KR102391340B1 - 버스바 벤딩장치 - Google Patents

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KR102391340B1
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서동혁
안대헌
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주식회사 시스템알앤디
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Abstract

본 발명은 직립 설치되는 장치 본체; 장치 본체에 마련되어 상하 방향의 벤딩을 수행하며, 벤딩 압력을 측정하는 로드셀을 구비한 벤딩부; 장치 본체에 인접하게 위치하며, 벤딩부의 하부로 판상 전자요소에 연결된 복수의 버스바를 판상 전자요소와 함께 이동시켜 공급하는 버스바 공급부; 및 버스바 공급부에 마련되어 판상 전자요소의 위치를 고정하며 벤딩부에 의한 버스바의 벤딩에서 버스바에 대해 판상 전자요소의 피봇팅을 허용하는 흡착 틸팅블록을 포함하며, 자동차 배터리 모듈에 사용되는 버스바의 벤딩을 자동으로 수행함으로써 생산성과 가공 정확성을 보장할 수 있다.

Description

버스바 벤딩장치{BENDING MACHINE FOR BUS BAR}
본 발명은 자동차 배터리의 버스바 벤딩을 자동으로 수행하는 버스바 벤딩장치에 관한 것이다.
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) 등의 동력원으로서도 주목받고 있다.
소형 모바일 기기들에는 디바이스 1 대당 하나 또는 두서너 개의 배터리 셀들이 사용됨에 반하여, 자동차 등과 같은 중대형 디바이스에는 고출력 대용량의 필요성으로 인해, 다수의 배터리 셀을 전기적으로 연결한 중대형 배터리 모듈이 사용되며, 이러한 배터리 모듈을 다수 연결하여 구현된 배터리 팩이 이용되기도 한다.
중대형 배터리 모듈이 소정의 장치 내지 디바이스에서 요구되는 출력 및 용량을 제공하기 위해서는, 다수의 배터리 셀들을 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 전기적으로 연결하여야 하고 외력에 대해 안정적인 구조를 유지할 수 있어야 한다.
예컨대, 배터리 모듈 내의 배터리 셀들은 전극 리드가 금속 플레이트 형태로 제공되는 다수의 버스바에 용접되어 직렬, 병렬, 또는 직렬과 병렬이 혼합된 방식으로 전기적으로 연결될 수 있다.
한편, 버스바는 배터리 모듈 내에서 배터리들의 연결 및 변환 양상에 따라 일자 형상 및 절곡 형상 등 다양한 양상으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 배터리 모듈의 IGBT에 연결된 버스바는 직각으로 절곡되어 사용된다. 이러한 IGBT 버스바는 배터리 모듈에서 파워 변한을 위한 직각 구조의 전기 접속을 제공하는 것으로서, 미리 절곡된 형상으로 제공된다.
기존에는 IGBT 버스바에 자동 절곡 기술이 적용되어 있지 않으므로, 생산성과 정확한 절곡 각도를 형성하기 위한 기술의 개발이 요구되고 있다.
참고적으로, 등록특허 제10-1916794호에는, 배터리에서 IGBT 버스바의 연결구조를 알 수 있는 버스바 체결 구조가 제시되어 있으므로, 종래의 관련 기술로서 이를 참조할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 자동차 배터리 모듈에 사용되는 버스바의 벤딩을 자동으로 수행함으로써 생산성과 가공 정확성을 보장하는 버스바 벤딩장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일면은, 직립 설치되는 장치 본체; 상기 장치 본체에 마련되어 상하 방향의 벤딩을 수행하며, 벤딩 압력을 측정하는 로드셀을 구비한 벤딩부; 상기 장치 본체에 인접하게 위치하며, 상기 벤딩부의 하부로 판상 전자요소에 연결된 복수의 버스바를 판상 전자요소와 함께 이동시켜 공급하는 버스바 공급부; 및 상기 버스바 공급부에 마련되어 판상 전자요소의 위치를 고정하며, 상기 벤딩부에 의한 상기 버스바의 벤딩에서 상기 버스바에 대해 상기 판상 전자요소의 피봇팅을 허용하는 흡착 틸팅블록을 포함하는 버스바 벤딩장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 흡착 틸팅블록은, 상기 버스바 공급부에 이동 가능하게 마련된 한 쌍의 블록 서포트; 상기 한 쌍의 블록 서포트에 회전 가능하게 결합되는 틸팅 브라켓; 및 상기 틸팅 브라켓에 중앙부에서 편심 위치한 일부가 결합되며, 흡착을 위한 흡착패드를 구비한 흡착블록를 포함함이 적절하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 장치 본체에 마련되어 상기 판상 전자요소에 대한 상기 버스 바의 벤딩 각도를 감지하는 벤딩 감지센서를 더 포함함이 적절하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 벤딩부는, 상기 장치 본체 상에서 수직 운동을 수행하는 벤딩 액추에이터; 상기 벤딩 액추에이터에 구비되며, V 형상의 돌출부를 갖는 상부 벤딩 툴; 및 상기 상부 벤딩 툴에 대응하여 V 형상의 홈부를 갖는 하부 벤딩 툴을 포함할 수 있다.
