JP2023551208A - 電極タブガイド装置、それを用いた電極タブ製造装置および電極組立体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極タブガイド装置に関するものである。
より詳しくは、電極タブの上部および下部に位置する第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つが電極組立体に向けて水平移動することによって電極タブを延伸させ、電極タブの断線を防止し得る電極タブガイド装置に関するものである。
また、本発明は、上記電極タブガイド装置を用いた電極タブ製造装置および電極組立体の製造方法に関するものである。
本出願は、2021年9月2日付の韓国特許出願第10-2021-0117219号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
近年、充放電が可能な二次電池は、ワイヤレスモバイル機器のエネルギー源として広く使用されている。また、二次電池は、化石燃料を使用する既存のガソリン車、ディーゼル車などに起因する大気汚染などを解決するための対策として提示されている電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのエネルギー源としても注目されている。したがって、二次電池を使用するアプリケーションの種類は、二次電池の長所により非常に多様化しており、今後は今よりは多くの分野と製品に二次電池が適用されると予想される。
このような二次電池は、電極と電解液の構成によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されることもあり、そのうち電解液の漏液の可能性が少なく、製造が容易なリチウムイオンポリマー電池の使用量が増えている。
一般的に、二次電池は、電池ケースの形状に応じて、電極組立体が円筒形または角形の金属缶に内蔵されている円筒形電池および角形電池と、電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵されているパウチ型電池に分類される。電池ケースに内蔵される電極組立体は、正極、負極、および上記正極と上記負極との間に介在された分離膜構造からなる充放電が可能な発電素子であって、活物質が塗布された長いシート状の正極と負極との間に分離膜を介在して巻取したジェリーロール型と、所定のサイズの多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次に積層したスタック型に分類される。
図1は、従来技術に係る電極タブ製造装置を例示的に示したものである。
図1を参照すると、電極組立体10は、複数個の電極の端部に備えられた電極タブ20を集めて溶接して電極リードと連結させる。電極組立体が電池ケースに収容され密封された時に、上記電極リードを介して外部と電気的に連結され得る。電極タブを電極リードと溶接する前に、電極タブを集め、ホーン(Horn)とアンビル(Anvil)によりプレウェルディング(Pre-welding)工程を行う。このとき、プレウェルディング工程時に外部の粉塵が電極組立体の方向に流入されて、電極組立体の品質が低下するという問題がある。これを防止するために、図1に図示されたように、電極タブ20の上部および下部に位置して一字形棒状を有するタブガイド100(第1タブガイド110、第2タブガイド120)で、複数の電極タブ20を加圧して相互を集めて電極タブ積層部を形成する。次いで、上記アンビル320が溶接対象部位Aを支持し、上記ホーン310が溶接対象部位Aに超音波振動を印加して電極タブ20を溶接する。その後、電極タブ20が溶接された溶接対象部位Aの上部または下部に電極リード(図示せず)を溶接して電極組立体を製造する。
上記一字形棒状を有するタブガイド110、120が接触しながら電極タブ20に所定の圧力が加わるため、電極タブ20が延伸される。しかしながら、このような電極タブの延伸はモデル別に制限的であるため、最外郭タブの長さのマージン率(タブガイドによる最外郭タブの直線の長さ/スウェリングされたセルのタブの長さ)が低い方である。この場合、溶接後の後工程に起因する引張力が加わるとき、タブ断線という不良が発生する可能性が高い。それを防止するために電極タブをさらに長く延伸させて溶接する必要がある。しかしながら、従来のタブガイドは上下にのみ移動するため、電極タブガイドによる電極タブの加圧時に伸びる長さを一定の長さ以上に伸ばすことができないという限界があった。
したがって、プレウェルディング工程時に最外郭電極タブの長さをより長くすることによって、引張力によるタブ断線の発生を減らし得る技術の開発が必要であるのが実情である。
本発明は、上記のような問題点を解決するために作られたものであって、プレウェルディングによるタブ断線の誘発を防止し得る電極タブガイド装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記した電極タブガイド装置を含む電極タブ製造装置を提供することを他の目的とする。
また、上記した電極タブの長さを長くして溶接し得る電極組立体の製造方法を提供することを別の目的とする。
