KR20200123708A - 프레임 용접기용 지그장치 - Google Patents

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KR20200123708A
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Abstract

본 발명은 프레임 용접기용 지그장치에 관한 것으로, 제1 및 제2 지지부재(310,320)의 사이에 배치되는 회전 프레임(330)과; 상기 회전 프레임(330)의 상부에 배치된 메인 플레이트(350)의 양측에 배치된 한 쌍의 가이드 부재(360)와, 상기 한 쌍의 가이드 부재(360)의 하부에 각각 배치된 브라켓(362)과, 상기 브라켓(362)에 배치된 지지부재(361)와 연결되는 한 쌍의 실린더(364)와, 한 쌍의 엘엠 레일(366)과, 한 쌍의 엘엠 가이드(368)를 갖는 측면 푸셔(370)와; 실린더(384)와, 상기 실린더(384)와 연결된 누름판(388)과, 상기 누름판(388)과 연결된 제1 및 제2 가이드 블럭(392,394)을 갖는 전,후면 푸셔(390)와; 상기 전,후면 푸셔(390)의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 브라켓(402)과, 상기 한 쌍의 브라켓(402)에 각각 연결된 실린더(404)와, 상기 실린더(404)의 샤프트(406)와 연결된 지지판(407)에 상호 연결되는 가이드 플레이트(408)를 갖는 한 쌍의 상면 푸셔(410)로 구성된다.

Description

프레임 용접기용 지그장치{Jig device for frame welder}
본 발명은 프레임 용접기용 지그장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 모듈의 상부나 단부를 용접하기 위한 프레임 용접기용 지그장치에 관한 것이다.
일반적으로 복수개의 배터리 셀이 적층된 배터리 모듈을 구비한 축전장치가 공지되어 있다. 이러한 축전장치는 예를 들어, 하이브프레임 차량이나 전기 차량 등의 전동 차량에 탑재되어 있다. 이러한 축전장치는 에너지의 사용에 따른 부산물이 발생되지 않는 다는 점에서 친환경 및 에너지 효율성을 고려하여 새로운 에너지원으로 주목받고 있다.
최근 전기 자동차의 효용성이 부각되고 전기 자동차의 상용화가 근접됨에 따라 기존 소형의 전자 제품에만 적용되고 있던 이차전지의 규격이 상당히 대형화되고 있는 추세이다.
따라서, 이차전지의 대형화 추세에 맞춰 다양한 규격 및 형태를 가지는 이차전지를 처리할 수 있는 자동화 설비 및 공정이 필요성이 요구된다.
그러나, 현재까지 배터리 모듈을 수납한 프레임 어셈블리를 용접하는 지그장치는 공지된 바 없지만, 이와 같은 지그장치에 대한 개념을 설명한 것이 한국공개특허공보 제10-2018-0018109호(특허문헌 1)에 공개되어 있다.
특허문헌 1은 적어도 하나 이상의 셀; 및 상기 셀의 하단면을 지지하는 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 어느 양쪽 가장자리단으로부터 수직하게 연장되어 상기 셀의 최외측에 인접하게 배치되는 사이드 플레이트와, 상기 사이드 플레이트의 상단에 결합되어 상기 셀의 상부를 덮는 상부 플레이트를 구비한 프레임 어셈블리를 포함하여 구성된다.
상기 특허문헌 1은 단순히 프레임에 복수개의 배터리 셀을 수납시키고 별도의 지그장치 없이 프레임에 상부 플레이트를 용접하게 되므로 상부 플레이트를 정확하게 용접할 수 없는 단점을 내포하고 있다.
또한, 상기 특허문헌 1은 배터리 모듈의 용접 작업을 위하여 소정 위치로 이동시 내부에 수용된 배터리 셀이 이동시 흔들릴 수 있고 아울러, 배터리 모듈로부터 배터리 셀이 이탈 할 수도 있는 문제점도 내포하고 있다.
: 한국공개특허공보 제10-2018-0018109호
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 픽커로 부터 전달 받은 배터리 모듈을 소정 위치에 정확하게 배치하고 배터리 모듈의 상,하부를 지지핀 및 고정핀으로 고정한 후 용접을 수행할 수 있는 프레임 용접기용 지그장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 프레임 용접기용 지그장치에 배치된 배터리 모듈을 복수개의 푸셔와 상면 푸셔를 이용하여 누구나 쉽게 용접을 수행할 수 있는 프레임 용접기용 지그장치를 제공함에 있다.
