KR102479306B1 - 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템 - Google Patents

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조상식
남대운
박동진
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Abstract

본 발명은 이차전지 제조설비의 패키징부를 멀티로 구성하고 전극조립체가 안착된 이송함이 이송수단에 의해 각 패키징부로 이송되도록 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템에 관한 것으로, 복수매의 배터리셀이 적층된 전극조립체를 공급하는 복수개의 스택킹장치가 구비된 전극공급부; 상기 전극공급부와 인접하게 배치되며, 상기 전극조립체로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접시키고, 전극리드를 연결하여 전극조립체를 이송함에 안착시키는 탭웰딩부; 상기 탭웰딩부와 이격되게 배치되며, 탭웰딩부로부터 이송함을 공급받아 전극조립체를 알루미늄 파우치에 삽입하는 적어도 하나의 패키징부; 상기 탭웰딩부 일측에 배치되며, 상기 패키징부의 구동 정지시 이송함이 임시로 적재되는 적어도 하나의 임시버퍼; 및 상기 탭웰딩부와 패키징부 사이로 배치되며, 콘트롤러의 제어에 따라 상기 탭웰딩부 또는 임시버퍼의 이송함을 복수개의 패키징부에 선택적으로 이송시키는 이송수단;을 포함한다.

Description

멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템{Secondary battery manufacturing system having a multi-packaging unit}
본 발명은 이차전지 제조시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지 제조설비의 패키징부를 멀티로 구성하고 전극조립체가 안착된 이송함이 이송수단에 의해 각 패키징부로 이송되도록 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는, 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 방전과 전기에너지를 화학에너지로 변환하는 충전과정을 통하여 반복 사용이 가능한 전지이다.
이차전지는, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 리튬-금속 전지, 리튬-이온(NLi-Ion) 전지, 그리고 리튬-이온 폴리머 전지(Li-Ion Polymer Battery) 등을 포함할 수 있다.
이차전지 중 리튬 이차전지는, 약 500회 이상의 사이클 수명과 약 1시간 내지 2시간 정도의 짧은 충전 시간을 가지고, 니켈-수소 전지에 비해서 약 30% 내지 40% 정도 가벼워 경량화가 가능하며, 현존하는 이차전지 중 단위전지 당 전압(30 내지 37 V)이 가장 높고 에너지 밀도가 우수하여, 이동 기기에 최적화된 특성을 가질 수 있다.
이러한 리튬 이차전지는, 배터리셀(젤리롤형전극)이 복수매로 적층된 전극조립체가 알루미늄 봉지재인 파우치에 전해액과 함께 봉지되어 파우치형 이차전지로 제조된다.
이때, 파우치에 수용된 전극조립체의 전극탭들은 파우치의 외부로 인출되는 리드탭과 전기적으로 연결되며, 리드탭은 절연필름에 의해 보호된다.
위와 같은 파우치형 이차전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수개로 배치된 각 이차전지 제조설비(10) 라인을 통해 개별적으로 제조된다.
이차전지 제조설비(10)는 배터리셀들이 적층된 전극조립체를 공급하는 복수개의 스택킹장치(12)가 구비된 전극공급부(11)와, 전극조립체를 공급받으며 전극조립체로부터 노출된 복수매의 양극과 음극을 각각 묶음으로 용접시키고 묶음 용접된 양극과 음극에 +,- 전극탭을 각각 연결시키는 탭웰딩부(13)와, 용접이 완료된 전극조립체를 알루미늄 파우치에 삽입하고 전해액을 주입하는 패키징부(14)로 구성된다.
그러나, 위의 이차전지 제조설비는 전극공급부와 탭웰딩부 및 패키징부가 순차적으로 배열되어 각 부를 통과하여 이차전지가 제조되는 In-Line 방식이기 때문에 다음과 같은 문제가 있다.
탭웰빙부 및 패키징부의 부품 교체 및 기자재 공급이 통상 하루에 두 번은 반드시 이루어지기 때문에 그 기간 동안 이차전지 제조설비의 구동 역시 정지되야 함에 따라 이차전지의 제조 생산성이 심각하게 떨어지는 문제가 있다.
정확하게 탭웰빙의 경우, 전극의 용접을 위한 소모성 부품의 교체와 함께 청소 및 셋팅이 작업자를 통해 이루어지기 때문이고, 패키징부의 경우, 전극조립체의 포장을 위한 알루미늄 파우치, 전해액 등과 같은 소모성 기자재들의 공급이 이루어져야 하기 때문이다.
예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 이차전지 제조설비 중 특정된 이차전지 제조설비 라인의 탭웰딩부의 부품 교체가 이루어져야 하는 경우, 전극조립체의 용접이 이루어지지 못하기 때문에 전극조립체를 공급하기 위한 전극공급부와 파우치 포장을 위한 패키징부의 구동이 중단될 수 밖에 없어 해당 이차전지 제조설비 라인은 멈출 수 밖에 없고, 반대로 패키징부의 기자재 교체가 이루어지는 경우, 전극조립체의 파우치 포장이 이루어질 수 없기 때문에 해당 이차전지 제조설비 라인은 멈출 수 밖에 없기 때문이다.
위의 요건들에 의해 이차전지 제조설비가 정지되는 시간은 통상 1,5~2시간 정도이기 때문에 동 시간대에서는 이차전지가 제조될 수 없는 문제가 있다.
