KR102404675B1

KR102404675B1 - 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛

Info

Publication number: KR102404675B1
Application number: KR1020210176096A
Authority: KR
Inventors: 김태완
Original assignee: 주식회사 우원기술
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2022-06-02
Also published as: WO2023106560A1

Abstract

개시되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛은, 셀 스택 제조 시 분리막과 함께 음극판 및 양극판을 스택 테이블 측으로 교대로 가압 파지한다. 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛은, 음극판 전달 픽커와 마주하는 스택 테이블의 일측에 설치되는 제 1 맨드릴 조립체; 및 양극판 전달 픽커와 마주하는 스택 테이블의 타측에 설치되는 제 2 맨드릴 조립체;를 포함하고, 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체는, 2개가 한 조를 이루는 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치; 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 지지하는 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임; 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 전후진시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 구동부; 및 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 승강 작동시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부;를 포함하되, 셀 스택 제조 시 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들과, 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임만이 스택 테이블과 함께 음극판 전달 픽커 및 양극판 전달 픽커를 왕복 선회한다.

Description

이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛{MANDREL UNIT FOR CELL STACK MANUFACTURING DEVICE OF SECONDARY BATTERY}

본 발명(Disclosure)은, 셀 스택 제조 시 스택 테이블에 적층되는 음극판, 양극판 및 분리막이 무너지지 않도록 스택 테이블 측으로 가압 파지할 수 있게 하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에 관한 것이다.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

일반적으로 화학전지는 음극판과 양극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성된 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다.

이러한 화학전지는 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차 전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차 전지로 구분된다.

2차 전지는 전술한 반복적인 충방전으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 일례로 2차 전지는 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화학석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하려는 방안으로 제시되고 있는 전기 자동차 등의 에너지원으로 주목 받고 있다.

2차 전지는 누구나 알 수 있듯이 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 적층(stacking)하여 제작하는 방식이 많이 사용되고 있다.

또한, 적층식으로 2차 전지 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있으나, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 분리막이 지그재그로 접힌 형태로 이루어지며, 분리막 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층된다.

이러한 Z-스택킹(Z-stacking) 방식으로 셀 스택을 제조할 수 있게 하는 장치의 일례로는 본 출원인에 의해 특허출원된 후 특허등록된 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 '이차전지용 셀 스택 제조장치'를 들 수 있다.

그런데, 전술한 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 '이차전지용 셀 스택 제조장치'에서는 맨드릴 조립체(클램핑수단)의 무게가 무거운 문제점이 있었다.

다시 말해, 셀 스택 제조 시 맨드릴 조립체는 스택 테이블과 함께 좌우로 45도씩 회전하면서 맨드릴을 스택 테이블 측으로 전후진 및 승강 작동시켜 음극판, 양극판 및 분리막을 스택 테이블 측으로 가압 파지해 제조되는 셀 스택이 무너지지 않게 하는데, 이때 맨드릴들이 개별적으로 전후진 모터와 연결되고, 전후진 서보모터들 및 맨드릴들을 승강 작동시키는 승강 서보모터들도 스택 테이블과 함께 회전하기 때문에 맨드릴 조립체의 무게가 무거워 스택 테이블의 회전 속도를 높이는 데 한계가 있어 왔으며, 그로 인해 셀 스택 생산 속도를 높이지 못하는 또 다른 문제점이 있었다.

한국등록특허공보 제10-2120403호. 한국등록특허공보 제10-2320868호. 한국등록특허공보 제10-1730469호. 한국등록특허공보 제10-1933550호.

