KR20200056531A - 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법 - Google Patents

이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 CID 필터, CID 가스켓, 벤트의 상호 조립과 용접을 수행하여 제1 조립체를 완성하는 제1 인덱스; 다수의 CID 필터가 수용되며, CID 필터를 개별적으로 상기 제1 인덱스로 공급하는 CID 필터 공급부; 다수의 CID 가스켓이 수용되며, CID 가스켓을 개별적으로 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터에 공급하는 CID 가스켓 공급부; 다수의 벤트가 수용되며, 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터와 CID 가스켓의 조립체에 벤트를 개별적으로 공급하는 벤트 공급부; 상기 제1 인덱스에서 제작된 제1 조립체를 인계 받아서 상기 제1 조립체와 탑 캡과의 조립과 용접을 수행하여 제2 조립체를 완성하는 제2 인덱스; 다수의 탑 캡이 수용되며, 상기 제2 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 탑 캡을 공급하는 탑 캡 공급부; 상기 제2 인덱스에서 제작된 제2 조립체를 인계 받아서 상기 제2 조립체와 하부 가스켓과의 조립을 수행하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 제3 인덱스; 다수의 하부 가스켓이 수용되며, 상기 제3 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 하부 가스켓을 공급하는 하부 가스켓 공급부; 및 완성된 다수의 탑 캡 어셈블리를 트레이에 탑재되도록 이송시키는 트레이 이송부;를 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치를 제공한다.

Description

이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법{MANUFACTURING APPARATUS FOR TOP CAP ASSAMBLY OF RECHARGEABLE BATTERY AND MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지의 탑 캡 어셈블리(TOP CAP ASSAMBLY)를 제조하는 장치와 그를 이용한 조립방법에 관한 것이다.
일반적으로 일차 전지(Primary Cell)은 건전지, 습전지, 고체 전해질 전지 등 충전이 불가능한 일회용 전지를 말하고, 이차 전지(Secondary Cell)는 일차 전지와 달리 충전이 가능한 전지를 의미한다.
이차 전지는 축전지(Storage Battery) 또는 충전식 전지(Rechargeable Battery)라고도 한다. 이차 전지는 휴대폰, 노트북, 컴퓨터, 캠코더 등의 전자 기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 이차 전지로는 납 축전지, 니켈-카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer) 등이 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 36V 가량으로서, 전자 장비의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 약 3배의 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 증가되는 추세에 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 이러한 양극 활물질과 음극 활물질이 각각 도포된 양극판과 음극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라 전극 조립체가 금속 캔(CAN)에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.
일반적으로 원통형 이차 전지는 원통형 전지 캔, 전지 캔 내부에 수용되는 젤리 롤 형태의 전극 조립체, 전지 캔 상부에 결합되는 탑 캡 어셈블리(Top Cap Assembly)를 포함한다.
상술한 이차 전지의 탑 캡 어셈블리는 다양한 구성 부품을 갖는 조립체로 구성되어 있다. 따라서 각 공정별로 제조된 부품들은 상호 조립하는 번거로운 과정을 거치게 된다.
본 발명은 여러 부품을 하나의 장치를 통해 신속하고 정확하게 조립, 롤링(컬링), 용접하여 탑 캡 어셈블리를 제조할 수 있고, 완성된 다수개의 탑 캡 어셈블리를 트레이에 적재하여 외부로 배출하여 수율을 높일 수 있는 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 CID 필터, CID 가스켓, 벤트의 상호 조립과 용접을 수행하여 제1 조립체를 완성하는 제1 인덱스; 다수의 CID 필터가 수용되며, CID 필터를 개별적으로 상기 제1 인덱스로 공급하는 CID 필터 공급부; 다수의 CID 가스켓이 수용되며, CID 가스켓을 개별적으로 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터에 공급하는 CID 가스켓 공급부; 다수의 벤트가 수용되며, 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터와 CID 가스켓의 조립체에 벤트를 개별적으로 공급하는 벤트 공급부; 상기 제1 인덱스에서 제작된 제1 조립체를 인계 받아서 상기 제1 조립체와 탑 캡과의 조립과 용접을 수행하여 제2 조립체를 완성하는 제2 인덱스; 다수의 탑 캡이 수용되며, 상기 제2 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 탑 캡을 공급하는 탑 캡 공급부; 상기 제2 인덱스에서 제작된 제2 조립체를 인계 받아서 상기 제2 조립체와 하부 가스켓과의 조립을 수행하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 제3 인덱스; 다수의 하부 가스켓이 수용되며, 상기 제3 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 하부 가스켓을 공급하는 하부 가스켓 공급부; 및 완성된 다수의 탑 캡 어셈블리를 트레이에 탑재되도록 이송시키는 트레이 이송부;를 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치를 제공한다.