上記課題を解決するための本発明に係る電極タブガイド装置は、電極組立体から突出される複数個の電極タブを溶接部で溶接するとき、上記電極タブを加圧して集める電極タブガイド装置であって、上記電極タブの上部および下部から上記電極タブに向けて移動し、上記電極タブを加圧して集める第1タブガイドおよび第2タブガイドと、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させる移動手段と、を含み、上記移動手段は、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを上下に移動させる垂直移動手段と、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段と、を備える。
一例として、上記垂直移動手段は、上記第1タブガイドを昇降させる第1昇降手段と、上記第2タブガイドを昇降させる第2昇降手段とを含み得る。
別の例として、上記垂直移動手段は、上記第1タブガイドの上昇および第2タブガイドの下降と、上記第1タブガイドの下降および第2タブガイドの上昇が同時に行われるようにし得る。
具体的には、上記垂直移動手段は、エアチャックシリンダであり得る。
より具体的には、上記エアチャックシリンダは、その端部に空気圧によって互いに接近および離隔されるように回動する第1カンチレバーアームおよび第2カンチレバーアームが備えられ、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドは、上記第1カンチレバーアームおよび第2カンチレバーアームにそれぞれ結合されることができる。
具体例として、上記垂直移動手段は上記水平移動手段に連結され、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドが上記垂直移動手段によってそれぞれ下降および上昇して上記電極タブを加圧するとき、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを上記電極組立体に向けて水平移動させることができる。
一例として、上記水平移動手段は、駆動部と直線移動手段とを含み、上記直線移動手段の端部に上記垂直移動手段が結合されることができる。
一例として、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドは、電極タブと接触する端部の加圧面に曲面が形成されたものであり得る。
他の例として、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドは、電極タブと接触する端部の加圧面に一側方向に突出された突出部が形成されることができる。
他の例として、上記第2タブガイドの幅が上記第1タブガイドの幅より大きく、上記第2タブガイドの加圧面の面積は上記第1タブガイドの加圧面の面積より大きいことであり得る。
本発明の別の側面として、電極タブ製造装置は、少なくとも一側に複数個の電極タブが突出された電極組立体の電極タブ製造装置において、上記電極タブの上部および下部から上記電極タブに向けて移動し、上記電極タブを加圧して集める第1タブガイドおよび第2タブガイドと、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させる移動手段とを含むタブガイド部、および集められた電極タブを溶接する溶接部を含み、上記移動手段は、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを上下に移動させる垂直移動手段と、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段とを備えることができる。
一例として、上記タブガイド部は、上記電極組立体と上記溶接部との間に位置することができる。
一例として、上記溶接部は、ホーンとアンビルによって上記電極タブを超音波溶接する超音波溶接部であり得る。
具体的には、上記垂直移動手段は、上記水平移動手段に結合されて、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドが上記垂直移動手段によってそれぞれ下降および上昇して上記電極タブを加圧するとき、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち少なくとも一つを上記電極組立体に向けて水平移動させることであり得る。
本発明の他の側面としての電極組立体の製造方法は、少なくとも一側に複数個の電極タブが突出された電極組立体を製造する方法であって、上記電極タブの溶接対象部位を溶接部上に位置させるステップと、上記電極タブの上部および下部から上記電極タブに向けて第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させて上記電極タブを加圧するステップと、上記電極タブの溶接対象部位が上記溶接部に固定された状態で、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち少なくとも一つを電極組立体に向けて水平移動させて上記電極タブを延伸させるステップと、を含むことができる。
上記電極組立体の製造方法は、上記電極タブが延伸された状態で、上記電極タブを溶接させるステップをさらに含むことができる。
本発明によれば、電極タブを互いに溶接するプレウェルディング工程時に、電極タブガイドを電極組立体に向けて水平移動するように構成して、電極タブを従来よりはるかに長く延伸させるようにすることによって、タブ断線に対する耐久性が向上された電極組立体を製造することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。その前に、本明細書および特許請求の範囲に使用される用語や単語は、通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は彼自身の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することができるという原則に基づいて、本発明の技術的な思想に合致する意味と概念として解釈されなければならない。
