KR101678662B1 - 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치 - Google Patents

이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 제어수단은 초음파 용접기를 사용하여 용접한 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 비전 측정기로 촬영하도록 제어하고, 비전 측정기로부터 검사영역에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트에 대한 촬영 데이터를 입력받고, 비전 측정기로부터 입력되는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하고, 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도를 비교하며, 비교 결과를 토대로 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인한다.
따라서, 본 발명은 비정상으로 인식할 수 있는 압점 크기를 가진 용접 포인트의 변별이 가능해져 용접상태확인의 신뢰도가 높아지고, 양품과 불량 사이의 검출력이 증가하며, 이를 토대로 피용접물과 용접체의 접촉상태 편차 보정이 가능하다.

Description

이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치{Method of vision measuring optimization concerning ultrasonic welding state in rechargeable battery and apparatus thereof}
본 발명은 초음파 용접을 수행한 앤빌(anvil)면 용접면적에서 일부 영역을 비전으로 측정하여 용접품질을 확인하도록 하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(rechargeable battery)는 외부 전원으로 공급받은 전류가 양극과 음극 사이에서 물질의 산화, 환원 반응을 일으키는 과정에서 생성된 전기를 충전하는 방식으로 반영구적 사용이 가능한 전지를 말한다. 한 번 쓰고 버리는 일차전지(primary battery, 일반 건전지)가 재사용이 불가능하고 전지의 수거나 재활용 등에 드는 비용이 많다는 단점이 있는 반면, 이차전지는 여러 번 충전을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한, 이차전지는 노트북 컴퓨터와 휴대전화, 캠코더 등 들고다니는 전자기기뿐만 아니라 전기자동차의 핵심소재이며, 부가가치가 높아 반도체 및 디스플레이와 함께 21세기 '3대 전자부품'으로 꼽힌다. 특히 이차전지는 2011년 기준 세계시장 규모가 200억 달러를 돌파하였으며 전기자동차 시장의 성장과 더불어 중대형 에너지 저장용 이차전지 시장의 성장으로 향후 그 규모가 더 확대될 것으로 전망된다.
이차전지는 충전물질로 무엇을 쓰느냐에 따라 니켈전지, 이온전지, 리튬이온전지, 폴리머전지, 리튬폴리머전지, 리튬설파전지 등으로 나뉘어진다. 1980년대에 니켈카드뮴전지와 니켈수소전지의 등장에 이어 1990년대에 리튬계 이차전지가 등장하였고, 2000년대 이후 리튬폴리머전지가 도입되면서 이차전지의 새로운 시대를 맞고 있다.
리튬이온전지는 최근 전자 장비의 소형화 및 경량화가 실현되고 휴대용 전자 기기의 사용이 일반화됨에 따라 현재 이차전지 시장의 대부분을 차지하고 있는 것으로서, 리튬 이온의 삽입 및 탈리가 가능한 물질을 음극부 및 양극부로 사용하고, 양극부과 음극부 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조하며, 리튬 이온이 양극부 및 음극부에서 삽입 및 탈리될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기적 에너지를 생성한다. 무게가 가벼운 데다 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 소용량의 휴대전화기 배터리로부터 대용량의 전기자동차 배터리에 이르기까지 다양하게 사용되고 있다.
또한, 리튬폴리머전지는 리튬이온전지에서 한 단계 발전한 전지로, 양극과 음극 사이에 고체나 겔 형태의 폴리머 재료로 된 전해질을 사용, 전기를 발생시킨다. 모양을 다양하게 할 수 있고 현재까지 개발된 이차전지 가운데 가장 얇은 전지를 만들 수 있다는 장점이 있다.
이러한 이차전지는 외장재 케이스의 형상에 따라 셀 어셈블리가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차전지와 셀 어셈블리가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 파우치형 이차전지로 분류된다.
파우치형 이차전지는 제조 비용이 저렴하고 에너지 밀도가 높으며 직렬 또는 병렬 연결을 통해 대용량의 배터리 팩을 구성하기 용이하다는 장점이 있어서 최근 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 전력 원으로 각광을 받고 있다.
이러한 파우치형 이차전지는 판형으로 이루어진 전극 리드가 접속된 셀 어셈블리가 파우치 케이스에 전해액과 함께 밀봉된 구조를 가진다. 전극 리드의 일부는 파우치 케이스 외부로 노출되며, 노출된 전극 리드는 이차전지가 장착되는 장치에 전기적으로 연결되거나, 이차전지 상호 간을 전기적으로 연결하는데 사용된다.
