KR101887148B1 - 용접품질 검사 시스템 및 장치 - Google Patents
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Abstract
용접품질 검사 시스템 및 장치를 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 용접부위를 포함하는 대상물체에 대한 용접품질을 검사하기 위한 시스템에 있어서, 상기 대상물체를 이동시키는 컨베이어 벨트와 복수의 검사부를 포함하며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위로 전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정함으로써, 상기 용접부위의 품질을 판단하는 용접 검사장치 및 품질판단 결과를 상기 용접 검사장치로부터 수신하여, 상기 품질판단 결과에 따라 상기 컨베이어 벨트를 제어하여 상기 대상물체를 분류하는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사시스템을 제공한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 용접부위를 포함하는 대상물체에 대한 용접품질을 검사하기 위한 시스템에 있어서, 상기 대상물체를 이동시키는 컨베이어 벨트와 복수의 검사부를 포함하며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위로 전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정함으로써, 상기 용접부위의 품질을 판단하는 용접 검사장치 및 품질판단 결과를 상기 용접 검사장치로부터 수신하여, 상기 품질판단 결과에 따라 상기 컨베이어 벨트를 제어하여 상기 대상물체를 분류하는 제어패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 용접부위의 용접품질을 검사하는 시스템 및 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
용접(Welding)은 같은 종류 또는 다른 종류의 금속재료에 열과 압력을 가하여 고체 사이에 직접 결합이 되도록 접합시키는 것을 말한다. 일반적으로 이러한 용접은 용접기를 통해 전류를 인가하여 재료를 가열 및 용융시켜 두 재료의 원자결합을 재배열함으로써 결합시키는 방법을 사용한다. 이는 예컨대, 아크(Arc) 용접이 대표적이다.
최근에는 굉장히 두꺼운 판의 용접에 사용되는 슬래그의 저항 발열을 이용한 용접법인 일렉트로슬래그법(Electroslag Method)이나 녹는점이 높은 재료의 용접이 가능한 전자빔용접법(Electron-Beam Method) 등 새로운 용접기술이 개발되고 있다. 이외에도 초음파진동을 가하는 초음파 용접, 정밀한 용접과 절단에 이용하는 레이저 용접 등이 있다.
이러한 용접은 용접의 품질에 따라 제품의 품질이 결정되므로 용접품질을 관리하는 것이 무엇보다 중요한 사안이다. 종래의 기술에서는 용접부의 표면온도, 용접부의 두께 등을 이용하여 용접 상태를 판단하는 기술이 제시되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 용접품질 판정방법은 계절적 요인, 용접부위의 기계적 불균형(misalignment) 등 외부 요인에 의해 변수가 발생하므로 정확한 용접품질 판단이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 용접품질을 판단하기 위해 카메라로 용접부위를 촬영하고 모니터 장치로 이를 확인하는 방법이 제시되어 있으나, 모니터 장치를 통해 육안으로 품질을 판단하기 때문에 정확한 판단이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 해당 기술분야에서는 간단하게 동작시킬 수 있으면서 정확하게 용접품질을 판단할 수 있는 기술에 대한 개발요구가 있어 왔다.
본 발명의 일 실시예는, 대상물체, 특히, 배터리의 용접부위의 용접품질을 간단하면서도 정밀하게 검사할 수 있는 용접품질 검사 시스템 및 장치를 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 배터리의 용접부위의 품질을 검사하는 시스템에 있어서,
상기 배터리를 이송하는 이송부, 여기서 상기 배터리는 복수의 배터리 유닛을 포함하며, 각 배터리 유닛은 상면의 일측에 ‘ㄴ’자 형상의 전극을 포함함; 복수의 검사부를 포함하며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접된 부위에 정전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정하는 용접품질 검사장치, 여기서 용접된 부위는 ‘ㄴ'자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위의 사이임; 및 상기 용접품질 검사장치에 전류를 공급하고, 상기 용접품질 검사장치로부터 전압을 수신하여 전압의 값을 측정하고, 용접부위의 저항값을 연산하여, 용접부위의 품질을 판단하는 품질 판단장치를 포함하고, 상기 정전류를 용접부위에 인가하는 한 쌍의 검사부는 뾰족한 형상의 첨단부를 포함하고, 상기 전압을 측정하는 다른 한 쌍의 검사부의 첨단부는 소정의 기울기를 갖는 빗면을 포함하여, 상기 빗면은 상기 ‘ㄴ’자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위와 접촉되며, 상기 용접품질 검사장치는 착탈이 가능한 복수의 고정틀을 포함하고, 상기 복수의 검사부는 고정틀에 의해서 고정되며, 상기 복수의 검사부는 상기 고정틀 사이에 위치하는 완충부재를 포함하고, 상기 품질 판단장치는 제1 전원부, 전압 감지부를 포함하고, 상기 제1 전원부는 커넥터에 의해서 상기 용접품질 검사장치에 연결되고, 상기 제1 전원부는 정전류 제어회로를 포함하고, 상기 정전류 제어회로는 전류검침기를 포함하고, 상기 전류검침기에서 측정된 전류와 상기 전압 감지부에서 측정된 전압을 기초로 용접부위의 저항 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사시스템을 제공한다.
