KR20210154419A - 적층장치 및 이를 이용한 적층방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는, 복수 개의 대상체가 수납된 로딩부; 상기 로딩부와 이격 배치된 이송부; 상기 로딩부에 수납된 복수 개의 대상체를 픽업하여 상기 이송부에 배치하는 제1 픽업부; 상기 이송부 상에 배치된 복수 개의 대상체를 교대로 픽업하는 제2 픽업부 및 제3 픽업부; 및 상기 제2 픽업부와 상기 제3 픽업부가 교대로 상기 대상체를 적층하는 스테이지를 포함하는 적층장치 및 이를 이용한 적층방법을 개시한다.

Description

적층장치 및 이를 이용한 적층방법{STACK APPARATUS AND STACK METHOD USING THE SAME}
실시예는 적층장치 및 이를 이용한 적층방법에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일 예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목 받고 있다.
2차 전지의 전지셀은 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층된 대상체를 적층장치를 이용하여 복수 개 적층함으로써 제작할 수 있다. 그러나, 종래 적층장치는 1개의 픽업 장치가 대상체의 픽업과 적층을 반복하는 구조이므로 적층 속도가 느린 문제가 있다.
실시예는 대상체의 적층 속도가 빠른 적층장치 및 적층방법을 제공할 수 있다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 적층장치는 복수 개의 대상체가 수납된 로딩부; 상기 로딩부와 이격 배치된 이송부; 상기 로딩부에 수납된 복수 개의 대상체를 픽업하여 상기 이송부에 배치하는 제1 픽업부; 상기 이송부 상에 배치된 복수 개의 대상체를 교대로 픽업하는 제2 픽업부 및 제3 픽업부; 및 상기 제2 픽업부와 상기 제3 픽업부가 교대로 상기 대상체를 적층하는 스테이지를 포함한다.
상기 로딩부는, 복수 개의 대상체가 수납되는 제1 로딩부; 복수 개의 대상체가 수납되는 제2 로딩부; 상기 제1 로딩부 또는 상기 제2 로딩부에 수납된 복수 개의 대상체를 승강시키는 승강부; 상기 제1 로딩부와 상기 제2 로딩부를 회전시키는 회전부; 및 상기 제1 로딩부와 상기 제2 로딩부 내의 분진을 흡입하는 흡입부를 포함할 수 있다.
상기 제1 로딩부는, 복수 개의 대상체가 수납되는 제1 고정틀; 복수 개의 대상체가 수납되는 제2 고정틀; 및 상기 제1 고정틀과 상기 제2 고정틀을 둘러싸는 제1 케이스를 포함하고, 상기 제2 로딩부는, 복수 개의 대상체를 수납하는 제3 고정틀; 복수 개의 대상체를 수납하는 제4 고정틀; 및 상기 제3 고정틀과 상기 제4 고정틀을 둘러싸는 제2 케이스를 포함하고, 상기 흡입부는 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스의 내부에 비산되는 분진을 흡입할 수 있다.
상기 제1 픽업부는, 상기 제1 고정틀에 수납된 대상체를 흡착하는 제1 흡착부; 상기 제2 고정틀에 수납된 대상체를 흡착하는 제2 흡착부; 상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부에 진동을 부여하는 진동부; 및 상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부를 상기 이송부로 이동시키는 이동부재를 포함할 수 있다.
상기 로딩부와 상기 이송부 사이에 배치되어 상기 로딩부에서 상기 이송부로 이동 중 떨어지는 대상체를 수거하는 제1 수거 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1 수거 모듈은 카메라가 수용되는 공간부, 상기 공간부의 상부에 배치되는 투명창을 포함하는 안내판, 및 상기 대상체를 수납하는 수납홈을 포함하고, 상기 투명창은 상기 대상체를 상기 수납홈으로 슬라이딩시키도록 곡률을 가질 수 있다.
상기 이송부는 이동하는 복수 개의 대상체를 흡착하는 흡입 채널을 포함할 수 있다.
상기 이송부 상에 배치되어 상기 복수 개의 대상체 중에서 2매가 적층된 대상체를 검출하는 센서를 포함할 수 있다.
