KR102211756B1

KR102211756B1 - 리벳 조립 구조를 갖는 ess 조립방법

Info

Publication number: KR102211756B1
Application number: KR1020190145996A
Authority: KR
Inventors: 이세진; 박형수; 정인재
Original assignee: 공주대학교 산학협력단; 박형수
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-02-04

Abstract

본 발명은 에너지를 물리적 매체를 이용하여 저장하는 ESS에 관한 것으로, 다수의 버스바단자가 배열 구비되도록 다수의 단자홈을 갖는 버스바홀더, 상기 단자홈에 각각 안착되는 다수의 버스바단자, 상기 단자홈의 사이에 형성된 배선공간에 배열되며, 상기 단자홈에 안착된 버스바단자에 각각 연결되는 케이블, 상기 버스바단자를 상기 케이블과 함께 버스바홀더에 결합 고정하는 리벳을 포함하여 구성되는 ESS를 제공하고, 리벳 방식으로 조립하는 방법을 제공하여 배터리 조립 공정 중 버스바와 케이블의 조립에 대하여 기존에 핀 압입식 조립을 대신하여 리벳 조립을 사용하여 제품의 품질 안정성과 자동화를 통한 생산 효율이 향상될 수 있다.

Description

리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법{ESS with rivet assembly structure and Its assembly method}

본 발명은 에너지를 물리적 매체를 이용하여 저장하는 ESS에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 본 개발 장비는 산업용 에너지 저장 장치인 ESS로 사용되어지는 배터리 조립 공정 중 버스바와 케이블의 조립에 대하여 기존에 핀 압입식 조립을 대신하여 리벳 조립을 사용하여 제품의 품질 안정성과 자동화를 통한 생산 효율이 향상되는 리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법에 관한 것이다.

일반적으로, 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, 이하, ESS)은 장치 혹은 물리적 매체를 이용하여 에너지를 저장하는 것으로 일반 가정에서 사용하는 건전지나 전자제품에 사용하는 소형배터리도 전기에너지를 다른 에너지 형태로 변환하여 저장할 수 있지만 이런 소규모 전력저장장치를 ESS라고 말하기 보다는 수백 ~ 수천 kWh 이상의 전력을 저장하는 단독 시스템을 ESS라고 한다.

이러한, ESS는 전력계통에서 발전, 송배전, 수용가에 설치되어 운영이 가능하며, 주파수 조정(Frequency Regulation), 신재생발전기 출력 안정화, 첨두부하 저감(Peak Shaving), 부하평준화(Load Leveling), 비상전원 등의 기능으로 사용된다.

따라서, ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 저장하고 필요할 때 공급함으로써, 에너지 이용효율 향상, 신재생에너지 활용도 제고 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.

상기 ESS의 에너지 저장은 저장방식에 딸 크게 물리적 에너지저장과, 화확적 에너지저장으로 구분할 수 있다.

대표적인 물리적 에너지저장으로는 양수발전과 압축공기저장, 플라이휠 등을 들 수 있으며, 화학적 에너지저장으로는 리튬이온배터리, 납축전지, NaS 전지 등이 있다.

태양광, 풍력 등 친환경 전기 생산 방식에서 ESS 장치는 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 향후 수요도 폭발적으로 증가가 예상되며, 전기차의 경우 국가별 Road Map을 앞 다투어 제시할 만큼 향후 전기차 시장은 매우 넓으며 이에 따른 배터리 수요는 폭발적으로 증가가 예상된다.

그러나, 대량생산 및 지속적인 조립을 소화하기 위해서는 현재의 방식의 조립 생산 방식으로는 한계가 있다.

