KR20230049680A

KR20230049680A - 배터리 시스템과 연관된 레이저 용접 시스템, 및 관련된 방법

Info

Publication number: KR20230049680A
Application number: KR1020237008018A
Authority: KR
Inventors: 리차드 제이. 매카트니; 페터 율리우스 클라에르너
Original assignee: 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드
Priority date: 2020-08-09
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2023-04-13
Also published as: US20220040791A1; EP4247583A1; CN116194244A; TW202222460A; WO2022035711A1

Abstract

레이저 용접 시스템이 제공된다. 레이저 용접 시스템은 워크피스에 대해 컨덕터를 고정하기 위한 툴링 어셈블리를 포함한다. 툴링 어셈블리는 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함한다. 레이저 용접 시스템은 또한 워크피스에 컨덕터를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하는 레이저 소스를 포함한다.

Description

배터리 시스템과 연관된 레이저 용접 시스템, 및 관련된 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 8월 9일에 출원된 미국 가출원 제63/063,426호의 이익을 주장하며, 그 내용은 참조로 여기에 통합된다.

본 발명은 레이저 용접에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리 시스템에 컨덕터를 적용하는 것을 포함하는 레이저 용접 작업을 수행하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 관한 것이다.

배터리 어셈블리는 예를 들어, 전기 차량, 해양 응용, 및 기타 응용과 같은 많은 응용에서 사용된다. 이러한 배터리 어셈블리는 배터리 어셈블리에서 여러 배터리 사이 상호 연결을 제공하는 전기 컨덕터(예를 들어, 컬렉터(collector))를 포함한다.

배터리 어셈블리에서의 복수의 배터리 사이 상호 연결 제공, 및 기타 응용에서 개선된 시스템 및 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 레이저 용접 시스템이 제공된다. 레이저 용접 시스템은 워크피스(workpiece)에 대해 컨덕터를 고정하기 위한 툴링 어셈블리(tooling assembly)를 포함한다. 툴링 어셈블리는 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함한다. 레이저 용접 시스템은, 워크피스에 컨덕터를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스 또한 포함한다.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 워크피스에 컨덕터를 용접하는 방법이 제공된다. 방법은: 툴링 어셈블리로 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하는 단계로서, 툴링 어셈블리는 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는 단계; 및 레이저 소스를 사용하여 워크피스에 컨덕터를 선택적으로 용접하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 다른 레이저 용접 시스템이 제공된다. 레이저 용접 시스템은 워크피스에 대해 컨덕터를 고정하기 위한 툴링 어셈블리를 포함하는 제1 로봇을 포함한다. 툴링 어셈블리는 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함한다. 레이저 용접 시스템은 또한 워크피스에 컨덕터를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스를 포함하는 제2 로봇을 포함한다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따르면, 워크피스에 컨덕터를 용접하기 위한 다른 방법이 제공된다. 방법은: 워크피스를 지지하는 단계; 제1 로봇의 툴링 어셈블리로 워크피스에 대해 컨덕터를 고정하는 단계로서, 툴링 어셈블리는 워크피스에 대해 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는 단계; 및 제2 로봇의 레이저 소스를 사용하여 워크피스에 컨덕터를 선택적으로 용접하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 상술된 레이저 용접 시스템을 작동시키는 방법이 제공되고, 워크피스(예를 들어, 배터리 시스템)에 컨덕터(예를 들어, 포일(foil))을 용접하는 방법이 제공된다.

