KR101810842B1 - 에이지이엠 배터리 극판 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 몸체에 고정된 고정판과, 실린더에 연결된 압축판과, 압축 높이를 일정하게 유지하기 위한 스토퍼를 구비하여 에이지이엠 배터리 극판 블럭을 일정하게 압축하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것이다.
본 발명은 AGM배터리 극판 블럭(12)을 압축하는 압축기에 있어서, 내부 수용부를 구비한 몸체(20)와; 상기 몸체(20) 일측면부와 결합되어 고정된 고정판(21)과; 상기 고정판(21)에 고정되어 압축판(51)의 이동을 원활하게 하는 이송 가이드(22)와; 상기 고정판(21)의 일측면부와 체결되며, 극판의 압축 높이를 제한하는 가이드(25)와; 상기 몸체(20) 수용부에 고정되며, 링크(52)와 체결된 압축판(51)을 왕복 운동시키는 실린더(50)와; 상기 몸체(20) 하단부에 체결되며, 엑추에어터(30)에 의하여 개방되어 압축된 배터리 극판 블럭을 하부로 배출하는 밑판(31)을; 포함하되, 다품종 소량생산에 적합하도록 배터리 타입별로 대응하기 위하여, 카트리지 타입으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

에이지이엠 배터리 극판 압축기 {Compresser of AGM Battery Plate}
본 발명은 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 몸체에 고정된 고정판과, 실린더에 연결된 압축판과, 상기 압축판의 이동거리를 제한하는 스토퍼를 구비하여 에이지이엠 배터리 극판 블럭을 일정하게 압축하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것이다.
VRLA(Valve Regulated Lead Acid) 전지는 납축전지의 일종으로서 밀폐형 전지(Sealed Battery) 또는 재조합 전지(Recombinant Battery)라고도 하며, 이온화 경향이 큰 음극(Pb-해면상납)사이에 묽은 황산의 전해액을 넣은 구조로, 종래의 납 축전지에 비해 내구력이 2.5배 가량 향상되며, 화학반응에 의해 전기적인 기전력을 발생시키며 사용기간에 따른 물의 첨가가 불필요한 2차 전지이다.
VRLA 전지는 안정한 품질, 높은 신뢰성, 우수한 경제성을 가지고 있어 현재 까지도 광범위하게 사용되고 있으며 특히, 자동차의 시동용 전원(SLI, Starting Lighting and Ignition)으로 가장 많이 사용되고 있다.
도 1은 AGM 배터리의 구성 상세도이다. 통상적으로 AGM 배터리는 양극판, 음극판 및 유리섬유매트 재질의 격리판으로 구성되며, 상기 구성품을 적층하여 극판 조립체를 셀 단위의 극판 블럭으로 형성하고, 상기 극판 블럭을 직렬로 연결하게 된다.
도 2는 AGM 배터리의 제조 공정 개략도이다. 통상적으로 AGM 배터리 제조공정은 배터리 바디(13)에 극판 블럭(12)을 삽입하고, 상기 블럭을 직렬 또는 병렬로 연결하기 위한 커넥터(11)를 연결한 후, 커버(10)로 밀폐하면서 완료된다.
AGM 배터리의 유리섬유매트는 전해액을 함침하여 극판에서 전기 이온의 움직임을 활성화 시키는 기능을 가지고 있으므로, 격리판의 간격을 압축시켜 전기 이온의 움직임이 최적이 되도록 압축시키는 기술이 핵심기술이다.
따라서, 극판 블럭의 두께를 일정하게 압축시키는 기술이 필요하다.
또한, 유리섬유 매트는 복원성이 전혀 없기 때문에, 극판 조립체의 전체를 압축하기보다는 셀(Cell) 단위로 압축하는 것이 배터리 성능에 유리하므로 극판 조립체 블럭별로 압축할 수 있는 기술이 필요하다.
