KR101442432B1 - 워크 위치 결정 장치 및 워크 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

워크 위치 결정 장치는, 워크(200)를 보유 지지하는 워크 보유 지지부(111)와, 워크 보유 지지부를 상하 이동시키는 워크 보유 지지부 상하 이동 기구(112)와, 워크 보유 지지부에 의해 보유 지지되어서 하강해 온 워크에 따라서 팔레트(300)가 이동하고, 워크의 위치 결정 구멍(225)에 팔레트의 위치 결정 핀(301)이 삽입 관통하도록, 팔레트를 기준면에 대하여 평행 이동 가능하게 하는 팔레트 이동 가능 기구(100)를 포함한다.

Description

워크 위치 결정 장치 및 워크 제조 방법{WORKPIECE-POSITIONING DEVICE AND WORKPIECE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 워크 위치 결정 장치 및 워크 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 2차 전지 패키지는, 전지 셀(단 셀)을 내포한 전지 셀 팩을 소정 수 적층하여, 하우징에 수납한 것이다. 하우징의 내부에 있어서는, 전지 셀 팩끼리가 직렬이나 병렬로 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 각 전지 셀 팩의 전극 탭이 스폿 용접됨으로써, 서로 직렬 또는 병렬로 접속되어 있다. 이렇게 접속함으로써, 원하는 전력 성능이 얻어진다.
이와 같이 전극 탭을 접속하므로, 스폿 용접해야 할 전극 탭과, 스폿 용접해서는 안 되는 전극 탭이 있다. 따라서, JP-4462386-B2에서는, 특정한 전극 탭만을 접속할 수 있도록, 전지 셀 팩의 전극 탭을 대형으로 형성해 두고, 그 후 컷트 성형함으로써, 전극 탭을 특정한 형상으로 하고 있다.
그런데, 전지 셀 팩은 연약하므로, 각 제조 공정 때마다 보유 지지해서는, 제조 효율이 나쁘다. 그래서 전지 제조 공장에 있어서는, 전지 셀 팩을 하나씩 팔레트에 세트하여 각 공정으로 보낸다. 그 중 하나의 공정에 전극 탭을 컷트 성형하는 공정이 있다. 이 공정에서는, 전극 탭을 정확한 형상으로 해야만 하므로, 컷트 정밀도가 요구된다. 전극 탭의 컷트 정밀도를 높이기 위해서는, 팔레트에 대하여 전지 셀 팩을 정확하게 위치 결정한 후, 또한 그 팔레트를 설비에 대하여 정확하게 위치 결정하지 않으면 안된다. 또한 상술한 바와 같이 전지 셀 팩은 연약하므로, 전지 셀 팩을, 팔레트에 대하여 정확하게 위치 결정하는 것이 곤란했다. 또한 양산화를 생각하면, 이러한 위치 결정을 단시간에 행할 필요가 있다.
JP-4462386-B2에서는, 양산화를 상정하고 있지 않아, 양산화에 적합한 방법이 요망되고 있었다.
본 발명은, 이러한 종래의 문제점에 착안해서 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 택트 타임을 불필요하게 필요로 하지 않고, 워크(전지 셀 팩)와 팔레트의 상대 위치를 정확하게 위치 결정할 수 있는 워크 위치 결정 장치 및 워크 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 워크를 보유 지지하는 워크 보유 지지부와, 상기 워크 보유 지지부를 상하 이동시키는 워크 보유 지지부 상하 이동 기구를 포함하고, 그리고 상기 워크 보유 지지부에서 보유 지지되어서 하강해 온 워크에 따라서 팔레트가 이동하고, 워크의 위치 결정 구멍에 팔레트의 위치 결정 핀이 삽입 관통하도록, 팔레트를 기준면에 대하여 평행 이동 가능하게 하는 팔레트 이동 가능 기구를 더 포함하는 워크 위치 결정 장치가 제공된다.
본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면과 함께 이하에 상세하게 설명된다.
도 1은, 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩의 내부 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는, 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩의 외관을 도시하는 도면이다.