본 발명은 첨부된 도면과 연관하여 읽을 경우, 다음의 상세한 설명에 의해 가장 잘 이해된다. 일반적인 관례에 따르면 도면의 다양한 특징은 축척에 맞지 않는다는 점이 강조된다. 반면, 다양한 특징의 치수는 명확성을 위해 임의로 확장되거나 축소된다. 포함된 도면은 다음의 도면이다:
도 1a는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템의 블록 다이어그램 측단면도이고;
도 1b는, 도 1a의 레이저 용접 시스템의 툴링 어셈블리의 평면도이고;
도 1c는, 도 1b의 일부의 상세도이고;
도 2a 내지 도 2d는, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템의 툴링 어셈블리의 다양한 도면이고;
도 3a 내지 도 3i는, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템의 일련의 측면 블록 다이어그램이고;
도 4a 내지 도 4c는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무인 운반 차량(AGV)과의 상호 작용을 위해 구성된 레이저 용접 시스템의 일련의 측면 블록 다이어그램이고;
도 5a는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 워크피스에 대해 가압하는 레이저 용접 시스템의 요소의 블록 다이어그램 측단면도이고; 및
도 5b는, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 컨덕터와 워크피스의 배터리 단자 사이의 상호 연결을 도시하는, 도 5a의 요소의 블록 다이어그램이다.

본 발명의 측면은 다양한 응용에서 연결을 형성하기 위한(예를 들어, 배터리 모듈과 같은 배터리 어셈블리에 포일을 용접하기 위한) 레이저의 사용(예를 들어, 레이저 용접 환경에서)에 관한 것이다. 본 발명의 추가 측면은 포일과 배터리 어셈블리 사이에 확고한 접촉을 얻기 위해 워크피스(배터리 어셈블리와 같은)에 대해 컨덕터(포일과 같은)를 정렬하고 클램핑(clamping)하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 측면은 또한 레이저 용접 작업 동안 워크피스(예를 들어, 배터리 어셈블리)에 대해 컨덕터(예를 들어, 포일)를 고정하기 위한 스프링 기반 툴링 어셈블리에 관한 것이다. 스프링 기반 툴링 어셈블리는, 워크피스, 컨덕터, 및/또는 레이저 용접 시스템의 지지 구조(예를 들어, 레이저 용접 작업 동안 워크피스를 지지하는 지지 구조)의 상이한 z 축 높이를 고려할 수 있다.

본 발명의 특정 예시적인 측면에 따르면, 스프링은 작동 플레이트에 부착되어(스프링 어셈블리의 일부로서) 진공 매니폴드(진공 어셈블리의 일부) 내외로 이동될 수 있다. 진공 매니폴드는 컨덕터(예를 들어, 포일)를 픽업하는데 사용될 수 있어, 컨덕터가 정렬 시스템(예를 들어, 레이저 정렬 시스템, 광학 정렬 시스템, 기계적 등록 시스템, 등)의 도움으로 배치될 수 있게 한다. 스프링 어셈블리의 스프링은, 워크피스 레이아웃(예를 들어, 배터리 모듈 레이아웃), 컨덕터 레이아웃(예를 들어, 포일 레이아웃), 등에 기초하여 배열될 수 있다. 스프링 어셈블리의 스프링은 레이저 용접 전, 도체와 워크피스 사이의 접촉을 보장하기 위해 클램핑 힘을 적용하는데 사용될 것이다. 레이저 에너지는 컨덕터의 용접 위치로 각각의 스프링을 통과하도록 구성될 수 있다. 연기 튜브(fume tube)는: 용접 연기의 목표 추출 허용; 및/또는 용접 스플래시(splash)로부터 스프링을 보호하기 위해 스프링 내부에 위치될 수 있다.

워크피스는 차량(예를 들어, 전기 차량) 또는 임의의 다른 응용에서 사용되기 위한 배터리 어셈블리일 수 있다.

여기서 사용되는 바와 같이, "컨덕터(conductor)"라는 용어는 워크피스와 연관하여 전기 전도성 기능을 제공하는 임의의 유형의 구조를 지칭하도록 의도된다. 컨덕터는 다양한 층(예를 들어, 도 5의 컨덕터(540) 참조)과 같은, 전도성 및 절연성 부분을 포함할 수 있다. 워크피스가 복수의 배터리(예를 들어, 배터리 어셈블리, 배터리 모듈, 배터리 팩, 등)를 포함하는 응용에서, 컨덕터는 전도성 포일(예를 들어, 다층 전도성 포일)일 수 있다.

