KR101750484B1 - 전지셀에 대한 클래드의 용접 상태 검사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전지셀의 상면에 용접에 의해 부착되어 있는 클래드(clad)를 진공에 의해 흡착하는 검사용 진공 흡착부, 및 상기 클래드의 위치 및 평면도를 검사하는 프로브(prove)를 포함하고 있고; 상기 프로브는 전지셀이 고정된 상태에서 검사용 진공 흡착부가 클래드의 상면을 소정의 시간 동안 진공 흡착한 후, 상기 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 검사하며; 상기 클래드에 대한 진공 흡착, 및 검사는 자동적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치를 제공한다.

도 6

Description

전지셀에 대한 클래드의 용접 상태 검사 장치 {Apparatus for Inspection of Welding State of Clad to Battery Cell}

본 발명은 전지셀에 대한 클래드의 용접 상태 검사 장치에 관한 것이다.

최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.

특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

그러나, 리튬 이차전지에는 각종 가연성 물질들이 내장되어 있어서, 과충전, 과전류, 기타 물리적 외부 충격 등에 의해 발열, 폭발 등의 위험성이 있으므로, 안전성에 큰 단점을 가지고 있다. 따라서, 리튬 이차전지에는 과충전, 과전류 등의 비정상인 상태를 효과적으로 제어할 수 있는 안전소자로서 PTC(Positive Temperature Coefficient) 소자, 보호회로 모듈(Protection Circuit Module: PCM) 등이 전지셀에 접속된 상태로 탑재되어 있다.

이러한 PTC 등의 안전소자들을 전지셀 등과 전기적으로 연결하기 위해서는 다수의 접속 부재들이 요구되며, 이러한 접속 부재로는 일반적으로 니켈 플레이트가 많이 사용되고 있다. 그러나, 니켈 플레이트는 전지케이스에 사용되는 알루미늄 등에 대해 우수한 용접성을 제공하기 어려우므로, 일반적으로는 전지셀의 상단 일측에 니켈-알루미늄 합금으로 이루어진 클래드(clad)를 결합시킨 후 니켈 플레이트를 용접하는 방식이 사용되고 있다.

이 때, 상기 클래드는 전지셀의 상단 일측에 대해, 스폿(spot) 용접에 의해 결합되는 바, 상기 스폿 용접은 미세한 부위에 대해, 용접이 수행되므로, 상대적인 결합력이 약할 수 있으며, 이에 따라, 전지셀의 운용간 전기적 연결 상태에 불량을 일으킬 수 있고, 이는 상기 전지셀을 전원으로 포함하는 디바이스의 셧다운(shut down)을 유발하여, 제품에 대한 신뢰도를 저하시키는 요인으로 작용할 수 있는 바, 이에 따라, 제품의 생산 과정에서 상기 클래드의 용접 상태에 대한 검사가 수행되고 있다.

그러나, 이러한 클래드의 용접 상태에 대한 검사는 일반적으로 수작업에 의해 수행되는 바, 이는 제품의 제조에 소요되는 인력 및 시간을 증가시킬 뿐만 아니라, 상기 클래드의 미세한 크기로 인해 정밀한 검사가 어려워, 상기 검사 과정에 대한 신뢰도를 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 문제점을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 검사용 진공 흡착부 및 프로브(prove)를 이용하여, 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 자동으로 검사하도록 구성함으로써, 이차전지의 제조 과정에서, 상기 클래드의 용접 상태를 검사하는 공정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있고, 이에 따라, 전체적인 제조 비용을 절약할 수 있으며, 상기 프로브의 센서에 의해 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있으므로, 상기 검사 과정에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 클래드 용접 상태 검사 장치는,

전지셀의 상면에 용접에 의해 부착되어 있는 클래드(clad)를 진공에 의해 흡착하는 검사용 진공 흡착부, 및 상기 클래드의 위치 및 평면도를 검사하는 프로브(prove)를 포함하고 있고;

상기 프로브는 전지셀이 고정된 상태에서 검사용 진공 흡착부가 클래드의 상면을 소정의 시간 동안 진공 흡착한 후, 상기 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 검사하며;

상기 클래드에 대한 진공 흡착, 및 검사는 자동적으로 수행되는 구조일 수 있다.

