KR102482925B1 - Cell stack manufacturing device for secondary batteries - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 2차전지용 셀 스택 제조장치로서, 이를 보다 상세히 설명하면 분리판과 전극판을 고속으로 정밀하게 교번 적층 할 수 있는 2차전지용 셀 스택 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a cell stack for a secondary battery, and more specifically, to an apparatus for manufacturing a cell stack for a secondary battery capable of alternately stacking a separator plate and an electrode plate at high speed and precision.
통상 2차 전지는 반복적인 충방전으로 재사용이 가능하여 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 널리 적용되는바, 일례로 2차전지는 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단 전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하려는 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로 주목받고 있다.In general, secondary batteries can be reused through repeated charging and discharging, and are widely applied to various technical fields throughout the industry. For example, secondary batteries are widely used as energy sources for advanced electronic devices such as wireless mobile devices, It is attracting attention as an energy source such as hybrid electric vehicles, which are proposed as a way to solve air pollution from existing gasoline and diesel internal combustion engines using fossil fuels.
그리고, 2차전지는 전극 조립체의 구조에 따라 스택형 구조, 권취형(젤리롤형) 구조, 스택/폴딩형 구조 등으로 분류되고, 그 중 Z-스태킹(Zstacking)방식은 분리막(separator)이 지그재그로 접힌 형태를 이루며, 분리막 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층된다.Secondary batteries are classified into a stack type structure, a winding type (jelly roll type) structure, a stack/folding type structure, etc. according to the structure of the electrode assembly. Among them, the Z-stacking method has a separator in a zigzag pattern It forms a folded form, and is stacked in a form in which negative electrode plates and positive electrode plates are alternately inserted between separators.
이러한 Z-스태킹(Z-stacking)방식을 살펴보면, 등록특허 10-2383177호에서, 음극판을 적재하는 제1매거진; 양극판을 적재하는 제2매거진; 제1매거진에 적재된 음극판을 픽업하여 스택 테이블로 이송시켜 적층하는 과정에서 얼라인 보정이 동시에 이루어지도록 하는 제1 전극판 로딩장치; 제2매거진에 적재된 양극판을 스택 테이블로 이송 적층시, 얼라인 보정되도록 하는 제2 전극판 로딩장치; 음극판과 양극판이 교대로 적층되는 스택 테이블; 및 상기 스택 테이블 상부에서 음극판과 양극판 사이에 교대로 분리막이 적층되도록 공급하는 분리막 스윕 롤러부;를 포함하는 기술이 선 제시된바 있다.Looking at this Z-stacking method, in Registered Patent No. 10-2383177, a first magazine for loading negative plates; a second magazine for loading the positive plate; a first electrode plate loading device that picks up the negative plates loaded in the first magazine and transfers them to a stack table so that alignment correction is simultaneously performed during stacking; a second electrode plate loading device that corrects the alignment of the positive electrode plates loaded in the second magazine to the stack table during transfer and stacking; a stack table on which negative plates and positive plates are alternately stacked; and a separator sweep roller unit supplying separators so that the separators are alternately stacked between the negative electrode plate and the positive electrode plate on the top of the stack table.
또한, 다른 종래기술인 등록특허 10-1956758호에서, 양극판 및 음극판을 각각 적재하는 제1매거진과 제2매거진, 제1매거진과 제2매거진에 적재된 양극판 및 음극판을 각각 이송하는 제1전극트랜스퍼와 제2전극트랜스퍼, 제1전극트랜스퍼와 제2전극트랜스퍼에 의해 전달된 양극판 및 음극판을 촬영하고 촬영된 영상 정보를 바탕으로 위치를 정렬하는 제1얼라인테이블 및 제2얼라인테이블, 제1얼라인테이블 및 제2얼라인테이블 상의 양극판과 음극판을 지면에 대해 연직한 축을 중심으로 양방향으로 일정 각도로 반복 회전 운동하면서 적층하는 틸팅테이블로 교대로 전달하여 틸팅테이블상의 세퍼레이터에 양극판과 음극판을 순차적으로 적층하는 양극전달유닛 및 음극전달유닛을 포함하는 기술이 선등록된바 있다.In addition, in Patent Registration No. 10-1956758, which is another prior art, the first and second magazines for loading the positive and negative plates, respectively, the first electrode transfer for transferring the positive and negative plates loaded in the first and second magazines, respectively, 1st align table, 2nd align table, 1st align table, 1st align table, 1st align table, 1st align table, 2nd electrode transfer, 1st align table, 2nd align table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 2nd electrode transfer, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 1st alignment table, 2nd electrode transfer The positive and negative plates on the in-table and the second align table are alternately transferred to the stacking tilting table while being repeatedly rotated at a certain angle in both directions around an axis perpendicular to the ground. The positive and negative plates are sequentially placed on the separator on the tilting table. A technology including a stacked anode transfer unit and cathode transfer unit has been pre-registered.
