KR20210112475A

KR20210112475A - 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법

Info

Publication number: KR20210112475A
Application number: KR1020200027523A
Authority: KR
Inventors: 김민찬; 백주환; 박흥근
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-09-15

Abstract

본 발명은 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전지 셀(210)이 안착되는 안착부(100); 상기 안착부(100)로 전지 셀(210)을 공급하는 전지 셀 공급부(200); 상기 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 공급하는 라벨 필름 공급부(300); 및 상기 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하고 있는지를 판단하기 위한 검사부(400)를 포함하되, 상기 검사부(400)는 비전(Vision) 방식인 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 관한 것이다.

Description

전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법{Battery cell labeling device and labeling method using the same}

본 발명은 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비전(Vision)으로 라벨의 정렬 상태를 확인하고, 라벨 필름의 박리 및 흡착을 동시에 진행하여 제품 완성도 향상 및 불량률 감소에 기여할 수 있는 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 관한 것이다.

이차 전지 팩에는, 제품의 제조일자 표기, 셀의 유동방지 및 제품보호를 위해 제품별 특징에 맞는 형태로 라벨이 부착한다. 종래에는 수작업에 의한 라벨 부착이 주류를 이뤘는데, 이는 많은 시간적 손실과 부착 인원이 필요로 하며, 수작업 부착에 의한 오 부착과 라벨 훼손 등의 문제로 생산성이 저하되는 현상이 발생할 수 있다.

또한, 라벨은 다양한 형태, 크기 및 각기 다른 부착 대상에 따라 라벨 별로 다양한 특성을 가지고 있으며, 이로 인해 발생하는 다양한 라벨 부착문제를 해결하고자 라벨 부착 자동화를 시행하여 부착품질을 향상하고 생산성을 높이기 위한 기술적 활동이 더욱 요구되고 있다.

종래의 라벨 부착 방식으로는, 컨베이어 및 작업자와 작업자 간의 물류이동 등에 의해 이송되는 부착대상물의 소정위치에 라벨 분리장치 및 부착장치를 이용하여 라벨을 부착하는 방식이 대표적이다. 이러한 방식은, 릴(Reel)을 통해 이형지를 연속 공급하고 구동롤러에 의해 피딩(Feeding)되면, 라벨을 흡착 대기 위치에서 대기시키고, 흡착 대기 위치의 상부에 배치된 진공 흡착판이 하강하여 라벨을 진공 합착한 후, 회전운동 및 직선운동을 통해 부착 대상 위치로 이송되어 부착되는 방식이다. 이러한 방식은, 라벨의 부착 대기 위치에 따라 라벨을 박리한 후 부착 대기 위치에서 X축과 Y축에 대한 정렬을 수행한 후 라벨의 부착을 진행할 수도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 라벨 부착장치에서 라벨을 박리 및 흡착하는 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 라벨 필름(10)을 박리 롤러(20)를 이용하여 약 70%를 박리한 상태에서 흡착부(30)를 이용하여 이형지(40)로부터 박리시키고, 이형지(40)는 구동 롤러(50)와 모터(60)에 의해 피딩(Feeding) 및 이동이 이루어져 라벨 필름(10)의 공급이 이루어진다. 하지만 이형지(40)에 라벨 필름(10)이 많이 부착된 상태에서 박리하기 때문에 박리된 경계면에서 주름이 발생하고, 또 박리시 라벨 필름(10)이 늘어나는 단점이 있다.

