KR101624609B1 - 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 극판(4)을 이송 라인(2)을 따라 이동시키는 이송부; 상기 이송부를 따라 이동되어온 상기 극판(4)을 다층으로 적재하는 적재부가 구비되며 상기 적재부의 상단부측은 상기 이송부의 하부에 배치된 메거진(22)을 포함하여 구성되고, 상기 메거진(22)은 상기 이송 라인(2)을 따라 적어도 두 개 이상 복수개의 열(병렬)로 배치되어, 복수열의 메거진(22) 중에서 극판(4)의 적재가 완료된 메거진(22)은 상기 이송 라인(2)을 벗어난 위치로 이동시키고 다음 열의 빈 메거진(22)에 극판(4)을 적재(스태킹)하도록 구성되며, 상기 메거진(22)은 상기 극판(4)이 전진하는 상기 이송 라인(2)을 따라 2열에서부터 N열까지 복수 열(병렬)로 배치된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차 전지용 극판 이송 라인에서 극판이 이송, 정지 동작을 반복적으로 수행하여 메거진에 극판을 복수장으로 적재할 때에 극판 적재가 완료된 메거진을 이송 라인 밖으로 빼내는 동안 극판의 적재 작업을 중단해야 하는 경우를 방지하는 새로운 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치에 관한 것이다.
이차 전지는 복수개의 양극판 위에 세퍼레이터를 적층하고, 세퍼레이터 위에 음극판을 적층하고, 음극판 위의 세퍼레이터 상면에 다시 양극판을 적층하고 재차 세퍼레이터와 음극판을 순차적으로 적층하는 방식에 의해 이차 전지를 만든다. 한편, 이차 전지를 만들기 위해 적층되는 각 극판의 양면에는 극성을 결정하는 활물질이 코팅되어 있다. 즉, 양극판의 양면에는 양극 활물질이 코팅되어 있고, 음극판의 양면에는 음극 활물질이 코팅되어 있다.
따라서, 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 복수개의 양극판과 음극판(이하, 양극판과 음극판을 이해의 편의상 극판으로 통일하여 칭함)이 적층된 소정 면적의 전극 조립체를 제조하고, 이러한 전극 조립체를 케이스(case)에 수용하여 케이스의 일측 개방부를 통해 케이스 내부에 전해액을 주입한 전지 셀(cell)을 만들고, 이러한 이차 전지의 전지 셀(cell)에 충방전을 완료한 다음, 전지 셀(cell)의 일측 개방부를 밀봉함으로써 이차 전지의 제조를 완료하게 된다.
이와 같은 양극판과 음극판은 스탬핑(stamping) 장비를 사용하여 만들 수 있다. 즉, 롤 형태로 감겨 있는 양극 또는 음극 전극판(리일 극판)을 일정한 속도로 풀어 주면서 전극용 그리드(grid)를 생성하고, 전극용 그리드가 형성된 리일 극판을 일정한 크기(대략 사각판 크기)로 잘라서 개별화된 극판을 만든 다음에 메거진에 극판의 적재를 하게 된다. 스태킹 장치를 이용하여 다수장의 극판을 매거진에 적재하는 것이다.이때, 스태킹 장치로는 본 발명의 출원인이 출원하여 등록된 국내특허등록 제10-1329073호, 국내등록특허 제10-1096773호 등을 채용할 수 있다. 이러한 스태킹 장치에 의하면, 이송 라인을 따라 극판을 이송하면서 이송 라인 아래에 배치된 메거진의 내부로 극판을 낙하시켜서 메거진 내부에 다수장의 극판이 적재되는 방식을 적용한다.
그런데, 기존에는 매거진에 극판의 적재가 완료되면 반드시 극판 적재 작업을 중단하고, 극판이 적재 완료된 매거진을 이송 라인 아래에서 밖으로 인출해낸 다음, 다른 비어 있는 매거진을 교체해야 하므로, 극판 적재 작업의 중단 시간(idle time)이 상당히 길어지는 문제가 있고, 매거진의 이동과 매거진 교체 등에 따른 작업지연 시간(대기 시간)이 길어지는 만큼 스태킹 장치의 가동률과 생산성 등이 많이 떨어지는 문제가 생긴다.
극판이 분당 메거진에 적재되는 장 수는 이차전지 생산 조건 등에 따라 다양한다. 예를 들어, 극판을 분당 180장 정도 메거진에 스택하는 경우 극판을 대략 1500장 정도를 메거진에 적재할 때에 걸리는 시간이 8분 정도이고, 극판이 적재된 메거진을 이송 라인에서 바깥으로 빼내는 시간(이동 시간)은 대략 30초 내지 2분 정도가 걸리게 된다. 기존에는 극판 1500장 정도를 적재하는 8분당 30초에서 2분 정도의 메거진 교체 시간이 추가로 필요하여, 상기 메거진 교체 시간 동안은 스태킹 장치 전체의 가동을 중단하고 대기하여야 한다.
따라서, 이러한 메거진의 교체에 따른 시간 지연(time delay)으로 인하여 장치의 가동률이 현저히 떨어지게 되며, 이처럼 장치 가동률이 많이 떨어지는 만큼 생산성도 상당히 저하된다는 데에 문제의 심각성이 있다.