本発明の明細書全体において使用される「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部品、またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、1つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解されるべきである。
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あるとする場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あるとする場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本発明の明細書において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
一方、本出願において、「水平方向」とは、電極タブが引出された方向を意味し、「垂直方向」とは、上記水平方向に垂直な方向を意味する。
本発明に係る電極タブガイド装置は、電極組立体から突出される複数個の電極タブを溶接部で溶接するとき、上記電極タブを加圧して集める電極タブガイド装置であって、上記電極タブの上部および下部から上記電極タブに向けて移動し、上記電極タブを加圧して集める第1タブガイドおよび第2タブガイドと、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させる移動手段と、を含み、上記移動手段は、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドを上下に移動させる垂直移動手段と、上記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段とを備える。
前述したように、従来のプレウェルディング工程時に、一字形棒状のタブガイドで電極タブを加圧する場合に、電極タブの延伸には限界がある。
そこで、本発明は、第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つは電極組立体に向けて水平移動して電極タブをさらに長く延伸させるようにすることによってタブ断線に対する耐久性を改善する。具体的には、電極タブが延伸されると、電極組立体に隣接する電極タブに加わるテンションが緩和されて、外部衝撃に対するタブ断線の可能性を減少させることができる。また、電極タブの端部を溶接するときに印加される荷重が電極に隣接して電極タブに直接伝達されないので、断線の危険が大幅に減少する。また、溶接後の後工程に起因する引張力が加わるときもタブ断線という不良を防止し得る。
本発明のより詳しい構成については、添付された図面と実施形態を用いてより詳細に説明する。各図面を説明しながら、類似の参照符号を類似の構成要素に対して使用した。添付された図面において、構造物の寸法は、本発明の明確性のために実際より拡大して図示したものである。第1、第2などの用語は多様な構成要素を説明するために使用することができるが、上記構成要素は上記用語によって限定されてはならない。上記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。例えば、本発明の範囲から逸脱せずに、第1構成要素は第2構成要素として命名されることができ、同様に第2構成要素も第1構成要素として命名され得る。単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味ではない限り、複数の表現を含む。
以下、本発明について詳細に説明する。
(第1実施形態)
図2は、本発明の一実施形態に係る電極タブ製造装置1000を示す概略図である。
図2は、本発明の一実施形態に係る電極タブ製造装置1000を示す概略図である。
本実施形態の電極タブ製造装置1000は、少なくとも一側に複数の電極タブ20が突出された電極組立体10の電極タブ製造装置において、上記電極タブ20の上部および下部から上記電極タブ20に向けて移動し、上記電極タブ20を加圧して集める第1タブガイド1110および第2タブガイド1120と、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120を移動させる移動手段とを含むタブガイド部1100、および集められた電極タブを溶接する溶接部1300を含み、上記移動手段は、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120を上下に移動させる垂直移動手段1210と、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120のうち少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段1220とを備える。
上記タブガイド部1100は、電極組立体10と溶接部1300との間に位置し、電極タブ20の溶接前に電極タブ20を加圧して延伸する役割を果たす。
