KR0167331B1 - 밧데리의 캐소드캡 위치 교정장치 및 그 제어방법 - Google Patents

밧데리의 캐소드캡 위치 교정장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스파이어럴 밧데리의 자동화 제조 시스템에 관한 것으로서, 종래에는 이러한 밧데리의 제조 과정에서 전해액 주입 공정 전에 밧데리캠의 위치가 제대로 위치되지 않았을 때에는 작업자가 수작업에 의해 이를 교정해 주어야 하므로써 이러한 시스템의 생산성 저하와 불량률 증가의 원인이 되어왔다. 본 발명은 이러한 문제점을 개선할 수 있도록 컨베이어 라인에 이송되어 오는 밧데리 캔(1)의 상측 평면을 광학적으로 측정하여 신호를 검출하는 발수광수신처리부(200)와, 이 발수광수신처리부(200)로부터 제공되는 검출신호를 증폭하는 명암신호처리부(300)와, 이 명암신호처리부(300)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이컴(301)에 제공하는 에이디컨버터(305)와, 이 마이컴(301)의 제어에 따라 명암이 다르면 일치되도록 발수광수신처리부(200)의 명암기준판(203)을 구동시키는 기준판모터(204)를 제어하는 기준판모터구동부(303)와, 또 마이컴의 제어 하에 상기 기준판의 회전 변위량만큼 밧데리를 회전시키기 위해 회전판 모터(300)를 제어하는 회전판 모터 구동부(302) 등을 포함하고 있는 구성으로 이루어진 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

Description

밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치 및 그 제어방법
제1도는 본 발명과 관련된 스파이어럴 리튬 밧데리의 구조를 나타낸 참고도.
제2도는 스파이어럴 리튬 밧데리 자동화 생산 공정을 나타낸 참고도.
제3도는 밧데리캔에 세퍼레이터와 캐소드캡 등이 삽입된 상태의 참고도.
제4도는 제3도를 위에서 바라본 참고도.
제5도는 본 발명에 의한 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치의 회로도.
제6도 (a)는 본 발명에 의한 밧데리의 캐소드캡 위치 교정장치의 일 예도.
제6도 (b)는 제6도(a)에서 명암 기준판을 위에서 바라본 참고도.
제7도는 제5도 및 제6도 관련된 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 방법의 일 예도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200 : 발수광수신처리부 201 : 발수광기
202 : 파이버스코프 203 : 명암기준판
204 : 기어 205 : 기준판모터
300 : 명암신호처리부 301 : 마이컴
302 : 회전판 모터 구동부 303 : 기준판 모터 구동부
305 : 에이디컨버터 306 : 회전판 구동 모터
307 : 회전판
본 발명은 스파이어럴 1차 밧데리의 자동화 제조 시스템에 관한 것으로서, 특히 이러한 밧데리 제조 과정에서 밧데리 캔 내에 조립되어 있는 캐소드캡이 정위치에 자리잡고 있는지 여부를 광학적으로 자동 검출하여 제위치를 잡아 줄 수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 전지는 1회용인 1차전지(Primary Battery)와 메모리 (데이터)백업용으로 이용되는 재충전용인 2차전지(Rechargeable Battery)로 대별된다.
근자에는 1차전지로서, 망간전지나 수은전지, 니켈-카드뮴(NiCD) 전지 등 보편적인 1차전지외에 니켈메탈 하이브리드(NiMH: Nichel Metal Hydride)와 리튬이온(Lithium ion) 방식의 전지인 리튬전지(Lithium Battery)의 이용률이 급증하는 추세이다.
이는 니켈메탈 하이브리드와 리튬이온방식의 전지가 사용시간(재충전포함) 즉, 전지의 수명이 타 전지에 비해 현저하게 길음과 더불어 경량체이기 때문이다.
특히, 전지의 수명이 긴 것은 무엇보다도 전지 자체의 내용물이 누수되는 현상이 거의 없기 때문이다.
