含み、前記溶接装置は、前記第２材料を前記第１材料に密着させる治具をさらに含むことができる。

また、前記第１材料はバスバーであり、前記第２材料はバッテリーセルの電極リードであり得る。

また、前記治具は、前記電極リードを加圧するように構成され、上下方向に貫通するように孔が形成され、前記孔は、前記電極リードの少なくとも一部と前記バスバーの少なくとも一部を露出するように構成され得る。

また、前記プロセッサは、前記バスバーと前記電極リードとの境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正するように構成され得る。

また、前記治具は、前記電極リードを加圧する第１パートと、前記第１パートと対向する第２パートと、を含むことができる。

また、前記プロセッサは、前記第１パートと前記第２パートをスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正することができる。

本発明によるバッテリーセルは、本発明の溶接装置によって溶接結合される。

また、本発明によるバッテリーモジュールは、本発明の溶接装置によって溶接結合される。

また、本発明によるバッテリーセル製造装置は、本発明による溶接装置を含む。

また、本発明によるバッテリーモジュール製造装置は、本発明による溶接装置を含む。

また、本発明による溶接方法は、本発明による溶接装置を用いる。

本発明の実施形態の少なくとも１つによると、溶接精度を高めることができる。

本発明の実施形態の少なくとも１つによると、溶接対象物の位置がずれていても、溶接作業線を適切に補正又は更新することで、溶接精度を高めることができる。

本発明の実施形態の少なくとも１つによると、溶接不良を迅速かつ正確に感知することができる。

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施形態を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするものであるため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

本発明の一実施形態に係る溶接装置の一部構成を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置の光学構成を概略的に示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される一のバッテリーモジュールの一部構成を分離して示す図である。図３のバッテリーモジュールを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される他のバッテリーモジュールの一部構成を分離して示す図である。図５のバッテリーモジュールを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置がバッテリーモジュールをスキャンする例を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置がバッテリーモジュールを溶接する例を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接部を検査する例を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接されるバスバーと電極リードを示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置によって整列されるバスバーと電極リードを示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバーと電極リードを示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。本発明の他の実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバーと電極リードを示す図である。本発明の他の実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。本発明のまた他の実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバーと電極リードを示す図である。本発明のまた他の実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲において使用される用語や単語は通常的及び辞書的な意味に限定して解釈されるものではなく、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されるものである。

したがって、本明細書に記載された実施形態に示された構成は、本発明の最も望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを表すものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解されたい。

図１は、本発明の一実施形態に係る溶接装置の一部構成を示す図である。図２は、本発明の一実施形態に係る溶接装置の光学構成を概略的に示す図である。図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置は、接触するように配置された複数の材料６０を溶接するための溶接装置である。また、発明の一実施形態に係る溶接装置は、スキャナ５００、溶接レーザー６００、ガルボモジュール３００、スキャンレーザー１００、プロセッサ４００を含むことができる。

複数の材料６０は、突合せ溶接、角溶接、へり溶接又は重ね溶接などのために接触するように配置され得る。「接触」は、溶接のための複数の材料６０の位置関係を意味するものであり、溶接継手の種類を限定するものではない。

スキャナ５００は、光を偏向させるように構成され得る。スキャナ５００は、内部にスキャンミラー５１０を含むことができる。スキャンミラー５１０は、スキャナ５００に入射する光を偏向させることができる。また、スキャンミラー５１０は、回転可能に構成され得る。スキャンミラー５１０は、様々な方向に光を偏向できるように構成され得る。

溶接レーザー６００は、光ｌ２を出力することができる。溶接レーザー６００は、スキャナ５００に向かって光ｌ２を射出することができる。溶接レーザー６００が射出する光ｌ２は、複数の材料６０を溶接できる程度の高い強度を有することができる。

ガルボモジュール３００は、光を偏向させるように構成され得る。ガルボモジュール３００は、内部にガルボミラー３１０を含むことができる。ガルボミラー３１０は、ガルボモジュール３００に入射する光を偏向させることができる。また、ガルボミラー３１０は、回転可能に構成され得る。ガルボミラー３１０は、様々な方向に光を偏向できるように構成され得る。また、ガルボモジュール３００は、入射した光をスキャナ５００に向かって偏向させるように構成され得る。また、ガルボモジュール３００は、スキャナ５００の一側に締結、結合、固定又は組み立てられるように構成され得る。

