KR20220009155A

KR20220009155A - 배터리모듈 케이스 조립장치

Info

Publication number: KR20220009155A
Application number: KR1020200087511A
Authority: KR
Inventors: 장병구; 정경하
Original assignee: 주식회사 톱텍
Priority date: 2020-07-15
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-01-24

Abstract

본 발명은 수작업을 통해 이루어지던 케이스 조립공정이 자동화를 통해 조립되도록 하는 배터리모듈 케이스 조립장치에 관한 것으로, 양측에 이형지필름이 부착된 배터리모듈이 안착되며, 안착된 상기 배터리모듈을 얼라인시키는 얼라인부; 상기 얼라인부의 일측에 배치되어 상기 얼라인부로 이동하며, 공급된 케이스의 수직편를 흡착한 상태로 틸팅시켜 상기 얼라인부에 안착된 상기 배터리모듈에 케이스를 결합시키는 이송결합부; 및 상기 얼라인부 사이에 양측으로 마주하게 배치되며, 상기 케이스가 배터리모듈에 일부 결합된 상태에서 상기 배터리모듈의 이형지필름을 그립한 상태로 사선, 수직 및 수평방향으로 이동하면서 배터리모듈로부터 박리하는 한 쌍의 박리부;를 포함하여 구성된다.

Description

배터리모듈 케이스 조립장치{Battery module case assembly device}

본 발명은 배터리모듈 케이스 조립장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수작업을 통해 이루어지던 케이스 조립공정이 자동화를 통해 조립되도록 하는 배터리모듈 케이스 조립장치에 관한 것이다.

근래에 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차 전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

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

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

일반적으로 리튬 이차 전지는 외장재의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다.

최근에는 휴대형 전자기기와 같은 소형 장치뿐 아니라, 자동차나 전력저장장치와 같은 중대형 장치에도 이차 전지가 널리 이용되고 있다. 특히, 탄소 에너지가 점차 고갈되고 환경에 대한 관심이 높아지면서, 미국, 유럽, 일본, 한국을 비롯하여 전 세계적으로 하이브리드 자동차와 전기 자동차에 세간의 이목이 집중되고 있다.

이러한 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 있어서 가장 핵심적 부품은 차량 모터로 구동력을 부여하는 배터리 팩이다. 하이브리드 자동차나 전기 자동차는 배터리 팩의 충방전을 통해 차량의 구동력을 얻을 수 있기 때문에, 엔진만을 이용하는 자동차에 비해 연비가 뛰어나고 공해 물질을 배출하지 않거나 감소시킬 수 있다는 점에서 사용자들이 점차 크게 늘어나고 있는 실정이다.

그리고, 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 배터리 팩은 복수의 배터리셀로 구성되는 배터리모듈을 포함하며, 복수의 배터리셀이 서로 직렬 및/또는 병렬로 연결됨에 따라, 배터리모듈의 용량 및 출력을 증대시킨다.

배터리셀의 양단에는 복수개의 배터리셀이 전기적으로 연결될 수 있도록 하는 전극리드가 형성되어 있으며, 이 전극리드들은 버스바와 결합되어 용접됨으로써 전기적으로 연결된 상태를 유지하게 된다.

위와 같은 배터리모듈에는 배터리셀들이 외부 환경으로부터 차단될 수 있도록 케이스가 커버되며, 이 케이스는 대략적인 "ㄷ"자 형상으로 배터리모듈의 상부로부터 씌워지면서 배터리모듈에 결합된다.

한편, 배터리코듈의 양측면에는 결합되는 케이스 내면과 접착되며, 케이스를 통한 충격이 배터리셀로 전달되는 것을 방지하는 탄성패드가 접착된다.

이 접착패드의 외면에는 케이스의 결합시 반드시 박리되어야 하는 이형지필름이 부착되어 있다.

