KR101956758B1 - 이차전지의 셀 스택 제조장치 - Google Patents

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이효준
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강전영
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주식회사 디에이테크놀로지
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Abstract

본 발명은 음극판과 양극판이 교대로 놓여지는 틸팅테이블을 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도씩 왕복 회전 운동시키면서 틸팅테이블 상에 연속적으로 공급되는 세퍼레이터에 음극판과 양극판을 교대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있도록 한 이차전지 셀 스택 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지 셀 스택 제조장치는 양극판(1) 및 음극판(2)을 각각 적재하는 제1매거진(110)과 제2매거진(210), 제1매거진(110)과 제2매거진(210)에 적재된 양극판(1) 및 음극판(2)을 각각 이송하는 제1전극트랜스퍼(130)와 제2전극트랜스퍼(230), 제1전극트랜스퍼(130)와 제2전극트랜스퍼(230)에 의해 전달된 양극판(1) 및 음극판(2)을 촬영하고 촬영된 영상 정보를 바탕으로 위치를 정렬하는 제1얼라인테이블(140) 및 제2얼라인테이블(240), 제1얼라인테이블(140) 및 제2얼라인테이블(240) 상의 양극판과 음극판을 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도로 반복 회전 운동하면서 적층하는 틸팅테이블(310)로 교대로 전달하여 틸팅테이블(310) 상의 세퍼레이터(3)에 양극판(1)과 음극판(2)을 순차적으로 적층하는 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(50)을 포함한다.

Description

이차전지의 셀 스택 제조장치{Machine for Manufacturing Cell Stack of Secondary Battery}
본 발명은 이차전지의 셀(cell)을 제조하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극판과 양극판이 교대로 놓여지는 스테이지를 일정 각도로 왕복 회전 운동시키면서 스테이지 상에 연속적으로 공급되는 세퍼레이터(분리막)에 음극판과 양극판을 교대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있는 이차전지 셀 스택 제조장치에 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, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 상기 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.
소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.
적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 세퍼레이터(분리막)가 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층되도록 한다.
이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 등록특허 제10-0313119호, 등록특허 제10-1140447호 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.
Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국 등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다. 그러나 이러한 방식을 사용할 경우 음극판 및 양극판을 정렬(alignment)시키기에 난해함이 있다.
이에 최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 셀 스택을 제작함에 있어서 좌우로 이격된 적재테이블에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 적재테이블 사이에 음극판과 양극판이 적층되는 스테이지를 좌우로 수평 왕복 이동하게 설치하고, 로봇(매니퓰레이터)이 상기 적재테이블 상의 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스테이지 상에 클램핑된 세퍼레이터 위에 교대로 적층시키는 방식을 사용하고 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스테이지를 좌우로 직선 왕복 운동하면서 적층하기 때문에 스테이지의 이동 거리가 길어 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다.
등록특허 제10-1140447호(2012.04.19. 등록) 등록특허 제10-1380133호(2014.03.26. 등록) 등록특허 제10-1220981호(2013.01.04. 등록) 등록특허 제10-0309604호(2001.09.10. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 음극판과 양극판이 교대로 놓여지는 틸팅테이블을 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도씩 왕복 회전 운동시키면서 틸팅테이블 상에 연속적으로 공급되는 세퍼레이터에 음극판과 양극판을 교대로 적층하여 셀 스택(cell stack)을 제조할 수 있도록 함으로써 제조 시간을 단축할 수 있는 이차전지 셀 스택 제조장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지 셀 스택 제조장치는, 양극판을 적재하는 제1매거진; 상기 제1매거진의 일측에서 모터에 의해 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 회동하는 회동아암과, 상기 회동아암의 끝단부에 상대 회전 가능하게 설치되어 양극판을 진공 흡착하는 트랜스퍼픽커를 포함하는 제1전극트랜스퍼; 상기 제1전극트랜스퍼의 일측에 설치되어 제1전극트랜스퍼에 의해 이송된 양극판의 위치를 조정하는 제1얼라인테이블; 상기 제1얼라인테이블(140)에 놓여진 양극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제1비전검사부; 음극판을 적재하는 제2매거진; 상기 제2매거진의 일측에서 모터에 의해 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 회동하는 회동아암과, 상기 회동아암의 끝단부에 상대 회전 가능하게 설치되어 양극판을 진공 흡착하는 트랜스퍼픽커를 포함하는 제2전극트랜스퍼; 상기 제2전극트랜스퍼의 일측에 설치되어 제2전극트랜스퍼에 의해 이송된 음극판의 위치를 조정하는 제2얼라인테이블; 상기 제2얼라인테이블에 놓여진 음극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제2비전검사부; 상기 제1얼라인테이블과 제2얼라인테이블 사이에서 지면(地面)에 대해 수평한 회전축을 중심으로 하여 지면에 대해 연직한 축에 대해 양방향으로 일정한 각도 범위로 왕복 회전하는 틸팅테이블과, 상기 틸팅테이블을 회전축을 중심으로 양방향으로 왕복 회전시키는 테이블 구동유닛을 포함하는 전극스택부; 상기 틸팅테이블의 상측에서 틸팅테이블로 세퍼레이터를 연속적으로 공급하는 세퍼레이터 공급부; 상기 제1얼라인테이블과 전극스택부 및 제2얼라인테이블과 전극스택부 사이에 각각 배치되어 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 일정 각도 범위로 왕복 회전 운동하면서 제1얼라인테이블 상의 양극판과 제2얼라인테이블 상의 음극판을 상기 틸팅테이블로 교대로 전달하는 양극전달유닛 및 음극전달유닛;을 포함한다.
세퍼레이터 공급부는 필름 형태로 된 세퍼레이터가 권취되어 있는 세퍼레이터릴이 회전가능하게 설치되는 언와인딩샤프트와, 상기 틸팅테이블의 중심부 상측에 배치되어 세퍼레이터릴에서 풀려져 나온 세퍼레이터를 틸팅테이블로 안내하는 한 쌍의 가이드롤을 포함한다.
틸팅테이블은 선형운동장치에 의해 상하로 일정 거리 이동하는 'ㄷ'자형의 승강테이블과, 승강테이블의 내측에 설치되는 고정테이블을 포함한다.
본 발명에 따르면, 틸팅테이블이 양방향으로 일정 각도 범위로 왕복 회전 운동하면서 양극전달유닛 및 음극전달유닛으로부터 양극판 및 음극판을 교대로 전달받아 틸팅테이블 상으로 연속적으로 공급되는 세퍼레이터에 순차적으로 적층하게 된다.
따라서 틸팅테이블의 이동 거리를 최소화하여 양극판과 음극판, 세퍼레이터를 적층할 수 있으므로 적층 작업의 속도를 향상시킬 수 있고, 작업 시간을 대폭 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀 스택 제조장치의 전체 구성을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이차전지 셀 스택 제조장치의 제1전극트랜스퍼의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 제1전극트랜스퍼의 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 이차전지 셀 스택 제조장치의 제1비전검사부의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 이차전지 셀 스택 제조장치의 전극스택부의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 전극스택부의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 7a 및 도 7b는 도 5에 도시된 전극스택부의 작동례를 나타낸 정면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 셀 스택 제조장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 셀 스택 제조장치는, 양극판(양극 전극)과 세퍼레이터(분리막)와 음극판(음극 전극)을 순차적으로 적층하여 이차전지 셀을 제조하는 장비로서, 본체(10)와, 양극판을 적재하는 제1매거진(110), 제1매거진(110)의 일측에 설치되어 제1매거진(110)에서 양극판(1)을 픽업하여 이송하는 제1전극트랜스퍼(130), 제1전극트랜스퍼(130)에 의해 이송된 양극판(1)의 위치를 조정하는 제1얼라인테이블(140), 제1얼라인테이블(140)에 놓여진 양극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제1비전검사부(150), 음극판을 적재하는 제2매거진(210), 제2매거진(210)의 일측에 설치되어 제2매거진(210)에서 음극판(2)을 픽업하여 이송하는 제2전극트랜스퍼(230), 제2전극트랜스퍼(230)에 의해 이송된 음극판(2)의 위치를 조정하는 제2얼라인테이블(240), 제2얼라인테이블(240)에 놓여진 음극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제2비전검사부(250), 제1얼라인테이블(140)과 제2얼라인테이블(240) 사이에서 지면(地面)에 대해 수평한 회전축(331)을 중심으로 양방향으로 일정한 각도 범위로 왕복 회전하면서 세퍼레이터(3)에 양극판(1)과 음극판(2)을 순차적으로 적층하는 틸팅테이블(310)을 구비한 전극스택부(300), 제1얼라인테이블(140) 및 제2얼라인테이블(240)에서 양극판(1)과 음극판(2)을 픽업하여 틸팅테이블(310)로 공급하는 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(500), 틸팅테이블(310) 상으로 세퍼레이터(3)를 연속적으로 공급하는 세퍼레이터 공급부(600), 틸팅테이블(310)에서 적층된 양극판(1)과 음극판(2) 및 세퍼레이터(3)의 적층체를 전극스택부(300)의 외부로 이송하는 언로딩부 등을 포함한 구성으로 이루어진다.
