KR20010008485A

KR20010008485A - Ｎｉ-ＭＨ 전지의 양극판 조립장치 및 그 공정

Info

Publication number: KR20010008485A
Application number: KR1019990026355A
Authority: KR
Inventors: 전산; 김호연; 원하연
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-02-05
Also published as: KR100309314B1; US6421892B1; JP2001023625A

Abstract

본 발명은 절단된 양극판(7)이 수동으로 적층 장전되는 매거진(5)을 구비한 극판 피딩 유니트(3), 양극판(7)의 한쪽 모서리 부위(9)로부터 활물질을 제거하는 초음파 크리너(11)를 구비한 활물질 제거 유니트(13), 탭 스트립 롤(15)로부터 탭 스트립(17)을 공급하는 탭 피딩유니트(19), 양극판(7)의 활물질 제거부위(9)의 상하면에 상기 탭 피딩 유니트(19)로부터 공급된 탭 스트립(17)의 끝부분을 가용접하는 가용접 유니트(25), 양극판(7)의 활물질 제거부위(11)에 가용접된 탭 스트립(17)을 일정 길이로 절단하여 사각형의 탭(21)을 형성하는 커팅 유니트(23), 가용접된 탭(21)을 최종 용접하는 본용접 유니트(27), 본용접된 양극판(7)을 일정 높이만큼 눌러 피는 캘린더 롤링 유니트(28) 및, 캘린더 롤링된 양극판(7)을 소정 형태(29)로 절단하는 타발 프레스 유니트(31)로 구성되어 있는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치에 관한 것으로, Ni-MH 전지의 양극판을 자동화된 일련의 공정을 통해 제조함으로써 전지의 제조에 따른 비용, 시간, 불량율 등을 대폭 감소시켜 전지의 생산 효율성을 극대화시킬 수 있게 된다.

Description

Ｎｉ-ＭＨ 전지의 양극판 조립장치 및 그 공정{assembling machine for positive electrode plate of Ni-MH battery and assembling process therefor}

본 발명은 Ni-MH(니켈-하이드라이드) 전지의 조립장치 및 그 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2차전지로 사용되는 Ni-MH 전지의 자동화된 양극판 조립장치 및 이 장치를 이용한 음극판 조립공정에 관한 것이다.

최근 들어 PCS나 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대장치의 보급이 급속히 늘어남에 따라 소형 경량이면서도 고 에너지 밀도를 갖는 2차 전지의 개발이 요구되어져 왔다. 또한 환경 친화적인 무공해 전기 자동차가 도입됨에 따라 전기 자동차의 전원으로 사용될 고에너지 밀도의 2차 전지 개발의 필요성이 대두되어 왔다.

여기에서 일반적으로 전지란 금속간의 전위차를 이용하여 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 것으로, 일회용의 1차 전지와 재충전하여 반복 사용이 가능한 2차 전지, 그밖에 태양전지 등의 특수 전지등으로 대별할 수 있으며, 1차 전지는 다시 사용 전극에 따라 망간 전지, 알칼리 전지, 수은 전지, 산화은 전지로 분류할 수 있으며, 2차 전지는 납축전지, 금속 수소화물을 극판으로 사용하는 Ni-MH 전지, 밀폐형 니켈-카드뮴 전지와 리튬-금속 전지, 리튬-이온 전지, 리튬-폴리머 전지와 같은 리튬 전지로 분류된다.

이러한 전지들 중에서 1차 전지는 용량이 적고, 수명이 짧으며, 일회 사용에 그치는 단점을 가진 반면 2차 전지는 용량이 커 높은 전압을 얻을 수 있으며, 수명이 상대적으로 길고, 반복해서 사용할 수 있으므로 환경 친화적인 무공해 전기 자동차에 적용되어 될 때 탁월한 성능을 발휘할 수 있다. 특히, 2차 전지 중에서도 니켈 계열의 전지는 재활용 기술이 검증되어 있는 바 환경 보호 측면에서의 활용성이 뛰어나므로 가장 널리 이용되고 있다.

그런데, 이러한 니켈 계열의 전지 특히, 니켈 하이드라이드 전지의 경우에 수작업을 통하여 제조되고 있어 작업 공수가 많고 따라사 제작 소요시간이 길어지는 등 생산 효율성이 떨어지는 문제점을 가지고 있는 바, 수작업에 따른 니켈 하이드라이드 전지의 양극판 제작 공정을 간략히 살펴 보면 다음과 같다.

도 1에 간략히 도시된 바와 같이 종래의 수작업에 의한 Ni-MH 전지의 양극판 제작공정은 크게 10단계로 이루어져 있다.

