KR101305463B1

KR101305463B1 - 배터리셀의 전극 용접장치

Info

Publication number: KR101305463B1
Application number: KR1020110101998A
Authority: KR
Inventors: 우인영
Original assignee: 주식회사 이랜텍
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-09-06
Also published as: KR20130037540A

Abstract

본 발명은 배터리셀의 전극 용접장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 폴리머 전지의 배터리셀을 지그로 고정시 이를 감지한 후 전극 용접시 한 쌍으로 이루어지는 전극봉의 휨 변형상태와 길이 변화상태를 체크한 후 전극봉의 위치를 자동 보정하도록 구성하는 한편, 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 단계적인 통전을 통해 대기상태 후 용접작업이 실행되는 안전장치를 구성하고, 특히 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 용접작업이 사용자에 의한 설정주기에 도달시 바로 전극봉의 끝단에 대한 연마 클리닝 작업이 이루어지도록 하면서, 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 의해 전극 용접작업이 이루어지는 상태에서 작업자의 손이 용접 작업범위내에 위치할 때 바로 용접 작업이 정지되도록 구성한 것이며, 이에따라 전극봉에 의한 용접 불량을 방지하고, 전극봉의 끝단에 대한 마모나 오염으로 인한 용접 불량을 방지하며, 전극봉의 용접작업시 이물질에 의한 스파크 발생으로 화재와 같은 사고가 발생하는 것을 방지하면서 전극봉의 교체가 신속하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동 용접작업시 발생하는 사고를 미연에 방지하도록 한 것이다.

Description

배터리셀의 전극 용접장치{Electrode welding device of battery cell}

본 발명은 폴리머 전지의 배터리셀에 전극을 용접하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리머 전지의 배터리셀을 지그로 고정시킨 상태에서 전극을 용접시, 한 쌍으로 이루어지는 전극봉의 휨 변형이나 길이에 대한 불량여부를 체크한 후 전극봉의 위치를 자동 보정함은 물론, 전극봉의 끝단을 연마하는 클리닝 작업으로 전극봉의 끝단에 대한 마모나 오염으로 인한 용접 불량을 방지할 수 있도록 하는 배터리셀의 전극 용접장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대용 전자제품(예; 비디오 카메라, 휴대용 전화, 휴대용 PC, 넷북, 테블릿 PC 등)은 경량화 및 고기능화가 진행됨에 따라 구동용 전원으로서 리튬 폴리머 전지를 사용하고 있다.

상기 리튬 폴리머 전지는 양극 및 음극과 유기 전해액이 함침되어 있는 세퍼레이터를 적층한 전지 몸체, 상기 양극과 음극의 전류를 모으기 위하여 각각 상기 양극과 음극에 용접 고정되는 양극/음극 접합체, 상기 양극/음극 접합체에 모인 전류를 외부로 유도하기 위하여 각각 상기 양극/음극 접합체에 용접 고정되는 양극단자 및 음극단자, 그리고 상기 구성요소들을 밀봉하는 절연성 외장재를 포함하는 것이다.

이때, 상기 전지몸체의 양극과 음극에 각각 양극 접합체와 음극 접합체를 용접하거나, 또는 상기 양극/음극 접합체에 양극/음극 단자를 용접시키는 작업은 한 쌍으로 이루어진 전극봉이 적용되는 용접장치(스폿용접)를 사용하게 되는데, 종래에는 이러한 용접장치의 용접 작업이 수작업으로 이루어져 다수의 작업자가 필요로 하였다.

이에따라, 종래에는 스폿 용접이 자동으로 이루어질 수 있도록 하는 용접장치들이 개발되었지만, 이러한 용접장치들의 경우에는 배터리셀에 대한 정렬이 수작업으로 이루어져 있으므로, 한 쌍의 전극봉에 의한 전극 용접이 정교하게 이루어지지 못하고 어긋나는 등의 불량율이 높았다.

또한, 종래 용접 장치들은 한 쌍의 전극봉 끝을 전극에 대고 비교적 작은 부분에 전류 및 가압력을 집중시켜 국부적으로 가열하는 동시에 전극으로 압력을 가하여 저항 용접이 이루어지는 방식인데, 상기 한 쌍으로 이루어진 전극봉이 전극과의 빈번한 접촉에 의해 그 끝단부가 마모되거나 오염되면서 용접 불량을 초래하는 경우가 많았다.