KR 10-2016-0016363 A

상기한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 버스바단자와 케이블의 체결을 리벳 방식으로 적용하여 고정에 대한 안전성을 증가시키고 일정한 체결력을 가함으로써 품질 안정화를 통해 체결로 인한 불량을 최소화하고, 단순 반복 작업의 경우 수작업 보다는 로봇암을 활용하여 완성품 품질 안정성이나 생산 효율이 증가함, 또한 4차 산업에서 활용도가 점차 증가하는 협동로봇을 활용함으로써 필요시 사람과 공동으로 작업이 가능하게 하는 리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1지그 및 제2지그가 셔틀방식으로 상하 위치 이동할 수 있는 작업테이블과, 리벳의 결합을 위한 리벳건을 준비하는 준비단계와; 상기 제1지그에 버스바홀더를 클램프로 고정하는 제1고정단계와; 상기 제1지그에 설치된 상기 버스바홀더의 단자홈에 버스바단자를 각각 배열하고, 각 버스바단자에 대하여 케이블을 연결하는 배열 및 정형하는 제1정형단계와; 상기 제1지그에 대응하여 상기 리벳건의 작동을 통해 상기 버스바단자에 형성된 리벳구멍에 리벳을 배치시키고, 리벳을 체결하여 버스바단자 및 케이블에 상기 버스바홀더에 결합하는 제1설치단계와; 상기 제1지그의 하강과 상기 제2지그의 상승을 통해 셔틀방식으로 위치 이동하여 임무 교대하는 셔플단계와; 상기 제2지그에 버스바홀더를 클램프로 고정하는 제2고정단계와; 상기 제2지그에 설치된 상기 버스바홀더의 단자홈에 버스바단자를 각각 배열하고, 각 버스바단자에 대하여 케이블을 연결하는 배열 및 정형하는 제2정형단계와; 상기 제2지그에 대응하여 상기 리벳건의 작동을 통해 상기 버스바단자에 형성된 리벳구멍에 리벳을 배치시키고, 리벳을 체결하여 버스바단자 및 케이블에 상기 버스바홀더에 결합하는 제2설치단계와; 하부에 위치되는 상기 제1지그에서 버스바단자가 결합 완성된 버스바홀더를 취출하고, 다른 버스바홀더를 설치하는 취출취부단계를 포함하는 것을 특징을 하는 리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 제공함으로써, ESS의 설치 품질 안정화로 불량을 최소화할 수 있고, 단순 반복되는 작업을 자동화하여 생산 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS의 구성을 나타내는 도면대용 사진.
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS를 조립하기 위한 작업테이블을 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS를 조립하기 위한 작업테이블에서 제1지그 및 제2지그를 나타내는 구성도.
도 6 내지 도 7은 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS를 조립하기 위한 제1지그 및 제2지그에 버스바홀더를 구비하는 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS를 조립하기 위한 리벳건을 나타내는 구성도.
도 9는 도 8의 리벳건을 통해 조립 작업을 수행하는 작동 예시도.
도 10은 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS의 조립 상태를 나타내는 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 리벳 조립 구조를 갖는 ESS의 조립방법을 나타내는 순서도.

이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 리벳 조립 구조를 갖는 ESS는 도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 단자홈(210)을 갖는 버스바홀더(200), 버스바단자(100), 케이블(300) 및 리벳(400)을 포함할 수 있다.

상기 버스바홀더(200)는 다수의 버스바단자(100)가 배열 구비되도록 다수의 단자홈(210)이 형성된다.

그리고, 상기 버스바단자(100)는 상기 단자홈(210)에 각각 안착되도록 복수개가 구비된다.

상기 케이블(300)은 상기 단자홈(210)의 사이에 형성된 배선공간(220)에 배열되며, 상기 단자홈(210)에 안착된 버스바단자(100)에 각각 연결될 수 있다.

이때, 상기 리벳(400)을 통해 상기 버스바단자(100)를 상기 케이블(300)과 함께 버스바홀더(200)에 결합 고정할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 ESS를 조립하는 방법으로는 도 11에 도시된 바와 같이, 작업테이블(500)과 리벳건(600)을 이용하여 준비단계(S100), 제1고정단계(S200), 제1정형단계(S300), 제1설치단계(S400), 셔플단계(S500), 제2고정단계(S600), 제2정형단계(S700), 제2설치단계(S800), 취출취부단계(S900)를 순서로 조립할 수 있다.

상기 준비단계(S100)는 제1지그(510) 및 제2지그(520)가 셔틀방식으로 상하 위치 이동할 수 있는 작업테이블(500)과, 리벳(400)의 결합을 위한 리벳건(600)을 준비할 수 있다.

즉, 상기 제1지그(510) 및 제2지그(520)는 동일한 넓이를 갖는 패널로 클램프(530)는 물론 다양한 장치를 포함할 수 있는 작업판이다.

그리고, 상기 작업테이블(500)은 상기 제1지그(510) 및 제2지그(520)를 상하 왕복으로 이동시켜 상하 자리 변경 작업할 수 있다.

상기 제1고정단계(S200)는 상기 제1지그(510)에 버스바홀더(200)를 안착 후 상기 클램프(530)로 고정할 수 있다.

