KR20220014718A - 볼트 체결용 지그 어셈블리 및 이를 이용한 배터리 팩 조립 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리 팩에 하나 이상의 볼트를 정위치에 수직 체결하기 위하여, 볼트 체결용 지그 어셈블리는 볼트가 각각 삽입되는 하나 이상의 볼트 삽입구를 포함하는 하부 지그 및 하부 지그와 결합되고, 볼트 삽입구 각각에 대응하는 위치에 볼트를 체결하는 체결부재의 출입가능한 하나 이상의 체결부재 삽입구를 구비한 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리에 관한 것이다.

Description

볼트 체결용 지그 어셈블리 및 이를 이용한 배터리 팩 조립 방법{Jig assembly for bolting and battery pack assembly method using the same}
본 발명은 볼트를 고정하기 위한 자석을 삽입한 상부 지그와 볼트 삽입구를 구비하는 하부 지그를 포함하여 배터리 팩의 제조 시 볼트를 정위치에 수직 체결이 가능하도록 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리 및 이를 이용한 배터리 팩 제조 방법에 관한 것이다.
스마트폰, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 충방전이 가능한 이차전지에 관한 기술이 활발해지고 있다. 또한, 이차 전지는 대기오염 물질을 유발하는 화석 연료의 대체 에너지원으로, 전기 자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(P-HEV) 및 에너지 저장 디바이스(ESS) 등에 적용되고 있다.
현재 널리 사용되는 이차전지의 종류에는 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지 등이 있다. 이러한 단위 이차전지 셀, 즉, 단위 배터리 셀의 작동 전압은 약 2.0V ~ 5.0V이다. 따라서, 이보다 더 높은 출력 전압이 요구될 경우, 복수 개의 배터리 셀을 직렬로 연결하여 셀 모듈 어셈블리를 구성하기도 하며, 또한 셀 모듈 어셈블리를 요구되는 출력 전압 또는 충방전 용량에 따라 직렬이나 병렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성할 수도 있으며, 이러한 적어도 하나의 배터리 모듈을 이용하여 추가적인 구성요소를 부가하여 배터리 팩을 제작하는 것이 일반적이다.
이러한 배터리 팩을 제작하기 위해서는 배터리 팩을 구성하는 각 부품들을 조립하는 공정이 필요하고, 이러한 조립 공정에는 각 단계별로 부품들을 체결하기 위하여 많은 종류와 수량의 볼트 등을 필요로 한다.
또한, 조립 시 볼트를 정위치에 수직으로 체결되지 않으면 조립이 불안정하게 되거나 볼트 또는 배터리 팩이 손상될 위험이 있다.
그러나, 기존에는 볼트를 하나씩 공급기에서 체결 위치까지 운반하여 사용함에 따라 작업시간이 증가하는 문제가 있고, 볼트의 수직 체결을 위하여 스탠드 등의 보조적인 장비를 사용하더라도 여전히 볼트의 삽입을 위하여 힘을 가하는 도중 수직이 어긋나는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 볼트를 고정하기 위한 자석을 삽입한 상부 지그와 볼트 삽입구를 구비하는 하부 지그를 포함하는 볼트 체결용 지그 어셈블리 및 이를 이용한 배터리 팩 조립 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 배터리 팩에 하나 이상의 볼트를 정위치에 수직 체결하기 위한 볼트 체결용 지그 어셈블리로서, 하나 이상의 볼트가 각각 삽입되는 하나 이상의 볼트 삽입구를 포함하는 하부 지그 및 하부 지그와 결합되고, 볼트 삽입구 각각에 대응하는 위치에 볼트를 체결하는 체결부재의 출입가능한 하나 이상의 체결부재 삽입구를 구비한 상부 지그를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 상부 지그가 하부 지그와 결합하기 위한 상부 결합 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 상부 지그가 체결부재 삽입구 각각의 둘레에 볼트를 고정하는 볼트 고정 자석을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 볼트 고정 자석이 도넛 형태인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 하부 지그가 상부 결합 자석과 대응하는 위치에 상부 지그와 결합하기 위한 하부 결합 자석 및 배터리 팩에 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리는 볼트 삽입구가 삽입되는 볼트의 직경에 대응하는 제1 직경을 가지는 제1 구역 및 볼트의 직경보다 좁은 제2 직경을 가져 볼트가 통과하지 못하는 제2 구역을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용하여 배터리 팩을 조립하는 방법은, (a) 분리된 상태의 상기 하부 지그를 뒤집어 상기 하부 지그의 하면 방향에서 볼트 삽입구 각각에 볼트를 헤드 부분부터 삽입하는 단계, (b) 상기 하부 지그를 뒤집힌 상태의 상기 상부 지그와 결합하여 볼트 체결용 지그 어셈블리를 형성하는 단계, (c) 상기 볼트 체결용 지그 어셈블리를 조립할 상기 배터리 팩으로 이송하는 단계, (d) 상기 볼트 체결용 지그 어셈블리를 뒤집어 조립할 상기 배터리 팩에 안착시키는 단계 및 (e) 상기 배터리 팩에 체결부재를 사용하여 상기 볼트를 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용하여 배터리 팩을 조립하는 방법은 