종래에는 케이스 결합과 이형지필름의 박리작업이 수작업으로 이루어짐에 따라 이형지필름의 박리시 파지가 용이하도록 이형지필름을 배터리모듈의 길이보다 많이 노출되게 형성시켰다.

그러나, 이형지필름의 박리는 배터리모듈에 케이스의 결합이 이루어진 이후 작업자의 당김작업을 통해 이루어지고 있지만, 만일 당기는 힘의 조절을 실패하는 경우 이형지필름이 완전하게 박리되지 못하고 중간에 끊어지는 치명적인 문제가 발생하게 된다.

이렇게 되면, 이형지가 케이스 내부에 존재하기 때문에 배터리모듈의 발열에 의해 발화 또는 배터리셀에 데미지를 입히게 된다.

또한, 이형지필름을 벗겨낸 후 케이스의 결합이 이루어지는 것이 가장 최선의 방법이지만, 이형지필름을 벗겨낸 탄성패드의 표면이 끈적임에 따라 케이스의 슬립이 원활하지 못하여 완전한 조립이 이루어질 수가 없다.

국내등록특허 제10-1539788호

본 발명은 상기와 같은 문제점 및 기술적 편견을 해소하기 위해 안출된 것으로, 배터리모듈에 케이스를 조립하는 공정이 전용기를 통해 자동으로 이루어지도록 함으로써, 정교한 케이스의 조립과 자동화에 따른 생산성이 향상되도록 하는 배터리모듈 케이스 조립장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배터리모듈 케이스 조립장치는, 양측에 이형지필름이 부착된 배터리모듈이 안착되며, 안착된 상기 배터리모듈을 얼라인시키는 얼라인부; 상기 얼라인부의 일측에 배치되어 상기 얼라인부로 이동하며, 공급된 케이스의 수직편를 흡착한 상태로 틸팅시켜 상기 얼라인부에 안착된 상기 배터리모듈에 케이스를 결합시키는 이송결합부; 및 상기 얼라인부 사이에 양측으로 마주하게 배치되며, 상기 케이스가 배터리모듈에 일부 결합된 상태에서 상기 배터리모듈의 이형지필름을 그립한 상태로 사선, 수직 및 수평방향으로 이동하면서 배터리모듈로부터 박리하는 한 쌍의 박리부;를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 얼라인부는, 상기 배터리모듈이 안착되는 판 상의 스테이지와, 상기 배터리모듈의 둘레 사면을 따라 각각 배치된 푸싱편을 갖는 복수개의 얼라인실린더,를 포함하며, 사면에 배치된 각 얼라인실린더의 푸싱편이 상기 스테이지에 안착된 배터리모듈의 사면을 동시에 가압함으로써, 배터리모듈을 설정된 위치로 얼라인시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 이송결합부는, 이격된 상태로 마주하게 배치되며, 공급된 상기 케이스 양측의 수직편을 흡착하여 외측방향으로 틸팅시킬 수 있도록 각 이동블럭에 회전가능하게 설치된 한 쌍의 버큠유닛; 상기 이동블럭과 L/M가이드로 연결되며, 상면에 각 이동블럭의 제한된 이동을 통해 상기 버큠유닛의 회전이 이루어지도록 하는 한 쌍의 이동수단이 설치된 고정블럭; 및 제1수평이동로봇을 타고 상기 얼라인부로 이동하는 지지대에 설치되며, 상기 고정블럭과 연결된 상태로 고정블럭을 수직방향으로 승강시키는 수직실린더;로 구성된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 버큠유닛은, 상기 이동블럭에 회전 가능하게 설치되며, 에어가 입.출하는 소정의 길이를 갖는 석션관; 상기 석션관에 설치되며, 상기 케이스의 수직편을 진공 흡착하는 복수의 메인버큠패드; 및 상기 석션관을 탄성지지하며, 석션관의 회전을 복귀시키는 탄성부재;로 구성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 고정블럭에는 상기 고정블럭에 고정된 상태로 상기 케이스의 수평편을 진공 흡착함으로써 버큠유닛을 통한 상기 케이스의 수직편 틸팅시 케이스 수평편의 휨을 방지하는 적어도 하나의 서브버큠패드가 더 구비된 것이 바람직하다.

