KR102307294B1 - 원통형 셀 조립체의 프레스 및 비전 검사 통합 장치 - Google Patents

원통형 셀 조립체의 프레스 및 비전 검사 통합 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀 조립체의 프레스 작업 및 비전 검사를 수행하는 통합 장치로서, 보다 상세하게는 각각의 개별 장비를 통하여 수행하지 않고 셀 조립체의 각 셀이 셀 프레임에 정확히 압입되도록 그 상부를 가압하는 프레스(이하, 프레스 작업)와 각 셀에 대응하여 천공된 관통구들을 통하여 전극 방향을 검사하는 비전 검사를 통합된 하나의 장치를 통하여 수행함으로써 향상된 작업 시간 및 공간의 효율성을 제공할 수 있는 통합 장치에 관한 것이다.

Description

원통형 셀 조립체의 프레스 및 비전 검사 통합 장치{Integrated press and vision inspection of cylindrical cell assembly }
본 발명은 향상된 공간 효율성 및 생산성 증대를 제공할 수 있는 통합된 프레스 및 비전 검사 장치에 관한 것이다.
이차전지는 형태에 따라서 원통형, 각형, 폴리머로 구분되며, 크게 구분하면 전극 공정, 조립 공정, 활성화 공정의 단계를 거쳐 제조된다.
원통형 이차전지는 양극, 음극, 분리막 및 전해질이 원통형의 케이스에 조립된 복수 개의 원통형 셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 셀 조립체에 냉각 장치, 각종 회로들과 보호 케이스 등을 조립하여 제조된다.
여기서 셀 조립체는, 복수 개의 셀들을 외부 충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위하여 장착되는 셀 프레임에 삽입/조립하는 과정이 수행되는데, 이 과정에서 복수 개의 셀들을 셀 프레임에 정확히 조립하기 위하여 공기 압력(Air Pressure)을 사용하는 프레스(Press) 장비로 가압하여 각 셀들에 대응하는 셀 프레임에 압입하는 방식이 사용된다. 상기 과정을 통하여 셀 조립체가 완성되고, 상기 셀 조립체는 Vision 검사 장비를 이용하여 각각의 셀의 양극/음극 역방향 검출을 위한 검사를 수행하게 된다.
상기와 같이 원통형 이차전지의 조립 공정에 있어서, 압입 방식을 통하여 복수 개의 셀들을 셀 프레임에 조립하는 작업(이하,’프레스 작업’) 및 상기 셀 조립체에 포함된 각각의 셀의 양극/음극 역방향 검출을 위한 과정은 각각 프레스(Press) 장비와 비전(Vision) 검사 장비를 이용하여 순차적으로 진행된다.
그러나, 상기와 같이 각각의 개별 장비를 이용하여 작업이 수행되므로 각 장비가 차지하는 공간으로 인하여 공간 효율성이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 각각의 개별 장비를 이용하여 프레스(Press) 작업 후 비전(Vision) 검사가 이루어져야 하므로 작업 시간의 효율성도 저하되는 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래기술이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위하여 프레스(Press) 작업과 비전(Vision) 검사가 동시에 가능한 통합 장치를 제공하고자 한다.
