KR20200035580A - Battery cell stacking apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배터리 셀 스택킹 장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 배터리 셀 스택킹 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell stacking device, in particular, a battery pack by stacking a plurality of battery cells and storing them in a busbar frame to automatically stack a plurality of battery cells upon assembly and then storing them in a busbar frame. It relates to a battery cell stacking device that can improve the productivity of the assembly operation.
배터리 팩(battery pack)은 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 이용된다. 배터리 팩은 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 위해 고출력 및 고용량을 필요로 하기 때문에 다수개의 배터리 셀(battery cell)을 직렬이나 병렬로 연결된 상태로 사용되며 다수개의 배터리 셀은 이차 배터리 셀이 사용된다. 즉, 배터리 팩은 고출력을 다수개의 배터리 셀이 직렬로 연결되거나 고용량을 위해 다수개의 배터리 셀이 서로 병렬로 연결되며, 고용량과 고출력을 위해 다수개의 배터리 셀이 서로 직렬과 병렬로 연결되어 사용된다. 배터리 팩은 다수개의 배터리 셀을 직렬이나 병렬로 연결된 상태를 나타내며, 배터리 팩을 조립하기 위한 관련 기술이 한국등록특허공보 제10-1772414호(특허문헌 1)에 공개되어 있다. The battery pack is used in a hybrid vehicle or an electric vehicle. Since the battery pack requires high power and high capacity for use in a hybrid vehicle or an electric vehicle, a plurality of battery cells are used in series or in parallel, and a plurality of battery cells are used as secondary battery cells. That is, a battery pack is used in which a plurality of battery cells are connected in series for high output, or a plurality of battery cells are connected in parallel for each other for high capacity, and a plurality of battery cells are connected in series and in parallel for each other for high capacity and high output. The battery pack represents a state in which a plurality of battery cells are connected in series or in parallel, and a related technology for assembling the battery pack is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-1772414 (Patent Document 1).
한국등록특허공보 제10-1772414호는 안전성이 향상된 배터리 팩에 관한 것으로, 셀 어셈블리, 제1 플레이트 유닛 및 제1 전류 차단 부재를 포함하여 구성된다. 셀 어셈블리는 제1 배터리 유닛 및 제1 배터리 유닛과 전기적으로 연결된 제2 배터리 유닛을 포함한다. 제1 플레이트 유닛은 제1 플레이트 및 제1 플레이트와 이격되어 제1 플레이트와 대면하도록 배치된 제1 페어 플레이트로 구성되고, 셀 어셈블리의 적어도 일부를 커버한다. 제1 전류 차단 부재는 제1 플레이트와 제1 페어 플레이트가 상호 전기적으로 연결되면 전류를 차단한다. Korean Registered Patent Publication No. 10-1772414 relates to a battery pack with improved safety, and includes a cell assembly, a first plate unit, and a first current blocking member. The cell assembly includes a first battery unit and a second battery unit electrically connected to the first battery unit. The first plate unit is composed of a first plate and a first pair plate spaced apart from the first plate and disposed to face the first plate, and covers at least a portion of the cell assembly. The first current blocking member blocks current when the first plate and the first pair plate are electrically connected to each other.
한국등록특허공보 제10-1772414호와 같은 종래의 배터리 팩은 다수개의 배터리 유닛 즉, 다수개의 배터리 셀을 직렬이나 병렬 연결시 버스바 프레임(bus bar frame)이 사용되는 경우에 다수개의 배터리 셀을 스택하여 버스바 프레임에 수납하여 배터리 팩을 조립 시 수작업으로 수행함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다. Conventional battery packs, such as Korean Patent Publication No. 10-1772414, provide a plurality of battery cells when a plurality of battery units, that is, a bus bar frame is used when connecting a plurality of battery cells in series or in parallel. There is a problem that the productivity of the assembly work of the battery pack can be deteriorated by manually stacking the battery pack by assembling the battery pack by stacking it in the busbar frame.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 배터리 셀 스택킹 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, stacking a plurality of battery cells and storing them in a busbar frame, thereby automatically stacking a plurality of battery cells when assembling and storing them in a busbar frame. It is to provide a battery cell stacking device that can improve the productivity of the assembly work of the pack.
본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 일측과 타측에 리드(lead)를 갖는 배터리 셀(battery cell)을 수납하는 셀 스택커(cell stacker); 상기 셀 스택커의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭을 가지며 셀 스택커의 일측과 타측에 상기 절연블럭을 스택하여 배터리 셀의 리드가 절연블럭에 의해 지지되도록 하는 절연블럭 스택커; 상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)을 배터리 셀로 푸시하여 리드 삽입홀에 배터리의 리드를 삽입시키는 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher); 상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되어 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부를 지지하는 셀 셔틀(cell shuttle); 및 상기 절연블럭 스택커의 하부에 배치되어 상기 셀 셔틀에 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커과 셀 셔틀을 각각 상기 버스바프레임 푸셔로 이송시키는 트랜스퍼(transfer)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The battery cell stacking apparatus of the present invention includes a cell stacker for storing battery cells having leads on one side and the other side; An insulating block stacker disposed on one side of the cell stacker and having a plurality of insulating blocks, stacking the insulating blocks on one side and the other side of the cell stacker so that a lead of a battery cell is supported by the insulating block; A bus bar frame pusher (bus bar) that is disposed on one side of the insulating block stacker and pushes a bus bar frame having lead insertion holes on one side and the other side to a battery cell to insert a battery lead into the lead insertion hole. pusher); A cell shuttle disposed between the cell stacker and the insulating block stacker and supporting a lower portion of a battery cell supported by a lead as an insulating block; And a transfer unit that transfers the insulating block stacker and the cell shuttle to the busbar frame pusher, respectively, when the lower portion of the battery cell, which is disposed on the lower portion of the insulating block stacker and is supported on the cell shuttle as an insulating block, is supported. It is characterized by including.
본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 자동으로 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있는 이점이 있다. The battery cell stacking device of the present invention stacks a plurality of battery cells and stores them in a busbar frame to automatically stack a plurality of battery cells during assembly and then store them in a busbar frame. It has the advantage of improving productivity, and it is possible to improve the reliability of the product of the battery pack by allowing a plurality of battery cells to be stacked and automatically stored in the busbar frame.