따라서, 상기 검사용 진공 흡착부 및 프로브(prove)가 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 자동으로 검사하도록 구성됨으로써, 상기 클래드의 용접 상태를 검사하는 공정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있고, 이에 따라, 전체적인 제조 비용을 절약할 수 있으며, 상기 프로브의 센서에 의해 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있으므로, 상기 검사 과정에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 클래드는 우수한 전도성을 가지는 소재라면 특별한 제한은 없으며, 상세하게는, 니켈-알루미늄 합금으로 이루어진 구조일 수 있다.

여기서, 상기 니켈-알루미늄 합금은 알루미늄 판재의 일면에 니켈 도금층이 형성되어 있거나, 니켈 판재의 일면에 알루미늄 도금층이 형성되어 있는 구조일 수 있다.

따라서, 상기 클래드는 알루미늄으로 이루어진 전지케이스를 포함하는 전지셀의 상면과 니켈 플레이트로 이루어진 접속 부재들 사이에 위치함으로써, 상기 전지셀과 접속 부재들은 용접에 의해 보다 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 클래드는 전지셀의 상면에 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 부착되어 있는 구조일 수 있으나, 상기 클래드가 전지셀의 상면에 스폿 용접되어 안정적으로 결합될 수 있다면, 상기 용접 방법이 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 용접은 클래드의 전체 크기를 기준으로 50%내외의 부위에 대해서만 수행된 구조일 수 있다.

만일, 상기 용접이 클래드의 전체 크기를 기준으로 지나치게 적은 부위에 대해서만 수행된 경우, 상기 클래드가 전지셀의 상면에 대해, 안정적인 결합 상태를 유지하기 어렵고, 이와 반대로, 상기 용접이 지나치게 많은 부위에 대해서 수행된 경우, 상기 클래드의 용접에 소요되는 시간이 증가하므로, 전체적인 공정이 지연될 수 있다.

이러한 경우에, 상기 용접은 클래드의 외주변 중 두 개의 외주변이 접하는 모서리 부위들에 대해서만 수행된 구조일 수 있다.

일반적으로, 상기 클래드는 직사각형 형상으로 이루어져 있고, 이에 따라, 상기 클레드는 직사각형의 네 군데의 모서리 부위들에 대해서만 용접이 수행되더라도, 전지셀의 상면에 대해, 안정적인 결합 상태를 유지할 수 있다.

물론, 상기 클래드가 전지셀의 상면에 대해, 안정적인 결합 상태를 유지할 수 있는 용접 부위라면, 상기 용접 부위가 이에 한정되는 것은 아니며, 상세하게는, 상기 용접은 클래드의 각 외주변의 중앙 부위에 대해서만 수행된 구조일 수도 있다.

한편, 상기 검사용 진공 흡착부에 의해 클래드의 상면을 진공 흡착하는 시간은 1초 내지 5초 이내일 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 검사용 진공 흡착부는 진공에 의해 클래드의 상면을 진공 흡착함으로써, 상기 클래드가 전지셀의 상면으로부터 이탈되거나, 헝상이 변형되는지 여부를 확인할 수 있으며, 만일 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하는 시간이 1초 미만일 경우에는, 전지셀의 상면에 대한 클래드의 스폿 용접 부위의 용접 상태가 비교적 양호하지 않더라도, 상기 진공 흡착 시간이 지나치게 짧아, 상기 양호하지 않은 상태로 용접된 클래드가 전지셀의 상면으로부터 이탈되지 않거나, 형상이 변형되지 않을 수 있으며, 이에 따라, 상기 클래드의 용접 상태 검사 장치에 대한 신뢰도가 감소할 수 있다.

