KR20190007333A - 배터리 제조 시스템 - Google Patents

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KR20190007333A
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강경원
김현중
엄태민
최용원
박경일
박종혁
오대식
윤희열
진산영
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Abstract

본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템은, 기 설정된 공정을 수행하는 복수의 모듈화 설비, 복수의 물류 인터페이스 및 상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 자재를 이송하거나, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각이 배출한 제품을 이송하는 이송 장치를 포함하고, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각은, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되고, 상기 이송 장치에서 이송된 상기 자재를 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에서 상기 제품을 배출하고, 상기 복수의 모듈화 설비는, 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 제1 모듈화 설비, 상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 제2 모듈화 설비, 상기 제1 셀을 캔에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비, 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제4 모듈화 설비 및 상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비를 포함한다.

Description

배터리 제조 시스템{BATTERY MANUFACTURING SYSTEM}
본 발명은 배터리 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 캔형 배터리를 제조하는 배터리 제조 시스템에 있어서 배터리 제조 공정을 모듈화하는 것을 특징으로 한다.
종래 기술에 의한 배터리 제조 설비는 일반적으로 인라인(Inline)으로 구성되어 있다. 상기 인라인으로 구성된 배터리 제조 설비는 모든 조립 공정이 하나의 단일 설비로 이루어져 있기 때문에 배터리 기종이 변경되면 새로운 제조 설비를 다시 제작해야 한다는 문제점이 존재한다. 또한, 상기 인라인으로 구성된 제조 설비의 일 부분이 고장나면 전체 제조 설비의 가동이 불가능 하다는 문제점도 존재하였다.
상기 인라인으로 구성된 배터리 제조 설비는 전체 설비의 라인 편성 효율(LOB, Line Of Balance)을 맞추기 위한 비부가가치 동작(예를 들어, 이재, 정렬, 회전 등)이 배터리 공정 과정에 포함되어 배터리의 품질에 악영향을 미칠 수 있고, 규모가 크기 때문에 큰 공간, 많은 비용이 소모된다는 등의 문제가 존재하였다.
따라서, 이러한 종래 기술의 배터리 제조 설비의 문제점을 해결하는 배터리 제조 시스템을 개발할 필요성이 절실한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 그 목적으로 한다. 본 발명의 몇몇 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는, 캔형 배터리 제조 공정의 순서 및 특성을 감안하여 제조 설비를 모듈화 및 표준화하는 것이다. 그리고, 배터리 기종 및/또는 제품 변경에 대한 프로세스 변경이 용이하도록 하하는 것이다. 또한, 표준화된 물류 인터페이스를 각 모듈화 설비에 장착하여 원하는 형태로 라인을 구성하고, 효율적으로 운영할 수 있게 하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템은, 기 설정된 공정을 수행하는 복수의 모듈화 설비, 복수의 물류 인터페이스 및 상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 자재를 이송하거나, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각이 배출한 제품을 이송하는 이송 장치를 포함하고, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각은, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되고, 상기 이송 장치에서 이송된 상기 자재를 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에서 상기 제품을 배출하고, 상기 복수의 모듈화 설비는, 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 제1 모듈화 설비, 상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 제2 모듈화 설비, 상기 제1 셀을 캔에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비, 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제4 모듈화 설비 및 상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비를 포함한다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템은, 극판을 이용하여 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 제1 모듈화 설비, 상기 제1 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제1 모듈화 설비에 상기 형태의 극판을 제공하고, 상기 제1 제품을 배출하는 제1 물류 인터페이스, 상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 제2 모듈화 설비, 상기 제2 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제2 모듈화 설비에 상기 제1 제품을 제공하고, 상기 폴딩 공정을 통해 형성된 상기 제1 셀을 배출하는 제2 물류 인터페이스, 상기 제1 셀을 캔에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비, 상기 제3 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제1 셀을 상기 제3 모듈화 설비에 제공하고, 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 배출하는 제3 물류 인터페이스, 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제4 모듈화 설비, 상기 제4 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제4 모듈화 설비에 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 제공하고, 상기 캔형 배터리를 배출하는 제4 물류 인터페이스, 상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비 및 상기 제5 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제5 모듈화 설비에 상기 캔형 배터리를 제공하고, 상기 제5 모듈화 설비에서 검사가 완료된 상기 캔형 배터리를 배출하는 제5 물류 인터페이스를 포함한다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템은, 기 설정된 공정을 수행하는 복수의 모듈화 설비, 복수의 물류 인터페이스부 및 상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 자재를 이송하거나, 상기 복수의 물류 인터페이스부 각각에서 배출된 제품을 이송하는 이송 장치를 포함하고, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각은, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되고, 상기 이송 장치에서 이송된 상기 자재를 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에서 상기 제품을 배출하고, 상기 복수의 모듈화 설비는, 제1 공법으로 셀을 형성하는 제1 모듈화 설비, 상기 제1 모듈화 설비에서 형성된 상기 셀을 이용하여 캔 패킹(can packing) 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제2 모듈화 설비 및 상기 제2 모듈화 설비에서 제조된 상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 제3 모듈화 설비를 포함하고, 상기 제1 모듈화 설비는, 상기 제1 공법으로 셀을 형성하는 상기 제1 모듈화 설비와 상이한 제4 모듈화 설비 또는 상기 제1 공법과 상이한 제2 공법으로 셀을 형성하는 제5 모듈화 설비로 교체 가능하다.
본 발명에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리의 제조 시스템의 개략도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템을 구성하는 각각의 모듈화 설비를 교체하는 방법의 일례를 설명한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 모듈화 설비를 설명하기 위한 블록도이다.
도 10은 물류 인터페이스가 구비된 모듈화 설비의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제1 모듈화 설비에서 수행하는 제1 용접 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제2 모듈화 설비에서 수행하는 폴딩 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제3 모듈화 설비에서 수행하는 삽입 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제4 모듈화 설비에서 수행하는 제2 용접 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조 시스템의 개략도이다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 배터리 제조 시스템은 캔형 배터리를 제조하는 제조 시스템을 이용하여 설명한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 다른 형태의 배터리를 제조하는 제조 설비에도 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리의 제조 시스템의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면 배터리 제조 시스템(1)은, 복수의 모듈화 설비(modular equipment, 101, 102, 103, 104, 105), 복수의 물류 인터페이스(logistics interface, 201, 202, 203, 204, 205) 및 이송 장치(transport equipment, 300) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 복수의 모듈화 설비는 제1 모듈화 설비(101), 제2 모듈화 설비(102), 제3 모듈화 설비(103), 제4 모듈화 설비(104) 및 제5 모듈화 설비(105)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 모듈화 설비의 개수는 달라질 수 있다.
상기 복수의 모듈화 설비(101, 102, 103, 104, 105) 각각은 기 설정된 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 모듈화 설비(101)는 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 모듈화 설비일 수 있다. 상기 제2 모듈화 설비(102)는 상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 모듈화 설비일 수 있다. 상기 제3 모듈화 설비(103)는 상기 제1 셀을 캔형 팩(이하, '캔')에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 모듈화 설비일 수 있다. 상기 제4 모듈화 설비(104)는 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 모듈화 설비일 수 있다. 상기 제5 모듈화 설비(105)는 상기 캔형 배터리를 검사하는 검사 공정을 수행하는 모듈화 설비일 수 있다.