또한, 모빌 컴퓨팅 환경(어느 때, 어느 곳에서든지 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경)에 있어서 시스템의 이용조건에 따라 차이는 있으나, 대체적으로 보편적인 1차전지는 그 평균수명이 낮기 때문에 보통 사용되지는 않는다.
한편, 이러한 1차 밧데리는 다양한 유형이 알려져 있으며 이중에서 본 발명과 관련된 리튬이온방식 전지는 원자량 6.94g, 비중 0.59g/l, 용융점 180℃, 비등점 1400℃ 및 경도 0.6으로 가장 가벼운 금속 특성을 갖기 때문에 주로 제조에 이용되며, 영상기기, 통신기기, 광학기기, 의료기기, 컴퓨터 및 주변기기 등 각종 전자기기에 광범위하게 다용도로 이용되고 있으며, 그 형태에 따라 스파이어럴 타입(Spiral Type), 보빈 타입(Bobbin Type) 및 코인 타입(Coin Type)으로 분류된다.
상기 스파이어럴 타입 리튬전지의 형태를 제1도에 나타내었다.
여기서는 밧데리 본체 표면에 니켈-크롬 도금되고 상부가 개구된 캔(1)과, 이 캔(1)의 내부에 소정의 권수로 감아진 상태로 내장된 세퍼레이터(2)와, 상기 세퍼레이터(2) 하측에 연결되어 상기 캔(1)의 하측이 - 전극을 갖도록 캔(1)의 내측 하부면에 스폿용접되는 애노드 단자(3)와, 상기 캔(1)의 상측이 + 전극을 갖도록 세퍼레이터(2)의 상측에 결합되어 상기 세퍼레이터(2)의 상방향으로 돌출된 캐소드 단자(4)와, 상기 캔(1)의 오목부(la)에 의해 고정되고 상기 세퍼레이터(2)를 지지하도록 내재된 링와셔(5)와, 상기 캔(1)의 오목부(1a)를 기준으로 그 상측에 내재된 개스킷(6)과, 이 개스킷(6)에 의해 지지되고 상기 캔(1) 내부에 적충되며 각기 가스 배출공(7a)(8a)(9a)이 천공된 하부캡(7)과, PTC 소자(8) 및 상부캡(9)과, 상기 하부캡(7)에 적충되는 링와셔(10)와, 통상 카본(11a)의 상 하면에 서브플레이트(11b)가 압착된 알루미늄 포일(11)로 이루어졌다.
상기 하부 캡(7)은 그 하측면에 캐소드 단자(4)의 일측단이 스폿 용접되었고 하부 캡(7)의 상측 주연부는 벤딩 가공되어 PTC 소자(8)와 접속되며, 상기 캔(1)의 상측 주연부는 상부 캡(9)을 지지하는 개스킷(6)에 접속되게 벤딩 가공되었다.
상기 PTC 소자(8)는 밧데리 자체의 상용전압 즉, 과전류를 면적저항에 의해 차단되도록 하여 과전류가 PTC 소자를 통과시 발생되는 단락과 발열 및 온도 상승에 따라 전해액의 용질과 용매 또는 전해액의 용질과 캔(1)에 도금된 니켈-크롬 성분과의 산화작용 등에 의한 밧데리의 폭발이 방지되도록 구성되었다.
한편, 제2도는 본 발명과 관련된 스파이어럴 밧데리의 자동화 제조 공정의 일부를 나타내었다.
여기서는 컨베이어 라인(41) 상에서 조립되는 밧데리 캔(1) 내에 세퍼레이터(2), 캐소드캡(4) 등이 조립된 상태에서 전해액 주입 장치(22)에 의한 전해액이 투입되는 공정과, 하부 캡(7), PTC 소자(8), 링와셔(10), 개스킷(6) 등을 상부캡(9)과 함께 결합시키는 캔조립 공정과, 이후의 예비방전 공정을 거쳐서 완성된 밧데리 제품을 얻게 되는 것이었다.
그리고, 상기와 같은 공정에서 밧데리 캔(1) 내에 세퍼레이터(2)와 캐소드캡(4)이 내장된 형태는 제3도 및 제4도와 같이 나타내었다.
