KR101806236B1 - 이차전지용 전극판의 자동 공급장치 - Google Patents

이차전지용 전극판의 자동 공급장치 Download PDF

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Abstract

이차전지의 셀 제조에 사용될 전극판 스택이 매거진 내에 수용되어 바닥판에 의해 지지된 상태로 공급되는 경우에도 해당 설비의 작동을 중단시킴이 없이 매거진을 자동적으로 교체할 수 있으므로, 작업의 편의성과 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치가 개시된다. 이차전지용 전극판(P)의 자동 공급장치(100)는 전극판의 크기에 대응하여 전극판 스택을 수용할 수 있는 공간을 한정하도록 버퍼 가이드(120)를 구비하고, 메인 프레임(110)에 고정 지지되는 제1의 직선왕복운동기구에 의해서 바닥판 받침부재(130)가 버퍼 가이드(120)의 제 1 개구부(121) 내외로 전후진이 가능하며, 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에 배치된 버퍼핸드 승강블록(150)은 제2의 직선왕복운동기구에 의해서 상하방향으로 왕복운동이 가능하고, 버퍼핸드 승강블록(150)의 상부면 상에 배치된 버퍼 핸드(160)는 제3의 직선왕복운동기구에 의해서 버퍼 가이드(120)의 제 2 개구부(122) 내외로 전후진이 가능하며, 제 2 수직 프레임(112) 하부에 배치된 제4의 직선왕복운동기구를 자체 구비한 리프터(170)에 의해서 전극판(P)이 승하강되고, 버퍼 핸드(160)는 수지상(樹枝狀)으로 돌출하여 형성된 다수의 돌출부(160a)를 구비하며, 바닥판(178)에는 상기 돌출부(160a)에 대응하는 형상으로 다수의 바닥판 끼움공(178a)이 관통하여 형성된다.

Description

이차전지용 전극판의 자동 공급장치{Apparatus for automatically supplying electrode stack to be used for manufacturing a secondary battery}
본 발명은 이차전지용 전극판의 자동 공급장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지의 고속 셀 스택 제조장치에 있어서 셀의 제조에 사용될 전극판 스택이 매거진(magazine) 내에 수용되어 바닥판에 의해 지지된 상태로 공급되는 경우에도 해당 설비의 작동을 중단시킴이 없이 매거진을 자동적으로 교체할 수 있으므로, 작업의 편의성과 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어 내는 2차전지로 구분할 수 있으며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세이다.
흔히 쓰이는 2차전지로는 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈 수소 축전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지가 있다. 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 휴대용, 무선 전자 제품들의 개발이 증가하고 있는 현재의 추세로 볼 때, 이들 제품들의 소형화 및 경량화를 위해 에너지 밀도가 높은 2차 전지의 필요성이 크게 대두되고 있다. 또한, 환경 보전에 대한 관심이 높아짐에 따라 화석연료를 사용하는 가솔린이나 디젤 자동차를 대체할 수 있는 전기자동차의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차 전지는 양극판, 분리판, 음극판이 순차적으로 적층되어 유기용매로 이루어진 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 2차 전지의 경우 하나의 음극과 하나의 양극을 분리막을 경계로 적층한 후 일방향으로 와인딩하여 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식으로서, 복수의 전극과 분리막을 적층하는 라미네이션 공정을 필요로 하지 않기 때문에 비교적 제조 공정이 간단하여 생산이 용이하다. 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여 제작하는 방식이 많이 사용된다.
이차전지의 고속 셀 스택 제조장치에서는 셀의 제조에 사용될 전극판 스택이 매거진 내에 수용되어 바닥판에 의해 지지된 상태로 승강장치에 의해서 버퍼존(buffer zone) 내로 공급되고, 여기에서 바닥판을 상승시키면 전극판이 하나씩 로딩되는 방식을 취하고 있다.