スキャンレーザー１００は、光ｌ１を出力することができる。スキャンレーザー１００は、ガルボモジュール３００に向かって光ｌ１を射出することができる。スキャンレーザー１００が射出する光ｌ１は、溶接レーザー６００が射出する光ｌ２に比べて弱い強度を有し得る。また、スキャンレーザー１００は、溶接レーザー６００とは異なる波長の光ｌ１を出力することができる。例えば、スキャンレーザー１００は可視光線を出力することができる。スキャンレーザー１００は、複数の材料６０の形状、位置、表面又は境界などをスキャンするための光ｌ１を出力することができる。また、スキャンレーザー１００は、溶接レーザー６００が射出する光ｌ２の焦点の周囲をスキャンするように構成され得る。

プロセッサ４００は、第１制御コンピュータ４１０と第２制御コンピュータ４２０を含むように構成され得る。第１制御コンピュータ４１０は、スキャナ５００、溶接レーザー６００、スキャンレーザー１００又はガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方以上と物理的、電気的又は光学的に接続することができる。第１制御コンピュータ４１０は、スキャナ５００、溶接レーザー６００、スキャンレーザー１００又はガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方をモニタリング又は制御するように構成され得る。第２制御コンピュータ４２０は、第１制御コンピュータ４１０と物理的、電気的又は光学的に接続することができる。第２制御コンピュータ４２０は、第１制御コンピュータ４１０をモニタリング又は制御するように構成され得る。また、第２制御コンピュータ４２０は、ユーザから命令が入力されるインターフェース部を備えることができる。プロセッサ４００は、第１制御コンピュータ４１０と第２制御コンピュータ４２０とを通称する意味として使用することができる。

プロセッサ４００は、スキャナ５００及びガルボモジュール３００の少なくとも一方を制御して複数の材料６０の境界をスキャンするように構成され得る。このとき、プロセッサ４００は、溶接レーザー６００の出力はオフにし、スキャンレーザー１００の出力はオンにすることができる。プロセッサ４００は、複数の材料６０を溶接する前に複数の材料６０の境界をスキャンすることができる。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接前に溶接作業線をスキャン、探知、感知又は認識することができる。プロセッサ４００は、複数の材料６０の境界をスキャンすることで、より精巧な溶接作業を行うことができる。

図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置は、光学モジュール２００又は集光モジュール７００をさらに含むように構成され得る。

スキャンレーザー１００は、光学モジュール２００に向かって光ｌ１を射出するように構成され得る。光学モジュール２００は、入射する光の少なくとも一部をガルボモジュール３００に向かって出力、偏向又は通過させることができる。光学モジュール２００は、ビームスプリッタ２１０、レファレンスミラー２２０及び検出器（図示せず）を含むように構成され得る。ビームスプリッタ２１０は、光学モジュール２００に入射する光の少なくとも一部をガルボミラー３１０に向かって出力、偏向又は通過させることができる。また、ビームスプリッタ２１０は、光学モジュール２００に入射する光の少なくとも一部をレファレンスミラー２２０に向かって出力、偏向又は通過させることができる。レファレンスミラー２２０は、入射した光を検出器に向かって反射させるように構成され得る。プロセッサ４００は、光学モジュール２００により光干渉断層映像（ＯＣＴ、ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を取得するように構成され得る。

集光モジュール７００は、スキャナ５００の一側に締結、結合、固定又は組み立てられるように構成され得る。集光モジュール７００は、第１集光レンズ７１０及び第２集光レンズ７２０を含むように構成され得る。集光モジュール７００は、スキャナ５００が偏向させた光を複数の材料に向かって集束させるように構成され得る。溶接レーザー６００から出力された光ｌ２及びスキャンレーザー１００から出力された光ｌ１は、集光モジュール７００により複数の材料６０に集束され得る。

図３は、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される一のバッテリーモジュール５０の一部構成を分離して示す図である。図４は、図３のバッテリーモジュール５０を示す斜視図である。図３及び図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される一のバッテリーモジュール５０は、フレーム５１、エンドプレート５２及び複数のバッテリーセル５３を含むように構成され得る。

