KR102633936B1

KR102633936B1 - 이차전지 전극판 로딩장치

Info

Publication number: KR102633936B1
Application number: KR1020230098483A
Authority: KR
Inventors: 손용환
Original assignee: (주)신세계엔지니어링
Priority date: 2023-07-27
Filing date: 2023-07-27
Publication date: 2024-02-07

Abstract

본 발명은 흡착패드가 부착된 흡착수단을 한 개의 서보모터와 캠수단을 이용하여 상승/하강과 수평이동을 동시에 수행할 수 있는 전극판 로딩장치로서, 얼라인 테이블(또는 매거진)에 적재된 전극판을 흡착하여 적층테이블(스태커)로 초고속으로 이동하여 배치한 후에 다시 원위치로 이동하는 동작을 하나의 구동원에 의해 수행시킴으로써, 적층동작의 택타임(tack time)을 최소할 수 있다.

Description

이차전지 전극판 로딩장치{LOADING and UNLOADING DEVICE for ELECTRODE PLATE of SECONDARY BATTERY}

본 발명은 흡착패드가 부착된 흡착수단을 한 개의 서보모터와 캠수단을 이용하여 상승/하강과 수평이동을 동시에 수행할 수 있는 전극판 로딩장치로서, 얼라인 테이블(또는 매거진)에 적재된 전극판을 흡착하여 적층테이블(스태커)로 초고속으로 이동하여 배치한 후에 다시 원위치로 이동시키는 일련의 동작들을 하나의 구동모터에 의해 수행시킴으로써, 전극판 픽업에서부터 적층완료 후 복귀 동작까지의 택타임(tack time)을 최소할 수 있다.

2차 전지는 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

소형 2차 전지의 경우 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 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용된다.

적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있는데, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking) 방식에서는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 세퍼레이터(분리막)(3)가 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판(1) 및 양극판(2)이 교번되어 삽입된 형태로 적층되도록 한다.

이와 같은 Z-스택킹 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 한국 등록특허 제10-0313119호, 한국 등록특허 제10-1140447호, 한국 등록특허 10-1959082 등과 같은 여러 선행기술들에 개시되어 있다.

Z-스택킹 형태를 실제로 구현하기 위해서, 한국등록특허 제10-0309604호와 같은 선행기술에서는 펼쳐진 상태의 분리막의 일측 면에 다수의 음극판을, 타측 면에 다수의 음극판을 배치한 후 접는 방식을 개시하고 있다. 이러한 방식은 젤리-롤 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작할 때도 널리 사용되고 있는 방식이다.

최근에는 Z-폴딩 적층 형태의 2차 전지 내부 셀 스택을 제작함에 있어서 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 좌우로 이격된 개별 테이블(매거진)에 음극판 및 양극판을 각각 쌓아 두고, 음극판 테이블과 양극판 테이블 사이에 스태킹스테이지를 설치하고, 로딩장치를 구동하여 상기 음극판 및 양극판을 교대로 픽업 및 이송하여 스태킹스테이지 위에 적층시킬 수 있도록 하고 있다.

도 2는 종래의 직선이동형 로딩장치를 간략히 도시한 평면도이며, 도 3은 종래의 스윙동작형 로딩장치를 간략히 도시한 평면도 및 정면도를 도시한 것이다.

그런데, 이와 같은 종래의 Z-스택킹 방식은 스태킹스테이지의 좌우 이동 거리가 길기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고, 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생하였다.

이에, 최근 들어 스태킹스테이지를 틸팅시킴으로서 전극판의 이송거리를 단축시키기 위한 기술이 한국등록특허 제10-1730469호 등에 개시되고 있다.

이와 같이, Z-스택킹을 하는 로딩장치는 전극판을 픽업하는 동작, 전극판을 로딩(정렬한 위치에서 분리막 위에 가져다 올려놓는 동작)하는 동작이 핵심 기능으로서, 이 중에서 생산의 속도를 올리지 못하는 가장 큰 이유가 전극판을 로딩하는 동작의 속도에 있다.