제1매거진(110)과 제1전극트랜스퍼(130), 제1얼라인테이블(140), 제1비전검사부(150), 양극전달유닛(400)은 전극스택부(300)를 사이에 두고 제2매거진(210)과 제2전극트랜스퍼(230), 제2얼라인테이블(240), 제2비전검사부(250), 음극전달유닛(500)과 각각 대칭되게 구성되고, 서로 동일한 구성으로 이루어져 동일한 작동 방식으로 동작한다. 따라서 이하의 설명에서 제1매거진(110)과 제1전극트랜스퍼(130), 제1얼라인테이블(140), 제1비전검사부(150), 양극전달유닛(400)을 중심으로 그 세부 구성 및 동작에 대해 설명하지만, 제2매거진(210)과 제2전극트랜스퍼(230), 제2얼라인테이블(240), 제2비전검사부(250), 음극전달유닛(500)의 세부 구성 및 동작 또한 동일하므로 이에 대해 상세하게 설명하지 않더라도 쉽고 명확하게 이해될 것이다.
제1매거진(110) 및 제2매거진(210)은 각각 본체(10)의 양측부에 배치되며, 각각 일정한 사각형 크기로 절단 가공된 복수의 양극판(1) 및 음극판(2)을 적재한다. 제1매거진(110) 및 제2매거진(210)에는 적재된 양극판(1) 및 음극판(2)을 상측으로 일정 거리씩 이송하는 승강부재(111, 211)가 승강모터(112, 212)에 의해 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시한 것과 같이, 제1전극트랜스퍼(130)는 제1매거진(110)의 일측에 배치되어 수평하게 왕복 회전 운동하면서 제1매거진(110)에서 양극판(1)을 진공 흡착하여 제1얼라인테이블(140) 상으로 이송한다. 제1전극트랜스퍼(130)는 본체(10)에 고정되게 설치되는 마운트프레임(135)의 상단에 설치되는 모터(133)에 의해 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 회동하는 회동아암(131)과, 회동아암(131)의 끝단부에 상대 회전 가능하게 설치되어 양극판(1)을 진공 흡착하는 트랜스퍼픽커(132)를 포함한다. 트랜스퍼픽커(132)는 회동아암(131)에 설치되는 방향제어모터(134)와, 방향제어모터(134)와 연결된 동력전달벨트(134a)로부터 동력을 전달받아 회동아암(131)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 설치되어, 회동아암(131)이 일방향으로 회전하면서 트랜스퍼픽커(132)를 이동시킬 때 회동아암(131)의 반대 방향으로 일정 각도로 회전하면서 양극판(1)의 방향이 틀어지지 않고 일정하게 유지되면서 제1얼라인테이블(140)에 전달되게 한다.
도 4를 참조하면, 제1얼라인테이블(140)은 제1비전검사부(150)에 의해 촬영된 영상에 따라 양극판(1)을 정렬하는 기능을 수행한다. 즉, 양극판(1)을 틸팅테이블(310)로 이송하여 적층하기 바로 전에 양극판(1)의 위치를 정확하게 정렬함으로써 틸팅테이블(310)에 양극판(1)이 정확하게 안착되어 적층될 수 있도록 한다. 제1얼라인테이블(140)이 양극판(1)의 위치를 정렬할 수 있도록 하기 위하여 제1얼라인테이블(140)은 X-Y 방향으로 선형 운동 및 Z축을 중심으로 소정의 각도(θ)로 회전 운동할 수 있는 공지의 X-Y-θ 구동기(142) 상에 설치된다.