上記溶接部1300は、ホーン1310とアンビル1320によって電極タブ20を超音波溶接する超音波溶接部である。すなわち、上記溶接部1300は、タブガイド部1100より電極組立体10から離れて位置して電極タブ20の端部を溶接する役割を果たす。具体的には、上記溶接部1300は、電極タブ20が上面に搭載されるアンビル(Anvil)1320、および電極タブ20の上部に位置し、下降してアンビル1320の上面に位置している電極タブ20を加圧した状態で超音波を印加するホーン(Horn)1310を含む。具体的には、ホーン1310は超音波振動を電極タブ20に印加して溶接する役割を行い、アンビル1320は電極タブ20に伝達される圧力を維持して電極タブ20に超音波による振動エネルギーが効果的に伝達されるように電極タブ20を支持する役割を行う。
図2には、電極タブ20の上部および下部から上記電極タブ20に向けて移動し、上記電極タブ20を加圧して集める第1タブガイド1110および第2タブガイド1120が図示されている。すなわち、電極タブ20を基準として、上記第1タブガイド1110は上部タブガイド、第2タブガイド1120は下部タブガイドに該当する。上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120は、垂直移動手段1210を備えて上下に移動して電極タブ20を加圧することができる。初期位置では、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120は、電極タブ20を間に置いて上下で互いに対向して配置される。
本実施形態においては、上記第1タブガイド1110は、上下移動の他に水平移動が可能に構成される。上記第2タブガイド1120は上下移動のみが可能である。垂直移動手段1210が上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120をそれぞれ下降および上昇させると、図2に点線で図示されたように、第1タブガイド1110と第2タブガイド1120が電極タブ20を間に置いた状態で加圧することができるようになる。従来には、第1タブガイドおよび第2タブガイドが昇降移動のみをしたため、電極タブの伸びる長さには限界があった。
しかしながら、本発明においては、上記第1タブガイド1110が下降した状態で再び電極組立体10に向けて水平移動するように構成される。したがって、図2に図示されたように、第1タブガイド1110が加圧する電極タブ20の長さが大きく延伸されたことがわかる。すなわち、下部の第2タブガイド1120による電極タブ20の伸びる長さと比較すると、上部の第1タブガイド1110による電極タブ20の伸びる長さがさらに長いことがわかる。本実施形態のタブガイド移動手段は、このように、第1タブガイド1110および第2タブガイド1120を上下に移動させる垂直移動手段および上記第1タブガイド1110を水平に移動させる水平移動手段を備えている。
図3は、本発明の一実施形態に係る電極タブガイド装置の概略図である。
図3を参照すると、本発明に係る電極タブガイド装置は、電極組立体から突出される複数個の電極タブを溶接部で溶接するとき、上記電極タブを加圧して集める電極タブガイド装置であって、上記電極タブの上部および下部から上記電極タブに向けて移動し、上記電極タブを加圧して集める第1タブガイド1110および第2タブガイド1120と、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120を移動させる移動手段1200とを含むことが開示されている。上記移動手段1200は、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120を上下に移動させる垂直移動手段1210と、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120のうち少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段1220とを備える。本実施形態においては、上記第1タブガイド1110のみが上下および水平に移動されるように構成している。
図3を参照すると、上記第1タブガイド1110は、上下移動が可能な垂直移動手段(第1垂直移動手段1211)および水平移動が可能な水平移動手段1220をすべて備える。上記水平移動手段1220は、例えばサーボモータである駆動部1220cに連結されたボールねじ軸1220aと、上記ボールねじ軸1220aに沿って移動される水平ガイドブロック1220bで構成されることができる。垂直移動手段1211は、上記水平ガイドブロック1220bに結合された空圧または油圧シリンダ1211aと、上記シリンダ1211aの端部に結合される垂直ガイドブロック1211bであり得る。上記垂直ガイドブロック1211bには、電極タブ20の上部に設けられる第1タブガイド1110が付着される。
一方、第2タブガイド1120は、上下移動が可能な垂直移動手段(第2垂直移動手段1212)のみを備える。上記垂直移動手段1212は、支持台1212cに設けられた空圧または油圧シリンダ1212aと、上記空圧または油圧シリンダ1212aの移動に応じて昇降される垂直ガイドブロック1212bで構成される。上記垂直ガイドブロック1212bには、電極タブ20の下部に設けられる第2タブガイド1120が付着される。
本実施形態では、上記のような2軸移送機構を一例として挙げて説明したが、垂直方向および水平方向にそれぞれ往復並進運動が可能な他の構成もいくらでも採用可能である。また、このような運動を行う場合、リニアモータのような駆動部と上記駆動部の動きを制御する制御部は当然含まれるということを通常の技術者であれば当然知ることができるだろう。