이제 도 1a를 참조하면, 레이저 용접 시스템(100)이 제공된다. 레이저 용접 시스템(100)은 툴링 어셈블리(101)를 포함한다. 툴링 어셈블리(101)는 스프링 어셈블리(102) 및 진공 어셈블리(104)를 포함한다. 스프링 어셈블리(102)는 복수의 관통 홀(102a1)(즉, 개구)을 형성하는 본체 부분(102a)을 포함한다. 스프링 어셈블리(102)는 또한 복수의 스프링(112)을 포함한다(예를 들어, 각각의 스프링(112) 중 적어도 일부는 복수의 관통 홀(102a1) 중 대응하는 하나에 사로잡혀 유지됨). 진공 어셈블리(104)는 복수의 관통 홀(즉, 개구)(104a1)을 형성하는 본체 부분(104a)을 포함한다. 도 1a는 워크피스(160)(예를 들어, 배터리 모듈)에 대해 컨덕터(예를 들어, 전도성 포일)를 접촉시키기 전에 개구(102a1)를 통해 돌출하는 복수의 스프링(112)의 각각의 일부를 도시한다. 모션 시스템(102b)은 스프링 어셈블리(102)를 이동시키기 위해 제공된다(예를 들어, 주어진 응용에서 요구되는 임의의 다수의 모션 축을 따라). 모션 시스템(104b)은 진공 어셈블리(104)를 이동시키기 위해 제공된다(예를 들어, 주어진 응용에서 요구되는 임의의 다수의 모션 축을 따라). 모션 시스템(102b) 및 모션 시스템(104b)의 사용을 통해, 각각의 스프링 어셈블리(102) 및 진공 어셈블리(104)는 서로에 대해 및/또는 워크피스(160)에 대해 이동될 수 있다. 워크피스(160)(예를 들어, 배터리 모듈)는 복수의 배터리(160a)를 포함하고, 지지 구조(162)에 의해 지지된다. 레이저 용접 시스템(100)은 또한 워크피스(160)에 컨덕터(140)를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스(150)를 포함한다.

통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 툴링 어셈블리(101)는 워크피스(160)에 대해 컨덕터(140)를 고정하기 위해 사용된다. 구체적으로, 진공 어셈블리(104)는 컨덕터(140)를 유지하도록 구성된다(예를 들어, 도 3d 내지 도 3f 관련하여 사용된 진공과 유사한 방식으로 예를 들어, 아래에 설명된 진공을 사용하여). 그런 다음, 스프링 어셈블리(102)는 워크피스(160)에 대해 컨덕터(140)를 가압하기 위해 사용된다(예를 들어, 도 3g에 관련하여 설명된 컨덕터를 가압하는 스프링 어셈블리와 유사한 방식으로). 그런 다음, 레이저 소스(150)는 워크피스(160)에 컨덕터(140)를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하는데 사용된다(예를 들어, 도 3h에 관련하여 설명된 용접과 유사한 방식으로). 도 1a는 또한 각각의 스프링(112)에 통합된 연기 튜브(110)를 도시하여 레이저 용접 작업으로부터의 연기가 소멸될 수 있다.

도 1a에서, 컨덕터(140)는 이미 선택적으로 워크피스(160)에 용접되었고, 스프링 어셈블리(102)는 상승되어(예를 들어, 모션 시스템(102b)을 사용하여) 스프링(112)은 더 이상 컨덕터(140)를 (직접적으로 또는 간접적으로) 가압하지 않는다.

