KR100223356B1

KR100223356B1 - 밧데리의 셀자동 성형장치

Info

Publication number: KR100223356B1
Application number: KR1019970028602A
Authority: KR
Inventors: 하현태
Original assignee: 하기호; 주식회사범우엔지니어링
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-06-28
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19990004484A

Abstract

(기술분야)

본 발명은 밀폐형 밧데리를 구성하는 셀을 자동으로 성형하는 밧데리의 셀자동 성형장치에 관한 것이다.

(해결하려고하는 기술적 과제)

종래 이와같은 셀을 제작함에 있어서는 A.G.M. 공급장치에서 A.G.M.이 공급되면 작업자가 음극판과 양극판을 교대로 각각 공급하면서 A.G.M.을 절곡하고 절단하는 수작업으로 성형하므로 생산성이 매우낮고 많은 작업인원이 필요하며, 균일화된 우수한 품질의 셀을 형성할 수 없는 폐단이 있었다.

(해결방법의 요지)

본 발명은 종래의 수작업에 의한 성형을 지향하여 4셀을 동시에 성형할 수 있도록 A.G.M.을 4롤씩 자동공급하고 극판은 좌우 적재장치에서 동시에 공급이 이루어지며 A.G.M.을 성형하고 극판을 투입하는 장치가 캠에 의한 구동과 스텝핑모터의 콘트롤에 의해 동시에 이루어지도록 하므로서 품질의 균일화와 더불어 생산성을 높일 수 있게한데 있다.

(발명의 용도)

밧데리의 셀 자동성형에 쓰임.

Description

밧데리의 셀자동 성형장치(AUTO CELL STACKER SYSTEM)

특히, 본 발명은 전해액을 함침시켜 밀폐시키므로서 방향에 관계없이 사용되는 밀폐형 전지의 내부에 삽입되는 셀을 자동으로 성형하는 밧데리 스태커(BATTERY STACKER)자동 조립화 시스템에 관련된다.

이와같은 밀폐형 전지에 삽입되는 셀은 4개의 음극과 3개의 양극의 극판사이에 절연격리판(ABSORPTION GLASS MAT 이하 A.G.M.이라함을 접어 넣어 적층시킨 구조로 되어 있다.

종래 이와같은 셀을 제작함에 있어서는 A.G.M.공급장치에서 A.G.M.이 공급되면 작업자가 음극판과 양극판을 교대로 각각 공급하면서 A.G.M.을 절곡하고 절단하는 수작업으로 성형하는바 대개 한라인에 4-6명의 작업자가 투입되어 한사람이 한셀씩 성형하므로 생산성이 매우 낮고, 균일하고 정밀한 제품성형이 되지 않아 우수한 품질의 생산이 불가능하며 불량이 많이 발생할 뿐 아니라, 특히 극판의 주성분이 납으로서 이를 다량섭취시 납중독의 우려가 있어 작업자의 건강을 해치는 심각성과 이로인해 근로자들이 꺼리는 3D 작업중의 하나로서 인력수급에도 많은 어려움이 있다.

본 발명은 종래의 수작업에 의한 성형을 지향하여 4셀을 동시에 성형할 수 있도록 A.G.M.을 4롤씩 자동공급하고 극판은 좌우 적재장치에서 동시에 공급이 이루어지며 A.G.M.을 성형하고 극판을 투입하는 장치가 캠에 의한 구동과 스텝핑모터의 콘트롤에 의해 동시에 이루어지도록 하므로서 품질의 균일화와 더불어 생산성을 높일 수 있으며 특히, 절연격리판을 절단하지 않고 접어넣어 전해액의 함침량을 적정하게 조절하고 구조를 간단하게 한데 있는 것으로 이를 첨부도면에 의거 구체적으로 상술하면 다음과 같다.

