KR101218271B1 - 배터리 전해액 자동 주입장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부의 전해액 저장부, 가압기, 진공 흡입기들에 연결되는 관들 및 배터리 케이스로 연결되는 관이 삽입되는 공들이 주입바디 내부에 형성되며, 주입바디에는 제 1홈과 제 2홈이 형성된 실린더가 삽입되어 실린더가 회전됨에 따라 제 1홈과 제 2홈에 연결되는 각각의 공들의 연결구조가 변형되도록 구성됨으로써 간단한 실린더의 회전에 따라 진공 형성 및 전해액 주입이 이루어지게 되며, 이러한 실린더와 주입바디는 하나의 장치에 복수개가 설치됨으로써 다량의 배터리 케이스 내부에 정량의 전해액을 주입시킬 수 있는 전해액 자동 주입장치에 관한 것이다.

Description

배터리 전해액 자동 주입장치{Apparatus for filling electrolyte into battery cell}
본 발명은 다량의 배터리 케이스 내부에 전해액을 진공식으로 정량 주입하는 전해액 자동 주입장치에 관한 것이다.
1차전지용 배터리는 전자의 산화환원반응을 이용하여 화학 에너지를 전기 에너지로 바꿔 전력을 공급하는 장치이며, 이러한 배터리는 원통형 케이스 내에 음극물질, 양극물질, 세퍼레이터(Seperater)가 적재되고, 전해액이 충진되게 된다.
이와 같이 구성되는 1차전지용 배터리에 전해액을 주입하기 위해서는 먼저 케이스 내부를 진공상태로 형성하여 전해액이 용이하게 주입하기 위한 조건을 형성한 후 전해액을 주입하고, 밀봉시키는 공정들을 통해 이루어지게 되며, 이때 배터리의 성능은 배터리 케이스 내부에 전해액을 얼마나 정량으로 완전 충전되도록 주입되느냐에 따라 결정되기 때문에 배터리 공정에 있어서 전해액 주입 공정에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
도 1은 종래의 전해액 주입장치의 주입노즐을 나타내는 예시도이다.
도 1의 주입노즐(100)은 전지 내부로 전해액을 주입시키는 전해액 자동 주입장치(미도시)에 설치되며, 주입노즐(100)에는 진공 흡입기에 연결되는 진공 연결공(101)과, 가압장치에 연결되는 가압 연결공(103)과, 전해액이 공급되는 전해액 유입공(105)과, 전해액 유입공(105)으로 유입된 전해액을 배터리에 주입되도록 배터리에 접촉되는 전지 접촉공(107)으로 이루어진다. 즉 주입노즐(100)은 진공, 전해액 주입 및 가압을 결정하는 3way 밸브(109)로 구성된다.
이와 같이 구성된 주입노즐(100)은 3way 밸브(109)가 회전되면서 진공, 전해액 주입 및 가압이 반복적으로, 장기적으로 이루어지게 되면 3way 밸브(109)가 마모되어 전해액이 다른 밸브로 유입되게 되어 정량의 전해액이 주입될 수 없게 되는 문제점이 발생된다.
또한 정량의 전해액이 주입되지 않게 됨으로써 배터리의 품질이 저하되는 문제점이 발생된다.
또한, 종래의 전지에 전해액을 주입하는 과정은 전지를 승강시키고 주입노즐(100)을 하강시켜서 주입노즐(100)과 배터리가 일체로 연결되도록 한 상태에서 수동으로 전해액을 주입하였기 때문에 작업시간이 지체되며, 품질이 불균일해지며, 작업능률이 저하되며, 이로 인해 생산량이 줄어들게 되며, 숙련공이 작업하지 않으면 불량이 발생되는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 이러한 문제점을 개선하기 위한 것으로, 전해액의 주입이 주입기에 의해 다량으로 이루어지고 주입 시간도 신속하게 이루어지기 때문에 전해액의 점성이 변화되지 않아 불량률을 줄여 배터리의 품질이 향상되도록 하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결 수단은 외부의 진공 흡입기에 의해 배터리 케이스 내부를 진공상태로 형성한 후 전해액 저장부에서 상기 배터리 케이스 내부에 상기 전해액을 주입하는 전해액 자동 주입장치에 있어서: 내부에 관통공이 형성된 함체로 형성되며, 상기 함체에는 상기 함체의 외면을 관통하여 단부가 상기 관통공의 측벽면에 노출되는 전해액 유입공, 진공 흡입공 및 유출공들이 형성되는 적어도 하나 이상의 주입바디들; 상기 주입바디의 관통공을 관통하여 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 대접되게 설치되며, 외주면에는 상기 외주면으로부터 내측으로 파인 원주 상의 제 1홈이 형성되며, 중심축을 향하여 테이퍼지게 형성되는 경사면을 포함하는 실린더들; 상기 실린더들을 회전시키는 회전부재; 상기 유출공에 연결되어 호스 또는 관으로 연결되는 적어도 하나 이상의 노즐들을 포함하는 주입부; 상기 배터리 케이스들을 안착하여 상기 노즐들의 주입부로 상기 배터리 케이스들이 접촉되도록 이동시키는 지그장치를 포함하며, 상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 실린더의 제 1홈은 일단이 상기 진공 흡입공에, 타단이 상기 유출공에 연결됨으로써 상기 진공 흡입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 진공 흡입기에서 발생되는 공기 흡입이 상기 주입부로 전달되도록 하며, 상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 1홈은 일단이 상기 유출공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 유출공과 상기 전해액 유입공은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결됨으로써 상기 전해액 유입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 주입부로 상기 전해액이 전달되고, 상기 주입바디의 관통공은 일측 단부가 타측 단부보다 직경이 크도록 경사지게 형성되며, 상기 주입바디의 관통공의 경사각은 상기 실린더의 상기 경사면의 경사각에 일치되어 상기 실린더의 상기 경사면이 상기 주입바디의 