KR102361748B1 - 이차전지 셀 이송 캐리어 - Google Patents

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KR102361748B1
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Abstract

이차전지 셀 이송 캐리어가 개시된다. 본 발명의 이차전지 셀 이송 캐리어는, 이차전지를 제조하기 위한 복수의 작업영역으로 셀을 이송시키기 위해 상기 셀을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀과 같이 동시에 이송되는 것으로서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상측에 이격되게 마련되고 상기 셀이 안착가능하도록 셀 안착면을 제공하는 셀 안착 플레이트; 및 상기 셀 안착 플레이트상에 안착된 상기 셀을 탄성적으로 가압하여 고정하되, 상기 셀의 본방의 양측 가장자리 단부 영역을 제외한 나머지 전체영역을 가압 가능한 가압 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 셀을 지지한 상태로 셀을 복수의 작업영역으로 이송시키되 가압 플레이트를 통해 셀의 본방 부분을 전체적으로 탄성 가압하여 평평한 상태를 유지, 특히 파우치 실링부가 평평한 상태를 유지한채로 셀을 작업영역으로 이송시키므로, 각각의 작업공정에서 성형 불량이 발생하는 것을 최대한 감소하여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

이차전지 셀 이송 캐리어{secondary battery cell transfer carrier}
본 발명은 이차전지 제조를 위한 다양한 공정 진행을 위해 복수의 작업영역으로 셀을 순차적 이송할 때 셀을 지지한 상태로 셀과 같이 동시에 이송되는 이차전지 셀 이송 캐리어에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 이차 전지는 일차 전지와는 달리 재충전이 가능하고, 또 소형 및 대용량화 가능성으로 인해 근래에 많이 연구 개발되고 있다. 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 전지의 수요가 급격하게 증가하고 있다.
이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 전지, 원통형 전지, 각형 전지, 및 파우치형 전지로 분류된다. 이차 전지에서 전지 케이스 내부에 장착되는 전극 조립체는 전극 및 분리막의 적층 구조로 이루어진 충방전이 가능한 발전소자이다.
도 1(a)에 도시한 바와 같이, 파우치형 이차전지 셀(10)은 리드 탭(11)이 외부에 노출되도록 전극 조립체(미도시)가 파우치에 의해 감싸진 상태로 이루어지며, 전극 조립체와 전해액이 내부에 마련된 부분을 본방(12)이라 하고 본방(12) 외측으로 연결되는 파우치 실링부(13)라 한다.
상기 전해액의 누출 방지를 위해서는 파우치 실링부(13)를 다수회 폴딩하는 공정을 진행하게 되는데, 종래에는 폴딩 공정을 진행할 때 본방(12)의 중앙 부분은 제외하고 가장자리 영역을 상측에서 하측으로 가압 고정한 상태 또는 본방(12)의 하측을 진공 흡착하여 고정한 상태에서 실시하였다.
이와 같은 본방 고정 방식을 적용할 경우, 본방(12)이 전체적으로 평평한 상태를 갖기 힘들게 되며 심하게는 도 1(b)에 도시한 바와 같이 본방(12)이 그 길이 또는 폭 방향을 따라 미세하게 굽어지거나 휘어진 상태를 가질수 있으며 이 경우 파우치 실링부(13) 또한 마찬가지로 미세하게 굽어지거나 휘어진 상태를 갖게 된다.
이와 같이 본방(12)과 파우치 실링부(13)가 균일하게 평평한 상태를 갖지 못하고 굽어지거나 휘어진 상태에서, 셀 폴딩을 위한 다양한 공정을 진행할 경우 각각의 공정에서 성형 불량이 발생할 확률이 상당히 증가할 수 밖에 없다.
대한민국 공개특허공보 10-2017-0053011호(2017. 5. 15 공개)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이차전지를 제조하기 위한 복수의 작업영역으로 셀을 순차적 이송시키기 위해 셀을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀과 같이 동시에 이송되도록 이루어지되, 셀의 본방 부분을 전체적으로 가압하여 평평한 상태를 유지하도록 한 상태로 이송시킬 수 있으므로 각각의 작업공정(영역)에서 성형 불량을 감소하고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 이차전지 셀 이송 캐리어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 셀을 가공하기 위한 복수의 작업영역으로 셀을 이송시키되, 상기 셀을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀과 같이 동시에 이송되는 것으로서, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상측에 이격되게 마련되고 상기 셀이 안착가능하도록 셀 안착면을 제공하는 셀 안착 플레이트; 및 상기 셀 안착 플레이트상에 안착된 상기 셀을 탄성적으로 가압하여 고정하되, 상기 셀의 본방을 전체적으로 가압 가능한 가압 플레이트를 포함하는 이차전지 셀 이송 캐리어가 제공된다.
상기 가압 플레이트는 상기 본방의 양측 가장자리 단부 영역을 제외한 나머지 전체영역을 가압할 수 있다.
상기 가압 플레이트는, 상기 본방의 70 내지 98% 영역을 전체적으로 가압할 수 있다.
