KR20180107847A - 원통형 전지셀의 캔의 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

원통형 전지셀의 전지케이스인 원통형 캔을 공급하는 장치로서, 복수 개의 원통형 캔들(cylindrical cans)을 각각의 하기 카트리지 박스에 배분하여 공급하는 회전 피더(rotary feeder); 상기 회전 피더로부터 공급된 원통형 캔들을 하단부에 형성된 호퍼 형상의 배출부를 통해 하기 컨베이어 상에 공급하는 둘 이상의 카트리지 박스들(cartridge boxes); 상기 카트리지 박스의 배출부로부터 공급되는 원통형 캔들을 이송하기 위한 컨베이어(conveyor); 를 포함하고, 상기 카트리지 박스들은 원통형 캔의 연속적 공급이 가능하도록 제공되며, 상기 배출부는 원통형 캔의 공급량을 조절할 수 있는 개폐(開閉) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치에 관한 것이다.

Description

원통형 전지셀의 캔의 공급 장치 {Apparatus for Supplying Can of Cylindrical Battery Cell}
본 발명은 원통형 전지셀의 전지케이스인 원통형 캔을 공급하는 장치에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지에 대한 많은 연구가 행해졌으며 또한 상용화되어 널리 사용되고 있다.
이차전지가 휴대폰, 노트북 등의 전원으로 사용되는 경우에는 일정한 출력을 안정적으로 제공하는 이차전지가 요구되는 반면에, 전동드릴과 같은 파워툴의 동력원으로 사용되는 경우, 순간적으로 높은 출력을 제공하면서 진동, 낙하 등과 같은 외부의 물리적 충격에 대해서도 안정적일 수 있는 이차전지가 요구된다.
이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류된다. 그 중, 원통형 전지는 상대적으로 용량이 크고, 외부의 물리적 충격에 대해서 구조적으로 안정하다는 장점을 가지고 있으며, 파우치형 전지는 용량 대비 중량이 작으며, 형태 변형이 용이하고 제조 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
이 때, 원통형 전지셀은 중공부를 포함하고 있는 원통형의 금속 캔 케이스의 내부에 전극조립체를 수납하고, 전해액을 주입한 후, 상단에 캡 어셈블리를 결합하여 제조되는 바, 다량의 전지셀 제조를 위해서는 원통형 캔의 연속적인 공급이 필요하다.
이를 위해 종래에는 회전판을 사용한 연속적인 공급 방식을 채택하여 원통형 전지셀의 캔을 공급하였으나, 원통형 캔들 상호 간의 마찰과, 회전판으로부터 컨베이어로 낙하에 의해 이동하는 과정에서 인가되는 충격에 의해 금속이물이 발생하거나 원통형 캔의 외면이 찌그러져 손상되는 문제가 존재하였다.
이러한 외면의 손상은 제조된 원통형 전지셀의 저전압 불량의 원인이 되며, 손상되는 정도가 심한 경우에는 원통형 전지셀의 제조에 쓰일 수 없게 되어 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은, 원통형 캔의 공급시 카트리지 박스에 의한 공급 방식을 채택함으로써, 원통형 캔들 상호 간에 발생하는 마찰을 최소화하고, 낙하 과정에서 발생하는 충격에 의한 캔 외면의 손상을 방지함과 동시에 원통형 캔의 공급이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있는 캔 공급 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형 전지셀의 전지케이스인 원통형 캔을 공급하는 장치로서,
복수 개의 원통형 캔들(cylindrical cans)을 각각의 하기 카트리지 박스에 배분하여 공급하는 회전 피더(rotary feeder);
상기 회전 피더로부터 공급된 원통형 캔들을 하단부에 형성된 호퍼 형상의 배출부를 통해 하기 컨베이어 상에 공급하는 둘 이상의 카트리지 박스들(cartridge boxes);
상기 카트리지 박스의 배출부로부터 공급되는 원통형 캔들을 이송하기 위한 컨베이어(conveyor);
를 포함하고,
상기 카트리지 박스들은 원통형 캔의 연속적 공급이 가능하도록 제공되며, 상기 배출부는 원통형 캔의 공급량을 조절할 수 있는 개폐(開閉) 구조로 이루어져 있다.
여기서, 카트리지 박스들이 제공된다라고 함은 원통형 캔이 연속적으로 공급될 수 있도록 연속적 또는 주기적으로 교체됨을 의미한다.
또한, 회전 피더는 카트리지 박스의 적재량에 맞추어 원통형 캔들을 배분하여 카트리지 박스들에 공급하며, 각 카트리지 박스는 공급받은 원통형 캔들을 컨베이어에 공급한다. 예를 들어, 제 1 카트리지 박스 및 제 2 카트리지 박스를 포함하는 둘 이상의 카트리지 박스들 중에서, 제 1 카트리지 박스가 공급받은 원통형 캔들을 전부 컨베이어 상으로 공급한 경우에는 제 1 카트리지 박스는 원통형 캔들을 수납하고 있는 제 2 카트리지 박스와 교체됨으로써, 원통형 캔의 연속적인 공급이 가능하게 된다.
