KR20120062866A - 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치는 중간 프레임(18)에 설치되는 2세트의 초음파 용접 기구들을 포함하고, 중간 프레임(18)은 조립 플랜지들(19)과 서로 평행한 2개의 슬라이딩 스톱 로드들(11)로 구성되며, 조립 플랜지들(19)은 구동 장치들(3)과 각각 연결된다. 구동 장치들(3)은 초음파 용접 기구들을 동기 구동하여 서로 마주하게 이동시킴으로써 동기 용접을 할 수 있게 한다. 본 발명에 따른 용접 장치는 파워 배터리의 다층 금속편들이 스폿 용접과 롤 용접에 의해 동시에 양면 용접될 수 있게 하고, 작업 효율도 높이며, 1번의 용접으로 용접 층이 강하게 될 수 있게 한다.

Description

더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치{SYNCHRONOUS ULTRASONIC METAL WELDING DEVICE WITH DOUBLE-HEADS}

본 발명은 용접 장치에 관한 것이며, 특히 더블 헤드를 갖는 동기 초음파 금속 용접 장치에 관한 것이다.

현재, 초음파 금속 용접기는 하나의 용접기에 하나의 초음파 트랜스듀서를 설치한 구조 또는 하나의 용접기에 더블 초음파 트랜스듀서가 설치되어 하나의 몰드 및 하나의 평면에 나란히 동기적으로 작용함으로써 하나의 작업편의 용접을 강화시키기 위한, 가끔씩 등장하는 더블 초음파 트랜스듀서 구조만을 중시하고 있는데, 이로 인해 현재의 파워 배터리(power battery)의 금속편(metal-pieces)의 생산 기법이 한계성을 갖게 되었다. 나날이 자원이 부족해짐에 따라, 그리고 "'3폐(폐기 가스, 폐수, 및 폐기물의 총칭)" 배출이 생태 환경에 끼치는 위해로 인해, 인류 생존 환경도 날로 심각해지고 있고, 모순이 이미 첨예화되고 있다. 시장 요구에 따라, 3폐의 배출이 없고 2차 오염이 없으며 지속적 재생 사용이 가능한 고성능 파워 배터리(예: 리튬 이온 전지)의 사용이 추진되고 있고, 예를 들어 파워 배터리가 자동차나 선박 등에 점차 널리 사용될 전망이다. 이러한 고성능 배터리는 전지 용량이 크고, 병렬성과 효율이 높은 장점을 갖고 있으며, 그 전극의 구성도 다층(수십 층 내지 수백 층의 다층 구리, 다층 주석, 다층 니켈, 또는 다층 알루미늄 등) 이상의 구조로 구성되어야 한다. 그러한 다층 금속편은 하나의 러그(lug)의 서로 평행한 양 측면에 반반씩 용접되고, 상기 하나의 용접기에 하나의 초음파 트랜스듀서가 있는 전통적 용접기로 용접할 경우, 먼저 하나의 측면을 용접하고, 다음으로 다시 뒤집어서 다른 측면을 용접해야 하는데, 이러한 조작 과정은 아래와 같은 기법상의 문제를 유발할 수 있다: 첫째, 1번째 용접 자리(welding position)를 하부 다이 패드(Bottom die pad)로 하면 기법에 요구되는 평탄 등급에 부합하지 못하고 뒤집어서 하는 2번째의 용접 효과도 좋지 않게 되며 용접 층도 균등하지 않다. 둘째, 2번째의 용접을 진행할 때에 1번째로 용접된 다층 금속편이 디콤팩션(decompaction) 또는 전위(dislocation)를 일으켜 진행이 중단됨으로 인해 표준에 미치지 못하는 폐품이 되어 버리고 만다.

본 발명의 목적은 상기 초음파 금속 용접기의 문제를 해결하기 위해, 작업 효율성이 높고 용접 품질도 보장할 수 있는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 그러한 목적은 아래와 같은 구조에 의해 달성된다.

더블 헤드를 구비한 동기 초음파 금속 용접 장치는 서로 매치되는 2세트의 초음파 용접 기구들을 포함하고, 2세트의 초음파 용접 기구들은 중간 프레임에 나란히 설치되며, 중간 프레임은 조립 플랜지들과 서로 평행한 2개의 슬라이딩 스톱 로드들(sliding stop rods)로 구성되고, 초음파 용접 기구들은 조립 플랜지에 설치되며, 조립 플랜지들은 각각 구동 장치와 연결된다. 구동 장치들은 초음파 용접 기구들을 서로 마주하게 이동시켜 용접할 수 있게 동기 구동한다.