상기 가압 플레이트는 상기 셀 안착 플레이트와의 사이 거리를 조절 가능하도록 상기 셀 안착 플레이트와 연결될 수 있다.
상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트 측으로 탄성 가압하도록 상기 가압 플레이트에 가압력을 제공하는 탄성 가압부를 포함하고, 상기 탄성 가압부는, 일단은 상기 셀 안착 플레이트에 연결되고 타단은 상기 가압 플레이트를 관통하여 연장되는 복수의 가이드봉; 및 일단은 상기 복수의 가이드봉의 타단 부위에 지지되고 일단은 상기 가압 플레이트에 지지되어 상기 가압 플레이트에 가압력을 전달하는 복수의 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 탄성 가압부는, 상기 탄성부재의 일단이 지지되도록 상기 가이드봉의 타단에 상기 가이드봉보다 확장된 단면적을 갖도록 마련되는 제1 확장부; 및 상기 탄성부재의 타단이 지지되도록 상기 가이드봉이 관통 삽입되고 상기 가압 플레이트에 접촉 지지되도록 마련되는 제2 확장부를 포함할 수 있다.
상기 가압 플레이트는 상기 복수의 가이드봉의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 마련될 수 있다.
상기 가압 플레이트의 상측에 마련되고, 상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트와 이격되는 상측 방향으로 이동하기 위해 리프팅 구동부에 의해 클램핑 가능하도록 이루어지는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 가압 플레이트가 상기 셀의 본방의 중앙영역을 가압하고 있는 상태에서, 상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트 측으로 더욱 가압하도록 푸시 구동부에 의해 가압 가능하도록 이루어질 수 있다.
상기 가이드부는 상기 푸시 구동부로부터 전달되는 가변적인 가압력을 상기 가압 플레이트로 전달할 수 있다.
상기 가이드부는, 상기 가압 플레이트의 상측에 고정 설치되는 가이드 브래킷; 및 상기 가이드 브래킷의 상측에 상기 푸시 구동부에 의해 가압되도록 가압면을 제공함과 더불어 상기 리프팅 구동부에 의해 클램핑되도록 클램핑면을 제공하는 가이드 캠을 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 이차전지 셀 캐리어에 의하면, 셀을 지지한 상태로 셀을 복수의 작업영역으로 이송시키되 가압 플레이트를 통해 셀의 본방 부분을 전체적으로 탄성 가압하여 평평한 상태를 유지, 특히 파우치 실링부가 평평한 상태를 유지한채로 셀을 작업영역으로 이송시키므로, 각각의 작업공정에서 성형 불량이 발생하는 것을 최대한 감소하여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 가압 플레이트의 상측에 가이드부를 마련함으로써 가압 플레이트를 셀 안착 플레이트로부터 이격되도록 상측으로 용이하게 들어올릴수 있을 뿐만 아니라, 특정 공정에서는 푸시 구동부를 통해 가이드부를 가압하여 가압 플레이트에 추가적으로 가압력을 부가함으로써, 공정 진행중 가압 플레이트와 셀 안착플레이트 사이에 고정된 셀이 얼라인 자세에서 벗어나 뒤틀리는 것을 한층 방지할 수 있다.
도 1은 종래 이차전지 셀의 폴딩공정 진행 중 셀의 본방, 파우치 실링부가 휘어진 상태를 나타내는 도면,
도 2는 이차전지 셀의 폴딩 공정을 순차적으로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어를 다수의 작업영역으로 순차 이송하기 위한 장치를 나타내는 도면으로서, 도 4(b)는 도 4(a)에서 사이드 플레이트가 제거된 모습을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 사이드 플레이트의 상단에 지지된 상태에서 캐리어를 승강하여 다수의 작업영역으로 순차 이송하기 위한 캐리어 이송장치를 부분적으로 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 사이드 플레이트의 상단에 지지된 상태를 나타내는 정면도,
도 7은 도 6의 측면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 사이드 플레이트의 상단으로부터 승강한 상태를 나타내는 정면도,
도 9는 도 8의 측면도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 캐리어 이송장치의 구동에 의해 다수의 작업영역으로 순차 이송하는 모습을 나타내는 도면,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 이차전지 셀을 가압 고정하는 상태를 순차적으로 나타내는 도면,
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어에 이차전지 셀을 고정하기 위해 리프팅 구동부와 가압수단이 작동하는 상태를 나타내는 도면,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어가 이차전지 셀을 가압 고정한 상태에서 셀 폴딩작업을 진행하기 위한 작업영역에서 푸시 구동부가 캐리어의 상부를 더욱 가압하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어(이하, 캐리어)는 이차전지 셀(이하, 셀), 구체적으로 이차전지 셀의 본방 부분을 전체적으로 가압하여 평평한 상태를 유지하도록 한 상태로 셀을 성형(제조)하기 위한 다양한 공정을 진행하도록 할 수 있으므로 각 공정에서의 성형 불량을 감소하고 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 캐리어는 이차전지를 제조하기 위한 복수의 작업영역으로 셀을 이송시키기 위해 셀을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀과 같이 동시에 이송되도록 이루어짐으로써, 각 공정영역에서 셀의 작업위치를 기준 위치로 얼라인하기 위한 실질적인 캐리어의 얼라인 작업이 한층 용이하여 가공 정밀도의 향상을 극대화시킬 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 캐리어(100)를 구체적으로 설명하기에 앞서 셀(10)을 가공하기 위한 다양한 가공 공정과 다양한 가공 공정이 진행되는 복수의 작업영역으로 셀(10)과 캐리어(100)를 동시에 이송시키는 구조 및 방식에 대해 먼저 설명한다.