그런데, 종래의 셀 스택 제조장치에서 바닥판이 내부에 있는 매거진을 교체해야 하는 경우에는 바닥판이 있기 때문에 제조장치가 15초 이상 정지해야만 하기 때문에, 전극판을 연속적으로 공급하는 것이 불가능하여 작업의 편의성 및 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록 제10-1630469호(등록일자: 2017년 4월 20일) 대한민국 특허등록 제10-1514609호(등록일자: 2016년 5월 20일) 대한민국 특허공개 제10-2016-0023012호(공개일자: 2016년 3월 3일) 대한민국 특허등록 제10-1329073호(등록일자: 2013년 11월 7일) 대한민국 특허공개 제10-2013-0000617호(공개일자: 2013년 1월 3일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이차전지의 고속 셀 스택 제조장치에 있어서 셀의 제조에 사용될 전극판 스택이 매거진 내에 수용되어 바닥판에 의해 지지된 상태로 공급되는 경우에도 해당 설비의 작동을 중단시킴이 없이 매거진을 자동적으로 교체할 수 있으므로, 작업의 편의성과 효율성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치를 제공하려는 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은,
이차전지용 전극판의 자동 공급장치로서,
사각틀 형상의 메인 프레임, 상기 메인 프레임의 양측에서 하방향으로 연장된 제 1 수직 프레임, 및 복수개의 상기 제 1 수직 프레임들 사이에서 상기 메인 프레임으로부터 별도로 하방향 연장된 제 2 수직 프레임을 포함하는 프레임 구조물;
상기 전극판의 크기에 대응하여 전극판 스택을 수용할 수 있는 공간을 한정하도록 상기 메인 프레임의 내부 공간에 서로 마주보도록 이격하여 배치되고, 사방에 서로 대향하는 방향으로 복수개의 제 1 개구부 및 복수개의 제 2 개구부가 형성되며, 상기 메인 프레임에 연결되어 지지되는 버퍼 가이드;
상기 메인 프레임의 상부면 일측에 고정 지지되고 제1의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제1의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 버퍼 가이드의 상기 제 1 개구부 내외로 전후진이 가능하도록 배치된 바닥판 받침부재;
상기 제 1 수직 프레임의 외측면 상에 배치되고, 제2의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제2의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 제 1 수직 프레임의 상기 외측면 상에서 상하방향으로 왕복운동이 가능한 버퍼핸드 승강블록;
상기 버퍼핸드 승강블록의 상부면 상에 배치되고, 제3의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제3의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 버퍼 가이드의 상기 제 2 개구부 내외로 전후진이 가능한 버퍼 핸드;
상기 제 2 수직 프레임 하부에 배치된 제4의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제4의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 전극판을 승하강 시키기 위한 리프터; 및
상기 메인 프레임에 의해서 지지되고, 상기 버퍼 가이드의 외측면 외부에 일정 높이를 유지하도록 설치되며, 상기 버퍼 가이드 내에 수용되어 상기 버퍼 가이드를 따라서 수직방향으로 공급되는 상기 전극판 및 전극판 메거진의 위치를 감지하기 위한 레벨 센서;를 포함하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치를 제공한다.
상기 제1의 직선왕복운동기구는, 상기 메인 프레임의 상부면 일측에 고정 지지되는 제 1 듀얼 실린더 및 상기 제 1 듀얼 실린더의 상부에 일체형으로 부착된 제 1 크로스 가이드로 구성된 제 1 리니어 액추에이터로 이루어지고, 상기 바닥판 받침부재는 상기 제 1 크로스 가이드 상부면 상에 일체로 장착되고, 상기 제 1 듀얼 실린더의 작동에 의해서 상기 버퍼 가이드의 상기 제 1 개구부 내외로 전후진 왕복운동을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2의 직선왕복운동기구는, 상기 제 1 수직 프레임의 외측면 상에 배치된 제 2 듀얼 실린더 및 상기 제 2 듀얼 실린더의 상부에 일체형으로 부착된 제 2 크로스 가이드로 구성된 제 2 리니어 엑추에이터로 이루어지고, 상기 제 2 리니어 엑추에이터는 상기 버퍼핸드 승강블록의 몸체 하부에 장착된 서보 모터에 의해서 구동되며, 상기 버퍼핸드 승강블록은 상기 제 2 듀얼 실린더의 작동에 의하여 상하방향으로 왕복운동하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3의 직선왕복운동기구는, 상기 버퍼핸드 승강블록의 상부면 상에 장착된 제 1 볼 스크류 및 상기 제 1 볼 스크류에 장착되어 상기 제 1 볼 스크류를 따라서 전후방향으로 운동하는 제 1 슬라이드 테이블로 구성된 제 3 리니어 액추에이터로 이루어지며, 상기 버퍼 핸드는 상기 제 3 리니어 액추에이터의 작동에 의하여 상기 버퍼 가이드의 상대적으로 넓은 상기 제 2 개구부 내외로 전후진 왕복운동하는 것을 특징으로 한다.
상기 제4의 직선왕복운동기구는, 상기 제 2 수직 프레임의 일면을 따라서 배치된 제 2 볼 스크류 및 상기 제 2 볼 스크류를 따라서 이동하는 제 2 슬라이드 테이블로 구성된 제 4 리니어 액추에이터로 이루어지고, 상기 제 2 슬라이드 테이블의 상부면 상에는 리프터 기둥이 연결 프레임을 거쳐서 일체로 고정되고, 상기 리프터 기둥의 상부면 상에는 상기 전극판 메거진 내의 바닥판 하부면과 접촉하여 이를 지지하기 위한 리프터판이 부착된 것을 특징으로 한다.
상기 전극판 메거진이 상기 리프터의 위쪽에 마련된 로딩위치에 놓이는 경우, 상기 제 4 리니어 액추에이터는 상기 레벨센서가 오프(off)될 때 작동하고, 이에 의해서 상기 리프터 기둥이 상승하게 되어 상기 리프터판에 의해 지지되는 상기 바닥판이 상기 전극판 메거진 내에서 상승하면서 상기 전극판을 밀어 올리게 되고, 상기 리프터가 상기 전극판 메거진 내의 상기 바닥판을 조금씩 밀면서 최상부에 위치하는 상기 전극판의 높이를 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 버퍼 핸드는 수지상(樹枝狀)으로 돌출하여 형성된 다수의 돌출부를 구비하고, 상기 바닥판에는 상기 돌출부에 대응하는 형상으로 다수의 바닥판 끼움공이 관통하여 형성된다.
이상에서 언급한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이차전지용 전극판의 자동 공급장치에서 메거진의 하부에 위치하는 바닥판 및 상기 바닥판을 자동적으로 수거하기 위한 바닥판 받침부재의 형상을 개선하고 이와 함께 전극판의 공급 및 바닥판 릴리스 동작에 필요한 주변장치들의 연동방식을 개선함으로써, 이차전지의 고속 셀 스택 제조장치에 있어서 셀의 제조에 사용될 전극판 스택이 매거진 내에 수용되어 바닥판에 의해 지지된 상태로 공급되는 경우 매거진 내에 남아있는 바닥판으로 인하여 새로 공급되는 메거진을 로딩하기 위해서는 불가피하게 해당 설비를 일정시간동안 중단하였다가 재가동하는 종래기술의 문제점을 해소하므로, 작업의 편의성과 효율성 및 생산성이 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
첨부도면들을 참조한 하기의 상세한 설명을 통해서 본 발명의 부수적인 장점들과 특징들이 보다 완벽하고 용이하게 이해될 것이다, 첨부도면에서:
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이차전지용 전극판의 자동 공급장치를 나타낸 도면;
도 2는 도 1에 도시된 이차전지용 전극판의 자동 공급장치의 정면도로서, 설명의 편의를 위하여 일부 부품을 제거하여 나타낸 도면;
도 3 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이차전지용 전극판의 자동 공급장치의 작동순서를 나타낸 도면; 및
도 9는 전극판 메거진 내에 배치되는 바닥판 및 이에 대응하는 버퍼 핸드의 교차상태를 보여주는 부분 확대도.
본 발명의 적어도 하나의 실시 예를 상세하게 설명하기에 앞서, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 명세서에 발표하거나 도면에 나타낸 구성 및 부품들의 배열로서 본 발명이 한정되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명의 다른 실시 예들이 가능하고 다양한 방식으로 실행 및 수행될 수 있다. 또한, 여기에 채용된 어법과 용어는 설명을 목적으로 한 것으로서 본 발명을 제한하는 것으로 간주되지 않음을 알 수 있을 것이다.