본 발명의 프레임 용접기용 지그장치는 배터리 모듈의 상부나 단부를 용접하기 위한 프레임 용접기용 지그장치에 있어서, 제1 및 제2 지지부재의 사이에 배치되는 회전 프레임과; 상기 회전 프레임의 상부에 배치된 메인 플레이트의 양측에 배치된 한 쌍의 가이드 부재와, 상기 한 쌍의 가이드 부재의 하부에 각각 배치된 브라켓과, 상기 브라켓에 배치된 지지부재와 연결되는 샤프트를 갖는 한 쌍의 실린더와, 상기 실린더의 양측에 간격을 두고 배치된 한 쌍의 엘엠 레일과, 상기 한 쌍의 엘엠 레일에 각각 연결된 한 쌍의 엘엠 가이드를 갖는 측면 푸셔와; 상기 메인 플레이트의 양측에 간격을 두고 각각 배치된 실린더와, 상기 실린더의 샤프트와 연결된 누름판과, 상기 누름판과 연결된 제1 및 제2 가이드 블럭을 갖는 전,후면 푸셔와; 상기 전,후면 푸셔의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 브라켓과, 상기 한 쌍의 브라켓에 각각 연결된 실린더와, 상기 실린더의 샤프트와 연결된 지지판에 상호 연결되는 가이드 플레이트를 갖는 한 쌍의 상면 푸셔;로 구성되는 점에 있다.
본 발명의 프레임 용접기용 지그장치는 배터리 모듈의 상,하부를 지지핀 및 고정핀으로 고정한 후 용접을 수행하게 되므로 정확한 용접작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치는 배터리 모듈을 복수개의 푸셔와 상면 푸셔를 이용하여 얼라이닝을 수행한 후 용접을 수행하게 되므로 용접작업이 편리함과 아울러 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치가 적용되는 배터리셀 용접시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치를 나타낸 사시도,
도 3은 도 2의 프레임 용접기용 지그장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 요부인 측면 푸셔를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 요부인 전,후면 푸셔를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 요부인 한 쌍의 상면 푸셔를 나타낸 도면.
이하, 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치의 설명에 앞서 배터리 모듈(50)의 용접에 대하여 개략적으로 설명하기로 한다.
배터리 모듈(50)의 용접은 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(10)에 배치된 배터리 모듈(50)을 픽커(100)를 이용하여 픽킹한 후, 픽커 이동로봇(110)을 이용하여 후술하는 프레임 용접기용 지그장치(400)에 배터리 모듈(50)을 플레이싱 시킨 후 레이저 용접장치(500)를 이용하여 용접을 수행하게 된다. 이때, 배터리 모듈(50)의 상부에 배치되는 상부 플레이트(405)는 픽커(100)가 배터리 모듈(50)과 함께 제공할 수도 있고 나중에 사용자에 의해 제공할 수도 있다.
본 발명의 프레임 용접기용 지그장치(400)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(50)의 상부나 단부를 용접하기 위한 것으로 회전 프레임(330)과, 측면 푸셔(370)와, 전,후면 푸셔(390)와, 한 쌍의 상면 푸셔(410)로 크게 이루어지게 된다.
상기 회전 프레임(330)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 지지부재(310,320)의 사이에 배치되고, 후술하는 구동원(340)의 동작에 의해 제1 및 제2 지지부재(310,320)의 사이에서 회동되게 배치된다.
상기 제1 지지부재(310)는 그 상부에 베어링 박스(302)가 배치되고, 상기 베어링 박스(302)의 내측에는 회전 프레임(330)의 메인 브라켓(332)과 연결된 회전축(304)과, 상기 회전축(304)과 연결된 베어링(306)이 배치된다. 그리고, 상기 메인 브라켓(332)의 양측에는 측면 브라켓(333)이 배치된다.
상기 제2 지지부재(320)는 그 상부에 베어링 박스(322)와 상기 베어링 박스(322)와 연결된 구동원(340)이 배치된다. 그리고, 상기 베어링 박스(322)의 내측에는 회전 프레임(330)의 메인 브라켓(332)과 연결된 회전축(324)과, 상기 회전축(324)과 연결된 베어링(326)과, 상기 베어링(326)과 일렬로 연결된 복수개의 연결 베어링(328)과, 상기 복수개의 연결 베어링(328)과 연결된 구동원(340)의 구동축(342)이 배치된다. 그리고, 상기 구동원(340)은 공지된 모터를 적용하게 되고, 그 일측에는 감속기(343)를 배치하게 된다.