본 발명(Disclosure)은, 스택 셀 제조 시 음극판 전달 픽커 및 양극판 전달 픽커 측으로 선회되는 구성요소들의 무게를 현저히 줄일 수 있게 하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛의 제공을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따르면, 셀 스택 제조 시 분리막과 함께 음극판 및 양극판을 스택 테이블 측으로 교대로 가압 파지하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에 있어서, 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛은, 음극판 전달 픽커와 마주하는 스택 테이블의 일측에 설치되는 제 1 맨드릴 조립체; 및 양극판 전달 픽커와 마주하는 스택 테이블의 타측에 설치되는 제 2 맨드릴 조립체;를 포함하고, 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체는, 2개가 한 조를 이루는 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치; 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 지지하는 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임; 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 전후진시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 구동부; 및 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 승강 작동시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부;를 포함하되, 셀 스택 제조 시 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들과, 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임만이 스택 테이블과 함께 음극판 전달 픽커 및 양극판 전달 픽커를 왕복 선회할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임은, 스택 테이블의 길이 방향을 따라 연장되는, 수직한 판 형상의 제 1 및 제 2 승강 플레이트;를 포함하되, 제 1 승강 플레이트는 스택 테이블을 지지하는 틸팅 프레임의 일측에 승강 가능하게 설치되고, 제 2 승강 플레이트는 틸팅 프레임의 타측에 승강 가능하게 설치되고, 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 상단에는 각각 제 1 맨드릴 뭉치들 및 제 2 맨드릴 뭉치들이 슬라이딩 가능하게 설치되는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 레일이 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되며, 틸팅 프레임의 일측에 대향하는 제 1 승강 플레이트의 타측 및 틸팅 프레임의 타측에 대향하는 제 2 승강 플레이트의 일측에는 각각 수평한 판 형상으로 제공되되 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 길이 방향을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 받침 플레이트가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 맨드릴 뭉치들은, 스택 테이블을 사이에 두고 제 1 맨드릴 전후진 레일에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재되는 제 1 슬라이더; 및 수평하게 연장된 바 형상으로 제공되되 스택 테이블을 지향하도록 제 1 맨드릴 블록을 매개로 제 1 슬라이더에 설치되는 제 1 맨드릴;을 포함하며, 제 2 맨드릴 뭉치들은, 스택 테이블을 사이에 두고 제 2 맨드릴 전후진 레일에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재되는 제 2 슬라이더; 및 수평하게 연장된 바 형상으로 제공되되 스택 테이블을 지향하도록 제 2 맨드릴 블록을 매개로 제 2 슬라이더에 설치되는 제 2 맨드릴;을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 맨드릴 뭉치들 및 제 2 맨드릴 뭉치들은 각각 제 1 연동벨트 및 제 2 연동벨트를 매개로 연동 가능하게 연결되되, 제 1 연동벨트는 제 1 받침 플레이트에 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 1 벨트풀리에 회전 가능하게 걸쳐지고, 제 2 연동벨트는 제 2 받침 플레이트의 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 2 벨트풀리에 회전 가능하게 걸쳐지며, 어느 하나의 제 1 맨드릴 뭉치의 제 1 슬라이더와 또 다른 제 1 맨드릴 뭉치의 제 1 슬라이더는 각각 제 1 연동벨트의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓을 매개로 연결되고, 어느 하나의 제 2 맨드릴 뭉치의 제 2 슬라이더와 또 다른 제 2 맨드릴 뭉치의 제 2 슬라이더는 각각 제 2 연동벨트의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓을 매개로 연결될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 맨드릴 전후진 구동부는, 스택 테이블을 왕복 선회가능하게 지지하는 마운팅 프레임의 타단 상부에 고정 설치되는 제 1 맨드릴 전후진 서보모터; 제 1 맨드릴 전후진 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 전후진 볼 스크류 샤프트와 제 1 전후진 볼 스크류 너트; 및 제 1 전후진 볼 스크류 너트와 어느 하나의 제 1 맨드릴 뭉치를 연결하는 제 1 연결부재;를 포함하고, 제 2 맨드릴 전후진 구동부는, 제 1 맨드릴 전후진 서보모터에 간섭되지 않게 마운팅 프레임의 타단 상부에 고정 설치되는 제 2 맨드릴 전후진 서보모터; 제 2 맨드릴 전후진 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트와 제 2 전후진 볼 스크류 너트; 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트와 어느 하나의 제 2 맨드릴 뭉치를 연결하는 제 1 연결부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트는 각각 스택 테이블의 길이 방향을 따라 수평하게 연장되되, 마운팅 프레임의 타단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치되고, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트의 일단 측은 동력전달장치를 매개로 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터에 연결되며, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트에는 각각 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트가 끼워지되, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트에는 인접한 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓이 탑재될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 연결부재는, 각각 상단 측이 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓의 연장단과 마주하는 어느 하나의 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치에 연결되는 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓; 및 각각의 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓의 하단 측에 설치되되 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓과 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓을 연결하는 반원통 형상의 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드;를 포함하며, 제 1 전후진 회전 가이드는 일측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 제 2 전후진 회전 가이드는 타측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되되, 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드의 외측면 상에는 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드의 만곡된 호를 따라 제 1 및 제 2 전후진 회전 레일이 일체로 돌출되게 형성되고, 제 1 전후진 회전 레일은 제 1 전후진 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 전후진 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되며, 제 2 전후진 회전 레일은 제 2 전후진 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 전후진 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 맨드릴 승강 구동부는, 스택 테이블을 왕복 선회가능하게 지지하며, 스택 테이블을 왕복 선회시키는 틸팅 구동모터가 설치된 마운팅 프레임의 일단 상부에 고정 설치되는 제 1 맨드릴 승강 서보모터; 제 1 맨드릴 승강 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 승강 볼 스크류 샤프트와 제 1 승강 볼 스크류 너트; 및 제 1 승강 볼 스크류 너트와 제 1 맨드릴 지지프레임을 연결하되 제 1 승강 볼 스크류 너트의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 제 1 맨드릴 뭉치들이 지지되는 제 1 맨드릴 지지프레임을 승강 작동시키는 제 1 링크부재;를 포함하고, 제 2 맨드릴 승강 구동부는, 틸팅 구동모터 및 제 1 맨드릴 승강 서보모터에 간섭되지 않게 마운팅 프레임의 일단 상부에 고정 설치되는 제 2 맨드릴 승강 서보모터; 제 2 맨드릴 승강 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 2 승강 볼 스크류 샤프트와 제 2 승강 볼 스크류 너트; 및 제 2 승강 볼 스크류 너트와 제 2 맨드릴 지지프레임을 연결하되 제 2 승강 볼 스크류 너트의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 제 2 맨드릴 뭉치들이 지지되는 제 2 맨드릴 지지프레임을 승강 작동시키는 제 2 링크부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트는 각각 스택 테이블의 길이방향을 따라 수평하게 연장되되, 마운팅 프레임의 일단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치되며, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트의 일단 측은 커플링을 매개로 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 서보모터에 연결되고, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트에는 각각 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트가 끼워지되, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트에는 인접한 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓이 탑재될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 링크부재는, 제 1 주동로드; 제 1 종동로드; 제 1 승강 토글 브라켓의 직선 운동을 제 1 주동로드에 전달하는 제 1 승강 날개 브라켓; 제 1 종동로드의 승강 운동을 제 1 맨드릴 지지프레임에 전달하는 제 1 요크 캠 블록; 및 제 1 주동로드, 제 1 종동로드 및 제 1 승강 날개 브라켓을 지지하는 제 1 링크 프레임;을 포함하고, 제 2 링크부재는, 제 2 주동로드; 제 2 종동로드; 제 2 승강 토글 브라켓의 직선 운동을 제 2 주동로드에 전달하는 제 2 승강 날개 브라켓; 제 2 종동로드의 승강 운동을 제 2 맨드릴 지지프레임에 전달하는 제 2 요크 캠 블록; 및 제 2 주동로드, 제 2 종동로드 및 제 2 승강 날개 브라켓을 지지하는 제 1 링크 프레임;을 포함하되, 제 1 및 제 2 링크 프레임은 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임의 승강에 간섭되지 않게 스택 테이블을 지지하는 틸팅 프레임의 일측 및 타측에 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓은 스택 테이블의 길이방향을 따라 직선 이동 가능하게 각각 제 1 및 제 2 링크 프레임에 설치되되, 제 1 및 제 2 링크 프레임의 외측면에는 스택 테이블의 길이방향을 따라 제 1 및 제 2 승강 레일이 설치되고, 제 1 및 제 2 승강 레일과 마주하는 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓의 내측면 하부 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제 1 및 제 2 승강 레일 블록이 설치되며, 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓의 상부 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓에 연결되는 반원통 형상의 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드가 설치될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 승강 회전 가이드는 일측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 제 2 승강 회전 가이드는 타측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되며, 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드의 외측면 상에는 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드의 만곡된 호를 따라 각각 제 1 및 제 2 승강 회전 레일이 일체로 돌출되게 형성되되, 제 1 승강 회전 레일은 제 1 승강 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 승강 롤러 사이에 개재되고, 제 2 승강 회전 레일은 제 2 승강 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 승강 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 각각의 제 1 및 제 2 주동로드는 스택 테이블의 길이방향을 따라 수평하게 연장되게 제공되고, 각각의 제 1 및 제 2 종동로드는 "ㄱ"자 형태로 제공되며, 제 1 및 제 2 주동로드는 일단 측이 각각 제 1 힌지핀을 매개로 각각 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되고, 제 1 및 제 2 종동로드는 중심 측이 각각 제 2 힌지핀을 매개로 각각 제 1 및 제 2 링크 프레임에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되되, 제 1 및 제 2 주동로드의 연장단 측은 각각 제 3 힌지핀을 매개로 각각 제 1 및 제 2 종동로드의 하부 측에 선회 가능하게 연결되고, 제 1 및 제 2 종동로드의 상단 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 가이드 롤러가 장착될 수 있다.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에서, 제 1 및 제 2 요크 캠 블록은 각각 제 1 및 및 제 2 맨드릴 지지프레임의 제 1 및 제 2 받침 플레이트 하부에 설치되되, 제 1 및 제 2 요크 캠 블록에는 각각 스택 테이블의 길이방향을 따라 연장된 수평한 제 1 및 제 2 요크 장공이 형성되고, 제 1 요크 장공에는 제 1 승강 가이드 롤러가 끼워지며, 제 2 요크 장공에는 제 2 승강 가이드 롤러가 끼워질 수 있다.

본 발명에 의하면, 2개가 한 조를 이루는 제 1 맨드릴 뭉치들을 제 1 연동벨트를 통해 연동시키고, 마찬가지로 2개가 한 조를 이루는 제 2 맨드릴 뭉치들을 제 2 연동벨트을 통해 연동시키기 때문에 제 1 맨드릴 뭉치들 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 작동시키기 위한 제 1 맨드릴 전후진 서보모터 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터의 개수를 줄일 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치 및 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임만이 스택 테이블을 따라 음극판 전달 픽커 및 양극판 전달 픽커 측으로 선회하기 때문에 선회되는 구성요소들의 무게를 현저히 줄일 수 있으며, 이에 의해 선회속도를 크게 증가시켜 셀 스택의 생산 속도를 높일 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 맨드릴 유닛이 장착된 이차전지의 셀 스택 제조장치를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 음극판 전달 픽커에서 제 1 맨드릴 조립체를 바라 본 도면.
도 3은 도 1에 도시된 양극판 전달 픽커에서 제 2 맨드릴 조립체를 바라 본 도면.
도 4는 도 2에 도시된 제 1 맨드릴 승강 구동부를 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 도시된 제 2 맨드릴 승강 구동부를 나타낸 도면.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따른 맨드릴 유닛의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 맨드릴 유닛이 장착된 이차전지용 셀 스택 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명과 관련된 이차전지용 셀 스택 제조장치(10)는 '발명의 배경이 되는 기술'에 설명한 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 이차전지용 셀 스택 제조장치와 동일 또는 유사한 구성 및 작용을 하는 스택 테이블(20), 극판 적층 위치 조절수단(30), 틸팅 구동수단(40) 및 지지수단(50)을 포함한다.