먼저, 작업자가 니켈 포옴(foam) 롤을 풀어 일정 길이의 양극판(201)으로 절단기를 사용해 절단한다. 그리고 나서 탭(203)을 붙이기 위한 탭 자리(205) 모서리를 치구를 사용해 압입하여 표시한다. 그 다음에 니켈 포일(foil) 롤을 풀어 일정 길이만큼 절단기를 사용해 절단한다. 절단이 끝나면 절단된 2장의 탭(203)을 겹쳐 한쪽 모서리 부분을 가용접한다. 그리고 나서 2장으로 겹쳐진 탭(203)의 사이에 니켈 포옴으로 된 양극판(201)을 끼우고 다시 겹쳐진 부위를 가용접한다. 가용접이 끝난 뒤 가용접된 양극판(201)을 보다 넓은 팁을 갖는 용접기를 이용해 본용접한다. 그 다음에 탭의 본용접이 이루어진 양극판(201)에 수산화니켈 페이스트를 수작업으로 도포한다. 페이스트가 건조된 뒤 절단기를 사용하여 양극판을 반으로 절단한다. 그리고 나서 프레스를 이용해 양극판을 타발을 행한 뒤 최종적으로 수산화니켈 도포시 탭 사이에 혼입된 수산화니켈을 알콜로 세척해 내면 하나의 완성된 양극판을 제작하게 된다.

그런데, 위와 같은 종래의 수작업에 의한 니켈 하이드라이드 양극판의 제조 조립방식은 수동용 공구를 사용하는 단순 작업에 의존하게 되므로 작업량이 많아지고 따라서 인건비나 생산비용등 제조 단가가 증대되고 작업자 작업공수가 늘어나게 되어 제품 불량의 비율이 증대되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 위와 같은 종래의 Ni-MH 전지 양극판 제조상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, Ni-MH 전지의 양극판을 자동화된 일련의 공정을 통해 제조함으로써 양극판의 제조에 따른 비용, 시간, 불량율 등을 대폭 감소시켜 전지의 생산 효율성을 극대화시키고자 하는 데 그 목적이 있는 것이다.

도 1은 종래의 수작업에 의한 Ni-MH 전지의 양극판 제작공정의 개략 설명도.

도 2는 본 발명에 따른 조립장치에 의한 Ni-MH 전지의 양극판 제작공정을 개략적으로 나타낸 설명도.

도 3은 본 발명에 따른 조립장치의 전체 평면도.

도 4는 도 3에 도시된 조립장치의 언더셔틀을 도시한 것으로, 도 4a는 평면도, 도 4b는 정면도, 도 4c는 측면도.

도 5는 도 3에 도시된 조립장치의 양극판 피딩 유니트를 도시한 것으로, 도 5a는 평면도, 도 5b는 측면도, 도 5c는 정면도.

도 6은 도 3에 도시된 조립장치의 활물질 제거 유니트를 도시한 것으로, 도 6a는 평면도, 도 6b는 정면도, 도 6c는 측면도.

도 7은 도 3에 도시된 조립장치의 탭 피딩 유니트를 도시한 것으로, 도 7a는 평면도, 도 7b는 정면도.

도 8은 도 3에 도시된 조립장치의 가용접 유니트를 도시한 것으로, 도 8a는 평면도, 도 8b는 정면도, 도 8c는 측면도.

도 9는 도 3에 도시된 조립장치의 커팅 유니트를 도시한 것으로, 도 9a는 평면도, 도 9b는 정면도, 도 9c는 측면도, 도 9d는 부분 상세도.

도 10은 도 3에 도시된 조립장치의 본용접 유니트를 도시한 것으로, 도 10a는 평면도, 도 10b는 정면도, 도 10c는 측면도.

도 11은 도 3에 도시된 조립장치의 캘린더 롤링 유니트의 이송부를 도시한 것으로, 도 11a는 평면도, 도 11b는 정면도, 도 11c는 측면도.

도 12는 도 3에 도시된 조립장치의 캘린더 롤링 유니트의 압연부를 도시한 것으로, 도 12a는 평면도, 도 12b는 측면도, 도 12c는 부분 정면도.

도 13은 도 3에 도시된 조립장치의 타발 프레스 유니트의 이송부를 도시한 것으로, 도 13a는 평면도, 도 13b는 정면도, 도 13c는 측면도.