또한, 기존에는 극판의 스태킹 작업 중에 스태킹 장치를 비롯한 이차전지 제조용 설비 전체가 중단하여야 하는 대기 시간을 줄여보고자 극판을 고속이면서 권장되는 속도(즉, 극판이 이송 중에 주변의 이동 가이더 등에 긁히거나 부딪혀서 손상되는 경우가 생기지 않을 정도의 속도)를 초과하여 무리하게 높은 고속으로 이송하는 경우가 많은데, 이러한 경우에는 극판이 주변의 이동 가이더 등에 부딪혀서 극판의 형상 변화나 극판에 도포된 활물질이 깨지는 문제가 더 많이 초래된다. 즉, 기존에는 극판이 이송 중에 주변의 이동 가이더 등에 긁히거나 부딪혀서 손상되는 경우가 생기지 않을 정도의 속도로 이동시키지 않고 극판 적재 메거진의 교체에 의한 딜레이 타임을 감안하여 너무 무리하게 높은 속도로 이동시키다 보니 극판이 이송 중에 소손되는 경우가 많이 생기는 것이다. 극판의 무리한 고속 이송으로 인해 극판의 손상이 될 확률이 그만큼 높아진다는 데에 문제가 있다.
또한, 기존에는 극판의 적재(스태킹)가 완료되는 메거진을 이송 라인에서 보다 빨리 빼내기 위해서 메거진 자체도 너무 고속으로 이송 라인 외측으로 이동시키기 때문에, 극판이 메거진에 부딪혀서 극판의 손상이 초래된다는 문제도 있다.
메거진 위에 이송 라인이 배치(진공 흡착 컨베이어 벨트 등)이 배치되고, 이송 라인의 하부에는 메거진 위에 배치되도록 푸셔가 구비되어, 푸셔로 극판을 아래로 눌러서 메거진으로 하강 적재되도록 하는데, 극판이 아래로 내려올 때에 극판의 둘레부가 메거진(특히, 메거진의 네 코너부)에 부딪히면 극판의 손상이 생길 수가 있어서 메거진의 내부 적재부 면적을 극판의 면적(사이즈)보다 더 크게 구성함으로써, 극판이 메거진 내부 적재부에 적재된 상태에서는 극판의 둘레부와 메거진 사이에 미세한 틈(여유 스페이스)가 확보된다. 물론, 상기 여유 스페이스는 너무 큰 것이 아니고 아주 미세한 간격이다.
그런데, 상기와 같이 극판이 메거진에 적재된 상태에서 메거진을 이송 라인의 외측으로 빨리 이동시키기 위하여 메거진 자체를 너무 고속으로 이동시키다가 정지(스탑)할 때에 극판이 이송 관성에 의해 상기 극판의 둘레부가 메거진과의 사이에 확보된 여유 스페이스로 인하여 메거진에 부딪히기 때문에, 극판의 손상이 유발되는 것이며, 극판의 정렬 상태로 흐트러지는 문제가 생긴다.
또한, 기존에는 작업자가 극판이 스태킹 되는 위치(즉, 메거진 위치)에 항시 대기하고 있어야 한다는 데에도 문제가 있다. 상기와 같은 예를 든 바와 같이, 메거진이 극판이 대략 1500장 정도 적재되는데 걸리는 시간이 8분이라서, 8분마다 새로운 메거진(비어 있는 메거진)을 교체해주어야 하기 때문에, 작업자가 다른 작업 장소로 가지 못하고 옆에 항시 머물러 있어야 되는 문제가 생기는 것이다. 이처럼 작업자가 다른 데 가지 못하고 늘 극판 스택 위치에 머물러 있어야 하는 만큼 작업 관리 등을 수행하는데 있어서 바람직하지 못하고, 관리의 효율성을 높이고자 하는 등의 목적으로 인력을 그만큼 더 소요하여야 하므로 인건비 부담이 더 늘어나는 등의 경우도 생긴다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 이차 전지용 극판 이송 라인에서 극판이 한 피치씩 이송, 정지 동작을 반복적으로 수행하여 메거진에 극판을 복수장으로 적재할 때에 극판 적재가 완료된 메거진을 이송 라인 밖으로 빼내는 동안 극판의 적재 작업을 중단하지 않고 병렬로 배열(Dual type array)된 다른 메거진에 계속해서 극판을 적재(stacking)할 수 있어서 작업 중지에 따른 시간 로스(time loss)를 완전히 차단할 수 있으며, 시간 로스를 완전 차단함으로써 생산성의 획기적인 향상을 기대할 수 있는 새로운 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 극판을 이송 라인을 따라 이동시키는 이송부; 상기 이송부를 따라 이동되어온 상기 극판을 다층으로 적재하는 적재부가 구비되며 상기 적재부의 상단부측은 상기 이송부의 하부에 배치된 메거진;을 포함하여 구성되고, 상기 메거진은 상기 이송 라인을 따라 적어도 두 개 이상 복수개의 열(병렬)로 배치되어, 복수열의 메거진 중에서 극판의 적재가 완료된 메거진은 상기 이송 라인을 벗어난 위치로 이동시키고 다음 열의 빈 메거진에 극판을 적재(스태킹)하도록 구성된 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치가 제공된다.
상기 메거진은 상기 극판이 전진하는 상기 이송 라인을 따라 2열에서부터 N열까지 복수 열(병렬)로 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 복수 열의 메거진 중에서 앞쪽 열의 메거진에 극판 적재 완료시 다음 열의 메거진 위로 극판이 이송된 다음 정지된 상태에서 극판이 낙하하여 적재되는 것을 특징으로 한다.
상기 이송 라인에 복수열로 배치된 각 열의 메거진은 상기 이송 라인과 교차되는 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되어, 상기 이송 라인을 기준으로 행과 열 방향으로 복수 개소에 복수개의 메거진이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 각 열의 적어도 두 개 이상의 메거진을 포함하는 메거진 셋트가 형성되며, 상기 메거진 셋트에서 어느 하나의 메거진이 내부에 극판의 적재가 완료되어 상기 이송 라인에서 벗어날 때에 다른 하나의 메거진이 상기 이송 라인 아래로 진입하여 극판의 스태킹 작업이 수행되도록 구성된다.