또한, 본 발명과 관련된 이차전지용 셀 스택 제조장치(10)의 일측 및 타측에는 전술한 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 이차전지용 셀 스택 제조장치와 마찬가지로 음극판 전달 픽커(60)와 양극판 전달 픽커(70)가 설치되며, 상부 측에는 분리막 공급유닛(80)이 설치된다.

여기서, 스택 테이블(20)은 분리막(S)을 사이에 두고 음극판(N) 및 양극판(A)이 교대로 적층되게 하며, 극판 적층 위치 조절수단(30)은 음극판(N) 및 양극판(A)의 적층횟수에 관계없이 음극판(N) 및 양극판(A)이 동일한 위치에서 적층되도록 스택 테이블(20)을 승강 가능하게 지지한다.

틸팅 구동수단(40)은 스택 테이블(20)의 상부 측에서 공급되는 분리막(S)이 지그재그 형태로 접히게 하면서 동시에 지그재그 형태로 접히는 분리막(S)에 음극판(N) 및 양극판(A)이 교대로 로딩되어 적층되도록 스택 테이블(20) 및 극판 적층 위치 조절수단(30)을 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회시킨다.

이러한 틸팅 구동수단(40)은 스택 테이블(20) 및 극판 적층 위치 조절수단(30)이 탑재되는 틸팅 프레임(42)과, 틸팅 프레임(42)과 함께 스택 테이블(20) 및 극판 적층 위치 조절수단(30)을 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회시키는 틸팅 구동모터(44)를 포함하는데, 틸팅 구동모터(44)의 작동에 의해 스택 테이블(20)의 상부 측에서 공급되는 분리막(S)은 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70)를 왕복 선회하며 지그재그 형태로 접히게 된다.

또한, 틸팅 구동모터(44)의 작동에 의해 스택 테이블(20)의 상부 측에서 공급되는 분리막(S)이 음극판 전달 픽커(60) 측으로 안내되면 음극판 전달 픽커(60)는 분리막(S)에 음극판(N)을 로딩시키며, 반대로 틸팅 구동모터(44)의 작동에 의해 스택 테이블(20)의 상부 측에서 공급되는 분리막(S)이 양극판 전달 픽커(70) 측으로 안내되면 양극판 전달 픽커(70)는 분리막(S)에 양극판(A)을 로딩시킨다.

지지수단(50)은 스택 테이블(20) 및 극판 적층 위치 조절수단(30)이 탑재된 틸팅 프레임(42)을 회전 가능하게 지지한다.

이러한 지지수단(50)은 스택 테이블(20) 및 극판 적층 위치 조절수단(30)이 탑재된 틸팅 프레임(42)을 회전 가능하게 지지하되 틸팅 구동모터(44)가 고정 설치되는 마운팅 프레임(52)과, 마운팅 프레임(52)을 승강 가능하게 지지하는 제 1 및 제 2 지지프레임(54a, 54b) 및 마운팅 프레임(52)을 승강 작동시키는 마운팅 프레임 승강용 서보모터(56)를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 맨드릴 유닛(100)은 전술한 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 이차전지용 셀 스택 제조장치를 구성하는 클램핑수단과 동일한 작용을 하는 것으로, 스택 테이블(20), 극판 적층 위치 조절수단(30) 및 틸팅 프레임(42)과 함께 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회하면서 분리막(S)과 함께 음극판(N)의 양단 측과 이어지는 타측 가장자리 및 분리막(S)과 함께 양극판(A)의 양단 측과 이어지는 일측 가장자리를 스택 테이블(20) 측으로 교대로 가압 파지하여 스택 테이블(20)에 적층되는 음극판(N), 양극판(A) 및 분리막(S)이 무너지지 않게 해 셀 스택(도시되지 않음)이 제조되게 한다.

그런데, 본 발명에 따른 맨드릴 유닛(100)은 '한국등록특허공보 제10-2120403호' 및 '한국등록특허공보 제10-2320868호'에 개시된 이차전지용 셀 스택 제조장치의 클램핑수단과는 다르게 구성요소 일부분만이 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회하도록 제공되는 것을 기술적 특징으로 하며, 이에 의해 스택 테이블(20), 극판 적층 위치 조절수단(30) 및 틸팅 프레임(42)의 회전속도를 크게 증가시켜 셀 스택의 생산 속도를 높일 수 있게 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 맨드릴 유닛을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 맨드릴 유닛(100)의 음극판 전달 픽커(60)와 마주하는 스택 테이블(20)의 일측에 설치되는 제 1 맨드릴 조립체(110a)와, 양극판 전달 픽커(70)와 마주하는 스택 테이블(20)의 타측에 설치되는 제 2 맨드릴 조립체(110b)를 포함한다.

제 1 맨드릴 조립체(110a)는 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회하는 제 1 맨드릴 지지프레임(112a)과, 스택 테이블(20)의 일측과 이어지는 스택 테이블(20)의 양단 측에 배치되되 제 1 맨드릴 지지프레임(112a)에 직선 이동 가능하게 설치되는, 2개가 한 조를 이루는 제 1 맨드릴 뭉치(120a)를 포함한다.

또한, 제 1 맨드릴 조립체(110a)는 마운팅 프레임(52)의 일단 측 상부에 고정 설치되며 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들을 스택 테이블(20)에 근접하거나 멀어지게 이동시키는 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a)와, 마운팅 프레임(52)의 타단 측 상부에 고정 설치되고 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들을 스택 테이블(20) 측으로 승강 작동시키는 제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)를 포함한다.

마찬가지로, 제 2 맨드릴 조립체(110b)는 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 왕복 선회하는 제 2 맨드릴 지지프레임(112b)과, 스택 테이블(20)의 타측과 이어지는 스택 테이블(20)의 양단 측에 배치되되 제 2 맨드릴 지지프레임(112b)에 직선 이동 가능하게 설치되는, 2개가 한 조를 이루는 제 2 맨드릴 뭉치(120b)를 포함한다.

또한, 제 2 맨드릴 조립체(110b)는 마운팅 프레임(52)의 일단 측 상부에 고정 설치되며 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들을 스택 테이블(20)에 근접하거나 멀어지게 이동시키는 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b)와, 마운팅 프레임(52)의 타단 측 상부에 고정 설치되고 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들을 스택 테이블(20) 측으로 승강 작동시키는 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)를 포함한다.

즉, 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체(110a, 110b)는 동일한 구성을 가지도록 형성되며, 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체(110a, 110b)는 스택 테이블(20)을 사이에 두고 거울에 비친 것과 같이 스택 테이블(20)의 일측 및 타측에 대칭되게 설치된다.

먼저, 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)은 각각 대략 수직한 판 형상으로 제공되되 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b)를 포함한다.

이때, 제 1 승강 플레이트(114a)는 틸팅 프레임(42)의 일측에 승강 가능하게 설치되며, 마찬가지로 제 2 승강 플레이트(114b)는 틸팅 프레임(42)의 타측에 승강 가능하게 설치된다.

여기서, 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b)는 통상의 엘엠 가이드레일(도시되지 않음) 및 엘엠 가이드블록(도시되지 않음)을 매개로 틸팅 프레임(42)의 일측 및 타측에 승강 가능하게 설치될 수 있다.