또한, 종래 용접 장치들은 전극봉의 반복적인 용접 작업시 이를 교체해야 하는데, 종래에는 이러한 전극봉의 길이를 작업자가 육안으로 체크해야 하는 단점이 있고, 이에따라 작업자의 작업 집중도가 저하될 경우 전극에 대한 용접이 제대로 이루어지지 못하면서 용접이 완료된 배터리셀의 품질이 불균일하고, 이에 따라 불량품이 빈번하게 발생하는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 폴리머 전지의 배터리셀을 지그로 고정시 이를 감지한 후 전극 용접시 한 쌍으로 이루어지는 전극봉의 휨 변형상태와 길이 변화상태를 체크한 후 전극봉의 위치를 자동 보정하도록 구성함으로써, 전극봉의 변형에 따른 용접불량을 방지함은 물론, 전극봉의 불량 발생시 이를 신속하게 교체할 수 있도록 하는 배터리셀의 전극 용접장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 용접작업이 사용자에 의한 설정주기에 도달시 바로 전극봉의 끝단에 대한 연마 클리닝 작업이 이루어지도록 구성함으로써, 전극봉의 끝단에 대한 마모나 오염으로 인한 용접 불량을 방지하려는 것이다.

또한, 본 발명은 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 단계적인 통전을 통해 대기상태 후 용접작업이 실행되는 안전장치를 구성함으로써, 전극봉의 용접작업시 이물질에 의한 스파크 발생으로 화재와 같은 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하려는 것이다.

또한, 본 발명은 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 의해 전극 용접작업이 이루어지는 상태에서 작업자의 손이 용접 작업범위내에 위치할 때 바로 용접 작업이 정지되도록 구성함으로써, 자동 용접작업시 발생하는 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하려는 것이다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명 배터리셀의 전극 용접장치는, 제 1 구동부에 의해 이동하여 배터리셀을 고정하는 지그부를 형성한 본체; 상기 본체에 고정되고, 상기 지그부에 고정되는 배터리셀의 장착점을 설정하기 위한 장착홈을 형성하는 고정프레임; 상기 고정프레임의 장착홈내에 형성되고, 상기 장착홈내의 장착점에 배터리셀이 위치되었는지를 감지하는 센서부; 상기 고정프레임과 상기 지그부를 기준으로 좌우측에 배치되어 상기 배터리셀의 전극을 용접시키도록 전후는 물론 상하좌우의 방향으로 이동되고, 선단측에는 각각 전극봉이 결합되는 홀더를 형성한 좌우 한 쌍의 작동부; 상기 고정프레임에 형성되고, 상기 작동부에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 불량여부를 체크하는 전극봉 검사부; 및, 상기 센서부의 감지결과 및 상기 전극봉 검사부의 체크 결과에 따라 상기 전극봉의 위치를 자동 보정하면서 상기 작동부의 온/오프 구동은 물론, 상기 전극봉으로의 구동전원 공급을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 지그부는 고정지그 및, 상기 제 1 구동부에 의해 전후 이동하면서 배터리셀을 가압 고정하는 유동지그를 포함하는 것이다.

또한, 상기 고정프레임의 장착홈 내측에는 외부 물체가 근접시 이를 감지한 후 상기 제어부에 출력하여, 상기 제어부에 의해 상기 전극봉의 용접작업이 정지될 수 있도록 하는 안전센서; 를 더 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 전극봉이 결합되는 홀더는 배터리셀의 전극에 대한 용접작업시 유동하지 않도록 고정되는 고정홀더, 및 배터리셀의 전극에 대한 용접작업시 전후 유동하는 유동홀더로 구성되는 것이다.

또한, 상기 고정홀더의 일단에는 한 쌍의 전극봉에 의해 배터리셀의 전극 용접시 상기 고정홀더의 밀림여부를 감지한 후 이를 제어부(60)에 출력하는 밀림감지센서가 구성되는 것이다.

또한, 상기 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 용접 작업시 상기 전극봉에는 상기 제어부에 의해 구동전원이 단계적으로 통전되도록 하되, 상기 제어부는 초기 통전시 이물질에 의한 스파크가 발생하지 않도록 대기상태로서 통전전류량을 최소한의 범위로 제한하고, 상기 초기 통전후에는 통전전류량을 정상적으로 제어하여 상기 전극봉에 의한 배터리셀의 전극 용접이 정상적으로 이루어지도록 하는 구동프로그램을 탑재 구성한 것이다.