도 3은, 전지 셀 팩을 세트하는 팔레트를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치의 일 실시 형태에 사용하는 받침대를 도시하는 도면이다.
도 5는, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치를 사용하는 제조 라인의 평면도이다.
도 6은, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치의 작동을 설명하는 측면도이다.
도 7은, 전극 탭의 컷트 성형을 설명하는 도면이다.
(실시 형태)
도 1은, 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩의 내부 구성을 설명하는 도면이며, 도 1의 (A)는 사시도, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)의 B-B 단면도이다. 또한 각 부는 간략화되어 있다.
처음에 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩에 대해서 설명한다.
리튬 이온 2차 전지의 셀 팩(200)은, 소정 수 적층되어서 전기적으로 병렬 접속된 단위 전지(210)와, 외장 팩(220)을 포함한다. 또한 도시는 생략하지만, 이 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩(200)이 소정 수 적층되어서, 알루미늄 등으로 형성된 박스(하우징)에 수납되어 리튬 이온 2차 전지 패키지로 된다.
단위 전지(210)는, 세퍼레이터(211)와, 정극(212)과, 부극(213)을 포함한다.
세퍼레이터(211)는, 전해질층이다.
정극(212)은, 박판의 정극 집전체(212a)와, 정극층(212b)를 갖는다. 정극층(212b)은, 정극 집전체(212a)의 양면에 형성된다. 또한, 최외층에 배치되는 정극(212)은, 정극 집전체(212a)의 편면에만 정극층(212b)이 형성된다. 각 정극 집전체(212a)는, 하나로 집합되어서 전기적으로 병렬 접속된다. 도 1의 (B)에서는, 각 정극 집전체(212a)는, 좌측에서 하나로 집합한다. 이 집합 부분이 정극 집전부이다.
부극(213)은, 박판의 부극 집전체(213a)와, 부극층(213b)을 갖는다. 부극층(213b)은, 부극 집전체(213a)의 양면에 형성된다. 또한, 최외층에 배치되는 부극(213)은, 부극 집전체(213a)의 편면에만 부극층(213b)이 형성된다. 각 부극 집전체(213a)는, 하나로 집합되어서 전기적으로 병렬 접속된다. 도 1의 (B)에서는, 각 부극 집전체(213a)는, 우측에서 하나로 집합한다. 이 집합 부분이 부극 집전부이다.
외장 팩(220)은, 적층된 단위 전지(210)를 수용한다. 외장 팩(220)의 재료는 여러가지 생각할 수 있지만, 예를 들어, 알루미늄을 폴리프로필렌 필름으로 피복한 고분자-금속 복합 라미네이트 필름의 시트재가 있다. 외장 팩(220)은, 우선 처음에 적층된 단위 전지(210)를 수용한 상태에서, 1변이 개방하도록 3변이 열 융착된다. 그리고 전해액이 주액된 후에 나머지의 1변도 열 융착된다. 외장 팩(220)은, 단위 전지(210)의 전력을 외부에 취출하기 위한 정극 탭(222) 및 부극 탭(223)을 구비한다.
정극 탭(222)은, 일단부가 외장 팩(220)의 내부에서 정극 집전부에 접속되고, 타단부가 외장 팩(220)의 밖으로 나온다.
부극 탭(223)은, 일단부가 외장 팩(220)의 내부에서 부극 집전부에 접속되고, 타단부가 외장 팩(220)의 밖으로 나온다.
도 2는, 리튬 이온 2차 전지의 셀 팩의 외관을 나타내는 도면이며, 도 2의 (A)는 평면도, 도 2의 (B)는 측면도이다.
전지 셀 팩(200)은, 외장 팩(220)의 1변[도 2의 (A)에서는 좌변]으로부터 정극 탭(222) 및 부극 탭(223)이 표출하고 있다. 그리고 외장 팩(220)의 열 융착 부분이며, 정극 탭(222) 및 부극 탭(223)의 밖[도 2의 (A)에서는 정극 탭(222) 위 및 부극 탭(223) 아래]에 위치 결정 구멍(225)이 천공되어 있다.