상기 복수의 모듈화 설비 각각은 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공간을 구비할 수 있다. 일례로, 상기 공간은 상기 모듈화 설비가 차지하는 공간을 의미할 수도 있다. 다른 일례로, 상기 모듈화 설비는 프레임(frame)을 구비할 수 있고, 상기 공간은 상기 프레임에 의해 형성되는 공간을 의미할 수 있다.
상기 제1 모듈화 설비(101)는 상기 제1 용접 공정을 수행하는 제1 공간을 구비할 수 있다. 상기 제2 모듈화 설비(102)는, 상기 폴딩 공정을 수행하는 제2 공간을 구비할 수 있다. 상기 제3 모듈화 설비(103)는, 상기 삽입 공정을 수행하는 제3 공간을 구비할 수 있다. 상기 제4 모듈화 설비(104)는, 상기 제2 용접 공정을 수행하는 제4 공간을 구비할 수 있다. 상기 제5 모듈화 설비(105)는, 상기 검사 공정을 수행하는 제5 공간을 구비할 수 있다.
복수의 모듈화 설비 각각에 구비된 공간은, 상기 공간의 면적의 크기 및 상기 공간의 형상 중 적어도 하나가 서로 대응될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 공간, 상기 제2 공간, 상기 제3 공간, 상기 제4 공간 및 상기 제5 공간의 면적의 크기가 서로 대응될 수도 있다. 상기 제1 공간, 상기 제2 공간, 상기 제3 공간, 상기 제4 공간 및 상기 제5 공간의 형상이 육면체로 서로 대응될 수도 있다.
상기 모듈화 설비 외부와 상기 모듈화 설비 내부에 구비된 공간이 서로 분리되어 있다. 따라서, 모듈화 설비 내부로 외부 먼지가 유입되지 않을 수 있다. 이 경우, 상기 공간 내의 공기를 정화하는 적어도 하나의 공조기가 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비될 수 있다.
상기 복수의 모듈화 설비는 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공정 유닛, 상기 기 설정된 공정을 수행하기 위한 자재를 이송하는 제1 이송 유닛, 검사를 수행하는 검사 유닛, 상기 기 설정된 공정을 통해 형성, 제조 또는 검사된 제품을 이송하는 제2 이송 유닛 등을 포함할 수 있다. 상기 제1 이송 유닛 또는 상기 제2 이송 유닛은 트레이, 관절형 로봇 팔 등과 같이 물품을 이송하는 기능을 수행하는 유닛으로 구성될 수도 있다.
상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205)는, 상기 복수의 모듈화 설비(101, 102, 103, 104, 105) 각각에 구비될 수 있다.
예를 들어, 제1 물류 인터페이스(201)는 제1 모듈화 설비(101)의 적어도 일면에 구비될 수 있다. 제2 물류 인터페이스(202)는 제2 모듈화 설비(102)의 적어도 일면에 구비될 수 있다. 제3 물류 인터페이스(203)는 제3 모듈화 설비(103)의 적어도 일면에 구비될 수 있다. 제4 물류 인터페이스(204)는 제4 모듈화 설비(104)의 적어도 일면에 구비될 수 있다. 제5 물류 인터페이스(205)는 제5 모듈화 설비(105)의 적어도 일면에 구비될 수 있다.
상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205) 각각은, 자재를 상기 복수의 모듈화 설비(101, 102, 103, 104, 105) 각각에 제공할 수 있다. 상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205) 각각은 상기 기 설정된 공정을 통해 형성, 제조 또는 검사된 제품을 상기 복수의 모듈화 설비(101, 102, 103, 104, 105) 각각에서 배출시킬 수도 있다.
상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205) 각각은 이송 유닛을 구비할 수 있다. 상기 이송 유닛은 트레이, 관절형 로봇 팔 등과 같이 물품을 이송하는 기능을 수행하는 유닛으로 구성될 수도 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 물류 인터페이스는 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되므로, 모듈화 설비의 개수가 달라지면 상기 물류 인터페이스의 개수도 달라질 수 있다.
예를 들어, 상기 모듈화 설비의 개수가 2개인 경우 상기 물류 인터페이스의 개수도 2개가 될 수 있고, 상기 모듈화 설비의 개수가 3개인 경우 상기 물류 인터페이스의 개수도 3개가 될 수 있다.
상기 복수의 모듈화 설비 각각은 물류 인터페이스를 하나씩 구비하여 원하는 형태의 라인으로 구성될 수 있다. 특히, 대량 생산이 필요한 경우, 복수 개의 모듈화 설비는 물류 인터페이스와 결합된 상태에서 대규모 Batch 형태의 생산 라인을 구성할 수도 있다.
예를 들어, 상기 제1 용접 공정을 수행하는 복수 개의 제1 모듈화 설비가 제1 구역에 배치될 수 있다. 상기 폴딩 공정을 수행하는 복수 개의 제2 모듈화 설비가 제2 구역에 배치될 수 있다. 상기 삽입 공정을 수행하는 복수 개의 제3 모듈화 설비가 제3 구역에 배치될 수 있다. 상기 제2 용접 공정을 수행하는 복수 개의 제4 모듈화 설비가 제4 구역에 배치될 수 있다. 또한, 상기 검사 공정을 수행하는 복수 개의 제5 모듈화 설비가 제5 구역에 배치될 수 있다. 상기 각각의 구역에 배치된 모듈화 설비들 각각은 물류 인터페이스를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 이송 장치는 어느 하나의 구역에 존재하는 물류 인터페이스에서 다른 구역에 존재하는 물류 인터페이스로 제품을 이송할 수 있다.
상기 이송 장치(300)는, 상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205) 각각에 자재를 이송할 수 있고, 상기 복수의 물류 인터페이스(201, 202, 203, 204, 205) 각각이 배출한 제품을 이송할 수 있다.
상기 이송 장치(300)는 OHT(Overhead Hoist Transport), AGV(Automated Guided Vehicle) 및 RGV(Rail Guided Vehicle) 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템(1)을 통해 캔형 배터리를 제조하는 방법에 대해 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.
이송 장치(300)에 포함된 제1 유닛은, 특정 위치에 구비되어 있는 자재(예를 들어, 젤리 롤(Jelly Role) 형태의 극판)를 제1 물류 인터페이스(201)에 이송할 수 있다. 여기서, 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 제1 모듈화 설비(101)에 구비될 수 있다.
상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 이송 장치(예를 들어, 상기 제1 유닛)로부터 이송된 상기 자재를 상기 제1 모듈화 설비(101)에 제공할 수 있다.
상기 제1 모듈화 설비(101)는 상기 제공된 자재를 이용하여 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 제1 제품은 상기 제1 용접 공정을 통해 캡 플레이트(cap plate)가 상기 극판에 결합된 제품일 수 있다. 상기 제1 용접 공정에 대한 자세한 설명은, 도 11에서 후술한다.
상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 제1 모듈화 설비(101)에서 형성된 상기 제1 제품을 상기 제1 모듈화 설비(101)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 이송 장치(300)에 포함된 제2 유닛은 상기 제1 모듈화 설비(101)에서 형성된 제1 제품을 상기 제1 물류 인터페이스(201)로부터 제2 물류 인터페이스(202)로 이송할 수 있다. 여기서, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 제2 모듈화 설비(102)에 구비될 수 있다.
