KR101763723B1 - 초음파 용접장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서로 다른 작업 조건에 맞추어 세팅된 2개 이상의 용접 헤드와 이에 각각 다른 모델의 피용접부재를 공급하여 서로 다른 모델의 피용접부재를 신속하게 변환하면서 용접할 수 있는 초음파 용접장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초음파 용접장치는, 일정한 각간격으로 이격되어 설치되는 2개 이상의 초음파 용접헤드; 상기 다수개의 초음파 용접헤드에 서로 다른 모델의 피용접부재를 공급하는 피용접부재 공급부;를 포함한다.

Description

초음파 용접장치{A ULTRASONIC WELDING APPARATUS}

본 발명은 초음파 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 다른 작업 조건에 맞추어 세팅된 2개 이상의 용접 헤드와 이에 각각 다른 모델의 피용접부재를 공급하여 서로 다른 모델의 피용접부재를 신속하게 변환하면서 용접할 수 있는 초음파 용접장치에 관한 것이다.

최근에는 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 콤팩트하고 경량화된 전기/전자 장치들이 활발하게 개발 및 생산되고 있다. 이러한 휴대용 전기/전자 장치들은 별도의 전원이 구비되지 않은 장소에서도 작동될 수 있도록 전지 팩을 내장하고 있다. 내장된 전지 팩은 휴대용 전기/전자 장치를 일정기간 동안 구동시키기 위해 일정 레벨의 전압을 출력시킬 수 있도록 내부에 적어도 하나의 전지를 구비하고 있다.

이러한 이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한 리튬 이차전지는 여러가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과 각형, 파우치형을 들 수 있다.

이러한 이차전지를 제조하는 과정에서는 필연적으로 전극집전체의 표면에 전극탭을 용접하는 공정을 수행하게 되는데, 이러한 용접 공정은 주로 초음파를 이용하여 이루어지고 있다.

초음파 용접장치는 대한민국공개특허 제10-2012-114674호에 기재된 바와 같이, 피용접부재(30)를 지지하는 엔빌(22)과 초음파 진동을 인가하는 혼(20)이 배치되어 초음파 용접이 이루어지는 구조를 가지며, 바타입의 스트리퍼(60) 등을 더 구비할 수도 있다.

그런데 종래의 초음파 용접장치는 한 모델의 피용접부재(30)를 용접하는 상태로 세팅되면 다른 모델의 피용접부재를 용접하기 위하여 장치의 모든 구성요소들을 공정 조건에 맞게 새로이 세팅하여야 하는 문제점이 있었다. 따라서 공정 진행 중에 모델 변경이 용이하지 않고 다양한 모델에 대응하지 못하는 문제점이 있는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 서로 다른 작업 조건에 맞추어 세팅된 2개 이상의 용접 헤드와 이에 각각 다른 모델의 피용접부재를 공급하여 서로 다른 모델의 피용접부재를 신속하게 변환하면서 용접할 수 있는 초음파 용접장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 초음파 용접장치는, 일정한 각간격으로 이격되어 설치되는 2개 이상의 초음파 용접헤드; 상기 다수개의 초음파 용접헤드에 서로 다른 모델의 피용접부재를 공급하는 피용접부재 공급부;를 포함한다.

그리고 상기 초음파 용접헤드는, 초음파를 발생시키는 초음파 발생혼; 상기 초음파 발생혼의 하측에 상기 초음파 발생혼과 이격되어 설치되며, 상하 방향으로 승강가능하게 설치되는 엔빌;을 포함한다.

또한 본 발명에서 상기 피용접부재 공급부는, 원판 형태를 가지며, 상기 초음파 용접헤드의 이격 각간격 만큼 이격되어 형성되는 다수개의 지그 설치홈을 가지는 공급 판넬; 상기 지그 설치홈에 분리가능하게 체결되어 설치되며, 피용접부재의 설치 공간을 제공하는 설치 지그; 상기 공급 판넬 하부에 결합되어 설치되며, 상기 공급 판넬을 회전시키는 판넬 회전부; 상기 판넬 회전부에 결합되어 설치되며, 상기 판넬 회전부를 상하 방향으로 승강시키는 판넬 승강부;를 포함한다.