상기 제1 인덱스는 다수의 제1 지그가 배치되며 회전하는 제1 턴 테이블; 상기 다수의 제1 지그 상부에 위치하는 제1 고정 테이블; 상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 필터 공급부로부터 CID 필터를 상기 제1 지그로 이송시키는 CID 필터 투입유닛; 상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 가스켓 공급부로부터 CID 가스켓을 상기 CID 필터가 위치한 제1 지그로 투입시키는 CID 가스켓 투입유닛; 상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 벤트 공급부로부터 상기 CID 필터와 상기 CID 가스켓이 조립된 제1 지그로 벤트를 투입시키는 벤트 투입유닛; 및 상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 상기 벤트를 용접하는 제1 용접유닛;을 포함할 수 있다.
상기 제1 인덱스는, 상기 CID 필터 투입유닛과 상기 벤트 투입유닛 사이에 배치되어 상기 CID 필터와 상기 CID 가스켓의 조립 상태를 검사하는 제1 조립 검사유닛; 및 상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 상기 벤트의 용접 상태를 검사하는 제1 용접 검사유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 용접유닛은 상기 CID 필터와 상기 벤트의 중심 영역에 1 포인트 용접을 수행할 수 있다.
상기 제2 인덱스는 다수의 제2 지그가 배치되며 회전하는 제2 턴 테이블; 상기 다수의 제2 지그 상부에 위치하는 제2 고정 테이블; 상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제1 인덱스에서 제작된 제1 조립체를 인계 받아 상기 제2 지그로 이송시키는 제1 조립체 이송유닛; 상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 탑 캡 공급부로부터 탑 캡을 상기 제1 조립체가 위치한 제2 지그로 투입시키는 탑 캡 투입유닛; 상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 벤트를 롤링 압착하여 상기 제1 조립체에 고정시키는 롤링 고정유닛; 및 상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 롤링된 상기 벤트와 상기 제1 조립체를 용접하여 제2 조립체를 완성하는 제2 용접유닛;을 포함할 수 있다.
상기 탑 캡 투입유닛과 상기 롤링 고정유닛 사이에 배치되어 상기 제1 조립체와 상기 탑 캡의 조립 상태를 검사하는 제2 조립 검사유닛; 및 상기 제1 조립체와 상기 탑 캡의 용접 상태를 검사하는 제2 용접 검사유닛을 포함할 수 있다.
상기 롤링 고정유닛은, 상기 제2 고정 테이블 상에 고정되는 고정블록; 상기 고정블록에 승하강 가능하게 결합되는 실린더; 상기 실린더 하부에 결합되는 회전롤러; 상기 회전롤러를 회전시키는 회전수단; 상기 회전롤러 하부에 다수에 결합되어, 벤트를 롤링시켜 탑 캡에 밀착 고정시키는 다수의 경사롤러; 및 상기 다수의 경사롤러의 중심 영역에 위치하도록 상기 회전롤러 하부에 돌출되어 상기 벤트의 롤링시 탑 캡의 중심을 가압하는 가압봉;을 포함할 수 있다.
상기 제2 용접유닛은 롤링된 상기 벤트와 상기 제1 조립체의 가장자리 영역에 3 포인트 용접을 수행할 수 있다.
상기 제3인덱스는 다수의 제3 지그가 배치되며 회전하는 제3 턴 테이블; 상기 다수의 제3 지그 상부에 위치하는 제3 고정 테이블; 상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 하부 가스켓 공급부로부터 하부 가스켓을 상기 제3 지그로 투입시키는 하부 가스켓 투입유닛; 상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제2 인덱스에서 제작된 제2 조립체를 인계 받아 하부 가스켓이 위치한 제3 지그로 이송시키는 제2 조립체 이송유닛; 및 상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제2 조립체와 상기 하부 가스켓을 가압하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 밀착 가압유닛; 및 상기 탑 캡 어셈블리를 상기 트레이 탑재부로 이송시키는 어셈블리 이송유닛을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치를 제공한다.
상기 트레이 이송부는 상기 어셈블리 이송유닛으로부터 이송받은 탑 캡 어셈블리를 선형으로 정렬 이동시키는 컨베이어; 및 상기 컨베이어에 정렬된 탑 캡 어셈블리를 픽업하여 트레이에 탑재시키는 탑재유닛을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치를 이용하여 이차 전지의 탑 캡 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서, 제1 인덱스로 CID 필터를 공급하는 단계; CID 가스켓을 상기 제1 인덱스로 공급하여 CID 필터와 조립시키는 단계; 벤트를 상기 제1 인덱스로 공급하고, 상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 용접하여 제1 조립체를 완성시키는 단계; 제2 인덱스로 상기 제1 조립체를 이송시키는 단계; 탑 캡을 상기 제2 인덱스로 공급하고, 상기 제1 조립체와 롤링 결합시키는 단계; 상기 롤링 결합된 벤트에 용접을 수행하여 제2 조립체를 완성하는 단계; 제3 인덱스로 상기 제2 조립체를 이송하는 단계; 하부 가스켓을 공급하여 상기 제2 조립체와 조립하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 단계; 상기 탑 캡 어셈블리를 트레이에 탑재하고, 외부로 배출하는 단계를 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법을 제공한다.