フレーム５１は、縦方向、前後方向又はＹ軸方向に開放された直方体形状であり得る。また、フレーム５１は、内部に空間を提供することができる。フレーム５１は、金属材料から構成され得る。

エンドプレート５２は、フレーム５１に前方側と後方側にそれぞれ締結、結合又は固定され得る。エンドプレート５２とフレーム５１は、溶接結合により結合することができる。エンドプレート５２の周り又はフレーム５１の前方側の周り又はフレーム５１の後方側の周りに沿って溶接ラインｗｂ又は溶接部ｗｂが形成され得る。

複数のバッテリーセル５３は、フレーム５１の内部空間に収容され得る。複数のバッテリーセル５３は二次電池を意味し得る。複数のバッテリーセル５３は、パウチ形状を有する二次電池であり得る。複数のバッテリーセル５３は、フレーム５１の内部で積層されるように構成され得る。

本発明の一実施形態に係る溶接装置は、バッテリーモジュール５０の溶接ラインｗｂ又は溶接部ｗｂを形成するように構成され得る。

図５は、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される他のバッテリーモジュール５０の一部構成を分離して示す図である。図６は、図５のバッテリーモジュール５０を示す斜視図である。図５及び図６を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接される一のバッテリーモジュール５０は、Ｕ字状フレーム５４、トップフレーム５５及び複数のバッテリーセル５３を含むように構成され得る。

Ｕ字状フレーム５４はＵ字形状を有し得る。Ｕ字状フレーム５４は、縦方向、前後方向又はＹ軸方向に開放され得る。また、Ｕ字状フレーム５４は、上方又は＋Ｚ軸方向に開放され得る。また、Ｕ字状フレーム５４は、内部に空間を提供することができる。Ｕ字状フレーム５４は、金属材料から構成され得る。

トップフレーム５５は、Ｕ字状フレーム５４に締結、結合又は固定され得る。トップフレーム５５とＵ字状フレーム５４は、溶接結合により結合することができる。トップフレーム５５とＵ字状フレーム５４は、それぞれ空間を備えることができる。また、トップフレーム５５とＵ字状フレーム５４が締結、結合又は固定されることで、直方体形状を形成することができる。Ｕ字状フレーム５４のエッジに沿って、又はトップフレーム５５のエッジに沿って、溶接ラインｗｂ又は溶接部ｗｂが形成され得る。

複数のバッテリーセル５３は、Ｕ字状フレーム５４とトップフレーム５５が形成する内部空間に収容され得る。複数のバッテリーセル５３は二次電池を意味し得る。複数のバッテリーセル５３は、パウチ形状を有する二次電池であり得る。複数のバッテリーセル５３は、Ｕ字状フレーム５４とトップフレーム５５が形成する内部空間で積層されるように構成され得る。

図７は、本発明の一実施形態に係る溶接装置がバッテリーモジュールをスキャンする例を示す図である。図１及び図７を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、スキャナ５００が目指す焦点ｗｆとスキャナ５００との間の距離を測定するように構成され得る。溶接装置は、第１材料１０と第２材料２０とを溶接するように構成され得る。第１材料１０と第２材料２０は、金属材料から構成され得る。また、第１材料１０と第２材料２０は、溶接のために接触され得る。例えば、第１材料１０と第２材料２０は、バッテリーモジュール５０のフレーム５１、Ｕ字状フレーム５４、トップフレーム５５又はエンドプレート５２であり得る。

プロセッサ４００は、スキャンレーザー１００をオンにし、溶接レーザー６００をオフにした状態でスキャナ５００とガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方を制御して第１材料１０と第２材料２０をスキャンすることができる。このとき、スキャン軌跡ｓｔは、第１材料１０と第２材料２０との境界を中心にＹ軸方向に振動し、＋Ｘ軸方向に進行するように形成され得る。プロセッサ４００は、スキャナ５００の焦点ｗｆとスキャナ５００との間の距離を測定することで、第１材料１０と第２材料２０との境界を感知、認識又は探索することができる。或いは、プロセッサ４００は、第１材料１０と第２材料２０との間に形成されるギャップ（ｇａｐ）を感知、認識又は探索することができる。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接前に溶接作業線をスキャン、探知、感知又は認識することができる。プロセッサ４００は、複数の第１材料１０と第２材料２０の境界又はギャップをスキャンすることで、より精巧な溶接作業を行うことができる。