상기 배터리를 이송하는 이송부, 여기서 상기 배터리는 복수의 배터리 유닛을 포함하며, 각 배터리 유닛은 상면의 일측에 ‘ㄴ’자 형상의 전극을 포함함; 복수의 검사부를 포함하며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접된 부위에 정전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정하는 용접품질 검사장치, 여기서 용접된 부위는 ‘ㄴ'자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위의 사이임; 및 상기 용접품질 검사장치에 전류를 공급하고, 상기 용접품질 검사장치로부터 전압을 수신하여 전압의 값을 측정하고, 용접부위의 저항값을 연산하여, 용접부위의 품질을 판단하는 품질 판단장치를 포함하고, 상기 정전류를 용접부위에 인가하는 한 쌍의 검사부는 뾰족한 형상의 첨단부를 포함하고, 상기 전압을 측정하는 다른 한 쌍의 검사부의 첨단부는 소정의 기울기를 갖는 빗면을 포함하여, 상기 빗면은 상기 ‘ㄴ’자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위와 접촉되며, 상기 용접품질 검사장치는 착탈이 가능한 복수의 고정틀을 포함하고, 상기 복수의 검사부는 고정틀에 의해서 고정되며, 상기 복수의 검사부는 상기 고정틀 사이에 위치하는 완충부재를 포함하고, 상기 품질 판단장치는 제1 전원부, 전압 감지부를 포함하고, 상기 제1 전원부는 커넥터에 의해서 상기 용접품질 검사장치에 연결되고, 상기 제1 전원부는 정전류 제어회로를 포함하고, 상기 정전류 제어회로는 전류검침기를 포함하고, 상기 전류검침기에서 측정된 전류와 상기 전압 감지부에서 측정된 전압을 기초로 용접부위의 저항 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사시스템을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 용접 검사장치는 하우징에 상기 대상물체와의 거리 또는 상기 용접 검사장치를 기준으로 상기 대상물체가 위치하는 상대적인 방향을 센싱하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어패널은 상기 용접 검사장치로부터 센싱값을 수신하여, 센싱값을 이용하여 상기 컨베이어 벨트 내 상기 대상물체의 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 제어패널은 상기 품질판단 결과를 수신하여, 상기 용접부위의 품질이 기준치 이상이라 판단되는 경우, 상기 대상물체를 상기 대상물체가 진행하던 방향 그대로 진행시키며, 상기 용접부위의 품질이 상기 기준치보다 떨어진다고 판단되는 경우, 상기 대상물체를 상기 대상물체가 진행하던 방향과 상이한 방향으로 진행시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 용접부위를 포함하는 대상물체에 대한 용접품질을 검사하기 위한 검사장치에 있어서, 상기 용접부위로 전류를 인가하며, 상기 용접부위의 전압을 측정하는 검사부와 상기 검사부를 고정하는 고정틀과 상기 검사부로 전류를 인가하며, 상기 검사부가 측정한 전압을 수신하여 상기 용접부위의 품질을 판단하는 품질 판단부 및 전류를 상기 품질 판단부로부터 상기 검사부로 인가하고, 상기 용접부위의 전압을 상기 검사부로부터 상기 품질 판단부로 전달하는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 검사부는 복수 개로 구성되며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위로 전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따르면, 대상물체, 특히, 배터리의 용접부위의 용접품질을 간단하면서도 정밀하게 검사할 수 있는 장점이 있다.
또한, 다양한 크기를 갖는 배터리의 용접부위의 용접품질을 검사할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템의 검사 대상인 배터리의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사부가 용접 부위에 접촉하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치 내 제1 전원부의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템의 검사 대상인 배터리의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사부가 용접 부위에 접촉하는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치 내 제1 전원부의 회로도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템(100)은 대상물체 이송부(120), 용접품질 검사장치(130), 품질 판단장치(140), 시스템 제어패널(150)을 포함한다. 이하에서는 설명의 편의상 대상물체를 차량용 배터리로 한정하여 설명하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 차량용 배터리는 용접부위를 포함하는 물체라면 어떠한 것으로도 대체될 수 있다.
