KR102175151B1 - 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 2차 전지의 제조시 전극 조립체와 캡 플레이트를 레이저용접전에 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 리벳공을 중심으로 가체결하는 코킹공정을 위해 장치본체(200)에 결합하도록 구비되며 다수의 관통공(11)이 형성된 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 하부에 전후좌우 동작을 유도하도록 설치되는 복수의 얼라이닝유닛(20)과, 상기 얼라이닝유닛(20)의 하부에 전후좌우 가변하도록 분리 설치되는 한쌍의 작동블럭(30,30')과, 상기 작동블럭(30,30')의 하부에 코킹지점(A)을 가압 고정하기 위해 가이드포스트(40)에 의해 상하 승강하도록 설치되는 한쌍의 가압지그(50,50')와, 상기 작동블럭(30,30')에 상하 직선운동하도록 슬라이드부시(61) 및 작동로드(62)가 형성되고 작동로드(62) 하측 선단에 가압지그(50,50')를 관통하는 코킹펀치(63)가 형성된 한쌍의 가변형 코킹핀(60,60')을 포함하며, 2차 전지의 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 레이저 용접하기 전, 코킹 시 가변형 코킹핀(60,60')이 전후좌우로 가변하면서 코킹지점(A)에 정확하게 타격하여 코킹하도록 구성하여 후속공정의 레이저용접시 불량률을 최소화하여 코킹불량에 의한 부품낭비를 미연에 방지함과 아울러 생산성 및 작업성을 향상시킬 수 있다.

Description

2차 전지 조립용 가변형 코킹장치 {Variable type caulking device for assembly of rechargeable battery}
본 발명은 2차 전지의 전극조립체와 캡 플레이트를 레이저용접 하기 전에 가체결하여 레이저용접이 용이하도록 하는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치에 관한 것이다.
이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 하이브리드 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.
대표적인 이차 전지에는 니켈 카드뮴(Ni Cd)전지와 니켈 수소(Ni MH)전지 및 리튬(Li) 전지와 리튬 이온(Li-ion) 이차 전지 등이 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈카드뮴 전지나, 니켈 수소 전지보다 작동 전압이 약 3배나 높다. 또한, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 널리 사용되고 있다.
이차 전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
이차 전지(100)는, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)을 구비하는 전극 조립체(10)와, 전극 조립체(10)와 전기적으로 연결되는 전극 단자(21, 22)와, 전극 조립체(10)를 수납하는 케이스(15)와, 케이스(15)의 개구에 설치되어 케이스(15)를 밀폐하며 케이스(15)의 내부 압력을 배출하는 벤트홀(24)이 형성되고, 캡 플레이트(20)와, 벤트홀(24)을 밀폐하며 내부 압력에 의해 파단되는 파단부(33) 및 벤트홀(24)로 전달되는 충격을 완충하는 완충부(35)를 포함하는 벤트 모듈(30)을 포함하도록 구성하고 있다.
종래에 2차 전지의 제조과정에서 전극 조립체와 캡 플레이트를 전기적으로 연결하기 위해 전극 조립체와 캡 플레이트의 상하부에서 절연부재와 터미널단자를 리벳으로 체결하여 레이저용접으로 접합하게 되며, 이러한 레이저용접이 편리하도록 먼저 코킹장치로 전극 조립체, 캡 플레이트, 절연부재, 터미널단자를 가체결하는 코킹공정을 실시하였다.
그러나 종래에 코킹장치는 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 가체결시 리벳공으로 코킹핀을 펀칭하여 가체결시 코킹핀이 상하작용만 함에 따라 부품의 특성상 한쌍의 리벳공 사이 중심거리가 ±0.2mm로 편차가 심하여 리벳공의 위치를 맞추기가 어렵고, 리벳공이 어긋난 상태에서 억지 가체결이 이루어지는 경우 레이저용접 시 100% 제품 불량으로 이어지는 문제가 대두되었다.