한편, 박리된 라벨은 셀의 정해진 위치에 부착되어야 한다. 이와 관련하여, 한국공개특허공보 제2015-0041521호에서는 다수의 라벨이 점착된 이형지가 권취되어 있는 라벨 공급부; 상기 라벨 공급부로부터 이형지를 인출하여 권취하는 구동롤러; 상기 이형지의 진행구간 상에 설치되어, 상기 라벨의 선단 및 측단을 감지하는 센서부; 상기 라벨의 선단 감지 후, 상기 센서부에서 상기 라벨의 측단이 감지되도록 상기 이형지의 위치를 조정하는 위치 조정부; 상기 센서부를 통해 선단 및 측단이 감지된 라벨을 진공 흡착하는 진공 흡착판을 포함하고, 흡착된 라벨을 라벨 부착 위치에 부착하는 라벨 부착부; 및 상기 이형지의 진행구간 상에서 상기 이형지의 진행방향 및 진행반대방향으로 전후진 가능하게 설치되어, 상기 진공 흡착판의 라벨 진공 흡착 시 상기 이형지로부터 라벨을 박리하는 전후진 구동부를 포함하는 라벨 자동 부착 시스템을 개시하고 있다.

상기 선행문헌에 의하면, 박리 시 발생하는 라벨 주름 발생율을 감소시키고는 있으나 여전히 주름이 발생하는 구조이고, 또 센서를 이용한 라벨 정렬 방식을 사용하고 있어 라벨 흡착시의 상태를 알 수 없어 라벨 주름 발생 시 원인 파악과 개선이 어렵다는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제2015-0041521호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 라벨 부착 편차를 최소화하고, 또 주름 생성 등의 불량율을 감소시킬 수 있는 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치는, 전지 셀(210)이 안착되는 안착부(100); 상기 안착부(100)로 전지 셀(210)을 공급하는 전지 셀 공급부(200); 상기 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 공급하는 라벨 필름 공급부(300); 및 상기 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하고 있는지를 판단하기 위한 검사부(400)를 포함하되, 상기 검사부(400)는 비전(Vision) 방식인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치에서, 상기 안착부(100)는, 상기 전지 셀(210)의 가장 자리를 지지하기 위한 복수개의 지지벽, 상기 지지벽이 좌우 또는 상하로 이동할 수 있도록 가이드하기 위한 복수개의 가이드홈, 및 복수개의 바퀴(115)를 포함하는 안착다이(110); 상기 안착다이(110)가 직선으로 이동할 수 있도록 유도하기 위한 가이드 축(120); 및 상기 안착다이(110)의 이동방향으로 구비된 가이드 레일(130)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치에서, 상기 전지 셀 공급부(200)는, 전지 셀(210)을 흡착한 후 소정 위치로 이동하기위한 제1 흡착부(230)를 포함하되, 상기 제1 흡착부(230)는 지면에 대해 360ㅀ 회전이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치에서, 상기 라벨 필름 공급부(300)는, 저면에 이형지(330)가 부착된 라벨 필름(320)을 일측 방향으로 이송하는 이송 다이(360), 분리된 이형지(330)를 소정 텐션을 유지한 채 소정 방향으로 안내하는 구동롤러(340), 및 상기 라벨 필름(320)의 상면과 접촉하여 상기 전지 셀(210) 상면에 안착시키는 제2 흡착부(310)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치에서, 상기 전지 셀(210) 상면에 부착된 라벨 필름(320)을 마감 처리하는 마감부(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착 장치에서, 상기 마감부(500)는 전지 셀(210)의 상면을 따라 이동하는 제1 롤러(511)가 구비된 제1 마감부(510), 및 전지 셀(210)의 양 측면을 따라 이동하는 제2 롤러(521)가 구비된 제2 마감부(520)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀 라벨부착장치를 이용한 라벨부착방법은, 안착부(100)에 전지 셀(210)을 안착시키는 제1 단계; 이송 다이(360) 상면의 이형지(330)로부터 라벨 필름(320)을 분리하는 제2 단계; 분리된 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 제3 단계; 및 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치할 시에는 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 부착하고, 설정된 좌표와 상이할 시에는 위치 보정 후 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 부착하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 제2 단계는, 라벨 필름(320) 상면에 제2 흡착판이 밀착하고, 라벨 필름(320)과 이형지의 접촉면적이 10% 이하일 때 라벨 필름(320)을 분리하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 제2 단계는, 라벨 필름(320) 상면에 제2 흡착판이 밀착하고, 라벨 필름(320)과 이형지의 접촉면적이 5% 이하일 때 라벨 필름(320)을 분리하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 제3 단계는, 라벨 필름(320)의 인근하는 두 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 제3 단계는, 라벨 필름(320)의 일측 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단한 후, 수평방향으로 90ㅀ회전시켜 인근하는 나머지 한 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 전지 셀(210) 상면에 부착된 라벨 필름(320)을 마감 처리하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 라벨부착방법에서, 상기 제5 단계에는, 전지 셀 상면과 라벨 필름(320)의 밀착력 향상 및 전지 셀의 평탄화를 위해 전지 셀(210) 상면을 가압한 후, 전지 셀 양측면과 라벨 필름(320)의 밀착력 향상을 위해 전지 셀(210)의 양측면을 가압하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 의하면, 라벨 필름의 박리와 흡착이 거의 동시에 이루어지기 때문에 라벨 필름 박리시의 주름 발생을 최소화할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 의하면, 비전(Vision)을 이용한 무접촉 정렬방식이기 때문에, 라벨 정렬과정에서 발생할 수 있는 라벨 주름 생성 위험성이 감소되는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 의하면, 비전(Vision)을 이용한 무접촉 정렬방식이기 때문에, 라벨 필름이 정해진 좌표에 위치하지 않더라도 바로 정렬을 실행할 수 있어 작업 속도가 향상되는 장점이 있다.