이와 반대로, 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하는 시간이 5초를 초과할 경우에는, 전지셀의 상면에 대한 클래드의 스폿 용접 부위의 용접 상태가 비교적 양호하더라도, 상기 진공 흡착 시간이 지나치게 길어, 상기 양호한 상태로 용접된 클래드가 전지셀의 상면으로부터 이탈되거나, 형상이 변형될 수 있으며, 이에 따라, 클래드의 용접 상태가 양호한 전지셀들이 불량으로 분류됨으로써, 전지팩의 제조에 소요되는 시간 및 비용을 증가시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에 대면하는 하면에, 상기 클래드가 삽입될 수 있는 크기의 흡착용 만입부가 형성되어 있고, 상기 흡착용 만입부의 내부에는 적어도 둘 이상의 흡착용 홀들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.

상기 구조에 따라, 상기 검사용 진공 흡착부가 클래드가 위치한 전지셀의 상면에 대면하는 경우, 상기 클래드는 검사용 진공 흡착부의 흡착용 만입부에 삽입되고, 상기 흡착용 만입부에 천공되어 있는 흡착용 홀들을 통해, 클래드가 삽입되어 있는 흡착용 만입부 내부를 진공 상태로 흡착할 수 있다.

이에 따라, 클래드의 스폿 상태가 비정상 상태인 경우에, 상기 진공 흡착력에 의해, 상기 클래드는 전지셀의 상면으로부터 이탈되거나, 형상이 변형될 수 있고, 이를 바탕으로, 클래드의 용접 상태를 확인할 수 있다.

이 때, 상기 흡착용 만입부의 깊이는 클래드의 두께에 대해 150% 내지 200%의 크기일 수 있다.

만일, 상기 흡착용 만입부의 깊이가 클래드의 두께에 대해 150% 미만일 경우에는, 상기 흡착용 홀들이 천공되어 있는 만입부의 내면과 클래드 사이의 거리가 지나치게 짧아, 클래드의 형상이 지나치게 미세하게 변형될 수 있으며, 이에 따라, 프로브에 의해 상기 클래드의 미세한 형상 변형 여부를 용이하게 확인할 수 없다.

반면에, 상기 흡착용 만입부의 깊이가 클래드의 두께에 대해 200%를 초과하는 경우에는, 상기 흡착용 홀들이 천공되어 있는 만입부의 내면과 클래드 사이의 거리가 지나치게 크므로, 상기 클래드가 삽입되어 있는 클래드의 내부에 충분한 진공 흡착력을 인가할 수 없다.

또한, 상기 검사용 진공 흡착부는 흡착용 만입부에 클래드가 삽입되도록 클래드의 상면에 대면한 상태에서, 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하고, 상기 진공 흡착이 종료된 후, 상부 방향으로 이동함으로써, 클래드로부터 제거되는 구조일 수 있다.

즉, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에서, 소정의 시간 동안만 클래드에 대해, 진공 흡착을 가하게 되며, 상기 검사용 진공 흡착부는 진공 흡착이 완전히 종료된 후, 전지셀의 상부 방향으로 이동함으로써, 클래드로부터 제거될 수 있다.

또 다른 구체적인 예에서, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에 대면하는 하면이 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 하면에는 적어도 둘 이상의 흡착용 홀들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.

즉, 앞서 살펴본 바와 달리, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에 대면하는 하면에 별도의 흡착용 만입부가 형성되어 있지 않은 판상형 구조로서, 상기 하면에 흡착용 홀들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.

상기 구조에 따라, 상기 검사용 진공 흡착부는 하면이 클래드의 상면에 밀착되도록 대면한 상태에서, 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 상기 클래드로부터 소정의 거리만큼 이격되고, 상기 진공 흡착이 종료된 후 클래드로부터 제거되는 구조일 수 있다.

다시 말해, 상기 검사용 진공 흡착부는 흡착용 만입부를 별도로 포함하고 있지 않아, 상기 클래드의 상면에 밀착된 상태로 진공 흡착하므로, 클래드의 용접 상태가 양호하지 않더라도, 전지셀의 상면으로부터 이탈되거나, 형상이 변형되지 않는다.

