KR101332280B1 - 초음파 용접기 및 초음파 용접기 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 용접장치 및 초음파 용접장치 조립 방법을 제공한다. 상기 초음파 용접장치는, 제 1 내부 나사산이 형성된 제 1 구멍을 가지고 있는, 본체부를 포함한다. 또한, 상기 초음파 용접장치는, 본체부 상에 위치하는 절연성 부재로서, 제 1 구멍에 대해 정렬되어 있고 제 2 구멍을 가지고 있는 전기 절연성 부재를 추가로 포함한다. 또한, 상기 초음파 용접장치는, 전기 절연성 부재 상에 위치하는 앤빌부(anvil portion)으로서, 제 2 구멍에 대해 정렬되어 있고 제 3 구멍을 가지고 있는 앤빌부를 추가로 포함한다. 또한, 상기 초음파 용접장치는, 제 3 구멍, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 2 구멍를 관통하여 도입되는 제 1 볼트로서, 상기 제 1 볼트의 일부가 본체부의 제 1 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고 제 1 볼트 및 앤빌부가 본체부로부터 전기적으로 이격되도록 구성되어 있는 제 1 볼트를 추가로 포함한다.

Description

초음파 용접기 및 초음파 용접기 조립 방법 {Ultrasonic Welding Machine and Method of Assembling the Ultrasonic Welding Machine}
본 발명은 초음파 용접기 및 그것의 조립 방법에 관한 것이다.
전지셀을 상호연결 부재(interconnect member)에 초음파 용접 동안에, 전지셀은 전위를 출력할 수도 있다. 초음파 용접기 부위가 전지셀의 반대편 전극 탭과 접속할 경우, 초음파 용접기의 작동을 저하할 수도 있는 단락 환경이 초래될 수 있다.
본 발명자들은 상기 언급된 문제점을 최소화 및/또는 해소하는 향상된 초음파 용접기 및 관련 대한 필요성을 인식하였다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 초음파 용접장치를 제공한다. 초음파 용접기는 제 1 내부 나사산(internal threads)을 형성하면서 내부로 연장되어 있는 제 1 구멍(aperture)을 가지고 있는 본체부(base portion)를 포함한다. 또한, 초음파 용접기는 상기 본체부 상에 위치하는 전기 절연성 부재를 추가로 포함한다. 상기 전기 절연성 부재는 제 1 구멍에 대해 정렬되어 있고 전기 절연성 부재를 관통하여 연장되어 있는 제 2 구멍을 가지고 있다. 상기 초음파 용접기는 전기 절연성 부재 상에 위치하는 앤빌부(anvil portion)을 추가로 포함한다. 상기 앤빌부는 제 2 구멍에 대해 정렬되어 있고 앤빌부를 관통하여 연장되어 있는 제 3 구멍을 가지고 있다. 상기 초음파 용접기는, 제 3 구멍 내에 수용되도록 구성된 제 1 전기 절연성 관형부(tubular portion)를 추가로 포함한다. 상기 초음파 용접기는, 제 3 구멍, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 2 구멍를 관통하여 도입되는 제 1 볼트로서, 상기 제 1 볼트의 일부가 본체부의 제 1 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고 제 1 볼트 및 앤빌부가 본체부로부터 전기적으로 이격되도록 구성되어 있는 제 1 볼트를 추가로 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 초음파 용접장치 조립 방법을 제공한다. 상기 조립 방법은 본체부, 전기 절연성 부재, 앤빌부, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 1 볼트를 포함한다. 상기 본체부는 제 1 내부 나사산을 형성하면서 내부로 연장되어 있는 제 1 구멍을 가지고 있다. 상기 전기 절연성 부재는 그것을 관통하여 연장되어 있는 제 2 구멍을 가지고 있다. 상기 앤빌부는 그것을 관통하여 연장되어 있는 제 3 구멍을 가지고 있다. 상기 조립 방법은, 제 2 구멍이 제 1 구멍에 대해 정렬되도록 전기 절연성 부재를 앤빌부 상에 위치시키는 과정을 포함한다. 또한, 상기 조립 방법은, 제 3 구멍이 제 2 구멍에 대해 정렬되도록 앤빌부를 전기 절연성 부재 상에 위치시키는 과정을 추가로 포함한다. 상기 조립 방법은, 제 1 전기 절연성 관형부를 제 3 구멍 내에 위치시키는 과정을 추가로 포함한다. 