KR20180049512A - 전지셀 제조시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전지셀 제조시스템에 관한 것으로서, 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀을 제조하는 전지셀 제조부; 상기 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송하는 전지셀 이송부; 상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량 여부를 검사하는 전지셀 두께 검사부; 및 상기 전지셀 두께 검사부에 의해 정상으로 검사된 전지셀을 배출하는 배출장치를 포함하며, 상기 전지셀 두께 검사부는 상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절장치, 상기 위치 조절장치에 의해 위치가 조절된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사장치를 포함한다.

Description

전지셀 제조시스템{MANUFACTURING SYSTEM OF BATTERY CELL}
본 발명은 전지셀 제조시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조된 전지셀의 실링부 두께를 자동으로 검사하며, 특히 전수 검사(Total Inspection)가 가능한 전지셀 제조시스템에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하며, 상기한 이차전지(이하 '전지셀'이라 함)는 전극조립체, 전해액 및 상기 전극조립체와 상기 전해액을 수용하는 파우치를 포함한다.
한편, 전지셀은 생산성과 효율성을 높이기 위해 전지셀 제조시스템을 적용하고 있으며, 상기한 전지셀 제조시스템은 전극조립체를 제조하고, 상기 전극조립체를 파우치에 수용하며, 상기 파우치의 주면을 실링하여 전지셀을 제조한다.
그리고 상기한 전지셀 제조시스템은 제조된 전지셀의 품질평가 중 하나로 상기 전지셀의 실링부 두께를 검사하고 있다.
그러나 상기한 전지셀 제조시스템은 전지셀의 실링부 두께 검사를 작업자에 의해 수작업으로 진행하고 있으며, 이에 전수 검사가 불가능하여 정확한 품질평가가 불가능한 문제점이 있었다.
특허등록번호 제10-0958649호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조된 전지셀의 실링부 두께를 자동으로 검사하며, 특히 전수 검사(Total Inspection)하여 성능평가의 정확도를 높일 수 있는 전지셀 제조시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀을 제조하는 전지셀 제조부; 상기 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송하는 전지셀 이송부; 상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량 여부를 검사하는 전지셀 두께 검사부; 및 상기 전지셀 두께 검사부에 의해 정상으로 검사된 전지셀을 배출하는 배출장치를 포함하며, 상기 전지셀 두께 검사부는 상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절장치, 상기 위치 조절장치에 의해 위치가 조절된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사장를 포함할 수 있다.
상기 전지셀 이송부는 상기 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송하는 이송장치와, 상기 이송장치에 의해 이송된 전지셀이 배치되되, 길이방향의 일면에 상기 전지셀의 일면 실링부가 안착되도록 안착부가 돌출된 안착지그를 포함할 수 있다.
상기 위치 조절장치는 상기 안착지그에 배치된 상기 전지셀의 측면을 지지하여 상기 전지셀의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절부재, 및 상기 전지셀의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 상기 전지셀의 길이방향 위치를 조절하는 상하면 조절부재를 포함할 수 있다.
상기 측면 조절부재는 상기 안착부에 구비되고, 상기 안착부에 안착되는 상기 일면 실링부의 측부를 지지하면서 상기 전지셀의 측방향 위치가 조절할 수 있다.
상기 상하면 조절부재는 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부를 지지하는 지지부재, 및 상기 일면 실링부의 반대쪽인 타면 실링부를 가압하면서 상기 전지셀의 상하면 위치를 조절하는 가압부재를 포함할 수 있다.
상기 지지부재는 상기 안착지그에 고정되되, 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀을 향해 위치 조절 가능하게 고정될 수 있다.
상기 두께 검사장치는 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부를 가압하여 고정하는 스트리퍼와, 상기 스트리퍼에 의해 고정된 일면 실링부의 두께를 측정하는 두께 측정센서, 및 상기 두께 측정센서에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사부재를 포함할 수 있다.
상기 두께 측정센서는 초기 위치에서 상기 안착부에 안착된 상기 일면 실링부에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 초기 위치에서 상기 안착부에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출할 수 있다.