또한, 상기 이동수단은, 고정블럭의 상면에 마주한 상태로 이격되게 설치된 이동실린더 및 스톱퍼실린더; 상기 이동블럭에 결합된 상태로 상기 이동실린더의 푸싱로드와 상기 스톱퍼실린더의 스톱퍼로드 사이로 노출된 이동편:를 포함하며, 상기 푸싱로드에 의해 상기 이동편이 이동할 때, 스톱퍼로드와의 접촉을 통해 이동편의 이동거리가 제어될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 박리부는, 수직하게 설치된 상태로 제2수평이동로봇을 타고 수평방향으로 이동하는 수직이동로봇; 상기 수직이동로봇을 타고 이동하며, 상기 수직이동로봇에 대하여 소정 각도로 경사지게 설치된 경사실린더; 및 상기 경사실린더에 설치되며, 상기 배터리모듈의 이형지필름을 파지하는 픽커;로 구성된 것이 바람직하다.

마지막으로, 상기 픽커의 일측에는, 픽커가 상기 이형지필름을 사선방향으로 이동하면서 박리할 때 픽커로 가해지는 압력변화를 통해 이형지필름의 파지 유.무를 감지하는 로드셀이 더 구비된 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 배터리모듈 케이스 조립장치에 의하면, 배터리모듈에 케이스를 조립하는 공정이 케이스 조립장치에 의해 자동으로 이루어지도록 함으로써, 배터리모듈과 케이스의 결합이 정교하게 이루어지도록 하면서 생산성이 향상되도록 하는 탁월한 효과가 있다.

또한, 케이스의 결합시 배터리모듈을 얼라인하고, 결합되는 케이스 수직편의 틸팅이 이루어지도록 함으로써, 이형지필름의 박리가 완전하게 이루어지게 하는 기술적 효과 또한 탁월하다.

도 1은 배터리모듈에 케이스가 결합되는 분해사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 케이스 조립장치를 나타낸 사시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 케이스 조립장치 중 얼라인부와 박리부를 나타낸 요부사시도이고,
도 4는 도 3의 얼라인부를 나타낸 요부사시도이며,
도 5a 및 도 5b는 도 4의 평면도이고,
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 케이스 조립장치 중 이송결합부를 다양한 각도로 나타낸 요부사시도이며,
도 9는 도 3의 박리부를 나타낸 요부사시도이고,
도 10은 본 발명에 따른 케이스 조립장치를 통해 배터리모듈에 케이스가 결합되는 과정을 보여주는 공정도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.

도 1 내지 도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명의 배터리모듈 케이스 조립장치(400)는, 양측에 이형지필름(22)이 부착된 배터리모듈(20)이 안착되며, 안착된 상기 배터리모듈(20)을 얼라인시키는 얼라인부(100); 상기 얼라인부(100)의 일측에 배치되어 상기 얼라인부(100)로 이동하며, 공급된 케이스(10)의 수직편(11)를 흡착한 상태로 틸팅시켜 상기 얼라인부(100)에 안착된 상기 배터리모듈(20)에 케이스(10)를 결합시키는 이송결합부(200); 및 상기 얼라인부(100) 사이에 양측으로 마주하게 배치되며, 상기 케이스(10)가 배터리모듈(20)에 일부 결합된 상태에서 상기 배터리모듈(20)의 이형지필름(22)을 그립한 상태로 사선, 수직 및 수평방향으로 이동하면서 배터리모듈(20)로부터 박리하는 한 쌍의 박리부(300);를 포함하여 구성된다.