관통공에 대접되게 설치되는 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결수단은 외부의 진공 흡입기에 의해 배터리 케이스 내부를 진공상태로 형성한 후 전해액 저장부에서 상기 배터리 케이스 내부에 상기 전해액을 주입하는 전해액 자동 주입장치에 있어서: 내부에 관통공이 형성된 함체로 형성되며, 상기 함체에는 상기 함체의 외면을 관통하여 단부가 상기 관통공의 측벽면에 노출되는 전해액 유입공, 진공 흡입공, 유출공들 및 외부의 가압기에 연결되는 가압공이 형성되는 적어도 하나 이상의 주입바디들; 상기 주입바디의 관통공을 관통하여 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 대접되게 설치되며, 외주면에는 상기 외주면으로부터 내측으로 파인 원주 상의 제 1홈과 제 2홈이 형성되는 실린더들; 상기 실린더들을 회전시키는 회전부재; 상기 유출공에 연결되어 호스 또는 관으로 연결되는 적어도 하나 이상의 노즐들을 포함하는 주입부; 상기 배터리 케이스들을 안착하여 상기 노즐들의 주입부로 상기 배터리 케이스들이 접촉되도록 이동시키는 지그장치를 포함하며, 상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 실린더의 제 1홈은 일단이 상기 진공 흡입공에, 타단이 상기 유출공에 연결됨으로써 상기 진공 흡입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 진공 흡입기에서 발생되는 공기 흡입이 상기 주입부로 전달되도록 하며, 상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 1홈은 일단이 상기 유출공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 유출공과 상기 전해액 유입공은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결됨으로써 상기 전해액 유입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 주입부로 상기 전해액이 전달되고, 상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 제 2홈은 일단이 상기 가압공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 가압공을 통한 압력에 의해 상기 전해액 저장부에서 전해액이 유출되지 않도록 하며, 상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 2홈은 일단과 타단 중 적어도 하나가 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 막힘으로써 상기 전해액 주입공과 상기 가압공은 상기 실린더의 외주면에 막혀 밀폐되는 것이다.
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또한 본 발명에서 상기 전해액 유입공, 상기 가압공, 상기 진공 흡입공 및 상기 유출공들이 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 형성되는 단부들 각각은 동일 원주 상에서 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 실린더의 상기 제 1홈은 원주 상에서 전체 원주의 4분의 1이상 3분의 1 이하의 길이로 형성되며, 상기 제 2 홈은 전체 원주의 4분의 1 이하로 5분의 1 이상의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 회전부재는 상기 실린더를 90˚씩 단속적으로 왕복 회전시키는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 회전부재는 회전운동을 발생시키는 모터; 상기 모터에 결합되어 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 스크류기어; 상기 스크류기어의 일측에 결합되어 직선 왕복운동 가능하도록 설치되며, 상부에 이가 형성되는 랙기어; 상기 랙기어에 치합되도록 설치되어 일측이 상기 실린더들에 결합되는 적어도 하나 이상의 피니언 기어들을 포함하며, 상기 모터가 회전되면 상기 스크류기어에 의해 상기 랙기어가 이동되어 상기 랙기어에 치합된 상기 피니언 기어들이 회전됨으로써 상기 실린더가 회전되는 것이 바람직하다.
상기 해결 과제와 해결 수단을 갖는 본 발명에 따르면, 하나의 장치에 복수개의 주입바디, 실린더 및 노즐들이 설치됨으로써 다량의 배터리에 전해액 주입이 동시에 이루어지게 된다.
또한 주입바디 내부에는 외부의 전해액 저장부, 가압기 및 진공 흡입기에 연결되는 관들이 삽입되는 공들과 배터리 케이스로 연결되는 관이 삽입되는 공들이 각각 이격되게 형성되며, 각각의 공들의 연결은 삽입된 실린더의 회전에 따라 변형되도록 구성됨으로써 간단한 실린더의 회전만으로 진공 흡입 및 전해액 주입이 이루어지게 된다.
또한 실린더의 일측은 피니언 기어에 연결되며, 복수개의 피니언 기어들은 랙기어에 정합되도록 설치되며, 랙기어는 모터에 결합된 스크류기어에 결합되어 직선방향으로 이동 가능하도록 설치됨으로써 모터의 운동에 따라 복수개의 실린더가 회전 가능하게 된다.
또한 배터리 제조 공정 중 전해액 주입 공정이 자동화되며, 한 번에 다량의 배터리에 전해액의 주입이 이루어지게 됨으로써 작업 인원 감소, 작업 시간 단축 및 이에 따라 제조비용이 절감되며, 생산량이 증가할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 전해액 주입장치의 주입노즐을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 전해액 자동 주입장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 다른 각도에서 바라본 도 2의 사시도이다.
도 4는 도 2의 측면도이다.