상기 스테이지에 배치된 복수 개의 대상체 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체의 제1 이미지를 검출하는 제1 카메라; 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부에 의해 픽업되어 상기 제1 대상체의 상부에 배치될 제2 대상체의 제2 이미지를 검출하는 제2 카메라; 및 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 정렬 오차값을 산출하고, 산출된 정렬 오차값을 기초로 상기 스테이지를 이동시키는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부가 상기 제2 대상체를 픽업하여 상기 스테이지 상에 배치되기 전에 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지가 정렬되도록 상기 스테이지를 이동시킬 수 있다.
상기 스테이지에 배치된 복수 개의 대상체 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체의 제1 이미지를 검출하는 제1 카메라; 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부에 의해 픽업되어 상기 제1 대상체의 상부에 배치될 제2 대상체의 제2 이미지를 검출하는 제2 카메라; 및 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 정렬 오차값을 산출하고, 산출된 정렬 오차값을 기초로 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부의 적층 위치를 보정하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 이송부에서 상기 스테이지로 이동 중 떨어지는 대상체를 수거하는 제2 수거 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 적층방법은, 제1 픽업부가 로딩부에 적층된 복수 개의 대상체를 이송부로 이송하는 단계; 및 상기 이송부 상의 대상체를 제2 픽업부와 제3 픽업부가 교대로 픽업하여 스테이지에 적층하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 적층 속도가 빠른 적층장치 및 적층방법을 제공함으로써 제조 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조 시스템을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명이 일 실시예에 따른 적층장치를 보여주는 도면이고,
도 3a는 제1 픽업부가 제1 로딩부에 배치된 대상체를 픽업하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 3b는 제1 로딩부의 평면도이고,
도 4는 제1 수거 모듈을 보여주는 도면이고,
도 5a와 도 5b는 제2 픽업부와 제3 픽업부가 교대로 대상체를 픽업하여 스테이지에 적층하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 6은 제2 픽업부가 대상체를 픽업하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 7은 제1 카메라와 제2 카메라가 제1 대상체와 제2 대상체의 이미지를 촬영하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 8은 제1 대상체의 제1 이미지와 제2 대상체의 제2 이미지가 어긋난 상태를 보여주는 도면이고,
도 9는 스테이지를 이동시켜 제1 대상체의 위치를 변경하는 과정을 보여주는 도면이고,
도 10은 제1 대상체의 제1 이미지와 제2 대상체의 제2 이미지가 정렬된 상태를 보여주는 도면이고,
도 11은 제2 대상체를 제1 대상체 상에 적층한 상태를 보여주는 도면이고,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차전지 제조 시스템을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명이 일 실시예에 따른 적층장치를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 2차전지 제조 시스템은 제1 이송 라인(10), 제1 이송 라인(10)으로부터 대상체(P1)를 공급받아 적층하여 전지셀(P2)을 제작하는 복수 개의 적층장치(20, 30, 40), 전지셀(P2)이 이송되는 제2 이송 라인(70), 전지셀(P2)을 밀봉하는 테이핑부(50), 및 전지셀(P2)을 검사하는 검사부(60)를 포함할 수 있다.
제1 이송 라인(10)은 복수 개의 대상체(P1)를 복수 개의 적층장치(20, 30, 40)에 공급하는 라인일 수 있다. 대상체(P1)는 양극판(P31), 분리막(P32), 음극판(P33)으로 구성된 유닛셀(Unit Cell)일 수 있다. 또는 대상체(P1)는 양극판(P31), 제1 분리막(P32), 음극판(P33), 및 제2 분리막(P34)이 순서대로 적층된 유닛셀일 수도 있다. 이러한 대상체(P1)가 복수 개 적층되어 전지셀(P2)을 구성할 수 있다.
메인 컨트롤러(80)는 복수 개의 적층장치(20, 30, 40) 중에서 대상체(P1)가 소진된 적층장치에 대상체(P1)를 공급하도록 제1 이송 라인(10)을 제어할 수 있다.
복수 개의 적층장치(20, 30, 40)는 대상체(P1)를 적층하여 전지셀(P2)을 제작할 수 있다. 제작된 전지셀(P2)은 제2 이송 라인(70)을 따라 이동하여 후속 작업이 진행될 수 있다. 실시예에 따르면, 복수 개의 적층장치(20, 30, 40)가 각각 전지셀(P2)을 제작하므로 작업 속도가 향상될 수 있다.