따라서, 원통형 캔의 공급시 카트리지 박스에 의한 공급 방식을 채택하는 본 발명에 따른 원통형 캔 공급 장치는, 원통형 캔들 상호 간에 발생하는 마찰을 최소화하고, 낙하 과정에서 발생하는 충격에 의한 캔 외면의 손상을 방지한다. 이와 함께 원통형 캔의 공급은 중단되지 않고 연속적으로 이루어지게 된다.
상기 컨베이어를 통해 이송되는 원통형 캔의 이송 방향을 기준으로 대향 측에 위치한 배출부의 일측은 컨베이어와 이루는 내각이 10도 이상 내지 30도 이하인 경사면 구조로 이루어질 수 있다.
상기 원통형 캔에 접촉하는 컨베이어의 일면에는 자력에 의해 원통형 캔의 부착이 가능한 자성(磁性)층이 형성되어 있을 수 있다.
이러한 자성층은 금속 소재의 원통형 캔이 배출부로부터 컨베이어로 이동하는 과정에서 컨베이어를 이탈하지 않도록 하여 원통형 캔을 안정적으로 공급할 수 있다.
상기 자성층의 자력이 배출부의 내측에 위치한 원통형 캔에 미칠 수 있도록, 컨베이어에 대면하는 배출부의 일면은 1 mm 내지 5 mm의 두께로 얇게 형성된 판상형 구조로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 카트리지 박스 내부에는 복수 개의 원통형 캔들을 정렬된 상태로 수용하기 위한 격벽들이 형성되어 있는 구조일 수 있다.
상기 격벽들 상호 간은 소정의 길이만큼 이격된 상태로 배치되어 있고, 이격된 길이는 원통형 캔의 수직 단면의 직경의 1.2 내지 1.5배의 크기를 가질 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 원통형 캔의 공급이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있도록 상기 배출부에는 원통형 캔의 공급 상태를 감지하기 위한 센서가 장착되어 있고, 상기 센서로부터 수신된 정보를 바탕으로 카트리지 박스의 교체를 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다. 센서와 제어부의 작동에 의한 카트리지 박스의 자율적인 제공에 관해서는 하기에서 도면을 참조하여 설명한다.
상기 배출부는 스프링의 복원력에 의해 개폐되는 배출구를 포함하고 있고, 일정 크기의 압력이 가해지는 경우에 배출구가 열리며, 일정 크기의 압력에 미치지 못하는 경우 복원력에 의해 닫히는 구조로 이루어질 수 있다.
상기 배출구와 연동하여 공급되는 원통형 캔을 일정한 크기로 가압하는 가압부가 추가로 포함되어 있는 구조일 수 있으며, 가압부는 원통형 캔의 외면에 손상을 가하지 않는 고분자 수지 또는 수지 복합체로 이루어질 수 있다.
상기 카트리지 박스는 육면체 구조 또는 지면에 대해 90도의 각도로 기울어진 원반 구조로 형성되어 있으며, 하단부에는 호퍼 형상의 배출부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 캔 공급 장치는, 원통형 캔의 공급시 카트리지 박스에 의한 공급 방식을 채택함으로써, 원통형 캔들 상호 간에 발생하는 마찰을 최소화하고, 낙하 과정에서 발생하는 충격에 의한 캔 외면의 손상을 방지함과 동시에 원통형 캔의 공급이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 캔 공급 장치의 사시도이다;
도 2는 도 1의 캔 공급 장치의 정면도이다;
도 3은 도 1의 캔 공급 장치의 측면도이다;
도 4는 도 1의 캔 공급 장치의 배출부의 개폐 부위의 확대도이다; 및
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 원통형 캔 공급 장치의 측면도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 원통형 캔을 공급하는 장치의 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 캔 공급 장치의 정면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 캔 공급 장치가 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 원통형 캔 공급 장치(200)는 복수 개의 원통형 캔들(10)을 카트리지 박스(120)에 공급하는 회전 피더(100), 회전 피더(100)로부터 공급받은 원통형 캔들(10)을 컨베이어(110) 상에 공급하는 카트리지 박스(120a, 120b, 120c), 및 카트리지 박스(120a, 120b, 120c)로부터 공급된 원통형 캔들(10)을 이송 또는 운반하는 컨베이어(110)를 포함하고 있다.
회전 피더(100)는 원통형 캔(10)을 일정한 갯수만큼 연속적으로 공급하기 위하여 사용되는 이송 장치로서, 내부에 회전 가능하게 설치되는 원통형상의 회전축 및 상기 회전축의 외주면을 따라 돌출 형성된 복수의 블레이드를 구비하고 있는 로터리(rotary)를 통해 외부로부터 전달받은 원통형 캔(10)을 일정한 갯수 만큼 카트리지 박스(120a)에 공급하며, 상기 카트리지 박스(120a)는 카트리지 박스(120b)에 의한 원통형 캔(10)의 공급이 완료될 때까지 대기 상태로 유지된다.
본 발명에 따른 캔 공급 장치(200)는 중력에 의한 공급 방식을 채택하고 있으므로 컨베이어(110)는 카트리지 박스(120b)의 배출부(121)의 하단 측에 배치되어 있으며, 컨베이어 풀리(111)의 회전에 의해 컨베이어(110)가 이동함으로써 원통형 캔들(10)은 X축에 평행한 화살표 방향으로 이송되며, 컨베이어(110)는 독립적으로 제어 및 구동될 수 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 카트리지 박스(120a, 120b, 120c)는, 원통형 캔(10)을 공급하기 위해 대기 중인 상태에서 회전 피더(100)로부터 원통형 캔(10)을 공급받는 제 1 카트리지 박스(120a), 컨베이어(110)로 원통형 캔(10)을 공급하는 제 2 카트리지 박스(120b), 및 컨베이어(110)에 대한 원통형 캔(10)의 공급이 완료된 상태의 제 3 카트리지 박스(120c)를 포함하고 있으며, 이러한 카트리지 박스들(120a, 120b, 120c)은 원통형 캔(10)의 연속적인 공급을 위해 자동적으로 교체 및 제공된다.
카트리지 박스들(120a, 120b, 120c)의 교체 공정은 카트리지 박스(120b)의 배출부(121)에 장착되어 있는 센서부(도시하지 않음)와 상기 센서로부터 수신된 정보를 바탕으로 작동하는 제어부(도시하지 않음)에 의해 수행된다.
센서부는 배출부(121)의 내부 또는 외부에 부착되거나 또는 컨베이어(110)로 이동하는 원통형 캔들(10)의 공급 상태를 감지할 수 있는 위치에 배치됨으로써, 제 2 카트리지 박스(120b)의 내부에 수용되어 있던 원통형 캔들(10)이 전부 컨베이어(110)로 전달됨으로써 소진된 경우에는 이를 감지하고, 감지된 정보를 수신한 제어부는 제 2 카트리지 박스(120b)를 Y축 방향에 평행한 화살표 방향으로 이동시켜 제 3 카트리지 박스(120c)에 위치하게 된다. 이와 동시에 회전 피더(100)로부터 충분한 개수의 원통형 캔(10)을 공급받아 이를 수용하고 있던 카트리지 박스(120a)는 Y축 방향에 평행한 화살표 방향으로 이동하여 컨베이어(110)의 상단측에 위치하게 된다.
센서 및 제어부를 통해 카트리지 박스가 자동적으로 공급 및 제공되는 방식에 의하여 원통형 캔들(10)은 공정 과정의 중단없이 연속적인 공급이 가능하다.
본 도면에서는 카트리지가 3개인 경우에 대해서 설명하였으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3을 참조하면, 배출부(121)에는 경사면(122), 바닥면(123) 및 배출구(124)가 포함되어 있다.
경사면(122)은, 원통형 캔(10)의 X축에 평행한 이송 방향을 기준으로 하여 대향 측에 위치하고 있는 배출부(121)의 일측면(122)에 해당하며, 컨베이어(110)와 이루는 내각(θ)이 10도 이상 내지 30도 이하가 되도록 경사진 구조를 이루고 있다.
경사면(122)의 하부의 일측 단부로부터 연장된 바닥면(123)은 컨베이어(110)와 평행한 상태에서 컨베이어(110)의 일면에 접촉 또는 대면하고 있으며, 바닥면(123)이 접촉 또는 대면하고 있는 컨베이어(110)의 일면에는 자성층(112)이 형성되어 있다.
자성층(112)과 금속 소재로 이루어진 원통형 캔(10) 상호 간에는 서로 끌어당기는 자력(특히, 인력)이 작용하게 되는 바, 자성층(112)은 컨베이어(110)의 일면에 고정된 상태로 위치하고 있으므로 원통형 캔(10)은 바닥면(123)에 부착된 상태로 배출부(121)로부터 배출된다. 이 때, 자성층(112)의 자력이 원통형 캔(10)에 미칠 수 있도록 판상형 구조의 바닥면(123)은 1mm 내지 5mm의 두께로 형성된다.
또한, 배출된 원통형 캔(10)이 컨베이어(110)로 이동하는 과정에서도 자성층(112)에 의한 인력이 작용하게 되어 원통형 캔(10)이 컨베이어(110)로부터 이탈하는 문제를 미연에 방지할 수 있다
카트리지 박스(120b)의 내부에는 상호 간의 일정 거리만큼 이격되어격벽들(131, 132, 133, 134)이 형성되어 있으며, 격벽들(131, 132, 133, 134) 상호간의 이격 거리 및 최외각 격벽(131, 134)과 카트리지 박스(120b) 내벽 간의 이격 거리는 원통형 캔(10)의 수직 단면의 직경(D)의 1.2배 내지 1.5배의 크기를 가진다.
이러한 격벽들(131, 132, 133, 134)에 의해 원통형 캔들(10)을 종방향으로 분리 배열함으로써, 원통형 캔들(10) 상호 간에 발생하는 마찰을 최소화 하여 원통형 캔(10)의 내구성을 담보하고, 충격에 의한 찌그러짐 현상을 방지할 수 있다.
도 4에는 도 1의 캔 공급 장치의 배출의 개폐 부위에 대한 확대도가 도시되어 있다.
도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 배출구(124)는 배출부(121)로부터 컨베이어(110)로의 개폐 역할을 수행하며, 스프링(125)에 연결되어 있으므로 배출부(124)에 일정 크기의 압력이 작용하는 경우에 배출구(124)는 화살표 방향으로 회전하여 개구되며, 원통형 캔(10)이 배출된 이후에는 스프링(125)의 복원력에 의해 폐구된다.
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캔 공급 장치가 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 카트리지 박스(120b)의 상부 측에는 가압부들(150a, 150b, 150c, 150d, 150e)이 위치하고 있으며, 원통형 캔(10)의 외면에 손상을 가하지 않도록 고분자 수지 또는 수지 복합체의 소재로 이루어져 있으며, 원통형 캔(10)의 변형이 생기지 않으며, 배출부(121)의 배출구가 열릴 수 있을 정도의 소정의 크기로만 가압하는 역할을 수행한다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 원통형 전지셀의 전지케이스인 원통형 캔을 공급하는 장치로서,
    복수 개의 원통형 캔들(cylindrical cans)을 각각의 하기 카트리지 박스에 배분하여 공급하는 회전 피더(rotary feeder);
    상기 회전 피더로부터 공급된 원통형 캔들을 하단부에 형성된 호퍼 형상의 배출부를 통해 하기 컨베이어 상에 공급하는 둘 이상의 카트리지 박스들(cartridge boxes);
    상기 카트리지 박스의 배출부로부터 공급되는 원통형 캔들을 이송하기 위한 컨베이어(conveyor);
    를 포함하고,
    상기 카트리지 박스들은 원통형 캔의 연속적 공급이 가능하도록 제공되며, 상기 배출부는 원통형 캔의 공급량을 조절할 수 있는 개폐(開閉) 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 캔의 이송 방향을 기준으로 대향 측에 위치한 배출부의 일측은 컨베이어와 이루는 내각이 10도 이상 내지 30도 이하인 경사면 구조인 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 원통형 캔에 접촉하는 컨베이어의 일면에는 자력에 의해 원통형 캔의 부착이 가능한 자성(磁性)층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 자성층의 자력이 배출부의 내측에 위치한 원통형 캔에 미칠 수 있도록, 컨베이어에 대면하는 배출부의 일면은 1 mm 내지 5 mm의 두께로 형성된 판상형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지 박스 내부에는 복수 개의 원통형 캔들을 정렬된 상태로 수용하기 위한 격벽들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 격벽들 상호 간은 소정의 길이만큼 이격된 상태로 배치되어 있고, 이격된 길이는 원통형 캔의 수직 단면의 직경의 1.2 내지 1.5배의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 배출부에는 원통형 캔의 공급 상태를 감지하기 위한 센서가 장착되어 있고, 상기 센서로부터 수신된 정보를 바탕으로 카트리지 박스의 교체를 제어하는 제어부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 배출부는 스프링의 복원력에 의해 개폐되는 배출구를 포함하고 있고, 일정 크기의 압력이 가해지는 경우에 배출구가 열리며, 일정 크기의 압력에 미치지 못하는 경우 복원력에 의해 닫히는 구조인 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 원통형 캔의 공급이 일정하게 유지될 수 있도록, 상기 배출구와 연동하여 공급되는 원통형 캔을 일정한 크기로 가압하는 가압부가 추가로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 가압부는 원통형 캔의 외면에 손상을 가하지 않는 고분자 수지 또는 수지 복합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 카트리지 박스는 육면체 구조 또는 지면에 대해 90도의 각도로 기울어진 원반 구조로 형성되어 있으며, 하단부에는 호퍼 형상의 배출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 캔 공급 장치.
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