국내공개특허 제10-2022-0084517호 국내등록특허 제10-1933550호
본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 이차전지 제조설비를 In-Line 방식이 아닌 Multi-Line 방식을 적용함으로써, 탭웰딩부 또는 패키징부가 정지되더라도 전극조립체의 배출 또는 공급이 계속적으로 이루어지도록 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템은, 복수매의 배터리셀이 적층된 전극조립체를 공급하는 복수개의 스택킹장치가 구비된 전극공급부; 상기 전극공급부와 인접하게 배치되며, 상기 전극조립체로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접시키고, 전극리드를 연결하여 전극조립체를 이송함에 안착시키는 탭웰딩부; 상기 탭웰딩부와 이격되게 배치되며, 탭웰딩부로부터 이송함을 공급받아 전극조립체를 알루미늄 파우치에 삽입하는 적어도 하나의 패키징부; 상기 탭웰딩부 일측에 배치되며, 상기 패키징부의 구동 정지시 이송함이 임시로 적재되는 적어도 하나의 임시버퍼; 및 상기 탭웰딩부와 패키징부 사이로 배치되며, 콘트롤러의 제어에 따라 상기 탭웰딩부 또는 임시버퍼의 이송함을 복수개의 패키징부에 선택적으로 이송시키는 이송수단;을 포함한다.
이때, 상기 이송수단은 탭웰딩부 구동 정지시 임시버퍼에 적재된 이송함을 픽업하여 상기 패키징부로 공급하고, 상기 패키징부의 구동 정지시 상기 탭웰딩부로부터 배출되는 이송함을 픽업하여 상기 임시버퍼에 적재하거나 또는 미 정지된 다른 패키징부로 공급하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 이송수단은, AGV(Automatic Guided Vehicle) 또는 AMR(Autonomous Mobile Robot)인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 이차전지 제조설비는 병렬 방향으로 복수개가 배치된 것이 바람직하다.
이때, 상기 이송수단은 복수개로 배치되어 탭웰딩부들, 임시버퍼들 및 패키징부들과 무선제어를 통해 상호 연결되며, 상기 이차전지 제조설비들의 배치방향을 따라 상기 탭웰딩부와 패키징부 사이 가상의 이동경로를 따라 순환 이동하면서 탭웰딩부 또는 임시버퍼의 이송함을 선택된 패키징부로 이송시키거나 빈 이송함을 회수하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 이송함에는 상기 전극조립체가 안착되는 복수개의 안착플레이트가 수직방향으로 이격되게 배치되고, 안착플레이트들에 안착된 전극조립체들을 가압하여 유동을 방지시키는 유동방지수단이 구비된 것이 바람직하다.
이때, 상기 유동방지수단은, 상기 안착플레이트들의 양측에 각각 배치되며, 안착플레이트들을 승강 가능하게 지지하는 고정대; 'X'자 형태로 회동 가능하게 오버랩된 복수개의 회동바가 상기 한 쌍의 고정대에 인접하게 배치되며, 각 회동바의 일측은 각 안착플레이트의 일측 말단부에 회동핀을 통해 설치되고, 각 회동바의 타측은 각 안착플레이트 타측 말단부에 회동핀을 통해 설치된 승강링크; 및 수직방향 하측에 배치된 상기 회동바 말단부와 회동핀을 통해 연결되며, 회전샤프트의 회전에 의해 수평이동하면서 상기 회동바를 회전시켜 안착플레이트들을 동시에 승강시킴으로써 안착플레이트 사이를 이격시키는 이동블럭;으로 구성된 것이 바람직하다.
그리고, 상기 회동바의 어느 일측과 안착플레이트의 말단부 사이에는 상기 이동블럭의 이동에 따라 회동바가 회동될 때 상기 안착플레이트의 승강이 이루어질 수 있도록 가이드레일이 배치된 것이 바람직하다.
또한, 상기 유동방지수단은, 상기 전극조립체가 안착되는 각 안착플레이트들의 상부로 배치되며, 상기 안착플레이트를 향하여 승강하는 복수개의 가압플레이트; 상기 가압플레이트의 양측으로 각각 배치되며, 가압플레이트들을 승강 가능하게 지지하는 승강지지대; 상기 가압플레이트와 안착플레이트가 한 조를 이루도록 서로 탄성지지 되게 연결한 탄성부재; 및 상기 각 가압플레이트와 연결된 상태로 가압플레이트들을 동시에 승강시킴으로써, 한 조를 이룬 안착플레이트 사이를 이격시키는 소정의 길이를 갖는 푸싱로드;로 구성된 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템에 의하면, 이차전지 제조설비의 구성중 패키징부를 In-Line 방식이 아닌 Multi-Line 방식으로 배치하고, 전극조립체가 안착된 이송함이 임시로 적재되는 임시버퍼를 구비하며, 탭웰딩부로부터 배출되는 이송함 또는 임시버퍼에 적재된 이송함이 이송수단에 의해 각 패키징부로 이송됨에 따라, 탭웰딩부가 정지하는 경우 임시버퍼의 이송함을 이송수단이 픽업하여 각 패키징부로 공급하고, 패키징부가 정지하는 경우 탭웰딩부로부터 배출되는 이송함을 이송수단이 픽업하여 임시버퍼에 적재함으로써, 전극조립체의 공급 또는 배출이 계속적으로 이루어지도록 하는 탁월한 효과가 있다.
또한, 이송수단이 이동경로를 통해 인접 패키징부 또는 원거리 패키징부까지 이동하기 때문에 어느 패키징부가 정지되더라도 다른 패키징부로의 이송함 공급이 끊김없이 계속적으로 이루어짐에 따라 이차전지의 제조 생산성이 탁월하게 증가하는 기술적 효과가 있다.