게다가 본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착 방법에 의하면, 비전(Vision)을 이용하여 라벨 필름의 상태를 이미지를 저장하기 때문에 정렬 상태 불량 발생 시 원인을 파악하여 개선이 용이하다는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 라벨 부착장치에서 라벨을 박리 및 흡착하는 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치의 개념도이다.
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 전지 셀이 안착부에 공급되는 과정을 설명하기 위한 안착부와 전지 셀 공급부의 확대 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 라벨의 박리 및 흡착 과정을 설명하기 위한 라벨 공급부의 단면도이다.
도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 비전(Vision)을 이용한 라벨 필름 정렬 상태를 확인하는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 마감부의 작동 원리를 설명하기 위한 사시도이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 셀에 라벨을 부착하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 출원에서 "포함한다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하, 본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치 및 이를 이용한 라벨부착방법에 관하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치의 개념도이다.

도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전지 셀의 라벨부착 장치는 전지 셀(210)이 안착되는 안착부(100), 안착부(100)로 전지 셀(210)을 공급하는 전지 셀 공급부(200), 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 공급하는 라벨 필름 공급부(300), 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하고 있는지를 판단하기 위한 검사부(400) 및 전지 셀(210) 상면에 부착된 라벨 필름(320)을 마감 처리하는 마감부(500)를 포함하여 구성된다.

안착부(100)는 안착다이(110), 가이드 축(120) 및 가이드 레일(130)을 포함하여 이루어져 있고, 안착다이(110)는 전지 셀(210)이 안착된 후 정해진 위치로 이동시키는 역할을 하며, 보다 자세한 내용은 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

가이드 축(120)은 안착다이(110)의 중심부를 관통한 상태로 소정 길이 연장된 상태이고, 외표면에 나사홈이 구비되어 있으며 가이드 축(120) 자체의 회전에 의해 안착다이(110)를 움직여 정해진 위치로 이동하게 된다.

가이드 레일(130)은 안착다이(110)가 가이드 축(120)을 따라 직선 운동할 시, 부드럽게 이동할 수 있도록 안내하는 기능과 함께 안착다이(110)가 정해진 위치와 이동경로를 이탈하지 않도록 보조하는 역할을 한다.

계속해서, 전지 셀 공급부(200)는 전지 셀(210), 보관케이스(220) 및 제1 흡착부(230)를 포함하여 구성된다.

전지 셀(210)은 셀 케이스, 전극 조립체 및 한 쌍의 리드를 포함하여 구성된다.