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 볼트가 삽입된 하부 지그에 진동을 가하여 삽입된 볼트를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용하여 배터리 팩을 조립하는 방법은 볼트 고정 자석이 체결부재 삽입구 각각의 둘레에 구비된 도넛 형태의 자석인 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 배터리 팩은 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용하여 배터리 팩을 조립하는 방법에 의하여 제조된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 디바이스는 본 발명에 따른 배터리 팩을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리는 배터리 팩 조립에 필요한 볼트를 동시에 이송할 수 있어 배터리 팩 조립 작업의 능률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리는 볼트 삽입구와 볼트 고정 자석을 구비하여 삽입된 볼트를 수직으로 고정함으로써 배터리 팩에 볼트를 수직으로 체결할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용함으로써 볼트의 체결 불량으로 인한 배터리 팩 폐기 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하를 반전시킨 상부 지그를 절단한 일부분을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 지그의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하를 반전시킨 하부 지그의 단면을 보여주는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 지그와 하부 지그를 결합한 볼트 체결용 지그 어셈블리의 단면을 보여주는 개략도이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼트 체결용 지그 어셈블리의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하를 반전시킨 상부 지그를 절단한 일부분을 보여주는 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 지그의 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 상세하게 살펴보면, 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)는 상부 지그(100)와 볼트가 삽입되는 하부 지그(200)가 결합된 형태이다.
여기서 상부 지그(100)는 볼트를 배터리 팩에 체결하기 위한 체결부재가 삽입 가능하도록 하는 체결부재 삽입구(110), 하부 지그(200)와의 결합을 위한 상부 결합 자석(120) 및 볼트를 고정하는 볼트 고정 자석(140)을 포함하고 있다.
또한 하부 지그(200)는 배터리 팩 체결용 볼트가 삽입되는 볼트 삽입구(210), 상부 지그(100)의 상부 결합 자석(120)에 대응하는 위치에 상부 지그(100)와의 결합을 위한 하부 결합 자석(220) 및 조립하고자 하는 배터리 팩에 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 안착 시 배터리 팩과 접하여 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 지지하는 안착부(240)를 포함하고 있다.
한편, 하부 지그(200)에 형성된 볼트 삽입구(210)의 개수는 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 사용하여 조립하고자 하는 배터리 팩의 일면에 필요한 볼트의 개수에 따라 적절하게 형성한다.
상기 체결부재 삽입구(110)는 하부 지그(200)의 볼트 삽입구(210)와 동일한 개수로 상부 지그(100)와 하부 지그(200)가 결합 시 동일한 위치가 되도록 형성되며, 직경은 볼트를 체결하기 위해 삽입되는 체결부재의 크기를 고려하여 적절하게 선택될 수 있고, 작업의 편의성 등을 고려할 때 맞닿은 부분의 볼트 삽입구(210)의 직경과 동일한 것이 바람직하다.
즉, 조립하고자 하는 배터리 팩의 사양에 따라 필요한 볼트의 개수에 맞게 볼트 삽입구(210)를 형성하여 하부 지그(200)를 제작하고, 이에 맞춰 체결부재 삽입구(110)를 형성하여 상부 지그(100)도 제작한다.
한편, 상부 지그(100)와 하부 지그(200)의 결합은 결합과 분리의 편의성 등을 고려하여 상부 지그(100)와 하부 지그(200) 각각에 인입된 상부 결합 자석(120)과 하부 결합 자석(220)의 자기력으로 이루어지고, 이에 따라 상부 결합 자석(120)과 하부 결합 자석(220)의 크기 및 종류는 특별히 한정되지 않으나 상부 지그(100)와 하부 지그(200)가 안정적으로 결합될 수 있는 정도에서 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
게다가 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)는 상부 결합 자석(120)과 하부 결합 자석(220)만을 사용하여 결합을 할 수도 있고, 결합 시 상부 지그(100)와 하부 지그(200)의 위치 정렬을 더욱 쉽고 정확하게 하기 위하여 상부 지그(100)에 체결 돌기(130)를 형성하고, 하부 지그(200)의 대응하는 위치에 체결 홈(230)을 형성하는 것도 가능하며, 반대로 체결 돌기(130)가 하부 지그(200)에 형성되고 체결 홈(230)이 상부 지그(100)에 형성되는 것 또한 가능하다.