한편, 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b)의 상단 측에는 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)들이 슬라이딩 가능하게 설치되는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 레일(116a, 116b)이 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b)의 길이방향을 따라 연장되게 설치된다.

그리고 틸팅 프레임(42)의 일측에 대향하는 제 1 승강 플레이트(114a)의 타측 및 틸팅 프레임(42)의 타측에 대향하는 제 2 승강 플레이트(114a)의 일측에는 각각 대략 수평한 판 형상으로 제공되되 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b)의 길이방향을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 받침 플레이트(118a, 118b)가 설치된다.

2개가 한 조를 이루는 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들은 각각 제 1 슬라이더(122a)와, 제 1 맨드릴(126a)을 포함하며, 마찬가지로 2개가 한 조를 이루는 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들은 각각 제 2 슬라이더(122b)와 제 2 맨드릴(126b)을 포함한다.

제 1 맨드릴 뭉치(120a)들의 제 1 슬라이더(122a)들은 도시된 바와 같이 스택 테이블(20)을 사이에 두고 제 1 맨드릴 전후진 레일(116a)에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재되고, 마찬가지로 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들의 제 2 슬라이더(122b)들은 도시된 바와 같이 스택 테이블(20)을 사이에 두고 제 2 맨드릴 전후진 레일(116b)에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재된다.

이를 위해서, 각각의 제 1 슬라이더(122a)의 하부면 상에는 제 1 맨드릴 전후진 레일(116a)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제 1 맨드릴 전후진 레일 블록(124a)이 설치되고, 마찬가지로 제 2 슬라이더(122b)의 하부면 상에는 제 2 맨드릴 전후진 레일(116b)에 슬라이딩 가능하게 장착되는 제 2 맨드릴 전후진 레일 블록(124b)이 설치된다.

한편, 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들의 제 1 맨드릴(126a)들과 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들의 제 2 맨드릴(126b)들은 도시된 바와 같이 수평하게 연장된 바(bar) 형상으로 제공된다.

이때, 각각의 제 1 맨드릴(126a)은 스택 테이블(20)을 지향하도록 제 1 맨드릴 블록(128a)을 매개로 각각 제 1 슬라이더(122a)에 설치되고, 마찬가지로 각각의 제 2 맨드릴(126b)들은 스택 테이블(20)을 지향하도록 제 2 맨드릴 블록(128b)을 매개로 각각 제 2 슬라이더(122b)에 설치된다.

바람직하게는, 각각의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)들은 좌우 및 상하 방향으로 그 위치가 미세조정될 수 있게 제 1 및 제 2 맨드릴 블록(128a, 128b)에 설치될 수 있다.

일례로, 각각의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)들은 통상의 액추에이터(도시되지 않음) 및 볼트(도시되지 않음) 등을 매개로 좌우 및 상하 방향으로 그 위치기 미세조정될 수 있다.

한편, 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들은 제 1 연동벨트(130a)를 매개로 연동(聯動) 가능하게 연결되고, 마찬가지로 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들은 제 2 연동벨트(130b)를 매개로 연동(聯動) 가능하게 연결된다.

제 1 연동벨트(130a)는 도시된 바와 같이 제 1 받침 플레이트(118a)에 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 1 벨트풀리(132a)에 회전 가능하게 걸쳐지고, 마찬가지로 제 2 연동벨트(130b)는 도시된 바와 같이 제 2 받침 플레이트(118b)의 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 2 벨트풀리(132b)에 사이에 회전 가능하게 걸쳐진다.

여기서, 제 1 연동벨트(130a)는 한 쌍의 제 1 벨트풀리(132a)의 회전 중심부를 잇는 가상의 중심선을 기준으로 일측 및 타측에 직선부를 형성하고, 마찬가지로 제 2 연동벨트(130b)는 한 쌍의 제 2 벨트풀리(132b)의 회전 중심부를 잇는 가상의 중심선을 기준으로 일측 및 타측에 직선부를 형성한다.

이때, 어느 하나의 제 1 맨드릴 뭉치(120a)의 제 1 슬라이더(122a)와 또 다른 제 1 맨드릴 뭉치(120a)의 제 1 슬라이더(122a)는 각각 제 1 연동벨트(130a)의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓(134a)을 매개로 연결되고, 마찬가지로 어느 하나의 제 2 맨드릴 뭉치(120b)의 제 2 슬라이더(122b)와 또 다른 제 2 맨드릴 뭉치(120b)의 제 2 슬라이더(122b)는 각각 제 2 연동벨트(130b)의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓(134b)을 매개로 연결된다.

이렇게 제 1 및 제 2 연동벨트(130a, 130b)에 연결된 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b) 중 어느 하나의 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)가 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 구동부(130a, 130b)의 작동에 의해 스택 테이블(20) 측으로 이동하며 또 다른 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)도 제 1 연동벨트(130a)의 작동에 의해 스택 테이블(20) 측으로 이동되며, 반대로 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b) 중 어느 하나의 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)가 스택 테이블(20)에서 벌어지게 이동하며 또 다른 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)도 제 1 연동벨트(130a)의 작동에 의해 스택 테이블(20) 측으로 벌어지게 이동된다.

제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a)는 제 1 맨드릴 전후진 서보모터(142a)와, 제 1 맨드릴 전후진 서보모터(142a)의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 전후진 볼 스크류 샤프트(144a) 및 제 1 전후진 볼 스크류 너트(146b)와, 제 1 전후진 볼 스크류 너트(146a)와 어느 하나의 제 1 맨드릴 뭉치(120a)를 연결하는 제 1 연결부재(150a)를 포함한다.

마찬가지로, 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b)는 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142b)와, 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142b)의 회전 토크를 직선 운동으로 변환하는 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트(144b) 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트(146b)와, 제 2 전후진 볼 스크류 너트(146b)와 어느 하나의 제 2 맨드릴 몽치(120b)를 연결하는 제 2 연결부재(150b)를 포함한다.

제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142a, 142b)는 도시된 바와 같이 틸팅 구동모터(44)가 고정 설치된 마운팅 프레임(42)의 일단 상부에 대향하는 마운팅 프레임(42)의 타단 상부에 서로 간섭되지 않게 고정 설치된다.

제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트(144a, 144b)는 도시된 바와 같이 각각 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 수평하게 연장되되, 마운팅 프레임(42)의 타단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치된다.

이때, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트(144a, 144b)의 일단 측은 통상의 동력전달장치를 매개로 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142a, 142b)에 연결되고, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트(144a, 144b)에는 도시된 바와 같이 각각 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트(146a, 146b)가 끼워진다.

그리고 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트(146a, 146b)에는 인접한 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b) 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)이 탑재된다.

여기서, 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트(144a, 144b)의 작동에 의한 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트(146a, 146b)와 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)의 직선 이동은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 제 1 및 제 2 연결부재(150a, 150b)는 각각 상단 측이 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)의 연장단과 마주하는 어느 하나의 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)에 연결되는 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓(152a, 152b)과, 각각의 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓(152a, 152b)의 하단 측에 설치되되 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓(152a, 152b)과 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)의 연결하는 대략 반원통 형상의 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드(154a, 154b)을 포함한다.

이때, 제 1 전후진 회전 가이드(154a)는 틸팅 프레임(42)을 마운팅 프레임(52)에 회전 가능하게 지지하는 틸팅축(46)에 간섭되지 않게 도시된 바와 같이 일측으로 만곡된 "（"자 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 제 2 전후진 회전 가이드(154b)는 타측으로 만곡된 "）"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다.