또한, 유동방지수단이 이송함에 안착된 전극조립체의 유동을 방지하기 때문에 이송간 외부로부터 가해지는 충격 또는 진동으로부터 전극조립체의 안전을 담보하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 이차전지 제조시스템을 나타낸 개략도이고,
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 제조시스템을 나타낸 개략도이며,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송수단의 이동경로를 보여주는 참고도이고,
도 5는 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송함의 이동방지수단의 일실시예를 보여주는 사시도이며,
도 6 및 도 7은 도 5의 구동상태를 보여주는 작용도이고,
도 8은 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송함의 이동방지수단의 다른실시예를 보여주는 사시도이며,
도 9 및 도 10은 도 8의 구동상태를 보여주는 작용도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지 제조시스템을 나타낸 개략도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송수단의 이동경로를 보여주는 참고도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송함의 이동방지수단의 일실시예를 보여주는 사시도이며, 도 6 및 도 7은 도 5의 구동상태를 보여주는 작용도이고, 도 8은 본 발명에 따른 이자전지 제조시스템의 구성중 이송함의 이동방지수단의 다른실시예를 보여주는 사시도이며, 도 9 및 도 10은 도 8의 구동상태를 보여주는 작용도이다.
도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명의 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템(800)은, 복수매의 배터리셀이 적층된 전극조립체(E)를 공급하는 복수개의 스택킹장치(120)가 구비된 전극공급부(100); 상기 전극공급부(100)와 인접하게 배치되며, 상기 전극조립체(E)로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접시키고, 전극리드를 연결하여 전극조립체(E)를 이송함(300)에 안착시키는 탭웰딩부(200); 상기 탭웰딩부(200)와 이격되게 배치되며, 탭웰딩부(200)로부터 이송함(300)을 공급받아 전극조립체(E)를 알루미늄 파우치에 삽입하는 적어도 하나의 패키징부(400); 상기 탭웰딩부(200) 일측에 배치되며, 상기 패키징부(400)의 구동 정지시 이송함(300)이 임시로 적재되는 적어도 하나의 임시버퍼(500); 및 상기 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이로 배치되며, 콘트롤러의 제어에 따라 상기 탭웰딩부(200) 또는 임시버퍼(500)의 이송함(300)을 복수개의 패키징부(400)에 선택적으로 이송시키는 이송수단(600);을 포함한다.
설명에 앞서, 본 발명의 가장 큰 특징은 탭웰딩부(200)에 대하여 패키징부(400)가 복수개로 이루어지는 Multi-Line 방식으로 배치하고, 이송함(300)이 임시로 보관될 수 있는 임시버퍼(500)를 구비함으로써 탭웰딩부(200) 또는 패키징부(400)가 정지되더라도 이송함(300)의 임시보관 및 패키징부(400)로의 공급이 계속적으로 이루어지도록 하여 이차전지의 제조 생산성이 증가되도록 하는 것에 있다.
또한, 후술하는 각 구조의 구동은 도시되지 않은 콘트롤러의 제어에 따라 구동됨은 물론이다.
본 발명의 이차전지 제조시스템(800)은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개로 배치된 이차전지 제조설비(700)로 구성되며, 각 이차전지 제조설비(700) 라인을 거쳐 이차전지가 제조된다.
이때, 복수개의 이차전지 제조설비(700)는 도시된 바와 같이 도면상 하측방향으로 향하는 병렬 방향으로 배치되는 것이 바람직 한데, 이는 후술하는 이송수단(600)이 이송함(300)을 픽업하여 임시버퍼(500)에 적재시키거나 또는 복수개의 패키징부(400)로 선택적 공급이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 이차전지 제조설비(700)는 전극공급부(100)와 탭웰딩부(200)를 In-Line 방식으로 배열하고, 탭웰딩부(200)와 패키징부(400)를 Multi-Line 방식으로 배치된다.
본 발명의 이차전지 제조설비(700)는 전극공급부(100), 탭웰딩부(200), 패키징부(400), 임시버퍼(500) 및 이송수단(600)을 포함한다.
전극공급부(100)는 전극조립체(E)를 후술하는 탭웰딩부(200)로 공급하는 것으로 복수개의 스택킹장치(120)로 구성된다.
스택킹장치(120)는 도 2에 도시된 바와 같이 서로 마주한 상태로 탭웰딩부(200)를 향하여 복수개로 배열되며, 각 스택킹장치(120)에서는 복수매의 배터리셀이 적층(30매~50매)된 전극조립체(E)를 배출한다.
이때, 전극조립체(E)를 제조하기 위해 적층되는 배터리셀들은 미 도시된 메거진을 통해 스택킹장치(120)로 공급된다.
스택킹장치(120)들을 통해 배출되는 복수개의 전극조립체(E)는 탭웰딩부(200)로 향하는 공급라인(110)으로 배출되어 탭웰딩부(200)로 향하게 된다.
따라서, 전극공급부(100)에서는 스택킹장치(120)들을 통해 전극조립체(E)들을 배출하고, 배출된 전극조립체(E)들을 탭웰딩부(200)로 계속 공급한다.
탭웰딩부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 전극공급부(100)의 전극조립체(E) 공급라인(110) 상에 인접하게 배치되어 전극공급부(100)와 In-Line 방식으로 연결된다.
탭웰딩부(200)에서는 전극공급부(100)로부터 공급된 전극조립체(E)의 각 양극과 음극으로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접하여 음극과 양극을 각각 단일화시키고, 각 음극과 양극의 전극탭에 외부로 노출되는 전극리드를 각각 연결시킨다.
이때, 탭웰딩부(200)의 일측에는 용접이 완료된 전극조립체(E)를 패키징부(400)로 이송시키기 위한 이송함(300)이 준비되며, 탭웰딩부(200)로부터 배출되는 전극조립체(E)는 도시하지 않은 로봇암을 통해 준비된 이송함(300) 내부로 순차적으로 안착된다.
이송함(300)에 대해서는 후술하기로 한다.
패키징부(400)는 탭웰딩부(200)로부터 전극조립체(E)가 안착된 이송함(300)을 공급받아 전극조립체(E)를 알루미늄 파우치에 포장하는 곳으로, 도 2에 도시된 바와 같이 탭웰딩부(200)와 소정의 거리로 이격되어 단일의 탭웰딩부(200)에 대하여 두 개로 배치된다.