도 1b를 참조하면, 본체 부분(102a)의 평면도가 제공되고, 복수의 관통 홀(102a1)이 예시된다. 이제 도 1c를 참조하면, 도 1b로부터의 스프링 어셈블리(102)의 일부의 상세도가 도시되어 있다. 구체적으로는, 관통 홀(120a1)에 동심으로 배열된 연기 튜브(110) 및 스프링(112)을 포함하는 본체 부분(120a)의 일부의 평면도가 도시되어 있다. 즉, 연기 튜브(110)는 스프링(112) 내에 동심으로 배열된 것으로 도시되고, 스프링(112)은 관통 홀(102a1) 내에 동심으로 배열된 것으로 도시되어 있다. 스프링(112) 및 연기 튜브(110)는 본체 부분(102a)에 의해 지지된다(예를 들어, 이들은 본체 부분(102a)에 대응하는 관통 홀(102a1)에 사로잡혀 유지됨).

이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 툴링 어셈블리(201)의 사시도 및 측면도가 제공된다. 도 1a에 도시된 툴링 어셈블리(101)와 유사하게, 툴링 어셈블리(201)는 스프링 어셈블리(202) 및 진공 어셈블리(204)를 포함한다. 스프링 어셈블리(202)는 복수의 관통 홀(202a1)(즉, 개구)을 형성하는 본체 부분(202a)을 포함한다. 스프링 어셈블리(202)는 또한 복수의 스프링(212)을 포함한다(예를 들어, 각각의 스프링(212)의 적어도 일부가 복수의 관통 홀(202a1) 중 대응하는 하나에 사로잡혀 유지됨). 스프링 어셈블리(202)는 또한 레이저 용접 작업으로부터의 연기가 소멸될 수 있도록 각각 하나의 스프링(212)에 연결되는 복수의 연기 튜브(210)를 포함한다. 진공 어셈블리(204)는 복수의 관통 홀(즉, 개구)(204a1)을 형성하는 본체 부분(204a)을 포함하고, 각각의 관통 홀(204a1)은 대응하는 하나의 스프링(212)을 수용하도록 구성되고, 스프링(212)은 워크피스에 대해 가압할 수 있다(직접적으로 또는 간접적으로). 진공 어셈블리(204)는, 진공 채널(204a4)(예를 들어, 진공 소스에 연결되도록 구성됨)을 형성하고, 복수의 진공 채널(204a4)은 복수의 진공 경로(204a3)와 유체 연통된다. 진공은 각각의 진공 경로(204a3)를 통해 유도되어 진공 경로는 컨덕터(240)(예를 들어, 전도성 포일)를 유지하도록 구성된다. 진공 어셈블리는 또한 워크피스와 (직접적으로 또는 간접적으로) 접촉하기 위한 접촉 표면(204a2)을 형성한다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 스프링 어셈블리(202)는, 스프링 어셈블리(202)와 진공 어셈블리(204) 사이 제공되는 갭(220)을 갖는, 압축되지 않은 상태의 스프링(212)을 갖는 것으로 도시된다. 도 2c는, 스프링 어셈블리(202)와 진공 어셈블리(204) 사이에 갭(220)이 제공되지 않는, 압축된 상태의 스프링(212)을 도시한다. 즉, 도 2c에서, 진공 어셈블리는 컨덕터(240)를 유지하고, 스프링 어셈블리(202)는 진공 어셈블리(204)에 접촉하도록 이동되었고, 스프링(212)은 관통 홀(204a1)에 의해 수용된다. 스프링은 용접 작업과 관련하여 (직접적으로 또는 간접적으로) 컨덕터(240)에 대해 가압되는 동안 압축된다. 도 2d는, 레이저 에너지(252)가 스프링 어셈블리(202)의 본체 부분(202a)의 관통 홀(202a1)(예를 들어, 개구)의 중심을 통해 전송되는(레이저 에너지(252)는 또한 워크피스에 컨덕터(240)의 일부를 용접하기 위해 관통 홀(204a1)(및 대응하는 스프링(212))의 중심을 통해 전송됨), 레이저 에너지(252)를 갖는 스프링 어셈블리(202)의 본체 부분(202a)의 평면도를 도시한다.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템(300)을 사용하는 프로세스를 도시한다. 도 3a에서, 지지 구조(382)에 의해 지지되는 툴링 어셈블리(301)가 도시된다. 진공 어셈블리(304)는 컨덕터(340)를 유지한다. 레이저 소스(350)는 스프링 어셈블리(302) 및 진공 어셈블리(304)를 통해 레이저 에너지(352)를 전송하는 것으로 도시된다. 워크피스(360)(예를 들어, 배터리 모듈)는 용접 부위 외측에 도시된다.