본 발명은 컨베이어 벨트로 극판을 진공 흡착하여 이동시키다가 메거진 위에 극판이 들어오면, 컨베이어 벨트와 극판을 이송 구동 유닛(정확하게는 구동 모터(20))에 의해 정지시키고, 이러한 극판의 정지 상태에서 극판을 메거진(22) 아래로 낙하시켜 적재하는 일련의 극판 이송, 정지, 적재를 반복적으로 수행하는 구조를 기본으로 구비하는데, 이에 더하여 본 발명은 극판의 이송 라인을 따라 적어도 두 개 이상의 열로 메거진을 설치(병렬 설치)하여, 병렬의 메거진 중에서 어느 하나의 메거진에 극판의 적재가 완료되면 다른 비어 있는 메거진으로 극판이 이동하여 적재되는 구조라서, 기존에 극판 적재가 완료된 메거진을 이송 라인에서 인출하기 위해 극판 적재 작업을 중단해야 하는 경우가 발생되지 않고 극판의 적재가 계속해서 이루어지도록 하므로, 가동률을 현저히 향상시킬 수 있는 효과를 가지며, 스태킹 장치의 가동률 극대화로 인하여 생산성의 향상에 획기적인 효과를 가지게 된다. 본 발명은 멀티(multi) 적재 방식으로의 확장성에 의해 메거진 교체 시간이 제로(zero)로 되어 스태킹 장치의 가동률을 향상시킨 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치의 구조를 보여주는 측면도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 주요부인 메거진의 배치 및 작동 상태를 개념적으로 보여주는 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 주요부인 매거진의 배치 및 작동 상태를 개념적으로 보여주는 평면도
도 2 내지 도 4는 본 발명의 주요부인 메거진의 배치 및 작동 상태를 개념적으로 보여주는 평면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 주요부인 매거진의 배치 및 작동 상태를 개념적으로 보여주는 평면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 도면에서 동일 부분에 대해서는 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치는 극판(4)을 이송 라인(2)을 따라 이동시키는 이송부와, 내부에 다층으로 적재될 극판(4)을 수용하는 적재부가 구비되며 이 적재부의 상단부측은 이송부의 하부에 배치된 메거진(22)을 포함하며, 상기 극판(4)을 컨베이어 벨트의 하부로 흡착시켜서 메거진(22) 위로 이동시키고, 메거진(22) 위에서 정지한 극판(4)을 진공 해제하고 푸셔에 의해 하강시켜서 메거진(22)에 적재(스태킹)시키는 구성은 특허등록 제10-1329073호를 채용할 수 있다. 본 발명에서 중요한 구성은 메거진(22)을 병렬로 배치(복수 열로 배치)하여 가동률을 향상시킨다는 것이다. 본 발명은 멀티 적재(Multi stacking) 방식으로의 확장성에 의해 메거진(22) 교체 시간이 제로(Zero)가 되도록 하는 것이 가능하여 스태킹 장치의 가동률을 향상시키고 이로 인하여 생산성이 매우 높아지는 것이 주요 특성이다.
이를 위하여, 본 발명에서는 극판(4)이 이송되는 이송 라인(2)을 기준으로 복수 열(적어도 두 개 열 이상)으로 메거진(22)을 구비하고, 이에 더하여 각 열의 메거진(22)은 이송 라인(2)의 교차하는 방향(직교하는 방향)으로도 적어도 두 개 이상으로 배열된 구조를 취한다.
상기 컨베이어 벨트에 흡착되어 이송되는 극판(4)이 메거진(22) 위에 도달하면 상기 메거진(22)의 직상부에 배치되는 분할 공간부에 연결된 진공 장치만을 독립적으로 가동 중단하여 진공을 해제함으로써, 컨베이어 벨트에 의해 이송중인 극판(4)을 그대로 진공으로 흡착하고 메거진(22) 위에 도달한 극판(4)에만 진공을 해제하도록 할 수 있다.
상기 컨베이어 플레이트(22)의 전단부측 하부에는 적재될 극판(4)을 수용하는 적재부가 내부에 구비된 메거진(22)이 구비된다. 이 메거진(22)은 극판(4)이 위에서부터 적층될 수 있도록 상단부가 개방된 육면체 박스 형상으로 구성될 수 있다. 메거진(22)에는 극판(4)의 적재 높이에 대응하여 승강되는 적재 지지대가 구비되는데, 이 적재 지지대는 미도시된 가이드 수단(예를 들어, LM 가이드)에 의해 정위치에서 메거진(22)에 대해 승강될 수 있고, 적재 지지대의 승강 작동은 서보모터(63)에 의해 수행되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 메거진(22)에 적재되는 극판(4)의 높이는 센서에 의해 감지하여 극판(4)의 적재 높이에 따라 적재 지지대가 메거진(22)에서 승강될 수 있다. 본 발명에서는 메거진(22)의 좌우 양쪽 위치에 두 개의 마주하는 스태킹 센서를 설치하여, 극판(4)의 높이가 두 개의 스태킹 센서에서 상호 교환하는 광신호의 높이에 맞은 상태가 되어 두 개의 마주하는 스태킹 센서 사이의 광신호가 차단되면, 상기 적재 지지대가 하강하여 극판(4)을 아래에서부터 순차적으로 메거진(22) 내부의 적재부에 적재되도록 구성할 수 있다. 즉, 스태킹 센서가 극판(4)의 적재 높이 조절 기능을 하도록 극판(4)의 적재 높이를 감지하는 것이다. 스태킹 센서를 광센서를 채용할 수 있다. 이러한 적재 지지대와 스태킹 센서의 구성은 특허등록 제10-1329073호에 기재된 구성을 채용할 수 있다.
