WO2024010140A1 - 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법 - Google Patents

각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2024010140A1
WO2024010140A1 PCT/KR2022/014299 KR2022014299W WO2024010140A1 WO 2024010140 A1 WO2024010140 A1 WO 2024010140A1 KR 2022014299 W KR2022014299 W KR 2022014299W WO 2024010140 A1 WO2024010140 A1 WO 2024010140A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamp
welding
assembly
cap
unit
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/014299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김종성
김성문
정기동
Original Assignee
주식회사 엠플러스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엠플러스 filed Critical 주식회사 엠플러스
Publication of WO2024010140A1 publication Critical patent/WO2024010140A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
    • B23K37/04—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups for holding or positioning work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/15—Lids or covers characterised by their shape for prismatic or rectangular cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a square secondary battery can cap side welding device, and more specifically, to a square secondary battery can cap side welding device of a new configuration that can quickly, easily, and precisely weld the cap of the can assembly to the can in a square secondary battery. It's about.
  • Secondary batteries can be recharged after use, and the same battery can be used repeatedly by reversing the discharge process to a certain extent, so they are being widely used in various electronic devices such as mobile phones, laptops, and PDAs.
  • secondary batteries are generally made by stacking negative electrode plates and positive electrode plates in multiple layers with a separator interposed between a plurality of positive electrode plates and a plurality of negative electrode plates. That is, an electrode assembly of a predetermined area is manufactured in which a plurality of positive and negative electrode plates (hereinafter, the positive and negative electrode plates are collectively referred to as electrode plates, and this electrode assembly is placed in a battery can.
  • a battery can is made by injecting electrolyte into the battery can through one opening of the battery can, charging and discharging the electrode assembly inserted into the battery can of this secondary battery is completed, and then one opening of the battery can is sealed to form a secondary battery. This completes the manufacturing of the battery.
  • the cap of the rectangular secondary battery consists of an anode cap and a cathode cap that are respectively welded to both ends of the can.
  • anode cap and cathode cap Conventionally, to weld the anode cap and cathode cap to the can, work is done on separate welding stages. As a result, the number of welding operations increases, work efficiency decreases, and further, productivity decreases.
  • the purpose of the present invention is to provide a square secondary battery can cap side welding device that can quickly, easily and precisely weld the cap of the can assembly to the can in a square secondary battery, and can be expected to improve the productivity of the square secondary battery.
  • a positioning support frame 120 is movably coupled to the base frame 110 in the X-axis direction;
  • a positioning device that is movably coupled to the positioning support frame 120 in the Y-axis direction and fixes the can assembly 3, in which a jelly roll is embedded inside the can 3CA and caps are attached to both ends of the can 3CA.
  • a turn clamp table 140 coupled to the positioning support frame 120;
  • a can assembly clamp unit 160 mounted on the clamp turning member 158 to clamp and secure the can assembly 3;
  • a welding unit 170 provided with a welding head 178 for welding the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA.
  • a rectangular secondary battery can cap side welding device is provided.
  • an X-axis direction movement operation unit 122 that moves the positioning support frame 120 in the X-axis direction on the base frame 110; a Y-axis direction movement operating unit 132 that moves the positioning clamp unit 130 in the Y-axis direction in the positioning support frame 120; It further includes a turning operation unit 150 that rotates the clamp turning member 158 and the can assembly clamp unit 160 by 360° with respect to the turn clamp table 140, and the welding unit 170 ) is an X-axis direction welding movement unit 172, a Y-axis direction welding movement unit 174, and a Z-axis direction welding movement unit 176 mounted on the welding support frame 171, and the (172) and a free welding zone (PWZ) with the welding head 178 moving in the X, Y, and Z axes directions by the Y-axis direction welding movement unit 174 and the Z-axis direction welding movement unit 176; It is characterized by being composed including.
  • the can assembly clamp unit 160 includes a pair of left and right horizontal clamps 162 arranged to face left and right on the clamp turning member 158 and operated to approach or move away from each other; It is configured to include a pair of upper and lower vertical clamps 164 arranged to face upward and downward on the clamp turning member 158 and operated to approach or move away from each other, and a slave clamp at a front position of the clamp turning member 158. (168) is further provided so that the slave clamp 168 can move forward and backward at the front position of the clamp turning member 158, and a pair of left and right horizontal clamps 162 and a pair of upper and lower vertical clamps are provided.
  • the slave clamp 168 is configured to rotate 360° in conjunction with the horizontal clamp 162 and the vertical clamp 164 arranged left, right, up and down, and a suction hole is provided on the front of the slave clamp 168. , Characterized in that it is configured to suck foreign substances generated when welding the cap to the can (3CA) of the can assembly (3) through the suction hole.
  • the can assembly 3 is configured such that an anode cap 3ACP and a cathode cap are coupled to both ends of the can 3CA, a pickup tool 180 is mounted on a pickup support frame 180SF, and the pickup tool ( 180) is provided with a turntable 182, so that the anode cap 3ACP of the can assembly 3 is connected to one end of the can 3CA by the welding head 178 in the free welding zone PWZ.
  • the can assembly 3 is clamped with the positioning clamp unit 130 and moved to retreat in the Y-axis direction from the positioning support frame 120 to reach the initial placement position of the can assembly 3.
  • the cathode cap (3CCP) of the can assembly (3) is moved to a position facing the welding head (178) in the pre-welding zone (PWZ) by the turntable (182) of the pick-up tool (180).
  • the positioning clamp unit 130 is configured to advance in the Y-axis direction from the positioning support frame 120.
  • PWZ pre-welding zone
  • the clamp turning member 158 is rotatably mounted on the turn clamp table 140 and the positioning device.
  • the laser etching head 194 provided in the etching unit 190 moves the support frame 120 from the base frame 110 toward the etching unit 190 by operating the X-axis direction movement operation unit 122.
  • the pre-welding portion between the cap and the can 3CA is etched, and the turn clamp table 140, the clamp turning member 158, and the The positioning support frame 120 is moved back to the free welding zone (PWZ) to form a space between the anode cap 3ACP and the can 3CA by the welding head 178 in the free welding zone PWZ.
  • the node cap etched portion is re-welded to form an anode main welded portion, and the clamp turning member 158 is welded to the other end of the can 3CA while the cathode cap 3CCP of the can assembly 3 is welded to the other end of the can 3CA.
  • the cathode pre-welding portion between the cathode cap and the can (3CA) is etched by the etching head 194, and the clamp table and the clamp turning member ( 158) and the positioning support frame 120 are moved back to the free welding zone (PWZ) to weld the cathode cap (3CCP) and the can (3CA) by the welding head 178 in the free welding zone (PWZ).
  • PWZ free welding zone
  • a positioning support frame 120 is movably coupled to the base frame 110 in the A positioning clamp unit 130 that secures the can assembly 3 with a jelly roll built into it and caps attached to both ends of the can 3CA, and a turn clamp table 140 coupled to the positioning support frame 120. ), a clamp turning member 158 rotatably mounted on the turn clamp table 140, and a can assembly clamp unit mounted on the clamp turning member 158 to clamp and secure the can assembly 3 ( 160) and a welding unit 170 provided with a welding head 178 for welding the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA.
  • a rectangular secondary battery can cap side welding method using a rectangular secondary battery can cap side welding device wherein the positioning clamp unit 130 is connected to the Y-axis direction movement operation unit 132 and moves from the positioning support frame 120 in the Y-axis direction.
  • a can assembly clamp unit 160 is provided on the clamp turning member 158 of the turn clamp table 140 coupled to the positioning support frame 120, and the can assembly 3 is clamped by the can assembly clamp unit 160.
  • a rectangular secondary battery can cap side welding method is provided, which includes:
  • the welding head 178 moves in the X, Y, and Z axes by the operation of the And, at the same time, the can 3CA of the can assembly 3 is rotated 360° by the turning operation unit 150 by synchronizing the clamp turning member 158 and the can assembly clamp unit 160. It is characterized in that it is configured to be welded to the can (3CA).
  • the can assembly 3 is configured such that an anode cap 3ACP and a cathode cap are coupled to both ends of the can 3CA, and a pick-up tool 180 is installed on the positioning support frame 120 or turn clamp table 140. This is coupled, and the pick-up tool 180 is configured to be equipped with a turntable 182, so that the anode cap 3ACP of the can assembly 3 is connected by the welding head 178 in the free welding zone (PWZ).
  • PWZ free welding zone
  • the can assembly 3 is clamped with the positioning clamp unit 130 in a state welded to one end of the can 3CA and moved to retreat in the Y-axis direction from the positioning support frame 120 to initially After placing the can assembly 3 in the position, the cathode cap 3CCP of the can assembly 3 is positioned in the pre-welding zone PWZ by the turntable 182 of the pick-up tool 180. After placing the welding head 178 in a position facing the position, the positioning clamp unit 130 is advanced in the Y-axis direction on the positioning support frame 120 to weld the welding head 178 in the free welding zone (PWZ). It is characterized in that it is configured to weld the cathode cap (3CCP) to the other end of the can (3CA).
  • It is configured to further include an etching unit 190 disposed on the side of the pre-welding zone (PWZ), so that the anode cap (3ACP) of the can assembly (3) is welded to one end of the can (3CA).
  • a turn clamp table ( 140) is moved from the base frame 110 toward the etching unit 190 to etch the anode cap 3ACP and the can 3CA by the laser etching head 194 provided in the etching unit 190.
  • the pre-welding part is etched to form an anode cap etched part, and the positioning support frame 120, the clamp table, and the clamp turning member 158 are formed by the operation of the X-axis direction movement operation unit 122.
  • the cathode cap 3CCP of 3 forms a cathode pre-welding portion welded to the other end of the can 3CA
  • the positioning support frame 120, the clamp turning member 158, and the turn clamp table ( 140) is moved from the base frame 110 toward the etching unit 190 by the operation of the X-axis direction movement operation unit 122 to form the cathode cap and the can ( 3CA)
  • the cathode pre-welding portion is etched
  • the positioning support frame 120, the clamp table, and the clamp turning member 158 are pre-welded by the operation of the X-axis direction movement operation unit 122.
  • a can assembly in which an anode cap and a cathode cap are combined at both ends of a can are moved along the process line, and then the anode cap and the cathode cap are welded to the can while rotating the can assembly, thereby completing the welding in an automated process. Since it can be formed, welding precision can be increased and quality can be improved, and productivity can be improved due to the automated process.
  • FIG. 1 is a perspective view of a square secondary battery can cap side welding device of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a side view showing the structure of the welding head and can assembly clamp unit, which are the main parts of the present invention
  • Figure 4 is a front view showing the structure of the can assembly clamp unit shown in Figure 3;
  • Figure 5 is a perspective view of the positioning clamp unit, which is another main part of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view showing a state in which the can assembly is moved toward the can assembly clamp unit by the positioning clamp unit shown in Figure 5;
  • Figure 7 is a side view showing the structures of the can assembly clamp unit and slave clamp shown in Figure 4;
  • Figure 8 is a perspective view showing the structure of a turning operation unit, which is another main part of the present invention.
  • Figure 9 is an enlarged perspective view showing the structure of the welding head and can assembly clamp unit of the square secondary battery can cap side welding device according to the present invention.
  • Figure 10 is a perspective view schematically showing a can assembly and a welded portion to be welded according to the present invention
  • Figure 11 is an enlarged plan view showing the structure of the welding unit and the etching unit, which are the main parts of the present invention.
  • FIG. 12 is a perspective view of a pick-up tool loading a can assembly for welding according to the present invention.
  • Figure 13 is a perspective view of the pickup tool and pickup support frame shown in Figure 12;
  • Figure 14 is a front view showing the structure of the etching head and the etching head moving unit, which are other main parts of the present invention.
  • the present invention includes a positioning support frame 120 movably coupled to the base frame 110 in the X-axis direction;
  • a positioning device that is movably coupled to the positioning support frame 120 in the Y-axis direction and fixes the can assembly 3, in which a jelly roll is embedded inside the can 3CA and caps are attached to both ends of the can 3CA.
  • a turn clamp table 140 coupled to the positioning support frame 120;
  • a clamp turning member 158 rotatably mounted on the turn clamp table 140;
  • a can assembly clamp unit 160 mounted on the clamp turning member 158 to clamp and secure the can assembly 3;
  • a welding unit 170 provided with a welding head 178 for welding the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA. It is characterized by including a square secondary battery can cap side welding device.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, sequence, or order of the component is not limited by the term.
  • a component is described as being “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but there is no need for another component between each component. It should be understood that may be “connected,” “combined,” or “connected.”
  • Figure 1 is a perspective view of the square secondary battery can cap side welding device of the present invention
  • Figure 2 is a plan view of Figure 1
  • Figure 3 is a side view showing the structure of the welding head and can assembly clamp unit, which are main parts of the present invention
  • Figure 4 is Figure 3
  • a front view showing the structure of the can assembly clamp unit shown in FIG. 5 is a perspective view of the positioning clamp unit, which is another main part of the present invention
  • FIG. 6 is a can assembly shown in FIG.
  • FIG. 7 is a side view showing the structure of the can assembly clamp unit and slave clamp shown in FIG. 4
  • FIG. 8 is a perspective view showing the structure of the turning operation unit, which is another main part of the present invention
  • Figure 9 is a view showing the structure of the turning operation unit, which is another main part of the present invention.
  • Figure 10 is an enlarged perspective view showing the structure of the welding head and can assembly clamp unit of the square secondary battery can cap side welding device according to the invention
  • Figure 10 is a perspective view schematically showing the can assembly and welding portion to be welded according to the invention
  • Figure 11 is
  • Figure 12 is an enlarged plan view showing the structure of the welding unit and the etching unit, which are the main parts of the present invention.
  • Figure 12 is a perspective view of a pickup tool for loading a can assembly to be welded according to the present invention
  • Figure 13 is a pickup tool and the pickup shown in Figure 12.
  • Figure 14 is a front view showing the structure of the etching head and the etching head moving unit, which are other main parts of the present invention.
  • a positioning support frame 120 is coupled to a base frame 110, and a positioning clamp unit 130 is coupled to the positioning support frame 120.
  • the positioning support frame 120 is provided with a turn clamp table 140, a clamp turning member 158 is coupled to the turn clamp table 140, and a can assembly clamp unit 160 is attached to the clamp turning member 158.
  • the cap of the can assembly 3 described in the present invention includes an anode cap 3ACP and a cathode cap 3CCP fitted to both ends of the can 3CA.
  • the base frame 110 is configured such that a plurality of frame bars 112 are arranged side by side in the X-axis direction.
  • the plurality of frame bars 112 may be supported on a base bottom plate (not shown) and arranged side by side with each other.
  • the base frame 110 is equipped with a base-side movement drive motor 122MT for movement of the positioning support frame 120 in the X-axis direction, and a ball screw is installed on the motor shaft of the base-side movement drive motor 122MT. (122BS) is connected, and the ball screw (122BS) is arranged in a direction parallel to the X-axis direction.
  • the ball screw 122BS is rotatably coupled to the base frame 110.
  • a ball screw nut (122BSN) connected to the positioning support frame 120 is coupled to the ball screw (122BS).
  • the positioning support frame 120 is coupled to the base frame 110.
  • the positioning support frame 120 is coupled to the base frame 110 via the LM guide.
  • the positioning support frame 120 is coupled to the plurality of frame bars 112 constituting the base frame 110 via an LM guide.
  • the positioning support frame 120 is configured to be movable in the X-axis direction based on the base frame 110.
  • the positioning clamp unit 130 includes a centering cylinder 135 and a centering clamp 136 (Centering clamp).
  • the positioning clamp unit 130 further includes a positioning support stand 134.
  • the centering cylinder 135 is configured so that cylinder rods are pulled out from both ends.
  • the centering cylinder 135 is arranged in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction.
  • a pair of cylinder rods of the centering cylinder 135 are arranged in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction, which is the longitudinal direction of the positioning support frame 120.
  • a pair of cylinder rods of the centering cylinder 135 are configured to be pulled out in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis direction of the positioning support frame 120.
  • the centering clamp 136 is configured in a block shape.
  • the centering clamp 136 is connected to the cylinder rod of the centering cylinder 135.
  • a connecting arm 136CA is connected to the cylinder rod of the centering cylinder 135, and a centering clamp 136 is coupled to the connecting arm 136CA, so that the centering clamp 136 is connected to the cylinder rod of the centering cylinder 135. It is configured to be connected.
  • a centering clamp 136 is connected to each of the pair of cylinders of the centering cylinder 135, and the pair of centering clamps 136 are clamped to each other in the X-axis direction orthogonal to the Y-axis, which is the longitudinal direction of the positioning support frame 120. Take a structure arranged to face each other.