좌측, 우측, 위, 아래와 같이 여기에서 사용하는 모든 비교 설명들은 첨부도면을 참조하여 이루어지지만, 제한적인 개념을 의미하는 것은 아니다. 설명한 실시 예들은 어떤 실시 예들의 가변적인 사항들의 바람직한 특징들을 제공하는 것으로서 이해할 수 있으며, 따라서 특징들, 부품들, 모듈들, 요소들 및/또는 설명의 양태들은 개시된 장치나 방법으로부터 실질적으로 벗어남이 없이 결합, 상호연결, 순서화, 분리, 교환, 위치선정 및/또는 재배열될 수 있다. 부품들의 형상 및 크기는 예시적인 것이며, 달리 명시되지 않는 한, 발표한 발명에 실질적으로 영향을 미치거나 제한함이 없이 변경될 수 있다. 다르게 강조하지 않는 한, 도면을 통해서 유사하거나 대응하는 요소들은 유사하거나 대응하는 참조부호들로서 나타내어질 것이다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이차전지용 전극판 자동 공급장치에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2에는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이차전지용 전극판 자동 공급장치의 구조가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이차전지용 전극판 자동 공급장치(100)는 사각틀 형상의 메인 프레임(110) 및 상기 메인 프레임(110)의 양측에서 하방향으로 연장된 제 1 수직 프레임(111)을 포함한다. 메인 프레임(110)의 내부 공간에는 복수개의 버퍼 가이드(120)가 서로 마주보도록 배치되는데, 이들은 전극판의 크기에 대응하여 전극판 스택을 수용할 수 있는 공간을 한정하도록 이격하여 배치된다. 이를 위하여, 일단부는 메인 프레임(110)에 고정되고 타단부는 버퍼 가이드(120)의 외면에 고정되는 다수의 지지편(124)에 의해서 버퍼 가이드(120)가 메인 프레임(110)에 고정 지지된다.
이때, 버퍼 가이드(120)의 상대적으로 좁은 제 1 개구부(121) 내외로 바닥판 받침부재(130)가 전·후진이 가능하도록 배치된다. 즉, 바닥판 받침부재(130)는 메인 프레임(110)의 상부면 일측에 고정 지지되는 제 1 듀얼 실린더(133) 상부에 제 1 크로스 가이드(132)가 일체형으로 부착된 제 1 리니어 액추에이터(131)에 의해서 버퍼 가이드(120)의 제 1 개구부(121)를 들락날락하도록 배치된다.
상세하게는, 바닥판 받침부재(130)는 제 1 리니어 액추에이터(131)의 제 1 크로스 가이드(132) 상부면 상에 일체로 장착되고, 스토크 조절이 용이한 제 1 듀얼 실린더(133)의 작동에 의해서 정확한 위치선정이 가능하다. 도면에서는 설명의 편의를 위하여 제 1 리니어 액추에이터(131)의 설치 및 지지구조를 생략하였고, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 이와 같은 설치 및 지지구조는 공지의 기술로서 용이하게 채택할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 버퍼 가이드(120)의 제 1 개구부(121) 내외로 바닥판 받침부재(130)를 전후진 시키기 위한 제 1 리니어 액추에이터(131)는 직선왕복운동을 수행할 수 있는 다른 기구 또는 장치로 대체될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 제 1 리니어 액추에이터(131)의 근처 위치에서 메인 프레임(110)에는 레벨 센서(140)가 버퍼 가이드(120)의 외측면 외부에 일정 높이를 유지하도록 각각 설치된다. 레벨센서(140)는 버퍼 가이드(120) 내에 수용되어 버퍼 가이드(120)를 따라서 수직방향으로 공급되는 전극판(P) 및 전극판 메거진(M)의 위치를 감지한다.
메인 프레임(110)의 양측에서 메인 프레임(110)으로부터 하방향으로 연장된 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에는 버퍼핸드 승강블록(150)이 상하방향으로 왕복운동이 가능하도록 배치된다. 즉, 버퍼핸드 승강블록(150)은 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에 배치된 제 2 듀얼 실린더(153) 상부에 제 2 크로스 가이드(152)가 일체형으로 부착된 제 2 리니어 액추에이터(151)에 의해서 상하방향으로 이송된다. 제 2 리니어 액추에이터(151)는 버퍼핸드 승강블록(150)의 몸체 하부에 장착된 서보모터(154)에 의해서 구동된다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 버퍼핸드 승강블록(150)을 상하방향으로 왕복운동시키기 위한 제 2 리니어 액추에이터(151)는 직선왕복운동을 수행할 수 있는 다른 기구 또는 장치로 대체될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이와 같이 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에서 수직방향으로 왕복운동이 가능하도록 배치된 버퍼핸드 승강블록(150)의 상부면 상에는 버퍼 핸드(160)가 버퍼 가이드(120)를 향하여 수평방향으로 전후진 가능하도록 배치된다. 이를 위하여, 버퍼 핸드(160)는 버퍼핸드 승강블록(150)의 상부면 상에서 수평방향, 즉 버퍼 가이드(120)를 향하여 전후진하는 방향을 따라서 배치된 제 3 리니어 액추에이터(161)에 의해서 버퍼 가이드(120)의 상대적으로 넓은 제 2 개구부(122)를 들락날락하도록 배치된다. 상세하게는, 버퍼 핸드(160)는 제 3 리니어 액추에이터(161)의 제 1 슬라이드 테이블(162) 상부면 상에 일체로 장착되고, 스토크 조절이 용이한 제 1 볼 스크류(163)의 작동에 의해서 정확한 위치선정이 가능하다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 버퍼 핸드(160)를 수평방향으로 전후진 왕복운동시키기 위한 제 3 리니어 액추에이터(161)는 직선왕복운동을 수행할 수 있는 다른 기구 또는 장치로 대체될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
한편, 도 9에는 버퍼 핸드(160)의 형상이 도시되어 있다. 버퍼 핸드(160)는 전극판 메거진(M) 내에서 전극판(P)의 맨아래에 배치되는 바닥판(178)의 형상에 대응하는 형상을 갖는다. 바람직하게는, 버퍼 핸드(160)는 나뭇가지처럼 여러가지 모양으로 연장된 형태, 즉 수지상(樹枝狀)으로 형성된다. 이에 의해, 버퍼 핸드(16)는 나뭇가지처럼 연장된 돌출부(160a)를 구비하게 된다. 이에 대응하여, 하기에서 설명할 바닥판(178)에는 복수개의 버퍼 핸드(160)가 끼워질 수 있도록 버퍼 핸드(160)의 돌출부(160a)가 끼워지는 끼움공(178a)이 관통하여 형성되어 있다.
한편, 복수개의 제 1 수직 프레임들(111) 사이에서 메인 프레임(110)으로부터 별도로 하방향 연장된 제 2 수직 프레임(112) 하부에는 전극판을 승하강 시키기 위한 리프터(170)의 제 4 리니어 액추에이터(171)가 배치된다. 제 4 리니어 액추에이터(171)는 제 2 수직 프레임(112)의 일면을 따라서 배치된 제 2 볼 스크류(173) 및 상기 제 2 볼 스크류(173)를 따라서 이동하는 제 2 슬라이드 테이블(172)로 구성되는데, 상기 제 2 슬라이드 테이블(172)의 상부면 상에는 리프터 기둥(174)이 연결 프레임(175)을 거쳐서 일체로 고정되어 있다. 리프터 기둥(174)은 일정길이를 가지며, 제 4 리니어 액추에이터(171)가 작동함에 따라서 제 4 리니어 액추에이터(171)의 슬라이드 테이블(172)과 함께 상하방향으로 운동한다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 리프터(170)를 상하방향으로 왕복운동시키기 위한 제 4 리니어 액추에이터(171)는 직선왕복운동을 수행할 수 있는 다른 기구 또는 장치로 대체될 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
리프터 기둥(174)의 최상부에는 전극판 메거진(M) 내의 바닥판(178)과 접촉하여 이를 지지하기 위한 리프터판(176)이 일체로 장착된다. 도 9를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 바닥판(178)의 중간에는 수지상(樹枝狀)의 돌출부들(160a)를 갖는 버퍼 핸드(160)와 충돌하지 않도록 하기 위하여 상기 돌출부들(160a)의 형상에 대응하는 수지상(樹枝狀)의 끼움공들(178a)이 형성된다. 버퍼 핸드(160)의 돌출부들(160a)과 바닥판(178)의 끼움공들(178a)의 형상은 다양한 형태로 변경될 수 있음을 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
하기에서는 첨부도면 도 3 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 이차전지용 전극판의 자동 공급장치의 작동과정을 간략하게 설명한다.
먼저, 도 3을 참조하면, 다수의 전극판들(P) 및 이들을 지지하도록 맨 아래에 배치된 바닥판(178)을 수용하는 전극판 메거진(M)이 이송로봇과 같은 외부 이송장치(도시되지 않음)에 의해서 리프터(170) 상단부 위쪽 공간으로 위치하게 된다. 이때, 전극판 메거진(M)은 별도의 지지 구조물 위에 얹히거나 또는 별도의 로딩장치에 의해서 리프터(170)의 위쪽 공간에 고정 지지된다. 첨부도면에서는 설명의 편의를 위하여 전극판 메거진(M)을 작업완료시까지 일시적으로 지지하는 구조에 대해서는 그 기재를 생략하였다.
전극판 메거진(M)이 리프터(170)의 위쪽에 마련된 로딩위치에 놓이면, 레벨센서(140)로부터 신호를 전달받은 리프터(170)의 작동에 의해 버퍼 가이드(120) 내로 전극판(P)을 공급하게 된다. 즉, 레벨센서(140)가 오프(off)될 때 제 2 수직프레임(112)에 장착된 제 4 리니어 액추에이터(171)가 작동하게 되고, 이에 의해서 연결 프레임(175)을 거쳐 제 4 리니어 액추에이터(171)의 제 2 슬라이드 테이블(172) 상에 일체로 결합된 리프터 기둥(174)이 함께 상승하게 된다. 그 결과, 리프터 기둥(174)의 최상부에 부착된 리프터판(176)에 의해서 지지되는 바닥판(178)이 전극판 메거진(M) 내에서 상승하면서 전극판 메거진(M) 내의 전극판(P)을 밀어 올리게 된다. 리프터(170)가 전극판 메거진(M) 내의 바닥판(178)을 조금씩 밀면서 최상부에 위치하는 전극판(P)의 높이를 일정하게 유지시킨다. 이때, 진공흡착장치(도시되지 않음)가 전극판(P)을 한장씩 흡착하여 다음 작업단으로 이송하게 된다.
한편, 리프터(170)의 바닥판(178)이 계속 상승해서 버퍼 영역, 즉 버퍼 가이드(120)의 내부 공간으로 진입하게 되면, 전극판 메거진(M)의 교체를 시작한다. 이를 위해서는, 전극판(P) 밑에 있는 바닥판(178)을 분리하기 위해 먼저 제 3 리니어 액추에이터(161)의 작동에 의해 버퍼 핸드(160)를 버퍼 가이드(120)의 제 2 개구부(122) 쪽으로 전진시킨다.
그런데, 이때 버퍼 핸드(160)와 리프터(170)의 리프터판(176)의 충돌이 발생할 수 있다. 이를 회피하기 위해서 제 1 리니어 액추에이터(131)가 작동하여 바닥판 받침부재(130)를 버퍼 가이드(120)의 제 1 개구부(121) 쪽으로 전진시킨다. 이와 동시에 리프터(170)를 하강시켜서 전극판 메거진(M) 내의 바닥판(178)을 지지하고 있던 리프터판(176)을 바닥판(178)의 하부면으로부터 하방향으로 분리시킨다.
다음에는, 버퍼 핸드(160)를 버퍼 가이드(120)의 제 2 개구부(122) 쪽으로 전진시킨 후 제 2 리니어 액추에이터(151)를 작동시켜서 버퍼 핸드(160)를 상승시키면, 전극판 메거진(M) 내에서 맨 아래 전극판(P)의 하부면을 지지하고 있던 바닥판(178)과 전극판(P)을 분리할 수 있다.