제1도는 본 발렴의 전체정면도,

제2도는 본 발명의 전체평면도,

제3도는 절연격리판(A.G.M.)의 초기공급상태 개략도,

제4도는 극판과 절연격리판의 적층성형 상태도,

제5도는 적층후 절연격리판의 절단 작동설명도,

제6도는 적층완료된 셀의 취출구조도,

제7도는 극판이송용 로더의 구조도,

제8도는 극판을 흡착하는 공기흡착기의 단면도,

제9도는 극판 정렬장치의 평면도,

제10도는 제9도의 가-가선 단면도,

제11도는 절연격리판의 성형장치의 정면도,

제12도는 제11도의 측단면도,

제13도는 절연격리판의 성형장치의 작동설명도,

제14도는 성형된 셀의 예시사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절연격리판(A.G.M.) 2,2' : 로울러

3 : 가압피더 4 : 음극판

5 : 양극판 6,6' : 매거진

7 : 셀 8 : 언코일러

9.33 : 샤프트 10 : 버퍼

11 : 극판 좌우이송대 12,12' : 로더

13 : 수납케이스 14,14' : 카트리지

15,17,37.40 : 실린더 15 : 롯드

16 : 회전장치 18 : 정렬판

19 : 슬라이더 레일 20,20' : 공기흡착기

21,23 : 타이밍 벨트 22,25 : 타이밀풀리

24,43 : 스텝핑모터 26 : 판슬라이더

27,30 : 링크 28 : 레일

29 : 공급튜브 31 : 상승용캠

32 : 전후진용캠 34 : 벨트콘베어

35 : 대판 36 : 컷터

38 : 캠 39 : 셀푸셔

41 : 연결간 42 : 적재대

44 : 스크류 가 : A.G.M.공급장치

나. A.G.M.이송장치 다 : 극판 공급장치

라 : A.G.M.성형장치 마 : 절단장치

바 : 셀 취출장치

본 발명은 롤형태로 감은 A.G.M.(1)을 연속적으로 공급하는 A.G.M.공급장치(a)와 로울러(2)(2')의 사이를 통과시킨 A.G.M.(1)을 가압피더(3)로서 스택(STACK)하기 위한 초기위치에 이송시키는 A.G.M.이송장치 (b)와 음극과 양극으로 구분된 극판(4)(5)을 정렬하여 극판(4)(5)을 극판적재용 매거진(6)(6')으로부터 A.G.M.성형부로 원활히 공급해주는 극판 공급장치(c) 및 A.G.M.(1)의 상면에 양극과 음극의 극판(4)(5)을 순차적으로 삽입하여 적어 적층하는 A.G.M.성형장치(d) 그리고, 성형완료 후 A.G.M.(1)을 절단하는 절단장치(e) 및 성형완료된 셀(7)을 자동 취출하는 셀 취출장치(f)로 조합 구성되어 있다.

여기서 본 발명은 4개의 셀을 동시에 성형하기 위해 각각의 장치가 4개 1조로서 병열 구성되어 동시에 작동되도록 되어 있으며, 동시성형 구조는 필요에 따라 증감하여 구성할 수 있고, 이하 상세한 설명은 편의상 한개의 셀을 성형하는 구성을 실시예로서 설명한다.

A.G.M.공급장치(a)는 롤타입의 A.G.M.을 권착하는 8개의 언코일러(8)로 구성되어 4개씩 교대로 공급되게 되어있고, A.G.M. 이송장치(b)는 A.G.M. 공급장치(a)로부터 공급받은 A.G.M.(1)을 스템핑모타에 축설된 샤프트(9)로서 로울러(2)(2')를 회전시켜 필요한 양만큼 장력없이 공급하는 롤타입 이송장치와 가압피더(3)에 의해 A.G.M.(1)을 가압시킨 상태에서 스택하기위한 초기위치에 슬라이딩 이송시키는 슬라이딩타입 이송장치로 순차 구성되어 있다.