셀 케이스는 통상적으로 내부층/금속층/외부층의 라미네이트 시트 구조로 이루어져 있다. 내부층은 전극 조립체와 직접적으로 접촉하므로 절연성과 내전해액성을 가져야 하고, 또 외부와의 밀폐를 위하여 실링성 즉, 내부층끼리 열 접착된 실링 부위는 우수한 열접착 강도를 가져야 한다. 이러한 내부층의 재료로는 내화학성이 우수하면서도 실링성이 좋은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸렌 등의 폴리올레핀계 수지, 폴리우레탄수지 및 폴리이미드수지로부터 선택될 수 있으나 이에 한정하지 않으며, 인장강도, 강성, 표면경도, 내충격 강도 등의 기계적 물성과 내화학성이 뛰어난 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.

내부층과 접하고 있는 금속층은 외부로부터 수분이나 각종 가스가 전지 내부로 침투하는 것을 방지하는 배리어층에 해당되고, 이러한 금속층의 바람직한 재료로는 가벼우면서도 성형성이 우수한 알루미늄 막막을 사용할 수 있다.

그리고 금속층의 타측면에는 외부층이 구비되며, 이러한 외부층은 전극 조립체를 보호하면서 내열성과 내화학성을 확보할 수 있도록 인장강도, 투습방지성 및 공기투과 방지성이 우수한 내열성 폴리머를 사용할 수 있고, 일예로 나일론 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용할 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

셀 케이스 내부에 수납되는 전극 조립체는 긴 시트형의 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재된 후 권취되는 구조로 이루어지는 젤리-롤형 조립체, 또는 장방형의 양극 및 음극이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되는 구조의 단위셀들로 구성되는 스택형 조립체, 단위셀들이 긴 분리 필름에 의해 권취되는 스택-폴딩형 조립체, 또는 단위셀들이 분리막을 사이에 개재한 상태로 적층되어 서로 간에 부착되는 라미네이션-스택형 조립체 등으로 이루어질 수 있으나 이에 제한하지 않는다.

보관케이스(220)는 라벨 필름이 부착되어야 할 복수개의 전지 셀(210)이 일시적으로 수납 또는 보관되는 공간이다. 일 예로, 복수개의 홈부에 전지 셀(210) 각각 수납된 상태이거나, 또는 복수개의 전지 셀(210)들이 수평방향으로 나란하게 적층되어도 무방하다.

제1 흡착부(230)는 지면에 대해 360ㅀ 회전이 가능하며, 보관케이스(220)의 전지 셀(210)을 흡착한 뒤 안착부(100)로 공급하는 역할을 수행하며, 이와 관련한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

다음, 라벨 필름 공급부(300)는 제2 흡착부(310), 라벨 필름(320), 이형지(330), 구동롤러(340), 모터(350) 및 이송다이(360)를 포함하여 이루어지며, 연속적으로 공급되는 라벨 필름(320)을 한 장씩 분리한 후 안착다이(110)에 놓여진 전지 셀(210)에 부착시키는 기능을 수행하고, 이와 관련한 구체적인 구성과 작동방법은 후술하기로 한다.

이어서, 검사부(400)에 관해 설명하면, 라벨 필름 공급부(300)에서 분리된 라벨 필름(320)이 정해진 좌표에 맞게 위치하고 있는지, 또 라벨 필름(320)의 가장 자리에 주름이 발생하였는지를 검사하기 위한 장치이다.

이러한 검사부(400)는 무접촉 방식인 비전(Vision) 정렬 방식인 것이 바람직하다. 기존에는 주로 접촉 정렬 방식을 많이 사용하였고 이로 인해 라벨 필름의 접촉부 중심으로 주름이 많이 발생하였으나 본 발명에 따른 무접촉 비전(Vision)방식을 채용하게 되면 전술한 문제점을 해소할 수 있다.

즉, 제2 흡착판(311)에 진공 흡착된 라벨 필름(320)의 정렬상태가 설정된 좌표에 위치하고 있는지 무접촉 방식으로 검사하고, 또 비전(Vision)은 정렬상태를 이미지로 저장하기 때문에 정렬상태 불량 등의 오류 발생 시, 원인을 파악하여 대응하기 용이하다는 장점이 있다.