그러나, 상기 종래기술들은 음극판 및 양극판을 정위치에 교대로 적층하려는 것이나, 음극판과 양극판이 교번 삽입되는 특성상 로딩 구조가 복잡하고 고중량으로 형성되어 고속 운전이 불가능함에 따라 생산성 향상에 한계가 따르는 문제점이 있다.However, the prior art attempts to alternately stack the negative plate and the positive plate in place, but due to the nature of alternately inserting the negative plate and the positive plate, the loading structure is complicated and heavy, so high-speed operation is impossible, so there is a problem in that productivity improvement is limited. there is.
본 발명에서는 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결코자 새로운 기술을 창안한 것으로서, 컨베이어부를 타고 이송된 전극판이 픽업 준비되는 과정 중에 배치 오차 값이 검출되고, 전극판이 로봇팔에 의해 픽업되는 과정 중에 배치 오차 값이 보정되도록 구조 개선되어, 전극판의 정렬 픽업 시간이 0.5초 이내로 크게 단축되어 고속운전이 가능한 2차전지용 셀 스택 제조장치를 제공함을 발명에서 해결하고자 하는 과제로 한다.In the present invention, a new technology has been invented to solve all the problems of the prior art, and a placement error value is detected during the process of preparing for pick-up of the electrode plate transported on the conveyor unit, and the electrode plate is placed during the process of being picked up by the robot arm. It is an object to be solved by the present invention to provide a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery capable of high-speed operation by improving the structure so that the error value is corrected and greatly reducing the alignment pick-up time of the electrode plate to within 0.5 seconds.
이와 함께 별도로 기술하지는 않았으나 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 청구범위를 감안하여 유추할 수 있는 범위 내의 또 다른 목적들도 본 발명의 전체 과제에 포함되도록 한다.In addition, although not separately described, other objects within the scope that can be inferred in view of the specific contents and claims for carrying out the invention below are also included in the overall task of the present invention.
상기한 발명의 과제를 해결하기 위한 구체적인 수단으로 본 발명에서는 2차전지용 셀 스택 제조장치를 구성하되, 스태킹 테이블(110) 상에 분리막(1)을 지그재그 형태로 적층 공급하도록 구비되는 무빙트랜스퍼부(100); 상기 스태킹 테이블(110) 양측에 배치되고, 전극판(2)을 픽업 준비위치로 간헐적으로 이송하도록 구비되는 컨베이어부(200); 상기 양측 컨베이어부(200)에 각각 형성되고, 컨베이어부(200)에 의해 픽업 준비위치에 도달한 전극판(2)의 네 모서리 중 이웃한 두 모서리 영역을 촬영하도록 한 쌍으로 이격 배치되는 비전카메라(320)가 구비되어 전극판(2)의 위치정보를 검출하는 정렬 비전검사부(300); 상기 컨베이어부(200)상에 전극판(2)을 픽업하여 분리막(1) 사이로 이송하도록 전극판(2)을 진공흡착하는 픽업클램프(410)가 구비되는 다축 로봇팔(400); 및 상기 정렬 비전검사부(300)에서 검출된 전극판의 위치정보를 통해 산출된 전극판(2)의 배치 오차값을 상기 다축 로봇팔(400)의 이동 및 각운동을 제어하는 방식으로 보정하도록 구비되는 보정모듈(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.As a specific means for solving the above problems of the present invention, in the present invention, a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery is configured, but a moving transfer unit provided to stack and supply the
또한, 상기 다축 로봇팔(400)은 2개 이상의 횡축을 중심으로 각운동 하고, 픽업클램프(410)와 연결되는 횡축은 상하(Z축) 방향으로 운동되어 픽업클램프(410)를 상하방향으로 이동하도록 구성됨을 특징으로 한다. In addition, the
또한, 상기 보정모듈(500)은 픽업클램프(410)가 전극판(2)을 픽업하기 직전에 픽업클램프(410)를 전극판(2)과 동일한 비틀림 각도를 갖도록 정렬시키며, 상기 픽업클램프(410)는 전극판(2)이 스태킹 테이블(110)로 이동하는 중에 픽업클램프(410)와 연결되는 횡축을 중심으로 각운동하여 정위치로 복귀하도록 구비되는 것을 특징으로 한다. In addition, the
상기 정렬 비전검사부(300)는, 상기 컨베이어부(200)를 기준으로 비전카메라(320)의 반대측에 배치되어 비전카메라(320) 측으로 광원을 출력하는 광출력부(310)를 더 포함하고, 상기 컨베이어부(200)의 이송벨트는 전극판(2) 폭 대비 좁은 사이즈로 형성되어 전극판(2) 폭방향 단부가 컨베이어부(200) 외측으로 노출되도록 구성됨을 특징으로 한다. The alignment
상술한 과제 해결을 위한 구체적인 수단에 의하면, 본 발명은 컨베이어부를 타고 이송된 전극판이 픽업 준비되는 과정 중에 배치 오차 값이 검출되고, 전극판이 로봇팔에 의해 픽업되는 과정 중에 전극판의 배치가 정렬되도록 구조 개선되어, 전극판의 정렬 픽업 시간이 0.5초 이내로 크게 단축되면서 고속운전이 가능한 장점이 있다. According to the specific means for solving the above problems, the present invention detects a placement error value during the process of preparing for pick-up of the electrode plate transported on the conveyor unit, and arranges the arrangement of the electrode plate during the process of picking up the electrode plate by the robot arm. Due to the improved structure, there is an advantage in that high-speed operation is possible while the alignment pick-up time of the electrode plate is greatly reduced to within 0.5 seconds.