대상물체 이송부(120)는 동력을 이용하여 차량용 배터리(110)를 이송한다. 대상물체 이송부(120)는 용접품질 검사장치(130)와 외부 장치를 연결한다. 예를 들어, 대상물체 이송부(120)는 용접품질 검사장치(130)와 차량용 배터리 생성장치(미도시) 또는 차량용 배터리 용접장치(미도시)를 연결하여, 차량용 배터리가 생성되거나 차량용 배터리에 용접이 완료된 경우, 바로 차량용 배터리를 용접품질 검사장치(130)로 이송하여 용접품질을 검사할 수 있도록 한다. 또는, 대상물체 이송부(120)는 용접품질 검사장치(130)와 차량용 배터리 검사장치(미도시)를 연결하여, 용접품질 검사를 마친 차량용 배터리를 차량용 배터리 검사장치(미도시)로 이송함으로써, 차량용 배터리 검사장치(미도시)가 용접품질에 이상이 없는 차량용 배터리에 전체적으로 이상이 없는지 확인할 수 있도록 할 수 있다.
차량용 배터리(110)가 대상물체 이송부(120)에 의해 용접품질 검사장치(130)를 거친 후, 대상물체 이송부(120)는 두 갈래로 분기된다. 시스템 제어패널(150)에 의해, 차량용 배터리(110)의 용접품질 검사결과에 따라 차량용 배터리(110)는 대상물체 이송부(120)의 양 갈래 중 어느 한 갈래로 이송된다. 차량용 배터리(110)의 용접품질에 이상이 없는 경우, 시스템 제어패널(150)의 제어에 따라 대상물체 이송부(120)는 차량용 배터리(110)를 용접품질 검사장치(130)와 연결된 외부 장치(미도시)로 이송한다. 대상물체 이송부(120)는 제대로 용접이 된 차량용 배터리(110)를 외부장치로 이송하여, 외부장치에 의해 다른 검사가 진행되도록 한다. 반면, 떨어지는 용접품질을 갖는 차량용 배터리(110)에 대해서 굳이 다른 검사가 진행될 필요가 없기 때문에, 대상물체 이송부(120)는 해당 차량용 배터리는 분기시킨다. 이처럼, 대상물체 이송부(120)는 품질 결과에 따라 차량용 배터리(110)를 분기시킴으로써, 용접품질 검사 시스템의 사용자가 용이하게 품질 결과를 확인할 수 있으며, 직접 품질이 불량한 차량용 배터리(110)를 분리해야 하는 불편을 해소할 수 있다.
용접품질 검사장치(130)는 대상물체 이송부(120)에 의해 이송된 차량용 배터리(110)의 용접 부위의 품질을 검사한다. 용접품질 검사장치(130)는 품질 판단장치(140)로부터 전류를 수신하여, 복수의 검사부를 이용해 용접부위에 인가한다. 용접부위에 전류를 인가한 후, 용접품질 검사장치(130)는 용접 부위에서 발생하는 전압을 측정한다. 용접품질 검사장치(130)는 용접 부위로 전류를 인가하며, 용접 부위에서 발생하는 전압을 측정하는 방식으로 용접 부위의 품질을 검사한다. 이와 같이, 용접품질 검사장치(130)는 용접부위로 외력이나 열을 가하지 않고도 간단한 방법으로 용접부위의 품질을 검사할 수 있는 장점이 있다. 용접이 온전히 이루어진 경우, 용접부위는 통상 μΩ을 갖는다. 다만, 이와 같이, 작은 크기를 갖는 용접부위로 흐르는 전류와 용접부위에서 발생하는 전압은 미세한 변화에도 민감하기 때문에, 용접부위의 품질을 측정하기 위한 장치는 장치 내에서 전류 또는 전압의 불필요한 변화를 최소화하여야 한다. 용접품질 검사장치(130)는 장치 내에서 전류 또는 전압의 불필요한 변화를 최소화함으로써, 간단하면서도 정밀하게 용접부위의 품질을 검사할 수 있다. 용접품질 검사장치(130)의 각 구성에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
용접품질 검사장치(130)는 차량용 배터리(110)의 이동을 센싱하는 센서부(미도시)를 포함한다. 용접품질 검사장치(130)는 센서부(미도시)를 이용하여, 대상물체 이송부(120) 내에서의 차량용 배터리(110)의 위치, 용접품질 검사장치(130)와 차량용 배터리(110) 간의 거리 등 차량용 배터리(110)의 이동을 센싱한다. 용접품질 검사장치(130)는 센싱값을 시스템 제어패널(150)로 전달함으로써, 시스템 제어패널(150)이 대상물체 이송부(120)를 제어하여 차량용 배터리(110)의 이동을 제어할 수 있도록 한다.