상기 버스바 공급부는, 상기 벤딩부에 대해 상기 흡착 틸팅블록을 이동시키는 베이스 스테이지; 상기 베이스 스테이지에 이동 가능하게 마련되며, 상기 흡착 틸팅블록이 결합되는 벤딩 공급블록; 및 상기 벤딩 공급블록에 인접하여 상기 베이스 스테이지에 이동가능하게 마련되는 푸셔블록을 포함하며, 상기 흡착 틸팅블록은 상기 푸셔블록에 접촉된 상태에서 상기 벤딩부의 하부로 이동되며, 상기 푸셔블록은 상기 흡착 틸팅블록이 상기 벤딩부의 하부로 이동된 후, 상기 흡착 틸팅블록에서 분리될 수 있다.
본 발명은, 자동차 배터리 모듈에 사용되는 버스바의 벤딩을 자동으로 수행함으로써 생산성과 가공 정확성을 보장하는 버스바 벤딩장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 벤딩장치의 입체 개념도이다.
도 2는 도 1의 버스바 공급부의 일부와 흡착 틸팅블록의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 벤딩 툴과 하부 벤딩 툴에 의한 벤딩 작동 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 벤딩장치의 의해 벤딩되는 IGBT이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
IGBT는 "Insulated Gate Bipolar Transistor"의 약자로, 절연 게이트 타입 바이폴라 트랜지스터라고도 하는데, 파워 반도체 디바이스의 트랜지스터 분야로 분류된다. 예를 들어, 차량에 설치되는 IGBT는 직각 형상에 가깝게 절곡된 버스바가 구비된 판상 전자요소로 마련된다.
버스바 벤딩장치는 판상 전자요소로 마련된 IGBT에 부착된 일자 형상의 버스바들을 자동으로 벤딩하여 가공하는 데 사용된다. 이하에서는, 버스바들을 가공하기 위한 버스바 벤딩장치를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버스바 벤딩장치는, 직립 설치되는 장치 본체(100), 장치 본체(100)에 마련되어 상하 방향의 벤딩을 수행하는 벤딩부(110), 장치 본체(100)에 인접하게 위치하는 버스바 공급부(120), 및 버스바 공급부(120)에 마련되어 판상 전자요소(11)의 위치를 고정하는 흡착 틸팅블록(130)을 포함한다.
벤딩부(110)는 장치 본체(100) 상에서 수직 작동을 수행하는 벤딩 액추에이터(111), 벤딩 액추에이터(111)에 구비되며 V 형상의 돌출부(113)를 갖는 상부 벤딩 툴(112), 및 상부 벤딩 툴(112)에 대응하여 V 형상의 홈부(116)를 갖는 하부 벤딩 툴(115)을 포함할 수 있다.
이러한 벤딩부(110)는 버스바(12)가 하부 벤딩 툴(115) 상에서 상부 베딩 툴과 하부 벤딩 툴(115) 사이에 위치하면, 상부 벤딩 툴(112)을 하강 이동시키고, 상부 벤딩 툴(112)의 V 형상의 돌출부(113)로 버스바(12)를 가압하는 작동을 수행한다.
