KR102635136B1 - 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대량의 배터리 처리공정에서 실린더형 배터리의 검사에 대한 효율성과 신속성을 향상할 수 있는 연속검사 시스템에 관한 것으로, 실린더형 배터리가 원주방향으로 이송될 수 있는 복수의 거치홈부가 형성되며 회전축부를 중심으로 회전하는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트의 일측에서 배터리를 전달하는 진입컨베이어와, 상기 이송플레이트의 타측에서 배터리를 전달받은 배출컨베이어와, 상기 이송플레이트의 검사위치를 중심으로 설정된 범위에서 회전되는 엑스레이튜브와, 상기 엑스레이튜브와 동기되어 회전되는 디텍터와, 상기 이송플레이트의 외주측을 감싸도록 배치되고 배터리의 거치홈부에 안착상태를 유지시키는 가이드부를 포함하는 배터리 검사장치를 제공한다.
Description
본 발명은 배터리의 엑스레이 검사기술과 관련된 것으로, 보다 구체적으로는 대량의 배터리 처리공정에서 실린더형 배터리의 검사에 대한 효율성과 신속성을 향상할 수 있는 연속검사 시스템에 관한 것이다.
2차전지(secondary cell)는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지를 가리킨다.
건전지처럼 한 번 쓰고 버리는 1차전지와 달리 2차전지는 충전과 방전을 거듭하며 사용할 수 있는 장점이 있다.
현재까지 다양한 물질을 활용하는 2차전지가 개발되어 왔으며 상용화된 것 중에서 가장 많이 보급되어 있는 것 중의 하나가 리튬이온전지다. 리튬이온전지로서의 2차전지는 휴대성이 강조되는 스마트폰, 노트북 같은 제품은 물론 대용량 저장이 가능하므로 전력저장장치인 ESS(Energy Storage System)까지 활용되고 있다. 다양한 산업의 전동화 요구에 맞추어 리튬이온전지는 이산화탄소 배출 규제와 화석연료 고갈 등에 대비할 수 있는 강력한 에너지 장치로 주목받고 있다.
한편, 최근 ESS의 화재 등으로 인하여 여러 종류의 검사 성능이 요구됨에 따라 다양한 전파 또는 광학적 방식을 이용하여 2차전지를 검사하는 방식이 적용되고 있다. 대표적으로 비전 카메라(Vision Camera)를 이용하여 외관 품질을 검사하고 있으며 X선을 이용하여 내부 전극과 같은 구조를 검사하고 있다.
비전검사 과정에서 종래에는 바닥에서 2차전지를 롤러로 돌리면서 외관검사를 수행하여왔다. 그러나 이러한 검사 방식의 경우 롤러에 이물이 있는 경우 2차전지의 외관에 불량이 오히려 발생할 가능성이 발생하기 때문에 문제가 있으며, 연속적인 검사에 있어서도 한계가 지적받은 바 있다.
이에 보다 체계적이고 연속적으로 검사를 대량으로 수행할 수 있는 장비를 개발하고자 하는 시도가 있었으며, 일본공개특허 특개2010-102901호는 이러한 개선된 이송구조를 제시하고 있다.
도 1은 상기 엑스레이 검사장치의 이송구조를 나타내고 있는 평면도이다.
이를 구체적으로 살펴보면, 전지 반송계와 전지 검사계를 갖추고 있으며, 상기 전지 반송계는 전지(1)를 소정 방향으로 반송하는 반송 컨베이어(2), 투입 기구(3), 회전 반송부(4), 취출 기구(5), 불량품 취출 기구(6), 양품 반송 컨베이어(7) 및 불량품 반송 컨베이어(8)로 구성된다. 또한, 전지 검사계는 전지(1)를 검사하는 X선원이 양측으로 배치되어 있으며, 각 검출기 및 화상 처리부(15)와, 제어부(16)로 구성되어 있다.
소정의 톱니 형태로 구성되는 회전 반송부(4)를 통하여 낱개의 배터리를 정확하게 이송하면서 회전 및 위치제어가 가능하다는 장점이 있으나 기어 형태의 전달구조를 가지기 때문에 회전의 동기화에 난이도가 높고 구조적으로 복잡한 한계가 있다. 또한, 엑스레이 방출 및 검사를 위한 구조적인 배치에 공간적인 불리함도 있다.