상기 조립 방법은, 제 1 볼트의 일부가 본체부의 제 1 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고 제 1 볼트 및 앤빌부가 본체부로부터 전기적으로 이격되도록, 제 3 구멍, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 2 구멍를 관통하도록 제 1 볼트를 위치시키는 과정을 추가로 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 용접기 및 그것의 조립 방법은 다른 용접 장치 및 조립 방법에 대해 실질적인 장점을 제공하는 바, 특히, 상호연결 부재를 전지셀들의 탭들에 용접할 때, 전기 절연성 부재를 사용함으로써, 본체부로부터 앤빌부를 전기적으로 이격시켜 용접기의 성능 저하를 방지한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 초음파 용접기 및 전지모듈의 모식도이다;
도 2는 도 1의 초음파 용접기 부위의 측면도이다;
도 3은 도 1의 초음파 용접기 부위의 분해도이다;
도 4는 도 3의 초음파 용접기에 활용된 앤빌부의 저면도이다;
도 5는 도 1의 초음파 용접기 부위의 절단면도이다;
도 6 및 도 7은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 초음파 용접기 부위의 조립 방법 흐름도이다;
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 자세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 초음파 용접장치(10)의 하나의 바람직한 예를 제공한다. 하나의 바람직한 예에서, 초음파 용접기(10)는 상호연결 부재(20)과 전지모듈(24)의 셀 탭들(22)의 초음파 용접에 활용된다. 초음파 용접기(10)는, 장착 부재(38), 본체부(40), 전기 절연성 부재(50), 앤빌부(60), 전기 절연성 관형부들(70, 72, 74, 76) 및 초음파 용접 혼(107)을 포함한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본체부(40)은 장착 부재(38)에 결합되어 고정되어 있다. 하나의 바람직한 예에서, 본체부(40) 및 장착 부재(38)는 강재(steel)로 구성되어 있다. 본체부(40)는 전기 절연성 부재(50)를 수용하기 위한 장착면(108)를 포함하고 있다. 또한, 도 5에서 보는 바와 같이, 본체부(40)는 그 내부로 연장된 구멍들(110, 112, 114, 116)을 추가로 포함하고 있다. 각각의 구멍들(110, 112, 114, 116)은 각각 볼트들(100, 102, 104, 106)을 나사 체결식으로 수용할 수 있도록 내부 나사산들을 포함하고 있다.
전기 절연성 부재(50)은 앤빌부(60)를 본체부(40)으로부터 전기적으로 이격시키기 위하여 제공된다. 하나의 바람직한 예에서, 전기 절연성 부재(50)는 판재부들(120, 122)를 포함한다. 판재부(122)는 판재부(120)에 대해 실질적으로 직각으로 연장되어 있다. 또한, 하나의 바람직한 예에서, 전기 절연성 부재(50)는 플라스틱 소재로 구성되어 있다. 물론, 전기 절연성 부재(50)는 예를 들어 고무 또는 고무 성분과 같은 또 다른 재료로 구성될 수도 있다. 판재부들(120, 122)은 본체부(40)의 장착면(108)에 장착되어 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 판재부(120)는, 본체부(40)의 구멍들(110, 112, 114, 116)과 각각 정렬되도록, 판재부(120)를 관통하여 형성된 구멍들(130, 132, 134, 136)을 포함한다.
앤빌부(60)은 전기 절연성 부재(50)에 장착될 수 있도록 형성되어 있다. 앤빌부(60)는 판상 부재(140) 및 판상 부재(140)로부터 아래 방향으로 연장된 용접 헤드(head, 142)를 포함한다. 하나의 바람직한 예에서, 앤빌부(60)는 강재로 구성되어 있다. 판상 부재(140)는 판상 부재(140)를 관통하여 연장된 구멍들(150, 152, 154, 156)을 포함한다. 구멍들(150, 152, 154, 156)은 전기 절연성 부재(50)의 구멍들(130, 132, 134, 136)과 각각 정렬되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 용접 작업 중, 용접 헤드(142)와 초음파 용접 혼(107)은 상호연결 부재(20)와 접촉하여 상호연결 부재(20)를 전지모듈(24)의 셀 탭들(22)에 용접한다.