상기 두께 측정센서는 상기 스트리퍼에 형성된 개방홀을 통해 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부에 접촉될 수 있다.
상기 두께 측정센서는 초기 위치에서 상기 안착부에 안착된 상기 일면 실링부를 고정한 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 상기 초기 위치에서 일면 실링부가 없이 상기 안착부에 지지된 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출할 수 있다.
상기 스트리퍼 또는 상기 두께 측정센서는 유압장치에 의해 하강하거나 또는 원위치로 복귀할 수 있다.
상기 이송장치는 컨베이어벨트로 마련될 수 있다.
상기 불량 측정장치에 의해 불량으로 검사된 불량 전지셀이 상기 배출장치로 배출되지 않도록 회수하는 회수장치를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 전지셀 제조시스템의 전지셀 제조방법은 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀을 제조하는 전지셀 제조단계(S10); 상기 전지셀 제조단계에서 제조된 전지셀이 이송되는 전지셀 이송단계(S20); 상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량여부를 검사하는 전지셀 두께 검사단계(S30)를 포함하며, 상기 전지셀 두께 검사단계(S30)는, 상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절공정(S31), 위치가 조절된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사공정(S32), 상기 두께 검사공정에서 정상으로 검사된 전지셀을 배출하는 전지셀 배출공정(S33)을 포함할 수 있다.
상기 위치 조절공정(S31)은 상기 전지셀의 측면을 지지하여 상기 전지셀의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절공정, 및 상기 전지셀의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 상기 전지셀의 길이방향 위치를 조절하는 상하면 조절공정을 포함할 수 있다.
상기 두께 검사공정(S32)은 상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부를 가압하여 고정하는 고정공정, 고정된 일면 실링부의 두께를 측정하는 측정공정, 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사공정을 포함할 수 있다.
본 발명은 하기와 같은 효과가 있다.
첫째: 본 발명의 전지셀 제조시스템은 전지셀 두께 검사부를 포함함으로써 제조된 전지셀의 실링부 두께를 실시간으로 검사할 수 있으며, 특히 전수 검사하 가능하여 성능평가의 정확도를 높일 수 있다.
둘째: 본 발명의 전지셀 두께 검사부는 위치 조절장치와 두께 검사장치를 포함함으로써 제조된 전지셀의 위치를 균일하게 정렬할 수 있고 동일한 위치의 실링부 두께를 검사할 수 있다.
셋째: 본 발명의 위치 조절장치는 측면 조절부재와 상하면 조절부재를 포함함으로써 불규칙하게 이송된 전지셀의 위치를 보다 정확하게 정렬할 수 있다.
넷째: 본 발명의 두께 검사장치는 스트리퍼, 두께 측정센서 및 검사부재를 포함함으로써 제조된 전지셀의 실링부 두께를 보다 정확하게 측정하여 불량여부를 검사할 수 있다.
다섯째: 본 발명의 전지셀 제조시스템은 전지셀 이송부를 포함하되, 상기 전지셀 이송부는 이송장치와 안착지그를 포함함으로써 제조된 전지셀이 안정적으로 배치됨에 따라 전지셀의 실링부 두께 측정시 안정성을 높일 수 있다.
여섯째: 본 발명의 전지셀 제조시스템은 정상인 전지셀을 배출하는 배출장치와, 불량인 전지셀을 회수하는 회수장치를 포함함으로써 작업의 연속성과 제품 불량 발생을 현저히 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템을 대략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템의 전지셀 이송부와 전지셀 두께 검사부를 도시한 측방향 사시도.
도 3은 도 2에서 전지셀 이송부를 대략적으로 도시한 측면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템의 전지셀 이송부와 전지셀 두께 검사부를 도시한 정면 방향 사시도.