또한, 상기 전극봉 검사부는, 상기 고정프레임의 양측면에 형성되고, 상기 작동부에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉이 용접 작업 후 리턴시 상기 전극봉의 끝단을 연마하여 클리닝시키는 연마부; 상기 연마부에 의해 끝단 연마가 이루어진 상기 전극봉의 X축에 대한 휨 변형상태를 체크하는 제 1 감지부; 및 상기 전극봉의 Y축에 대한 휨 변형상태와, 상기 전극봉의 길이변화를 순차적으로 체크하는 제 2 감지부; 를 포함하여 구성한 것이다.

또한, 상기 제 1 감지부는 상기 고정프레임의 양측면에 각각 상하방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광 센서인 것이다.

또한, 상기 제 2 감지부는 상기 고정프레임의 양측면에 각각 좌우방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광센서인 것이다.

또한, 상기 제 2 감지부에 의한 전극봉의 길이 변화는, 상기 작동부가 상기 제 2 감지부의 방향으로 전후 이동할 때 체크되도록 구성한 것이다.

이와 같이 본 발명은 폴리머 전지의 배터리셀을 지그로 고정시 이를 감지한 후 전극 용접시 한 쌍으로 이루어지는 전극봉의 휨 변형상태와 길이 변화상태를 체크한 후 전극봉의 위치를 자동 보정하도록 구성하는 한편, 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 단계적인 통전을 통해 대기상태 후 용접작업이 실행되는 안전장치를 구성하고, 특히 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 용접작업이 사용자에 의한 설정주기에 도달시 바로 전극봉의 끝단에 대한 연마 클리닝 작업이 이루어지도록 하면서, 한 쌍으로 이루어진 전극봉에 의해 전극 용접작업이 이루어지는 상태에서 작업자의 손이 용접 작업범위내에 위치할 때 바로 용접 작업이 정지되도록 구성한 것으로, 이를 통해 전극봉에 의한 용접 불량을 방지하고, 전극봉의 끝단에 대한 마모나 오염으로 인한 용접 불량을 방지하며, 전극봉의 용접작업시 이물질에 의한 스파크 발생으로 화재와 같은 사고가 발생하는 것을 방지하면서 전극봉에 대한 교체가 신속하게 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동 용접작업시 발생하는 사고를 미연에 방지하는 효과를 기대할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예로 배터리셀 전극 용접장치의 구조를 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예로 배터리셀 전극 용접장치의 구조를 보인 평면도.
도 3은 본 발명의 실시에로 배터리셀 전극 용접장치의 블럭구성도.
도 4는 본 발명의 실시예로 전극봉에 대한 연마 클리닝 상태를 보인 확대 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예로 제 1 검사부를 통해 전극봉의 X축 휨 변형상태를 검사하는 확대 평면도.
도 6은 본 발명의 실시예로 제 2 검사부를 통해 전극봉의 Y축 휨 변형상태를 검사하는 확대 정면도.
도 7은 본 발명의 실시예로 제 2 검사부를 통해 전극봉의 길이변화를 검사하는 확대 정면도.
도 8은 본 발명의 실시예로 배터리셀의 전극을 용접하는 상태의 정면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예로 배터리셀 전극 용접장치의 구조를 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 배터리셀 전극 용접장치의 구조를 보인 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시에로 배터리셀 전극 용접장치의 블럭구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예로 전극봉에 대한 연마 클리닝 상태를 보인 확대 정면도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예로 제 1 검사부를 통해 전극봉의 X축 휨 변형상태를 검사하는 확대 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시예로 제 2 검사부를 통해 전극봉의 Y축 휨 변형상태를 검사하는 확대 정면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예로 제 2 검사부를 통해 전극봉의 길이변화를 검사하는 확대 정면도이고, 도 8은 본 발명의 실시예로 배터리셀의 전극을 용접하는 상태의 정면도를 도시한 것이다.

첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배터리셀의 전극 용접장치는 본체(10), 고정프레임(20), 센서부(30), 작동부(40), 전극봉 검사부(50), 제어부, 그리고 안전센서(70)와 밀림감지센서(80)를 포함한다.

상기 본체(10)에는 평면상에 배터리셀(100)을 고정하는 지그부(12)가 구성되며, 상기 지그부(12)는 고정지그(12a)와 유동지그(12b)로 분할 구성된다.

상기 유동지그(12b)는 제 1 구동부(11)에 의해 전후 이동하는 것으로, 상기 고정지그(12a)와 유동지그(12b)의 사이에 배터리셀(100)이 안착될 때, 상기 제 1 구동부(11)의 구동에 따라 상기 유동지그(12b)가 이동하여 상기 안착된 배터리셀(100)을 움직이지 못하도록 가압하는 것이다.