즉, 패키징부(400)가 탭웰딩부(200)에 대하여 멀티로 배치되며, 각 패키징부(400)에서 공급된 이송함(300)으로부터 전극조립체(E)를 순차적으로 인출하여 알루미늄 파우치에 삽입하고, 전해액을 파우치 내부로 충진하여 포장을 완료하며 별도의 후 공정으로 파우치를 이송시키는 역할을 하는 것이다.
본 실시예에서는 패키징부(400)가 탭웰딩부(200)에 대하여 두 개로 배치된 것으로 도시하고 있으나, 배열구조에 따라서 적어도 하나 또는 두 개 이상으로 배치될 수도 있음은 물론이다.
여기서, 패키징부(400)가 탭웰딩부(200)에 대하여 이격된 상태로 두 개가 배치된 것은, 예를 들어 두 개의 패키징부(400) 중 어느 하나의 패키징부(400)가 파우치, 전해액 및 각종 툴장비의 교체를 위해 소정시간 동안 구동이 중단될 때 탭웰딩부(200)로부터 계속적으로 배출되는 이송함(300)의 공급이 다른 하나의 패키징부(400)로 공급되도록 함으로써, 이차전지 제조설비(700)의 구동이 정지되는 것을 원천적으로 차단하기 위함이다.
또한, 두 개의 패키징부(400)에서 파우치의 포장이 동시에 이루어지기 때문에 이차전지 제조 생산성이 탁월하게 향상된다.
임시버퍼(500)는 도 2에 도시된 바와 같이, 탭웰딩부(200)의 일측인 도면상 하측으로 배치되어 있으며, 전극조립체(E)가 안착된 복수개의 이송함(300)이 소정시간 동안 임시적으로 보관될 수 있도록 적재되는 곳이다.
즉, 임시버퍼(500)는 탭웰딩부(200)의 구동은 계속적으로 이루어지는 반면, 어느 하나의 패키징부(400) 구동이 소정시간 동안 정지될 때 정지된 탭웰딩부(200)로 공급된지 못한 이송함(300)의 적재가 임시로 이루어질 수 있도록 한다.
여기서, 임시버퍼(500)는 패키징부(400)가 두 개 이상으로 배치되는 경우 이에 대응하여 이송함(300)의 적재가 지속적으로 이루어질 수 있도록 다단으로 구성되거나 또는 복수개로 증설됨으로써, 이송함(300)의 임시 대기시간을 무한으로 연장시킬 수 있다.
이송수단(600)(Automated Guided Vehicles)은 도시하지 않은 콘트롤러의 제어에 따라 탭웰딩부(200)로부터 배출되는 이송함(300) 또는 임시버퍼(500)에 적재된 이송함(300)을 각 패키징부(400)로 구동 상황에 맞게 선택적으로 이송시키는 역할을 하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 병렬방향으로 배열된 이차전지 제조설비(700)들의 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이로 이동 가능하게 배치된다.
즉, 이송수단(600)은 예들 들어 탭웰딩부(200)의 구동 정지시 임시버퍼(500)에 적재된 이송함(300)을 픽업하여 패키징부(400)로 공급하고, 어느 하나의 패키징부(400)의 구동 정지시 탭웰딩부(200)로부터 배출되는 이송함(300)을 픽업하여 임시버퍼(500)에 임시로 적재하거나 또는 미 정지된 다른 하나의 패키징부(400)로 이송함(300)을 공급시킴으로써, 이차전지의 제조가 계속적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
이때, 이송수단(600)은 AGV(Automatic Guided Vehicle) 또는 AMR(Autonomous Mobile Robot)일 수도 있다.
여기서, AGV 및 AMR은 무인으로 이동하는 로봇으로서, AGV는 이송함(300)을 픽업한 상태로 이동 간에 작업자의 이동이 감지되면 속도를 줄이거나 일시적으로 정지하는 방식의 프로세스를 가지며, AMR은 이송함(300)을 픽업한 상태로 이동 간에 장애물 또는 작업자가 감지되면 경로를 신속하게 조정하여 피해가는 방식의 프로세스를 갖는다.
위와 같이, AGV 또는 AMR으로 선택된 이송수단(600)은 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이에 도 2에 도시된 바와 같이 복수개로 배치되며 임시버퍼(500)들 및 패키징부(400)들과 무선제어를 통해 상호 연결된다.
상세하게는, 이송수단(600)이 탭웰딩부(200), 임시버퍼(500) 및 패키징부(400)들과 무선신호를 주고 받으면서 콘트롤러의 제어에 따라 이송함(300)을 선택된 장소로 이송시킬 수 있도록 하는 것이다.
이를 위해, 탭웰딩부(200), 임시버퍼(500) 및 패키징부(400)에는 도시하지는 않았지만 이송함(300)의 공급 및 배출을 감지하거나, 이송함(300) 및 이송함(300)에 안치된 전극조립체(E)의 개수를 카운트하기 위한 각종 카메라, 레이저 및 기타 감지센서들이 배치되며, 이 장치들은 콘트롤러와 무선으로 연결된다.
또한, 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이에는 이송수단(600)이 이차전지 제조설비(700)의 병렬 배치방향을 따라 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이를 순환할 수 있도록 도 2와 같이 콘트롤러에 기 입력된 가상의 이동경로(610)가 형성될 수 있다.
이때, 이동경로(610)는 이송수단(600)이 메인으로 순환 이동하는 메인경로(611)와, 메인경로(611)의 양측으로 탭웰딩부(200) 및 임시버퍼(500)로부터 이송함(300)을 픽업하거나 패키징부(400)로 이송함(300)을 공급하기 위한 공급/배출경로(612)로 구성된다.
그리고, 이동경로(610)는 도 3에 도시된 바와 같이 이송수단(600)이 3개의 이차전지 제조설비(700)를 커버할 수 있도록 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 복수개의 이차전지 제조설비(700)를 커버할 수 있도록 구성될 수도 있다.
