JP7463018B2 - バッテリーパック組立用ボルト及びナット自動供給システム - Google Patents
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Description
本出願は２０２０年０６月０２日付の韓国特許出願第２０２０－００６６４６６号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明はバッテリーパック組立工程の段階別に必要なボルト及びナットを自動で供給するシステムに関する。
スマートフォン、ノートブック型コンピュータ、デジタルカメラなどのモバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するのに伴って充放電の可能な二次電池に対する技術の開発が活発になっている。また、二次電池は、大気汚染物質を誘発する化石燃料の代替エネルギー源であり、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）、及びエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）などに適用されている。
現在広く使われている二次電池の種類には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッカド電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などがある。このような単位二次電池セル、すなわち単位バッテリーセルの作動電圧は約２．０Ｖ～５．０Ｖである。したがって、これより高い出力電圧が要求される場合、複数のバッテリーセルを直列に連結してセルモジュールアセンブリーを構成するか、またはセルモジュールアセンブリーを要求される出力電圧または充放電容量によって直列または並列に連結してバッテリーモジュールを構成することもできる。このように、少なくとも一つのバッテリーモジュールを用いて追加的な構成要素を付け加えてバッテリーパックを製作することが一般的である。
バッテリーパックを製作するためには、バッテリーパックを構成する各部品を組み立てる工程が必要であり、このような組立工程には段階別に部品を締結するために多くの種類及び数量のボルト及びナットを必要とする。
しかし、既存のボルト及びナット供給装置は、必要なボルト及びナットの全部をいっぺんに自動で供給すれば、作業者がそれぞれの組立段階に合うボルト及びナットをいちいち区別して締結する方式で作業を遂行するから、作業者によるボルト及びナットの締め忘れがあってもこれを作業者がすぐ認知することができず、次の工程に進行するので、締結不良によるバッテリーパックの品質が低下するか、または不良が発生する問題がある。
本発明は、前記のような問題点を解決するために、バッテリーパックの組立の際、段階別に必要な数量のボルト及びナットを自動で供給するシステム及び前記システムを用いたボルト及びナット自動供給方法を提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するための本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、ボルト及びナットを種類別にそれぞれ保管及び供給する複数のフィーダーと、前記フィーダーから供給された前記ボルト及びナットを運ぶ運搬ユニットと、前記運搬ユニットから運搬された前記ボルト及びナットを収納する収納ボックスと、前記収納ボックスを移送する収納ボックス移送ユニットとを含むことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、前記フィーダーが、前記ボルト及びナットを保管して整列してから排出する整列部、前記整列部を振動させる振動部、前記ボルト及びナットを前記運搬ユニットに供給する供給部、及び内部に前記整列部及び前記振動部が位置するケースを含むことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、前記振動部が電磁コイル及びリーフスプリングを備え、前記整列部が前記ボルト及びナットを排出するように振動を発生させることを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、前記フィーダーがボールフィーダーであることを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、前記収納ボックスが複数の収納溝を備え、前記ボルト及びナットをバッテリーパック組立の段階別に所要数量だけそれぞれの収納溝に収納することを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、複数の前記収納溝がそれぞれ、前記組立の各段階と一対一で対応して区分されるように、異なる色で塗布されたことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、複数の前記収納溝がそれぞれ、前記組立の各段階と一対一で対応して区分されるように、一連番号が記入されたことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給システムは、前記運搬ユニットが、前記フィーダーから供給された前記ボルト及びナットを収納して前記収納ボックスに運ぶ複数の運搬部、前記運搬部を位置移動させる駆動部、及び前記運搬部の下部に位置する開閉可能なドア部を含むことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給方法は、本発明のボルト及びナット自動供給システムを用いて、バッテリーパックの組立の際、段階別に必要なボルト及びナットを種類別に所要数量だけ自動で供給する方法であって、（ａ）前記複数のフィーダーのそれぞれに前記ボルト及びナットを種類別に供給する段階と、（ｂ）段階別に必要な数量の分だけ前記ボルト及びナットを前記フィーダーから前記運搬ユニットに供給する段階と、（ｃ）前記運搬ユニットから前記収納ボックスの前記収納溝に前記ボルト及びナットを運ぶ段階と、（ｄ）前記ボルト及びナットを収納した前記収納ボックスを作業台から移動用台車に移送させる段階とを含むことを特徴とする。
また、本発明によるボルト及びナット自動供給方法は、前記（ｄ）段階の後、前記収納ボックスが着座した前記移動用台車をバッテリーパック組立工程に移動させる段階をさらに含むことを特徴とする。
また、本発明によるバッテリーパックは、本発明のボルト及びナット自動供給方法によって供給されたボルト及びナットを用いて組み立てられたことを特徴とする。
本発明のボルト及びナット自動供給システムは、組立段階別に必要な正確な種類及び数量のボルト及びナットを自動で供給することで、作業者によるボルト及びナットの締め忘れでバッテリーパックの品質が低下するか不良が発生することを防止することができる。
また、本発明のボルト及びナット自動供給システムは、段階別に必要なボルト及びナットを区分して供給することで、組立作業の能率を向上させることができる利点がある。
本出願で、「含む」、「有する」または「備える」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、構成要素、部分品またはこれらの組合せが存在することを指定しようとするものであり、一つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部分品またはこれらの組合せなどの存在または付加の可能性を予め排除しないものと理解しなければならない。
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
以下、本発明によるボルト及びナット自動供給システムについて添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の好適な第１実施例によるボルト及びナット自動供給システムを示す側面図であり、図２は図１で省略した部分である収納ボックス移送ユニットを含めて示すボルト及びナット自動供給システムの側面図であり、図３は本発明の第１実施例によるボルト及びナット自動供給システムを上から見た平面図である。
図１から図３を参照して本発明のボルト及びナット自動供給システム１０を説明すると、本発明のボルト及びナット自動供給システム１０は、それぞれボルトまたはナットを種類別に保管してから所要数量だけ供給する複数のフィーダー１００、フィーダー１００から供給されたボルト及びナットを運んで収納ボックスに供給する運搬ユニット２００、ボルト及びナットをそれぞれの収納溝３１０に収納する収納ボックス３００、収納ボックス３００を移送する収納ボックス移送ユニット４００、及び収納ボックス３００が載せられ、ボルト及びナットの供給を遂行する作業台５００を含む。
フィーダー（ｆｅｅｄｅｒ）１００とは部品を自動で整列して供給する装置をいい、一般的に振動を用いて部品を使用可能な方向に選別及び整列して供給する装置を言う。
フィーダー１００を図４に基づいてより詳細に説明すると、フィーダー１００は、ボルト及びナットを整列して保管してから排出する整列部１１０、振動を発生させて整列部に振動を加える振動部１２０、整列部１１０のボルト及びナットを外部に排出する通路である供給部１３０、及び整列部１１０及び振動部１２０が内部に位置するようにこれらを取り囲んでいるケース１４０を含む。