도 5는 도 2의 절환 연결부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 2의 사시도이다.
도 7은 지지부가 제외된 상태의 도 5의 1차 절환 연결부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 도 2의 실린더를 나타내는 사시도이다.
도 9는 도 8의 평면도이다.
도 10은 도 2의 주입 바디를 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 평면도이다.
도 12는 주입바디의 관통공으로 실린더가 최초로 삽입된 경우 도 9의 A-A' 단면도이다.
도 13은 실린더가 회전되었을 때 도 12의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 14는 도 2의 주입부를 나타내는 사시도이다.
도 15는 하부에서 바라본 도 14의 주입부를 나타내는 사시도이다.
도 16은 도 14의 측면도이다.
도 17은 도 13의 주입부에 배터리 케이스가 접촉된 모습을 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 전해액 자동 주입장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 다른 각도에서 바라본 도 2의 사시도이고, 도 4는 도 2의 측면도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일실시예인 배터리용 전해액 자동 주입장치(1)이며, 전해액 자동 주입장치(1)는 배터리 케이스(6) 내부에 진공을 형성하거나 전해액을 주입하도록 하는 동작이 결정되는 절환 연결부(3)와, 절환 연결부(3)의 하부에 설치되어 절환 연결부(3)에 호스 또는 관(미도시)으로 연결되며 하부에는 배터리 케이스(6)가 연결됨으로써 절환 연결부(3)로부터 전달되는 동작(진공 형성 및 전해액 주입)을 배터리 케이스(6)로 전달시키는 주입부(5)와, 절환 연결부(3)와 주입부(5) 사이에 수직으로 설치되어 이들을 결합시키는 연결기둥(4)로 이루어진다.
또한 절환 연결부(3)는 외부의 진공 흡입기(미도시), 전해액 저장부(미도시) 및 가압기(미도시)에 호스(미도시) 또는 관(미도시)으로 연결되어 배터리 케이스(6) 내부의 진공 흡입 및 전해액 주입을 결정하여 주입부(5)로 이를 전달한다.
또한 도 2 내지 도 4에는 도시되지 않았지만 상기 주입부(5)의 하부에는 배터리 케이스(6)들이 안착되어 후술되는 상기 주입부(5)의 노즐(55)들의 주입부에 상기 배터리 케이스(6)들을 접촉시키는 지그장치(미도시)가 더 포함될 수 있으며, 이러한 지그장치는 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 도 2의 절환 연결부를 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 2의 측면도이고, 도 7은 지지부가 제외된 상태의 도 5의 1차 절환 연결부를 나타내는 사시도이다.
도 5의 절환 연결부(3)는 지지판(31)위에 설치되어 각각이 동일한 구성으로 형성되는 1차 절환 연결부(33)와, 2차 절환 연결부(35)로 이루어진다.
또한 지지판(31)은 판재 형상으로 형성되어 상부에 전술한 제 1 절환 연결부(33)와 제 2 절환 연결부(35)가 설치되며, 내부에는 일정 간격을 갖는 관통공(311)들이 좌, 우 대칭으로 형성되어 각 열의 관통공(311)에는 제 1절환 연결부(33)와 제 2절환 연결부의 주입바디(335)들에서 인출되는 유출관(69)들이 삽입된다.
도 7에 도시된 바와 같이 1차 절환 연결부(33)는 지지판(31) 상부에 설치되어 회전운동을 발생시키는 모터(345)와, 모터(345)에 연결되어 모터(345)의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 스크류기어(Screw gear)(346)와, 지지판(31)의 상부에 설치되어 상부로 판재 형상의 제 1고정판(331)과 가이드판(333)이 돌출 형성되는 지지부(332)와, 일측이 스크류기어(346)에 연결되어 제 1고정판(331)과 가이드판(333) 사이에 설치됨으로써 스크류기어(346)에 의해 제 1고정판(331)과 가이드판(333) 사이에서 직선으로 왕복 운동이 가능하도록 구성되는 랙기어(Rack gear)(341)와, 랙기어(341)의 이에 치합되도록 설치되며 제 1고정판(331)과 가이드판(333)에 결합되는 복수개의 피니언 기어(Pinion gear)(339)와, 지지부(332)의 내측으로 간격을 두고 설치되는 판재 형상의 제 2고정판(337)과, 제 2고정판(337)과 가이드판(333) 사이에 설치되어 내부에 진공 흡입기(미도시), 전해액 저장부(미도시) 및 가압기(미도시)에 연결되는 관(미도시) 또는 호스(미도시)가 삽입되는 복수개의 주입바디(335)들과, 피니언 기어(339)에 일측이 결합되며 주입바디(335)에 관통되는 실린더(343)로 이루어진다.
지지부(332)는 지지판(31)의 상부에 설치되며, 길이방향으로 면적을 갖는 막대 형상으로 형성되되 길이방향의 양측면에는 면적을 갖는 판재 형상의 제 1고정판(331)과 가이드판(333)이 서로 간격을 두고 형성된다. 이때 지지부(332)는 지지판(31)에 조립 시 제 1고정판(331)이 외측, 가이드판(333)이 내측을 향하도록 설치된다.