본 발명은 컨베이어 벨트에 흡착되어 이동된 극판(4)이 메거진(22)의 상부 위치에 정지되어 진공이 해제될 때에 극판(4)을 하부로 푸시하는 극판 낙하 유닛을 포함한다. 극판 낙하 유닛(12) 역시 특허등록 제10-1329073호에 기재된 구성을 채용할 수 있다.
본 발명에서 핵심 구성은 기존에 메거진(22)이 이송 라인(2)에 하나만 구비된 싱글 적재 방식과 달리 메거진(22)이 이송 라인(2)에 적어도 두 개 열 이상으로 병렬 배치된 멀티 적재 방식으로서, 복수열의 메거진(22) 중에서 극판(4)의 적재가 완료된 메거진(22)이 있으면 다른 비어 있는 메거진(22)으로 극판(4)이 적재되도록 함으로써 새로운 메거진(22)(비어 있는 메거진(22))의 교체에 따른 시간 손실(Time loss)을 제로(zero)로 할 수 있다. 복수열의 메거진(22) 중에서 극판(4)이 먼저 적재되는 앞쪽 열의 메거진(22)에 극판(4)이 완전히 적재(스태킹)이 되면 뒤쪽 열의 비어 있는 메거진(22)으로 극판(4)이 적재되고, 뒤쪽 열의 메거진(22)에 극판(4)이 완전 적제되면 극판(4)은 다시 앞쪽 열의 비어 있는 메거진(22)으로 극판(4)이 적재되기 때문에, 극판(4) 적재 작업시에 메거진(22)의 교체를 위하여 전체 시스템(극판(4) 스태킹 장치 등을 포함하는 시스템)을 중단하고 일정시간 기다리고 있어야 하는 대기 시간을 아예 차단할 수 있다. 메거진(22) 교체 등에 따라 대기 시간의 제로화로 인하여 작업 효율성 등에서 상당히 바람직한 결과를 가져올 수 있다는 것이 본 발명의 상기한 구성의 특징이다.
상기 메거진(22)은 극판(4)이 전진하는 이송 라인(2)을 따라 2열에서부터 N열까지 복수 열(병렬)로 배치된다. 이때, N열이라 함은 메거진(22)의 갯수를 2열에서부터 필요한 개수의 열로 배치함을 의미한다. 즉, 극판(4)의 적재 속도와 메거진(22)이 이송 라인(2)에서 빠지는 속도를 고려하여 메거진(22)의 갯수를 이송 라인(2)을 따라 2열 이상인 3열, 4열 등과 같이 늘려서 배치할 수 있다. 극판(4)의 적재 속도(즉, 메거진(22) 내부 적재부에 극판(4)이 필요한 장 수만큼 완전히 채워지는 속도)가 메거진(22)의 위치 이동 시간(이송 라인(2)에서 바깥으로 빠지는 시간)보다 더 느릴 때에는 메거진(22)을 두 개 열로 구성해도 충분할 것이며, 극판(4)의 적재 속도가 메거진(22)의 위치 이동 시간보다 더 빠를 때에는 메거진(22)을 세 개 또는 그 이상의 열로 배치하면 될 것이다.
상기 복수 열의 메거진(22) 중에서 앞쪽 열의 메거진(22)에 극판(4) 적재 완료시 다음 열의 메거진(22) 위로 극판(4)이 이송된 다음 정지된 상태에서 수직 낙하하여 적재가 이루어진다. 즉, 극판(4)이 한 피치씩 이동, 정지, 하강의 반복에 의해 메거진(22)에 다수 장으로 적재된다.
한편, 본 발명에서는 이송 라인(2)에 복수열로 배치된 각 열의 메거진(22)은 이송 라인(2)과 교차되는 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되어, 상기 이송 라인(2)을 기준으로 행과 열 방향으로 복수 개소에 메거진(22)이 병렬 배치된다. 이송 라인(2)에 설치된 각 열의 적어도 두 개 이상의 메거진(22)을 포함하는 메거진 셋트가 형성되며, 이러한 메거진 셋트에서 어느 하나의 메거진(22)이 내부에 극판(4)의 적재가 완료되면, 극판(4) 적재 완료 메거진(22)은 이송 라인(2)으로 빠지고 메거진 셋트의 다른 대기하고 있던 빈 메거진(22)이 이송 라인(2) 아래로 진입하여 극판(4)의 스태킹을 할 수 있는 상태로 된다. 본 발명에서는 이송 라인(2)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 두 개의 메거진(22)이 구비된다. 두 개의 메거진(22)이 이송 라인(2) 아래로 교대로 출입하는 메거진 셋트가 되며, 이러한 메거진 셋트가 이송 라인(2)을 따라 적어도 두 개 이상의 열로 배치(병렬 배치)된다. 이송 라인(2)을 기준으로 할 때에 행과 열 방향으로 네 군데에 메거진(22)이 구비된 구조이다. 메거진 셋트가 3개 열이면, 행과 열 방향으로 여섯 군데에 메거진(22)이 구비된다.