본 발명의 케이스(10) 조립장치는, 배터리모듈(20)과 케이스(10)의 결합이 자동화로 이루어지도록 하고, 이형지필름(22)의 완전한 박리를 통해 배터리모듈(20)과 케이스(10)의 결합이 정교하게 이루어지도록 하는 것에 가장 큰 특징이 있다.

도 1은 본 발명의 케이스(10) 조립장치를 통해 조립되는 배터리셀을 적층한 배터리모듈(20)과 배터리모듈(20)의 상부을 통해 결합되는 "ㄷ"자 형상으로 소정의 길이를 갖는 케이스(10)를 보여주고 있다.

배터리모듈(20)의 폭 방향 양측에는 탄성패드(21)를 보호하는 용도로 사용되는 이형지필름(22)이 부착되어 있으며, 이형지필름(22)의 길이방향 어느 단부에는 후술하는 픽커(340)에 의해 파지되는 노출되게 연장된 파지편(22a)이 형성되어 있다.

케이스(10)는 배터리모듈(20)의 탄성패드(21)와 접착되는 한 쌍의 수직편(11)과 수직편(11)을 연결하는 수평편(12)으로 구성된다.

본 발명의 케이스(10) 조립장치는 도 2와 같이, 중심부에 배터리모듈(20)을 얼라인하는 얼라인부(100)가 배치되어 있고, 얼라인부(100)의 도면상 우측으로는 이형지필름(22)을 박리하는 한 쌍의 박리부(300)가 배치되어 있으며, 얼라인부(100)의 상부로부터 좌측에는 케이스(10)를 이송하는 이송결합부(200)가 배치되어 있고, 마주하는 도면상 우측에는 조립된 배터리모듈(20)을 공급하는 공급부(30)가 배치되어 있다. 여기서 이송결합부(200)와 공급부(30)는 각각 제1수평이동로봇(242)을 타고 얼라인부(100)로 이동하게 된다. 그리고, 구성들은 도시하지 않은 베이스에 의해 지지된다.

이하에서는 각 구성을 상세히 설명하기로 한다.

얼라인부(100)는 양측에 이형지필름(22)이 부착된 배터리모듈(20)이 안착되는 곳으로, 안착된 배터리모듈(20)을 기 설정된 위치로 얼라인시키는 역할을 한다.

즉, 전(前) 공정에서 일차적인 조립이 완료된 배터리모듈(20)이 공급부(30)를 통해 얼라인부(100)로 공급되면, 공급된 배터리모듈(20)을 얼라인시키는 것이다.

여기서 얼라인부(100)는 도 3 내지 도 5와 같이, 스테이지(110)와 얼라인실린더(120)를 포함한다.

스테이지(110)는 배터리모듈(20)이 충분히 안착될 수 있는 단일의 판 상으로 형성될 수도 있으며, 도면들과 같이 동일한 높이를 가지는 3개로 형성될 수도 있다.

얼라인실린더(120)는 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)의 둘레방향으로 각 면에 해당되게 사면에 복수개로 배치되는 것이 바람직하며, 각 얼라인실린더(120)에는 배터리모듈(20)의 각 면을 푸싱하기 위한 전면이 편평한 면을 유지한 푸싱편(121)이 구비되어 있다.

더하여, 배터리모듈(20)의 길이방향을 푸싱하는 마주하는 푸싱편(121)의 크기는 서로 다를 수도 있는데, 그 이유는 배터리모듈(20)의 어느 일측으로는 형성된 단자를 피해 푸싱이 이루어져야 하기 때문에 상대적으로 크기가 다를 수 밖에 없다.

따라서, 얼라인부(100)는 사면에 배치된 각 얼라인실린더(120)가 동시에 구동하여 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)의 사면을 푸싱편(121)이 동시에 가압함으로써, 설령 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)의 안착 포인트가 벗어난 상태이더라도 도 5b와 같이 배터리모듈(20)을 설정된 위치로 밀어 얼라인시키는 것이다.