따라서 전극판 배치 오차를 보정하기 위한 별도의 얼라인먼트 구성이 생략되어 제조비용이 대폭 절감됨과 더불어 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있는 효과가 있다.Therefore, a separate alignment configuration for correcting an electrode plate placement error is omitted, thereby significantly reducing manufacturing cost and miniaturizing the device.
도 1은 본 발명에서 제공하는 2차전지용 셀 스택 제조장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 전체사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차전지용 셀 스택 제조장치의 요부를 확대하여 나타내는 종단면도.
도 3은 2차전지용 셀 스택 제조장치의 요부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 4는 2차전지용 셀 스택 제조장치의 보정모듈에 의해 전극판 픽업위치를 보정하는 상태를 나타내는 구성도.
도 5는 2차전지용 셀 스택 제조장치의 무빙트랜스퍼부 작동상태를 나타내는 구성도.
도 6은 2차전지용 셀 스택 제조장치를 이용하여 분리판과 전극판을 적층하는 상태를 단계적으로 나타내는 사진.
도 7은 2차전지용 셀 스택 제조장치를 이용하여 분리판과 전극판을 적층하는 상태를 개략적으로 나타내는 구성도.1 is an overall perspective view showing a preferred embodiment of an apparatus for manufacturing a cell stack for a secondary battery provided by the present invention.
2 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of a main part of an apparatus for manufacturing a cell stack for a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
3 is an enlarged perspective view illustrating a main part of a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery;
4 is a configuration diagram showing a state in which an electrode plate pick-up position is corrected by a correction module of a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery;
5 is a configuration diagram showing an operating state of a moving transfer unit of a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery;
6 is a photograph showing a state in which a separator plate and an electrode plate are laminated using a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery in stages.
7 is a configuration diagram schematically illustrating a state in which a separator plate and an electrode plate are laminated using a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery;
이하 첨부된 도면의 구체적인 실시예에 따라 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 기술용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 발명의 구체적인 실시예에 따라 달라질 수 있다. 그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail according to specific embodiments of the accompanying drawings. Technical terms used in this specification are terms selected in consideration of functions in embodiments, and the meanings of the terms may vary depending on specific embodiments of the invention. And throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case of being "directly connected" but also the case of being "indirectly connected" with another member interposed therebetween. do.
또한, 하기의 설명에서 사용된 "상, 하, 전, 후" 등의 방향을 타나내는 표현들은 도면을 기준으로 정의한 것이며, 이 용어에 의하여 각 구성요소의 형상 및 위치가 제한되는 것은 아니다.In addition, expressions indicating directions such as "up, down, front, back" used in the following description are defined based on the drawings, and the shape and position of each component are not limited by these terms.
도 1은 본 발명에서 제공하는 2차전지용 셀 스택 제조장치의 바람직한 일 실시예를 나타낸 전체사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차전지용 셀 스택 제조장치의 요부를 확대하여 나타내는 종단면도이다.1 is an overall perspective view showing a preferred embodiment of an apparatus for manufacturing a cell stack for a secondary battery provided by the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of a manufacturing apparatus for a cell stack for a secondary battery according to an embodiment of the present invention. It is a longitudinal section.