복수 개의 셀들을 포함하는 셀 조립체의 프레스 작업과 비전 검사를 동시에 수행하는 통합 장치로서, 복수 개의 셀들을 포함하는 셀 조립체가 안착되는 안착 플레이트; 상기 안착 플레이트에 안착된 셀 조립체와 대향하여 상하 직선운동을 하며, 하향 이동 시 상기 셀 조립체의 상부를 가압하는 프레스; 상기 셀 조립체에 포함된 셀들의 전극 형태를 인식하는 전극 인식부; 를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 프레스 및 전극 인식부가 연결되는 지지부; 및 상기 지지부의 상하 방향을 따라 길게 마련되는 가이드레일; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프레스는, 상하 직선운동을 위한 에어 실린더를 포함하여 구성되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안착 플레이트에 안착된 셀 조립체는, 셀 조립체의 전극단자가 지면을 향한 상태로 복수의 행(line) 및 열(column)로 배열되어 있는 복수 개의 원통형 셀들; 상기 셀들이 전기적으로 연결되도록 각 셀의 전극단자의 일면에 접촉되어 있는 접속부재; 상기 셀들의 상부 및 하부에 장착되어, 상기 셀들의 배열 구조를 고정하는 셀 프레임; 을 포함하여 구성되며,
상기 셀 프레임은, 각각의 셀들이 압입되는 조립구; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 셀 프레임의 조립구들은, 셀들의 배열 구조에 대응하여 형성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 조립구는, 각 셀의 일면이 노출되도록 관통된 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 프레스가 하향 이동하여 셀 조립체의 상부를 가압 시, 각각의 셀들의 이에 대응하는 상기 셀 프레임에 형성된 각 조립구에 맞춤 압입되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 프레스는, 상기 셀 프레임의 상부를 가압하는 가압 플레이트를 포함하여 구성되며, 상기 가압 플레이트에는, 상기 각각에 셀에 대응하는 관통구들이 천공된 것을 특징으로 한다.
상기 전극 인식부는, 상기 가압 플레이트에 천공된 관통구들을 통하여 각 셀의 전극 형태를 인식하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 프레스(Press) 장비와 비전(Vision) 검사 장비를 하나의 장치로 통합함으로써 각 장비의 공간 차지로 인한 공간의 효율성 저하 문제를 해결하고, 프레스(Press)작업과 비전(Vision) 검사를 동시에 진행 가능함으로써 작업 시간을 절약할 수 있다.
도 1은 셀 조립체를 도시한 모식도
도 2는 본 발명에 따른 통합 장치를 도시한 모식도
도 3은 안착 플레이트에 셀 조립체가 안착된 상태를 도시한 모식도
도 4는 프레스를 도시한 도면
도 5는 프레스 동작을 도시한 정면도
도 6은 프레스 동작 시 셀이 조립구에 압입되는 상태를 도시한 도면
도 7은 프레스 동작에 의해 셀에 셀 프레임이 장착된 상태를 상부에서 바라본 상태를 도시한 도면
도 8은 본 발명에 따른 통합장치의 동작 단계 블록도
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 원통형 전지 팩을 구성하는 원통형 셀 조립체의 부분적인 모식도를 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 셀 조립체(100)는 복수 개의 원통형 셀(110)들, 접속부재(120), 셀 프레임(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 원통형 셀(110)들은, 양극 또는 음극 중 어느 한쪽의 전극단자(112)가 지면을 향한 상태로 복수의 행(line) 및 열(column)로 배열 구조로 배열될 수 있다. 여기서, 상기 원통형 셀(110)들을 전기적으로 연결하기 위하여 각 셀(110)의 전극단자의 일면에는 접속부재(120)들이 접촉되어 있다. 상기 접속부재(120)는 셀(110)들을 전기적으로 연결하기 위한 구성이므로 전기 전도성을 가지는 금속 물질로 이루어진다.
상기 복수의 행(line) 및 열(column) 배열된 복수 개의 셀(110)들의 배열 구조를 고정하고 보호하기 위하여, 상기 셀(110)들의 상부와 하부에는 셀 프레임(130)이 장착된다. 설명의 편의를 위하여 셀들의 상부에 장착되는 셀 프레임(130)을 상부 셀 프레임(130a), 하부에 장착되는 셀 프레임(130)을 하부 셀 프레임(130b)으로 지칭하여 설명하도록 한다.