ここで、振動部１２０は電磁コイル及びリーフスプリングを備え、電磁コイルの作用によってリーフスプリングが変形されてから弾性によって復元する過程で所望の周波数の振動を発生させる役割を果たし、このような振動によって整列部１１０に保管された部品を整列し、整列部１１０の外部に排出させる。
このような振動を用いるフィーダーとしては、代表的にボールフィーダーがある。ボールフィーダーは前記整列部１１０に対応するボールと振動を発生させる振動部１２０とが結合された形態を有し、ボールはその形態によって円筒形、階段形、皿形などがある。
このようなフィーダー１００は、一つのフィーダー１００に１種類のボルトまたはナットのみを区分して保管することができるように、バッテリーパック組立工程で使われるボルト及びナットの種類に対応する個数で備えることが好ましい。
以上では振動を用いたフィーダーを例として説明したが、本発明のボルト及びナット自動供給システム１０はこれに限定されず、同じ機能を果たすことができる公知の多様なフィーダーを使うことができる。
一方、運搬ユニット２００は、フィーダー１００から供給されたボルト及びナットを保管し、収納ボックス３００の収納溝３１０に供給する上下部の開放した形態の運搬部２２０、運搬部２２０に連結され、運搬部２２０を前後左右に駆動する駆動部２１０、及び運搬部２２０の下部に位置し、フィーダー１００からボルト及びナットを受けて収納ボックス３００の該当収納溝３１０の上に運搬部２２０が移動するまでは閉鎖状態を維持し、収納ボックス３００にボルト及びナットを供給するときに開放する開閉可能なドア部２３０を含む。
前記収納ボックス３００を図５に基づいて詳細に説明すると、収納ボックス３００はボルト及びナットを収納する多数の収納溝３１０が連結された形態を有する。一つの収納ボックス３００に備えられた収納溝３１０の個数はバッテリーパックの組立工程に必要なボルト及びナットの種類及び数量によって多様に選択することができる。このような収納ボックス３００は個々の収納溝３１０を所要数量だけ結合して形成することもでき、一体に形成されたフレーム内に所要数量の収納溝３１０を形成して製造することもできる。
一方、収納溝３１０の形態は図５に限定されず、ボルト及びナットを安定に収納し、組立工程で使用することができれば、どの形態にも形成可能である。
また、収納ボックス３００は、それぞれの収納溝３１０が組立の各段階と一対一で対応して区分されるように、それぞれ異なる色で塗布して区分するか、または数字またはアルファベットなどの一連番号を記入して区分することができる。このような方法で組立段階別に正確な数量のボルト及びナットを供給することができ、組立工程の際に作業者による締め忘れか、作業中に作業者が認知することができない、締められなかったボルトまたはナットがバッテリーパックの内部に入って不良を引き起こすことを防止することができ、段階別に必要なボルト及びナットが区分されているので、作業能率が向上してバッテリーパック組立工程時間を短縮することができる。
前記収納ボックス移送ユニット４００を図２及び図３に基づいて説明すると、収納ボックス移送ユニット４００は移動用台車６００に積まれたボルト及びナット供給前の収納ボックス３００を作業台５００の所定の位置に移し、作業台５００からボルト及びナットの供給が完了した収納ボックス３００を空いている移動用台車６００に移す作業を行う装置である。
このような本発明のボルト及びナット自動供給システム１０を用いてボルト及びナットを自動で供給する方法について説明すると、まず、複数のフィーダー１００のそれぞれにボルト及びナットを種類別に供給し、次いで段階別に必要なボルト及びナットをそれぞれのフィーダー１００から運搬ユニット２００の運搬部２２０に供給する。運搬ユニット２００によって、ボルト及びナットは収納ボックス３００の該当収納溝３１０に運搬されて供給され、必要なボルト及びナットの供給が完了した収納ボックス３００は収納ボックス移送ユニット４００によって作業台５００から移動用台車６００に移送される。その後、収納ボックス３００が着座した移動用台車６００をバッテリーパック組立工程に移動させ、バッテリーパックの各組立工程で部品を締結するのに使うようになる。
このような工程で組み立てられたバッテリーパックは、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（Ｐ－ＨＥＶ）、及びエネルギー貯蔵システム（ＥＳＳ）などの電力供給源として使うことができる。
以上で本発明の内容の特定部分を詳細に記述したが、当該分野で通常の知識を有する者にこのような具体的技術はただ好適な実施様態であるだけで、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、本発明の範疇及び技術思想の範囲内で多様な変更及び修正が可能であるというのは当業者に明らかなものであり、このような変形及び修正も添付の特許請求範囲に属するものであるというのは言うまでもない。