따라서, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 상기 클래드로부터 소정의 거리만큼 이격됨으로써, 클래드의 용접 상태를 검사하며, 만일, 상기 클래드의 용접 상태가 양호하지 않을 경우, 검사용 진공 흡착부의 이격에 따라, 전지셀의 상면으로부터 이탈되거나, 형상이 변형될 수 있다.

여기서, 상기 검사용 진공 흡착부가 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 상기 클래드로부터 이격되는 거리는 클래드의 두께에 대해 50% 내지 150%의 크기일 수 있다.

만일, 상기 거리가 클래드의 두께에 대해 50% 미만일 경우에는, 클래드의 형상이 지나치게 미세하게 변형될 수 있으며, 이에 따라, 프로브에 의해 상기 클래드의 미세한 형상 변형 여부를 용이하게 확인할 수 없다.

반면에, 상기 거리가 클래드의 두께에 대해 150%를 초과할 경우에는, 상기 과정에 소요되는 시간이 지나치게 길어져, 상기 검사 공정을 전체적으로 지연시킬 수 있다.

한편, 상기 프로브는 클래드의 상면에 대면함으로써, 클래드의 최초 위치로부터의 이탈 여부 및 평면도의 변형 여부를 소정의 센서에 의해 감지함으로써, 상기 클래드의 위치 및 평면도를 검사하는 구조일 수 있다.

구체적으로, 상기 프로브는 클래드의 상면에 위치한 상태에서, 검사용진공 흡착부가 클래드의 상면에 대해 진공 흡착을 가한 후, 상기 클래드의 위치 및 평면도를 검사하기 위해, 클래드의 상면으로부터 상기 클래드에 대면한다.

이러한 경우에, 상기 프로브는 클래드의 상면에 대면하는 하면에, 상기 클래드의 형상 및 크기에 대응하는 만입부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.

따라서, 상기 클래드의 용접 상태가 이상 없을 경우, 상기 클래드는 프로브의 만입부에 삽입되며, 이에 따라, 상기 클래드 용접 상태의 정상을 판별할 수 있다.

반면에, 상기 클래드가 검사용 팁에 의한 충격 또는 가압에 의해, 최초 위치로부터 이탈될 경우에는, 상기 클래드가 프로브의 만입부에 삽입될 수 없으므로, 이에 따라, 상기 클래드의 용접 상태의 불량을 센서에 의해 감지하여 판별할 수 있다.

또한, 상기 클래드에 대한 진공 흡착에 의해, 용접 부위가 분리됨으로써, 파손되거나 변형될 경우, 상기 변형 부위가 상부 또는 하부 방향으로 휘거나 절곡되어, 클래드의 평면도가 변형될 수 있다.

따라서, 상기 클래드의 두께가 프로브의 만입부의 깊이에 비해 커지게 되며, 이에 따라, 상기 클래드가 프로브의 만입부에 삽입될 수 없으므로, 상기 클래드의 용접 상태의 불량을 센서에 의해 감지하여 판별할 수 있다.

이를 위해, 상기 만입부의 깊이는 클래드의 두께에 대해 100% 내지 110%의 크기일 수 있다.

만일, 상기 만입부의 깊이가 클래드의 두께에 대해 100% 미만일 크기일 경우에는, 상기 만입부에 클래드가 전체적으로 삽입될 수 없으므로, 상기 만입부의 테두리가 전지셀의 상면에 대면할 수 없어, 클래드의 평면도의 변형 여부를 용이하게 감지할 수 없고, 상기 만입부의 깊이가 클래드의 두께에 대해 110%의 크기를 초과할 경우에는, 상기 클래드의 평면도가 미세하게 변화되더라도, 만입부에 클래드가 안정적으로 삽입됨으로써, 클래드의 평면도의 변형 여부를 용이하게 감지할 수 없다.