테이핑부(50)는 이송된 전지셀(P2)을 테이핑하여 밀봉할 수 있고, 검사부(60)에서는 적층된 전지셀(P2)을 검사할 수 있다. 예시적으로 검사부(60)는 전지셀(P2)의 충방전 실험 등을 통해 검사할 수 있으나 검사 방법 및 검사 종류는 특별히 한정하지 않는다.
실시예에서는 대상체(P1)를 적층하여 2차 전지를 제작하는 시스템을 예시적으로 설명하였으나 적층장치는 2차 전지 이외에 다양한 적층체를 만드는데 응용될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 적층장치는 복수 개의 대상체(P1)가 적층된 로딩부(120), 복수 개의 대상체(P1)를 이송하는 이송부(130), 로딩부(120)에 수납된 복수 개의 대상체(P1)를 픽업하여 이송부(130)에 배치하는 제1 픽업부(110), 이송부(130) 상에 배치된 복수 개의 대상체(P1)를 교대로 픽업하는 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150), 및 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)가 교대로 대상체(P1)를 적층하는 스테이지(181)를 포함한다.
로딩부(120)는 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제1 로딩부(121), 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제2 로딩부(122), 제1 로딩부(121) 또는 제2 로딩부(122)에 수납된 복수 개의 대상체(P1)를 승강시키는 승강부(125), 제1 로딩부(121)와 제2 로딩부(122)를 회전시키는 회전부(124), 및 제1 로딩부(121)와 제2 로딩부(122) 내의 분진을 흡입하는 흡입부를 포함할 수 있다.
제1 로딩부(121)는 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제1 고정틀(121a), 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제2 고정틀(121b), 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)을 둘러싸는 제1 케이스(121c)를 포함할 수 있다. 제1 케이스(121c)는 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)에서 비산되는 분진이 외부로 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
제2 로딩부(122)는 복수 개의 대상체(P1)를 수납하는 제3 고정틀(122a), 복수 개의 대상체(P1)를 수납하는 제4 고정틀(122b), 제3 고정틀(122a)과 제4 고정틀(122b)을 둘러싸는 제2 케이스(122c)를 포함할 수 있다. 제2 케이스(122c)는 제3 고정틀(122a)과 제4 고정틀(122b)에서 비산되는 분진이 외부로 퍼지는 것을 방지할 수 있다.
승강부(125)는 센서(미도시)를 이용하여 최상층에 배치된 대상체(P1)의 높이를 센싱하고, 제1 픽업부(110)가 최상부에 배치된 대상체(P1)를 픽업한 경우 그 다음 대상체(P1)를 미리 정해진 높이로 승강시킬 수 있다. 승강부(125)는 승강 모터(126)에 연결될 수 있다.
승강부(125)는 제1 로딩부(121) 또는 제2 로딩부(122)에 결합하여 작동할 수 있다. 예시적으로 승강부(125)가 제1 로딩부(121)에 결합된 경우, 승강부(125)는 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)에 수납된 대상체(P1)를 승강시킬 수 있다.
이후, 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)에 수납된 대상체(P1)가 모두 소진된 경우 회전부(124)에 의해 제1 로딩부(121)와 제2 로딩부(122)가 회전함으로써 제1 로딩부(121)와 제2 로딩부(122)의 위치는 바뀔 수 있다.
따라서, 승강부(125)는 제2 로딩부(122)에 결합되어 제3 고정틀(122a)과 제4 고정틀(122b)의 수납된 대상체(P1)를 승강시킬 수 있다. 대상체(P1)가 소진된 제1 로딩부(121)는 전술한 제1 이송 라인을 통해 다시 복수 개의 대상체(P1)를 공급받을 수 있다.
제1 픽업부(110)는 제1 고정틀(121a)에 수납된 대상체(P1)를 흡착하는 제1 흡착부(113), 제2 고정틀(121b)에 수납된 대상체(P1)를 흡착하는 제2 흡착부(114), 제1 흡착부(113) 및 제2 흡착부(114)에 진동을 부여하는 진동부(112), 및 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)를 이송부(130)로 이동시키는 이동부재(111)를 포함할 수 있다. 이동부재(111)는 모터와 기어를 포함하는 다양한 이동 수단을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 제1 픽업부(110)는 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)를 이용하여 2개의 대상체(P1)를 한번에 이송부(130)에 전송할 수 있다. 따라서, 작업 시간이 빨라질 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 제1 픽업부(110)는 3개 이상의 흡착부를 구비할 수도 있다.