도 5는 도 2에 표시된 'A'부분 확대도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 이송부의 측면 조절부재를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 이송부의 상하면 조절부재를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 두께 검사부의 사용상태를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 제조시스템의 일부를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지셀 제조시스템의 일부를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예]
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템은 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀(10)을 제조하는 전지셀 제조부(100), 전지셀 제조부(100)에 의해 제조된 전지셀(10)이 이송되는 전지셀 이송부(200), 전지셀 이송부(200)에 이송된 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 측정하여 불량 여부를 검사하는 전지셀 두께 검사부(300), 및 전지셀 두께 검사부(300)에 의해 정상으로 검사된 전지셀(10)을 후공정라인(미도시)까지 배출하는 배출장치(400)를 포함한다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템을 보다 상세히 설명한다.
전지셀 제조부
전지셀 제조부(100)는 전극조립체 제조장치, 파우치 제조장치 및 실링장치를 포함하며, 상기 전극조립체 제조장치는 복수의 전극과 복수의 분리막을 교대로 적층하여 전극조립체를 제조한다. 그리고 파우치 제조장치는 상부 케이스와 하부 케이스를 가공하여 상부 케이스와 하부 케이스의 상호 대응하는 대응면에 전극조립체 수용공간을 형성하는 파우치를 제조한다. 그리고 실링장치는 상기 파우치의 수용공간에 전극조립체를 수용한 다음 상기 파우치의 테두리를 열융착하여 실링한다.
이와 같은 전지셀 제조부(100)는 전극조립체 제조장치, 파우치 제조장치 및 실링장치를 통해 전지셀(10)을 자동으로 제조할 수 있다.
전지셀 이송부
전지셀 이송부(200)는 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송 및 정렬시키기 위한 것이다.
즉, 전지셀 이송부(200)는 전지셀 제조부(100)에 의해 제조된 전지셀(10)을 이송하는 이송장치(210)와, 이송장치(210)에 의해 이송된 전지셀(10)이 배치되되, 길이방향의 일면에 전지셀(10)의 일면 실링부(11)가 안착되도록 안착부(221)가 돌출된 안착지그(220)를 포함한다.
이송장치(210)는 전지셀 제조부(100)에 의해 제조된 전지셀(10)을 안착지그(220)까지 이송한다. 여기서 이송장치(210)는 컨베이어벨트로 마련될 수 있으며, 이에 복수의 전지셀(10)을 순차적이고 안정적으로 이송할 수 있다.
또한, 이송장치(210)는 전지셀(10)을 이송하되, 전지셀(10)의 일면 실링부(11)가 안착지그(220)의 일면(도 2에서 보았을 때 상부면)을 향한 상태로 이송하며, 이에 일면 실링부(11)의 두께 측정시 효율성을 높일 수 있다. 한편, 전지셀(10)에 형성된 전극리드(12)는 일면 실링부(11)와 직교되는 전지셀(10)의 측면으로 인출된다.
안착지그(220)는 상면이 평평한 판 형태를 가지고, 일면(도 2에서 보았을 때 상부면)에는 전지셀(10)의 일면 실링부(11)가 안착되도록 안착부(221)가 돌출되며, 안착부(221)의 상면은 일면 실링부(11)가 면밀착되도록 평평한 수평면을 가진다.
한편, 전지셀(10)이 배치되는 안착지그(220)의 타측면(도 2에서 보았을 때 하부면)에는 전지셀(10)을 일정 간격으로 이동시키거나 정지시키는 이송부재(222)가 더 구비될 수 있으며, 이송부재(222)에 의해 복수의 전지셀(10)을 설정된 시간 마다 순차적으로 전지셀 두께 검사부(300)에 삽입할 수 있고, 이에 검사 작업의 연속성을 높일 수 있다.
이와 같은 전지셀 이송부(200)는 제조된 전지셀(10)이 안정적으로 배치됨으로써 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께 검사시 성능평가의 정확도를 높일 수 있다.
전지셀 두께 검사부
전지셀 두께 검사부(300)는 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량 여부를 검사하기 위한 것이다.
즉, 전지셀 두께 검사부(300)는 전지셀 이송부(200)의 안착지그(220)에 이송된 전지셀(10)의 일면 실링부(11), 즉 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절장치(310), 위치 조절장치(310)에 의해 위치가 조절된 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부(11)의 두께값과 입력된 실링부의 기준값을 비교하여 불량 여부를 검사하는 두께 검사장치(320)를 포함한다.