상기 셀 프레임(130)에는 상기 셀 조립체(100)의 각각의 셀(110)이 압입되는 조립구(132)가 형성되어 있다. 상기 셀 조립구(132)들은 각 셀(110)의 양 끝 단면이 노출되도록 관통된 형태로, 셀(110)의 배열 구조에 대응하는 구조로 배열되어 있다. 즉, 원통형 셀의 형태에 따른 원통형의 형태이며 상면 및 하면이 관통된 형태로 설명할 수 있다. 따라서, 상기 배열 구조로 배열된 각각의 셀(110)들이 그에 대응하는 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 삽입되어 장착됨으로써 상기 셀(110)들의 배열 구조를 고정시킬 수 있으며, 보호할 수 있고, 각 셀(110)에 셀 프레임(130)이 장착되면 각 셀 프레임(130)의 관통된 상부 및 하면을 통하여 셀의 전극단자(112)와 그에 접촉된 접속부재(120)들이 노출되는 형태인 것이다. (도 6 참조) 이 때, 하부 셀 프레임(130b) - 접속부재가 접촉된 상태의 셀(110)들 - 상부 셀 프레임(130a)의 순서로 배열된 상태에서 상부 셀 프레임(130a)의 상부에 적절한 힘으로 가압함으로써 각각의 셀(110)들이 상부 및 하부 셀 프레임(130a, 130b)의 각 조립구(132)에 정확히 압입될 수 있다. 이러한 가압 과정은 후에 설명하는 프레스(220)에 의해 수행된다.
도 2는 본 발명에 따른 셀 조립체의 프레스 작업과 비전 검사의 통합 장치를 전체적인 모습을 도시한 모식도이다.
상기 도 2를 참조하면, 상기 통합 장치(200)는 크게 지지부(210), 프레스(220), 전극 인식부(230) 그리고 안착 플레이트(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
우선, 안착 플레이트(300)는 상기 셀 조립체(100)가 안착되는 구성이다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 안착 플레이트(300)에는 상기 안착 플레이트 상에 셀 조립체(100)를 고정시키는 사각 형태의 고정 프레임(310)이 형성되어 있다. 상기 고정 프레임(310)에 의해 셀 조립체(100)가 안정적으로 안착 플레이트 상에 안착될 수 있는 것이다. 여기서, 도 3에는 행 및 열로 배열되어 사각 형태의 배열 구조의 셀 조립체에 대응하여 고정 프레임(310)이 사각 형태로 형성된 상태를 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며 이는 셀 조립체(100)가 고정되어 안정적으로 안착될 수 있도록 셀 조립체(100)이 크기와 형상에 대응하여 변형될 수 있다.
이 때, 상기 안착 플레이트의 고정 프레임(310) 내에 안착되는 셀 조립체(100)는, 상기 도 1을 참조하여 설명한 하부 셀 프레임(130b) - 접속부재가 접촉된 상태의 셀(110)들 - 상부 셀 프레임(130a)의 순서로 배열된 상태이며, 도 3에 도시된 바와 같이 안착 플레이트(300)의 고정 프레임(310) 내에 안착된다.
여기서, 상기의 셀 조립체(100)는 셀 조립 공정을 거쳐 상기 고정 프레임(310) 내에 안착된 상태로 예를 들어 컨베이어 등의 자동 이송 시스템에 의해 통합 장치(200)의 스테이션에 이송된 것으로, 이후 본 발명에 따른 통합 장치(200)의 프레스(220)를 이용하여 상부 셀 프레임(130a)을 상부에서 가압함으로써 각각의 셀(110)들이 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 정확히 압입하는 프레스 작업과 각 셀의 전극방향을 검사하는 비전 검사가 수행되는 것이다.
지지부(210)는, 도 2에 도시된 바와 같이 프레스(220) 및 전극 인식부(230)가 고정 연결되는 본체이다.
상기 지지부(210)는 소정의 간격으로 배치된 두 개의 지지부재(211)와 그 사이를 연결하는 연결부재(212)로 구성된다. 상기 각 지지부재(211)에는 상하 방향을 따라 가이드 레일(213)이 길게 마련될 수 있다. 따라서, 상기 지지부재(211)에 연결된 프레스(220)가 상기 가이드 레일(213)을 따라 상하 방향으로 직선 이동할 수 있다.