상기 각각의 구동 장치는 더블 헤드 실린더이고, 더블 헤드 실린더의 출력축은 중간 프레임의 조립 플랜지와 연결된다.

상기 각각의 초음파 용접 기구는 초음파 트랜스듀서, 조립 플랜지와 용접 몰드를 포함하고, 초음파 용접 기구는 조립 플랜지에 설치되며, 조립 플랜지는 중간 프레임에 연결된다.

상기 각각의 초음파 용접 기구는 중간 프레임과 수직으로 된다.

상기 용접 몰드는 스폿(spot) 용접 몰드일 수 있고, 스폿 용접 몰드에 스폿 용접 롤러들이 대칭이 되도록 설치된다.

상기 용접 몰드는 롤 용접 몰드일 수 있고, 초음파 용접 기구에 모터가 설치되며, 초음파 용접 기구의 롤 용접 몰드가 모터와의 사이에 동기화 휠(synchronizing wheel)을 통해 연결되어 동기 롤링하면서 용접을 할 수 있게 한다.

바닥 판에 냉각 장치 받침대가 고정되고, 냉각 장치 받침대에는 냉각 장치가 고정되며, 냉각 장치가 나오는 파이프라인이 필터 모듈 및 조절기와 구동 실린더를 통해 연결된다.

상기 구동 실린더는 솔레노이드 밸브 모듈과 연결된다.

선행 기술과 비교하면, 본 발명은 서로 매치되는 2세트의 초음파 용접 기구를 설치함으로써, 파워 배터리의 다층 금속편들이 스폿 용접과 롤 용접에 의해 동시에 양면 용접될 수 있게 하여 적어도 작업 효율을 1배 이상 높일 수 있고, 양면 동기 용접은 용접의 진동을 줄일 수 있으며, 가장 중요한 것은 2번째의 용접이 진행 될 때에 진동으로 인해 1번째로 용접된 다층 금속편이 디콤팩션 또는 전위를 일으켜 심각한 용접 품질 문제를 유발하는 것을 방지할 수 있고, 양면 동기 용접은 고른 용접을 가능하게 하며, 한 번으로 용접 층을 강하게 할 수 있고, 품질까지도 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 사시도 1이고;
도 2는 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 사시도 2이며;
도 3은 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 정면도이고;
도 4는 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 우측면도이며;
도 5는 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 후면도이고;
도 6은 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 내부 구조도이며;
도 7은 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치의 단면도이다.

구체적인 실시예와 첨부 도면을 이용하여 본 발명에 따른 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치를 상세히 후술하기로 한다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치는 서로 매치되는 2세트의 초음파 용접 기구들을 포함하고, 2세트의 초음파 용접 기구들은 중간 프레임(18)에 나란히 설치되며, 중간 프레임(18)은 조립 플랜지들과 서로 평행한 2개의 슬라이딩 스톱 로드들(11)로 구성되고, 초음파 용접 기구들은 조립 플랜지들(19)에 설치된다. 조립 플랜지들(19)은 구동 장치들(3)과 각각 연결된다. 상하 2개의 구동 장치들(3)은 풀 세트의 조립 플랜지들(19)과 서로 연결되어 초음파 용접 기구들을 동기 구동하고, 서로 마주하게 이동시켜 동기 용접할 수 있게 한다. 각각의 구동 장치(3)는 더블헤드 실린더이고, 더블 헤드 실린더(3)의 출력축은 중간 프레임(18)의 조립 플랜지(19)와 연결되고, 더블 헤드 실린더(3)는 용접 시에 2세트의 초음파 용접 기구의 Y자형 용접 몰드를 구동하여 서로 동시에 마주하게 이동시킬 수 있고, 따라서 한 번에 작업편의 상하의 하부 위치(bottom position)를 용접할 수 있게 한다. 각각의 초음파 용접 기구는 초음파 트랜스듀서(16), 조립 플랜지(19), 용접 몰드(2)를 포함할 수 있고, 초음파 용접 기구는 조립 플랜지(19)에 설치되므로 중간 프레임과 수직으로 되며, 초음파 용접 기구는 조립 플렌지(19)를 통해 중간 프레임(18)에 설치되므로 중간 프레임과 엄격한 수직 관계를 갖게 되고, 또한 슬라이딩 스톱 로드(11)에 의해 구동 장치(3)의 작용으로 2세트의 초음파 용접 기구들이 슬라이딩 스톱 로드(11)를 따라 반대 방향으로 동시에 상하 이동하여 용접 작업을 완성한다. 조립 플랜지(19)는 중간 플레임(18)에 연결되고, 중간 프레임은 바닥 판(1)과 수직으로 되어 바닥 판(1)과 상단 판(8) 사이에 고정된다. 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 용접 몰드는 스폿 용접 몰드일 수 있고, 스폿 용접 몰드에 스폿 용접 롤러들(13)이 서로 대칭이 되도록 설치된다. 스폿 용접 몰드(2)는 서로 대칭으로 된 스폿 용접 롤러들(13)을 통해 용접할 다층 금속편을 눌러 넣어 스폿 용접될 수 있게 한다.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 용접 몰드는 롤 용접 몰드일 수 있고, 초음파 용접 기구에 모터(15)가 설치되며, 초음파 용접 기구의 롤 용접 몰드가 모터와의 사이에 동기화 휠(14)을 통해 연결되어 동기 롤링하면서 용접을 할 수 있게 한다.