１０ ボルト及びナット自動供給システム
１００ フィーダー
１１０ 整列部
１２０ 振動部
１３０ 供給部
１４０ ケース
２００ 運搬ユニット
２１０ 駆動部
２２０ 運搬部
２３０ ドア部
３００ 収納ボックス
３１０ 収納溝
４００ 収納ボックス移送ユニット
５００ 作業台
６００ 移動用台車
１００ フィーダー
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Claims (9)
- バッテリーパックの組立の際、段階別に必要なボルト及びナットを種類別に所要数量だけ自動で供給するシステムであって、
前記ボルト及び前記ナットを種類別にそれぞれ保管及び供給する複数のフィーダー（１００）と、
前記フィーダー（１００）から供給された前記ボルト及び前記ナットを運ぶ運搬ユニット（２００）と、
前記運搬ユニット（２００）から運搬された前記ボルト及び前記ナットを収納する収納ボックス（３００）と、
前記収納ボックス（３００）を移送する収納ボックス移送ユニット（４００）と、を含み、
前記運搬ユニット（２００）は、前記フィーダー（１００）から供給された前記ボルト及び前記ナットを収納して前記収納ボックス（３００）に運ぶ複数の運搬部（２２０）であって、上下部の開放した形態の複数の運搬部（２２０）、前記運搬部（２２０）を位置移動させる駆動部（２１０）、及び前記運搬部（２２０）の下部に位置する開閉可能なドア部（２３０）を含む、
ボルト及びナット自動供給システム（１０）。 - 前記フィーダー（１００）は、前記ボルト及び前記ナットを保管して整列してから排出する整列部（１１０）、前記整列部（１１０）を振動させる振動部（１２０）、前記ボルト及び前記ナットを前記運搬ユニットに供給する供給部（１３０）、及び内部に前記整列部及び前記振動部が位置するケース（１４０）を含む、請求項１に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 前記振動部（１２０）は電磁コイル及びリーフスプリングを備え、前記整列部（１１０）は前記ボルト及び前記ナットを排出するように振動を発生させる、請求項２に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 前記フィーダー（１００）はボールフィーダーである、請求項１から３のいずれか一項に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 前記収納ボックス（３００）は複数の収納溝（３１０）を備え、前記ボルト及び前記ナットをバッテリーパック組立の段階別に所要数量だけそれぞれの収納溝（３１０）に収納する、請求項１から４のいずれか一項に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 複数の前記収納溝（３１０）はそれぞれ、前記組立の各段階と一対一で対応して区分されるように、異なる色で塗布された、請求項５に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 複数の前記収納溝（３１０）はそれぞれ、前記組立の各段階と一対一で対応して区分されるように、一連番号が記入された、請求項５に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）。
- 請求項１から７のいずれか一項に記載のボルト及びナット自動供給システム（１０）を用いて、バッテリーパックの組立の際、段階別に必要なボルト及びナットを種類別に所要数量だけ自動で供給する方法であって、
（ａ）前記複数のフィーダー（１００）のそれぞれに前記ボルト及び前記ナットを種類別に供給する段階と、
（ｂ）段階別に必要な数量の分だけ前記ボルト及び前記ナットを前記フィーダー（１００）から前記運搬ユニット（２００）に供給する段階と、
（ｃ）前記運搬ユニット（２００）から前記収納ボックス（３００）の収納溝（３１０）に前記ボルト及び前記ナットを運ぶ段階と、
（ｄ）前記ボルト及び前記ナットを収納した前記収納ボックス（３００）を作業台から移動用台車（６００）に移送させる段階と、を含む、ボルト及びナット自動供給方法。 - 前記（ｄ）段階の後、前記収納ボックス（３００）が着座した前記移動用台車（６００）をバッテリーパック組立工程に移動させる段階をさらに含む、請求項８に記載のボルト及びナット自動供給方法。
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