한국등록특허 제10-0313119호 한국등록특허 제10-1140447호 한국등록특허 제10-1785759호 한국등록특허 제10-1959082호 한국등록특허 제10-2120799호

본 발명은 전극판을 로딩하는 속도를 기존 기술보다 더 빠르게 구현하여 기존 방식의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

전극판 흡착수단의 일련의 동작 즉, 흡착을 위한 하강동작과, 흡착후의 상승동작, 그리고 이송동작, 적층을 위한 하강동작과 적층후의 상승 동작, 그리고 원위치로의 복귀동작)을 하나의 구동모터로써 구현함으로써, 전극판 로딩동작의 택타임을 최소화시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전자제어방식이 아닌 기계적 구조에 의해 전극판 흡착수단을 구동시킴으로써 동작 오류를 최소화하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전극판 로딩장치는,

얼라인 테이블에 정렬된 전극판을 흡착하기 위해 흡착수단(30)을 하강시키는 동작과, 전극판을 흡착한 상기 흡착수단을 상승시키는 동작과, 상기 흡착수단을 스택 테이블로 수평이송 시키는 동작과, 상기 전극판을 스택 테이블에 고정된 분리막 위에 내려놓을 수 있게 상기 흡착수단을 하강시키는 일련의 동작들을, 하나의 구동모터로써 연속적으로 수행되도록 하기 위해,

스윙암(55)을 구비한 하나의 구동모터를 구동원(50)으로 하고, 상기 스윙암(55)의 회전운동에 의해 수평방향으로 직선운동하면서 상기 흡착수단을 전후방향으로 이동시키는 가동블럭(70)과, 상기 스윙암의 회전운동을 상기 가동블럭(70)의 직선운동으로 변환시키는 동작변환수단(90)과, 상기 가동블럭의 수평이동에 의해 상기 흡착수단을 수평방향으로 이동시키면서 상하방향으로 회동시키는 캠수단(100)과, 상기 흡착수단(30)의 후단부에 구비되어 상기 캠수단(100)에 의해 상기 흡착수단(30)이 상하방향으로 회동될 때에 회동 중심이 되는 회동축(80)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 캠수단(100)은, 상기 회동축(80)을 중심점으로 하여 상기 흡착수단의 전방부가 상하로 회동될 수 있도록, 상기 캠홈(122)의 경로가 상하로 높낮이가 가변되는 곡선구간이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또다른 과제 및 이의 구체적인 해결수단은 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’ 및 첨부도면에서 더욱 구체적으로 설명될 것이다.

기존의 전극판 로딩장치들은, 전극판을 로딩할 때 전극판을 픽업하기 위한 상승/하강동작과 이송동작이 각각 별개의 구동모터와 가이드를 사용하는 구조로 이루어져 있다. 이러한 종래기술과 달리, 본 발명에 따른 로딩장치는 전극판을 흡착하여 이송시키고 로딩하는 흡착수단의 일련의 동작들(픽업, 이송, 픽다운)을 하나의 구동모터로 구현함으로써 로딩 속도를 향상시킬 수 있고, 또한 제조 원가를 줄일 수 있는 큰 장점을 가진다.

특히, 종래 다수 개의 구동수단 각각을 제어하기 위한 신호처리(승하강수단의 작동 완료여부 인식과 센서신호 처리 및 후속 구동수단의 동작개시 신호 처리 등)에 소요되던 시간을 최소화하여 로딩장치의 동작속도를 향상(tack time 단축)시켜 생산성을 극대화 할 수 있어, 배터리 제조회사가 더 많은 생산능력을 확보하는데 기여할 수 있다.

나아가, 본 발명은 전자제어방식이 아닌 기계적 구조에 의해 전극판 흡착수단을 구동시킴으로써 작동 오류를 최소화하여 장치의 동작 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또다른 작용효과는 후술하는 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’에서 더 자세하게 설명될 것이다.