また、ボールねじやシリンダによる方式の代わりに、LMガイドや数値制御される軌道とサーボモータを用い、それに連動するベルト、ベアリングなど多様な公知の機械的な構造を有する直線移動手段を採用して2軸移送機構を具現することができ、これは公知された機械的な結合方式であるため、これ以上の具体的な説明は省略する。
上記垂直移動手段1210は、電極タブ20を加圧するとき、タブガイドを電極タブに接近させ、溶接工程を終えると、上記タブガイドを電極タブ20から離隔させる役割を行う。具体的には、電極タブ20の加圧時に、上記第1タブガイド1110に付着された垂直移動手段1211は、第1タブガイド1110を電極タブ20に向けて下降させ、第2タブガイド1120に付着された垂直移動手段1212は、第2タブガイド1120を電極タブ20に向けて上昇させる。一方、溶接工程を終えると、電極タブ20から離隔されることができるように、上記第1タブガイド1110に付着された垂直移動手段1211は、第1タブガイド1110を電極タブ20から上昇させ、第2タブガイド1120に付着された垂直移動手段1212は、第2タブガイド1120を電極タブ20から下降させる。
上記水平移動手段1220は、第1タブガイド1110を電極組立体10に向けて水平移動させて電極タブ20を延伸させる役割を果たす。このとき、水平に移動する距離は、製造しようとする電極組立体10の規格に応じて好適な範囲にすることができる。例えば、0.5~2mmであり得る。
一方、第1タブガイド1110が水平移動するとき、第1タブガイド1110および第2タブガイド1120の垂直離隔距離は一定に維持したまま移動することができる。例えば、垂直方向に離隔された距離は0.5~1.5mmであり得る。0.5mmより近いと電極タブに過度な圧力が加わって断線されることがあり、1.5mmより遠いと電極タブが十分に延伸されることができない。
図2に図示されたように、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120は、電極タブ20と接触する加圧面に曲面が形成されている。これにより、第1タブガイド1110および第2タブガイド1120が電極タブ20と接触して加圧するとき、バー状の場合に比べて断線の危険が少なく、効果的に電極タブ20を延伸させることができる。
また、図2に図示されたように、上記第1タブガイド1110および第2タブガイド1120が電極タブ20と接触する加圧面の面積と幅方向の長さが異なる。具体的には、電極タブ20の下部に位置する第2タブガイド1120の加圧面の面積が第1タブガイド1110より大きいことがあり得、第2タブガイド1120の幅方向の長さが第1タブガイド1110より大きいことがあり得る。第2タブガイド1120の加圧面の面積や幅方向の長さを第1タブガイド1110よりさらに大きく構成することにより、第1タブガイド1110が水平移動するとき、電極タブ20を第2タブガイド1120が安定的に支持することができる。
(第2実施形態)
図4は、本発明の第2実施形態に係る電極タブ製造装置2000を示す断面図である。
図4は、本発明の第2実施形態に係る電極タブ製造装置2000を示す断面図である。
本実施形態の電極タブ製造装置2000は、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が電極タブ20と接触する加圧面に一側に突出された凸部Cが形成されている点と、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が同時に電極組立体10に向けて水平移動するという点で第1実施形態と異なる。第2実施形態において第1実施形態と共通する構成要素には共通する符号を付してそれに関する具体的な説明は省略する。
図4に図示されたように、上記第1タブガイド2110および第2タブガイド2120は、電極タブ20と接触する加圧面に一側に突出された凸部Cが形成されている。具体的には、電極組立体に向かう方向に突出されて凸部Cが形成され、水平移動時に、さらに効果的に電極タブ20を延伸することができる。
また、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が同時に水平方向に移動する。具体的には、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が対向する位置を維持したまま、電極組立体10に向けて水平移動して電極タブ20を延伸させる。すなわち、上記水平移動により、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120はすべて電極組立体10にさらに近く位置されるようになる。これにより、下部の電極タブ20も長く延伸されて最外郭タブの長さのマージン率を効果的に改善することができる。
本実施形態は、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が上下に垂直移動された後に再び水平に移動されるものである。この場合、上部の第1タブガイド2110および第2タブガイド2120に、図3に図示されたような水平移動手段1220(水平移動手段2220)がそれぞれ設置され得る。このとき、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が同時に電極組立体10に向けて移動する必要があるので、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120の水平移動手段は同期的に作動され得る。