툴링 어셈블리(301)는 스프링 어셈블리(302) 및 진공 어셈블리(304)를 포함한다. 스프링 어셈블리(302)는 관통 홀(즉, 개구)(도 1a의 스프링 어셈블리(102)의 본체 부분(102a)에 의해 형성되는 관통 홀(102a1)과 유사함)을 형성하는 본체 부분을 포함한다. 스프링 어셈블리(302)는 또한 복수의 스프링(예를 들어, 각각의 스프링 중 적어도 일부는 대응하는 복수의 관통 홀 중 하나에 사로잡혀 유지됨)(도 1a의 스프링 어셈블리(102)의 스프링(112)과 유사함)을 포함한다. 스프링 어셈블리(302)는 또한, 레이저 용접 작업으로부터의 연기가 소멸될 수 있도록 각각 스프링 중 하나와 통합되는 복수의 연기 튜브(도 1a의 스프링 어셈블리(102)의 연기 튜브(110)와 유사함)를 포함할 수 있다. 진공 어셈블리(304)는 복수의 관통 홀(즉, 개구)(도 1a의 진공 어셈블리(104)의 본체 부분(104a)에 의해 형성되는 관통 홀(104a)과 유사함)을 형성하는 본체 부분을 포함하고, 각각의 관통 홀은 스프링 어셈블리(302)의 스프링 중 대응하는 하나를 수용하도록 구성되고, 스프링은 (직접적으로 또는 간접적으로) 컨덕터(340)에 대해 가압하도록 구성되고, 컨덕터(340)는 (직접적으로 또는 간접적으로) 워크피스(360)에 대해 가압되도록 구성된다. 진공 어셈블리(304)는 복수의 진공 채널(예를 들어, 진공 소스에 연결되도록 구성됨)을 형성하고, 복수의 진공 채널은 복수의 진공 경로와 유체 연통한다.

이제 도 3b를 참조하면, 컨덕터(340)는 지지 구조(382)의 외측에 도시된다. 도 3c에서, 컨덕터(340)는 진공 어셈블리(304) 아래로 이송되었다. 도 3d에서, 진공 어셈블리(304)는 컨덕터(340)와 접촉이 이루어지도록 아래로 이동된다. 도 3e에서, 진공 어셈블리(304)는, 예를 들어, 진공을 사용하여 컨덕터(340)를 유지하면서 위로 이동된다. 도 3f에서, 워크피스(360)(예를 들어, 배터리 모듈)는 용접 작업 전에 툴링 어셈블리(301)의 진공 어셈블리(304) 아래로 이동된다. 도 3g에서, 스프링 어셈블리(302)는 스프링(미도시)을 압축하고, (직접적으로 또는 간접적으로) 컨덕터(340)와 접촉이 이루어지도록 아래로 이동되어 용접 작업 직전에, 워크피스(360)에 대해 컨덕터(340)를 압축한다. 도 3h에서, 레이저 에너지(352)는 용접 작업과 관련하여 레이저 소스(350)로부터 전송된다. 도 3i에서, 스프링 어셈블리(302)는 압축된 상태로부터 스프링(미도시)을 해제하기 위해 위로 이동된다.