이송부(130)는 컨베이어벨트일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 대상체(P1)를 연속적으로 이송시킬 수 있는 다양한 이송 수단이 적용될 수 있다.
이송부(130)에는 이송되는 대상체(P1)의 위치가 틀어지지 않도록 흡입 채널(132)이 배치될 수 있다. 따라서, 대상체(P1)는 흡입 채널(132)에 의해 이송부(130)에 고정된 상태로 이동하므로 위치가 틀어지는 것이 방지될 수 있다.
이송부(130)의 상부에는 대상체(P1)가 2매 적층되었는지 검출하는 센서(131)가 배치될 수 있다. 따라서, 센서(131)에 의해 2매가 적층된 대상체(P1)는 제2 픽업부(140) 및 제3 픽업부(150)에 픽업되지 않고 제2 수거 모듈(192)로 수거될 수 있다. 제2 수거 모듈(192)은 이송부(130)와 스테이지(181) 사이에 배치될 수 있다.
로딩부(120)와 이송부(130) 사이에는 하부 카메라(191a)가 배치될 수 있다. 하부 카메라(191a)는 대상체(P1)의 분리막을 검사할 수 있다. 예시적으로 하부 카메라(191a)는 분리막이 손상되었는지, 분리막이 제1 분리막과 제2 분리막이 모두 구비되었는지 여부를 검사할 수 있다. 하부 카메라(191a)는 제1 수거 모듈(191) 내에 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 다른 위치에 배치될 수도 있다.
제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)는 이송부(130) 상에 배치된 복수 개의 대상체(P1)를 교대로 픽업하여 스테이지(181)에 적층할 수 있다. 따라서, 적층 속도가 빨라져 제조 시간을 단축할 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 3개 이상의 복수 개의 픽업부가 교대로 스테이지(181)에 대상체(P1)를 적층할 수도 있다.
제1 카메라(162)는 스테이지(181)에 배치된 복수 개의 대상체(P1) 중에서 최상층에 배치된 대상체(P1)의 이미지를 검출할 수 있다. 또한, 제2 카메라(161)는 제2 픽업부(140) 또는 제3 픽업부(150)에 의해 픽업되어 제1 대상체(P1)의 상부에 배치될 대상체(P1)의 이미지를 검출할 수 있다. 제1 카메라(162)와 제2 카메라(161)는 이미지를 획득할 수 있는 다양한 이미지 획득 장치가 적용될 수 있다.
스테이지(181)의 하부에는 구동부(185)가 배치될 수 있다. 구동부(185)는 X축 이동 가능한 제1 구동부(182), R축(회전) 이동 가능한 제2 구동부(183), 및 Z축으로 이동 가능한 제3 구동부(184)를 포함할 수 있다.
제어부(170)는 로딩부(120), 이송부(130), 제1 픽업부(110), 제2 픽업부(140), 제3 픽업부(150), 제1 카메라(162), 제2 카메라(161), 및 구동부(185)를 제어하여 복수 개의 대상체(P1)를 스테이지(181)에 적층하여 전지셀(P2)을 제작할 수 있다.
도 3a는 제1 픽업부가 제1 로딩부에 배치된 대상체를 픽업하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 3b는 제1 로딩부의 평면도이고, 도 4는 제1 수거 모듈을 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 제1 로딩부(121)는 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제1 고정틀(121a), 복수 개의 대상체(P1)가 수납되는 제2 고정틀(121b), 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)을 둘러싸는 제1 케이스(121c)를 포함할 수 있다. 제1 케이스(121c)는 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)에서 비산되는 분진(dt1)이 외부로 퍼지는 것을 방지할 수 있다. 제1 케이스(121c) 내부에 비산된 분진(dt1)은 하부에 배치된 흡입부(127)에 의해 흡입될 수 있다.