도 1은 Z-스택킹 방식으로 제조된 이차전지 내부 셀 스택을 나타낸 간략도.
도 2는 종래의 직선이동형 로딩장치를 간략히 도시한 평면도.
도 3은 종래의 스윙동작형 로딩장치를 간략히 도시한 평면도 및 정면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극판 로딩장치의 개략적 사시도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극판 로딩장치의 정면도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극판 로딩장치의 수직단면도
도 7은 동작변환수단의 구성을 도시한 부분 분해 사시도
도 8은 곡선경로를 직선 경로로 전환시키는 동작변환수단의 개념 설명도
도 9는 본 발명의 제1 변형예에 따른 전극판 흡착수단과 캠수단의 결합관계를 도시한 부분 분해도
도 10은 본 발명의 제1 변형예에 따른 흡착수단과 캠수단에 따른 작동과정을 도시한 설명도
도 11은 본 발명의 제2 변형예에 따른 흡착수단과 캠수단의 결합관계를 도시한 부분 분해도
도 12는 본 발명의 제2 변형예에 따른 흡착수단과 캠수단에 따른 작동과정을 도시한 설명도
도 13은 흡착수단의 회동중심점의 이동경로와 캠홈과의 관계 및 가동블럭의 이송송도를 나타낸 설명도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함한다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 전극판 로딩장치를 첨부도면과 함께 설명함에 있어서, 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 4 및 도 5를 참고하여 특정하면,

도 4에서 흡착수단(30)이 이송되는 방향을 '전후 방향'으로 정의하고, 이 기준에 따라 '전방' 또는 '후방'으로 각각 지칭하며, 이 전후방향을 기준으로 '폭방향' 또는 '측방향' 또는 '좌우방향'으로 정의한다. 그리고, 상하 방향은 본 발명에 따른 로딩장치의 '상하방향'으로 정의한다. 다만, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서 방향 기준에 관한 특별한 언급이 있는 경우에는 그 기준에 따른다.

이하에서는 본 발명에 따른 전극판 로딩장치의 바람직한 실시예를, 중심으로 도시된 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극판 로딩장치의 개략적 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전극판 로딩장치의 정면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극판 로딩장치는, 얼라인 테이블에 정렬된 전극판을 흡착하는 흡착플레이트(33)를 포함하는 흡착수단(30)과; 상기 흡착수단(30)을 구동시키기 위한 구동원(50)을 구비한다.

여기서, 본 발명에 따른 전극판 로딩장치의 제1 특징은, 흡착수단의 일련의 동작들(전극판을 흡착하기 위해 흡착수단(30)을 하강시키는 동작과, 전극판을 흡착한 상기 흡착수단을 상승시키는 동작과, 상기 흡착수단(30)을 수평 이송시키는 동작과, 소정 위치(적층 테이블)에 전극판을 내려놓기 위해 상기 흡착수단을 하강시킨 다음, 다시 상승시켜서 원위치로 복귀시키는 동작)을, 하나의 구동원(50) 즉 스윙암(55)을 회동시키는 하나의 구동모터(50)로 구현하는 것이다.

도 4 및 도 5에서의 도면부호 10은 상기 구동모터(50)를 지지하는 메인프레임을 지칭한다.

하나의 구동모터(50)로써 흡착수단(30)의 일련의 동작들(전극판을 흡착하기 위한 상기 흡착수단(30)의 하강/상승, 그리고 수평이동, 전극판을 적재하기 위한 상기 흡착수단(30)의 하강/상승, 그리고 복귀동작)을 구현하기 위해,

본 발명에 따른 전극판 로딩장치는, 상기 스윙암(55)의 회전운동에 의해 수평방향으로 직선운동하면서 상기 흡착수단을 전후방향으로 이동시키는 가동블럭(70)과; 상기 스윙암의 회전운동을 상기 가동블럭(70)의 직선운동으로 변환시키는 동작변환수단(90)과; 상기 가동블럭의 수평이동에 의해 상기 흡착수단을 수평방향으로 이동시키면서 상하방향으로 회동시키는 캠수단(100)과; 상기 흡착수단(30)의 후단부에 구비되고, 상기 캠수단(100)에 의해 상기 흡착수단(30)을 상하방향으로 회동시킬 때 회동중심점이 되는 회동축(80)을 구비한다.

그리고, 상기 캠수단(100)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 흡착수단의 측면에 구비되는 캠롤러(112)와, 캠플레이트(120)에 형성되어 상기 캠롤러(112)를 전후방향으로 가이드하는 캠홈(122)으로 이루어진다. 상기 캠플레이트(120)는 고정프레임(20) 또는 메인프레임(10)에 결합될 수 있다.