품질 판단장치(140)는 용접품질 검사장치(130)로 전류를 인가하며, 용접품질 검사장치(130)로부터 수신한 전압을 이용하여 용접부위의 품질을 판단한다. 용접품질의 판단을 보다 용이하게 하기 위하여, 품질 판단장치(140)는 용접품질 검사장치(130)로 정전류(Constant Current)를 인가할 수 있다. 정전류를 인가한 후, 품질 판단장치(140)는 용접품질 검사장치(130)로부터 용접 부위의 전압을 수신한다. 또한, 정확한 측정을 위해서 품질 판단장치(140)는 용접품질 검사장치(130)으로부터 출력되는 정전류의 값을 모니터링하고, 보상하여 실시간으로 제공받을 수 있다. 품질 판단장치(140)는 용접 부위로 인가한 전류값과 용접 부위의 전압값을 이용하여 용접 부위의 저항값을 연산할 수 있다. 저항값을 연산하는 경우, 설정된 정전류의 값을 이용할 수 있고, 실시간으로 제공받은 정전류의 값을 이용하여 계산할 수 있다. 용접 부위의 저항값이 기 설정된 범위 내인 경우, 품질 판단장치(140)는 용접 부위의 품질이 기준치 이상이라 판단한다. 반대로, 용접 부위의 저항값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 품질 판단장치(140)는 용접 부위의 품질이 기준치보다 떨어지는 것이라 판단한다. 예를 들어, 품질 판단장치(140)는 기 설정된 범위를 수μΩ ~ 수십μΩ으로 설정하여, 용접 부위의 저항값이 기 설정된 범위를 벗어나는 지를 판단할 수 있다. 품질 판단장치(140)는 용접 부위의 품질 판단결과를 시스템 제어패널(150)로 전송하여, 시스템 제어패널(150)이 품질 판단결과를 토대로 대상물체 이송부(120)를 제어할 수 있도록 한다.
시스템 제어패널(150)은 용접품질 검사 시스템(100) 내 각 구성의 동작을 제어한다. 시스템 제어패널(150)은 외부장치로부터 생산되거나 용접된 차량용 배터리(110)가 용접품질 검사장치(130)로 이송되도록 대상물체 이송부(120)를 제어한다. 또한, 시스템 제어패널(150)은 품질검사가 완료된 차량용 배터리(110)가 다른 외부장치로 이송되도록 대상물체 이송부(120)를 제어한다. 차량용 배터리(110)가 용접품질 검사장치(130)로부터 품질 검사를 받을 수 있는 정위치에 위치한 경우, 시스템 제어패널(150)은 차량용 배터리(110)의 용접품질에 대한 검사를 진행하도록 용접품질 검사장치(130)를 제어한다. 또한, 시스템 제어패널(150)은 품질 판단장치(140)를 제어하여, 용접부위의 품질 판단을 진행하도록 제어한다.
시스템 제어패널(150)은 품질 판단장치(140)로부터 품질검사 결과를 수신하여, 품질검사 결과에 따라 차량용 배터리(110)를 분류한다. 용접 부위의 품질이 기준치 이상이라 판단된 경우, 시스템 제어패널(150)은 대상물체 이송부(120)가 차량용 배터리(110)를 기타 외부장치(미도시)로 이송하도록 대상물체 이송부(120)를 제어한다. 시스템 제어패널(150)은 용접 부위의 품질에 이상이 없는 차량용 배터리(110)가 기타 외부장치로 이송되도록 함으로써, 차량용 배터리(110)가 추가적인 검사를 받을 수 있도록 제어한다. 반대로, 용접 부위의 품질이 기준치 보다 떨어지는 것으로 판단된 경우, 시스템 제어패널(150)은 차량용 배터리(110)를 다른 갈래로 분기시킨다. 품질이 떨어지는 차량용 배터리(110)는 별도의 검사를 받을 필요없이 바로 분리되는 것이 바람직하기 때문에, 시스템 제어패널(150)은 대상물체 이송부(120)가 차량용 배터리(110)를 분기시키도록 대상물체 이송부(120)를 제어한다.
시스템 제어패널(150)은 용접품질 검사장치(130)로부터 수신한 센싱값을 이용해 차량용 배터리(110)의 위치를 조정한다. 용접품질 검사장치(130)가 검사를 온전히 하기 위한 정위치에 차량용 배터리(110)가 위치하여야, 정확히 용접품질에 대한 검사가 이루어질 수 있다. 차량용 배터리(110)가 정위치에 위치하였는지를 판단할 수 있도록, 시스템 제어패널(150)은 용접품질 검사장치(130)로부터 차량용 배터리(110)의 이동에 관한 센싱값을 수신한다. 시스템 제어패널(150)은 센싱값을 이용하여, 차량용 배터리(110)가 정위치를 기준으로 일측으로 치우치지는 않았는지, 차량용 배터리(110)가 정위치보다 덜 이송되거나, 더 이송되었는지 등을 판단한다. 차량용 배터리(110)가 정위치에 위치하지 않거나 위치하지 않을 것으로 예상되는 경우, 시스템 제어패널(150)은 대상물체 이송부(120)를 제어하여 차량용 배터리(110)가 정위치에 위치할 수 있도록 한다.
한편, 시스템 제어패널(150)은 용접품질 검사장치(130)로부터 수신한 센싱값을 이용해 용접품질 검사장치(130)의 위치를 조정할 수 있다. 센싱값을 이용하여 차량용 배터리(110)의 위치를 파악한 후, 용접품질 검사장치(130)의 위치(이송방향을 중심으로 전, 후, 좌, 우로 이동), 용접품질 검사장치(130)의 높이(대상물체 이송부(120)를 기준으로 수직방향으로 이동)를 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사 시스템의 검사 대상인 배터리의 구성도이다.
통상적으로 차량에 사용되는 차량용 배터리(110)는 수십 볼트(V)를 제공한다. 차량용 배터리(110)로 수십 볼트를 제공할 수 있는 배터리 한 개가 사용될 수도 있으나, 배터리 제작의 편의 또는 비용 절감 등의 이유로 수 볼트를 제공하는 배터리 복수 개가 직렬 연결되어 사용된다.
도 2에 도시된 차량용 배터리(110)도 마찬가지로 수 볼트를 제공할 수 있는 배터리 유닛(210) 복수 개가 직렬 연결되어 사용된다. 각 배터리 유닛(210)을 용접함으로써, 복수 개의 배터리 유닛(210)을 직렬 연결한다. 각 배터리 유닛을 분리하기 위해 분리벽(220)이 설치되며, 분리벽(220)의 일 부분에 분리벽(220)을 마주한 양 배터리 유닛이 연결될 수 있도록 하는 구멍이 포함된다. 구멍에 용접이 이루어짐으로써, 용접 부위(230)가 분리벽(220)을 마주한 양 배터리 유닛을 직렬로 연결한다.
이때, 용접 부위의 품질이 기준치보다 떨어지는 경우, 배터리 유닛 간 연결이 불완전하여 차량용 배터리(110)가 온전히 전원을 제공하지 못하는 문제가 발생할 여지가 있고, 용접 부위에서 누전 등의 이유로 화재나 배터리의 파손이 발생하는 문제가 발생할 수도 있다. 이러한 문제를 방지하고자, 용접품질 검사장치(130)와 품질 판단장치(140)는 용접부위의 품질을 판단한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접품질 검사장치(130)는 검사부(310, 315), 고정틀(320, 325), 커넥터(340) 및 잠금장치(350)를 포함한다. 나아가, 용접품질 검사장치(130)는 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
검사부(310, 315)는 용접 부위(230)와 접촉하여, 용접 부위(230)로 전류를 인가하며 용접 부위(230)의 전압을 측정한다. 검사부(310, 315)는 적어도 2쌍의 검사부를 포함하여, 한 쌍의 검사부(310)는 용접부위(230)로 전류를 인가하고, 다른 한 쌍의 검사부(315)는 용접부위(230)의 전압을 측정한다. 이에 대한 상세한 설명은 이하에서 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 검사부가 용접 부위에 접촉하는 모습을 도시한 도면이다.
한 쌍의 검사부(310)는 용접부위(230)로 전류를 인가한다. 검사부(310)는 도선으로 품질 판단장치(140)와 연결되어, 품질 판단장치(140)로부터 전류, 특히, 정전류를 수신한다. 검사부(310)는 배터리 유닛(210)과 가까운 부위에 첨단(尖端)부를 포함하여, 첨단부를 이용해 배터리 유닛(210)과 접촉한다. 배터리 유닛(210)과 접촉함으로써, 검사부(310)는 용접품질 판단을 위한 정전류를 용접부위(230)로 인가한다.
다른 한 쌍의 검사부(315)는 용접부위(230)의 전압을 측정한다. 검사부(315)는 전류를 인가하는 검사부(310)와 달리, 일정한 기울기를 갖는 면을 포함하여, 해당 면과 용접부위를 포함한 배터리 유닛(210)과 접촉한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 통상적으로 배터리 유닛(210)의 용접 부위 부근은 용이한 용접이 이루어지도록 상방으로 돌출되어 있다. 이때, 검사부(310)와 같이, 검사부(315)의 배터리 유닛(210)과 접촉하는 부분이 첨단부로 구현되는 경우, 배터리 유닛(210)의 용접 부위 부근은 상방으로 돌출되어 있어, 검사부(315)의 첨단부와 배터리 유닛이 강하게 충돌할 우려가 존재하고, 배터리의 위치오차가 존재한다. 이 때문에, 검사부(315) 또는 배터리 유닛, 특히, 배터리 유닛의 용접 부위가 파손될 우려가 존재한다. 이러한 문제로 인해, 검사부(315)의 끝단을 평평하게 형성한다면, 배터리 유닛(210)과 접촉면적이 증가하여, 정확한 용접 부위의 전압을 측정할 수 없는 문제가 발생한다. 이러한 문제들을 해소하고자, 검사부(315)의 일 측은 일정한 기울기를 갖는 빗면으로 형성되어, 빗면의 일 부분과 배터리 유닛(의 용접 부위 부근)이 접촉되도록 한다. 검사부(315)와 배터리 유닛(210)이 접촉하는 부분이 일정한 기울기를 갖기 때문에, 일부 배터리의 측정부위의 오차가 존재하면서 첨단부와 배터리 유닛이 강하게 충돌한다 하더라도, 빗면에 의해 충격을 분산시킬 수 있다. 이로써, 검사부(315)는 첨단부와 배터리 유닛의 파손을 최소화하면서도, 접촉면을 최소화함으로서, 정확한 용접 부위의 전압을 측정할 수 있다. 검사부(315)는 배터리 유닛(210)의 용접 부위 부근의 전압을 측정하여 품질 판단장치(140)로 전달한다.
또한, 검사부(310)의 첨단부는 뽀족한 것이 바람직하다. 검사부(310)의 첨단부가 배터리 유닛(210)에 닿을 경우, 검사부(310)의 첨단부가 표면적이 넓으면 표면적이 넓은 형태이면 표면에서 생성되는 전류강하등의 이유로 정확한 측정이 어렵다. 따라서, 검사부(310)의 첨단부는 뽀족하여 배터리 유닛(210)과 닿는 면적을 정전류가 통할 수 있는 정도의 면적만을 갖는 것이 바람직하다.
도 4에 도시된 것과 같이, 검사부(310, 315)는 용접품질 검사장치(130)에 한 세트만이 구비될 수도 있으나, 차량용 배터리(110) 내에 포함된 용접부위의 개수만큼 구비될 수도 있다. 즉, 도 2와 같이, 차량용 배터리(110) 내에 포함된 용접부위가 5개가 있는 경우, 용접품질 검사장치(130) 내 5 세트의 검사부(310, 315)가 구비될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 고정틀(320, 325)은 검사부(310, 315)를 고정함으로써, 검사부(310, 315)가 이동하는 것을 방지한다. 검사부(310, 315)가 이동할 경우, 차량용 배터리(110)와 접촉하는 접촉부위가 달라져 검사부(315)의 전압 측정값이 상이해질 우려가 존재한다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 고정틀(320, 325)은 용접품질 검사장치(130)의 하우징에 고정되며, 고정틀(320, 325) 내에 검사부(310, 315)를 통과시키는 중공(中孔)을 포함하여, 검사부(310, 315)를 고정시킨다. 도 3에는 고정틀이 복수 개가 구비되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 하나의 고정틀 만이 구비되어도 무방하다.
고정틀(320, 325)은 탈착 가능하도록 구성되어, 용접품질 검사장치(130)의 하우징으로부터 탈착될 수 있다. 차량용 배터리(110)는 차량의 종류에 따라, 배터리의 형상이나 종류가 상이해질 수 있다. 배터리의 형상이나 종류에 따라, 차량용 배터리(110) 내 용접 부위의 위치가 상이해질 수 있다. 이처럼, 용접부위의 위치나 용접부위 간 거리가 상이한 수많은 차량용 배터리에 대해 모두 측정할 수 있도록, 고정틀(320, 325)은 탈착되어, 검사부(310, 315)를 통과시키는 중공(中孔)의 위치나 거리가 상이한 다양한 고정틀로 교체될 수 있다.
검사부(310, 315)는 완충부재(330)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 검사부(315)는 빗면의 형상을 구비함으로써, 차량용 배터리(110)와 접촉시 발생하는 충격을 분산시키고 있다. 나아가, 검사부(310, 315)는 완충부재(330)를 추가적으로 포함함으로써, 차량용 배터리(110)와 접촉시 발생하는 충격을 최소화한다. 복수 개의 고정틀이 구비되는 경우, 완충부재(330)는 고정틀의 사이에 위치한다. 이에 따라, 검사부(310, 315)가 차량용 배터리(110)와 접촉하며 충격이 발생하더라도, 완충부재(330)가 고정틀과 접촉하여 충격을 완화시킨다.
고정틀(320, 325)은 부도체 재질로 구현될 수 있다. 예를 들어, 검사부(310)로 인가된 전류가 누전으로 인해 검사부의 외부로 누출되는 경우가 발생할 수 있다. 이때, 고정틀(320, 325)이 도체 재질로 구현되는 경우, 모든 검사부로 전류가 전달될 수 있어, 용접 부위의 품질검사에 이상을 야기할 우려가 존재하며, 고정틀(320, 325)로 전류가 전도되어, 시스템 사용자의 접촉 시 부상을 야기할 우려도 존재한다. 고정틀(320, 325)은 부도체 재질로 구현됨으로써, 전술한 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.