상기 회전축(324)에는 중공 원판(325)이 배치되고, 상기 중공 원판(325)의 일측에는 복수개의 실린더(327)가 90도 간격으로 배치된다. 상기 복수개의 실린더(327)중 어느 하나가 고정블럭(337)을 누름에 의해 회전축(324)과 접촉하여 회전축(324)의 정지 상태를 돕는 역할을 수행하게 된다.
상기 구동원(340)의 동작에 의해 구동축(342)과 연결된 회전축(324)이 회전하게 되고 아울러 제1 지지부재(310)측에 배치된 회전축(304)도 회전하게 구성되므로 회전 프레임(330)이 소정 방향으로 회전되게 된다.
한편, 상기 메인 플레이트(350)의 상부에는 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(50)을 안착시키기 위한 안착 플레이트(355)가 배치되고, 상기 안착 플레이트(355)의 모서리에는 고정핀(357)이 배치된다. 여기서, 상기 고정핀(357)은 배터리 모듈(50)의 하우징(65)의 관통홀(61)의 하부에 끼워져 고정되게 된다.
상기 측면 푸셔(370)는 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 프레임(330)의 상부에 배치된 메인 플레이트(350)의 양측에 배치된 한 쌍의 가이드 부재(360)와, 상기 한 쌍의 가이드 부재(360)의 하부에 각각 배치된 브라켓(362)과, 상기 브라켓(362)에 배치된 지지부재(361)와 연결되는 샤프트(363)를 갖는 한 쌍의 실린더(364)와, 상기 실린더(364)의 양측에 간격을 두고 배치된 한 쌍의 엘엠 레일(366)과, 상기 한 쌍의 엘엠 레일(366)에 각각 연결된 한 쌍의 엘엠 가이드(368)로 구성된다.
상기 한 쌍의 실린더(364)는 브라켓(362)에 대하여 서로 대향되게 배치되므로 실린더(364)의 동작시 샤프트(363)가 브라켓(362)을 대향되는 방향으로 이동시키게 된다. 여기서, 상기 한 쌍의 실린더(364)는 서로 대향되는 방향(폭 방향)으로 이동하는 것으로 이해하기 바란다. 또한, 상기 한 쌍의 엘엠 레일(366)과 엘엠 가이드(368)는 한 쌍의 실린더(364)의 동작에 상응하여 한 쌍의 가이드 부재(360)의 이동을 도와주는 역할을 수행하게 된다.
상기 측면 푸셔(370)의 한 쌍의 가이드 부재(360)의 내측에는 배터리 모듈(50)의 수직방향 충격을 완화시키기 위하여 완충부재(373)를 갖는 복수개의 지지편(375)이 간격을 두고 가로 방향으로 2열로 배치된다. 또한, 상기 한 쌍의 가이드 부재(360)의 내측면에는 복수개의 스토퍼(371)가 간격을 두고 배치된다.
상기 전,후면 푸셔(390)는 배터리 모듈(50)의 전,후면을 누르기 위한 것으로, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 플레이트(350)의 양측에 간격을 두고 각각 배치된 실린더(384)와, 상기 실린더(384)의 샤프트(386)와 연결된 누름판(388)과, 상기 누름판(388)과 연결된 제1 및 제2 가이드 블럭(392,394)로 구성된다. 상기 제1 가이드 블럭(392)은 누름판(388)과 면접촉되고, 상기 제1 가이드 블럭(392)는 제2 가이드 블럭(394)과 면접촉 되게 구성된다. 또한, 상기 제2 가이드 블럭(394)는 완충부재의 재질로 이루어지며, 완충부재의 역할을 수행하게 된다.
상기 한 쌍의 상면 푸셔(410)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전,후면 푸셔(390)의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 브라켓(402)과, 상기 한 쌍의 브라켓(402)에 각각 연결된 실린더(404)와, 상기 실린더(404)의 샤프트(406)와 연결된 지지판(407)에 상호 연결되는 가이드 플레이트(408)로 구성된다.
상기 한 쌍의 브라켓(402)은 메인 플레이트(350)의 전,후측에 배치된 전,후면 푸셔(390)의 양측에 배치되고, 상기 한 쌍의 브라켓(402)에는 각각 실린더(404)가 배치된다. 상기 가이드 플레이트(408)는 가로방향으로 배치되며, 가이드 플레이트(408)의 양측이 2개의 지지판(407)에 각각 연결되게 구성된다.