도 3a 내지 도 3i는 단순하고 포괄적인 방식으로 설명되며, 레이저 용접 시스템(300)의 작업의 다양한 세부 사항이 임의의 특정 구현에 제한되지 않는다는 것이 이해된다. 예를 들어, 컨덕터(340)가 진공 어셈블리(304)에 의해 유지되기 전에, 컨덕터(340)는 임의의 바람직한 구조 또는 방법을 사용하여 (예를 들어, 컨덕터 공급부로부터) 이동될 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템(400)을 사용하는 프로세스를 도시한다. 도 4a에서, 워크피스(460)(예를 들어, 배터리 모듈)는 시설(490) 내에서 무인 운반 차량(automated guided vehicle: AGV)(480)에 의해 지지되는 것으로 도시된다. 제1 로봇(470a)(워크피스(460)에 대해 컨덕터(442a)를 고정하기 위한 툴링 어셈블리(470a1) 포함) 및 제2 로봇(470b)(워크피스(460)에 컨덕터(442a)를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스(470b1) 포함)이 도시된다. 제1 로봇(470a) 및 제2 로봇(470b) 중 적어도 하나는 6축 로봇일 수 있다.

제1 로봇(470a)의 툴링 어셈블리(470a1)는 스프링 어셈블리(470a1a) 및 진공 어셈블리(470a1b)를 포함할 수 있다(여기서 설명된 다른 툴링 어셈블리와 유사함). 대안적으로, 또는 추가적으로, 툴링 어셈블리(470a1)는 엔드 이펙터(470a1c)(그리퍼(gripper)(470a1c') 포함)를 포함할 수 있다. 제1 로봇(470a)은 비젼 시스템(470a3) 및 모션 시스템(470a4)을 (워크 피스(460)에 대해 컨덕터(442a)를 고정하는 것을 돕기 위해) 더 포함할 수 있다. 제2 로봇(470b)은, 레이저 소스(470b1), 모션 시스템(470b2), 및 비젼 시스템(470b3)을 (워크 피스(460)에 컨덕터(442a)를 선택적으로 용접하는 것을 돕기 위해) 포함하는 것으로 도시된다. 비록 도 4a 내지 도 4c가 제1 로봇(470a) 및 제2 로봇(470b)이 각각 자체 비젼 시스템(즉, 각각 비젼 시스템(470a3) 및 비젼 시스템(470b3))을 갖는 것으로 도시하지만, 제1 로봇(470a) 및 제2 로봇(470b) 모두에 단일 시스템이 사용될 수 있음이 이해된다. 도 4b에서, 워크피스(460)는 AGV(480)에 의해 제1 로봇(470a)과 제2 로봇(470b) 사이의 영역으로 이송된다. 제1 로봇(470a)은 컨덕터 공급부(442)로부터 (비록 컨덕터(442a)를 이동시키는데 다른 기술이 사용될 수 있으나) 컨덕터(442a)를 제거하는 것으로 도시된다. 도 4c에서, 컨덕터(442a)는 워크피스(460) 상에 배치되는 것으로 도시된다. 워크피스(460) 상의 컨덕터(442a)와 함께, 제1 로봇은 워크피스(460)에 대해 (예를 들어, 스프링 어셈블리(470a1a)를 사용하여) 컨덕터(442a)를 고정하도록 사용될 수 있고, 그런 다음 제2 로봇(470b)이 워크피스(460)에 컨덕터(442a)를 선택적으로 용접하기 위해 사용될 수 있다.