상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 이송 장치로부터 이송된 상기 제1 제품을 상기 제2 모듈화 설비(102)에 제공할 수 있다.
상기 제2 모듈화 설비(102)는 상기 제공된 제1 제품을 이용하여 폴딩 공정을 수행하여 제1 셀을 형성할 수 있다. 상기 폴딩 공정에 대한 자세한 설명은 도 12에서 후술한다.
상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제2 모듈화 설비(102)에서 형성된 상기 제1 셀을 상기 제2 모듈화 설비(102)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 이송 장치(300)에 포함된 제3 유닛은 상기 형성된 제1 셀을 상기 제2 물류 인터페이스(202)로부터 제3 물류 인터페이스(203)에 이송할 수 있다. 여기서, 상기 제3 물류 인터페이스(203)는 제3 모듈화 설비(103)에 구비될 수 있다.
상기 제3 물류 인터페이스(203)는 상기 이송 장치(예를 들어, 상기 제3 유닛)로부터 이송된 상기 제1 셀을 상기 제3 모듈화 설비(103)에 제공할 수 있다.
상기 제3 모듈화 설비(103)는 캔에 상기 제1 셀을 삽입하는 삽입 공정을 수행할 수 있다. 상기 삽입 공정에 대한 자세한 설명은, 도 13에서 후술한다.
상기 제3 물류 인터페이스(203)는 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 상기 제3 모듈화 설비(103)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 이송 장치(300)에 포함된 제4 유닛은 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 상기 제3 물류 인터페이스(203)로부터 제4 물류 인터페이스(204)에 이송할 수 있다. 여기서, 상기 제4 물류 인터페이스(204)는 제4 모듈화 설비(104)에 구비될 수 있다.
상기 제4 물류 인터페이스(204)는 상기 이송 장치(예를 들어, 상기 제4 유닛)로부터 이송된 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 상기 제4 모듈화 설비(104)에 제공할 수 있다.
상기 제4 모듈화 설비(104)는 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조할 수 있다. 상기 제2 용접 공정에 대한 자세한 설명은 도 14에서 후술한다.
상기 제4 물류 인터페이스(204)는 상기 캔형 배터리를 상기 제4 모듈화 설비(104)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 이송 장치(300)에 포함된 제5 유닛은 상기 캔형 배터리를 상기 제4 물류 인터페이스(204)로부터 제5 물류 인터페이스(205)로 이송할 수 있다. 여기서, 상기 제5 물류 인터페이스(205)는 제5 모듈화 설비(105)에 구비될 수 있다.
상기 제5 물류 인터페이스(205)는 상기 이송 장치(예를 들어, 상기 제5 유닛)으로부터 이송된 상기 캔형 배터리를 상기 제5 모듈화 설비(105)에 제공할 수 있다.
상기 제5 모듈화 설비(105)는 상기 캔형 배터리를 검사하는 검사 공정을 수행할 수 있다. 상기 제5 모듈화 설비(105)는 상기 검사 공정을 통해 불량품을 구별할 수 있고, 상기 검사 공정을 통과한 캔형 배터리를 배출할 수 있다.
상기 제5 물류 인터페이스(205)는 상기 검사가 완료된 캔형 배터리(예를 들어, 상기 검사 공정을 통과한 캔형 배터리)를 상기 제5 모듈화 설비(105)로부터 배출시킬 수 있다.
상기 이송 장치(300)에 포함된 제5 유닛은, 상기 제5 물류 인터페이스(205)에서 배출된 상기 캔형 배터리를 특정 위치로 이송할 수 있다.
상술한 바와 같이 캔형 배터리 제조 공정의 순서 및 특성을 감안하여 제조 설비를 모듈화한 경우, 배터리 기종 및/또는 제품 변경에 대한 프로세스 변경이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 어느 하나의 모듈화 설비가 고장 난 경우 전체 제조 설비를 교체할 필요 없이 상기 고장 난 모듈화 설비만 교체하면 된다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템을 구성하는 각각의 모듈화 설비를 교체하는 방법의 일례를 설명한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 배터리 제조 시스템(1)을 구성하는 복수의 모듈화 설비 각각은 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체할 수 있다.
도 2를 참조하면, 복수의 모듈화 설비 중 제1 용접 공정을 수행하는 제1 모듈화 설비(101-1)는 상기 제1 용접 공정과 동일한 공정을 수행하는 제6 모듈화 설비(101-2)로 교체할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조 시스템(1)에서, 상기 제1 모듈화 설비(101-1) 대신 상기 제6 모듈화 설비(101-2)를 제1 물류 인터페이스(201)에 결합하면 된다. 이 경우, 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 제6 모듈화 설비(101-2)를 상기 제1 모듈화 설비(101-1)와 동일하게 취급할 수 있다. 따라서, 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 이송 장치(300)로부터 이송 받은 젤리 롤 형태의 극판을 상기 제6 모듈화 설비(101-2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 제6 모듈화 설비(101-2)에서 형성된 제1 제품을 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 제6 모듈화 설비(101-2)는 상기 제1 모듈화 설비(101-1)와 동일한 면적의 크기를 갖는 공간 및 동일한 형상을 갖는 공간을 구비할 수 있다.
도 3을 참조하면, 복수의 모듈화 설비 중 폴딩 공정을 수행하는 제2 모듈화 설비(102-1)는 상기 폴딩 공정과 동일한 공정을 수행하는 제7 모듈화 설비(102-2)로 교체할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조 시스템(1)에서, 상기 제2 모듈화 설비(102-1) 대신 상기 제7 모듈화 설비(102-2)를 제2 물류 인터페이스(202)에 결합하면 된다. 이 경우, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제7 모듈화 설비(102-2)를 상기 제2 모듈화 설비(102-1)와 동일하게 취급할 수 있다. 따라서, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 이송 장치(300)로부터 이송 받은 상기 제1 제품을 상기 제7 모듈화 설비(102-2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제7 모듈화 설비(102-2)에서 형성된 제1 셀을 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 제7 모듈화 설비(102-2)는 상기 제2 모듈화 설비(102-1)와 동일한 면적의 크기를 갖는 공간 및 동일한 형상을 갖는 공간을 구비할 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 모듈화 설비 중 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비(103-1)는 상기 삽입 공정과 동일한 공정을 수행하는 제8 모듈화 설비(103-2)로 교체할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조 시스템(1)에서, 상기 제3 모듈화 설비(103-1) 대신 상기 제8 모듈화 설비(103-2)를 제3 물류 인터페이스(203)에 결합하면 된다. 이 경우, 상기 제3 물류 인터페이스(203)는 상기 제8 모듈화 설비(103-2)를 상기 제3 모듈화 설비(103-1)와 동일하게 취급할 수 있다. 따라서, 상기 제3 물류 인터페이스(203)는 이송 장치(300)로부터 이송 받은 상기 제1 셀을 상기 제8 모듈화 설비(103-2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제3 물류 인터페이스(203)는 상기 제8 모듈화 설비(103-2)에서 상기 제1 셀이 삽입된 캔을 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 제8 모듈화 설비(103-2)는 상기 제3 모듈화 설비(103-1)와 동일한 면적의 크기를 갖는 공간 및 동일한 형상을 갖는 공간을 구비할 수 있다.