한편, 각각의 메거진(22)은 이송 라인(2) 아래에 배치된 베이스에 가이드 레일(24) 등의 가이드 수단을 매개로 장착되어, 이송 라인(2)과 직교하는 방향으로 메거진 셋트의 각 메거진(22)이 이동할 수 있다. 베이스에 메거진(22) 프레임이 가이드 레일(24) 등에 구비되고, 메거진(22) 프레임 위에 메거진(22)이 착탈식으로 결합될 수 있다. 또한, 메거진(22)이 이송 라인(2)과 직교하는 방향으로 이동되도록 하는 것은 메거진 이송수단에 의해 이루어질 수 있다. 메거진 이송수단은 회전 샤프트가 감속 기어와 같은 감속장치를 매개로 메거진(22) 프레임에 연결된 구성이나 메거진(22) 프레임에 연결된 무한궤도식 벨트에 모터의 회전 샤프트가 연결된 구성 등을 취할 수 있다. 메거진 셋트의 각 메거진(22)을 이송 라인(2)의 아래로 진입되도록 하고 이송 라인(2) 아래에서 밖으로 인출되어 나도록 하는 메거진 이송수단은 공지의 장치를 채용할 수 있다. 본 발명에서는 적어도 두 개의 메거진(22)으로 구성된 메거진 셋트가 이송 라인(2)을 따라 복수개의 열로 배치된 것이 중요하다는 것을 다시 한번 밝혀둔다.
또한, 본 발명에서는 전술한 바와 같이, 메거진 셋트의 각각의 메거진(22)이 이송 라인(2)의 하부로 출입하도록 구동시키는 메거진(22) 이동수단과, 메거진 셋트에서 어느 하나의 메거진(22)이 내부에 극판(4) 적재가 완료될 때에 이를 감지하는 스태킹 센서를 포함하는데, 이에 더하여 극판(4)이 적재 완료된 메거진(22)이 이송 라인(2) 아래에서 외부로 이동한 상태를 감지하는 포지션 센서와, 상기 스태킹 센서와 포지션 센서의 감지 신호에 따라 메거진 이송수단의 작동을 제어하여 메거진 셋트의 각 메거진(22)이 이송 라인(2) 아래로 교대로 이동되도록 하는 컨트롤부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스태킹 센서에 의해 메거진(22) 내부 적재부에 극판(4)의 적재 장수가 정해진 장수에 도달되었음을 감지하면, 이러한 스태킹 센서의 감지신호가 컨트롤부에 입력되어 컨트롤부에서는 상기 메거진 이송수단을 작동시켜서 극판(4)의 적재 완료된 메거진(22)을 이송 라인(2) 바깥으로 이송되도록 한다. 한편, 상기 포지션 센서에 의해 극판(4) 적재 완료 메거진(22)이 이송 라인(2) 바깥으로 완전히 빠져나온 상태가 감지되면 컨트롤부는 새로운 메거진(22)은 이송 라인(2) 아래에 배치되고 극판(4) 적제 완료 메거진(22)은 이송 라인(2) 바깥으로 빠져나온 상태로 정지되도록 메거진 이송수단의 구동을 제어하게 된다.
상기한 구성의 본 발명에 의하여 이송되어 오는 극판(4)을 메거진(22)에 적재할 때에 대기 시간이 제로가 되게 함으로써 시스템 가동률을 현저히 향상시킨다는 것에 주요 특징이 있는 발명으로 이러한 극판(4)을 다수 개소의 메거진(22)에 적재하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도면에서 A1, A2 위치의 메거진(22)이 앞쪽 열의 메거진 셋트가 되고, B1,B2 위치의 메거진(22)이 뒤쪽 열의 메거진 셋트가 된다.
먼저, 도면에서 극판(4)이 이송 라인(2)의 좌측단에서부터 전진하여 A2 메거진(22) 위에서 정지한 다음 극판(4)이 하강하여 A2 메거진(22)에 복수장으로 극판(4)을 적재한다.
다음, 상기 A2 메거진(22) 내부에 극판(4)이 필요한 장수(예를 들어, 극판(4)을 1분 당 대략 180장 적재하여 8분 동안 극판(4) 적재 장수가 대략 1500장)로 적재되면, A2 메거진 상부에 위치한 푸셔는 작동을 멈추게 되고, 극판은 B2 메거진 상부까지 이동되어 푸셔에 의하여 B2 메거진에 적재된다. 상기 극판(4) 적재가 완료된 A2 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 이동한다. 동시에 A1 메거진(22)은 이송 라인(2) 밖에서 비어 있는 상태로 대기하여 있다가 A2 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 빠지면 이송 라인(2) 아래로 들어와서 극판(4)을 아래에서 받아서 적재할 수 있는 대기 상태로 된다.
이때, 상기 극판(4)이 적재 완료된 A2 메거진(22)이 이송 라인(2)으로부터 저속으로 천천히 밖으로 빠져나오게 된다. 기존과 달리 메거진(22)이 이송 라인(2)을 따라 복수 열로 배치되어, 뒤쪽 열의 B2 메거진(22)에서 극판(4)을 받아서 적재할 수 있기 때문에, 극판(4)이 적재 완료된 A2 메거진(22)이 기존과 달리 무리하게 고속으로 이송 라인(2)에서 빠지지 않고 충분히 느린 속도로 이송 라인(2)으로부터 빠지는 것이다.