한편, 상기와 같은 경우 입체적인 검사에는 사실상 한계를 가지고 있어 근래에 복잡하고 정밀한 검사가 요구되는 경우의 3D 검사이미지의 생성을 위한 기능의 적용은 어려웠다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실린더형 배터리의 검사시 구조적 단순함을 가지면서도 위치 정밀도와 검사의 정확도를 향상할 수 있도록 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 실린더형 배터리(100)를 안착하는 복수의 거치홈부(1110)가 원주방향으로 배열되고 회전축부(1101)를 중심으로 회전되는 이송플레이트(1100)와, 상기 이송플레이트의 일측에 배치되어 진입위치에 배치되는 거치홈부에 배터리를 전달하는 진입컨베이어(5200)와, 상기 이송플레이트의 타측에 배치되어 배출위치에 배치되는 거치홈부에 안착된 배터리를 전달받는 배출컨베이어(5400)와, 검사위치를 중심으로 설정된 각도 범위에서 회전되며 배터리에 엑스레이를 방출하는 엑스레이튜브(3100)와, 상기 엑스레이튜브와 함께 회전되고 배터리에 대한 이미지 검출신호를 생성하는 디텍터(1600)와, 상기 검사위치를 중심으로 진입위치 및 배출위치 사이에서 이송플레이트의 외주측을 감싸도록 배치되되 검사위치에서 거치홈부에 배터리를 지지하는 홀더장치(2100)를 밀착시키는 푸시부(1520)를 구비하는 가이드부(1500)를 포함하는 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치를 제공한다.
일실시예에 의하여, 상기 이송플레이트를 회전지지하고 거치홈부의 하측에서 홀더장치의 바닥을 지지하는 저판부(1141)를 갖는 플레이트프레임(1140) 및 상기 이송플레이트 및 플레이트프레임의 하측에 배치되어 동기축부를 중심으로 엑스레이튜브와 디텍터를 함께 회전시키는 동기프레임(3200)을 더 포함할 수 있다.
상기 디텍터로부터 검사위치까지의 거리가 엑스레이튜브로부터 검사위치까지의 거리보다 더 크되, 이송플레이트의 직경 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.
상술된 본 발명의 구성에 의하여, 종래 복잡하고 공간적인 부담이 큰 회전 검사시스템을 개선하여 공간적 효율성과 설비의 경제성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 단순한 구조로도 정확한 공정 간의 이송은 물론 3D 영상의 획득이 가능하여졌기 때문에 검사의 정확성이 담보될 수 있으면서도 전체 공정의 속도가 보장될 수 있는 효과가 있다.
또한, 다양한 배터리의 생산, 폐기, 수거 등의 공정에 유연하게 적응할 수 있음은 물론 독립적인 검사장치를 구성할 수도 있어 설비 적응성이 우수한 효과가 있다.
또한, 연속적으로 배터리를 검사하는 과정에 오작동의 가능성이 낮고 신뢰성이 향상되며 유지보수의 효율성 또한 향상되는 효과가 있다.
도 1은 종래기술의 엑스레이 검사장치의 이송구조를 나타내고 있는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 대한 배터리 이송 및 지지를 위한 장비를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 배터리 가이드를 위한 구조에 대한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 의하여 전체적인 이송 및 검사과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 이송플레이트 및 홀더장치에 대한 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 대한 배터리 이송 및 지지를 위한 장비를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 배터리 가이드를 위한 구조에 대한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 의하여 전체적인 이송 및 검사과정을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 이송플레이트 및 홀더장치에 대한 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치를 상세히 설명한다.
이하의 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성할 수도 있다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.
도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 부분, 장치 및/또는 구성 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 부분, 장치 및/또는 구성 또한 기술하지 아니하였다. 또한, 도면에서 동일한 도면 부호를 사용하여 지칭하는 부분은 장치 구성 또는 방법에서 동일한 구성 요소 또는 단계를 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "···부" 또는 "···기" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명은 기본적으로 실린더형 배터리가 원주방향으로 이송될 수 있는 복수의 거치홈부가 형성되며 회전축부를 중심으로 회전하는 이송플레이트와, 상기 이송플레이트의 일측에서 배터리를 전달하는 진입컨베이어와, 상기 이송플레이트의 타측에서 배터리를 전달받은 배출컨베이어와, 상기 이송플레이트의 검사위치를 중심으로 설정된 범위에서 회전되는 엑스레이튜브와, 상기 엑스레이튜브와 동기되어 회전되는 디텍터와, 상기 이송플레이트의 외주측을 감싸도록 배치되고 배터리의 거치홈부에 안착상태를 유지시키는 가이드부를 포함하는 배터리 검사장치를 제공한다.