도 5를 참조하면, 복수의 모듈화 설비 중 제2 용접 공정을 수행하는 제4 모듈화 설비(104-1)는 상기 제2 용접 공정과 동일한 공정을 수행하는 제9 모듈화 설비(104-2)로 교체할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조 시스템(1)에서, 상기 제4 모듈화 설비(104-1) 대신 상기 제9 모듈화 설비(104-2)를 제4 물류 인터페이스(204)에 결합하면 된다. 이 경우, 상기 제4 물류 인터페이스(204)는 상기 제9 모듈화 설비(104-2)를 상기 제4 모듈화 설비(104-1)와 동일하게 취급할 수 있다. 따라서, 상기 제4 물류 인터페이스(204)는 이송 장치(300)로부터 이송 받은 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 상기 제9 모듈화 설비(104-2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제4 물류 인터페이스(204)는, 상기 제9 모듈화 설비(104-2)에서 제조된 캔형 배터리를 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 제9 모듈화 설비(104-2)는 상기 제4 모듈화 설비(104-1)와 동일한 면적의 크기를 갖는 공간 및 동일한 형상을 갖는 공간을 구비할 수 있다.
도 6을 참조하면, 복수의 모듈화 설비 중 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비(105-1)는 상기 검사 공정과 동일한 공정을 수행하는 제10 모듈화 설비(105-2)로 교체할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조 시스템(1)에서, 상기 제5 모듈화 설비(105-1) 대신 상기 제10 모듈화 설비(105-2)를 제5 물류 인터페이스(205)에 결합하면 된다. 이 경우, 상기 제5 물류 인터페이스(205)는 상기 제10 모듈화 설비(105-2)를 상기 제5 모듈화 설비(105-1)와 동일하게 취급할 수 있다. 따라서, 상기 제5 물류 인터페이스(205)는 이송 장치(300)로부터 이송 받은 상기 캔형 배터리를 상기 제10 모듈화 설비(105-2)에 제공할 수 있다. 또한, 상기 제5 물류 인터페이스(205)는 상기 제10 모듈화 설비(105-2)에서 검사가 완료된 상기 캔형 배터리를 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 제10 모듈화 설비(105-2)는 상기 제5 모듈화 설비(105-1)와 동일한 면적의 크기를 갖는 공간 및 동일한 형상을 갖는 공간을 구비할 수 있다.
배터리 제조 설비가 인라인으로 구성되어 있을 경우, 배터리 제조 설비의 일 부분이 고장나면 전체 제조 설비의 가동이 중단될 수 있었다. 하지만, 상술한 실시예와 같이 배터리 제조 공정에 따라 제조 설비를 모듈화하면, 일부 제조 모듈이 고장 나더라도 상기 일부 제조 모듈만 가동이 불가능하고, 다른 제조 모듈들은 가동시킬 수 있다. 그리고, 상기 고장 난 제조 모듈만 교체하면 되므로 빠른 대처가 가능할 수 있다.
배터리 제조 설비가 인라인으로 구성되어 있을 경우, 배터리 제조 공정이 변화하거나 배터리 기종이 변경되면 제조 설비 자체가 교체되어야 했다. 예를 들어, 배터리 제조 공정은 상기 삽입 공정, 상기 제2 용접 공정 및 상기 검사 공정은 그대로 유지한 채 셀을 형성하는 공법만 달라질 수 있다. 배터리 제조 설비가 인라인으로 구성될 경우, 상기 셀을 형성하는 공법만 달라지더라도 전체 제조 설비를 다시 생성해야 했다. 이러한 문제점을 해결하는 방법은 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.
셀을 형성하는 공법에는 와인딩(winding) 공법 및 스택(stack) 공법 등이 존재할 수 있다. 또한, 셀의 집전 단자의 인출 위치가 셀마다 상이할 수 있어 인출 위치에 따라 셀을 형성하는 공법이 달라질 수 있다. 또한, 극판의 형태 및 극판과 단자대의 전기적 연결 방법이 다양하므로, 극판의 형태 및 극판과 단자대의 전기적 연결 방법에 따라 셀의 형성하는 공법이 달라질 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 셀을 형성하는 공법이 변경된 경우 제1 모듈화 설비(101) 및 제2 모듈화 설비(102)를 제11 모듈화 설비(400)로 교체하면 되므로 빠른 대처가 가능하다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 배터리 제조 공법을 와인딩 공법에서 스택 공법으로 변경하는 경우에 한정하여 설명한다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
일례로, 도 7을 참조하면, 상기 와인딩 공법 대신 상기 스택 공법으로 셀을 형성하고자 할 경우, 배터리 제조 시스템(1)에서 상기 제1 모듈화 설비(101) 및 상기 제2 모듈화 설비(102)를 제거하고, 상기 스택 공법을 수행하여 상기 제2 셀을 형성하는 제11 모듈화 설비(400)를 물류 인터페이스에 결합할 수 있다.
상기 제11 모듈화 설비(400)가 상기 제2 물류 인터페이스(202)에 결합된 경우, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 자재를 상기 제11 모듈화 설비(400)에 제공할 수 있다. 그리고, 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제11 모듈화 설비(400)에서 제조된 상기 제2 셀을 취출할 수 있다. 이송 장치(300)는 상기 제2 물류 인터페이스(202)에서 취출된 상기 제2 셀을 상기 제3 물류 인터페이스(203)에 이송할 수 있다. 다음 공정은 도 1에서 상술한 바와 동일한 바 자세한 설명은 생략한다.
다른 일례로, 도 8을 참조하면, 상기 와인딩 공법 대신 상기 스택 공법으로 셀을 형성하고자 할 경우, 배터리 제조 시스템(1)에서 상기 제1 모듈화 설비 및 상기 제2 모듈화 설비(102)를 제거하고, 상기 스택 공법으로 상기 제2 셀을 형성하는 제1 서브 모듈화 설비(401) 및 제2 서브 모듈화 설비(402)를 물류 인터페이스에 결합할 수 있다. 상기 제1 모듈화 설비(401)는 상기 제1 물류 인터페이스(201)에 결합될 수 있고, 상기 제2 모듈화 설비(402)는 상기 제2 물류 인터페이스(202)에 결합될 수 있다.
이 경우, 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 제1 서브 모듈화 설비(401)에 자재를 제공할 수 있다. 상기 제1 물류 인터페이스(201)는 상기 제1 서브 모듈화 설비(401)에서 제조된 제품을 취출할 수 있다. 이송 장치(300)는 상기 제1 물류 인터페이스(201)에서 취출된 제품을 상기 제2 물류 인터페이스(202)로 이송할 수 있다. 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제1 서브 모듈화 설비(401)에서 제조된 제품을 상기 제2 서브 모듈화 설비(402)에 제공할 수 있다. 상기 제2 물류 인터페이스(202)는 상기 제2 서브 모듈화 설비(402)에서 형성된 제2 셀을 취출할 수 있다. 이송 장치는 상기 제2 서브 모듈화 설비(402)에서 취출된 상기 제2 셀을 상기 제3 모듈화 설비(103)에 이송할 수 있다. 다음 공정은 도 1에서 상술한 바와 동일한 바 자세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 모듈화 설비를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 모듈화 설비(100)는 이송 유닛(transport unit, 110), 공정 유닛(process unit, 120), 검사 유닛(inspection unit, 130), 통신부(communication unit, 140), 센싱부(sensing unit, 150), 입력부(input unit, 160), 출력부(output unit, 170), 전원 공급부(power supply unit, 180) 및 제어부(controller, 190) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 9에 도시된 구성요소들은 모듈화 설비(100)를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 모듈화 설비(100)는 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예에서 사용된 유닛이라는 용어는 설명의 편의를 위해 사용된 용어이고, 그 자체로서 특정 역할을 갖는 것은 아니다.
이송 유닛(110)은 물류 인터페이스로부터 제공된 제1 자재, 모듈화 설비 내에 내장되어 있던 제2 자재, 공정을 통해 생성된 제1 제품 또는 검사가 완료된 제2 제품 등을 필요한 위치로 이송할 수 있다. 즉, 이송 유닛(110)은, 상기 제1 자재, 상기 제2 자재, 상기 제1 제품 및 상기 제2 제품을 모듈화 설비(100) 내에서 이송하는 기능을 수행할 수 있다.
공정 유닛(120)은 모듈화 설비(100) 내에서 기 설정된 공정을 수행하는 유닛일 수 있다.
일례로, 모듈화 설비(100)가 제1 용접 공정을 수행하는 제1 모듈화 설비(101)인 경우, 상기 제1 모듈화 설비(101)는 극판을 정렬하는 제1 정렬 유닛, 초음파 용접을 수행하는 초음파 용접 유닛, 캡 플레이트(cap plate) 상에 극판을 정렬하는 제2 정렬 유닛 및 레이저 용접을 수행하는 레이저 용접 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 일례로, 모듈화 설비(100)가 폴딩 공정을 수행하는 제2 모듈화 설비(102)인 경우, 상기 제2 모듈화 설비(102)는 셀에 레진(resin)을 도포하는 도포 유닛, 인슐레이터를 삽입하는 인슐레이터 삽입 유닛, 폴딩 공정을 수행하는 폴딩 유닛 및 측면 테이핑을 수행하는 테이핑 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 일례로, 모듈화 설비(100)가 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비(103)인 경우, 상기 제3 모듈화 설비(103)는 전면 테이핑을 수행하는 테이핑 유닛 및 캔에 셀을 삽입하는 삽입 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 일례로, 모듈화 설비(100)가 제2 용접 공정을 수행하는 제4 모듈화 설비(104)인 경우, 상기 제4 모듈화 설비(104)는 가접 용접(Submerge arc welding)을 수행하는 가접 용접 유닛 및 제2 레이저 용접을 수행하는 제2 레이저 용접 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 일례로, 모듈화 설비(100)가 검사 공정을 수행하는 상기 제5 모듈화 설비(105)인 경우, 상기 캔형 배터리를 전기 검사하는 제1 검사 공정 유닛, 상기 캔형 배터리를 3D 검사하는 제2 검사 공정 유닛 및 상기 캔형 배터리를 X-Ray 검사하는 제3 검사 공정 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
검사 유닛(130)은 모듈화 설비(100) 내에서 수행한 공정을 통해 제조되거나 형성된 제품을 검사하는 유닛일 수 있다.
일례로, 상기 제1 모듈화 설비(101)는 상기 레이저 용접이 잘 수행되었는지 여부를 검사하는 검사 유닛을 포함할 수 있다.
다른 일례로, 상기 제2 모듈화 설비(102)는, 레진 도포가 잘 이루어졌는지 검사하는 제1 검사 유닛 및 절연 확인을 위한 저항 검사를 수행하는 제2 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 제3 모듈화 설비(103)는, 상기 검사 유닛(130)은 상기 형성된 셀의 측면 형상을 검사하는 제1 검사 유닛 및 셀이 삽입된 캔의 높이를 검사하여 상기 삽입 공정이 잘 수행되었는지 여부를 검사하는 제2 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 제4 모듈화 설비는, 캔형 배터리의 단차를 검사하는 단차 검사 유닛을 포함할 수 있다.
통신부(140)는 모듈화 설비(100)와 다른 모듈화 설비 사이, 모듈화 설비(100)와 물류 인터페이스 사이, 모듈화 설비(100)와 이송 장치 사이의 무선 또는 유선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈일 수 있다.
센싱부(150)는 모듈화 설비(100) 내 정보를 센싱하고, 이에 대응하는 센싱 신호를 발생시킨다. 제어부(190)는 상기 센싱 신호에 기초하여, 모듈화 설비(100)의 구동 또는 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(190)는 센싱부(150)를 통해 센싱된 정보를 통해 모듈화 설비(100) 내부에 제공된 자재의 위치를 감지하고, 상기 자재를 공정 유닛(120)으로 이송시키도록 상기 이송 유닛(110)을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 센싱부(150)를 통해 상기 공정 유닛(120)에서 기 설정된 공정이 완료되었는지 여부를 인식할 수 있고, 상기 공정이 완료된 제품을 다른 위치로 이송하도록 상기 이송 유닛(110)을 제어할 수 있다.
입력부(160)는 사용자로부터 정보를 입력 받는 터치키 또는 푸시키로 구성될 수 있다. 사용자는 상기 입력부(160)를 통해 특정 정보를 모듈화 설비(100)에 입력할 수 있다.
출력부(170)는 시각, 청각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로 디스플레이부, 광출력부 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
전원 공급부(180)는 제어부(190)의 제어에 의해 외부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
제어부(190)는 모듈화 설비(100)의 제어 및 처리를 수행할 수 있다. 제어부(190)는 위에서 살펴본 구성요소들을 어느 하나 또는 복수로 조합하여 제어할 수 있다.
도 10은 물류 인터페이스가 구비된 모듈화 설비의 사시도이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 각각에는 물류 인터페이스가 구비될 수 있다.
도 10을 참조하면, 하나의 모듈화 설비(100)의 적어도 일면에 물류 인터페이스(200)가 구비될 수 있다.
이송 장치(도 1의 300)는 상기 물류 인터페이스(200)의 일 측면으로 자재를 이송할 수 있다.
상기 물류 인터페이스(200)는 상기 이송 장치(도 1의 300)에서 이송된 상기 자재를 일 측 방향(211)으로 이송할 수 있다. 상기 물류 인터페이스(200)는 상기 일측 방향(211)으로 이송된 자재를 모듈화 설비(100)에 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 이송 장치(도 1의 300)는 상기 자재를 다른 방향으로 이송할 수도 있다.
상기 물류 인터페이스(200)는 상기 모듈화 설비(100)에서 공정이 완료된 제품을 취출할 수 있다. 이송 장치(도 1의 300)는 상기 물류 인터페이스(200)에서 취출된 제품을 타 측면 방향(212)으로 이송할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 상기 이송 장치(도 1의 300)는 상기 취출된 제품을 다른 방향으로 이송할 수도 있다.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 모듈화 설비(100)의 적어도 하나의 공조기(1200)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 공조기(1200)는 상기 모듈화 설비(100)의 상측면에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나의 공조기(1200)는 상기 모듈화 설비(100) 내의 공기를 정화하는 기능을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제1 모듈화 설비에서 수행하는 제1 용접 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 제1 모듈화 설비는 젤리 롤(Jelly Role) 형태의 극판(510, 520)을 이용하여 제1 용접 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제1 모듈화 설비 내의 제1 정렬 유닛은 젤리 롤 형태의 극판(510, 520)을 이송 받을 수 있다.
도 11의 (a)를 참조하면, 상기 제1 정렬 유닛은, 상기 젤리 롤 형태의 극판(510, 520)에 구비된 단자(511, 521)를 정렬할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 정렬 유닛은 제1 극판(510)의 측면에 구비된 제1 단자(511)가 제2 극판(520)의 측면에 구비된 제2 단자(521) 아래 위치하도록 극판을 정렬할 수 있다. 상기 단자(511, 521)가 정렬된 극판(510, 520)은 초음파 용접 유닛으로 이송될 수 있다.
도 11의 (b)를 참조하면, 상기 초음파 용접 유닛은 상기 단자가 정렬된 극판에 초음파 용접을 수행할 수 있다. 상기 초음파 용접을 거친 극판은 제2 정렬 유닛으로 이송될 수 있다.
도 11의 (c)를 참조하면, 상기 제2 정렬 유닛은 상기 이송된 극판을 캡 플레이트(530, cap plate) 상에 정렬할 수 있다. 상기 캡 플레이트(530) 상에 정렬된 극판은 레이저 용접 유닛으로 이송될 수 있다.
도 11의 (d)를 참조하면, 상기 레이저 용접 유닛은 상기 캡 플레이트(530) 상에 위치한 단자에 레이저 용접을 가할 수 있다.
상기 레이저 용접이 완료된 후, 제1 모듈화 설비 내의 검사 유닛이 상기 레이저 용접이 잘 수행되었는지 여부를 검사할 수 있다. 상기 제1 모듈화 설비에 구비된 물류 인터페이스는 상기 검사 유닛을 통한 검사를 통과한 제1 제품을 취출할 수 있다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제2 모듈화 설비에서 수행하는 폴딩 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 12와 관련하여 도 1 내지 도 10에서 상술한 바와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 제2 모듈화 설비는 상기 제1 모듈화 설비에서 상기 제1 용접 공정이 완료된 상기 제품을 이용하여 폴딩 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2 모듈화 설비 내의 도포 유닛으로 상기 제1 용접 공정이 완료된 제품이 이송될 수 있다.
도 12의 (a)를 참조하면, 상기 도포 유닛은 단자 사이 절연을 위해 상기 제품에 레진(resin)을 도포할 수 있다. 여기서, 상기 레진은 상기 단자 상의 특정 위치(610)에 도포될 수 있다. 상기 특정 위치(610)상에 상기 레진의 도포가 완료된 경우, 제1 검사 유닛은 상기 레진 도포가 잘 이루어졌는지 여부를 검사할 수 있다. 상기 제1 검사 유닛의 검사를 통과한 극판은 인슐레이터 삽입 유닛에 이송될 수 있다.
도 12의 (b)를 참조하면, 상기 인슐레이터 삽입 유닛은 인슐레이터(620,insulator)를 상기 극판에 삽입할 수 있다. 예를 들어, 상기 인슐레이터 삽입 유닛은 상기 인슐레이터(620)를 극판의 단자가 위치하는 영역(630) 상에 삽입할 수 있다. 상기 인슐레이터(620)가 삽입된 극판은 폴딩 유닛으로 이송될 수 있다.
도 12의 (c)를 참조하면, 상기 폴딩 유닛은 상기 인슐레이터(620)가 삽입된 극판을 폴딩할 수 있다. 상기 폴딩된 극판은 측면 테이핑 공정을 수행하는 테이핑 유닛에 이송될 수 있다.
도 12의 (d)를 참조하면, 상기 테이핑 유닛은 절연 테이프(640)를 이용하여 상기 폴딩된 극판의 측면의 일 영역을 테이핑할 수 있다.
상기 측면 테이핑이 완료된 극판(와인딩 공법을 통해 형성된 셀)은 절연 확인을 위한 저항 검사를 수행하는 제2 검사 유닛으로 이송될 수 있다. 상기 제2 검사 유닛에서 상기 저항 검사를 통해 절연을 확인할 수 있다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제3 모듈화 설비에서 수행하는 삽입 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 제3 모듈화 설비는 상기 제2 모듈화 설비에서 상기 폴딩 공정을 통해 형성된 셀을 이용하여 삽입 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제3 모듈화 설비 내의 테이핑 유닛에 상기 형성된 셀이 이송될 수 있다.
도 13의 (a)를 참조하면, 상기 테이핑 유닛은 상기 이송된 셀의 적어도 일면을 절연 테이프(710)를 통해 테이핑할 수 있다. 예를 들어, 상기 테이핑 유닛은 상기 이송된 셀의 전면을 상기 절연 테이프(710)를 통해 테이핑할 수 있다. 도 13의 (b)는 상기 테이핑 유닛을 통해 테이핑이 완료된 셀의 일례를 도시한 도면이다. 한편, 상기 테이핑된 셀은 측면에서 상기 셀의 형상을 검사하는 제1 검사 유닛으로 이송될 수 있다. 상기 제1 검사 유닛을 통해 검사를 통과한 셀이 삽입 유닛으로 이송될 수 있다.
도 13의 (c)를 참조하면, 상기 삽입 유닛은 상기 검사가 완료된 셀을 캔 내부로 삽입하는 공정을 수행할 수 있다. 도 13의 (d)는 상기 삽입 공정을 통해 상기 셀이 삽입된 상기 캔의 일례를 도시한 도면이다.
상기 셀이 삽입된 캔은 제2 검사 유닛으로 이송될 수 있다. 상기 제2 검사 유닛은, 상기 셀이 상기 캔에 제대로 삽입되었는지 여부를 검사하기 위해 상기 셀이 삽입된 상기 캔의 높이를 검사할 수 있다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 의한 배터리 제조 시스템을 구성하는 복수의 모듈화 설비 중 제4 모듈화 설비에서 수행하는 제2 용접 공정의 일례를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 제4 모듈화 설비는 상기 제3 모듈화 설비에서 상기 삽입 공정을 통해 상기 셀이 상기 캔에 삽입된 제품을 이송 받을 수 있다. 상기 제4 모듈화 설비는 상기 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조할 수 있다.
예를 들어, 상기 제4 모듈화 설비는 가접 용접 유닛을 통해 상기 셀이 삽입된 상기 캔(820)에 가접 용접(Submerge arc welding) 공정을 수행할 수 있다. 상기 가접 용접 공정을 수행한 후 상기 캔은 제2 레이저 용접 유닛으로 이송될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상기 제2 레이저 용접 유닛은 상기 캔(820)에 레이저 용접을 수행할 수 있다. 일례로, 상기 제2 레이저 용접 유닛은 상기 캔(820)과 상기 캡 플레이트(810)를 이어주는 용접일 수 있다. 다른 일례로, 상기 제2 레이저 용접 유닛은 상기 캡 플레이트(810)의 테두리에 상기 레이저 용접을 수행하여 상기 캔(820)과 상기 캡 플레이트(810)를 이어줄 수 있다. 여기서, 상기 제4 모듈화 설비에서 레이저 용접이 완료된 제품은 캔형 배터리일 수 있다.
상기 제4 모듈화 설비 내에서 상기 캔형 배터리가 제조된 후에 세정 작업이 실행될 수 있다. 또한, 상기 제4 모듈화 설비 내에서 단차 검사 유닛을 통해 상기 캔형 배터리의 단차 검사를 수행할 수 있다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조 시스템의 개략도이다. 도 15와 관련하여 상술한 바와 중복되는 내용은 다시 설명하지 않으며, 이하 차이점을 중심으로 설명한다.
배터리 제조 공정은 크게 셀을 형성하는 포밍(forming) 공정, 상기 포밍 공정을 통해 형성된 셀을 캔에 삽입하여 캔형 배터리를 제조하는 패킹(packing) 공정 및 상기 패킹 공정을 통해 제조된 캔형 배터리를 검사하는 검사 공정으로 구분할 수도 있다. 상기 포밍 공정은 도 1에서 상술한 제1 용접 공정 및 폴딩 공정을 수행하는 공정일 수 있다. 상기 패킹 공정은 도 1에서 상술한 삽입 공정 및 제2 용접 공정을 수행하는 공정일 수 있다. 상기 검사 공정은 도 1에서 상술한 검사 공정을 수행하는 공정일 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 배터리 제조 공정을 상기 포밍 공정, 상기 패킹 공정 및 상기 검사 공정으로 구분하고, 상기 구분된 각각의 공정을 수행하는 모듈화 설비가 상기 배터리 제조 시스템에 구비되도록 베터리 제조 시스템을 설계할 수도 있다.
도 15를 참조하면, 배터리 제조 시스템(2)은 복수의 모듈화 설비(910, 920, 930), 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되는 복수의 물류 인터페이스(1010, 1020, 1030) 및 이송 장치(1100)로 구성될 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 배터리 제조 시스템은 상기 포밍 공정을 수행하는 제1 모듈화 설비(910), 상기 패킹 공정을 수행하는 제2 모듈화 설비(920) 및 상기 검사 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비(930)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 모듈화 설비(910)는 제1 공법(예를 들어, 와인딩 공법)으로 셀을 형성할 수 있다.
상기 복수의 물류 인터페이스(1010, 1020, 1030) 각각은 상기 복수의 모듈화 설비(910, 920, 930) 각각에 구비되어, 상기 이송 장치(1100)로부터 이송된 자재를 상기 복수의 모듈화 설비(910, 920, 930) 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비(910, 920, 930) 각각에서 형성, 제조 또는 검사된 제품을 배출할 수 있다.
한편, 이송 장치(1100)는, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 상기 자재를 이송할 수 있고, 상기 복수의 물류 인터페이스부 각각에서 배출된 제품을 이송할 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 상기 제1 모듈화 설비는 상기 제1 모듈화 설비와 상이한 제4 모듈화 설비로 교체 가능할 수 있다. 여기서, 상기 제4 모듈화 설비는, 상기 제1 공법으로 셀을 형성하는 모듈화 설비일 수 있다.
또한, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 상기 제1 모듈화 설비는 상기 제1 공법과 상이한 제2 공법(예를 들어, 스택 공법)으로 셀을 형성하는 제5 모듈화 설비로 교체할 수도 있다. 여기서, 상기 제5 모듈화 설비는 복수 개의 서브 모듈화 설비(sub modular equipment)로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 몇몇 실시예에 의하면, 상기 제2 모듈화 설비는, 상기 캔 패킹 공정과 동일한 공정을 수행하는 제6 모듈화 설비로 교체 가능하다. 또한, 상기 제3 모듈화 설비는, 상기 검사 공정과 동일한 공정을 수행하는 제7 모듈화 설비로 교체 가능할 수 있다.
다만, 상기 패킹 공정이 기술의 발전에 따라 다른 공법으로 변경되는 경우, 상기 제2 모듈화 설비는 상기 패킹 공정과 다른 패킹 공정을 수행하는 모듈화 설비로 교체될 수도 있다. 상기 교체되는 모듈화 설비는 복수 개의 서브 모듈화 설비로 구성될 수 있다.
또한, 상기 검사 공정이 기술의 발전에 따라 다른 공법으로 수행되는 경우, 상기 제3 모듈화 설비는 상기 검사 공정과 다른 검사 공정을 수행하는 모듈화 설비로 교체될 수도 있다. 상기 교체되는 모듈화 설비는 복수 개의 서브 모듈화 설비로 구성될 수 있다.
한편, 상기 복수의 모듈화 설비 각각은 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공간을 구비할 수 있다. 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비된 공간은, 상기 공간의 면적의 크기 및 상기 공간의 형상 중 적어도 하나가 서로 대응될 수 있다.
상술한 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 캔형 배터리 제조 공정의 순서 및 특성을 감안하여 제조 설비를 모듈화 및 표준화하여 배터리 기종 및/또는 제품 변경에 대한 프로세스 변경이 용이할 수 있다. 또한, 표준화된 물류 인터페이스를 각 모듈화 설비에 장착하여 원하는 형태로 라인을 구성하고, 효율적으로 운영할 수 있다.
결과적으로, 본 명세서에 기술된 실시예에 대한 다양한 변경 관점에서 상세한 설명 및 첨부 자료는 단지 예시적인 것에 불과하고, 실시예의 범위를 제한하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명으로 청구되는 것은 이하의 청구 범위 및 그 균등물의 범위 및 사상 내에 있을 수 있는 모든 변경을 포함할 수 있다.
101: 제1 모듈화 설비 102: 제2 모듈화 설비
103: 제3 모듈화 설비 104: 제4 모듈화 설비
105: 제5 모듈화 설비 201: 제1 물류 인터페이스
202: 제2 물류 인터페이스 203: 제3 물류 인터페이스
204: 제4 물류 인터페이스 205: 제5 물류 인터페이스
300: 이송 장치

Claims (20)

  1. 기 설정된 공정을 수행하는 복수의 모듈화 설비;
    복수의 물류 인터페이스; 및
    상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 자재를 이송하거나, 상기 복수의 물류 인터페이스 각각이 배출한 제품을 이송하는 이송 장치를 포함하고,
    상기 복수의 물류 인터페이스 각각은, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되고, 상기 이송 장치에서 이송된 상기 자재를 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에서 상기 제품을 배출하고,
    상기 복수의 모듈화 설비는,
    제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 제1 모듈화 설비;
    상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 제2 모듈화 설비;
    상기 제1 셀을 캔에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비;
    상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제4 모듈화 설비; 및
    상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비를 포함하는, 배터리 제조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송 장치는, OHT(Overhead Hoist Transport), AGV(Automated Guided Vehicle) 및 RGV(Rail Guided Vehicle) 중 어느 하나인, 배터리 제조 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화 설비 각각은, 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공간을 구비하고,
    상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비된 상기 공간은, 상기 공간의 면적의 크기 및 상기 공간의 형상 중 적어도 하나가 서로 대응되는, 배터리 제조 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화 설비 각각은, 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능한, 배터리 제조 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 셀은, 와인딩(winding) 공법으로 형성되는 셀인, 배터리 제조 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 모듈화 설비 및 상기 제2 모듈화 설비는, 상기 와인딩 공법과 상이한 공법으로 제2 셀을 형성하는 제6 모듈화 설비로 대체 가능한, 배터리 제조 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제6 모듈화 설비는, 적어도 하나의 서브 모듈화 설비로 구성되는, 배터리 제조 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화 설비는, 이송 유닛, 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공정 유닛 및 검사를 수행하는 검사 유닛 중 적어도 하나를 포함하는, 배터리 제조 시스템.
  9. 극판을 이용하여 제1 용접 공정을 수행하여 제1 제품을 형성하는 제1 모듈화 설비;
    상기 제1 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제1 모듈화 설비에 상기 극판을 제공하고, 상기 제1 제품을 배출하는 제1 물류 인터페이스;
    상기 제1 제품을 이용하여 폴딩(folding) 공정을 수행하여 제1 셀을 형성하는 제2 모듈화 설비;
    상기 제2 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제2 모듈화 설비에 상기 제1 제품을 제공하고, 상기 폴딩 공정을 통해 형성된 상기 제1 셀을 배출하는 제2 물류 인터페이스;
    상기 제1 셀을 캔에 삽입하는 삽입 공정을 수행하는 제3 모듈화 설비;
    상기 제3 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제1 셀을 상기 제3 모듈화 설비에 제공하고, 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 배출하는 제3 물류 인터페이스;
    상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 이용하여 제2 용접 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제4 모듈화 설비;
    상기 제4 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제4 모듈화 설비에 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 제공하고, 상기 캔형 배터리를 배출하는 제4 물류 인터페이스;
    상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 검사 공정을 수행하는 제5 모듈화 설비; 및
    상기 제5 모듈화 설비에 구비되고, 상기 제5 모듈화 설비에 상기 캔형 배터리를 제공하고, 상기 제5 모듈화 설비에서 검사가 완료된 상기 캔형 배터리를 배출하는 제5 물류 인터페이스를 포함하는 배터리 제조 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    이송 장치를 더 포함하고,
    상기 이송 장치는,
    상기 제1 물류 인터페이스에 상기 극판을 이송하는 제1 유닛;
    상기 제1 물류 인터페이스에서 배출된 상기 제1 제품을 상기 제2 물류 인터페이스로 이송하는 제2 유닛;
    상기 제2 물류 인터페이스에서 배출된 상기 제1 셀을 상기 제3 물류 인터페이스에 이송하는 제3 유닛;
    상기 제3 물류 인터페이스에서 배출된 상기 제1 셀이 삽입된 상기 캔을 상기 제4 물류 인터페이스에 이송하는 제4 유닛;
    상기 제4 물류 인터페이스에서 배출된 상기 캔형 배터리를 상기 제5 물류 인터페이스에 이송하는 제5 유닛; 및
    상기 제5 물류 인터페이스에서 배출된 상기 캔형 배터리를 특정 위치로 이송하는 제6 유닛을 포함하는, 배터리 제조 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이송 장치는, OHT(Overhead Hoist Transport), AGV(Automated Guided Vehicle) 및 RGV(Rail Guided Vehicle) 중 어느 하나인, 배터리 제조 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 모듈화 설비는, 상기 제1 용접 공정을 수행하는 제1 공간을 구비하고,
    상기 제2 모듈화 설비는, 상기 폴딩 공정을 수행하는 제2 공간을 구비하고,
    상기 제3 모듈화 설비는, 상기 삽입 공정을 수행하는 제3 공간을 구비하고,
    상기 제4 모듈화 설비는, 상기 제2 용접 공정을 수행하는 제4 공간을 구비하고,
    상기 제5 모듈화 설비는, 상기 검사 공정을 수행하는 제5 공간을 구비하고,
    상기 제1 공간, 상기 제2 공간, 상기 제3 공간, 상기 제4 공간 및 상기 제5 공간 각각의 면적의 크기가 서로 대응되는, 배터리 제조 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 공간, 상기 제2 공간, 상기 제3 공간, 상기 제4 공간 및 상기 제5 공간의 형상은 서로 대응되는, 배터리 제조 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 모듈화 설비는, 상기 제1 용접 공정과 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능하고,
    상기 제2 모듈화 설비는, 상기 폴딩 공정과 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능하고,
    상기 제3 모듈화 설비는, 상기 삽입 공정과 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능하고,
    상기 제4 모듈화 설비는, 상기 제2 용접 공정과 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능하고,
    상기 제5 모듈화 설비는, 상기 검사 공정과 동일한 공정을 수행하는 다른 모듈화 설비로 교체 가능한, 배터리 제조 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 셀은. 와인딩(winding) 공법으로 형성되는 셀인, 배터리 제조 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 모듈화 설비 및 상기 제2 모듈화 설비는, 상기 와인딩 공법과 상이한 공법으로 제2 셀을 형성하는 제5 모듈화 설비로 대체 가능한, 배터리 제조 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제5 모듈화 설비는,
    적어도 하나의 서브 모듈화 설비로 구성되는, 배터리 제조 시스템.
  18. 기 설정된 공정을 수행하는 복수의 모듈화 설비;
    복수의 물류 인터페이스부; 및
    상기 복수의 물류 인터페이스 각각에 자재를 이송하거나, 상기 복수의 물류 인터페이스부 각각에서 배출된 제품을 이송하는 이송 장치를 포함하고,
    상기 복수의 물류 인터페이스 각각은, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비되고, 상기 이송 장치에서 이송된 상기 자재를 상기 복수의 모듈화 설비 각각에 제공하고, 상기 복수의 모듈화 설비 각각에서 상기 제품을 배출하고,
    상기 복수의 모듈화 설비는,
    제1 공법으로 셀을 형성하는 제1 모듈화 설비;
    상기 제1 모듈화 설비에서 형성된 상기 셀을 이용하여 캔 패킹(can packing) 공정을 수행하여 캔형 배터리를 제조하는 제2 모듈화 설비; 및
    상기 제2 모듈화 설비에서 제조된 상기 캔형 배터리를 검사(inspection)하는 제3 모듈화 설비를 포함하고,
    상기 제1 모듈화 설비는, 상기 제1 공법으로 셀을 형성하는 상기 제1 모듈화 설비와 상이한 제4 모듈화 설비 또는 상기 제1 공법과 상이한 제2 공법으로 셀을 형성하는 제5 모듈화 설비로 교체 가능한, 배터리 제조 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 복수의 모듈화 설비 각각은, 상기 기 설정된 공정을 수행하는 공간을 구비하고,
    상기 복수의 모듈화 설비 각각에 구비된 상기 공간은, 상기 공간의 면적의 크기 및 상기 공간의 형상 중 적어도 하나가 서로 대응되는, 배터리 제조 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 모듈화 설비는, 상기 캔 패킹 공정과 동일한 공정을 수행하는 제6 모듈화 설비로 교체 가능하고,
    상기 제3 모듈화 설비는, 상기 검사 공정과 동일한 공정을 수행하는 제7 모듈화 설비로 교체 가능한, 배터리 제조 시스템.
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