본 발명의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법에 따르면, CID 필터, CID 가스켓, 벤트, 탑 캡, 하부 가스켓 등 여러 부품을 하나의 장치를 통해 신속하고 정확하게 조립, 롤링(컬링), 용접하여 탑 캡 어셈블리를 제조할 수 있고, 완성된 다수개의 탑 캡 어셈블리를 트레이에 적재하여 외부로 배출하여 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법에 의해 제조되는 탑 캡 어셈블리의 일 형태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치의 사시도이다.
도 4는 도 3의 평면도이다.
도 5는 도 3의 제1 인덱스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 3의 제1 용접 유닛의 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 3의 제2 인덱스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 8은 도 7의 롤링 고정유닛의 일 실시예를 보여주는 사진이다.
도 9는 도 3의 제3 인덱스에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 2의 탑 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법의 흐름도이다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도면에서 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치 및 그를 이용한 조립방법에 의해 제조되는 탑 캡 어셈블리의 일 형태를 보여주는 사시도이다.
도 1 및 도 2을 참조하면, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리(5)는 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30), 탑 캡(40), 하부 가스켓(50) 등 5가지의 부품이 서로 조립된 형태일 수 있다.
CID 필터(10)는 다수의 관통공을 포함하는 원반 형상일 수 있다. CID 가스켓(20)은 CID 필터(10)의 외측에 끼워지도록 내부에 중공이 형성된 링(Ring) 형상일 수 있다.
벤트(30)는 상부가 개구되어, 내부에 탑 캡(40)이 수용되는 공간을 갖는 원형의 보울(Bowl) 형상일 수 있다. 탑 캡(40)은 원반 형상을 가지며, 중심 영역이 돌출되고, 가장자리 영역이 중심 영역보다 낮은 형태로 가공된 형상일 수 있다. 여기서 탑 캡(40)의 중심 영역과 가장 자리 영역의 사이에는 다수개의 개구부(예를 들어 3개)가 형성될 수 있다.
하부 가스켓(50)은 상부 및 하부의 일부가 개구되어, 내부에 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30), 탑 캡(40)의 조립체가 수용되는 공간을 갖는 원형의 보울(Bowl) 형상일 수 있다.
여기서 탑 캡 어셈블리(5)를 구성하는 상술한 일부 부품들(10, 20, 30, 40, 50)은 형상 끼워맞춤이나 컬링(Curling) 또는 롤링(Rolling) 가공에 의해 서로 조립될 수 있으며, 일부 부품들은 용접(Weliding)에 의해 고정될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30)는 상호 조립과 용접을 수행하여 중간 단계로서 제1 조립체(5a)를 이룰 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 조립체(5a)와 탑 캡 어셈블리(5)는 상호 조립, 롤링(또는 컬링), 용접을 통해 제2 조립체(5b)를 이룰 수 있다. 제2 조립체(5b)에 하부 가스켓(50)이 조립되면 탑 캡 어셈블리(5)가 최종 완성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 상술한 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치의 실시 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치의 사시도이고, 도 4는 도 3의 평면도이며, 도 5는 도 3의 제1 인덱스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 6은 도 3의 제1 용접 유닛의 개략적인 사시도이며, 도 7은 도 3의 제2 인덱스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 8은 도 7의 롤링 고정유닛의 일 실시예를 보여주는 사진이며, 도 9는 도 3의 제3 인덱스에 대한 개략적인 사시도이고, 도 10은 도 2의 탑 캡 어셈블리의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치(1)는 크게 CID 필터 공급부(100), CID 가스켓 공급부(200), 벤트 공급부(300), 탑 캡 공급부(400), 하부 가스켓 공급부(500), 제1 인덱스(600), 제2 인덱스(700), 제3 인덱스(800), 트레이 이송부(900), 트레이 탑재부(1000)를 포함할 수 있다.
CID 필터 공급부(100)는 다수의 CID 필터(10)가 수용되며, CID 필터(10)를 개별적으로 제1 인덱스(600)로 공급할 수 있다. 예를 들어 CID 필터 공급부(100)는 다수의 CID 필터(10)가 수용되는 원형의 수용용기와, 원형의 수용용기로부터 CID 필터(10)를 선형으로 정렬시켜서 이동하는 이동가이드를 포함할 수 있다.
CID 가스켓 공급부(200)는 다수의 CID 가스켓(20)이 수용되며, CID 가스켓(20)을 개별적으로 제1 인덱스(600)로 공급할 수 있다. 보다 상세하게는 CID 가스켓 공급부(200)는 CID 가스켓(20)을 개별적으로 제1 인덱스(600)에 위치한 CID 필터(10)에 공급할 수 있다. 예를 들어 CID 가스켓 공급부(200)는 상술한 CID 필터 공급부(100)와 마찬가지 형태로서, 다수의 CID 가스켓(20)이 수용되는 원형의 수용용기와, 원형의 수용용기로부터 CID 가스켓(20)을 선형으로 정렬시켜서 이동하는 이동가이드를 포함할 수 있다.