본 발명에서는 원통형의 배터리에 대해 엑스레이를 조사하여 내부 구조 및 불량을 파악할 수 있도록 검사하는 공정에서 배터리의 이송, 회전 및 조사 등의 과정을 연속적으로 수행하기 위한 구성들을 제시하며, 이러한 검사 시스템은 독립적으로 구성될 수 있음은 물론 배터리의 생선, 수거, 폐기 또는 물류의 일부 공정을 구성할 수도 있을 것이다.
또한, 배터리의 최소한 일부가 원통형을 가진다면 배터리의 전체적 형상이나 크기 및 비율은 본 발명의 개념을 제한하지 않는다.
도 2는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 대한 배터리 이송 및 지지를 위한 장비를 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명에서 물류의 이송은 우측인 일측에서 좌측인 타측으로 이루어지는데, 이러한 방향성은 설치상태에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
전체적으로 원주상 이송경로를 제공하는 이송플레이트(1100)와, 직선형의 이송경로를 제공하는 컨베이어들의 조합으로 이루어지게 되며 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
상기 원주상 경로를 제공하기 위하여 이송플레이트(1100)가 기능하며, 상기 이송플레이트(1100)는 전체적으로 원형으로 이루어지고 회전축부(1101)를 중심으로 회전이 이루어진다.
상기 이송플레이트(1100)는 배터리 또는 그 지지수단이 안착될 수 있는 거치홈부(1110)를 외주측에 구비하고 있으며, 상기 거치홈부(1110)는 모서리측에서 내주로 함몰된 형상으로 이루어진다. 이러한 거치홈부(1110)는 원주방향에 등간격으로 배열되는 것이 배터리의 정확한 시계열적인 이송 및 정렬을 위하여 바람직할 것이다. 본 발명의 실시예에서는 상기 거치홈부(1110)가 원주방향으로 12개가 등간격으로 배치되어 있으나, 상기 거치홈부(1110)의 형태나 배열되는 개수는 선택적이다.
이러한 이송플레이트(1100)는 일측에서 검사 대상 배터리를 전달받아 회전하여 검사위치에 배치시키고 검사위치에서 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)를 통하여 검사한 이후 회전하여 검사가 완료된 배터리를 타측으로 배출할 수 있다. 상기 배터리의 전달관계에 대한 실시예는 후술하도록 한다.
상기 이송플레이트(1100)의 검사위치를 지향하여 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)가 배치되며, 본 발명의 개념에 따라 상기 이송플레이트(1100)의 검사위치를 중심으로 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)가 동기되어 회전된다.
상기 엑스레이튜브(3100)는 엑스선빔을 방출하는 다양한 유형의 장비가 적용될 수 있으며, 내부에 전자총과 타겟을 구비한 공지의 엑스선관이 적용될 수 있다. 상기 엑스레이튜브(3100)의 유형과 크기는 본 발명을 제한하지 않는다.
이러한 엑스레이튜브(3100)로부터 엑스선빔이 출력되어 배터리를 투과하면 디텍터(1600)가 이를 감지하고 검사이미지를 생성할 수 있는 것이다. 제안된 바와 같이 본 발명에서는 360도 공간에서 전체 측정하는 것이 아닌 설정된 각도 범위 내에서만 검출이 이루어지기 때문에 공간적 이점이 있을 뿐만 아니라 비교적 소형 엑스레이 소스를 포함하여 구성될 수 있는 이점도 가질 수 있을 것이다.
또한, 상기 엑스레이튜브(3100)에 대해 이송플레이트(1100)를 사이에 두고, 정확하게는 이송플레이트(1100)의 검사위치를 사이에 두고 대향된 방향으로 디텍터(1600)가 구성될 수 있다.
상기 엑스레이튜브(3100)와 디텍터(1600)의 회전중심을 동기축부(3101)로 정의하며, 상기 동기축부(3101)는 검사위치에 배치되는 거치홈부(1110)의 공간에 직교할 수 있다.