본 발명의 실시예에서, 도 2에 도시한 바와 같이, 이차전지 셀을 가공하기 위한 다양한 공정은 셀(10)을 폴딩하는 공정, 구체적으로 파우치 실링부(13)를 폴딩하기 위한 다양한 공정으로 적용 가능하지만, 반드시 이에 한정되지 않으며 이외의 공정에도 적용 가능함은 물론이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 파우치 실링부(13)를 폴딩하는 공정을 기준으로 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 파우치 실링부(13)를 폴딩하는 공정은 셀 로딩 및 위치정렬(리드탭, 파우치 부분) -> 테라스 커팅(terrace cutting) -> 셀 위치정렬(본방 부분) -> 사이드 커팅 -> PFL(Pre-Folding Line) -> 180도 폴딩 -> 제1 프레스 -> 270도 폴딩 -> 제2 프레스 등의 다양한 공정을 포함할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 이와 같은 공정들은 개별 작업영역에서 각각 캐리어(100)에 셀(10)이 지지된 상태로 이루어질 뿐만 아니라, 셀(10)이 개별 작업영역으로 순차적으로 이송될 때에도 셀(10)은 캐리어(100)에 지지, 고정된 상태로 캐리어(100)와 동시에 이송된다.
이하, 셀(10)의 파우치 실링부(13)를 폴딩하기 위한 다양한 작업영역으로 캐리어(100)를 순차적으로 이송시키기 위한 이송 원리 및 구조를 먼저 설명한다.
도 4 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 설치 바닥면에 마련되는 작업 베이스 플레이트(510)의 양측에는 각각의 폴딩 공정작업이 이루어지는동안 캐리어(100)의 하단이 안착된 상태를 갖도록 사이드 플레이트(600)가 마련되며, 사이드 플레이트(600)는 서로 이격되게 한 쌍으로 이루어져 작업 베이스 플레이트의 길이방향을 따라 길게 연장되어 있다.
작업 베이스 플레이트 상에서 한 쌍의 사이드 플레이트(600) 사이 영역에는 캐리어(100)를 각각의 작업영역으로 이송하기 위한 실질적인 캐리어 이송장치(700)가 설치된다.
도 5, 도 6, 도 8 및 도 10에 도시한 바와 같이, 캐리어 이송장치(700)는 제1 이송레일(701), 이송 프레임(702), 제2 이송레일(703), 캐리어 승강부(710)를 포함한다.
제1 이송레일(701)은 작업 베이스 플레이트(510) 상에 그 길이방향을 따라 길게 연장되게 마련된다. 이송 프레임(702)은 제2 이송레일(703)과 캐리어 승강부(710)가 탑재된 상태로 제1 이송레일(701)을 따라 이송 가능하게 마련되고, 이송 프레임(702)을 제1 이송레일(701)을 따라 전진 또는 후진시키기 위한 구동부(760)는 볼 스크루 또는 리니어모터를 포함할 수 있다. 관련 도면에는 일 예로 볼 스크루로 적용된 경우가 도시되어 있으며, 볼 스크루 축에 연결된 볼 스크루 이송블록(761)을 이송 프레임(702)에 연결하고 서보모터를 정역 회전시킴으로써 이송 프레임(702)을 각각의 작업영역을 따라 전진 또는 후진 이동시킬 수 있다.
도 4 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 '전진 이동'은 캐리어(100)를 제2 작업이 이루어지는 작업영역에서 다음 제3 작업을 위한 작업영역으로 이송시키기 위해 진행되고, 상기 '후진 이동'은 상기 전진 이동에 의해 제1 작업이 이루어지는 작업영역에서 제2 작업영역으로 이송되어 온 캐리어(100)를 추후 다시 제3 작업영역으로 이송시키기 위해 위치 복귀하는 것이다.