커넥터(340)는 품질 판단장치(140)에 연결된 도선과 검사부(310, 315)에 연결된 도선을 상호 연결한다. 커넥터(340)는 암 또는 수 형상을 가지며, 품질 판단장치(140)에 연결된 도선의 끝단에 구비된 커넥터(미도시)은 커넥터(340)와 상보되는 형상을 갖는다. 이에 따라, 커넥터(340)는 품질 판단장치(140)에 연결된 커넥터(미도시)와 결합함으로써, 품질 판단장치(140)에 연결된 도선과 검사부(310, 315)에 연결된 도선을 긴밀하게 연결시킨다. 이와 같이, 용접품질 검사장치(130)는 품질 판단장치(140)에 연결된 도선과 검사부(310, 315)에 연결된 도선을 직접 연결하는 것이 아니라, 커넥터(340)를 이용하여 긴밀하게 연결하기 때문에, 도선과 도선간 연결하는 연결부의 접촉 불량에서 오는 오차를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
잠금장치(350)는 커넥터를 고정하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 품질 판단장치(140)에 연결된 도선의 끝단에 구비된 커넥터(미도시)와 커넥터(340)가 결합되는 경우, 결합된 커넥터를 고정시킴으로써, 보다 정확하게 용접부위로 전류가 인가되고, 측정된 용접부위의 전압이 품질 판단장치(140)로 전달되도록 한다. 잠금장치(350)는 내부공간을 포함하며, 상호 결합된 커넥터를 잠금장치(350)의 내부 공간으로 진입시킴으로써, 상호 결합된 커넥터를 고정시킨다.
나아가, 용접품질 검사장치(130)는 모터(미도시)를 더 포함할 수 있다. 모터(미도시)는 시스템 제어패널의 제어에 따라 용접품질 검사장치(130)를 차량용 배터리(110)의 이송방향을 중심으로 전, 후, 좌, 우로 이동시킬 수 있다. 모터(미도시)는 용접품질 검사장치(130) 내 포함된 모든 구성, 특히, 고정틀과 검사부를 이동시킴으로써, 정확히 용접부위로 전류를 인가하고 용접부위의 전압을 측정할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 품질 판단장치(140)는 제1 전원부(510), 전압 감지부(520), 제어부(530), 디스플레이부(540), 제2 전원부(550) 및 결과 전송부(560)를 포함한다.
제1 전원부(510)는 커넥터(미도시) 및 용접품질 검사장치(130)를 거쳐 차량용 배터리(110)로 전류를 인가한다. 제1 전원부(510)는 전류를 인가하여, 제어부(530)가 차량용 배터리(110) 내 용접 부위(230)의 품질을 판단할 수 있도록 한다. 제어부(530)가 보다 용이하게 용접 부위(230)의 품질을 판단할 수 있도록, 제1 전원부(510)는 정전류를 차량용 배터리(110)로 인가한다. 제1 전원부(510)는 인가한 정전류의 크기를 제어부(530)로 전달한다. 제1 전원부(510)에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 품질 판단장치 내 제1 전원부의 회로도이다.
제1 전원부 내 DC 전원(610)은 항상 일정한 전압을 정전류 제어회로(620)로 인가한다.
정전류 제어회로(620)는 OP-AMP와 트랜지스터를 이용하여 항상 일정한 크기의 전류를 차량용 배터리(110)로 인가한다. OP-AMP는 차량용 배터리(110)를 거쳐 수신되는 전류(I-)를 입력으로 받아, 출력전압의 크기를 조절한다. 이에 따라, 트랜지스터의 게이트 단자에는 항상 일정한 전압이 인가되어, 차량용 배터리(110)로 일정한 크기의 전류가 인가된다.
정전류 제어회로(620) 내 포함된 전류검침기(630)는 차량용 배터리(110)를 거쳐 수신되는 전류(I-)의 크기를 측정한다. 전류검침기(630)는 전류(I-)의 크기를 측정함으로써, OP-AMP가 출력전압의 크기를 조절할 수 있도록 한다. 또한, 전류검침기(630)는 측정된 전류의 크기를 제어부(530)로 전달하여, 제어부(530)가 용접 부위의 품질을 판단할 수 있도록 한다.
전압 감지부(520)는 용접품질 검사장치(130)가 측정한 전압을 감지한다. 용접품질 검사장치(130) 내 검사부(315)가 용접 부위(230)의 전압을 측정하여 전달하면, 전압 감지부(520)는 측정한 전압값을 수신하여 측정한 전압의 크기를 감지한다. 전압 감지부(520)는 감지한 용접 부위(230)의 전압을 제어부(530)로 전달한다.