도 3은, 전지 셀 팩을 세트하는 팔레트를 나타내는 도면이며, 도 3의 (A)는 평면도, 도 3의 (B)는 측면도, 도 3의 (C)는 위치 결정 핀의 근방을 확대한 측면도이다.
팔레트(300)는, 대략 사각형이다. 팔레트(300)는, 수지제이다. 팔레트(300)에는, 1변[도 3의 (A)에서는 좌변]에 2개의 위치 결정 핀(301)이 설치되어 있다. 이 위치 결정 핀(301)은, 도 3의 (C)로부터 알 수 있는 바와 같이, 선단이 뾰족하게 되어 있다. 위치 결정 핀(301)의 근원의 직경은, 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)의 직경에 일치한다. 이 때문에 위치 결정 핀(301)에 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)이 삽입되면, 팔레트(300)와 전지 셀 팩(200)의 상대 위치가 어긋나는 일 없게 결정된다.
또 팔레트(300)에는, 위치 결정 구멍(302)이 천공되어 있다. 이 위치 결정 구멍(302)은, 각 공정 설비의 위치 결정 핀에 삽입된다. 이에 의해, 팔레트(300)는 각 공정 설비에 대하여 어긋나는 일 없게 위치 결정된다. 또한 팔레트(300)의 측면에는, 구멍(303)이 형성되어 있다. 도 3의 (A)에서는, 4개의 구멍(303)이 형성되어 있다. 이들 4개의 구멍(303)에 로봇 아암의 갈고리가 삽입되어, 팔레트(300)가 이동시켜진다.
상술한 대로, 위치 결정 핀(301)에 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)이 삽입되면, 팔레트(300)와 전지 셀 팩(200)의 상대 위치가 어긋나는 일 없게 결정된다. 그런데 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)은, 고분자-금속 복합 라미네이트 필름의 시트재로 형성된 외장 팩(220)에 천공되어 있다. 이러한 외장 팩(220)은, 연약하므로, 쓸데없이 과대한 외력이 가해지면, 위치 결정 구멍(225)이 넓어지거나, 변형하거나, 터지거나 할 우려가 있다. 또 외장 팩(220)에 천공된 위치 결정 구멍(225)에는, 적층된 각 전지 셀 팩의 전극 탭끼리의 단락을 방지하기 위한 절연 스페이서로부터 돌출하는 핀이 후공정에서 삽입된다. 즉 위치 결정 구멍(225)은, 절연 스페이서와 전지 셀 팩(200)의 위치 결정에도 이용된다. 그 때문에 위치 결정 구멍(225)의 변형 등을 방지하지 않으면 안 된다(JP-4379467-B2 참조).
본건 발명자들은, 예의 연구를 거듭함으로써, 팔레트(300)가 기준면에 대하여 평행 이동 가능한 상태, 예를 들어 팔레트(300)를 부상시킨 상태에서 전지 셀 팩(200)을 하강시켜서 위치 결정 구멍(225)을 팔레트(300)의 위치 결정 핀(301)에 통과시키면, 외장 팩(220)[위치 결정 구멍(225)]이, 넓어지는 일도, 변형하는 일도, 터지는 일도 없고, 또한 택트 타임을 불필요하게 필요로 하는 일 없이, 워크[전지 셀 팩(200)]과 팔레트의 상대 위치를 정확하게 위치 결정할 수 있는 것을 발견했다. 이러한 발명자의 착상을 실현하기 위한 구체적인 구성을 이하에 설명한다.
도 4는, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치의 일 실시 형태에 사용하는 받침대를 나타내는 도면이며, 도 4의 (A)는 평면도, 도 4의 (B)는 종단면도이다.
이하에서는, 그러한, 워크 위치 결정 장치에 대해서 설명한다.
워크 위치 결정 장치의 팔레트(300)를 적재하는 받침대(100)에는, 공기 공급 통로(101)와 공기 분사 통로(102)가, 형성되어 있다.
공기 공급 통로(101)는, 측면에 개방되고, 공기 공급 설비로부터 보내진 공기가 흐른다. 도 4에서는, 6개의 공기 공급 통로(101)가 형성되어 있다.