본 발명은 전극판의 정렬 픽업 시간이 크게 단축되면서 고속운전이 가능한 2차전지용 셀 스택 제조장치에 관련되며, 이는 전극판이 컨베이어부를 타고 픽업 준비되는 과정 중에 배치 오차 값이 검출되고, 전극판이 로봇팔에 의해 픽업되는 과정 중에 배치 오차 값이 보정되도록 구조 개선된 것으로, 도시된 바와 같이 크게 무빙트랜스퍼부(100), 컨베이어부(200), 정렬 비전검사부(300), 다축 로봇팔(400) 및 보정모듈(500)을 포함하는 주요구성으로 이루어진다.The present invention relates to a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery capable of high-speed operation while significantly reducing the time for sorting and picking up electrode plates, in which a placement error value is detected while an electrode plate is being prepared for pick-up on a conveyor, and the electrode plate is a robot arm. The structure is improved so that the placement error value is corrected during the process of being picked up by, and as shown, the moving
먼저, 본 발명에 따른 무빙트랜스퍼부(100)는 스태킹 테이블(110) 상에 분리막(1)을 지그재그 형태로 적층 공급하도록 구비된다.First, the moving
상기 스태킹 테이블(110) 위에서 양극제와 음극제가 교차 반복되면서 적층되고, 이 때 양극제와 음극제 사이로 분리막(1) 지그재그 형태로 공급되어 소정의 높이로 셀 스택이 형성된다. On the stacking table 110, positive and negative materials are alternately stacked, and at this time, the
상기 무빙트랜스퍼부(100)는, 스태킹 테이블(110)의 상하방향 이동을 제어하는 z축 구동부(120)와, 스태킹 테이블(110) 양측에 배치되고, 구동부에 의해 종횡방향으로 이동되면서 스태킹 테이블(110)에 적층되는 분리막(1) 양측 단부를 교번 클램핑하는 스태킹클램프(130)와, 스테킹테이블(110) 상부에 설치되어, 횡방향으로 직선 왕복 이송되면서 분리막(1)을 지그재그 형태로 적층 공급하도록 피딩롤러(141)와 피딩가이드(142)가 구비되는 무빙트랜스퍼(140)를 포함한다.The moving
이때, 상기 스태킹 테이블(110)은 도 2와 같이 하부에 설치되는 z축 구동부(120)에 의해 상하방향으로 높낮이 조절된다. 예컨대, 분리막(1)과 전극판(2) 적층 층수에 연계되어 z축 구동부(120)에 의해 하방향으로 간헐적으로 이동되면서 전극판(2)이 안착되는 높이가 일정하게 유지될 수 있다. At this time, the height of the stacking table 110 is adjusted in the vertical direction by the z-
그리고, 상기 스태킹 테이블(110)은 분리막(1)과 전극판(2)이 설정된 층수로 적층되어 2차전지용 셀 스택 제조가 완료된 후에 상향 이송된 후, 별도의 언로딩부에 의해 2차전지용 셀 스택이 배출되도록 구비된다.Further, in the stacking table 110, after the
상기 무빙트랜스퍼(140)는 구동부에 의해 횡방향으로 직선 왕복운동되면서 피딩롤러(141)를 통하여 분리막(1)이 강제 공급되고, 이렇게 공급되는 분리막(1)은 한 쌍의 피딩가이드(142) 사이를 경유하여 스태킹 테이블(110) 상면에서 지그재그 방향으로 적층된다.The moving
상기 스태킹클램프(130)는 스태킹 테이블(110) 양측에 이격 배치되고, 지그재그 형태로 적층되는 분리막(1) 가장자리부 영역을 교번 가압하여, 분리막(1)이 일정한 폭으로 정밀하게 접히도록 제어한다.The
즉, 상기 무빙트랜스퍼(140)가 횡방향으로 직선 왕복운동되면서 방향전환되는 시점에 스태킹클램프(130)가 분리막(1)을 가압하도록 구비된다.That is, the
본 발명에 따른 컨베이어부(200)는 상기 스태킹 테이블(110) 양측에 배치되고, 전극판(2)을 한 장씩 픽업 준비위치로 간헐적으로 이송하도록 구비된다.