상기 디텍터(1600)는 검출된 빔을 전기신호화하고 제어부로 각 2D 이미지신호를 전송함으로써 실린더형 배터리의 단면 이미지를 생성하도록 하고 소정의 3D 영상 조합에 사용할 수 있도록 한다.
상기 이송 및 검사의 제어를 위하여 제어부(미도시)가 구성될 수 있으며, 상기 엑스레이튜브(3100)에 제어전압을 입력하고 엑스레이의 방출을 제어하며, 디텍터(1600)로부터의 이미지신호를 조합하는 기능을 수행하는 기능을 수행한다. 또한, 이송과 관련하여 이송플레이트(1100)의 회전 및 검사위치의 배열과 배터리의 거치홈부(1110)에 안착상태 검증 및 엑스레이튜브(3100)와 디텍터(1600)의 동기회전에 대한 제어를 수행할 수 있다. 상기 제어부는 디텍터(1600)에서 전송받은 2D 이미지를 통해 리컨스트럭션을 수행하고 3D 이미지를 생성할 수 있다.
평면적으로 도시되어 있으나, 상기 이송플레이트(1100)를 기준으로 배터리의 검사위치는 그 상측에 배치되어 있으며 디텍터(1600) 및 엑스레이튜브(3100)가 이에 대응되는 높이에 배치된다.
구조적인 효율성을 고려하여 상기 엑스레이튜브(3100)와 디텍터(1600)를 연결하여 동기 회전되는 동기프레임(3200)은 이송플레이트(1100) 및 그 지지구조 하측으로 배치되는 것이 바람직할 것이다.
도시된 실시예에서는 이송플레이트(1100)의 일측 즉, 3시 방향에서 배터리가 진입되고 타측 즉, 9시 방향에서 검사가 완료된 배터리가 배출된다. 또한, 검사위치(i)는 12시 방향에 형성되어 있다. 다만, 상기의 배열에 한정되는 것은 아니다.
상기 이송플레이트(1100)의 일측에서 검사대상인 배터리의 전송을 위하여 진입컨베이어(5200)가 배치되고, 이송플레이트(1100)의 타측에서 검사가 완료된 배터리의 물류 전송을 위하여 배출컨베이어(5400)가 배치된다.
상기 진입컨베이어(5200) 및 배출컨베이어(5400)는 고정된 경로를 가지며 벨트가 소정의 구동부에 의하여 상하에서 무한궤도 방식으로 이송될 수 있을 것이다.
상기 진입컨베이어(5200)와 배출컨베이어(5400)는 대략 좌우방향의 이송을 수행하는데, 그 말단이 이송플레이트(1100)의 진입위치 및 배출위치에 배치되는 거치홈부(1110)의 저부까지 이어진다.
본 발명의 실시예에서 이송플레이트(1100)로의 선형이송에서 회전이송으로 전환하기 위한 이송수단으로 컨베이어를 예로 들었으나, 공지의 컨베이어벨트는 물론 체인, 로봇, 레일 등 공지의 이송수단들이 배제되는 것은 아니다.
진입컨베이어(5200)의 말단에서 거치홈부(1110)에 배터리가 전달되면 이송플레이트(1100)는 반시계방향으로 회전되며 진입위치로부터 검사위치(i)까지의 구간을 인입구간(s)으로 정의한다. 도시된 실시예에서 상기 인입구간(s)에는 3개의 배터리가 안착되어 검사를 대기할 수 있을 것이다.
또한, 검사위치(i)에서 배출위치까지의 구간을 인출구간(d)으로 정의하며, 검사위치(i)에서 검사가 완료된 배터리를 반시계방향으로 전송하여 배출컨베이어(5400)의 말단에서 배출 또는 외부 물류로 전달하는 기능을 수행한다.