극판 공급장치(c)는 양극과 음극판의 극판(4)(5)을 적재하는 2조의 매거진(6)(6')과 4개의 극판(4)(5)을 담아 정렬하는 극판버퍼(BUFFER)(10)및 매거진(6)(6')과 버퍼(10) 그리고, 버퍼(10)와 극판 좌우이송대(11)에 음극과 양극의 극판(4)(5)을 교대로 전달하는 극판로더(LOADER)(12)로 구성되어 있다.

여기서, 매거진(6)(6')은 극판(4)(5)을 적재하는 4개의 수납케이스(13)로 구성된 4개의 카트리지(14)(14')가 사각형상으로 배치되어 좌우양측에 설치되고 여기에는 각각 음극판(4)과 양극판(5)이 구분되어 적재되며 각 수납케이스(13)의 내부에는 극판(4)(5)을 상승시키는 실린더(15)의 롯트(15')가 장입되어 1개의 극판이 빠지면 다음 극판이 로더(12)가 흡착할 수 있도록 상승되게 되어 있고, 카트리지(14)(14')는 회전장치(16)에 의해 90°씩 회전되도록 구성되어 있다.

그리고, 극판버퍼(10)는 실린더(17)에 의해 움직이는 정렬판(18)으로 구성되어 매거진(6)(6')과와 A.G.M.성형장치(d)의 사이에 설치되어 극판(4)(5)을 매거진(6)(6')의 카트리지(14)(14')에서 A.G.M. 성형장치(d)의 극판 좌우이송대(11)에 운반전에 정확한 위치에 바르게 정렬시키는 구성으로 되어 있으며 극판로더(12)(12')는 극판(4)(5)을 흡착하여 고정시킨뒤 슬라이더 레일(19)로서 평행 이동되는 2조의 공기흡착기(20)(20')가 버퍼(10) 및 카트리지(14)(14')와 일치하는 간격으로 매거진(6)(6')과 버퍼(10)의 상부에 각각 설치되어 있다.

그리고 A.G.M. 성형장치(d)는 타이밍벨트(21)에 의해 타이밍풀리(22)에 연결되고 다시 타이밍벨트(23)에 의해 스텝핑모터(24)로 연결되는 타이밍풀리(25)와 그 측면 아래쪽에 장착되어 타이밍풀리(25)의 180°정도 회전 후 좌우로 평행이동하여 적층되는 음극판(4)과 양극판(5)의 사이에 A.G.M.(1)를 2겹으로 접는 판슬라이더(26)의 작동용링크(27)와 A.G.M.(1)을 판슬라이더(26)이 접을때마다 좌우이송대(11)의 음극판(4)과 양극판(5)을 레일(28)을 따라 교대로 전달하는 공급튜브(29)가 연설된 링크(30)가 연결간(41)으로 연결구성되어 연동되게 되어 있고, 극판(4)(5)의 정확한 타이밍과 위치정렬을 위해 공급튜브(29)를 상승시키고 전후진시키는 상승용캠(31)과 전후진용캠(32)이 샤프트(33)에 축착되어 있으며 또한, 음극판(4)과 양극판(5) 및 A.G.M.(1)이 스택되어 완성된 1셀을 취출하기 위해 벨트콘베어(34)의 위치로 하강시키는 스텝리프터로 구성되고 극판(4)(5)과 A.G.M.(1)이 적재되어 셀을 성형하는 셀적재대(42)는 스텝핑모타(43)에 연동되는 스크류(44)에 의해 A.G.M.(1)과 극판(4)(5)의 적층으로 인해 높아지는 높이만큼 일정값으로 하강되게 구성되어 있다.

그리고 A.G.M.절단장치(e)는 극판 적재 싸이클 중 마지막 극판(4)(5)을 놓기전 A.G.M.(1)을 자동절단하는 장치로서 A.G.M.(1)이 이송되는 대판(35)의 상부에 컷터(36)가 설치되고 대판(35)의 저부실린더(37)와 캠(38)이 설치되어 캠(38)에 의해 대판(35)이 상승되므로서 컷터(36)에 의해 A.G.M.(1)이 전달되는 구조로 되어 있으며, 셀 취출장치)바)는 벨트콘베어(34)가 전방에 적층완료된 셀(7)을 밀어 취출시키는 셀푸셔(39)가 실린더(40)에 의해 작동되도록 설치되어 있다.