図８は、本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。図１及び図８を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、複数の第１材料１０と第２材料２０との境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線ｉｗｂを補正するように構成され得る。

プロセッサ４００は、予め設定、格納、セッティングされた溶接作業線ｉｗｂ情報を含むように構成され得る。このとき、溶接作業線ｉｗｂ情報は、Ｘ－Ｙ平面の座標情報であり得る。また、プロセッサ４００は、複数の第１材料１０と第２材料２０との境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、予め設定、格納、セッティングされた溶接作業線ｉｗｂを補正又は更新するように構成され得る。例えば、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗｂを第１材料１０と第２材料２０とのギャップ又は境界の中心線ｇｃに補正又は更新することができる。また、プロセッサ４００は、補正又は更新された溶接作業線ｇｃに沿って溶接作業を行うように構成され得る。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接作業線ｉｗｂを補正又は更新することで、溶接の品質を向上させることができ、溶接不良を減少させることができる。

図９は、本発明の一実施形態に係る溶接装置がバッテリーモジュール５０を溶接する例を示す図である。図１及び図９を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、溶接レーザー６００とスキャナ５００を制御してキーホールｋを形成し、スキャンレーザー１００とガルボモジュール３００を制御してキーホールｋの周囲をスキャンするように構成され得る。

プロセッサ４００は、溶接レーザー６００をオンにし、スキャナ５００を制御して第１材料１０と第２材料２０とを溶接させることができる。このとき、プロセッサ４００は、補正又は更新された溶接作業線ｇｃに沿って溶接が行われるように、溶接レーザー６００とスキャナ５００を制御することができる。プロセッサ４００は、第１材料１０と第２材料２０とのギャップ又は境界に溶接スポット、ジョイント、溶接部又はキーホールｋを形成することができる。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接作業線ｉｗｂを補正又は更新して溶接を行うことで、溶接の品質を向上させることができ、溶接不良を減少させることができる。

図１０は、本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接部を検査する例を示す図である。図１及び図１０を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、溶接を行うと同時に溶接の品質検査を行うように構成され得る。

プロセッサ４００は、溶接の進行中にスキャンレーザー１００をオンにし、溶接スポット、ジョイント、溶接部又はキーホールｋを中心にＹ軸方向に振動してスキャンを行うことができる。このとき、プロセッサ４００は、ガルボモジュール３００を制御することによって、スキャンレーザー１００から射出された光ｌ１を偏向させることができる。プロセッサ４００は、スキャンレーザー１００及びガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方を制御して、溶接スポット、ジョイント、溶接部又はキーホールｋの溶け込み深さを感知又は測定するように構成され得る。溶接の品質検査は、溶接の進行方向に沿って進行され得る。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接を行うと同時に溶接の品質検査を行うことで、溶接不良を迅速に感知することができる。これにより、溶接不良を迅速に補完するか、溶接装置のセッティングを迅速に補完することができる。

図１１は、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって溶接されるバスバー３０と電極リード４０を示す図である。図１１を参照すると、バスバー３０は、１つ以上の電極リード４０と物理的、電気的に結合又は接続され得る。バスバー３０は、バッテリーモジュール５０に含まれる構成であり得る。また、電極リード４０は、バッテリーセル５３に含まれる構成であり得る。バスバー３０と電極リード４０は、溶接によって結合することができる。電極リード４０は、バスバー３０の孔３１を通過した後に曲げられ、バスバー３０と結合又は接続され得る。バスバー３０と電極リード４０は、複数の溶接スポットｗ、ジョイントｗ又は溶接部ｗにより結合又は接続され得る。

