KR101773644B1

KR101773644B1 - 수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법

Info

Publication number: KR101773644B1
Application number: KR1020130130070A
Authority: KR
Inventors: 채승희; 김흥민
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2017-08-31
Also published as: KR20150049463A

Abstract

본 발명은 초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 수평 조절 지그에 있어서, 상기 혼이 삽입되는 혼 삽입부와, 상기 앤빌이 삽입되는 앤빌 삽입부가 형성된 지그 프레임과; 상기 지그 프레임의 내부에 수평하게 마련되어, 상기 혼 삽입부와 상기 앤빌 삽입부를 상하 구획하는 수평판과; 상기 지그 프레임에 마련되어, 상기 수평판에 맞추어 상기 혼과 상기 앤빌의 수평을 조절하는 수평 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 수평계와 망치를 사용하여 혼과 앤빌의 수평을 맞추었던 종래 대비, 혼과 앤빌의 수평의 편차를 줄일 수 있으므로, 전지셀의 셀 리드 및 버스바의 용접 품질이 향상될 수 있다.

Description

수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법{JIG FOR ADJUSTING HORIZONTALITY AND METHOD FOR ADJUSTING HORIZONTALITY USING THE SAME}

본 발명은 수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법에 관한 것으로서, 초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-In HEV) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.

소형 모바일 기기들에는 디바이스 1대당 하나 또는 두서너 개의 전지셀들이 사용됨에 반해, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 전지셀을 전기적으로 연결한 전지모듈 또는 전지모듈들 다수개를 전기적으로 연결한 전지팩이 사용된다.

전지모듈은 가능하면 작은 크기와 중량으로 제조되는 것이 바람직하므로, 높은 집적도로 적층될 수 있고 용량 대비 중량이 작은 각형 전지, 파우치형 전지 등이 중대형 전지모듈의 전지셀로서 주로 사용되고 있다.

한편, 다수의 전지셀들로 구성된 전지모듈 또는 전기팩을 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기자동차 등과 같이 자동차용 전지로 사용하기 위해서는 요구되는 전지의 용량에 따라 다양한 형태의 단위전지를 연결한 전지팩을 구성하는 것이 매우 중요하다.

즉, 동일한 형태의 전지모듈 내에서 다양한 형태의 전기적 직렬/병렬 연결을 가지는 구조는 높은 경쟁력을 가질 수 있다.

이때, 전지셀들(C')의 전기적 연결은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전지셀들(C')의 각 셀 리드(L')가 버스바(busbar, B')와 초음파 용접장치에 의해 초음파 용접됨으로써 가능하다.

종래의 초음파 용접장치는 크게 혼(horn, 110)과, 혼(110)과 마주보게 위치하는 앤빌(anvil, 150)과, 컴퓨터의 제어 신호에 따라 혼(110)에 선택적으로 진동을 가하는 초음파 액추에이터(미도시)로 구성된다.

셀 리드(L')와 접촉되는 혼(110)의 저면에는 패턴부(111)가 외측을 향해 돌출 형성되어 있다.

한편, 버스바(B')와 접촉하는 앤빌(150)의 접촉면에는 널링부(155)가 형성되어 있음으로써, 용접시 버스바(B')가 미끄러지는 것이 방지될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 각 셀 리드(L')와 버스바(B')를 용접하기 위해서는, 각 셀 리드(L')와 버스바(B')를 적층시켜서 혼(110)과 앤빌(150) 사이에 위치시킨 후, 초음파 액추에이터를 작동시킨다. 이에, 혼(110)이 셀 리드(L') 및 버스바(B')를 진동 가압하면, 패턴부(111)에서 발생되는 마찰열에 의해 셀 리드(L') 및 버스바(B')가 용접될 수 있다.

그런데, 종래의 초음파 용접장치에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 리드(L')와 버스바(B')가 서로 용접된 용접 부위(W')의 용접이 잘 이루어지지 않아, 셀 리드(L')와 버스바(B')가 분리되는 문제점이 있었다.

이와 같이, 용접 부위(W')의 용접이 잘 이루어지지 않는 원인 중의 하나는, 혼(110)과 앤빌(150)이 수평하게 정렬되지 않기 때문이다.

즉, 종래에는 혼(110)과 앤빌(150)의 수평을 맞출 때, 작업자가 수평계와 망치를 사용했기 때문에, 작업자의 능력에 따라 혼(110)과 앤빌(150)의 수평에 대한 편차가 발생하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 초음파 용접장치의 혼과 앤빌의 수평의 편차를 줄일 수 있어, 전지셀의 셀 리드 및 버스바의 용접이 잘 이루어질 수 있는 수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 본 발명의 수평 조절 지그에 있어서, 상기 혼이 삽입되는 혼 삽입부와, 상기 앤빌이 삽입되는 앤빌 삽입부가 형성된 지그 프레임과; 상기 지그 프레임의 내부에 수평하게 마련되어, 상기 혼 삽입부와 상기 앤빌 삽입부를 상하 구획하는 수평판과; 상기 지그 프레임에 마련되어, 상기 수평판에 맞추어 상기 혼과 상기 앤빌의 수평을 조절하는 수평 조절부에 의해서 달성된다.