벤트 공급부(300)는 다수의 벤트(30)가 수용되며, 벤트(30)를 개별적으로 제1 인덱스(600)로 공급할 수 있다. 보다 상세하게는 벤트 공급부(300)는 제1 인덱스(600)에 위치한 CID 필터(10)와 CID 가스켓(20)의 조립체에 벤트(30)를 개별적으로 공급할 수 있다. 예를 들어 벤트 공급부(300)는 상술한 CID 필터 공급부(100)와 마찬가지 형태를 가질 수 있다.
탑 캡 공급부(400)는 다수의 탑 캡(40)이 수용되며, 탑 캡(40)을 개별적으로 제2 인덱스(700)로 공급할 수 있다. 보다 상세하게는 탑 캡 공급부(400)는 제2 인덱스(700)에 위치한 제2 조립체(5b)로 개별적으로 탑 캡(40)을 공급할 수 있다. 예를 들어 탑 캡 공급부(400)는 상술한 CID 필터 공급부(100)와 마찬가지 형태를 가질 수 있다.
하부 가스켓 공급부(500)는 다수의 하부 가스켓(50)이 수용되며, 하부 가스켓(50)을 개별적으로 제3 인덱스(800)로 공급할 수 있다. 보다 상세하게는 하부 가스켓 공급부(500)는 제3 인덱스(800)에 위치한 제2 조립체(5b)로 개별적으로 하부 가스켓(50)을 공급할 수 있다. 예를 들어 하부 가스켓 공급부(500)는 상술한 CID 필터 공급부(100)와 마찬가지 형태를 가질 수 있다.
제1 인덱스(600)는 상술한 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30)의 상호 조립과 용접을 수행하여 제1 조립체(5a)를 완성시킬 수 있다. 따라서 제1 인덱스(600)는 제1 조립체 완성부로 칭할 수도 있다.
예를 들어 제1 인덱스(600)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 턴 테이블(610), 제1 고정 테이블(620), CID 필터 투입유닛(630), CID 가스켓 투입유닛(640), 제1 용접유닛(670)을 포함할 수 있다.
제1 턴 테이블(610)은 다수의 제1 지그(611)가 배치되며 회전할 수 있다.
여기서 제1 지그(611)에는 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30)가 수용될 수 있는 크기의 수용홈(611a, 611b)이 형성될 수 있다. 예를 들어 제1 지그(611)는 2개의 수용홈(611a, 611b)을 가질 수 있으나 필요에 따라 1개 또는 3개 이상의 개수를 가질 수 있다.
제1 고정 테이블(620)은 다수의 제1 지그(611) 상부에 위치하며, 제1 턴 테이블(610)이 회전하는 동안에도 그 위치가 고정될 수 있다.
CID 필터 투입유닛(630)은 제1 고정 테이블(620) 상에 배치되고, CID 필터 공급부(100)로부터 CID 필터(10)를 제1 지그(611)로 이송시킬 수 있다. 예를 들어 CID 필터 투입유닛(630)은 CID 필터(10)를 유압방식으로 흡착하여 이송시키는 흡착로드(631)를 포함할 수 있다.
CID 가스켓 투입유닛(640)은 제1 고정 테이블(620) 상에 배치되고, CID 가스켓 공급부(200)로부터 CID 가스켓(20)을 CID 필터(10)가 위치한 제1 지그(611)로 투입시킬 수 있다. 마찬가지로 CID 가스켓 투입유닛(640)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
벤트 투입유닛(650)은 제1 고정 테이블(620) 상에 배치되고, 벤트 공급부(300)로부터 CID 필터(10)와 CID 가스켓(20)이 조립된 제1 지그(611)로 벤트(30)를 투입시킬 수 있다. 마찬가지로 벤트 투입유닛(650)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
제1 용접유닛(670)은 제1 고정 테이블(620) 상에 배치되고, CID 필터(10)와 CID 가스켓(20)의 조립체와 벤트(30)를 용접할 수 있다. 도 6을 참조하면 제1 용접 유닛(670)은 제1 지그(611)가 정렬되는 지그 정렬부(671)와, 레이저 용접부(672)를 포함할 수 있다. 따라서 제1 용접유닛(670)은 CID 필터(10)와 벤트(30)의 중심 영역에 1 포인트 용접(1-point welding)을 수행할 수 있다.
또한, 제1 인덱스(600)는 제1 조립 검사유닛(660)과 제1 용접 검사유닛(680)을 더 포함할 수 있다.
제1 조립 검사유닛(660)은 CID 필터 투입유닛(630)과 벤트 투입유닛(650) 사이에 배치되어, CID 필터(10)와 CID 가스켓(20)의 조립 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어 제1 조립 검사유닛(660)은 카메라, 초음파, 레이저, 적외선 등 다양한 수단을 포함할 수 있다.