여기서는 밧데리캔(1) 내에 캐소드캡(4)이 이미 조립된 세퍼레이터(2)가 밧데리캠(1)의 밖으로 노출되어 나오는 상태로 내장되어 있는 형태로 이루어져 있다.
그러나, 이러한 종래의 밧데리 제조 과정에서 밧데리 캔(1) 내에 삽입된 캐소드캡(4)이 밧데리캔(1)의 외부로 노출된 상태에서 컨베이어 라인을 통하여 이송되게 되는 것이며, 이 캐소드캡(4)이 정위치가 아닐 때에는 전해액 주입공정중 전해액 주입 장치(22)의 전해액 공급 노즐(23)과 상기 캐소드캡(4)이 접촉되어 쇼트상태가 발생되어 문제가 되는 것이었다.
따라서, 종래에는 상기와 같은 캐소드캡(4)의 위치와 전해액 공급장치(22)의 노즐(23)과의 위치 상관성으로 인하여 캐소드캡(4)이 정위치에 있지 않을 때에는 작업자가 일일이 수작업으로 교정하여야 하기 때문에 이러한 밧데리 제조 시스템의 생산성 저하를 야기시키는 문제가 있어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 컨베이어(41) 라인 상에 이송되어 오는 밧데리(1)의 캐소드캡(4)의 위치가 정위치에 자리잡고 있는지를 광학적으로 측정하고, 그 측정 결과에 따라 밧데리를 자동 회전시켜서 제자리에 위치될 수 있도록 하므로써 제품의 생산성 향상을 도모할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 특히 상기 예의 목적을 실현할 수 있도록 컨베이어 라인 상에 이송되어 오는 밧데리캔의 상측 평면을 광학적으로 측정하여 신호를 검출하는 발수광수신처리부 및 상기 발수광수신처리부에 연결되어 검출된 신호를 증폭하는 명암신호처리부와 상기 명암신호처리부로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이컴에 제공하는 에이디컨버터와 상기 에이디컨버터로부터 신호를 입력받아 측정된 명암과 명암기준판의 명암을 비교하고 소정의 제어 처리를 수행하는 마이컴과 상기 마이컴의 비교 결과 명암이 일치하지 않을 때 상기 마이컴의 제어 하에 명암기준판을 구동시키는 기준판 모터부와, 상기 기준판 모터 구동부의 신호에 의해 구동되는 기준판 모터와, 또 마이컴의 제어 하에 명암기준판의 변위량 만큼 밧데리 회전판을 회전시키는 회전판 구동 모터부 등을 포함하고 있는 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치 및 그 제어 방법에 특징이 있는 것이다.
이하에서 이를 첨부된 도면과 함께 좀더 상세히 설명하므로써 본 발명의 구체적인 특징들이 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 밧데리이 캐소드캡 위치 교정 장치의 회로를 제5도에 나타내었다.
여기서는 컨베이어 라인을 통하여 이송되어 오는 밧데리 캔(1)의 상측 평면을 발수광기(201)로 주사하여 파이버스코프(202)와 명암기준판(203)을 통하여 명암신호처리부(300)로 보내는 발수광수신처리부(200)와, 상기 발수광수신처리부(200)로부터 출력되는 검출신호를 증폭하여 에이디컨버터로 보내는 명암신호처리부(300)와, 상기 명암신호처리부(300)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이컴(301)에 제공하는 에이디컨버터(305)와, 상기 에이디컨버터(305)로부터 변환된 신호를 입력받아 측정된 명암 신호와 기억하고 있는 기준 명암 데이터와 비교하여 필요한 제어를 수행하는 마이컴(301)과, 상기 마이컴(301)의 제어 신호를 받아 기준판 모터(205)를 구동시키는 기준판 모터 구동부(303)와, 상기 기준판 모터 구동부(303)에 의해 구동되는 기준판 모터(205)와, 또 상기 마이컴(301)의 제어 신호를 받아 회전판 구동모터(306)를 구동시키는 회전판 모터 구동부(302)와, 상기 회전판 모터 구동부(302)에 의해 구동되는 회전판 구동 모터(306)로 이루어져 있다.
또, 상기 발수광수신부(200) 등은 제6도 (a)와 같이 이루어져 있다.
여기서는 컨베이어(41) 라인 상에 정지되어 있는 밧데리 캔(1)의 상측 평면을 향하여 광신호를 주사하여 명암신호를 검출하는 발수광기(201)와, 상기 발수광기(201)의 출력측에 이어져서 기준판모터(205)의 회전에 따라 기어(204)가 회전되어 원운동하는 명암기준판(203) 측으로 검출된 명암 신호를 전달하는 파이버스코프(202)와, 상기 파이버스코프(202)에서 나오는 명암신호를 전달받는 명암기준판(203)과, 상기 명암기준판(203)으로 입사되는 파이버스코프(202) 측의 명암 신호를 명암신호 처리부 등을 통하여 입력받은 마이컴(301)이 비교하여 명암이 일치하지 않을 때 마이컴(301)의 제어에 따라 명암기준판(203)을 구동하는 기준판모터(205)와, 상기 기준판모터(205)와 명암기준판(203) 사이에 설치되어 기준판모터(205)의 동력을 명암기준판(203)으로 전달하여 주는 기어(204) 등으로 이루어져 있다.
또, 상기 명암기준판(203)은 제6도 (b)와 같이 원판 상의 4등분 위치에 4개의 명암센서(203a)가 구비되어 있다.
또, 회전판구동모터(306)는 컨베이어(41) 라인 상의 소정위치에 설치되어 있는 회전판(307)과 연결되어 있고, 이 회전판(307) 상에는 측정 대상 밧데리캔(1)이 놓여지게 되는 구성이다.
한편 제5도 예의 마이컴(301)에는 제7도 예의 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 프로그램이 탑재되어 있다.
여기서는 상기 발수광수신처리부에서 검출된 신호가 명암신호처리부와 에이디컨버터를 통하여 변환되어 마이컴(301)에 입력되면(스텝 101), 기준 명암과 입사광 명암이 일치하는지를 체크하여(스텝 102) 같지 않으면 기준판을 명암센서와 입사광 명암이 일치할 때까지 구동시킨다(스텝103).
이후, 명암센서가 회전변위되는 값을 환산하여 기준판의 번위량만큼 밧데리 회전판을 구동하며(스텝 104), 상기 스텝 102에서 결과가 같으면 캐소드캡이 제대로 위치한 것으로 간주하여 밧데리를 그대로 컨베이어 라인으로 이송시키는(스텝 105) 일련의 과정으로 이루어져 있다.
이러한 본 발명은 제2도와 같이 밧데리캔(1)에 캐소드캡(4)이 삽입된 상태에서 전해액 주입장치(22)로부터 전해액이 주입되기 이전에 캐소드캡(4)의 위치가 제대로 위치되어 있는지 여부를 제5도 예의 발수광수신처리부(200)에서 검출하고, 이 신호가 파이버스코프(202)와 명암기준판(203)을 거쳐 명암수신처리부(300)에 입력되면, 명암수신처리부(300)에서는 이 신호를 증폭하여 에이디 컨버터(305)로 보내고 에이디컨버터에서(305)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이컴(301)으로 상기 신호를 보낸다.
그러면, 상기 마이컴(301)은 디지털 데이터를 자신이 메모리에 기억하고 있는 기준 명암 데이터와 비교하여 기준 데이터와 다를 때에는 기준판모터구동부(303)를 제어하여 기준판모터(205)를 구동시켜서 명암기준판(203)을 제6도 (b)에서와 같이 명암센서(203a)와 정합되는 상태까지 계속 회전시킨다.
이후, 마이컴(301)은 상기 명암기준판(203)이 회전한 변위량 만큼 밧데리를 회전시키기 위해 회전판모터구동부(302)를 통하여 회전판모터(305)를 구동시켜서 밧데리 캔(1)의 위치를 바른 위치로 세팅시키게 되는 것이다.