제1 픽업부(110)는 제1 고정틀(121a)에 수납된 대상체(P1)를 흡착하는 제1 흡착부(113), 제2 고정틀(121b)에 수납된 대상체(P1)를 흡착하는 제2 흡착부(114), 제1 흡착부(113) 및 제2 흡착부(114)에 진동을 부여하는 진동부(112), 및 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)를 이송부(130)로 이동시키는 이동부재(111)를 포함할 수 있다.
제1 픽업부(110)는 대상체(P1)의 분진(dt1)을 제거하고 2매가 흡착되는 것을 방지하기 위해 진동부(112)가 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)에 진동을 부여할 수 있다. 이 과정에서 대상체(P1)가 흔들리면서 분진(dt1)이 제1 케이스(121c) 내부로 떨어질 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제1 고정틀(121a)과 제2 고정틀(121b)은 대상체(P1)의 측면 전체를 지지하는 것이 아니라 대상체(P1)의 모서리 만을 지지할 수 있다.
대상체(P1)에 붙어있던 분진은 제1 케이스(121c) 내부로 떨어져 흡입부에 의해 흡입될 수 있다. 따라서, 제1 로딩부(121)에 수납된 대상체(P1)에 분진(dt1)이 흡착는 것을 방지할 수 있다. 제2 로딩부(122) 역시 동일한 구성을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 픽업부(110)가 로딩부(120)에서 이송부(130)로 이동하는 사이에 하부 카메라(191a)는 분리막을 검사할 수 있다. 이때, 로딩부(120)에서 이송부(130)로 이송 중이던 대상체(P1)가 낙하할 수 있다. 이 경우 대상체(P1)의 제1 전극, 분리막, 제2 전극 중 어느 하나가 이탈한 것일 수도 있고, 2개의 대상체(P1)가 흡착된 경우 하부에 붙어있던 대상체(P1)가 떨어질 수도 있다.
제1 수거 모듈(191)은 하부 카메라(191a)가 수용되는 공간부(191e), 공간부(191e)의 상부에 배치되는 투명창(191c)을 포함하는 안내판(191b), 및 대상체(P1)를 수납하는 수납홈(191d)을 포함할 수 있다.
안내판(191b)은 곡률이 형성되어 떨어지는 대상체(P1)가 슬라이딩되어 수납홈(191d)에 수납될 수 있다. 따라서, 대상체(P1)가 떨어져도 하부 카메라(191a)가 손상되는 것이 방지되고 떨어진 대상체(P1)는 수납홈(191d)에 수납될 수 있다.
도 5a와 도 5b는 제2 픽업부와 제3 픽업부가 교대로 대상체를 픽업하여 스테이지에 적층하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 6은 제2 픽업부가 대상체를 픽업하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 제3 픽업부(150)가 픽업한 제1 대상체(P11)를 스테이지(181)에 적층하는 사이에 제2 픽업부(140)는 이송부(130)에 있는 제2 대상체(P12)를 픽업할 수 있다. 이후, 도 5b와 같이 제2 픽업부(140)가 픽업한 제2 대상체(P12)를 스테이지(181)에 적층하는 사이에 제3 픽업부(150)는 이송부(130)에 있는 제3 대상체(P13)를 픽업할 수 있다. 이와 같이 교번하여 대상체(P1)를 픽업함으로써 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)가 연속적으로 스테이지(181)에 대상체(P1)를 적층할 수 있으므로 작업 속도가 향상될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제2 픽업부(140)는 가이드 레일(143)을 따라 횡방향으로 이동하는 제1 이동부재(142a), 제1 이동부재(142a)의 상하부로 이동 가능한 제2 이동부재(142b), 및 제2 이동부재(142b)에 연결된 흡착부재(141)를 포함할 수 있다. 제3 픽업부(150) 역시 제2 픽업부(140)와 동일한 구조를 가질 수 있다.
제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)는 서로의 이동을 방해하지 않으면서 구동될 수 있다. 예시적으로 제2 픽업부(140)의 제2 이동부재(142b)가 상부로 상승한 상태에서 제1 방향(Y축 방향)으로 이동할 수 있고, 제3 픽업부의 제2 이동부재는 하부로 하강하여 제1 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)는 서로 간섭이 생기지 않을 수 있다.