여기서 픽업 준비위치라고 함은 컨베이어부(200)가 일시정지 될 때, 컨베이어부(200) 전방측의 전극판(2)이 픽업을 위해 후술하는 다축 로봇팔(400)의 작동영역 안에 정위치 상태로 있음을 의미한다. Here, the pick-up preparation position means that when the
상기 컨베이어부(200)는 서보모터에 의해 간헐적으로 이송되거나, 센서에 의해 전극판(2)을 감지하는 방식으로 전극판(2)을 픽업 준비위치에 정지하도록 구비된다.The
도 3은 2차전지용 셀 스택 제조장치의 요부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 본 발명에 따른 정렬 비전검사부(300)는 상기 양측 컨베이어부(200)에 각각 형성되고, 상기 컨베이어부(200)를 타고 픽업 준비위치에 도달한 전극판(2)의 두 모서리의 좌표를 기준으로 전극판(2) 위치정보를 검출하기 위한 구성이다. 3 is an enlarged perspective view showing a main part of a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery. The alignment
이를 위해 상기 정렬 비전검사부(300)는, 컨베이어부(200)를 타고 픽업 준비위치에 도달한 전극판(2)의 상부 또는 하부에서 두 모서리 영역을 촬영하여 전극판(2) 위치 값을 검출하는 비전카메라(320)와, 상기 컨베이어부(200)를 기준으로 비전카메라(320)의 반대측에 배치되어 비전카메라(320) 측으로 광원을 출력하는 광출력부(310)를 포함한다.To this end, the alignment
여기서, 상기 비전카메라(320)는 전극판(2)의 네 모서리 중 이웃한 두 모서리 영역을 촬영하기 위해 한 쌍으로 이격 배치되고, 촬영된 두 모서리 좌표값을 이용하여 픽업 준비위치에 대기된 전극판(2)의 위치정보를 검출한다.Here, the
비전카메라(320)로 전극판(2)의 모서리를 촬영하기 위해서 상기 컨베이어부(200)의 이송벨트는 전극판(2) 폭 대비 좁은 사이즈로 형성되어야 하며, 따라서 전극판(2) 폭방향 단부가 컨베이어부(200) 외측으로 노출된다. In order to photograph the edge of the
그리고, 컨베이어부(200) 외측으로 노출되는 전극판(2) 단부와 수직으로 대응하는 위치에 유리를 포함하는 투명판이 설치되며, 투명판과 대응하는 위치에서 광출력부(310)와 비전카메라(320)가 배치된다. 이에 전극판(2)이 컨베이어부(200)에 안착된 상태로 별도의 위치이동 없이 비전카메라(320)에 의해 두 모서리 영역을 촬영할 수 있도록 구비된다.In addition, a transparent plate containing glass is installed at a position corresponding vertically to the end of the
그리고 상기 정렬 비전검사부(300)를 통하여 검출된 모서리 좌표를 후술할 보정모듈(500)로 전송하여 전극판(2)의 배치(배열) 오차를 보정하도록 구비되는바, 이에 따른 상세한 설명은 후술하는 보정모듈(500)의 설명을 참조한다. In addition, the corner coordinates detected through the alignment
본 발명에 따른 다축 로봇팔(400)은 2개 이상의 횡축을 중심으로 각운동 하며, 상기 컨베이어부(200)상에 전극판(2)을 픽업하여 분리막(1) 사이로 이송하도록 전극판(2)을 진공흡착하는 픽업클램프(410)가 구비된다.The
도 1의 확대도를 참조하면, 상기 로봇팔(400)은 3개의 횡축(①, ②, ③번 축)을 중심으로 각운동 하고, 픽업클램프(410)와 연결되는 ③번 축은 픽업클램프(410)의 각운동과 추가로 상하(Z축) 방향으로 운동되어 픽업클램프(410)를 상하방향으로 이동 가능하게 제어한다.Referring to the enlarged view of FIG. 1, the
상기 픽업클램프(410)는 내측 단부로 갈수록 두께가 축소되어 납작한 형태의 흡착플레이트(412)가 구비되며, 하부에는 복수개의 미세한 에어홀이 형성되어 진공흡착방식으로 전극판(2) 상면을 클램핑한다. The
또한, 상기 흡착플레이트(412)는 스태킹클램프(130)와 대응하는 내측 단부에 클램핑홈(414)이 형성된다.In addition, the
상기 클램핑홈(414)은 무빙트랜스퍼부 작동상태를 나타내는 도 5의 (b)의 확대도와 같이 흡착플레이트(412)에 의해 전극판(2)이 분리막(1) 사이에 안착된 직후, 스태킹클램프(130)가 클램핑 작동 시, 스태킹클램프(130)가 클램핑홈(414) 사이로 진입하여 흡착플레이트(412)에 간섭없이 분리막(1)과 전극판(2)이 견고하게 클램핑 되기 위한 구성이다. As shown in the enlarged view of FIG. 5(b) showing the operating state of the moving transfer unit, the clamping
도 4는 2차전지용 셀 스택 제조장치의 보정모듈에 의해 전극판 픽업위치를 보정하는 상태를 나타내는 구성도로, 본 발명에 따른 보정모듈(500)은 상기 정렬 비전검사부(300)에서 산출된 오차 값을 이용하여 다축 로봇팔(400)의 이동 및 각운동을 제어하는 방식으로 전극판(2)의 배치 오차 값을 보정, 즉 전극판(2)의 배치(배열)을 얼라인(align)하도록 구비된다. 여기서 상기 보정모듈(500)은 제어부(서버, 컨트롤박스)에 포함될 수 있다. 4 is a configuration diagram showing a state in which the electrode plate pick-up position is corrected by a correction module of a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery, and the
상기 배치 오차 값이라 함은 기준라인(x축 또는 y축)으로부터 전극판 일측 변의 비틀림 각도를 의미할 수 있다. The arrangement error value may mean a twist angle of one side of the electrode plate from a reference line (x-axis or y-axis).