여기서, 상기 수평 조절부는 상기 혼 삽입부 측에 마련되어, 상기 혼 삽입부에 삽입된 상기 혼을 가압하여 수평을 조절하는 혼 수평 조절 부재와; 상기 앤빌 삽입부 측에 마련되어, 상기 앤빌 삽입부에 삽입된 상기 앤빌을 가압하여 상기 앤빌의 수평을 조절하는 앤빌 수평 조절 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 혼 수평 조절 부재는 상기 혼 삽입부의 상측에 위치하는 상기 지그 프레임에 마련되며, 상기 혼 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 마련된 것이 바람직하다.

이때, 상기 혼 수평 조절 부재는 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍의 볼트인 것이 바람직하다.

상기 앤빌 수평 조절 부재는 상기 앤빌 삽입부의 하측에 위치하는 상기 지그 프레임에 마련되며, 상기 앤빌 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 마련된 것이 바람직하다.

이때, 상기 앤빌 수평 조절 부재는 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍의 볼트인 것이 바람직하다.

상기 목적은, 초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 본 발명의 수평 조절 방법에 있어서, (a) 앤빌이 고정되어 있는 초음파 용접장치의 몸체에 상기 혼을 장착하는 단계와; (b) 상기 혼의 선단이 상기 앤빌의 선단과 일치하도록 상기 혼을 정렬하는 단계와; (c) 상기 혼과 상기 앤빌이 수평 조절 지그의 혼 삽입부 및 앤빌 삽입부에 각각 삽입 가능하도록 상기 수평 조절 지그를 위치시키는 단계와; (d) 상기 수평 조절 지그의 수평 조절부를 조작하여, 상기 수평 조절 지그에 수평하게 마련된 수평판에 맞추어 상기 혼과 상기 앤빌의 수평을 조절하는 단계에 의해 달성된다.

여기서, 상기 (d) 단계에서 상기 수평 조절부는 상기 혼 삽입부에 삽입된 상기 혼을 가압하여 수평을 조절하는 혼 수평 조절 부재와; 상기 앤빌 삽입부에 삽입된 상기 앤빌을 가압하여 상기 앤빌의 수평을 조절하는 앤빌 수평 조절 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 혼 수평 조절 부재는 한 쌍의 볼트로 이루어지며, 상기 혼 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것이 바람직하다.

상기 앤빌 수평 조절 부재는 한 쌍의 볼트로 이루어지며, 상기 앤빌 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 수평계와 망치를 사용하여 혼과 앤빌의 수평을 맞추었던 종래 대비, 혼과 앤빌의 수평의 편차를 줄일 수 있으므로, 전지셀의 셀 리드 및 버스바의 용접 품질이 향상될 수 있는 수평 조절 지그 및 이를 이용하는 수평 조절 방법이 제공된다.

도 1은 종래 초음파 용접장치에 의해 이차전지의 셀 리드와 버스바가 용접되는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 초음파 용접 장치에 의해 셀 리드와 버스바를 용접한 경우, 셀 리드와 버스바가 분리된 상태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 수평 조절 지그를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 수평 조절 지그에 혼과 앤빌의 선단이 삽입된 상태를 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수평 조절 방법에서, 초음파 용접장치의 몸체에 혼을 장착하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 수평 조절 방법에서, 초음파 용접장치의 몸체에 장착된 혼이 정렬된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 수평 조절 방법에서, 혼과 앤빌이 수평 조절 지그의 혼 삽입부 및 앤빌 삽입부에 각각 삽입 가능하도록 수평 조절 지그를 위치시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 수평 조절 방법에서, 손으로 볼트를 체결함으로써 혼과 앤빌의 수평을 조절하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8과 같이 혼과 앤빌의 수평을 조절한 후, 볼트를 푼 상태를 나타낸 도면이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 수평 조절 지그(1)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn, 10)과 앤빌(anvil, 50)의 수평을 맞추기 위한 것으로서, 지그 프레임(30)과, 지그 프레임(30)의 내부에 마련된 수평판(40)과, 지그 프레임(30)에 마련되어 혼(10)과 앤빌(50)의 수평을 조절하는 수평 조절부(60)로 구성된다.