제1비전검사부(150)는 제1얼라인테이블(140) 상에 놓여진 양극판(1)을 촬영하는 복수의 비전카메라(151)와 조명유닛(152)을 구비하며, 양극판(1)의 모서리 부분의 위치를 통해 양극판(1)의 정렬 상태를 판독한다.
전술한 것과 같이 제2매거진(210)의 구성은 제1매거진(110)과, 제2전극트랜스퍼(230)는 제1전극트랜스퍼(130)와, 제2얼라인테이블(240)은 제1얼라인테이블(140)과, 제2비전검사부(250)는 제1비전검사부(150)와 유사하거나 동일한 구성으로 이루어져 음극판(2)을 틸팅테이블(310)로 이송하여 적층하는 작용을 수행하므로 그 상세한 구성 및 작동에 대한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 양극전달유닛(400)은, 제1얼라인테이블(140)의 상부와 틸팅테이블(310)의 상부 사이에서 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 회전하도록 설치된 회동블록(410)과, 회동블록(410)의 하단부에 회동블록(410)에 대해 상하로 직선 운동하도록 설치되어 제1얼라인테이블(140)에서 양극판(1)을 진공 흡착하여 틸팅테이블(310)에 내려놓는 기능을 수행하는 스태킹픽커(420)를 포함한다.
그리고 음극전달유닛(500)은 제2얼라인테이블(240)의 상부와 틸팅테이블(310)의 상부 사이에서 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 회전하도록 설치된 회동블록(510)과, 회동블록(510)의 하단부에 회동블록(510)에 대해 상하로 직선 운동하도록 설치되어 제2얼라인테이블(240)에서 음극판(1)을 진공 흡착하여 틸팅테이블(310)에 내려놓는 기능을 수행하는 스태킹픽커(520)를 포함한다.
도 5 내지 도 7b에 도시한 것과 같이, 상기 전극스택부(300)는 지면(地面)에 대해 수평한 회전축(331)을 중심으로 양방향으로 일정한 각도로 왕복 회전하는 틸팅테이블(310)과, 틸팅테이블(310)을 회전축(331)을 중심으로 왕복 회전시키는 테이블 구동유닛을 포함한다.
틸팅테이블(310)은 지면에 대해 연직한 축에 대해 양방향으로 일정한 각도로 연속 반복적으로 회전하면서 양쪽에서 양극판(1)과 음극판(2)을 교대로 전달받아 적층한다. 틸팅테이블(310)의 상부면에는 세퍼레이터(3)의 선단 면을 진공 흡착하여 고정할 수 있도록 복수개의 진공홀이 형성되어 있다.
틸팅테이블(310)은 수평한 회전축(331)을 중심으로 본체(10)에 대해 일정 각도 범위로 회전 운동하는 틸팅프레임(320) 상에 설치되어 틸팅프레임(320)과 함께 회전한다. 틸팅프레임(320)의 양측면에는 2개의 회전축(331)이 지면(地面)에 대해 수평하게 설치되어 테이블 구동유닛을 구성하는 테이블 구동모터(332)에 의해 연직한 축에 대해 양방향으로 왕복 회전 운동한다.
틸팅테이블(310)은 공압실린더나 모터-볼스크류 등으로 된 공지의 선형운동장치에 의해 틸팅프레임(320)에 대해 상하로 일정 거리 이동하는 'ㄷ'자형의 승강테이블(311)과, 승강테이블(311)의 내측에 설치되는 고정테이블(312)로 구성된다. 이와 같이 틸팅테이블(310)이 'ㄷ'자형의 승강테이블(311)과 평판형의 고정테이블(312)로 구성되면 틸팅테이블(310) 상에서 적층된 양극판(1)과 음극판(2), 세퍼레이터(3)의 적층체를 언로딩부의 언로딩그립퍼(미도시)가 파지하여 이송할 때, 승강테이블(311)이 고정테이블(312)의 상측으로 일정 높이 승강하여 언로딩부의 언로딩그립퍼(700)가 적층체의 상측과 하측으로 진입하여 적층체의 상부면과 하부면을 확실하게 파지하여 이송할 수 있다.