상기 A2 메거진(22)이 이송 라인(2)을 천천히 빠지고 있는 동안 이송 라인(2)을 따라 고속으로 이송되는 극판(4)이 다음 열의 B2 메거진(22) 위로 와서 정지한 다음, 상기 B2 메거진(22) 내부로 수직 낙하하여 적재된다. 즉, 상기 A2 메거진(22)이 이송 라인(2) 외부로 서서히 이동하는 동안 극판(4)은 뒤쪽 열의 B2 메거진(22)에 적재되므로, A2 메거진(22)을 교체하기 위하여 필요한 대기 시간이 제로가 될 수 있다. 극판(4) 적재 완료가 이루어진 메거진(22)을 이송 라인(2)에서 배출하여 새로운 메거진(22)(비어 있는 메거진(22))을 교체하기까지 대략 30초에서 2분 정도가 소요된다고 가정하면, 이러한 메거진(22) 교체에 따른 대기 시간, 다시 말해, 시스템 중지 시간이 제로가 되는 것이다. 상기와 같이, 극판(4) 1500장 정도를 8분 동안 B2 메거진(22)에 적재하는 경우라면, 기존에는 8분 동안 극판(4)을 적재하고 시스템 가동을 중단한 다음, 30초에서 2분 정도의 시간 동안 기다려야 되지만 본 발명에서는 그러한 대기 시간이 없이 바로 뒤쪽 열의 B2 메거진(22)에 극판(4)을 적재하면 되므로, 시스템 중지 시간이 아예 없어지게 된다.
상기 B2 메거진(22)에 극판(4)의 적재가 완료되면, B2 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 이동한다. 동시에 B1 메거진(22)은 이송 라인(2) 밖에서 비어 있는 상태로 대기하여 있다가 B2 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 빠지면 이송 라인(2) 아래로 들어와서 극판(4)을 아래에서 받아서 적재할 수 있는 대기 상태로 된다.
이때, 상기 극판(4)이 적재 완료된 B2 메거진(22)도 역시 이송 라인(2)으로부터 저속으로 천천히 밖으로 빠져나오게 된다. 메거진(22)이 이송 라인(2)을 따라 복수 열로 배치되어, 이송 라인(2) 밑으로 들어와 대기하고 있는 앞쪽 열의 A1 메거진(22)에서 극판(4)을 받아서 적재할 수 있기 때문에, 극판(4)이 적재 완료된 B2 메거진(22) 역시 무리하게 고속으로 이송 라인(2)에서 빠지지 않고 충분히 느린 속도로 이송 라인(2)으로부터 바깥으로 이동할 수 있다.
상기 B2 메거진(22)이 이송 라인(2)으로부터 천천히 빠지고 있는 동안 이송 라인(2)을 따라 고속으로 이송되는 극판(4)이 앞쪽 열의 A1 메거진(22) 위로 와서 정지한 다음, 상기 A1 메거진(22) 내부로 수직 낙하하여 적재된다. 즉, 상기 B2 메거진(22)이 이송 라인(2) 외부로 서서히 이동하는 동안 극판(4)은 앞쪽 열의 A1 메거진(22)에 적재되므로, B2 메거진(22)을 교체하기 위하여 필요한 대기 시간이 제로가 될 수 있다.
상기 A1 메거진(22) 내부에 필요한 장수로 극판(4)이 적재되면, 상기 극판(4) 적재가 완료된 A1 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 이동한다. 동시에 A2 메거진(22)은 이송 라인(2) 밖에서 비어 있는 상태로 대기하여 있다가 A1 메거진(22)이 이송 라인(2) 밖으로 빠지면 이송 라인(2) 아래로 다시 들어와서 극판(4)을 아래에서 받아서 적재할 수 있는 상태로 된다. 물론, A1 메거진(22)에 적재되어 있던 극판(4)들은 다른 공정에서 이미 비워놓은 상태이다.
이때, 상기 극판(4)이 적재 완료된 A1 메거진(22) 역시 이송 라인(2)으로부터 저속으로 천천히 밖으로 빠져나오게 된다. 뒤쪽 열의 B1 메거진(22)에서 극판(4)을 받아서 적재할 수 있기 때문에, 극판(4)이 적재 완료된 A1 메거진(22)이 무리하게 고속으로 이송 라인(2)에서 빠지지 않고 충분히 느린 속도로 이송 라인(2)으로부터 빠지게 된다.
상기 A1 메거진(22)이 이송 라인(2)을 천천히 빠지고 있는 동안 이송 라인(2)을 따라 고속으로 이송되는 극판(4)이 다음 열의 B1 메거진(22) 위로 와서 정지한 다음, 상기 B1 메거진(22) 내부로 수직 낙하하여 적재된다. 즉, 상기 A1 메거진(22)이 이송 라인(2) 외부로 서서히 이동하는 동안 뒤쪽 열의 B1 메거진(22)이 이송 라인(2) 아래로 들어와 있어서 이러한 B1 메거진(22)에 극판(4)이 적재되므로, A1 메거진(22)을 교체하기 위하여 필요한 대기 시간이 제로가 될 수 있다.
상기와 같이, 이송 라인(2)에 두 개 열로 메거진 셋트가 배치되고, 각 열의 메거진 셋트가 두 개의 메거진(22)으로 이루어진 경우 총 네 개 위치에서 극판(4)의 적재(스태킹) 작업이 이루어지도록 할 수 있다.
상기 극판(4)이 1분당 대략 180장 정도 스태킹되어 한 개의 메거진(22)마다 8분동안 대략 1500장(정확하게는 180장 × 8분 = 1440장) 정도의 극판(4) 스태킹이 완료된다고 가정하면, 기존에는 8분마다 30초에서 2분 정도를 시스템 중지 시간을 가져야 했지만, 본 발명에서는 이러한 중지 시간이 없게 된다. 매 8분 마다의 30초에서 2분 정도의 타임 로스가 없어지므로, 시스템 가동률을 상당히 높이게 된다. 이차전지 극판(4) 제조 시스템을 고속으로 돌리더라도 상기와 같이 매 8분 마다의 시간 로스가 생기면 엉뚱한 곳에서 시간을 잡아먹게 되어서 가동률이 상당히 떨어지게 되지만, 본 발명은 상기 시간 로스를 근절함으로써 기존의 이러한 문제를 완전히 해결한 것이다. 결국, 본 발명은 앞쪽 열과 뒤쪽 열의 메거진 셋트에서 각각의 메거진(22)이 이송 라인(2)의 길이 방향과 교차(직교)하는 방향으로 교대로 이동하면서 극판(4)은 극판(4)데로 메거진(22)에 적재하고, 동시에 메거진(22)의 교체에 따른 대기 시간(시스템 중단 시간)를 생기지 않도록(제로가 되도록) 할 수 있다는 점에서 본 발명은 상당히 획기적이다.