  • a pair of centering clamps 136 are disposed on the left and right sides of the positioning clamp frame, respectively, so that the pair of centering clamps 136 face each other.
  • the pair of connecting arms 136CA and the centering clamp 136 facing each other are spread apart, and the pair of cylinder rods of the centering cylinder 135
  • the pair of connecting arms 136CA and the centering clamp 136 facing each other narrow to become closer.
  • FIG. 5 shows a state in which a pair of centering clamps 136 clamp and secure the left and right sides of the can 3CA of the can assembly 3.
  • the can assembly 3 fed and placed on the positioning support stand 134 from the pick-up tool 180 shown in FIG. 11 is clamped and fixed with centering clamps 136 disposed on the left and right sides.
  • the can assembly 3 has a jelly roll built into the can 3CA, and caps (anode cap 3ACP and cathode cap 3CCP) are attached to both ends of the can 3CA.
  • caps anode cap 3ACP and cathode cap 3CCP
  • the positioning clamp unit 130 is movably coupled to the positioning support frame 120 in the Y-axis direction and functions to grip and fix the can assembly 3.
  • the positioning clamp unit 130 is movably coupled to the positioning support frame 120 in the Y-axis direction.
  • the positioning support frame 120 is provided with a turn clamp table 140.
  • the positioning clamp unit 130 is coupled to the turn clamp table 140 via an LM guide, so that the positioning clamp unit 130 performs positioning. It is a structure coupled to the support frame 120.
  • the positioning support stand 134 of the positioning clamp unit 130 is coupled to the turn clamp table 140 via an LM guide, so that the positioning clamp unit 130 is coupled to the positioning support frame 120.
  • the LM guide is disposed in the Y-axis direction of the turn clamp table 140, and the positioning clamp unit 130 is coupled to the turn clamp table 140 provided on the positioning support frame 120 through the LM guide.
  • the positioning clamp unit 130 has a structure in which the positioning support frame 120 is movable in the Y-axis direction.
  • the turn clamp table 140 is coupled to the positioning support frame 120 and has a frame structure arranged in the Y-axis direction. More specifically, the turn clamp table 140 is coupled to the positioning support frame 120, extends in the Y-axis direction, and includes a pair of table side bars 142 arranged side by side with each other, and the table side bar 142. It includes a clamp turning support member 144 coupled to the front end of.
  • the clamp turning support member 144 has a plate shape with through holes on both sides through which the can assembly 3 can pass.
  • the clamp turning member 158 is rotatably mounted on the turn clamp table 140.
  • the clamp turning member 158 is rotatably coupled to the clamp turning support member 144 constituting the turn clamp table 140, so that the clamp turning member 158 is rotatably coupled to the turn clamp table 140. It becomes a structured structure.
  • the clamp turning member 158 is configured in a plate shape with turning-side through-holes communicating on both sides, so that the can assembly 3 can pass through the turning-side through-hole of the clamp turning member 158. Clamp turning member 158 is shown in FIGS. 4, 6, and 9.
  • the welding unit 170 has a welding head 178 located in the pre-welding zone (PWZ).
  • the welding head 178 functions to laser weld the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA. That is, the welding head 178 is a laser welding head 178 for welding the cap to the can 3CA with a laser.
  • Welding head 178 is shown in FIGS. 1, 3, and 9.
  • the present invention includes an X-axis direction movement operation unit 122 that moves the positioning support frame 120 in the a Y-axis direction movement operation unit 132 that moves in the same direction, and a turning operation unit 150 that rotates the clamp turning member 158 and the can assembly clamp unit 160 by 360° based on the turn clamp table 140. ) further includes.
  • the welding unit 170 includes an And, a welding head 178 that moves in the X, Y, and Z axes directions by the Includes a pre-welding zone (PWZ) (Pre-welding zone). That is, in the present invention, the free welding zone (PWZ) includes an And, the welding head 178 is configured to be disposed.
  • PWZ pre-welding zone
  • a ball screw (122BS) is rotatably coupled to the base frame 110
  • a ball screw nut (122BSN) is coupled to the outer peripheral surface of the ball screw (122BS)
  • the positioning support frame 120 is coupled to the nut 122BSN.
  • the X-axis direction movement operation unit 122 is rotatably coupled to the base frame 110 with a ball screw (122BS) and the outer peripheral surface of the ball screw (122BS) and at the same time is coupled to the positioning support frame 120. It includes the ball screw nut 122BSN and a base-side moving drive motor 122MT (shown in FIG. 2) whose motor shaft is coupled to the ball screw 122BS.
  • the ball screw nut 122BSN moves along the ball screw 122BS. moves in one direction, and accordingly, the positioning support frame 120 moves in one direction along the
  • (122BS) rotates in the other direction (for example, counterclockwise)
  • the ball screw nut (122BSN) moves in the other direction along the ball screw (122BS)
  • the positioning support frame 120 moves in the other direction along the X-axis direction based on the base frame 110.
  • the positioning support frame 120 moves to the left along the X-axis direction, and accordingly, the positioning support frame 120 moves to the left along the
  • the motor shaft and the ball screw (122BS) rotate in different directions (for example, rotate counterclockwise)
  • the ball screw nut (122BSN) moves to the right along the X-axis direction, and thus the positioning support The frame 120 moves to the right along the X-axis direction based on the base frame 110.
  • the Y-axis direction movement operation unit 132 is for moving the positioning clamp unit 130 in the Y-axis direction in the positioning support frame 120, and drives the positioning clamp movement. Includes motor (132MT), ball screw (132BS), and ball screw nut (132BSN).
  • the positioning clamp movement drive motor (132MT) is coupled to the positioning support frame (120).
  • the motor axis of the positioning clamp movement drive motor (132MT) is arranged in a direction parallel to the Y-axis direction. That is, the motor axis of the positioning clamp movement drive motor 132MT is arranged in a direction parallel to the Y-axis direction in which the positioning support frame 120 is in the longitudinal direction.
  • the ball screw 132BS is rotatably coupled to the positioning support frame 120.
  • the ball screw (132BS) is arranged parallel to the Y-axis direction.
  • the ball screw 132BS is arranged parallel to the Y-axis direction, which is the longitudinal direction of the positioning support frame 120.
  • a ball screw nut (132BSN) is coupled to the outer peripheral surface of the ball screw (132BS), and the ball screw nut (132BSN) is coupled to the positioning support stand 134 that constitutes the positioning clamp unit 130.
  • the positioning support stand 134 which constitutes the positioning clamp unit 130, is coupled to the turn clamp table 140 via an LM guide, and the positioning clamp unit 130 is coupled to the positioning support frame 120.
  • the ball screw nut (132BSN) is coupled to the positioning support stand (134). That is, the ball screw nut (132BSN) is coupled to the outer peripheral surface of the ball screw (132BS) and at the same time, the ball screw nut (132BSN) is coupled to the positioning clamp unit 130.
  • the ball screw nut (132BSN) moves along the ball screw (132BS). advances along the Y-axis direction, and accordingly, the positioning clamp unit 130 advances along the Y-axis direction based on the turn clamp table 140, and the motor shaft and ball of the positioning clamp moving drive motor 132MT.
  • the screw 132BS rotates in the other direction (for example, counterclockwise)
  • the ball screw nut 132BSN moves backward along the Y-axis direction along the ball screw 132BS, thereby positioning the ball screw nut 132BSN.
  • the clamp unit 130 moves backward along the Y-axis direction based on the turn clamp table 140.
  • the can assembly clamp unit 160 includes a horizontal clamp 162, a vertical clamp 164, a horizontal clamp moving cylinder 166, and a vertical clamp moving cylinder 167. Includes.
  • the horizontal clamps 162 are arranged in pairs to face left and right on the clamp turning member 158. That is, a pair of horizontal clamps 162 facing left and right are mounted on the clamp turning member 158. A pair of left and right horizontal clamps 162 are operated to approach or move away from each other along the horizontal direction.
  • the cylinder rods of the horizontal clamp moving cylinders 166 are connected to each of the pair of horizontal clamps 162, and the cylinder rods of the left and right pair of horizontal clamp moving cylinders 166 are connected to the pair of horizontal clamps 162, As the cylinder rod of the pair of horizontal clamps 162 operates to extend or contract, the pair of horizontal clamps 162 narrow to be closer to each other or spread to move away from each other.
  • the vertical clamps 164 are arranged in pairs to face the clamp turning member 158 vertically. That is, a pair of vertical clamps 164 facing each other up and down are mounted on the clamp turning member 158.
  • the upper and lower pair of vertical clamps 164 are operated to approach or move away from each other along the vertical direction.
  • the cylinder rods of the vertical clamp moving cylinders 167 are connected to each of the pair of vertical clamps 164, and the cylinder rods of the left and right pair of vertical clamp moving cylinders 167 are connected to the pair of vertical clamps 164, As the cylinder rod of the pair of vertical clamps 164 operates to extend or contract, the pair of vertical clamps 164 narrow to be closer to each other or spread apart to move away from each other.
  • a pair of vertical clamps 164 are configured to narrow or spread apart from each other along the vertical direction.
  • a slave clamp 168 is further provided at a front position of the clamp turning member 158.
  • the can assembly clamp unit 160 may be configured to further include a slave clamp 168.
  • a slave clamp operating cylinder 168CY is mounted on the positioning support frame 120.
  • the positioning support frame 120 is provided with an upright support frame 121 to be disposed in front of the clamp turning member 158, and a slave clamp operation cylinder 168CY is attached to the upright support frame 121. ) is mounted, resulting in a structure in which the slave clamp operating cylinder (168CY) is mounted on the positioning support frame 120.
  • the cylinder rod of the slave clamp operation cylinder 168CY is disposed in the horizontal direction, and the slave clamp 168 is coupled to the cylinder rod of the slave clamp operation cylinder 168CY, thereby operating the slave clamp.
  • the slave clamp 168 advances toward the pair of horizontal clamps 162 and the pair of vertical clamps 164, and the cylinder rod of the slave clamp operating cylinder 168CY is When reduced, the slave clamp 168 moves backwards away from the pair of horizontal clamps 162 and the pair of vertical clamps 164.
  • the slave clamp 168 is configured to move forward and backward at a position in front of the clamp turning member 158.
  • the process of welding the cap to the can (3CA) using a laser using the welding head 178 will be described later.
  • the turning operation unit 150 is for rotating the clamp turning member 158 and the can assembly clamp unit 160 by 360° based on the turn clamp table 140, and includes a turning operation drive motor 152 and a turning operation connection part. Includes (154).
  • the turning operation drive motor 152 is mounted on the positioning support frame 120.
  • the motor axis of the turning operation drive motor 152 is arranged in the Y-axis direction.
  • the motor axis of the turning operation drive motor 152 is disposed in a direction parallel to the Y-axis direction of the positioning support frame 120.
  • the turning operation connection portion 154 includes a driving pulley 154A, a driven pulley 154B, and a pulley belt 154C.
  • the center of the drive pulley 154A is coaxially coupled to the motor shaft of the turning operation drive motor 152.
  • the driving pulley 154A is disposed below the turn clamp table 140.
  • the driven pulley 154B is coupled to the clamp turning member 158 rotatably mounted on the turn clamp table 140.
  • the driven pulley (154B) has a ring-type pulley structure with pulley-side passing holes penetrating front and rear.
  • a driven pulley (154B) is coupled to the rear of the clamp turning member.
  • the pulley belt 154C is coupled via the outer peripheral surface of the driving pulley 154A and the driven pulley 154B.
  • the turning operation drive motor 152 When the motor shaft of the turning operation drive motor 152 rotates in one direction (for example, clockwise), the turning operation drive motor is operated by the driving pulley 154A, driven pulley 154B, and pulley belt 154C.
  • the rotational force of the motor shaft of (152) is transmitted to rotate the clamp turning member 158 on the turn clamp table 140, and when the clamp turning member 158 rotates, a pair of horizontal clamps 162 and A pair of vertical clamps 164, a pair of horizontal clamp moving cylinders 166, and a pair of vertical clamp moving cylinders 167 also rotate.
  • a clamp turning member 158 Based on the turn clamp table 140, a clamp turning member 158, a pair of horizontal clamps 162, a pair of vertical clamps 164, a pair of horizontal clamp moving cylinders 166, and a pair of vertical
  • the clamp moving cylinder 167 is configured to rotate together.
  • the clamp turning member 158 in a state where the pair of horizontal clamps 162 and the pair of vertical clamps 164 clamp the left and right sides, top, and bottom of the can 3CA of the can assembly 3, respectively.
  • the pair of vertical clamps 164 and the pair of horizontal clamps 162 rotate 360° based on the turn clamp table 140
  • the can assembly 3 also rotates 360° based on the turn clamp table 140. It rotates.
  • the turning operation connection part 154 may be composed of a driving gear and a driven gear (not shown).
  • the center of the drive gear is coaxially coupled to the motor shaft of the turning operation drive motor 152, and the driven gear can be coupled to the clamp turning member 158 rotatably mounted on the turn clamp table 140.
  • the driven gear has a ring-type gear structure with gear-side passing holes penetrating front and rear.
  • a driven gear is coupled to the rear of the clamp turning member.
  • the driven gear is meshed with the driving gear.
  • the clamp turning member 158 When the motor shaft of the turning operation drive motor 152 rotates in one direction (for example, clockwise), the clamp turning member 158 is moved from the turn clamp table 140 by rotation of the drive gear and driven gear. ) rotates, and when the clamp turning member 158 rotates, a pair of the horizontal clamps 162, a pair of vertical clamps 164, a pair of horizontal clamp moving cylinders 166, and a pair of vertical clamps
  • the clamp moving cylinder 167 also rotates.
  • the clamp turning member 158, the pair of horizontal clamps 162, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps move based on the turn clamp table 140 by rotation of the drive gear and the driven gear.
  • the cylinder 166 and the pair of vertical clamp moving cylinders 167 may be configured to rotate together.
  • the free welding zone includes a welding support frame 171, an ) is placed.
  • the free welding zone is shown in plan view in Figure 2.
  • the welding support frame 171 is disposed in front of the turn clamp table 140.
  • An X-axis direction welding movement frame (171XWF) is coupled to the welding support frame 171 via an LM guide extending in the X-axis direction, and an LM extending in the Y-axis direction is coupled to the A Y-axis direction welding movement frame (171YWF) is coupled to the Y-axis direction welding movement frame (171YWF) via a guide, and a Z-axis direction welding movement frame (171ZWF) is coupled to the Y-axis direction welding movement frame (171YWF) via an LM guide extending in the Z-axis direction.
  • the welding support frame 171 is equipped with a welding head X-axis movement drive motor (171WXM).
  • the motor axis of the welding head X-axis movement drive motor (171WXM) is arranged in a direction parallel to the X-axis direction.
  • the welding head Y-axis movement drive motor 171WYM (see FIG. 9) is mounted on the X-axis direction welding movement frame 171XWF.
  • the motor axis of the welding head Y-axis movement drive motor (171WYM) is arranged in a direction parallel to the Y-axis direction.
  • a welding head Z-axis movement drive motor (171WZM) is mounted on the Y-axis direction welding movement frame (171YWF).
  • the motor axis of the welding head Z-axis movement drive motor 171WZM is arranged in a direction parallel to the Z-axis direction (i.e., vertical direction).
  • the welding head 178 is mounted on the Z-axis direction welding moving frame 171ZWF.
  • the welding head 178 is configured as a laser welding head 178 for welding the cap of the can assembly 3 to the can 3CA by laser.
  • the cap of the can assembly 3 refers to an anode cap (3ACP) and a cathode cap (3CCP).
  • the welding head 178 moves in the X, Y, and Z axes directions by the Caps are welded to both ends of the can (3CA) of the can assembly (3) with a laser.
  • the X-axis direction welding movement unit 170 is mounted on the welding support frame 171, and the motor shaft moves the welding head along the A drive motor (171WXM), an X-axis direction welding movement frame (171XWF) coupled to the welding support frame 171 via an LM guide, and an An axial moving ball screw (171DXB), an X-axis moving ball screw nut (171DXBN) coupled to the outer peripheral surface of the A Y-axis direction welding movement frame (171YWF) is coupled to the A welding head Y-axis moving drive motor (171WYM) arranged in a A Y-axis direction moving ball screw nut (171DYBN) coupled to the outer peripheral surface of (171DYB) and simultaneously coupled to the Y-axis direction welding moving frame (171YWF), and an LM guide to the Y-axis direction welding moving frame (171YWF) A Z-axis direction welding movement frame (171ZWF) that is capable of being lifted and
  • the nut 171DXBN moves in one direction along the (171YWF) and the welding head Z-axis movement drive motor (171WZM), the Z-axis direction welding movement frame (171ZWF), and the welding head (178) also move in one direction along the X-axis direction based on the welding support frame (171).