이제 도 5a를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 레이저 용접 시스템(500)의 단면이 도시된다. 레이저 용접 시스템의 세부 사항은 여기서 설명된 본 발명의 임의의 다른 실시예(예를 들어, 레이저 용접 시스템(100), 툴링 시스템(200), 레이저 용접 시스템(300), 레이저 용접 시스템(400))와 관련하여, 또는 그렇지 않다면 본 발명의 사상 내에서 이용될 수 있다. 컨덕터는, 전도성 층(540b) 및 전도성 층(540d)을 포함하는 다층 컨덕터(540)(예를 들어, 다층 전도성 포일)로 도시된다. 다층 컨덕터(540)는 또한 절연 층(540a), 절연 층(540c) 및 절연 층(540e)을 포함한다. 전도성 층(540d)의 부분(540d')(예를 들어, 전도성 탭)은 배터리 모듈(560)(예를 들어, 배터리)의 단자(560a)와 정렬된다. 전도성 층(540b)의 부분(540b')(예를 들어, 전도성 탭)은 배터리 모듈(560)의 단자(560b)와 정렬된다.

다층 컨덕터(540)는 진공 채널(502b)과 진공 채널(504b)을 통해 당겨지는 (실선 화살표에 의해 나타내어지는 바와 같음) 진공에 의해 부분적으로 유지된다. 스프링(512)은 워크피스(560)에 대해 다층 컨덕터(540)를 압축하는, 압축된 상태로 도시된다. 레이저 에너지(552)는 레이저 소스(550)로부터 툴링 어셈블리(501)의 스프링 어셈블리(502)의 관통 홀(502a1)(예를 들어, 개구)을 통해 전송되고, 이에 따라 워크피스(560)에 선택적으로 컨덕터(540)를 용접한다(즉, 배터리 모듈(560)의 단자(560a)에 전도성 층(540d)의 부분(504d')을 용접, 배터리 모듈(560)의 단자(560b)에 전도성 층(540b)의 부분(540b')을 용접 등).

도 5b는 컨덕터(540)의 일부 및 워크피스(560)의 일부의 단순화된 평면도이다. 전도성 층(540d)의 부분(540d')(예를 들어, 전도성 탭)은 이제 배터리 모듈(560)(예를 들어, 배터리)의 단자(560a)에 (레이저 소스(550)를 사용하여) 용접되었다. 전도성 층(540b)의 부분(540b')(예를 들어, 전도성 탭)은 이제 배터리 모듈(560)의 단자(560b)에 (레이저 소스(550)를 사용하여) 용접되었다.

통상의 기술자에 의해 이해될 바와 같이, 본 발명의 일 실시예(예를 들어, 도 1a 내지 도 1c, 도 2a 내지 도 2d, 도 3a 내지 도 3i, 도 4a 내지 도 4c, 도 5a 및 도 5b의 임의의 실시예, 또는 본 발명의 범위 내의 임의의 다른 실시예)의 임의의 특징은 본 발명의 다른 실시예(예를 들어, 도 1a 내지 도 1c, 도 2a 내지 도 2d, 도 3a 내지 도 3i, 도 4a 내지 도 4c, 도 5a 및 도 5b의 임의의 실시예, 또는 본 발명의 범위 내의 임의의 다른 실시예)로 통합될 수 있다.

비록 본 발명의 특정 측면이 워크피스에 대해 컨덕터를 직접적으로 가압하는 스프링 어셈블리로부터의 스프링을 예시하지만, 이에 제한되지 않는다. 보다 구체적으로는, 다른 구조(예를 들어, 응용 특정 부품)가 스프링과 컨덕터 사이에 위치될 수 있고, 따라서 컨덕터에 대해 스프링의 "간접(indirect)" 가압을 제공할 수 있다.