또한, 본 발명에서는 극판(4)의 스태킹 작업 중에 스태킹 장치를 비롯한 이차전지 제조용 설비 전체가 중단하여야 하는 대기 시간을 줄여보고자 극판(4)을 권장되는 고속(즉, 극판(4)이 이송 중에 주변의 이동 가이더 등에 긁히거나 부딪혀서 손상되는 경우가 생기지 않을 정도의 속도)을 초과하여 무리하게 높은 고속으로 이송하는 경우가 생기지 않으므로, 극판(4)이 주변의 이동 가이더 등에 부딪혀서 극판(4)의 형상 변화나 극판(4)에 도포된 활물질이 깨지는 문제도 해결하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 극판(4)의 적재(스태킹)가 완료된 메거진(22)을 이송 라인(2)을 벗어나는 위치로 무리하게 고속 이동할 필요가 없이 충분히 느린 속도로 이동이 가능하기 때문에, 극판(4)이 메거진(22)에 부딪혀서 극판(4)의 손상이 초래되는 경우도 방지한다. 상기와 같이, 극판(4)이 매거진에 적재된 상태에서 매거진의 내측면과 극판(4)의 둘레부 사이에 미세한 스페이스가 형성되어 있는데, 극판(4)의 적재 완료된 메거진(22)을 급하게 고속으로 이송 라인(2) 바깥으로 이동시키다가 스탑할 때에 관성에 의해 극판(4)이 유동되면서 극판(4)의 둘레부가 메거진(22)의 내측면에 부딪히면서 극판(4)의 찌그러짐이나 활물질의 깨짐과 같은 소손이 발생될 수 있으나, 본 발명은 메거진(22)을 천천히 무리없이 이송 라인(2) 바깥으로 이동시키기 때문에, 극판(4)이 메거진(22)에 부딪혀서 유발될 수 있는 소손의 여지는 전혀 생기지 않게 되며, 나아가 극판(4)의 정렬 상태가 흐트러짐이 없이 안정적으로 정렬 상태를 유지하게 된다.
또한, 본 발명에서는 작업자가 극판(4)이 스태킹 되는 위치(즉, 메거진(22) 위치)에 항시 붙어 있어야 할 필요가 없다는 효과도 가진다. 상기 예를 든 바와 같이, 메거진(22)이 극판(4)이 대략 1500장 정도 적재되는데 걸리는 시간이 8분이라서, 8분마다 새로운 메거진(22)(비어 있는 메거진(22))을 교체해주어야 할 필요가 없기 때문에, 작업자가 다른 작업 장소로 가지 못하고 옆에 항시 머물러 있어야 되는 문제는 전해 발생되지 않는 것이다. 이처럼 작업자가 늘 극판(4) 스택 위치에 머물러 있어야 할 필요가 없는 만큼 작업 관리 등을 수행하는데 있어서 바람직하고, 관리의 효율성을 높이고자 하는 등의 목적으로 인력을 그만큼 더 소요하여야 할 필요도 없어서 인건비 부담이 더 줄어드는 효과도 있다.
한편, 본 발명에서는 도면에 도시된 바와 같이 각 열의 메거진 셋트를 두 개 보다 많은 세 개의 열 이상으로 배치할 수 있다. 도면에서는 메거진 셋트가 세 개의 열로 배치된 것이 도시되어 있는데, 이러한 경우 극판(4) 적재 개소가 여섯 군데가 된다. 메거진 셋트가 세 개 이상으로 배치되는 것은 극판(4)이 적재(스택)되는 시간보다 메거진(22)이 이송 라인(2) 바깥으로 빠지는 시간이 더 짧은 경우(속도가 더 빠른 경우)에 대비하여 버퍼 메거진(22) 개념으로 메거진(22)을 세 개 이상으로 배치한 것이라 할 수 있다.
예를 들어, 메거진(22)에 극판(4)이 적재 완료되는 시간이 2분이고 메거진(22)이 이송 라인(2) 바깥으로 빠지는 시간이 1분이라면, 메거진(22)의 빠지는 시간이 극판(4)의 적재 시간보다 더 빠르므로 메거진 셋트를 상기와 같이 2개 열로만 배치해도 무방할 것이다.
한편, 메거진(22)에 극판(4)이 적재 완료되는 시간이 1분이고 메거진(22)이 이송 라인(2) 바깥으로 빠지는 시간이 2분이라면, 이송 라인(2)에 배치된 제1열 메거진(22)과 제2열 메거진(22)에는 극판(4)이 적재될 수 없는 경우가 생길 수 있어서 이러한 경우에는 메거진 셋트를 한 열 더 추가하여 3열의 메거진 셋트로 배치하여, 3열의 메거진(22)에 극판(4)이 적재되도록 할 수 있다. 3열의 메거진(22)은 극판(4)의 적재가 원활하게 이루어지도록 하는 버퍼 메거진(22)이라 할 수 있다. 예를 하나 더 들면, 메거진(22)에 극판(4)이 적재 완료되는 시간이 1분이고 메거진(22)이 이송 라인(2) 바깥으로 빠지는 시간이 4분이라면, 이송 라인(2)에 배치된 제1열 메거진(22)과 제2열 메거진(22) 및 제3열 메거진(22)에는 극판(4)이 적재될 수 없는 경우가 생길 수 있어서 이러한 경우에는 메거진 셋트를 한 열 더 추가하여 4열의 메거진 셋트로 배치하여, 4열의 메거진(22)에 극판(4)이 적재되도록 할 수 있다. 4열의 메거진(22) 역시 극판(4)의 적재가 원활하게 이루어지도록 하는 버퍼 메거진(22)이라 할 수 있다.