(第3実施形態)
図5は、本発明の別の実施形態に係る電極タブガイド装置を示す概略図である。
図5は、本発明の別の実施形態に係る電極タブガイド装置を示す概略図である。
図3のように、第1タブガイド1110および第2タブガイド1120に対して別個の垂直移動手段1211、1212が結合される場合は、各タブガイドを同じく上昇および下降させることが困難である。また、第1タブガイドおよび第2タブガイドの水平移動のために2つの昇降部材、駆動部が必要である。
本実施形態は、上記第1タブガイド2110の上昇および第2タブガイド2120の下降と、上記第1タブガイド2110の下降および第2タブガイド2120の上昇が同時に行われるように上記垂直移動手段2210を構成したものである。
本実施形態の垂直移動手段2210は、エアチャックシリンダである。
上記エアチャックシリンダ2210は、その端部に、空気圧によって互いに接近および離隔されるように回動する第1カンチレバーアーム2211および第2カンチレバーアーム2212を備えている。上記エアチャックシリンダ2210のカンチレバーアーム2211、2212の他端部には、第1および第2タブガイド2110、2120が結合されている。したがって、上記カンチレバーアーム2211、2212の回動に応じて、図5に矢印で図示されているように、上記第1タブガイド2110の上昇および第2タブガイド2120の下降と、上記第1タブガイド2110の下降および第2タブガイド2120の上昇とが同時に行われるようになる。
具体的には、上記エアチャックシリンダ2210は、内部の弾性部材2213aによって支持され、シリンダ本体2213の内部に印加される空気圧によって弾性部材2213aの弾性力に抵抗して前進するピストンロッド2213bと、上記ピストンロッド2213bの前端部に装着される可動部材2213cとを備えている。上記可動部材2213cには、第1、2カンチレバーアーム2211、2212の一端部がヒンジ結合される。上記第1、2カンチレバーアーム2211、2212の一端部には、上記可動部材2213cに結合される第1ヒンジ結合部2211a、2212aと、エアチャックシリンダ本体2213に結合される第2ヒンジ結合部2211b、2212bが備えられる。空気圧がエアチャックシリンダ本体2213の内部に印加されると、上記ピストンロッド2213bおよびこれに装着された可動部材2213cが前進し、これにより第1、2カンチレバーアーム2211、2212の第1ヒンジ結合部2211a、2212aが前進する。第1、2カンチレバーアーム2211、2212の一端部には第1、2ヒンジ結合部2211a、2212a、2211b、2212bが位置するため、第1ヒンジ結合部2211a、2212aの前進力により、第1、2カンチレバーアーム2211、2212の一端部が、上記第1、2ヒンジ結合部2211a、2212a、2211b、2212bを中心に回転する。したがって、第1、2カンチレバーアーム2211、2212は、上記第2ヒンジ結合部2211b、2212bを中心に上下に回動し、第1、2カンチレバーアーム2211、2212の他端部は互いに離隔されるように回動する。これにより、第1、2カンチレバーアーム2211、2212の他端部に結合された第1、2タブガイド2110、2120が互いに離れるように移動する。
空気圧が除去されると、上記弾性部材2213aの弾性力が作用し、第1、2ヒンジ結合部2211a、2212a、2211b、2212bを中心に、上記第1、2カンチレバーアーム2211、2212が反対方向に回動する。この場合には、第1、2カンチレバーアーム2211、2212の他端部に付着された第1、2タブガイド2110、2120が互いに接近するようになる。
このとき、上記エアチャックシリンダ本体2213は、上述したボールねじのような直線移動機構2222に結合され、駆動部2221によって水平方向に移動し得る。
本実施形態によって、第1タブガイド2110および第2タブガイド2120の上下移動が同期化され、より簡明に電極タブの加圧作業を行い得る。
また、本発明は、電極組立体の製造方法を提供する。図4を参照して、本発明の電極組立体の製造方法を以下で具体的に説明する。
本発明の電極組立体の製造方法は、少なくとも一側に複数個の電極タブ20が突出された電極組立体10を製造する方法であって、上記電極タブ20の溶接対象部位Aを溶接部2300上に位置させるステップと、上記電極タブ20の上部および下部から上記電極タブ20に向けて第1タブガイド2110'および第2タブガイド2120'を移動させて上記電極タブ20を加圧するステップと、上記電極タブ20の溶接対象部位Aが上記溶接部2300に固定された状態で、上記第1タブガイド2110および2タブガイド2120を電極組立体に向けて水平移動させて上記電極タブ20を延伸させるステップと、を含む。
図4において、電極タブ20の溶接対象部位Aをアンビル2320上に位置させることができる。この場合、アンビル2320を昇降可能に設けることができ、溶接のためにアンビル2320を上昇させてアンビル2320上に上記電極タブ20を位置させることができる。
その後、上記電極タブ20の上部および下部から電極タブ20に向けて上記第1タブガイド2110'および第2タブガイド2120'を移動させて上記電極タブ20を加圧する。第1タブガイド2110'および第2タブガイド2120'の上下移動は、上述したような垂直移動手段によって行うことができる。このときには、溶接部2300による溶接がまだ開始されない。