도 14는 도 3에 도시된 조립장치의 타발 프레스 유니트의 프레스를 도시한 것으로, 도 14a는 평면도, 도 14b는 정면도, 도 14c는 측면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 양극판 조립장치 2 : 베이스 프레임

3 : 양극판 피딩 유니트 5 : 매거진

7 : 양극판 9 : 활물질 제거부위

11 : 초음파 크리너 13 : 활물질 제거 유니트

15 : 탭 스트립 롤 19 : 탭 피딩 유니트

21 : 탭 23 : 커팅 유니트

25 : 가용접 유니트 27 : 본용접 유니트

28 : 캘린더 롤링 유니트 31 : 타발 프레스 유니트

33 : 언더셔틀

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위해 절단된 양극판이 수동으로 적층 장전되는 매거진을 구비한 극판 피딩 유니트, 양극판의 한쪽 모서리 부위로부터 활물질을 제거하는 초음파 크리너를 구비한 활물질 제거 유니트, 탭 스트립 롤로부터 탭 스트립을 공급하는 탭 피딩유니트, 양극판의 활물질 제거부위의 상하면에 상기 탭 피딩 유니트로부터 공급된 탭 스트립의 끝부분을 가용접하는 가용접 유니트, 양극판의 활물질 제거부위에 가용접된 탭 스트립을 일정 길이로 절단하여 사각형의 탭을 형성하는 커팅 유니트, 가용접된 탭을 최종 용접하는 본용접 유니트, 본용접된 양극판을 일정 높이만큼 눌러 피는 캘린더 롤링 유니트 및, 캘린더 롤링된 양극판을 소정 형태로 절단하는 타발 프레스 유니트로 구성되어 있는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치를 첨부도면에 따라 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치는 종래의 수작업에 의한 경우와 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같은 일련의 공정에 의해 Ni-MH 전지의 양극판을 조립 생산하도록 되어 있다. 따라서 먼저 자동 페이스팅을 행하는 코터(coater)로부터 나오는 양극판 벨트를 일정 길이만큼 절단한 다음 작업자가 직접 조립장치에 장전하는 사전 준비절차가 필요하다. 준비가 완료되면 양극판(7)을 하나씩 피딩하여 한쪽 모서리 부위(9)를 타격하여 이 부위(9)에 도포된 활물질을 제거한 다음 상하면에 탭(21)을 용착하여 압연을 한 뒤 소정 형태(29)로 절단해냄으로써 완성품을 제작하도록 되어 있다.

이를 위해 본 발명의 양극판 조립장치는 도 3에 도면번호 1로 도시된 바와 같이, 크게 양극판 피딩 유니트(3), 활물질 제거 유니트(13), 탭 피딩 유니트(19), 가용접 유니트(25), 커팅 유니트(23), 본용접 유니트(27), 캘린더 롤링 유니트(28) 및, 타발 프레스 유니트(31)로 이루어진 일관 공정으로 구성되어 있다.

그리고 위와 같은 각각의 구성 유니트(3,13,25,27,28)를 통해 일련의 양극판(7) 조립이 이루어지도록 도 4a 내지 4c에 도시된 언더셔틀(33)이 조립장치(1)의 하부에 설치되어 있다. 이 언더셔틀(33)은 따라서 각각의 유니트(3,13,25,27,28) 사이에서 양극판(7)을 이동시키도록 되어 있으며, 베이스 프레임(2) 상에 장착된 수직 프레임(34)에 의해 지지되고, 기부를 이루는 베이스 플레이트(36), 각 유니트 간을 이동하는 슬라이드 플레이트(38), 음극판(7)이 놓여지도록 슬라이드 플레이트(38) 위에 장착된 고정시트(42), 고정시트(42) 가운데 부분의 개구를 통해 슬라이드 플레이트(38)의 상하로 이동하는 가동 시트(44) 그리고 가동시트(44)의 상하 운동을 일으키는 가이드 실린더(46)로 구성되어 있다.

또한, 양극판 피딩 유니트(3)는 작업자에 의해 사전에 절단되어 매거진(5)에 장전되어 있는 양극판(7)을 활물질 제거 유니트(13)에 공급하기 위한 것으로, 도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이, 양극판 장전용 매거진(5), 매거진(5)에 장전된 양극판(7)을 이송하기 위한 흡착패드(35), 이 흡착패드(35)를 왕복 이동시키기 위한 실린더(37)로 이루어져 있다. 여기에서 매거진(5)은 도 5c에 도시된 것처럼 실린더(41)의 구동력에 의해 상하로 배열 설치된 가이드 로드(39)를 따라 상하로 이송되어 흡착패드(35)에 의한 양극판(7)의 파지를 가능하게 한다. 흡착패드(35)는 패드 브래킷(43)에 의해 언더셔틀(33) 위쪽에 위치하도록 설치되며 이송 실린더(37)에 의한 횡이동으로 매거진(5)에 적층된 양극판(7)을 언더셔틀(33)로 이송한다. 이송 실린더(37)는 패드(35)를 좌우로 이송시키기 위해 언더셔틀(33) 위쪽에 직각방향으로 설치되어 있다.