바닥판 받침부재(130) 위에 놓인 바닥판(178)은, 제 1 리니어 액추에이터(131)의 작동에 의해 버퍼 가이드(120)의 제 1 개구부(121)로부터 멀어지도록 바닥판 받침부재(130)가 후퇴하게 되면, 리프터(170)의 리프터판(176) 위에 놓이게 되고, 리프터(170)가 바닥판(178)을 리프터판(176) 위에 싣고 아래로 내려가면, 곧바로 바닥판(178)을 포함한 다 사용한 빈 전극판 메거진(M)을 공정 밖으로 배출함과 동시에 새로운 전극판 메거진(M)으로 교체한다.
다음에는 리프터(170)가 점진적으로 상승하여 전극판(P)을 공급하게 되고, 리프터(170)의 작동에 의해서 새로 공급된 전극판 메거진(M)의 바닥판을 상승시켜 올려서 새로운 전극판 메거진(M) 내의 전극판(P)이 일정 위치에 오면 버퍼 핸드(160)가 후진하여 버퍼 영역 내의 잔여 전극판(P)과 신규 전극판(P)을 합치게 되고, 이러한 동작을 반복적으로 수행하게 됨으로써, 제조설비를 정지시키지 않고서도 운용이 가능한 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 이차전지용 전극판 자동공급장치 110 : 메인 프레임
111,112 : 수직 프레임 120 : 버퍼 가이드
121,122 : 개구부 124 : 지지편
130 : 바닥판 받침부재
131,151,161,171 : 리니어 액추에이터 132,152 : 크로스 가이드
133,153 : 듀얼 실린더 140 : 레벨 센서
150 : 버퍼핸드 승강블록 154 : 서보 모터
160 : 버퍼핸드 160a : 돌출부
162,172 : 슬라이드 테이블 163,173 : 볼 스크류
174 : 리프터 기둥 175 : 연결 프레임
176 : 리프터판 178 : 바닥판
178a : 바닥판 끼움공 P : 전극판
M : 전극판 메거진

Claims (7)

  1. 이차전지용 전극판(P)의 자동 공급장치(100)로서,
    사각틀 형상의 메인 프레임(110), 상기 메인 프레임(110)의 양측에서 하방향으로 연장된 제 1 수직 프레임(111), 및 복수개의 상기 제 1 수직 프레임들(111) 사이에서 상기 메인 프레임(110)으로부터 별도로 하방향 연장된 제 2 수직 프레임(112)을 포함하는 프레임 구조물;
    상기 전극판의 크기에 대응하여 전극판 스택을 수용할 수 있는 공간을 한정하도록 상기 메인 프레임(110)의 내부 공간에 서로 마주보도록 이격하여 배치되고, 사방에 서로 대향하는 방향으로 복수개의 제 1 개구부(121) 및 복수개의 제 2 개구부(122)가 형성되며, 상기 메인 프레임(110)에 연결되어 지지되는 버퍼 가이드(120);
    상기 메인 프레임(110)의 상부면 일측에 고정 지지되고 제1의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제1의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 버퍼 가이드(120)의 상기 제 1 개구부(121) 내외로 전후진이 가능하도록 배치된 바닥판 받침부재(130);
    상기 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에 배치되고, 제2의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제2의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 제 1 수직 프레임(111)의 상기 외측면 상에서 상하방향으로 왕복운동이 가능한 버퍼핸드 승강블록(150);
    상기 버퍼핸드 승강블록(150)의 상부면 상에 배치되고, 제3의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제3의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 버퍼 가이드(120)의 상기 제 2 개구부(122) 내외로 전후진이 가능한 버퍼 핸드(160);
    상기 제 2 수직 프레임(112) 하부에 배치된 제4의 직선왕복운동기구를 자체 구비하며, 상기 제4의 직선왕복운동기구에 의해서 상기 전극판(P)을 승하강 시키기 위한 리프터(170); 및