따라서, 상기 만입부의 깊이는 클래드의 두께에 대해 100% 내지 110%의 크기로 이루어짐으로써, 클래드의 평면도를 용이하게 감지할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 검사 장치는 검사가 완료된 전지셀을 이상 유무에 따라 자동으로 분류하는 분류 장치를 더 포함할 수 있다.

다시 말해, 상기 검사 장치는 검사용 팁 및 프로브에 의해, 상기 클래드의 용접 상태를 검사한 후, 상기 전지셀을 다음 공정으로 이송하기 위해, 클래드 용접 상태의 이상 유무에 따라, 상기 전지셀을 자동으로 분류하는 분류 장치를 더 포함할 수 있다.

이러한 경우에, 상기 검사가 완료된 전지셀 중 이상이 없는 전지셀은 다음 공정으로 자동 이송되고, 이상이 있는 전지셀은 회수를 위한 별도의 공간으로 자동 배출될 수 있다.

따라서, 이상이 있는 전지셀이 별도로 회수되고, 이상이 없는 전지셀만이 다음 공정으로 자동 이송됨으로써, 차후 공정을 거쳐 완성된 제품의 불량율을 효과적으로 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 클래드 용접 상태 검사 장치에 의해, 전지셀의 상면에 용접에 의해 부착되어 있는 클래드의 용접 상태를 검사하는 방법을 제공하는 바, 상기 방법은,

검사용 진공 흡착부에 의해, 전지셀의 상면에 부착되어 있는 클레드의 상면을 진공 흡착하는 과정;

상기 과정(a)의 클래드에 대해, 최초 위치로부터의 이탈 여부 및 형태 변형 여부를 프로브에 의해 감지함으로써, 이상 유무를 검사하는 과정;

상기 과정(b)의 검사가 완료된 전지셀을 이상 유무에 따라 분류하여 다음 공정으로 이송하거나, 별도의 회수 공간으로 배출하는 과정;

을 포함할 수 있다.

이러한 경우에, 상기 과정 (a) 내지 (c)는 일체화된 검사 장치에 의해 자동으로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 상기 검사 과정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있고, 이에 따라, 전체적인 제조 비용을 절약할 수 있으며, 상기 프로브의 센서에 의해 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있으므로, 수작업에 의한 검사에 비해, 상기 검사 과정에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 검사 방법을 거쳐 제조된 전지셀 및 상기 전지셀을 포함하는 전지팩을 제공하는 바, 상기 전지팩은 전지셀의 상면에 보호회로 모듈(Protective Circuit Module; PCM) 및 PTC 소자가 접속 부재들에 의해 결합되어 있는 구조일 수 있다.

이러한 경우에, 상기 접속 부재들 중의 적어도 하나는 용접에 의해 클래드에 결합되어 있는 구조일 수 있다.

앞서 설명한 바와 마찬가지로, 상기 용접은 클래드가 전지셀의 상면에 스폿 용접되어 안정적으로 결합될 수 있다면, 그 용접 방법이 크게 제한되는 것은 아니며, 상세하게는, 상기 접속 부재들 중의 적어도 하나는 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 클래드에 결합되어 있는 구조일 수 있다.

본 발명은 또한, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기 디바이스의 구체적인 종류 및 구조는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 클래드 용접 상태 검사 장치는, 검사용 진공 흡착부 및 프로브(prove)를 이용하여, 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 자동으로 검사하도록 구성됨으로써, 이차전지의 제조 과정에서, 상기 클래드의 용접 상태를 검사하는 공정에 소요되는 인력 및 시간을 절약할 수 있고, 이에 따라, 전체적인 제조 비용을 절약할 수 있으며, 상기 프로브의 센서에 의해 보다 정밀한 검사를 수행할 수 있으므로, 상기 검사 과정에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 상태 검사 장치에 의해 검사되는 전지셀의 다양한 클래드 용접 부위를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 검사용 진공 흡착부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 검사용 진공 흡착부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 프로브의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 장치에 의해 정상 상태의 전지셀에 대한 클래드 용접 상태를 검사하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 장치에 의해 비정상 상태의 전지셀에 대한 클래드 용접 상태를 검사하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면들을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 상태 검사 장치에 의해 검사되는 전지셀의 다양한 클래드 용접 부위를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 전지셀들(110, 120)의 상단에는 일측 단부에 각각 클래드들(111, 121)이 용접에 의해 결합되어 있다.