또한 제 1고정판(331)은 측면들을 관통하는 관통공(미도시)들이 일정 간격을 두고 복수개가 형성되어 관통공으로 피니언 기어(339)의 일측 단부가 삽입되며, 가이드판(333) 또한 제 1고정판(331)과 마찬가지로 동일한 위치에 복수개의 관통공(미도시)들이 형성됨으로써 피니언 기어(339)의 타측 단부가 가이드판(333)의 관통공으로 관통된다. 즉 피니언 기어(339)는 일측 단부가 제 1고정판(331)의 관통공(미도시)에 삽입되며, 타측 단부는 가이드판(333)의 관통공(미도시)을 관통하여 내측으로 돌출되도록 설치됨으로써 제 1고정판(331)과 가이드판(333) 사이의 공간에 피니언 기어(347)의 이가 노출되게 된다.
또한 제 1고정판(331)과 가이드판(333) 사이의 지지부(31)의 상면에는 랙기어(341)가 직선방향으로 왕복 운동이 가능하도록 설치되되 랙기어(341)는 피니언 기어(339)의 하부에 설치되어 피니언 기어(339)의 이(347)에 맞물려 치합되도록 설치된다.
이와 같이 구성되는 제 1절환 연결부(33)는 모터(345)가 회전운동을 발생시키면 스크류기어(346)가 모터(345)의 회전운동을 직선운동으로 변환함으로써 스크류기어(346)에 결합된 랙기어(341)는 직선으로 왕복운동이 가능하게 되며, 랙기어(341)가 직선으로 이동함에 따라 랙기어(341)의 이(347)에 치합되게 설치된 복수개의 피니언 기어(339)들은 동시에 회전하게 된다.
이때 모터(345)는 랙기어(341)의 왕복운동에 따라 피니언 기어(339)의 회전이 90˚ 또는 -90˚씩 단속적으로 회전되도록 구성되어 후술되는 주입바디(335)에 삽입된 실린더(343)의 회전을 단속하여 실린더(343)의 제 1홈(87)과 제 2홈(89)들이 주입바디(335)의 가압공(64), 전해액 유입공(63), 진공흡입공(65) 및 유출공(66)들에 연결 구조를 변형시킴으로써 유출공(66)의 유출관(69)에서 배터리 케이스(6) 내부로 공기 흡입이 전달될 것인지 전해액이 전달된 것인지가 결정되며, 이에 대한 상세한 설명은 도 12와 도 13에서 상세하게 설명하기로 한다.
또한 가이드판(333)의 관통공을 관통하여 돌출되는 피니언 기어(339)에는 실린더(343)가 결합된다.
도 8은 도 2의 실린더를 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8의 평면도이다.
도 8 실린더(343)는 가이드판(333)을 관통하여 돌출된 피니언 기어(339)의 일측에 결합되며, 원통 형상으로 형성되어 피니언 기어(339)에 결합되는 몸체(81)와, 몸체(81)로부터 연결되되 내측으로 테이퍼지게 형성되는 경사면(83)과, 경사면(83)으로부터 돌출 연장되는 안착부(85)로 형성된다.
또한 실린더(343)는 몸체(81)가 피니언 기어(339)에 결합되며, 경사면(83)이 도 10에서 후술되는 주입바디(335)의 관통공(62)으로 관통되며, 안착부(85)가 제 2고정판(337)의 홈으로 안착되도록 설치된다. 이때 실린더(343)의 경사면(83)의 외주면은 주입바디(335)의 관통공(62)의 측벽면(71)에 대접되도록 설치되되 관통공(62)에서 회전 가능하도록 설치됨으로써 피니언 기어(339)의 회전에 따라 실린더(343)는 회전이 이루어지게 된다.
또한 경사면(83)의 외주면의 특정 원주 상에는 외주면으로부터 내측으로 파인 원호 상의 제 1홈(87)과 제 2홈(89)이 형성되며, 제 1홈(87)과 제 2홈(89)들은 도 9에 도시된 바와 같이 평면상에서 바라보았을 때 경사면(83)의 중심축을 중심으로 대칭되게 형성되되 제 1홈(87)은 전체 원주의 4분의 1 크기로 형성되며, 제 2홈(89)은 전체 원주의 4분의 1보다 작고, 5분의 1보다 크도록 형성됨으로써 후술되는 도 10의 주입바디(335)의 관통공(62)의 측벽면(71)에 형성된 전해액 유입공(63), 가압공(64), 진공 흡입공(65) 및 유출공(66)들에 연결되는 제 1홈(87)과 제 2홈(89)의 연결 구조가 실린더(343)의 회전에 따라 변형되도록 함으로써 유출공(66)이 진공 흡입공(65)에 연결되어 배터리 케이스(6) 내부를 진공 상태로 형성할 것인지 또는 유출공(66)이 전해액 유입공(63)에 연결되어 배터리 케이스(6) 내부로 전해액을 주입할 것인지가 결정되도록 하며, 이에 대한 상세한 설명은 도 12와 도 13에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 10은 도 2의 주입 바디를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10의 주입바디에 실린더와 피니언 기어가 결합된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 10의 주입바디(335)는 양 측면을 관통하는 관통공(62)이 형성되는 직육면체로 형성되되 관통공(62)은 관통공(62)이 형성되는 주입바디(335)의 외면에 형성된 일측면의 직경이 타측면의 직경보다 크도록 경사지게 형성되며, 이때 관통공(62)의 경사각은 실린더(343)의 경사면(83)의 외주면의 경사각에 일치되도록 형성됨으로써 관통공(62)의 측벽면(71)에 실린더(343)의 경사면(83)의 외주면이 대접되게 결합된다.