여기서 비전(Vision) 정렬 방식과 관련하여 간단히 설명하면, 카메라 화상촬열을 통해 얻어진 영상은 라벨 필름(320)을 안착할 때 기준 자세 또는 기준 위치에 대한 변위량을 얻도록 화상 처리된다. 변위량은 X축 방향으로의 변위량, Y축 방향으로의 변위량 및 각도(θ)의 형태로 얻어지고, 이들 변위량들과 각도(θ)는 비전(Vision)의 정렬용 카메라와 함께 변위량 검지를 위한 제어기(미도시)에 의해 계산될 수 있다.

또 다른 예시로는, 라벨 필름(320)이 진공 흡찰된 상태의 제2 흡착부(310)에 RGB(Red, Green, Blue)조명으로 광을 조사하고, 라벨 필름(320)에서 반사된 광을 카메라를 통해 수광 및 측정하여, 이를 정위치한 상태의 측정값과 비교하여 계산할 수 있다. 전술한 바와 같은 비전(Vision) 정렬 방식은 공지된 기술에 해당되므로 추가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 마감부의 작동 원리를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2와 도 6을 함께 참조하면서 설명하면, 전지 셀(210) 상면에 부착된 라벨 필름(320)을 마감 처리하는 기능을 수행하는 마감부(500)는, 제1 마감부(510)와 제2 마감부(520)를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 제1 마감부(510)는 안착다이(110)의 이동방향과 직교하도록 위치하고 있으며, 전지 셀(210) 상면의 가압을 통해 전지 셀(210)의 상면과 하면을 평탄화시킴과 동시에 전지 셀(210)과 라벨 필름(320)과의 확실한 접착을 가능하게 한다.

이러한 제1 마감부(510)는 안착다이(110)의 이동방향과 직교하게 위치하며 전지 셀(210)의 폭과 동일하거나 조금 더 긴 길이를 갖는 제1 롤러(511), 제1 롤러(511)를 지지하면서 제1 지지봉(513)과 연결해주는 제1 홀더(512) 그리고 제1 홀더(512)와 이어져 있는 제1 지지봉(513)을 포함하여 이루어진다.

비록 도면에는 도시하지 않았지만, 제1 지지봉(513)은 별도의 구동수단(미도시)에 의해 상하로 이동하도록 제어된다.

제2 마감부(520)는 전지 셀(210)의 양쪽 측면을 가압할 수 있도록 소정거리 이격된 한 쌍이 안착다이(110)의 이동방향과 수평하게 위치한다. 구체적으로, 전지 셀(210)의 일측면을 가압하기 위한 제2 롤러(521), 제2 롤러(521)를 지지하면서 제2 지지봉(523)과 연결해주는 제2 홀더(522) 그리고 제2 홀더(522)와 연결되어 있는 제2 지지봉(523)을 포함하여 구성된다. 그리고 제2 지지봉(523)은 상하 및 좌우로 이동이 가능하고, 별도의 구동수단(미도시)에 의해 제어된다.

이와 같은 마감부(500)에 의해, 라벨 필름(320)의 밀착력, 전지 셀(210)의 평탄화, 제품완성도 및 유지성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 전지 셀이 안착부에 공급되는 과정을 설명하기 위한 안착부와 전지 셀 공급부의 확대 사시도이다.

전지 셀(210)을 정해진 위치로 이동시키는 안착다이(110)는, 제1 지지벽(111), 제2 지지벽(112), 제1 가이드홈(113), 제2 가이드 홈(114) 및 바퀴(115)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 설명하면, 제1 지지벽(111)은 전지 셀(210)의 일측면을 지지하기 위한 것으로 한 개로 이루어져 있고, 전지 셀(210)의 서로 마주 보는 한 쌍의 측면을 지지하기 위한 제2 지지벽(112)은 제1 지지벽(111)과 직교한 방향으로 위치하면서 소정거리 이격된 한 쌍으로 이루어져 있어, 이들 제1 지지벽(111)과 한 쌍의 제2 지지벽(112)에 의해 전지 셀(210)의 3개 측면이 지지된다.