1. KR 10-1252631, '자동차용 배터리 및 극판 제조방법', 등록일자:2013.04.03. 2. KR 10-1307981, 'ＡＧＭ을 이용한 ＶＲＬＡ전지', 등록일자: 2013.09.06. 3. KR 10-1559369, '배터리 자동 조립장치', 등록일자: 2015.10.05. 4. KR 10-1491696, '배터리 커넥터 조립장치', 등록일자: 2015.02.03.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 창안된 것으로서, AGM 배터리 극판 블럭의 두께를 일정하게 압축하기 위하여, 몸체에 고정된 고정판과 압축을 위한 실린더, 상기 실린더에 연결되어 압축하는 압축판과 상기 압축판의 압축 높이를 유지하는 스토퍼를 구비한 에이지이엠 배터리 극판 압축기를 개시하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한, 극판의 다양한 폭과 길이에 맞게 압축하기 위해서는 압축기 모듈이 카트리지 타입으로 구성하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기를 개시하는 것이 또 다른 본 발명의 목적이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 AGM배터리 극판 블럭(12)을 압축하는 압축기에 있어서, 내부 수용부를 구비한 몸체(20)와; 상기 몸체(20) 일측면부와 결합되며, 극판을 지정 위치에 있게 하는 가이드(25)를 포함하는 고정판(21)과; 상기 고정판(21)에 고정되어 압축판(51)의 이동을 원활하게 하는 이송 가이드(22)와; 상기 몸체(20) 수용부에 고정되며, 링크(52)와 체결된 압축판(51)을 왕복 운동시키는 실린더(50)와; 상기 실린더(50)와 체결되어 왕복 운동을 전달하는 링크(52)에 의하여 삽입된 극판블럭을 압축하는 압축판(51)과; 상기 몸체(20)의 일측면부와 체결되며, 압축판의 이동거리를 제한하는 스토퍼(23)와; 상기 몸체(20) 하단부에 체결되며, 엑추에어터(30)에 의하여 개방되어 압축된 배터리 극판 블럭을 하부로 배출하는 밑판(31)을; 포함하되, 다품종 소량생산에 적합하도록 배터리 타입별로 대응하기 위하여, 카트리지 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기를 개시하고자 한다.
또한, 본 발명의 고정판(21)과 압축판(51)은, 하나 이상으로 쌍으로 구성되어, 배터리 극판을 셀 단위로 압축하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기를 개시하고자 한다.
또한, 본 발명의 스포퍼(23)는, 압력센서, 근접센서, 광학센서 중에서 어느 하나로 대체될 수도 있는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기를 개시하고자 한다.
상기 해결수단으로 인하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, AGM배터리의 극판 블럭을 압축함으로서, 격리판의 간격을 압축시켜 전기 이온의 움직임이 최적화되어 배터리 성능이 향상된다.
둘째, AGM배터리의 격리판으로 사용되는 유리섬유 매트는 복원성이 전혀 없기 때문에, 극판 조립체의 전체를 압축하기보다는 셀 단위로 압축하기 때문에 일정한 두께로 압축 제조되는 이점이 있다.
셋째, AGM배터리의 극판 압축기가 카트리지 타입으로 구성되어, 배터리의 크기별로 간단하게 교체가 가능하고 다품종 생산에 쉽게 대응할 수 있다.
도 1은 AGM배터리의 구성 상세도.
도 2는 배터리의 제조 공정 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예의 사시도.
도 4는 극판 압축기의 평면도
도 5는 수축과 팽창과정의 일 실시예
도 6은 닫힘(A)과 열림(B)의 밑판(31) 작동 상태도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
본 발명은 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세히는 몸체에 고정된 고정판과, 실린더에 연결된 압축판과, 상기 압축판의 이동거리를 제한하는 스토퍼를 구비하여 에이지이엠 배터리 극판 블럭을 일정하게 압축하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기에 관한 것이다.