여기서, 상기 제 1 구동부(11)는 전기모터, 유압펌프, 유압실린더, 피스톤로드를 포함하는 통상적인 유압구동부이지만, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니며, 상기 유동지그(12b)를 전후진시킬 수 있는 장치들을 모두 포함하며, 일예로서 정역회전 구동하는 모터와 랙 및 피니언기어로 구성할 수도 있는 것이다.

상기 고정프레임(20)은 상기 본체(10)의 평면상에서 상기 지그부(12)의 일측 끝단에 수직으로 세워져 고정되는 것으로, 상기 지그부(12)의 고정지그(12a)와 유동지그(12b)에 의해 고정되는 상기 배터리셀(100)의 장착점을 설정하기 위한 장착홈(21)이 마련되며, 상기 장착홈(21)의 내측에는 외부 물체(예; 작업자의 손)가 근접할 때 이를 감지하여 상기 전극봉(200)의 용접작업을 정지시킬 수 있도록 하는 안전센서(70)가 구성되는 것이다.

즉, 상기 작동부(40)의 구동에 따라 좌우 한 쌍을 이루는 전극봉(200)이 지그부(12)에 고정되는 배터리셀(100)의 전극을 용접시키는 상태에서, 작업자 또는 기타 구조물이 상기 장착홈(21)에 근접시, 상기 안전센서(70)의 감지동작이 이루어지고, 이에따라 상기 안전센서(70)의 감지동작에 따른 신호가 제어부(60)에 출력되면서, 상기 제어부(60)는 상기 작동부(40)의 구동을 오프시킴은 물론, 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류를 차단시켜, 사고가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 한 것이다.

상기 센서부(30)는 상기 고정프레임(20)의 장착홈(21)내에 형성되는 것으로, 상기 센서부(30)는 상기 장착홈(21)내의 장착점에 배터리셀(100)이 위치되었는지를 감지한 후 그 감지신호를 상기 제어부(60)에 출력하는 것으로, 이는 상기 장착점에 배터리셀(100)의 장착이 정상적으로 이루어지지 않을 경우, 상기 전극봉(200)에 의한 상기 배터리셀(100)의 전극에 대한 용접작업을 중지시켜 용접 불량을 최소화시키기 위함이다.

여기서, 상기 센서부(30)는 물체의 접촉/비접촉 상태를 감지하는 것으로, 상기 센서부(30)는 감압스위치, 리미트스위치, 홀센서, 적외선 센서 중 어느 하나를 적용하거나 또는 이외에도 물체 감지를 위한 통상적인 센서를 적용할 수도 있는 것이다.

상기 작동부(40)는 상기 고정프레임(30)과 상기 지그부(12)를 기준으로 좌우측에 배치된 상태에서, 상기 제어부(60)의 제어에 따라 상기 배터리셀(100)의 전극을 용접시키도록 전후는 물론 상하좌우의 방향으로 이동이 이루어지는 것으로, 선단측에는 각각 전극봉(200)이 결합되는 홀더(41)가 구성된다.

즉, 상기 작동부(40)는 지그부(12)에 고정된 배터리셀(100)의 전극을 스폿용접할 수 있도록, 상기 전극봉(200)을 전진시키는 한편, 하나의 배터리셀(100)에 대한 용접작업이 종료된 시점에 상기 전극봉(200)을 원래의 위치로 리턴이동시키거나, 또는 상기 전극봉 검사부(50)에 의한 전극봉(200)의 불량여부를 체크할 수 있도록 상기 전극봉(200)을 상하좌우 방향으로 이동시키도록 구성한 것이며, 상기 전후진 상하좌우 방향으로의 구동을 위해 전기모터, 유압펌프, 유압실린더, 피스톤로드를 포함하는 통상적인 유압구동부로 구성되지만, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니며, 상기 전극봉(200)을 이동시킬 수 있는 장치들을 모두 포함하며, 일예로서 정역회전 구동하는 모터와 랙 및 피니언기어로 구성할 수도 있는 것이다.

여기서, 상기 홀더(41)는 배터리셀(100)의 전극에 대한 용접작업시 유동하지 않도록 고정되는 고정홀더(41a)와, 배터리셀(100)의 전극에 대한 용접작업시 전후 유동하는 유동홀더(41b)로 구성되는 것으로, 상기 고정홀더(41a)의 일단에는 한 쌍의 전극봉(200)에 의해 배터리셀(100)의 전극 용접시 상기 고정홀더(41a)의 밀림여부를 감지한 후 이를 제어부(60)에 출력하는 밀림감지센서(80)가 위치하게 되는 것이다.