또한 주입바디(335)의 상면(61)에는 상면(61)을 관통하여 단부가 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 즉, 주입바디(335)의 상면(61)에서부터 관통공(62)의 측벽면(71)까지를 관통하는 가압공(64)과, 전해액 유입공(63)이 각각 형성된다. 이때 가압공(64)에는 외부의 가압기(미도시)에 연결되는 관(미도시)이 삽입 설치되며, 전해액 유입공(63)에는 외부의 전해액 저장부(미도시)에 연결되는 전해액 유입관(69)이 삽입 설치된다.
또한 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 가압공(64)과 전해액 유입공(63)의 단부들은 관통공(62)의 측벽면(71)에서 동일한 원주 상에서 형성되되 가압공(64)의 단부와 전해액 유입공(63)의 단부의 원호 상의 길이는 도 9에서 전술하였던 제 2홈(89)의 길이보다 같거나 조금 짧게 형성되도록 함으로써 배터리 케이스(6) 내부로 진공 흡입이 이루어지는 경우 가압기(미도시)의 공기 압력이 가압공(64)에서 전해액 유입공(63)을 통해 전해액 저장부(미도시)로 전달되어 전해액이 외부로 누출되지 않도록 한다.
또한 주입바디(335)의 하면(61')에는 하면(61')을 관통하여 단부가 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 즉, 주입바디(335)의 하면(61')에서부터 관통공(62)의 측벽면(71)까지를 관통하는 진공흡입공(65)과, 유출공(66)이 각각 형성된다. 이때 진공흡입공(65)에는 외부의 진공흡입기(미도시)에 연결되는 관(미도시)이 삽입 설치되며, 유출공(66)에는 후술되는 도 14의 주입부(5)로 연결되는 유출관(69)이 삽입 설치된다.
또한 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 진공흡입공(65)과 유출공(66)의 단부들 각각은 관통공(62)의 측벽면(71)의 동일한 원주 상에서 형성되되 진공흡입공(65)의 단부와 유출공(66)의 단부 사이의 원호 상의 길이는 도 9에서 전술하였던 제 1홈(87)의 길이보다 같거나 조금 짧게 형성되도록 함으로써 유출공(66)과 진공흡입공(65)들은 제 1홈(87)에 의해 서로 연결되어 배터리 케이스(6) 내부로 공기 흡입이 이루어지게 된다.
또한 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 유출공(66)과 전해액 유입공(63)의 단부들 각각은 관통공(62)의 측벽면(71)의 동일한 원주 상에서 형성되되 전해액 유입공(63)의 단부와 유출공(66)의 단부 사이의 길이(원주 상)는 도 9에서 전술하였던 제 1홈(87)의 길이보다 같거나 조금 짧게 형성되도록 함으로써 유출공(66)과 전해액 유입공(63)들은 제 1홈(87)에 의해 서로 연결되어 배터리 케이스(6) 내부로 전해액이 주입되게 된다.
또한 주입바디(335)에 형성된 전해액 유입공(63), 가압공(64), 진공흡입공(65) 및 유출공(66)들 각각에는 나사산이 형성되어 호스 또는 관이 용이하게 결합되도록 한다.
도 11에 도시된 바와 같이 주입바디(335)의 관통공(62)에는 실린더(343)가 삽입되어 실린더(343)의 경사면(83)이 관통공(62)의 측벽(71)에 대접되게 설치되며, 실린더(343)의 타단부에는 피니언 기어(339)가 결합되기 때문에 도 7에서 전술하였던 바와 같이 모터(345)가 회전하면 스크류기어(346)에 의해 모터(345)의 회전운동이 직선운동으로 변환되어 랙기어(341)로 전달되며, 이에 따라 랙기어(341)가 직선운동을 하게 됨으로써 랙기어(341)에 치합되게 설치된 복수개의 피니언 기어(339)들이 동시에 회전하게 된다. 즉 피니언 기어(339)가 회전됨에 따라 피니언 기어(339)에 결합된 실린더(343)가 같이 회전하게 되며, 이때 실린더(343)의 경사면(83)의 외주면에 형성된 제 1홈(87)과 제 2홈(89)에 연결되는 주입바디(335)의 관통공(62)의 측벽면(71)에 형성된 전해액 유입공(63)과 가압공(64), 진공흡입공(65), 유출공(66)들 각각의 단부들의 연결 구조가 변형되며, 이러한 연결구조의 변형에 따라 배터리 케이스(6) 내부를 진공상태로 형성할 것인지 전해액을 주입할 것인지가 결정되며, 이에 대한 상세한 설명은 도 12와도 13에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 12는 주입바디의 관통공으로 실린더가 최초로 삽입된 경우 도 9의 A-A' 단면도이고, 도 13은 실린더가 회전되었을 때 도 12의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12에 도시된 바와 같이 실린더(343)는 경사면(83)이 주입바디(335)의 관통공(62)의 측벽면에 대접되도록 결합되며, 경사면(83)에 형성된 제 1홈(87)과 제 2홈(89)들은 주입바디(335)의 관통공(62)의 측벽면(71)에 노출되는 전해액 유입공(63), 가압공(64), 진공흡입공(65) 및 유출공(66)들 각각의 단부들과 동일 원주 상에 연결되도록 결합된다.