本発明のこのような構成によると、本発明の一実施形態に係る溶接装置は、１つ以上の電極リード４０をバスバー３０に溶接させるように構成され得る。

図１２は、本発明の一実施形態に係る溶接装置によって整列されるバスバー３０と電極リード４０を示す図である。図１２の（ａ）は、治具８００が電極リード４０をバスバー３０に密着させることを示す図である。図１２の（ｂ）は、治具８００が電極リード４０をバスバー３０に密着させることを上から見た図である。図１及び図１２を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置は、治具８００をさらに含むように構成され得る。治具８００は、マスキング治具８００を意味し得る。このとき、本発明の溶接装置によって溶接される複数の材料は、第１材料と、第１材料の上に積層され、第１材料の上面の一部を露出する第２材料とを含むことができる。例えば、第１材料はバスバー３０であり、第２材料は電極リード４０であり得る。また、治具８００は、第２材料２０を第１材料１０に密着させることができる。例えば、治具８００は、電極リード４０をバスバー３０に密着させることができる。このとき、電極リード４０は、曲げられてバスバー３０に密着し得る。プロセッサ４００は、治具８００の動きを制御するように構成され得る。また、プロセッサ４００は、バスバー３０と電極リード４０とを接続又は結合させる溶接部ｗ、溶接スポットｗ又はジョイントｗを形成することができる。

このとき、第１材料１０と第２材料２０との境界は、第１材料１０に重畳又は積層される第２材料２０の周り又はエッジを意味し得る。例えば、バスバー３０と電極リード４０との境界は、電極リード４０のうちバスバー３０に重畳又は積層される部分の周り又はエッジであり得る。プロセッサ４００は、電極リード４０のうちバスバー３０に重畳又は積層される部分の周り又はエッジをスキャンすることができる。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接前に溶接作業線をスキャン、探知、感知又は認識することができる。プロセッサ４００は、バスバー３０と電極リード４０の境界をスキャンすることで、より精巧な溶接作業を行うことができる。

図１３は、本発明の一実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバー３０と電極リード４０を示す図である。図１、図１２及び図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置の治具８００は、電極リード４０を加圧するように構成され、上下方向に貫通するように孔８０１が形成されるように構成され得る。また、孔８０１は、電極リードの少なくとも一部を露出するように構成され得る。

プロセッサ４００は、スキャンレーザー１００をオンにし、溶接レーザー６００をオフにした状態でスキャナ５００とガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方を制御して、治具８００を中心にスキャンすることができる。このとき、スキャン軌跡ｓｔは、治具８００の長手方向、又は治具８００の長手方向に対する対称線又はＹ軸に平行な軸を中心にＸ軸方向に振動し、－Ｙ軸方向に進行するように形成され得る。プロセッサ４００は、スキャナ５００の焦点とスキャナ５００との間の距離を測定することで、治具８００の周り及び位置を感知、認識又は探索することができる。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接前に治具８００をスキャン、探知、感知又は認識することで、より精巧な溶接作業を行うことができる。

図１及び図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置の治具８００は、電極リード４０を加圧する第１パート８１０と、第１パート８１０と対向する第２パート８２０とを含むように構成され得る。また、治具８００は、第１パート８１０と第２パート８２０とを連結する第３パート８３０、第１パート８１０と第２パート８２０とを連結し、第３パート８３０と対向する第４パート８４０をさらに含むことができる。第１パート８１０から第４パート８４０は、孔８０１を形成するように構成され得る。また、第１パート８１０から第４パート８４０は、四角形状を形成することができる。また、第１パート８１０から第４パート８４０は、電極リード４０又はバスバー３０の少なくともいずれか一方を加圧するように構成され得る。

本発明のこのような構成によると、治具８００は、安定して電極リード４０を加圧するとともに、溶接作業によって発生する飛散粉の飛散や拡散を防止することができる。

図１及び図１３を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、第１パート８１０と第２パート８２０をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正するように構成され得る。このとき、プロセッサ４００は、既設定の溶接作業線を第１パート８１０と第２パート８２０との間の中心線に補正するように構成され得る。

また、プロセッサ４００は、第３パート８３０と第４パート８４０をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正するように構成され得る。このとき、プロセッサ４００は、既設定の溶接作業線を第３パート８３０と第４パート８４０との間の中心線を基準に補正するように構成され得る。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、治具８００の第１パート８１０から第４パート８４０を基準に溶接作業線を補正又は更新することができる。第１パート８１０から第４パート８４０が四角形状を形成しているため、第１パート８１０と第２パート８２０との間の中心線又は第３パート８３０と第４パート８４０との間の中心線は、補正又は更新の正確性を向上させることができる。