도면중 미설명부호 42는 셀적재대이다.

이와같이된 본 발명에 의해 완성된 셀(7)은 제14도와 같이 형성되는 것으로 처음에 음극판(4)을 시작으로 A.G.M.(1), 양극판(5), A.G.M.(1), 음극판(4)......의 순으로 4개의 음극판(4)과 3개의 양극판(5)의 사이에 A.G.M.(1)이 적층 격리된 구조로 성형된다.

본 발명에 의한 셀의 성형과정을 순서적으로 설명하면 A.G.M.(1)을 언코일어(8)에 의거 공급시켜 A.G.M. 이송장치(b)의 로울러(2)(2')의 사이로 길게 늘어뜨린 상태로 통과시킨 다음 연속되는 슬라이딩 이송장치의 가압피더(3)로서 A.G.M.(1)을 가압한 상태로 A.G.M. 성형장치(d)의 스텍하기 위한 초기위치에 이송시키게 된다.(제1도 및 제3도 참조)

A.G.M.(1)이 스텍하기 위한 초기위치에 이송되면 극판 공급장치(c)의 공급튜브(29)가 먼저 음극판(4)을 극판 좌우이송대(11)에서 흡착시켜와 A.G.M.(1)의 상면 끝단에 걸리도록 적층시킴과 동시에 음극판(4)을 약간 가압한 상태에 있게되고, 이어서 타이밍벨트(21)에 의해 연동되는 판슬라이더(26)가 A.G.M.(1)의 밑에서 제3도와 같이 A.G.M.(1)을 2겹으로 접으면서 180°회전되는데 이때, 음극판(4)을 가압하고 있던, 공급튜브(29)는 샤프트(33)에 연접된 링크(30)의 회전으로 후퇴하여 교대로 이송된 좌우이송대(11)의 양극판(5)의 상면에 접촉된 상태에 있게 되므로 판슬라이더(26)에 의해 180°회전되어 2겹으로 접혀진 A.G.M.(1)은 음극판(4)위에 스텍된다.(제4도 참조)

이어서, 연속작동되는 극판 공급장치(c)의 공급튜브(29)가 링크(30)의 회동으로 전기한 바와 같이 흡착하고 있던 양극판(5)을 흡착한 상태로 샤프트(33)에 축착된 전후진용캠(32)에 의해 앞으로 전진하면 이때 연결간(41)으로 연결되어 동시 연동되는 판슬라이더(26)의 링크(27)의 상단이 판슬라이더(26)를 앞으로 전진시켜 A.G.M.(1) 사이에 끼워져 있던 판슬라이더(26)를 접혀진 A.G.M.(1)으로부터 이탈시키게 되고 그와동시에 공급튜브(29)에 흡착된 양극판(5)이 A.G.M.(1)의 상면에 적층되어 가압되며 이어서 전술한 바와같이 판슬라이더(26)가 타이밍벨트(21)의 연동으로 회전되어 A.G.M.(1)의 양극판(5)위에 2겹으로 접어 적층시키게 되는 방법으로 음극판(4)과 양극판(5)이 교대로 A.G.M.(1)을 사이에 간삽되면서 적층되는데 이과정에서 적재대(42)의 상면에 A.G.M.(1)과 극판(4)(5)이 교대로 적층되면 그 높이가 높아지는 만큼 적재대(42)는 스텝핑모타(43)의 연동을 받는 스크류(44)의 회전으로 일정값만큼 서서히 하강되어 판슬라이더(26)와 일치되는 초기상태의 높이를 유지하게 되므로서 적층작업이 원활히 이루어지게 되고, 마지막으로 적층되는 음극판(4)의 한단계 앞에서 A.G.M. 절단장치(e)의 실린더(37)가 작동하여 캠(38)을 회전시키면서 A.G.M.(1)이 재치된 대판(35)을 들어 올려 상부에 설치된 컷터(36)에 의해 A.G.M.(1)을 절단하게됨과 동시에 판슬라이더(26)가 회전하여 A.G.M.(1)을 2겹으로 접어 적층시키게 되고 그 상면에 공급튜브(29)에 의해 마지막 음극판(4)을 적층시키면 셀(7)의 성형이 완료된다.