양극판(7)의 한쪽 모서리 부위(9)로부터 활물질을 제거하도록 되어 있는 활물질 제거 유니트(13)는 도 6a 내지 6c에 도시된 바와 같이 양극판(7) 파지용 핑거부(45), 핑거부(45) 이송용 실린더(49), 활물질 제거용 크리너(11)로 이루어져 있으며, 여기에서 핑거부(45)는 이송용 실린더(49)에 장착되어 실린더(49)의 축방향으로 이동하면서 언더셔틀(33)로부터 활물질 제거 위치로 양극판(7)을 파지하여 이송하도록 되어 있다. 또한 실린더(49)는 자체의 축방향으로 슬라이딩하도록 장착된 핸드부(47)에 의해 핑거부(45)를 언터셔틀(33)에 대해 직각방향으로 이송시키며, 초음파 크리너(11)는 크리닝 혼(51;horn)에 의해 핑거부(45)에 의해 이송되어 온 양극판(7)의 모서리 부위(9)의 활물질을 초음파 진동에 의해 제거하도록 되어 있다.

도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이 탭 스트립 롤(15)로부터 가용접 유니트(25)로 탭 스트립(17)을 공급하도록 되어 있는 탭 피딩 유니트(19)는 탭 스트립(17)이 감겨 있는 탭 스트립 롤(15)과 이 탭 스트립 롤(15)로부터 탭 스트립(17)을 풀어 내는 슬라이딩 에어 피더(61)로 이루어져 있으며, 여기에서 탭 스트립 롤(15)은 베이스 프레임(2) 위에 설치된 칼럼(55)의 상하에 설치된 상하 2개의 샤프트(57,59)에 의해 각각 회전 가능하게 장착되어 있으며, 슬라이딩 에어피더(61)는 칼럼(54) 위에 설치되어 상하 탭 스트립 롤(15)로부터 각각 1가닥씩 2가닥의 탭 스트립(17)을 맞물림하여 가용접 유니트(25)로 미끄럼 이동시키도록 되어 있다.

도 8a 내지 8c에 도시된 가용접 유니트(25)는 양극판(7)의 활물질 제거부위(9)의 상하면에 탭 피딩 유니트(19)로부터 공급된 탭 스트립(17)의 끝부분을 가용접하도록 되어 있으며, 가용접기(77)와 핑거부(81) 그리고 슬라이딩 실린더(79)로 구성되어 있다. 여기에서 가용접기(77)는 일반적인 콘덴서 용접기로 상하 2개의 용접토치(73,75)가 가용접 위치에 설치되어 양극판(7)의 활물질 제거부위(9)의 상하면과 이 면에 포개져 있는 탭 스트립(17)을 한 점에서 가용접하도록 되어 있다. 또한 핑거부(81)는 언더셔틀(33)에 의해 활물질 제거 유니트(13)로부터 이송되어 온 양극판(7)을 파지하여 가용접 위치로 이송하도록 핸드부(78)에 의해 슬라이딩 실린더(79)에 부착되어 있으며, 슬라이딩 실린더(79)는 핑거부(81)를 축방향으로 왕복 이동시키도록 언더셔틀(33)과 직각을 이루며 설치되어 있다.

양극판(7)의 활물질 제거부위(9)에 가용접된 탭 스트립(17)을 일정 길이로 절단하도록 되어 있는 커팅 유니트(23)는 도 9a 및 9d에 도시되어 있는 것처럼, 사각형의 탭(21)을 형성하며 가용접된 상태로 탭 스트립(17)을 절단하기 위해 탭 피딩유니트(19)의 끝부분에 가용접 유니트(25)의 용접토치(73,75)와 인접하게 설치되어 있으며, 상하부 커터 블레이드(67,71)와 상부 커터 블레이드(67)를 상하로 왕복운동시키는 실린더(63)로 구성되어 있다.

여기에서 상부 커터 블레이드(67)는 수직하게 설치된 가이드 포스트(65)를 따라 상하 왕복 이동하는 하부판(66)에 부착되어 상하로 이동하면서 가용접된 탭 스트립(17)을 절단하게 되며, 실린더(63)는 상부판(68)에 설치되어 하부판(66)을 상하로 이동시키도록 되어 있다. 그리고 하부 커터 블레이드(71)는 블레이드(67) 반대쪽 하단에서 슬라이드(69)에 고정되어 있다.

가용접된 탭(21)을 최종 용접하도록 되어 있는 본용접 유니트(27)는 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이 일반적인 DC 용접기(87)와 핑거부(88) 및 직교 로봇(89)으로 이루어져 있으며, 여기에서 본용접기(87)는 본용접 위치에 상하로 설치된 용접토치(83,85)를 구비하여 본용접 위치에 장전된 양극판(7)의 탭(21) 중첩부위를 상하면에서 다중 용접하도록 되어 있으며 다중 용접을 위해 양극판(7)은 직교 로봇(89)에 의해 미세 이동하면서 3 내지 4회에 걸쳐 용접이 이루어진다. 또한 핑거부(88)는 가용접 유니트(25)에서 언더셔틀(33)을 통해 이송되어 온 양극판(7)을 파지하여 본용접 위치에 장전시키도록 직교 로봇(89)의 몸체에 부착되어 있으며, 직교 로봇(89)은 핑거부(88)를 축방향으로 왕복 이동시키도록 언더셔틀(33)과 직각을 이루며 설치된 레일(94)을 따라 왕복 이동하도록 되어 있다.