도 1은 이와 같은 일반적인 파우치형 이차전지의 구조를 나타낸 도면으로서, 종래의 파우치형 리튬 이차전지(10)는 전극 조립체(30)와, 전극 조립체(30)로부터 연장되어 있는 복수의 전극 탭들(40)과, 전극 탭들(40)에 용접되어 결합된 전극 리드(50)와, 전극 조립체(30)를 수용하는 파우치 외장재(20) 등으로 구성된다.
이러한 전극 탭들(40)은 전극 조립체(30)의 각 극판으로부터 연장되고, 전극 리드(50)는 각 극판으로부터 연장된 복수 개의 전극 탭들(40)과 용접에 의해 각각 전기적으로 연결되며, 파우치 외장재(20)의 외부로 일부 노출된 형태로 결합된다.
전극 탭(40)과 전극 리드(50)를 용접할 때, 얇은 금속박의 용접에 용이한 초음파 용접 기법이 주로 사용된다. 초음파 용접은 10kHz~75kHz의 초음파 진동을 발생시키고, 금속 간의 초음파 진동 마찰열을 통해 금속을 용접하는 기법이다. 즉 전극 탭(40)과 전극 리드(50)가 서로 접촉된 상태에서 초음파 용접 장치에 의해 초음파 진동이 가해지면, 전극 탭(40)과 전극 리드(50) 간의 접촉면에서 마찰열이 발생하고, 이렇게 발생된 마찰열로 인하여 전극 탭(40)과 전극 리드(50)가 서로 용접된다.
이처럼 초음파 용접은 혼(horn)/앤빌(anvil) 용접체 사이에 피용접물을 물린 상태에서 초음파 진동을 통해 접합한다. 그리고 피용접물의 앤빌면 압점 면적크기와 용접강도 간에는 도 2에서와 같이 선형적인 상관관계를 보이는 것이 일반적이며, 앤빌면의 용접면적을 비전 장비를 통해 측정하여 용접 품질을 확인한다.
하지만, 이러한 초음파 용접의 경우 측정 조건에 따라 용접품질의 차이가 나타날 수 있다. 예를 들어 1회 측정시 10개의 용접 포인트 중 일부 포인트에서 압점 크기가 제대로 측정되지 않아 데이터 변별이 필요한 경우가 발생할 수 있다. 즉 앤빌면의 용접면적을 측정한 10개의 용접 포인트 전부를 판정 기준에 포함(예를 들어, 10개 용접 포인트 평균, 10개 용접 포인트의 합 등)하기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 압점 크기가 비정상으로 인식한 용접 포인트의 선별이 불가능하였고, 양품을 불량으로 판정할 수 있는 확률이 증가하였으며, 이에 따라 용접상태의 품질확인에 신뢰도가 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 통상적으로 앤빌면 용접면적에서 한 개의 영역에서만 비전 장비를 통해 10개의 용접 포인트를 측정하여 용접품질상태를 확인하였는데, 이 경우 피용접물과 용접체의 접촉 상태 편차를 보정하기 어렵기 때문에 검사영역을 확대하여 적용할 필요성이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-133021호 2012. 12. 10. 대한민국 등록특허공보 제10-1156954호 2012. 6. 11.
본 발명은, 초음파 용접을 수행한 앤빌면 용접면적에서 일부 영역을 비전으로 측정하여 용접품질을 확인할 때, 하나의 검사영역에서 10개의 용접 포인트를 비전으로 측정한 후, 이중 압점 크기가 큰 5개를 선별하여 용접상태의 품질을 확인하도록 하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명은, 초음파 용접을 수행한 앤빌면 용접면적에서 일부 영역을 비전으로 측정하여 용접품질을 확인할 때, 두 개의 검사영역을 선정한 후 각각의 영역에서 10개의 용접 포인트를 비전으로 측정하고, 이 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하여 용접상태의 품질을 확인하도록 하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법은, (1) 제어수단은, 초음파 용접기를 사용하여 용접한 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 비전 측정기로 촬영하도록 제어하는 단계와, (2) 제어수단은, 비전 측정기로부터 검사영역에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트에 대한 촬영 데이터를 입력받는 단계와, (3) 제어수단은, (2) 단계를 통해 비전 측정기로부터 입력되는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 단계와, (4) 제어수단은, (3) 단계를 통해 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도를 비교하는 단계, 그리고 (5) 제어수단은, (4) 단계의 비교 결과를 토대로 초음파 용접상태를 확인하되, 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
이때 상술한 (1) 단계를 통해 비전 측정기로 촬영하는 검사영역은, 초음파 용접된 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개를 설정하는 것이 바람직하다.
