JP7626318B2 - 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

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 Download PDF

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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。
韓国公開特許第１０－２０１９－００５４６１７号公報
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。
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。 本発明の一実施形態に係る電極タブ製造装置を示す概略図である。 本発明の一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。 本発明の他の実施形態に係る電極タブ製造装置を示す概略図である。 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。
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。
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。
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

Claims (18)

  1. 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、
    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、
    電極タブガイド装置。
  2. 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。
  3. 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１に記載の電極タブガイド装置。
  4. 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３に記載の電極タブガイド装置。
  5. 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、
    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、電極タブガイド装置。
  6. 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、
    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、電極タブガイド装置。
  7. 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から６のいずれか１項に記載の電極タブガイド装置。
  8. 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から６のいずれか１項に記載の電極タブガイド装置。
  9. 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、
    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、電極タブガイド装置。
  10. 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、
    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、
    電極タブ製造装置。
  11. 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、
    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、電極タブ製造装置。
  12. 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１０又は１１に記載の電極タブ製造装置。
  13. 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タブガイドを同時に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。
  14. 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により、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により、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、を含み、
    前記垂直移動手段は前記水平移動手段に結合される、
    電極組立体の製造方法。
  15. 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、を含み、
    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、
    電極組立体の製造方法。
  16. 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、を含み、
    前記第１タブガイド及び前記第２タブガイドは、前記電極組立体と前記溶接部との間に位置する、
    電極組立体の製造方法。
  17. 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、を含み、
    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、
    電極組立体の製造方法。
  18. 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１３から１７のいずれか１項に記載の電極組立体の製造方法。
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