도 1은 AGM 배터리의 구성 상세도이다. 통상적으로 AGM 배터리는 양극판, 음극판 및 유리섬유매트 재질의 격리판으로 구성되며, 상기 구성품을 적층하여 극판 조립체를 셀 단위의 극판 블럭으로 형성하고, 상기 극판 블럭을 접속 연결하게 된다.
도 2는 AGM 배터리의 제조 공정 개략도이다. 통상적으로 AGM 배터리 제조공정은 배터리 바디(13)에 극판 블럭(12)을 삽입하고, 상기 블럭을 접속 연결하기 위한 커넥터(11)를 연결한 후, 커버(10)로 밀폐하면서 완료된다.
본 발명은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 배터리 바디(13)에 극판 블럭(12)을 삽입하는 전 단계 공정에 해당되며, 배터리 바디(13)에 극판 블럭(12)을 삽입하기 이전에 일정한 두께로 압축하는 공정이 필요하다.
AGM 배터리의 유리섬유매트는 전해액을 함침하여 극판에서 전기 이온의 움직임을 활성화시키는 기능을 가지고 있으므로, 격리판의 간격을 압축시켜 전기 이온의 움직임이 최적이 되도록 압축시키는 기술이 핵심기술이다.
따라서, 극판 블럭의 두께를 일정하게 압축시키는 기술이 필요하다. 또한, 유리섬유 매트는 복원성이 전혀 없기 때문에, 극판 조립체의 전체를 압축하기보다는 Cell 단위로 압축하는 것이 배터리 성능에 유리하므로 극판 블럭을 셀 단위로 압축할 수 있는 기술이 필요하다.
배터리 제조 공정은, 양극판 제조공정, 음극판 제조공정, 격리판 제조공정을 거쳐, 상기 양극판, 격리판, 음극판 순서로 적층하여 하나의 셀(Cell)당으로 극판 블럭을 형성한다. 상기 이후, 배터리 바디(13)에 극판 블럭(12)을 삽입하고, 극판의 스트랩을 접속하여 단전지 또는 셀(Cell) 단위로 연결한다. 상기 이후, 완전 충전시 셀(Cell)당 기전력은 2.1V로 6개의 셀을 직결 연결하면 12V의 축전지가 된다. 상기 셀을 직결 연결한 후, 터미널 포스트(단자 기둥)을 형성하고, 커버로 밀폐하면서 배터리 제조를 완성하게 된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예의 사시도이며, 도 4는 극판 압축기의 평면도이며, 도 5는 수축과 팽창과정의 일 실시예이다.
본 발명의 에이지이엠 배터리 극판 압축기는, AGM배터리 극판 블럭(12)을 압축하는 압축기에 있어서, 내부 수용부를 구비한 몸체(20)와; 상기 몸체(20) 일측면부와 결합되며, 극판을 지정 위치에 있게 하는 가이드(25)를 포함하는 고정판(21)과; 상기 고정판(21)에 고정되어 압축판(51)의 이동을 원활하게 하는 이송 가이드(22)와; 상기 몸체(20) 수용부에 고정되며, 링크(52)와 체결된 압축판(51)을 왕복 운동시키는 실린더(50)와; 상기 실린더(50)와 체결되어 왕복 운동을 전달하는 링크(52)에 의하여 삽입된 극판블럭을 압축하는 압축판(51)과; 상기 몸체(20)의 일측면부와 체결되며, 압축판의 이동거리를 제한하는 스토퍼(23)와; 상기 몸체(20) 하단부에 체결되며, 엑추에어터(30)에 의하여 개방되어 압축된 배터리 극판 블럭을 하부로 배출하는 밑판(31)을; 포함하되, 다품종 소량생산에 적합하도록 배터리 타입별로 대응하기 위하여, 카트리지 타입으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
AGM배터리는 군사용, 수송용, 의료용, 발전용 등 다양한 분야에서 사용되고 있어, 요구되는 배터리의 용량과 전압에 따라 극판의 길이와 너비가 다양하게 제조된다. 따라서 다품종 소량생산에 적합하도록 제조공정에 사용되는 극판 압축기도 카트리지 타입으로 구성되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 배터리 극판의 크기에 따라 에이지이엠 배터리 극판 압축기 전체를 쉽게 교체하도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 몸체(20)는 수용부에 위치하는 구성물의 지지대 역할을 가지며, 카트리지 타입으로 교체될 수 있도록 일측면부에 교체를 위한 갈고리 같은 부재를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 고정판(21)은 몸체(20) 일측면부에 결합되어 고정되는 것이 바람직하나, 경우에 따라서 이송 가이드(22)에 고정될 수도 있다.