각각의 클래드들(111, 121)은 스폿 용접 방식으로 결합되어 있으며, 하나의 전지셀(110)에 결합되어 있는 클래드(111)는 외주변들 중 두 개의 외주변이 접하는 모서리 부위들(111a, 111b, 111c, 111d)에 대해서만 용접이 수행되어 결합되어 있다.

또 다른 전지셀(120)에 결합되어 있는 클래드(121)는 각 외주변들의 중앙 부위들(121a, 121b, 121c, 121d)에 대해서만 용접이 수행되어 결합되어 있다.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 검사용 진공 흡착부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 검사용 진공 흡착부(200)는 일측 단부가 자동화 장치(210)에 연결되어 있고, 이에 대향하는 타측 단부에 클래드와 대면하는 대면 흡착부(220)가 형성되어 있다.

클래드의 상면에 대면하는 대면 흡착부(220)의 하면에는 클래드가 삽입될 수 있는 크기의 흡착용 만입부(221)가 형성되어 있고, 흡착용 만입부(221)의 내면에는 세 개의 흡착용 홀들(222a, 222b, 222c)이 천공되어 있다.

만입부(221)의 깊이(D1)는 클래드의 두께에 대해 150% 내지 200%의 크기로 형성되어 있다.

따라서, 검사용 진공 흡착부(200)가 전지셀의 상면으로 이동하는 경우, 클래드는 검사용 진공 흡착부(200)의 흡착용 만입부(221)에 삽입될 수 있고, 흡착용 만입부(221)에 천공되어 있는 흡착용 홀들(222a, 222b, 222c)을 통해 진공 흡착함으로써, 클래드의 스폿 용접 상태를 검사할 수 있다.

도 3에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 검사용 진공 흡착부의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 클래드의 상면에 대면하는 대면 흡착부(320)의 하면에 별도의 흡착용 만입부가 형성되어 있지 않은 판상형 구조로 이루어져 있고, 대면 흡착부(320)의 하면에 세 개의 흡착용 홀들(322a, 322b, 322c)이 천공되어 있다.

따라서, 검사용 진공 흡착부(300)가 전지셀의 상면으로 이동하는 경우, 검사용 진공 흡착부(300)는 대면 흡착부(320)의 하면이 클래드의 상면에 밀착되도록 대면한 상태에서, 흡착용 홀들(322a, 322b, 322c)을 통해 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 클래드로부터 소정의 거리만큼 이격되고, 상기 진공 흡착이 종료된 후 클래드로부터 제거된다.

상기 구조를 제외한 나머지 구조는 도 2의 검사용 진공 흡착부와 동일하다.

도 4에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 클래드 용접 장치의 프로브의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 프로브(400)는 클래드의 상면에 대면하는 하면에 만입부(410)가 형성되어 있다.

만입부(410)는 클래드의 형상에 대응하여 직사각형 형상으로 이루어져 있고, 클래드에 대응되는 크기로 이루어져 있다.

만입부(410)의 깊이(D2)는 클래드의 두께에 대해 100% 내지 110%의 크기로 이루어져 있다.

따라서, 프로브(400)가 클래드의 상면에 대면하는 경우, 정상 상태의 클래드는 프로브(400)의 만입부(410)에 삽입되고, 이에 따라, 프로브(400)가 정상 상태로서 사전에 설정된 이동 거리만큼 이동하여, 프로브(400)의 하면에 형성된 만입부(410)의 외주변 단부(420)가 전지셀의 상면에 접촉함으로써, 클래드의 정상 상태를 감지할 수 있다.

반면에, 비정상 상태의 클래드는 최초의 위치로부터 이탈되거나, 형상의 변형에 따라 평면도가 변형되므로, 프로브(400)의 만입부(410)에 삽입될 수 없고, 이에 따라, 프로브(400)가 정상 상태로서 사전에 설정된 이동 거리만큼 이동할 수 없어, 프로브(400)의 하면에 형성된 만입부(410)의 외주변 단부(420)가 전지셀의 상면에 접촉할 수 없으므로, 클래드의 불량을 감지할 수 있다.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 장치에 의해 정상 상태의 전지셀에 대한 클래드 용접 상태를 검사하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 검사용 진공 흡착부(520)는 전지셀(510)의 상면에서, 클래드(511)의 상면에 대면함으로써, 흡착용 만입부(521)에 클래드(511)를 삽입시키고, 흡착용 홀(522)을 통해 클래드(511)를 소정의 시간 동안 진공 흡착한 후, 클래드(511)로부터 이격된다.

이 후, 전지셀(510)의 상면에 위치한 프로브(530)는 하면의 검사용 만입부(531)가 클래드(511)의 상면에 대면하도록 하향으로 이동한다.

정상 상태의 클래드(511)는 위치 또는 평면도의 변화가 없으므로, 프로브(530)의 검사용 만입부(531)에 안정적으로 삽입되고, 검사용 만입부(531)의 외주변 단부(532)가 전지셀(510)의 상면에 완전히 접촉된다.

클래드(511)의 이상 유무에 대한 검사를 완료한 프로브(530)는 클래드(511)의 상면 방향으로 상향 이동함으로써, 클래드(511)로부터 이격된다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 장치에 의해 비정상 상태의 전지셀에 대한 클래드 용접 상태를 검사하는 과정을 개략적으로 나타낸 모식도가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 검사용 진공 흡착부(620)는 전지셀(610)의 상면에서, 클래드(520)의 상면에 대해, 이동하고, 클래드가 검사용 진공 흡착부(620)의 흡착용 만입부(621)에 삽입된 상태에서, 흡착용 홀(622)을 통해 소정의 시간동안 진공 압착한다.

이에 따라, 클래드(611)의 용접 상태가 불량한 부위가 전지셀(610)의 상면으로부터 분리되며, 클래드(611)의 형상이 변형되어, 평면도가 변형된다.

이 후, 검사용 진공 흡착부(620)는 클래드(611)로부터 이격되고, 전지셀(610)의 전면에서 바라보았을 때, 전지셀(610)의 상면에 위치한 프로브(630)는 하면의 검사용 만입부(631)가 클래드(611)의 상면에 대면하도록 하향 이동한다.

클래드(611)는 검사용 진공 흡착부(620)의 진공 흡착에 의해 일부 용접 부위가 분리되어 형상이 변형됨에 따라, 전체적인 평면도가 변형되었으므로, 프로브(630)의 만입부(631)에 완전히 삽입되지 않고, 이로 인해, 만입부(631)의 외주변 단부(632)는 전지셀(610)의 상면에 접촉되지 않는다.

따라서, 프로브(630)는 사전에 설정된 정상 상태로서 사전에 설정된 이동 거리만큼 이동할 수 없어, 프로브(630)의 하면에 형성된 만입부(631)의 외주변 단부(632)가 전지셀(610)의 상면에 접촉할 수 없으므로, 클래드(611)의 불량을 감지할 수 있다.

클래드(611)의 이상 유무에 대한 검사를 완료한 프로브(630)는 클래드(611)의 상면 방향으로 상향 이동함으로써, 클래드(611)로부터 이격된다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (24)

1. 전지셀의 상면에 용접에 의해 부착되어 있는 클래드(clad)를 진공에 의해 흡착하는 검사용 진공 흡착부, 및 상기 클래드의 상면에 대면함으로써, 클래드의 최초 위치로부터의 이탈 여부 및 평면도의 변형 여부를 소정의 센서에 의해 감지해, 상기 클래드의 위치 및 평면도를 검사하는 프로브(prove)를 포함하고 있고;
   상기 프로브는 전지셀이 고정된 상태에서 검사용 진공 흡착부가 클래드의 상면을 소정의 시간 동안 진공 흡착하고, 상기 진공 흡착이 종료되어, 클래드로부터 제거된 후, 상기 클래드의 위치 및 평면도의 이상 유무를 검사하며;
   상기 클래드에 대한 진공 흡착, 및 검사는 자동적으로 수행되고;
   상기 프로브는 클래드의 상면에 대면하는 하면에, 상기 클래드의 형상 및 크기에 대응하는 만입부가 형성되어 있으며;
   상기 프로브는 정상 상태로서 사전에 설정된 이동 거리만큼 이동하여, 상기 만입부에 클래드가 삽입되는 경우, 프로브의 하면에 형성된 만입부의 외주변 단부가 전지셀의 상면에 접촉함으로써, 클래드의 정상 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 클래드는 니켈-알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 클래드는 전지셀의 상면에 저항 용접 또는 레이저 용접에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 용접은 클래드의 전체 크기를 기준으로 50% 내외의 부위에 대해서만 수행된 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 용접은 클래드의 외주변 중 두 개의 외주변이 접하는 모서리 부위들에 대해서만 수행된 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 용접은 클래드의 각 외주변의 중앙 부위에 대해서만 수행된 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부에 의해 클래드의 상면을 진공 흡착하는 시간은 1초 내지 5초 이내인 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에 대면하는 하면에, 상기 클래드가 삽입될 수 있는 크기의 흡착용 만입부가 형성되어 있고, 상기 흡착용 만입부의 내부에는 적어도 둘 이상의 흡착용 홀들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 흡착용 만입부의 깊이는 클래드의 두께에 대해 150% 내지 200%의 크기인 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부는 흡착용 만입부에 클래드가 삽입되도록 클래드의 상면에 대면한 상태에서, 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하고, 상기 진공 흡착이 종료된 후, 상부 방향으로 이동함으로써, 클래드로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부는 클래드의 상면에 대면하는 하면이 판상형 구조로 이루어져 있고, 상기 하면에는 적어도 둘 이상의 흡착용 홀들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부는 하면이 클래드의 상면에 밀착되도록 대면한 상태에서, 상기 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 상기 클래드로부터 소정의 거리만큼 이격되고, 상기 진공 흡착이 종료된 후 클래드로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 검사용 진공 흡착부가 클래드의 상면을 진공 흡착하는 동시에, 상기 클래드로부터 이격되는 거리는 클래드의 두께에 대해 50% 내지 150%의 크기인 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
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16. 제 1 항에 있어서, 상기 검사용 만입부의 깊이는 클래드의 두께에 대해 100% 내지 110%의 크기인 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 검사 장치는 검사가 완료된 전지셀을 이상 유무에 따라 자동으로 분류하는 분류 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 검사가 완료된 전지셀 중 이상이 없는 전지셀은 다음 공정으로 자동 이송되고, 이상이 있는 전지셀은 회수를 위한 별도의 공간으로 자동 배출되는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 장치.
19. 제 1 항에 따른 검사 장치에 의해, 전지셀의 상면에 용접에 의해 부착되어 있는 클래드의 용접 상태를 검사하는 방법으로서,
    (a) 검사용 진공 흡착부에 의해, 전지셀의 상면에 부착되어 있는 클레드의 상면을 진공 흡착하고, 상기 진공 흡착이 종료되어, 검사용 진공 흡착부가 클래드로부터 제거되는 과정;
    (b) 상기 과정(a)의 클래드에 대해, 최초 위치로부터의 이탈 여부 및 형태 변형 여부를 프로브에 의해 감지함으로써, 이상 유무를 검사하는 과정;
    (c) 상기 과정(b)의 검사가 완료된 전지셀을 이상 유무에 따라 분류하여 다음 공정으로 이송하거나, 별도의 회수 공간으로 배출하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 과정(a) 내지 (c)는 일체화된 검사 장치에 의해 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 클래드 용접 상태 검사 방법.
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