상기 체결 돌기(130)와 체결 홈(230)이 구비되는 경우 그 크기는 서로 맞물린 후 수평방향으로의 유동을 방지하여 상부 지그(100)와 하부 지그(200)의 정렬을 보조할 수 있는 정도의 범위에서 적절히 선택할 수 있다.
또한 볼트 고정 자석(140)은 상부 지그(100)의 체결부재 삽입구(110) 주변에 배치되어 하부 지그(200)에 삽입된 볼트가 배터리 팩에 수직으로 체결될 수 있도록 고정하는 기능을 한다.
이러한 볼트 고정 자석(140)의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 하부 지그(200)에 삽입된 볼트에 균등하게 자기력이 미쳐 볼트가 배터리 팩에 수직으로 체결될 수 있도록 배치하는 것이 바람직하고, 이런 관점에서 체결부재 삽입구(110) 둘레에 도 2에 도시된 바와 같이 도넛 형상으로 배치되는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 볼트 고정 자석(140)이 상부 지그(100) 내에서 배치되는 위치는 볼트 고정 자석(140)의 크기나 자기력의 세기에 따라 적절하게 선택할 수 있으나, 거리가 멀어질수록 볼트에 미치는 자기력이 약해지는 점을 고려해 볼 때 결합되는 하부 지그(200)와 접촉되는 면에 근접하는 곳이 바람직하다.
또한, 하부 지그(200) 안착부(240)의 높이는 특별히 한정되지 않으나, 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 배터리 팩에 안착되는 과정에서 하부 지그(200)에 삽입된 볼트가 배터리 팩과 접촉하여 어긋나는 경우가 발생하지 않도록 적절한 높이로 형성하는 것이 필요하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하를 반전시킨 하부 지그의 단면을 보여주는 개략도이다.
도 4를 참조하여 하부 지그(200)의 볼트 삽입구(210)를 상세하게 살펴보면, 볼트 삽입구(210)는 크게 D1의 직경을 가지는 제1 구역(211)과 D2의 직경을 가지는 제2 구역(212)으로 나눌 수 있다.
제1 구역(211)의 직경 D1은 볼트(300)가 삽입 가능하도록 볼트(300)의 직경보다 미세하게 넓게 형성되고, 직경 D2는 상부 지그(100)에 구비된 볼트 고정 자석(140)에 의하여 삽입된 볼트(300)가 볼트 삽입구(210)를 통과하지 못하도록 D1보다 좁게 형성된다.
그러나, D2는 볼트(300)를 체결하기 위한 체결부재가 통과할 수 있도록 일정 폭 이상을 가지는 것이 필요하다.
즉, D2는 볼트(300)의 직경과 체결부재의 크기 사이에서 적절하게 선택될 수 있다.
한편, 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)에 적용되는 볼트(300)의 형상은 상부 지그(100)의 체결부재 삽입구(110)를 통하여 체결부재를 삽입하여 체결할 수 있는 형태이면 일반적인 형상의 볼트(300)나 와셔 등이 적용된 볼트(300) 어떤 것도 한정되지 않고 사용 가능하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부 지그와 하부 지그를 결합한 볼트 체결용 지그 어셈블리의 단면을 보여주는 개략도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 적용하여 배터리 팩을 조립하는 방법을 살펴보면, 먼저 상부 지그(100)와 분리된 하부 지그(200)를 안착부(220)가 위쪽으로 향하도록 뒤집어 작업대 위에 놓은 후 볼트 삽입구(210)에 볼트 헤드 부분부터 삽입한다.
이어서 삽입된 볼트(300)의 정렬이 좀 더 쉽게 되도록 하부 지그(200)에 진동을 가하는 과정을 거칠 수 있다. 그러나, 상기 과정은 경우에 따라 생략 가능하며, 이 경우에도 상부 지그(100)에 구비된 볼트 고정 자석(140)에 의하여 볼트(300)가 수직 체결 가능하도록 정렬 및 고정된다.
다음으로 뒤집어진 상태의 볼트(300)가 삽입된 하부 지그(200)를 뒤집어진 상태의 상부 지그(100)에 안착시키고, 상부 결합 자석(120)과 하부 결합 자석(220)에 의하여 결합되어 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 형성한다.