따라서, 이송수단(600)은 탭웰딩부(200) 또는 임시버퍼(500)에서 이송함(300)을 적재한 상태로 메인경로(611)를 따라 순환 이동하면서 공급/배출경로(612)로 방향을 전환해 전극조립체(E)가 공급되어야 하는 선택된 패키징부(400)로 이송함(300)을 공급한다. 또한, 이 과정에서 빈 이송함(300)의 회수도 함께 이루어질 수 있다.
또한, 이송수단(600)은 메인경로(611)를 따라 이동하는 과정에서 이미 지나쳐버린 패키징부(400)로부터 공급신호를 수신하면 도 2에 도시된 유턴화살표를 따라 유턴하여 수신된 패키징부(400)로 이동하여 이송함(300)을 공급할 수도 있다.
한편, 전극조립체(E)를 이송시키는 이송함(300)은 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이 측면들과 상면이 개방된 대략적인 사각의 형태를 유지하는 베이스(B)를 이루고 있으며, 베이스(B)의 내측에는 전극조립체(E)가 안착되는 소정의 면적을 갖는 판상의 복수개의 안착플레이트(320)가 수직방향을 향하여 이격되게 배치되어 있다.
여기서, 안착플레이트(320)는 이차전지의 생산성 및 주변 환경에 맞게 다양한 개수로 구비될 수 있기 때문에 그 개수를 한정하지 않는다.
한편, 이송함(300)에는 복수개의 안착플레이트(320)에 안착된 전극조립체(E)들을 가압하여 이송함(300)의 이동간에 전극조립체(E)의 유동을 방지시키기 위한 유동방지수단(330,340)이 구비되어 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 유동방지수단(330)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 한 쌍의 고정대(331)와, 한 쌍의 승강링크(332) 및 이동블럭(334)을 포함한다.
고정대(331)는 한 쌍으로 소정의 길이를 유지한 상태로 베이스(B)에 고정되어 안착플레이트(320)들의 양측에 각각 배치되며, 안착플레이트(320)들을 길이방향을 따라 승강 가능하게 지지한다.
이때, 안착플레이트(320)들이 고정대(331)를 타고 상,하로 이동할 수 있도록 각 안착플레이트(320)는 L/M가이드를 통해 고정대(331)와 연결되어 지지된다.
승강링크(332)는 한 쌍으로 이루어지며, 고정대(331)의 외측으로 인접하게 각각 배치된다.
승강링크(332)는 'X'자 형태로 길이방향 중심이 회동핀(P)으로 결합되어 회동 가능하게 오버랩된 소정의 길이를 갖는 복수개의 회동바(333)를 통해 각 안착플레이트(320)의 양측 말단부와 각각 연결된다.
이때, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 각 회동바(333)의 도면상 좌측 말단부(상측방향)는 수직방향으로 배치된 각 안착플레이트(320)의 도면상 좌측 말단부에 회동핀(P)을 통해 회동 가능하게 설치되며, 각 회동바(333)의 도면상 우측 말단부(하측방향)는 수직방향으로 배치된 각 안착플레이트(320)의 도면상 우측 말단부에 회동핀(P)을 통해 회동 가능하게 설치된다.
따라서, 승강링크(332)는 'X'자 형태의 복수개의 회동바(333)가 수직방향 상,하부로 배치된 안착플레이트(320)를 대각선 방향으로 회동 가능하게 지지함으로써, 승강링크(332)의 회동을 통해 복수개 안착플레이트(320)의 상,하 이동이 이루어지도록 한다.
이때, 각 회동바(333)의 도면상 좌측 말단부와 안착플레이트(320) 사이에는 후술하는 이동블럭(334)의 수평 이동에 따라 승강링크(332)의 회동바(333)가 회동될 때 승강대를 타고 안착플레이트(320)의 승강이 이루어질 수 있도록 가이드레일(L/M)이 배치된 것이 바람직하다.
즉, 회동바(333)의 도면상 좌측 말단부가 가이드레일(L/M)에 회동 가능하게 설치되는 것이며, 여기서 가이드레일(L/M)은 통상의 L/M가이드 인 것이 바람직하다.
본실시예에서는 회동바(333)의 도면상 좌측 말단부에 가이드레일(L/M)이 설치된 것으로 도시하고 있으나, 회동바(333)의 양측 말단부에 가이드레일(L/M)이 각각 설치될 수도 있기 때문에 그 구조를 한정하지 않는다.
이동블럭(334)은 수직방향으로 배치된 회동바(333)의 도면상 좌측 말단부와 회동핀(P)을 통해 연결된 상태로 베이스(B)의 하측 바닥면에 가이드레일(L/M)을 통해 수평방향으로 이동 가능하게 배치된다.
이때, 이동블럭(334)에는 수평이동이 가능하도록 나선형태의 회전샤프트(335)가 관통되게 설치되며, 회전샤프트(335)의 정,역 회전에 의해 베이스(B) 바닥면에서 수평으로 전,후 이동하게 된다.
즉, 이동블럭(334)은 회전샤프트(335)의 회전에 의해 수평 이동하면서 연결된 회동바(333)를 회전시키고, 회동바(333)가 회전하는 과정에서 안착플레이트(320)와 회동바(333) 사이의 가이드레일(L/M)을 타고 수평이동 함으로써 안착플레이트(320)를 상승시켜 각 안착플레이트(320) 사이로 이격된 공간이 형성되도록 하며, 이 공간으로 전극조립체(E)가 진입하여 안착플레이트(320)에 안착될 수 있도록 한다.
도 8 내지 도 10에는 유동방지수단(340)의 다른실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 다른실시예에 따른 유동방지수단(340)은 가압플레이트(341)와, 승강지지대(342)와, 탄성부재(343) 및 푸싱로드(346)를 포함한다.