본 실시예에서는 배터리모듈(20)의 수직편(11) 방향으로 각각 두 개의 얼라인실린더(120)가 배치되어 총 6개의 얼라인실린더(120)가 배치된 것으로 도시하고 있으나, 수직편(11) 방향에서 소정의 길이를 갖는 하나의 푸싱편(121)을 적용하여 푸싱할 수도 있기 때문에 얼라인실린더(120)의 개수를 한정하지 않는다.

이송결합부(200)는 공급된 케이스(10)를 픽업하고, 픽업된 케이스(10)를 얼라인부(100)로 이송시켜 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)에 결합시키는 것으로, 도 2와 같이 도면상 좌측에 배치되어 있다.

이때, 이송결합부(200)는 제1수평이동로봇(242)에 결합되어 얼라인부(100)로 이동하게 된다.

또한, 이송결합부(200)는 픽업된 케이스(10)의 양측 수직편(11)을 각각 흡착한 상태로 수직편(11)을 외측방향으로 틸팅시켜 얼라인부(100)의 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)에 케이스(10)를 결합(수용)시킨다.

수직편(11)의 틸팅은 케이스(10)가 배터리모듈(20) 상부로부터 하강할 때 이형지필름(22)과 간섭되는 것을 방지하기 위함이다.

위와 같은 구동이 이루어질 수 있도록 이송결합부(200)는 도 6 내지 도 8과 같이 버큠유닛(210)과, 고정블럭(220)과, 수직실린더(240)를 포함한다.

버큠유닛(210)은 한 쌍으로 구성되어 서로 이격된 상태로 마주하게 배치되어 있으며, 공급되어 픽업된 케이스(10) 양측의 수직편(11)을 흡착하여 도 8의 확대도와 같이 외측방향으로 틸팅시킬 수 있도록 각 이동블럭(211)에 회전가능하게 설치된다.

한 쌍의 버큠유닛(210)은 석션관(212)과, 메인버큠패드(213) 및 탄성부재(214)로 구성된다.

석션관(212)은 소정의 길이를 갖는 원통의 형상으로 각 이동블럭(211)에 베어링 등을 통해 회전 가능하게 설치되며, 길이방향의 어느 일단에는 내측으로 에어가 입.출할 수 있도록 에어노즐(A)이 연결되어 있다.

메인버큠패드(213)는 한 쌍의 석션관(212)에 서로 마주하는 방향으로 석션관(212)의 길이방향을 따라 5개가 설치되어 있으며, 각 석션관(212)의 메인버큠패드(213)들은 케이스(10) 픽업시 수직편(11)을 진공으로 흡착하게 된다.

탄성부재(214)는 석션관(212)의 길이방향 중심부위에 배치되며, 도 8의 확대도와 같이 브라켓(B)을 통해 이동블럭(211)과 연결되어 석션관(212)의 회전의 회전을 복귀시키는 역할을 한다. 이때, 탄성부재(214)는 인장스프링 인것이 바람직하다.

위와 같은 석션관(212)의 회전은 후술하는 이동수단(230)에 의해 구현된다.

고정블럭(220)은 소정의 면을 갖는 단일의 사각 형상으로, 하면에는 한 쌍의 이동블럭(211)이 L/M가이드(L/M)로 이동 가능하게 연결되어 있으며, 상면에는 각 이동블럭(211)의 제한된 이동을 통해 버큠유닛(210)의 석션관(212) 회전이 이루어지도록 한 쌍의 이동수단(230)이 도 7과 같이 설치되어 있다.

이동수단(230)은, 이동실린더(231) 및 스톱퍼실린더(232)와, 이동편(23)으로 구성된다.

이동실린더(231) 및 스톱퍼실린더(232)는 고정블럭(220)의 상면에 서로 마주한 상태로 동일 선상으로 이격되게 설치된다.