즉, 상기 좌우 한 쌍의 전극봉(200)을 통해 배터리셀(100)의 전극을 용접시킬 때, 하나의 전극봉(200)은 고정된 상태를 유지하고, 또 다른 전극봉(200)은 일정거리만큼 유동하게 되는 것으로, 이에따라 상기 유동홀더(41b)는 전극봉(200)에 의한 전극 용접이 이루어질 때 로드(41c)를 따라 전후진하도록 구성한 것이다.

상기 전극봉 검사부(50)는 상기 고정프레임(20)에 구성되는 것으로, 상기 작동부(40)에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)이 정상 또는 불량인지를 체크한 후 이를 제어부(60)에 출력하는 것이며, 연마부(51)와 제 1,2 감지부(52)(53)를 포함한다.

상기 연마부(51)는 상기 고정프레임(20)의 양측면에 형성되는 것으로, 상기 작동부(40)에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)이 용접 작업 후 리턴시 상기 전극봉(200)의 위치가 자동 보정되도록 상기 전극봉(200)의 끝단을 연마하여 클리닝시키는 것이다.

즉, 상기 전극봉(200)이 작동부(40)에 의해 용접작업을 완료한 후 리턴되었을 때, 상기 작동부(40)이 상기 전극봉(200)을 상기 연마부(51)에 접촉시켜, 상기 전극봉(200)의 끝단에 대한 연마가 이루어질 수 있도록 한 것이며, 따라서 상기 연마부(51)는 상기 전극봉(200)의 끝단 연마가 가능하도록 표면에 연마패턴돌기를 형성하는 플레이트 형태인 것이다.

상기 제 1 감지부(52)는 상기 연마부(51)에 의해 끝단 연마가 이루어진 상기 전극봉(200)의 X축에 대한 휨 변형상태를 체크하는 것으로, 상기 제 1 감지부(52)는 상기 고정프레임(20)의 양측면에 각각 상하방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광 센서이며, 이에따라 상기 발광 및 수광센서의 사이를 상기 전극봉(200)이 작동부(40)의 이송동작에 따라 좌측 또는 우측방향으로 이동하여 통과할 때, 상기 전극봉(200)의 X축에 대한 휨 변형상태를 감지하게 되고, 이렇게 감지된 정보는 제어부(60)에 제공될 수 있도록 한 것이며, 따라서 상기 제어부(60)는 설정되는 제어프로그램에 따라 상기 전극봉(200)의 X축에 대한 휨 변형상태가 불량일 때 상기 X축에 대한 휨 변형상태를 감안하여 상기 전극봉(200)의 위치를 자동 보정하는 제어동작을 수행하게 되는 것이다.

상기 제 2 감지부(53)는 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태는 물론, 상기 전극봉(200)의 길이변화를 순차적으로 체크하는 것으로, 상기 제 2 감지부(53)는 상기 고정프레임(20)의 양측면에 각각 형성되는 제 1 감지부(52)의 상측에 위치하면서 좌우방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광센서이며, 이에따라 상기 발광 및 수광센서의 사이를 상기 전극봉(200)이 작동부(40)의 이송동작에 따라 상측 또는 하측 방향으로 이동하면서 통과할 때, 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태를 감지하게 되고, 이렇게 감지된 정보는 제어부(60)에 제공될 수 있도록 한 것이며, 따라서 상기 제어부(60)는 설정되는 제어프로그램에 따라 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태가 불량일 때 상기 Y축에 대한 휨 변형상태를 감안하여 상기 전극봉(200)의 위치를 자동 보정하는 제어동작을 수행하게 되는 것이다.

여기서, 상기 전극봉(200)에 대한 길이 체크는 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태를 체크한 후, 상기 작동부(40)의 직선 이송동작에 따라 상기 전극봉(200)이 상기 발광 및 수광센서의 사이로 전,후진 이동함으로써 체크할 수 있는 것이며, 상기와 같이 체크된 전극봉(200)의 길이 체크 정보는 제어부(20)에 제공되도록 하였고, 따라서 상기 제어부(60)는 설정되는 제어프로그램에 따라 상기 전극봉(200)에 대한 길이가 불량일 때 상기 길이변화를 감안하여 상기 전극봉(200)의 위치를 자동 보정하는 제어동작을 수행하게 되는 것이다.