상기 가이드 플레이트(408)의 양측에는 간격을 두고 지지편(412)이 배치되고, 상기 지지편(412)에는 배터리 모듈(50)의 하우징(65)의 관통홀(61)의 상부에 끼워서 고정되는 지지핀(414)이 배치된다. 도 6에서, 미설명부호 395는 배터리 모듈(50)의 폭을 규제하는 절곡편이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 프레임 용접기용 지그장치의 동작 과정에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 픽커(100)가 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(10)에 배터리 모듈(50)을 픽킹하고 픽커 이동로봇(110)을 이용하여 프레임 용접기용 지그장치(400)측으로 이동하여 배터리 모듈(50)을 플레이싱하게 된다. 여기서, 상기 배터리 모듈(50)을 프레임 용접기용 지그장치(400)에 플레이싱하는 것은 픽커의 도시되지 않은 픽커 업/다운 실린더를 이용하여 배터리 모듈(50)을 안착시키게 된다.
배터리 모듈(50)을 픽킹한 픽커(100)가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 예정된 위치(안착위치)에 도달하게 되면, 프레임 용접기용 지그장치(400)의 측면푸셔(370)가 벌려지게 되고 아울러, 전,후면 푸셔(390)와 한 쌍의 상면푸셔(410)도 벌려진 상태에서 픽커(100)의 픽커 업/다운 실린더(도시되지 않음)을 이용하여 안착 플레이트(355)에 배터리 모듈(50)을 안착시키게 된다.
이와 같이, 프레임 용접기용 지그장치(400)의 안착 플레이트(355)에 배터리 모듈(50)의 안착시 배터리 모듈(50)의 하우징(65)의 관통홀(61)의 하부를 고정핀(357)에 끼워서 안정된 상태를 유지하게 된다.
그리고, 이와 같은 상태에서 도 5에 도시된 전,후면 푸셔(390)를 이용하여 배터리 모듈(50)의 전,후면을 눌러주게 된다. 즉, 실린더(384)를 동작시키게 되면 상기 실린더(384)의 샤프트(386)와 연결된 누름판(388)이 이동하면서 제1 가이드 블럭(392)을 눌러주게 된다. 그리고, 상기 샤프트(386)가 누름판(388)을 계속 밀게 되면, 상기 제1 가이드 블럭(392)과 면접촉되는 제2 가이드 블럭(394)이 배터리 모듈(50)의 하우징(65)측을 눌러서 측면을 지지하게 된다.
이와 같이, 상기 배터리 모듈(50)이 전,후면 푸셔(390)에 의해 눌려지게 되면 측면푸셔(370)와 한 쌍의 상면푸셔(410)를 동작시켜 배터리 모듈(50)을 정렬시키게 된다.
상기 배터리 모듈(50)이 전,후면 푸셔(390)에 의해 눌려지게 된 상태에서, 측면 푸셔(370)를 동작시켜 배터리 모듈(50)을 눌러주게 된다. 여기서, 측면 푸셔(370)가 초기 배터리 모듈(50)을 수용하기 위하여 벌려진 상태에서 배터리 모듈(50)을 수용한 후 좁혀지는 상태로 되는 것을 설명하기로 한다.
상기 측면 푸셔(370)의 한 쌍의 실린더(364)를 동작시키게 되면, 샤프트(363)와 연결된 브라켓(362)이 내측으로 이동되면서 한 쌍의 가이드 부재(360)가 배터리 모듈(50)을 누르게 된다. 측면 푸셔(370)는 한 쌍의 엘엠 레일(366)과 엘엠 가이드(368)을 구비하게 되므로 한 쌍의 가이드 부재(360)를 보다 안정되게 이동시킬 수 있다.
한편, 배터리 모듈(50)에 대하여 전,후면 푸셔(390)와 측면 푸셔(370)를 동작시켜 배터리 모듈(50)를 누른 상태에서 한 쌍의 상면 푸셔(410)를 동작시켜 배터리 모듈(50)의 상부를 눌러주게 된다. 즉, 한 쌍의 상면 푸셔(410)의 실린더(404)를 동작시키게 되면, 실린더(404)의 샤프트(406)와 연결된 가이드 플레이트(408)가 하강하게 된다. 이때, 상기 가이드 플레이트(408)의 양측에 배치된 지지편(412)에 배치된 지지핀(414)이 배터리 모듈(50)의 하우징(65)의 관통홀(61)의 상부에 끼워지게 되므로 배터리 모듈(50)을 안정되게 지지하게 된다.
이와 같이, 리드 용접기용 지그장치(400)는 배터리 모듈(50)에 대하여 전,후면 푸셔(390), 측면푸셔(370) 및 한 쌍의 상면 푸셔(410)를 이용하여 안정되게 배치한 상태에서 레이저 용접장치(500)를 이용하여 배터리 모듈의 상부 및 단부를 용접하게 되므로 배터리 모듈의 불량을 줄일 수 있고 아울러 안정된 상태에서 용접을 수행하게 되므로 작업 효율이 향상되게 된다.