특히, 상기 캠수단(100)에서의 캠홈(122)은, 상기 캠롤러(112)를 전후방향으로 가이드하기 위해 상기 회동축(80)을 중심점으로 하여 상기 흡착수단의 전방부가 상하로 회동될 수 있도록 상기 캠홈(122)의 경로가 상하로 높낮이가 가변되는 곡선구간을 구비한다. 상기 캠홈(122)의 길이는 상기 흡착수단의 수평이동 스트로크(S) 이상의 길이로 구성된다.

그리고, 상기 동작변환수단(90)은, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이,

상기 스윙암(55)에 구비되며, 상기 스윙암의 회전중심 방향으로 구비되는 제1가이드레일(91)과; 상기 제1가이드레일(91)을 따라 이동하는 제1가이드블록(71)과; 고정프레임(20)에 결합되고, 상기 가동블럭의 이송방향을 따라 수평방향으로 구비되는 제2가이드레일(73)과; 상기 제2가이드레일(73)에 대응하여 상기 가동블럭(70)의 측면에 구비되는 제2가이드블록(75)과; 상기 가동블럭(70)에 결합되고, 상기 제1가이드블록(71)에 대해 회동 가능하게 구비되는 힌지샤프트(77)로 이루어진다.

도 6에서 도면부호 78은 상기 제2가이드블록(75)에 대해 상기 힌지사프트(77)가 회전 가능하게 지지하는 베어링을 도시한 것이며, 도면부호 72는 베어링을 지지하는 베어링블럭을 도시한 것이다.

도 7은 상기 동작변환수단(90)의 구성을 도시한 부분 분해 사시도이며, 도 8은 곡선경로를 직선경로로 전환시키는 상기 동작변환수단(90)의 개념을 설명하는 도면이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 동작변환수단(90)은, 구동모터(50)에 의해 스윙암(55)이 선회할 때, 가동블럭(70)이 직선 이동되도록 하는 구성으로서, 상기 힌지사프트(77)를 지지하는 베어링(78)이 상기 동작변환수단(90)에 내장됨으로써, 상기 제2가이드블록(75)에 대해 상기 힌지사프트(77)가 회전 가능해지기 때문에 스윙암(55)의 선회운동이 가동블럭(70)의 직선운동으로 변환될 때에 상기 힌지샤프트(77)의 비틀림은 발생되지 않는다.

본 발명에 따른 전극판 로딩장치는, 상기 캠수단(100)에 의해 상기 흡착수단(30)의 전방부가 상하로 회동되는 구조로 이루어지는데,

상기 흡착수단(30)의 회동축이 상기 캠수단의 캠롤러(112)의 후방에 위치되는 조건에 부합되기만 하면, 다양한 형태로 변형하여 구현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예로서의 상기 회동축(80)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 흡착수단(30)의 후방에서 상기 가동블럭(70)과 상기 흡착수단(30)을 결합하는 연결축(370)으로 이루어진다. 이 때, 상기 가동블럭(70)과 상기 흡착수단(30)을 결합시키는 상기 연결축(370)의 동작 안정성 및 정확성을 향상시키기 위해, 가이드홈(138)을 따라 이동되는 회동축롤러(380)를 상기 흡착수단(30)의 양쪽 측면에 더 구비할 수 있다. 이 때, 상기 회동축롤러(380)와 연결축(370)은 동일 축선이 되어야 한다.

이와 같이, 상기 흡착수단(30)이 상기 회동축롤러(380)의 중심축과 상기 연결축(370)의 중심축을 기준으로 회동되도록 함으로써, 연결축(370)의 조립 공차 또는 회동축롤러(380) 및 가이드홈(138)의 가공 정밀도 등으로 인한 상기 흡착수단(30)의 회동 불안정성을 최소화할 수 있다.

하지만, 본 발명에 따른 변형 실시예(이하 '제1 변형예'라 한다)로서 상기 회동축(80)은, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 흡착수단(30)의 후방에서 상기 가동블럭(70)과 결합되는 연결축(370)만을 상기 흡착수단(30)의 회동축(80)으로 구성하는 것도 가능하다.