위와 같이 형성된 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 조립할 배터리 팩으로 이송하고, 상부 지그(100)가 위쪽으로 향하도록 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 뒤집은 후 조립할 배터리 팩의 볼트 체결이 필요한 위치에 맞춰 안착시킨다.
한편, 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 뒤집어도 상부 지그(100) 내에 구비된 볼트 고정 자석(140)에 의하여 볼트는 아래로 이탈하지 않고 볼트 삽입구(210) 내에 고정되어 있을 수 있다.
이어서 체결부재를 사용하여 볼트(300)를 배터리 팩에 체결함으로써 배터리 팩을 조립하게 된다.
이와 같이 본 발명의 볼트 체결용 지그 어셈블리(1000)를 사용하여 배터리 팩을 제조하는 경우 동시에 여러 개의 볼트(300)를 이송할 수 있을 뿐만 아니라, 볼트(300)를 수직으로 체결할 수 있어 체결 불량을 방지할 수 있는 효과도 있다.
또한, 이상의 방법으로 조립된 배터리 팩은 각종 디바이스의 전력 공급원으로서 사용된다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.
1000 : 볼트 체결용 지그 어셈블리
100 : 상부 지그
110 : 체결부재 삽입구
120 : 상부 결합 자석
130 : 체결 돌기
140 : 볼트 고정 자석
200 : 하부 지그
210 : 볼트 삽입구
211 : 제1 구역
212 : 제2 구역
220 : 하부 결합 자석
230 : 체결 홈
240 : 안착부
300 : 볼트

Claims (11)

  1. 배터리 팩에 하나 이상의 볼트를 정위치에 수직 체결하기 위한 볼트 체결용 지그 어셈블리로서,
    상기 볼트 체결용 지그 어셈블리는 상기 볼트가 각각 삽입되는 하나 이상의 볼트 삽입구를 포함하는 하부 지그 및
    상기 하부 지그와 결합되고, 상기 볼트 삽입구 각각에 대응하는 위치에 상기 볼트를 체결하는 체결부재의 출입가능한 하나 이상의 체결부재 삽입구를 구비한 상부 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부 지그는 상기 하부 지그와 결합하기 위한 상부 결합 자석을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 지그는 상기 체결부재 삽입구 각각의 둘레에 상기 볼트를 고정하는 볼트 고정 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 볼트 고정 자석은 도넛 형태인 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서, 상기 하부 지그는 상기 상부 결합 자석과 대응하는 위치에 상기 상부 지그와 결합하기 위한 하부 결합 자석 및 상기 배터리 팩에 안착되는 안착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서, 상기 볼트 삽입구는 삽입되는 상기 볼트의 직경에 대응하는 제1 직경을 가지는 제1 구역 및 상기 볼트의 직경보다 좁은 제2 직경을 가져 상기 볼트가 통과하지 못하는 제2 구역을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼트 체결용 지그 어셈블리.
  7. 하나 이상의 볼트 삽입구를 포함하는 하부 지그 및 하나 이상의 체결부재 삽입구와 볼트 고정 자석을 구비한 상부 지그를 포함하는 볼트 체결용 지그 어셈블리를 사용하여 배터리 팩을 조립하는 방법으로서,
    (a) 분리된 상태의 상기 하부 지그를 뒤집어 상기 하부 지그의 하면 방향에서 볼트 삽입구 각각에 볼트를 헤드 부분부터 삽입하는 단계;
    (b) 상기 하부 지그를 뒤집힌 상태의 상기 상부 지그와 결합하여 볼트 체결용 지그 어셈블리를 형성하는 단계;
    (c) 상기 볼트 체결용 지그 어셈블리를 조립할 상기 배터리 팩으로 이송하는 단계;
    (d) 상기 볼트 체결용 지그 어셈블리를 뒤집어 조립할 상기 배터리 팩에 안착시키는 단계; 및
    (e) 상기 배터리 팩에 체결부재를 사용하여 상기 볼트를 체결하는 단계;를 포함하는 배터리 팩 조립 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 (a) 단계와 (b) 단계 사이에 상기 볼트가 삽입된 상기 하부 지그에 진동을 가하여 삽입된 상기 볼트를 정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 볼트 고정 자석은 상기 체결부재 삽입구 각각의 둘레에 구비된 도넛 형태의 자석인 것을 특징으로 하는 배터리 팩 조립 방법.
  10. 제9항의 배터리 팩 조립 방법에 의하여 제조된 배터리 팩.
  11. 제10항의 배터리 팩을 포함하는 디바이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024117845A1 (ko) * 2022-12-02 2024-06-06 주식회사 엘지에너지솔루션 이송 장치 및 이를 이용한 배터리 팩을 제공하는 방법

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