상기 제1정형단계(S300)는 상기 제1지그(510)에 설치된 상기 버스바홀더(200)의 단자홈(210)에 버스바단자(100)를 각각 배열하게 된다.

그리고, 각각 버스바단자(100)에 대하여 케이블(300)을 연결할 수 있도록 상기 배선공간(220)에 배열하여 버스바단자(100)에 모두 연결할 수 있다.

상기 제1설치단계(S400)는 상기 제1지그(510)에 대응하여 상기 리벳건(600)의 작동을 통해 상기 버스바단자(100)에 형성된 리벳구멍(110)에 리벳(400)을 배치시킬 수 있다.

그리고, 상기 리벳건(600)은 상기 리벳(400)을 버스바단자(100) 및 케이블(300)의 결합단자(310)를 함께 체결하여 상기 버스바홀더(200)에 결합할 수 있다.

상기 셔플단계(S500)는 상기 제1지그(510)의 하강과 상기 제2지그(520)의 상승을 통해 셔틀방식으로 위치 이동하여 임무를 교대할 수 있다.

즉, 상기 제1지그(510)가 작업테이블(500)의 상부에 위치되면, 상기 제2지그(520)는 작업테이블(500)의 하부에 위치되어 상부에 위치되는 경우 리벳(400) 결합이 완료되고, 하부에 위치되면 취출취부로 배출할 수 있다.

따라서, 상기 제2고정단계(S600)는 제2지그(520)가 작업테이블(500)의 상부에 위치되면, 제2지그(520)에 버스바홀더(200)를 클램프(530)로 고정할 수 있다.

또는 하부에 위치되었을 때 고정할 수 있다.

상기 제2정형단계(S700)는 제2지그(520)에 설치된 버스바홀더(200)의 단자홈(210)에 버스바단자(100)를 각각 배열하고, 각 버스바단자(100)에 대하여 케이블(300)을 연결하는 배열 및 정형할 수 있다.

즉, 케이블(300) 다발을 버스바홀더(200)의 배선공간(220)에 배열하여 각각의 위치되는 버스바단자(100)에 배선 연결할 수 있다.

상기 제2설치단계(S800)는 제2지그(520)에 대응하여 상기 리벳건(600)의 작동을 통해 버스바단자(100)에 형성된 리벳구멍(110)에 리벳(400)을 배치시킬 수 있다.

그리고, 상기 리벳건(600)을 작동시켜 리벳(400)을 체결하여 버스바단자(100) 및 케이블(300)에 상기 버스바홀더(200)에 결합할 수 있다.

마자막으로 상기 취출취부단계(S900)는 하부에 위치되는 상기 제1지그(510)에서 버스바단자(100)가 결합 완성된 버스바홀더(200)를 취출하고, 다른 버스바홀더(200)를 설치할 수 있다.

즉, 상부에 위치되는 지그에서 리벳(400) 결합으로 버스바홀더(200)에 버스바단자(100)를 결합하고, 지그가 작업테이블(500)의 하부에 위치되면 클램프(530)를 해제하여 완성된 버스바홀더(200)를 제거하고 새로운 버스바홀더(200)를 결합할 수 있다.

한편, 상기 리벳건(600)을 통해 버스바홀더(200)에 버스바단자(100)를 리벳(400)으로 체결하여 결합하는 제1설치단계(S400) 또는 제2설치단계(S800)에서는 밀착단계(S410), 그리퍼단계(S420), 유지단계(S430), 리벳단계(S440)를 순서로 설치 작업을 수행할 수 있다.

우선, 상기 리벳건(600)은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 로드셀(610), 트리거(620), 수직가이드(630) 및 터미널센터링(640)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 밀착단계(S410)는 상기 로드셀(610)을 통해 소정의 압력으로 상기 리벳건(600)을 이동시켜 리벳(400)을 버스바단자(100)의 리벳구멍(110)에 밀착시킬 수 있다.

상기 그리퍼단계(S420)는 상기 터미널센터링(640)을 통해 리벳(400)을 그리퍼 적용할 수 있다.

그리퍼는 다수의 리벳(400)을 리벳구멍(110)에 맞추어 세우는 작업을 말한다.

상기 유지단계(S430)는 수직가이드(630)를 통해 리벳(400)의 수직도를 유지하여 리벳건(600)에 대응될 수 있다.