도 10은 본 발명의 제1 변형예에 따른 흡착수단과 캠수단에 따른 작동과정을 도시한 설명도이다. 도 10의 [A]는 전극판을 흡착하기 위해 상기 흡착수단(30)이 상기 연결축(370)을 회동 중심점으로 하여 아래방향으로 회동한 상태를 도시한 것이고, 도 10의 [B]는 전극판을 흡착한 상기 흡착수단(30)이 약간의 전진이송과 함께 상승한 상태를 도시한 것이며, 도 10의 [C]는 전극판을 흡착한 상기 흡착수단(30)이 전진이송하는 상태를 도시한 것이다. 상기 흡착수단(30)이 전진이동될 때 상기 가동블럭(70)과 연결축(370)도 상기 흡착수단(30)과 함께 이동된다. 그리고, 도 10의 [D]는 소정 위치에 도달한 상기 흡착수단(30)이 하강한 상태를 도시한 것이다.

본 발명에서 상기 회동축(80)의 또 다른 변형실시예(이하 '제2 변형예'라 한다)로서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 흡착수단(30)과 상기 가동블럭(70)을 결합하는 연결축(370)이 없이, 상기 흡착수단의 양쪽 측면에 구비되는 회동축롤러(380)와, 캠플레이트(120)에 구비되는 가이드홈(138)으로도 상기 흡착수단(30)의 회동이 가능하다. 이 경우, 상기 가동블럭(70)과 상기 흡착수단(30)을 연결하기 위한 연결부재(140)가 구비되는데, 상기 연결부재(140)는, 전후방향으로는 상기 가동블럭(70)과 상기 흡착수단(30)이 동시에 움직이도록 연결하되, 상하방향으로는 상기 흡착수단(30)의 상하방향 움직임이 상기 가동블럭(70)에 의해 구속받지 않도록 구성된다.

도 12는 상기 제2 변형예에 따른 흡착수단과 캠수단에 따른 작동과정을 도시한 설명도이다. 도 12의 [A]는 상기 회동축롤러(380)를 중심으로 상기 흡착수단(30)이 아래방향으로 회전된 상태를 도시한 것이고, 도 12의 [B]는 전극판을 흡착한 상기 흡착수단(30)이 약간의 전진이송과 함께 상기 회동축롤러(380)를 중심으로 상부방향으로 회전된 상태를 도시한 것이며, 도 12의 [C]는 전극판을 흡착한 상기 흡착수단(30)이 전진이송하는 상태를 도시한 것이다. 상기 흡착수단(30)이 전진이동될 때 상기 회동축롤러(380)도 상기 흡착수단(30)과 함께 이동된다. 그리고, 도 12의 [D]는 소정 위치에 도달한 상기 흡착수단(30)이 전극판을 로딩하기 위해 상기 회동축롤러(380)를 중심으로 아래방향으로 회동된 상태를 도시한 것이다.

도 13은 흡착수단(30)의 회동축(80)의 중심점 이동경로와 캠홈(122)과의 관계 및 흡착수단(30)의 이송송도를 설명하는 그림으로서, 도 13의 [A]에는 회동축(80)의 경로와 캠홈(122)의 형상(캠롤러의 경로)가 도시되어 있다. 상기 캠홈(122)의 길이는 상기 흡착수단의 수평이동 스트로크(S)와 동일하거나, 상기 흡착수단의 수평이동 스트로크(S)보다 약간 더 길수도 있다.

상기 회동축의 중심점 이동경로는 선형으로 이루어지는 반면에, 상기 캠롤러의 이동경로는, 전진방향으로 갈수록 상승하는 구간(이하 '제1경사구간'이라 한다)과, 직선구간, 그리고 전방으로 갈수록 하강하는 구간(이하 '제2경사구간'이라 한다)으로 이루어진다.

상기 회동축(80)이 A1지점에 위치할 때의 캠롤러(112) 위치는 캠홈(122)의 경로 상의 P1지점에 해당된다. 이 위치는 흡착수단(30)이 전극판 픽업을 위해 하강된 위치이다.

흡착플레이트(33)에 전극판이 흡착되면, 상기 흡착수단(30)은 전진이동하면서 상기 회동축(80)을 중심으로 위쪽방향으로 회동한다. 상기 회동축(80)이 A2지점에 도달할 때 캠롤러(112) 위치는 캠홈(122) 경로 상의 P2지점에 도달한다.

상기 회동축(80)이 A1지점에서 A2지점으로 이동하는 동안, 캠롤러(112)는 캠홈(122) 경로 상의 P1지점에서 P2지점으로 이동하게 되는데, 이 구간에서 상기 흡착수단(30)은 상기 회동축(80)을 중심으로 위쪽방향으로 회동됨과 동시에 점진적으로 가속되며 전진이동한다.

상기 회동축(80)이 A2지점에서 A3지점으로 이동하는 구간(즉, 캠롤러(112)는 캠홈(122) 경로 상의 P2지점에서 P3지점으로 이동하는 구간)에서, 상기 흡착수단(30)은 정속으로 직선이동하게 된다.

상기 회동축(80)이 A3지점에서 A4지점으로 이동하는 구간(즉, 캠롤러(112)가 캠홈(122) 경로 상의 P3지점에서 P4지점으로 이동하는 구간)에서, 상기 흡착수단(30)은 적층유닛의 분리막 위에 전극판을 내려놓는 Pick-down 동작(상기 흡착수단(30)이 상기 회동축(80)을 중심으로 아래방향으로 회동)함과 동시에 전진이동이 점진적으로 감속된다.

도 13의 [A]에서, A1-P1을 연결하는 제1라인과, A2-P2를 연결하는 제2라인이 이루는 각도는 상기 흡착수단(30)의 회동각도와 동일하다. 그리고, 상기 제1라인 및 제2라인의 길이는, 상기 회동축(80)의 중심점에서부터 캠롤러(112)까지의 거리와 동일하다.

도 13의 [B]는 제1경사구간, 직선구간, 제2경사구간에서 상기 흡착수단(30)의 이송속도를 간략하게 도시한 속도 그래프이다. 하지만, 도 13의 [B]에 도시된 속도 그래프는 관성력이 전혀 반영되지 않은 것이므로, 가속할 때와 감속할 때 상기 흡착수단(30)에 충격을 주지 않고 부드럽게 움직이도록 하기 위해 가속도 제어가 요구된다.

즉, 상기 흡착수단(30)의 안정적 이송을 구현하기 위해서는 MS(Modified Sine) 곡선의 속도 그래프 형태를 가지도록 가속 및 감속을 제어할 필요가 있다. MS곡선의 경우에는 가속도가 점차적으로 늘어났다가 점차적으로 줄어드는 형태를 가진다. 도 13의 [C]에 도시된 바와 같이 본 발명에서 적용하는 캠홈 경로는 MS곡선(Modified Sine 곡선)을 적용하여 상기 흡착수단(30)의 이송 동작을 매우 부드럽고 안전하게 구현할 수 있다.

MS곡선을 산출하는 공식은 본 발명의 기술사상 및 본질과 직접적 관련성이 낮으므로 구체적인 설명을 생략한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