상기 이송 가이드(22)와 링크(52)는 개별적으로 구성될 수도 있으며, 경우에 따라서는 이중관 형태로 구성되어, 안쪽은 링크가, 바깥쪽은 이송가이드가 형성되든지, 혹은 반대로 구성될 수도 있다. 또한, 상기 이송 가이드(22)와 링크(52)는 대각선 방향으로 배치되어 개별적으로 작동하는 것이 바람직하다.
상기 고정판(21)은 압축판(51)과 함께 극판 블럭(12)을 압축시키는 기능을 가진다. 상기 고정판(21)과 압축판(51) 사이에 극판 블럭(12)이 삽입되면, 실린더(50)가 왕복 이동하게 되고, 상기 실린더(50)와 링크(52)를 매개로 체결된 압축판(51)을 왕복 이동하면서 극판 블럭(12)을 압축하게 된다.
이때, 상기 이송 가이드(22)는 압축판(51)이 이송방향과 원활하게 이송되도록 가이드 한다.
상기 고정판(21)의 가이드(25)는 극판의 두께에 따라 높이가 달라질 수도 있다. 또한, 상기 가이드(25)는 고정판(21)과 압축판(51)으로 형성되는 내부 수용부 가운데에 극판이 위치하도록 가이드 기능을 가진다.
상기 스토퍼(23)는 상기 몸체(20)의 일측면부와 고정되며, 극판 블럭의 압축 두께를 제한하는 기능을 가지며, 요구되는 배터리의 성능에 따라 압축 높이가 달라지므로 길이 조절 부재나 길이 조절 수단장치를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 실린더(50)는 몸체(20) 수용부에 고정되며, 링크(52)와 체결된 압축판(51)을 왕복 운동시키는 기능을 가진다. 또한, 상기 실린더(50)는 유압, 공압 및 스템모터 중에서 어느 하나를 사용할 수도 있지만, 압축력을 고려한다면 공압으로 구동하는 것이 바람직하다.
상기 실린더(50)는 유공압 엑추에이터 내지 서버 모터로 대체될 수도 있다.
도 6은 닫힘(A)과 열림(B)의 밑판(31) 작동 상태도 이다.
상기 밑판(31)은 몸체(20) 하단부에 체결되며, 닫혀있을 때에는 극판 블럭의지지대 기능을 가지며, 엑추에어터(30)에 의하여 개방될 경우에는 압축된 배터리 극판 블럭을 하부로 배출하는 것이 바람직하다.
상기 밑판(31)은 슬라이딩 되어 미닫이 방식으로 구동하는 것이 바람직하나, 경우에 따라는 여닫이 방식으로 개방될 수도 있다.
상기 밑판(31) 하부에는, 그림에는 도시하지 않았지만, 배터리 바디(13)로 압축된 극판 블럭(12)이 원활하게 삽입되도록 가이드를 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고정판(21)과 압축판(51)은, 하나 이상으로 쌍으로 구성되어, 배터리 극판을 셀 단위로 압축하는 것을 특징으로 한다.
배터리 전체의 극판 블럭을 압축할 경우, 고정판과 압축판에 근접한 격리판이 먼저 압축되며, 중앙 부근에 위치한 격리판이 나중에 압축되는 문제가 발생하여 배터리 성능을 저하시키는 원인이 되기도 하였다.