상기 제어부(60)는 상기 센서부(30)의 감지결과 및, 상기 전극봉 검사부(50)에 포함되는 제 1,2 감지부(52)(53)의 체크 결과에 따라 상기 전극봉(200)의 위치를 자동 보정시키는 제어프로그램이 탑재되면서, 상기 작동부(40)의 온/오프 구동은 물론, 상기 전극봉(200)으로의 구동전원 공급을 제어하도록 구성한 것이다.

이때, 상기 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)의 용접 작업시 상기 전극봉(200)에는 상기 제어부(60)에 의해 구동전원이 단계적으로 통전되도록 구성하였으며, 상기 제어부(60)는 제 1 단계로서 초기 통전시 이물질에 의한 스파크가 발생하지 않도록 대기상태로서 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류량을 최소한의 범위로 제한하게 되고, 제 2 단계로서 초기 통전후에는 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류량을 정상적인 범위로 제어함으로써, 상기 전극봉(200)에 의한 배터리셀(100)의 전극 용접이 정상적으로 이루어지도록 하는 제어프로그램을 탑재 구성한 것이다.

이와같이, 본 발명의 실시예에 따른 배터리셀의 전극 용접장치는 첨부된 도 1 내지 도 8에서와 같이, 우선 본체(10)의 지그부(12)를 이루는 고정지그(12a)와 유동지그(12b)의 사이에 배터리셀(100)을 안착시킨 후, 상기 배터리셀(100)의 일측단을 고정프레임(20)의 장착홈(21)으로 투입한다.

그러면, 상기 장착홈(21)내에 형성되는 센서부(30)가 상기 배터리셀(100)의 장착점 위치가 정상적인지 아니면 비정상적인지를 감지한 후 그 감지정보를 제어부(60)에 출력하게 된다.

이때, 상기 제어부(60)는 상기 감지정보로부터 배터리셀(100)의 장착위치가 비정상적인 경우에는 상기 배터리셀(100)의 장착 위치 교정을 위한 경보음을 출력하고, 상기 배터리셀(100)의 장착위치가 정상적인 경우에는 제 1 구동부(11)를 구동제어하게 되며, 이에따라 상기 제 1 구동부(11)의 구동으로부터 유동지그(12b)는 상기 고정지그(12a)의 방향으로 유동하면서 상기 배터리셀(100)가 움직이지 않도록 가압 고정시키게 된다.

다음으로, 상기 제어부(60)는 작동부(40)를 온 구동시켜, 상기 작동부(40)를 상기 지그부(12)에 고정된 배터리셀(100)로 이동시킴과 동시에, 상기 작동부(40)의 홀더(41)인 고정홀더(41a) 및 유동홀더(41b)에 각각 고정되는 전극봉(200)으로 전류를 제 1,2 단계로 순차적으로 통전시키게 된다.

즉, 상기 제어부(60)는 우선 제 1 단계인 대기상태로서 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류량을 최소한의 범위로 제한하는 초기 전류를 통전시켜 이물질에 의한 스파크가 발생하지 않도록 한 후, 제 2 단계로서 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류량을 정상적인 범위로 제어하게 된다.

그러면, 상기 좌우 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)은 상기 작동부(40)의 이송 구동에 따라 상기 지그부(12)에 고정된 배터리셀(100)의 전극을 용접하는 작업을 순차적으로 진행할 수 있게 되는 것이다.

이때, 상기 고정홀더(41a) 및 유동홀더(41b)에 각각 고정되면서, 좌우측 방향에서 상기 배터리셀(100)의 전극 용접작업을 자동 수행할 때, 첨부된 도 8에서와 같이 상기 고정홀더(41a)는 유동하지 않지만, 상기 유동홀더(41b)는 로드(41c)를 따라 전후방향으로 약간의 텐션 이송을 반복하게 되는 바, 상기 좌우 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)에 의한 상기 배터리셀(100)의 전극에 대한 용접은 불량없이 정밀하게 이루어질 수 있는 것이다.