  • the axial ball screw nut (171DXBN) moves in the other direction along the ) and the welding head Z-axis movement drive motor (171WZM), the Z-axis direction welding movement frame (171ZWF), and the welding head (178) also move in the other direction along the X-axis direction based on the welding support frame (171). .
  • the screw (171DYB) rotates in the other direction, so that the Y-axis direction ball screw nut (171DYBN) moves in the other direction along the Y-axis direction, and the Y-axis direction welding movement frame (171XWF) and the welding head Z-axis movement are driven.
  • the motor 171WZM, the Z-axis direction welding movement frame 171ZWF, and the welding head 178 also move in the other direction along the Y-axis direction.
  • the Z-axis direction movement ball screw 171DZB rotates in one direction.
  • the Z-axis direction ball screw nut (171DZBN) rises along the Z-axis direction
  • the Z-axis direction welding movement frame (171ZWF) and the welding head 178 also rise along the Z-axis direction
  • the welding head moves along the Z-axis.
  • the Z-axis direction moving ball screw 171DZB rotates in the other direction to
  • the axial ball screw nut 171DZBN descends along the Z-axis direction
  • the Z-axis direction welding moving frame 171ZWF and the welding head 178 also descend along the Z-axis direction.
  • the present invention is configured to move the welding head 178 along the X, Y, and Z axes in the same manner as described above.
  • the can assembly 3 is configured such that an anode cap (3ACP) and a cathode cap are coupled to both ends of the can (3CA), a pickup tool (180) is mounted on the pickup support frame (180SF), and the pickup The tool 180 is equipped with a turntable 182, and the anode cap 3ACP of the can assembly 3 is welded to one end of the cap by the welding head 178 in the free welding zone (PWZ).
  • anode cap (3ACP) and a cathode cap are coupled to both ends of the can (3CA)
  • a pickup tool (180) is mounted on the pickup support frame (180SF)
  • the pickup The tool 180 is equipped with a turntable 182, and the anode cap 3ACP of the can assembly 3 is welded to one end of the cap by the welding head 178 in the free welding zone (PWZ).
  • the can assembly 3 With the can assembly 3 clamped by the positioning clamp unit 130, the can assembly 3 is moved backward in the Y-axis direction from the positioning support frame 120 to the initial position of the can assembly 3, and then The can assembly 3 is rotated in the horizontal direction by the turntable 182 of the pick-up tool 180, and the cathode cap 3CCP is placed in a position facing the welding head 178 of the pre-welding zone PWZ. Next, the positioning clamp unit 130 is advanced in the Y-axis direction on the positioning support frame 120, and the cathode cap 3CCP is welded to the can 3CA.
  • the present invention further includes an etching unit 190 disposed on the side of the pre-welding zone (PWZ).
  • the etching unit 190 includes an etching support frame 192, a Z-axis direction etching movement unit, and a laser etching head 194.
  • the etching unit 190 may further include an X-axis direction etching movement unit and a Y-axis direction etching movement unit.
  • the etching support frame 192 is disposed in front of the turn clamp table 140.
  • the etching support frame 192 is disposed next to the welding support frame 171.
  • a Z-axis direction etching movement frame 192ZEF is coupled to the etching support frame 192, and an etching head Z-axis movement drive motor 192EZM is mounted on the Z-axis direction etching movement frame 192ZEF. do.
  • the motor axis of the etching head Z-axis movement drive motor 192EZM is arranged in a direction parallel to the Z-axis direction (i.e., vertical direction).
  • the laser etching head 194 is mounted on the Z-axis direction etching movement frame 192ZEF.
  • the etching head 194 is configured to etch the pre-welded portion between the cap of the can assembly 3 and the can 3CA.
  • the etching head 194 moves up and down in the Z-axis direction by the Z-axis direction etching movement unit, thereby etching the pre-welding portion where a pair of caps are joined to both ends of the can 3CA of the can assembly 3.
  • a Z-axis direction etching movement frame 192ZEF is coupled to the etching support frame 192 so as to be slidable in the vertical direction via a Z-axis movement LM guide.
  • the Z-axis movement LM guide is a Z-axis direction LM guide coupled to the etching support frame 192 in the vertical direction, and a Z axis coupled to the motor axis of the motor axis of the Z-axis movement drive motor 192EZM and arranged in the vertical direction.
  • It includes an axial ball screw (192BS) and a Z-axis direction ball screw nut (192BSN) coupled to the outer peripheral surface of the Z-axis direction ball screw (192BS) and simultaneously coupled to the Z-axis direction etching movement frame (192ZEF).
  • the etching head 194 coupled to the Z-axis direction etching movement frame 192ZEF and the Z-axis direction
  • the etching movement frame 192ZEF descends in the vertical direction from the etching support frame 192 and the motor shaft of the Z-axis movement drive motor 192EZM rotates in the other direction (for example, rotates counterclockwise)
  • the etching head 194 coupled to the Z-axis direction etching movement frame 192ZEF and the Z-axis direction etching movement frame 192ZEF rise in the vertical direction from the etching support frame 192.
  • the can assembly 3 is configured such that an anode cap 3ACP and a cathode cap are coupled to both ends of the can 3CA, and the pick-up tool 180 is provided with a turntable 182 to operate the etching unit.
  • the pre-welding portion between the anode cap (3ACP) of the can assembly (3) and one end of the cap is etched by the etching head (194) of (190), and the can assembly (3) is clamped using the positioning clamp unit (130).
  • the positioning support frame 120 In the clamped state, the positioning support frame 120 is moved to retreat in the Y-axis direction to the position of the initial can assembly 3, and then the can assembly ( 3) is rotated in the horizontal direction to place the cathode cap (3CCP) of the can assembly (3) in a position where it faces the etching head (194) of the etching unit (190), and then positioning the positioning clamp unit (130).
  • the support frame 120 is advanced in the Y-axis direction, and the pre-welding portion between the cathode cap 3CCP and the can 3CA is etched.
  • the pickup tool 180 may be mounted on a pickup support frame.
  • the pickup tool 180 is rotatably mounted on the pickup support frame via a rotation unit, and the pickup tool 180 itself is horizontally adjusted by the rotation unit.
  • the can assembly 3 is rotated in the horizontal direction and the cathode cap 3CCP of the can assembly 3 is placed in a position facing the etching head 194 of the etching unit 190, and then the positioning is performed.
  • the clamp unit 130 may be advanced in the Y-axis direction on the positioning support frame 120 and may be configured to etch the pre-welding portion between the cathode cap 3CCP and the can 3CA.
  • the rotation unit is mounted on a pickup support frame, and the motor shaft may be arranged in a vertical direction and may be composed of a rotation drive motor connected to the pickup tool 180 through a connection means such as a connection bracket.
  • the anode cap (3ACP) of the can assembly (3) faces the etching head (194) of the etching unit (190) at a position where the cathode cap (3CCP) of the can assembly (3) faces the etching head (194) of the etching unit (190).
  • the pickup tool 180 itself is rotated 180° based on the pickup support frame.
  • the pickup tool (180) is rotated based on the pickup support frame by the rotation unit. 180) It can be configured to rotate itself.
  • both left and right sides of the can assembly 3 are held in a gripped state with a pair of grippers of the grip operation unit provided on the pickup tool 180, and this In this state, the pickup tool 180 may be rotated 180° in the horizontal direction based on the pickup support frame by rotating the rotation drive motor of the rotation unit.
  • a positioning support frame 120 is movably coupled to the base frame 110 in the X-axis direction, and is movably coupled to the Y-axis direction of the positioning support frame 120, and a can
  • a positioning clamp unit 130 that secures the can assembly 3 with a jelly roll built into the can (3CA) and caps attached to both ends of the can (3CA)
  • a turn clamp table coupled to the positioning support frame 120.
  • 140 a clamp turning member 158 rotatably mounted on the turn clamp table 140, and a can assembly clamp mounted on the clamp turning member 158 to clamp and secure the can assembly 3.
  • a welding unit 170 provided with a unit 160 and a welding head 178 for welding the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA.
  • a rectangular secondary battery can cap side welding method using a rectangular secondary battery can cap side welding device comprising: the positioning clamp unit 130 is connected to the Y-axis direction movement operation unit 132, and the positioning support frame 120 is connected to the Y-axis.
  • a can assembly clamp unit 160 is provided on the clamp turning member 158 of the turn clamp table 140 coupled to the positioning support frame 120, and the can assembly 3 is clamped by the can assembly clamp unit 160.
  • a can assembly clamping step of clamping A welding step of welding the cap of the can assembly 3 fixed by the can assembly clamp unit 160 to the can 3CA by the welding head 178 provided in the welding unit 170;
  • a rectangular secondary battery can cap side welding method is provided, which includes:
  • the welding head 178 moves in the X, Y, and Z axes by the operation of the And, at the same time, the can 3CA of the can assembly 3 is rotated 360° by the turning operation unit 150 by synchronizing the clamp turning member 158 and the can assembly clamp unit 160. It is configured to be welded to the can (3CA).
  • the can assembly 3 is configured such that an anode cap 3ACP and a cathode cap are coupled to both ends of the can 3CA, a pickup tool 180 is coupled to a pickup support frame 180SF, and the pickup tool ( 180) is configured to be provided with a turntable 182, so that the anode cap 3ACP of the can assembly 3 is connected to one end of the can 3CA by the welding head 178 in the free welding zone PWZ.
  • the initial position of the can assembly 3 is determined by clamping the can assembly 3 with the positioning clamp unit 130 in a welded state and moving it to retreat in the Y-axis direction from the positioning support frame 120.
  • the can assembly 3 is rotated in the horizontal direction by the turntable 182 of the pickup tool 180 so that the cathode cap 3CCP of the can assembly 3 is in the free welding zone PWZ.
  • the positioning clamp unit 130 is advanced in the Y-axis direction on the positioning support frame 120 to weld the welding head 178 in the free welding zone (PWZ). ) is configured to weld the cathode cap (3CCP) to the other end of the can (3CA).
  • the rectangular secondary battery can cap side welding method of the present invention is configured to further include an etching unit 190 disposed on the side of the pre-welding zone (PWZ), and the anode cap 3ACP of the can assembly 3 ) forms a pre-welding portion of the anode cap (3ACP) welded to one end of the can (3CA), and the positioning support frame 120 and the clamp turning member are formed by the operation of the X-axis direction movement operation unit 122.
  • the turn clamp table 140 on which (158) is rotatably mounted, is moved from the base frame 110 toward the etching unit 190 to perform the etching process using the laser etching head 194 provided in the etching unit 190.
  • An anode cap etched portion is formed by etching the pre-welding portion of the anode cap (3ACP) and the can (3CA), and the positioning support frame 120 is moved by operation of the X-axis direction movement operation unit 122. and moving the clamp table and the clamp turning member 158 back to the pre-welding zone (PWZ) to weld the anode cap etched portion again by the welding head 178 in the pre-welding zone (PWZ).
  • An anode main welding portion is formed, and the cathode cap 3CCP of the can assembly 3 forms a cathode free welding portion welded to the other end of the can 3CA, and the positioning support frame 120
  • the clamp turning member 158 and the turn clamp table 140 are moved from the base frame 110 toward the etching unit 190 by operation of the X-axis direction movement operation unit 122 to move the laser etching head.
  • the cathode pre-welding portion between the cathode cap and the can 3CA is etched by (194), and the positioning support frame 120 and the clamp are operated by the X-axis direction movement operation unit 122.
  • the table and the clamp turning member 158 are moved back to the pre-welding zone (PWZ) between the cathode cap (3CCP) and the can (3CA) by the welding head (178) in the pre-welding zone (PWZ). It is configured to form a cathode main welded portion by welding the cathode etched portion again.
  • the etched portion between the anode cap (3ACP) and the can (3CA) and the cathode cap (3CCP) and the can (3CA) is welded again with the welding head 178 to form the main welding portion, thereby forming the can.
  • the anode cap (3ACP) of the can assembly 3 and the can are formed by the welding head 178.
  • an anode pre-welding part is formed, an anode etching process is formed on the anode pre-welding part by the laser etching head 194, and the anode etching process is re-welded by the welding head 178 to form an anode.
  • Forming the main welding part retract the can assembly (3) with the anode main welding part formed to the can (3CA) pickup table position, and the cathode cap (3CCP) part of the can assembly (3) on the can (3CA) pickup table side is welded with the head ( Rotating the can assembly (3) to face towards 178), advancing the can assembly (3) towards the welding head (178), causing the welding head (178) to separate the cathode cap (3CCP) and can (3CA) of the can assembly (3).
  • the pickup tool 180 is mounted on the pickup support frame (180SF), and the pickup tool 180 moves in the X-axis direction by the X-axis pickup movement unit and the Z-axis pickup movement unit. and is configured to be movable in the Z-axis direction. Additionally, the pick-up tool 180 is provided with a gripper assembly, and the gripper assembly is configured to grip the can assembly 3 by a grip operating unit.
  • a pair of grippers of the gripper assembly are spread apart to move the can assembly 3 to the can place position of the turn clamp table 140. Place it on top and feed it.
  • the operating unit may employ a known grip operating device such as a cylinder mounted on the pickup tool 180 and capable of narrowing or opening a pair of grippers, a detailed description thereof will be omitted.
  • a known grip operating device such as a cylinder mounted on the pickup tool 180 and capable of narrowing or opening a pair of grippers
  • the can assembly (3) Secure the can assembly (3) with the centering clamp (136). At this time, the can assembly 3 is fixed by the centering cylinder 135 and is automatically aligned to the center of the place position.
  • the can assembly 3 moves to the welding zone where the pre-welding zone (PWZ) is located by the X-axis direction movement operation unit 122. It moves from position A to position B (free welding zone (PWZ) position) in FIG. 6 by rotation of the ball screw 122BS (can move-axial) of the X-axis direction movement operation unit 122.
  • the can assembly (3) moves in the free welding zone (PWZ) and the movement of the can assembly (3) is fixed with a fixed cylinder.
  • the positioning support stand 134 of the positioning clamp unit 130 is provided with vertical support panels on both left and right sides, fixing cylinders are mounted on the vertical support frames on both left and right sides, and the cylinder rod of each fix cylinder is installed.
  • a fixed clamp block is provided to extend the cylinder rod of the fixed cylinder and clamp the left and right sides of the can 3CA of the can assembly 3 with a pair of left and right fixed clamp blocks to fix the movement of the can assembly 3. do.
  • the pusher cylinder is supported on the positioning support stand 134 of the positioning clamp unit 130 and arranged in the horizontal direction, and the cylinder rod of the pusher cylinder is arranged parallel to the Y-axis direction, so that the cylinder rod of the pusher cylinder is elongated. This pushes the back of the can assembly (3) to the final free welding zone (PWZ).
  • the can assembly 3 When the can assembly 3 is moved to the pre-welding zone (PWZ), the can assembly 3 is moved by the vertical clamp moving cylinder 167 (vertical cylinder) and the horizontal clamp moving cylinder 166 (horizontal cylinder). ) is fixed.
  • the cylinder rod of the pair of vertical clamp moving cylinders 167 is extended and the cylinder rod of the pair of horizontal clamp moving cylinders 166 is extended to clamp the pair of vertical clamps 164 and the pair of horizontal clamps 162.
  • the upper and lower surfaces and left and right sides of the can assembly 3 are respectively clamped and fixed.
  • Nitrogen is supplied during laser welding by the welding head 178.
  • Nitrogen can be supplied by a nitrogen supplier.
  • the can assembly 3 is fixed with a slave clamp 168.
  • the cap inserted into the can 3CA is clamped from the front by the slave clamp 168, and the cap is welded to the can 3CA using the welding head 178 provided in the free welding zone (PWZ).
  • PWZ free welding zone
  • the slave clamp 168 is configured to rotate 360° in conjunction with the horizontal clamp 162 and the vertical clamp 164 arranged left and right, up and down, and increases rotation precision when rotating 360°. Suppresses or minimizes thermal deformation that occurs.
  • a suction hole is provided on the front of the slave clamp 168, and is configured to suck foreign substances generated when welding the cap to the can 3CA of the can assembly 3 through the suction hole.
  • a suction chamber is provided inside the slave clamp 168, the suction hole communicates with the suction chamber, and a hollow pipe for connecting a suction hose is provided at the rear of the slave clamp 168, and a suction hose is connected to the hollow pipe.
  • the suction hose is connected to a vacuum device, and the vacuum pressure applied by the vacuum device sucks foreign substances generated during welding through the suction hole of the slave clamp 168, thereby ensuring good quality during welding. It becomes possible.
  • the laser head moves X, Y, Z along the Can & Cap welding line, and the can assembly (3) rotates 360° to weld.
  • LASER welding is performed by synchronizing the X, Y, Z, and R 4 axes.