프레스(220)는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 안착 플레이트(300) 상의 고정 프레임(310)에 고정 안착된 상태로 이송된 셀 조립체(100)와 대향하여 상하 직선운동을 하며 하향 이동 시 상기 셀 조립체(100)의 상부를 가압하는 구성이다.
상기 프레스(220)는, 셀 조립 공정을 거쳐 통합 장치(200)의 스테이션 내로 이송된 셀 조립체(100)의 각각의 셀(110)들이 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 정확히 압입 되도록 가압해야 하므로 안착 플레이트(300)에 안착된 셀 조립체(100)의 상측에 대향하도록 위치해야 한다. 따라서, 지지부(210)에 마련된 가이드 레일(213)과 프레스(220)가 연결되는 연결 구조는 이러한 위치를 고려하여 설계되어야 한다.
도 4를 참조하여 프레스(220)의 구조를 상세히 설명하면, 사각 형태의 가압 플레이트(221), 그 한쪽 끝 단에 직각을 이루도록 연결되고 가이드 레일(213)과 연결되는 사각 형태의 연결 플레이트(222), 그리고 상기 가압 플레이트(221)와 연결 플레이트(222)가 직각을 이루는 양 단에 부착되어 있어 상기 가압 플레이트(221)와 연결 플레이트(222)를 안정적으로 연결하는 연결 부재(223)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 가압 플레이트(221)는, 프레스(220)가 가이드 레일을 따라 하향 이동 시 안착 플레이트(300)에 안착된 셀 조립체(100)의 상부를 가압하는 구성으로, 보다 정확하게는 하부 셀 프레임(130b) - 접속부재가 접촉된 상태의 셀(110)들 - 상부 셀 프레임(130a)의 순서로 배열된 상태의 셀 조립체(100)에서 상기 상부 셀 프레임(130a)의 상부를 가압할 수 있다.
여기서, 상기 프레스(220)는 가이드 레일(213)과 연결 플레이트(222)가 연결된 연결 구조의 후방에 연결 구성된 에어 실린더(미도시)에 의해 상하 직선운동하며 하향 이동 시 셀 조립체(110)의 상부를 가압할 수 있도록 적절한 압력을 제공 받는다.
상기 가압 플레이트(221)에는 셀 조립체(100)의 각각의 셀(110)에 대응하는 관통구(2211)들이 천공될 수 있다. 상기 관통구(2211)들은 각 셀(110)에 대응하는 형태로 즉, 셀 조립체(100)를 구성하는 셀(110)들의 배열 구조에 대응하는 배열구조로 천공될 수 있다. 상기 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들은 후에 설명하는 전극 인식부(230)가 각 셀(110)의 전극단자(112)의 형태를 인식하기 위한 것이므로 상기 각각의 관통구(2211)들의 직경은 각 셀(110)의 전극단자의 형태(양극과 음극의 형태)가 인식/구분될 수 있을 정도의 크기로 설정되어야 한다. 즉, 후에 설명하는 전극 인식부(230)가 상기 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 셀 조립체(100)의 각 셀(110)들의 전극 형태를 인식해야 하므로 상기 관통구(2211)들은 전극 인식부(230)가 각 셀(110)들의 전극형태를 인식할 수 있을 정도의 크기로 천공되어야 한다.
또한, 상기 가압 플레이트(221)는 셀 조립체(100)의 상부를 가압하여 각 셀(110)들이 셀 프레임(130)의 각각의 조립구(132)에 압입 시키는 것이므로, 이에 한정하는 것은 아니지만 보다 안정적이고 가압의 효과를 상승시키기 위하여 상기 셀 조립체(100)의 크기, 즉 셀 조립체(100)의 가로 및 세로의 길이보다 크게 설정되는 것이 바람직하다.