지그 프레임(30)은 사각 모양으로 이루어지며, 상부 멤버(31) 및 하부 멤버(32)와, 상부 멤버(31) 및 하부 멤버(32)의 양단을 각각 연결하는 연결 멤버(33)로 구성된다. 이때, 지그 프레임(30)의 내부에는 소정의 공간이 형성되고, 이 공간은 수평판(40)에 의해 혼(10)이 삽입되는 혼 삽입부(30a)와, 앤빌(50)이 삽입되는 앤빌 삽입부(30b)로 구획된다.

수평판(40)은 지그 프레임(30)의 상기 공간에 수평 방향으로 마련되어, 혼 삽입부(30a)와 앤빌 삽입부(30b)를 상하 구획한다. 이에, 혼 삽입부(30a)와 앤빌 삽입부(30b)에 각각 삽입된 혼(10)과 앤빌(50)의 선단이 수평 조절부(60)에 의해 수평이 조절될 때, 수평판(40)에 맞추어 수평하게 조절될 수 있다.

수평 조절부(60)는 혼(10)과 앤빌(50)의 수평을 각각 조절할 수 있는 구성으로 마련되며, 혼 삽입부(30a) 측에 마련된 혼 수평 조절 부재(70)와, 앤빌 삽입부(30b) 측에 마련된 앤빌 수평 조절 부재(80)로 구성된다.

혼 수평 조절 부재(70)는 지그 프레임(30)의 상부 멤버(31)에 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되어, 혼 삽입부(30a)에 삽입된 혼(10)을 가압하여 수평을 조절한다.

이때, 혼 수평 조절 부재(70)는 상부 멤버(31)의 양측에 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍으로 볼트(71, 72)로 이루어진다. 이에, 각 볼트(71, 72)를 일방향으로 회전시키면 볼트(71, 72)가 혼 삽입부(30a)를 향해 아래로 이동하면서 혼 삽입부(30a)에 삽입된 혼(10)의 선단의 좌측과 우측이 각각 가압됨으로써, 수평이 조절될 수 있다.

한편, 앤빌 수평 조절 부재(80)는 지그 프레임(30)의 하부 멤버(32)에 수직 방향으로 이동 가능하게 장착되어, 앤빌 삽입부(30b)에 삽입된 앤빌(50)을 가압하여 수평을 조절한다.

이때, 앤빌 수평 조절 부재(80)는 하부 멤버(32)의 양측에 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍으로 볼트(81, 82)로 이루어진다. 이에, 각 볼트(81, 82)를 일방향으로 회전시키면 볼트(81, 82)가 앤빌 삽입부(30b)를 향해 위로 이동하면서 앤빌 삽입부(30b)에 삽입된 앤빌(50)의 선단의 좌측과 우측이 각각 가압됨으로써, 수평이 조절될 수 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 수평 조절 지그(1)를 이용하여 초음파 용접장치의 혼(10)과 앤빌(50)의 수평을 조절하는 방법에 대하여, 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 앤빌(50)이 고정되어 있는 초음파 용접장치의 몸체(B)에 혼(10)을 장착한다.

다음, 도 6에 도시된 바와 같이, 혼(10)의 선단이 앤빌(50)의 선단과 일치하도록 혼(10)을 정렬한다. 이때, 혼(10)과 연결된 액추에이터(미도시)가 혼(10)을 앞/뒤(화살표 참조)로 이동시킴으로써, 혼(10)의 선단이 앤빌(50)의 선단과 일치하도록 정렬될 수 있다.

이와 같이 혼(10)과 앤빌(50)의 각 선단이 일치된 다음에는, 도 7에 도시된 바와 같이 수평 조절 지그(1)를 혼(10)과 앤빌(50)의 각 선단에 위치시킨다. 이때, 혼(10)과 앤빌(50)이 수평 조절 지그(1)의 혼 삽입부(30a) 및 앤빌 삽입부(30b)에 각각 삽입 가능하도록 수평 조절 지그(1)를 위치시킨다.

그 후, 앤빌 수평 조절 부재(80)를 일방향으로 회전시켜 앤빌(50)을 수평판(40)에 맞추어 수평을 조절한 다음, 혼 수평 조절 부재(70)를 일방향으로 회전시켜 혼(10)을 수평판(40)에 맞추어 수평을 조절한다. 예를 들면, 앤빌(50)의 선단이 수평판(40)과 평행하지 않고 수평판(40) 대비 음의 기울기(하향)로 배치된 경우에는, 우측 볼트(82)를 일방향으로 회전시켜 우측 볼트(82)가 앤빌(50)의 선단의 좌측을 가압하도록 함으로써, 앤빌(50)의 선단이 수평판(40)과 평행하게 맞추어질 수 있다. 한편, 혼(10)의 선단이 수평판(40)과 평행하지 않고 수평판(40) 대비 양의 기울기(상향)로 배치된 경우에는, 우측 볼트(72)를 일방향으로 회전시켜 우측 볼트(72)가 혼(10)의 선단의 좌측을 가압하도록 함으로써, 혼(10)의 선단이 수평판(40)과 평행하게 맞추어질 수 있다.

