KR20220039168A - 용접부 파단 시험 장치 - Google Patents

용접부 파단 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지의 전극 용접부에 대한 파단강도를 용이하게 측정할 수 있으며, 측정 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 용접부 파단 시험 장치에 관한 것이다.

Description

용접부 파단 시험 장치{FRACTURE TEST DEVICE FOR ELECTRODE WELD}
본 발명은 전극 용접부의 파단강도를 용이하게 측정할 수 있으며, 측정 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 용접부 파단 시험 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지 제조 시 배터리에 들어가는 외부 전류를 연결해줄 수 있도록 전극이 구비된다.
구체적으로, 전극은 여러 겹의 호일로 형성되며 배터리에 연결되는 탭과, 금속판으로 형성되며 배터리 외부로 노출되는 리드를 포함할 수 있다. 이러한 탭과 리드는 소정 길이 중첩된 후 중첩된 부위를 초음파 용접이나 레이저 용접을 하는 방식을 통해 고정될 수 있다.
종래에는 용접부 품질 테스트를 위해 단순 인장 시험을 실시하였다. 즉 종래 용접부 품질 테스트는 탭 부분과 리드 부분을 위아래로 잡아당겨 강도를 측정하는 방식이다.
그러나 상기와 같은 인장 시험 방법은 여러 겹의 호일로 형성되어 상대적으로 약한 탭 부분 먼저 파단될 수 있으며, 이에 따라 용접 강도가 하향 측정될 수 있다.
또한 용접부 품질 테스트 대상물의 길이가 짧고 폭이 긴 용접부 형상 특성으로 인한 정렬 민감도 과다문제가 발생할 수 있다.
또한 모든 용접부가 동시에 파단되지 않기 때문에 단순 강도 측정으로 용접부에 대한 품질 평가가 이루어지기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0053609호(공개일: 2008.06.16.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 이차전지의 전극 용접부에 대한 파단강도를 용이하게 측정할 수 있으며, 측정 결과에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 용접부 파단 시험 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치는, 삽입공이 구비되는 본체지그부; 상기 본체지그부의 일면에 시험대상 전극을 고정해줄 수 있도록 탈부착 가능하게 결합되는 클램핑부; 및 상기 삽입공에 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합되며, 전진 작동 시 상기 시험대상 전극의 용접된 중첩부 사이에 삽입되면서 용접 부위를 파단시켜줄 수 있도록 소정길이의 핀부재가 구비되는 파단조작부;를 포함할 수 있다.
이 경우 상기 시험대상 전극은 리드와 탭이 포개진 상기 중첩부의 길이방향을 따라 점 용접(Spot welding) 부위가 소정간격 이격되게 형성되고, 상기 핀부재의 선단에는 상기 중첩부의 길이방향을 따라 전진하면서 상기 점 용접 부위를 순차적으로 파단시켜주는 경사날부;가 구비된 것을 포함할 수 있다.
또한 상기 중첩부의 접합면과 동일 수평면 상에 배치되는 상기 핀부재의 일면에는 상기 핀부재가 전진하는 길이방향을 따라 홈부가 형성된 것을 포함하여, 상기 홈부를 기준으로 양측으로 분할된 경사날부가 상기 점 용접 부위의 양측 접합면을 벌려 상기 접 용접 부위를 파단시킬 수 있도록 할 수 있다.
또한 상기 용접부 파단 시험 장치는, 상기 파단조작부를 통해 상기 용접 부위의 파단 강도를 각각 측정해주는 측정부;를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 핀부재는, 전, 후진되는 액추에이터의 동력을 전달받아 작동될 수 있다.
또한 상기 본체지그부는, 적어도 일측이 개구되어 상기 본체지그부의 중심부에 상기 시험대상 전극의 개재공간이 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한 상기 삽입공은 상기 본체지그부의 상부에 형성되며, 상기 핀부재의 전진 작동 시 선단의 경사날부가 상기 개재공간 내에 진입할 수 있다.