그리고 상술한 (5) 단계의 초음파 용접상태 확인은, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정하고, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정하며, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치는, 이차전지와, 초음파 진동 마찰열을 통해 이차전지의 전극 탭과 전극 리드를 용접하는 초음파 용접기와, 초음파 용접기로 초음파 용접한 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 촬영하는 비전 측정기, 그리고 초음파 용접기를 통해 이차전지의 전극 탭과 전극 리드를 초음파 용접하도록 제어하고, 비전 측정기를 통해 초음파 용접된 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 촬영하도록 제어하고, 비전 측정기로부터 검사영역을 촬영한 데이터가 입력되면, 비전 측정기로부터 입력되는 검사영역에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하고, 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도를 비교하며, 비교 결과를 토대로 초음파 용접상태를 확인하되, 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인하는 제어수단을 포함할 수 있다.
이때 상술한 비전 측정기는 제어수단의 제어를 토대로 이차전지의 초음파 용접된 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개 중 하나를 검사영역으로 하여 촬영하며, 이때 제어수단은 비전 측정기를 통해 1개의 검사영역에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하거나, 또는 2개의 검사영역 각각에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하도록 구성하는 것이 바람직하다.
그리고 상술한 제어수단은, 초음파 용접상태를 확인할 때, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정하고, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정하며, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이상에서와 같이 본 발명의 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치에 따르면, 초음파 용접을 수행한 앤빌면 용접면적 중 사전에 설정되어 있는 하나 또는 두 개의 검사영역에서 10개의 용접 포인트를 비전으로 측정한 후, 이중 압점 크기가 큰 5개의 합을 용접강도와 매칭하여 용접상태의 품질을 확인하기 때문에 비정상으로 인식할 수 있는 압점 크기를 가진 용접 포인트의 변별이 가능해져 용접상태확인의 신뢰도가 높아지는 효과가 있다.
또한, 초음파 용접을 수행한 앤빌면 용접면적 중 비전으로 측정하는 검사영역을 하나가 아닌, 두 개로 확장할 수 있기 때문에 양품과 불량 사이의 검출력이 증가함은 물론, 이로 인해 피용접물과 용접체의 접촉상태 편차 보정이 가능한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 초음파 용접시 앤빌면 용접영역과 용접강도의 상관관계를 나타낸 도면,
도 3은 일반적인 용접 포인트의 압점 크기에 따른 정상 인식과 비정상 인식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 방식에 따라 초음파 용접되는 이차전지의 구조와 용접면의 상태를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 9와 도 10은 하나의 검사영역과 두 개의 검사영역을 기준으로 한 초음파 용접상태에 관한 품질확인 결과를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법 및 그 장치를 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 방식에 따라 초음파 용접되는 이차전지의 구조와 용접면의 상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 장치는, 이차전지(100), 초음파 용접기(200), 비전 측정기(300), 제어수단(400) 등으로 구성된다.
초음파 용접기(200)는 제어수단(400)의 제어를 토대로 초음파 진동 마찰열을 통해 이차전지(100)의 전극 탭(110)과 전극 리드(120)를 용접한다.
이때 초음파 용접기(200)의 혼(210)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 앤빌상에 놓인 전극 탭(110)의 표면을 일정 하중으로 가압하고, 초음파를 전극 탭(110)에 인가시켜 1차 용접한다. 그리고 1차 용접 완료된 전극 탭(110)과 전극 리드(120)가 서로 접촉된 상태에서 전극 리드(120)의 표면을 일정 하중으로 가압하고, 초음파를 인가시켜 전극 탭(110)과 전극 리드(120)를 용접한다. 이에 따라 전극 탭(110)과 전극 리드(12)의 접촉 면에서 마찰열이 발생되고, 이 발생된 마찰열을 통해 전극 탭(110)과 전극 리드(12)가 서로 용접된다.
그러면 도 7에 도시된 바와 같이, 혼(210)에 의해서 초음파 용접된 용접 접합면(130)에는 복수의 용접 포인트(132)가 각각 형성된다. 여기서, 용접 포인트(132)는 전극 리드(120)의 전체 하면과 전극 탭(110)의 전체 상면 중에서 초음파 진동을 통해 용융되어 접합되는 부위를 의미한다.