본용접이 완료된 양극판(7)을 눌러 일정 길이만큼 펴지도록 하는 캘린더 롤링 유니트(28)는 다시 도 11a 내지 11c에 도시된 이송부(60)와 도 12a 내지 12c에 도시된 압연부(80)의 서브 어셈블리로 이루어져 있다.

여기에서 이송부(60)는 도 11a 내지 11c에 도시된 바와 같이 언더셔틀(33)로부터 양극판(7)을 이송해 오는 이송 실린더(52)와 푸시 실린더(52)를 구비하고 있으며, 이송 실린더(52)는 언더셔틀(33)과 평행하면서 상하 압연롤(82)과는 직갹을 이루도록 설치된 브래킷(54)의 하부에 장착되어 좌우로 왕복 이동하게 된다. 푸시 실린더(52)는 브래킷(56)에 의해 이송 실린더(52)의 하단에 장착되어 좌우로 이동하도록 되어 있으며, 상하 이동하는 푸시로드(50)가 하향 돌출된 상태에서 푸시로드(50)에 의해 양극판(7)을 상하 압연롤(82) 사이로 밀어 넣도록 되어 있다.

도 12a 내지 12c에 도시된 바와 같이 압연부(80)는 동력원인 구동모터(70), 회전 구동력을 압연롤(82)에 전달하는 주축(74) 및 아이들링 축(76), 전달된 회전 구동력에 의해 양극판(7)을 캘린더링(calindering)하는 상하 압연롤(82)로 구성되어 있으며, 여기에서 구동모터(70)는 주축(74) 및 아이들링 축(76)으로 회전력을 전달하기 위해 전동체인(105)에 의해 주축(74)에 연결된 스프로킷(72)을 회전시키도록 되어 있다.

주축(74)은 스프로킷(72)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전하도록 스프로킷(72)과 직결되어 있으며, 주축 일단에 장착된 상하 한 쌍의 전동 기어(82)에 의해 위쪽에 평행하게 설치된 아이들링 축(76)에도 회전력을 전달하도록 되어 있다. 또한 상하 한 쌍의 유니버설 조인트(78)에 의해 주축(74) 및 아이들링 축(76)과 연결되어 있는 상하 압연롤(82)은 이송부(60)의 브래킷(54)와 타발 프레스 유니트(31)의 브래킷(58) 사이에 설치되며, 주축(74) 및 아이들링 축(76)을 통해 구동모터(70)로부터 전달된 회전력에 의해 언터셔틀(33)로부터 이송되어 온 양극판(7)을 캘린더링 압연하도록 되어 있다.

도 13a 내지 13c 및 도 14a 내지 14c에 도시된 타발 프레스 유니트(31)는 캘린더 롤링된 양극판(7)을 소정 형태(29)로 절단하기 위한 것으로, 도 14a 내지 14c에 도시된 절단용 프레스(90), 압연롤(82)로부터 양극판(7)을 이송해 오는 이송 실린더(62) 및 흡착패드(64), 프레스(90)로 양극판(7)을 이송하는 이송 실린더(86) 및 흡착패드(103)으로 이루어져 있다.

여기에서, 프레스(90)는 도 14a 내지 14c에 도시된 바와 같이 타발력을 발생시키는 프레스 본체(90)와 프레스 하형을 이루며 소정 형태로 개구된 몰드 베이스(96), 프레스 상형을 이루며 몰드 베이스(96) 위쪽에 설치되어 소정 형태의 외형을 갖도록 되어 있는 타발 펀치(97)를 포함하고 있다. 또한 도 13a 내지 13c에 도시된 바와 같이 이송 실린더(62)는 상하 압연롤(82)과 프레스(90) 사이에서 압연롤(82) 아래쪽에 압연롤(82)과 직각을 이루며 언더셔틀(33)에 평행하게 설치된 브래킷(58)의 상부에 장착되어 브래킷(58)을 따라 좌우로 왕복 이동하도록 되어 있다. 또한 흡착 패드(64)는 압연롤(82)에서 압연이 되어 나온 양극판(7)을 흡착 파지하여 흡착패드(103)의 좌측단 위치까지 이송하도록 이송 실린더(62)의 상단에 부착되어 있다.