KR (A) 10-2016-0105202 (2016. 09. 06)
이에 본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 2차 전지의 제조시 전극 조립체와 캡 플레이트를 레이저용접전에 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 리벳공을 중심으로 가체결하는 코킹공정 시, 코킹핀이 전후좌우 가변하면서 리벳공의 위치를 정확히 맞추도록 한후 가체결이 이루어지도록 구성함으로써 2차 전지의 코킹 불량률을 최소화할 수 있는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로, 장치본체(200)에 결합하도록 구비되며 다수의 관통공(11)이 형성된 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 하부에 전후좌우 동작을 유도하도록 설치되는 복수의 얼라이닝유닛(20)과, 상기 얼라이닝유닛(20)의 하부에 전후좌우 가변하도록 분리 설치되는 한쌍의 작동블럭(30,30')과, 상기 작동블럭(30,30')의 하부에 코킹지점(A)을 가압 고정하기 위해 가이드포스트(40)에 의해 상하 승강하도록 설치되는 한쌍의 가압지그(50,50')와, 상기 작동블럭(30,30')에 상하 직선운동하도록 슬라이드부시(61) 및 작동로드(62)가 형성되고 작동로드(62) 하측 선단에 가압지그(50,50')를 관통하는 코킹펀치(63)가 형성된 한쌍의 가변형 코킹핀(60,60')을 포함하며, 2차 전지의 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 레이저 용접하기 전, 코킹 시 가변형 코킹핀(60,60')이 전후좌우로 가변하면서 코킹지점(A)에 정확하게 타격하여 코킹하도록 구성한 것을 특징으로 하는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치.
또한, 얼라이닝유닛(20)은 고정블럭(10)의 하단에 결합되는 X축레일(21)과,
작동블럭(30,30')의 상단이 결합되는 Y축레일(22)과, 상기 X축레일(21)과 Y축레일(22)이 상하부에 체결되어 전후좌우 작동되도록 상하부에 X축레일홈(23)과 Y축레일홈(24)이 형성된 가변슬라이더(25)로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 작동블럭(30,30')은 얼라이닝유닛(20)의 양측 Y축레일(22)에 한쌍이 분리된 형태로 설치되어 양측에서 전후좌우 작동이 각각 이루어도록 형성되며, 전후측으로 전후방지지판(31,32)이 돌출 형성되고, 상기 전후방지지판(31,32)으로 2차 전지의 배터리부를 고정시키는 복수의 흡착지지대(33)가 형성되며, 상기 흡착지지대(33)는 기립되는 지지대(34)의 하단에 흡착패드(35)가 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치에 의하면, 코킹핀이 고정 설치되는 작동블럭과 고정블럭 사이로 전후좌우 이동하는 얼라이닝유닛이 구성됨에 따라 코킹핀이 소정간격 범위내에서 전후좌우 위치이동이 되어 2차 전지의 전극 조립체와 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 가체결 시 코킹지점이 되는 양측 리벳공의 편차가 있더라도 코킹핀이 위치를 가변하면서 리벳공의 정확한 위치에 타격 및 가체결이 이루어지게 되며, 이에 후속공정의 레이저용접시 불량률을 최소화하여 코킹불량에 의한 부품낭비를 미연에 방지함과 아울러 생산성 및 작업성을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치를 도시한 분리사시도
도 3은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치의 구성중 얼라이닝유닛의 작용을 도시한 도면
도 4는 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치의 사용상태를 도시한 도면
도 5는 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치의 작용을 도시한 단면도
도 6은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치의 작용을 도시한 평면도
도 7은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치의 작용을 개략적으로 도시한 도면
이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 구성 실시예에 따른 하기 도면은 구성과 작용효과를 구체적으로 설명하기 위한 실시예로서, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 좁게 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 따라서 이러한 실시예에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형실시가 가능함은 통상의 기술자에게는 당연하다할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 따라서 후술하는 실시예에서 사용된 용어들은, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 통상의 기술자들이 일반적으로 인식하는 기술용어의 의미로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 2차 전지의 제조공정에서 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 레이저 용접하기 전에 리벳공을 중심으로 가체결하는 코킹공정을 원활히 수행하기 위한 코킹장치인 바, 이하에서 ‘리벳공’은‘코킹지점’으로 명칭하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치를 도시한 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치를 도시한 분리사시도를 나타낸 것이다.
본 명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치(100)는 장치본체(200)에 결합하도록 구비되는 고정블럭(10)과, 상기 고정블럭(10)의 하부에 전후좌우 동작을 유도하도록 설치되는 복수의 얼라이닝유닛(20)과, 상기 얼라이닝유닛(20)의 하부에 전후좌우로 각각 가변하도록 이격공간부(36)가 개재되게 분리 설치되는 한 쌍의 작동블럭(30,30')과, 상기 작동블럭(30,30')의 하부에 가이드포스트(40)에 의해 상하 승강하며 코킹지점(A)을 가압 고정시키도록 설치되는 한쌍의 가압지그(50,50')와, 상기 각 작동블럭(30,30')에 고정되고 고정블럭(10) 및 가압지그(50,50')를 관통하도록 설치되어 전후좌우로 가변하면서 코킹지점(A)에 정확하게 코킹하는 한쌍의 가변형 코킹핀(60,60')을 포함한다.
상기 고정블럭(10)은 판형으로 이동 및 상하 승강하게 되는 장치본체(200)의 에 체결되며, 가이드포스트(40)와 가변형 코킹핀(60,60')이 관통하도록 다수의 관통공(11)이 형성되어 있다.
상기 얼라이닝유닛(20)은 고정블럭(10)의 하단에 결합되는 X축레일(21)과, 작동블럭(30,30')의 상단이 결합되는 Y축레일(22)과, 상기 X축레일(21)과 Y축레일(22)이 상하부에 체결되어 전후좌우 작동되도록 상하부에 X축레일홈(23)과 Y축레일홈(24)이 형성된 가변슬라이더(25)로 형성된다.
상기 얼라이닝유닛(20)은 가변슬라이더(25)에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 한쌍의 작동블럭(30,30')이 각각 전후좌우로 가변 동작하게 되며, 공기압에 의해 가변슬라이더(25)를 고정시켜 동작이 제한되도록 하여 코킹핀(60,60')의 중심을 잡아주도록 하기 위해 Y축레일(22)에 에어공급부(26)가 형성된다.
상기 작동블럭(30,30')은 얼라이닝유닛(20)의 양측 Y축레일(22)에 한쌍이 분리된 형태로 설치되어 양측에서 전후좌우 작동이 각각 이루어도록 형성되며, 전후측으로 전후방지지판(31,32)이 돌출 형성되고, 상기 전후방지지판(31,32)으로 2차 전지의 배터리부를 고정시키는 복수의 흡착지지대(33)가 형성된다.
여기서 상기 전후방지지판(31,32)에서 전방지지판(31)은 일측 작동블럭(30)에서 전방향으로 연장 형성되고, 후방지지판(32)은 타측 작동블럭(30')에서 후방향으로 연장 형성되어 서로 교호되게 형성된다.
그리고 상기 흡착지지대(33)는 기립되는 지지대(34)의 하단에 흡착패드(35)가 형성되어 2차 전지의 배터리부를 고정시 손상시키는 것을 방지하게 된다.
상기 가압지그(50,50')는 작동블럭(30,30')의 하부측에서 각 가이드포스트(40)에 의해 탄력적으로 상하 승강동작하도록 설치되며, 하단 내측방향으로 2차 전지의 코킹지점(A) 주변을 가압하기 위한 가압판(51)이 형성되며, 외측방향으로 가이드포스트(40)의 승강을 제어토록 에어실린더(52)가 형성되고, 상기 가압판(51)을 관통하여 코킹핀(60,60')이 동작하도록 코킹홀(53)이 형성된다.
상기 가이드포스트(40)는 작동블럭(30,30')에 가이드부시(41)가 고정 설치되고, 가이드부시(41)의 내주면에 직선 동작하는 구동로드(42)가 설치되며, 상기 구동로드(42)의 하부측 선단이 가압지그(50,50')와 체결하게 되며, 구동로드(42)의 선단에 완충스프링(43)이 설치되어 탄성복원력에 의해 승강동작하게 된다.
상기 코킹핀(60,60')은 작동블럭(10)에 상하 직선운동하도록 슬라이드부시(61) 및 작동로드(62)가 설치되고, 상기 작동로드(62) 하측 선단에 코킹펀치(63)가 장착되어 가압지그(50,50')의 가압판(51)을 관통하도록 형성된다.
상기와 같이 구성된 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치(100)의 작용에 대해 설명하면,
본 발명의 가변형 코킹장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 이동하는 장치본체(200)에 설치되어 승강동작하게 된다.
도 5를 참조하면, 2차 전지(300)의 전극 조립체에 터미널단자(301), 캡 플레이트(302), 절연부재(303)가 조립된 상태로 베이스블럭에 안치되면 장치본체(200)의 이송 또는 승강동작에 따라 본 발명의 가변형 코킹장치(100)가 하강하여 캡 플레이트(302)의 코킹지점(A)이 되는 힌지공으로 코킹핀(60,60')이 삽입되도록 위치를 잡은 후 코킹시키게 된다.
여기서 본 발명은 코킹핀(60,60')이 양측으로 분리된 작동블럭(30,30')에 고정된 상태로 상하 펀칭하면서 코킹지점(A)을 가체결하게 된다.
이때 고정블럭(10)과 한쌍의 작동블럭(30,30') 사이에 형성된 얼라이닝유닛(20)에 의해 작동블럭(30,30')이 각각 전후좌후로 일정간격 유동됨에 따라 코킹핀(60,60')에 의한 코킹작용시 코킹지점(A)이 되는 캡 플레이트의 양측 힌지공 사이 중심거리가 편차가 있더라도 코킹핀(60,60')이 작동블럭(30,30')을 따라 전후좌우로 각각 유동되면서 위치를 보정하여 힌지공의 중심으로 삽입되면서 코킹이 이루어지게 된다.
한 쌍의 작동블럭(30,30') 사이에는 이격공간부(36)가 개재되도록 구성됨에 따라, 작동블럭(30,30')은 서로 간섭되지 않고 각각 개별적으로 가변되며, 한 쌍의 코킹지점(A)의 거리가 가까운 경우 작동블럭(30,30')끼리 근접하더라도 이격공간부(36)에 의해 서로 간섭되지 않게 된다.
구체적으로는 도 6에 도시된 바와 같이, 얼라이닝유닛(20)은 코킹핀(60,60')이 가변슬라이더(25)를 매개로 X축레일(21)과 Y축레일(22)이 이동됨에 따라 작동블럭(30,30')이 전후좌우 유동함과 아울러 작동블럭(30,30')으로 구속되도록 설치되는 코킹핀(60,60')이 전후좌후 일정간격 유동하면서 코킹지점의 위치를 보정하게 된다.
여기서 코킹핀(60,60')이 코킹지점(A)으로 하강시에는 공기압으로 얼라이닝유닛(20)의 중심을 잡아주게 되어 코킹핀(60,60')이 고정된 상태로 코킹지점(A)으로 하강하게 되며, 코킹지점(A)에 코킹펀치(63)의 선단이 접촉되게 되면 공기압을 해제하여 얼라이닝유닛(20)이 자유롭게 이동하게 되고 그에 따라 코킹펀치(63)가 힌지공으로 내입되는 위치보정에 따라 작동블럭(30,30')이 전후좌우 이동하게 되면서 코킹펀치(63)가 코킹지점(A)으로 정확히 타격하여 가체결 상태를 만들게 된다.