셀(7)의 적층 성형작업이 완료되면 엘리베이터에 의해 셀이 적층된 적재대(42)가 밑으로 하강하여 벨트콘데어(34)의 전방에 위치시키게 되면 셀퓨셔(39)가 실린더(40)에 의해 작동되어 완료된 셀(7)을 밀어 벨트콘베어(34)에 올려 놓으므로서 1싸이클의 셀 성형장치가 끝나게 되는 것이다.

여기서 본발명은 각부분별장치 즉, A.G.M. 공급장치(a) A.G.M. 이송장치(b), 극판공급장치(c), A.G.M. 성형장치(d), 절단장치(e) 및 취출장치(f)가 4개 1조로서 동시에 작동하도록 구성되어 있으므로 1싸이클의 작업이 완료되면 4개의 셀이 동시에 성형되어 나오게 됨에 따라 생산성이 매우 높으며, 이러한 동시 성형장치는 필요에 따라 증감할 수 있다.

따라서, 4개 1조로서 음극판(4)과 양극판(5)이 교대로 공급되는 극판 공급장치(c)를 이해하기 위해 첨부도면 제2도, 제7도 내지 제10도에 의거 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

A.G.M. 성형장치(d)의 후방 양측에 음극판(4)과 양극판(5)등의 매거진(6)(6') 2조가 설치되어 있고 각 매거진(6)(6')에는 극판(4)(5)을 적재하는 4개의 수납케이스(13)로 구성된 4개의 카트리지(14)(14')가 사각형상으로 배치되어 회전장치(16)에 의해 90°씩 회전가능하게 설치되어 있으므로 한개의 카트리지(14)(14')의 극판(4)(5)이 모두 소진되면 회전장치(16)로서 90°회전시켜 다른 카트리지(14)(14')의 극판(4)(5)을 사용할 수 있게 하므로서 연속적인 작업이 이루어지도록 되어 있으며 각 수납케이스(13)의 내부에는 극판(4)(5)을 상승시키는 실린더(15)의 롯트(15')가 장입되어 1개의 극판(4)(5)이 빠지면 다음의 극판(4)(5)이 상승되어 연속 이송될 수 있도록 되어 있다.

매거진(6)(6')의 전방에는 정렬판(18)이 설치된 버퍼(10)가 설치되어 로더(12)(12')에 의해 이송된 극판(4)(5)을 정위치에 정렬시키게 되며 또한, 극판버퍼(10)의 전방에는 동일간격으로 음극판(4)과 양극판(5)을 교대로 받아 A.G.M. 성형장치(d)에 교대로 공급되는 극판 좌우이송대(11)가 횡방향으로 설치되어 로더(12)(12')에 의해 교대로 전달받는 극판(4)(5)을 좌우 이송되면서 A.G.M. 성형장치에 공급하게 된다.