여기서, 상기 고정홀더(41a)의 일측에는 밀림감지센서(80)가 구비되어 있어, 상기 밀림감지센서(80)는 상기 배터리셀(100)의 전극 용접이 진행될 때, 상기 고정홀더(41a)가 후방측으로 밀리는지를 감지한 후 이를 제어부(60)에 출력하고, 이에따라 상기 제어부(60)는 상기 밀림감지센서(80)의 감지정보에 따라 고정홀더(41a)의 밀림현상이 발생할 경우에는 용접 불량이 발생하지 않도록, 상기 전극봉(200)으로의 전류 통전을 오프시켜 용접작업을 중지시키게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 좌우 한쌍의 전극봉(200)에 의해 하나의 배터리셀(100)에 대한 전극 용접이 완료시, 상기 제어부(60)는 상기 작동부(40)를 원래의 위치로 리턴시키면서 상기 전극봉(200)에 대한 불량여부를 체크하는 검사동작을 수행하게 된다.

즉, 상기 작동부(40)가 원래의 위치로 리턴시, 첨부된 도 4에서와 같이 상기 작동부(40)는 고정프레임(20)의 양측면에 각각 형성되는 전극봉 검사부(50)의 연마부(51)에 전극봉(200)을 접촉시켜, 상기 전극봉(200)의 끝단에 대한 연마의 클리닝이 이루어지도록 한다.

다음으로, 상기 작동부(40)는 상기 제어부(60)의 제어동작에 따라 상기 연마부(51)의 상단측에 위치하는 제 1 감지부(52)와 제 2 감지부(53)를 순차적으로 통과하게 되며, 이에따라 첨부된 도 5에서와 같이 상기 제 1 감지부(52)는 상기 전극봉(200)의 X축에 대한 휨 변형상태를 체크한 후 그 체크결과를 제어부(60)에 출력하고, 첨부된 도 6에서와 같이 상기 제 2 감지부(53)는 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태를 체크한 후 그 체크결과를 상기 제어부(60)에 출력하게 된다.

이때, 상기 제 1 감지부(52)는 상기 고정프레임(20)의 양측면에 각각 상하방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광 센서인 바, 첨부된 도 5에서와 같이 상기 전극봉(200)은 상기 작동부(40)의 이송동작에 따라 상기 발광 및 수광센서의 사이를 좌측 또는 우측방향으로 이동하여 통과함으로써, 상기 전극봉(200)의 X축에 대한 휨 변형상태를 체크할 수 있는 것이다.

또한, 상기 제 2 감지부(53)는 상기 고정프레임(20)의 양측면에 각각 형성되는 제 1 감지부(52)의 상측에 위치하면서 좌우방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광센서인 바, 첨부된 도 6에서와 같이 상기 전극봉(200)은 상기 작동부(40)의 이송동작에 따라 상기 발광 및 수광센서의 사이를 상측 또는 하측 방향으로 이동하여 통과함으로써, 상기 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태를 체크할 수 있는 것이다.

한편, 상기 제 2 감지부(53)에 의해 전극봉(200)의 Y축에 대한 휨 변형상태를 체크한 후, 상기 제어부(60)는 상기 작동부(40)를 전후진 이송시키게 되며, 이에따라 첨부된 도 7에서와 같이 상기 제 2 감지부(53)는 상기 작동부(40)의 홀더(41)에 고정되는 전극봉(200)의 길이변화를 체크한 후 이를 제어부(60)에 출력하게 된다.

즉, 상기 전극봉(200)이 배터리셀(100)의 전극을 용접시키는 작업을 반복적으로 진행함에 따라 그 길이가 변화될 수 있으므로, 상기 제어부(60)는 상기 제 2 감지부(53)에 의해 감지된 전극봉(200)의 길이변화는 물론, 상기 제 1,2 감지부(52)(53)에 의해 체크되는 상기 전극봉(200)의 X축 및 Y축의 휨 변형이 발생하였는지를 판단한 후, 상기 전극봉(200)의 교체여부를 결정하게 되며, 상기 체크결과로부터 전극봉(200)의 교체가 없을 경우에는 상기 X,Y축에 대한 휨 변형상태와 길이변화를 감안하여 상기 전극봉(200)의 위치를 용접작업이 가능한 위치로 자동 보정시키게 되고, 이에따라 상기 지그부(12)에 새로운 배터리셀(100)을 안착시킨 후 다시 상기 배터리셀(100)의 전극에 대한 용접작업을 재시작하는 동작을 반복 수행할 수 있게 되는 것이다.

여기서, 상기와 같이 좌우 한 쌍으로 이루어진 전극봉(200)으로 배터리셀(100)의 전극을 용접시키는 동작상태에서, 작업자 또는 기타 구조물이 고정프레임(20)의 장착홈(21)에 근접하는 경우, 상기 장착홈(21)내에 마려되는 안전센서(70)가 이를 감지한 후 제어부(60)에 감지신호를 출력하도록 하였으며, 이에따라 상기 제어부(60)는 작동부(40)의 구동을 오프시킴은 물론, 상기 전극봉(200)으로의 통전 전류를 차단시켜 사고가 발생하는 것을 방지하는 안전모드 프로그램을 구동시키게 되는 것이다.