또한, 유리섬유 매트는 복원성이 전혀 없기 때문에, 압축 에너지가 골고루 분포하기 위해서는 극판 조립체의 전체를 압축하기보다는 셀 단위로 압축하는 것이 배터리 성능 향상에 유리하였다.
본 발명의 압축기는 압축된 극판 블럭(12)을 배터리 바디(13)에 순차적으로 삽입하지 않고, 홀수 셀을 먼저 삽입하고, 짝수 셀을 나중에 삽입하는 것이 압축과정에서 형성되는 극판 블럭의 간격차를 해소할 수 있다. 혹은, 반대 순서로 삽입하는 것이 자동화 설비에 유리하다.
도 5를 참조하여 설명하면, 극판 블럭(12)을 압축하면 셀 단위 고정판(21)과 다른 고정판(21)사이에 간격이 존재한다. 따라서, 압축된 극판 블럭을 순차적으로 삽입하기에는 어려움이 있다. 따라서, 셀의 1, 3, 5구역을 먼저 삽입하고, 셀의 2, 4, 6구역에는 다음 순차에 극판 블럭을 삽입하는 것이 바람직하다.
또는 셀의 2, 4, 6구역에 먼저 극판 블럭을 삽입하고, 컨베이어로 이동한 후 셀의 1, 3, 5구역에 삽입하는 것이 바람직하다.
본 발명의 스토퍼(23)는, 압력센서, 근접센서, 광학센서 중에서 어느 하나로 대체될 수도 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 제조단가를 고려하여 스토퍼 기능으로서 나사형 볼트를 개시하고 있지만, 고정판(21) 내지 압축판(51) 측면부에 거리를 계측하는 광학센서, 압축압력을 측정하여 제어하는 압력센서, 압축판(51)의 위치를 확인할 수 있는 근접센서 등이 스포터(23) 기능을 대체할 수도 있다.
1, 2, 3, 4: cell구역,
10: 커버, 11: 커넥터, 12: 극판 블럭, 13: 배터리 바디,
20: 몸체, 21: 고정판, 22: 이송가이드, 23: 스토퍼,
25: 가이드,
30: 엑추에이터, 31: 밑판,
50: 실린더, 51: 압축판, 52: 링크,

Claims (3)

  1. AGM배터리 극판 블럭(12)을 압축하는 압축기에 있어서,
    내부 수용부를 구비한 몸체(20)와;
    상기 몸체(20) 일측면부와 결합되며, 극판을 지정 위치에 있게 하는 가이드(25)를 포함하는 고정판(21)과;
    상기 고정판(21)에 고정되어 압축판(51)의 이동을 원활하게 하는 이송 가이드(22)와;
    상기 몸체(20) 수용부에 고정되며, 링크(52)와 체결된 압축판(51)을 왕복 운동시키는 실린더(50)와;
    상기 실린더(50)와 체결되어 왕복 운동을 전달하는 링크(52)에 의하여 삽입된 극판블럭을 압축하는 압축판(51)과;
    상기 몸체(20)의 일측면부와 체결되며, 상기 압축판(51)의 이동거리를 제한하는 스토퍼(23)와;
    상기 몸체(20) 하단부에 체결되며, 엑추에어터(30)에 의하여 개방되어 압축된 배터리 극판 블럭을 하부로 배출하는 밑판(31)을; 포함하되,
    다품종 소량생산에 적합하도록 배터리 타입별로 대응하기 위하여, 카트리지 타입으로 구성되는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고정판(21)과 압축판(51)은,
    하나 이상으로 쌍으로 구성되어, 배터리 극판을 셀 단위로 압축하는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스토퍼(23)는,
    압력센서, 근접센서, 광학센서 중에서 어느 하나로 대체 될 수도 있는 것을 특징으로 하는 에이지이엠 배터리 극판 압축기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102335826B1 (ko) 2021-04-23 2021-12-06 (주)제이엔엘테크 배터리 셀 주조기 및 주조방법

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