도 7은 제1 카메라와 제2 카메라가 제1 대상체와 제2 대상체의 이미지를 촬영하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 8은 제1 대상체의 제1 이미지와 제2 대상체의 제2 이미지가 어긋난 상태를 보여주는 도면이고, 도 9는 스테이지를 이동시켜 제1 대상체의 위치를 변경하는 과정을 보여주는 도면이고, 도 10은 제1 대상체의 제1 이미지와 제2 대상체의 제2 이미지가 정렬된 상태를 보여주는 도면이고, 도 11은 제2 대상체를 제1 대상체 상에 적층한 상태를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 카메라(162)는 스테이지(181)에 배치된 복수 개의 대상체(P1) 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체(P11)의 제1 이미지를 검출할 수 있고, 제2 카메라(161)는 제2 픽업부(140) 또는 제3 픽업부(150)에 의해 픽업되어 제1 대상체(P11)의 상부에 배치될 제2 대상체(P12)의 제2 이미지를 검출할 수 있다. 이하에서는 예시적으로 제2 픽업부(140)가 제2 대상체(P12)를 픽업한 것으로 설명한다.
제어부(170)는 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)의 정렬 여부를 검사할 수 있다.
제2 픽업부(140)에 의해 제2 대상체(P12)가 이동할 위치는 미리 프로그래밍되어 있으므로, 제2 픽업부(140)에 의해 제2 대상체(P12)가 이동할 위치에 제2 이미지(S2)를 배치시킨 후 제1 이미지(S1)와 정렬되었는지 판단할 수 있다. 이러한 이미지 처리 및 판단 알고리즘은 다양한 영상 처리 기법이 적용될 수 있다.
제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)는 정렬하지 않고 정렬 오차값(d1, d2)을 가질 수 있다. 이 경우 제2 대상체(P12)가 그대로 제1 대상체(P11) 상에 적층되면 제1 대상체(P11)와 제2 대상체(P12)가 정렬되지 않는 문제가 발생하므로 스테이지(181)를 이동시킬 필요가 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제어부(170)는 산출한 정렬 오차값(d1, d2)을 기초로 스테이지(181)를 이송시켜 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)를 정렬시킬 수 있다. 구체적으로 제어부(170)는 X축 이동 가능한 제1 구동부(182), R축(Z축 기준으로 회전) 이동 가능한 제2 구동부(183), 및 Z축으로 이동 가능한 제3 구동부(184) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 스테이지(181)를 이동시킴으로써 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)를 정렬시킬 수 있다.
예를 들면, 제1 대상체(P11)가 제2 대상체(P12)가 적층될 위치에 비해 왼쪽으로 치우쳐 있는 경우 스테이지(181)를 오른쪽으로 이동시킬 수 있다. 이후 제어부(170)는 위치가 변경된 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)를 다시 비교하여 정렬 여부를 판단할 수 있다. 이러한 정렬 작업은 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)와 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)가 정렬될 때까지 반복될 수 있다.
도 10과 같이 제1 이미지(S1)와 제2 이미지(S2)가 정렬되는 것으로 판단된 경우, 제어부(170)는 제2 대상체(P12)를 제1 대상체(P11) 상에 적층시킬 수 있다.
실시예에 따르면, 제어부(170)는 제2 픽업부(140)가 제2 대상체(P12)를 픽업하여 스테이지(181) 상에 배치되기 전에 미리 스테이지(181)를 이동시켜 제1 대상체(P11)의 위치와 제2 대상체(P12)의 위치를 정렬시킬 수 있다.
제2 픽업부(140)가 스테이지(181)의 상부까지 이동한 후에 비로서 제1 대상체(P11)의 위치와 제2 대상체(P12)의 위치를 정렬하는 경우 스테이지(181)를 조정하는 시간 동안 딜레이가 발생할 수 있다. 그러나, 실시예에 따르면, 미리 제1 대상체(P11)와 제2 대상체(P12)의 정렬 오차를 수정하도록 스테이지(181)를 미리 이동시켰으므로 제2 대상체(P12)가 스테이지(181)의 상부에 배치되어 있을 때는 이미 정렬이 완료된 상태일 수 있다. 따라서, 도 11과 같이 딜레이 없이 바로 적층이 가능해질 수 있다.
또한, 제어부(170)는 스테이지(181)를 조정하는 대신에 제2 픽업부(140) 또는 제3 픽업부의 적층 위치를 보정할 수도 있다. 예시적으로 도 8과 같이 현재 제2 픽업부(140)에 미리 프로그램된 적층 위치에서는 제1 대상체(P11)와 제2 대상체(P12)의 적층 오차가 발생할 것으로 예상되는 경우, 오차값을 기초로 제2 픽업부(140)의 적층 위치를 변경하여 도 10과 같이 정렬시킬 수도 있다.
또한, 제어부(170)는 스테이지(181) 또는 제2, 제3 픽업부(140, 150)를 최대한 이동시켜도 제1 대상체(P11)와 제2 대상체(P12)를 정렬시키기 어렵다고 판단한 경우 해당 제2 대상체(P12)는 적층하지 않고 제2 수거 모듈(192)에 버릴 수도 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층방법을 보여주는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 실시예에 따른 적층방법은 제1 픽업부(110)가 로딩부(120)에 적층된 복수 개의 대상체(P1)를 이송부(130)로 이송하는 단계(S110), 및 이송부(130) 상의 대상체(P1)를 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)가 교대로 픽업하여 스테이지(181)에 적층하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 복수 개의 대상체(P1)를 이송부(130)로 이송하는 단계(S120)는 제1 픽업부(110)가 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)를 이용하여 2개의 대상체(P1)를 한번에 이송부(130)에 전송할 수 있다. 따라서, 작업 시간이 빨라질 수 있다.
이때, 제1 픽업부(110)는 진동부(112)를 이용하여 제1 흡착부(113)와 제2 흡착부(114)에 진동을 부여할 수 있다. 따라서, 흡착된 대상체(P1)에 붙어있던 미세 분진이 제거될 수 있다.
스테이지(181)에 적층하는 단계(S120)는 도 5a와 같이 제3 픽업부(150)가 픽업한 제1 대상체(P11)를 스테이지(181)에 적층하는 사이에 제2 픽업부(140)는 이송부(130)에 있는 제2 대상체(P12)를 픽업할 수 있다. 이후, 도 5b와 같이 제2 픽업부(140)가 픽업한 제2 대상체(P12)를 스테이지(181)에 적층하는 사이에 제3 픽업부(150)는 이송부(130)의 제3 대상체(P1)를 픽업할 수 있다. 이와 같이 실시 예에 따르면, 제2 픽업부(140)와 제3 픽업부(150)가 연속적으로 스테이지(181)에 대상체(P1)를 적층하므로 작업 속도가 향상될 수 있다.
도 7 내지 도 11을 참조하면, 제1 카메라(162)는 스테이지(181)에 배치된 복수 개의 대상체(P1) 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체(P11)의 제1 이미지(S1)를 검출하고, 제2 카메라(161)는 제2 픽업부(140)에 의해 픽업되어 제1 대상체(P11)의 상부에 배치될 제2 대상체(P12)의 제2 이미지(S2)를 검출하는 단계를 수행할 수 있다.
이후, 제어부(170)는 제1 이미지(S1)와 제2 이미지(S2)의 정렬 오차값을 산출하여 제1 이미지(S1)와 제2 이미지(S2)가 정렬하도록 스테이지(181)를 미리 이동시킬 수 있다.
스테이지를 이동한 이후 다시 촬영한 제1 이미지(S1)와 제2 이미지(S2)가 정렬되는 것으로 판단된 경우 제2 대상체(P12)를 제1 대상체(P11)의 상부에 적층할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 복수 개의 대상체가 수납된 로딩부;
    상기 로딩부와 이격 배치된 이송부;
    상기 로딩부에 수납된 복수 개의 대상체를 픽업하여 상기 이송부에 배치하는 제1 픽업부;
    상기 이송부 상에 배치된 복수 개의 대상체를 교대로 픽업하는 제2 픽업부 및 제3 픽업부; 및
    상기 제2 픽업부와 상기 제3 픽업부가 교대로 상기 대상체를 적층하는 스테이지를 포함하는 적층장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로딩부는,
    복수 개의 대상체가 수납되는 제1 로딩부;
    복수 개의 대상체가 수납되는 제2 로딩부;
    상기 제1 로딩부 또는 상기 제2 로딩부에 수납된 복수 개의 대상체를 승강시키는 승강부;
    상기 제1 로딩부와 상기 제2 로딩부를 회전시키는 회전부; 및
    상기 제1 로딩부와 상기 제2 로딩부 내의 분진을 흡입하는 흡입부를 포함하는 적층장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 로딩부는, 복수 개의 대상체가 수납되는 제1 고정틀; 복수 개의 대상체가 수납되는 제2 고정틀; 및 상기 제1 고정틀과 상기 제2 고정틀을 둘러싸는 제1 케이스를 포함하고,
    상기 제2 로딩부는, 복수 개의 대상체를 수납하는 제3 고정틀; 복수 개의 대상체를 수납하는 제4 고정틀; 및 상기 제3 고정틀과 상기 제4 고정틀을 둘러싸는 제2 케이스를 포함하고,
    상기 흡입부는 상기 제1 케이스 및 상기 제2 케이스의 내부에 비산되는 분진을 흡입하는 적층장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 픽업부는,
    상기 제1 고정틀에 수납된 대상체를 흡착하는 제1 흡착부;
    상기 제2 고정틀에 수납된 대상체를 흡착하는 제2 흡착부;
    상기 제1 흡착부 및 상기 제2 흡착부에 진동을 부여하는 진동부; 및
    상기 제1 흡착부와 상기 제2 흡착부를 상기 이송부로 이동시키는 이동부재를 포함하는 적층장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로딩부와 상기 이송부 사이에 배치되어 상기 로딩부에서 상기 이송부로 이동 중 떨어지는 대상체를 수거하는 제1 수거 모듈을 포함하는 적층장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 수거 모듈은 카메라가 수용되는 공간부, 상기 공간부의 상부에 배치되는 투명창을 포함하는 안내판, 및 상기 대상체를 수납하는 수납홈을 포함하고,
    상기 투명창은 상기 대상체를 상기 수납홈으로 슬라이딩시키도록 곡률을 갖는 적층장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송부는 이동하는 복수 개의 대상체를 흡착하는 흡입 채널을 포함하는 적층장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이송부 상에 배치되어 상기 복수 개의 대상체 중에서 2매가 적층된 대상체를 검출하는 센서를 포함하는 적층장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지에 배치된 복수 개의 대상체 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체의 제1 이미지를 검출하는 제1 카메라;
    상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부에 의해 픽업되어 상기 제1 대상체의 상부에 배치될 제2 대상체의 제2 이미지를 검출하는 제2 카메라; 및
    상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 정렬 오차값을 산출하고, 산출된 정렬 오차값을 기초로 상기 스테이지를 이동시키는 제어부를 포함하는 적층장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부가 상기 제2 대상체를 픽업하여 상기 스테이지 상에 배치되기 전에 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지가 정렬되도록 상기 스테이지를 이동시키는 적층장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지에 배치된 복수 개의 대상체 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체의 제1 이미지를 검출하는 제1 카메라;
    상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부에 의해 픽업되어 상기 제1 대상체의 상부에 배치될 제2 대상체의 제2 이미지를 검출하는 제2 카메라; 및
    상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 정렬 오차값을 산출하고, 산출된 정렬 오차값을 기초로 상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부의 적층 위치를 보정하는 제어부를 포함하는 적층장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 이송부에서 상기 스테이지로 이동 중 떨어지는 대상체를 수거하는 제2 수거 모듈을 포함하는 적층장치.
  13. 제1 픽업부가 로딩부에 적층된 복수 개의 대상체를 이송부로 이송하는 단계; 및
    상기 이송부 상의 대상체를 제2 픽업부와 제3 픽업부가 교대로 픽업하여 스테이지에 적층하는 단계를 포함하는 적층방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 스테이지에 적층하는 단계는,
    스테이지에 배치된 복수 개의 대상체 중에서 최상층에 배치된 제1 대상체의 제1 이미지 및 제2 픽업부 또는 제3 픽업부에 의해 픽업되어 상기 제1 대상체의 상부에 배치될 제2 대상체의 제2 이미지를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지의 정렬 오차값을 산출하고, 산출된 정렬 오차값을 기초로 상기 스테이지를 이동시키는 단계를 포함하는 적층방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스테이지를 이동시키는 단계는,
    상기 제2 픽업부 또는 제3 픽업부가 상기 제2 대상체를 픽업하여 상기 스테이지 상에 배치되기 전에 미리 상기 스테이지를 이동시키는 적층방법.
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