이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

10; 본체 11; 제 1 구동부
12; 지그부 12a; 고정지그
12b; 유동지그 20; 고정프레임
21; 장착홈 30; 센서부
40; 작동부 41; 홀더
41a; 고정홀더 41b; 유동홀더
41c; 로드 50; 전극봉 검사부
51; 연마부 52,53; 제 1,2 감지부
60; 제어부 70; 안전센서
80; 밀림감지센서 100; 배터리셀
200; 전극봉

Claims

제 1 구동부에 의해 이동하여 배터리셀을 고정하는 지그부를 형성한 본체; 상기 본체에 고정되고, 상기 지그부에 고정되는 배터리셀의 장착점을 설정하기 위한 장착홈을 형성하는 고정프레임; 상기 고정프레임의 장착홈내에 형성되고, 상기 장착홈내의 장착점에 배터리셀이 위치되었는지를 감지하는 센서부; 상기 고정프레임과 상기 지그부를 기준으로 좌우측에 배치되어 상기 배터리셀의 전극을 용접시키도록 전후는 물론 상하좌우의 방향으로 이동되고, 선단측에는 각각 전극봉이 결합되는 홀더를 형성한 좌우 한 쌍의 작동부; 상기 고정프레임에 형성되고, 상기 작동부에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉의 불량여부를 체크하는 전극봉 검사부; 및, 상기 센서부의 감지결과 및, 상기 전극봉 검사부의 체크 결과에 따라 상기 전극봉의 위치를 자동 보정하면서 상기 작동부의 온/오프 구동은 물론, 상기 전극봉으로의 구동전원 공급을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성하고,
상기 지그부는 고정지그 및, 상기 제 1 구동부에 의해 전후 이동하면서 배터리셀을 가압 고정하는 유동지그를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 고정프레임의 장착홈 내측에는 외부 물체가 근접시 이를 감지한 후 상기 제어부에 출력하여, 상기 제어부에 의해 상기 전극봉의 용접작업이 정지될 수 있도록 하는 안전센서; 를 더 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전극봉이 결합되는 홀더는 배터리셀의 전극에 대한 용접작업시 유동하지 않도록 고정되는 고정홀더, 및 배터리셀의 전극에 대한 용접작업시 전후 유동하는 유동홀더를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 4 항에 있어서, 상기 고정홀더의 일단에는 한 쌍의 전극봉에 의해 배터리셀의 전극 용접시 상기 고정홀더의 밀림여부를 감지한 후 이를 제어부에 출력하는 밀림감지센서를 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 1 항에 있어서, 한 쌍으로 이루어진 상기 전극봉의 용접 작업시 상기 전극봉에는 상기 제어부에 의해 구동전원이 단계적으로 통전되도록 하되, 상기 제어부는 초기 통전시 이물질에 의한 스파크가 발생하지 않도록 대기상태로서 통전전류량을 최소한의 범위로 제한하고, 초기 통전후에는 통전전류량을 정상적으로 제어하여 상기 전극봉에 의한 배터리셀의 전극 용접이 정상적으로 이루어지도록 하는 구동프로그램을 탑재 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전극봉 검사부는,
상기 고정프레임의 양측면에 형성되고, 상기 작동부에 의해 한 쌍으로 이루어진 전극봉이 용접 작업 후 리턴시 상기 전극봉의 끝단을 연마하여 클리닝시키는 연마부;
상기 연마부에 의해 끝단 연마가 이루어진 상기 전극봉의 X축에 대한 휨 변형상태를 체크하는 제 1 감지부; 및
상기 전극봉의 Y축에 대한 휨 변형상태와, 상기 전극봉의 길이변화를 순차적으로 체크하는 제 2 감지부; 를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 1 감지부는 상기 고정프레임의 양측면에 각각 상하방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광 센서로 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 감지부는 상기 고정프레임의 양측면에 각각 좌우방향으로 나란하게 배열되는 발광 및 수광센서로 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.
제 7 항에 있어서, 상기 제 2 감지부에 의한 전극봉의 길이 변화는, 상기 작동부가 상기 제 2 감지부의 방향으로 전후 이동할 때 체크되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리셀의 전극 용접장치.