상기 보정모듈(500)에 의해 전극판(2)이 얼라인 되는 과정을 살펴보면, 도 4 (a)와 같이 정렬 비전검사부(300)를 통하여 검출된 전극판(2) 위치 값을 기준 값과 연산하여 오차 값이 -2°일 경우, 도 4 (b)처럼 픽업클램프(410)가 전극판(2)의 상부로 위치 이동된다. Looking at the process of aligning the
그리고 클램핑하기 직전에 픽업클램프(410)가 전극판과 동일한 배열상태 또는 방향성을 갖도록 정렬되는바, 도 4 (c)처럼 픽업클램프(410)가 ③번 축을 중심으로 -2°로 선회하여 전극판(2)과 동일한 배치각도로 교정되고 이 상태로 전극판(2)을 클램핑한다. 이후 전극판(2)을 스태킹 테이블(110)로 이동시키는 중에 픽업클램프(410)가 ③번 축을 중심으로 +2° 복귀되면서 전극판(2)의 비틀어진 각도를 정위치로 보정하여 전극판(2)을 언클램핑 하여 적층한다. And right before clamping, the
즉, 틀어져 있는 전극판(2)을 픽업하기 직전에 픽업클램프(410)가 전극판과 동일한 비틀림 각도를 갖도록 정렬된 후 진공흡착이 이루어진다. That is, immediately before picking up the
이에 따라, 상기 전극판(2)의 정렬 픽업 시간이 0.5초 이내로 크게 단축되면서 고속운전이 가능하고, 전극판(2)의 배치 오차를 보정하기 위한 별도의 얼라인먼트 구성이 생략되어 제조 비용이 대폭 절감됨과 더불어 장치의 콤팩트화를 도모할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, the alignment pick-up time of the
한편, 상기 보정모듈(500)에 의한 전극판(2)의 얼라인은 비틀림각도 보정에 국한되지 않고, 정렬 비전검사부(300)에서 전극판(2)의 위치를 좌표값으로 인식하여 x, y축방향 위치를 보정하는 구성도 가능하다.On the other hand, the alignment of the
도 6과 도 7은 2차전지용 셀 스택 제조장치를 이용하여 분리판과 전극판을 적층하는 상태를 단계적으로 나타내는 사진과 도면이며, 이를 통해 상기 다축 로봇팔(400)에 의한 전극판(2) 픽업 작동상태를 설명한다. 6 and 7 are photographs and drawings showing a state in which a separator plate and an electrode plate are stacked step by step using the cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery, through which the
도 6 (a) 및 도 7 (a)처럼 상기 무빙트랜스퍼(140)가 어느 일측으로 이송되어 스테킹테이블(110) 상에 분리막(1)이 횡방향으로 로딩된 후, 도 6 (b) 내지 도 7 (b)처럼 어느 일측 픽업클램프(410)에 의해 전극판(2)이 분리막(1) 상면에 적층되면, 도 7 (c)와 같이 무빙트랜스퍼(140)가 다른 일측방향으로 방향 전환되어 소정의 거리만큼 이동된 후, 스테킹테이블(110) 일측에서 스태킹클램프(130)가 클램핑홈(414)과 대응하는 영역의 분리막(1)과 전극판(2)을 클램핑함과 동시에 무빙트랜스퍼(140)가 이동되어 도 6 (c) 및 도 7 (d)처럼 전극판(2) 상에 분리막(1)이 적층되고, 이러한 작동을 반복 수행하여 분리막(1)과 전극판(2)을 다층으로 연속 적층하도록 구비된다.As shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), after the moving
상기 스테킹테이블(110)을 상부에는 스택 비전검사부(600)가 구비되어 상기 과정을 통해 분리막(1)과 전극판(2) 적층상태가 설정된 오차 범위 내에서 적층되는지 여부를 감시할 수 있다. A stack
그리고, 상기 스택 비전검사부(600)는 비전카메라에 의해 스테킹테이블(110)을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 분리막(1)과 전극판(2)이 적층되는 각각의 타이밍에 분리막(1)과 전극판(2)이 존재하는지 여부를 검출하여 적층불량을 감지할 수 있다. In addition, the stack
상기와 같이 구성되는 2차전지용 셀 스택 제조장치에 있어서, 어느 일측의 컨베이어부와 다축로봇팔의 작동과정을 정리하면 다음과 같은 순서로 이루어진다. In the cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery configured as described above, the operation process of the conveyor unit and the multi-axis robot arm on either side is summarized in the following order.
1) 컨베이어부가 전극판을 픽업 준비위치로 이송 후 일시정지1) The conveyor part transfers the electrode plate to the pick-up preparation position and then pauses
2) 비전카메라로 전극판 두 모서리 좌표 인식하여 전극판의 위치정보 검출2) Detecting the location information of the electrode plate by recognizing the coordinates of the two corners of the electrode plate with a vision camera
3) 모서리 좌표를 보정모듈로 전송3) Transmit corner coordinates to correction module
4) 다축 로봇팔의 픽업클램프가 전극판 상부로 이동 후 보정모듈에 의해 픽업클램프를 전극판과 동일한 배치상태로 정렬 4) After the pickup clamp of the multi-axis robot arm moves to the top of the electrode plate, the correction module aligns the pickup clamp in the same arrangement as the electrode plate.