이때 주입바디(335)에 삽입 설치된 실린더(343)는 모터(345)의 단속적인 회전에 의해 90˚ 또는 -90˚로 단속적으로 회전되게 된다.
또한 본 발명의 일실시예인 전해액 자동 주입장치(1)는 새로운 배터리 케이스(6)가 후술되는 도 14의 주입부(5)에 접촉하게 되는 경우 제 1홈(87)은 일측이 진공흡입공(65)에, 타측이 유출공(66)에 연결되며, 이에 따라 진공흡입공(65)과 유출공(66)의 내부 공간은 제 1홈(87)을 통해 서로 연결되며, 이에 따라 외부의 진공 흡입기(미도시)가 공기를 흡입하면 공기 흡입은 진공 흡입공(65)을 통해 유출공(66)으로 전달된다.
또한 제 2홈(89)은 일측이 가압공(64)에, 타측이 전해액 유입공(63)에 연결되어 가압공(64)과 전해액 유입공(63)의 내부 공간은 제 2홈(89)을 통해 서로 연결되기 때문에 가압기(미도시)의 공기압력이 가압공(64)을 통해 전해액 유입공(63)으로 전달되어 전해액 저장부(미도시)에서 주입바디(335)로 전해액이 유입되지 않게 된다.
즉 배터리 케이스(6)가 안착된 지그장치(미도시)가 주입부(5)로 근접하여 배터리 케이스(6)가 주입부(5)에 접촉하게 되면 제 1홈(87)은 진공흡입공(65)과 유출공(66)을 연결시키며, 제 2홈(89)은 가압공(64)과 전해액 유입공(63)을 연결시킴으로써 배터리 케이스(6) 내부의 공기가 흡입되도록 하며, 이때 제 2홈(89)으로 인해 가압공(64)에 연결된 전해액 저장부(미도시)는 전해액을 외부로 유출하지 않게 된다.
이러한 상태에서 본 발명의 운동 과정을 살펴보면 배터리 케이스(6) 내부를 진공 상태로 형성하기 위해 외부의 진공 흡입기(미도시)에서 공기 흡입이 이루어지면 공기 흡입은 진공 흡입공(65) -> 경사면(83) 외주면의 제 1홈(87) -> 유출공(66)의 순서로 전달되며, 가압기(미도시)의 공기 압력은 가압공(64) -> 경사면(83) 외주면의 제 2홈(89) -> 전해액 유입공(63)의 순서로 전달되어 전해액이 주입바디(335) 내부로 유입되지 않게 된다.
또한 이러한 상태에서 모터(345)가 회전되면 스크류기어(346)가 모터(345)의 회전운동을 직선운동으로 변환시켜 랙기어(341)가 직선으로 이동하게 되며, 랙기어(341)의 이동에 따라 피니언 기어(339)가 회전함에 따라 피니언 기어(339)에 결합된 실린더(343)가 90˚로 회전하게 된다.
도 13은 실린더가 회전되었을 때 도 12의 상태를 나타내는 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이 실린더(343)가 도 12의 상태에서 90˚로 회전되면 실린더(343)의 경사면(83)의 제 1홈(87)은 일측이 전해액 유입공(63)에, 타측이 유출공(66)에 연결됨으로써 전해액 유입공(63)과 유출공(66)의 공간은 제 1홈(87)에 의해 서로 연결되게 되며, 이에 따라 도 11에 의해 진공상태인 배터리 케이스(6) 내부로 전해액이 주입되게 된다. 즉 전해액은 전해액 유입공(63) -> 경사면(83)의 제 1홈(87) -> 유출공(66)을 통해 전달된다.
이때 실린더(343) 경사면(83)의 제 2홈(89)은 전체 원주의 4분의 1 이하로 형성되기 때문에 관통공(62)의 측벽면(71)에 밀폐된다. 즉 관통공(62)의 측벽면(71)에 형성된 진공흡입공(65)과 가압공(64)들 각각의 단부는 실린더(343)의 경사면(83)에 막혀 밀폐됨으로써 유출관(69)을 통해 주입부(5)로 전해액이 공급되게 된다.
또한 배터리 케이스(6)에 전해액이 공급되고 나면 전해액이 공급된 배터리 케이스(6)들이 안착된 지그장치(미도시)는 다음 공정(배터리 케이스(6)의 소공(8) 용접 공정)을 위해 이동되며, 모터(345)는 다시 -90˚로 회전하여 도 12의 상태로 돌아가게 되며, 새로운 배터리 케이스(6)가 안착된 지그장치(미도시)가 주입부(5) 하부로 근접하게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 전해액 자동 주입장치(1)는 외부의 배터리 케이스(6)로 물질을 전달시키거나 동작을 전달시키는 유출공(66)과, 전해액이 유입되는 전해액 유입공(63), 공기 흡입이 전달되는 진공 흡입공(65), 공기 압력이 전달되는 가압공(64)들 상호 연결구조가 단지 실린더(343)의 회전에 따라 변형되도록 구성되며, 이러한 주입바디(335)가 하나의 장치에 복수개가 설치 가능하도록 구성됨으로써 간단한 동작을 통해 배터리 케이스(6) 내부로 전해액 주입이 다량으로 신속하게 이루어질 수 있게 된다.
도 14는 도 2의 절환 연결부를 나타내는 사시도이고, 도 15는 하부에서 바라본 도 14의 절환 연결부를 나타내는 사시도이고, 도 16은 도 14의 측면도이다.