마찬가지로 도 13a 내지 13c에 도시된 이송 실린더(86)는 브래킷(58) 위쪽에서 브래킷(58)과 프레스(90) 사이에 언더셔틀(33)과 평행하게 설치된 기부(84) 위에 장착되어 있으며, 기부(84)를 따라 뻗어 있는 가이드 로드(99)에 의해 좌우로 왕복 이동하도록 되어 있다. 이송 실린더(86) 위쪽에 연결된 패드 브래킷(100)에 의해 이송 실린더(86)와 일체로 되어 있는 흡착패드(64)는 패드 브래킷(100)이 이송 실린더(86)에 의해 안내 레일(107)을 따라 좌우로 이동함에 따라 좌우로 이동하면서 흡착패드(64)에 의해 이송되어 온 양극판(7)을 흡착 파지하여 프레스(90)로 이송하도록 되어 있다.

따라서, 위와 같이 구성된 양극판 조립장치(1)에 따르면, 도 2에 개략적으로 도시된 것처럼 다음과 같은 일련의 공정을 거쳐 양극판을 조립하게 된다.

먼저, 사전 준비작업으로서 자동 페이스팅을 하는 코터에서 양극판 벨트를 일정 길이로 절단하고 절단된 극판을 수작업에 의해 도 5에 도시된 극판 피딩유니트(3)의 매거진(5)에 적층하며, 니켈 포일 롤을 탭피딩 유니트(19)에 장착한다.

그리고 나서 극판 피딩유니트(3)의 매거진(5)으로부터 흡착패드(35)에 의해 양극판(7)을 한 장씩 진공흡착 파지하여 언더셔틀(33)로 이송하여 활물질 제거 유니트(13)로 양극판(7)을 공급한다(S1).

다음에, 도 6에 도시된 활물질 제거 유니트(13)로 이송된 양극판(7)은 핑거부(45)에 의해 활물질 제거위치로 이송되며 이때 초음파 크리너(11)의 크리너 혼(51)이 이송된 양극판(7)의 활물질 제거 부위(9)에 위치하여 초음파 진동에 의해 이 부위(9)에 도포된 활물질을 제거한다. 이와 동시에 아래쪽에 장착된 진공 크리너에 의해 제거된 활물질 가루를 진공 흡착한다(S2).

한편, 도 7에 도시된 탭 피딩 유니트(19)에서는 상하 2개의 탭 스트립 롤(15)로부터 슬라이딩 에어피더(37)에 의해 니켈 포일로 된 2개의 탭 스트립(17)이 풀려 커팅 유니트(23)를 거쳐 가용접 유니트(25)로 공급된다(S3).

가용접 유니트(25)에 공급된 2가닥의 탭 스트립(17)은 그 끝부분이 언더셔틀(33)에 의해 가용접 위치로 장전된 양극판(7)의 활물질 제거부위(9) 상하면에 각각 포개진 상태에서 도 8에 도시된 가용접 유니트(25)의 상하 용접 토치(73,75)에 의해 1점 가용접된다(S4).

가용접이 완료되면 양극판(7)의 활물질 제거부위(9) 상하면에 각각 가용접된 상하 탭 스트립(17)의 끝부분을 커팅 유니트(23)의 상하부 커터 블레이드(67,71)로 일정 길이만큼 절단하여 사각형의 탭(21)을 형성한다(S5).

탭(21)의 가용접이 완료된 양극판(7)은 다시 언더셔틀(33)에 의해 도 10에 도시된 본용접 유니트(27)로 이송된다. 양극판(7)이 본용접 유니트(27)로 이송되면 먼저 직교 로봇(89)이 레일(94)을 따라 언더셔틀(33) 쪽으로 이동하여 핑거부(88)에 의해 언더셔틀(33)에 놓여진 양극판(7)을 파지하고, 다시 본용접 위치로 돌아와 양극판(7)을 본용접 위치에 장전시킨다. 양극판(7)의 장전이 완료되면 용접기(87)의 상하 용접토치(83,85)에 의해 본용접이 이루어지는데, 이때 직교로봇(89)이 미세한 이동을 하면서 3 내지 4회에 걸쳐 다중 용접을 하게 된다(S6).

본 용접이 완료되면 양극판(7)은 도 11 및 도 12에 도시된 캘린더 롤링 유니트(28)에 의해 캘링더링되는데, 먼저 도 11에 도시된 바와 같이 언더셔틀(33)에 의해 양극판(7)이 이송되어 오면 이송부(60)의 이송 실린더(52)가 브래킷(56)의 끝부분으로 이동하여 푸시 실린더(52)로부터 돌출된 푸시로드(50)에 의해 양극판(7)을 상하 압연롤(82) 사이로 밀어 넣게 된다. 이때 구동모터(70)로부터 스프로킷(72) 및 주축(74)과 아이들링 축(76)을 통해 회전력을 전달받은 압연롤(82)이 회전하면서 장입된 양극판(7)을 캘링더링하여 좀더 얇고 긴 양극판(7)을 형성하게 된다(S7).