한편, 가압지그(50,50')는 가이드포스트(40)에 의해 상하 작동하면서 코킹핀(60,60')의 코킹시 가압판(51)이 코킹지점(A) 주변을 고정시키게 되며, 작동블럭(30,30')의 전후방지지판(31,32)에 결합된 흡착지지대(33)는 2차 전지의 배터리부를 고정시키는 역할을 하게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 코킹핀(60,60')이 얼라이닝유닛(20)에 의해 전후좌우 가변작동되는 작용에 따라 코킹지점(A) 간에 편차(D)가 있더라도 위치를 보정하여 정확히 코킹함에 따라 후속공정의 레이져용접시 불량률을 최소화할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이며, 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정해지는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.
100:가변형 코킹장치
10:고정블럭
11:관통공
20:얼라이닝유닛
21:X축레일 22:Y축레일 23:X축레일홈
24:Y축레일홈 25:가변슬라이더 26:에어공급부
30,30':작동블럭
31:전방지지판 32:후방지지판 33:흡착지지대
34:지지대 35:흡착패드 36:이격공간부
40:가이드포스트
41:가이드부시 42:구동로드 43:완충스프링
50,50':가압지그
51:가압판 52:에어실린더 53:코킹홀
60,60':코킹핀
61:슬라이드부시 62:작동로드 63:코킹펀치
200:장치본체
300:2차 전지 301:터미널단자 302:캡 플레이트
303:절연부재

Claims (3)

  1. 장치본체(200)에 결합하도록 구비되며 다수의 관통공(11)이 형성된 고정블럭(10)과,
    상기 고정블럭(10)의 하부에 전후좌우 동작을 유도하도록 설치되는 복수의 얼라이닝유닛(20)과,
    상기 얼라이닝유닛(20)의 하부에 전후좌우로 각각 가변하도록 이격공간부(36)가 개재되게 분리 설치되는 한 쌍의 작동블럭(30,30')과,
    상기 작동블럭(30,30')의 하부에 코킹지점(A)을 가압 고정하기 위해 가이드포스트(40)에 의해 상하 승강하도록 설치되는 한쌍의 가압지그(50,50')와,
    상기 작동블럭(30,30')에 상하 직선운동하도록 슬라이드부시(61) 및 작동로드(62)가 형성되고 작동로드(62) 하측 선단에 가압지그(50,50')를 관통하는 코킹펀치(63)가 형성된 한쌍의 가변형 코킹핀(60,60')을 포함하며,
    2차 전지의 전극 조립체에 캡 플레이트, 터미널단자, 절연부재를 레이저 용접하기 전, 코킹 시 가변형 코킹핀(60,60')이 전후좌우로 가변하면서 코킹지점(A)에 정확하게 타격하여 코킹하도록 구성한 것을 특징으로 하는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    얼라이닝유닛(20)은 고정블럭(10)의 하단에 결합되는 X축레일(21)과,
    작동블럭(30,30')의 상단이 결합되는 Y축레일(22)과,
    상기 X축레일(21)과 Y축레일(22)이 상하부에 체결되어 전후좌우 작동되도록 상하부에 X축레일홈(23)과 Y축레일홈(24)이 형성된 가변슬라이더(25)로 구성된 것을 특징으로 하는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 작동블럭(30,30')은 얼라이닝유닛(20)의 양측 Y축레일(22)에 한쌍이 분리된 형태로 설치되어 양측에서 전후좌우 작동이 각각 이루어도록 형성되며,
    전후측으로 전후방지지판(31,32)이 돌출 형성되고,
    상기 전후방지지판(31,32)으로 2차 전지의 배터리부를 고정시키는 복수의 흡착지지대(33)가 형성되며,
    상기 흡착지지대(33)는 기립되는 지지대(34)의 하단에 흡착패드(35)가 구성된 것을 특징으로 하는 2차 전지 조립용 가변형 코킹장치.
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