또한 본 발명에서 상기 설치 지그에는, 피용접부재 설치틈이 형성되고, 상기 피용접부재는 상기 피용접부재 설치틈에 억지끼움 방식으로 삽입되어 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 설치 지그는, 상기 공급 판넬의 서로 마주보는 위치에 동일한 모델의 피용접 부재를 설치할 수 있는 한 쌍의 설치 지그가 각각 설치되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서 상기 다수개의 용접헤드는, 서로 다른 규격의 피용접부재 용접에 적합한 상태로 세팅되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면 서로 다른 작업 조건에 맞추어 세팅된 2개 이상의 용접 헤드와 이에 각각 다른 모델의 피용접부재를 공급하여 서로 다른 모델의 피용접부재를 신속하게 변환하면서 용접할 수 있는 현저한 효과를 달성할 수 있다.

도 1은 종래의 초음파 용접장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용접장치의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용접장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용접헤드의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 피용접부재 공급부의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 피용접부재 공급브이 구성을 도시하는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용접장치의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 8, 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 설치 지그의 구조를 도시하는 도면들이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 초음파 용접장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 초음파 용접헤드(200) 및 피용접부재 공급부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 상기 초음파 용접헤드(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일정한 각간격으로 이격되어 설치되며, 초음파 용접을 수행하는 구성요소이다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 초음파 용접헤드(210, 220)가 일정한 각간격을 가지고 설치되는 것이 바람직하다. 여기에서 '각간격'이라 함은 도 2에 도시된 바와 같이, 원을 중심으로 하여 각 초음파 용접헤드가 이격된 각의 크기(θ)를 말하는 것으로서, 후술하는 공급 판넬의 중심을 원의 중심으로 하여 각 초음파 용접헤드(210, 220)의 이격 각도를 말하는 것이다.

한편 본 실시예에서 상기 다수개의 용접헤드(210, 220)가 설치되는 경우에는 서로 다른 규격의 피용접부재 용접에 적합한 상태로 세팅되는 것이 바람직하다.

구체적으로 본 실시예에서 상기 초음파 용접헤드(200)는 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 발생혼(202)과 엔빌(204)을 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 초음파 발생혼(202)은 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 초음파를 발생시키는 구성요소이며, 상측에 설치되어 하측 방향으로 초음파를 발생시킨다. 물론 본 실시예에서 상기 초음파 발생혼(202)은 헤드 하우징(206)에 결합되어 설치되며, 초음파 발생혼(202) 자체를 상하로 이동시킬 수 있는 혼 승강수단(208)이 더 구비된다.

다음으로 상기 엔빌(204)은 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 발생혼(202)의 하측에 상기 초음파 발생혼(202)과 이격되어 설치되며, 피용접부재를 초음파 용접 공정 진행 중에 지지하는 구성요소이다. 상기 엔빌(204)에는 상기 엔빌을 상하 방향으로 승강시키는 엔빌 승강수단(201)이 더 구비되는데, 이는 초음파 용접 공정에서는 상기 초음파 발생혼(202)과 피용접부재 사이의 간격이 매우 중요한 공정 조건이기 때문이다.

따라서 상기 피용접부재의 두께 및 모양에 따라서 상기 엔빌(204)의 높이를 정확하게 조정하여 정확한 공정 조건을 맞추게 된다. 물론 동일한 모델에 대한 용접 작업이 반복적으로 이루어지는 경우에는 상기 엔빌(204)의 높이를 조정하지 않고 고정한 상태에서 공정을 반복하여 진행한다.

다음으로 상기 피용접부재 공급부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다수개의 초음파 용접헤드(210, 220)에 서로 다른 모델의 피용접부재를 공급하는 구성요소이다. 즉, 상기 피용접부재 공급부(300)에 의하여 서로 다른 모델의 피용접부재를 자동으로 서로 다른 모델의 초음파 용접 공정에 맞게 세팅된 서로 다른 초음파 용접헤드(210, 220)에 공급할 수 있는 것이다.

구체적으로 상기 피용접부재 공급부(300)는 도 5, 6에 도시된 바와 같이, 공급 판넬(310), 설치 지그(320), 판넬 회전부(330) 및 판넬 승강부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 공급 판넬(310)은 도 5에 도시된 바와 같이, 전체적으로 원판 형태를 가지며, 상기 초음파 용접헤드(210, 220)의 이격 각간격 만큼 이격되어 형성되는 다수개의 지그 설치홈(312)을 가지는 구조로 형성된다. 그리고 상기 공급 판넬(310)은 각 지그 설치홈(312)에 후술하는 설치 지그(320)가 설치될 수 있는 공간을 제공하는 것이다. 이때 각 지그 설치홈(312)이 형성되는 각간격은 상기 초음파 용접헤드(200)의 설치 각간격과 일치되는 것이 바람직하다.