제1 용접 검사유닛(680)은 CID 필터(10)와 CID 가스켓(20)의 조립체와 벤트(30)의 용접 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어 제1 용접 검사유닛(680)은 카메라, 초음파, 레이저, 적외선 등 다양한 수단을 포함할 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 제1 인덱스(600)는 상술한 CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30)의 상호 조립과 용접을 수행하여 제1 조립체(5a)를 완성시킬 수 있고, 검사를 수행하여 불량품을 제1 인덱스(600) 외부로 배출하는 배출수단을 가질 수 있다.
제2 인덱스(700)는 제1 인덱스(600)에서 제작된 제1 조립체(5a)를 인계 받아서 제1 조립체(5a)와 탑 캡(40)과의 조립과 용접을 수행하여 제2 조립체(5b)를 완성할 수 있다. 따라서 제2 인덱스(700)는 제2 조립체 완성부로 칭할 수도 있다.
예를 들어 제2 인덱스(700)는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 턴 테이블(710), 제2 고정 테이블(720), 제1 조립체 이송유닛(730), 롤링 고정유닛(750), 제2 용접유닛(760)을 포함할 수 있다.
제2 턴 테이블(710)은 다수의 제2 지그(711)가 배치되며 회전할 수 있으며, 제2 고정 테이블(720)은 다수의 제2 지그(711) 상부에 위치할 수 있다.
제1 조립체 이송유닛(730)은 제2 고정 테이블(720) 상에 배치되고, 제1 인덱스(600)에서 제작된 제1 조립체(5a)를 인계 받아 제2 지그(711)로 이송시킬 수 있다. 제1 조립체 이송유닛(730)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드(731)를 포함할 수 있다.
탑 캡 투입유닛(740)은 제2 고정 테이블(720) 상에 배치되고, 탑 캡 공급부(400)로부터 탑 캡(40)을 상기 제1 조립체(5a)가 위치한 제2 지그(711)로 투입시킬 수 있다. 탑 캡 투입유닛(740)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
롤링 고정유닛(750)은 제2 고정 테이블(720) 상에 배치되고, 벤트(30)를 롤링 압착하여 제1 조립체(5a)에 고정시킬 수 있다.
예를 들어 롤링 고정유닛(750)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 고정블록(751), 실린더(752), 회전롤러(753), 회전수단(754), 다수의 경사롤러(755, 756), 가압봉(757)을 포함할 수 있다.
고정블록(751)은 제2 고정 테이블(720) 상에 고정되며, 나머지 구성들을 이동가능하게 지지할 수 있다.
실린더(752)는 고정블록(751)에 승하강 가능하게 결합되며, 수직 방향으로 승하강 동작할 수 있다.
회전롤러(753)는 실린더(752) 하부에 결합되며, 실린더(752) 축을 중심으로 회전할 수 있다.
회전수단(754)은 회전롤러(753)를 회전시키는 모터(미도시), 와이어(또는 벨트, 체인), 풀리 등을 포함할 수 있다.
경사롤러(755, 756)는 회전롤러(753) 하부에 다수에 결합되어, 벤트(30)를 롤링시켜 탑 캡(40)에 밀착 고정시킬 수 있다. 여기서 경사롤러(755, 756)는 단차지게 위치하는 2개의 롤러가 한 쌍으로 이루어질 수 있다.
다수의 경사롤러(755, 756)는 회전롤러(753)가 회전하는 동안, 경사지게 회전하면서 실린더(752)에 의해 하강한다. 따라서 다수의 경사롤러(755, 756)는 벤트(30)의 가장자리 영역을 내측으로 압착하면서 탑 캡(40)의 가장자리 영역과 밀착되도록 누를 수 있다.
가압봉(757)은 다수의 경사롤러(755, 756)의 중심 영역에 위치하도록 회전롤러(753) 하부에 돌출되어 벤트(30)의 롤링시 탑 캡(40)의 중심을 가압하여 롤링시 부재간의 정위치를 유지하도록 할 수 있다.
제2 용접 유닛은 제2 고정 테이블(720) 상에 배치되고, 롤링된 벤트(30)와 제1 조립체(5a)를 용접하여 제2 조립체(5b)를 완성할 수 있다. 여기서 제2 용접유닛(760)은 롤링된 상기 벤트(30)와 제1 조립체(5a)의 가장자리 영역에 3 포인트 용접을 수행할 수 있다.
또한, 제2 인덱스(700)는 제2 조립 검사유닛(770)과 제2 용접 검사유닛(780)을 더 포함할 수 있다.
제2 조립 검사유닛(770)은 탑 캡 투입유닛(740)과 롤링 고정유닛(750) 사이에 배치되어 제1 조립체(5a)와 상기 탑 캡(40)의 조립 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어 제1 조립 검사유닛(660)은 카메라, 초음파, 레이저, 적외선 등 다양한 수단을 포함할 수 있다.
제2 용접 검사유닛(780)은 제1 조립체(5a)와 탑 캡(40)의 용접 상태를 검사할 수 있다. 예를 들어 제2 용접 검사유닛(780)은 카메라, 초음파, 레이저, 적외선 등 다양한 수단을 포함할 수 있다.