이처럼 상기 메거진(22)의 열의 수가 N열이라는 의미는 메거진(22)의 갯수를 2열에서부터 필요한 개수의 열로 배치한다는 것은 메거진 셋트를 3열 또는 그 이상으로 증가시키는 것을 의미한다.
한편, 상기와 같이 본 발명에서는 작업자가 늘 극판(4) 스택 위치에 머물러 있어야 할 필요가 없다고 하였는데, 이처럼 작업자가 극판(4) 스택 위치에서 항시 지키고 있지 않고 시간 여유를 가지도록 할 수 있는 만큼 장치의 관리 대수(예를 들어, 스태킹 장치의 관리 대수)를 더 늘릴 수 있다. 작업자 한 사람이 여러 대수의 장치를 관리할 수 있고, 작업자 한 사람이 여러 대수의 장치 관리가 가능한 만큼 필요한 관리 인력이 그만큼 줄어들어서 인건비 상승 요인도 방지된다.
예를 들어, 이송 라인(2)에 세 개 열로 메거진 셋트가 배치되어 총 여섯 군데에 메거진(22)이 배치되어 있고, 극판(4)의 스택 시간(적재 시간)을 8분으로 잡으면, 총 스택 시간은 6ㅧ8 = 48분이고, 이때에 메거진(22)의 1개소의 교체 시간을 넉넉잡이 10분으로 잡아도 38분이 여유 시간으로 남게 되며, 다시 38분 - 10분을 하면 28분이 여유 시간으로 남게 되고, 다시 28분 - 10분을 하면 18분의 여유 시간이 남게 되며, 또 다시 18분 - 10분하면 8분의 여유 시간이 남게 되므로, 작업자 한 사람이 총 4대의 장치를 관리할 수 있게 된다.
상기 이송 라인(2)에 두 개의 열로 메거진 셋트가 배치되어 총 네 군데에 메거진(22)이 배치되어 있고, 극판(4)의 스택 시간(적재 시간)을 8분으로 잡으면, 총 스택 시간은 4ㅧ8 = 32분이고, 이때에 메거진(22)의 1개소의 교체 시간을 넉넉잡이 10분으로 잡아도 22분이 여유 시간으로 남게 되며, 다시 22분 - 10분을 하면 12분이 여유 시간으로 남게 되어서, 작업자 한 사람이 총 3대의 장치를 관리할 수 있게 된다.
이처럼 작업자의 한 사람만으로 여러 대의 장치 관리가 이루어져서 작업 효율성이 높고 인건비 절감 등의 효과가 있다는 점도 본 발명의 메거진 셋트를 두 개 열 이상으로 배치한 것의 의미가 크다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
2. 이송 라인 4. 극판
22. 메거진 24. 가이드 레일
22. 메거진 24. 가이드 레일
Claims (6)
- 극판(4)을 이송 라인(2)을 따라 이동시키는 이송부;
상기 이송부를 따라 이동되어온 상기 극판(4)을 다층으로 적재하는 적재부가 구비되며 상기 적재부의 상단부측은 상기 이송부의 하부에 배치된 메거진(22);을 포함하여 구성되고,
상기 메거진(22)은 상기 이송 라인(2)을 따라 적어도 두 개 이상 복수개의 열(병렬)로 배치되어, 복수열의 메거진(22) 중에서 극판(4)의 적재가 완료된 메거진(22)은 메거진 배출 위치로 이동시키고 다음 열의 빈 메거진(22)에 극판(4)을 적재(스태킹)하도록 구성된 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 메거진(22)은 상기 극판(4)이 전진하는 상기 이송 라인(2)을 따라 2열에서부터 N열까지 복수 열(병렬)로 배치된 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 복수 열의 메거진(22) 중에서 앞쪽 열의 메거진(22)에 극판(4) 적재 완료시 다음 열의 메거진(22) 위로 극판(4)이 이송된 다음 정지된 상태에서 극판(4)이 낙하하여 적재되는 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 이송 라인(2)에 복수열로 배치된 각 열의 메거진(22)은 상기 이송 라인(2)과 교차되는 방향으로 적어도 두 개 이상 배치되어, 상기 이송 라인(2)을 기준으로 행과 열 방향으로 복수 개소에 메거진(22)이 병렬 배치된 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
- 제4항에 있어서,
상기 각 열의 적어도 두 개 이상의 메거진(22)을 포함하는 메거진 셋트가 형성되며, 상기 메거진 셋트에서 어느 하나의 메거진(22)이 내부에 극판(4)의 적재가 완료되어 상기 이송 라인(2)에서 벗어날 때에 다른 하나의 메거진(22)이 상기 이송 라인(2) 아래로 진입하여 극판(4)의 스태킹 작업이 수행되도록 구성된 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 이송 라인(2)의 하부에 길이 방향이 교차되도록 배치된 베이스에 상기 각 열의 메거진(22)이 가이드 레일(24)을 매개로 장착되고, 상기 각 열의 메거진(22)은 메거진 이동수단에 의해 상기 이송 라인(2)의 길이 방향과 직교하는 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 극판 스태킹 효율성을 향상시킨 이차전지용 극판 스태킹 장치.
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