30: 흡착수단 33: 흡착플레이트
50: 구동모터(구동원) 55: 스윙암
70: 가동블럭 80: 회동축
90: 동작변환수단
100: 캠수단

Claims

얼라인 테이블에 정렬된 전극판을 흡착하는 흡착수단(30)과;
메인프레임(10)에 고정되며, 상기 흡착수단(30)을 이동시키는 구동원을 구비하는 이차전지용 전극판 로딩장치에 있어서,
상기 전극판 로딩장치의 구동원은, 스윙암(55)을 구비한 하나의 구동모터(50)로 이루어지며;
상기 스윙암(55)의 회전운동에 의해 수평방향으로 직선운동하면서 상기 흡착수단을 전후방향으로 이동시키는 가동블럭(70)과;
상기 스윙암의 회전운동을 상기 가동블럭(70)의 직선운동으로 변환시키는 동작변환수단(90)과;
상기 흡착수단(30)의 측면에 구비되는 캠롤러(112)와, 캠플레이트(120)에 형성되어 상기 캠롤러(112)를 전후방향으로 가이드하는 캠홈(122)을 구비하며, 상기 캠롤러(112)가 캠홈(122)을 따라 이동됨에 의해 상기 흡착수단을 수평방향으로 이동시키면서 상하방향으로 회동시키는 캠수단(100)과;
상기 흡착수단(30)의 후단부에 구비되고, 상기 캠수단(100)에 의해 상기 흡착수단(30)이 상하방향으로 회동될 때 회동 중심점이 되는 회동축(80)을 구비하되,
상기 회동축(80)을 회동 중심점으로 하여 상기 흡착수단의 전방부가 상하로 회동될 수 있도록 상기 캠홈(122)의 경로가 상하로 높낮이가 가변되는 곡선구간을 구비하되;
상기 동작변환수단(90)은,
상기 스윙암(55)에 구비되며, 상기 스윙암의 회전중심 방향으로 구비되는 제1가이드레일(91)과;
상기 제1가이드레일을 따라 이동하는 제1가이드블록(71)과;
고정프레임에 결합되고, 상기 가동블럭(70)의 이송방향을 따라 수평방향으로 구비되는 제2 가이드레일(73)과;
상기 제2가이드레일(73)에 대응하여 상기 가동블럭(70)의 측면에 구비되는 제2 가이드블록(75)과;
상기 제1가이드블록(71)과 가동블럭(70) 사이에 구비되는 힌지샤프트(77)로 이루어짐으로써;
하나의 구동모터에 의해, 상기 흡착수단(30)이 상기 회동축을 중심으로 하강 회동되는 동작과, 전극판을 흡착한 상기 흡착수단이 상승 회동되는 동작과, 전극판을 흡착한 상기 흡착수단이 스택 테이블로 수평이송되는 동작과, 상기 전극판을 스택 테이블에 고정된 분리막 위에 내려놓을 수 있게 상기 흡착수단이 하강 회동되는 동작 후에, 상기 흡착수단이 다시 상승 회동되는 일련의 동작들이 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판 로딩장치.
제1항에 있어서
상기 캠수단(100)의 캠롤러(112)는 상기 흡착수단(30)의 측면에 구비되고;
상기 캠홈(122)은 상기 캠롤러(112)를 전후방향으로 가이드하기 위해 상기 캠플레이트(120)에 전후방향으로 길게 형성되며;
상기 캠롤러(112)의 중심축은 상기 회동축(80)의 중심축선 전방에 위치하며;
상기 캠홈(122)의 길이는 상기 흡착수단의 수평이동 스트로크 이상의 길이로 구성되며;
상기 캠홈(122)의 경로는 상하로 높낮이가 가변되는 곡선구간을 구비하되, 상기 캠홈(122)의 전체길이 중에서 후방부는 후단으로 갈수록 하부방향으로 경사지는 제1경사구간으로 형성되고, 상기 캠홈의 전체길이 중에서 전방부는 전단으로 갈수록 하부방향으로 경사진 제2경사구간으로 형성되고, 상기 제1경사구간과 제2경사구간의 사이에는 수평방향의 직선구간으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판 로딩장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서 상기 회동축(80)은,
상기 가동블럭(70)에 대해 상기 흡착수단(30)의 전방부가 상하방향으로 회동될 수 있도록 상기 가동블럭(70)의 하부와 상기 흡착수단(30)의 후방부를 관통하는 연결축(370)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판 로딩장치.
제1항 또는 제2항에 있어서 상기 회동축(80)은,
상기 흡착수단(30)이 전후방향으로 이송되는 중에 상기 흡착수단(30)의 전방부가 상하방향으로 회동되는 회동 중심점이 되는 회동축롤러(380)로 이루어지되,
상기 회동축롤러(380)는 상기 캠롤러(112)의 후방 상부에 구비되며;
상기 캠플레이트(120)에는 상기 회동축롤러(380)가 수용되어 전후방향으로 수평으로 가이드하는 직선형상의 가이드홈(138)이 더 구비되며;
상기 가이드홈(138)의 길이는 상기 흡착수단의 수평이동 스트로크 이상의 길이로 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극판 로딩장치.