전기 절연성 관형부들(70, 72, 74, 76)이 앤빌부(60)의 구멍들(150, 152, 154, 156)에 각각 수용될 수 있도록 형성되어 있다. 하나의 바람직한 예에서, 관형부들(70-76)은 플라스틱 소재로 구성되어 있다. 물론, 관형부들(70-76)은 예를 들어 고무 또는 고무 성분과 같은 또 다른 재료로 구성될 수도 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전기 절연성 부재들(50)이 볼트들(100, 102, 104, 106)과 앤빌부(60) 사이에 장착되고 본체부(40)로부터 앤빌부(60)를 전기적으로 이격시키도록, 볼트들(100, 102, 104, 106)이 앤빌부(60)을 본체부(40)에 연결하기 위하여 제공된다. 볼트들(100-106)의 구조는 서로 동일하므로, 본 명세서에서는 단순화의 목적으로, 볼트들(100, 102)에 관해서만 이하에서 더욱 상세히 상술한다. 볼트(100)는 나사산 단부(172)와 연결된 헤드부(170)를 포함한다. 유사하게, 볼트(102)는 나사산 단부(174)와 연결된 헤드부(173)를 포함한다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 조립 과정 중, 볼트(100)의 나사산 단부(170)는 전기 절연성 와셔(90)를 관통하여 위치한다. 그런 후, 나사산 단부(172)는 앤빌부(60)의 구멍(150)과 전기 절연성 관형부(70)를 관통하여 위치한다. 또한, 나사산 단부(170)는 전기 절연성 부재(50)의 구멍(130)과 본체부(40)의 구멍(110)을 관통하여 위치하고 본체부(40)의 내부 나사산(210)에 나사 체결식으로 수용된다.
또한, 볼트(102)의 나사산 단부(174)는 전기 절연성 와셔(92)를 관통하여 위치한다. 그런 후, 나사산 단부(174)는 앤빌부(60)의 구멍(152)과 전기 절연성 관형부(72)를 관통하여 위치한다. 또한, 나사산 단부(174)는 전기 절연성 부재(50)의 구멍(132)과 본체부(40)의 구멍(112)을 관통하여 위치하고 본체부(40)의 내부 나사산(212)에 나사 체결식으로 수용된다.
또한, 볼트(104)의 나사산 단부는 전기 절연성 와셔(94)를 관통하여 위치한다. 그런 후, 볼트(104)의 나사산 단부는 앤빌부(60)의 구멍(154)과 전기 절연성 관형부(74)를 관통하여 위치한다. 또한, 볼트(104)의 나사산 단부는 전기 절연성 부재(50)의 구멍(134)과 본체부(40)의 구멍(114)을 관통하여 위치하고 본체부(40)의 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용된다.
또한, 볼트(106)의 나사산 단부는 전기 절연성 와셔(96)를 관통하여 위치한다. 그런 후, 볼트(106)의 나사산 단부는 앤빌부(60)의 구멍(156)과 전기 절연성 관형부(76)를 관통하여 위치한다. 또한, 볼트(106)의 나사산 단부는 전기 절연성 부재(50)의 구멍(136)과 본체부(40)의 구멍(116)을 관통하여 위치하고 본체부(40)의 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용된다.
도 3, 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하여, 또 다른 바람직한 예로서, 초음파 용접기(10) 부위의 조립 방법 흐름도에 관해 하기와 같이 상술한다.
과정(250)에서, 사용자는 본체부(40), 전기 절연성 부재(50), 앤빌부(60), 전기 절연성 관형부들(70, 72, 74, 76) 및 볼트들(100, 102, 104, 106)을 제공한다. 본체부(40)는 각각 제 1, 제 2, 제 3 및 4 내부 나사산들을 설정하는 구멍들(110, 112, 114, 116)을 가지고 있고, 전기 절연성 부재(50)는 그것을 관통하여 연장되어 있는 구멍들(130, 132, 134, 136)을 가지고 있으며, 앤빌부(60)는 그것을 관통하여 연장되어 있는 구멍들(150, 152, 154, 156)을 가지고 있다.
