KR20210131818A - 파우치형 이차 전지용 정렬 장치 - Google Patents

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KR20210131818A
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Abstract

개시되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치는, 공급되는 파우치형 이차 전지를 흡착해 지지하며, 파우치형 이차 전지 정렬 시 파우치형 이차 전지를 부상시키는 정렬 테이블; 정렬 테이블에서 부상된 파우치형 이차 전지의 전극 조립체 측면을 공정 진행 경로 측으로 밀어 파우치형 이차 전지를 정렬시키는 정렬 어셈블리; 및 정렬 테이블 및 정렬 어셈블리가 탑재되며, 파우치형 이차 전지 정렬 시 정렬 테이블 및 정렬 어셈블리를 승강 작동시키는 승강 어셈블리;를 포함한다.

Description

파우치형 이차 전지용 정렬 장치{DEVICE FOR ALIGNING POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명(Disclosure)은, 파우치형 이차 전지의 가장자리(terrace) 중 폴딩되는 부분을 제외한 나머지 부분(잔여 부분)을 절단하는 공정 이전에 설치되어 전극 조립체(본방)의 양측면부를 정렬시킬 수 있게 하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
도 1은 본 발명과 관련된 파우치형 이차 전지를 나타낸 도면으로써, 파우치형 이차 전지(1)는 전극 조립체(2; 본방)와, 전극 조립체(2)를 수용하는 파우치 케이스(3) 및 전극 조립체(2)로부터 연장되어 파우치 케이스(3)의 외부로 돌출되는 전지 탭(4)을 포함한다.
그리고 파우치 케이스(3)는 전극 조립체(2)의 수납 가능한 공간을 제공하는 케이스 본체(5)와, 케이스 본체(5)를 덮는 케이스 커버(6)를 포함한다. 이때 케이스 본체(5)와 케이스 커버(6)의 가장자리는 통상적으로 접착(sealing)되어 제공된다.
또한, 접착된 파우치형 이차 전지(1)의 가장자리(7) 중 전지 탭(4)이 노출되지 않은 가장자리(7)는 접착 부분에서 발생하는 부식을 방지하고, 파우치의 강성을 향상시키며, 전체 크기를 감소시켜 파우치형 이차 전지(1)의 점유공간을 최소화하기 위해 목적하는 각도로 폴딩(folding) 되어 제공된다.
한편, 파우치형 이차 전지(1)의 가장자리(7)는 폴딩 공정 이전에 전극 조립체(2)를 기준으로 정렬되며, 정렬이 완료된 파우치형 이차 전지(1)는 폴딩되는 가장자리(7) 중 폴딩되는 부분을 제외한 나머지 부분(잔여 부분)을 절단시킨 상태 하에서 폴딩 공정으로 진입한다.
여기서, 전술한 파우치형 이차 전지(1)의 정렬, 즉 전극 조립체(2)의 정렬방법으로는 주로 비접촉식 정렬방법이 사용되어 왔다.
종래 비접촉식 정렬방법은 전지 탭(4)과 전지 탭(4)과 이어지는 가장자리(7)가 만나는 수직한 교점들을 기 설정된 정렬위치에 일치시켜 전극 조립체(2)를 정렬시켰는데, 이러한 비접촉식 정렬방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래 비접촉식 정렬방법은 부착 위치 또는 부착 각도 불량이 자주 일어나는 전지 탭(4)과 변형 가능성이 높은 가장자리(7), 즉 전지 탭(4)과 이어지는 가장자리(7)의 접착 부분(top sealing part)이 만나는 교점을 추출하여 정렬을 수행하기 때문에 정렬 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 이러한 문제는 최근 장폭의 파우치형 이차 전지(1)의 생산이 늘어나면서 더욱 대두되고 있는 실정이다.
즉, 어느 하나의 단부에 형성되는 두 개의 교점들이 미세하게 어긋나고, 이러한 교점들이 정렬위치에 정렬되면 또 다른 단부에 형성된 두 개의 교점들은 파우치형 이차 전지(1)의 길이에 비례하여 정렬위치에서 벗어나게 된다.
둘째, 종래 비접촉식 정렬방법은 조명, 카메라, 분석장비 및 정렬 스테이지 등을 갖추어야 하기 때문에 그 구조가 복잡한 문제점이 있었으며, 이로 인해 정렬 장치의 유지보수 및 제작이 용이하지 못할 뿐만 아니라 비용적 부담을 가져오는 또 다른 문제점이 있었다.
한국등록특허공보 제10-0946728호 한국공개특허공보 제10-2019-0114322호
본 발명(Disclosure)은, 파우치 케이스에 수용된 전극 조립체의 양측면에 접촉하는 정렬 헤드를 마주하는 방향으로 이동시켜 전극 조립체를 정렬시킬 수 있게 하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치는, 공급되는 파우치형 이차 전지를 흡착해 지지하며, 파우치형 이차 전지 정렬 시 파우치형 이차 전지를 부상시키는 정렬 테이블; 정렬 테이블에서 부상된 파우치형 이차 전지의 전극 조립체 측면을 공정 진행 경로 측으로 밀어 파우치형 이차 전지를 정렬시키는 정렬 어셈블리; 및 정렬 테이블 및 정렬 어셈블리가 탑재되며, 파우치형 이차 전지 정렬 시 정렬 테이블 및 정렬 어셈블리를 승강 작동시키는 승강 어셈블리;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 승강 어셈블리는, 베드의 상부면에 고정 장착되는 승강 실린더; 및 베드의 전면에 고정 장착된 지지 플레이트에 승강 가능하게 지지되며, 승강 실린더에 의해 승강 작동하는 승강 프레임;을 포함하고, 승강 프레임은, 지지 플레이트의 전면 측에 승강 가능하게 배치되는 전면 승강 슬라이더; 지지 플레이트의 배면 측에 승강 가능하게 배치되는 배면 승강 슬라이더; 전면 승강 슬라이더의 전면 양측에서 공정 진행 경로 측으로 수평하게 연장되며, 정렬 테이블이 탑재되는 전면 승강 아암; 배면 승강 슬라이더의 배면 양측에서 공정 진행 경로에 멀어지는 측으로 수평하게 연장되는 배면 승강 아암; 및 정렬 어셈블리가 탑제되며, 하부면이 배면 승강 아암의 상부면에 고정 장착되며 전면 측은 전면 승강 슬라이더의 상부 측에 고정 장착되는 승강 플레이트;를 포함하되, 승강 플레이트의 하부면은 승강 실린더 로드의 연장단과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 지지 플레이트의 전면 양측 및 배면 양측에는 지지 플레이트의 수직한 길이 방향을 따라 연장되는 승강 가이드 레일이 고정 장착되고, 전면 승강 슬라이더의 배면 양측 및 배면 승강 슬라이더의 전면 양측에는 승강 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 승강 가이드 블록이 고정 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 정렬 테이블은, 공정 진행 경로를 따라 수평하게 연장되며, 흡착 영역과 부상 영역을 형성하는 스테이지; 스테이지의 하부에 배치되고, 파우치형 이차 전지 흡착 지지 시 흡착 영역에 진공압을 안내하는 제 1 챔버; 및 제 1 챔버의 하부에 배치되어 전면 승강 아암에 고정 장착되며, 파우치형 이차 전지 정렬 시 부상 영역에 에어를 안내하는 제 2 챔버;를 포함하되, 흡착 영역에는 진공 흡착 패드들이 배치되고, 부상 영역에는 에어 분출공들이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 정렬 어셈블리는, 정렬 테이블로 공급된 파우치형 이차 전지의 전극 조립체 측면과 마주하게 배치되는 정렬 헤드; 및 정렬 헤드가 탑재되며, 파우치형 이차 전지가 정렬되도록 정렬 헤드를 공정 진행 경로 측으로 이동시키는 정렬 헤드 이동부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 정렬 헤드는, 공정 진행 경로를 따라 수평하게 연장되되, 상하로 마주하게 배치되는 제 1 정렬 툴과 제 2 정렬 툴; 및 파우치형 이차 전지 정렬 시 제 1 정렬 툴과 제 2 정렬 툴을 전극 조립체의 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하도록 가깝게 근접시키고, 정렬 완료 시 제 1 정렬 툴과 제 2 정렬 툴을 서로 멀어지게 이격시키는 핑거 실린더;들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 핑거 실린더들은 정렬 헤드 이동부의 정렬 슬라이더 전면 양측에 고정 장착되되, 각각의 핑거 실린더의 제 1 및 제 2 핑거는 상하로 마주하게 제공되고, 제 1 핑거에는 제 1 정렬 툴이 연결되어 지지되며, 제 2 핑거에는 제 2 정렬 툴이 연결되어 지지될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 정렬 헤드 이동부는, 승강 어셈블리의 승강 플레이트 상부면에 슬라이딩 가능하게 탑재되되, 전면에는 정렬 헤드가 탑재되는 정렬 슬라이더; 및 정렬 헤드가 탑재된 정렬 슬라이더를 이동시키는 서보모터;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 정렬 슬라이더는, 전면 플레이트; 전면 플레이트의 배면 외측으로 마주하게 이격 배치되는 배면 플레이트; 및 전면 플레이트와 배면 플레이트의 상단을 연결하는 지붕 플레이트;를 포함하되, 공정 진행 경로와 마주하게 배치되는 전면 플레이트의 전면 양측에는 정렬 헤드의 핑거 실린더들이 고정 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 전면 플레이트의 배면과 배면 플레이트의 전면 사이에는 한 쌍의 정렬 가이드 레일이 고정 장착되고, 승강 플레이트 상부면에는 정렬 가이드 레일이 슬라이딩 가능하게 끼워지는 정렬 가이드 블록이 고정 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 서보모터는 배면 플레이트의 배면에 고정 장착되며, 서보모터의 회전축은 배면 플레이트를 관통해 배면 플레이트의 전면 측으로 노출되되, 회전축에는 정렬 가이드 레일을 따라 나란하게 연장되는 볼 스크류의 일단이 커플링을 매개로 연결되며 볼 스크류의 타단은 전면 플레이트의 배면에 회전 가능하게 지지되고, 승강 플레이트의 상부면에는 볼 스크류가 결합되는 너트블록이 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 승강 플레이트의 일측에는 파우치형 이차 전지 정렬 시 서보모터의 구동을 제어하는 제 1 및 제 2 감지센서가 이격 배치되고, 지붕 플레이트의 일측에는 승강 플레이트 측으로 수직하게 연장되어 선택적으로 제 1 및 제 2 감지센서에 감지되는 감지 브라켓이 고정 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치에서, 파우치형 이차 전지용 정렬 장치는, 공정 진행 경로의 일측 및 타측에 마주하게 설치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 정렬 헤드를 파우치 케이스에 수용된 전극 조립체의 일측면 및 타측면에 접촉시킨 상태 하에서 정렬 헤드를 마주하는 방향으로 밀어 파우치형 이차 전지를 정렬시키기 때문에 장폭의 파우치형 이차 전지 정렬에 적합할 뿐만 아니라 전지 탭의 부착 불량 및 전지 탭과 이어지는 가장자리 변형 시에도 파우치형 이차 전지를 정렬 시킬 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 파우치형 이차 전지를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치를 나타낸 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 어느 하나의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치를 확대하여 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 파우치형 이차 전지용 정렬 장치의 저면 사시도.
도 5는 도 2에 도시된 파우치형 이차 전지용 정렬 장치의 측면도.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치의 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
첨부된 도면 중, 도 2는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치를 나타낸 것으로써, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)는 사이드 커팅 공정 이전에 설치되며, 공정 진행 경로(D)의 양측에 마주하게 설치된다.
여기서, 사이드 커팅 공정은 파우치형 이차 전지(1)의 가장자리(7) 중 폴딩되는 부분을 제외한 나머지 부분(잔여 부분)을 절단하는 공정이며, 공정 진행 경로(D)는 파우치형 이차 전지(1)의 가장자리(7) 폴딩을 위해 파우치형 이차 전지(1)가 주행 로봇(도시되지 않음)에 탑재되어 주행하는 경로를 의미한다.
하기에서는 공정 진행 경로(D)의 양측에 마주하게 설치된 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100) 중 어느 하나를 기준으로 설명하며, 공정 진행 경로(D)와 마주하는 부분을 전면으로 그리고 전면에 대향하는 부분을 배면으로 설명한다.
첨부된 도면 중, 도 3 내지 도 5는 도 2에 도시된 어느 하나의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)는 정렬 테이블(130), 정렬 어셈블리(150) 및 승강 어셈블리(110)를 포함한다.
먼저, 승강 어셈블리(110)에는 정렬 테이블(130) 및 정렬 어셈블리(150)가 탑재된다.
그리고 승강 어셈블리(110)는 선행 공정에서 주행로봇에 의해 공급되는 파우치형 이차 전지(1)를 정렬시킬 수 있도록 탑재된 정렬 테이블(130), 정렬 어셈블리(150)를 승강 작동시킨다.
승강 어셈블리(110)는 승강 실린더(112) 및 승강 실린더(112)의 작동에 의해 승강 작동하는 승강 프레임(118)을 포함한다.
승강 실린더(112)는 베드(102)의 상부면에 고정 장착된다. 그리고 승강 실린더(112)는 베드(102)의 상부면 외측으로 승강 실린더 로드(114)가 수직하게 신장되도록 작동시키며, 또한 신장된 승강 실린더 로드(114)가 복귀되도록 작동시킨다.
이때, 승강 실린더 로드(114)의 연장단은 후술하는 승강 프레임(118)의 승강 플레이트(124)의 하부면에 연결된다.
한편, 베드(102)의 전면 측에는 승강 프레임(118)을 승강 가능하게 지지하는, 대략 수직한 판 형상의 지지 플레이트(104)가 고정 장착된다. 그리고 지지 플레이트(104)의 전면 양측 및 배면 양측에는 각각 지지 플레이트(104)의 수직한 길이 방향을 따라 연장된 승강 가이드 레일(116)이 고정 장착된다.
승강 프레임(118)은 전면 승강 슬라이더(120a), 배면 승강 슬라이더(120b) 및 승강 플레이트(124)를 포함한다.
전면 승강 슬라이더(120a) 및 배면 승강 슬라이더(120b)는 각각 지지 플레이트(104)의 전면 측 및 배면 측에 승강 가능하게 배치된다.
이를 위해서, 전면 승강 슬라이더(120a)의 배면 양측 및 배면 승강 슬라이더(120b)의 전면 양측에는 지지 플레이트(104)의 전면 및 배면에 고정 장착된 승강 가이드 레일(116)에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 승강 가이드 블록(122a, 122b)이 고정 장착된다.
그리고 전면 승강 슬라이더(120a)의 전면 양측으로는 공정 진행 경로(D) 측으로 수평하게 연장되는 한 쌍의 전면 승강 아암(122a)이 고정 장착되고, 배면 승강 슬라이더(120b)의 배면 양측으로는 공정 진행 경로(D)에 멀어지는 측으로 수평하게 연장되는 한 쌍의 배면 승강 아암(122b)이 고정 장착된다.
한편, 승강 플레이트(124)는 하부면이 배면 승강 아암(122b)의 상부면에 고정 장착되되 승강 플레이트(124)의 전면 측은 전면 승강 슬라이더(120a)의 상부 측에 고정 장착된다.
이때, 베드(102)의 상부면과 마주하는 승강 플레이트(124)의 하부면은 전술한 바와 같이 승강 실린더 로드(114)의 연장단이 연결된다.
즉, 승강 플레이트(124)를 매개로 연결된 전면 승강 슬라이더(120a)와 배면 승강 슬라이더(120b)는 승강 실린더(112)가 승강 실린더 로드(114)를 신장시키면 승강 가이드 레일(116)을 따라 같이 상승하고, 승강 실린더(112)가 신장된 승강 실린더 로드(114)를 복귀시키면 승강 가이드 레일(116)을 따라 같이 하강한다.
이렇게 형성된 전면 승강 아암(122a)에는 정렬 테이블(130)이 탑재되며, 승강 플레이트(124)의 상부면에는 정렬 어셈블리(150)가 탑재된다.
정렬 테이블(130)은 선행 공정에서 주행로봇에 의해 공급되는 파우치형 이차 전지(1)를 흡착해 지지하며, 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 파우치형 이차 전지(1)를 부상시킨다.
이러한 정렬 테이블(130)은 스테이지(132), 제 1 및 제 2 챔버(138, 140)를 포함한다.
스테이지(132)는 파우치형 이차 전지(1)를 흡착 또는 부상시킬 수 있도록 흡착 영역과 부상 영역을 형성한다. 그리고 스테이지(132)는 원활하게 파우치형 이차 전지(1)를 흡착 또는 부상시킬 수 있도록 공정 진행 경로(D)를 따라 수평하게 연장된 판 형상으로 제공된다.
여기서, 스테이지(132)에 형성되는 흡착 영역과 부상 영역은 스테이지(132)의 길이 방향을 따라 서로 간섭되지 않게 교번으로 형성되며, 흡착 영역에는 통상의 진공 흡착 패드(134)가 배치되고, 부상 영역에는 에어 분출공(136)이 형성된다.
한편, 제 1 챔버(138)는 파우치형 이차 전지(1)가 스테이지(132)에 흡착될 수 있도록 스테이지(132)의 흡착 영역에 진공압을 안내하며, 제 2 챔버(140)는 파우치형 이차 전지(1)가 스테이지(132)에서 부상될 수 있도록 스테이지(132)의 부상 영역에 에어(air)를 안내한다.
이를 위해서 제 1 및 제 2 챔버(138, 140)는 각각 스테이지(132)의 하부면에 순차적으로 배치되며, 제 1 및 제 2 챔버(138, 140)는 스테이지(132)의 길이 방향을 따라 수평하게 연장된다.
그리고 제 1 챔버(138) 내부에는 본 발명의 외부에 마련된 통상의 진공펌프(도시되지 않음)와 연결되어 흡착 영역, 즉 진공 흡착 패드(134)들 측으로 진공압을 안내하는 유로(도시되지 않음)가 형성되며, 마찬가지로 제 2 챔버(140) 내부에는 본 발명의 외부에 마련된 에어펌프(도시되지 않음)와 연결되어 부상 영역, 즉 에어 분출공(136)들 측으로 에어를 안내하는 유로(도시되지 않음)가 형성된다.
이때, 제 2 챔버(140)의 하부는 전면 승강 아암(122a)에 고정 장착되되 제 2 챔버(140) 내부에 형성되는 유로는 제 1 챔버(138)를 통해 에어 분출공(136)과 연결될 수 있는데, 일례로 제 2 챔버(140) 내부에 형성된 유로는 제 1 챔버(138) 내부에 형성된 유로를 회피해 에어 분출공(136)과 연결될 수 있다.
즉, 주행로봇에 의해 파우치형 이차 전지(1)가 스테이지(132)로 공급되거나 정렬수단(150)에 의해 파우치형 이차 전지(1)의 정렬이 완료되면 진공펌프는 제 1 챔버(138) 내부로 진공압을 안내하는데, 이때 제 1 챔버(138) 내부의 유로와 연결된 진공 흡착 패드(134)들은 파우치형 이차 전지(1)를 흡착해 지지한다.
그리고 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 진공펌프의 작동은 중지되고, 동시에 에어펌프는 제 2 챔버(140) 내부로 에어를 안내하는데, 이때 제 2 챔버(140) 내부의 유로와 연결된 에어 분출공(136)들은 파우치형 이차 전지(1)가 스테이지(132)에서 부상되도록 에어를 분출시키며, 이렇게 부상된 파우치형 이차 전지(1)는 정렬 어셈블리(150)에 의해 정렬된다.
정렬 어셈블리(150)는 정렬 테이블(130)에서 부상된 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 측면을 공정 진행 경로(D) 측으로 밀어 파우치형 이차 전지(1)를 정렬시킨다.
다시 말해, 공정 진행 경로(D)의 일측 및 타측에 마주하게 배치된 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100; 도 2 참조)들의 정렬 어셈블리(150)들은 정렬 테이블(130)에서 부상된 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 일측면 및 타측면을 각각 마주하는 공정 진행 경로(D) 측으로 밀어 전극 조립체(2)의 양측면이 공정 진행 경로(D)와 평행을 이루도록 파우치형 이차 전지(1)를 정렬시킨다.
정렬 어셈블리(150)는 정렬 테이블(130)로 공급된 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 측면과 마주하게 배치되는 정렬 헤드(152)와, 파우치형 이차 전지(1)가 정렬되도록 정렬 헤드(152)를 공정 진행 경로(D) 측으로 이동시키는 정렬 헤드 이동부(160)를 포함한다.
정렬 헤드(152)는 마주하는 전극 조립체(2)의 측면에 접촉하는 한 쌍의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)을 포함한다.
이때, 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)은 공정 진행 경로(D)를 따라 수평하게 연장되되, 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)은 도시된 바와 같이 상하로 마주하게 배치된다.
다시 말해, 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)은 정렬 시 가장자리(7; 도 1)를 사이에 두고 상하로 분할된 전극 조립체(2) 측면의 상부 측 및 하부 측과 마주하도록 상하로 배치되며, 이러한 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)은 정렬 헤드 이동부(160)의 작동에 의해 전극 조립체(2) 측면의 상부 측 및 하부 측에 접촉되어 전극 조립체(2)를 공정 진행 경로(D) 측으로 밀어낸다.
한편, 정렬 헤드(152)는 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)을 마주하는 방향으로 근접시키고, 정렬 완료 시 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)을 서로 멀어지게 이격시키는 통상의 핑거 실린더(156)들을 더 포함한다.
핑거 실린더(156)들은 도시된 바와 같이 후술하는 정렬 헤드 이동부(160)의 정렬 슬라이더(162) 전면 양측에 고정 장착된다. 그리고 각각의 핑거 실린더(156)에는 누구나 알 수 있듯이 2개의 핑거, 즉 제 1 및 제 2 핑거(158a, 158b)가 제공되되 제 1 및 제 2 핑거(158a, 158b)는 상하로 마주하게 제공된다.
이때, 핑거 실린더(156)들의 제 1 핑거(158a)에는 전극 조립체(2)의 측면 상부 측에 접촉하는 제 1 정렬 툴(154a)의 일단 측 및 타단 측이 연결되어 지지되며, 핑거 실린더(156)들의 제 2 핑거(158b)에는 전극 조립체(2)의 측면 하부 측에 접촉하는 제 2 정렬 툴(154b)의 일단 측 및 타단 측이 연결되어 지지된다.
바람직하게는, 핑거 실린더(156)들의 제 1 및 제 2 핑거(158a, 158b)는 전극 조립체(2)의 측면에 접촉하는 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면에 간섭되지 않게 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)에 연결된다.
즉, 핑거 실린더(156)들은 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 제 1 및 제 2 핑거(158a, 158b)를 마주하는 방향으로 근접시키는데, 이에 의해 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)들도 마주하는 방향으로 근접하면서 각각 전면이 전극 조립체(2)의 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하게 되고, 파우치형 이차 전지(1) 정렬 완료 시 핑거 실린더(156)들은 주행로봇이 정렬이 완료된 파우치형 이차 전지(1)를 파지할 수 있도록 제 1 및 제 2 핑거(158a, 158b)를 멀어지는 방향으로 이격시키는데, 이에 의해 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)들도 멀어지는 방향으로 이격된다.
정렬 헤드 이동부(160)는 정렬 슬라이더(162)와, 정렬 슬라이더(162)를 이동시키는 서보모터(176)를 포함한다.
정렬 슬라이더(162)는 서보모터(176)의 작동에 의해 정렬 헤드(152)를 이동시킬 수 있도록 도시된 바와 같이 승강 플레이트(124)의 상부면에 슬라이딩 가능하게 탑재된다.
이러한 정렬 슬라이더(162)는 수직한 판 형상을 가지는 전면 플레이트(164)와, 수직한 판 형상을 가지며 전면 플레이트(164)의 배면 외측으로 마주하게 이격 배치되는 배면 플레이트(166) 및 전면 플레이트(164)와 배면 플레이트(166)의 상단을 연결하는 수평한 판 형상의 지붕 플레이트(168)를 포함한다.
이때, 전면 플레이트(164)의 전면은 공정 진행 경로(D)와 마주하게 배치되는데, 전면 플레이트(164)의 전면 양측에는 전술한 핑거 실린더(156)들이 고정 장착된다.
그리고 마주하는 전면 플레이트(164)의 배면과 배면 플레이트(166)의 전면 사이에는 지붕 플레이트(168)의 길이 방향을 따라 수평하게 한 쌍의 정렬 가이드 레일(170)이 고정 장착되고, 지붕 플레이트(168)의 하부면과 마주하는 승강 플레이트(124) 상부면에는 정렬 가이드 레일(170)이 슬라이딩 가능하게 끼워지는 정렬 가이드 블록(172)이 고정 장착된다.
한편, 서보모터(176)는 배면 플레이트(166)의 배면에 고정 장착되며, 서보모터(176)의 회전축(178)은 배면 플레이트(166)를 관통해 배면 플레이트(166)의 전면 측으로 노출된다.
이때, 서보모터(176)의 회전축(178)에는 한 쌍의 정렬 가이드 레일(170) 사이에 배치되며 정렬 가이드 레일(170)을 따라 나란하게 연장되는 볼 스크류(180)의 일단이 통상의 커플링을 매개로 회전축(178)과 연결되며 볼 스크류(180)의 타단은 전면 플레이트(164)의 배면에 회전 가능하게 지지된다.
그리고 승강 플레이트(124)의 상부면에는 볼 스크류(180)가 결합되는 너트블록(도시되지 않음)이 장착된다.
여기서, 서보모터(176)의 작동에 의해 정렬 슬라이더(162) 및 정렬 슬라이더(162)에 탑재된 정렬 헤드(152)의 구동은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 승강 플레이트(124)의 일측에는 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 서보모터(176)의 구동을 제어하는 제 1 및 제 2 감지센서(182a, 182b)가 이격 배치된다. 그리고 지붕 플레이트(168)의 일측에는 승강 플레이트(124) 측으로 수직하게 연장되어 선택적으로 제 1 및 제 2 감지센서(182a, 182b)에 감지되는 감지 브라켓(184)이 고정 장착된다.
즉, 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 서보모터(176)는 정렬 슬라이더(162) 및 정렬 슬라이더(162)에 탑재된 정렬 헤드(152)를 전극 조립체(2)의 측면 측으로 2번에 나누어 이동시킨다.
다시 말해, 파우치형 이차 전지(1) 정렬 시 서보모터(176)는 회전축(178) 및 볼 스크류(180)를 정회전시켜 정렬 슬라이더(162) 및 정렬 헤드(152)를 전극 조립체(2)의 측면 측으로 이동시키는데, 이때 정렬 슬라이더(162)를 따라 전극 조립체(2) 측으로 이동하던 감지 브라켓(184)이 제 1 감지센서(182a)에 감지되면, 제 1 감지센서(182a)는 서보모터(176)의 작동을 중지시키고 핑거 실린더(156)를 작동시킨다.
그리고 서보모터(176)의 작동이 중지된 상태 하에서 핑거 실린더(156)들이 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면을 전극 조립체(2)의 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하게 근접시키면, 다시 서보모터(176)는 회전축(178) 및 볼 스크류(180)를 정회전시켜 정렬 슬라이더(162) 및 정렬 헤드(152)를 전극 조립체(2)의 측면 측으로 이동시킨다. 이때 정렬 슬라이더(162)를 따라 전극 조립체(2) 측으로 이동하던 감지 브라켓(184)이 제 2 감지센서(182b)에 감지되면 파우치형 이차 전지(1)의 정렬은 완료되는데, 제 2 감지센서(182b)는 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)이 서로 멀어지는 방향으로 이격되게 핑거 실린더(156)들을 작동시킴과 동시에 회전축(178) 및 볼 스크류(180)가 역회전되도록 서보모터(176)를 작동시켜 정렬 슬라이더(162) 및 정렬 헤드(152)를 복귀시킨다.
하기에는 전술한 바와 같이 형성된 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)의 사용상태를 간략하게 설명한다.
주행로봇에 의해 선행공정으로부터 정렬하고자 하는 파우치형 이차 전지(1)가 공정 진행 경로(D)를 따라 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들 사이로 안내되어 정렬 테이블(130)의 스테이지(132) 표면에 접촉되면, 스테이지(132)는 진공펌프의 작동에 의해 파우치형 이차 전지(1)를 흡착 지지한다(도 6 참조).
전술한 바와 같이 파우치형 이차 전지(1)가 스테이지(132)에 흡착 지지되면, 각각의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들의 정렬 헤드 이동부(160)는 회전축(178; 도 5 참조) 및 볼 스크류(180; 도 5 참조)가 정회전 되도록 서보모터(176)를 작동시켜 정렬 헤드(152) 및 정렬 슬라이더(162)를 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 일측면 및 타측면 측으로 이동시킨다(도 7 참조).
이때, 정렬 슬라이더(162)를 따라 전극 조립체(2) 측으로 이동하던 감지 브라켓(184)이 제 1 감지센서(182a)에 감지되면, 각각의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들은 서보모터(176)의 작동을 중지시키고 동시에 핑거 실린더(156)들을 작동시켜 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면이 인접한 전극 조립체(2)의 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하도록 근접시키는데, 서로 근접한 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b) 사이에는 전극 조립체(2)의 측면으로부터 연장되는 가장자리(7)의 일부가 개재된다(도 7 참조).
한편, 각각의 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면이 전극 조립체(2)의 인접한 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하면, 각각의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들은 진공펌프의 작동을 중지시킨 상태 하에서 에어펌프를 작동시켜 파우치형 이차 전지(1)를 스테이지(132)에서 부상시킨다(도 8 참조).
그리고 이와 동시에 각각의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들은 정렬 헤드(152) 및 정렬 슬라이더(162)가 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 측면 측으로 이동하도록 서보모터(176)를 작동시켜 회전축(178) 및 볼 스크류(180)를 정회전시킨다.
이에 의해 이동하는 각각의 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면은 인접한 전극 조립체(2)의 측면 상부 측 및 하부 측에 접촉된다(도 8 참조).
그리고 계속해서 정회전하는 회전축(178) 및 볼 스크류(180)에 의해 각각의 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)은 전극 조립체(2)의 일측면 및 타측면을 공정 진행 경로(D)측으로 밀어내는데, 이때 전극 조립체(2)의 양측면은 각각의 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)의 전면을 따라 밀착되고, 그 결과 파우치형 이차 전지(1)의 전극 조립체(2) 양측면은 공정 진행 경로(D)에 평행을 이루며 정렬이 완료된다(도 8 참조).
한편, 전술한 바와 같이 파우치형 이차 전지(1)의 정렬이 완료됨과 동시에 감지 브라켓(184)은 제 2 감지센서(182b)에 감지되는데, 이렇게 제 2 감지센서(182b)에 감지 브라켓(184)이 감지되면, 각각의 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)들은 정렬 헤드(152)의 제 1 및 제 2 정렬 툴(154a, 154b)을 서로 멀어지는 방향 측으로 이동되도록 핑거 실린더(156)를 작동시키며 동시에 회전축(178) 및 볼 스크류(180)가 역회전 되도록 서보모터(176)을 작동시켜 정렬 헤드(152) 및 정렬 슬라이더(162)가 복귀시킨다(도 6 참조).
그리고 정렬 헤드(152) 및 정렬 슬라이더(162)가 복귀되면 주행로봇은 정렬이 완료된 파우치형 이차 전지(1)를 다음 공정으로 안내시키기 위해 파지한다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지용 정렬 장치(100)는 정렬 헤드(152)를 파우치 케이스(3)에 수용된 전극 조립체(2)의 일측면 및 타측면에 접촉시킨 상태 하에서 정렬 헤드(152)를 마주하는 방향으로 밀어 파우치형 이차 전지(1)를 정렬시키기 때문에 장폭의 파우치형 이차 전지(1) 정렬에 적합할 뿐만 아니라 전지 탭(4)의 부착 불량 및 전지 탭(4)과 이어지는 가장자리(7) 변형 시에도 파우치형 이차 전지(1)를 정렬 시킬 수 있게 한다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 공급되는 파우치형 이차 전지를 흡착해 지지하며, 상기 파우치형 이차 전지 정렬 시 상기 파우치형 이차 전지를 부상시키는 정렬 테이블;
    상기 정렬 테이블에서 부상된 상기 파우치형 이차 전지의 전극 조립체 측면을 공정 진행 경로 측으로 밀어 상기 파우치형 이차 전지를 정렬시키는 정렬 어셈블리; 및
    상기 정렬 테이블 및 상기 정렬 어셈블리가 탑재되며, 상기 파우치형 이차 전지 정렬 시 상기 정렬 테이블 및 상기 정렬 어셈블리를 승강 작동시키는 승강 어셈블리;를 포함하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강 어셈블리는,
    베드의 상부면에 고정 장착되는 승강 실린더; 및
    상기 베드의 전면에 고정 장착된 지지 플레이트에 승강 가능하게 지지되며, 상기 승강 실린더에 의해 승강 작동하는 승강 프레임;을 포함하고,
    상기 승강 프레임은,
    상기 지지 플레이트의 전면 측에 승강 가능하게 배치되는 전면 승강 슬라이더;
    상기 지지 플레이트의 배면 측에 승강 가능하게 배치되는 배면 승강 슬라이더;
    상기 전면 승강 슬라이더의 전면 양측에서 상기 공정 진행 경로 측으로 수평하게 연장되며, 상기 정렬 테이블이 탑재되는 전면 승강 아암;
    상기 배면 승강 슬라이더의 배면 양측에서 상기 공정 진행 경로에 멀어지는 측으로 수평하게 연장되는 배면 승강 아암; 및
    상기 정렬 어셈블리가 탑제되며, 하부면이 상기 배면 승강 아암의 상부면에 고정 장착되며 전면 측은 상기 전면 승강 슬라이더의 상부 측에 고정 장착되는 승강 플레이트;를 포함하되,
    상기 승강 플레이트의 하부면은 상기 승강 실린더 로드의 연장단과 연결되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지 플레이트의 전면 양측 및 배면 양측에는 상기 지지 플레이트의 수직한 길이 방향을 따라 연장되는 승강 가이드 레일이 고정 장착되고,
    상기 전면 승강 슬라이더의 배면 양측 및 상기 배면 승강 슬라이더의 전면 양측에는 상기 승강 가이드 레일에 슬라이딩 가능하게 끼워지는 승강 가이드 블록이 고정 장착되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 정렬 테이블은,
    상기 공정 진행 경로를 따라 수평하게 연장되며, 흡착 영역과 부상 영역을 형성하는 스테이지;
    상기 스테이지의 하부에 배치되고, 상기 파우치형 이차 전지 흡착 지지 시 상기 흡착 영역에 진공압을 안내하는 제 1 챔버; 및
    상기 제 1 챔버의 하부에 배치되어 상기 전면 승강 아암에 고정 장착되며, 상기 파우치형 이차 전지 정렬 시 상기 부상 영역에 에어를 안내하는 제 2 챔버;를 포함하되,
    상기 흡착 영역에는 진공 흡착 패드들이 배치되고, 상기 부상 영역에는 에어 분출공들이 형성되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 정렬 어셈블리는,
    상기 정렬 테이블로 공급된 상기 파우치형 이차 전지의 상기 전극 조립체 측면과 마주하게 배치되는 정렬 헤드; 및
    상기 정렬 헤드가 탑재되며, 상기 파우치형 이차 전지가 정렬되도록 상기 정렬 헤드를 상기 공정 진행 경로 측으로 이동시키는 정렬 헤드 이동부;를 포함하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정렬 헤드는,
    상기 공정 진행 경로를 따라 수평하게 연장되되, 상하로 마주하게 배치되는 제 1 정렬 툴과 제 2 정렬 툴; 및
    상기 파우치형 이차 전지 정렬 시 상기 제 1 정렬 툴과 상기 제 2 정렬 툴을 상기 전극 조립체의 측면 상부 측 및 하부 측과 마주하도록 가깝게 근접시키고, 정렬 완료 시 상기 제 1 정렬 툴과 상기 제 2 정렬 툴을 서로 멀어지게 이격시키는 핑거 실린더;들을 포함하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 핑거 실린더들은 상기 정렬 헤드 이동부의 정렬 슬라이더 전면 양측에 고정 장착되되,
    각각의 상기 핑거 실린더의 제 1 및 제 2 핑거는 상하로 마주하게 제공되고, 상기 제 1 핑거에는 상기 제 1 정렬 툴이 연결되어 지지되며, 상기 제 2 핑거에는 상기 제 2 정렬 툴이 연결되어 지지되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 정렬 헤드 이동부는,
    상기 승강 어셈블리의 승강 플레이트 상부면에 슬라이딩 가능하게 탑재되되, 전면에는 상기 정렬 헤드가 탑재되는 정렬 슬라이더; 및
    상기 정렬 헤드가 탑재된 상기 정렬 슬라이더를 이동시키는 서보모터;를 포함하는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 정렬 슬라이더는,
    전면 플레이트;
    상기 전면 플레이트의 배면 외측으로 마주하게 이격 배치되는 배면 플레이트; 및
    상기 전면 플레이트와 상기 배면 플레이트의 상단을 연결하는 지붕 플레이트;를 포함하되,
    상기 공정 진행 경로와 마주하게 배치되는 상기 전면 플레이트의 전면 양측에는 상기 정렬 헤드의 상기 핑거 실린더들이 고정 장착되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전면 플레이트의 배면과 상기 배면 플레이트의 전면 사이에는 한 쌍의 정렬 가이드 레일이 고정 장착되고,
    상기 승강 플레이트 상부면에는 상기 정렬 가이드 레일이 슬라이딩 가능하게 끼워지는 정렬 가이드 블록이 고정 장착되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 서보모터는 상기 배면 플레이트의 배면에 고정 장착되며,
    상기 서보모터의 회전축은 상기 배면 플레이트를 관통해 상기 배면 플레이트의 전면 측으로 노출되되,
    상기 회전축에는 상기 정렬 가이드 레일을 따라 나란하게 연장되는 볼 스크류의 일단이 커플링을 매개로 연결되며 상기 볼 스크류의 타단은 상기 전면 플레이트의 배면에 회전 가능하게 지지되고,
    상기 승강 플레이트의 상부면에는 상기 볼 스크류가 결합되는 너트블록이 장착되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 승강 플레이트의 일측에는 상기 파우치형 이차 전지 정렬 시 상기 서보모터의 구동을 제어하는 제 1 및 제 2 감지센서가 이격 배치되고,
    상기 지붕 플레이트의 일측에는 상기 승강 플레이트 측으로 수직하게 연장되어 선택적으로 상기 제 1 및 제 2 감지센서에 감지되는 감지 브라켓이 고정 장착되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.
  13. 청구항 1항 내지 청구항 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 파우치형 이차 전지용 정렬 장치는,
    상기 공정 진행 경로의 일측 및 타측에 마주하게 설치되는 파우치형 이차 전지용 정렬 장치.






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