또한 상기 클램핑부는, 상기 본체지그부의 일면에 체결부재를 매개로 고정되며, 상기 개재공간 내에서 상기 시험대상 전극의 중첩부 배면을 지지해주는 고정블록;을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파단조작부를 구성하는 핀부재는,
소정길이의 몸체로 형성되고, 상기 몸체의 선단에는 시험대상 전극의 중첩된 용접부를 벌려 파단시킬 수 있도록 소정각도의 경사날부가 형성되며, 상기 시험대상 전극의 용접부와 접하는 상기 몸체 일면에는 길이방향을 따라 홈부가 형성되어 상기 경사날부가 양측으로 분할 형성된 것을 포함할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치는, 파단조작부를 구성하는 핀부재의 홈부 구조를 통해 시험대상 전극의 점 용접 부위를 파단 시킨 후 파단된 점 용접 부위와 접촉하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 측정부를 통해 상기 점 용접 부위 각각에 대한 파단강도를 정확하게 측정할 수 있으며, 측정 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치의 작동상태도,
도 4는 본 발명에 따른 시험대상 전극을 보여주는 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 파단조작부의 핀부재를 보여주는 사시도 및 부분상세도,
도 7은 본 발명에 따른 시험대상 전극의 시험을 위한 시료,
도 8은 본 발명에 따른 시험대상 전극의 파단 강도 시험 결과를 보여주는 그래프이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치의 분해사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용접부 파단 시험 장치(100)는, 본체지그부(110), 클램핑부(120), 파단조작부(130)를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본체지그부(110)는 파단 시험 장치(100)의 주된 몸체를 이루는 것으로, 본체지그부(110)의 상부에는 후술할 핀부재(131)가 상하로 슬라이딩(도 1 기준) 왕복이동 가능하게 결합될 수 있도록 삽입공(111)이 구비될 수 있다.
구체적으로, 본체지그부(110)는 도 1을 기준으로 정면에서 보았을 때 적어도 일측(좌측)이 개구된 'ㄷ'자 형상으로 형성되어, 본체지그부(110)의 중심부에 시험대상 전극(10)의 개재공간(S)을 마련해줄 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 개재공간(S)을 용이하게 마련해줄 수 있는 구조라면 다양하게 변경 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 클램핑부(120)는 본체지그부(110) 일면(도 2에서 배면)과의 사이에 시험대상 전극(10)을 고정해주는 것으로, 이러한 클램핑부(120)는 본체지그부(110)의 일면에 탈부착 가능하게 결합될 수 있다.
구체적으로, 클램핑부(120)는 본체지그부(110)의 일면에 체결부재(미도시)를 매개로 고정되는 고정블록(121)이 구비될 수 있다. 이러한 고정블록(121)은 후술할 파단조작부(130)의 전진 작동 시(도 2 기준으로 하강 작동) 상기 개재공간(S) 내에 배치되는 시험대상 전극(10)의 중첩부(15) 배면을 견고하게 지지해줄 수 있다.
파단조작부(130)는 본체지그부(110)의 삽입공(111)에 소정길이의 핀부재(131)가 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 파단조작부(130)는 핀부재(131)의 전진 작동 시 개재공간(S)에 고정된 시험대상 전극(10)의 용접된 접합면(15a) 사이에 핀부재(131)의 선단이 삽입되면서 점 용접(Spot welding)(17) 부위의 모재를 벌려줌으로써 용접 부위를 파단시킬 수 있다. 핀부재(131)는 전, 후진되는 액추에이터(미도시)의 동력을 전달받아 작동될 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 상기 시험대상 전극(10)은 리드(11)와 탭(13)이 포개진 중첩부(15)의 길이방향을 따라 복수의 점 용접(Spot welding)(17)이 소정간격 이격되게 형성될 수 있다.