그리고 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드(154a, 154b)의 외측면 상에는 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드(154a, 154b)의 만곡된 호(弧)를 따라 제 1 및 제 2 전후진 회전 레일(156a, 156b)이 일체로 돌출되게 형성되는데, 제 1 전후진 회전 레일(156a)은 제 1 전후진 토글 브라켓(148a)의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 전후진 롤러(158a)들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되고, 마찬가지로 제 2 전후진 회전 레일(156b)은 제 2 전후진 토글 브라켓(148b)의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 전후진 롤러(158b)들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재된다.

즉, 제 1 및 제 2 연결부재(150a, 150b)를 매개로 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)과 연결된 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)은 스택 테이블(20)에 적층되는 양극판(A)과 함께 분리막(S) 또는 음극판(N)과 분리막(S)을 가압 파지할 수 있도록 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)의 작동에 의해 스택 테이블(20)의 상부 측으로 이동되거나 스택 테이블(20)에서 벌어지게 이동된다.

그리고 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)이 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드(154a, 154b)를 매개로 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)에 연결되기 때문에 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)가 틸팅 구동모터(44)의 작동에 의해 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회 및 후술하는 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160a, 160b)의 작동에 의해 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)가 승강 작동하더라도 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)은 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드(154a, 154b)에서 이탈되지 않으며, 이에 의해 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)가 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회하더라도 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)은 스택 테이블(20)에 적층되는 양극판(A)과 함께 분리막(S) 또는 음극판(N)과 분리막(S)을 가압 파지할 수 있도록 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓(148a, 148b)의 작동에 의해 스택 테이블(20) 측으로 이동되거나 스택 테이블(20)에서 벌어지게 이동된다.

제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)는 제 1 맨드릴 승강 서보모터(162a)와, 제 1 맨드릴 승강 서보모터(162a)의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 승강 볼 스크류 샤프트(164a) 및 제 1 승강 볼 스크류 너트(166a)와, 제 1 승강 볼 스크류 너트(166a)와 제 1 맨드릴 지지프레임(112a)을 연결하되 제 1 승강 볼 스크류 너트(166a)의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 제 1 맨드릴 지지프레임(112a)을 승강 작동시키는 제 1 링크부재(170a)를 포함한다.

마찬가지로 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)는 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162b)와, 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162b)의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 2 승강 볼 스크류 샤프트(164b) 및 제 2 승강 볼 스크류 너트(166b)와, 제 2 승강 볼 스크류 너트(166b)와 제 2 맨드릴 지지프레임(112b)을 연결하되 제 2 승강 볼 스크류 너트(166b)의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 제 2 맨드릴 지지프레임(112b)을 승강 작동시키는 제 2 링크부재(170b)를 포함한다.

제 1 및 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162a, 162b)는 도시된 바와 같이 틸팅 구동모터(44)에 간섭되지 않게 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142a, 142b)에 대향하는 마운팅 프레임(42)의 일단 상부 측에 고정 설치된다.

즉, 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162a, 162b)는 틸팅 구동모터(44)를 사이에 두고 마운팅 프레임(42)의 일단 상부 일측 및 타측에 고정 설치된다.

제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트(164a, 164b)는 도시된 바와 같이 각각 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 수평하게 연장되되, 마운팅 프레임(42)의 일단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치된다.

이때, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트(164a, 164b)의 일단 측은 통상의 커플링을 매개로 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162a, 162b)에 연결되고, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트(164a, 164b)에는 도시된 바와 같이 각각 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트(166a, 166b)가 끼워진다.

그리고 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트(166a, 166b)에는 인접한 제 1 및 제 2 승강 플레이트(114a, 114b) 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)이 탑재된다.

여기서, 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트(164a, 164b)의 작동에 의한 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트(166a, 166b)와 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)의 직선 이동은 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 제 1 링크부재(170a)는 직선 운동을 승강 운동으로 변환시키는 제 1 주동로드(186a) 및 제 1 종동로드(188a)와, 제 1 승강 토글 브라켓(168a)의 직선 운동을 제 1 주동로드(186a)에 전달하는 제 1 승강 날개 브라켓(174a) 및 제 1 종동로드(188a)의 승강 운동을 제 1 맨드릴 지지프레임(112a)에 전달하는 제 1 요크 캠 블록(192a)을 포함한다.

또한, 제 1 링크부재(170a)는 제 1 주동로드(186a), 제 1 종동로드(188a) 및 제 1 승강 날개 브라켓(174a)을 지지하는 제 1 링크 프레임(172a)을 더 포함한다.

마찬가지로, 제 2 링크부재(170b)는 직선 운동을 승강 운동으로 변환시키는 제 2 주동로드(186b) 및 제 2 종동로드(188b)와, 제 2 승강 토글 브라켓(168b)의 직선 운동을 제 2 주동로드(186b)에 전달하는 제 2 승강 날개 브라켓(174b) 및 제 2 종동로드(188b)의 승강 운동을 제 2 맨드릴 지지프레임(112b)에 전달하는 제 2 요크 캠 블록(192b)을 포함한다.

또한, 제 2 링크부재(170b)는 제 2 주동로드(186b), 제 2 종동로드(188b) 및 제 2 승강 날개 브라켓(174b)을 지지하는 제 2 링크 프레임(172b)을 더 포함한다.

제 1 및 제 2 링크 프레임(172a, 172b)은 도시된 바와 같이 수직한 판 형상으로 제공된다.

이때, 제 1 링크 프레임(172a)은 제 1 승강 플레이트(114a)의 승강 작동에 간섭되지 않게 제 1 맨드릴 승강 서보모터(162a)에 인접한 틸팅 프레임(42)의 일측에 설치되고, 마찬가지로 제 2 링크 프레임(172b)은 제 2 승강 플레이트(114b)의 승강 작동에 간섭되지 않게 제 2 맨드릴 승강 서보모터(162b)에 인접한 틸팅 프레임(42)의 타측에 설치된다.

제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)은 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 직선 이동 가능하게 각각 제 1 및 제 2 링크 프레임(172a, 172b)에 설치된다.

이를 위해서, 제 1 및 제 2 링크 프레임(172a, 172b)의 외측면에는 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 제 1 및 제 2 승강 레일(176a, 176b)이 설치되고, 제 1 및 제 2 승강 레일(176a, 176b)과 마주하는 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)의 내측면 하부 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 레일(176a, 176b)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제 1 및 제 2 승강 레일 블록(178a, 178b)이 설치된다.

그리고 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)의 상부 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)에 연결되는 대략 반원통 형상의 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)가 설치된다.

이때, 제 1 승강 회전 가이드(180a)는 틸팅 프레임(42)을 틸팅 구동모터(44)에 연결하는 틸팅축(46)에 간섭되지 않게 도시된 바와 같이 일측으로 만곡된 "（"자 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 제 2 승강 회전 가이드(180b)는 타측으로 만곡된 "）"자 형태의 단면을 가지도록 형성된다.

그리고 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)의 외측면 상에는 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)의 만곡된 호(弧)를 따라 각각 제 1 및 제 2 승강 회전 레일(182a, 182b)이 일체로 돌출되게 형성되는데, 제 1 승강 회전 레일(182a)은 제 1 승강 토글 브라켓(168a)의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 승강 롤러(184a) 사이에 개재되고, 마찬가지로 제 2 승강 회전 레일(182b)은 제 2 승강 토글 브라켓(168b)의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 승강 롤러(184b)들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재된다.

제 1 및 제 2 주동로드(186a, 186b)는 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 수평하게 연장되게 제공되고, 각각의 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)는 대략 "ㄱ"자 형태로 제공된다.