제2 이송레일(703)은 이송 프레임(702)의 길이방향을 따라 이격되게 복수로 마련된다. 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 캐리어 승강부(710)는 이송 프레임(702)의 일측에 고정되는 실린더(711), 어느 하나의 제2 이송레일(703)을 따라 슬라이드 왕복이동 가능하고 실린더(711) 로드에 연결되는 승강유도블록(712), 상기 승강유도블록(712)이 결합된 제2 이송레일과 인접한 또 다른 제2 이송레일(703) 상에 이동 가능하도록 결합되고 상기 승강유도블록(712)과는 연결수단을 통해 연결되는 다른 승강유도블록(712)을 포함한다. 또한, 또 다른 제2 이송레일(703)에는 마찬가지로 동일한 승강유도블록(712)이 설치되고 이러한 승강유도블록은 인접한 위치에 마련된 다른 승강유도블록과는 마찬가지로 연결수단을 통해 연결된다. 따라서, 하나의 실린더(711)가 구동함에 따라 복수의 승강유도블록(712)은 각각 제2 이송레일(703)을 따라 동시에 전후진 이동이 가능하다. 여기서, 서로 이격 배치된 한 쌍의 승강유도블록 사이를 연결하기 위한 연결수단은 한 쌍의 로드 엔드 베어링과 그 사이를 연결하는 연결봉 등을 포함할 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 승강유도블록(712) 상면의 최고면(713)과 최저면(714) 사이에는 경사면(715)이 마련된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 캐리어 승강부(710)는 승강유도블록(712)의 상면에 구름 접촉 가능하도록 지지되는 캠 팔로워(720), 캠 팔로워(720)와 일체로 마련되며 이송 프레임(702)에 승강 가능하게 연결되는 스테이지이송 프레임(730)을 포함한다. 스테이지이송 프레임(730)은 이송 프레임(702)에 볼 부시(740) 등에 의해 연결되어 제자리에서 상하 방향으로의 이동은 가능하지만 전후 또는 좌우 방향으로의 이동은 제한되게 이송 프레임(702)에 설치된다.
따라서, 도 6 및 도 8에 도시한 바와 같이, 실린더(711)가 전진 이동하면 캠 팔로워(720)는 승강유도블록(712)의 최저면(714)에서 경사면(715)을 따라 최고면(713)으로 이동하게 되며, 이때 스테이지이송 프레임(730)은 승강유도블록(712)의 전진 이동방향으로의 이동은 제한된채 이송 프레임(702)의 현재 고정 위치에서 상승 이동만 한다.
여기서, 스테이지이송 프레임(730)이 상승 이동하면서 캐리어(100)를 상측 방향으로 들어올리게 된다. 즉, 캐리어(100)는 스테이지이송 프레임(730)의 이송 플레이트(731) 상에 안착된 상태로 스테이지이송 프레임(730)과 동시에 상승 이동하게 되며, 이때 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 캐리어(100)는 사이드 플레이트(600) 상에 안착된 상태가 해제되면서 사이드 플레이트(600)의 상단과 이격된 상태가 된다.
이 상태에서, 볼 스크루의 서보모터를 정방향 구동하면 이송 프레임(702)은 제1 이송레일(701)을 따라 전진 이동하게 되며, 도 8 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 이때 캐리어(100)는 전술한 바와 같이 사이드 플레이트(600)의 상단으로부터 일정이상 이격된 상태를 가지므로 스테이지이송 프레임(730)에 의해 하부가 지지된 상태로 이송 프레임(702)과 동시에 셀의 폴딩 작업을 위한 다음 작업영역으로 이송된다.
이후, 도 10에 도시한 바와 같이, 실린더(711)가 후진 이동하면 캠 팔로워(720)는 승강유도블록(712)의 최고면(713)에서 경사면(715)을 따라 최저면(714)으로 이동하게 되며, 이때 스테이지이송 프레임(730)은 승강유도블록(712)의 전진 이동방향으로의 이동은 제한된채 이송 프레임(702)의 현재 고정 위치에서 하강 이동만 한다. 따라서, 캐리어(100)는 스테이지이송 프레임(730)에 의해 하부가 지지된 상태에서 사이드 플레이트(600)에 의해 하부가 지지된 상태로 변경되며, 구체적으로 캐리어(100)는 사이드 플레이트(600)의 상단에 안착 고정된 상태를 갖는다.
이 상태에서, 도 10에 도시한 바와 같이, 볼 스크루의 서보모터를 역방향 구동하면 이송 프레임(702)은 제1 이송레일(701)을 따라 후진 이동하게 되며, 이때 캐리어(100)는 전술한 바와 같이 사이드 플레이트(600) 상에 안착 고정된 상태를 가지므로 스테이지이송 프레임(730)의 복귀 이동에 관계없이 현재 상태를 유지하게 되고, 이송 프레임(702), 스테이지이송 프레임(730)만 복귀 이동하게 된다.
이상 캐리어(100)를 복수의 작업영역으로 순차 이송하기 위한 구조와 원리를 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 캐리어(100)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 셀 이송 캐리어(100. 이하 '캐리어')는 이차전지 셀을 가공하기 위한 복수의 작업영역으로 셀(10)을 순차 이송시키기 위해 셀(10)을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀(10)과 같이 동시에 이송되는 것으로서, 전술한 바와 같이 스테이지이송 프레임(730)에 의해 하부가 안착 지지된 상태에서 셀 폴딩을 위한 복수의 작업영역으로 이송된다. 캐리어를 이와 같이 복수의 작업영역으로 이송시키는 구조에 대해서는 앞에서 자세하게 설명하였다. 이러한 캐리어(100)는 베이스 플레이트(110), 셀 안착 플레이트(120), 가압 플레이트(130), 탄성 가압부(140) 및 가이드부(150)를 포함한다.