상기 진입위치 후단에서부터 배출위치 전단까지는 거치홈부(1110)에 배터리 또는 그 지지수단의 정확한 배치를 위하여 가이드부(1500)가 구성된다. 도시된 바와 같이 가이드부(1500)는 이송플레이트(1100)와 동축을 가지는 호 형상으로 이루어지며 내주측이 이송플레이트(1100)의 외주와 소정의 이격 간격을 가진다. 상기 거치홈부(1110)와 가이드부(1500)의 사이에 배터리가 배치된 이후에 소정의 유격을 가질 수 있는데, 진입컨베이어(5200)와 배출컨베이어(5400) 및 이송플레이트(1100) 간의 배터리의 전달을 위하여 상기 유격이 완충 기능을 수행할 수 있을 것이다. 종래기술의 경우 서로 다른 이송구조간의 배터리 전달을 위하여 기어 형태가 구성되어 있었으나 이 경우 구조 및 제어계통이 복잡해지는 문제가 있고 부피와 중량의 증가는 생산비용의 증가로도 이어진다. 본 발명에서는 이송 전달구조를 단순화하여 경제성을 향상하였음에 유의한다. 다만, 상기 검사위치(i)에서 정확한 배열을 위하여 소정의 정렬구조가 더 구성될 수 있는데 이와 관련한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
이미지의 정확한 생성과 배율을 고려하면 상기 엑스레이튜브(3100)는 검사위치(i)에 인접하여 배치되고 상기 검사위치(i)로부터 디텍터(1600)의 거리는 엑스레이튜브(3100)와의 거리에 비하여 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이 상기 검사위치(i)로부터 디텍터(1600) 까지의 거리는 이송플레이트(1100)의 직경 이상으로 형성되는 것이 더욱 바람직할 것이다.
도 3은 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 배터리 가이드를 위한 구조에 대한 실시예를 나타내는 도면이다.
측면이 개방된 진입위치 후단으로부터 배출위치 전단까지 가이드부(1500)가 배치될 수 있음은 상기한 바와 같다. 이러한 가이드부(1500)는 원주상으로 이송플레이트(1100)의 거치홈부(1110)의 공간을 닫는 역할을 수행하며 거치홈부(1110)에 안착된 배터리 또는 그 지지수단이 외주측으로 이탈되지 않도록 기능한다.
상기 가이드부(1500)와 거치홈부(1110)와의 간격은 실질적으로 배터리(100) 내지 그 지지수단보다 더 넓게 형성되어 소정의 유격을 형성하는 것이 바람직함은 상기한 바와 같다. 진입컨베이어(5200) 및 배출컨베이어(5400)와의 배치상태를 고려하여 상기 가이드부(1500)의 양단부측은 도시된 바와 같이 라운드진 형태로 이루어지는 것이 배터리의 원활한 전달을 위하여 바람직할 것이다.
상기 검사위치(i)에서는 배터리(100)를 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)에 대해 정확하게 배치시켜야한다. 구체적으로는 실린더형 배터리의 중심축이 동기축부(3101)에 일치되어야 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)의 동기 회전시 정확한 입체 이미지의 조합이 가능할 것이다.
이를 고려하여 상기 가이드부(1500)는 검사위치(i)에서 내측으로 돌출 형성되는 푸시부(1520)를 포함할 수 있다. 상기 푸시부(1520)는 배터리 내지 그 지지수단의 외주측을 거치홈부(1110) 측으로 밀어서 완전히 밀착할 수 있도록 하고 정확한 위치를 가이드한다. 이송간 마찰력 및 완충을 고려하여 상기 푸시부(1520)의 말단측은 구 내지 라운드진 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 외주방향으로 소정의 탄성 이동이 가능한 구조 내지는 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 인입구간(s)에서 배터리의 안착 유무 또는 정확한 배치 여부를 검증할 수 있도록 센서부(1510)가 가이드부(1500)의 인입구간(s) 경로에 배치될 수 있다. 상기 센서부(1510)는 예를 들어 광센서 또는 적외선센서로 구성되어 배터리의 거치홈부(1110) 안착상태를 감지할 수 있을 것이다. 다만, 상기 센서부(1510)는 배터리 또는 그 지지수단과 접촉하여 신호를 생성하는 접촉스위치로 구성되는 것도 고려될 수 있다. 경우에 따라, 상기 센서부(1510)와 푸시부(1520)가 검사위치(i) 측에 함께 구성될 수도 있을 것이다.
인입구간(s)에서 상기 센서부(1510)에 의하여 감지된 신호를 제어부에서 수신하고 배터리가 없거나 정확하게 배열되지 않은 것으로 판단되면 해당 거치홈부(1110)는 검사위치(i)에서 검사를 스킵하고 다음 거치홈부(1110)에 대한 검사 판단 및 검증을 수행할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서는 이송플레이트(1100)가 연속적으로 회전되기 때문에, 초기 회전위치 선정이 필요할 수 있고, 이를 위하여 상기 이송플레이트(1100)는 원점 세팅을 위한 슬릿부(1121)를 더 포함한다.