  • the can assembly 3 In the can assembly 3 shown in FIG. 10, four upper, lower, left and right peripheral parts between the anode cap (3ACP) and the can (3CA) and four upper, lower, left and right peripheral parts between the cathode cap (3CCP) and the can (3CA) are welded.
  • the four upper, lower, left, and right positions in the can assembly 3 will be described as an upper welding line, a lower welding line, a left welding line, and a right welding line.
  • the can assembly 3 has an anode cap (3ACP) and a cathode cap (3CCP) inserted into both ends of the can (3CA).
  • the anode cap (3ACP) is first inserted into one end of the can (3CA).
  • the upper and lower surfaces and left and right sides of the can assembly 3 are clamped and fixed by a pair of vertical clamps 164 and a pair of horizontal clamps 162 of the can assembly clamp unit 160, respectively.
  • the position of the welding head 178 is adjusted to be located at one end of the upper welding line by the X-axis direction welding movement unit 172, the Y-axis direction welding movement unit 174, and the Z-axis direction welding movement unit 176. .
  • the upper welding line is laser welded while moving the welding head 178 from one end to the other along the X-axis direction by operating the X-axis direction welding movement unit 172.
  • the welding head 178 is raised by operating the Z-axis direction welding movement unit 176.
  • the can assembly 3 is rotated by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162, the can assembly 3 is attached to the welding head 178. This is to avoid getting caught.
  • the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 are rotated to rotate the can assembly 3 by 90°.
  • the can assembly 3 is rotated 90° by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 in the direction of the arrow shown in FIG. 4.
  • the right welding line of the can assembly 3 is rotated by the welding head 178 to a position where laser welding can be performed.
  • the welding head 178 is lowered by the operation of the Z-axis direction welding movement unit 176, and the welding head 178 is lowered by the operation of the X-axis direction welding movement unit 172. ) is located at one end of the right welding line.
  • the right welding line is laser welded while moving the welding head 178 from one end to the other along the X-axis direction by operating the X-axis direction welding movement unit 172.
  • the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 are rotated to rotate the can assembly 3 by 90°.
  • the can assembly 3 is rotated 90° by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 in the direction of the arrow shown in FIG. 4. Since the can assembly 3 was rotated 90° in the previous process, the can assembly 3 was rotated 180°. Then, the lower welding line of the can assembly 3 is rotated by the welding head 178 to a position where laser welding can be performed.
  • the welding head 178 is lowered by the operation of the Z-axis direction welding movement unit 176, and the welding head 178 is lowered by the operation of the X-axis direction welding movement unit 172. ) is located at one end of the lower welding line.
  • the lower welding line is laser welded while moving the welding head 178 from one end to the other along the X-axis direction by operating the X-axis direction welding movement unit 172.
  • the welding head 178 is raised by operating the Z-axis direction welding movement unit 176. Also, when the can assembly 3 is rotated by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162, the can assembly 3 is attached to the welding head 178. This is to avoid getting caught.
  • the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 are rotated to rotate the can assembly 3 by 90°.
  • the can assembly 3 is rotated 90° by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162 in the direction of the arrow shown in FIG. 4. Since the can assembly 3 was rotated 90° twice in the previous process, the can assembly 3 was rotated 270°. Then, the left welding line of the can assembly 3 is rotated by the welding head 178 to a position where laser welding can be performed.
  • the welding head 178 is lowered by the operation of the Z-axis direction welding movement unit 176, and the welding head 178 is lowered by the operation of the X-axis direction welding movement unit 172. ) is located at one end of the left welding line.
  • the left welding line is laser welded while moving the welding head 178 from one end to the other along the X-axis direction by operating the X-axis direction welding movement unit 172.
  • the upper welding line of the can assembly 3 is rotated by 90° by rotating the clamp turning member 158, the pair of vertical clamps 164, and the pair of horizontal clamps 162,
  • the pre-welding portion between the can (3CA) and the anode cap (3ACP) of the can assembly (3) is divided into an upper pre-welding portion and a lower pre-welding portion, respectively. It is formed by a left pre-welding part and a right free welding part.
  • the etching unit ( 190) The can assembly 3, in which the anode pre-welding portion is formed between the anode cap 3ACP and the can 3CA, is positioned below the laser etching head 194 of the etching unit 190.
  • Anode cap and can etching processing step (Can & Cap Etching)
  • Anode cap etching processing is performed by etching the pre-welding portion (i.e., anode pre-welding portion) of the anode cap 3ACP and the can 3CA using the laser etching head 194 provided in the etching unit 190. form part.
  • the can assembly 3 is rotated 360° as in forming the anode pre-welding part to form the anode cap etching process.
  • the process of rotating the can assembly 3 by 360° to form the anode cap etching process is the same process as when forming the anode pre-welding part, so when forming the anode cap etching process part, the can assembly 3 ) will be omitted.
  • the etching process is performed on the pre-welding surface and increases laser welding efficiency in the main-welding process.
  • efficiency is increased when welding the anode cap (3ACP) back to the can (3CA) in the main welding process.
  • the etched can assembly (3) is moved back to the pre-welding zone (PWZ) by the operation of the X-axis movement operation unit.
  • the positioning support frame 120, the turn clamp table 140, and the clamp turning member 158 are moved from the base frame 110 toward the welding head 178 by the operation of the
  • the can assembly 3 with the anode cap etched portion formed between the anode cap 3ACP and the can 3CA is positioned below the welding head 178 in the pre-welding zone PWZ.
  • the anode cap etched portion between the anode cap 3ACP and the can 3CA of the can assembly 3 is welded again by the laser welding head 178 to form the anode cap 3ACP main welding portion.
  • the can assembly 3 is rotated 360° as in forming the anode cap (3ACP) pre-welding part, and the welding head 178 is rotated along the X and Y axes. Since the welding process is performed while moving in the Z-axis direction, further detailed description of the process of forming the main welding part of the anode cap (3ACP) will be omitted.
  • the can assembly (3) is moved to the initial position. Move from position B shown in FIG. 6 to initial position A.
  • the can assembly clamp unit 160 unclamps the state in which the horizontal clamp 162 and the vertical clamp 164 clamp the can assembly 3, and then uses the positioning clamp unit shown in FIG. 5.
  • the can assembly (3) is clamped by clamping the left and right sides of the can assembly (3) with the left and right centering clamps (136) of (130) and retracting the positioning clamp unit (130) in the Y-axis direction from the positioning support frame (120). ) can be moved from position B to the initial position A.
  • the can assembly 3 is rotated at position A by the pick-up tool 180 so that the cathode cap 3CCP is placed on the side facing the welding head 178.
  • the pickup tool 180 is equipped with a turntable 182, and the turntable 182 may be configured to rotate by a rotating device mounted on the frame of the pickup tool 180.
  • the turntable 182 may be connected to the motor shaft of the motor so that the turntable 182 can be rotated by rotation of the motor shaft of the motor.
  • the direction of the can assembly 3 is changed in the pickup tool 180 so that the cathode cap 3CCP is placed on the side facing the welding head 178.
  • a vacuum chamber is provided inside the turntable 182
  • a suction hole communicating with the vacuum chamber is provided on the upper surface of the turntable 182
  • a connector (not shown) is installed in the vacuum chamber of the turntable 182. connected by a vacuum device, the can assembly 3 placed on the turntable 182 is fixed by the vacuum pressure acting on the suction hole, and the can assembly 3 is rotated by rotating the turntable 182. It is configured to rotate 180°. It is also possible to omit the vacuum chamber and suction hole in the turntable 182, place the can assembly 3 on the turntable 182, and rotate the can assembly 3 by rotating the turntable 182.
  • the can assembly (3) whose direction has been changed is advanced toward the can assembly clamp unit (160). While clamping the left and right sides of the can assembly 3 with the left and right centering clamps 136 of the positioning clamp unit 130 shown in FIG. 5, the positioning clamp unit 130 is clamped in the Y axis on the positioning support frame 120. By advancing in this direction, the can assembly 3 is advanced from the initial position A to position B.
  • the process of welding and etching the cathode cap (3CCP) of the can assembly (3) moved to the position of B to the can (3CA) includes the process of welding the anode cap (3ACP) to the can (3CA) and etching. Repeat the same process to weld the cathode cap (3CCP) to the can (3CA).
  • the can assembly clamp unit 160 unclamps the state in which the horizontal clamp 162 and the vertical clamp 164 clamp the can assembly 3, and then performs the positioning shown in FIG. 5.
  • the anode is clamped by clamping the left and right sides of the can assembly 3 with the left and right centering clamps 136 of the clamp unit 130 and retracting the positioning clamp unit 130 in the Y-axis direction from the positioning support frame 120.
  • the can assembly 3, in which the cap 3ACP and the cathode cap 3CCP are welded, can be moved back from position B to the initial position A.
  • the work is completed by unloading the welded can assembly (3), which has retreated to the initial position A, from the pick-up tool (180).
  • the can assembly 3 in which the anode cap 3ACP and the cathode cap 3CCP are combined at both ends of the can 3CA, is moved along the process line, and then the can assembly 3 is rotated to form the anode.
  • the welded can assembly (3) can be formed in an automated process, thereby increasing welding precision and improving quality, and the automated process This has the effect of improving productivity.
  • a pre-welding part is formed by pre-welding the anode cap (3ACP) and the cathode cap (3CCP), an etching process is formed on the pre-welding part, and then the etching process part is welded again to form a main welding part. Because it is formed, it also has the effect of allowing the anode cap (3ACP) and the cathode cap (3CCP) to be more smoothly welded to the can (3CA).
  • the present invention relates to a square secondary battery can cap side welding device, and more specifically, to a square secondary battery can cap side welding device of a new configuration that can quickly, easily, and precisely weld the cap of the can assembly to the can in a square secondary battery.
  • a square secondary battery can cap side welding device of a new configuration that can quickly, easily, and precisely weld the cap of the can assembly to the can in a square secondary battery.
  • it can be used as a useful technology in the relevant technical field.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

본 발명은 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치의 구성은 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120); 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130); 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140); 상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158); 상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160); 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법
본 발명은 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각형 이차전지에서 캔 어셈블리의 캡을 캔에 신속하고 용이하면서도 정밀하게 용접할 수 있는 새로운 구성의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치에 관한 것이다.
이차전지는 사용 후 재충전될 수 있고, 어느 정도까지 방전 처리를 역으로 행함으로써 동일 전지의 반복적인 사용이 가능하므로, 휴대폰이나 노트북, 피디에이 등의 각종 전자 기기에 범용적으로 사용되고 있는 추세이다. 주지한 바와 같이, 이차 전지는 양극성을 띠는 다수의 양극판과 음극성을 띠는 다수의 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜서 음극판과 양극판을 다층으로 적층하여 만드는 것이 일반적이다. 즉, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 복수개의 양극판과 음극판(이하, 양극판과 음극판을 이해의 편의상 극판으로 통일하여 칭함)이 적층된 소정 면적의 전극 조립체를 제조하고, 이러한 전극 조립체를 전지 캔에 수용하여 전지 캔의 일측 개방부를 통해 전지 캔 내부에 전해액을 주입한 전지 캔을 만들고, 이러한 이차 전지의 전지 캔에 투입된 전극조립체에 충방전을 완료한 다음, 전지 캔의 일측 개방부를 밀봉함으로써 이차 전지의 제조를 완료하는 것이다.
이때, 각형 이차전지의 캡은 캔의 양단부에 각각 용접되는 아노드 캡과 캐소트 캡으로 이루어지는데, 기존에는 아노드 캡과 캐소드 캡을 캔에 용접하기 위해 각각 별도의 용접 스테이지에서 작업이 이루어지게 되어서 용접 작업 공수가 늘어나고 작업 효율이 저하되는 문제가 있고, 나아가 생산성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 캡의 용접 스테이지를 별도의 스테이로 형성해야 하므로 용접 설비가 많이 들어가서 용접 설비의 코스트가 올라가고 용접 설비 설치 장소가 많이 요구되는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 각형 이차전지에서 캔 어셈블리의 캡을 캔에 신속하고 용이하면서도 정밀하게 용접할 수 있고 각형 이차전지의 생산성 향상을 기대할 수 있는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120); 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130); 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140); 상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158); 상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160); 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치가 제공된다.
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 베이스 프레임(110)에서 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 이동 작동 유닛(122); 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 Y축 방향 이동 작동 유닛(132); 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 상기 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360° 회전시키는 터닝 작동 유닛(150);을 더 포함하여 구성되고, 상기 웰딩 유닛(170)은, 웰딩 서포트 프레임(171)에 장착된 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)과, 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하는 상기 용접 헤드(178)가 있는 프리 웰딩 존(PWZ);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)은, 상기 클램프 터닝 부재(158)에 좌우로 마주하도록 배치되어 서로 근접하거나 멀어지도록 작동되는 좌우 한 쌍의 수평 클램프(162); 상기 클램프 터닝 부재(158)에 상하로 마주하도록 배치되어 서로 근접하거나 멀어지도록 작동되는 상하 한 쌍의 수직 클램프(164);를 포함하여 구성되고, 상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에는 슬레이브 클램프(168)가 더 구비되어 상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에서 상기 슬레이브 클램프(168)가 전후진할 수 있도록 구성되며, 좌우 한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 상하 한 쌍의 상기 수직 클램프(164)가 각각 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 측면과 상면과 저면을 클램핑하고 동시에 상기 슬레이브 클램프(168)에 의해서는 상기 캔(3CA)에 끼워져 있는 캡을 클램핑한 상태에서 프리 웰딩 존(PWZ)에 구비된 상기 용접 헤드(178)로 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 슬레이브 클램프(168)는 좌우 상하로 배치된 상기 수평 클램프(162)와 상기 수직 클램프(164)와 함께 연동되어 360° 회전하도록 구성되고, 상기 슬레이브 클램프(168)의 전면에는 석션홀이 구비되어, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캔(3CA)에 캡을 용접시 발생하는 이물질을 상기 석션홀을 통해서 흡입하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성되며, 픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 장착되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되어, 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해서 상기 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 상기 턴테이블(182)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시키도록 구성는 것을 특징으로 한다.
상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함하며; 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)과 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 턴 클램프 테이블(140)과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 아노드 캡(3ACP)과 상기 캔(3CA) 사이의 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 메인 용접부를 형성하고, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접된 상태에서 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 턴 클램프 테이블(140)과 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 레이지 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캐소트 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 캐소드 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 캐소드 캡(3CCP)과 상기 캔(3CA) 사이의 캐소드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 캐소드 메인 용접부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)과, 상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158)와, 상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)과, 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170)을 포함하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 이용한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법으로서, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 Y축 방향 이동 작동 유닛(132)에 이해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 캔 어셈블리 Y축 이동 단계; 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)의 클램프 터닝 부재(158)에 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 구비하여 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)를 클랭핑하는 캔 어셈블리 클랭핑 단계; 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 웰딩 유닛(170)에 구비된 용접 헤드(178)에 의해 상기 캔(3CA)에 용접하는 용접 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법이 제공된다.
상기 용접 헤드(178)가 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하고, 동시에 상기 터닝 작동 유닛(150)에 의해 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)이 360° 회전되는 동기화 작동에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캔(3CA)을 상기 캔(3CA)에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성하고, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120) 또는 턴 클램프 테이블(140)에는 픽업 툴(180)이 결합되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되도록 구성하여, 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해서 상기 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 상기 턴테이블(182)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)로 상기 캐소드 캡(3CCP)을 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함하도록 구성하여, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 아노드 캡(3ACP) 프리 웰딩부를 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)을 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 아노드 캡(3ACP)과 상기 캔(3CA)의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하여 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 메인 용접부를 형성하고, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접된 캐소드 프리 웰딩부를 형성한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 턴 클램프 테이블(140)을 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캐소트 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 캐소드 캡(3CCP)과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 캐소드 메인 용접부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 캔의 양단부에 아노드 캡과 캐소드 캡이 결합된 캔 어셈블리를 공정 라인을 따라 이동시킨 다음 캔 어셈블리를 회전시키면서 아노드 캡과 캐소드 캡을 캔에 용접함으로써 자동화된 공정으로 용접 완료 캔 어셈블리를 형성할 수 있기 때문에, 용접 정밀도를 높이고 품질을 향상시킬 수 있으며, 자동화된 공정으로 인하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치의 사시도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 본 발명의 주요부인 용접 헤드와 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 보여주는 측면도,
도 4는 도 3에 도시된 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 보여주는 정면도,
도 5는 본 발명의 다른 주요부인 포지셔닝 클램프 유닛의 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 포지셔닝 클램프 유닛에 의해 캔 어셈블리 클램프 유닛 쪽으로 캔 어셈블리를 이동시킨 상태를 보여주는 사시도,
도 7은 도 4에 도시된 캔 어셈블리 클램프 유닛과 슬레이브 클램프의 구조를 보여주는 측면도,
도 8은 본 발명의 다른 주요부인 터닝 작동 유닛의 구조를 보여주는 사시도,
도 9는 본 발명에 의한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치의 용접 헤드와 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 확대하여 보여주는 사시도,
도 10은 본 발명에 의해 용접되기 위한 캔 어셈블리와 용접 부분을 개략적으로 보여주는 사시도,
도 11은 본 발명의 주요부인 웰딩 유닛과 엣칭 유닛의 구조를 확대하여 보여주는 평면도,
도 12는 본 발명에 의해 용접되기 위한 캔 어셈블리를 로딩하는 픽업 툴의 사시도,
도 13은 도 12에 도시된 픽업 툴과 픽업 서포트 프레임의 사시도,
도 14는 본 발명의 다른 주요부인 엣칭 헤드와 엣칭 헤드 이동 유닛의 구조를 보여주는 정면도이다.