프레스(220)가 가압 동작하는 상태를 도시한 도 5를 참조하면, 프레스(220)의 가압 플레이트(221)가 안착 플레이트(300)의 고정 프레임(310) 내에 안착된 하부 셀 프레임(130b) - 접속부재가 접촉된 상태의 셀(110)들 - 상부 셀 프레임(130a)의 순서로 배열된 상태의 셀 조립체(100)의 상부, 보다 정확하게는 상부 셀 프레임(130a)의 상부를 가압하는 것이다. 따라서, 도 6의 (a)와 같이 상기 프레스(220)의 가압 플레이트(221)가 누르는 힘에 의해 (b)와 같이 셀(110)들이 상부 셀 프레임(130a) 및 하부 셀 프레임(130b)에 형성된 각각의 셀 조립구(132)에 정확히 맞춤 압입되어 셀 프레임(130)이 안정적으로 장착될 수 있는 것이다. 여기서, 도 6에는 편의상 셀(110)이 한 방향(상부 또는 하부)의 셀 프레임(130)에 압입되는 상태만을 확대하여 도시하였지만, 상기에서 설명한 바와 같이 실제로는 도 5와 같이 프레스(220)의 가압 플레이트(221)가 셀 조립체의 상부를 가압하는 힘에 의해 각각의 셀(110)들이 그에 대응하는 상부 셀 프레임(130a)과 하부 셀 프레임(130b)의 각 조립구(132)에 정확히 압입되는 것이다.
여기서, 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 셀이 압입될 시 보다 안정적으로 압입되도록 하기 위하여 조립구(132)에 셀이 삽입되는 입구 부분의 직경(R2)은 그 반대 부분의 직경(R1)보다 큰 크기로 설정될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 R1과 R2의 차이로 인한 단차가 형성되어 조립구(132)에 셀이 보다 안정적으로 조립될 수 있다. 이 때, 상기 R1은 후에 설명하는 전극 인식부(230)가 전극단자(112)를 인식 가능한 크기로 설정되어야 한다.
또한, 도 6에 도시된 셀 프레임이 상부 셀 프레임(130a)의 조립구로 설명하면 하부 셀 프레임(130b)의 조립구는 상부 셀 프레임(130a)의 조립구의 역방향 형태로 설명할 수 있다.
이와 같은 프레스(220)의 가압에 의해 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)들이 각각의 셀(110)에 압입되어 장착되면 도 7에 도시한 바와 같이 셀(110)의 상부 및 하부의 끝 단면에 노출된 상태, 즉 셀(110)의 전극단자(112)와 상기 전극단자(112)에 접촉된 접속부재(120)가 노출된 상태이다.
따라서, 후에 설명하는 전극 인식부(230)가 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 도 7의 상부 방향에서 각 셀의 전극단자(112)를 인식할 수 있는 것이다.
전극 인식부(230)는, 상기 지지부(210)의 최상단에 연결되어 상기 프레스(220)의 가압에 의해 상기 도 7과 같이 각 셀(110)들이 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 압입된 상태에서 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 상기 셀 조립체(100)에 포함된 셀(110)들의 각각의 전극 형태를 인식하는 구성이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전극 인식부(230)는 상단부에 구성된 컨트롤러(232), 중단부에 구성된 원통형의 광학부품(234) 및 상기 광학부품(234)의 하단부에 구성된 원통형의 카메라 렌즈(236)을 포함하여 구성된다.
상기에서 설명한 바와 같이, 프레스(220)가 하향 이동하여 상기 프레스의 가압 플레이트(221)가 안착 플레이트 상에 안착된 셀 조립체(100)의 상부를 가압하면, 이를 감지한 상기 컨트롤러(232)에 제어에 의해 카메라 렌즈(236)가 동작하게 된다.
따라서, 상기 카메라 렌즈(236)는 상기 가압 플레이트(221)에 천공된 각각의 관통구(2211)들을 통하여 도 7과 같은 각 셀(110)의 전극단자(112)를 인식할 수 있다. 가압 플레이트(221)의 각 관통구(2211)들을 통하여 그에 대응하는 각 셀(110)의 전극단자(112)를 인식함으로써 셀 조립체(100)에 구성된 각 셀들의 전극 방향이 정상적으로 배열되었는지 검사할 수 있다.