안착다이(110) 상면에 형성된 제1 가이드홈(113)은 제1 지지벽(111)의 전후방향 움직임, 그리고 제2 가이드 홈(114)은 제2 지지벽(112)이 좌우로 이동할 수 있도록 안내하기 위한 경로에 해당된다.

한편, 안착다이(110)의 저면 네 모서리 부분에는 바퀴(115)가 형성되어 있어 안착다이(110)가 부드럽게 이동할 수 있다.

전지 셀을 연속적으로 공급하기 위한 제1 흡착부(230)는, 전지 셀(210)을 들어 올리거나 내리기 위한 제1 흡착판(231), 제1 흡착판(231)을 정해진 위치에 도달할 수 있도록 상하, 좌우 및 전후로 이동시키는 제1 지지축(232)을 포함하여 이루어진다.

여기서, 제1 흡착판(231)은 전지 셀(210) 상면에 밀착된 후 감압을 통해 전지 셀(210)을 흡착하고, 안착다이(110)에 전지 셀(210)이 안착되면 감압을 해제시킴으로써 탈착이 진행되지만, 동일한 기능을 수행할 수 있다면 이에 제한하지 않는다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 라벨의 박리 및 흡착 과정을 설명하기 위한 라벨 공급부의 단면도이다.

전술한 바와 같이, 라벨 필름 공급부(300)는 제2 흡착부(310), 라벨 필름(320), 이형지(330), 구동롤러(340), 모터(350) 및 이송다이(360)를 포함하여 구성되며, 제2 흡착부(310)는 이형지(330) 상면에 일정 간격 이격된 채 나란히 나열되어 있는 라벨 필름(320)을 흡착한 후, 안착다이(110)에 안착된 전지 셀(210) 상면에 부착시킨다.

구체적으로, 제2 흡착부(310)는 제2 흡착판(311)과 제2 지지축(312)을 포함하여 구성되며, 제2 흡착판(311)은 대략 직사각형의 형태로서 라벨 필름(320)의 모든 면을 커버할 수 있을 정도의 넓이를 갖는다. 제2 지지축(312)은 제2 흡착판(311)이 상하, 좌우 및 전후방향으로 이동할 수 있도록 일측이 제2 흡착판(311)과 연결되어 있다. 물론 도면에는 도시하지 않았지만 제2 지지축(312)의 타측은 별도의 구동수단과 연결되어 있음은 자명하다.

한편, 라벨 필름(320)은 이면에 이형지(330)가 부착된 상태로 이송다이(360)을 따라 연속 또는 비연속으로 이동되며, 이송다이(360)의 이동과 소정 텐션을 유지할 수 있도록 복수개의 구동롤러(340)와 모터(350)가 추가적으로 구비될 수 있다.

도 5은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라벨 부착장치에서 비전(Vision)을 이용한 라벨 필름 정렬 상태를 확인하는 원리는 설명하기 위한 사시도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 라벨 필름(320)이 정해진 좌표로 정렬되었는지 확인하기 위한 검사부(400)는 전술한 바와 같이 비전(Vision) 방식으로 이루어진다.

즉, 한 장의 라벨 필름(320)을 흡착한 상태에서 라벨 필름(320)의 일측 변 가장자리가 검사부(400) 상면에 위치하도록 이동시켜 설정된 좌표에 위치하는지 검사하고(도 5(a) 참조), 이후 제2 흡착부(310)를 90ㅀ 회전하여 검사한 변과 수직으로 만나는 나머지 한 변의 가장자리가 설정된 좌표와 일치하는지를 확인하도록 작동한다(도 5(b) 참조).