본 발명은 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120);
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130);
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140);
상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158);
상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160);
상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치의 사시도, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 본 발명의 주요부인 용접 헤드와 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 보여주는 측면도, 도 4는 도 3에 도시된 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 보여주는 정면도, 도 5는 본 발명의 다른 주요부인 포지셔닝 클램프 유닛의 사시도, 도 6은 도 5에 도시된 포지셔닝 클램프 유닛에 의해 캔 어셈블리 클램프 유닛 쪽으로 캔 어셈블리를 이동시킨 상태를 보여주는 사시도, 도 7은 도 4에 도시된 캔 어셈블리 클램프 유닛과 슬레이브 클램프의 구조를 보여주는 측면도, 도 8은 본 발명의 다른 주요부인 터닝 작동 유닛의 구조를 보여주는 사시도, 도 9는 본 발명에 의한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치의 용접 헤드와 캔 어셈블리 클램프 유닛의 구조를 확대하여 보여주는 사시도, 도 10은 본 발명에 의해 용접되기 위한 캔 어셈블리와 용접 부분을 개략적으로 보여주는 사시도, 도 11은 본 발명의 주요부인 웰딩 유닛과 엣칭 유닛의 구조를 확대하여 보여주는 평면도, 도 12는 본 발명에 의해 용접되기 위한 캔 어셈블리를 로딩하는 픽업 툴의 사시도, 도 13은 도 12에 도시된 픽업 툴과 픽업 서포트 프레임의 사시도, 도 14는 본 발명의 다른 주요부인 엣칭 헤드와 엣칭 헤드 이동 유닛의 구조를 보여주는 정면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치는 베이스 프레임(110)에 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 결합되고, 포지셔닝 서포트 프레임(120)에는 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 결합되고, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에는 턴 클램프 테이블(140)이 구비되고, 상기 턴 클램프 테이블(140)에는 클램프 터닝 부재(158)가 결합되고, 상기 클램프 터닝 부재(158)에는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)이 구비되며, 캔 어셈블리(3)의 캡을 캔(3CA)에 용접하는 웰딩 유닛(170)이 구비되도록 구성된다. 본 발명에서 기술하는 캔 어셈블리(3)의 캡은 캔(3CA)의 양단부에 끼워져 있는 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 포함한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 프레임(110)은 복수개의 프레임 바아(112)가 X축 방향으로 나란하게 배치되도록 구성된다. 복수개의 프레임 바아(112)는 베이스 바텀 플레이트(미도시)에 지지되어 서로 나란하게 배치되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 베이스 프레임(110)에는 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 X축 방향의 이동을 위한 베이스측 이동 구동모터(122MT)가 장착되고, 상기 베이스측 이동 구동모터(122MT)의 모터축에는 볼스크류(122BS)가 연결되고, 상기 볼스크류(122BS)는 X축 방향과 나란한 방향으로 배치된다. 볼스크류(122BS)는 베이스 프레임(110)에 회전 가능하게 결합된다. 또한, 볼스크류(122BS)에는 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 연결되는 볼스크류 너트(122BSN)가 결합된다.
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)은 베이스 프레임(110)에 결합된다. 베이스 프레임(110)에 엘엠 가이드를 매개로 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 결합된다. 베이스 프레임(110)을 구성하는 복수개의 프레임 바아(112)에 엘엠 가이드를 매개로 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 결합된다. 상기 베이스 프레임(110)을 기준으로 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 X축 방향으로 이동 가능하도록 구성된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)은 센터링 실린더(135)와 센터링 클램프(136)(Centering clamp)를 포함하여 구성된다. 포지셔닝 클램프 유닛(130)은 포지셔닝 서포트 스탠드(134)를 더 포함한다.
상기 센터링 실린더(135)는 양단부에서 실린더 로드가 인출되도록 구성된다. 센터링 실린더(135)는 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 배치된다. 센터링 실린더(135)의 한 쌍의 실린더 로드가 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 길이 방향인 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 배치된다. 센터링 실린더(135)의 한 쌍의 실린더 로드가 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향과 직교하는 X축 방향으로 인출 작동되도록 구성된다.
상기 센터링 클램프(136)는 블록 형상으로 구성된다. 센터링 클램프(136)는 센터링 실린더(135)의 실린더 로드에 연결된다. 센터링 실린더(135)의 실린더 로드에 연결 아암(136CA)이 연결되고, 상기 연결 아암(136CA)에 센터링 클램프(136)가 결합되어, 상기 센터링 클램프(136)가 센터링 실린더(135)의 실린더 로드에 연결되도록 구성된다. 센터링 실린더(135)의 한 쌍의 실린더에 각각 센터링 클램프(136)가 연결되어, 한 쌍의 센터링 클램프(136)가 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 길이 방향인 Y축과 직교하는 X축 방향으로 서로 마주하도록 배치된 구조를 취한다. 즉, 한 쌍의 센터링 클램프(136)가 포지셔닝 클램프 프레임의 좌측과 우측에 각각 배치되어, 한 쌍의 센터링 클램프(136)가 마주하도록 배치된다. 상기 센터링 실린더(135)의 한 쌍의 실린더 로드가 신장되면 서로 마주하는 한 쌍의 연결 아암(136CA)과 센터링 클램프(136)가 멀어지도록 벌어지고, 상기 센터링 실린더(135)의 한 쌍의 실린더 로드가 신장된 상태에서 후퇴되면 서로 마주하는 한 쌍의 연결 아암(136CA)과 센터링 클램프(136)가 가까워지도록 좁혀진다. 도 5에서는 한 쌍의 센터링 클램프(136)가 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 측면을 클램핑하여 고정한 상태가 도시되어 있다.
도 11에 도시된 픽업 툴(180)에서부터 상기 포지셔닝 서포트 스탠드(134) 위에 피딩되어 얹혀진 캔 어셈블리(3)를 좌우측에 배치된 센터링 클램프(136)들로 클램핑하여 고정한다.
본 발명에서 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡(아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP))이 결합된 것이다. 도 9에 캔 어셈블리(3)가 도시되어 있다.
상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)은 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합됨과 동시에 상기 캔 어셈블리(3)를 그립하여 고정하는 기능을 한다.
상기 센터링 실린더(135)(Centering clamp cylinder)를 사용하여 캔 어셈블리(3)(Can Ass`y)를 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 중심부에 정렬한다. 캔 어셈블리(3)를 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 중심부에 정렬시킨다는 것은 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 길이 방향 중심선(즉, X축 방향 중심선)에 캔 어셈블리(3)의 길이 방향 중심선(즉, X축 방향 중심선)이 동일 선상에 배치되도록 한다는 것을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)은 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합된다. 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에는 턴 클램프 테이블(140)이 구비되는데, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 턴 클램프 테이블(140)에 엘엠 가이드를 매개로 결합되어, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 구조가 된다. 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 포지셔닝 서포트 스탠드(134)가 턴 클램프 테이블(140)에 엘엠 가이드를 매개로 결합되어, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 구조가 된다. 상기 엘엠 가이드는 턴 클램프 테이블(140)의 Y축 방향으로 배치되어, 상기 엘엠 가이드를 매개로 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 구비된 턴 클램프 테이블(140)에 결합되므로, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 기준으로 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합된 구조를 취한다.
도 1과 도 2 및 상기 턴 클램프 테이블(140)은 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된다. 턴 클램프 테이블(140)은 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합되어 Y축 방향으로 배치된 프레임 구조를 취한다. 좀더 구체적으로, 상기 턴 클램프 테이블(140)은 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합되어 Y축 방향으로 연장되며 서로 나란하게 배치된 한 쌍의 테이블측 바아(142)와, 상기 테이블측 바아(142)의 선단부에 결합된 클램프 터닝 지지부재(144)를 포함한다. 클램프 터닝 지지부재(144)는 캔 어셈블리(3)가 통과할 수 있도록 양면으로 통과홀이 관통되어 있는 판 형상으로 구성된다.
상기 클램프 터닝 부재(158)는 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된다. 상기 턴 클램프 테이블(140)을 구성하는 클램프 터닝 지지부재(144)에 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 결합됨으로써, 클램프 터닝 부재(158)가 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 결합된 구조가 된다. 상기 클램프 터닝 부재(158)에는 양면으로 연통된 터닝측 통과홀이 구비된 판 형상으로 구성되어, 클램프 터닝 부재(158)의 터닝측 통과홀로 캔 어셈블리(3)가 통과되도록 할 수 있다. 도 4와 도 6 및 도 9에 클램프 터닝 부재(158)가 도시되어 있다.
상기 웰딩 유닛(170)은 프리 웰딩 존(PWZ)에 있는 용접 헤드(178)를 구비한다. 상기 용접 헤드(178)는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 캔 어셈블리(3)의 캡을 캔(3CA)에 레이저 용접하는 기능을 하게 된다. 즉, 상기 용접 헤드(178)는 캡을 캔(3CA)에 레이저로 용접하기 위한 레이저 용접 헤드(178)이다. 도 1과 도 3과 도 9에 용접 헤드(178)가 도시되어 있다.
본 발명은 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 베이스 프레임(110)에서 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 이동 작동 유닛(122)과, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 Y축 방향 이동 작동 유닛(132)과, 상기 클램프 터닝 부재(158)와 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360° 회전시키는 터닝 작동 유닛(150)을 더 포함한다.
또한, 본 발명에서 웰딩 유닛(170)은, 웰딩 서포트 프레임(171)에 장착된 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)과, 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하는 용접 헤드(178)를 구비한 프리 웰딩 존(PWZ)(Pre-welding zone)을 포함한다. 즉, 본 발명에서 프리 웰딩 존(PWZ)에는 웰딩 서포트 프레임(171)에 장착된 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)과, 용접 헤드(178)가 배치되도록 구성된다.
도 1과 도 2에서와 같이, 상기 베이스 프레임(110)에 회전 가능하게 볼스크류(122BS)가 결합되고, 상기 볼스크류(122BS)의 외주면에는 볼스크류 너트(122BSN)가 결합되고, 상기 볼스크류 너트(122BSN)는 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 결합된다. 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)은 상기 베이스 프레임(110)에 회전 가능하게 볼스크류(122BS)와, 상기 볼스크류(122BS)의 외주면에 결합됨과 동시에 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 결합된 상기 볼스크류 너트(122BSN)와, 상기 볼스크류(122BS)에 모터축이 결합된 베이스측 이동 구동모터(122MT)(도 2에 도시됨)를 포함하여 구성된다.
상기 베이스측 이동 구동모터(122MT)의 모터축과 볼스크류(122BS)가 한쪽 방향으로 회전(예를 들어, 시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(122BSN)가 볼스크류(122BS)를 따라 한쪽 방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 베이스 프레임(110)을 기준으로 X축 방향을 따라 한쪽 방향으로 이동하고, 상기 베이스측 이동 구동모터(122MT)의 모터축과 볼스크류(122BS)가 다른 쪽 방향으로 회전(예를 들어, 반시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(122BSN)가 볼스크류(122BS)를 따라 다른 쪽 방향으로 이동하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 베이스 프레임(110)을 기준으로 X축 방향을 따라 다른 쪽 방향으로 이동한다.
도 2를 참조하여 다시 설명하면, 상기 베이스측 이동 구동모터(122MT)의 모터축과 볼스크류(122BS)가 한쪽 방향으로 회전(예를 들어, 시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(122BSN)가 X축 방향을 따라 좌측으로 이동하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 베이스 프레임(110)을 기준으로 X축 방향을 따라 좌측으로 이동하고, 상기 베이스측 이동 구동모터(122MT)의 모터축과 볼스크류(122BS)가 다른 쪽 방향으로 회전(예를 들어, 반시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(122BSN)가 X축 방향을 따라 우측으로 이동하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 베이스 프레임(110)을 기준으로 X축 방향을 따라 우측으로 이동한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 Y축 방향 이동 작동 유닛(132)은 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하기 위한 것으로서, 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)와 볼스크류(132BS)와 볼스크류 너트(132BSN)를 포함한다.
상기 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)는 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된다. 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)의 모터축은 Y축 방향과 나란한 방향으로 배치된다. 즉, 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)의 모터축이 포지셔닝 서포트 프레임(120)이 길이 방향인 Y축 방향과 나란한 방향으로 배치된다.
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 상기 볼스크류(132BS)가 회전 가능하게 결합된다. 상기 볼스크류(132BS)는 Y축 방향과 나란하게 배치된다. 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 길이 방향인 Y축 방향과 나란하도록 상기 볼스크류(132BS)가 배치된다.
상기 볼스크류(132BS)의 외주면에는 볼스크류 너트(132BSN)가 결합되고, 상기 볼스크류 너트(132BSN)는 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 구성하는 포지셔닝 서포트 스탠드(134)에 결합된다. 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 구성하는 상기 포지셔닝 서포트 스탠드(134)가 턴 클램프 테이블(140)에 엘엠 가이드를 매개로 결합되어, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합되어 있는데, 상기 볼스크류 너트(132BSN)가 포지셔닝 서포트 스탠드(134)에 결합된다. 즉, 상기 볼스크류(132BS)의 외주면에 볼스크류 너트(132BSN)가 결합되고 동시에 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)에 상기 볼스크류 너트(132BSN)가 결합된 구조가 된다.
상기 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)의 모터축과 볼스크류(132BS)가 한쪽 방향으로 회전(예를 들어, 시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(132BSN)가 볼스크류(132BS)를 따라 Y축 방향을 따라 전진하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 상기 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 Y축 방향을 따라 전진하고, 상기 포지셔닝 클램프 이동 구동모터(132MT)의 모터축과 볼스크류(132BS)가 다른 쪽 방향으로 회전(예를 들어, 반시계 방향으로 회전)하면, 상기 볼스크류 너트(132BSN)가 볼스크류(132BS)를 따라 Y축 방향을 따라 후진하고, 이에 따라 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)이 상기 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 Y축 방향을 따라 후진하게 된다.
도 4와 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)은 수평 클램프(162)와 수직 클램프(164)와 수평 클램프 이동 실린더(166) 및 수직 클램프 이동 실린더(167)를 포함한다.
도 4를 참조하면, 상기 수평 클램프(162)는 클램프 터닝 부재(158)에 좌우로 마주하도록 한 쌍으로 배치된다. 즉, 클램프 터닝 부재(158)에 좌우로 마주하는 한 쌍의 수평 클램프(162)가 장착된다. 좌우 한 쌍의 수평 클램프(162)는 수평 방향을 따라 서로 근접하거나 멀어지도록 작동된다. 한 쌍의 수평 클램프(162)에는 각각 수평 클램프 이동 실린더(166)의 실린더 로드가 연결되어 한 쌍의 수평 클램프(162)에 좌우 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)의 실린더 로드가 연결됨으로써, 한 쌍의 수평 클램프(162)의 실린더 로드가 신장되거나 축소되도록 작동함에 따라 한 쌍의 수평 클램프(162)가 서로 가까워지도록 좁혀지거나 서로 멀어지도록 벌어지게 된다.
도 4를 참조하면, 상기 수직 클램프(164)는 클램프 터닝 부재(158)에 상하로 마주하도록 한 쌍으로 배치된다. 즉, 클램프 터닝 부재(158)에 상하로 마주하는 한 쌍의 수직 클램프(164)가 장착된다. 상하 한 쌍의 수직 클램프(164)는 수직 방향을 따라 서로 근접하거나 멀어지도록 작동된다. 한 쌍의 수직 클램프(164)에는 각각 수직 클램프 이동 실린더(167)의 실린더 로드가 연결되어 한 쌍의 수직 클램프(164)에 좌우 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)의 실린더 로드가 연결됨으로써, 한 쌍의 수직 클램프(164)의 실린더 로드가 신장되거나 축소되도록 작동함에 따라 한 쌍의 수직 클램프(164)가 서로 가까워지도록 좁혀지거나 서로 멀어지도록 벌어지게 된다. 한 쌍의 수직 클램프(164)가 상하 방향을 따라 서로 좁혀지거나 벌어지도록 구성된다.
도 2와 도 3 및 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에는 슬레이브 클램프(168)가 더 구비된다. 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)이 슬레이브 클램프(168)를 더 포함하도록 구성될 수 있는 것이다.
상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에는 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)가 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 포지셔닝 서포트 프레임(120)에는 상기 클램프 터닝 부재(158) 앞쪽에 배치되도록 직립 서포트 프레임(121)이 구비되고, 상기 직립 서포트 프레임(121)에 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)가 장착되어, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)가 장착된 구조가 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)의 실린더 로드는 수평 방향으로 배치되고, 상기 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)의 실린더 로드에 상기 슬레이브 클램프(168)가 결합되어, 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)의 실린더 로드가 신장되면, 상기 슬레이브 클램프(168)가 한 쌍의 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164) 쪽으로 전진하고, 슬레이브 클램프 작동 실린더(168CY)의 실린더 로드가 축소되면, 상기 슬레이브 클램프(168)가 한 쌍의 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164) 쪽에서 멀어지도록 후진한다. 상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에서 상기 슬레이브 클램프(168)가 전후진할 수 있도록 구성된 것이다.
좌우 한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 상하 한 쌍의 상기 수직 클램프(164)가 각각 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 측면과 상면과 저면을 클램핑하고 동시에 상기 슬레이브 클램프(168)에 의해서는 상기 캔(3CA)에 끼워져 있는 캡을 앞에서 클램핑한 상태에서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)에 구비된 용접 헤드(178)로 상기 캡을 캔(3CA)에 용접하도록 구성된다. 용접 헤드(178)에 의해 레이저로 캡을 캔(3CA)에 용접하는 과정은 후술하기로 한다.
상기 터닝 작동 유닛(150)은 클램프 터닝 부재(158)와 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360° 회전시키기 위한 것으로서, 터닝 작동 구동모터(152)와 터닝 작동 연결부(154)를 포함한다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 터닝 작동 구동모터(152)는 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 장착된다. 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축은 Y축 방향으로 배치된다. 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향과 나란한 방향으로 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축이 배치된다.
상기 터닝 작동 연결부(154)는 구동풀리(154A)와 종동풀리(154B) 및 풀리 벨트(154C)를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구동풀리(154A)의 중심부가 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축에 동축적으로 결합된다. 상기 구동풀리(154A)는 상기 턴 클램프 테이블(140)의 아래쪽에 배치된다.
상기 종동풀리(154B)는 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 상기 클램프 터닝 부재(158)에 결합된다. 종동풀리(154B)는 전후면으로 관통된 풀리측 통과홀을 구비한 링형 풀리 구조를 취한다. 상기 클램프 터닝부재의 후면에 종동풀리(154B)가 결합된다.
상기 풀리 벨트(154C)는 상기 구동풀리(154A)와 종동풀리(154B)의 외주면을 경유하여 결합된다.
상기 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축이 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하면, 상기 구동풀리(154A)와 종동풀리(154B)와 풀리 벨트(154C)에 의해서 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축의 회전력이 전달되어 상기 턴 클램프 테이블(140)에서 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전하고, 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전하면, 한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)와 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)도 회전하게 된다. 상기 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)와 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)가 함께 회전하도록 구성된 것이다.
한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 한 쌍의 상기 수직 클램프(164)가 각각 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 측면과 상면 및 저면을 클램핑한 상태에서 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)가 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360°회전하면 상기 캔 어셈블리(3)도 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360° 회전하게 된다.
이때, 상기 터닝 작동 연결부(154)는 미도시된 구동기어와 종동기어로 구성될 수도 있다.
상기 구동기어의 중심부가 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축에 동축적으로 결합되고, 종동기어는 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 상기 클램프 터닝 부재(158)에 결합될 수 있다. 이때, 종동기어는 전후면으로 관통된 기어측 통과홀을 구비한 링형 기어 구조를 취한다. 상기 클램프 터닝부재의 후면에 종동기어가 결합된다. 상기 종동기어는 구동기어에 치합된다.
상기 터닝 작동 구동모터(152)의 모터축이 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하면, 상기 구동기어와 종동기어의 회전에 의해 상기 턴 클램프 테이블(140)에서 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전하고, 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전하면, 한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)와 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)도 회전하게 된다. 상기 구동기어와 종동기어의 회전에 의해 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수평 클램프(162)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)와 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)가 함께 회전하도록 구성될 수 있는 것이다.
상기 프리 웰딩 존(PWZ)에는 웰딩 서포트 프레임(171)과 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)과, 용접 헤드(178)가 배치된다. 도 2에 평면도로 프리 웰딩존이 표시되어 있다.
상기 웰딩 서포트 프레임(171)은 턴 클램프 테이블(140)의 앞쪽에 배치된다.
상기 웰딩 서포트 프레임(171)에는 X축 방향으로 연장된 엘엠 가이드를 매개로 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)이 결합되고, 상기 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)에는 Y축 방향으로 연장된 엘엠 가이드를 매개로 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)이 결합되고, 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에는 Z축 방향으로 연장된 엘엠 가이드를 매개로 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF)이 결합된 구조를 취한다.
상기 웰딩 서포트 프레임(171)에는 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)가 장착된다. 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)의 모터축은 X축 방향과 나란한 방향으로 배치된다.
상기 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)에는 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)(도 9 참조)가 장착된다. 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)의 모터축은 Y축 방향과 나란한 방향으로 배치된다.
상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에는 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)가 장착된다. 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)의 모터축은 Z축 방향(즉, 수직 방향)과 나란한 방향으로 배치된다.
상기 용접 헤드(178)는 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF)에 장착된다. 본 발명에서 용접 헤드(178)는 레이저에 의해 캔 어셈블리(3)의 캡을 캔(3CA)에 용접하기 위한 레이저 용접 헤드(178)로 구성된다. 본 발명에서 캔 어셈블리(3)의 캡은 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 의미한다.
상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)에 의해 상기 용접 헤드(178)가 X,Y,Z 축 방향으로 이동하면서 상기 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 양단부에 캡을 레이저로 용접하게 된다.
도 1과 도 2 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(170)은 웰딩 서포트 프레임(171)에 장착되며 모터축은 X축 방향과 나란한 방향으로 배치된 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)와, 상기 웰딩 서포트 프레임(171)에 엘엠 가이드를 매개로 결합된 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)과, 상기 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)의 모터축에 연결된 X축 방향 이동 볼스크류(171DXB)와, 상기 X축 방향 이동 볼스크류(171DXS)의 외주면에 결합됨과 동시에 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)에 결합된 X축 방향 이동 볼스크류 너트(171DXBN)와, 상기 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)에 엘엠 가이드를 매개로 결합된 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)과, 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에 장착되며 모터축은 Y축 방향과 나란한 방향으로 배치된 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)와, 상기 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)의 모터축에 결합된 Y축 방향 이동 볼스크류(171DYB)와, 상기 Y축 방향 이동 볼스크류(171DYB)의 외주면에 결합됨과 동시에 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에 결합된 Y축 방향 이동 볼스크류 너트(171DYBN)와, 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에 엘엠 가이드를 매개로 수직 방향(즉, Z축 방향)으로 승강 가능하게 결합되며 용접 헤드(178)이 장착된 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF)과, 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)에 장착되며 모터축은 Z축 방향과 나란한 방향으로 배치된 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)와, 상기 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)의 모터축에 결합된 Z축 방향 이동 볼스크류(171DZB)와, 상기 Z축 방향 이동 볼스크류(171DZB)의 외주면에 결합됨과 동시에 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF)된 Z축 방향 이동 볼스크류 너트(171DZBN)을 포함한다.
상기 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)의 모터축이 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하면, X축 방향 이동 볼스크류(171DXB)가 한쪽 방향으로 회전하여 상기 X축 방향 볼스크류 너트(171DXBN)(도 2에 도시됨)가 X축 방향을 따라 한쪽 방향으로 이동하고 상기 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)과 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)와 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)과 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)와 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 웰딩 서포트 프레임(171)을 기준으로 X축 방향을 따라 한쪽 방향으로 이동하고, 상기 용접 헤드 X축 이동 구동모터(171WXM)의 모터축이 다른 쪽 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전하면, X축 방향 이동 볼스크류(171DXB)가 다른 쪽 방향으로 회전하여 상기 X축 방향 볼스크류 너트(171DXBN)이 X축 방향을 따라 다른 쪽 방향으로 이동하고 상기 X축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)과 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)와 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)과 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)와 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 웰딩 서포트 프레임(171)을 기준으로 X축 방향을 따라 다른 쪽 방향으로 이동하게 된다.
상기 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)의 모터축이 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하면, Y축 방향 이동 볼스크류(171DYB)가 한쪽 방향으로 회전하여 상기 Y축 방향 볼스크류 너트(171DYBN)가 Y축 방향을 따라 한쪽 방향으로 이동하고 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171YWF)과 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)와 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 Y축 방향을 따라 한쪽 방향으로 이동하고, 상기 용접 헤드 Y축 이동 구동모터(171WYM)의 모터축이 다른 쪽 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전하면, Y축 방향 이동 볼스크류(171DYB)가 다른 쪽 방향으로 회전하여 상기 Y축 방향 볼스크류 너트(171DYBN)가 Y축 방향을 따라 다른 쪽 방향으로 이동하고 상기 Y축 방향 웰딩 이동 프레임(171XWF)과 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)와 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 Y축 방향을 따라 다른 쪽 방향으로 이동한다.
상기 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)의 모터축이 한쪽 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하면, Z축 방향 이동 볼스크류(171DZB)(도 2에 도시됨)가 한쪽 방향으로 회전하여 상기 Z축 방향 볼스크류 너트(171DZBN)가 Z축 방향을 따라 상승하고 상기 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 Z축 방향을 따라 상승하고, 상기 용접 헤드 Z축 이동 구동모터(171WZM)의 모터축이 다른 쪽 방향(예를 들어, 반시계 방향)으로 회전하면, Z축 방향 이동 볼스크류(171DZB)(도 2에 도시됨)가 다른 쪽 방향으로 회전하여 상기 Z축 방향 볼스크류 너트(171DZBN)가 Z축 방향을 따라 하강하고 상기 Z축 방향 웰딩 이동 프레임(171ZWF) 및 용접 헤드(178)도 Z축 방향을 따라 하강한다.
이처럼 본 발명은 상기와 같은 방식으로, 용접 헤드(178)을 X,Y,Z 축 방향을 따라 이동시킬 수 있도록 구성된다.
본 발명에서 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성되며, 픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 장착되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되어, 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 용접 용접 헤드(178)에 의해서 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 캡의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 턴테이블(182)에 의해 캔 어셈블리(3)를 수평 방향으로 회전시켜서 의 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시키고, 상기 캐소드 캡(3CCP)을 캔(3CA)에 용접하게 된다.
또한, 본 발명은 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함한다.
상기 엣칭 유닛(190)은 엣칭 서포트 프레임(192)과 Z축 방향 엣칭 이동 유닛과, 레이저 엣칭 헤드(194)를 구비한다. 엣칭 유닛(190)은 X축 방향 엣칭 이동 유닛과 Y축 방향 엣칭 이동 유닛을 더 포함할 수 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 엣칭 서포트 프레임(192)은 턴 클램프 테이블(140)의 앞쪽에 배치된다. 엣칭 서포트 프레임(192)은 상기 웰딩 서포트 프레임(171)의 옆쪽에 배치된다.
도 2에서와 같이, 상기 엣칭 서포트 프레임(192)에는 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)이 결합되고, 상기 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)에는 엣칭 헤드 Z축 이동 구동모터(192EZM)가 장착된다. 엣칭 헤드 Z축 이동 구동모터(192EZM)의 모터축은 Z축 방향(즉, 수직 방향)과 나란한 방향으로 배치된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 엣칭 헤드(194)는 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)에 장착된다. 본 발명에서 엣칭 헤드(194)는 캔 어셈블리(3)의 캡과 캔(3CA) 사이의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하도록 구성된다.
상기 Z축 방향 엣칭 이동 유닛에 의해 엣칭 헤드(194)가 Z 축 방향으로 승강하면서 상기 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 양단부에 한 쌍의 캡을 접합한 프리 웰딩부를 엣칭하게 된다.
도 14에서와 같이, 상기 엣칭 서포트 프레임(192)에는 Z축 이동 엘엠 가이드를 매개로 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)이 수직 방향으로 슬라이드 가능하게 결합된다. 상기 Z축 이동 엘엠 가이드는 엣칭 서포트 프레임(192)에 수직 방향으로 결합된 Z축 방향 엘엠 가이드와, 상기 Z축 이동 구동모터(192EZM)의 모터축의 모터축에 결합됨과 동시에 수직 방향으로 배치된 Z축 방향 볼스크류(192BS)와, 상기 Z축 방향 볼스크류(192BS)의 외주면에 결합됨과 동시에 상기 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)에 결합된 Z축 방향 볼스크류 너트(192BSN)를 포함한다.
상기 Z축 이동 구동모터(192EZM)의 모터축이 한쪽 방향으로 회전(예를 들어, 시계 방향으로 회전)하면, Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)에 결합된 엣칭 헤드(194)와 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)이 엣칭 서포트 프레임(192)에서 수직 방향으로 하강하고, 상기 Z축 이동 구동모터(192EZM)의 모터축이 다른 쪽 방향으로 회전(예를 들어, 반시계 방향으로 회전)하면, Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)에 결합된 엣칭 헤드(194)와 Z축 방향 엣칭 이동 프레임(192ZEF)이 엣칭 서포트 프레임(192)에서 수직 방향으로 상승한다.
본 발명에서 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되어, 상기 엣칭 유닛(190)의 엣칭 헤드(194)에 의해서 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)과 캡의 일단부 사이의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 턴테이블(182)에 의해 캔 어셈블리(3)를 수평 방향으로 회전시켜서 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)이 상기 엣칭 유닛(190)의 엣칭 헤드(194)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시키고, 상기 캐소드 캡(3CCP)과 캔(3CA) 사이의 프리 웰딩부를 엣칭하게 된다.
상기 픽업 툴(180)은 픽업 서포트 프레임에 장착될 수 있는데, 픽업 서포트 프레임에 로테이션 유닛을 매개로 픽업 툴(180)이 회전 가능하게 장착되어, 상기 로테이션 유닛에 의해 픽업 툴(180) 자체를 수평 방향으로 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 수평 방향으로 회전시켜서 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)이 상기 엣칭 유닛(190)의 엣칭 헤드(194)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시키고, 상기 캐소드 캡(3CCP)과 캔(3CA) 사이의 프리 웰딩부를 엣칭하도록 구성될 수도 있다.
상기 로테이션 유닛은 픽업 서포트 프레임에 장착되며 모터축은 수직 방향으로 배치되어 상기 픽업 툴(180)에 연결 브라켓 등의 연결수단으로 연결된 로테이션 구동모터로 구성될 수 있다.
본 발명에서 캔 어셈블리(3)에서 아노드 캡(3ACP)이 엣칭 유닛(190)의 엣칭 헤드(194)를 바라보는 위치에서 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)이 엣칭 유닛(190)의 엣칭 헤드(194)를 바라보는 위치로 회전시키는 경우, 상기 픽업 툴(180) 자체를 픽업 서포트 프레임을 기준으로 180° 회전시키는 것인데, 본 발명에서는 로테이션 유닛에 의해 픽업 서포트 프레임을 기준으로 픽업 툴(180) 자체를 회전시키도록 구성될 수 있는 것이다. 상기 픽업 툴(180)을 수평 방향으로 180° 회전시킬 때에는 픽업 툴(180)에 구비된 그립 작동 유닛의 한 쌍의 그립퍼로 캔 어셈블리(3)의 좌우 양쪽 측면을 그립한 상태로 유지하고, 이러한 상태에서 로테이션 유닛의 로테이션 구동모터를 회전시켜서 픽업 툴(180)을 픽업 서포트 프레임을 기준으로 수평 방향으로 180° 회전시키도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명에 의하면, 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)과, 상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158)와, 상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)과, 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170)을 포함하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 이용한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법으로서, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 Y축 방향 이동 작동 유닛(132)에 이해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 캔 어셈블리 Y축 이동 단계; 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)의 클램프 터닝 부재(158)에 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 구비하여 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)를 클랭핑하는 캔 어셈블리 클랭핑 단계; 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 웰딩 유닛(170)에 구비된 용접 헤드(178)에 의해 상기 캔(3CA)에 용접하는 용접 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법이 제공된다.