상기 초음파 용접 기구의 용접 몰드는 파워 배터리의 다층 금속편들을 동시에 양면 연결 용접하는 것을 가능하게 하여 작업 효율도 크게 높이고, 또한 동기 양면 용접이 가능하여 일면 용접 시에 나타나는 용접 층의 느슨해짐 등의 품질 문제도 방지할 수 있게 된다.

바닥 판(1)에 냉각 장치 받침대가 고정되고, 냉각 장치 받침대에는 냉각 장치(4)가 고정되며, 냉각 장치(4)가 나오는 파이프라인이 전압 조정 필터 모듈(5) 및 조절기(6)와 구동 실린더(3)를 통해 연결된다. 구동 실린더(3)는 솔레노이드 밸브 모듈(9)과 연결된다. 2개의 구동 실린더(3)는 초음파 용접 기구가 서로 마주하게 동기 이동하는 것을 제어함으로써, 파워 배터리의 다층 금속편들을 동기 양면 용접할 수 있게 한다. 바닥 판(1)의 측면은 좌측 판(10)과 우측 판(7)으로 밀봉 포장되어 있고, 바닥 판(1)의 상단에는 상단 판(8)이 밀봉 포장되어 있다. 바닥 판(1)의 좌측에 배판이 설치되고, 배판에는 발열 팬(20)이 설치되어 있다. 발열 팬(20)은 좌측 판(10), 우측 판(7), 및 상단 판(8)에 설치될 수 있다.

본 발명은 상기 실시 방식에 한정되지 않고, 따라서 본 발명의 사상과 범위 내에서 이뤄지는 각종 변경 또는 변형들은 모두 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims (8)

1. 더블 헤드를 구비한 동기 초음파 금속 용접 장치로서,
   서로 매치되는 2세트의 초음파 용접 기구들을 포함하고;
   2세트의 초음파 용접 기구들은 중간 프레임에 나란히 설치되고, 중간 프레임은 조립 플랜지들과 서로 평행한 2개의 슬라이딩 스톱 로드들로 구성되며, 초음파 용접 기구들은 조립 플랜지들에 설치되고, 조립 플랜지들은 구동 장치들과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동 장치는 더블 헤드 실린더이고, 더블 헤드 실린더의 출력축이 중간 프레임의 조립 플랜지와 연결되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 초음파 용접 기구는 초음파 트랜스듀서, 조립 플랜지, 및 용접 몰드를 포함하고, 초음파 용접 기구는 조립 플랜지에 설치되며, 조립 플랜지는 중간 프레임에 연결되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 초음파 용접 기구는 중간 프레임과 수직으로 되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 용접 몰드는 스폿 용접 몰드일 수 있고, 스폿 용접 몰드에 스폿 용접 롤러들이 서로 대칭이 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 용접 몰드는 롤 용접 몰드일 수 있고, 초음파 용접 기구에 모터가 설치되며, 초음파 용접 기구의 롤 용접 몰드가 모터와의 사이에 동기화 휠을 통해 연결되어 동기 롤링하면서 용접을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
7. 제 3 항에 있어서,
   상기 바닥 판에 냉각 장치 받침대가 고정되고, 냉각 장치 받침대에 냉각 장치가 고정되며, 냉각 장치가 나오는 파이프라인이 필터 모듈 및 조절기와 구동 실린더를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.
8. 제 2 항에 있어서,
   상기 구동 실린더는 솔레노이드 밸브 모듈과 연결되는 것을 특징으로 하는 더블 헤드 동기 초음파 금속 용접 장치.

Images