도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전지 셀에 라벨을 부착하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 발명에 따른 전지 셀(210)에 라벨 필름(320)을 부착하는 방법은, 안착부(100)에 전지 셀(210)을 안착시키는 제1 단계, 이송다이(360) 상면 이형지(330)로부터 라벨 필름(320)을 분리하는 제2 단계, 분리된 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 제3 단계, 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치할 시에는 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 부착하고, 설정된 좌표와 상이할 시에는 위치 보정 후 전지 셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 부착하는 제4 단계; 및 전지 셀(210) 상면에 부착된 라벨 필름(320)을 마감 처리하는 제5 단계를 포함하여 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 단계에서는 제1 흡착부(230)가 보관케이스(220)에 수납되어 있는 전지 셀(210) 상부로 이동하여 전지 셀(210)을 일시적으로 흡착 고정시킨 후, 안착다이(110)에 전지 셀(210)을 안착시키는 단계이다.

제2 단계는 제2 흡착부(310)에 의해 라벨 필름(320)을 일시적으로 흡착 고정시킬 목적으로 이형지(330)로부터 라벨 필름(320)을 분리하는 단계이다. 즉, 이형지(330) 상면에 위치하는 라벨 필름(320)이 이송다이(360)의 일측 끝부분 인근에 위치할 때, 제2 흡착부(310)가 하강하여 라벨 필름(320)을 진공 흡착한다. 그리고 그 상태에서 수평방향으로 이동하다가 라벨 필름(320)과 이형지(330)의 접촉면적이 소정 영역에 해당될 때 제2 흡착부(310)가 상부로 이동한다.

여기서, 분리된 라벨 필름(320)의 주름을 최소화할 수 있도록, 제2 흡착부(310)가 라벨 필름(320)을 상부로 들어 올리는 시점은 라벨 필름(320)과 이형지(330)가 접촉하는 면적이 10% 이하일 때가 바람직하고, 접촉하는 면적이 5%이하일 때 분리하는 것이 보다 바람직하고, 이송 다이(360)의 이동에 의해 라벨 필름(320)과 이형지(330)의 접촉면적이 0%일때가 가장 바람직하다.

제3 단계에서는, 제2 흡착부(310)에 흡착된 라벨 필름(320)이 설정된 좌표에 위치하고 있는지, 서로 만나는 두 변의 가장자리를 순차적으로 검사하는 단계이다. 즉, 한 장의 라벨 필름(320)을 흡착한 상태에서 라벨 필름(320)의 일측 변 가장자리가 검사부(400) 상면에 위치하도록 이동시켜 설정된 좌표에 위치하는지 검사하고(도 5(a) 참조), 이후 제2 흡착부(310)를 수평방향으로 90ㅀ 회전하여 검사한 변과 수직으로 만나는 나머지 한 변의 가장자리가 설정된 좌표와 일치하는지 판단한다.

제4 단계에서, 라벨 필름(320)이 정해진 좌표에 위치하지 않을 시에는 제2 흡착부(310)를 소정 각도 수평방향으로 회전시켜 정위치로 수정한 후, 전지셀(210) 상면에 라벨 필름(320)을 부착시킨다.

제5 단계는, 라벨 필름(320)이 부착된 상태의 전지 셀(210) 상면을 먼저 가압하고, 이후 양측면을 가압한다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

100 : 안착부
110 : 안착다이
111 : 제1 지지벽 112 : 제2 지지벽
113 : 제1 가이드홈 114 : 제2 가이드홈
115 : 바퀴
120 : 가이드 축
130 : 가이드 레일
200 : 전지 셀 공급부
210 : 전지 셀
220 : 보관케이스
230 : 제1 흡착부
231 : 제1 흡착판 232 : 제1 지지축
300 : 라벨 필름 공급부
310 : 제2 흡착부
311 : 제2 흡착판 312 : 제2 지지축
320 : 라벨 필름
330 : 이형지
340 : 구동롤러
350 : 모터
360 : 이송 다이
400 : 검사부
500 : 마감부
510 : 제1 마감부
511 : 제1 롤러 512 : 제1 홀더
513 : 제1 지지봉
520 : 제2 마감부
521 : 제2 롤러 522 : 제2 홀더
523 : 제2 지지봉