도 14 내지 도 16의 주입부(5)는 절환 연결부(3)의 지지판(31)의 하부에 설치되며, 하부에는 배터리 케이스(6)가 연결되어 절환 연결부(3)에서 이루어지는 진공 흡입 및 전해액 주입을 배터리 케이스(6) 내부로 전달하는 장치이며, 판재로 형성되되 내부에 복수개의 관통공(52)을 갖는 연결판(51)과, 연결판(51)의 상부에 수직으로 결합되어 지지판(31)의 하부에 결합되는 연결기둥(4)과, 연결판(51)으로부터 상측으로 돌출되어 내부에 나사산이 형성된 돌출 결합부(53)와, 관통공(52)들에 삽입되어 주입바디(335)의 유출공(66)에 삽입된 유출관(69)에 연결된 호스(미도시)에 연결되는 복수개의 노즐(55)들로 이루어진다.
연결판(51)은 내부에 복수개의 관통공(52)을 갖는 판 형상으로 형성되며, 상면의 일측에는 상면으로부터 상측으로 돌출되는 돌출 결합부(53)가 적어도 하나 이상 형성되며, 돌출 결합부(53)는 내부에 나사산이 형성되어 연결기둥(4)이 나사 결합된다.
또한 연결기둥(4)은 기둥형상으로 형성되어 하부에 연결판(51)이 결합되면, 상부에 지지판(31)이 결합됨으로써 연결판(51)이 지지판(31)에 지지되도록 한다.
또한 관통공(52)에는 노즐(55)이 삽입 설치되되 노즐(55)은 상측이 연결판(51)의 상부로 노출되며, 하측이 연결판(51)의 하부로 노출되도록 설치된다. 이때 관통공(52)은 유출관(69)에 일체로 연결되도록 하는 것이 바람직하다.
또한 노즐(55)은 길이방향으로 내부를 관통하는 주입공에 니들(56)이 삽입되며, 이때 니들(56)의 상부는 주입바디(335)의 유출공(66)에 삽입되는 유출관(69)에 연결되는 호스(미도시)에 연결되며, 하부는 배터리 케이스(6)의 소공(8)에 일체로 연결됨으로써 배터리 케이스(6) 내부에 공기를 흡입하거나 전해액을 주입시킨다.
도 17은 도 13의 절환 연결부에 배터리 케이스가 접촉된 모습을 나타내는 단면도이다.
도 17에 도시된 바와 같이 노즐(55) 내부에 설치된 니들(56)의 하부에는 배터리 케이스(6)의 상부가 접촉되게 설치되어 니들(56)에 배터리 케이스(6)의 소공이 일체로 연결됨으로써 진공 흡입기(미도시)에서 공기 흡입이 이루어지면 소공(8)을 통해 배터리 케이스(6) 내부에 공기가 흡입되어 배터리 케이스(6) 내부가 진공상태가 되며, 이후 실린더(343)가 회전되어 주입바디(335)의 소공(8)을 통해 배터리 케이스(6) 내부로 전해액이 주입된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 전해액 자동 주입장치(1)는 실린더(343)의 회전에 따라 주입바디(335) 내부에 공기가 흡입되거나 전해액 주입이 이루어지도록 구성됨으로써 간단한 동작(실린더(343)의 회전)으로 2가지 동작이 수행될 수 있다.
또한 전해액 자동 주입장치(1)는 1차 절환 연결부(33)와 2차 절환 연결부(35)로 구성되며, 각 절환 연결부(33), (35)에는 복수개의 주입바디(335)들이 형성됨으로써 배터리 케이스(6) 내부로 주입이 신속하게 이루어지게 된다.
또한 실린더(343)의 회전에 따라 주입바디(335)의 유출공(66)이 전해액 유입공(63) 또는 진공 흡입공(65)에 연결되며, 유출공(66)이 전해액 유입공(63)에 연결될 때 진공 흡입공(65)은 실린더(343) 경사면(83)면에 의해 연결이 폐쇄될 뿐만 아니라 유출공(66)이 진공 흡입공(65)에 연결될 때 전해액 유입공(63)은 가압공(64)에 연결됨으로써 베터리 케이스(6) 내부에 빈 공간이 없이 정량의 전해액이 충전하게 되며, 이에 따라 배터리의 품질이 향상될 수 있다.
또한 상기와 같은 동작을 수행한 후 배터리는 차기 공정으로의 이송이 계속적으로 이루어지게 된다.