틸팅테이블(310)의 상부면 양측부에는 틸팅테이블(310) 상에 안착된 음극판(2)과 양극판(1) 및 세퍼레이터(3)의 가장자리 부분을 하측으로 가압하면서 고정하는 복수의 클램핑유닛이 구성된다. 이 실시예에서 클램핑유닛은 틸팅테이블(310)의 양측부에 서로 마주보게 배치되는 2개 1조씩으로 된 제1클램퍼(341) 및 제2클램퍼(342)로 구성된다. 제1클램퍼(341) 및 제2클램퍼(342)는 볼스크류(343)와 서보모터(344)에 의해 틸팅테이블(310)에 대해 측방향으로 이동함과 더불어 공압실린더(345)에 의해 상하로 이동하면서 양극판(1)과 음극판(2)을 세퍼레이터(3) 위에 적층할 때 양극판(1)과 음극판(2) 및 세퍼레이터(3)의 양측 가장자리 부분을 교대로 하측으로 가압하여 지지한다.
틸팅테이블(310)의 상측에는 틸팅테이블(310)의 상부면으로 세퍼레이터(3)를 연속적으로 공급하는 세퍼레이터 공급부(600)가 설치된다. 세퍼레이터 공급부(600)는 긴 필름으로 된 세퍼레이터(3)가 권취되어 있는 제2언와인딩샤프트(610)와, 틸팅테이블(310)의 중심부 상측에 배치되어 제2언와인딩샤프트(610)에서 풀려져 나온 세퍼레이터(3)를 틸팅테이블(310)로 안내하는 한 쌍의 가이드롤(620)을 포함한다.
한 쌍의 가이드롤(620)은 틸팅테이블(310)의 바로 상측에서 틸팅테이블(310)의 회전 중심에 배치되어 세퍼레이터(3)를 잡아줌으로써 틸팅테이블(310)이 양방향으로 왕복 회전할 때 세퍼레이터(3)가 일정한 장력을 유지하면서 틸팅테이블(310) 상에 정확하게 적층될 수 있도록 하는 기능을 한다.
언로딩부는 틸팅테이블(310) 상에서 적층이 완료된 양극판(1)과 음극판(2)과 세퍼레이터(3)의 적층체를 언로딩그립퍼(700)로 픽업하여 제2매거진(210)의 일측에 마련되어 있는 테이프 자동 공급유닛으로 이송하여 적층체가 풀어지지 않도록 테이프를 자동으로 공급하여 부착시킨 후 적재하거나 외부로 이송하도록 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 이차전지 셀 스택 제조장치는 다음과 같이 작동한다.
제1전극트랜스퍼(130)의 회동아암(131)이 제1매거진(110) 쪽으로 회전하고, 트랜스퍼픽커(132)가 하강하여 양극판(1)을 진공 흡착한 후 다시 상승한다. 이 후 회동아암(131)이 반대 방향으로 수평하게 회전하여 양극판(1)을 제1얼라인테이블(140)로 이송하여 안착시킨다.
양극판(1)이 제1얼라인테이블(140) 상에 안착되면, 제1비전검사부(150)의 비전카메라(151)가 양극판(1)을 촬영하여 양극판(1)의 영상을 취득한다. 이 때 셀 스택 제조장치의 컨트롤러는 취득된 양극판(1)의 영상에서 양극판(1)의 모서리 부분의 위치를 판독하여 양극판(1)이 놓여진 정렬 위치를 검출하고, 정렬이 필요한 경우 X-Y-θ 구동기(142)를 구동하여 제1얼라인테이블(140)을 X-Y 방향으로 이동하거나 회전시켜 위치를 조정하여 양극판(1)의 위치를 정렬한다.