次に、上記電極タブ20の溶接対象部位Aが上記溶接部2300に固定された状態で、上記第1タブガイド2110および第2タブガイド2120を電極組立体10に向けて水平移動させて上記電極タブ20を延伸させる。第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が水平移動手段によって電極組立体10に移動されるとき、電極タブ20の端部が固定されないと、溶接部2300に位置する溶接対象部位Aの位置が変位するため、水平移動前に溶接対象部位Aを溶接部2300に固定させる。すなわち、ホーン2310を上記アンビル2320上に下降させて、溶接対象部位Aがホーン2310とアンビル2320との間で加圧されるようにする。このように、溶接対象部位Aが固定された状態で、第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち1つ(図2参照)または2つ、すべてのガイド(図4参照)を上記電極組立体10に向けて移動させる。これにより、電極組立体10の電極タブ20が従来よりさらに長く延伸される。
その後、上記電極タブ20が延伸された状態で、溶接部2300で上記電極タブ20を溶接させることができる。
また、上記電極タブ20を延伸させるステップの後、上記第1タブガイド2110および第2タブガイド2120が元の位置2110'、2120'に復帰するステップと、ホーン2310を上昇させて電極タブ20と離隔させるステップと、上記第1タブガイド2110および第2タブガイド2120をそれぞれ上昇、下降させて電極タブ20と離隔させるステップと、アンビル2320を下降させて電極タブ20と離隔させるステップと、をさらに含むことができる。
以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で多様な修正および変形が可能であろう。したがって、本発明に開示された図面は、本発明の技術思想を限定するためのものではなく説明するためのものであり、このような図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈されるべきであり、それと同等の範囲内にあるすべての技術思想は本発明の範囲に含まれるものとして解釈されるべきである。
なお、本明細書では上、下、左、右、前、後のような方向を示す用語が用いられているが、これらの用語は説明の便宜のためのものであり、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自明である。
10:電極組立体
20:電極タブ
100:タブガイド
110:第1タブガイド
120:第2タブガイド
300: 溶接部
310:ホーン
320: アンビル
1000:電極タブ製造装置
1100:タブガイド部
1110:第1タブガイド
1120:第2タブガイド
1200:移動手段
1210:垂直移動手段
1211:第1垂直移動手段
1211a:空圧または油圧シリンダ
1211b:垂直ガイドブロック
1212:第2垂直移動手段
1212a:空圧または油圧シリンダ
1212b:垂直ガイドブロック
1212c:支持台
1220:水平移動手段
1220a:ボールねじ軸
1220b:水平ガイドブロック
1220c:駆動部
1300:溶接部
1310:ホーン
1320:アンビル
2000:電極タブ製造装置
2100:タブガイド
2110:第1タブガイド
2120:第2タブガイド
2200:移動手段
2210:垂直移動手段(エアチャックシリンダ)
2211:第1カンチレバーアーム
2212:第2カンチレバーアーム
2211a、2212a:第1ヒンジ結合部
2211b、2212b:第2ヒンジ結合部
2213:エアチャックシリンダ本体
2213a:弾性部材
2213b:ピストンロッド
2213c:可動部材
2220:水平移動手段
2221:駆動部
2222:直線移動機構
2300:溶接部
2310:ホーン
2320:アンビル
A:溶接対象部位
C:凸部
20:電極タブ
100:タブガイド
110:第1タブガイド
120:第2タブガイド
300: 溶接部
310:ホーン
320: アンビル
1000:電極タブ製造装置
1100:タブガイド部
1110:第1タブガイド
1120:第2タブガイド
1200:移動手段
1210:垂直移動手段
1211:第1垂直移動手段
1211a:空圧または油圧シリンダ
1211b:垂直ガイドブロック
1212:第2垂直移動手段
1212a:空圧または油圧シリンダ
1212b:垂直ガイドブロック
1212c:支持台
1220:水平移動手段
1220a:ボールねじ軸
1220b:水平ガイドブロック
1220c:駆動部
1300:溶接部
1310:ホーン
1320:アンビル
2000:電極タブ製造装置
2100:タブガイド
2110:第1タブガイド
2120:第2タブガイド
2200:移動手段
2210:垂直移動手段(エアチャックシリンダ)
2211:第1カンチレバーアーム
2212:第2カンチレバーアーム
2211a、2212a:第1ヒンジ結合部
2211b、2212b:第2ヒンジ結合部
2213:エアチャックシリンダ本体
2213a:弾性部材
2213b:ピストンロッド
2213c:可動部材
2220:水平移動手段
2221:駆動部
2222:直線移動機構
2300:溶接部
2310:ホーン
2320:アンビル
A:溶接対象部位
C:凸部
Claims (16)
- 電極組立体から突出される複数個の電極タブを溶接部で溶接するとき、前記電極タブを加圧して集める電極タブガイド装置であって、