1:전해액 자동 주입장치 3:절환 연결부 4:연결기둥
5:주입부 6:배터리 케이스 31:지지판
33:제 1절환 연결부 35:제 2절환 연결부 81:몸체
83:경사면 87:제 1홈 89:제 2홈
331:제 1고정판 332:지지부
333:가이드판 335:주입바디
343:실린더 339:피니언기어 341:랙기어

Claims (7)

  1. 외부의 진공 흡입기에 의해 배터리 케이스 내부를 진공상태로 형성한 후 전해액 저장부에서 상기 배터리 케이스 내부에 상기 전해액을 주입하는 전해액 자동 주입장치에 있어서:
    내부에 관통공이 형성된 함체로 형성되며, 상기 함체에는 상기 함체의 외면을 관통하여 단부가 상기 관통공의 측벽면에 노출되는 전해액 유입공, 진공 흡입공 및 유출공들이 형성되는 적어도 하나 이상의 주입바디들;
    상기 주입바디의 관통공을 관통하여 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 대접되게 설치되며, 외주면에는 상기 외주면으로부터 내측으로 파인 원주 상의 제 1홈이 형성되며, 중심축을 향하여 테이퍼지게 형성되는 경사면을 포함하는 실린더들;
    상기 실린더들을 회전시키는 회전부재;
    상기 유출공에 연결되어 호스 또는 관으로 연결되는 적어도 하나 이상의 노즐들을 포함하는 주입부;
    상기 배터리 케이스들을 안착하여 상기 노즐들의 주입부로 상기 배터리 케이스들이 접촉되도록 이동시키는 지그장치를 포함하며,
    상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 실린더의 제 1홈은 일단이 상기 진공 흡입공에, 타단이 상기 유출공에 연결됨으로써 상기 진공 흡입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 진공 흡입기에서 발생되는 공기 흡입이 상기 주입부로 전달되도록 하며,
    상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 1홈은 일단이 상기 유출공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 유출공과 상기 전해액 유입공은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결됨으로써 상기 전해액 유입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 주입부로 상기 전해액이 전달되고,
    상기 주입바디의 관통공은 일측 단부가 타측 단부보다 직경이 크도록 경사지게 형성되며, 상기 주입바디의 관통공의 경사각은 상기 실린더의 상기 경사면의 경사각에 일치되어 상기 실린더의 상기 경사면이 상기 주입바디의 관통공에 대접되게 설치되는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
  2. 삭제
  3. 외부의 진공 흡입기에 의해 배터리 케이스 내부를 진공상태로 형성한 후 전해액 저장부에서 상기 배터리 케이스 내부에 상기 전해액을 주입하는 전해액 자동 주입장치에 있어서:
    내부에 관통공이 형성된 함체로 형성되며, 상기 함체에는 상기 함체의 외면을 관통하여 단부가 상기 관통공의 측벽면에 노출되는 전해액 유입공, 진공 흡입공, 유출공들 및 외부의 가압기에 연결되는 가압공이 형성되는 적어도 하나 이상의 주입바디들;
    상기 주입바디의 관통공을 관통하여 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 대접되게 설치되며, 외주면에는 상기 외주면으로부터 내측으로 파인 원주 상의 제 1홈과 제 2홈이 형성되는 실린더들;
    상기 실린더들을 회전시키는 회전부재;
    상기 유출공에 연결되어 호스 또는 관으로 연결되는 적어도 하나 이상의 노즐들을 포함하는 주입부;
    상기 배터리 케이스들을 안착하여 상기 노즐들의 주입부로 상기 배터리 케이스들이 접촉되도록 이동시키는 지그장치를 포함하며,
    상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 실린더의 제 1홈은 일단이 상기 진공 흡입공에, 타단이 상기 유출공에 연결됨으로써 상기 진공 흡입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 진공 흡입기에서 발생되는 공기 흡입이 상기 주입부로 전달되도록 하며,
    상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 1홈은 일단이 상기 유출공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 유출공과 상기 전해액 유입공은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결됨으로써 상기 전해액 유입공과 상기 유출공들은 상기 제 1홈을 통해 서로 연결되어 상기 유출공을 통해 상기 주입부로 상기 전해액이 전달되고, 상기 지그장치가 상기 배터리 케이스를 상기 주입부의 노즐로 접촉시키면 상기 제 2홈은 일단이 상기 가압공에, 타단이 상기 전해액 유입공에 연결되어 상기 가압공을 통한 압력에 의해 상기 전해액 저장부에서 전해액이 유출되지 않도록 하며, 상기 회전부재에 의해 상기 실린더가 회전되면 상기 제 2홈은 일단과 타단 중 적어도 하나가 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 막힘으로써 상기 전해액 주입공과 상기 가압공은 상기 실린더의 외주면에 막혀 밀폐되는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
  4. 청구항 3에서, 상기 전해액 유입공, 상기 가압공, 상기 진공 흡입공 및 상기 유출공들이 상기 주입바디의 관통공의 측벽면에 형성되는 단부들 각각은 동일 원주 상에서 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
  5. 청구항 3에서, 상기 실린더의 상기 제 1홈은 원주 상에서 전체 원주의 4분의 1이상 3분의 1 이하의 길이로 형성되며, 상기 제 2 홈은 전체 원주의 4분의 1 이하로 5분의 1 이상의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
  6. 청구항 3에서, 상기 회전부재는 상기 실린더를 90˚씩 단속적으로 왕복 회전시키는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
  7. 청구항 6에서, 상기 회전부재는
    회전운동을 발생시키는 모터;
    상기 모터에 결합되어 상기 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시키는 스크류기어;
    상기 스크류기어의 일측에 결합되어 직선 왕복운동 가능하도록 설치되며, 상부에 이가 형성되는 랙기어;
    상기 랙기어에 치합되도록 설치되어 일측이 상기 실린더들에 결합되는 적어도 하나 이상의 피니언 기어들을 포함하며, 상기 모터가 회전되면 상기 스크류기어에 의해 상기 랙기어가 이동되어 상기 랙기어에 치합된 상기 피니언 기어들이 회전됨으로써 상기 실린더가 회전되는 것을 특징으로 하는 전해액 자동 주입장치.
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