압연이 완료된 양극판(7)은 도 13에 도시된 타발 프레스 유니트(31)의 흡착패드(64)에 파지된 뒤 실린더(62)에 의해 브래킷(58)의 우측단으로 이송되며, 이송된 양극판(7)은 다시 흡착패드(103)에 흡착 파지되어 실린더(86)에 의해 도 14에 도시된 프레스(90)의 타발 위치로 이송된다. 타발 위치에 양극판(7)이 장전되면 원하는 양극판의 형태에 알맞는 형태로 개구되어 있는 몰드 베이스(96)와 몰드 베이스(96)의 개구와 동일한 형상을 갖는 타발 펀치(97)에 의해 소정의 형태(29)로 최종 절단된다(S8).

이상의 구성 및 제조 공정을 갖는 본 발명의 양극판 조립장치에 따르면 Ni-MH 전지의 양극판을 자동화된 일련의 제작 공정을 통해 일관 생산할 수 있게 되므로 전지의 제조에 따른 작업공수 및 작업시간을 대폭 감소시킬 수 있게 되어 음극판 제조에 소요되는 비용 및 불량율 등을 절감할 수 있게 된다.

본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims

절단된 양극판(7)이 수동으로 적층 장전되는 매거진(5)을 구비한 극판 피딩 유니트(3), 상기 양극판(7)의 한쪽 모서리 부위(9)로부터 활물질을 제거하는 초음파 크리너(11)를 구비한 활물질 제거 유니트(13), 탭 스트립 롤(15)로부터 탭 스트립(17)을 공급하는 탭 피딩유니트(19), 상기 양극판(7)의 활물질 제거부위(9)의 상하면에 상기 탭 피딩 유니트(19)로부터 공급된 탭 스트립(17)의 끝부분을 가용접하는 가용접 유니트(25), 상기 양극판(7)의 활물질 제거부위(11)에 가용접된 상기 탭 스트립(17)을 일정 길이로 절단하여 사각형의 탭(21)을 형성하는 커팅 유니트(23), 가용접된 상기 탭(21)을 최종 용접하는 본용접 유니트(27), 본용접된 상기 양극판(7)을 일정 높이만큼 눌러 피는 캘린더 롤링 유니트(28) 및, 캘린더 롤링된 상기 양극판(7)을 소정 형태(29)로 절단하는 타발 프레스 유니트(31)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 각각의 유니트(3,13,25,27,28)는 일련의 언더셔틀(33)에 의해 유니트 간의 양극판(7) 이동을 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 음극판 조립장치.
제2 항에 있어서, 상기 언더셔틀(33)은 기부를 이루는 베이스 플레이트(36), 상기 각각의 유니트(3,13,25,27,28) 간을 이동하는 슬라이드 플레이트(38), 상기 양극판(7)이 놓여지도록 슬라이드 플레이트(38) 위에 장착된 고정시트(42), 상기 고정시트(42) 가운데 부분의 개구를 통해 상기 슬라이드 플레이트(38)의 상하로 이동하는 가동 시트(44) 및 상기 가동시트(44)를 상하로 이동시키는 가이드 실린더(46)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 극판 피딩유니트(3)는 이송 실린더(41)에 의해 가이드 로드(39)를 따라 상하 이동하는 매거진(5), 상기 매거진(5) 위의 양극판(7)을 파지하여 언더셔틀(33)로 이송하는 흡착패드(35), 상기 흡착패드(35)가 장착된 패드 브래킷(43)을 상기 언더셔틀(33)의 직각방향으로 왕복 이동시키는 실린더(37)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 활물질 제거 유니트(13)는 양극판(7)을 파지하는 핑거부(45), 축방향으로 상기 핑거부(45)를 슬라이딩시키도록 위쪽의 핸드부(47)를 통해 상기 핑거부(45)에 연결된 실린더(49), 상기 핑거부(45)에 의해 활물질 제거 유니트(13)로 이송된 상기 양극판(7)의 활물질 제거 부위(9)의 활물질을 크리닝 혼(51)에 의해 초음파로 제거하는 초음파 크리너(11)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 탭 피딩유니트(19)는 칼럼(55) 상하에 장착된 상하 샤프트(57,59)에 회전 가능하게 장착된 2개의 탭 스트립 롤(15), 상기 탭 스트립 롤(15)로부터 탭 스트립(17)을 풀어내도록 상기 탭 스트립(17)을 맞물고 미끄럼 이동하는 슬라이딩 에어 피더(61)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 커팅 유니트(23)는 가이드 포스트(65)를 따라 상하 왕복 이동하는 하부판(66)에 부착된 상부 커터 블레이드(67), 상부판(68)에 부착되어 상기 하부판(66)을 상하 왕복시키는 실린더(63), 상기 블레이드(67) 반대쪽 하단에서 슬라이드(69)에 고정되어 있는 