제어부(530)는 차량용 배터리(110)를 거친 전류와 용접 부위(230)의 전압을 이용하여 용접 부위의 품질을 판단한다. 제어부(530)는 제1 전원부(510)로부터 차량용 배터리(110)를 거친 전류의 크기와 전압 감지부(520)로부터 용접 부위(230)의 전압값을 수신한다. 제어부(530)는 수신한 전류 및 전압의 크기를 이용하여 용접 부위(230)의 저항값을 연산하고, 연산된 저항값이 기 설정된 범위 내에 존재하는지를 판단한다. 용접 부위의 저항값이 기 설정된 범위 내인 경우, 제어부(530)는 용접 부위의 품질이 기준치 이상이라 판단한다. 반대로, 용접 부위의 저항값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우, 제어부(530)는 용접 부위의 품질이 기준치보다 떨어지는 것이라 판단한다.
디스플레이부(540)는 제어부(530)가 판단한 용접 부위의 품질 판단결과를 외부로 출력한다. 디스플레이부(540)는 품질 판단결과를 외부로 출력함으로써, 시스템 사용자가 간편하게 검사를 수행한 차량용 배터리(110)의 용접이 잘 되었는지를 판단할 수 있다. 디스플레이부(540)는 LED와 같은 광원으로 구현되어, 품질 판단결과를 광원의 색 또는 켜진 광원의 개수 등으로 차별화를 할 수 있다. 또는, 디스플레이부(540)는 LCD, OLED와 같은 모니터로 구현되어, 직접 품질 판단결과를 출력할 수도 있다.
제2 전원부(550)는 디스플레이부(540)가 동작할 수 있도록 하는 전원을 제공한다.
결과 전송부(560)는 품질 판단결과를 시스템 제어패널(150)로 전송한다. 결과 전송부(560)는 품질 판단결과를 시스템 제어패널(150)로 전송함으로써, 시스템 제어패널(150)이 품질 판단결과에 따라 대상물체 이송부(120)를 제어할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 용접품질 검사시스템(100)
110: 차량용 배터리
120: 대상물체 이송부
130: 용접품질 검사장치
140: 품질 판단장치
150: 시스템 제어패널
210: 배터리 유닛
220: 분리벽
230: 용접 부위
310, 315: 검사부
320, 325: 고정틀
330: 완충부재
340: 커넥터
350: 잠금장치
510: 제1 전원부
520: 전압 감지부
530: 제어부
540: 디스플레이부
550: 제2 전원부
560: 결과 전송부
610: DC 전원
620: 정전류 제어회로
630: 전류 검침기
110: 차량용 배터리
120: 대상물체 이송부
130: 용접품질 검사장치
140: 품질 판단장치
150: 시스템 제어패널
210: 배터리 유닛
220: 분리벽
230: 용접 부위
310, 315: 검사부
320, 325: 고정틀
330: 완충부재
340: 커넥터
350: 잠금장치
510: 제1 전원부
520: 전압 감지부
530: 제어부
540: 디스플레이부
550: 제2 전원부
560: 결과 전송부
610: DC 전원
620: 정전류 제어회로
630: 전류 검침기
Claims (6)
- 배터리의 용접부위의 품질을 검사하는 시스템에 있어서,
상기 배터리를 이송하는 이송부, 여기서 상기 배터리는 복수의 배터리 유닛을 포함하며, 각 배터리 유닛은 상면의 일측에 ‘ㄴ’자 형상의 전극을 포함함;
복수의 검사부를 포함하며, 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접된 부위에 정전류를 인가하며, 다른 한 쌍의 검사부를 이용하여 상기 용접부위의 전압을 측정하는 용접품질 검사장치, 여기서 용접된 부위는 ‘ㄴ'자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위의 사이임; 및
상기 용접품질 검사장치에 전류를 공급하고, 상기 용접품질 검사장치로부터 전압을 수신하여 전압의 값을 측정하고, 용접부위의 저항값을 연산하여, 용접부위의 품질을 판단하는 품질 판단장치를 포함하고,
상기 정전류를 용접부위에 인가하는 한 쌍의 검사부는 뾰족한 형상의 첨단부를 포함하고,
상기 전압을 측정하는 다른 한 쌍의 검사부의 첨단부는 소정의 기울기를 갖는 빗면을 포함하여, 상기 빗면은 상기 ‘ㄴ’자 형상의 전극의 상부로 돌출된 부위와 접촉되며,
상기 용접품질 검사장치는 부도체로 형성되고 착탈이 가능한 복수의 고정틀을 포함하고, 상기 복수의 검사부는 고정틀에 의해서 고정되며,
상기 복수의 검사부는 상기 고정틀 사이에 위치하는 완충부재를 포함하고,
상기 품질 판단장치는 제1 전원부, 전압 감지부를 포함하고,
상기 제1 전원부는 커넥터에 의해서 상기 용접품질 검사장치에 연결되고,
상기 제1 전원부는 정전류 제어회로를 포함하고,
상기 정전류 제어회로는 전류검침기를 포함하고,
상기 전류검침기에서 측정된 전류와 상기 전압 감지부에서 측정된 전압을 기초로 용접부위의 저항 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 용접품질 검사시스템.
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Applications Claiming Priority (1)
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