이러한 작업은 제7도 예의 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 프로그램과 함께 수행된다.
이러한 본 발명은 스파이어럴 리튬 밧데리의 자동화 생산 시스템에서 컨베이어 라인을 통해 이송되어 오는 밧데리에 전해액을 주입하기 전에 캐소드캡의 위치가 잘 못된 것을 자동으로 검출하여 정위치시킬 수 있도록 하므로써 이러한 시스템의 불량률을 줄이고 생산성 향상도 기할 수 있는 것이다.

Claims (4)

  1. 스파이어럴 밧데리의 자동화 제조 시스템에 있어서, 컨베이어 라인을 통하여 이송되어 오는 밧데리 캔(1)의 상측 평면을 발수광기(201)로 주사하여 파이버스코프(202)와 명암기준판(203)을 통하여 명암신호처리부(300)로 보내는 발수광수신처리부(200)와, 상기 발수광수신처리부(200)로부터 출력되는 검출신호를 증폭하여 에이디컨버터로 보내는 명암신호처리부(300)와, 상기 명암신호처리부(300)로부터 제공되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 마이컴(301)에 제공하는 에이디컨버터(305)와, 상기 에이디컨버터(305)로부터 변환된 신호를 입력받아 측정된 명암 신호와 기억하고 있는 기준 명암 데이터와 비교하여 필요한 제어를 수행하는 마이컴(301)과, 상기 마이컴(301)의 제어 신호를 받아 기준판 모터(205)를 구동시키는 기준판 모터 구동부(303)와, 상기 기준판 모터 구동부(303)에 의해 구동되는 기준판 모터(205)와, 또 상기 마이컴(301)의 제어 신호를 받아 회전판 구동모터(306)를 구동시키는 회전판 모터 구동부(302)와, 상기 회전판 모터 구동부(302)에 의해 구동되는 회전판 구동 모터(306)로 이루어진 것을 특징으로하는 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발수광수신부(200)는 컨베이어(41) 라인 상에 정지되어 있는 밧데리 캔(1)의 상측 평면을 향하여 광신호를 주사하여 명암신호를 검출하는 발수광기(201)와, 상기 발수광기(201)의 출력측에 이어져서 기준판모터(205)의 회전에 따라 기어(204)가 회전되어 원운동하는 명암기준판(203) 측으로 검출된 명암 신호를 전달하는 파이버스코프(202)와, 상기 파이버스코프(202)에서 나오는 명암신호를 전달받는 명암기준판(203)과, 상기 명암기준판(203)으로 입사되는 파이버스코프(202) 측의 명암 신호를 명암신호 처리부 등을 통하여 입력받은 마이컴(301)이 비교하여 명암이 일치하지 않을 때 마이컴(301)의 제어에 따라 명암기준판(203)을 구동하는 기준판모터(205)와, 상기 기준판모터(205)와 명암기준판(203) 사이에 설치되어 기준판모터(205)의 동력을 명암기준판(203)으로 전달하여 주는 기어(204) 등으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 명암기준판(203)은 원판 상의 4등분 위치에 4개의 명암센서(203a)로 이루어진 것을 특징으로 하는 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치.
  4. 스파이어럴 밧데리의 자동화 제조 시스템에 있어서, 발수광수신처리부에서 검출된 신호가 명암신호처리부와 에이디컨버터를 통하여 변환되어 마이컴(301)에 입력되면(스텝 101), 기준 명암과 입사광 명암이 일치하는지를 체크하여(스텝 102) 같지 않으면 기준판을 명암센서와 입사광 명암이 일치할 때까지 구동시킨 후(스텝103), 명암센서가 회전변위되는 값을 환산하여 기준판의 번위량만큼 밧데리 회전판을 구동하며(스텝 104), 상기 스텝 102에서 결과가 같으면 캐소드캡이 제대로 위치한 것으로 간주하여 밧데리를 그대로 컨베이어 라인으로 이송시키는(스텝 105) 일련의 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 밧데리의 캐소드캡 위치 교정 장치 제어방법.
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