상술한 구성을 포함하는 제2 인덱스(700)는 제1 조립체(5a)와 탑 캡(40)을 상호 조립과 용접을 수행하여 제2 조립체(5b)를 완성시킬 수 있고, 검사를 수행하여 불량품을 제2 인덱스(700) 외부로 배출하는 배출수단을 가질 수 있다.
제3 인덱스(800)는 제2 인덱스(700)에서 제작된 제2 조립체(5b)를 인계 받아서 제2 조립체(5b)와 하부 가스켓(50)과의 조립을 수행하여 탑 캡 어셈블리(5)를 완성할 수 있다.
예를 들어 제3 인덱스(800)는 제3 턴 테이블(810), 제3 고정 테이블(820), 하부 가스켓 투입유닛(830), 제2 조립체 이송유닛(840), 밀착 가압유닛(850), 어셈블리 이송유닛(860)을 포함할 수 있다.
제3 턴 테이블(810)은 다수의 제3 지그(811)가 배치되며 회전할 수 있으며, 제3 고정 테이블(820)은 다수의 제3 지그(811) 상부에 위치하며 그 위치가 고정될 수 있다.
하부 가스켓 투입유닛(830)은 제3 고정 테이블(820) 상에 배치되고, 하부 가스켓 공급부(500)로부터 하부 가스켓(50)을 상기 제3 지그(811)로 투입시킬 수 있다. 예를 들어 하부 가스켓 투입유닛(830)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
제2 조립체 이송유닛(840)은 제3 고정 테이블(820) 상에 배치되고, 제2 인덱스(700)에서 제작된 제2 조립체(5b)를 인계 받아 하부 가스켓(50)이 위치한 제3 지그(811)로 이송시킬 수 있다. 예를 들어 제2 조립체 이송유닛(840)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
밀착 가압유닛(850)은 제3 고정 테이블(820) 상에 배치되고, 제2 조립체(5b)와 상기 하부 가스켓(50)을 가압하여 탑 캡 어셈블리(5)를 완성할 수 있다. 예를 들어 밀착 가압유닛(850)은 탑 캡(40)의 중심부를 가압하는 가압봉(757)을 포함할 수 있다.
어셈블리 이송유닛(860)은 완성된 탑 캡 어셈블리(5)를 트레이 탑재부(1000)로 이송시킬 수 있다. 예를 들어 어셈블리 이송유닛(860)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
트레이 이송부(900)는 완된 다수의 탑 캡 어셈블리(5)를 트레이(T)에 탑재되도록 이송시킬 수 있다.
예를 들어 트레이 이송부(900)는 컨베이어(910)와 탑재유닛(920)을 포함할 수 있다.
컨베이어(910)는 어셈블리 이송유닛(860)으로부터 이송받은 탑 캡 어셈블리(5)를 선형으로 정렬 이동시킬 수 있다. 탑재유닛(920)은 컨베이어(910)에 정렬된 탑 캡 어셈블리(5)를 픽업하여 트레이(T)에 탑재시키는 탑재유닛(920)을 포함할 수 있다. 예를 들어 탑재유닛(920)은 유압방식으로 흡착하여 투입시키는 흡착로드를 포함할 수 있다.
트레이 탑재부(1000)에는 다수개의 탑 캡 어셈블리(5)가 수용될 수 있는 트레이(T)가 놓여지며, 트레이 이송부(900)를 통해 트레이(T)에는 다수개의 탑 캡 어셈블리(5)가 수용될 수 있다. 여기서 트레이 탑재부(1000)는 채워진 트레이(T)를 외부로 적층하여 배출하는 이송부를 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치(1)에 따르면, CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30), 탑 캡(40), 하부 가스켓(50) 등 여러 부품을 하나의 장치를 통해 도 10에 도시된 바와 같이 조립, 롤링(컬링), 용접하여 탑 캡 어셈블리(5)를 신속하고 정확하게 완성한 후, 완성된 다수개의 탑 캡 어셈블리(5)를 트레이(T)에 적재하여 외부로 배출할 수 있기 때문에 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법의 흐름도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법은 제1 인덱스(600)로 CID 필터(10)를 공급하는 단계(S100)을 먼저 수행한다.
이어서 CID 가스켓(20)을 제1 인덱스(600)로 공급하여 CID 필터(10)와 조립시키는 단계가 이어질 수 있다(S200). 다음으로 벤트(30)를 제1 인덱스(600)로 공급하고, CID 필터(10)와 상기 가스켓의 조립체와 용접하여 제1 조립체(5a)를 완성시키는 단계(S300)를 수행한다.
상술한 단계(S100, S200, S300)은 제1 인덱스(600)에서 이루어진다.
이어서 제2 인덱스(700)로 제1 조립체(5a)를 이송시키는 단계가 수행된다(S400).
탑 캡(40)을 상기 제2 인덱스(700)로 공급하고, 제1 조립체(5a)와 롤링 결합시키는 단계가 수행된다(S500).