베이스(B)의 내측에는 전극조립체(E)가 안착되는 소정의 면적을 갖는 판상의 안착플레이트(320)가 수직방향으로 복수개가 배치되고, 각 안착플레이트(320)의 도면상 상부에는 안착플레이트(320)를 향하여 상,하로 승강하는 소정의 면적을 갖는 판상의 가압플레이트(341)가 배치되어 있다.
즉, 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320)가 순차적으로 배열되어 있는 것이다.
승강지지대(342)는 복수개로 소정의 길이를 유지한 상태로 베이스(B)에 고정되며, 가압플레이트(341)의 양측으로 각각 배치되어 가압플레이트(341)들을 승강 가능하게 지지한다.
이때, 가압플레이트(341)들은 승강지지대(342)를 타고 상,하로 이동할 수 있도록 가이드레일(L/M)을 통해 승강지지대(342)와 연결되어 지지된다.
탄성부재(343)는 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320)가 한 조를 이루도록 하는 것으로, 상호 탄성지지될 수 있도록 연결시키는 역할을 한다.
이때, 탄성부재(343)는 복수개의 승강지지대(342)를 향하는 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320)의 양측에 각각 배치되며, 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320)의 각 단부에는 탄성부재(343)가 고정될 수 있도록 하는 걸림고리(345)가 형성되어 있다.
여기서, 탄성부재(343)는 가압플레이트(341)가 후술하는 푸싱로드(346)의 상승에 의해 도면상 상측방향으로 이동할 때 인장되어 탄성을 유지하며, 푸싱로드(346)가 하강할 때 복원력에 의해 복귀하는 인장스프링 인것이 바람직하다.
본실시예에서는 탄성부재(343)가 인장스프링인 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것이 아니라 다양한 탄성수단을 통해 구현될 수도 있다.
푸싱로드(346)는 소정의 길이를 유지한 상태로 가압플레이트(341)의 양측에 배치되어 승강하며, 각 가압플레이트(341)와 고정볼트, 연결키 및 용접 등을 통해 연결될 수 있다.
즉, 푸싱로드(346)는 도 9와 같이 상승시 연결된 복수개의 가압플레이트(341)를 동시에 상승시킴으로써 한 조를 이룬 안착플레이트(320) 사이로 이격된 공간을 형성시킨다.
정확하게는, 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320) 사이를 이격시켜 전극조립체(E)가 진입하여 안착플레이트(320)에 안착될 수 있도록 하는 것이다.
위 푸싱로드(346)는 이송함(300)가 패키징부(400)로 공급된 후 푸싱실린더 구동에 의해 도면상 상측방향으로 가압된다.
본 실시예에서는 전극조립체가 유동방지수단에 의해 이송함 내에서 지지되는 것으로 도시하고 있으나, 다양한 구조를 통해 지지 가능함에 따라 유동방지수단의 구조를 한정하지는 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지 제조시스템을 이용하여 이차전지가 제조되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
설명에 앞서, 전극조립체를 이송하기 위한 이송함는 일실시예로 제시된 이송함으로 설명하기로 한다.
먼저, 작업자는 배터리셀들이 적재된 메거진을 전극공급부(100)의 각 스택킹장치(120)로 공급한다.
각 스택킹장치(120)에서는 공급된 배터리셀들과 분리막을 순차적으로 설정된 매수 만큼 적층하여 전극조립체(E)를 완성하고, 공급라인(110)으로 배출한다.
각 스택킹장치(120)에서 배출된 전극조립체(E)는 공급라인(110)에 의해 탭웰딩부(200)로 공급된다.
탭웰딩부(200)에서는 전극공급부(100)의 스택킹장치(120)로부터 공급된 전극조립체(E)의 각 양극과 음극으로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접하고, 각 전극탭에 전극리드를 연결시킨다.
이후, 용접이 완료된 전극조립체(E)는 이송을 위해 인접한 위치에 배치된 이송함(300)에 순차적으로 안착된다.
이때, 이송함(300)의 각 안착플레이트(320)는 도 6과 같이 소정 간격으로 서로 이격된 상태이다.
즉, 회전샤프트(335)가 도 6에 도시된 바와 같이 결합된 구동샤프트(337)의 회전에 의해 회전함으로써 이동블럭(334)이 도면상 우측으로 수평 이동함에 따라, 복수개의 회동바(333)들이 연동하여 펼져지면서 안착플레이트(320)들을 도면상 상측방향으로 밀어올려 안착플레이트(320) 사이를 이격시키는 것이다.
안착플레이트(320)들의 이격이 완료되면, 도시하지 않은 로봇암을 통해 용접이 완료된 전극조립체(E)를 픽업하여 도 6과 같이 안착플레이트(320) 사이로 진입시켜 안착플레이트(320)에 안착시킨다.
이후, 이송함(300)에 전극조립체(E)의 안착이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이 구동샤프트(337)가 역회전을 부여하여 회전샤프트(335)를 역으로 회전시킨다.
이때, 이동블럭(334)은 도면상 좌측으로 이동하면서 펼쳐졌던 회동바(333)들을 원위치로 복귀시키면서 안착플레이트(320)들을 도면상 하측방향으로 끌어내림으로써 안착플레이트(320)들이 서로 밀착된다.
이 과정에서 안착플레이트(320)에 안착된 전극조립체(E)는 상측에 배치되어 하강하는 안착플레이트(320)에 의해 소정의 압력을 받음으로써 안착플레이트(320) 상에서 유동이 방지된다.
전극조립체(E)의 안착이 완료되면, 이동경로(610)의 메인경로(611)를 따라 이동하는 이송수단(600)이 콘트롤러의 제어에 따라 공급/배출경로(612)로 경로를 전환하여 이송함(300)이 배치된 탭웰딩부(200)로 진입한다.