이어서 양극전달유닛(400)의 스태킹픽커(420)가 제1얼라인테이블(140) 상에서 하강하여 제1얼라인테이블(140) 상에 정렬된 양극판(1)을 진공 흡착한 후 상승하고, 회동블록(410)이 정해진 각도만큼 틸팅테이블(310) 쪽으로 회전한다. 이 때 틸팅테이블(310)은 테이블 구동모터(332)에 의해 지면(地面)에 대해 연직한 축을 중심으로 양극전달유닛(400) 쪽으로 일정 각도로 회전한다.
이와 같이 양극전달유닛(400)이 틸팅테이블(310) 쪽으로 일정 각도로 회전하고 틸팅테이블(310)은 양극전달유닛(400) 쪽으로 일정 각도로 회전하여 양극전달유닛(400)의 스태킹픽커(420)가 틸팅테이블(310)의 상부면과 일치하는 위치에 정렬되면, 스태킹픽커(420)가 하강하여 양극판(1)을 틸팅테이블(310) 상의 세퍼레이터(3) 위에 올려 놓는다(도 7a 참조).
이와 같이 본체(10)의 일측에서 제1전극트랜스퍼(130)와 제1얼라인테이블(140), 제1비전검사부(150), 양극전달유닛(400)에 의해 양극판(1)의 이송 및 정렬, 적층 작동이 진행되는 동안 본체(10)의 다른 일측에서는 제2전극트랜스퍼(230)와 제2얼라인테이블(240), 제2비전검사부(250), 음극전달유닛(500)이 이와 동일한 과정으로 음극판(2)을 이송 및 정렬하고, 틸팅테이블(310) 상의 세퍼레이터(3) 위에 적층하는 작동을 진행한다.
즉 전극스택부(300)의 양측에서 각각 제1매거진(110)과 제2매거진(210)에 적재된 양극판(1) 및 음극판(2)이 제1전극트랜스퍼(130)와 제2전극트랜스퍼(230)에 의해 제1얼라인테이블(140)과 제2얼라인테이블(240)로 이송된 후 제1비전검사부(150)와 제2비전검사부(250)에 의해 각각의 위치가 검출된 후 정렬되고, 도 13a 및 도 13b에 도시한 것과 같이 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(500)의 회전 운동에 의해 틸팅테이블(310)로 교대로 전달되어 틸팅테이블(310) 상에 공급되는 세퍼레이터(3) 위에 순차적으로 적층되어 이차전지 셀이 만들어지는 것이다.
이 때 틸팅테이블(310)은 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도로 반복 회전 운동하면서 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(500)으로부터 교대로 양극판(1)과 음극판(2)을 전달받는다.
이와 같이 본 발명의 셀 스택 제조장치는, 틸팅테이블(310)이 지면에 대해 연직한 축에 대해 양방향으로 일정 각도 범위로 왕복 회전 운동하면서 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(500)으로부터 양극판(1) 및 음극판(2)을 교대로 전달받아 틸팅테이블(310) 상으로 연속적으로 공급되는 세퍼레이터(3)에 순차적으로 적층하게 된다.
따라서 틸팅테이블(310)의 이동 거리를 최소화할 수 있으므로 적층 작업의 속도를 향상시킬 수 있고, 작업 시간을 대폭 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
1 : 양극판 2 : 음극판
3 : 세퍼레이터 10 : 본체
110 : 제1매거진 130 : 제1전극트랜스퍼
131 : 회동아암 132 : 트랜스퍼픽커
140 : 제1얼라인테이블 150 : 제1비전검사부
151 : 비전카메라 152 : 조명유닛
210 : 제2매거진 230 : 제2전극트랜스퍼
240 : 제2얼라인테이블 250 : 제2비전검사부
300 : 전극스택부 310 : 틸팅테이블
320 : 틸팅프레임 331 : 회전축
332 : 테이블 구동모터 400 : 양극전달유닛
410 : 회동블록 420 : 스태킹픽커
500 : 음극전달유닛 600 : 세퍼레이터 공급부
610 : 언와인딩샤프트 620 : 가이드롤

Claims (3)

  1. 양극판을 적재하는 제1매거진(110);
    제1매거진(110)에서 이송된 양극판(1)의 위치를 조정하는 제1얼라인테이블(140);