도 1은 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 셀 스택커와 절연블럭 스택커의 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 셀 스택커와 절연블럭 스택커의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 절연블럭 스택커를 다른 방향에서 바라본 사시도,
도 5는 도 1에 도시된 버스바프레임 푸셔의 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 트랜스퍼의 사시도,
도 7은 도 1에 도시된 프레스의 측면도,
도 8은 도 4에 도시된 배터리 셀의 평면도,
도 9는 도 8에 도시된 배터리 셀의 스택된 상태를 나타낸 사시도,
도 10은 도 9에 도시된 스택된 배터리 셀에 버스바 프레임이 조립된 상태를 나타낸 사시도.1 is a plan view of a battery cell stacking device of the present invention,
Figure 2 is a front view of the cell stacker and the insulation block stacker shown in Figure 1,
3 is a perspective view of the cell stacker and the insulation block stacker shown in FIG. 2,
Figure 4 is a perspective view of the insulating block stacker shown in Figure 3 as viewed from another direction,
Figure 5 is a perspective view of the bus bar frame pusher shown in Figure 1,
Figure 6 is a perspective view of the transfer shown in Figure 1,
Figure 7 is a side view of the press shown in Figure 1,
8 is a plan view of the battery cell shown in FIG. 4,
9 is a perspective view showing a stacked state of the battery cell shown in FIG. 8,
10 is a perspective view showing a state in which the bus bar frame is assembled to the stacked battery cells shown in FIG. 9;
이하, 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the battery cell stacking apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 셀 스택커(cell stacker)(110), 절연블럭 스택커(120), 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher)(130), 셀 셔틀(cell shuttle)(140), 트랜스퍼(transfer)(150) 및 프레스(160)를 포함하여 구성된다. 1 to 3, the battery cell stacking device of the present invention is a cell stacker (cell stacker) 110, an
셀 스택커(110)는 일측과 타측에 리드(lead)(11,12)를 갖는 배터리 셀(battery cell)(10)을 수납하며, 절연블럭 스택커(120)는 셀 스택커(110)의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭(20)을 가지며 셀 스택커(110)의 일측과 타측에 절연블럭(20)을 스택하여 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 절연블럭(20)에 의해 지지되도록 한다. 버스바프레임 푸셔(130)는 절연블럭 스택커(120)의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀(32a)이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)(30)을 배터리 셀(10)로 푸시하여 리드 삽입홀(32a)에 배터리의 리드(11,12)를 삽입시키며, 셀 셔틀(140)은 셀 스택커(110)와 절연블럭 스택커(120) 사이에 배치되어 절연블럭(20)으로 리드(11,12)가 지지된 배터리 셀(10)의 하부를 지지한다. 트랜스퍼(150)는 절연블럭 스택커(120)의 하부에 배치되어 셀 셔틀(140)에 절연블럭(20)으로 리드(11,12)가 지지된 배터리 셀(10)의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)을 각각 버스바프레임 푸셔(130)로 이송시키며, 프레스(press)(160)는 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 구비되어 셀 셔틀(140)에 수납된 배터리 셀(10)을 가압한다. The
본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Looking at the embodiment of the battery cell stacking device of the present invention in more detail as follows.
셀 스택커(110)는 도 1, 도 2 및 도 3에서와 같이 베이스 판부재(111), 수직 판부재(112), 승강부재(113), 제1직선이송기구(114) 및 2직선이송기구(115)를 포함하여 구성된다. The
베이스 판부재(111)는 셀 스택커(110)를 전반적으로 지지하며, 수직 판부재(112)는 베이스 판부재(111)의 상부에 보조 케이스 부재(112a)를 개재하여 수직방향(Z)으로 세워져 배치된다. 승강부재(113)는 판부재가 사용되며 상부의 표면이 수평방향(X,Y)과 수평이 되도록 수직 판부재(112)와 이격되어 배치되며 상부에 배터리 셀(10)이 수납된다. 제1직선이송기구(114)는 베이스 판부재(111)와 수직 판부재(112) 사이 즉, 베이스 판부재(111)와 보조 케이스 부재(112a) 사이에 배치되어 수직부재(112)를 수평방향(X)으로 이동시키며, 제2직선이송기구(115)는 수직 판부재(112)와 승강부재(113) 사이에 배치되어 승강부재(113)를 수직방향(Z)으로 이동시킨다. 즉, 제1직선이송기구(114)와 제2직선이송기구(115)는 승강부재(113)를 수직방향(Z)이나 수평방향(X)으로 이동시켜 승강부재(113)에 수납된 배터리 셀(10)을 지지하거나 셀 셔틀(140)로 이송시킨다. The
절연블럭 스택커(120)는 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에서와 같이 베이스 판부재(121), 한 쌍의 수평 이동블럭(122), 한 쌍의 수직 판부재(123), 한 쌍의 수평 이동 판부재(124), 한 쌍의 푸셔(125), 한 쌍의 승강판부재(126), 셀지지 판부재(127), 제1직선 이송기구(128), 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a), 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 및 제4직선 이송기구(128c)를 포함하여 구성된다. The
베이스 판부재(121)는 셀 스택커(110)의 일측에 배치되며 하부에 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 서로 이격되어 배치된다. 한 쌍의 수평 이동블럭(122)은 베이스 판부재(121)의 상부에 각각 이격되어 배치되고, 각각의 상부에 서로 이격되며 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된다. 즉, 한 쌍의 수평 이동블럭(122)은 도 4에서와 같이 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결되며, 각각은 베이스 판부재(121)에 수평방향(X)을 기준으로 이격되어 서로 대칭으로 구성되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 절연블럭(20)이 순차적으로 수납되며, 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 절연블럭(20)이 수납됨과 동시에 절연블럭(20)은 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 절연블럭(20)의 자중에 의해 가압하여 지지하게 된다. The
한 쌍의 수직 판부재(123)는 베이스 판부재(121)의 상부에 한 쌍의 제1수평 이동블럭(122)과 각각 이격되게 배치되며, 서로 수평방향(X)을 기준으로 대칭이 되도록 형성되며, 'ㄱ'자형 판부재가 베이스 판부재(121)의 상부에서 수직방향(Z)으로 세워져 배치된다. 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)는 각각 한 쌍의 수직 판부재(123)의 상부에 각각 배치되고, 각각의 하부에 서로 이격되며 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 연결된다. 이러한 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)는 수평방향(X)을 기준으로 수직 판부재(123)의 상부에 대칭이 되도록 구성되고, 각각의 하부에 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 연결되며, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 절연블럭(20)은 푸셔(125)의 동작에 의해 한 쌍의 제2수납봉(124a)에서 하강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 이동되어 리드(11,12)의 상부에 절연블럭(20)의 자중에 의한 압력을 가하여 지지하게 된다. The pair of
한 쌍의 푸셔(125)는 각각 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)의 하부에 서로 이격되어 배치되며 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제한다. 즉, 한 쌍의 푸셔(125)는 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 하나의 수평 이동 판부재(124)의 하부에 각각 수직방향(Z)으로 한 쌍의 푸셔(125)가 배치되어 수평 이동 판부재(124)의 하부에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제하여 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)을 지지하거나 자중에 의해 하강되도록 해제한다. 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 다른 하나의 수평 이동 판부재(124)는 하나의 수평 이동 판부재(124)의 대칭이 되도록 구성됨으로써 다른 하나의 수평 이동 판부재(124) 또한 수직방향(Z)으로 한 쌍의 푸셔(125)가 배치되며, 한 쌍의 푸셔(125)는 각각 실린더 이송기구(125a)와 실린더 이송기구(125a)에 연결되는 지지블럭(125b)을 갖는다. 실린더 이송기구(125a)는 연결부재(125c)에 의해 수평 이동 판부재(124)의 하부에 연결되며, 지지블럭(125b)은 실린더 이송기구(125a)에 연결되어 실린더 이송기구(125a)에 의해 절연블럭(20)으로 이동되어 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제한다. The pair of
한 쌍의 승강판부재(126)는 한 쌍의 수직 판부재(123)의 일측에 각각 배치된다. 즉, 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)의 일측에 배치되며, 다른 하나의 승강판부재(126)는 다른 하나의 수직 판부재(123)의 일측에 배치된다. 셀지지 판부재(127)는 베이스 판부재(121)의 상부의 위치되며 한 쌍의 수직 판부재(123)의 사이에 배치되어 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다. The pair of lifting
한 쌍의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 각각 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 한 쌍의 승강판부재(126)에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 이송시킨다. 예를 들어, 한 쌍의 제1직선 이송기구(128) 중 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 중 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a) 중 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시키며, 다른 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 다른 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 다른 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다. The pair of first
한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)는 각각 한 쌍의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)을 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 삽입되어 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 지지하도록 하강시킬 위치로 이송하거나 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 삽입할 수 있도록 한다. 즉, 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a) 중 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시키며, 다른 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 다른 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시킨다. The pair of second
한 쌍의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시켜, 수평 이동 판부재(124)에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도록 한다. 보다 구체적으로 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 중 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시키며, 다른 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 다른 하나의 수직 판부재(123)와 다른 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시킨다. 제4직선 이송기구(128c)는 베이스 판부재(121)와 셀지지 판부재(127) 사이에 배치되어 셀지지 판부재(127)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 셀지지 판부재(127)가 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다. The pair of third
버스바프레임 푸셔(130)는 도 1 및 도 5에서와 같이 케이스(131), 수직 판부재(132), 흡착헤드(133) 및 제1직선이송기구(134)를 포함하여 구성된다. 1 and 5, the bus
케이스(131)는 절연블럭 스택커(120)의 일측에 배치되며, 수직 판부재(132)는 다수개의 부싱 가이드(132a)를 개재하여 케이스(131)의 일측에 부싱 가이드(132a)에 가이드되어 수평방향(Y)으로 이동되도록 연결된다. 흡착헤드(133)는 수직 판부재(132)와 다수개의 연결봉(132b)으로 연결되며, 제1직선이송기구(134)는 케이스(131)와 수직 판부재(132) 사이에 배치되어 수직 판부재(132)를 수평방향(Y)으로 이동시킨다. The
흡착헤드(133)는 제1수직 판부재(133a), 한 쌍의 제2수직 판부재(133b), 한 쌍의 이동 판부재(133c), 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(rack and pinion)(133d), 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e) 및 한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)를 포함하여 구성된다. The
제1수직 판부재(133a)는 버스바 프레임(30)을 진공 흡착하는 다수개의 픽커(133g)가 일정한 간격으로 이격되어 배치되며 일측과 타측의 끝단 각각 중공부재(133h)가 연결된다. The first
한 쌍의 제2수직 판부재(133b)는 각각 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측즉, 수평방향(X)을 기준으로 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측에 각각 연결된 중공부재(133h)에 힌지(133i)로 연결되며 버스바 프레임(30)의 일측이나 타측을 각각 진공 흡착하는 다수개의 픽커(133g)가 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 한 쌍의 이동 판부재(133c)는 각각 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측에 각각 배치되며, 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)은 각각 한 쌍의 이동 판부재(133c) 중 하나의 이동 판부재(133c)의 상부 및 하부와 힌지(133i)의 상부 및 하부에 각각 연결되며 하나의 이동 판부재(133c)의 이동에 의해 제1랙 앤 피니언(133d)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b) 중 하나의 제2수직 판부재(133b)를 힌지(133i)를 기준으로 회동시킨다. 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)은 한 쌍의 이동 판부재(133c) 중 다른 하나의 이동 판부재(133c)의 상부나 하부와 힌지(133i)의 상부나 하부에 각각 연결되며, 하나의 이동 판부재(133c)의 이동에 의해 제2랙 앤 피니언(133e)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b) 중 다른 하나의 제2수직 판부재(133b)를 힌지(133i)를 기준으로 회동시킨다. 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)은 각각 도 1에서와 같이 수평방향(X)을 기준으로 대칭이 되도록 구성되며, 한 쌍의 이동 판부재(133c)의 수평방향(X)으로 이동에 의해 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)를 회동시킴에 의해 버스바 프레임(30)이 다수개의 픽커(133g)에 흡착되면 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 회동시켜 한 쌍의 제2사각형 판부재(32: 도 10에 도시됨)에 리드(11,12: 도 8에 도시됨)가 삽입되도록 한다. The pair of second
한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)는 각각 제1수직 판부재(131)와 한 쌍의 이동 판부재(133b) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 이동 판부재(133b)를 수평방향(X)으로 이동시킴에 의해 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)을 회전시켜 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)가 각각 회동되도록 하여 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 삽입되도록 한다. 케이스(131)의 일측에 배치된 지지봉(135)은 케이스(131)의 수직방향(Z)의 높이를 설정 시 사용되며, 케이스(131)의 수직방향(Z)의 높이 흡착헤드(133)와 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 높이를 동일하게 조정하기 위해 사용된다.The pair of second
셀 셔틀(140)은 도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이 셀 스택커(110)와 절연블럭 스택커(120) 사이에 배치되며 상부는 배터리 셀(10)을 지지하도록 사각형 케이스가 사용되며, 사각형 케이스는 하부의 일측에 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 삽입되도록 서로 이격되는 한 쌍의 연결봉 삽입홈(141a)이 형성되는 연결블럭(141)이 연결된다. 이러한 셀 셔틀(140)은 다수개의 배터리 셀(10)이 스택(stack) 즉, 적층되고 리드(11,12)에 각각 절연블럭(30)이 지지된 상태가 되면 트랜스퍼(150)에 의해 트랜스퍼(150)와 함께 버스바프레임 푸셔(130)가 배치된 위치로 이동되어 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 적층된 다수개의 배터리 셀(10)이 버스바 프레임(30)에 조립되도록 한다. The
트랜스퍼(150)는 도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이 한 쌍의 제1이동 판부재(151), 제2이동 판부재(152), 한 쌍의 제1LM 가이드(Linear Motion guide)(153), 한 쌍의 제2LM 가이드(154), 제1연결블럭(155), 제2연결블럭(156), 한 쌍의 제1연결봉(157), 한 쌍의 제2연결봉(157a), 제1실린더 이송기구(158), 제2실린더 이송기구(158a) 및 직선이송기구(159)를 포함하여 구성된다. The
한 쌍의 제1이동 판부재(151)는 각각 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)의 하부에 서로 이격되어 배치된다. 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)는 하부 베이스 판부재(121a)와 상부 베이스 판부재(121b)로 이루어지며, 상부 베이스 판부재(121b)는 상부에 한 쌍의 수평 이동블럭(122)과 한 쌍의 수직 판부재(123) 등이 배치되며, 하부 베이스 판부재(121a)는 상부 베이스 판부재(121b)의 하부에 배치되고 하부에 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 이격되어 배치된다. 제2이동 판부재(152)는 한 쌍의 제1이동 판부재(151)와 이격되어 배치되며 셀 셔틀(140)의 하부에 서로 이격되어 배치된다. The pair of first
한 쌍의 제1LM 가이드(153)는 각각 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 한 쌍의 제1LM 가이드(153)에 의해 가이드되어 이동되도록 한 쌍의 제1이동 판부재(151)의 하부에 서로 이격되어 연결된다. 한 쌍의 제2LM 가이드(154)는 제2이동 판부재(152)가 한 쌍의 제2LM 가이드(154)에 의해 가이드되어 이동되도록 제2이동 판부재(152)의 하부에 서로 이격되어 연결된다. 제1연결블럭(155)은 한 쌍의 제1이동 판부재(151) 중 하나의 일측에 연결되며 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)이 서로 이격되어 형성되며, 제2연결블럭(156)은 제2이동 판부재(152)의 일측에 연결되며 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)이 서로 이격되어 형성된다. The pair of first LM guides 153 are configured so that the pair of first moving
한 쌍의 제1연결봉(157)은 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되며, 한 쌍의 제2연결봉(157a)은 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입된다. 제1실린더 이송기구(158)는 한 쌍의 제1연결봉(157)과 연결되어 한 쌍의 제1연결봉(157)이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제1연결봉(157)을 수평방향(Y)으로 이동시키며, 제2실린더 이송기구(158a)는 한 쌍의 제2연결봉(157a)과 연결되어 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제2연결봉(157a)을 수평방향(Y)으로 이동시킨다.A pair of first connecting
직선이송기구(159)는 한 쌍의 제1LM 가이드(153)와 한 쌍의 제2LM 가이드(154) 사이에 배치되어 제1실린더 이송기구(158)나 제2실린더 이송기구(158a)에 의해 한 쌍의 제1연결봉(157)이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되거나 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입되면 한 쌍의 제1LM 가이드(153)나 한 쌍의 제2LM 가이드(154)를 따라 한 쌍의 제1이동 판부재(151)나 제2이동 판부재(152)를 이송시킨다. The linear conveying
프레스(160)는 도 1 및 도 7에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 구비되며, 사각 프레임 구조물(161), 수직 판부재(162) 및 다수개의 프레스 푸셔(163)를 포함하여 구성된다. The
사각 프레임 구조물(161)은 버스바프레임 푸셔(130)의 일측에 위치되며, 버스바프레임 푸셔(130)로 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)을 이송하기 위해 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)의 상부에 수직 판부재(162)나 다수개의 프레스 푸셔(163)가 위치되도록 다수개의 사각형 프레임을 이용해 직육면체형으로 형성된다. 수직 판부재(162)는 다수개의 프레스 푸셔(163)가 각각 버스바프레임 푸셔(130)로 이동된 셀 셔틀(140)에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)을 가압할 수 있도록 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송된 셀 셔틀(140)의 상부에 위치되도록 사각 프레임 구조물(161)의 일측에 배치된다. The
다수개의 프레스 푸셔(163)는 각각 수직 판부재(161)의 일측에 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)이 버스바프레임 푸셔(130)로 이송 즉, 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송되면 절연블럭(20)에 의해 리드(11,12)가 지지되는 배터리 셀(10)을 가압하여 양면 테이프(10a)에 의해 배터리 셀(10)과 배터리 셀(10)이 서로 견고하게 접착되거나 리드(11,12)가 절연블럭(20)에 의해 지지됨에 의해 포밍(forming)되어 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 용이하게 삽입되도록 한다. 이러한 다수개의 프레스 푸셔(163)는 각각 실린더 이송기구(163a)와 푸시 블럭(163b)을 포함하여 구성된다. 실린더 이송기구(163a)는 수직 판부재(162)의 일측에 배치되며, 푸시 블럭(163b)은 실린더 이송기구(163a)에 연결되어 실린더 이송기구(163a)의 수직방향(Z)으로 승하강되어 배터리 셀(10)과 리드(11,12)를 가압한다. The plurality of
전술한 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 적용되는 제1 내지 제4 직선이송기구 등의 직선 이송기구는 볼스크류 이송기구나 리니어 모터 이송기구 등이 사용되며, 이러한 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다. A ball screw transport mechanism or a linear motor transport mechanism is used as a linear transport mechanism such as the first to fourth linear transport mechanisms applied to the battery cell stacking device of the present invention described above, and the battery cell stacking device of the present invention The operation of is as follows.
본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 배터리 셀(10), 절연블럭(20) 및 버스바 프레임(30)이 사용된다. The battery cell stacking device of the present invention is a
배터리 셀(10)은 도 8에서와 같이 상부에 양면 테이프(10a)가 부착되며 일측과 타측에 각각 리드(11,12)를 갖는 파우치형 배터리 셀이 사용된다. As shown in FIG. 8, the
절연블럭(20)은 공지된 절연성 재질로 형성되고, 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)를 지지하며, 제1직사각형 블럭(21), 제2직사각형 블럭(22) 및 경사형 블럭(23)을 포함하여 구성된다. 제1직사각형 블럭(21)은 한 쌍의 제1수납봉(122a)이나 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 삽입되도록 한 쌍의 관통홀(21a)이 서로 이격되어 형성되고, 제2직사각형 블럭(22)은 제1직사각형 블럭(21)의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되며, 경사형 블럭(23)은 제2직사각형 블럭(22)의 끝단의 일측에서 연장되게 형성된다. 즉, 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)은 제1직사각형 블럭(21)의 폭(W1)보다 작게 형성되며, 경사형 블럭(23)은 일측의 폭(W3)은 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)과 동일하게 형성되며 타측의 폭(W4)은 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)보다 작도록 하여 경사지게 형성된다. 예를 들어, 경사형 블럭(23)은 수평방향(X)을 기준으로 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)의 외측으로 향하는 방향에 위치되는 끝단이 경사지게 형성함으로써 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 버스바 프레임(30)은 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)가 회동되어 리드(11,12)에 삽입 시 경사형 블럭(23)의 경사면이 스톱퍼로 작용되도록 한다. 즉, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)의 회동각이 경사형 블럭(23)의 경사면(23a)의 경사각도만큼 회동되도록 한다. 여기서, 제1직사각형 블럭(21), 제2직사각형 블럭(22) 및 경사형 블럭(23)은 각각 상부의 표면의 형상이 직사각형이나 경사형으로 형성된다. The insulating
버스바 프레임(30)은 도 10에서와 같이 제1사각형 판부재(31)와 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 포함하여 구성된다. 제1사각형 판부재(31)는 셀 셔틀(140)이 버스바프레임 푸셔(130)로 이송되면 셀 셔틀(140)의 상부에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 타측으로 조립된다. 즉, 제1사각형 판부재(31)는 셀 셔틀(140)의 상부에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 일측이 절연블럭 스택커(120)의 셀지지 판부재(127)에 의해 지지된 상태로 이송되면 다수개의 배터리 셀(10)의 타측으로 조립된다. 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지(31a)로 연결되고, 각각 일정한 간격으로 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 삽입되는 다수개의 리드 삽입홀(32a)이 형성되며, 다수개의 리드 삽입홀(32a) 사이에 각각 리드(11,12)가 연결되는 버스바(32b)가 배치된다. 여기서, 힌지(31a)는 하나 이상을 구비하여 제1사각형 판부재(31)를 기준으로 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)가 회동한다. 예를 들어, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 버스바프레임 푸셔(130)의 제2직선 이송기구(133f)에 의해 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)이 회동되면 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)의 회동에 의해 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 가압하는 절연블럭(20)의 경사면(23a)과 접하게 회동되어 리드(11,12)가 리드 삽입홀(32a)이 삽입되도록 한다. The
배터리 셀(10)의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 삽입하기 위해 먼저, 절연블럭 스택커(120)의 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 각각 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측과 타측에 위치되도록 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)에 의해 상부에 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된 한 쌍의 수평 이동블럭(122)을 각각 수평방향(Y)으로 이송시킨다. 예를 들어 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측에 위치되며, 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 타측에 위치되도록 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)에 의해 상부에 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된 한 쌍의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다. 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측과 타측에 위치되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)은 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)과 대응되는 위치로 이동되도록 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)에 의해 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)를 각각 수평방향(Y)으로 이동킨다. In order to insert the
한 쌍의 제2수납봉(124a)은 한 쌍의 제1수납봉(122a)과 대응되는 위치 즉, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)이 하강되어 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부에 위치되는 위치로 이송되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 한 개 이상의 절연블럭(20)을 미리 이송받는다. 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 한 개 이상의 절연블럭(20)이 하강되어 수납되면 셀 스택커(110)의 승강부재(113)는 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 절연시트(13)를 수납한다. 승강부재(113)는 절연시트(13)가 수납되면 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)을 수납받으며, 수납된 배터리 셀(10)은 배터리 셀(10)을 절연시트(13)의 상부에 적층시켜 절연시트(13)의 상부에 접착된 양면 테이프(10a)를 이용해 접착되어 적층된다. 배터리 셀(10)이 절연시트(13)의 상부에 접착되면 새로운 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)은 승강부재(113)로 수납되어 적층되며, 이러한 과정을 미리 설정된 배터리 셀(10)의 개수만큼 반복 수행한다. 예를 들어, 세 개의 절연블럭(20)에 하나의 절연블럭(20)으로 지지하는 경우에 셀 스택커(110)의 승강부재(113)는 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)을 3개 연속으로 수납받아 적층되며, 3개 적층된 배터리 셀(10)은 각각 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 한 개의 절연블럭(20)이 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 하강되어 이송됨에 의해 절연블럭(20)에 의해 리드(11,12)가 가압된다. 이와 같이 세 개의 배터리 셀(10) 당 한 개의 절연블럭(20)으로 가압하는 경우에 도 9에서와 같이 세 개의 배터리 셀(10) 중 중앙에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)는 수평을 유지하는 반면에 양측에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)는 굽혀진 형상으로 포밍(forming)되어 중앙에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)와 접하게 된다. 도 9는 리드(11,12) 중 하나의 리드(12)만 도시하고 있으나 리드(12)와 대향되도록 배터리 셀(10)에 구비되는 리드(11) 또한 전술한 것과 동일하게 적용된다. 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)는 도 9에 도시된 상태로 포밍(forming)됨으로써 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 리드 삽입홀(32a)에 삽입시 자동으로 용이하게 삽입할 수 있게 된다. The pair of
절연블럭(20)의 스택 작업이 완료되면 직선이송기구(159)는 셀 스택커(110)의 하부로 셀 셔틀(140)을 이송시킨다. 직선이송기구(159)는 셀 셔틀(140)을 이송하기 위해 제2이동 판부재(152)를 셀 스택커(110)의 하부로 이송시키며, 제2이동 판부재(152)가 셀 스택커(110)의 하부로 이송되면 셀 스택커(110)는 셀 셔틀(140)이 다수개의 배터리 셀(10)을 지지하도록 이동된다. 직선이송기구(159)는 셀 셔틀(140)이 다수개의 배터리 셀(10)을 지지하면 배터리 셀(10)의 리드(11,12)에 절연블럭(20)이 위치된 상태에서 배터리 셀(10)을 이송하기 위해 제1이동 판부재(151)나 제2이동 판부재(152)를 한 쌍의 제1LM 가이드(153)와 한 쌍의 제2LM 가이드(154)를 따라 이동시켜 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송시킨다. When the stack operation of the insulating
절연블럭(20)에 의해 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)가 도 9에 도시된 상태로 포밍(forming)되어 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송되면 버스바프레임 푸셔(130)는 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)에 각각 형성된 리드 삽입홀(32a)에 삽입한다. 여기서, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 다수개의 리드 삽입홀(32a)이 형성되며, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32) 중 하나의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 다수개의 리드 삽입홀(32a)은 각각에 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11)가 삽입되며, 다른 하나의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 다수개의 리드 삽입홀(32a)은 각각에 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(12)가 삽입된다. When the leads 11 and 12 of the three
리드 삽입홀(32a)에 리드(11,12)를 삽입하는 작업은 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 수행되며, 버스바프레임 푸셔(130)는 다수개의 배터리 셀(10)을 수납하고 각각의 리드(11,12)를 절연블럭(20)으로 지지하는 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)이 이송되면 버스바 프레임(30)을 다수개의 배터리 셀(10)에 조립한다. 즉, 버스바프레임 푸셔(130)는 흡착헤드(133)의 한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)를 각각 구동하여 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d), 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)을 동작시킴에 의해 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)를 각각 회동시켜 흡착헤드(133)에 흡착된 버스바 프레임(30)의 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지(31a)로 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 절연블럭(20)의 경사면(23a)까지 회동시켜 리드 삽입홀(32a)에 리드(11,12)를 삽입한다. 전술한 과정을 통해 버스바 프레임(30)이 적층된 다수개의 배터리 셀(10)에 조립되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 다수개의 절연블럭(20)은 승강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 이송된다. 즉, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 다수개의 절연블럭(20)은 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)와 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)에 의해 각각 한 쌍의 수평 이동블럭(122)과 한 쌍의 수직 판부재(123)를 구동시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)에서 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 승강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도도록 한다. The operation of inserting the
한 쌍의 제1직선 이송기구(128)는 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킴에 의해 한 쌍의 승강판부재(126)에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 이송되도록 한다. 예를 들어, 한 쌍의 제1직선 이송기구(128) 중 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 중 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a) 중 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시키며, 다른 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 다른 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 다른 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다. The pair of first
한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)는 각각 한 쌍의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)을 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 삽입되어 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 지지하도록 하강시킬 위치로 이송하거나 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 삽입할 수 있도록 한다. 즉, 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a) 중 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시키며, 다른 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 다른 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시킨다. The pair of second
한 쌍의 제3직선 이송기구(128b)는 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시켜 수평 이동 판부재(124)에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시킴에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도록 한다. 보다 구체적으로 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 중 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시키며, 다른 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 다른 하나의 수직 판부재(123)와 다른 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시킨다. 제4직선 이송기구(128c)는 베이스 판부재(121)와 셀지지 판부재(127) 사이에 배치되어 셀지지 판부재(127)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 셀지지 판부재(127)가 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다. The pair of third
이상에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있으며, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 자동으로 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있다. As described above, the battery cell stacking device of the present invention stacks a plurality of battery cells and stores them in a busbar frame, thereby automatically stacking a plurality of battery cells during assembly and then storing them in a busbar frame. It can improve the productivity of the assembly work of, and by stacking a plurality of battery cells can be automatically stored in the bus bar frame can improve the reliability of the product of the battery pack.
본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 배터리나 커패시터 셀을 조립하는 산업 분야에 적용할 수 있다.The battery cell stacking device of the present invention can be applied to an industrial field of assembling a battery or a capacitor cell.
10: 배터리 셀
11,12: 리드
20: 절연블럭
30: 버스바 프레임
110: 셀 스택커
120: 절연블럭 스택커
130: 버스바프레임 푸셔
140: 셀 셔틀
150: 트랜스퍼
160: 프레스10:
20: insulation block 30: busbar frame
110: cell stacker 120: insulation block stacker
130: bus bar frame pusher 140: cell shuttle
150: transfer 160: press
Claims (9)
상기 셀 스택커의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭을 가지며 셀 스택커의 일측과 타측에 상기 절연블럭을 스택하여 배터리 셀의 리드가 절연블럭에 의해 지지되도록 하는 절연블럭 스택커;
상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)을 배터리 셀로 푸시하여 리드 삽입홀에 배터리의 리드를 삽입시키는 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher);
상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되어 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부를 지지하는 셀 셔틀(cell shuttle); 및
상기 절연블럭 스택커의 하부에 배치되어 상기 셀 셔틀에 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커과 셀 셔틀을 각각 상기 버스바프레임 푸셔로 이송시키는 트랜스퍼(transfer)를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.A cell stacker accommodating a battery cell having a lead on one side and the other side;
An insulating block stacker disposed on one side of the cell stacker and having a plurality of insulating blocks, stacking the insulating blocks on one side and the other side of the cell stacker so that a lead of a battery cell is supported by the insulating block;
A bus bar frame pusher (bus bar) that is disposed on one side of the insulating block stacker and pushes a bus bar frame having lead insertion holes on one side and the other side to a battery cell to insert a battery lead into the lead insertion hole. pusher);
A cell shuttle disposed between the cell stacker and the insulating block stacker and supporting a lower portion of a battery cell supported by a lead as an insulating block; And
When the lower portion of the battery cell, which is disposed on the lower portion of the insulating block stacker and the lid is supported by an insulating block on the cell shuttle, is supported, the insulating block stacker and the cell shuttle each include a transfer to the busbar frame pusher. Battery cell stacking device.
상기 셀 스택커는 베이스 판부재;
상기 베이스 판부재의 상부에 배치되는 수직 판부재;
상기 수직 판부재와 이격되어 배치되며 배터리 셀이 수납되는 승강부재;
상기 베이스 판부재와 상기 수직 판부재 사이에 배치되어 상기 수직부재를 수평방향으로 이동시키는 제1직선이송기구; 및
상기 수직 판부재와 상기 승강부재 사이에 배치되어 상기 승강부재를 수직방향으로 이동시키는 제2직선이송기구를 포함하며,
상기 배터리 셀은 상부에 양면 테이프가 부착되며 일측과 타측에 각각 리드를 갖는 파우치형 배터리 셀이 사용되며, 상기 제1직선이송기구와 상기 제2직선이송기구가 상기 승강부재를 수직이나 수평방향으로 이동시켜 승강부재에 수납된 배터리 셀을 지지하거나 상기 셀 셔틀로 이송시키는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The cell stacker includes a base plate member;
A vertical plate member disposed on the base plate member;
An elevating member spaced apart from the vertical plate member and accommodating a battery cell;
A first linear transfer mechanism disposed between the base plate member and the vertical plate member to move the vertical member in a horizontal direction; And
And a second linear transfer mechanism disposed between the vertical plate member and the lifting member to move the lifting member in a vertical direction,
The battery cell is a double-sided tape is attached to the top and a pouch type battery cell having leads on one side and the other side is used, and the first linear transport mechanism and the second linear transport mechanism vertically or horizontally move the elevating member. A battery cell stacking device for moving or supporting a battery cell accommodated in an elevating member or transferring it to the cell shuttle.
상기 절연블럭 스택커는 상기 셀 스택커의 일측에 배치되는 베이스 판부재;
상기 베이스 판부재의 상부에 각각 이격되어 배치되고 각각의 상부에 서로 이격되며 절연블럭이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉이 연결되는 한 쌍의 수평 이동블럭;
상기 베이스 판부재의 상부에 상기 한 쌍의 제1수평 이동블럭과 각각 이격되게 배치되는 한 쌍의 수직 판부재;
상기 한 쌍의 수직 판부재의 상부에 각각 배치되고 각각의 하부에 서로 이격되며 절연블럭이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉이 연결되는 한 쌍의 수평 이동 판부재;
상기 한 쌍의 수평 이동 판부재의 하부에 서로 이격되어 배치되어 한 쌍의 제2수납봉에 수납되는 절연블럭의 하부를 지지하거나 해제하는 한 쌍의 푸셔;
상기 한 쌍의 수직 판부재의 일측에 각각 배치되는 한 쌍의 승강판부재;
상기 베이스 판부재의 상부의 위치되며 상기 한 쌍의 수직 판부재의 사이에 배치되어 배터리 셀의 일측을 지지하는 셀지지 판부재;
상기 베이스 판부재와 상기 한 쌍의 수평 이동블럭 사이에 각각 배치되어 각각 수평 이동블럭을 수평방향으로 이송시키는 한 쌍의 제1직선 이송기구;
상기 한 쌍의 수직 판부재와 상기 한 쌍의 수평 이동 판부재 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 수평 이동 판부재를 수평방향으로 이동시키는 한 쌍의 제2직선 이송기구;
상기 한 쌍의 수직 판부재와 한 쌍의 승강판부재 사이에 각각 배치되어 승강판부재를 수직방향을 이동시키는 한 쌍의 제3직선 이송기구; 및
상기 베이스 판부재와 상기 셀지지 판부재 사이에 배치되어 셀지지 판부재를 수평방향으로 이동시키는 제4직선 이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The insulating block stacker includes a base plate member disposed on one side of the cell stacker;
A pair of horizontal moving blocks that are spaced apart from each other on the upper portion of the base plate member, spaced apart from each other, and connected to a pair of first storage rods into which an insulating block is inserted;
A pair of vertical plate members disposed on the upper portion of the base plate member and spaced apart from the pair of first horizontal moving blocks;
A pair of horizontal moving plate members which are respectively disposed on an upper portion of the pair of vertical plate members and spaced apart from each other and connected to a pair of second storage rods into which an insulating block is inserted;
A pair of pushers arranged to be spaced apart from each other under the pair of horizontal moving plate members to support or release the lower portion of the insulating block accommodated in the pair of second storage rods;
A pair of lifting plate members respectively disposed on one side of the pair of vertical plate members;
A cell support plate member positioned above the base plate member and disposed between the pair of vertical plate members to support one side of the battery cell;
A pair of first linear transfer mechanisms respectively disposed between the base plate member and the pair of horizontal movement blocks to transfer the horizontal movement blocks in a horizontal direction;
A pair of second linear transfer mechanisms disposed between the pair of vertical plate members and the pair of horizontal moving plate members to move the pair of horizontal plate members in the horizontal direction;
A pair of third linear transfer mechanisms disposed between the pair of vertical plate members and the pair of lift plate members to move the lift plate members in a vertical direction; And
A battery cell stacking device including a fourth linear transfer mechanism disposed between the base plate member and the cell support plate member to move the cell support plate member in a horizontal direction.
상기 절연블럭은 한 쌍의 제1수납봉이나 한 쌍의 제2수납봉이 삽입되도록 한 쌍의 관통홀이 서로 이격되어 형성되는 제1직사각형 블럭;
상기 제1직사각형 블럭의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되는 제2직사각형 블럭; 및
상기 제2직사각형 블럭의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되는 경사형 블럭을 포함하며,
상기 제2직사각형 블럭의 폭은 상기 제1직사각형 블럭의 폭보다 작게 형성되며, 상기 경사형 블럭은 일측의 폭은 상기 제2직사각형 블럭의 폭과 동일하게 형성되며 타측의 폭은 상기 제2직사각형 블럭의 폭보다 작도록 하여 경사지게 형성되는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 3,
The insulating block includes a first rectangular block formed by a pair of through holes spaced apart from each other such that a pair of first storage rods or a pair of second storage rods are inserted;
A second rectangular block formed to extend from one side of the end of the first rectangular block; And
And an inclined block formed to extend at one side of the end of the second rectangular block,
The width of the second rectangular block is formed smaller than the width of the first rectangular block, the width of one side of the inclined block is the same as the width of the second rectangular block, and the width of the other side is the second rectangular block Battery cell stacking device is formed to be less than the width of the battery cell stacking.
상기 버스바프레임 푸셔는 상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되는 케이스;
상기 케이스의 일측에 배치되는 수직 판부재;
상기 수직 판부재와 다수개의 연결봉으로 연결되는 흡착헤드; 및
상기 케이스와 상기 수직 판부재 사이에 배치되어 상기 수직 판부재를 수평방향으로 이동시키는 제1직선이송기구를 포함하며,
상기 흡착헤드는 버스바 프레임을 진공 흡착하는 다수개의 픽커가 일정한 간격으로 이격되어 배치되며 일측과 타측의 끝단 각각 중공부재가 연결되는 제1수직 판부재, 상기 제1수직 판부재의 일측과 타측에 각각 연결된 상기 중공부재에 힌지로 연결되며 버스바 프레임의 일측이나 타측을 각각 진공 흡착하는 다수개의 픽커가 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 한 쌍의 제2수직 판부재, 상기 제1수직 판부재의 일측과 타측에 각각 배치되는 한 쌍의 이동 판부재, 상기 한 쌍의 이동 판부재 중 하나의 이동 판부재의 상부와 상기 힌지의 상부에 각각 연결되는 제1랙 앤 피니언(rack and pinion), 상기 한 쌍의 이동 판부재 중 다른 하나의 이동 판부재의 상부와 상기 힌지의 상부에 각각 연결되는 제2랙 앤 피니언, 및 상기 제1수직 판부재와 상기 한 쌍의 이동 판부재 사이에 각각 배치되어 상기 이동 판부재를 수평방향으로 이동시킴에 의해 상기 제1랙 앤 피니언과 상기 제2랙 앤 피니언을 회전시켜 한 쌍의 제2수직 판부재가 각각 회동되도록 하여 버스바 프레임의 리드 삽입홀에 배터리 셀의 리드가 삽입되도록 하는 한 쌍의 제2직선 이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The bus bar frame pusher is a case disposed on one side of the insulating block stacker;
A vertical plate member disposed on one side of the case;
An adsorption head connected to the vertical plate member and a plurality of connecting rods; And
And a first linear transfer mechanism disposed between the case and the vertical plate member to move the vertical plate member in a horizontal direction,
The adsorption head is a first vertical plate member to which a plurality of pickers for vacuum adsorption of the busbar frame are spaced at regular intervals, and to which the hollow members are connected at one end and the other end, at one side and the other side of the first vertical plate member. A pair of second vertical plate members, one side of the first vertical plate member, which are hingedly connected to the hollow members connected to each other and a plurality of pickers that vacuum adsorb one side or the other side of the busbar frame are spaced apart at regular intervals. And a pair of movable plate members disposed on the other side, a first rack and pinion respectively connected to an upper portion of the movable plate member and an upper portion of the hinge, respectively, of the pair of movable plate members. A second rack and pinion connected to an upper portion of the other of the pair of moving plate members and an upper portion of the hinge, and the first vertical plate member and the pair of moving plates The bus bar frame is disposed between the members to rotate the first rack and pinion and the second rack and pinion to rotate the pair of second vertical plate members, respectively, by moving the moving plate member in a horizontal direction. A battery cell stacking device including a pair of second linear transfer mechanisms that allow the lead of the battery cell to be inserted into the lead insertion hole of the battery.
상기 셀 셔틀은 상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되며 상부는 배터리 셀을 지지하도록 사각형 케이스가 사용되며,
상기 사각형 케이스는 하부에 서로 이격되는 한 쌍의 연결봉 삽입홈이 형성되는 연결블럭이 연결되는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The cell shuttle is disposed between the cell stacker and the insulating block stacker, and a square case is used to support a battery cell at the top.
The rectangular case is a battery cell stacking device is connected to the connection block is formed with a pair of connecting rods spaced apart from each other at the bottom.
상기 트랜스퍼는 절연블럭 스택커의 베이스 판부재의 하부에 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 제1이동 판부재;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재와 이격되어 배치되며 셀 셔틀의 하부에 배치되는 제2이동 판부재;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재의 각각 하부에 각각 연결되는 한 쌍의 제1LM 가이드(Linear Motion guide);
상기 한 쌍의 제1LM 가이드와 이격되며 상기 제2이동 판부재가 하부에 서로 이격되어 연결되는 한 쌍의 제2LM 가이드;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재 중 하나의 일측에 연결되며 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈이 서로 이격되어 형성되는 제1연결블럭;
상기 제2이동 판부재의 일측에 연결되며 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈이 서로 이격되어 형성되는 제2연결블럭;
상기 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 각각 삽입되는 한 쌍의 제1연결봉;
상기 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 각각 삽입되는 한 쌍의 제2연결봉;
상기 한 쌍의 제1연결봉과 연결되어 한 쌍의 제1연결봉이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제1연결봉을 수평방향으로 이동시키는 제1실린더 이송기구;
상기 한 쌍의 제2연결봉과 연결되어 한 쌍의 제2연결봉이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제2연결봉을 수평방향으로 이동시키는 제2실린더 이송기구; 및
상기 한 쌍의 제1LM 가이드와 상기 한 쌍의 제2LM 가이드 사이에 배치되어
제1실린더 이송기구나 제2실린더 이송기구에 의해 한 쌍의 제1연결봉이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 삽입되거나 한 쌍의 제2연결봉이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 삽입되면 한 쌍의 제1LM 가이드나 한 쌍의 제2LM 가이드를 따라 한 쌍의 제1이동 판부재나 제2이동 판부재를 이송시키는 직선이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The transfer includes a pair of first moving plate members spaced apart from each other under the base plate member of the insulating block stacker;
A second moving plate member spaced apart from the pair of first moving plate members and disposed under a cell shuttle;
A pair of first LM guides (Linear Motion guides) respectively connected to the lower portions of the pair of first movable plate members;
A pair of second LM guides spaced apart from the pair of first LM guides and the second movable plate members are spaced apart from each other and connected to each other;
A first connection block connected to one side of the pair of first moving plate members and having a pair of first connecting rod insertion grooves spaced apart from each other;
A second connection block connected to one side of the second movable plate member and formed with a pair of second connection rod insertion grooves spaced apart from each other;
A pair of first connecting rods respectively inserted into the pair of first connecting rod insertion grooves;
A pair of second connecting rods respectively inserted into the pair of second connecting rod insertion grooves;
A first cylinder transport mechanism connected to the pair of first connecting rods to move the pair of first connecting rods in a horizontal direction such that the pair of first connecting rods are inserted into or released from the pair of first connecting rod insertion grooves, respectively;
A second cylinder transport mechanism connected to the pair of second connecting rods to move the pair of second connecting rods in a horizontal direction such that the pair of second connecting rods are inserted into or released from the pair of second connecting rod insertion grooves, respectively; And
Disposed between the pair of first LM guides and the pair of second LM guides
A pair of first connecting rods are each inserted into a pair of first connecting rod insertion grooves, or a pair of second connecting rods are respectively inserted into a pair of second connecting rod insertion grooves by the first cylinder transfer mechanism or the second cylinder transfer mechanism. A battery cell stacking device including a linear transfer mechanism for transferring a pair of first moving plate members or second moving plate members along a pair of first LM guides or a pair of second LM guides.
상기 버스바 프레임은 제1사각형 판부재; 및
상기 제1사각형 판부재의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지로 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재를 포함하며,
상기 한 쌍의 제2사각형 판부재는 각각 일정한 간격으로 배터리 셀의 리드가 삽입되는 다수개의 리드 삽입홀이 형성되며, 상기 다수개의 리드 삽입홀 사이에 각각 상기 리드가 연결되는 버스바가 배치되는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The bus bar frame includes a first square plate member; And
It includes a pair of second square plate members that are respectively hinged to the ends of one side and the other side of the first square plate member,
The pair of second square plate members is formed with a plurality of lead insertion holes into which leads of the battery cells are inserted at regular intervals, and a battery cell in which a bus bar to which the leads are connected is disposed between the plurality of lead insertion holes, respectively. Stacking device.
상기 배터리 셀 스택킹 장치는 프레스가 구비되며,
상기 프레스는 상기 버스바프레임 푸셔의 일측에 위치되는 사각 프레임 구조물;
상기 사각 프레임 구조물의 일측에 배치되는 수직 판부재; 및
상기 수직 판부재의 일측에 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 절연블럭 스택커과 셀 셔틀이 버스바프레임 푸셔로 이송되면 절연블럭에 의해 리드가 지지되는 배터리 셀을 가압하여 양면 테이프에 의해 배터리 셀과 배터리 셀이 접착되거나 리드가 절연블럭에 의해 지지됨에 의해 포밍(forming)되어 버스바 프레임의 리드 삽입홀에 삽입되도록 하는 다수개의 프레스 푸셔를 포함하며,
상기 다수개의 프레스 푸셔는 각각 상기 수직 판부재의 일측에 배치되는 실린더 이송기구, 및 상기 실린더 이송기구에 연결되어 실린더 이송기구의 수직방향으로 승하강되어 배터리 셀과 리드를 가압하는 푸시 블럭을 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.According to claim 1,
The battery cell stacking device is provided with a press,
The press is a square frame structure located on one side of the bus bar frame pusher;
A vertical plate member disposed on one side of the square frame structure; And
When the insulating block stacker and the cell shuttle are transferred to the busbar frame pusher by being spaced apart at regular intervals on one side of the vertical plate member, the battery cell supported by the insulating block is pressed and the battery cell and battery cell by double-sided tape are pressed. It includes a plurality of press pushers that are formed by being adhered or supported by an insulating block to be inserted into a lead insertion hole of a busbar frame,
Each of the plurality of press pushers includes a cylinder transport mechanism disposed on one side of the vertical plate member, and a push block connected to the cylinder transport mechanism to move up and down in the vertical direction of the cylinder transport mechanism to press the battery cell and the lid. Battery cell stacking device.
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|---|---|---|---|
| KR1020180114787A KR102177087B1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Battery cell stacking apparatus |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
- 2018-09-27 KR KR1020180114787A patent/KR102177087B1/en active IP Right Grant
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