하부 커터 블레이드(71)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 가용접 유니트(25)는 가용접 위치에 장전된 상기 양극판(7)의 활물질 제거부위(9)의 상하에 위치하는 상하 용접토치(73,75)를 구비한 용접기(77), 상기 양극판(7)을 파지하여 가용접 위치에 장전시키는 핑거부(81), 상기 핑거부(81)를 축방향으로 왕복 이동시키도록 상기 언더셔틀(33)과 직각을 이루며 설치된 슬라이딩 실린더(79)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 음극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 본용접 유니트(27)는 본용접 위치에 장전된 상기 양극판(7)의 탭(21) 중첩부위의 상하에 위치하는 상하부 용접토치(83,85)를 구비한 용접기(87), 상기 양극판(7)을 파지하여 본용접 위치에 장전시키는 핑거부(88), 상기 핑거부(88)를 축방향으로 왕복 이동시키도록 상기 언더셔틀(33)과 직각을 이루며 설치된 직교 로봇(89)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 상기 캘린더 롤링 유니트(28)는 상하 압연롤(82)의 직각방향으로 설치된 브래킷(54) 하부에 장착되어 좌우로 왕복 이동하는 이송 실린더(52), 브래킷(56)에 의해 상기 이송 실린더(52) 하단에 장착되어 수직방향으로 상하 이동하는 푸시로드(50)에 의해 양극판(7)을 상하 압연롤(82) 사이로 밀어 넣는 푸시 실린더(52)로 이루어진 이송부(60)와; 회전 구동력을 발생시키는 구동모터(70), 스프로킷(72) 및 상하 전동기어(82)를 통해 상기 구동모터(70)와 연결 회전하는 주축(74) 및 아이들링 축(76), 유니버설 조인트(78)에 의해 상기 주축(74) 및 아이들링 축(76)과 연결 회전하여 상기 언더셔틀(33)을 통해 이송된 상기 양극판(7)을 압연하는 상기 상하 압연롤(82)로 이루어진 압연부(80);로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
제1 항에 있어서, 타발 프레스 유니트(31)는 타발 위치로 이송되어 온 양극판(7)을 소정 형태로 절단하는 프레스(90), 상하 압연롤(82)의 직각방향으로 설치된 브래킷(58) 상부에 장착되어 좌우로 왕복 이동하는 이송 실린더(62), 압연된 상기 양극판(7)을 파지하도록 상기 이송 실린더(62) 상단에 부착된 흡착패드(64), 상기 브래킷(58)의 후방 상단에 평행하게 설치된 기부(84) 위에서 가이드 로드(99)를 따라 좌우로 왕복 이동하는 이송 실린더(86) 및, 상기 이송 실린더(86) 상단에 부착된 패드 브래킷(100)의 외측 하부에 장착되어 상기 흡착패드(64)에 의해 이송된 상기 양극판(7)을 상기 프레스(90)로 이송하는 흡착패드(103)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립장치.
극판 피딩유니트(3)의 매거진(5)으로부터 흡착패드(35)에 의해 양극판(7)을 활물질 제거 유니트(13)로 공급하는 단계(S1); 활물질 제거 유니트(13)의 초음파 크리너(11)에 의해 상기 양극판(7)의 한쪽 모서리 부위(9)로부터 활물질을 제거하는 단계(S2); 탭 피딩유니트(19)의 탭 스트립 롤(15)로부터 슬라이딩 에어피더(37)에 의해 상하 탭 스트립(17)을 풀어 커팅 유니트(23)를 거쳐 가용접 유니트(25)에 공급하는 단계(S3); 상기 커팅 유니트(23)를 통과하여 가용접 유니트(25)로 공급된 상하 탭 스트립(17) 끝부분을 상기 가용접 유니트(25)의 상하 용접토치(73,75)에 의해 상기 양극판(7)의 활물질 제거부위(9) 상하면에 각각 가용접하는 단계(S4); 상기 양극판(7)의 활물질 제거부위(9) 상하면에 각각 가용접된 상기 상하 탭 스트립(17)의 끝부분을 상기 커팅 유니트(23)의 상하부 커터 블레이드(67,71)에 의해 일정 길이로 절단하여 사각형의 탭(21)을 형성하는 단계(S5); 상기 양극판(7)에 가용접된 탭(21)을 본용접 유니트(27)의 상하부 용접토치(83,85)에 의해 본용접하는 단계(S6); 상기 탭(21) 부착 양극판(7)을 캘린더 롤링 유니트(28)의 상하 압연롤(82)에 의해 일정 길이 이상이 되도록 압연하는 단계(S7); 압연된 양극판(7)을 타발 프레스 유니트(31)의 프레스(90)에 의해 소정의 형태(29)로 절단하는 단계(S8)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 Ni-MH 전지의 양극판 조립공정.