이송수단(600)은 탭웰딩부(200)에서 이송함(300)을 픽업한 상태로 메인경로(611)를 이동하면서 콘트롤러의 제어에 따라 전극조립체(E)의 공급이 필요로 하는 선택된 패키징부(400)로 이동하게 된다.
선택된 패키징부(400)에 도달한 이송수단(600)은 이송함(300)을 공급하고, 다시 메인경로(611)로 진입하여 제어에 따라 선택된 탭웰딩부(200)로 향한다.
이송함(300)을 공급받은 패키징부(400)는 이송함(300)의 전극조립체(E)를 순차적으로 인출하여 준비된 알루미늄 파우치 내에 삽입하고, 파우치 내부로 전해액을 주입 충진하여 포장을 완료한다.
이후, 별도의 후 공정을 위해 전극조립체(E)가 내장된 파우치를 이송시킨다.
한편, 단일의 이차전지 제조설비(700) 중 어느 하나의 패키징부(400)가 소정시간 동안 구동이 중단되면, 이송수단(600)은 콘트롤러의 제어에 따라 탭웰딩부(200)로부터 배출되는 이송함(300)을 픽업하여 구동하는 다른 하나의 패키징부(400)로 공급한다.
만일, 구동하는 패키징부(400)로의 이송함(300) 공급이 포화 상태이면, 이송수단(600)은 이송함(300)을 임시버퍼(500)에 임시로 적재할 수 있다.
또한, 두 개의 패키징부(400) 구동이 중단된 상태이면, 이송수단(600)은 이송함(300)을 임시버퍼(500)에 적재하거나 또는 인접한 다른 이차전지 제조설비(700)의 패키징부(400) 또는 임시버퍼(500)로 공급할 수 있다.
한편, 단일의 이차전지 제조설비(700) 중 탭웰딩부(200)가 소정시간 동안 구동이 중단되는 경우 탭웰딩부(200)로의 이송함(300) 배출이 중단된 상태임에 따라, 이송수단(600)은 콘트롤러의 제어에 따라 임시버퍼(500)에 적재된 이송함(300)을 픽업하여 각 패키징부(400)로 공급할 수도 있다.
또한, 임시버퍼(500)를 통한 이송함(300)의 공급은 단일 라인상의 패키징부(400)일 수도 있으며, 이송함(300) 공급을 필요로 하는 다른 이차전지 제조설비(700)의 패키징부(400)일 수도 있다.
즉, 어느 이차전지 제조설비(700)에서 탭웰딩부(200) 또는 패키징부(400)의 구동이 정지되는 상황이 발생되더라도 이송함(300)의 공급은 계속적으로 이루어질 수 있도록 함으로써, 이차전지 제조의 생산성이 향상되도록 하는 것이다.
지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템은, 이차전지 제조설비의 구성중 패키징부를 In-Line 방식이 아닌 Multi-Line 방식으로 배치하고, 전극조립체가 안착된 이송함이 임시로 적재되는 임시버퍼를 구비하며, 탭웰딩부로부터 배출되는 이송함 또는 임시버퍼에 적재된 이송함이 이송수단에 의해 각 패키징부로 이송됨에 따라, 탭웰딩부가 정지하는 경우 임시버퍼의 이송함을 이송수단이 픽업하여 각 패키징부로 공급하고, 패키징부가 정지하는 경우 탭웰딩부로부터 배출되는 이송함을 이송수단이 픽업하여 임시버퍼에 적재함으로써, 전극조립체의 공급 또는 배출이 계속적으로 이루어지도록 하는 탁월한 효과가 있다.
또한, 이송수단이 이동경로를 통해 인접 패키징부 또는 원거리 패키징부까지 이동하기 때문에 어느 패키징부가 정지되더라도 다른 패키징부로의 이송함 공급이 끊김없이 계속적으로 이루어짐에 따라 이차전지의 제조 생산성이 탁월하게 증가하는 기술적 효과가 있다.
또한, 유동방지수단이 이송함에 안착된 전극조립체의 유동을 방지하기 때문에 이송간 외부로부터 가해지는 충격 또는 진동으로부터 전극조립체의 안전을 담보하는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템을 바람직한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아님은 물론이다.
즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.
100 : 전극공급부 110 : 공급라인
120 : 스태킹장치 200 : 탭웰딩부
300 : 이송함 320 : 안착플레이트
330 : 유동방지수단 331 : 고정대
332 : 승강링크 333 : 회동바
334 : 이동블럭 335 : 회전샤프트
336 : 가이드레일
340 : 유동방지수단 341 : 가압플레이트
342 : 승강지지대 343 : 탄성부재
344 : 푸싱로드 345 : 걸림고리
346 : 푸싱실린더
400 : 패키징부 500 : 임시버퍼
600 : 이송수단 610 : 이동경로
611 : 메인경로 612 : 공급/배출경로
700 : 이차전지 제조설비 800 : 이차전지 제조시스템
B : 베이스 E : 전극조립체
P : 회동핀 L/M : 가이드레일

Claims (9)

  1. 복수의 이차전지 제조설비(700)를 갖는 이차전지 제조시스템(800)에 있어서,
    복수매의 배터리셀이 적층된 전극조립체(E)를 공급하는 복수개의 스택킹장치(120)가 구비된 전극공급부(100);
    상기 전극공급부(100)와 인접하게 배치되며, 상기 전극조립체(E)로부터 노출된 전극탭을 묶음으로 용접시키고, 전극리드를 연결하여 전극조립체(E)를 이송함(300)에 안착시키는 탭웰딩부(200);
    상기 탭웰딩부(200)와 이격되게 배치되며, 탭웰딩부(200)로부터 이송함(300)을 공급받아 전극조립체(E)를 알루미늄 파우치에 삽입하는 적어도 하나의 패키징부(400);
    상기 탭웰딩부(200) 일측에 배치되며, 상기 패키징부(400)의 구동 정지시 이송함(300)이 임시로 적재되는 적어도 하나의 임시버퍼(500); 및
    상기 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이로 배치되며, 콘트롤러의 제어에 따라 상기 탭웰딩부(200) 또는 임시버퍼(500)의 이송함(300)을 복수개의 패키징부(400)에 선택적으로 이송시키는 이송수단(600);을 포함하며,