먼저, 베이스 플레이트(110)는 스테이지이송 프레임(730)의 이송 플레이트(731), 한 쌍의 사이드 플레이트(600)에 의해 하부가 지지 가능하도록 일정이상의 폭을 갖게 이루어진다. 여기서, 베이스 플레이트(110)는 전술한 바와 같이 작업영역에서 실질적인 셀 가공 작업이 진행되는 동안에는 사이드 플레이트(600)에 의해 하부가 지지되고, 현재 위치한 작업 영역에서 가공이 마무리된 셀을 다음 가공을 위한 작업 영역으로 이송시킬 때에는 스테이지이송 프레임(730)의 이송 플레이트(731)에 의해 하부가 지지된다. 이에 대해서도 앞에서 자세히 설명하였으므로 이하 중복 설명은 생략한다.
셀 안착 플레이트(120)는 베이스 플레이트(110)의 상측에 이격되게 마련되고 셀(10)이 안착가능하도록 상부에 셀 안착면을 제공하며, 복수의 연결부(121) 등과 같은 연결 지지구조를 통해 베이스 플레이트(110)와 정해진 간격을 유지한채 그 상측에 연결된다.
다음, 가압 플레이트(130)는 셀 안착 플레이트(120)의 상측에 배치되며 후술하는 탄성 가압부(140)를 통해 셀 안착 플레이트(120) 상에 안착된 셀(10)을 탄성적으로 가압하여 고정하되, 셀(10)의 본방(12)의 양측 가장자리 단부 영역을 제외한 나머지 전체영역을 가압하도록 이루어진다.
구체적으로, 가압 플레이트(130)는 셀(10)의 본방(12)을 국부적으로 가압하는 것이 아니라 본방(12)의 상부면 전체를 가압할 수 있으며, 세부적으로는 셀(10)의 본방(12)의 70 내지 98% 영역을 전체적으로 상측에서 하측 방향으로 균일하게 가압하도록 이루어질 수 있다. 이와 같이 본방(12)의 대부분의 영역이 균일하게 가압됨에 따라 가압 상태에서 파우치 실링부(13)는 종래와 다르게 균일한 직선 형태를 안정적으로 유지할 수 있다.
만약, 셀(10)의 본방(12)이 셀 안착 플레이트 상에서 전체적으로 균일하게 가압되지 못하거나, 국부적으로 가압되거나, 가압이 아닌 하부 진공흡착 등에 의해 고정되는 경우 종래기술에서 언급한 바와 같이 셀 안착 플레이트 상에서 본방(12)은 그 길이방향을 따라 미세하게 굽어지거나 휘어진 상태를 가질수 있으며 파우치 실링부(13) 또한 마찬가지로 미세하게 굽어지거나 휘어진 상태를 갖게 된다.
이러한 경우, 셀의 파우치 실링부의 폴딩을 위한 다양한 공정 중에서 특히 PFL(Pre-Folding Line), 180도 폴딩, 제1 프레스, 270도 폴딩, 제2 프레스 등과 같은 공정에서 성형 불량이 발생할 확률이 상당히 증가하게 된다.
그러나, 본 발명은 가압 플레이트(130)가 셀(10)의 본방(12)의 양측 가장자리 단부 영역을 제외한 나머지 전체영역을 가압하고 구체적으로 셀(10)의 본방(12)의 70 내지 98% 영역을 전체적으로 균일하게 가압함으로써, 본방(12) 뿐만 아니라 특히 파우치 실링부(13)가 미세하게 굽어지거나 휘어지는 것을 방지하여 전술한 공정들에서 성형 불량이 발생하는 것을 월등히 저감시킬 수 있다.
여기서, 가압 플레이트(130)가 가압하는 본방 영역이 70% 미만인 경우 본방의 가장자리 부분 가압효과가 미비하여 파우치 실링부(13)가 부분적으로 휘어지거나 굽어지는 상태를 가질 수 있으며, 가압 영역이 98%를 초과하는 경우 파우치 실링부(13)에 PFL(Pre-Folding Line), 180도 폴딩, 제1 프레스, 270도 폴딩, 제2 프레스 등의 공정을 진행하기 위한 폴딩장치(미도시)가 셀 안착 플레이트(120) 및 가압 플레이트(130)에 의해 위치 간섭되어 상기 폴딩장치(미도시)를 안정적으로 설치하기 힘든 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 3 및 도 11에 도시한 바와 같이, 가압 플레이트(130)는 셀 안착 플레이트(120)와의 사이 거리를 조절 가능하도록 셀 안착 플레이트(120)와 연결된다. 부연하자면, 셀 안착 플레이트(120)와 가압 플레이트(130)의 사이 영역으로 셀(10)을 투입하여 셀 안착 플레이트 상에 안착시키고자 할 경우에 가압 플레이트(130)는 셀 안착 플레이트로부터 이격되는 방향으로 이동 가능하고, 안착된 셀(10)을 가압 고정하고자 할 경우 가압 플레이트(130)는 셀 안착 플레이트(120) 측으로 접근하도록 탄성 이동할 수 있다.