롤링 결합된 벤트(30)에 용접을 수행하여 제2 조립체(5b)를 완성하는 단계(S600)가 이어진다.
상술한 단계(S400, S500, S600)은 제2 인덱스(700)에서 이루어진다.
이어서 제3 인덱스(800)로 제2 조립체(5b)를 이송하는 단계가 수행된다(S700).
다음으로 하부 가스켓(50)을 공급하여 제2 조립체(5b)와 조립하여 탑 캡 어셈블리(5)를 완성하는 단계가 수행된다(S800).
상술한 단계(S700, S800)은 제3 인덱스(800)에서 이루어진다.
이어서 완성된 탑 캡 어셈블리(5)를 트레이(T)에 탑재하고, 외부로 배출하는 단계가 수행된다(S900). 상술한 단계(S900)은 트레이 이송부(900) 및 트레이 탑재부(1000)에서 이루어진다.
이와 같이 본 발명의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법에 따르면, CID 필터(10), CID 가스켓(20), 벤트(30), 탑 캡, 하부 가스켓(50) 등 여러 부품을 하나의 장치(1)를 통해 도 10에 도시된 바와 같이 조립, 롤링(컬링), 용접하여 탑 캡 어셈블리(5)를 신속하고 정확하게 완성한 후, 완성된 다수개의 탑 캡 어셈블리(5)를 트레이(T)에 적재하여 외부로 배출할 수 있기 때문에 수율을 높일 수 있는 효과가 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 탑 캡 어셈블리 조립장치 5 : 탑 캡 어셈블리
5a : 제1 조립체 5b : 제2 조립체
10 : CID 필터 20 : CID 가스켓
30 : 벤트 40 : 탑 캡
50 : 하부 가스켓 100 : CID 필터 공급부
200 : CID 가스켓 공급부 300 : 벤트 공급부
400 : 탑 캡 공급부 500 : 하부 가스켓 공급부
600 : 제1 인덱스 610 : 제1 턴 테이블
620 : 제1 고정 테이블 630 : CID 필터 투입유닛
640 : CID 가스켓 투입유닛 650 : 벤트 투입유닛
660 : 제1 조립 검사유닛 670 : 제1 용접유닛
680 : 제1 용접 검사유닛 700 : 제2 인덱스
710 : 제2 턴 테이블 720 : 제2 고정 테이블
730 : 제1 조립체 이송유닛 740 : 탑 캡 투입유닛
750 : 롤링 고정유닛 751 : 고정블록
752 : 실린더 753 : 회전롤러
754 : 회전수단 755 : 제1 경사롤러
756 : 제2 경사롤러 757 : 가압봉
760 : 제2 용접유닛 770 : 제2 조립 검사유닛
780 : 제2 용접 검사유닛 800 : 제3 인덱스
810 : 제3 턴 테이블 820 : 제3 고정 테이블
830 : 하부 가스켓 투입유닛 840 : 제2 조립체 이송유닛
850 : 밀착 가압유닛 860 : 어셈블리 이송유닛
900 : 트레이 이송부 910 : 컨베이어
920 : 탑재유닛 1000 : 트레이 탑재부

Claims (11)

  1. CID 필터, CID 가스켓, 벤트의 상호 조립과 용접을 수행하여 제1 조립체를 완성하는 제1 인덱스;
    다수의 CID 필터가 수용되며, CID 필터를 개별적으로 상기 제1 인덱스로 공급하는 CID 필터 공급부;
    다수의 CID 가스켓이 수용되며, CID 가스켓을 개별적으로 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터에 공급하는 CID 가스켓 공급부;
    다수의 벤트가 수용되며, 상기 제1 인덱스에 위치한 CID 필터와 CID 가스켓의 조립체에 벤트를 개별적으로 공급하는 벤트 공급부;
    상기 제1 인덱스에서 제작된 제1 조립체를 인계 받아서 상기 제1 조립체와 탑 캡과의 조립과 용접을 수행하여 제2 조립체를 완성하는 제2 인덱스;
    다수의 탑 캡이 수용되며, 상기 제2 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 탑 캡을 공급하는 탑 캡 공급부;
    상기 제2 인덱스에서 제작된 제2 조립체를 인계 받아서 상기 제2 조립체와 하부 가스켓과의 조립을 수행하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 제3 인덱스;
    다수의 하부 가스켓이 수용되며, 상기 제3 인덱스에 위치한 상기 제2 조립체로 개별적으로 하부 가스켓을 공급하는 하부 가스켓 공급부; 및
    완성된 다수의 탑 캡 어셈블리를 트레이에 탑재되도록 이송시키는 트레이 이송부;를 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인덱스는
    다수의 제1 지그가 배치되며 회전하는 제1 턴 테이블;
    상기 다수의 제1 지그 상부에 위치하는 제1 고정 테이블;
    상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 필터 공급부로부터 CID 필터를 상기 제1 지그로 이송시키는 CID 필터 투입유닛;
    상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 가스켓 공급부로부터 CID 가스켓을 상기 CID 필터가 위치한 제1 지그로 투입시키는 CID 가스켓 투입유닛;
    상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 벤트 공급부로부터 상기 CID 필터와 상기 CID 가스켓이 조립된 제1 지그로 벤트를 투입시키는 벤트 투입유닛; 및
    상기 제1 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 상기 벤트를 용접하는 제1 용접유닛;을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인덱스는,
    상기 CID 필터 투입유닛과 상기 벤트 투입유닛 사이에 배치되어 상기 CID 필터와 상기 CID 가스켓의 조립 상태를 검사하는 제1 조립 검사유닛; 및
    상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 상기 벤트의 용접 상태를 검사하는 제1 용접 검사유닛을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용접유닛은 상기 CID 필터와 상기 벤트의 중심 영역에 1 포인트 용접을 수행하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 인덱스는
    다수의 제2 지그가 배치되며 회전하는 제2 턴 테이블;
    상기 다수의 제2 지그 상부에 위치하는 제2 고정 테이블;
    상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제1 인덱스에서 제작된 제1 조립체를 인계 받아 상기 제2 지그로 이송시키는 제1 조립체 이송유닛;
    상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 탑 캡 공급부로부터 탑 캡을 상기 제1 조립체가 위치한 제2 지그로 투입시키는 탑 캡 투입유닛;
    상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 벤트를 롤링 압착하여 상기 제1 조립체에 고정시키는 롤링 고정유닛; 및
    상기 제2 고정 테이블 상에 배치되고, 롤링된 상기 벤트와 상기 제1 조립체를 용접하여 제2 조립체를 완성하는 제2 용접유닛;을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탑 캡 투입유닛과 상기 롤링 고정유닛 사이에 배치되어 상기 제1 조립체와 상기 탑 캡의 조립 상태를 검사하는 제2 조립 검사유닛; 및
    상기 제1 조립체와 상기 탑 캡의 용접 상태를 검사하는 제2 용접 검사유닛을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 롤링 고정유닛은,
    상기 제2 고정 테이블 상에 고정되는 고정블록;
    상기 고정블록에 승하강 가능하게 결합되는 실린더;
    상기 실린더 하부에 결합되는 회전롤러;
    상기 회전롤러를 회전시키는 회전수단;
    상기 회전롤러 하부에 다수에 결합되어, 벤트를 롤링시켜 탑 캡에 밀착 고정시키는 다수의 경사롤러; 및
    상기 다수의 경사롤러의 중심 영역에 위치하도록 상기 회전롤러 하부에 돌출되어 상기 벤트의 롤링시 탑 캡의 중심을 가압하는 가압봉;을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제2 용접유닛은 롤링된 상기 벤트와 상기 제1 조립체의 가장자리 영역에 3 포인트 용접을 수행하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3인덱스는
    다수의 제3 지그가 배치되며 회전하는 제3 턴 테이블;
    상기 다수의 제3 지그 상부에 위치하는 제3 고정 테이블;
    상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 하부 가스켓 공급부로부터 하부 가스켓을 상기 제3 지그로 투입시키는 하부 가스켓 투입유닛;
    상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제2 인덱스에서 제작된 제2 조립체를 인계 받아 하부 가스켓이 위치한 제3 지그로 이송시키는 제2 조립체 이송유닛;
    상기 제3 고정 테이블 상에 배치되고, 상기 제2 조립체와 상기 하부 가스켓을 가압하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 밀착 가압유닛; 및
    상기 탑 캡 어셈블리를 상기 트레이 탑재부로 이송시키는 어셈블리 이송유닛을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 트레이 이송부는
    상기 어셈블리 이송유닛으로부터 이송받은 탑 캡 어셈블리를 선형으로 정렬 이동시키는 컨베이어; 및
    상기 컨베이어에 정렬된 탑 캡 어셈블리를 픽업하여 트레이에 탑재시키는 탑재유닛을 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립장치를 이용하여 이차 전지의 탑 캡 어셈블리를 제조하는 방법에 있어서,
    제1 인덱스로 CID 필터를 공급하는 단계;
    CID 가스켓을 상기 제1 인덱스로 공급하여 CID 필터와 조립시키는 단계;
    벤트를 상기 제1 인덱스로 공급하고, 상기 CID 필터와 상기 가스켓의 조립체와 용접하여 제1 조립체를 완성시키는 단계;
    제2 인덱스로 상기 제1 조립체를 이송시키는 단계;
    탑 캡을 상기 제2 인덱스로 공급하고, 상기 제1 조립체와 롤링 결합시키는 단계;
    상기 롤링 결합된 벤트에 용접을 수행하여 제2 조립체를 완성하는 단계;
    제3 인덱스로 상기 제2 조립체를 이송하는 단계;
    하부 가스켓을 공급하여 상기 제2 조립체와 조립하여 탑 캡 어셈블리를 완성하는 단계;
    상기 탑 캡 어셈블리를 트레이에 탑재하고, 외부로 배출하는 단계를 포함하는, 이차 전지의 탑 캡 어셈블리 조립방법.
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