과정(252)에서, 사용자는 구멍들(130, 132, 134, 136)을 본체부(40)의 구멍들(110, 112, 114, 116)에 각각 정렬될 수 있도록, 전기 절연성 부재(50)를 앤빌부(60)에 위치시킨다.
과정(254)에서, 사용자는 구멍들(150, 152, 154, 156)을 전기 절연성 부재(50)의 구멍들(130, 132, 134, 136)에 각각 정렬될 수 있도록, 앤빌부(60)를 전기 절연성 부재(50)에 위치시킨다.
과정(256)에서, 사용자는 전기 절연성 관형부들(70, 72, 74, 76)을 구멍들(150, 152, 154, 156) 내에 각각 위치시킨다.
과정(258)에서, 사용자는 전기 절연성 와셔들(90, 92, 94, 96)을 볼트들(100, 102, 104, 106)에 각각 위치시킨다.
과정(260)에서, 사용자는, 볼트(100)의 일부가 본체부(40)의 내부 나사산(210)에 나사 체결식으로 수용되고, 볼트(100) 및 앤빌부(60)가 본체부(40)로부터 전기적으로 이격될 수 있도록, 볼트(100)를 구멍(150), 전기 절연성 관형부(70) 및 구멍(130)을 관통하여 위치시킨다.
과정(262)에서, 사용자는, 볼트(102)의 일부가 본체부(40)의 내부 나사산(212)에 나사 체결식으로 수용되고, 볼트(102) 및 앤빌부(60)가 본체부(40)로부터 전기적으로 이격될 수 있도록, 볼트(102)를 구멍(152), 전기 절연성 관형부(72) 및 구멍(132)을 관통하여 위치시킨다.
과정(264)에서, 사용자는, 볼트(104)의 일부가 본체부(40)의 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고, 볼트(104) 및 앤빌부(60)가 본체부(40)로부터 전기적으로 이격될 수 있도록, 볼트(104)를 구멍(154), 전기 절연성 관형부(74) 및 구멍(134)을 관통하여 위치시킨다.
과정(266)에서, 사용자는, 볼트(106)의 일부가 본체부(40)의 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고, 볼트(106) 및 앤빌부(60)가 본체부(40)로부터 전기적으로 이격될 수 있도록, 볼트(106)를 구멍(156), 전기 절연성 관형부(76) 및 구멍(136)을 관통하여 위치시킨다.
초음파 용접기 및 초음파 용접기 일부의 조립 방법은 다른 용접 장치 및 조립 방법에 대해 실질적인 장점을 제공한다. 특히, 초음파 용접기 및 초음파 용접기 일부의 부위 조립 방법은, 상호연결 부재를 전지셀들의 탭들에 용접할 때, 전기 절연성 부재를 사용함으로써, 본체부로부터 앤빌부를 전기적으로 이격시켜 용접기의 성능 저하를 방지한다.