이에 따라 버스바(12)는 V 형상의 돌출부(113)와 하부 벤딩 툴(115)의 V 형상의 홈부(116)로 벤딩 가공된다. 벤딩 가공 후에, 상부 벤딩 툴(112)은 하부 벤딩 툴(115)에서 분리되도록 상승 작동된다.
또한 벤딩부(110)는 벤딩 압력을 측정하는 로드셀(118)을 상부 벤딩 툴(112)에 구비함으로써 벤딩 과정에서 가해지는 압력을 실시간 측정하도록 구현된다.
이에 따라 벤딩부(110)는 벤딩 과정에서 미리 설정된 적정 압력까지 버스바(12)를 가압하는 벤딩 작동을 수행할 수 있다. 즉, 로드셀(118)이 버스바(12)에 대한 과도한 벤딩 압력이나 미흡한 벤딩 압력의 제공을 방지하도록 벤딩 압력을 측정함으로써 버스바(12)가 정해진 각도로 정확히 벤딩될 수 있게 기여한다. 이는 일정압력 이상으로 벤딩할 수 없도록 하는 역할을 하여 버스바(12)가 끊어지거나 정해진 벤딩 형상에서 변형되는 것을 방지하게 된다.
버스바 공급부(120)는, 벤딩부(110)의 하부로 판상 전자요소(11)에 연결된 복수의 버스바(12)를 판상 전자요소(11)와 함께 이동시켜 공급하는 것으로서, 벤딩부(110)에 대해 흡착 틸팅블록(130)을 이동시키는 베이스 스테이지(121), 베이스 스테이지(121)에 이동 가능하게 마련되며 흡착 틸팅블록(130)이 결합되는 벤딩 공급블록(125), 및 벤딩 공급블록(125)에 인접하여 베이스 스테이지(121)에 이동가능하게 마련되는 푸셔블록(128)을 포함한다.
이러한 버스바 공급부(120)는 X, Y, 및 Z 축의 공간에서 버스바(12)의 직교 좌표 이동을 제공하도록 구성된 것으로서, 베이스 스테이지(121)가 수평 XY 스테이지(122) 및 Z축 스테이지(123)로 구성된다.
수평 XY 스테이지(122)는 평면 상에서 직교 좌표 이동을 제공하는 Y축 구동부 상에 X축 구동부와 테이블이 설치되어 마련되며, Z축 스테이지(123)는 X축 테이블 상에 Z축 구동부와 테이블이 설치되어 마련된다. 수평 XY 스테이지(122)는 모터와 리드스크류 조합으로 직교 구동부가 마련될 수 있으며, Z축 스테이지(123)는 공압 실린더로 수직 구동부가 마련될 수 있다.
벤딩 공급블록(125)은 Z축 스테이지(123)의 테이블(124)에서 벤딩부(110) 측에 인접하게 설치되며, 푸셔블록(128)은 벤딩 공급블록(125)의 인접하게 위치한 것으로서, Z축 스테이지(123)의 테이블(124)에서 제1 리니어 가이드(126)에 이동 가능하게 결합되며 스토퍼(127)에 의해 후진 이동이 제한된다.
이러한 벤딩 공급블록(125)은 수평 XY 스테이지(122) 및 Z축 스테이지(123)로 구성된 베이스 스테이지(121)에 의해 벤딩부(110)의 하부로 이동되며, 흡착 틸팅블록(130) 또한 벤딩부(110)의 하부로 이동되어 배치될 수 있다.
푸셔블록(128)은 Z축 스테이지(123)의 테이블(124)에서 제1 리니어 가이드(126)에 인접한 제2 리니어 가이드(129)에 이동 가능하게 결합된 것으로서, 중앙부에 배치되는 푸셔 구동부(128')에 의해 제2 리니어 가이드(129)를 따라 전후로 이동될 수 있다.
푸셔블록(128)은 흡착 틸팅블록(130)에 접촉된 상태에서 벤딩부(110) 측으로 이동되며, 흡착 틸팅블록(130)이 벤딩부(110)의 하부로 이동된 후는, 흡착 틸팅블록(130)에서 분리될 수 있다. 이러한 작동 과정에서 푸셔블록(128)은 흡착 틸팅블록(130)과 함께 이동 시에 흡착 틸팅블록(130)의 회전 동작을 제한하여 판상 전자요소(11)의 벤딩 위치를 유지시키며, 벤딩 전에 흡착 틸팅블록(130)에서 분리되어 판상 전자요소(11)의 회전을 허용한다.
한편, 흡착 틸팅블록(130)은 벤딩부(110)에 의한 버스바(12)의 벤딩에서 버스바(12)에 대해 판상 전자요소(11)의 피봇팅을 허용하는 것으로서, 버스바 공급부(120)에 이동 가능하게 마련된 한 쌍의 블록 서포트(131), 한 쌍의 블록 서포트(131)에 회전 가능하게 결합되는 틸팅 브라켓(132), 및 중앙부에서 편심 위치한 일부가 틸팅 브라켓(132)에 결합되며 흡착을 위한 공압을 제공받는 흡착패드(134)를 구비한 흡착블록(133)을 포함한다.
흡착블록(133)은 틸팅 브라켓(132)에 결합되어 한 쌍의 블록 서포트(131)에 편심 회전 가능하게 결합된 것으로서, 버스바(12)가 벤딩부(110)의 작동에 의해 벤딩되는 벤딩 과정에서 판상 전자요소(11)를 흡착하여 고정한다.
본 실시 예에 따르면, 흡착블록(133)은 판상 전자요소(11)를 흡착한 상태에서, 틸팅 브라켓(132)이 한 쌍의 블록 서포트(131) 사이에서 회전이 허용되므로, 버스바(12)의 벤딩 각도만큼 판상 전자요소(11)와 함께 회전될 수 있다.
즉, 벤딩부(110)의 상부 벤딩 툴(112)이 하부 벤딩 툴(115) 상의 버스바(12)를 가압하면, 흡착 틸팅블록(130)은, 판상 전자요소(11)가 흡착블록(133)에 의해 위치 고정된 상태에서 틸팅 브라켓(132) 및 흡착블록(133)과 함께 회전되며, 벤딩이 끝나면 편심된 자중에 의해 원위치로 쉽게 복귀되는 구조를 제공한다.
이러한 흡착블록(133)의 편심 회전 구조를 갖는 흡착 틸팅블록(130)은 판상 전자요소(11)에 대한 버스바(12)의 벤딩 과정에서 버스바(12)의 벤딩 각도가 정확하게 확정되도록 만든다.
한편, 장치 본체(100)에는 벤딩 과정에서 판상 전자요소(11)에 대한 버스 바의 벤딩 각도를 감지하는 벤딩 감지센서(135)가 마련된다.
이러한 벤딩 감지센서(135)는 흡착 틸팅블록(130) 상으로 거리를 측정하는 거리감지센서로 마련될 수 있다. 이에 따라 흡착 틸팅블록(130)에서 틸팅된 흡착블록(133)의 틸팅 각도가 있다.
즉, 판상 전자요소(11)가 흡착된 흡착블록(133)이 틸팅되는 과정에서, 판상 전자요소(11)에 대한 버스바(12)의 벤딩 각도가 벤딩에 따라 감지되는 벤딩 감지센서(135)의 거리 변화에 의해 측정될 수 있다.
한편, 벤딩부(110)는 벤딩 감지센서(135)와 연결되어 연동될 수 있게 설정될 수 있다.
즉, 벤딩 감지센서(135)에 의해 측정되는 거리 측정값이 미리 설정된 벤딩 각도에 대응하는 거리 측정값에 도달하면, 상부 벤딩 툴(112)의 가압력이 즉시 해제되도록 벤딩부(110)의 위치 제어를 수행함으로써 버스바(12)가 정해진 각도로 정확하게 벤딩될 수 있다.