図１４は、本発明の一実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。図１及び図１４を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、治具８００をスキャン、探知、感知又は認識することで、予め設定、格納、セッティングされた溶接作業線ｉｗを補正又は更新するように構成され得る。例えば、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗを治具８００の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃに補正又は更新することができる。或いは、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗを第１パート８１０と第２パート８２０との間の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃに補正又は更新することができる。また、プロセッサ４００は、補正又は更新された溶接作業線ｊｃに沿って、溶接スポットｗ、ジョイントｗ又は溶接部ｗを形成するように構成され得る。

本発明のこのような構成によると、プロセッサ４００は、溶接作業線ｉｗを補正又は更新することで、溶接の品質を向上させることができ、溶接不良を減少させることができる。

図１５は、本発明の他の実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバー３０と電極リード４０を示す図である。図１及び図１５を参照すると、本発明の一実施形態に係る溶接装置の治具８００は、電極リード４０を加圧するように構成され、上下方向に貫通するように孔８０１が形成されるように構成され得る。また、孔８０１は、電極リード４０の少なくとも一部とバスバー３０の少なくとも一部とを露出するように構成され得る。

プロセッサ４００は、スキャンレーザー１００をオンにし、溶接レーザー６００をオフにした状態でスキャナ５００とガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方を制御して、治具８００を中心にスキャンすることができる。このとき、スキャン軌跡ｓｔは、治具８００の長手方向、又は治具８００の長手方向に対する対称線又はＹ軸に平行な軸を中心にＸ軸方向に振動し、－Ｙ軸方向に進行するように形成され得る。プロセッサ４００は、スキャナ５００の焦点とスキャナとの間の距離を測定することで、治具８００の周り及び位置を感知、認識又は探索することができる。また、プロセッサ４００は、電極リード４０とバスバー３０との間の境界、又は治具８００により露出する電極リード４０のエッジ又は周りを感知、認識又は探索することができる。

図１６は、本発明の他の実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。図１及び図１６を参照すると、溶接装置のプロセッサ４００は、治具８００をスキャン、探知、感知又は認識することで、予め設定、格納、セッティングされた溶接作業線ｉｗを補正又は更新するように構成され得る。例えば、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗをＹ軸方向に対する治具８００の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃに補正又は更新することができる。或いは、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗを第１パート８１０と第２パート８２０との間の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃに補正又は更新することができる。また、プロセッサ４００は、補正又は更新された溶接作業線ｊｃに沿って溶接スポットｗ、ジョイントｗ又は溶接部ｗを形成するように構成され得る。このとき、プロセッサ４００は、溶接作業線ｉｗの補正又は更新をＸ軸方向に対して行うことができる。

図１７は、本発明のまた他の実施形態に係る溶接装置によってスキャンされるバスバー３０と電極リード４０を示す図である。図１及び図１７を参照すると、本発明のまた他の実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、スキャンレーザー１００をオンにし、溶接レーザー６００をオフにした状態でスキャナ５００とガルボモジュール３００の少なくともいずれか一方を制御して、治具８００を中心にスキャンすることができる。このとき、スキャン軌跡ｓｔは、治具８００の長手方向、又は治具８００の長手方向に垂直な対称線又はＸ軸に平行な軸を中心にＹ軸方向に振動し、＋Ｘ軸方向に進行するように形成され得る。プロセッサ４００は、スキャナ５００の焦点とスキャナ５００との間の距離を測定することで、治具８００の周り及び位置を感知、認識又は探索することができる。また、プロセッサ４００は、電極リード４０とバスバー３０との間の境界、又は治具８００により露出する電極リード４０のエッジ又は周りを感知、認識又は探索することができる。

図１８は、本発明のまた他の実施形態に係る溶接装置が溶接線を補正する例を示す図である。本発明の一実施形態に係る溶接装置のプロセッサ４００は、バスバー３０と電極リード４０との境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線ｉｗを補正するように構成され得る。例えば、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗをＸ軸方向に対する治具８００の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃに補正又は更新することができる。或いは、プロセッサ４００は、既存の溶接作業線ｉｗを第３パート８３０と第４パート８４０との間の中心線ｊｃ又は対称線ｊｃを中心に補正又は更新することができる。また、プロセッサ４００は、補正又は更新された溶接作業線ｊｃに沿って溶接スポットｗ、ジョイントｗ又は溶接部ｗを形成するように構成され得る。このとき、プロセッサ４００は、溶接作業線ｉｗの補正又は更新をＹ軸方向に対して行うことができる。