상기 슬릿부(1121)는 반경방향으로 형성되는 소정의 홈 형상으로 이루어질 수 있으며 상기 센서부(1510) 또는 원점센서 등을 통하여 회전수 또는 회전위치를 감지할 수 있도록 기능할 수 있다. 도시된 예에서는 거치홈부(1110) 사이의 몸체 외주측에 형성되어 있다. 경우에 따라 상기 슬릿부(1121)가 상하방향의 홀 내지 홈으로 형성되는 것도 고려될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 의하여 전체적인 이송 및 검사과정을 설명하기 위한 평면도이다.
본 실시예에서는 배터리(100)를 직립지지하기 위한 홀더장치(2100)가 그 하측으로 배치되며, 상기 홀더장치(2100)는 배터리(100)를 저부에서 지지한다. 이러한 홀더장치(2100)에 대한 실시예는 후술하기로 한다.
진입컨베이어(5200)로부터 배터리(100)가 홀더장치(2100)에 지지된 상태로 일측에서 진입하면서 이송플레이트(1100) 측으로 이송된다. 상기 진입컨베이어(5200)와 배출컨베이어(5400)는 이송플레이트(1100)의 회전과 연동되어 이송동작을 수행하며, 진입컨베이어(5200)와 교차되는 지점인 진입위치에 배치되는 거치홈부(1110)에 배터리(100)가 측면으로 삽입 및 안착된다.
상기 진입위치 배터리(100)가 안착된 상태에서 반시계방향으로 회전되면서 인입구간(s)으로 진입하면 가이드부(1500)에 의하여 거치홈부(1110)에 안착된 상태로 원주방향 이송이 이루어진다.
상기 원주방향의 이송 과정에서 센서부(1510)는 이송플레이트(1100)의 회전 및/또는 배터리(100)의 안착상태를 검증하는 기능을 수행할 수 있음은 상기한 바와 같다.
상기 배터리(100)가 검사위치(i)에 배치되면 제어부는 이송플레이트(1100)의 회전을 중단하여 검사위치(i)를 고정하고 엑스레이튜브(3100) 및 디텍터(1600)를 가동하여 배터리에 대한 이미지를 획득하는 작업을 수행한다. 이때, 상기 엑스레이튜브(3100)와 디텍터(1600)는 동기프레임(3200)에 서로 연결된 상태에서 동기되어 회전되어 다수의 2D 이미지를 획득하여 3D 이미지를 생성할 수 있도록 한다. 이러한 동기프레임(3200)의 회전중심인 동기축부(3101)는 검사위치(i)에 직교됨은 상기한 바와 같다. 상기 회전중심에 배터리(100) 및 홀더장치(2100)를 정확하게 위치시킬 수 있도록 푸시부(1520)가 검사위치(i)에 형성된다.
상기 이송플레이트(1100)의 하측으로 동기프레임(3200)이 대략 전후로 가로지르도록 배치되어 있으며, 설정된 각도 범위 내에서 회전하면서 엑스레이 검사를 수행할 수 있다.
상기 이송플레이트(1100)의 하측으로는 플레이트프레임(1140)이 배치되어 회전을 지지하며 회전 동력을 제공할 수 있다. 이때, 상기 동기프레임(3200)은 플레이트프레임(1140)의 하측으로 배치되는 것이 바람직할 것이다.
상기 플레이트프레임(1140)는 이송플레이트(1100)의 전후 및/또는 좌우 및/또는 상하로 위치의 정밀한 조정이 가능하도록 조정위치(1102)를 가지는 것이 바람직할 것이다. 상기 조정위치(1102)는 예를 들어 랙과 피니언에 의한 선형적 이동을 제어할 수 있는 다양한 위치이동구조가 적용될 수 있을 것이다.
상기 검사위치(i)에서 이미지의 획득이 완료되면 동기프레임(3200)은 초기위치로 다시 세팅되면서 가동을 정지하고, 이송플레이트(1100)가 회전하여 검사가 완료된 검사대상배터리(110)를 인출구간(d)을 경유하여 배출컨베이어(5400)로 전달한다.