비전 측정기(300)는 초음파 용접기(200)로 초음파 용접한 이차전지(100)의 전극 탭(110)과 전극 리드(120)의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역(140, 후술되는 도 9 및 도 10 참조)을 촬영하고, 촬영 데이터를 제어수단(400)으로 출력한다.
이때 비전 측정기(300)는 제어수단(400)의 제어를 토대로 이차전지(100)의 초음파 용접된 전극 탭(110)과 전극 리드(120)의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개 중 하나를 검사영역(140)으로 하여 촬영한다. 그러면 제어수단(400)은 비전 측정기(300)를 통해 1개의 검사영역(140)에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하거나, 또는 2개의 검사영역(140) 각각에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하도록 한다. 본 발명에서는 검사영역(140)을 좌우측 2개로 설정하여 비전 측정기(300)로 촬영하는 것이 가장 바람직한 구성이다. 왜냐하면 검사영역(140)을 1개로 설정하는 경우에는 피용접물과 용접체의 접촉 상태 편차를 보정하는데 한계가 있기 때문에 양품군과 불량군의 선별력을 증가시키기 위함이다.
제어수단(400)은 초음파 용접기(200)를 통해 이차전지(100)의 전극 탭(110)과 전극 리드(120)를 초음파 용접하도록 제어하고, 비전 측정기(300)를 통해 초음파 용접된 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역(140)을 촬영하도록 제어한다. 그리고 비전 측정기(300)로부터 검사영역(140)을 촬영한 데이터가 입력되면, 비전 측정기(300)로부터 입력되는 검사영역(140)에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하고, 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도(여기에서, 용접강도는 초음파 용접시 전달되는 에너지를 의미함)에 따라 미리 정해진 용접 면적을 비교하며, 비교 결과를 토대로 초음파 용접상태를 확인하되, 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인한다. 이에 따라 작업자는 초음파 용접상태의 확인결과를 토대로 피용접물과 용접체의 접촉 상태 편차의 보정을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
이때 제어수단(400)은 초음파 용접상태를 확인할 때, 후술되는 도 9 및 도 10에서와 같이, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정한다. 그리고 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정한다. 그리고 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정한다.
한편, 제어수단(400)에서 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하여 용접상태를 판단하는 이유는, 종래에서처럼 10개의 용접 포인트 모두를 사용하는 경우 비정상으로 인식한 용접 포인트의 선별이 불가능하기 때문이다. 즉 본 발명의 방식을 설정하기 위하여, 10개의 용접 포인트의 최대값 또는 최소값을 제외하는 방식, 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 방식 등을 실험하였으며, 그 결과 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 방식을 사용할 경우 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합을 용접강도에 따라 미리 정해진 압점 면적과 매칭할 경우 오판율이 가장 낮았고, 변별력이 가장 높았기 때문에 본 발명에서는 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 방식을 사용한 것이다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법의 일 실시예를 도 8 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이며, 도 9와 도 10은 하나의 검사영역과 두 개의 검사영역을 기준으로 한 초음파 용접상태에 관한 품질확인 결과를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 제어수단(400)은 초음파 용접기(200)를 사용하여 용접한 이차전지(100)의 전극 탭(110)과 전극 리드(120)의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역(140)을 비전 측정기(300)로 촬영하도록 제어한다(S100).
이때 상술한 S100 단계를 통해 비전 측정기(300)로 촬영하는 검사영역(140)은 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 초음파 용접된 전극 탭(110)과 전극 리드(120)의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개를 설정하는 것이 바람직하며, 양품군과 불량군의 선별력 증가를 위하여 검사영역(140)을 좌우측 2개로 설정하여 비전 측정기(300)로 촬영하는 것이 가장 바람직한 구성이다.
S100 단계를 통해 비전 측정기(300)에서 검사영역(140)을 촬영하도록 제어한 이후, 제어수단(400)은 비전 측정기(300)로부터 검사영역(140)에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트에 대한 촬영 데이터를 입력받는다(S200).
비전 측정기(300)로부터 10개의 용접 포인트에 대한 촬영 데이터를 입력받은 제어수단(400)은 비전 측정기(300)로부터 입력받은 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별한다(S300).
그리고 제어수단(400)은 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도에 따라 미리 정해진 압점 면적을 비교한 후(S400), 비교 결과를 토대로 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인한다(S500).
이때 S500 단계의 초음파 용접상태 확인은, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정한다. 그리고 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정한다. 그리고 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정한다. 이에 따라 작업자는 S500 단계를 통해 제어수단(400)에서 수행한 초음파 용접상태의 확인결과를 토대로 피용접물과 용접체의 접촉 상태 편차의 보정을 용이하게 수행할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명은, 제어수단(400)에서 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하여 용접상태를 판단하기 때문에 비정상으로 인식될 수 있는 용접 포인트의 제거가 가능하므로 종래에서처럼 10개의 용접 포인트 모두를 사용하는 경우 비정상으로 인식한 용접 포인트의 선별이 불가능한 문제를 해결할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이 1개의 검사영역(140)에서 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합을 이용한 방식보다는 도 10에 도시된 바와 같이 2개의 검사영역(140)에서 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합을 이용한 방식을 사용하는 것이 양품과 불량의 갭(gap)을 증가시킴을 확인할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 앤빌면 용접면적 중 사전에 설정되어 있는 검사영역에서 10개의 용접 포인트를 비전으로 측정한 후, 이중 압점 크기가 큰 5개의 합을 용접강도에 따라 미리 정해진 압점 면적과 매칭하여 용접상태를 확인하기 때문에, 비정상으로 인식할 수 있는 압점 크기를 가진 용접 포인트의 변별이 가능해지고, 검출력이 증가되며, 피용접물과 용접체의 접촉상태 편차 보정을 원활하게 수행할 수 있게 된다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 이차전지 110 : 전극 탭
120 : 전극 리드 130 : 용접 접합면
132 : 용접 포인트 140 : 검사영역
200 : 초음파 용접기 210 : 혼
300 : 비전 측정기 400 : 제어수단

Claims (6)

  1. (1) 제어수단은, 초음파 용접기를 사용하여 용접한 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 비전 측정기로 촬영하도록 제어하는 단계,
    (2) 상기 제어수단은, 상기 비전 측정기로부터 상기 검사영역에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트에 대한 촬영 데이터를 입력받는 단계,
    (3) 상기 제어수단은, 상기 (2) 단계를 통해 상기 비전 측정기로부터 입력되는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 단계,
    (4) 상기 제어수단은, 상기 (3) 단계를 통해 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도에 따라 미리 정해진 압점 면적을 비교하는 단계, 그리고
    (5) 상기 제어수단은, 상기 (4) 단계의 비교 결과를 토대로 초음파 용접상태를 확인하되, 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인하는 단계
    를 포함하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (1) 단계를 통해 상기 비전 측정기로 촬영하는 검사영역은,
    초음파 용접된 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개인 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (5) 단계의 초음파 용접상태 확인은,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정하고,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정하며,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화방법.
  4. 이차전지,
    초음파 진동 마찰열을 통해 상기 이차전지의 전극 탭과 전극 리드를 용접하는 초음파 용접기,
    상기 초음파 용접기로 초음파 용접한 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 촬영하는 비전 측정기, 그리고
    상기 초음파 용접기를 통해 상기 이차전지의 전극 탭과 전극 리드를 초음파 용접하도록 제어하고, 상기 비전 측정기를 통해 초음파 용접된 앤빌면 용접면적에서 사전에 설정된 검사영역을 촬영하도록 제어하고, 상기 비전 측정기로부터 상기 검사영역을 촬영한 데이터가 입력되면, 상기 비전 측정기로부터 입력되는 상기 검사영역에 포함되어 있는 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하고, 선별한 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합과 초음파 용접시 가해진 용접강도에 따라 미리 정해진 압점 면적을 비교하며, 비교 결과를 토대로 초음파 용접상태를 확인하되, 양품, 불량, 오류 중 하나의 초음파 용접상태를 확인하는 제어수단을 포함하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비전 측정기는,
    상기 제어수단의 제어를 토대로 상기 이차전지의 초음파 용접된 전극 탭과 전극 리드의 앤빌면 용접면적의 중앙부 1개 또는 중앙을 기준으로 좌우 일정 거리에 각각 위치한 2개 중 하나를 검사영역으로 하여 촬영하며,
    상기 제어수단은 상기 비전 측정기를 통해 1개의 검사영역에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하거나, 또는 2개의 검사영역 각각에서 촬영한 10개의 용접 포인트 중 압점 크기가 큰 5개를 선별하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    초음파 용접상태를 확인할 때,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이면 양품으로 판정하고,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값 미만이면 불량으로 판정하며,
    압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도의 양품판정범위 하한값과 상한값 사이이지만, 압점 크기가 큰 5개의 용접 포인트의 합이 초음파 용접시 가해진 용접강도별로 정한 하한값 미만이면 오류로 판정하는 이차전지의 초음파 용접상태에 관한 비전측정 최적화장치.
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