이때, 제 1 및 제 2 주동로드(186a, 186b)는 일단 측이 각각 제 1 힌지핀(h1)을 매개로 각각 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되고, 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)는 중심 측이 각각 제 2 힌지핀(h2)을 매개로 각각 제 1 및 제 2 링크 프레임(172a, 172b)에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되며, 제 1 및 제 2 주동로드(186a, 186b)의 연장단 측은 각각 제 3 힌지핀(h3)을 매개로 각각 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)의 하부 측에 선회 가능하게 연결된다.

그리고 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)의 상단 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 가이드 롤러(190a, 190b)가 장착된다.

한편, 제 1 및 제 2 요크 캠 블록(192a, 192b)은 각각 제 1 및 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)의 제 1 및 제 2 받침 플레이트(118a, 118b) 하부에 설치된다.

이때, 제 1 및 제 2 요크 캠 블록(192a, 192b)에는 각각 스택 테이블(20)의 길이방향을 따라 연장된 수평한 제 1 및 제 2 요크 장공(194a, 194b)이 형성되는데, 제 1 요크 캠 블록(192a)의 제 1 요크 장공(194a)에는 제 1 종동로드(188a)의 상단에 장착된 제 1 승강 가이드 롤러(190a)가 끼워지고, 제 2 요크 캠 블록(192b)의 제 2 요크 장공(194b)에는 제 2 종동로드(188b)의 상단에 장착된 제 2 승강 가이드 롤러(190b)가 끼워진다.

즉, 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)를 매개로 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)과 연결된 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)은 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)의 작동에 의해 제 1 및 제 2 승강 레일(176a, 176b)을 따라 직선 이동되고, 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)의 작동에 의해 제 1 및 제 2 주동로드(186a, 186b)를 매개로 연결된 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)들의 상단 측은 제 2 힌지핀(h2)을 중심으로 상하방향으로 선회 작동하는데, 이에 의해 제 1 및 제 2 요크 캠 블록(190a, 190b)을 매개로 제 1 및 제 2 종동로드(188a, 188b)들의 상단 측과 연결된 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)은 승강 작동되며, 이에 의해 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)에 설치된 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)은 스택 테이블(20) 측으로 승강 작동하며 양극판(A)과 함께 분리막(S) 또는 음극판(N)과 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압해 파지하거나 파지를 해제한다.

그리고 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)이 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)를 매개로 각각 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓(174a, 174b)에 연결되기 때문에 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)이 틸팅 구동모터(44)의 작동에 의해 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회하더라도 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)은 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드(180a, 180b)에서 이탈되지 않으며, 이에 의해 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)이 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회하더라도 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)은 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓(168a, 168b)의 작동에 의해 승강되고, 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)이 승강함에 따라 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)의 제 1 및 제 2 맨드릴(126a, 126b)은 스택 테이블(20) 측으로 승강 작동하며 양극판(A)과 함께 분리막(S) 또는 음극판(N)과 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압해 파지하거나 파지를 해제한다.

여기서, 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a)와 제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)는 동시에 작동해 스택 테이블(20)에 양극판(A)과 분리막(S)을 파지 및 파지를 해제시키며, 마찬가지로 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b)와 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)는 동시에 작동해 스택 테이블(20)에 음극판(N)과 분리막(S)을 파지 및 파지를 해제시킨다.

한편, 도시되지 않았지만 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160a, 160b)는 통상의 에어 실린더로 구비될 수 있다.

이렇게 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160a, 160b)가 에어 실린더로 구비될 경우 에어 실린더의 본체는 각각 틸팅 프레임(42)에 설치되고, 에어 실린더의 실린더 로드는 각각 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)에 연결될 수 있다.

하기에는 전술한 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛(100)의 작동 상태를 간략하게 설명한다.

셀 스택을 제조하기 위해서는, 먼저 틸팅 구동모터(44)를 작동시켜 스택 테이블(20)을 음극판 전달 픽커(60) 측으로 선회시킨다(도 6 참조).

이때, 극판 적층 위치 조절수단(30), 틸팅 프레임(42), 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체(110a, 110b)의 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)과, 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)도 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 측으로 선회된다.

전술한 바와 같이 스택 테이블(20)이 음극판 전달 픽커(60) 측으로 선회되면, 분리막 공급 유닛(80)으로부터 분리막(S)이 스택 테이블(20)의 상부 측으로 공급되는데, 이때 제 1 맨드릴 조립체(110a)는 제 1 맨드릴 뭉치(120a)의 제 1 맨드릴(126a)들이 분리막(S)의 연장단 측을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지할 수 있도록 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a) 및 제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)를 동시에 작동시킨다(도 6 참조).

그리고 제 1 맨드릴(126a)들이 분리막(S)의 연장단 측을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지하면, 음극판 전달 픽커(60)는 음극판(N)을 분리막(S)에 로딩시키는데, 이와 동시에 제 2 맨드릴 조립체(110b)는 제 2 맨드릴 뭉치(120b)의 제 2 맨드릴(126b)들이 분리막(S)에 로딩된 음극판(N)의 타측 가장자리와 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지할 수 있도록 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b) 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)를 동시에 작동시킨다(도 7 참조). 그리고 음극판(N)과 함께 분리막(S)이 제 2 맨드릴(126b)들에 의해 스택 테이블(20)에 파지되면 이와 동시에 제 1 맨드릴 조립체(110a)는 제 1 맨드릴(126a)들이 분리막(S)의 연장단에 대한 파지를 해제할 수 있도록 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a) 및 제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)를 동시에 작동시켜 제 1 맨드릴(126a)들을 복귀시킨다(도 7 참조).

전술한 바와 같이 제 2 맨드릴 뭉치(120b)의 제 2 맨드릴(126b)들이 분리막(S)에 로딩된 음극판(N)의 타측 가장자리와 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지하면, 틸팅 구동모터(44)는 스택 테이블(20)을 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회시킨다.

이때, 극판 적층 위치 조절수단(30), 틸팅 프레임(42), 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체(110a, 110b)의 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)과,제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b)도 스택 테이블(20)을 따라 양극판 전달 픽커(60) 측으로 선회된다.

이렇게 스택 테이블(20)이 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회하면, 분리막 공급 유닛(80)으로부터 공급되는 분리막(S)은 제 2 맨드릴(126b)들에 의해 접히면서 스택 테이블(20)에 파지된 음극판(N)을 덮게 되고, 이와 동시에 양극판 전달 픽커(70)는 양극판(A)을 음극판(N)을 덮은 분리막(S)에 로딩시키는데(도 8 참조), 이와 동시에 제 1 맨드릴 조립체(110a)는 제 1 맨드릴 뭉치(120a)의 제 1 맨드릴(126a)들이 분리막(S)에 로딩된 양극판(A)의 일측 가장자리와 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지할 수 있도록 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a) 및 제 1 맨드릴 승강 구동부(160a)를 동시에 작동시킨다(도 8 참조). 그리고 양극판(A)과 함께 분리막(S)이 제 1 맨드릴(126a)들에 의해 스택 테이블(20)에 파지되면 이와 동시에 제 2 맨드릴 조립체(110b)는 제 2 맨드릴(126b)들이 음극판(N) 및 분리막(S)에 대한 파지를 해제할 수 있도록 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b) 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)를 동시에 작동시켜 제 2 맨드릴(126b)들을 복귀시킨다(도 8 참조).

한편, 전술한 바와 같이 제 1 맨드릴 뭉치(120a)의 제 1 맨드릴(126a)들이 분리막(S)에 로딩된 양극판(A)의 타측 가장자리와 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지하면, 틸팅 구동모터(44)는 다시 스택 테이블(20)을 음극판 전달 픽커(70) 측으로 선회시킨다.