다음, 도 11에 도시한 바와 같이, 탄성 가압부(140)는 가압 플레이트(130)를 셀 안착 플레이트(120) 측으로 탄성 가압하도록 가압 플레이트(130)에 가압력을 제공하도록 이루어진다. 즉, 탄성 가압부(140)가 가압 플레이트(130)를 탄성적으로 가압함으로써 가압 플레이트에 의한 셀(10)의 본방(12)의 전체적인 균일 가압이 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 도 3 및 도 11에 도시한 바와 같이, 탄성 가압부(140)는 가이드봉(141), 탄성부재(142), 제1 확장부(143) 및 제2 확장부(144)를 포함한다.
가이드봉(141)은 그 일단이 셀 안착 플레이트(120)에 고정되게 연결되고 타단은 가압 플레이트(130)를 관통하여 상측으로 연장되도록 이루어지며, 셀 안착 플레이트(120)의 길이방향 양측에 각각 적어도 하나 마련될 수 있다. 이를 위해 가압 플레이트(130)에는 복수의 가이드봉(141)이 관통하도록 대응하는 형상, 개수의 관통홀이 마련된다.
탄성부재(142)는 가압 플레이트(130)가 항시 셀 안착 플레이트(120) 측으로 접근하도록 가압 플레이트(130)에 탄성 가압력을 전달하는 것으로서, 그 일단은 복수의 가이드봉(141)의 타단 부위에 지지되고 그 일단은 가압 플레이트(130)의 상측에 지지되어 상측으로부터 하측방향으로 가압 플레이트(130)에 가압력을 전달한다. 이러한 탄성부재(142)는 복수의 가이드봉(141)에 각각 대응되게 마련되며 예를 들어 일정이상의 탄성복원력을 갖는 코일 스프링으로 적용될 수 있다. 가이드봉(141)은 탄성부재(142), 즉 코일 스프링의 내측으로 삽입된 형태로 이루어진다.
제1 확장부(143)는 탄성부재(142)의 일단이 지지되도록 가이드봉(141)의 타단에 가이드봉(141)보다 확장된 단면적을 갖도록 마련되며, 제2 확장부(144)는 탄성부재(142)의 타단이 지지되도록 가이드봉(141)이 관통 삽입되고 가압 플레이트(130)의 상측면에 접촉 지지되도록 마련된다. 여기서, 제2 확장부(144)는 상기 가압 플레이트(130)에 가이드봉이 관통하도록 마련되는 관통홀 내측으로 적어도 일부가 삽입되도록 플랜지 형상으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 가이드봉(141)에 제1 확장부(143)와 제2 확장부(144)가 마련됨으로써 탄성부재(142)는 좀 더 안정적으로 양단이 지지된 상태를 가질수 있고, 효율적으로 탄성력을 가압 플레이트(130)로 전달할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 가압 플레이트(130)는 복수의 가이드봉(141)의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 마련된다. 부연하자면, 셀 안착 플레이트(120)와 가압 플레이트(130)의 사이 영역으로 셀(10)을 투입하여 셀 안착 플레이트 상에 안착시키고 할 경우에 가압 플레이트(130)는 가이드봉(141)을 따라 셀 안착 플레이트로부터 이격되는 방향으로 이동 가능하고, 안착된 셀(10)을 가압 고정하고자 할 경우에 가압 플레이트(130)는 가이드봉(141)을 따라 셀 안착 플레이트(120) 측으로 이동할 수 있다.
도 3, 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 캐리어(100)는 가압 플레이트(130)의 상측에 마련되어 가압 플레이트(130)를 셀 안착 플레이트(120)와 이격되는 상측 방향으로 이동하기 위해 리프팅 구동부(300)에 의해 클램핑 가능하도록 이루어지는 가이드부(150)를 더 포함한다.
또한, 가이드부(150)는, 도 3, 도 14에 도시한 바와 같이, 가압 플레이트(130)가 셀(10)의 본방(12)의 중앙영역을 가압하고 있는 상태에서 가압 플레이트(130)를 셀 안착 플레이트(120) 측으로 더욱 가압하도록 푸시 구동부(400)에 의해 가압 가능하도록 이루어진다.
즉, 가이드부(150)는 전자(前者)의 기능과 후자(後者)의 기능을 모두 수행할 수 있으며, 전자의 기능과 후자의 기능은 셀(10)을 폴딩하기 위한 다양한 공정에서 각각 별도로 수행된다.