    상기 제1매거진(110)과 제1얼라인테이블(140) 사이에서 모터(133)에 의해 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 수평하게 회동하는 회동아암(131)과, 상기 회동아암(131)의 끝단부에 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 수평하게 상대 회전 가능하게 설치되어 양극판(1)을 진공 흡착하는 트랜스퍼픽커(132)를 포함하며, 상기 트랜스퍼픽커(132)는 상기 회동아암(131)에 설치되는 방향제어모터(134)와, 방향제어모터(134)와 연결된 동력전달벨트(134a)로부터 동력을 전달받아 회동아암(131)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 설치되어, 상기 회동아암(131)이 일방향으로 회전하면서 트랜스퍼픽커(132)를 이동시킬 때 트랜스퍼픽커(132)가 회동아암(131)의 반대 방향으로 일정 각도로 회전하면서 양극판(1)의 방향이 틀어지지 않고 일정하게 유지되면서 상기 제1얼라인테이블(140)에 전달되도록 하는 제1전극트랜스퍼(130);
    상기 제1얼라인테이블(140)에 놓여진 양극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제1비전검사부(150);
    음극판을 적재하는 제2매거진(210);
    상기 제2매거진(210)에서 이송된 음극판(2)의 위치를 조정하는 제2얼라인테이블(240);
    상기 제2매거진(210)과 제2얼라인테이블(240) 사이에서 모터에 의해 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 회동하는 회동아암과, 상기 회동아암의 끝단부에 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 수평하게 상대 회전 가능하게 설치되어 음극판을 진공 흡착하는 트랜스퍼픽커를 포함하며, 상기 트랜스퍼픽커는 상기 회동아암에 설치되는 방향제어모터와, 방향제어모터와 연결된 동력전달벨트로부터 동력을 전달받아 회동아암의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하도록 설치되어, 상기 회동아암이 일방향으로 회전하면서 트랜스퍼픽커를 이동시킬 때 트랜스퍼픽커가 회동아암의 반대 방향으로 일정 각도로 회전하면서 음극판의 방향이 틀어지지 않고 일정하게 유지되면서 제2얼라인테이블(240)에 전달되도록 하는 제2전극트랜스퍼(230);
    상기 제2얼라인테이블(240)에 놓여진 음극판을 촬영하여 정렬 상태를 검출하는 제2비전검사부(250);
    상기 제1얼라인테이블(140)과 제2얼라인테이블(240) 사이에서 지면(地面)에 대해 수평한 회전축(331)을 중심으로 하여 지면에 대해 연직한 축에 대해 양방향으로 일정한 각도 범위로 왕복 회전하는 틸팅테이블(310)과, 상기 틸팅테이블(310)을 회전축(331)을 중심으로 양방향으로 왕복 회전시키는 테이블 구동유닛을 포함하는 전극스택부(300);
    상기 틸팅테이블(310)의 상측에서 틸팅테이블(310)로 세퍼레이터(3)를 연속적으로 공급하는 세퍼레이터 공급부(600);
    상기 제1얼라인테이블(140)과 전극스택부(300) 및 제2얼라인테이블(240)과 전극스택부(300) 사이에 각각 배치되어 지면(地面)에 대해 수평한 축을 중심으로 일정 각도 범위로 왕복 회전 운동하면서 제1얼라인테이블(140) 상의 양극판(1)과 제2얼라인테이블(240) 상의 음극판(2)을 상기 틸팅테이블(310)로 교대로 전달하는 양극전달유닛(400) 및 음극전달유닛(500);
    을 포함하는 이차전지 셀 스택 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세퍼레이터 공급부(600)는 필름 형태로 된 세퍼레이터(3)가 권취되어 있는 언와인딩샤프트(610)와, 상기 틸팅테이블(310)의 중심부 상측에 배치되어 언와인딩샤프트(610)에서 풀려져 나온 세퍼레이터(3)를 틸팅테이블(310)로 안내하는 한 쌍의 가이드롤(620)을 포함하는 이차전지 셀 스택 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 틸팅테이블(310)은 선형운동장치에 의해 상하로 일정 거리 이동하는 'ㄷ'자형의 승강테이블(311)과, 상기 승강테이블(311)의 내측에 설치되는 고정테이블(312)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 스택 제조장치.
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