비록 본 발명이 특정 실시예를 참조하여 여기서 예시되고 설명되었지만, 본 발명은 도시된 세부 사항에 제한되도록 의도되지 않았다. 오히려, 청구항의 균등물의 사상 및 범위 내에서 본 발명으로부터 벗어나지 않고 세부 사항의 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

Claims

레이저 용접 시스템으로서,
워크피스(workpiece)에 대해 컨덕터를 고정하기 위한 툴링(tooling) 어셈블리로서, 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는 툴링 어셈블리; 및
상기 컨덕터를 상기 워크피스에 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는, 또한, 상기 컨덕터가 상기 스프링 어셈블리로 상기 워크피스에 대해 가압되기 전에 상기 컨덕터를 유지하도록 구성된 진공 어셈블리를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일(conductive foil)이고, 상기 워크피스는 복수의 배터리를 포함하는 배터리 어셈블리인 레이저 용접 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일이고, 상기 워크피스는 배터리 모듈 및 배터리 팩 중 적어도 하나를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는 상기 레이저 소스로부터 상기 레이저 에너지를 수신하기 위한 복수의 관통 홀을 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 스프링 어셈블리는, 상기 툴링 어셈블리의 상기 관통 홀의 적어도 일부에 제공되는 복수의 스프링 부재를 포함하는 레이저 용접 시스템.
워크피스에 컨덕터를 용접하는 방법으로서,
툴링 어셈블리로 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 가압하는 단계로서, 상기 툴링 어셈블리는 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는 단계; 및
레이저 소스를 사용하여 상기 워크피스에 상기 컨덕터를 선택적으로 용접하는 단계를 포함하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 가압하는 단계 전, 상기 툴링 어셈블리의 진공 어셈블리로 상기 컨덕터를 유지하는 단계를 더 포함하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일이고, 상기 워크피스는 복수의 배터리를 포함하는 배터리 어셈블리인 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일이고, 상기 워크피스는 배터리 모듈 및 배터리 팩 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는 상기 레이저 소스로부터 레이저 에너지를 수신하기 위한 복수의 관통 홀을 포함하는 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 스프링 어셈블리는 상기 툴링 어셈블리의 상기 관통 홀의 적어도 일부에 제공되는 복수의 스프링 부재를 포함하는 방법.
레이저 용접 시스템으로서,
워크피스에 대해 컨덕터를 고정하기 위한 툴링 어셈블리를 포함하는 제1 로봇으로서, 상기 툴링 어셈블리는 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는, 제1 로봇; 및
상기 워크피스에 상기 컨덕터를 선택적으로 용접하기 위한 레이저 에너지를 제공하기 위한 레이저 소스를 포함하는 제2 로봇을 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는, 또한, 상기 컨덕터가 상기 스프링 어셈블리로 상기 워크피스에 대해 가압되기 전에 상기 컨덕터를 유지하도록 구성된 진공 어셈블리를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 로봇 및 상기 제2 로봇은 상기 워크피스를 지지하기 위해 무인 운반 차량(automated guided vehicle: AGV)과 동기화되어 상호 작용하도록 구성되는 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일이고, 상기 워크피스는 복수의 배터리를 포함하는 배터리 어셈블리인 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 컨덕터는 전도성 포일이고, 상기 워크피스는 배터리 모듈 및 배터리 팩 중 적어도 하나를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는 상기 레이저 소스로부터 상기 레이저 에너지를 수신하기 위한 복수의 관통 홀을 형성하는 레이저 용접 시스템.
청구항 18에 있어서,
상기 스프링 어셈블리는 상기 툴링 어셈블리의 상기 관통 홀의 적어도 일부에 제공되는 복수의 스프링 부재를 포함하는 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 제1 로봇 및 상기 제2 로봇 중 적어도 하나는 6축 로봇인 레이저 용접 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 툴링 어셈블리는 엔드 이펙터(effector)인 레이저 용접 시스템.
워크피스에 컨덕터를 용접하는 방법으로서,
상기 워크피스를 지지하는 단계;
제1 로봇의 툴링 어셈블리로 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 고정하는 단계로서, 상기 툴링 어셈블리는 상기 워크피스에 대해 상기 컨덕터를 가압하기 위한 스프링 어셈블리를 포함하는 단계; 및
제2 로봇의 레이저 소스를 사용하여 상기 워크피스에 상기 컨덕터를 선택적으로 용접하는 단계를 포함하는 방법.