위치 조절장치(310)는 도 6 및 도 7을 참조하면, 전지셀의 일측 실링부가 안착부에 정확히 위치하도록 정렬시키는 것이다. 즉, 위치 조절장치(310) 전지셀(10)의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절부재(311)와, 전지셀(10)의 상하방향 위치를 조절하는 상하면 조절부재(312)를 포함한다.
측면 조절부재(311)는 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 안착지그(220)의 상면에 고정되고, 안착지그(220)에 배치된 전지셀(10)의 측면이 지지되면서 전지셀(10)의 측방향 위치를 균일하게 조절한다. 이때 측면 조절부재(311)는 안착지그(220)의 길이방향(도 6에서 보았을 때 상하방향)으로 복수개가 구비될 수 있으며, 이에 전지셀(10)의 측방향 위치를 균일하게 조절함과 동시에 전지셀(10)의 기울어진 각도를 균일하게 조절할 수 있다.
한편, 측면 조절부재(311)는 사각 형태로 마련될 수 있으며, 이에 수직인 단부면에 전지셀(10)이 지지되면서 보다 안정적으로 위치를 조절할 수 있다.
한편, 측면 조절부재(311)는 안착부(221)에 고정되되, 일측 모서리에는 전지셀(10)의 일측 모서리가 밀착되도록 밀착홈(311a)이 형성되며, 밀착홈(311a)은 전지셀(10)의 일측 모서리가 삽입되면서 전지셀(10)의 측방향뿐만 아니라 전지셀(10)의 상하방향(도 5 및 도 6에 표시된 'U'방향)의 위치도 함께 조절한다.
한편, 측면 조절부재(311)는 안착지그(220)의 상면에 위치 조절 가능하게 고정될 수 있으며, 이에 전지셀(10)의 크기 또는 두께에 따라 측면 조절부재(311)의 위치를 간편하게 조절하여 사용할 수 있다.
상하면 조절부재(312)는 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 전지셀(10)의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 전지셀(10)의 상하방향 위치를 조절한다.
즉, 상하면 조절부재(312)는 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 지지하는 지지부재(312a), 및 일면 실링부(11)의 반대쪽인 타면 실링부(13)를 가압하면서 전지셀(10)의 상하면 위치를 조절하는 가압부재(312b)를 포함한다.
여기서 지지부재(312a)는 안착지그(220)의 상면에 지지면(312a-1)이 전지셀(10)을 향하는 방향으로 고정되고, 가압부재(312b)는 안착지그(220)의 상면에 지지면(312b-1)이 전지셀(10)을 향하는 방향으로 전진 또는 후진 가능하게 구비된다.
이와 같은 상하면 조절부재(312)는 지지부재(312a)와 가압부재(312b) 사이의 안착지그(220)에 전지셀(10)이 배치되면, 지지부재(312a)가 전지셀(10)을 향해 설정된 위치까지 이동한 후 정지한다. 그런 다음, 가압부재(312b)가 전지셀(10)을 향해 전진하면서 전지셀(10)의 타면 실링부(13)를 가압한다. 그러면 지지부재(312a)의 지지면(312a-1)과 가압부재(312b)의 지지면(312b-1) 사이에서 전지셀(10)이 가압됨에 따라 전지셀(10)의 상하방향 위치를 조절할 수 있다.
이때, 가압부재(312b)는 전지셀(10)로부터 소정 압력 이상의 저항이 발생하면 정지하며, 이에 전지셀(10)의 실링부(11)(13)가 접히는 것을 방지할 수 있다.
한편, 지지부재(312a)는 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)을 향해 위치 조절 가능하게 고정될 수 있다. 즉 전지셀(10)의 크기 및 두께에 따라 위치를 조절하여 사용할 수 있고, 이에 호환성을 높일 수 있다.
이와 같이 전지셀 두께 검사부(300)는 안착지그(220)에 배치되는 전지셀(10)의 위치를 항상 동일하게 정렬시킬 수 있으며, 이에 전지셀(10)의 두께 측정 부위를 동일하게 맞출 수 있어 성능 평가의 정확도를 높일 수 있다. 특히 자동으로 전지셀(10)의 위치를 조절할 수 있어 작업의 연속성을 높일 수 있다.