공기 분사 통로(102)는, 공기 공급 통로(101)에 연속하고, 상면(100a)에 개방된다. 공기 공급 통로(101)로부터 흘러 온 공기는, 공기 분사 통로(102)를 흘러서 상방으로 분출한다. 도 4에서는, 각 공기 공급 통로(101)에 대하여 2개의 공기 분사 통로(102)가 설치되어 있다. 또한 공기 분사 통로(102)의 직경은, 공기 공급 통로(101)의 직경보다도 좁다. 그로 인해, 공기 분사 통로(102)를 흐르는 공기의 쪽이, 공기 공급 통로(101)를 흐르는 공기보다도 고속이다.
도 5는, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치를 사용하는 제조 라인의 평면도이다. 또한 이 제조 라인은 우측이 상류이고 좌측이 하류이다.
상류 공정에서 제조된 전지 셀 팩(200)은, 로봇 아암(110)보다도 상류측의 제조 라인을 흘러서, 로봇 아암(110)에 의해 흡인 보유 지지된다(보유 지지 공정 #101). 로봇 아암(110)이 이동 궤적을 따라서 회전하고, 전지 셀 팩(200)을 좌측의 제조 라인으로 이동시킨다. 이 좌측의 제조 라인에는 받침대(100) 상에 팔레트(300)가 적재되어 있다.
도 6은, 본 발명에 의한 워크 위치 결정 장치의 작동을 설명하는 측면도이다.
로봇 아암(110)은, 전지 셀 팩(200)을 흡인 보유 지지하는 워크 보유 지지부(111)와, 워크 보유 지지부(111)를 상하 이동시키는 워크 보유 지지부 상하 이동 기구(112)를 포함한다.
로봇 아암(110)이 하강할 때에는, 받침대(100)로부터 공기가 분출하고 있다. 이에 의해 팔레트(300)가 조금 부상하여 기준면[받침대(100)의 상면(100a)]에 대하여 평행 이동 가능한 상태로 되어 있다(팔레트 이동 가능 공정 #102). 그리고 팔레트(300)가 부상하고 있는 상태에서 로봇 아암(110)이 하강하여 전지 셀 팩(200)을 팔레트(300)에 내린다. 이때 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)이 팔레트(300)의 위치 결정 핀(301)으로 통과한다(하강 공정 #103). 이때, 팔레트(300)가 받침대(100)로부터 부상하고 있으므로, 전지 셀 팩(200)의 위치에, 팔레트(300)가 따라서 이동한다. 그로 인해, 외장 팩(220)[위치 결정 구멍(225)]이, 터지는 것은 물론이고 변형하는 것마저 발생하지 않는다.
도 7은, 전극 탭의 컷트 성형을 설명하는 도면이며, 도 7의 (A)는 컷트 전을 나타내고, 도 7의 (B-1)은 컷트 후의 전극 탭의 하나의 형상을 나타내고, 도 7의 (B-2)는 컷트 후의 전극 탭의 다른 형상을 나타낸다.
도 5의 좌측의 제조 라인에서는, 팔레트(300)는, 전지 셀 팩(200)을 흡인 보유 지지해서 이동시킨 로봇 아암(110)과는 다른 로봇 아암에 의해 이동시켜진다. 구체적으로는, 그 로봇 아암의 갈고리가 팔레트(300)의 구멍(303)에 삽입되어서 들어 올려져 이동시켜진다. 그리고 팔레트(300)는, 각 공정 설비의 받침대에 적재된다. 이때, 위치 결정 구멍(302)에 의해 각 공정 설비에 대하여 위치 결정된다. 이 상태에서, 도 7의 (B-1) 및 도 7의 (B-2)에 나타낸 바와 같이, 전극 탭이 원하는 형상으로 컷트 성형된다. 또한 도면에 나타나 있는 컷트 후의 전극 탭의 형상은, 단순한 예시에 지나지 않고, 이들에 한정되지 않는다. 또 도 7에서는 2종밖에 나타나 있지 않지만, 전지 패키지의 사양에 따라서 그 이상의 종류로 컷트 성형된다.
또한 후공정에서는, 절연 스페이서로부터 돌출된 핀이, 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)에 삽입되어, 절연 스페이서와 전지 셀 팩(200)의 상대 위치가 고정된다.
본 실시 형태에 따르면, 받침대(100)로부터 분사된 공기에 의해 팔레트(300)를 부상시킨 상태에서 워크[전지 셀 팩(200)]를 세트한다. 이와 같이 했으므로, 팔레트(300)의 위치 결정 핀(301)에, 전지 셀 팩(200)의 위치 결정 구멍(225)을 통과시킬 때에, 전지 셀 팩(200)에 따라서 팔레트(300)가 이동한다. 이 때문에 전지 셀 팩(200)에 필요없는 힘이 가해지는 것을 방지할 수 있어, 외장 팩(220)[위치 결정 구멍(225)]이 터지는 것은 물론이고 변형하는 것마저 발생하지 않는다. 또한 위치 결정에 필요로 하는 시간이 짧으므로 택트 타임을 불필요하게 필요로 하는 일이 없는 것이다.
이상 설명한 실시 형태에 한정되는 일이 없고, 그 기술적 사상의 범위 내에 있어서 다양한 변형이나 변경이 가능하고, 그들도 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이 명백하다.
예를 들어, 상기 설명에 있어서는, 팔레트(300)를 기준면에 대하여 평행 이동 가능하게 하는 팔레트 이동 가능 기구로서, 받침대(100)로부터 공기를 분사시킴으로써, 받침대(100)로부터 팔레트(300)를 부상시키는 것을 예시했지만, 이것에는 한정되지 않는다. 자력의 반발력을 이용해서 팔레트(300)를 부상시켜도 된다. 또 받침대(100)의 상면에 베어링 볼이 배치되어 있는 것이어도 된다. 또한 받침대(100)의 상면에 유막이 형성되어 있어도 된다. 또 받침대가 아니고, 물이 저류된 수조를 사용하여, 물에 팔레트(300)를 부상시키는 것이어도 된다.
또 워크로서 전지 셀 팩(200)을 예시했지만, 다른 것이어도 된다.
본원은 2010년 6월 17일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2010-138052호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (5)

  1. 워크(200)를 보유 지지하는 워크 보유 지지부(111)와,
    상기 워크 보유 지지부(111)를 상하 이동시키는 워크 보유 지지부 상하 이동 기구(112)와,
    상기 워크 보유 지지부(111)에 의해 보유 지지되어서 하강해 온 워크(200)에 따라서, 받침대(100)와는 이동 가능하게 분리된 팔레트(300)가 이동하고, 워크(200)의 위치 결정 구멍(225)에 팔레트(300)의 위치 결정 핀(301)이 삽입 관통하도록, 팔레트(300)를 받침대(100)로부터 부상시켜 받침대(100)의 상면(100a)에 대하여 평행 이동 가능하게 하는 팔레트 이동 가능 기구(400)를 포함하는, 워크 위치 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 워크(200)가 세트된 팔레트(300)는, 후공정의 설비의 받침대에 적재되는, 워크 위치 결정 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 팔레트 이동 가능 기구(400)는, 상기 받침대(100)의 상면(100a)의 개구로부터 에어를 분사하여 상기 팔레트(300)를 부상시키는 기구인, 워크 위치 결정 장치.
  4. 워크(200)를 보유 지지하는 보유 지지 공정(#101)과,
    받침대(100)와는 이동 가능하게 분리된 팔레트(300)를 받침대(100)로부터 부상시켜 받침대(100)의 상면(100a)에 대하여 평행 이동 가능하게 하는 팔레트 이동 가능 공정(#102)과,
    상기 워크(200)에 따라서 상기 팔레트(300)가 이동하고, 워크(200)의 위치 결정 구멍(225)에 팔레트(300)의 위치 결정 핀(301)이 삽입 관통하도록, 워크(200)를 하강시키는 하강 공정(#103)을 포함하는, 워크 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 워크(200)는 전지 셀 팩인, 워크 제조 방법.
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