예를 들어, 전자의 경우는 가압 플레이트(130)를 상측으로 들어올려 셀 안착 플레이트(120) 상부에 셀(10)을 안착하는 공정, 캐리어(100)를 기준 위치로 얼라인하는 공정, 안착된 셀을 기준 위치로 얼라인하는 공정을 진행하는 작업영역 등에서 실시 가능하고, 리프팅 구동부(300)는 사이드 플레이트(600) 또는 별도의 구조 프레임(미도시)에 설치 가능하다. 여기서, 도 12, 도 13에 도시한 바와 같이, 리프팅 구동부(300)는 가이드부(150)를 클램핑하여 상측으로 들어올릴 수 있는 제1 실린더(310)와 제1 실린더(310)에 의해 구동되어 가이드부(150)를 파지하거나 클램핑하는 핑거(320, finger), 제1 실린더(310)를 승강 이동시킬 수 있는 제2 실린더(330) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형 실시 가능하다.
또한, 후자의 경우는 캐리어(100) 상에서 위치정렬된 셀(10)의 파우치 실링부(13)의 사이드 커팅 -> PFL(Pre-Folding Line) -> 180도 폴딩 -> 제1 프레스 -> 270도 폴딩 -> 제2 프레스 등과 같은 공정이 진행되는 작업영역에서 실시 가능하고, 푸시 구동부(400)는 마찬가지로 사이드 플레이트(600) 또는 별도의 구조 프레임(미도시)에 설치 가능하다. 여기서, 푸시 구동부(400)는 가이드부(150)를 상측에서 하측으로 일정이상의 압력으로 가압 가능한 실린더 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 다양하게 변형 실시 가능하다. 후자의 경우, 가압 플레이트(130)와 더불어 푸시 구동부(400)를 통해 더욱 가압 플레이트(130)를 가압함으로써, 셀의 폴딩을 위한 전술한 다양한 작업이 진행되는 동안 가압 플레이트(130)와 셀 안착 플레이트(120) 사이에 고정된 셀(10)이 기준 얼라인 자세에서 벗어나 좌우 또는 전후방향으로 얼라인자세가 변경되는 것을 더욱 방지하고 가공 불량 발생을 저감할 수 있다.
도 3, 도 11 내지 도 14에 도시한 바와 같이, 가이드부(150)는 가압 플레이트(130)의 상측에 고정 설치되는 가이드 브래킷(151)과, 가이드 브래킷(151)의 상측에 푸시 구동부(400)에 의해 가압되도록 가압면을 제공함과 더불어 리프팅 구동부(300)에 의해 클램핑되도록 클램핑면을 제공하는 가이드 캠(152)을 포함한다.
이하, 1) 캐리어(100)를 기준 위치로 얼라인하는 공정, 가압 플레이트(130)를 상측으로 들어올려 셀 안착 플레이트(120) 상부에 셀(10)을 안착하는 공정, 안착된 셀을 기준 위치로 얼라인하는 공정과, 2) 캐리어(100) 상에서 위치정렬된 셀(10)의 파우치 실링부(13)의 사이드 커팅 -> PFL(Pre-Folding Line) -> 180도 폴딩 -> 제1 프레스 -> 270도 폴딩 -> 제2 프레스 등의 공정에서 가이드부(150)와 관련된 동작 설명을 부연한다.
먼저, 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 캐리어(100)가 작업영역상 설정된 위치로 이송되어 사이드 플레이트(600) 상에 안착 고정되면, 캐리어 얼라인 장치(500)에 의해 캐리어 위치 얼라인 작업이 실시된다.
이후, 리프팅 구동부(300)를 동작하여 가이드 캠(152)을 클램핑한 상태에서 셀 안착 플레이트(120)와 이격되도록 가압 플레이트(130)를 상측으로 리프팅한다. 이때, 베이스 플레이트(110)와 셀 안착 플레이트(120)가 동시에 리프팅되는 것을 방지하도록 별도의 가압수단(360)을 이용하여 탄성 가압부(140)를 상측에서 하측으로 가압하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 가압수단(360)은 실린더(361)와 실린더 로드에 연결되는 가압블록(362)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 탄성 가압부(140)를 가압하여 베이스 플레이트(110)와 셀 안착 플레이트(120)가 동시에 상측으로 들리는 것을 방지할 수 있다면 어떠한 구조라도 적용 가능하다.
다음, 도 14에 도시한 바와 같이, 캐리어(100) 상에서 위치정렬된 셀(10)의 파우치 실링부(13)의 사이드 커팅, PFL(Pre-Folding Line), 180도 폴딩, 제1 프레스, 270도 폴딩, 제2 프레스 등의 공정 진행을 위해, 캐리어 얼라인 장치(500)에 의해 각 작업영역에서 캐리어 위치 얼라인 작업이 선행되며, 사이드 플레이트(600) 또는 별도의 프레임(미도시)에 설치된 다양한 커팅장치, 프리 폴딩 장치, 폴딩장치, 프레스 장치에 의해 전술한 다양한 공정이 진행된다.