두께 검사장치(320)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 것과 같이, 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 가압하여 고정하는 스트리퍼(321)와, 스트리퍼(321)에 의해 고정된 일면 실링부(11)의 두께를 측정하는 두께 측정센서(322), 및 두께 측정센서(322)에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사부재(323)를 포함한다.
스트리퍼(321)는 전지셀의 일면 실링부를 고정하기 위한 것으로, 일면 실링부(11)의 상부에 구비되고 일면 실링부(11)를 향해 하강하면서 일면 실링부(11)을 가압하여 고정하는 가압부(321a)가 구비되며, 가압부(321a)에는 두께 측정센서(322)가 관통되게 개방홀(321b)이 형성된다. 즉 두께 측정센서(322)는 스트리퍼(321)에 형성된 개방홀(321b)을 통해 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)에 접촉된다.
두께 측정센서(322)는 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하기 위한 것으로, 일면 실링부(11)의 상부에 구비되고 일면 실링부(11)에 접촉되기까지의 하강 거리를 통해 일면 실링부(11)의 두께를 측정한다.
보다 상세히 설명하면, 두께 측정센서(322)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 초기 위치(두께 측정센서(322)의 하단부 위치)에서 안착부(221)에 안착된 일면 실링부(11)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 초기 위치에서 일면 실링부(11)가 없는 안착부(221)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부(11)의 두께값(γ)을 산출하며, 이에 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 보다 간편하고 정확하게 측정할 수 있다.
예로, 두께 측정센서(322)는 초기 위치(두께 측정센서(322)의 하단부 위치)에서 안착부(221)에 안착된 일면 실링부(11)에 접촉되기까지의 하강한 거리값이 100mm이고, 초기 위치에서 일면 실링부(11)가 없는 안착부(221)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)이 105mm일 경우 일면 실링부(11)의 두께값(γ)은 5mm임을 산출하게 된다.
검사부재(323)는 두께 측정센서(322)에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사한다. 즉, 검사부재(323)는 두께 측정센서(322)에 의해 측정된 두께값이 입력된 기준값의 오차 범위 내에 위치하면 정상으로 검사하게 되고, 입력된 기준값의 오차 범위 외에 위치하면 불량으로 검사하게 된다.
이와 같이 두께 검사장치(320)는 스트리퍼(321), 두께 측정센서(322) 및 검사부재(323)가 순차적으로 작동하면서 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 측정할 수 있으며, 이에 제조된 전지셀(10) 전체의 불량여부를 검사할 수 있다.
한편, 두께 검사장치(320)는 스트리퍼(310)와 두께 측정센서(322)의 압력을 조정하기 위한 유압장치(324)가 더 포함될 수 있다. 즉, 유압장치(324)는 스트리퍼(310)와 두께 측정센서(322)가 일면 실링부(11)를 과하게 가압하거나 약하게 가압하지 않도록 압력을 조정한다.
이와 같은 구성을 가진 전지셀 두께 검사부(300)는 제조된 전지셀의 실링부 두께를 정확하게 측정할 수 있으며, 특히 제조된 전지셀의 전수 검사가 가능하여 성능평가의 정확도를 높일 수 있다.
배출장치
배출장치(400)는 도 1을 참조하면, 안착지그(220)로부터 배출된 정상으로 검사된 전지셀(10)을 후공정라인까지 이송한다. 이때 배출장치(400)는 컨베이어밸트로 마련될 수 있으며, 이에 보다 안정적으로 전지셀을 이송할 수 있다.
여기서 불량으로 검사된 전지셀(10)을 회수하는 회수장치(500)를 더 포함할 수 있다.
회수장치
회수장치(500)는 두께 검사장치(320)에 의해 불량으로 검사된 불량 전지셀(10a)이 배출장치(400)로 배출되지 않도록 회수한다. 이때 회수장치(500)는 컨베이어밸트와 상기 컨베이어벨트로 불량 전지셀을 이동시키는 로봇팔로 마련될 수 있다.
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템은 제조된 전지셀(10)의 실링부 두께를 자동으로 검사할 수 있으며, 특히 전수 검사(Total Inspection)하여 성능평가의 정확도를 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조시스템을 이용한 전지셀 제조방법을 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 전지셀 제조방법은 전지셀 제조단계(S10), 전지셀 이송단계(S20), 및 전지셀 두께 검사단계(S30)를 포함한다.
전지셀 제조단계(S10)는 도 1을 참조하면, 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀(10)을 제조한다. 이때 전지셀 제조장치(100)를 이용한다.
즉, 전지셀 제조단계(S10)에 적용된 전지셀 제조장치(100)는 복수의 전극과 복수의 분리막을 교대로 적층하여 전극조립체를 제조한다. 그리고 상부 케이스와 하부 케이스를 가공하여 전극조립체 수용공간을 형성하는 파우치를 제조한다. 그리고 상기 파우치의 수용공간에 전극조립체를 수용한 다음 파우치의 테두리를 열융착하여 실링한다. 이와 같은 과정이 완료되면 전지셀(10)을 얻을 수 있다.
전지셀 이송단계(S20)는 전지셀 제조단계(S10)에서 제조된 전지셀(10)을 이송하고, 실링부 두께 측정을 할 수 있도록 배치한다. 이때 전지셀 이송부(200)를 이용한다.
즉, 전지셀 이송단계(S20)에 적용된 전지셀 이송부(200)는 전지셀 제조단계(S10)에서 제조된 전지셀(10)을 이송장치(210)를 이용하여 안착지그(220)까지 이송하며, 이송된 전지셀(10)은 일면 실링부(11)가 안착지그(220)의 안착부(221)에 안착되게 배치된다.
전지셀 두께 검사단계(S30)는 전지셀 이송단계(S20)에서 이송된 전지셀(10)을 정렬시키고, 정렬된 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 측정하여 불량여부를 검사한다. 이때 전지셀 두께 검사부(300)를 이용한다.
즉, 전지셀 두께 검사단계(S30)에 적용된 전지셀 두께 검사부(300)는 전지셀 이송단계(S20)에서 이송된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 설정 위치에 위치하도록 위치조절장치(310)를 통해 조절하는 위치 조절공정(S31), 위치가 조절된 전지셀(10)의 일면 실링부(11) 두께를 두께 검사장치(320)를 통해 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사공정(S32), 두께 검사공정(S32)에서 정상으로 검사된 전지셀을 배출장치(400)를 통해 배출하는 전지셀 배출공정(S33)을 포함한다.
위치 조절공정(S31)은 전지셀(10)의 측면을 지지하여 전지셀(10)의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절공정, 및 전지셀(10)의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 전지셀(10)의 길이방향 위치를 조절하는 상하면 조절공정을 포함하며, 이때 위치조절장치(310)를 이용한다.
즉, 위치 조절공정(S31)에 적용된 위치조절장치(310)는 측면 조절부재(311)를 통해 안착지그(220)에 안착된 전지셀(10)의 측방향 위치를 조절하고, 상하면 조절부재(312)를 통해 전지셀(10)의 상하방향 위치를 조절한다.
두께 검사공정(S32)는 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 가압하여 고정하는 고정공정, 고정된 일면 실링부(11)의 두께를 측정하는 측정공정, 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사공정을 포함한다. 이때 두께 검사장치(320)를 이용한다.
즉, 두께 검사공정(S32)에 적용된 두께 검사장치(320)는 스트리퍼(321)를 통해 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 가압하여 고정하고, 두께 측정센서(322)를 통해 스트리퍼(321)에 의해 고정된 일면 실링부(11)의 두께를 측정하며, 검사부재(323)를 통해 두께 측정센서(322)에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사한다.
여기서 두께 측정센서(322)는 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 초기 위치(두께 측정센서(322)의 하단부 위치)에서 안착부(221)에 안착된 일면 실링부(11)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 초기 위치에서 일면 실링부(11)가 없는 안착부(221)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출한다.
전지셀 배출공정(S33)은 배출장치(400)를 이용하여 정상으로 검사된 전지셀을 후공정라인까지 이송한다.
한편, 불량으로 검사된 전지셀이 전지셀 배출공정(S33)으로 유입되지 않도록 회수하는 전지셀 회수공정(S34)을 더 포함하며, 전지셀 회수공정(S34)에 적용된 회수장치(500)는 불량으로 검사된 전지셀(10)이 배출장치(400)로 유입되기 전에 회수한다.
이하, 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 동일한 구성과 기능을 가지는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예]
본 발명의 제2 실시예에 따른 전지셀 제조시스템은 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 두께 검사장치(320)를 포함하되, 두께 검사장치(320)는 안착부(221)에 안착된 전지셀(10)의 일면 실링부(11)를 가압하여 고정하는 스트리퍼(321)와, 스트리퍼(321)에 의해 고정된 일면 실링부(11)의 두께를 측정하는 두께 측정센서(322), 및 두께 측정센서(322)에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사부재(323)를 포함한다.
여기서 두께 측정센서(322)는 일면 실링부(11)를 고정한 스트리퍼(321)에 접촉되기까지의 하강한 거리값을 이용하여 일면 실링부(11) 두께를 측정할 수 있다.
즉, 두께 측정센서(322)는 초기 위치에서 안착부(221)에 안착된 일면 실링부(11)를 고정한 스트리퍼(321)에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 초기 위치에서 일면 실링부가 없이 상기 안착부에 지지된 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출할 수 있다.
예로, 두께 측정센서(322)는 초기 위치에서 상기 안착부에 안착된 상기 일면 실링부를 고정한 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)이 90mm이고, 초기 위치에서 일면 실링부가 없이 상기 안착부에 지지된 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)이 95mm일 경우 일면 실링부의 두께값(γ)은 95mm-90mm = 5mm임을 산출한다.
[본 발명의 제3 실시예]
본 발명의 제3 실시예에 따른 전지셀 제조시스템은 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 상하면 조절부재(312')를 포함하며, 상하면 조절부재(312')는 전지셀(10)의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 전지셀(10)의 상하방향 위치를 조절하는 지지부재(312a)와 가압부재(312b)를 포함한다.
한편, 전지셀(10)은 제1 및 제2 전극리드(12)가 구비되되, 제1 및 제2 전극리드(12)는 일면 실링부(11)와 직교되는 전지셀(10)의 양 측면으로 각각 인출되게 구비된다.
여기서 지지부재(312a)는 전지셀(10)의 실링부(11)를 지지하는 것 보다 강성을 가진 제1 및 제2 전극리드(11)를 지지하며, 이에 보다 안정된 지지력을 얻을 수 있다.
즉, 상하면 조절부재(312')는 안착지그에 배치된 전지셀의 양쪽 방향으로 인출된 제1 및 제2 전극리드(12)를 지지하는 지지바(312-2)가 구비된 지지부재(312a)와 지지부재(312a)에 지지된 전지셀(10)의 타면 실링부(13)를 가압하는 가압부재(312b)를 포함한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 전지셀 제조부
200: 전지셀 이송부
300: 전지셀 두께 검사부
400: 배출장치
500: 회수장치

Claims (16)

  1. 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀을 제조하는 전지셀 제조부;
    상기 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송하는 전지셀 이송부;
    상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량 여부를 검사하는 전지셀 두께 검사부; 및
    상기 전지셀 두께 검사부에 의해 정상으로 검사된 전지셀을 배출하는 배출장치를 포함하며,
    상기 전지셀 두께 검사부는 상기 전지셀 이송부에 이송된 전지셀의 일면 실링부를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절장치, 상기 위치 조절장치에 의해 위치가 조절된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사장치를 포함하는 전지셀 제조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전지셀 이송부는 상기 전지셀 제조부에 의해 제조된 전지셀을 이송하는 이송장치와, 상기 이송장치에 의해 이송된 전지셀이 배치되되, 길이방향의 일면에 상기 전지셀의 일면 실링부가 안착되도록 안착부가 돌출된 안착지그를 포함하는 전지셀 제조시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 위치 조절장치는 상기 안착지그에 배치된 상기 전지셀의 측면을 지지하여 상기 전지셀의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절부재, 및
    상기 전지셀의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 상기 전지셀의 길이방향 위치를 조절하는 상하면 조절부재를 포함하는 전지셀 제조시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 측면 조절부재는 상기 안착부에 구비되고, 상기 안착부에 안착되는 상기 일면 실링부의 측부를 지지하면서 상기 전지셀의 측방향 위치가 조절하는 전지셀 제조시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 상하면 조절부재는 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부를 지지하는 지지부재, 및 상기 일면 실링부의 반대쪽인 타면 실링부를 가압하면서 상기 전지셀의 상하면 위치를 조절하는 가압부재를 포함하는 전지셀 제조시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 안착지그에 고정되되, 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀을 향해 위치 조절 가능하게 고정되는 전지셀 제조시스템.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 두께 검사장치는 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부를 가압하여 고정하는 스트리퍼와, 상기 스트리퍼에 의해 고정된 일면 실링부의 두께를 측정하는 두께 측정센서, 및 상기 두께 측정센서에 의해 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사부재를 포함하는 전지셀 제조시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 두께 측정센서는 초기 위치에서 상기 안착부에 안착된 상기 일면 실링부에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 초기 위치에서 상기 안착부에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출하는 전지셀 제조시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 두께 측정센서는 상기 스트리퍼에 형성된 개방홀을 통해 상기 안착부에 안착된 상기 전지셀의 일면 실링부에 접촉되는 전지셀 제조시스템.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 두께 측정센서는 초기 위치에서 상기 안착부에 안착된 상기 일면 실링부를 고정한 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(α)과, 상기 초기 위치에서 일면 실링부가 없이 상기 안착부에 지지된 스트리퍼에 접촉되기까지의 하강한 거리값(β)을 비교하여 일면 실링부의 두께값(γ)을 산출하는 전지셀 제조시스템.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 스트리퍼 또는 상기 두께 측정센서는 유압장치에 의해 하강하거나 또는 원위치로 복귀하는 전지셀 제조시스템.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송장치는 컨베이어벨트로 마련되는 전지셀 제조시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 불량 측정장치에 의해 불량으로 검사된 불량 전지셀이 상기 배출장치로 배출되지 않도록 회수하는 회수장치를 더 포함하는 전지셀 제조시스템.
  14. 전극조립체가 수용된 파우치의 외주면을 실링하여 전지셀을 제조하는 전지셀 제조단계(S10);
    상기 전지셀 제조단계에서 제조된 전지셀이 이송되는 전지셀 이송단계(S20);
    상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하여 불량여부를 검사하는 전지셀 두께 검사단계(S30)를 포함하며,
    상기 전지셀 두께 검사단계(S30)는, 상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부를 설정 위치에 위치하도록 조절하는 위치 조절공정(S31), 위치가 조절된 전지셀의 일면 실링부 두께를 측정하고 측정된 일면 실링부 두께값과 입력된 실링부 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 두께 검사공정(S32), 상기 두께 검사공정에서 정상으로 검사된 전지셀을 배출하는 전지셀 배출공정(S33)을 포함하는 전지셀 제조방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 위치 조절공정(S31)은 상기 전지셀의 측면을 지지하여 상기 전지셀의 측방향 위치를 조절하는 측면 조절공정, 및 상기 전지셀의 길이방향 일면과 타면을 지지하거나 가압하여 상기 전지셀의 길이방향 위치를 조절하는 상하면 조절공정을 포함하는 전지셀 제조방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 두께 검사공정(S32)은 상기 전지셀 이송단계에서 이송된 전지셀의 일면 실링부를 가압하여 고정하는 고정공정, 고정된 일면 실링부의 두께를 측정하는 측정공정, 측정된 두께값과 입력된 기준값을 비교하여 불량여부를 검사하는 검사공정을 포함하는 전지셀 제조방법.
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