상기 진입과 마찬가지로 배출위치에 배치된 홀더장치(2100)를 배출컨베이어(5400)가 그 상면으로 전달받아 일측으로 이송하여 배출완료 또는 다음 공정을 위한 전달 기능을 수행할 수 있다.
상기 진입컨베이어(5200)와 배출컨베이어(5400)의 벨트를 내측으로 두고 양측(도면에서 상하)로 소정의 안내 가이드(참조번호 미표시)가 형성될 수 있을 것이다. 상기 안내 가이드는 홀더장치(2100)가 일측에서 타측으로 이동하는 과정에서 외부로 이탈되지 않도록 하는 기능을 수행하며, 벨트보다 높은 벽체로 이루어질 수 있다.
이러한 이송플레이트(1100)를 구비하는 배터리 검사장비가 복수로 구성되어 배터리(100)의 상하측을 구분하여 검사하는 경우도 고려될 수 있으며 본 발명의 실시예에 대한 다양한 조합이 가능할 것이다.
추가적으로, 예를 들어 검사위치(i)에서 소정의 검사대상배터리(110)가 불량으로 판정된 경우 경로에서 이탈하도록 할 수 있을 것이다.
상기 이송플레이트(1100)의 하측에는 홀더장치(2100)의 바닥을 지지하기 위한 저판부가 배치될 수 있는데, 이 경우 해당 검사대상배터리(110)가 배출위치에 배치된 상태에서 배출컨베이어(5400)를 정지하고 이송플레이트(1100)를 더 회전시키게 되면 상기 검사대상배터리(110)는 원주방향으로 이송되면서 인출구간(d)에서 완전히 이탈된다.
상기 인출구간(d)보다 더 회전되는 구간을 대기구간으로 정의하도록 하며, 상기 대기구간에서 저판부를 제거하거나 배출핀 등을 구성하여 불량인 배터리(100)가 자중에 의하여 하측으로 이탈되도록 할 수 있을 것이다. 이 경우 상기 대기구간 측에는 호퍼와 같은 불량배터리 수집장치가 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에서 이송플레이트 및 홀더장치에 대한 실시예를 설명하기 위한 사시도이다.
이송플레이트(1100)는 회전축부(1101)를 중심으로 회전하면서 복수의 거치홈부(1110)를 인입구간(s), 검사위치(i) 그리고 인출구간(d)을 통해 원주방향으로 위치변경시킴은 상기와 같다.
상기 이송플레이트(1100)는 배터리(100)에 대한 엑스레이의 조사에 장애가 되지 않을 정도의 높이를 가질 수 있고, 상기 높이는 선택적이다. 다만, 홀더장치(2100)에 대한 안정적인 지지가 가능할 정도의 높이는 확보하는 것이 바람직할 것이다.
거치홈부(1110)에 안착된 홀더장치(2100)의 저부를 지지하기 위하여 저판부(1141)가 추가될 수 있으며, 상기 저판부(1141)는 플레이트프레임(1140)의 상측의 구조를 구성한다. 상기 저판부(1141)는 이송플레이트(1100)와 함께 회전될 수도 있으나 장비의 부하를 저감하도록 플레이트프레임(1140)에 고정결합되는 것이 바람직할 것이다.
상기 홀더장치(2100)의 상하 유동을 억제할 수 있도록 상기 홀더장치(2100)의 하부와 저판부(1141) 사이에 자력이 작용하여 소정의 부착력을 가지도록 하는 구성도 적용될 수 있다.
상기 홀더장치(2100)는 배터리(100)의 하측을 감싸는 실린더 형태로 이루어질 수 있고, 거치홈부(1110) 및 가이드부(1500)에 접촉되는 외면을 가지는 베이스(2110) 및 배터리(100)가 상부로부터 삽입될 수 있는 수용부(2120)를 가질 수 있다. 상기 수용부(2120)의 내주 직경은 배터리(100)의 외주 직경에 대응될 것이다. 이러한 홀더장치(2100)의 외주측 직경은 선택적이며 곡률은 대략 거치홈부(1110)의 내측의 곡률에 대응될 수 있다. 다만, 진입컨베이어(5200) 및 배출컨베이어(5400)와의 전달관계를 고려하여 가이드부(1500)와의 사이에 어느 정도 유격을 확보하는 것이 바람직함은 상기와 같다.