    상기 이송수단(600)은 탭웰딩부(200) 구동 정지시 임시버퍼(500)에 적재된 이송함(300)을 픽업하여 상기 패키징부(400)로 공급하고, 상기 패키징부(400)의 구동 정지시 상기 탭웰딩부(200)로부터 배출되는 이송함(300)을 픽업하여 상기 임시버퍼(500)에 적재하거나 또는 미 정지된 다른 패키징부(400)로 공급하는 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이송수단은, AGV(Automatic Guided Vehicle) 또는 AMR(Autonomous Mobile Robot)인 것을 특징으로 하는 복수의 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이차전지 제조설비(700)는 병렬 방향으로 복수개가 배치된 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송수단(600)은 복수개로 배치되어 탭웰딩부(200)들, 임시버퍼(500)들 및 패키징부(400)들과 무선제어를 통해 상호 연결되며, 상기 이차전지 제조설비(700)들의 배치방향을 따라 상기 탭웰딩부(200)와 패키징부(400) 사이 가상의 이동경로(610)를 따라 순환 이동하면서 탭웰딩부(200) 또는 임시버퍼(500)의 이송함(300)을 선택된 패키징부(400)로 이송시키거나 빈 이송함(300)을 회수하는 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이송함(300)에는 상기 전극조립체(E)가 안착되는 복수개의 안착플레이트(320)가 수직방향으로 이격되게 배치되고, 안착플레이트(320)들에 안착된 전극조립체(E)들을 가압하여 유동을 방지시키는 유동방지수단(330,340)이 구비된 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유동방지수단(330)은,
    상기 안착플레이트(320)들의 양측에 각각 배치되며, 안착플레이트(320)들을 승강 가능하게 지지하는 고정대(331);
    'X'자 형태로 회동 가능하게 오버랩된 복수개의 회동바(333)가 상기 한 쌍의 고정대(331)에 인접하게 배치되며, 각 회동바(333)의 일측은 각 안착플레이트(320)의 일측 말단부에 회동핀(P)을 통해 설치되고, 각 회동바(333)의 타측은 각 안착플레이트(320) 타측 말단부에 회동핀(P)을 통해 설치된 승강링크(332); 및
    수직방향 하측에 배치된 상기 회동바(333) 말단부와 회동핀(P)을 통해 연결되며, 회전샤프트(335)의 회전에 의해 수평이동하면서 상기 회동바(333)를 회전시켜 안착플레이트(320)들을 동시에 승강시킴으로써 안착플레이트(320) 사이를 이격시키는 이동블럭(334);으로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회동바(333)의 어느 일측과 안착플레이트(320)의 말단부 사이에는 상기 이동블럭(334)의 이동에 따라 회동바(333)가 회동될 때 상기 안착플레이트(320)의 승강이 이루어질 수 있도록 가이드레일(L/M)이 배치된 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 유동방지수단(340)은,
    상기 전극조립체(E)가 안착되는 각 안착플레이트(320)들의 상부로 배치되며, 상기 안착플레이트(320)를 향하여 승강하는 복수개의 가압플레이트(341);
    상기 가압플레이트(341)의 양측으로 각각 배치되며, 가압플레이트(341)들을 승강 가능하게 지지하는 승강지지대(342);
    상기 가압플레이트(341)와 안착플레이트(320)가 한 조를 이루도록 서로 탄성지지 되게 연결한 탄성부재(343); 및
    상기 각 가압플레이트(341)와 연결된 상태로 가압플레이트(341)들을 동시에 승강시킴으로써, 한 조를 이룬 안착플레이트(320) 사이를 이격시키는 소정의 길이를 갖는 푸싱로드(346);로 구성된 것을 특징으로 하는 멀티 패키징부를 갖는 이차전지 제조시스템.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101933550B1 (ko) 2017-09-28 2018-12-31 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 셀 스택 제조 시스템
KR20190081815A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 세메스 주식회사 자재 공급 장치
KR20200059618A (ko) * 2018-11-21 2020-05-29 (주)이티에스 이차전지 제조시스템 및 제조방법
KR102298713B1 (ko) * 2021-02-26 2021-09-06 이온어스(주) 배터리팩 이송, 보관용 격납용기
KR20220084517A (ko) 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 에스에프에이 이차전지 제조용 이송시스템
KR20220105028A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 적층형 배터리 모듈의 조립 라인 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102602209B1 (ko) * 2018-11-21 2023-11-14 (주)이티에스 이차전지셀 파우치성형모듈
CN114122483B (zh) * 2021-10-18 2023-09-22 三一技术装备有限公司 电芯模组生产线
CN114039100B (zh) * 2021-11-05 2023-12-12 杭州彬特智能设备有限公司 一种软包电池的组装生产线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101933550B1 (ko) 2017-09-28 2018-12-31 주식회사 디에이테크놀로지 이차전지의 셀 스택 제조 시스템
KR20190081815A (ko) * 2017-12-29 2019-07-09 세메스 주식회사 자재 공급 장치
KR20200059618A (ko) * 2018-11-21 2020-05-29 (주)이티에스 이차전지 제조시스템 및 제조방법
KR20220084517A (ko) 2020-12-14 2022-06-21 주식회사 에스에프에이 이차전지 제조용 이송시스템
KR20220105028A (ko) * 2021-01-19 2022-07-26 주식회사 엘지에너지솔루션 적층형 배터리 모듈의 조립 라인 시스템
KR102298713B1 (ko) * 2021-02-26 2021-09-06 이온어스(주) 배터리팩 이송, 보관용 격납용기

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