이렇게 스택 테이블(20)이 음극판 전달 픽커(70) 측으로 다시 선회하면, 분리막 공급 유닛(80)으로부터 공급되는 분리막(S)은 제 1 맨드릴(126a)들에 의해 접히면서 스택 테이블(20)에 파지된 양극판(A)을 덮게 되고, 이와 동시에 음극판 전달 픽커(60)는 음극판(N)을 양극판(A)을 덮은 분리막(S)에 로딩시키는데(도 9 참조), 이와 동시에 제 2 맨드릴 조립체(110b)는 제 2 맨드릴 뭉치(120b)의 제 2 맨드릴(126b)들이 분리막(S)에 로딩된 음극판(A)의 타측 가장자리와 함께 분리막(S)을 스택 테이블(20) 측으로 가압 파지할 수 있도록 제 2 맨드릴 전후진 구동부(140b) 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160b)를 동시에 작동시킨다(도 9 참조). 그리고 음극판(N)과 함께 분리막(S)이 제 2 맨드릴(126b)들에 의해 스택 테이블(20)에 파지되면 이와 동시에 제 1 맨드릴 조립체(110a)는 제 1 맨드릴(126a)들이 양극판(A) 및 분리막(S)에 대한 파지를 해제할 수 있도록 제 1 맨드릴 전후진 구동부(140a) 및 제 2 맨드릴 승강 구동부(160a)를 동시에 작동시켜 제 1 맨드릴(126a)들을 복귀시킨다(도 9 참조).

여기서 전술한 방법은 반복적으로 수행되고, 이에 의해 음극판(N) 및 양극판(A)은 분리막(S)을 사이에 두고 적층되어 하나의 셀 스택이 제조되게 한다.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛(100)은 2개가 한 조를 이루는 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들을 제 1 연동벨트(130a)를 통해 연동시키고, 마찬가지로 2개가 한 조를 이루는 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들을 제 2 연동벨트(130b)을 통해 연동시키기 때문에 제 1 맨드릴 뭉치(120a)들 및 제 2 맨드릴 뭉치(120b)들을 작동시키기 위한 제 1 맨드릴 전후진 서보모터(142a) 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터(142b)의 개수를 줄일 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛(100)은 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치(120a, 120b) 및 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임(112a, 112b)만이 스택 테이블(20)을 따라 음극판 전달 픽커(60) 및 양극판 전달 픽커(70) 측으로 선회하기 때문에 회전되는 구성요소들의 무게를 현저히 줄일 수 있으며, 이에 의해 선회속도를 크게 증가시켜 셀 스택의 생산 속도를 높일 수 있게 한다.