상기의 과정에 의해 혼(10)과 앤빌(50)의 수평이 맞추어지면, 도 9에 도시된 바와 같이, 혼 수평 조절 부재(70) 및 앤빌 수평 조절 부재(80)를 구성하는 각 볼트(71, 72)(81, 82)를 타방향으로 회전시켜 혼(10) 및 앤빌(50)로부터 이격시킴으로써, 혼(10) 및 앤빌(50)로부터 수평 조절 지그(1)를 분리시킨다.

상기 구성에 의한 본 발명에 따르면, 수평계와 망치를 사용하여 혼(110)과 앤빌(150)의 수평을 맞추었던 종래 대비, 혼(10)과 앤빌(50)의 수평의 편차를 줄일 수 있으므로, 전지셀의 셀 리드(L', 도 1 참조) 및 버스바(B', 도 1 참조)의 용접 품질이 향상될 수 있는 이점이 있다.

전술한 실시예에서, 혼 수평 조절 부재와 앤빌 수평 조절 부재가 각각 볼트로 구성되어 있으나, 혼 및 앤빌을 각각 가압하여 수평을 맞출 수 있는 것이라면 이에 한정되지 않음은 물론이다.

1 : 수평 조절 지그 10 : 혼
30 : 지그 프레임 40 : 수평판
50 : 앤빌 60 : 수평 조절부
70 : 혼 수평 조절 부재 80 : 앤빌 수평 조절 부재

Claims

초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 수평 조절 지그에 있어서,
상기 혼이 삽입되는 혼 삽입부와, 상기 앤빌이 삽입되는 앤빌 삽입부가 형성된 지그 프레임과;
상기 지그 프레임의 내부에 수평하게 마련되어, 상기 혼 삽입부와 상기 앤빌 삽입부를 상하 구획하는 수평판과;
상기 지그 프레임에 마련되어, 상기 수평판에 맞추어 상기 혼과 상기 앤빌의 수평을 조절하는 수평 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
청구항 1에 있어서, 상기 수평 조절부는
상기 혼 삽입부 측에 마련되어, 상기 혼 삽입부에 삽입된 상기 혼을 가압하여 수평을 조절하는 혼 수평 조절 부재와;
상기 앤빌 삽입부 측에 마련되어, 상기 앤빌 삽입부에 삽입된 상기 앤빌을 가압하여 상기 앤빌의 수평을 조절하는 앤빌 수평 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 혼 수평 조절 부재는 상기 혼 삽입부의 상측에 위치하는 상기 지그 프레임에 마련되며, 상기 혼 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
청구항 3에 있어서,
상기 혼 수평 조절 부재는 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍의 볼트인 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
청구항 2에 있어서,
상기 앤빌 수평 조절 부재는 상기 앤빌 삽입부의 하측에 위치하는 상기 지그 프레임에 마련되며, 상기 앤빌 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 마련된 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
청구항 5에 있어서,
상기 앤빌 수평 조절 부재는 서로 소정 간격 이격되어 장착된 한 쌍의 볼트인 것을 특징으로 하는 수평 조절 지그.
초음파 용접장치를 구성하는 혼(horn)과 앤빌(anvil)의 수평을 맞추기 위한 수평 조절 방법에 있어서,
(a) 앤빌이 고정되어 있는 초음파 용접장치의 몸체에 상기 혼을 장착하는 단계와;
(b) 상기 혼의 선단이 상기 앤빌의 선단과 일치하도록 상기 혼을 정렬하는 단계와;
(c) 상기 혼과 상기 앤빌이 수평 조절 지그의 혼 삽입부 및 앤빌 삽입부에 각각 삽입 가능하도록 상기 수평 조절 지그를 위치시키는 단계와;
(d) 상기 수평 조절 지그의 수평 조절부를 조작하여, 상기 수평 조절 지그에 수평하게 마련된 수평판에 맞추어 상기 혼과 상기 앤빌의 수평을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 조절 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 수평 조절부는
상기 혼 삽입부에 삽입된 상기 혼을 가압하여 수평을 조절하는 혼 수평 조절 부재와;
상기 앤빌 삽입부에 삽입된 상기 앤빌을 가압하여 상기 앤빌의 수평을 조절하는 앤빌 수평 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 조절 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 혼 수평 조절 부재는 한 쌍의 볼트로 이루어지며, 상기 혼 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는 수평 조절 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 앤빌 수평 조절 부재는 한 쌍의 볼트로 이루어지며, 상기 앤빌 삽입부를 향해 수직 방향으로 이동 가능하게 이루어진 것을 특징으로 하는 수평 조절 방법.