다음으로 상기 설치 지그(320)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지그 설치홈(312)에 분리가능하게 체결되어 설치되며, 피용접부재(1)의 설치 공간을 제공하는 구성요소이다. 상기 설치 지그(320)는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이, 피용접부재 설치틈(322)이 형성되는 구조를 가질 수 있다. 그리고 상기 피용접부재(1)는 상기 피용접부재 설치틈(322)에 억지끼움 방식으로 삽입되어 설치되는 것이 초음파 용접 공정 진행 중에 피용접부재(1)를 움직이지 않도록 고정할 수 있어서 바람직하다.

따라서 상기 설치 지그(320)에는 도 9에 도시된 바와 같이, 내면에 돌출되어 형성되고 상기 피용접부재(1)를 가압하여 고정하는 고정턱(324)이 더 구비될 수 있다.

다음으로 상기 판넬 회전부(330)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 공급 판넬(310) 하부에 결합되어 설치되며, 상기 공급 판넬(310)을 회전시키는 구성요소이다. 이 판넬 회전부(330)에 의하여 피용접부재(1)는 로딩/언로딩 위치와 용접 위치로 이동될 수 있는 것이다. 즉, 상기 판넬 회전부(330)는 상기 공급 판넬(310)을 180°로 회전시키면서 상기 지그 설치홈(312)을 로딩/언로딩 위치와 용접 위치로 반복하여 이동시키는 것이다.

다음으로 상기 판넬 승강부(340)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 판넬 회전부(330)에 결합되어 설치되며, 상기 판넬 회전부(330)를 상하 방향으로 승강시키는 구성요소이다. 이 판넬 승강부(340)에 의하여 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 엔빌(202)과 혼(204) 사이로 이동한 피용접부재(1)를 하측으로 이동시켜 피용접부재(1)의 하면이 엔빌(204)의 상면과 접촉되도록 높이를 조정할 수 있는 것이다.

한편 본 실시예에서 상기 설치 지그(320)는 2개가 한 조를 이루어서 설치되며, 한조의 설치 지그(320)는 상기 공급 판넬(310)의 서로 마주보는 위치에 동일한 모델의 피용접 부재(1)를 설치할 수 있는 한 쌍의 설치 지그가 설치되는 구조를 가진다.

100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 용접장치
200 : 초음파 용접헤드 300 : 피용접부재 공급부

Claims (6)

1. 일정한 각간격으로 이격되어 설치되는 2개 이상의 초음파 용접헤드;
   상기 다수개의 초음파 용접헤드에 서로 다른 모델의 피용접부재를 공급하는 피용접부재 공급부;를 포함하며,
   상기 초음파 용접헤드는,
   초음파를 발생시키는 초음파 발생혼;
   상기 초음파 발생혼의 하측에 상기 초음파 발생혼과 이격되어 설치되며, 상하 방향으로 승강가능하게 설치되는 엔빌;을 포함하고,
   상기 피용접부재 공급부는,
   원판 형태를 가지며, 상기 초음파 용접헤드의 이격 각간격 만큼 이격되어 형성되는 다수개의 지그 설치홈을 가지는 공급 판넬;
   상기 지그 설치홈에 분리가능하게 체결되어 설치되며, 피용접부재의 설치 공간을 제공하는 설치 지그;
   상기 공급 판넬 하부에 결합되어 설치되며, 상기 공급 판넬을 회전시키는 판넬 회전부;
   상기 판넬 회전부에 결합되어 설치되며, 상기 판넬 회전부를 상하 방향으로 승강시키는 판넬 승강부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 설치 지그에는,
   피용접부재 설치틈이 형성되고, 상기 피용접부재는 상기 피용접부재 설치틈에 억지끼움 방식으로 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 설치 지그는,
   상기 공급 판넬의 서로 마주보는 위치에 동일한 모델의 피용접 부재를 설치할 수 있는 한 쌍의 설치 지그가 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접장치.
6. 삭제

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