복수의 이송구간에서 이송을 정확하게 가이드할 수 있도록 상기 베이스(2110)의 일부 구간에서는 내주측으로 함몰된 안내홈(2130)을 가질 수 있다. 상기 안내홈(2130)은 링 형태의 홈으로 상기 컨베이어 또는 이송플레이트(1100) 또는 가이드부(1500) 등에서 소정의 높이에 형성되는 돌출 부위가 삽입되어 높이를 정확하게 제한하거나 경사를 조정할 수 있도록 기능할 수 있다.
이상에서는 로터리 방식으로 배터리를 이송하면서 검사위치로 배치하고 검사하는 과정을 위한 구성들을 살펴보았다. 이와 같은 본 발명의 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치에 의하여, 종래 복잡하고 공간적인 부담이 큰 회전 검사시스템을 개선하여 공간적 효율성과 경제성이 향상되었다.
또한, 단순한 구조로도 정확한 공정 간의 이송은 물론 3D 영상의 획득이 가능하여졌기 때문에 검사의 정확성이 담보될 수 있으면서도 전체 공정의 속도가 보장될 수 있는 장점이 있다.
이러한 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치는 다양한 배터리의 생산, 폐기, 수거 등의 공정에 유연하게 적응할 수 있음은 물론 독립적인 검사장치를 구성할 수도 있어 설비 적응성이 우수하다.
또한, 연속적으로 배터리를 검사하는 과정에 오작동의 가능성이 낮고 신뢰성이 향상되며 유지보수의 효율성 또한 향상된다.
이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.
100...배터리 110...검사대상배터리
1100...이송플레이트 1101...회전축부
1102...조정위치 1110...거치홈부
1121...슬릿부 1140...플레이트프레임
1500...가이드부 1510...센서부
1520...푸시부 1600...디텍터
2100...홀더장치 2110...베이스
2120...수용부 2130...안내홈
3100...엑스레이튜브 3101...동기축부
3200...동기프레임 5200...진입컨베이어
5400...배출컨베이어
1100...이송플레이트 1101...회전축부
1102...조정위치 1110...거치홈부
1121...슬릿부 1140...플레이트프레임
1500...가이드부 1510...센서부
1520...푸시부 1600...디텍터
2100...홀더장치 2110...베이스
2120...수용부 2130...안내홈
3100...엑스레이튜브 3101...동기축부
3200...동기프레임 5200...진입컨베이어
5400...배출컨베이어
Claims (3)
- 실린더형 배터리(100)를 안착하는 복수의 거치홈부(1110)가 원주방향으로 배열되고 회전축부(1101)를 중심으로 회전되는 이송플레이트(1100);
상기 이송플레이트의 일측에 배치되어 진입위치에 배치되는 거치홈부에 배터리를 전달하는 진입컨베이어(5200);
상기 이송플레이트의 타측에 배치되어 배출위치에 배치되는 거치홈부에 안착된 배터리를 전달받는 배출컨베이어(5400);
검사위치를 중심으로 설정된 각도 범위에서 회전되며 배터리에 엑스레이를 방출하는 엑스레이튜브(3100);
상기 엑스레이튜브와 함께 회전되고 배터리에 대한 이미지 검출신호를 생성하는 디텍터(1600);
상기 검사위치를 중심으로 진입위치 및 배출위치 사이에서 이송플레이트의 외주측을 감싸도록 배치되되 검사위치에서 거치홈부에 배터리를 지지하는 홀더장치(2100)를 밀착시키는 푸시부(1520)를 구비하는 가이드부(1500);
상기 이송플레이트를 회전지지하고 거치홈부의 하측에서 홀더장치의 바닥을 지지하는 저판부(1141)를 갖는 플레이트프레임(1140); 및
상기 이송플레이트 및 플레이트프레임의 하측에 배치되어 동기축부를 중심으로 엑스레이튜브와 디텍터를 함께 회전시키는 동기프레임(3200);을 포함하는 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 디텍터로부터 검사위치까지의 거리가 엑스레이튜브로부터 검사위치까지의 거리보다 더 크되, 이송플레이트의 직경 이상으로 형성되는 배터리 정렬구조를 포함하는 검사장치.
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| KR20170016179A (ko) * | 2015-08-03 | 2017-02-13 | (주)자비스 | 배터리 검사용 엑스레이 검사 장치 및 그에 의한 배터리 검사 방법 |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |