KR102550196B1 - 원형 버스바유닛 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바유닛의 제조 장치는 접합되어 원형 버스바를 형성하는 버스바피스가 제1매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 버스바피스 공급부; 상기 원형 버스바의 일 측에 접합되는 3상단자가 제2매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 단자 공급부; 하나의 상기 원형 버스바를 형성하는 복수의 상기 버스바피스와, 하나의 상기 3상단자가 안착되는 용접팔렛; 및 상기 용접팔렛에 배치되는 복수의 상기 버스바피스와 하나의 상기 3상단자를 접합시키는 용접부;를 포함하고, 상기 용접팔렛은 상기 제조 장치를 관통하는 이송부를 따라 이송되며, 복수의 상기 버스바피스 및 상기 3상단자가 이동 및 접합되어 상기 원형 버스바유닛으로 제조되는 것을 특징으로 하여, 자동화를 실현하고, 작업자의 관여를 최소화하여 품질을 향상시키느 효과를 갖는다.

Description

원형 버스바유닛 제조 장치{Circular busbar unit manufacturing device}
본 발명은 원형 버스바유닛 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바를 구성하는 원형 버스바유닛의 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량, 특히 하이브리드 차량의 구동모터에는 외부로부터 공급되는 전원을 전달하는 원형 버스바가 구비된다. 구체적으로 원형 버스바는 위상이 각각 120도 차이나는 3상의 전원을 모터를 전달하기 위해 서로 다른 종류의 3상단자가 연결된 복수의 원형 버스바유닛을 필요로 하며, 3상단자의 종류에 따라 적층 순서 및 적층 위치를 달리한다.
따라서 종래의 원형 버스바 제작을 위해서는 버스바의 모재를 롤링하여 서로 다른 지름을 갖는 복수의 원형 버스바유닛을 가공하여야하여 제조 공정이 복잡해지고, 퓨징부가 가공 지름별로 위치를 달리하여 작업자의 번거로움이 크게 증가하였으며, 넓은 폭의 모재롤이 요구되었다.
이에 따라 원형 버스바유닛을 호의 형상을 가지는 복수의 버스바피스를 접합하여 제조 하는 방법이 개발되었으나, 원형 버스바유닛의 종류에 따라 접합 부분의 위치가 달라져 작업공수가 크게 증가하여 생산에 소요되는 시간 및 원가가 상승하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었으며, 접합 공정을 작업자가 직접 수행하여 작업자의 숙련도에 따라 접합 품질이 상이하여 일정 이상의 제품 신뢰성을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
또한 버스바피스가 전기전도성이 높은 구리로 형성됨에 따라, 레이저 용접 시 99% 정도의 레이저가 반사되어 용접 품질이 저하되는 동시에 용접 설비 손상되는 문제점이 있었으며, 용접 품질을 위해서는 빔의 밀도가 높은 레이저를 필요로 하여 원가가 크게 상승되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 제10-1000621호(2010.06.04 ), 일본공개특허 특개2003-134724호(2003. 05.09)에 개시되어 있다.
본 발명의 실시 예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자동화를 통해 제품의 생산성 및 양산 품질을 현저히 향상시키는 원형 버스바유닛의 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예의 원형 버스바유닛 제조 장치는 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바유닛의 제조 장치는 접합되어 원형 버스바를 형성하는 버스바피스가 제1매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 버스바피스 공급부; 상기 원형 버스바의 일 측에 접합되는 3상단자가 제2매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 단자 공급부; 하나의 상기 원형 버스바를 형성하는 복수의 상기 버스바피스와, 하나의 상기 3상단자가 안착되는 용접팔렛; 및 상기 용접팔렛에 배치되는 복수의 상기 버스바피스와 하나의 상기 3상단자를 접합시키는 용접부;를 포함하고, 상기 용접팔렛은 상기 제조 장치를 관통하는 이송부를 따라 이송되며, 복수의 상기 버스바피스 및 상기 3상단자가 이동 및 접합되어 상기 원형 버스바유닛으로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 단자 공급부의 일 측에 형성되어 상기 제1매거진에서 상기 용접팔렛로 복수의 버스바피스를 이동시키는 제1로봇암; 상기 단자 공급부의 일 측에 형성되어 상기 3상단자를 이동시키는 제2로봇암; 및 상기 용접팔렛에 안착된 복수의 상기 버스바피스 및 하나의 상기 3상단자의 각 접합 부분의 상태를 검사하는 제1판정부와, 상기 접합 부분이 미리 설정된 거리 이상 이격되는 경우 이를 취출하는 제3로봇암으로 형성된 제1검사부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 용접팔렛에 안착된 복수의 상기 버스바피스 및 하나의 상기 3상단자의 용접 부분의 비드 높이를 검사하여 용접의 적합여부를 검사하는 제2검사부;를 더 포함하는것이 바람직하며, 상기 용접팔렛은 상기 이송부를 따라, 복수의 상기 버스바피스가 안착되는 버스바피스 공급부, 하나의 상기 3상단자가 안착되는 단자 공급부, 상기 제1검사부, 상기 용접부 및 상기 제2검사부를 순차적으로 이동될 수 있다.
상기 용접팔렛은 복수의 상기 버스바피스의 내주면이 안착되는 안착단과, 상기 안착단에 일정 간격으로 요입되어 상기 버스바피스에 형성된 퓨징부가 안착되는 안착홈과, 상기 3상단자가 안착되는 안착홀이 형성될 수 있으며, 상기 안착홀은 상기 3상단자의 종류에 따라 안착 위치를 달리하도록 복수 개로 형성될 수 있다.
상기 용접부는 상기 접합 부분에 레이저를 조사하는 조사부와, 상기 레이저 조사 시 상기 접합 부분에 에어를 분사시키는 분사부로 형성될 수 있으며, 상기 조사부는 각 상기 접합 부분과 미리 설계된 설정 각도를 가지며, 센터빔과 센터빔의 주변으로 링 형상의 빔을 동시에 조사하는 이중 레이저 빔을 조사할 수 있다.
상기 조사부는 각 상기 접합 부분에 상기 이중 레이저 빔이 일정 패턴으로 조사할 수 있다.
상기 용접팔렛은 상기 버스바피스 공급부, 상기 단자 공급부, 상기 제1검사부, 상기 용접부 및 상기 제2검사부에서 상승되어 상기 원형 버스바유닛 제조 장치를 연속해서 순환하는 상기 이송부에서 이탈될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치는 용접팔렛에 하나의 원형 버스바유닛을 구성하는 복수의 버스바피스 및 3상단자를 안착시키고 이송부를 따라 버스바피스 공급부, 단자 공급부, 제1검사부, 용접부 및 제2검사부를 순화하도록 하여 원형 버스바유닛 제조 장치의 자동화를 실현한다.
이에 따라 원형 버스바유닛 제조 시 작업자의 관여를 최소화하여 휴먼 에러를 최소화하고, 복수의 버스바피스 및 3상단자 접합 시 작업자의 숙련도에 따라 품질이 상이해지는 것을 방지하여 제품의 신뢰성을 일정 이상으로 유지한다.
또한 용접이 끝난 원형 버스바유닛에 추적 마킹을 형성하여 완제품을 추적 관리하고, 불량 시 그 이유를 추적할 수 있어 제품의 사후 관리를 보다 용이하게 하는 효과를 갖는다.
또한 용접부는 접합 부분과 10도의 조사 각도를 가지고, 이중 레이저 빔을 일정 패턴으로 조사하여, 구리에서 반사되는 레이저 빔에 의해 설비가 손상되는 것을 방지하고, 접합 품질을 향상시켜 제품의 신뢰성 향상 효과를 극대화한다.
상기 분사부는 각 상기 접합 부분의 양 측으로 형성되어 플라즈마를 제거시키는 한 쌍의 제1분사부와, 상기 조사부의 일 측에 형성되어 제거된 플라즈마를 배출시키는 제2분사부로 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예의 원형 버스바유닛 제조 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 용접팔렛의 사시도.
도 3은 도 1의 버스바피스 공급부의 사시도.
도 4는 도 3의 버스바피스 공급부로부터 용접팔렛에 복수의 버스바피스를 안착시키는 방법을 도시한 도면.
도 5는 도 1의 단자공급부의 사시도.
도 6은 도 5의 단자공급부로부터 용접팔렛에 3상단자를 안착시키는 방법을 도시한 도면.
도 7은 도 1의 제1판정부의 사시도.
도 8(a)는 도 7의 용접팔렛에 접합 부분을 표시한 도면, 도 8(b)는 제1판정부에서 제1디스플레이부로 전송된 영상 일 예.
도 9는 도 1의 제3로봇암의 사시도.
도 10은 도 1의 용접부의 사시도.
도 11은 도 10의 A 부분의 측면도에 분사부에서 분사되는 공기의 방향을 도시한 도면.
도 12는 도 9의 용접팔렛의 접합 부분 중 어느 하나에 이중레이져 빔 및 용접 패턴을 을 도시한 도면.
도 13은 도 1의 제2검사부의 사시도.
도 14는 도 1의 레이저 마킹부의 사시도
도 15는 도 1의 완제품 취출부의 사시도.
도 16은 도 15의 완제품 취출부에서 원형 버스바유닛이 취출되는 방법을 도시한 도면.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명하도록 한다. 이때 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략한다.
또한 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 구동모터에 3상의 전원을 공급하는 터미널을 구성하는 서로 다른 4종류의 원형 버스바유닛(1)을 제조하는 것으로서, 원형 버스바유닛(1)은 전원과 연결되어 코일로 각각 120도 차이나는 상의 전원을 공급하는 U형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), W형 원형 버스바유닛(1) 및 중성점에 해당하는 N형 원형 버스바유닛(1)으로 구성된다.
이때 U형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), W형 원형 버스바유닛(1) 및 N형 원형 버스바유닛(1)에는 코일부와 전기적으로 연결되는 퓨징부(13) 및 3상단자(12)가 형성되고, 퓨징부(13)와 3상단자(12)는 적층되는 순서에 따라 그 길이를 달리한다.
구체적으로 터미널은 W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), U형 원형 버스바유닛(1) 및 N형 원형 버스바유닛(1)이 순차적으로 적층되어 형성되고, 적층되는 순서에 따라 퓨징부(13)의 길이 또한 짧아지며, W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), U형 원형 버스바유닛(1) 및 N형 원형 버스바유닛(1)의 사이의 전기적인 연결을 방지하기 위하여 절연층이 형성된다. 따라서 터미널의 품질은 각 원형 버스바유닛(1)의 품질 및 인접하는 원형 버스바유닛(1) 사이의 절연여부에 크게 영향을 받는다.
이하에서는 이와 같은 터미널을 구성하는 W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), U형 원형 버스바유닛(1) 및 N형 원형 버스바유닛(1)을 제조하는 장치에 대해 자세히 설명 하도록 하나, 중복 설명을 피하기 위하여 종류를 불문하고 W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1), U형 원형 버스바유닛(1) 및 N형 원형 버스바유닛(1) 모두를 원형 버스바유닛(1)으로 정의하여 설명하도록 한다.
또한 W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1) 및 U형 원형 버스바유닛(1)은 3상 단자가 접합되는 위치를 달리하므로, 이하에서 언급되는 접합 부분(P)는 복수의 버스바피스(11)가 접합되는 4 개 부분 와 3상단자의 종류에 따라 달라지는 3개 부분으로 총 7 개 부분을 의미하는 것으로 정의한다.
다만, 3상단자는 종류에 따라 하나만이 접합되므로, W형 원형 버스바유닛(1), V형 원형 버스바유닛(1) 및 U형 원형 버스바유닛(1) 중 어느 하나의 원형 버스바유닛(1)을 제조하는 경우에는 접합 부분(P) 중 5개 부분만이 용접되고, N형 원형 버스바유닛(1)의 경우에는 3상단자가 연결되지 않으므로 접합 부분(P) 중 4개 부분만이 용접된다.
도 1은 본 발명의 일실시 예의 원형 버스바유닛 제조 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 용접팔렛의 사시도이며, 도 3은 도 1의 버스바피스 공급부의 사시도이고, 도 4는 도 3의 버스바피스 공급부로부터 용접팔렛에 복수의 버스바피스를 안착시키는 방법을 도시한 도면이다. 도 5는 도 1의 단자공급부의 사시도이고, 도 6은 도 5의 단자공급부로부터 용접팔렛에 3상단자를 안착시키는 방법을 도시한 도면이며, 도 7은 도 1의 제1판정부의 사시도이고, 도 8(a)는 도 7의 용접팔렛에 접합 부분을 표시한 도면이며, 도 8(b)는 제1판정부에서 제1디스플레이부로 전송된 영상 일 예이다. 도 9는 도 1의 제3로봇암의 사시도이고, 도 10은 도 1의 용접부의 사시도이며, 도 11은 도 10의 A 부분의 측면도에 분사부에서 분사되는 공기의 방향을 도시한 도면이고, 도 12는 도 9의 용접팔렛의 접합 부분 중 어느 하나에 이중레이져 빔 및 용접 패턴을 을 도시한 도면이다. 도 13은 도 1의 제2검사부의 사시도이고, 도 14는 도 1의 레이저 마킹부의 사시도이며, 도 15는 도 1의 완제품 취출부의 사시도이고, 도 16은 도 15의 완제품 취출부에서 원형 버스바유닛이 취출되는 방법을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시 예의 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 접합되어 원형 버스바를 형성하는 버스바피스(11)가 제1매거진(310)에 적재되어 일 측에 위치되는 버스바피스(11) 공급부(300), 상기 원형 버스바의 일 측에 접합되는 3상단자(12)가 제2매거진(410)에 적재되어 일 측에 위치되는 단자 공급부(400), 하나의 상기 원형 버스바를 형성하는 복수의 상기 버스바피스(11)와, 하나의 상기 3상단자(12)가 안착되는 용접팔렛(100) 및 상기 용접팔렛(100)에 배치되는 복수의 상기 버스바피스(11)와 하나의 상기 3상단자(12)를 접합시키는 용접부(600)를 포함하고, 상기 용접팔렛(100)은 상기 제조 장치를 관통하는 이송부(200)를 따라 이송되며, 복수의 상기 버스바피스(11) 및 상기 3상단자(12)가 이동 및 접합되어 상기 원형 버스바유닛(1)로 제조되는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 버스바피브 공급부(300)의 일 측에 형성되어 제1매커진(310)으로부터 복수의 버스바피스(11)를 용접팔렛(100)으로 이동시키는 제1로봇암(320), 상기 단자 공급부(400)의 일 측에 형성되어 상기 제2매거진(420)에서 상기 용접팔렛(100)로 하나의 상기 3상단자(12)를 이동시키는 제2로봇암(420), 상기 용접팔렛(100)에 안착된 복수의 상기 버스바피스(11)와 하나의 상기 3상단자(12)의 각 접합 부분(P)의 상태를 검사하는 제1판정부(510)와, 상기 접합 부분(P)이 미리 설정된 거리 이상 이격되는 경우 이를 취출하는 제3로봇암(520)으로 형성된 제1검사부(500), 상기 용접팔렛(100)에 안착된 복수의 상기 버스바피스(11) 및 하나의 상기 3상단자(12)의 접합 부분(P)의 비드 높이를 검사하여 용접의 적합여부를 검사하는 제2검사부(700)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 제2검사부(700)에서 이동되는 원형 버스바유닛(1)에 정보를 담고있는 표식(14)을 각인시키는 레이저 마킹부(800) 및 원형 버스바유닛(1)이 배출되는 완제품 취출부(900)를 더 포함한다.
원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 4개의 호의 형상의 버스바피스와 3상단자(12)를 공급, 안착, 용접하여 하나의 원형 버스바유닛(1)을 제조하고, 불량여부를 확인하여 배출하는 모든 공정을 자동화하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 동시에 제조 과정에 소요되는 시간을 절감시켜 생산성을 현저히 향상시킨다.
용접팔렛(100)은 제1중공(110)이 형성되고, 중공을 따라 버스바피스(11)가 안착되는 안착홈(120)과 안착홈(120)의 일 측에 형성되어 3상단자(12)가 안착되는 안착홀(130)과, 용접부(600)에 고정되는 핸들(140)이 형성되고, 하나의 원형 버스바피스(11)를 구성하는 4개의 버스바피스(11)와 하나의 3상단자(12)가 안착되어 이송부(200)를 따라 원형 버스바유닛 제조 장치(10)를 순환한다.
안착홈(120)은 중공을 따라 4개의 버스바피스(11)가 원형으로 배치될 수 있도록 원형의 홈으로 형성되고, 내측으로 버스바피스(11)가 제1중공(110) 또는 안착 위치에서 이탈하는 것을 방지하기 위하여 방지턱(121)이 형성되어 있다.
안착홀(130)은 안착홈(120)의 외측으로 형성되어 절곡되어 형성되는 3상단자(12)의 일 측면이 4개의 버스바피스(11) 중 어느 하나의 일 측에 안착되도록 하며, 이때 3상단자(12)의 종류에 따라 그 위치를 달리하므로 미리 설계된 위치에 형성된 복수 개의 홀로 형성되고, 이에 따라 3상단자(12)는 원형의 버스바유닛의 종류에 맞춰 미리 설계된 위치에 안착될 수 있다.
핸들(140)은 용접팔렛(100)의 상측으로 돌출되어 필요에 따라 작업자가 직접 용접팔렛(100) 또는 용접팔렛(100)에 안착된 원형 버스바유닛(1)을 이동하는 경우 보다 안정적으로 이동시킬 수 있도록 한다.
이때 용접팔렛(100)은 연속하여 원형 버스바유닛 제조 장치(10)를 순환하는 이송부(200)를 따라 이송되되, 버스바피스(11) 공급부(300), 단자 공급부(400), 제1검사부(500), 용접부(600), 제2검사부(700), 레이저 마킹부(800) 및 완제품 취출부(900)에 위치되는 경우에는 상측으로 이동되어 이송부(200)에서 분리되어 각 공정이 진행되도록 한다.
이를 위해 이송부(200)의 공정이 수행되는 각 위치 및 용접팔렛(100)에는 서로를 인식할 수 있는 센서가 형성되는 것이 바람직하다. 다만, 이송부(200)와 용접팔렛(100)의 센서 인식에 의해 용접팔렛(100)이 이송부(200)에서 이격되는 것을 일 예의 해당하고 설정된 위치를 데이터로 저장하는 등의 다양한 방법에 의해 용접팔렛(100)은 이송부(200)로부터 분리될 수 있다.
따라서 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 종류를 달리하는 다수의 원형 버스바유닛(1)을 제조 가능하여 제조 설비의 초기 투자 비용을 감소시키는 효과를 가지며, 용접팔렛(100)이 이송부(200)를 따라 순환하도록 하여 다수의 공정의 자동화를 실현하는 동시에 생산 소요 시간을 현저히 감소시켜 생산성 또한 현저히 향상시킨다.
이송부(200)는 원형 버스바유닛 제조 장치(10)를 관통하여 연속하여 순환하는 컨베어밸트로 형성되고, 버스바피스(11) 공급부(300), 단자 공급부(400), 제1검사부(500), 용접부(600), 제2검사부(700), 레이저 마킹부(800) 및 완제품 취출부(900)의 각 위치에는 센서가 설치되어 용접팔렛(100)의 위치가 인식되도록 한다.
이때 이송부(200)는 용접팔렛(100)이 안착된 상태로 원형 버스바유닛 제조 장치(10)를 순환하기 위하여 적층되어 형성되고, 양 말단에는 적층된 제1,2이송부(210,220) 사이에서 용접팔렛(100)을 이동시키기 위하여 제1,2이송부(210,220) 양 측 말단에 형성되어 승하강하는 연결부(230)가 형성된다.
따라서 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 관통하여 배치되는 이송부(200)와 이송부(200)에 안착되어 함께 순환하는 용접팔렛(100)을 구비하여 원형 버스바유닛(1)을 제조하는 공정이 순차적으로 수행되도록 하여 자동화를 실현한다.
버스바피스(11) 공급부(300)는 이송부(200)의 일 측에 형성되고, 다수의 버스바피스(11)가 배치된 제1매거진(310)이 안착되어 제1로봇암(320)에 의해 4개의 버스바피스(11)를 한번에 용접팔렛(100)으로 배치시킨다.
또한 버스바피스(11) 공급부(300)의 일 측에는 제1로봇암(320)이 설치되어 제1매거진(310)으로부터 4개의 버스바피스(11)를 동시에 흡착하여 용접팔렛(100)으로 이동되고, 버스바피스(11)가 흡착된 제1흡착부(321)가 회전하며 안착홈(120)에 복수의 버스바피스(11)를 순차적으로 안착시킨다.
이에 따라 4개의 호 형상의 버스바피스(11)는 안착홈(120)에 안착되어 원형의 형상을 가진다. 이때 제1로봇암(320)의 일 측에는 호 형상의 버스바피스(11)의 내측으로 형성된 퓨징부(13)의 길이를 센싱하는 센서가 형성되어 작업자에 의해 설정된 원형 버스바유닛(1)의 종류와 제1매거진(310)에 배치된 버스바피스(11) 종류의 동일여부를 확인한다.
설정된 원형 버스바유닛(1)의 종류와 제1매거진(310)에 배치된 버스바피스(11) 종류의 동일한 경우에는 다음 공정이 수행되나, 다른 경우에는 불량으로 판단하여 다른 공정을 수행하지 않고 디스플레이부나 경고음을 통해 작업자에게 알린다.
단자 공급부(400)는 이송부(200)의 일 측에 형성되고, 다수의 3상단자(12)가 배치된 제2매거진(410)이 안착되어 제2로봇암(420)에 의해 하나의 3상단자(12)를 용접팔렛(100)으로 배치시키며, 3상단자(12)의 종류에 따라 복수의 안착홀(130) 중 미리 설정된 안착홀(130)에 안착시킨다.
또한 제2로봇암(420)에는 3상단자(12)의 길이를 센싱하는 센서가 형성되어 작업자에 의해 설정된 원형 버스바유닛(1)의 종류와 제2매거진(410)에 배치된 3상단자(12) 종류의 동일여부를 확인하고, 동일한 경우에만 설정된 원형 버스바유닛(1)의 종류에 따라 미리 설정된 안착홀(130)에 안착시키고, 다른 경우에는 불량으로 판단하여 다른 공정을 수행하지 않고 디스플레이부나 경고음을 통해 작업자에게 알린다.
따라서 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 퓨징부(13) 및 3상단자(12)의 길이가 서로 다른 다양한 종류의 원형 버스바유닛(1)을 제조할 수 있으며, 퓨징부(13) 및 3상단자(12)의 길이를 통해 이중으로 확인하여 제조 과정에서 발생할 수 있는 불량률을 현저히 감소시킨다.
제1검사부(500)는 용접팔렛(100)에 안착된 복수의 버스바피스(11)와 하나의 3상단자(12)의 안착상태를 검사하는 제1판정부(510)와, 부적합 판정을 받은 복수바피스 및 하나의 3상단자(12)를 배출시키는 제3로봇암(520)으로 형성되어 후에 수행되는 용접 공정의 불량률을 저하시킨다.
구체적으로 제1판정부(510)는 용접부(600)에서 접합되는 부분인 서로 다른 버스바피스(11) 사이 및 버스바피스(11)와 3상단자(12) 사이를 카메라로 촬영하고, 그 사이 간격을 측정하여 복수의 버스바피스(11)와 하나의 3상단자(12)의 안착 위치의 적합여부를 판단한다. 일 예로 서로 다른 버스바피스(11) 사이 및 버스바피스(11)와 3상단자(12) 사이의 간격이 0.2mm 이상인 경우에는 불량으로 처리하고, 촬영된 영상은 디스플레이부에 표시하여 작업자가 육안으로 확인할 수 있도록 한다.
이때 제1판정부(510)에서 안착 위치가 부적합하다고 판단된 경우 제3로봇암(520)에 의해 용접팔렛(100)으로부터 복수의 버스바피스(11)와 3상단자(12)는 동시에 흡착되어 외부로 배출된다.
이는 안착 위치의 적합여부는 레이저 용접에 의해 복수의 버스바피스(11)와 3상단자(12)가 미리 설계된 접합력을 갖도록 하기 위한 것으로, 제조 완료된 원형 버스바유닛(1)이 후 공정에서 손상을 받지 않도록 하여 제품의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 효과를 갖는다.
용접부(600)는 이송부(200)에 일 측에 형성되는 워크플레이트(610)와, 접합 위치에 레이저를 조사하는 조사부(620)와, 접합 위치에 공기를 분사하는 제1분사부(630)와, 용접 공정 시 복수의 버스바피스(11)를 고정하는 고정바(640)로 형성되어 서로 다른 버스바피스(11) 사이 및 버스바피스(11)와 3상단자(12) 사이에 레이저를 조사하고, 인접하는 서로 다른 버스바피스(11) 및 버스바피스(11)와 3상단자(12)가 연결되는 하나의 버스바유닛을 연결하여 하나의 원형 버스바유닛(1)을 제조한다.
워크플레이트(610)는 제1중공(110)의 위치에 대응하여 제1중공(110)보다 반지름이 큰 제2중공이 형성되어 이송부(200)의 상측에 형성되고, 핸들(140)이 관통하는 관통홀(611)이 형성되어 용접 공정 시 워크플레이드(610)와 핸들(140)의 간섭을 방지한다.
조사부(620)는 워크플레이트(610)의 상측에 형성되고, 복수의 접합 부분(P)에 순차적으로 레이저를 조사하여 복수의 버스바피스(11)와 3상단자(12)를 연결시킨다. 이때 복수의 버스바피스(11) 및 3상단자(12)는 전기적 연결을 위하여 전기전도성이 높은 구리로 형성되고, 구리는 레이저 흡수율이 매우 낮아 99% 레이저빔(621)가 반사된다.
따라서 반사되는 레이저빔(621)에 의해 발생되는 조사부(620)의 손상을 방지하기 위하여 조사부(620)는 접합 부분(P)에 수직하여 배치되지 않고, 수직선을 중심으로 미리 설계된 설정 각도(α)를 갖도록 기울어져 형성되는 것이 바람직하며, 여기서 미리 설계된 설정 각도(α)는 약 10도로 형성되는 것이 더 바람직하다.
이때 조사부(620)의 상측에는 로봇암이 형성되어 각 접합 부분(P)로 이동될 수 있으며, 각 접합 부분(P)과 조사되는 레이저가 설정 각도(α)를 갖도록 조사부(620)의 위치를 정밀하게 조정할 수 있다.
또한 고출력의 레이저를 사용하는 경우에는 장치의 급격한 원가 상승이 예상되므로, 이를 피하기 위하여 접합 부분(P)의 중앙에 조사되는 레이저는 센터빔(6211)과 센터빔(6211)의 주변을 감싸면서 조사되는 링빔(6212)으로 구성된 이중빔으로 형성하는 것이 바람직하며, 용접 경로(W)를 접합 부분(P)에서 직선이 아닌 일정 패턴을 갖도록 하는 것이 바람직하다.
이때 링빔(6212)은 접합 부분(P)의 주변을 예열 및 안정화 시켜 센터빔(6211)이 접합 부분(P)에 깊이 침투할 수 있도록 하는 동시에 내부 압력 증가로 발생되는 BLOW-HOLE을 방지하여 저출력의 레이저를 사용하여 일정 이상의 접합 품질을 제공할 수 있어 원형 버스바유닛 제조 장치(10)의 초기 설치비를 감소시켜 생산성 향상 효과를 극대화한다.
또한 용접 경로(W)는 접합 부분(P)과 동일한 방향으로 조사부(620)를 이동시키는 동시에 접합 부분(P)을 가로지르는 방향으로 이동시켜 링빔(6212)이 조사되는 면적을 확대하여 용접 품질 향상 효과를 극대화한다.
제1분사부(630)는 각 접합 부분(P)의 양 측으로 설치되는 제1-1,1-2분사부(631,632)로 형성되어, 용접 시 접합 부분(p)으로 에어를 분사하여 플라즈마로 인해 레이저빔(621)의 투과율이 저하되는 것을 방지한다.
구체적으로 구리는 일정 파장에서 빛 흡수율이 1% 수준으로 매우 낮아 레이저 용접 시 고출력의 레이저 사용이 필요하나, 고출력 레이저를 사용하는 경우 접합 부분(P)에 형성되는 구리 용융풀이 냉각됨에 따라 빛 흡수율 또한 달라지므로 각 접합 부분(P)마다 양 측으로 분사부가 형성되는 것이 바람직하다.
따라서 제1-1분사부(631)는 워크플레이트(610)에 설치되어 접합 부분(P)의 상측에 형성되고, 제1-2분사부(632)는 이송부(200)의 형성되어 접합 부분(P)의 하측에 형성된다.
이때 제1-1,1-2분사부(631,632)에서 분사되는 에어의 분사 유량이 너무 적은 경우에는 플라즈마, 흄 등 가스 제거율이 떨어질 수 있으며, 에어의 분사 유량이 너무 많은 경우에는 레이저에 의해 발생되는 구리 용융풀이 너무 빠르게 냉각되면서 스페터의 발생 확률이 증가되므로 버스바피스(11)의 두께, 레이저 출력량 등을 고려하여 에어의 분사 유량을 조절하여야 한다.
이에 따라 용접 공정 시, 접합 부분(P)의 양 측으로 공기를 분사시켜 레이저빔(621)에 의해 발생되는 플라즈마를 제거하여 레이저빔(621)의 투과율을 향상시키고, 이에 따라 버스바피스(11) 및 3상단자(12)가 레이저빔(621)에 의해 용융 시 액체가 된 상태에서 튀어나와 굳어지는 스페터를 방지하여 제조 완료된 원형 버스바유닛(1)이 후 공정에서 발생할 수 있는 손상 또는 불량률을 감소시켜 제품의 내구성 및 신뢰성을 향상시키는 효과를 갖는다.
이때 효과적으로 플라즈마를 제거할 수 있도록 공기는 접합 부분(P)의 양 측으로 접합 부분(P)과 나란하게 분사되는 것이 바람직하다.
고정바(640)는 워크플레이트(610)를 관통하고, 소정 거리 이격되어 복수 개가 안착홈(120)의 위치에 대응 배치되어 용접팔렛(100)에 안착된 복수의 버스바피스(11)를 용접 공정동안 고정시킨다.
이때 워크플레이트(610)를 관통하여 하측으로 형성되는 고정바(640)의 말단부에는 안착홈(120)에 안착된 버스바피스(11)의 일 측면을 안정적으로 지지하는 지지부(641)와, 지지부(641)의 위치를 조절하는 조정부(642)가 더 형성되는 것이 바람직하다.
이에 따라 용접팔렛(100)에 안착된 복수의 버스바피스(11)는 이송부(200)를 따라 이송되되, 용접부(600)의 위치에서 상측으로 이동되어 이송부(200)에서 이탈되는 동시에 지지부(641)에 의해 지지되어 각 접합 부분(P)가 용접 시 움직이는 것을 방지한다.
이때 고정부(640)의 일 측에는 고정부(640)를 이동시켜 지지부(641)의 위치를 조절하는 조정부(642)가 형성되고, 구체적으로는 고정바(640)은 외측으로 나사산이 형성된 볼트로 형성되고, 조정부(642)는 고정바(640)의 외측 나사산에 체결되어 고정바(640)의 회전에 의해 워크플레이트(610) 삽입 정도가 조절되어 궁극적으로는 지지부(641)의 위치를 조정한다.
따라서 고정바(640)는 복수의 버스바피스(11) 및 하나의 3상단자(12)가 제1검사부(500)에서 적합하다고 판정된 안착 위치에서 벗어나는 것을 방지하여 용접 품질을 향상시켜 궁극적으로는 제품의 생산성 및 신뢰성을 향상시키고, 이때 지지부(641)의 가압력 또한 조절할 수 있어 용접 품질 향상 효과를 극대화한다.
또한 용접부(600)는 조사부(620)의 일 측에 형성되어 워크플레이트(610)의 상측으로 에어를 공급하는 제2분사부(650)가 더 형성되어 플라즈마, 흄 등이 반대쪽에 설치된 덕트를 통해 배출되도록 하는 것이 바람직하다.
정리하면, 제1분사부(630)는 복수의 접합 부분(P) 총 7개 부분에 각각의 한 쌍으로 형성되어 버스바피스(11)와 나란하게 에어를 분사시켜 용접 품질에 악영향을 주는 플라즈마, 흄 등을 각 접합 부분(P)에서 제거하고 제2분사부(650)는 제1분사부(630)에 의해 제거되는 플라즈마, 흄 등이 분산되지 않도록 에어를 분사시킨다.
따라서 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 접합 부분(P)에 이중빔을 조사하는 동시에 공기를 분사시켜 낮은 출력으로도 구리로 형성된 복수의 버스바피스(11) 및 3상단자(12)를 연결시켜 초기 설비비용을 절감시키는 동시에 용접 품질을 향상시켜 제품의 신뢰성 및 내구성을 현저히 향상시킨다.
제2검사부(700)는 하나의 원형 버스바유닛(1)의 접합 부분(P)의 비드(Bead) 높이를 검사하여 불량여부를 판단하는 구성으로, 여기서 비드(Bead)란 레이저에 의해 용융된 접합 위치가 굳어짐에 따라 돌출되는 부분을 의미한다.
다시 말해 제2검사부(700)는 각 접합 부분(P)의 비드(Bead) 높이가 미리 설정된 높이 이상인 경우 해당 원형 버스바유닛(1)을 불량으로 판단한다. 이는 비드(Bead)의 높이가 일정 이상인 경우 복수의 원현 버스바유닛이 적층된 터미널 형성 시 간섭이 발생되어 그 형상에 변형이 발생되어나, 적층된 원형 버스바유닛(1)이 사이에 형성된 절연층을 관통하여 전기적으로 연결되어 불량 및 사고가 발생되는 것을 방지하기 위함이다.
레이저 마킹부(800)는 제2검사부(700)에서 이동된 원형 버스바유닛(1)에 정보를 확인할 수 있도록 바코드, QR코드 등의 표식(14)을 각인하여 완제품의 추적 관리 뿐만 아니라, 불량품의 수량 그 원인 등의 정보를 확인할 수 있도록 하여 기술 개발에 이바지한다.
완제품 취출부(900)는 원형 버스바유닛(1)에 각인된 표식(14)을 인식하여 용접팔렛(100)에서 원형 버스바유닛(1)을 취출시키는 제4로봇암(910)과, 불량인 원형 버스바유닛(1)과 정상적인 원형 버스바유닛(1)을 구분하여 안착시키는 취출플레이트(920)로 형성되어 제조가 완료된 원형 버스바유닛(1)을 용접팔렛(100)으로부터 분리시킨다.
따라서 제4로봇암(910)은 이송부(200)와 취출플레이트(920)를 왕복 이동되도록 형성되고, 원형 버스바유닛(1)을 흡착시켜 취출플레이트(920)로 이동시킨다. 이때 제4로봇암(910)은 원형 버스바유닛(1)의 표식(14)을 인식하여 제2검사부(700)에서 불량으로 판정된 원형 버스바유닛(1)은 구분하여 안착시킨다.
이때 원형 버스바유닛(1)이 취출된 용접팔렛(100)은 이송부(200)를 따라 이동되고, 말단부에서 연결부(230)로 이동되어 하측으로 형성된 제2이송부(200)를 따라 역방향으로 이동되어 초기 위치로 복귀한다.
다시 말해 본 발명의 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 용접 후 비드(Bead) 높이를 추가적으로 검사하여 원형 버스바유닛(1)이 적층되어 형성되는 터미널의 제조 공정 또한 용이하게 하는 동시에 터미널의 품질 또한 일정 이상으로 확보한다.
또한 작업자의 숙련도의 무관하여 일정 이상의 품질을 제공하고, 원형 버스바유닛 제조 장치(10)는 자동화를 실현하여 제조에 소요되는 시간을 90초에서 25초로 감소시키는 동시에 용접 품질 향상시켜 생산성을 현저히 향상시키는 효과를 갖는다.
이때 원형 버스바유닛(1)의 종류에 맞춰 터미널을 구성하는 4개의 서로 다른 원형 버스바유닛(1)을 모두 제조 할 수 있어 설비 비용을 현저히 절감시키고, 제1,2검사부를 통해 불량률을 현저히 낮춰 생산성 향상 효과를 극대화 하는 동시에 후에 터미널의 전기적 안정성 및 품질을 향상시킨다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것은 본 발명의 보호범위에 해당한다.
1 원형 버스바유닛 11 버스바피스
12 3상단자 13 퓨징부
14 표식
10 원형 버스바유닛 제조 장치
100 용접팔렛 110 제1중공
120 안착홈 130 안착홀
140 핸들
200 이송부 210 제1이송부
220 제2이송부 230 연결부
300 버스바피스 공급부 310 제1매거진
320 제1로봇암 321 제1흡착부
400 단자 공급부 410 제2매거진
420 제2로봇암
500 제1검사부 510 제1판정부
520 제3로봇암
600 용접부 610 워크플레이트
611 관통홀 620 조사부
621 레이저빔 6211 센터빔
6212 링빔 630 제1분사부
631 제1-1분사부 632 제1-2분사부
640 고정바 641 지지부
642 조정부 650 제1-2분사부
700 제2검사부 800 레이저 마킹부
900 완제품 취출부 910 제4로봇암
920 취출플레이트
W 용접 경로 P 접합 부분
α 설정 각도

Claims (8)

  1. 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바유닛의 제조 장치에 있어서,
    접합되어 원형 버스바를 형성하는 버스바피스가 제1매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 버스바피스 공급부;
    상기 원형 버스바의 일 측에 접합되는 3상단자가 제2매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 단자 공급부;
    하나의 상기 원형 버스바를 형성하는 복수의 상기 버스바피스와, 하나의 상기 3상단자가 안착되는 용접팔렛;
    상기 용접팔렛에 배치되는 복수의 상기 버스바피스와 하나의 상기 3상단자를 접합시키는 용접부;
    상기 단자 공급부의 일 측에 형성되어 상기 제1매거진에서 상기 용접팔렛로 복수의 버스바피스를 이동시키는 제1로봇암;
    상기 단자 공급부의 일 측에 형성되어 상기 3상단자를 이동시키는 제2로봇암; 및
    상기 용접팔렛에 안착된 복수의 상기 버스바피스 및 하나의 상기 3상단자의 각 접합 부분의 상태를 검사하는 제1판정부와, 상기 접합 부분이 미리 설정된 거리 이상 이격되는 경우 이를 취출하는 제3로봇암으로 형성된 제1검사부;를 포함하고,
    상기 용접팔렛은
    상기 제조 장치를 관통하는 이송부를 따라 이송되며, 복수의 상기 버스바피스 및 상기 3상단자가 이동 및 접합되어 상기 원형 버스바유닛으로 제조되는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용접팔렛에 안착된 복수의 상기 버스바피스 및 하나의 상기 3상단자의 용접 부분의 비드 높이를 검사하여 용접의 적합여부를 검사하는 제2검사부;를 더 포함하고,
    상기 용접팔렛은
    상기 이송부를 따라, 상기 버스바피스 공급부, 상기 단자 공급부, 상기 제1검사부, 상기 용접부 및 상기 제2검사부를 순차적으로 이동되는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  4. 구동모터의 전원을 공급하기 위한 원형 버스바유닛의 제조 장치에 있어서,
    접합되어 원형 버스바를 형성하는 버스바피스가 제1매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 버스바피스 공급부;
    상기 원형 버스바의 일 측에 접합되는 3상단자가 제2매거진에 적재되어 일 측에 위치되는 단자 공급부;
    하나의 상기 원형 버스바를 형성하는 복수의 상기 버스바피스와, 하나의 상기 3상단자가 안착되는 용접팔렛; 및
    상기 용접팔렛에 배치되는 복수의 상기 버스바피스와 하나의 상기 3상단자를 접합시키는 용접부;를 포함하고,
    상기 용접팔렛은
    복수의 상기 버스바피스의 내주면이 안착되는 안착단과, 상기 안착단에 일정 간격으로 요입되어 상기 버스바피스에 형성된 퓨징부가 안착되는 안착홈과, 상기 3상단자가 안착되는 안착홀이 형성되고, 상기 제조 장치를 관통하는 이송부를 따라 이동 및 접합되어 상기 원형 버스바유닛이 제조되며,
    상기 안착홀은
    상기 3상단자의 종류에 따라 안착 위치를 달리하도록 복수 개로 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용접부는
    상기 접합 부분에 레이저를 조사하는 조사부와, 상기 레이저 조사 시 상기 접합 부분에 에어를 분사시키는 분사부로 형성되고,
    상기 조사부는
    각 상기 접합 부분과 미리 설계된 설정 각도를 가지며, 센터빔과 센터빔의 주변으로 링 형상의 빔을 동시에 조사하는 이중 레이저 빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조사부는
    각 상기 접합 부분에 상기 이중 레이저 빔이 일정 패턴으로 조사하는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 용접팔렛은
    상기 버스바피스 공급부, 상기 단자 공급부, 상기 제1검사부, 상기 용접부 및 상기 제2검사부에서 상승되어 상기 원형 버스바유닛 제조 장치를 연속해서 순환하는 상기 이송부에서 이탈되는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 분사부는
    각 상기 접합 부분의 양 측으로 형성되어 플라즈마를 제거시키는 한 쌍의 제1분사부와, 상기 조사부의 일 측에 형성되어 제거된 플라즈마를 배출시키는 제2분사부로 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 버스바유닛 제조 장치.
KR1020200189683A 2020-12-31 2020-12-31 원형 버스바유닛 제조 장치 KR102550196B1 (ko)

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