상기 용접 헤드(178)가 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하고, 동시에 상기 터닝 작동 유닛(150)에 의해 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)이 360° 회전되는 동기화 작동에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캔(3CA)을 상기 캔(3CA)에 용접하도록 구성된다.
상기 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성하고, 픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 결합되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되도록 구성하여, 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해서 상기 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 상기 턴테이블(182)에 의해 캔 어셈블리(3)를 수평 방향으로 회전시켜서 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)로 상기 캐소드 캡(3CCP)을 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법에서는 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함하도록 구성하여, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 아노드 캡(3ACP) 프리 웰딩부를 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)을 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 아노드 캡(3ACP)과 상기 캔(3CA)의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하여 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 메인 용접부를 형성하고, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접된 캐소드 프리 웰딩부를 형성한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 턴 클램프 테이블(140)을상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캐소트 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 캐소드 캡(3CCP)과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 캐소드 메인 용접부를 형성하도록 구성된다.
캔 어셈블리(3)에서 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 및 캐소드 캡(3CCP)과 캔(3CA) 사이의 엣칭 가공된 부분을 다시 용접 헤드(178)로 용접하여 메인 용접부를 형성함으로써 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 용접하는 공정을 완료한다. 본 발명의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 이용한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법에서 용접 공정과 엣칭 공정을 요약하면, 용접 헤드(178)에 의해 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 사이에 아노드 프리 웰딩부 형성, 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 아노드 프리 웰딩부에 아노드 엣칭 가공부 형성, 용접 헤드(178)에 의해 아노드 엣칭 가공부를 다시 용접하여 아노드 메인 웰딩부 형성, 캔(3CA) 픽업 테이블 위치로 아노드 메인 웰딩부가 형성된 캔 어셈블리(3)를 후퇴, 캔(3CA) 픽업 테이블 쪽에서 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP) 부분이 용접 헤드(178) 쪽을 향하도록 캔 어셈블리(3) 회전, 캔 어셈블리(3)를 용접 헤드(178) 쪽으로 전진, 용접 헤드(178)에 의해 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)과 캔(3CA) 사이에 캐소드 프리 웰딩부 형성, 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 캐소드 프리 웰딩부에 캐소드 엣칭 가공부 형성, 용접 헤드(178)에 의해 캐소드 엣칭 가공부를 다시 용접하여 캐소드 메인 웰딩부 형성의 과정을 거쳐서 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 용접하는 과정을 완료한다.
이하에서는 본 발명에 의해 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 캔(3CA)의 양단부에 용접하는 과정을 정리하여 설명한다.
1. 캔 어셈블리 로딩 단계(Can Ass'y Loading)
도 12에 도시된 픽업 툴(180)(pick-up tool)로 캔(3CA) 플레이스 포지션(can place position)에 캔 어셈블리(3)(can Ass`y)를 올려 놓는다. 정확하게는, 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 포지셔닝 서포트 스탠드(134) 위에 캔 어셈블리(3)를 올려 놓는다.
본 발명에서는 픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 장착되는데, 픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 X축 픽업 이동 유닛과 Z축 픽업 이동 유닛에 의해 X축 방향으로 이동하고 Z축 방향으로 이동 가능하도록 구성된다. 또한, 픽업 툴(180)에는 그립퍼 어셈블리가 구비되고, 그립퍼 어셈블리는 그립 작동 유닛에 의해 캔 어셈블리(3)를 그립하도록 구성된다.
상기 픽업 툴(180)이 Z축 픽업 이동 유닛에 의해 수직 방향으로 하강한 상태에서 그립퍼 어셈블리의 한 쌍의 그립퍼가 캔 어셈블리(3)를 그립한 다음, Z축 픽업 이동 유닛에 의해 픽업 툴(180)과 그립 작동 유닛 및 그립퍼 어셈블리가 상승하고, X축 픽업 이동 유닛에 의해 픽업 툴(180)과 그립 작동 유닛 및 그립퍼 어셈블리가 상기 턴클램프 테이블(140) 위로 이동한다.
다음, 상기 픽업 툴(180)이 Z축 픽업 이동 유닛에 의해 수직 방향으로 하강한 상태에서 그립퍼 어셈블리의 한 쌍의 그립퍼가 서로 벌어지면서 캔 어셈블리(3)를 턴클램프 테이블(140)의 캔 플레이스 포지션 위에 올려놓아서 피딩한다.
이처럼 픽업 툴(180)의 이동과 픽업 단계를 반복하여 캔 어셈블리(3)를 하나씩 턴클램프 테이블(140)에 공급하여 용접 작업이 이루어지도록 한다.
이때, 상기 X축 픽업 이동 유닛과 Z축 픽업 이동 유닛은 픽업 서포트 프레임(180SF)에 장착된 실린더나 구동모터와 볼스크류 및 볼스크류 너트와 같은 공지의 이동 작동 장치를 채용할 수 있고, 상기 그립 작동 유닛은 픽업 툴(180)에 장착되어 한 쌍의 그립퍼를 좁혀주거나 벌려줄 수 있는 실린더와 같은 공지의 그립 작동 장치를 채용할 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
2. 캔 어셈블리 고정 단계(Can Ass'y Fixed)
캔 어셈블리(3)를 센터링 클램프(136)로 고정한다. 이때, 캔 어셈블리(3)는 센터링 실린더(135)에 의해 고정되며 자동으로 플레이스 포지션(place position) 위치의 중심에 정렬된다.
3. 웰딩 존 이동 단계(Welding zone Move)
캔 어셈블리(3)가 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)에 의해 프리 웰딩 존(PWZ)이 배치된 웰딩 존으로 이동한다. 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 볼스크류(122BS)(can move-axial)의 회전에 의해 도 6의 A 위치에서 B 위치(프리 웰딩 존(PWZ) 위치)로 이동한다..
캔 어셈블리(3)가 프리 웰딩 존(PWZ)을 이동하며 고정 실린더로 캔 어셈블리(3)의 움직임을 고정한다. 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 포지셔닝 서포트 스탠드(134)에는 좌우 양쪽에 수직 서포트 패널이 구비되고, 좌우 양쪽의 수직 서포트 프레임에는 각각 고정 실린더가 장착되고, 각각의 고정 실린더(Fix cylinder)의 실린더 로드에는 고정 클램프 블록이 구비되어, 상기 고정 실린더의 실린더 로드를 신장시켜서 좌우 한 쌍의 고정 클램프 블록으로 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 양쪽을 클램핑하여 캔 어셈블리(3)의 움직임을 고정한다.
푸셔 실린더로 최종 프리 웰딩 존(PWZ)까지 캔 어셈블리(3)를 밀어준다. 상기 푸셔 실린더는 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 포지셔닝 서포트 스탠드(134)에 지지되어 수평 방향으로 배치되고, 상기 푸셔 실린더의 실린더 로드는 Y축 방향과 나란하게 배치되어, 상기 푸셔 실린더의 실린더 로드가 신장되어 상기 캔 어셈블리(3)의 뒤쪽을 밀어서 캔 어셈블리(3)를 최종 프리 웰딩 존(PWZ)까지 밀어준다.
4. 캔 어셈블리 클램핑 단계(Can Ass,y clamp)
캔 어셈블리(3)가 프리 웰딩 존(PWZ)(pre-welding zone)으로 이동되면, 수직 클램프 이동 실린더(167)(vertical cylinder)와 수평 클램프 이동 실린더(166)(horizontal cylinder)로 캔 어셈블리(3)를 고정한다. 한 쌍의 수직 클램프 이동 실린더(167)의 실린더 로드를 신장시키고 한 쌍의 수평 클램프 이동 실린더(166)의 실린더 로드를 신장시켜서 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상하면과 좌우 측면을 각각 클램핑하여 고정한다.
이때, 용접 헤드(178)에 의한 레이저 용접 시 질소를 공급한다. 질소 공급기에 의해서 질소를 공급할 수 있다.
한편, 상기 캔 어셈블리(3)를 슬레이브 클램프(168)로 고정한다. 상기 슬레이브 클램프(168)에 의해서는 상기 캔(3CA)에 끼워져 있는 캡을 앞에서 클램핑한 상태에서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)에 구비된 용접 헤드(178)로 상기 캡을 캔(3CA)에 용접하는데, 상기 캔 어셈블리(3)를 슬레이브 클램프(168)로 고정함으로써 360° 회전할 시 회전 정밀도를 높여주며, 용접 시 발생하는 열변형을 억제 또는 최소화 한다.
본 발명에서 슬레이브 클램프(168)는 좌우 상하로 배치된 수평 클램프(162)와 상기 수직 클램프(164)와 함께 연동되어 360° 회전하도록 구성되어, 360° 회전할 시 회전 정밀도를 높여주며, 용접 시 발생하는 열변형을 억제 또는 최소화시킨다.
또한, 상기 슬레이브 클램프(168)의 전면에는 석션홀이 구비되어, 상기 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)에 캡을 용접시 발생하는 이물질을 석션홀을 통해서 흡입하도록 구성된다. 상기 슬레이브 클램프(168) 내부에는 석션 챔버가 구비되고, 상기 석션홀은 석션 챔버가 연통되고, 상기 슬레이브 클램프(168)의 후면에는 석션 호스 연결용 중공관이 구비되어, 상기 중공관에 석션 호스를 연결하고, 석션 호스는 진공 장치에 연결되어, 진공 장치에 의해 작용하는 진공압으로 상기 슬레이브 클램프(168)의 석션홀을 통해서 용접시 발생하는 이물질을 흡입하기 때문에, 용접시 양품의 품질을 보장할 수 있게 된다.
5. 캡 프리 웰딩 단계(Can & Cap Anode pre-welding)
레이저 헤드가 Can & Cap 용접 line을 따라 X,Y,Z, 이동하고 캔 어셈블리(3)는 360° 회전하며 용접한다.
LASER 용접은 X,Y,Z,R 4축을 동기 구동하며 진행한다.
도 10에 도시된 캔 어셈블리(3)에서 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 사이의 상하 좌우 네 군데 둘레부와 캐소드 캡(3CCP)과 캔(3CA) 사이의 상하 좌우 네 군데 둘레부를 용접하는데, 캔 어셈블리(3)에서 상하 좌우 네 군데를 편의상 상부 용접 라인, 하부 용접 라인, 좌측 용접 라인, 우측 용접 라인으로 구분하여 설명하기로 한다. 그리고, 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)이 삽입되어 있는데, 편의상 아노드 캡(3ACP)을 먼저 캔(3CA)의 일단부에 레이저 용접하는 과정을 설명한다.
전술한 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)의 한 쌍의 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)에 의해 캔 어셈블리(3)의 상하면과 좌우 측면을 각각 클램핑하여 고정한상태에서 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)에 의해 용접 헤드(178)의 위치를 상부 용접 라인의 한쪽 끝단에 위치되도록 조정한다.
다음, X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 X축 방향을 따라 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 이동시키면서 상기 상부 용접 라인을 레이저 용접한다.
이어서, 상기 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 상승시킨다. 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 회전시킬 때에 상기 용접 헤드(178)에 캔 어셈블리(3)가 걸리지 않도록 하기 위함이다.
다음, 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 도 4에 도시된 화살표 방향으로 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시킴으로써 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 그러면, 캔 어셈블리(3)의 우측 용접 라인이 용접 헤드(178)에 의해 레이저 용접시킬 수 있는 위치로 회전된 상태로 된다.
이러한 상태에서 상기 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 하강시키고 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 상기 용접 헤드(178)를 캔 어셈블리(3)의 우측 용접 라인의 한쪽 끝단에 위치시킨다.
다음, X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 X축 방향을 따라 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 이동시키면서 상기 우측 용접 라인을 레이저 용접한다.
이어서, 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 도 4에 도시된 화살표 방향으로 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시킴으로써 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 상기 캔 어셈블리(3)를 앞선 공정에서 90°로 회전시켰기 때문에, 캔 어셈블리(3)는 180° 회전된 셈이다. 그러면, 캔 어셈블리(3)의 상기 하부 용접 라인이 용접 헤드(178)에 의해 레이저 용접시킬 수 있는 위치로 회전된 상태로 된다.
이러한 상태에서 상기 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 하강시키고 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 상기 용접 헤드(178)를 캔 어셈블리(3)의 상기 하부 용접 라인의 한쪽 끝단에 위치시킨다.
다음, X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 X축 방향을 따라 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 이동시키면서 상기 하부 용접 라인을 레이저 용접한다.
이어서, 상기 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 상승시킨다. 역시 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 회전시킬 때에 상기 용접 헤드(178)에 캔 어셈블리(3)가 걸리지 않도록 하기 위함이다.
다음, 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 도 4에 도시된 화살표 방향으로 상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시킴으로써 캔 어셈블리(3)를 90° 회전시킨다. 상기 캔 어셈블리(3)를 앞선 공정에서 90°로 두 번 회전시켰기 때문에, 캔 어셈블리(3)는 270° 회전된 셈이다. 그러면, 캔 어셈블리(3)의 상기 좌측 용접 라인이 용접 헤드(178)에 의해 레이저 용접시킬 수 있는 위치로 회전된 상태로 된다.
이러한 상태에서 상기 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 하강시키고 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 상기 용접 헤드(178)를 캔 어셈블리(3)의 좌측 용접 라인의 한쪽 끝단에 위치시킨다.
다음, X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)의 작동에 의해 용접 헤드(178)를 X축 방향을 따라 한쪽 끝단에서 다른 쪽 끝단으로 이동시키면서 상기 좌측 용접 라인을 레이저 용접한다.
상기 클램프 터닝 부재(158)와 한 쌍의 수직 클램프(164)와 한 쌍의 수평 클램프(162)를 회전시켜서 캔 어셈블리(3)를 90°씩 회전시켜서 캔 어셈블리(3)의 상기 상부 용접 라인, 하부 용접 라인, 좌측 용접 라인, 우측 용접 라인을 레이저 용접하면, 상기 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)과 아노드 캡(3ACP) 사이의 프리 웰딩부는 각각 상부 프리 웰딩부와 하부 프리 웰딩부와 좌측 프리 웰딩부와 우측 프리 웰딩부로 형성된다.
6. 엣칭 유닛 쪽으로 캔 어셈블리 이동 단계
상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)을 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시킨다. 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 사이에 아노드 프리 웰딩부가 형성된 캔 어셈블리(3)를 엣칭 유닛(190)의 레이저 엣칭 헤드(194) 아래쪽에 위치되도록 한다.
7. 아노드 캡과 캔 엣칭 가공 단계(Can & Cap Etching)
상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA)의 프리 웰딩부(즉, 아노드 프리 웰딩부)를 엣칭 가공하여 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성한다. 이때, 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성할 때에도 아노드 프리 웰딩부를 형성할 때와 마찬가지로 캔 어셈블리(3)를 360° 회전시켜서 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성한다. 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성하기 위하여 캔 어셈블리(3)를 360° 회전시키는 과정은 아노드 프리 웰딩부를 형성할 때와 마찬가지 과정이므로, 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성할 때에 캔 어셈블리(3)를 360° 회전시키는 과정에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이때, Etching 공정은 pre-welding 표면에 진행하며 main-welding 공정에서의 레이저 용접 효율을 높여준다. 즉, 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성함으로써, 메인 웰딩 공정에서 아노드 캡(3ACP)을 캔(3CA)에 다시 용접할 때에 효율을 높여주게 된다.
8. 캔 어셈블리의 용접 헤드 위치로의 복귀 단계
Etching 완료된 캔 어셈블리(3)는 X축 이동 작동 유닛의 작동에 의해 다시 프리 웰딩 존(PWZ)으로 이동시킨다.
X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 턴 클램프 테이블(140)과 클램프 터닝 부재(158)를 베이스 프레임(110)에서 상기 용접 헤드(178) 쪽으로 이동시킨다. 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 사이에 아노드 캡 엣칭 가공 부분가 형성된 캔 어셈블리(3)를 프리 웰딩 존(PWZ)의 용접 헤드(178) 아래쪽에 위치되도록 한다.
9. 아노드 캡과 캔의 메인 웰딩 단계
상기 레이저 용접 헤드(178)에 의해 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)과 캔(3CA) 사이의 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 캡(3ACP) 메인 웰딩부를 형성한다. 이때, 상기 아노드 캡(3ACP) 메인 웰딩부를 형성할 때에도 아노드 캡(3ACP) 프리 웰딩부를 형성할 때와 마찬가지로 캔 어셈블리(3)를 360° 회전시키고 용접 헤드(178)는 X축, Y축, Z축 방향으로 이동시켜가면서 용접 과정을 실시하기 때문에, 상기 아노드 캡(3ACP) 메인 웰딩부를 형성하는 과정에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
10. 캔 어셈블리의 후퇴 단계
캔 어셈블리(3)가 아노드 캡(3ACP) 레이저 용접과 엣칭 공정이 완료되면 초기 위치로 캔 어셈블리(3)를 이동시킨다. 도 6에 도시된 B 위치에서 초기 위치 A로 이동한다.