상기 리벳단계(S440)는 상기 트리거(620)를 통해 상기 리벳건(600)을 작동시켜 상기 버스바홀더(200)와 버스바단자(100)를 리벳(400)을 결합할 수 있다.

이상에 설명한 본 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어 및 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 도면 및 실시 예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 버스바단자
110: 리벳구멍
200: 버스바홀더
210: 단자홈
220: 배선공간
300: 케이블
310: 결합단자
400: 리벳
500: 작업테이블
510: 제1지그
520: 제2지그
530: 클램프
600: 리벳건
610: 로드셀
620: 트리거
630: 수직가이드
640: 터미널센터링
S100: 준비단계
S200: 제1고정단계
S300: 제1정형단계
S400: 제1설치단계
S410: 밀착단계
S420: 그리퍼단계
S430: 유지단계
S440: 리벳단계
S500: 셔플단계
S600: 제2고정단계
S700: 제2정형단계
S800: 제2설치단계
S900: 취출취부단계

Claims

리벳 구조로 구성된 ESS를 조립하는 방법에 있어서,
제1지그(510) 및 제2지그(520)가 셔틀방식으로 상하 위치 이동할 수 있는 작업테이블(500)과, 리벳(400)의 결합을 위한 리벳건(600)을 준비하는 준비단계(S100)와;
상기 제1지그(510)에 버스바홀더(200)를 클램프(530)로 고정하는 제1고정단계(S200)와;
상기 제1지그(510)에 설치된 상기 버스바홀더(200)의 단자홈(210)에 버스바단자(100)를 각각 배열하고, 각 버스바단자(100)에 대하여 케이블(300)을 연결하는 배열 및 정형하는 제1정형단계(S300)와;
상기 제1지그(510)에 대응하여 상기 리벳건(600)의 작동을 통해 상기 버스바단자(100)에 형성된 리벳구멍(110)에 리벳을 배치시키고, 리벳(400)을 체결하여 버스바단자(100) 및 케이블(300)에 상기 버스바홀더(200)에 결합하는 제1설치단계(S400)와;
상기 제1지그(510)의 하강과 상기 제2지그(520)의 상승을 통해 셔틀방식으로 위치 이동하여 임무 교대하는 셔플단계(S500)와;
상기 제2지그(520)에 버스바홀더(200)를 클램프(530)로 고정하는 제2고정단계(S600)와;
상기 제2지그(520)에 설치된 상기 버스바홀더(200)의 단자홈(210)에 버스바단자(100)를 각각 배열하고, 각 버스바단자(100)에 대하여 케이블(300)을 연결하는 배열 및 정형하는 제2정형단계(S700)와;
상기 제2지그(520)에 대응하여 상기 리벳건(600)의 작동을 통해 상기 버스바단자(100)에 형성된 리벳구멍(110)에 리벳을 배치시키고, 리벳(400)을 체결하여 버스바단자(100) 및 케이블(300)에 상기 버스바홀더(200)에 결합하는 제2설치단계(S800)와;
하부에 위치되는 상기 제1지그(510)에서 버스바단자(100)가 결합 완성된 버스바홀더(200)를 취출하고, 다른 버스바홀더(200)를 설치하는 취출취부단계(S900)를 포함하는 것을 특징을 하는 리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법.
청구항 1에 있어서,
상기 리벳건(600)을 통해 버스바홀더(200)에 버스바단자(100)를 리벳(400)으로 체결하여 결합하는 제1설치단계(S400) 또는 제2설치단계(S800)에서,
상기 리벳건(600)은 로드셀(610), 트리거(620), 수직가이드(630) 및 터미널센터링(640)을 포함하여 구성되며,
상기 로드셀(610)을 통해 소정의 압력으로 상기 리벳건(600)이 리벳(400)에 밀착되는 밀착단계(S410)와;
상기 터미널센터링(640)을 통해 리벳(400)을 그리퍼 적용하는 그리퍼단계(S420)와;
상기 수직가이드(630)를 통해 리벳(400)의 수직도를 유지하는 유지단계(S430)와;
상기 트리거(620)를 통해 상기 리벳건(600)을 작동시켜 상기 버스바홀더(200)와 버스바단자(100)를 리벳 결합하는 리벳단계(S440)를 포함하여 반복적으로 수행하는 것을 특징을 하는 리벳 조립 구조를 갖는 ESS 조립방법.