    상기 메인 프레임(110)에 의해서 지지되고, 상기 버퍼 가이드(120)의 외측면 외부에 일정 높이를 유지하도록 설치되며, 상기 버퍼 가이드(120) 내에 수용되어 상기 버퍼 가이드(120)를 따라서 수직방향으로 공급되는 상기 전극판 및 전극판 메거진(M)의 위치를 감지하기 위한 레벨 센서(140);
    를 포함하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1의 직선왕복운동기구는, 상기 메인 프레임(110)의 상부면 일측에 고정 지지되는 제 1 듀얼 실린더(133) 및 상기 제 1 듀얼 실린더(133)의 상부에 일체형으로 부착된 제 1 크로스 가이드(132)로 구성된 제 1 리니어 액추에이터(131)로 이루어지고, 상기 바닥판 받침부재(130)는 상기 제 1 크로스 가이드(132) 상부면 상에 일체로 장착되고, 상기 제 1 듀얼 실린더(133)의 작동에 의해서 상기 버퍼 가이드(120)의 상기 제 1 개구부(121) 내외로 전후진 왕복운동을 하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2의 직선왕복운동기구는, 상기 제 1 수직 프레임(111)의 외측면 상에 배치된 제 2 듀얼 실린더(153) 및 상기 제 2 듀얼 실린더(153)의 상부에 일체형으로 부착된 제 2 크로스 가이드(152)로 구성된 제 2 리니어 엑추에이터(151)로 이루어지고, 상기 제 2 리니어 엑추에이터(151)는 상기 버퍼핸드 승강블록(150)의 몸체 하부에 장착된 서보 모터(154)에 의해서 구동되며, 상기 버퍼핸드 승강블록(150)은 상기 제 2 듀얼 실린더(153)의 작동에 의하여 상하방향으로 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제3의 직선왕복운동기구는, 상기 버퍼핸드 승강블록(150)의 상부면 상에 장착된 제 1 볼 스크류(163) 및 상기 제 1 볼 스크류(163)에 장착되어 상기 제 1 볼 스크류(163)를 따라서 전후방향으로 운동하는 제 1 슬라이드 테이블(162)로 구성된 제 3 리니어 액추에이터(161)로 이루어지며, 상기 버퍼 핸드(160)는 상기 제 3 리니어 액추에이터(161)의 작동에 의하여 상기 버퍼 가이드(120)의 상대적으로 넓은 상기 제 2 개구부(122) 내외로 전후진 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제4의 직선왕복운동기구는, 상기 제 2 수직 프레임(112)의 일면을 따라서 배치된 제 2 볼 스크류(173) 및 상기 제 2 볼 스크류(173)를 따라서 이동하는 제 2 슬라이드 테이블(172)로 구성된 제 4 리니어 액추에이터(171)로 이루어지고, 상기 제 2 슬라이드 테이블(172)의 상부면 상에는 리프터 기둥(174)이 연결 프레임(175)을 거쳐서 일체로 고정되고, 상기 리프터 기둥(174)의 상부면 상에는 상기 전극판 메거진(M) 내의 바닥판(178) 하부면과 접촉하여 이를 지지하기 위한 리프터판(176)이 부착된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전극판 메거진(M)이 상기 리프터(170)의 위쪽에 마련된 로딩위치에 놓이는 경우, 상기 제 4 리니어 액추에이터(171)는 상기 레벨센서(140)가 오프(off)될 때 작동하고, 이에 의해서 상기 리프터 기둥(174)이 상승하게 되어 상기 리프터판(176)에 의해 지지되는 상기 바닥판(178)이 상기 전극판 메거진(M) 내에서 상승하면서 상기 전극판(P)을 밀어 올리게 되고, 상기 리프터(170)가 상기 전극판 메거진(M) 내의 상기 바닥판(178)을 조금씩 밀면서 최상부에 위치하는 상기 전극판(P)의 높이를 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 버퍼 핸드(160)는 수지상(樹枝狀)으로 돌출하여 형성된 다수의 돌출부(160a)를 구비하고, 상기 바닥판(178)에는 상기 돌출부(160a)에 대응하는 형상으로 다수의 바닥판 끼움공(178a)이 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판의 자동 공급장치.
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