前記電極タブの上部および下部から前記電極タブに向けて移動し、前記電極タブを加圧して集める第1タブガイドおよび第2タブガイドと、
前記第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させる移動手段と、を含み、
前記移動手段は、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドを上下に移動させる垂直移動手段と、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段とを備えた、電極タブガイド装置。 - 前記垂直移動手段は、前記第1タブガイドを昇降させる第1昇降手段と、前記第2タブガイドを昇降させる第2昇降手段とを含む、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記垂直移動手段は、前記第1タブガイドの上昇および前記第2タブガイドの下降と、前記第1タブガイドの下降および前記第2タブガイドの上昇とが同時に行われるようにする、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記垂直移動手段は、エアチャックシリンダである、請求項3に記載の電極タブガイド装置。
- 前記エアチャックシリンダは、その端部に、空気圧によって互いに接近および離隔されるように回動する第1カンチレバーアームおよび第2カンチレバーアームが備えられ、前記第1タブガイドおよび前記第2タブガイドは、前記第1カンチレバーアームおよび前記第2カンチレバーアームにそれぞれ結合される、請求項4に記載の電極タブガイド装置。
- 前記垂直移動手段は前記水平移動手段に結合され、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドが前記垂直移動手段によってそれぞれ下降および上昇して前記電極タブを加圧するとき、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを前記電極組立体に向けて水平移動させる、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記水平移動手段は、駆動部と直線移動手段とを含み、前記直線移動手段の端部に前記垂直移動手段が結合される、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記第1タブガイドおよび第2タブガイドは、前記電極タブと接触する端部の加圧面に曲面が形成された、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記第1タブガイドおよび第2タブガイドは、前記電極タブと接触する端部の加圧面に一側方向に突出された突出部が形成された、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 前記第2タブガイドの幅が前記第1タブガイドの幅より大きく、前記第2タブガイドの加圧面の面積は前記第1タブガイドの加圧面の面積より大きい、請求項1に記載の電極タブガイド装置。
- 少なくとも一側に複数個の電極タブが突出された電極組立体の電極タブ製造装置において、
前記電極タブの上部および下部から前記電極タブに向けて移動し、前記電極タブを加圧して集める第1タブガイドおよび第2タブガイドと、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させる移動手段を含むタブガイド部と、
集められた前記電極タブを溶接する溶接部と、を含み、
前記移動手段は、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドを上下に移動させる垂直移動手段と、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを水平に移動させる水平移動手段とを備えた、電極タブ製造装置。 - 前記タブガイド部は、前記電極組立体と前記溶接部との間に位置する、請求項11に記載の電極タブ製造装置。
- 前記溶接部は、ホーンとアンビルによって前記電極タブを超音波溶接する超音波溶接部である、請求項11に記載の電極タブ製造装置。
- 前記垂直移動手段は前記水平移動手段に結合され、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドが前記垂直移動手段によってそれぞれ下降および上昇して前記電極タブを加圧するとき、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを前記電極組立体に向けて水平移動させる、請求項11から13のいずれか一項に記載の電極タブ製造装置。
- 少なくとも一側に複数個の電極タブが突出された電極組立体を製造する方法であって、
前記電極タブの溶接対象部位を溶接部上に位置させるステップと、
前記電極タブの上部および下部から前記電極タブに向けて第1タブガイドおよび第2タブガイドを移動させて前記電極タブを加圧するステップと、
前記電極タブの溶接対象部位が前記溶接部に固定された状態で、前記第1タブガイドおよび第2タブガイドのうち、少なくとも一つを電極組立体に向けて水平移動させて前記電極タブを延伸させるステップと、を含む、電極組立体の製造方法。 - 前記電極タブが延伸された状態で、前記電極タブを溶接させるステップをさらに含む、請求項15に記載の電極組立体の製造方法。
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