Claims

전지 셀이 안착되는 안착부;
상기 안착부로 전지 셀을 공급하는 전지 셀 공급부;
상기 전지 셀 상면에 라벨 필름을 공급하는 라벨 필름 공급부; 및
상기 라벨 필름이 설정된 좌표에 위치하고 있는지를 판단하기 위한 검사부를 포함하되,
상기 검사부는 비전(Vision) 방식인 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착 장치.
제1항에 있어서,
상기 안착부는, 상기 전지 셀의 가장 자리를 지지하기 위한 복수개의 지지벽, 상기 지지벽이 좌우 또는 상하로 이동할 수 있도록 가이드하기 위한 복수개의 가이드홈, 및 복수개의 바퀴를 포함하는 안착다이;
상기 안착다이가 직선으로 이동할 수 있도록 유도하기 위한 가이드 축; 및
상기 안착다이의 이동방향으로 구비된 가이드 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착장치.
제2항에 있어서,
상기 전지 셀 공급부는, 전지 셀을 흡착한 후 소정 위치로 이동하기위한 제1 흡착부를 포함하되, 상기 제1 흡착부는 지면에 대해 360° 회전이 가능한 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착장치.
제2항에 있어서,
상기 라벨 필름 공급부는, 저면에 이형지가 부착된 라벨 필름을 일측 방향으로 이송하는 이송 다이, 분리된 이형지를 소정 텐션을 유지한 채 소정 방향으로 안내하는 구동롤러, 및 상기 라벨 필름의 상면과 접촉하여 상기 전지 셀 상면에 안착시키는 제2 흡착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착장치.
제1항에 있어서,
상기 전지 셀 상면에 부착된 라벨 필름을 마감 처리하는 마감부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착장치.
제5항에 있어서,
상기 마감부는 전지 셀의 상면을 따라 이동하는 제1 롤러가 구비된 제1 마감부, 및 전지 셀의 양 측면을 따라 이동하는 제2 롤러가 구비된 제2 마감부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 전지 셀의 라벨부착장치를 이용한 라벨부착방법으로서,
안착부에 전지 셀을 안착시키는 제1 단계;
이송 다이 상면의 이형지로부터 라벨 필름을 분리하는 제2 단계;
분리된 라벨 필름이 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 제3 단계; 및
라벨 필름이 설정된 좌표에 위치할 시에는 전지 셀 상면에 라벨 필름을 부착하고, 설정된 좌표와 상이할 시에는 위치 보정 후 전지 셀 상면에 라벨 필름을 부착하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제7항에 있어서,
상기 제2 단계는, 라벨 필름 상면에 제2 흡착판이 밀착하고, 라벨 필름과 이형지의 접촉면적이 10% 이하일 때 라벨 필름을 분리하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제7항에 있어서,
상기 제2 단계는, 라벨 필름 상면에 제2 흡착판이 밀착하고, 라벨 필름과 이형지의 접촉면적이 5% 이하일 때 라벨 필름을 분리하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제7항에 있어서,
상기 제3 단계는, 라벨 필름의 인근하는 두 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제8항에 있어서,
상기 제3 단계는, 라벨 필름의 일측 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단한 후, 수평방향으로 90°회전시켜 인근하는 나머지 한 변의 가장자리가 설정된 좌표에 위치하는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제8항에 있어서,
상기 전지 셀 상면에 부착된 라벨 필름을 마감 처리하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.
제12항에 있어서,
상기 제5 단계에는, 전지 셀 상면과 라벨 필름의 밀착력 향상 및 전지 셀의 평탄화를 위해 전지 셀 상면을 가압한 후, 전지 셀 양측면과 라벨 필름의 밀착력 향상을 위해 전지 셀의 양측면을 가압하는 것을 특징으로 하는 전지 셀의 라벨부착방법.