이와 같은 다양한 공정이 진행될 때, 도 14에 도시한 바와 같이, 가이드부(150)의 상부를 푸시 구동부(400)를 통해 가압하여 탄성 가압부(140)에 의한 가압 플레이트(130)의 셀(10) 가압과 더불어 푸시 구동부(400)를 통해 가압 플레이트(130)에 추가적으로 가압력을 제공함으로써, 전술한 다양한 작업이 진행되는 동안 가압 플레이트(130)와 셀 안착 플레이트(120) 사이에 고정된 셀(10)이 기준 얼라인자세에서 벗어나 좌우 또는 전후방향으로 얼라인자세가 변경되는 것을 더욱 방지하여 성형 불량 발생을 저감할 수 있다.
여기서, 푸시 구동부(400)는 제3 실린더(410)와 제3 실린더(410)의 로드 단부에 연결되어 가이드 캠(152)을 하측으로 가압하는 푸셔(420)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 제3 실린더(410)로의 에어 공급압 등을 조절하여 가이드 캠(152)으로 작용하는 가압력을 가변적으로 조절 가능하며, 가이드부(150)는 푸시 구동부(400)로부터 전달되는 가변적인 가압력을 가압 플레이트(130)로 전달한다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
10: 셀 12: 본방
13: 파우치 실링부 100: 캐리어
110: 베이스 플레이트 120: 셀 안착 플레이트
130: 가압 플레이트 140: 탄성 가압부
141: 가이드봉 142: 탄성부재
143: 제1 확장부 144: 제2 확장부
150: 가이드부 151: 가이드 브래킷
152: 가이드 캠 300: 리프팅 구동부
310: 제1 실린더 330: 제2 실린더
360: 가압수단 362: 가압블록
400: 푸시 구동부 410: 제3 실린더
420: 푸셔 500: 캐리어 얼라인 장치
600: 사이드 플레이트 700: 캐리어 이송장치
701: 제1 이송레일 702: 이송 프레임
703: 제2 이송레일 710: 캐리어 승강부
711: 실린더 712: 승강유도블록
720: 캠 팔로워 730: 스테이지이송 프레임
731: 이송 플레이트 740: 볼 부시
760: 구동부 761: 볼 스크루 이송블록

Claims (11)

  1. 셀을 가공하기 위한 복수의 작업영역으로 셀을 이송시키되, 상기 셀을 지지한 상태로 각각의 작업영역으로 셀과 같이 동시에 이송되는 것으로서,
    베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상측에 이격되게 마련되고 상기 셀이 안착가능하도록 셀 안착면을 제공하는 셀 안착 플레이트;
    상기 셀 안착 플레이트상에 안착된 상기 셀을 탄성적으로 가압하여 고정하되, 상기 셀의 본방을 전체적으로 가압 가능한 가압 플레이트; 및
    상기 가압 플레이트의 상측에 마련되고, 상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트와 이격되는 상측 방향으로 이동하기 위해 리프팅 구동부에 의해 클램핑 가능하도록 이루어지는 가이드부를 포함하며,
    상기 가이드부는, 상기 가압 플레이트가 상기 셀의 본방의 중앙영역을 가압하고 있는 상태에서, 상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트 측으로 더욱 가압하도록 푸시 구동부에 의해 가압 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 상기 본방의 양측 가장자리 단부 영역을 제외한 나머지 전체영역을 가압하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는, 상기 본방의 70 내지 98% 영역을 전체적으로 가압하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 상기 셀 안착 플레이트와의 사이 거리를 조절 가능하도록 상기 셀 안착 플레이트와 연결되는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압 플레이트를 상기 셀 안착 플레이트 측으로 탄성 가압하도록 상기 가압 플레이트에 가압력을 제공하는 탄성 가압부를 포함하고,
    상기 탄성 가압부는,
    일단은 상기 셀 안착 플레이트에 연결되고 타단은 상기 가압 플레이트를 관통하여 연장되는 복수의 가이드봉; 및
    일단은 상기 복수의 가이드봉의 타단 부위에 지지되고 일단은 상기 가압 플레이트에 지지되어 상기 가압 플레이트에 가압력을 전달하는 복수의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 가압부는,
    상기 탄성부재의 일단이 지지되도록 상기 가이드봉의 타단에 상기 가이드봉보다 확장된 단면적을 갖도록 마련되는 제1 확장부; 및
    상기 탄성부재의 타단이 지지되도록 상기 가이드봉이 관통 삽입되고 상기 가압 플레이트에 접촉 지지되도록 마련되는 제2 확장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가압 플레이트는 상기 복수의 가이드봉의 길이방향을 따라 이동 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 푸시 구동부로부터 전달되는 가변적인 가압력을 상기 가압 플레이트로 전달하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 가압 플레이트의 상측에 고정 설치되는 가이드 브래킷; 및
    상기 가이드 브래킷의 상측에 상기 푸시 구동부에 의해 가압되도록 가압면을 제공함과 더불어 상기 리프팅 구동부에 의해 클램핑되도록 클램핑면을 제공하는 가이드 캠을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 셀 이송 캐리어.

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