이때, 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)은 수평 클램프(162)와 수직 클램프(164)가 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태를 해제(Un-clamping)한 다음, 도 5에 도시된 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 좌우 센터링 클램프(136)로 캔 어셈블리(3)의 좌우 측면을 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴시킴으로써 상기 캔 어셈블리(3)를 B의 위치에서 초기 위치 A로 이동시킬 수 있다.
11. 캔 어셈블리 회전 단계
캔 어셈블리(3)는 A 위치에서 픽업 툴(180)(Pick-up tool)에 의해 회전하여 캐소드 캡(3CCP)이 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 쪽에 배치되도록 한다. 이때, 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되고, 상기 턴테이블(182)은 픽업 툴(180) 프레임에 장착된 회전장치에 의해 회전되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 모터의 모터축에 턴테이블(182)이 연결되어 모터의 모터축 회전에 의해 턴테이블(182)이 회전할 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 픽업 툴(180)에서 캔 어셈블리(3)의 방향 전환이 이루어져서 캐소드 캡(3CCP)이 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 쪽에 배치된다.
바람직하게, 상기 턴테이블(182)의 내부에는 진공 챔버가 구비되고, 상기 턴테이블(182)의 상면에서는 진공 챔버와 연통된 석션홀이 구비되고, 상기 턴테이블(182)의 진공 챔버에는 미도시된 연결관에 의해 진공 장치에 의해 연결되어, 상기 턴테이블(182)에 올려진 캔 어셈블리(3)를 상기 석션홀에서 작용하는 진공압으로 고정한 상태에서 상기 턴테이블(182)의 회전에 의해 캔 어셈블리(3)를 180° 회전시키도록 구성된다. 턴테이블(182)에 진공 챔버와 석션홀을 생략하고 턴테이블(182)에 캔 어셈블리(3)를 얹어놓고 턴테이블(182)의 회전에 의해 캔 어셈블리(3)를 회전시키는 구성도 가능하다.
12. 방향 전환 캔 어셈블리의 전진 단계
방향이 전환된 캔 어셈블리(3)를 캔 어셈블리 클램프 유닛(160) 쪽으로 전진시킨다. 도 5에 도시된 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 좌우 센터링 클램프(136)로 캔 어셈블리(3)의 좌우 측면을 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시킴으로써 상기 캔 어셈블리(3)를 초기 위치 A에서 B의 위치로 전진되도록 한다.
상기 B의 위치로 이동한 캔 어셈블리(3)의 캐소드 캡(3CCP)을 캔(3CA)에 용접하는 과정과 엣칭하는 과정은 아노드 캡(3ACP)을 캔(3CA)에 용접하는 과정과 엣칭하는 과정과 동일하게 반복하여 캐소드 캡(3CCP)을 캔(3CA)에 용접한다.
이러한 캐소드 캡(3CCP)의 프리 웰딩 과정과 엣칭 과정과 메인 용접 과정은 아노드 캡(3ACP)의 프리 웰딩 과정과 엣칭 과정과 메인 용접 과정과 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
13. 용접 완료 캔 어셈블리의 후진 단계(Can & Cap move)
상기 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)이 캔(3CA)에 용접 완료된 캔 어셈블리(3)는 다시 초기 위치 A로 후퇴한다. 전술한 바와 같이, 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)은 수평 클램프(162)와 수직 클램프(164)가 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태를 해제(Un-clamping)한 다음, 도 5에 도시된 포지셔닝 클램프 유닛(130)의 좌우 센터링 클램프(136)로 캔 어셈블리(3)의 좌우 측면을 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴시킴으로써 상기 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)이 용접 완료된 캔 어셈블리(3)를 B의 위치에서 초기 위치 A로 후진시킬 수 있다.
14. 용접 완료된 캔 어셈블리 언로딩 단계(Can Ass`y Un-loading)
초기 위치 A로 후진한 용접 완료 캔 어셈블리(3)를 픽업 툴(180)에서 언로딩하여 작업을 완료한다.
따라서, 본 발명은 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)이 결합된 캔 어셈블리(3)를 공정 라인을 따라 이동시킨 다음 캔 어셈블리(3)를 회전시키면서 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)을 캔(3CA)에 용접함으로써 자동화된 공정으로 용접 완료 캔 어셈블리(3)를 형성할 수 있기 때문에, 용접 정밀도를 높이고 품질을 향상시킬 수 있으며, 자동화된 공정으로 인하여 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)의 프리 웰딩 작업에 의해 프리 웰딩부를 형성하고, 프리 웰딩부에 엣칭 가공에 의해 엣칭 가공부를 형성한 다음, 엣칭 가공부를 다시 용접하여 메인 웰딩부를 형성하기 때문에, 아노드 캡(3ACP)과 캐소드 캡(3CCP)이 캔(3CA)에 보다 원활하게 용접되도록 하는 효과도 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각형 이차전지에서 캔 어셈블리의 캡을 캔에 신속하고 용이하면서도 정밀하게 용접할 수 있는 새로운 구성의 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치에 관한 것으로서, 당해 기술 분야에서 유용한 기술로 활용될 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120);
    상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130);
    상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140);
    상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158);
    상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160);
    상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 베이스 프레임(110)에서 X축 방향으로 이동시키는 X축 방향 이동 작동 유닛(122);
    상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 Y축 방향 이동 작동 유닛(132);
    상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 상기 턴 클램프 테이블(140)을 기준으로 360° 회전시키는 터닝 작동 유닛(150);을 더 포함하여 구성되고,
    상기 웰딩 유닛(170)은,
    웰딩 서포트 프레임(171)에 장착된 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)과, 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하는 상기 용접 헤드(178)가 있는 프리 웰딩 존(PWZ);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)은,
    상기 클램프 터닝 부재(158)에 좌우로 마주하도록 배치되어 서로 근접하거나 멀어지도록 작동되는 좌우 한 쌍의 수평 클램프(162);
    상기 클램프 터닝 부재(158)에 상하로 마주하도록 배치되어 서로 근접하거나 멀어지도록 작동되는 상하 한 쌍의 수직 클램프(164);를 포함하여 구성되고,
    상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에는 슬레이브 클램프(168)가 더 구비되어 상기 클램프 터닝 부재(158)의 앞쪽 위치에서 상기 슬레이브 클램프(168)가 전후진할 수 있도록 구성되며,
    좌우 한 쌍의 상기 수평 클램프(162)와 상하 한 쌍의 상기 수직 클램프(164)가 각각 캔 어셈블리(3)의 캔(3CA)의 좌우 측면과 상면과 저면을 클램핑하고 동시에 상기 슬레이브 클램프(168)에 의해서는 상기 캔(3CA)에 끼워져 있는 캡을 클램핑한 상태에서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)에 구비된 상기 용접 헤드(178)로 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬레이브 클램프(168)는 좌우 상하로 배치된 상기 수평 클램프(162)와 상기 수직 클램프(164)와 함께 연동되어 360° 회전하도록 구성되고,
    상기 슬레이브 클램프(168)의 전면에는 석션홀이 구비되어, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캔(3CA)에 캡을 용접시 발생하는 이물질을 상기 석션홀을 통해서 흡입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성되며,
    픽업 서포트 프레임(180SF)에 픽업 툴(180)이 장착되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되어,
    상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해서 상기 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 상기 턴테이블(182)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시키는 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함하며;
    상기 캔 어셈블리(3)의 상기 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)과 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 아노드 캡(3ACP)과 상기 캔(3CA) 사이의 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 메인 용접부를 형성하고, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접된 상태에서 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 턴 클램프 테이블(140)과 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 레이지 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캐소트 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 캐소드 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)을 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 캐소드 캡(3CCP)과 상기 캔(3CA) 사이의 캐소드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 캐소드 메인 용접부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치.
  7. 베이스 프레임(110)에 X축 방향으로 이동 가능하게 결합된 포지셔닝 서포트 프레임(120)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)의 Y축 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 캔(3CA)의 내부에 젤리롤이 내장되고 캔(3CA)의 양단부에는 캡이 결합된 캔 어셈블리(3)를 고정하는 포지셔닝 클램프 유닛(130)과, 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)과, 상기 턴 클램프 테이블(140)에 회전 가능하게 장착된 클램프 터닝 부재(158)와, 상기 클램프 터닝 부재(158)에 장착되어 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑하여 고정하는 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)과, 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 캔(3CA)에 용접하기 위한 용접 헤드(178)가 구비된 웰딩 유닛(170)을 포함하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치를 이용한 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법으로서,
    상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 Y축 방향 이동 작동 유닛(132)에 이해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 이동되도록 하는 캔 어셈블리 Y축 이동 단계;
    상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에 결합된 턴 클램프 테이블(140)의 클램프 터닝 부재(158)에 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)을 구비하여 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)를 클랭핑하는 캔 어셈블리 클랭핑 단계;
    상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)에 의해 고정된 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캡을 상기 웰딩 유닛(170)에 구비된 용접 헤드(178)에 의해 상기 캔(3CA)에 용접하는 용접 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용접 헤드(178)가 상기 X축 방향 웰딩 이동 유닛(172)과 Y축 방향 웰딩 이동 유닛(174) 및 Z축 방향 웰딩 이동 유닛(176)의 작동에 의해 X,Y,Z 축 방향으로 이동하고, 동시에 상기 터닝 작동 유닛(150)에 의해 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 캔 어셈블리 클램프 유닛(160)이 360° 회전되는 동기화 작동에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캔(3CA)을 상기 캔(3CA)에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 캔 어셈블리(3)는 캔(3CA)의 양단부에 아노드 캡(3ACP)과 캐소트 캡이 결합되도록 구성하고,
    상기 포지셔닝 서포트 프레임(120) 또는 턴 클램프 테이블(140)에는 픽업 툴(180)이 결합되고, 상기 픽업 툴(180)에는 턴테이블(182)이 구비되도록 구성하여,
    상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해서 상기 캔 어셈블리(3)의 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 상태에서 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)으로 상기 캔 어셈블리(3)를 클램핑한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 후퇴되도록 이동시켜서 초기 캔 어셈블리(3)의 배치 위치에 오도록 한 다음, 상기 픽업 툴(180)의 상기 턴테이블(182)에 의해 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)를 바라보는 위치로 배치한 다음, 상기 포지셔닝 클램프 유닛(130)을 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)에서 Y축 방향으로 전진시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)로 상기 캐소드 캡(3CCP)을 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 옆쪽에 배치된 엣칭 유닛(190)을 더 포함하도록 구성하여, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 아노드 캡(3ACP)이 상기 캔(3CA)의 일단부에 용접된 아노드 캡(3ACP) 프리 웰딩부를 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 클램프 터닝 부재(158)가 회전 가능하게 장착된 턴 클램프 테이블(140)을 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 엣칭 유닛(190)에 구비된 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 아노드 캡(3ACP)과 상기 캔(3CA)의 프리 웰딩부를 엣칭 가공하여 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 형성하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 아노드 캡 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 아노드 메인 용접부를 형성하고, 상기 캔 어셈블리(3)의 상기 캐소드 캡(3CCP)이 상기 캔(3CA)의 타단부에 용접된 캐소드 프리 웰딩부를 형성한 상태에서 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 터닝 부재(158)와 상기 턴 클램프 테이블(140)을상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 베이스 프레임(110)에서 상기 엣칭 유닛(190) 쪽으로 이동시켜서 상기 레이저 엣칭 헤드(194)에 의해 상기 캐소트 캡과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 프리 웰딩부를 엣칭 가공하고, 상기 X축 방향 이동 작동 유닛(122)의 작동에 의해 상기 포지셔닝 서포트 프레임(120)과 상기 클램프 테이블과 상기 클램프 터닝 부재(158)를 상기 프리 웰딩 존(PWZ)으로 다시 이동시켜서 상기 프리 웰딩 존(PWZ)의 상기 용접 헤드(178)에 의해 상기 캐소드 캡(3CCP)과 상기 캔(3CA) 사이의 상기 캐소드 엣칭 가공 부분을 다시 용접하여 캐소드 메인 용접부를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 방법.
PCT/KR2022/014299 2022-07-08 2022-09-23 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법 WO2024010140A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220084187A KR102549332B1 (ko) 2022-07-08 2022-07-08 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법
KR10-2022-0084187 2022-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024010140A1 true WO2024010140A1 (ko) 2024-01-11

Family

ID=86946013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2022/014299 WO2024010140A1 (ko) 2022-07-08 2022-09-23 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102549332B1 (ko)
WO (1) WO2024010140A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140141332A (ko) * 2013-05-31 2014-12-10 목포대학교산학협력단 원주 및 플랜지 자동용접장치
KR20190097527A (ko) * 2018-02-12 2019-08-21 세메스 주식회사 캔 정렬 유닛 및 이를 갖는 이차 전지 제조 장치
JP2021010959A (ja) * 2019-07-04 2021-02-04 シチズン時計株式会社 工作機械及び加工方法
KR20210052590A (ko) * 2016-06-23 2021-05-10 테슬라, 인크. 용접된 배터리 캡을 갖는 배터리 셀
KR102369375B1 (ko) * 2020-11-10 2022-03-02 주식회사 모아 변위센서를 이용한 차량용 배터리 레이저 용접장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100579391B1 (ko) 2004-03-03 2006-05-12 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차전지
KR100670492B1 (ko) 2004-11-29 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지용 캔 및 이를 이용한 리튬 이차전지
KR101467630B1 (ko) 2012-05-22 2014-12-01 주식회사 엘지화학 캔-파우치 혼합형 이차전지

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140141332A (ko) * 2013-05-31 2014-12-10 목포대학교산학협력단 원주 및 플랜지 자동용접장치
KR20210052590A (ko) * 2016-06-23 2021-05-10 테슬라, 인크. 용접된 배터리 캡을 갖는 배터리 셀
KR20190097527A (ko) * 2018-02-12 2019-08-21 세메스 주식회사 캔 정렬 유닛 및 이를 갖는 이차 전지 제조 장치
JP2021010959A (ja) * 2019-07-04 2021-02-04 シチズン時計株式会社 工作機械及び加工方法
KR102369375B1 (ko) * 2020-11-10 2022-03-02 주식회사 모아 변위센서를 이용한 차량용 배터리 레이저 용접장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR102549332B1 (ko) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020027395A1 (ko) 이차 전지 제조 설비 및 이를 사용한 이차 전지 제조 방법
WO2016167526A1 (ko) 반도체 기판의 초음파 웰딩 접합 장치
WO2020209502A1 (ko) 이차전지의 셀 적층장치 및 이를 포함하는 제조 시스템
WO2020162661A1 (ko) 카세트 조립체 및 이를 구비한 배터리용 트레이
WO2021080207A1 (ko) 이차전지 탭 레이저 용접을 위한 밀착 지그 및 용접 방법
WO2018021590A1 (ko) 셀적층 및 열압착 장치, 및 셀적층 및 열압착 방법
WO2020242055A1 (ko) 하이브리드 스틱 마스크와 이의 제조 방법, 하이브리드 스틱 마스크를 포함하는 마스크 조립체 및 이를 이용한 유기발광 디스플레이 장치
WO2015020269A1 (ko) 가공물 위치고정장치
WO2022039413A1 (ko) 노칭 기능이 구비된 이차 전지용 셀 스택 제조 장치
WO2024010140A1 (ko) 각형 이차전지 캔캡 싸이드 용접 장치 및 용접 방법
WO2022039412A1 (ko) 이차 전지용 셀 스택 제조 장치
WO2015178643A1 (ko) 용접기의 용접팁 교환 및 공급장치
WO2020242084A1 (ko) 벤딩 머신
WO2019066126A1 (en) CURVED DISPLAY PANEL CONNECTING APPARATUS
WO2018199363A1 (ko) 물품 검사 방법 및 물품 검사 장치
WO2021230423A1 (ko) 적재물 운반장치
WO2022039414A1 (ko) 노칭 기능이 구비된 이차 전지용 셀 스택 제조 장치
WO2023106773A1 (ko) 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템 및 조립 방법
WO2023106760A1 (ko) 얼라인 장치 및 이를 포함하는 배터리 모듈 조립체의 조립 시스템
WO2019203510A1 (ko) 프레임 일체형 마스크의 제조 장치
WO2018021589A1 (ko) 2차 전지 제조 방법
WO2020251287A1 (ko) 전자모듈 핸들러
WO2022035036A1 (ko) 커패시터 가공 장치 및 커패시터 가공 방법
WO2010137810A2 (ko) 싱글볼 가공장치의 수평방식의 헤드부
WO2021125419A1 (ko) 적재물 승강장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22950365

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1