5) 픽업클램프로 전극판 픽업5) Pick up the electrode plate with the pick-up clamp
6) 픽업클램프가 스태킹 테이블 위로 이동하는 중에 픽업클램프를 정위치 정렬6) While the pick-up clamp is moving on the stacking table, align the pick-up clamp in place
7) 스태킹 테이블에 전극판 언로딩 및 컨베이어부 작동7) Unloading the electrode plate on the stacking table and operating the conveyor
상기 7단계의 작동이 끝나면 반대측에서 동일한 작동이 수행되고, 이러한 좌우측 사이클은 교대로 반복 수행되어 2차전지용 셀스택을 제조한다. After the operation of step 7 is completed, the same operation is performed on the opposite side, and the left and right cycles are alternately and repeatedly performed to manufacture a cell stack for a secondary battery.
이상과 같이 본 발명의 상세한 설명에는 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 기술범위에 벗어나지 않는 범위 내에서는 다양한 변형실시도 가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 실시 예에 한정하여 정하여 질 것이 아니라 후술하는 특허청구범위의 기술들과 이들 기술로부터 균등한 기술수단들에까지 보호범위가 인정되어야 할 것이다.As described above, the most preferred embodiment of the present invention has been described in the detailed description of the present invention, but various modifications may be made within a range that does not depart from the technical scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should not be limited to the above embodiments, but the scope of protection should be recognized from the techniques of the claims to be described later and from these techniques to equivalent technical means.
1: 분리막 2: 전극판
100: 무빙트랜스퍼부
110: 스태킹 테이블 120: z축 구동부
130: 스태킹클램프 140: 무빙트랜스퍼
141: 피딩롤러 142: 피딩가이드
200: 컨베이어부
300: 정렬 비전검사부
310: 광출력부 320: 비전카메라
400: 다축 로봇팔
410: 픽업클램프 412: 흡착플레이트 414: 클램핑홈
500: 보정모듈 600: 스택 비전검사부1: separator 2: electrode plate
100: moving transfer unit
110: stacking table 120: z-axis drive unit
130: stacking clamp 140: moving transfer
141: feeding roller 142: feeding guide
200: conveyor unit
300: alignment vision inspection unit
310: optical output unit 320: vision camera
400: multi-axis robot arm
410: pickup clamp 412: suction plate 414: clamping groove
500: correction module 600: stack vision inspection unit
Claims (6)
상기 스태킹 테이블(110) 양측에 배치되고, 전극판(2)을 픽업 준비위치로 간헐적으로 이송하도록 구비되는 컨베이어부(200);
상기 양측 컨베이어부(200)에 각각 형성되고, 컨베이어부(200)에 의해 픽업 준비위치에 도달한 전극판(2)의 네 모서리 중 이웃한 두 모서리 영역을 촬영하도록 한 쌍으로 이격 배치되는 비전카메라(320)가 구비되어, 전극판(2)의 위치정보를 검출하는 정렬 비전검사부(300);
상기 컨베이어부(200)상에 전극판(2)을 픽업하여 분리막(1) 사이로 이송하도록 전극판(2)을 진공흡착하는 픽업클램프(410)가 횡축을 중심으로 각운동되는 다축 로봇팔(400); 및
상기 정렬 비전검사부(300)에서 검출된 전극판의 위치정보를 통해 산출된 전극판(2)의 배치 오차값을 상기 다축 로봇팔(400)의 이동 및 각운동을 제어하는 방식으로 보정하도록 구비되는 보정모듈(500);을 포함하고,
상기 보정모듈(500)은 픽업클램프(410)가 전극판(2)을 픽업하기 직전에 픽업클램프(410)를 전극판(2)과 동일한 비틀림 각도를 갖도록 정렬시키며,
상기 픽업클램프(410)는 전극판(2)이 스태킹 테이블(110)로 이동하는 중에 픽업클램프(410)와 연결되는 횡축을 중심으로 각운동하여 정위치로 복귀하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 2차전지용 셀 스택 제조장치.