그리고, 이들의 상부에는 카트리지(14)(14') 및 버퍼(10)와 동일간격으로 2조의 공기흡착기(20)(20')가 설치되고 슬라이더 레일(19)로서 매거진(6)(6')의 카트리지(14)(14')와 버퍼(10) 그리고 버퍼(10)와 극판 좌우이송대(11)로 왕복하는 극판로더(12)(12')가 각각 설치되어 어느 한쪽이 버퍼(10)에서 극판 좌우이송대(11)로 슬라이딩 이송되어 극판(4)(5)을 이송시키면 다른 한쪽은 버퍼(10)에서 매거진(6)(6')으로 이송되는 지그재그 방식으로 왕복하면서 매거진(6)(6')에서 버퍼(12)로 이송된 극판(4)(5)을 다시 버퍼(10)에서 극판 좌우이송대(11)로 전달하게 되고 극판 좌우이송대(11)는 좌우 왕복하면서 한번은 음극판(4)을 전달받아 A.G.M. 성형장치(d)에 공급하고 또 한번은 양극판(5)을 공급받아 A.G.M. 성형장치(d)에 전달하므로서 A.G.M.(1)의 사이 사이에 음극판(4)과 양극판(5)이 교대로 적층되어 지도록 하는 것이다.

그리고 A.G.M. 성형장치(d)에 설치된 공급튜브(29)는 상승용캠(31)과 전후진용캠(32)에 축착된 샤프트(33)의 링크(30)에 연설되어 슬라이딩 되면서 좌우이송대(11)의 극판(4)(5)을 A.G.M.(1)의 상면으로 이송시켜 적층시키게 되는데 샤프트(33)에는 상승용캠(31)과 전후진용캠(32)이 각각 축착되어 링크(30)는 전후진용캠(32)과 접촉되고 레일(28)은 상승용캠(31)에 접촉되어 있으므로 공급튜브(29)가 극판(4)(5)을 흡입한 상태에서 이송초기에는 상승용캠(31)에 의해 들린 레일(28)에 의해 약간 상승된 상태에서 전후진용캠(32)에 의해 링크(30)가 레일(28)을 타고 전진하여 흡착된 극판(4)(5)을 A.G.M. 성형장치(d)의 (1)의 위에 올려 놓게되므로 공급튜브(29)에 의한 극판의 이송이 원활히 이루어지게 되는 것이다.

이와같이된 본 발명은 밧데리의 셀을 구성하는 A.G.M.을 절단하여 한장씩 적층시키지 않고 2겹으로 접어 그 사이사이에 음극판(4)과 양극판(5)을 교대로 적층하게 되므로 절단하여 한장씩 넣는것에 비해 A.G.M.이 흡수하는 전해핵의 양이 적정하여 밧데리의 발전효과가 우수하고 이와같은 성형작업을 자동화 장치로 성형하게 되므로 생산성이 향상될 뿐 아니라, 제품의 균일화로 인해 품질이 좋아지며 작업인원이 대폭 감축되어 인건비가 절약되고 납중독등 작업장의 환경이 개선되는 등 그 효과가 매우 지대하다.

Claims

A.G.M.(1)을 연속적으로 공급하는 A.G.M. 공급장치(a)와 로울러(2)(2') 사이를 통과시킨 A.G.M.(1)을 가압피터(3)로서 스텍하기 위한 초기위치에 이송시키는 A.G.M. 이송장치(b)와 양극과 음극의 극판(4)(5)을 카트리지(14)(14')에 의해 적재하는 2조의 매거진(6)(6')과 4개의 극판(4)(5)을 담아 정렬하는 극판버퍼(10) 및 매거진(6)(6')과 4개의 극판(4)(5)을 담아 정렬하는 극판버퍼(10) 및 매거진(6)(6')과 버퍼(10) 그리고 버퍼(10)와 극판 좌우이송대(11)에 극판(4)(5)을 공기흡착기(20)(20')에 의해 교대로 전달하는 극판로더(12)로 구성된 극판 공급장치(c), 그리고 타이밍풀리(25)에 의해 180°회전하여 A.G.M.을 2겹으로 접는 판슬라이더(26)와 종동절링크(30)로서 연결되어 극판(4)(5)을 흡착 전달하는 공급튜브(29)로 구성된 A.G.M. 성형장치(d), 셀 성형후 A.G.M.을 절단하는 절단장치(e), 성형완료된 셀(7)을 자동 취출하는 셀 취출장치(f)로 연결구성된 밧데리의 셀자동 성형장치.