여기서, 전극 인식부(230)는 별도의 위치이동 없이 광학계 조정을 통하여 셀 조립체(100)를 구성하는 각각의 셀(110)의 전극형태를 모두 인식할 수 있다.
상기 전극 인식부(230)를 통하여 다수 개의 셀 중 전극방향이 역방향으로 배열된 것은 없는지 확인 가능하며, 만약 역방향인 것이 존재한다면 상기 과정을 통하여 검출하는 비전(Vision) 검사가 수행되는 것이다.
이러한 장치에 기반하여, 셀 조립체(100)의 프레스 작업과 비전 검사를 하나의 장치에 수행 가능함으로써 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래와 같이 각각의 개별 장비가 차지하였던 공간을 최소화함으로써 향상된 공간 효율성을 제공할 수 있다.
도 8은 통합 장치(200)의 동작 단계를 나타내는 블록도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 통합 장치(200)를 이용하여 셀 조립체(100)의 프레스 작업 및 비전(Vision) 검사를 수행하는 동작 단계를 설명하도록 한다.
상기 동작 단계는, 안착 플레이트 이송단계(S100), 셀 프레임 가압단계(S200), 전극 인식단계(S300), 프레스 복원단계(S400)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 안착 플레이트 이송단계(S100)는, 안착 플레이트 상에 셀 조립체(100)가 안착되어 상기 통합 장치(200)의 스테이션 내에 이송되는 단계이다. 상기 셀 조립체(100)는 안착 플레이트에 형성된 고정 프레임(310) 내에 하부 셀 프레임(130b)-접속부재가 접촉된 상태의 셀(110)들-상부 셀 프레임(130a)의 순서로 배열된 상태로, 이는 셀 조립 공정 후 안착 플레이트 이송단계(S100)가 이루어지는 것이다.
상기 안착 플레이트 이송단계(S100)를 통하여 통합 장치(200)의 스테이션에 이송되면, 프레스(220)가 에어 실린더에 의해 적절한 힘을 제공받은 상태로 가이드 레일(221)을 따라 하향 이동하게 된다. 이 때, 상기 프레스(220)는 안착 플레이트 상에 안착된 셀 조립체(100)의 상부에 대향하여 위치한다. 하향 이동하면, 상기 프레스(220)가 셀 조립체의 상부와 대면하는 가압 플레이트(221)가 상부 셀 프레임(130a)의 상부를 에어 실린더에 의한 힘으로 가압하게 된다. 따라서, 상기 가압 플레이트(221)에 의해 상부 셀 프레임(130a)의 상부에 가해지는 힘에 의하여 각각의 셀(110)들이 상부 셀 프레임(130a) 및 하부 셀 프레임(130b)의 각 조립구(132)에 압입될 수 있다. 이는 셀 프레임 가압단계(S200)로서, 이를 통하여 셀 프레임(130)의 각 조립구(132)에 각각의 셀(110)이 정확히 맞춤 압입되어 안정적으로 장착될 수 있다. (도 5 및 6 참조)
상기 셀 프레임 가압단계(S200) 수행되면, 카메라 렌즈로 구성된 전극 인식부(230)가 동작하여 각 셀(110)들의 전극형태를 인식하는 전극 인식단계(S300)가 수행된다. 상기 전극 인식부(230)는, 상기 셀 조립체(100)의 각각의 셀(110)에 대응하여 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 각 셀(110)들의 전극 형태(양극 또는 음극)를 인식하여 역방향으로 배열된 것이 있는지 검출할 수 있다. 여기서, 상기 관통구(2211)들은 상기에서 설명한 바와 같이 각 셀(110)들의 전극 형태를 인식 가능한 정도의 크기로 천공되어야 한다.