a moving transfer unit 100 provided to stack and supply the separator 1 on the stacking table 110 in a zigzag pattern;
Conveyor units 200 disposed on both sides of the stacking table 110 and intermittently transporting the electrode plate 2 to a pick-up preparation position;
Vision cameras are formed on both sides of the conveyor unit 200 and are spaced apart as a pair to photograph two adjacent corner areas among the four corners of the electrode plate 2 that have reached the pick-up preparation position by the conveyor unit 200. an alignment vision inspection unit 300 provided with 320 and detecting positional information of the electrode plate 2;
The pickup clamp 410 for vacuum adsorbing the electrode plate 2 to pick up the electrode plate 2 on the conveyor unit 200 and transfer it between the separators 1 multi-axis robot arm 400 having an angular movement around the horizontal axis ); and
Equipped to correct the placement error value of the electrode plate 2 calculated through the position information of the electrode plate detected by the alignment vision inspection unit 300 by controlling the movement and angular motion of the multi-axis robot arm 400 Including; correction module 500;
The correction module 500 aligns the pick-up clamp 410 to have the same twist angle as the electrode plate 2 right before the pick-up clamp 410 picks up the electrode plate 2,
The pick-up clamp 410 is provided so that the electrode plate 2 moves to the stacking table 110 by angular movement around a transverse axis connected to the pick-up clamp 410 and returns to the original position. Secondary, characterized in that Cell stack manufacturing equipment for batteries.
상기 무빙트랜스퍼부(100)는,
스태킹 테이블(110)의 상하방향 이동을 제어하는 z축 구동부(120)와,
스태킹 테이블(110) 양측에 배치되고, 구동부에 의해 종횡방향으로 이동되면서 스태킹 테이블(110)에 적층되는 분리막(1) 양측 단부를 교번 클램핑하는 스태킹클램프(130)와,
스테킹테이블(110) 상부에 설치되어, 횡방향으로 직선 왕복 이송되면서 분리막(1)을 지그재그 형태로 적층 공급하도록 피딩롤러(141)와 피딩가이드(142)가 구비되는 무빙트랜스퍼(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차전지용 셀 스택 제조장치.
According to claim 1,
The moving transfer unit 100,
A z-axis driving unit 120 for controlling vertical movement of the stacking table 110;
Stacking clamps 130 disposed on both sides of the stacking table 110 and alternately clamping ends of both sides of the separator 1 stacked on the stacking table 110 while being moved vertically and horizontally by a driving unit;
A moving transfer 140 equipped with a feeding roller 141 and a feeding guide 142 is installed on the stacking table 110 to stack and supply the separator 1 in a zigzag form while linearly reciprocating in the transverse direction. A cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery, characterized in that for.
상기 다축 로봇팔(400)은 2개 이상의 횡축을 중심으로 각운동 하고, 픽업클램프(410)와 연결되는 횡축은 상하(Z축) 방향으로 운동되어 픽업클램프(410)를 상하방향으로 이동하도록 구성됨을 특징으로 하는 2차전지용 셀 스택 제조장치.
According to claim 1,
The multi-axis robot arm 400 angularly moves around two or more horizontal axes, and the horizontal axis connected to the pickup clamp 410 moves in the vertical (Z-axis) direction to move the pickup clamp 410 in the vertical direction. Cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery, characterized in that.
상기 정렬 비전검사부(300)는,
상기 컨베이어부(200)를 기준으로 비전카메라(320)의 반대측에 배치되어 비전카메라(320) 측으로 광원을 출력하는 광출력부(310)를 더 포함하고,
상기 컨베이어부(200)의 이송벨트는 전극판(2) 폭 대비 좁은 사이즈로 형성되어 전극판(2) 폭방향 단부가 컨베이어부(200) 외측으로 노출되도록 구성됨을 특징으로 하는 2차전지용 셀 스택 제조장치.
According to claim 1,
The alignment vision inspection unit 300,
Further comprising a light output unit 310 disposed on the opposite side of the vision camera 320 based on the conveyor unit 200 and outputting a light source toward the vision camera 320,
The conveyor belt of the conveyor unit 200 is formed in a narrow size compared to the width of the electrode plate 2, so that the end of the electrode plate 2 in the width direction is exposed to the outside of the conveyor unit 200, characterized in that the cell stack for a secondary battery manufacturing device.
상기 다축 로봇팔(400)의 픽업클램프(410)는 일측 단부로 갈수록 두께가 축소되고 하부에는 복수개의 미세한 에어홀이 구비되는 흡착플레이트(412)가 형성되어 전극판(2) 상면을 진공흡착방식으로 클램핑하고,
상기 흡착플레이트(412)는 스태킹클램프(130)와 대응하는 내측 단부에 클램핑홈(414)이 형성되는 것을 특징으로 하는 2차전지용 셀 스택 제조장치.
According to claim 2,
The pick-up clamp 410 of the multi-axis robot arm 400 has a reduced thickness toward one end, and a suction plate 412 having a plurality of fine air holes is formed at the bottom thereof, and the upper surface of the electrode plate 2 is vacuum-adsorbed. clamped with
The suction plate 412 is a cell stack manufacturing apparatus for a secondary battery, characterized in that a clamping groove 414 is formed at an inner end corresponding to the stacking clamp 130.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |