KR20200050777A

KR20200050777A - 로봇 아암을 포함하는 로봇

Info

Publication number: KR20200050777A
Application number: KR1020180133815A
Authority: KR
Inventors: 정석원; 박건태; 백주환
Original assignee: 주식회사 엘지화학
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2020-05-12
Also published as: KR102317265B1; EP3827937A1; EP3827937A4; JP2021523027A; CN112088072B; JP7046227B2; WO2020091240A1; US20210257648A1; US11843089B2; CN112088072A

Abstract

본 발명은, 생산 효율을 높이고 제조장비의 크기를 획기적으로 줄인 로봇 아암을 포함하는 제조장치를 개시한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조장치는, 복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하도록 구성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비한 모듈 하우징을 구비하는 배터리 모듈을 제조하도록 로봇 아암을 포함하는 제조장치로서, 상기 로봇 아암은, 상기 복수의 원통형 전지셀을 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제1 그립퍼; 상기 상부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제2 그립퍼; 및 상기 하부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제3 그립퍼를 포함한다.

Description

로봇 아암을 포함하는 로봇 {Robot Having Robot Arm}

본 발명은, 로봇 아암을 포함하는 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생산 효율을 높이고 생산 자동화가 가능한 로봇 아암을 포함하는 제조장치에 관한 것이다.

현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충 방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재, 즉 전지 파우치 외장재를 구비한다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐만 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차전지가 널리 이용되고 있다. 이러한 중대형 장치에 이용되는 경우, 용량 및 출력을 높이기 위해 많은 수의 이차전지가 전기적으로 연결된다. 특히, 이러한 중대형 장치에는 적층이 용이하다는 장점으로 인해 파우치형 이차전지가 많이 이용된다.

한편, 근래 에너지 저장원으로서의 활용을 비롯하여 대용량 구조에 대한 필요성이 높아지면서 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 연결된 다수의 이차전지를 구비한 배터리 모듈을 복수개 집합시킨 구조의 배터리 팩에 대한 수요가 증가하고 있다.

또한, 이러한 배터리 모듈은, 복수의 이차전지를 외부 충격으로부터 보호하거나 수납 보관하기 위해서 플라스틱 재질의 모듈 하우징을 구비하는 것이 일반적이었다. 예를 들면, 이러한 모듈 하우징에는 복수의 이차전지를 수납하기 위한 별도의 공간이 형성된 수납부가 형성될 수 있다.

그러나, 복수의 원통형 전지셀을 모듈 하우징에 수납하는 것은 번거롭고 까다로운 작업임으로, 기계 자동화가 어려워 작업자가 직접 수작업으로 이루어지는 것이 일반적이었다.

더욱이, 안전성 및 생산 효율을 크게 높일 수 있는 최근 생산 자동화 시스템이 널리 보급되면서, 배터리 모듈의 각각의 제조 공정에 투입되는 산업 로봇 등이 많이 보급되고 있다.

그러나, 배터리 모듈의 각각의 다양한 제조 공정들 각각에 다수의 산업 로봇이 필요해짐에 따라, 제조 설비 비용이 급격히 상승하였고, 생산품의 가격 경쟁력을 확보하기 힘든 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 생산 효율을 높이고 제조장비의 크기를 획기적으로 줄인 로봇 아암을 포함하는 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조장치는,

복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하도록 구성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비한 모듈 하우징을 구비하는 배터리 모듈을 제조하도록 로봇 아암을 포함하는 제조장치로서,

상기 로봇 아암은,

상기 복수의 원통형 전지셀을 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제1 그립퍼;

상기 상부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제2 그립퍼; 및

상기 하부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제3 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치를 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 로봇 아암은,

상대적으로 측면보다 넓은 상하면을 가진 판형을 가지고 상기 제1 그립퍼, 상기 제2 그립퍼, 및 상기 제3 그립퍼가 탑재된 디스크;

길이 방향의 말단부가 상기 디스크와 연결되고 회전하여 상기 디스크를 회전 이동시키도록 구성된 구동축; 및

상기 구동축의 말단부를 상부 방향으로 들어올리거나 또는 하부 방향으로 내리도록 구성된 회전 구동부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제1 그립퍼는,

상기 복수의 원통형 전지셀 각각을 잡아 취하거나 놓아버리도록 구성된 복수의 제1 집게부;

상기 복수의 제1 집게부 각각의 단부와 연결되고 상기 복수의 제1 집게부 각각의 잡거나 놓는 동작을 제어하도록 구성된 복수의 제1 집게 구동부; 및

상기 복수의 제1 집게 구동부와 연결되고 일부위가 상기 디스크에 결합된 고정 프레임을 포함할 수 있다.

나아가, 상기 제1 집게부의 상기 원통형 전지셀과 대면하는 내측에는, 상기 원통형 전지셀의 상단부를 가압하지 않도록 상기 제1 집게부의 외측 방향으로 내입된 내입홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 고정 프레임은,

외측에 상기 제1 집게 구동부를 탑재하는 본체부, 및 상기 본체부의 일측에 결합된 볼트가 구비된 이동바;

상기 이동바의 볼트의 길이 방향으로 이동을 가이드 하도록 상기 볼트의 일부위가 삽입되고 천공된 형태의 가이드 홀이 형성된 고정대; 및

상기 이동바에 볼트의 길이 방향으로 소정의 힘을 가하도록 구성된 탄성부재를 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 고정 프레임에는, 상기 제1 집게부가 상기 원통형 전지셀을 상기 하부 케이스에 형성된 중공에 삽입하는 동작에서 오조립되는 것을 감지하도록 구성된 오조립 센서부가 구비할 수 있다.

그리고, 상기 오조립 센서부는, 상기 이동바의 볼트가 상부로 이동된 것을 감지하도록 상기 고정대에 형성된 레이저 센서를 포함할 수 있다.

나아가, 상기 제2 그립퍼는,

상기 상부 케이스의 양측부를 가압하도록 구성된 복수의 가압판, 상기 복수의 가압판이 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된 이동축을 구비한 제2 집게부;

상기 이동축의 이동을 제어하도록 구성된 적어도 하나 이상의 제2 집게 구동부; 및

상기 디스크와 연결되고, 상기 상부 케이스를 상기 하부 케이스가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압대를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제3 그립퍼는,

절곡된 형상을 가지고 서로 가까워지거나 또는 서로 멀어지도록 구성된 복수의 핑거, 및 상기 핑거의 말단부에 연결되고 상기 하부 케이스의 수평 방향의 양측부를 가압하도록 가압바가 구비된 제3 집게부;

상기 핑거의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나 이상의 제3 집게 구동부; 및

상기 가압바와 연결되고 상기 하부 케이스의 하단부에 걸쳐지도록 구성된 후크를 포함할 수 있다.

더욱이, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제조방법은, 상기 제조장치를 사용하여 배터리 모듈을 제조한다.

그리고, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배터리 모듈은, 상기 제조장치에 의해 제조된다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명의 제1 집게부에 내입된 내입홈을 형성시킴으로써, 제1 집게부가 원통형 전지셀의 상단부를 집어 취하는 과정에서 발생될 수 있는 배터리 모듈에 구비된 원통형 전지셀의 손상 내지 불량을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 고정 프레임은, 제1 집게 구동부와 연결된 탄성부재를 사용하여 탄력적으로 볼트의 길이 방향으로 이동이 가능한 이동바를 구비함으로써, 제1 그립퍼가 원통형 전지셀을 하부 케이스의 수용부에 수납하는 과정에서 발생되는 충격을 고정 프레임의 이동바가 탄력적으로 흡수할 수 있다. 즉, 본 발명의 제조장치는, 제조 과정 중 원통형 전지셀에 가해지는 충격을 줄일 수 있어, 배터리 모듈의 전지셀의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 상기 고정 프레임에 오조립 센서부를 구비함으로써, 원통형 전지셀을 하부 케이스에 형성된 중공에 삽입하는 동작에서 오조립되는 것을 감지하는 것이 가능하다. 이로 인해, 복수의 원통형 전지셀이 오조립되는 과정에서 발생될 수 있는 충격으로 인해 원통형 전지셀이 폭발하거나 발화되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 제조장치는, 복수의 원통형 전지셀의 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명의 일측면에 의하면, 제2 그립퍼는 상부 케이스를 하부 케이스가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압대를 구비함으로써, 상부 케이스를 하부 케이스 상부에 완전하게 결합될 수 있도록 도울 수 있다. 더욱이, 제2 집게부가 상부 케이스를 하부 케이스에 상부에 올려놓는 것과 동시에, 가압대가 하부 방향으로 상부 케이스를 가압할 수 있어, 효율적인 결합 작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 일측면에 의하면, 제3 그립퍼는 가압바에 형성된 후크를 구비함으로써, 가압바가 하부 케이스의 양측부를 가압하는 것으로 하부 케이스를 잡아 취하는 동시에, 후크가 하부 케이스의 하부면을 상부 방향으로 지지할 수 있는 바, 제3 집게 구동부가 하부 케이스를 낙하시키는 등의 사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치에 의해 제조된 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치에 의해 제조된 배터리 모듈의 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 3은, 도 2의 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 원통형 전지셀의 일부 내부 구조를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치를 개략적으로 나타내는 일측면도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 일 부위를 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 일부 구성인 압축기 및 제1 그립퍼를 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 다른 동작을 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 다른 동작을 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치에 의해 제조된 배터리 모듈을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치에 의해 제조된 배터리 모듈의 구성들을 분리한 모습을 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다. 도 3은, 도 2의 배터리 모듈에 대한 일부 구성인 원통형 전지셀의 일부 내부 구조를 개략적으로 나타내는 부분 단면도이다. 그리고, 도 4는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치를 개략적으로 나타내는 일측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치(300)는, 배터리 모듈(200)을 제조하도록 로봇 아암(310)을 포함한다.

여기서, 상기 배터리 모듈(200)은, 복수의 원통형 전지셀(100), 및 모듈 하우징(210)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 원통형 전지셀(100)은, 원통형 전지캔(120), 및 상기 전지캔(120)의 내부에 수용된 전극 조립체(도 3의 140)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 전지캔(120)은, 전기 전도성이 높은 재질을 포함하고 있으며, 예를 들면, 상기 전지캔(120)은 알루미늄 또는 구리 소재를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전지캔(120)이 상하 방향으로 길게 세워진 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전지캔(120)은 상하 방향으로 연장된 원통형일 수 있다. 더욱이, 상기 전지캔(120)의 상부 및 하부 각각에 전극 단자들(111, 112)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 전지캔(120)의 상단의 평평한 원형의 상면에는 상부 방향으로 돌출된 제1 전극 단자(111)가 형성될 수 있고, 상기 전지캔(120)의 하단의 평평한 원형의 하면에는 제2 전극 단자(112)가 형성될 수 있다.

나아가, 상기 원통형 전지셀(100)은, 수평 방향으로 복수의 열 및 행으로 배치될 수 있다. 여기서, 수평 방향이란, 원통형 전지셀(100)을 지면에 놓았을 때 지면에 평행한 방향을 의미한다고 할 수 있으며, 상하 방향에 수직하는 평면상의 적어도 한 방향이라고도 할 수 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 배터리 모듈(200)은, 전후 방향(W)의 4개의 열과 좌우 방향(V)의 7행 또는 6행으로 배치된 복수의 원통형 전지셀(100)을 구비할 수 있다.

또한, 전극 조립체(도 3, 140)는, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재한 상태로 젤리-롤형으로 권취한 구조로 형성될 수 있다. 상기 양극(도시하지 않음)에는 양극 탭(170)이 부착되어 전지캔(120)의 상단의 제1 전극 단자(111)에 접속될 수 있다. 상기 음극(도시하지 않음)에는 음극 탭(도시지하지 않음)이 부착되어 전지캔(120)의 하단의 제2 전극 단자(112)에 접속될 수 있다.

다시 도 2와 함께 도 3을 참조하면, 상기 원통형 전지셀(100)은, 탑 캡(110)이 돌출된 형태로 전극 단자(111)를 형성하고, 상기 탑 캡(110)의 일부위는 내부 가스가 특정 기압 이상에 도달할 경우, 천공되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 원통형 전지셀(100)은, 하부에 전지셀 내부의 온도 상승시 전지 저항이 크게 증가하여 전류를 차단하는 안전소자(122)(예컨대, PTC 소자(positive temperature coefficient element), TCO 등)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 원통형 전지셀(100)은, 정상적인 상태에서는 하향 돌출된 형상으로 되어 있으나, 전지 내부의 압력 상승시 돌출되면서 파열되어 기체를 배기하는 안전 벤트 구조(safety vent, 130)를 구비할 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)에는, 앞서 설명한 원통형 전지셀(100)로만 한정되는 것은 아니고, 본원발명의 출원 시점에 공지된 다양한 원통형 전지셀(100)이 채용될 수 있다.

한편, 상기 모듈 하우징(210)은, 상부 케이스(210A) 및 하부 케이스(210B)를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 모듈 하우징(210)의 상부 케이스(210A) 및 하부 케이스(210B) 각각에는, 상기 원통형 전지셀(100)을 내부에 삽입하여 수용할 수 있는 수용부(212A, 212B)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 수용부(212A, 212B)는, 상기 원통형 전지셀(100)의 외측면을 감쌀 수 있도록 형성된 중공(H2)이 복수개 형성될 수 있다.

또한, 상기 모듈 하우징(210)은, 내부 공간을 형성하도록 이루어지고 전, 후, 좌, 우 방향으로 형성된 제1 외측벽(210a), 제2 외측벽(210b), 제3 외측벽(210c), 및 제4 외측벽(210d)을 구비할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 제조장치(300)는, 로봇 아암(310)을 포함한다.

구체적으로, 상기 로봇 아암(310)은, 기둥부(311), 제1 연결부(312), 제2 연결부(313), 제3 연결부(314), 제4 연결부(315), 회전 구동부(도 7의 316), 및 구동축(317)을 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 기둥부(311)는, 상기 로봇 아암(310)이 설치되는 바닥면과 연결된 부위일 수 있다. 또한, 상기 기둥부(311)는, 상기 로봇 아암(310)의 제1 연결부(312)를 상하 방향(z 방향)의 회전축(E1)을 중심으로 회전 운동할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기둥부(311)는, 전동 모터(보이지 않음)를 내장할 수 있다.

더욱이, 상기 제1 연결부(312)는, 상기 기둥부(311)의 상부에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 제1 연결부(312)는, 상기 제1 연결부(312)가 위치한 방향의 대응 방향의 상기 제2 연결부(313)의 말단부(상단부, 313a)를 하부로 내리거나 상부로 올리도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제1 연결부(312)는, 상기 제2 연결부(313)의 일단부(하단부)와 연결될 수 있다. 나아가, 상기 제1 연결부(312)는, y 방향의 회전축(E2)으로 상기 제2 연결부(313)를 회전 운동 시키도록 전동 모터(도시하지 않음)가 구비될 수 있다.

또한, 상기 제2 연결부(313)는, 상기 제2 연결부(313)가 위치한 방향의 대응 방향의 상기 제3 연결부(314)의 말단부(314a)를 하부로 내리거나 상부로 올리도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 상기 제2 연결부(313)는, 상기 제3 연결부(314)의 일단부와 연결될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 연결부(313)는, y 방향의 회전축(E3)으로 상기 제3 연결부(314)를 회전 운동 시키도록 전동 모터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

그리고, 상기 제3 연결부(314)는, 상기 제4 연결부(315)의 일단부와 연결될 수 있다. 나아가, 상기 제3 연결부(314)는, 상기 제4 연결부(315)를 x 방향의 회전축(E4)으로 회전 운동 시키도록 전동 모터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

나아가, 상기 제4 연결부(315)는, 상기 회전 구동부(316)의 양측부(도 7의 316 참조)와 연결될 수 있다. 상기 제4 연결부(315)는, y 방향의 회전축(E5)으로 상기 회전 구동부(316)를 회전 운동 시키도록 전동 모터(도시하지 않음)를 구비할 수 있다.

또한, 상기 회전 구동부(316)는, 상기 구동축(317)의 말단부(317a)를 상부 방향으로 들어올리거나 또는 하부 방향으로 내리도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 회전 구동부(316)에는 상기 구동축(317)의 일단부가 삽입된 형태를 가질 수 있다.

그리고, 상기 구동축(317)은, x 축 방향의 회전축(E6)으로 회전되도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 구동축(317)은, 말단부(317a)가 상하 방향(z 방향)으로 이동되는 것과, x 축 방향으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 것, 두 방향의 이동이 가능하다.

도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 일 부위를 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다.

도 1 및 도 4와 함께, 도 5를 참조하면, 상기 로봇 아암(310)은, 제1 그립퍼(320), 제2 그립퍼(330), 및 제3 그립퍼(340)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 그립퍼(320)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)을 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성될 수 있다. 더욱이, 상기 제2 그립퍼(330)는, 상기 상부 케이스(210A)를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제3 그립퍼(340)는, 상기 하부 케이스(210B)를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성될 수 있다.

더욱이, 상기 로봇 아암(310)은, 상기 제1 그립퍼(320), 상기 제2 그립퍼(330), 및 상기 제3 그립퍼(340)를 탑재하도록 구성된 디스크(350)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 디스크(350)는, 상대적으로 측면보다 넓은 상하면(350a, 350b)을 가진 판형을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 디스크(350)의 넓은 일면(350a)에는 상기 구동축(317)의 축 방향의 말단부가 결합 부재(352)를 통해 연결될 수 있다. 그리고, 상기 구동축(317)은, 도 4의 x 축 방향의 회전축(E6)으로 회전하여 상기 디스크(350)를 회전 이동시키도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 구동축(317)은, 말단부가 회전축(E5)을 따라 상하 방향(z 방향)으로 이동하는 것으로, 상기 디스크(350)의 넓은 상하면(350a, 350b)이, 지면(G1)과 수직인 방향으로 세워진 형태를 가지거나, 또는 지면(G1)과 평행하도록 위치시킬 수 있다.

그러나, 상기 제1 연결부(312), 상기 제2 연결부(313), 상기 제3 연결부(314), 상기 제4 연결부(315), 상기 회전 구동부(316), 및 상기 구동축(317)의 상기 x 축 방향, y 축 방향, 또는 z 축 방향으로만 한정되는 것은 아니고, 상기 로봇 아암(310)이, 상황에 따라 상기 제1 연결부(312), 상기 제2 연결부(313), 상기 제3 연결부(314), 상기 제4 연결부(315), 상기 회전 구동부(316), 및 상기 구동축(317)의 위치가 변경될 때 마다, 그 구성들의 회전 방향은 3차원적으로 변경될 수 있다.

더욱 구체적으로, 상기 제1 그립퍼(320)는, 복수의 제1 집게부(321), 복수의 제1 집게 구동부(323), 및 고정 프레임(325)을 구비할 수 있다.

여기서, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 복수의 제1 집게부(321)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100) 각각을 잡아 취하거나 놓아버리도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 집게부(321)는, 길이 방향으로 연장된 2개의 핑거(321a)를 구비할 수 있다. 그리고, 상기 2개의 핑거(321a)의 길이 방향의 상부는 상기 제1 집게 구동부(323)와 연결될 수 있다. 나아가, 상기 2개의 핑거(321a)의 하부는, 상기 하나의 원통형 전지셀(100)을 잡아 취하거나 놓아버리도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제1 집게부(321)의 상기 원통형 전지셀(100)과 대면하는 내측에는, 상기 원통형 전지셀(100)의 상단부를 가압하지 않도록 외측 방향으로 내입된 내입홈(H1)이 형성될 수 있다.

즉, 상기 원통형 전지셀(100)의 상단부는, 안전소자 및 안전 벤트 구조 등의 약한 충격에도 손상이나 불량이 발생될 수 있는 구성들이 위치한 부분으로, 상기 제1 집게부(321)가 원통형 전지셀(100)의 상단부를 집기 위해 가압하는 힘으로도 손상될 가능성이 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 집게부(321)는, 2개의 핑거(321a, 321b)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 2개의 핑거(321a, 321b)의 상기 원통형 전지셀(100)의 상단부와 대면하는 내측에는, 외측 방향으로 내입된 내입홈(H1)이 각각 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 본 발명의 제1 집게부(321)에 내입된 내입홈(H1)을 형성시킴으로써, 상기 제1 집게부(321)가 상기 원통형 전지셀(100)을 집어 취하는 과정에서 상기 원통형 전지셀(100)의 상단부를 가압되는 것을 방지할 수 있으므로, 상기 원통형 전지셀(100)의 안전소자(122) 및 안전 벤트 구조(130) 등의 손상 내지 불량을 줄일 수 있다.

또한, 상기 제1 집게 구동부(323)는, 상기 복수의 제1 집게부(321) 각각의 잡거나 놓는 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 집게 구동부(323)는, 공압 실린더(324)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 공압 실린더(324)의 실린더(보이지 않음)는, 상기 복수의 제1 집게부(321) 각각의 상단부와 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 공압 실린더(324)는, 공기가 주입되거나, 흡입되는 주입구(324c)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 주입구(324c)에 공기가 주입되면, 상기 제1 집게부(321)의 2개의 핑거(321a, 321b)의 거리가 멀어지도록 실린더가 이동하고, 상기 주입구에 공기가 흡입되면, 상기 제1 집게부(321)의 2개의 핑거(321a, 321b)의 거리가 가까워지도록 실린더가 이동될 수 있다.

도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 일부 구성인 압축기 및 제1 그립퍼를 분리하여 개략적으로 나타내는 분리 사시도이다.

도 5와 함께 도 6을 참조하면, 본 발명의 제조장치(300)는, 상기 공압 실린더(324)의 주입구(324c)에 압축 공기를 공급하도록 구성된 압축기(390)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 압축기(390)는, 외부 공기를 흡입하여, 압축한 뒤, 공기 배출구(391)를 통해 상기 공압 실린더(324)의 주입구(324c)에 압축 공기를 공급할 수 있다.

더욱이, 상기 압축기(390)는, 아래에서 설명된 하기 제2 그립퍼(330)의 공압 실린더(도 8의 334) 및 상기 제3 그립퍼(340)의 공압 실린더(도 8의 344)에도 압축 공기를 공급하도록 별도의 주입구들(392, 393)이 형성될 수 있다.

한편, 상기 고정 프레임(325)은, 일부위가 상기 디스크(350)에 결합된 형태일 수 있다. 또한, 상기 고정 프레임(325)은, 상기 복수의 제1 집게 구동부(323)와 연결되도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 고정 프레임(325)은, 이동바(326), 고정대(325b), 및 탄성부재(327)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 이동바(326)는, 외측에 상기 제1 집게 구동부(323)를 탑재하는 본체부(326a), 및 상기 본체부(326a)의 일측에 결합된 볼트(326b)가 구비될 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이동바(326)의 본체부(326a)는, 상기 디스크(350)와 넓은 일면(350a)과 소정의 거리로 이격되어 위치될 수 있다. 그리고, 상기 본체부(326a)의 외측에 상기 제1 집게 구동부(323)를 탑재할 수 있다. 나아가, 상기 본체부(326a)의 상단에는, 상부 방향으로 직립된 형태의 볼트(326b)가 형성될 수 있다.

나아가, 다시 도 5와 함께 도 6을 참조하면, 상기 고정대(325b)는, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 디스크(350)의 넓은 일면(350a)과 수직인 방향으로 세워진 판상을 가질 수 있다. 또한, 상기 고정대(325b)의 양단부(325b1, 325b2)는 일방향(상부 방향)으로 절곡되고, 좌우 방향으로 다시 절곡된 형태를 가질 수 있다. 더욱이, 상기 고정대(325b)에는, 상기 이동바(326)의 볼트(326b)의 길이 방향으로 이동을 가이드 하도록 가이드 홀(H3)이 복수개 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 가이드 홀(H3)은, 상기 볼트(326b)의 일부위가 삽입되고 상기 볼트(326b)의 길이 방향으로 천공된 형태를 가질 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(350)의 넓은 일면(350a)에는, 상기 고정대(325b)가 상기 디스크(350)의 넓은 일면(350a)과 수직으로 연장된 형태로 위치될 수 있다. 나아가, 상기 고정대(325b)의 일부위(내측 부위)는 상기 디스크(350)와 결합된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 고정대(325b)에는 가이드 홀(H3)이 7개 형성될 수 있다. 또한, 상기 7개의 가이드 홀(H3) 각각에는, 상기 제1 집게 구동부(323)의 볼트(326b) 7개가 삽입될 수 있다.

더욱이, 상기 볼트(326b)의 헤드가 상기 가이드 홀(H3)의 주변부에 저지되어 상기 제1 집게 구동부(323)가 고정된 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 가이드 홀(H3)은, 상기 볼트(326b)가 헤드 보다 작은 크기를 가질 수 있다.

나아가, 상기 탄성부재(327)는, 상기 이동바(326)에 상부 방향 및/또는 하부 방향으로 소정의 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(327)는, 용수철일 수 있다. 또한, 상기 용수철은, 상기 볼트(326b)의 축부에 삽입된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 용수철은, 상기 고정대(325b)의 하부와 상기 제1 집게 구동부(323)의 이동바(326a) 사이에 위치될 수 있다.

이에 따라, 상기 제1 그립퍼(320)의 제1 집게부(321)가 상부 방향(S)으로 힘을 받을 경우, 상기 제1 집게부(321)와 연결된 상기 제1 집게 구동부(323)가 상부 방향(S)으로 이동되고, 이와 동시에, 상기 제1 집게 구동부(323)와 연결된 상기 이동바(326) 또한 상부 방향(S)으로 이동될 수 있다. 이때, 상기 탄성부재(327)는, 하부 방향으로 소정의 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 탄성부재(327)는, 상기 제1 집게부(321)가 받은 상부 방향(S)의 힘을 완충하는 용도로 형성될 수 있다. 나아가, 상기 탄성부재(327)는, 상기 이동바(326)의 볼트(326b)가 작은 힘에도 소정의 높이 이상으로 이동되지 않도록 저지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정 프레임(325)은, 상기 제1 집게 구동부(323)와 연결된 이동바(326)를 탄성부재(327)를 사용하여 탄력적으로 볼트(326b)의 길이 방향(상부 방향)으로 이동이 가능하도록 구성 시킴으로써, 상기 제1 그립퍼(320)가 원통형 전지셀(100)을 상기 하부 케이스(210B)의 수용부(212B)에 수납하는 과정에서 발생되는 충격을 상기 고정 프레임(325)의 탄성부재(327)가 흡수(완충)할 수 있다. 즉, 본 발명의 제조장치(300)는, 제조 과정 중 원통형 전지셀(100)에 가해지는 충격을 줄일 수 있어, 배터리 모듈(200)의 전지셀(100)의 불량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

한편, 다시 도 2와 함께 도 5를 참조하면, 상기 고정 프레임(325)에는, 상기 제1 집게부(321)가 상기 원통형 전지셀(100)을 상기 하부 케이스(210B)에 형성된 중공에 삽입하는 동작에서 오조립되는 것을 감지하도록 구성된 오조립 센서부(328)가 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 오조립 센서부(328)에는, 레이저 센서(328s)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 레이저 센서(328s)는, 레이저를 출력하는 출광부(328s1), 및 상기 출광부(328s1)에서 출력된 레이저를 감지하도록 구성된 수광부(328s2)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 레이저 센서(328s)는, 상기 이동바(326)의 볼트(326b)가 상부로 이동된 것을 감지하도록 상기 고정대(325b)에 형성될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 레이저 센서(328s)의 출광부(328s1)와 수광부(328s2) 각각은, 상기 고정대(325b)의 양단에 형성될 수 있다.

그리고, 출광부(328s1)에서 출력된 레이저(L1)가 수광부(328s2)에 도달하지 못할 경우, 즉, 상기 이동바(326)의 볼트(326b)가 상부로 이동하여 레이저(L1)의 진행 방향을 가로막을 경우, 레이저 센서(328s)는 수광부(328s2)에 레이저(L1)가 도달하지 않은 상황을 감지할 수 있다.

예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 고정대(325b)에는, 7개의 이동바(326)가 탑재될 수 있다. 또한, 상기 7개의 이동바(326)의 7개의 볼트(326b)는, 상기 고정대(325b)에 형성되 7개의 가이드 홀(도 6의 H3)에 삽입된 형태를 가질 수 있다. 그리고, 상기 고정대(325b)의 가이드 홀(H3)이 배열된 방향의 양단부(325b1, 325b2) 각각에는, 상기 레이저 센서(328s)의 출광부(328s1)와 수광부(328s2)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 레이저 센서(328s)는, 상기 이동바(326)의 볼트(326b)가 상부로 이동된 여부를 감지할 수 있도록 출광부(328s1)와 수광부(328s2)를 서로 마주 보도록 위치시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 고정 프레임(325)에 오조립 센서부(328)를 구비함으로써, 상기 원통형 전지셀(100)을 상기 하부 케이스(210B)에 형성된 중공에 삽입하는 동작에서 오조립되는 것을 감지하는 것이 가능하다. 이로 인해, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)이 오조립되는 과정에서 발생될 수 있는 충격으로 인해 상기 원통형 전지셀(100)이 폭발하거나 발화되는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 상기 제조장치(300)는, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 불량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 다른 동작을 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다. 그리고, 도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조장치의 다른 동작을 개략적으로 나타내는 일부 사시도이다. 참고로, 도 7에서는 로봇 아암(310)이 제2 그립퍼(330)를 사용하여, 상기 모듈 하우징(210)의 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210A)의 상부로 이동시키는 상황을 나타냈다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제2 그립퍼(330)는, 제2 집게부(331), 제2 집게 구동부(333), 및 가압대(336)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2 집게부(331)는, 가압판(331a) 및 이동축(331b)을 구비할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 가압판(331a)은, 상기 상부 케이스(210A)의 양측부를 가압하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 집게부(331)는, F 방향으로 바라볼 경우, 상기 배터리 모듈(200)의 상부 케이스(210A)의 수평 방향(좌우 방향)의 양측에 위치하도록 구성된 2개의 가압판(331a)이 구비될 수 있다. 더욱이, 상기 가압판(331a)은, 상기 이동축(331b)의 이동에 의해 상기 상부 케이스(210A)의 좌우 방향의 양측부를 가압하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 제2 집게부(331)는, 상기 디스크(350)의 넓은 일면(350a)과 평행한 방향으로 길게 연장된 2개의 이동축(331b)을 구비할 수 있다. 또한, 상기 이동축(331b)은, 외측 방향의 말단부에 가압판(331a)이 결합되고, 내측 방향의 말단부(보이지 않음)에는 상기 제2 집게 구동부(333)와 연결될 수 있다.

예를 들면, 상기 제2 집게 구동부(333)는, 공압 실린더(334)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 공압 실린더(334)의 실린더(보이지 않음)는, 상기 제2 집게부(331)의 이동축(331b)과 연결되도록 구성될 수 있다. 나아가, 상기 공압 실린더(334)는, 공기가 주입되거나 흡입되는 주입구(보이지 않음)가 형성될 수 있다. 2개 중, 하나의 주입구에 공기가 주입되면, 상기 제2 집게부(331)의 2개의 가압판(331a)의 거리가 서로 멀어지도록 이동하고, 상기 주입구에 공기가 흡입되면, 상기 제2 집게부(331)의 2개의 가압판(331a)의 거리가 서로 가까워지도록 이동시킬 수 있다.

더욱이, 상기 이동축(331b)은, 상기 복수의 가압판(331a)이 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 집게부(331)는, 2개의 이동축(331b)을 구비할 수 있다. 그리고, 상기 2개의 이동축(331b)은, 상기 복수의 가압판(331a)이 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 가압판(331a)의 상기 상부 케이스(210A)의 외면과 대면하는 내측면에는, 상기 가압판(331a)의 내측면으로부터 상기 상부 케이스(210A)가 위치한 방향으로 돌출된 형태를 가진 적어도 하나 이상의 접촉부재(331c)가 형성될 수 있다.

한편, 본 명세서에서 기재된 전, 후, 좌, 우, 상, 하와 같은 방향을 나타내는 용어는 관측자의 위치나 대상의 놓여진 형태에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, F 방향으로 바라볼 때를 기준으로 하여, 전, 후, 좌, 우, 상, 하 등의 방향을 구분하여 나타내도록 한다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제2 집게부(331)에는 2개의 가압판(331a)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 2개의 가압판(331a) 각각의 내측면에는, 상기 상부 케이스(210A)가 위치한 방향으로 돌출된 형태를 가진 2개의 접촉부재(331c)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 접촉부재(331c)는, 상기 상부 케이스(210A)의 외측벽에 형성된 돌기 등의 구조 또는 부품 등을 가압하는 것을 회피할 수 있는 위치에 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제2 집게부(331)의 가압판(331a)에 접촉부재(331c)를 형성시킴으로써, 상기 제2 그립퍼(330)가 상기 상부 케이스(210A)를 잡는 과정에서 부적절한 부위를 가압하는 것으로 인해 상기 상부 케이스(210A)가 손상되거나 낙하되는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 제2 그립퍼(330)는, 상기 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210B)가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압대(336)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 가압대(336)는, 상기 디스크(350)의 타면(하면)(350b)과 연결될 수 있다. 나아가, 상기 가압대(336)는, 상기 디스크(350)의 수평 방향의 측면보다 상대적으로 넓은 하면(350b)의 수직인 방향으로 돌출 연장되도록 구성될 수 있다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 가압대(336)가 상기 디스크(350)의 하면(350b)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 가압대(336)는, 길이 방향의 양 단부가 상부 방향으로 절곡된 바 형상을 가질 수 있다. 더욱이, 상기 가압대(336)의 하부에는, 부피 변화가 쉽게 일어나는 부드러운 소재를 구비한 완충 패드(335)가 형성될 수 있다.

또한, 상기 가압대(336)의 절곡된 양단부 사이로 상기 제2 집게부(331)의 이동축(331b)이 위치될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(350)의 하면(350b)에는 2개의 가압대(336)가 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 2개의 가압대(336) 각각의 양단부 사이에는, 상기 제2 집게부(331)의 이동축(331b)이 위치될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제2 그립퍼(330)는 상기 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210B)가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압대(336)를 구비함으로써, 상기 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210B) 상부에 완전하게 결합될 수 있도록 도울 수 있다. 더욱이, 상기 제2 집게부(331)가 상기 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210B)에 상부에 올려놓는 것과 동시에, 상기 가압대(336)가 하부 방향으로 상부 케이스(210A)를 가압할 수 있어, 효율적인 결합 작업을 수행할 수 있는 이점이 있다.

다시 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제3 그립퍼(340)는, 제3 집게부(341), 적어도 하나 이상의 제3 집게 구동부(343), 및 후크(341c)를 구비할 수 있다.

구체적으로, 상기 제3 집게부(341)는, 복수의 핑거(341a), 및 상기 핑거(341a)의 상기 디스크(350)와 멀어지는 방향(하부 방향)의 말단부에 연결된 가압바(341b)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 복수의 핑거(341a)는, 하부 방향으로 양단부가 절곡된 형태일 수 있다. 더욱이, 상기 복수의 핑거(341a)는 서로 가까워지거나 또는 서로 멀어지도록 이동될 수 있다. 그리고, 상기 가압바(341b)는, 상기 하부 케이스(210B)의 수평 방향의 양측부를 가압하도록 상기 하부 케이스(210B)의 외측면을 따라 길게 형성될 수 있다.

나아가, 상기 제3 집게 구동부(343)는, 상기 핑거(341a)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 집게 구동부(343)는, 공압 실린더(344)를 구비할 수 있다. 더욱이, 상기 공압 실린더(344)의 실린더(보이지 않음)는, 상기 제3 집게부(341)의 핑거(341a)의 일단부와 연결되도록 구성될 수 있다. 그리고, 상기 공압 실린더(344)는, 공기가 주입되거나 흡입되는 주입구(344b)가 형성될 수 있다. 나아가, 상기 주입구(344b)에 공기가 주입되면, 상기 제3 집게부(341)의 2개의 핑거(341a)의 거리가 서로 멀어지도록 이동하고, 상기 주입구(344b)에 공기가 흡입되면, 상기 제3 집게부(341)의 2개의 핑거(341a)의 거리가 서로 가까워지도록 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 후크(341c)는, 상기 가압바(341b)의 하부(상기 디스크(350)와 멀어지는 방향의 단부)에 연결되도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 후크(341c)는, 상기 하부 케이스(210B)의 하부면(210B1)에 일부가 접촉되도록 상기 가압바(341b)로부터 상기 하부 케이스(210B)가 위치한 방향(상기 2개의 핑거(341a)가 가까워지는 방향)으로 후크(341c) 형태로 돌출 연장된 형태일 수 있다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 가압바(341b)의 길이 방향의 양단부 각각의 하부에는, 2개의 후크(341c)가 각각 형성될 수 있다. 더욱이, 상기 후크(341c)는, 상기 가압바(341b)가 상기 하부 케이스(210B)의 외측면을 가압하는 동시에, 상기 후크(341c)의 뾰족한 부위가 상기 하부 케이스(210B)의 하부면(210B1)에 접촉되도록 위치될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상기 제3 그립퍼(340)는 상기 가압바(341b)에 형성된 후크(341c)를 구비함으로써, 상기 가압바(341b)가 상기 하부 케이스(210B)의 양측부를 가압하는 것으로 상기 하부 케이스(210B)를 잡아 취하는 동시에, 상기 후크(341c)가 상기 하부 케이스(210B)의 하부면(210B1)을 상부 방향으로 지지할 수 있는 바, 상기 제3 집게 구동부(343)가 상기 하부 케이스(210B)를 낙하시키는 등의 사고 발생을 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다시 도 8을 참조하면, 상기 디스크(350)의 타면(350b)에는, 상기 하부 케이스(210B)에 수용된 복수의 원통형 전지셀(100)의 삽입된 높이를 고르게 정리하도록 구성된 정리부(380)가 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 정리부(380)는, 상기 하부 케이스(도 2의 210B)의 수용된 상기 복수의 원통형 전지셀(도 2의 100)의 상부를 하부 방향으로 가압하는 가압면(380a)을 가질 수 있다.

또한, 상기 정리부(380)는, 상기 고정 프레임(325)이 위치한 방향의 대응 방향에 위치될 수 있다. 즉, 상기 고정 프레임(325)이 상기 디스크(350)의 일측면(350a)(상면)에 위치될 경우, 상기 정리부(380)는, 상기 디스크(350)의 타측면(350b)(하면)에 위치될 수 있다.

예를 들면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(350)의 타측면(350b)에는 정리부(380)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 정리부(380)에는, 상기 하부 케이스(210B)의 상부면과 대응되는 크기의 가압면(380a)을 가질 수 있다. 나아가, 상기 가압면(380a)은, 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부를 하부 방향으로 가압하도록 구성될 수 있다.

한편, 다시 도 2와 함께 도 5를 참조하면, 본 발명은, 상기 제조장치(300)를 사용하여 배터리 모듈(200)을 제조하는 방법을 제공한다.

구체적으로, 상기 제조방법은, 상기 제1 그립퍼(320)가 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀(100)을 잡아 취하는 과정, 상기 제1 그립퍼(320)가 복수의 원통형 전지셀(100)을 상기 하부 케이스(210B)에 형성된 중공(H2)에 삽입한 뒤, 복수의 원통형 전지셀(100)을 놓아버리는 과정, 상기 제2 그립퍼(330)가 상기 상부 케이스(210A)를 잡아 취하는 과정, 상기 제2 그립퍼(330)가 상기 하부 케이스(210B) 상부에 상기 상부 케이스(210A)를 놓고, 상기 상부 케이스(210A)를 상기 하부 케이스(210B) 상에 가압하는 과정, 상기 제3 그립퍼(340)가 상기 상부 케이스(210A)가 탑재된 상기 하부 케이스(210B)를 잡아 취하는 과정, 및 상기 로봇 아암(310)이 제3 그립퍼(340)에 취해진 조립된 배터리 모듈(200)을 설정된 위치로 이동시키는 과정을 포함할 수 있다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 상기 제1 그립퍼(320)가 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀(100)을 잡아 취하는 과정에서는, 상기 제1 그립퍼(320)가 일방향으로 배열된 복수의 원통형 전지셀(100)의 상부까지 이동한 뒤, 상기 제1 그립퍼(320)의 제1 집게부(321a)가 하부 방향으로 이동과 함께 상기 복수의 원통형 전지셀(100)의 몸체를 잡아 취할 수 있다. 이때, 상기 로봇 아암(310)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 디스크(350)의 넓은 면(350a)이 수평 방향으로 배치되고 제1 그립퍼(320)가 상기 디스크(350)의 하부에 위치하도록, 제1 연결부(312), 제2 연결부(313), 제3 연결부(314), 제4 연결부(315), 회전 구동부(도 7의 316), 및 구동축(317)을 이동시킬 수 있다.

이와 마찬가지로, 상기 제조방법에 포함된 각각의 제조 과정들에서, 상기 로봇 아암(310)은, 제1 그립퍼(320), 제2 그립퍼(330), 또는 제3 그립퍼(340)가 적절한 위치로 이동 및 회전될 수 있도록, 제1 연결부(312), 제2 연결부(313), 제3 연결부(314), 제4 연결부(315), 회전 구동부(도 7의 316), 및 구동축(317)을 이동시킬 수 있다.

한편, 본 발명은, 상기 제조장치(300)에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈(200)을 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명은, 상기 배터리 모듈(200)이 복수개 구비된 배터리 팩(도시하지 않음)을 제공할 수 있다. 나아가, 상기 배터리 팩은, 복수의 원통형 전지셀(100)의 충방전을 제어하기 위한 각종 장치, 이를테면 BMS(도시하지 않음, Battery Management System), 전류 센서(도시하지 않음), 퓨즈(도시하지 않음) 등을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 배터리 모듈(200)은, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 자동차에 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 자동차는, 상기 배터리 모듈(200)을 포함할 수 있다.

한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우, 전, 후와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용되었으나, 이러한 용어들은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

300: 제조장치 310: 로봇 아암
200: 배터리 모듈 100: 원통형 전지셀
111, 112: 전극 단자
210: 모듈 하우징 210A, 210B: 상부 케이스, 하부 케이스
320, 330, 340: 제1 그립퍼, 제2 그립퍼, 제3 그립퍼
350: 디스크 317, 316: 구동축, 회전 구동부
321, 331, 341: 제1 집게부, 제2 집게부, 제3 집게부
323, 333, 343: 제1 집게 구동부, 제2 집게 구동부, 제3 집게 구동부
325: 고정 프레임 H1: 내입홈
326: 이동바 325b: 고정대
327: 탄성부재 328: 오조립 센서부
328s: 레이저 센서 331a, 331b: 가압판, 이동축
336: 가압대 341a, 341b, 341c: 핑거, 가압바, 후크

Claims

복수의 원통형 전지셀, 및 상기 복수의 원통형 전지셀을 수용하도록 구성된 상부 케이스 및 하부 케이스를 구비한 모듈 하우징을 구비하는 배터리 모듈을 제조하도록 로봇 아암을 포함하는 제조장치로서,
상기 로봇 아암은,
상기 복수의 원통형 전지셀을 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제1 그립퍼;
상기 상부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제2 그립퍼; 및
상기 하부 케이스를 잡아 취하거나 놓을 수 있도록 구성된 제3 그립퍼
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 로봇 아암은,
상대적으로 측면보다 넓은 상하면을 가진 판형을 가지고 상기 제1 그립퍼, 상기 제2 그립퍼, 및 상기 제3 그립퍼가 탑재된 디스크;
길이 방향의 말단부가 상기 디스크와 연결되고 회전하여 상기 디스크를 회전 이동시키도록 구성된 구동축; 및
상기 구동축의 말단부를 상부 방향으로 들어올리거나 또는 하부 방향으로 내리도록 구성된 회전 구동부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 그립퍼는,
상기 복수의 원통형 전지셀 각각을 잡아 취하거나 놓아버리도록 구성된 복수의 제1 집게부;
상기 복수의 제1 집게부 각각의 단부와 연결되고 상기 복수의 제1 집게부 각각의 잡거나 놓는 동작을 제어하도록 구성된 복수의 제1 집게 구동부; 및
상기 복수의 제1 집게 구동부와 연결되고 일부위가 상기 디스크에 결합된 고정 프레임
을 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 집게부의 상기 원통형 전지셀과 대면하는 내측에는, 상기 원통형 전지셀의 상단부를 가압하지 않도록 상기 제1 집게부의 외측 방향으로 내입된 내입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 고정 프레임은,
외측에 상기 제1 집게 구동부를 탑재하는 본체부, 및 상기 본체부의 일측에 결합된 볼트가 구비된 이동바;
상기 이동바의 볼트의 길이 방향으로 이동을 가이드 하도록 상기 볼트의 일부위가 삽입되고 천공된 형태의 가이드 홀이 형성된 고정대; 및
상기 이동바에 볼트의 길이 방향으로 소정의 힘을 가하도록 구성된 탄성부재
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제5항에 있어서,
상기 고정 프레임에는, 상기 제1 집게부가 상기 원통형 전지셀을 상기 하부 케이스에 형성된 중공에 삽입하는 동작에서 오조립되는 것을 감지하도록 구성된 오조립 센서부가 구비된 것을 특징으로 하는 제조장치.
제6항에 있어서,
상기 오조립 센서부는, 상기 이동바의 볼트가 상부로 이동된 것을 감지하도록 상기 고정대에 형성된 레이저 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 그립퍼는,
상기 상부 케이스의 양측부를 가압하도록 구성된 복수의 가압판, 상기 복수의 가압판이 서로 가까워지는 방향 또는 서로 멀어지는 방향으로 이동 가능하도록 구성된 이동축을 구비한 제2 집게부;
상기 이동축의 이동을 제어하도록 구성된 적어도 하나 이상의 제2 집게 구동부; 및
상기 디스크와 연결되고, 상기 상부 케이스를 상기 하부 케이스가 위치한 방향으로 가압하도록 구성된 가압대
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 제3 그립퍼는,
절곡된 형상을 가지고 서로 가까워지거나 또는 서로 멀어지도록 구성된 복수의 핑거, 및 상기 핑거의 말단부에 연결되고 상기 하부 케이스의 수평 방향의 양측부를 가압하도록 가압바가 구비된 제3 집게부;
상기 핑거의 동작을 제어하도록 구성된 적어도 하나 이상의 제3 집게 구동부; 및
상기 가압바와 연결되고 상기 하부 케이스의 하단부에 걸쳐지도록 구성된 후크
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조장치를 사용하여 배터리 모듈을 제조하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 제조장치에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.