이상 본 발명을 단지 몇 가지의 한정된 수의 실시예와 연관지어 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예들에 국한되지 않음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명은, 언급되진 않았지만 본 발명의 범주와 내용에 상응하는, 그 어떠한 변형, 변경, 대체 또는 동등한 배열을 결합함으로써 수정이 가능할 것이다. 추가로, 본 발명의 다양한 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 형태들은 전술된 단지 몇 개의 실시예들만을 포함하는 것으로 해석될 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

Claims (10)

  1. 제 1 내부 나사산(internal threads)을 형성하면서 내부로 연장되어 있는 제 1 구멍(aperture)를 가지고 있는 본체부(base portion);
    본체부 상에 위치하는 전기 절연성 부재로서, 제 1 구멍에 대해 정렬되어 있고 전기 절연성 부재를 관통하여 연장되어 있는 제 2 구멍을 가지고 있는 전기 절연성 부재;
    전기 절연성 부재 상에 위치하는 앤빌부(anvil portion)으로서, 제 2 구멍에 대해 정렬되어 있고 앤빌부를 관통하여 연장되어 있는 제 3 구멍을 가지고 있는 앤빌부;
    제 3 구멍 내에 수용되도록 구성된 제 1 전기 절연성 관형부(tubular portion); 및
    제 3 구멍, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 2 구멍를 관통하여 도입되는 제 1 볼트로서, 상기 제 1 볼트의 일부가 본체부의 제 1 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고 제 1 볼트 및 앤빌부가 본체부로부터 전기적으로 이격되도록 구성되어 있는 제 1 볼트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 부재는 전기 절연성 판재부(plate portion)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기 절연성 부재는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 전기 절연성 관형부는 플라스틱으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 볼트의 헤드(head)와 제 1 전기 절연성 관형부 사이에 위치하도록 제 1 볼트 상에 위치하는 제 1 전기 절연성 와셔(washer)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 2 전기 절연선 관형부 및 제 2 볼트를 추가로 포함하고 있고,
    상기 본체부는 제 2 내부 나사산을 형성하면서 내부로 연장되어 있는 제 4 구멍을 추가로 가지고 있으며;
    상기 전기 절연성 부재는 제 4 구멍에 대해 정렬되어 있고 전기 절연성 부재를 관통하여 연장되어 있는 제 5 구멍을 추가로 가지고 있으며;
    상기 앤빌부는 그것을 관통하여 연장되어 있는 제 6 구멍을 추가로 가지고 있고;
    상기 제 2 전기 절연성 관형부는 그것에 수용되도록 구성된 제 6 구멍을 추가로 가지고 있으며; 및
    상기 제 2 볼트는, 그것의 일부가 본체부의 제 2 내부 나사산 내에 나사 체결식으로 수용되도록, 제 6 구멍, 제 2 전기 절연성 관형부 및 제 5 구멍을 관통하여 수용되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 앤빌부에 인접하여 위치하는 초음파 용접 혼(ultrasonic welding horn)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접기.
  8. 본체부, 전기 절연성 부재, 앤빌부, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 1 볼트를 포함하고, 상기 본체부는 제 1 내부 나사산을 형성하면서 내부로 연장되어 있는 제 1 구멍을 가지고 있으며, 상기 전기 절연성 부재는 그것을 관통하여 연장되어 있는 제 2 구멍을 가지고 있으며, 상기 앤빌부는 그것을 관통하여 연장되어 있는 제 3 구멍을 가지고 있는 초음파 용접기를 조립하는 방법으로서,
    제 2 구멍이 제 1 구멍에 대해 정렬되도록 전기 절연성 부재를 앤빌부 상에 위치시키는 과정;
    제 3 구멍이 제 2 구멍에 대해 정렬되도록 앤빌부를 전기 절연성 부재 상에 위치시키는 과정;
    제 1 전기 절연성 관형부를 제 3 구멍 내에 위치시키는 과정; 및
    제 1 볼트의 일부가 본체부의 제 1 내부 나사산에 나사 체결식으로 수용되고 제 1 볼트 및 앤빌부가 본체부로부터 전기적으로 이격되도록, 제 3 구멍, 제 1 전기 절연성 관형부 및 제 2 구멍를 관통하도록 제 1 볼트를 위치시키는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 1 볼트의 헤드와 제 1 전기 절연성 관형부 사이에 위치하도록 제 1 볼트 상에 제 1 전기 절연성 와셔를 위치시키는 과정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    제 2 전기 절연성 관형부 및 제 2 볼트를 제공하는 과정;
    제 2 내부 나사산이 형성된 본체부의 제 4 구멍이 전기 절연성 부재를 관통하여 연장되어 있는 제 5 구멍에 대해 정렬되도록, 전기 절연성 부재를 앤빌 상에 위치시키는 과정;
    앤빌부를 관통하여 연장되어 있는 제 6 구멍이 제 5 구멍에 대해 정렬되도록, 앤빌부를 전기 절연성 부재 상에 위치시키는 과정;
    상기 제 2 전기 절연성 관형부를 제 6 구멍 내에 위치시키는 과정; 및
    제 2 볼트의 일부가 본체부의 제 2 내부 나사산 내로 나사 체결식으로 수용되도록, 제 2 볼트를 제 6 구멍, 제 2 전기 절연성 관형부 및 제 5 구멍을 관통하여 위치시키는 과정;
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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