흡착블록(133)은 IGBT(10)의 흡착을 유지하고 있으므로, 벤딩하는 반력에 의해 IGBT(10)가 들리면 흡착블록(133)까지 함께 틸팅되었다가 정위치로 하강한다. 이때, 버스바(12, BUS BAR)의 꺾임 정도를 측정하는 벤딩 감지센서(135)로 거리를 인식해 벤딩 상태를 판단하게 된다. 흡착블록(133)이 IGBT(10)를 흡착하고 있지 않다면, 버스바(12, BUS BAR) 벤딩 후 제자리로 복귀하지 못하므로 센싱을 제대로 할 수 없다.
이러한 벤딩 감지센서(135)를 사용한 벤딩 감지기술은, 벤딩전, 벤딩시, 및 벤딩후 IGBT(10)의 정위치 위치 유지를 감시하여 정확한 벤딩 각도를 형성할 수 있게 만든다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
10: IGBT 11: 판상 전자요소
12: 버스바 100: 장치 본체
110: 벤딩부 111: 벤딩 액추에이터
112: 상부 벤딩 툴 113: 돌출부
115: 하부 벤딩 툴 116: 홈부
118: 로드셀
120: 버스바 공급부 121: 베이스 스테이지
122: 수평 XY 스테이지 123: Z축 스테이지
125: 벤딩 공급블록 126: 제1 리니어 가이드
127: 스토퍼 128: 푸셔블록
129: 제2 리니어 가이드
130: 흡착 틸팅블록
131: 블록 서포트 132: 틸팅 브라켓
133: 흡착블록 134: 흡착패드
135: 벤딩 감지센서

Claims (5)

  1. 직립 설치되는 장치 본체;
    상기 장치 본체에 마련되어 상하 방향의 벤딩을 수행하며, 벤딩 압력을 측정하는 로드셀을 구비한 벤딩부;
    상기 장치 본체에 인접하게 위치하며, 상기 벤딩부의 하부로 판상 전자요소에 연결된 복수의 버스바를 판상 전자요소와 함께 이동시켜 공급하는 버스바 공급부;
    상기 버스바 공급부에 마련되어 판상 전자요소의 위치를 고정하며, 상기 벤딩부에 의한 상기 버스바의 벤딩에서 상기 버스바에 대해 상기 판상 전자요소의 피봇팅을 허용하는 흡착 틸팅블록; 및
    상기 장치 본체에 마련되어 상기 판상 전자요소에 대한 상기 버스 바의 벤딩 각도를 감지하는 벤딩 감지센서를 포함하되,
    상기 벤딩부는,
    상기 장치 본체 상에서 수직 운동을 수행하는 벤딩 액추에이터;
    상기 벤딩 액추에이터에 구비되며, V 형상의 돌출부를 갖는 상부 벤딩 툴; 및
    상기 상부 벤딩 툴에 대응하여 V 형상의 홈부를 갖는 하부 벤딩 툴을 포함하고,
    상기 흡착 틸팅블록은,
    상기 버스바 공급부에 이동 가능하게 마련된 한 쌍의 블록 서포트;
    상기 한 쌍의 블록 서포트에 회전 가능하게 결합되는 틸팅 브라켓; 및
    상기 틸팅 브라켓에 중앙부에서 편심 위치한 일부가 결합되며, 흡착을 위한 흡착패드를 구비한 흡착블록을 포함하며,
    상기 흡착블록은,
    판상 전자요소에 연결된 버스바가 벤딩하는 반력에 의해 판상 전자요소와 함께 틸팅되었다가 정위치로 하강하는 것을 특징으로 하는, 버스바 벤딩장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 버스바 공급부는,
    상기 벤딩부에 대해 상기 흡착 틸팅블록을 이동시키는 베이스 스테이지;
    상기 베이스 스테이지에 이동 가능하게 마련되며, 상기 흡착 틸팅블록이 결합되는 벤딩 공급블록; 및
    상기 벤딩 공급블록에 인접하여 상기 베이스 스테이지에 이동가능하게 마련되는 푸셔블록을 포함하며,
    상기 흡착 틸팅블록은 상기 푸셔블록에 접촉된 상태에서 상기 벤딩부의 하부로 이동되며,
    상기 푸셔블록은 상기 흡착 틸팅블록이 상기 벤딩부의 하부로 이동된 후, 상기 흡착 틸팅블록에서 분리되는, 버스바 벤딩장치.
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