삭제

Claims

셀 스택 제조 시 분리막과 함께 음극판 및 양극판을 스택 테이블 측으로 교대로 가압 파지하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛에 있어서,
상기 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛은,
음극판 전달 픽커와 마주하는 상기 스택 테이블의 일측에 설치되는 제 1 맨드릴 조립체; 및 양극판 전달 픽커와 마주하는 상기 스택 테이블의 타측에 설치되는 제 2 맨드릴 조립체;를 포함하고,
상기 제 1 및 제 2 맨드릴 조립체는,
2개가 한 조를 이루는 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치;
상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 지지하는 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임;
상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 전후진시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 구동부; 및
상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들을 승강 작동시키는 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 구동부;를 포함하되,
상기 셀 스택 제조 시 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치들과, 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임만이 상기 스택 테이블과 함께 상기 음극판 전달 픽커 및 상기 양극판 전달 픽커를 왕복 선회하며,
상기 제 1 맨드릴 승강 구동부는,
상기 스택 테이블을 왕복 선회가능하게 지지하며, 상기 스택 테이블을 왕복 선회시키는 틸팅 구동모터가 설치된 마운팅 프레임의 일단 상부에 고정 설치되는 제 1 맨드릴 승강 서보모터;
상기 제 1 맨드릴 승강 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 승강 볼 스크류 샤프트와 제 1 승강 볼 스크류 너트; 및
상기 제 1 승강 볼 스크류 너트와 상기 제 1 맨드릴 지지프레임을 연결하되 상기 제 1 승강 볼 스크류 너트의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 상기 제 1 맨드릴 뭉치들이 지지되는 상기 제 1 맨드릴 지지프레임을 승강 작동시키는 제 1 링크부재;를 포함하고,
상기 제 2 맨드릴 승강 구동부는,
상기 틸팅 구동모터 및 상기 제 1 맨드릴 승강 서보모터에 간섭되지 않게 상기 마운팅 프레임의 일단 상부에 고정 설치되는 제 2 맨드릴 승강 서보모터;
상기 제 2 맨드릴 승강 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 2 승강 볼 스크류 샤프트와 제 2 승강 볼 스크류 너트; 및
상기 제 2 승강 볼 스크류 너트와 상기 제 2 맨드릴 지지프레임을 연결하되 상기 제 2 승강 볼 스크류 너트의 직선 운동을 승강 운동으로 변환시켜 상기 제 2 맨드릴 뭉치들이 지지되는 상기 제 2 맨드릴 지지프레임을 승강 작동시키는 제 2 링크부재;를 포함하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임은,
상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 연장되는, 수직한 판 형상의 제 1 및 제 2 승강 플레이트;를 포함하되,
상기 제 1 승강 플레이트는 상기 스택 테이블을 지지하는 틸팅 프레임의 일측에 승강 가능하게 설치되고, 상기 제 2 승강 플레이트는 상기 틸팅 프레임의 타측에 승강 가능하게 설치되고,
상기 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 상단에는 각각 상기 제 1 맨드릴 뭉치들 및 상기 제 2 맨드릴 뭉치들이 슬라이딩 가능하게 설치되는 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 레일이 상기 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 길이 방향을 따라 형성되며,
상기 틸팅 프레임의 일측에 대향하는 상기 제 1 승강 플레이트의 타측 및 상기 틸팅 프레임의 타측에 대향하는 상기 제 2 승강 플레이트의 일측에는 각각 수평한 판 형상으로 제공되되 상기 제 1 및 제 2 승강 플레이트의 길이방향을 따라 연장되는 제 1 및 제 2 받침 플레이트가 설치되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 2에 있어서,
상기 제 1 맨드릴 뭉치들은,
상기 스택 테이블을 사이에 두고 상기 제 1 맨드릴 전후진 레일에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재되는 제 1 슬라이더; 및
수평하게 연장된 바 형상으로 제공되되 상기 스택 테이블을 지향하도록 제 1 맨드릴 블록을 매개로 상기 제 1 슬라이더에 설치되는 제 1 맨드릴;을 포함하며,
상기 제 2 맨드릴 뭉치들은,
상기 스택 테이블을 사이에 두고 상기 제 2 맨드릴 전후진 레일에 각각 슬라이딩 가능하게 탑재되는 제 2 슬라이더; 및
수평하게 연장된 바 형상으로 제공되되 상기 스택 테이블을 지향하도록 제 2 맨드릴 블록을 매개로 상기 제 2 슬라이더에 설치되는 제 2 맨드릴;을 포함하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 3에 있어서,
상기 제 1 맨드릴 뭉치들 및 상기 제 2 맨드릴 뭉치들은 각각 제 1 연동벨트 및 제 2 연동벨트를 매개로 연동 가능하게 연결되되,
상기 제 1 연동벨트는 상기 제 1 받침 플레이트에 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 1 벨트풀리에 회전 가능하게 걸쳐지고, 상기 제 2 연동벨트는 상기 제 2 받침 플레이트의 일단 측 및 타단 측에 제공되는 한 쌍의 제 2 벨트풀리에 회전 가능하게 걸쳐지며,
어느 하나의 상기 제 1 맨드릴 뭉치의 제 1 슬라이더와 또 다른 상기 제 1 맨드릴 뭉치의 제 1 슬라이더는 각각 상기 제 1 연동벨트의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓을 매개로 연결되고, 어느 하나의 제 2 맨드릴 뭉치의 제 2 슬라이더와 또 다른 상기 제 2 맨드릴 뭉치의 제 2 슬라이더는 각각 제 2 연동벨트의 일측 및 타측 직선부에 연결 브라켓을 매개로 연결되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 맨드릴 전후진 구동부는,
상기 스택 테이블을 왕복 선회가능하게 지지하는 마운팅 프레임의 타단 상부에 고정 설치되는 제 1 맨드릴 전후진 서보모터;
상기 제 1 맨드릴 전후진 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 1 전후진 볼 스크류 샤프트와 제 1 전후진 볼 스크류 너트; 및
상기 제 1 전후진 볼 스크류 너트와 어느 하나의 상기 제 1 맨드릴 뭉치를 연결하는 제 1 연결부재;를 포함하고,
상기 제 2 맨드릴 전후진 구동부는,
상기 제 1 맨드릴 전후진 서보모터에 간섭되지 않게 상기 마운팅 프레임의 타단 상부에 고정 설치되는 제 2 맨드릴 전후진 서보모터;
상기 제 2 맨드릴 전후진 서보모터의 회전 토크를 직선운동으로 변환하는 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트와 제 2 전후진 볼 스크류 너트; 및
상기 제 2 전후진 볼 스크류 너트와 어느 하나의 상기 제 2 맨드릴 뭉치를 연결하는 제 1 연결부재;를 포함하는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 5에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트는 각각 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 수평하게 연장되되, 상기 마운팅 프레임의 타단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치되고,
상기 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트의 일단 측은 동력전달장치를 매개로 각각 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 전후진 서보모터에 연결되며,
상기 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 샤프트에는 각각 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트가 끼워지되, 상기 제 1 및 제 2 전후진 볼 스크류 너트에는 인접한 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓이 탑재되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 6에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 연결부재는,
각각 상단 측이 상기 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓의 연장단과 마주하는 어느 하나의 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 뭉치에 연결되는 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓; 및
각각의 상기 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓의 하단 측에 설치되되 상기 제 1 및 제 2 전후진 날개 브라켓과 상기 제 1 및 제 2 전후진 토글 브라켓을 연결하는 반원통 형상의 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드;를 포함하며,
상기 제 1 전후진 회전 가이드는 일측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 상기 제 2 전후진 회전 가이드는 타측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되되,
상기 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드의 외측면 상에는 상기 제 1 및 제 2 전후진 회전 가이드의 만곡된 호를 따라 제 1 및 제 2 전후진 회전 레일이 일체로 돌출되게 형성되고,
상기 제 1 전후진 회전 레일은 상기 제 1 전후진 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 전후진 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되며, 상기 제 2 전후진 회전 레일은 상기 제 2 전후진 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 전후진 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트는 각각 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 수평하게 연장되되, 상기 마운팅 프레임의 일단 상부에 서로 간섭되지 않게 회전 가능하게 설치되며,
상기 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트의 일단 측은 커플링을 매개로 각각 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 승강 서보모터에 연결되고,
상기 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 샤프트에는 각각 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트가 끼워지되, 상기 제 1 및 제 2 승강 볼 스크류 너트에는 인접한 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임 측으로 수평하게 연장되는 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓이 탑재되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 9에 있어서,
상기 제 1 링크부재는,
제 1 주동로드;
제 1 종동로드;
상기 제 1 승강 토글 브라켓의 직선 운동을 상기 제 1 주동로드에 전달하는 제 1 승강 날개 브라켓;
상기 제 1 종동로드의 승강 운동을 상기 제 1 맨드릴 지지프레임에 전달하는 제 1 요크 캠 블록; 및
상기 제 1 주동로드, 상기 제 1 종동로드 및 상기 제 1 승강 날개 브라켓을 지지하는 제 1 링크 프레임;을 포함하고,
상기 제 2 링크부재는,
제 2 주동로드;
제 2 종동로드;
상기 제 2 승강 토글 브라켓의 직선 운동을 상기 제 2 주동로드에 전달하는 제 2 승강 날개 브라켓;
상기 제 2 종동로드의 승강 운동을 상기 제 2 맨드릴 지지프레임에 전달하는 제 2 요크 캠 블록; 및
상기 제 2 주동로드, 상기 제 2 종동로드 및 상기 제 2 승강 날개 브라켓을 지지하는 제 1 링크 프레임;을 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 링크 프레임은 상기 제 1 및 제 2 맨드릴 지지프레임의 승강에 간섭되지 않게 상기 스택 테이블을 지지하는 틸팅 프레임의 일측 및 타측에 설치되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 10에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓은 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 직선 이동 가능하게 각각 상기 제 1 및 제 2 링크 프레임에 설치되되,
상기 제 1 및 제 2 링크 프레임의 외측면에는 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 제 1 및 제 2 승강 레일이 설치되고,
상기 제 1 및 제 2 승강 레일과 마주하는 상기 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓의 내측면 하부 측에는 각각 상기 제 1 및 제 2 승강 레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 제 1 및 제 2 승강 레일 블록이 설치되며,
상기 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓의 상부 측에는 각각 상기 제 1 및 제 2 승강 토글 브라켓에 연결되는 반원통 형상의 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드가 설치되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 11에 있어서,
상기 제 1 승강 회전 가이드는 일측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되고, 상기 제 2 승강 회전 가이드는 타측으로 만곡된 형태의 단면을 가지도록 형성되며,
상기 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드의 외측면 상에는 상기 제 1 및 제 2 승강 회전 가이드의 만곡된 호를 따라 각각 제 1 및 제 2 승강 회전 레일이 일체로 돌출되게 형성되되,
상기 제 1 승강 회전 레일은 상기 제 1 승강 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 1 승강 롤러 사이에 개재되고, 상기 제 2 승강 회전 레일은 상기 제 2 승강 토글 브라켓의 연장단에 한 쌍으로 제공되는 제 2 승강 롤러들 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 10에 있어서,
각각의 상기 제 1 및 제 2 주동로드는 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 수평하게 연장되게 제공되고,
각각의 상기 제 1 및 제 2 종동로드는 "ㄱ"자 형태로 제공되며,
상기 제 1 및 제 2 주동로드는 일단 측이 각각 제 1 힌지핀을 매개로 각각 상기 제 1 및 제 2 승강 날개 브라켓에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되고,
상기 제 1 및 제 2 종동로드는 중심 측이 각각 제 2 힌지핀을 매개로 각각 상기 제 1 및 제 2 링크 프레임에 상하방향으로 선회 가능하게 연결되되,
상기 제 1 및 제 2 주동로드의 연장단 측은 각각 제 3 힌지핀을 매개로 각각 상기 제 1 및 제 2 종동로드의 하부 측에 선회 가능하게 연결되고,
상기 제 1 및 제 2 종동로드의 상단 측에는 각각 제 1 및 제 2 승강 가이드 롤러가 장착되는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.
청구항 13에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 요크 캠 블록은 각각 상기 제 1 및 및 제 2 맨드릴 지지프레임의 제 1 및 제 2 받침 플레이트 하부에 설치되되,
상기 제 1 및 제 2 요크 캠 블록에는 각각 상기 스택 테이블의 길이방향을 따라 연장된 수평한 제 1 및 제 2 요크 장공이 형성되고,
상기 제 1 요크 장공에는 상기 제 1 승강 가이드 롤러가 끼워지며, 상기 제 2 요크 장공에는 제 2 승강 가이드 롤러가 끼워지는 이차전지의 셀 스택 제조장치용 맨드릴 유닛.