상기 전극 인식부(230)가 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 셀 조립체(100)에 포함된 셀(110)들의 전극 방향의 오류 여부를 검사한 후, 하향 이동한 상태의 상기 프레스(220)는 다시 상단으로 이동하여 원 상태로 복원된다. (S400)
상기 프레스가 상단으로 원상 복원되는 프레스 복원단계(S400)가 수행되면, 상기 통합 장치(200)의 스테이션에 이송된 상태의 안착 플레이트는 다음 공정으로 이동하게 된다.
상기와 같은 S100 내지 S400의 단계가 자동으로 반복됨으로써, 셀 조립체(100)의 셀(110)들이 셀 프레임(130)에 정확히 압입(이하, 프레스 작업)되어 안정적으로 장착되고, 각 셀(110)들의 전극 방향의 역방향 존재여부 검사(이하, 비전 검사)가 수행될 수 있다. 이는, 종래의 프레스 작업과 비전 검사가 각각의 개별 장치를 통하여 별도로 수행하였던 것과 달리 프레스 작업과 비전 검사를 하나의 통합 장치(200)로 함께 수행할 수 있으므로 장치가 차지하는 공간의 효율성과 작업 시간의 단축 효과를 발휘할 수 있다.
100: 셀 조립체
110: 원통형 셀
120: 접속부재
130: 셀 프레임
200: 통합 장치
220: 프레스
221: 가압 플레이트
2211: 관통구
230: 전극 인식부
300: 안착 플레이트

Claims (9)

  1. 복수 개의 셀들을 포함하는 셀 조립체의 프레스 작업과 비전 검사를 동시에 수행하는 통합 장치로서,
    복수 개의 셀(110)들을 포함하는 셀 조립체(100)가 안착되는 안착 플레이트(300);
    상기 안착 플레이트에 안착된 셀 조립체와 대향하여 상하 직선운동을 하며, 하향 이동 시 상기 셀 조립체의 상부를 가압하는 프레스(220);
    상기 셀 조립체에 포함된 셀들의 전극 형태를 인식하는 전극 인식부(230); 를 포함하여 구성되며,
    상기 안착 플레이트에 안착된 셀 조립체(100)는,
    셀 조립체의 전극단자(112)가 지면을 향한 상태로 복수의 행(line) 및 열(column)로 배열되어 있는 복수 개의 원통형 셀들;
    상기 셀들이 전기적으로 연결되도록 각 셀의 전극단자의 일면에 접촉되어 있는 접속부재(120);
    상기 셀들의 상부 및 하부에 장착되어, 상기 셀들의 배열 구조를 고정하는 셀 프레임(130);
    을 포함하여 구성되며,
    상기 셀 프레임은, 각각의 셀들이 압입되는 조립구(132); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프레스 및 전극 인식부가 연결되는 지지부(210); 및
    상기 지지부의 상하 방향을 따라 길게 마련되는 가이드레일(213); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레스(220)는, 상하 직선운동을 위한 에어 실린더를 포함하여 구성되며, 상기 가이드 레일을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 셀 프레임의 조립구(132)들은 셀들의 배열 구조에 대응하여 형성된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 조립구(132)는, 각 셀의 일면이 노출되도록 관통된 형태인 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    프레스(220)가 하향 이동하여 셀 조립체(100)의 상부를 가압 시, 각각의 셀들이 이에 대응하는 상기 셀 프레임(130)에 형성된 각 조립구(132)에 맞춤 압입되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 프레스(220)는, 상기 셀 프레임(130)의 상부를 가압하는 가압 플레이트(221)를 포함하여 구성되며,
    상기 가압 플레이트에는, 상기 각각의 셀에 대응하는 관통구(2211)들이 천공된 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    전극 인식부(230)는,
    상기 가압 플레이트(221)에 천공된 관통구(2211)들을 통하여 각 셀의 전극 형태를 인식하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 프레스 및 비전검사 통합 장치.



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