아울러 상기 핀부재(131)의 몸체 선단에는 소정각도로 경사진 경사날부(133)(도 3 참조)가 형성될 수 있다. 경사날부(133)는 핀부재(131)의 전진 작동 시 개재공간(S) 내에 진입하게 된다. 이러한 구조의 핀부재(131)는 액추에이터의 작동 시 시험대상 전극(10)의 중첩부(15) 길이방향을 따라 전진(하강)되면서 선단의 경사날부(133)가 점 용접(17) 부위의 모재를 벌려주면서 순차적으로 파단시켜줄 수 있다.
아울러 상기 핀부재(131)는 일면이 중첩부(15)의 접합면(15a)과 동일 수평면 상에 배치될 수 있으며, 이에 따라 핀부재(131)의 경사날부(133)가 접합면(15a)을 벌려가며 점 용접(17) 부위를 파단시킬 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 핀부재(131)의 일면에는 전진하는 핀부재(131)의 길이방향을 따라 홈부(135)가 형성될 수 있다.
즉 상기 홈부(135)를 기준으로 몸체 양측으로 경사날부(133)가 분할 형성될 수 있으며, 이렇게 분할된 경사날부(133)가 두 줄의 점 용접(17) 부위를 따라 이동하면서 점 용접(17) 부위의 양측 접합면을 벌려줌으로써 접 용접(17) 부위를 파단시킬 수 있다.
다시 말해, 상기 점 용접(17) 부위는 홈부(135) 내에 위치하게 된다.
이 경우 상기 복수의 점 용접(17) 부위는 시험대상 전극(10)의 중첩부(15) 길이방향을 따라 적어도 두 줄이 나란하게 이격 형성될 수 있다. 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 점 용접(17) 부위가 핀부재(131)의 홈부(135) 내에 수용될 수 있다면 다양한 형태로 변경 적용될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 본 발명에 따는 용접부 파단 시험 장치(100)는, 파단조작부(130)를 통해 시험대상 전극(10)의 중첩부(15)에 형성된 점 용접(17) 부위의 파단 강도를 각각 측정해주는 측정부(140)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 중첩부(15)의 길이방향을 따라 형성된 복수의 점 용접(17) 부위 각각의 파단 강도를 정확하게 측정해줄 수 있다.
특히, 상기 핀부재(131)의 몸체 일면에 길이방향을 따라 홈부(135)가 형성됨에 따라, 상기 핀부재(131)의 전진 이동 시 홈부(135) 구조를 통해 몸체 일면이 상기 파단된 점 용접(17) 부위와 접촉하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 측정부(140)를 통해 용접부의 정확한 파단 강도를 측정해줄 수 있다.
이 경우 상기 측정부(140)는 핀부재(131)에 가해지는 액추에이터(미도시)의 가압력의 변화를 통해 상기 점 용접(17) 부위 각각의 파단 강도를 측정해줄 수 있다. 이러한 강도 측정방법은 공지된 기술을 이용할 수 있음에 따라, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 용접부 파단 시험 장치(100)는, 파단조작부(130)를 구성하는 핀부재(131)의 홈부(135) 구조를 통해 시험대상 전극(10)의 점 용접(17) 부위를 파단 시킨 후 파단된 점 용접(17) 부위와 접촉하지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 상기 점 용접(17) 부위 각각에 대한 파단강도를 정확하게 측정할 수 있으며, 전극 용접부 파단 시험 결과의 신뢰성을 높일 수 있다.
< 시험예 >
도 7에서와 같이, 시험대상 전극(10)의 중첩부(15)를 따라 두 줄의 점 용접(17)이 형성되도록 용접을 실시하여 시료를 제작하였다. 이때 상기 중첩부(15) 형성되는 복수의 점 용접(17) 중 (A), (B) 부분은 나머지 점 용접(17)(정상용접) 부위에 비해 1/4가량 낮은 용접 강도(약용접)로 용접하였다.
이렇게 제작된 시험대상 전극(10) 시료를 용접부 파단 시험 장치(100)에 고정한 후, 파단조작부(130)를 작동시켜 중첩부(15)의 길이방향을 따라 형성된 점 용접(17) 부위의 모재 양측을 벌려 상기 점 용접(17) 부위를 순차적으로 파단시키는 시험을 진행하였다. 아울러 측정부(140)를 통해 상기 점 용접(17) 부위 각각의 파단 강도를 측정하였다.
그 결과 도 8의 그래프에 도시된 바와 같이, 정상용접에 비해 1/4가량 낮은 용접 강도로 용접한 (A), (B) 지점의 파단 강도가 다른 점 용접(17) 부위에 비해 낮게 측정된 것을 알 수 있다. 즉 (A), (B) 지점의 용접 품질이 불량임을 구체적인 수치로 확인할 수 있었다.
이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
10: 시험대상 전극 11 : 리드
13 : 탭 15 : 중첩부
15a : 접합면 17 : 점 용접
100 : 용접부 파단 시험 장치 110 : 본체지그부
111 : 삽입공 S : 개재공간
120 : 클램핑부 121 : 고정블록
130 : 파단조작부 131 : 핀부재
133 : 경사날부 135 : 홈부
140 : 측정부

Claims (9)

  1. 삽입공이 구비되는 본체지그부;
    상기 본체지그부의 일면에 시험대상 전극을 고정해줄 수 있도록 탈부착 가능하게 결합되는 클램핑부; 및
    상기 삽입공에 슬라이딩 왕복이동 가능하게 결합되며, 전진 작동 시 상기 시험대상 전극의 용접된 중첩부 사이에 삽입되면서 용접 부위를 파단시켜줄 수 있도록 소정길이의 핀부재가 구비되는 파단조작부;를 포함하는 용접부 파단 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시험대상 전극은 리드와 탭이 포개진 상기 중첩부의 길이방향을 따라 점 용접(Spot welding) 부위가 소정간격 이격되게 형성되고,
    상기 핀부재의 선단에는 상기 중첩부의 길이방향을 따라 전진하면서 상기 점 용접 부위를 순차적으로 파단시켜주는 경사날부;가 구비된 것을 포함하는 용접부 파단 시험 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중첩부의 접합면과 동일 수평면 상에 배치되는 상기 핀부재의 일면에는 상기 핀부재가 전진하는 길이방향을 따라 홈부가 형성된 것을 포함하여,
    상기 홈부를 기준으로 양측으로 분할된 경사날부가 상기 점 용접 부위의 양측 접합면을 벌려 상기 접 용접 부위를 파단시킬 수 있도록 한 것인 용접부 파단 시험 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용접부 파단 시험 장치는,
    상기 파단조작부를 통해 상기 용접 부위의 파단 강도를 각각 측정해주는 측정부;를 더 포함하는 용접부 파단 시험 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 핀부재는,
    전, 후진되는 액추에이터의 동력을 전달받아 작동되는 것인 용접부 파단 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 본체지그부는,
    적어도 일측이 개구되어 상기 본체지그부의 중심부에 상기 시험대상 전극의 개재공간이 마련된 것을 포함하는 용접부 파단 시험 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 삽입공은 상기 본체지그부의 상부에 형성되며,
    상기 핀부재의 전진 작동 시 선단의 경사날부가 상기 개재공간 내에 진입하게 되는 것인 용접부 파단 시험 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 클램핑부는,
    상기 본체지그부의 일면에 체결부재를 매개로 고정되며, 상기 개재공간 내에서 상기 시험대상 전극의 중첩부 배면을 지지해주는 고정블록;을 포함하는 용접부 파단 시험 장치.
  9. 소정길이의 몸체로 형성되고,
    상기 몸체의 선단에는 시험대상 전극의 중첩된 용접부를 벌려 파단시킬 수 있도록 소정각도의 경사날부가 형성되며,
    상기 시험대상 전극의 용접부와 접하는 상기 몸체 일면에는 길이방향을 따라 홈부가 형성되어 상기 경사날부가 양측으로 분할된 것을 포함하는 핀부재.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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