본 발명의 프레임 용접기용 지그장치는 전기차량 또는 하이브프레임 차량 등에 적용되는 다양한 종류의 이차전지 자동화 설비나 제조 공정 분야에 널리 적용할 수 있다.
50: 배터리 모듈 310,320: 제1 및 제2 지지부재
330: 회전 프레임 360: 한 쌍의 가이드 부재
364: 실린더 370: 측면 푸셔
388: 누름판 390: 전,후면 푸셔
392,394: 제1 및 제2 가이드 블럭 404: 실린더
410: 한 쌍의 상면 푸셔

Claims (8)

  1. 배터리 모듈(50)의 상부나 단부를 용접하기 위한 프레임 용접기용 지그장치에 있어서,
    제1 및 제2 지지부재(310,320)의 사이에 배치되는 회전 프레임(330)과;
    상기 회전 프레임(330)의 상부에 배치된 메인 플레이트(350)의 양측에 배치된 한 쌍의 가이드 부재(360)와, 상기 한 쌍의 가이드 부재(360)의 하부에 각각 배치된 브라켓(362)과, 상기 브라켓(362)에 배치된 지지부재(361)와 연결되는 샤프트(363)를 갖는 한 쌍의 실린더(364)와, 상기 실린더(364)의 양측에 간격을 두고 배치된 한 쌍의 엘엠 레일(366)과, 상기 한 쌍의 엘엠 레일(366)에 각각 연결된 한 쌍의 엘엠 가이드(368)를 갖는 측면 푸셔(370)와;
    상기 메인 플레이트(350)의 양측에 간격을 두고 각각 배치된 실린더(384)와, 상기 실린더(384)의 샤프트(386)와 연결된 누름판(388)과, 상기 누름판(388)과 연결된 제1 및 제2 가이드 블럭(392,394)을 갖는 전,후면 푸셔(390)와;
    상기 전,후면 푸셔(390)의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 브라켓(402)과, 상기 한 쌍의 브라켓(402)에 각각 연결된 실린더(404)와, 상기 실린더(404)의 샤프트(406)와 연결된 지지판(407)에 상호 연결되는 가이드 플레이트(408)를 갖는 한 쌍의 상면 푸셔(410);로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 지지부재(310)는 상부에 베어링 박스(302)가 배치되고, 상기 베어링 박스(302)의 내측에는 회전 프레임(330)의 메인 브라켓(332)과 연결된 회전축(304)과, 상기 회전축(304)과 연결된 베어링(306)이 배치되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 지지부재(320)는 상부에 베어링 박스(322)와 베어링 박스와 연결된 구동원(340)이 배치되고, 상기 베어링 박스(322)의 내측에는 회전 프레임(330)의 메인 브라켓(332)과 연결된 회전축(324)과, 상기 회전축(324)과 연결된 베어링(326)과, 상기 베어링(326)과 일렬로 연결된 복수개의 연결 베어링(328)과, 상기 복수개의 연결 베어링(328)과 연결된 구동원(340)의 구동축(342)이 배치되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전축(324)에는 중공 원판(325)이 배치되고, 상기 중공 원판(325)의 일측에는 복수개의 실린더(327)가 배치되며, 상기 복수개의 실린더중 하나가 고정블럭(337)을 누르게 구성되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메인 플레이트(350)의 상부에는 배터리 모듈(50)을 안착시키기 위한 안착 플레이트(355)가 배치되고, 상기 안착 플레이트(355)의 모서리에는 고정핀(357)이 배치되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 측면 푸셔(370)의 한 쌍의 가이드 부재(360)의 내측에는 배터리 모듈(50)의 수직방향 충격을 완화시키기 위하여 완충부재(373)를 갖는 복수개의 지지편(375)이 간격을 두고 가로 방향으로 2열로 배치되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전,후면 푸셔(390)의 제1 가이드 블럭(392)은 누름판(388)과 면접촉되고, 상기 제1 가이드 블럭(392)는 제2 가이드 블럭(394)과 면접촉 되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상면 푸셔(410)의 가이드 플레이트(408)의 양측에는 지지편(412)이 배치되고, 상기 지지편(412)에는 배터리 모듈(50)의 하우징(65)의 관통홀(61)에 끼워서 고정되는 지지핀(414)이 배치되는 것을 특징으로 하는 프레임 용접기용 지그장치.
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