本発明の一態様によるバッテリーセルは、本発明による溶接装置によって形成された溶接スポット、溶接ジョイント又は溶接部を含む。

また、本発明の一態様によるバッテリーモジュールは、本発明による溶接装置によって形成された溶接スポット、溶接ジョイント又は溶接部を含む。

また、本発明の一態様によるバッテリーセル製造装置は、本発明による溶接装置を含む。

また、本発明の一態様によるバッテリーモジュール製造装置は、本発明による溶接装置を含む。

また、本発明の一態様による溶接方法は、本発明による溶接装置を用いる。

一方、本明細書では上、下、左、右、前、後などの方向を示す用語が使用されたが、これらの用語は説明の便宜上のものであり、対象となる物体の位置や観察者の位置などによって変わり得ることは本発明の当業者に自明である。

以上のように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されず、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的な思想と下記の特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

１０第１材料
２０第２材料
３０バスバー
３１孔
４０電極リード
５０バッテリーモジュール
５１フレーム
５２エンドプレート
５３バッテリーセル
５４フレーム
５５トップフレーム
６０材料
１００スキャンレーザー
２００光学モジュール
２１０ビームスプリッタ
２２０レファレンスミラー
３００ガルボモジュール
３１０ガルボミラー
４００プロセッサ
４１０第１制御コンピュータ
４２０第２制御コンピュータ
５００スキャナ
５１０スキャンミラー
６００溶接レーザー
７００集光モジュール
７１０第１集光レンズ
７２０第２集光レンズ
８００治具（マスキング治具）
８０１孔
８１０第１パート
８２０第２パート
８３０第３パート
８４０第４パート

Claims

接触するように配置された複数の材料を溶接するための溶接装置において、
光を偏向させるように構成されたスキャナと、
前記スキャナに向かって光を射出するように構成された溶接レーザーと、
前記スキャナに向かって光を偏向させるように構成されたガルボモジュールと、
前記ガルボモジュールに向かって光を射出するように構成されたスキャンレーザーと、
溶接前に溶接作業線をスキャン、探知、感知又は認識するために、前記スキャナ及び前記ガルボモジュールの少なくとも一方を制御して前記材料同士の間の境界をスキャンするように構成されると共に、溶接を行なうと同時に溶接の品質検査を行なうために、キーホールを形成するために前記溶接レーザーと前記スキャナとを制御するように、且つ、前記キーホールの周囲をスキャンするために前記スキャンレーザーと前記ガルボモジュールとを制御するように構成されたプロセッサと、を含む、溶接装置。
前記プロセッサは、
前記スキャナが目指す焦点と前記スキャナとの間の距離を測定するように構成される、請求項１に記載の溶接装置。
前記プロセッサは、
複数の前記材料の境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正する、請求項１に記載の溶接装置。
複数の前記材料のうちの少なくとも１つは、バッテリーモジュールのフレームである、請求項１に記載の溶接装置。
複数の前記材料は、
第１材料と、
前記第１材料の上に積層され、前記第１材料の上面の一部を露出する第２材料と、を含み、
前記溶接装置は、
前記第２材料を前記第１材料に密着させる治具をさらに含む、請求項１に記載の溶接装置。
前記第１材料はバスバーであり、
前記第２材料はバッテリーセルの電極リードである、請求項５に記載の溶接装置。
前記治具は前記電極リードを加圧するように構成され、孔が上下方向に貫通するように形成され、
前記孔は、
前記電極リードの少なくとも一部と前記バスバーの少なくとも一部とを露出するように構成される、請求項６に記載の溶接装置。
前記プロセッサは、
前記バスバーと前記電極リードとの境界をスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正する、請求項７に記載の溶接装置。
前記治具は、
前記電極リードを加圧する第１パートと、
前記第１パートと対向する第２パートと、を含む、請求項６に記載の溶接装置。
前記プロセッサは、
前記第１パートと前記第２パートをスキャンして得た座標情報に基づいて、既設定の溶接作業線を補正する、請求項９に記載の溶接装置。
請求項１から３及び請求項５から１０のいずれか一項に記載の溶接装置を含む、バッテリーセル製造装置。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接装置を含む、バッテリーモジュール製造装置。
請求項１から１０のいずれか一項に記載の溶接装置を用いる、溶接方法。