이동실린더(231)와 스톱퍼실린더(232)에는 각각 푸싱로드(231a)와 스톱퍼로드(232a)가 구비되어 있으며, 푸싱로드(231a)와 스톱퍼로드(232a)는 이동실린더(231)와 스톱퍼실린더(232)의 구동에 의해 진.퇴한다.

이동편(23)은 하측이 이동블럭(211)에 결합된 상태로 이동실린더(231)의 푸싱로드(231a)와 스톱퍼실린더(232)의 스톱퍼로드(232a) 사이로 돌출되게 노출되어 있으며, 상기 푸싱로드(231a)의 진.퇴에 따라 이동블럭(211)을 도 8에 도시된 화살표 방향으로 이동시킨다.

이때, 푸싱로드(231a)는 도 8과 같이 이동편(23)과 접촉된 상태를 상시적으로 유지하는 것이 바람직하고, 스톱퍼로드(232a)는 이동편(23)과 소정간격 이격되는 것이 바람직한데, 이는 푸싱로드(231a)와 이동편(23)의 이동이 함께 이루어지도록 하여 이동블럭(211)의 연동이 이루어지도록 하고, 더불어 스톱퍼로드(232a)가 이동하는 이동편(23)과 접촉되도록 함으로써 이동편(23)의 이동거리가 제한될 수 있도록 하기 위함이다.

여기서, 이동편(23)과 스톱퍼로드(232a) 사이의 간격은 케이스(10) 수직편(11)의 틸팅각도와 대응하는데, 이는 수직편(11)의 틸팅각도가 간격에 따라 변화되기 때문이다.

더하여, 이동편(23)과 스톱퍼로드(232a) 사이의 간격 조절은 도시하지 않은 제어장치를 통해 이동실린더(231)와 스톱퍼실린더(232)를 제어함으로써 구현될 수 있다.

따라서, 이동수단(230)은 메인버큠패드(213)가 수직편(11)을 진공 흡착한 상태에서 이동블럭(211)을 도 8의 화살표 방향으로 이동시키기 때문에, 이 과정에서 메인버큠패드(213)들이 수직편(11)을 도 8의 확대도와 같이 외측방향으로 당기게 된다. 이때 수직편(11)은 수평편(12)의 절곡된 지점을 중심으로 실선방향으로 틸팅하게 되고, 동시에 수직편(11)과 연동하는 메인버큠패드(213)의 이동에 의해 석션관(212)의 회전이 이루어지도록 한다.

수직실린더(240)는 한 쌍의 제1수평이동로봇(242)을 타고 얼라인부(100)로 이동하는 지지대(241)의 상부에 설치되며, 수직실린더(240)의 로드가 도 7과 같이 고정블럭(220)에 연결됨으로써 고정블럭(220)을 도면상 수직방향으로 승강시킨다.

고정블럭(220)의 승강은 버큠유닛(210)도 함께 연동됨에 따라 버큠유닛(210)을 통한 케이스(10)의 픽업 또는 픽업된 케이스(10)를 배터리모듈(20)과 결합시키기 위해 이루어지는 것이다.

한편, 지지대(241)와 고정블럭(220) 사이에는 고정블럭(220)의 안정적인 승강을 위한 복수개의 가이드봉(미부호)들이 설치되어 있다.

본 실시예에서는 버큠유닛(210)의 메인버큠패드(213)를 통해 케이스(10) 수직편(11)의 틸팅이 이루어지는 것으로 도시하고 있으나, 다양한 방식 예를 들어 마그네틱 등을 통해 수직편(11)을 틸팅시킬 수 있기 때문에 수직편(11)의 틸팅방식을 한정하지 않는다.

한편, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 고정블럭(220)에는 고정블럭(220)에 고정된 상태로 버큠유닛(210) 방향을 향하면서 버큠유닛(210)에 픽업된 케이스(10)의 수평편(12)을 진공 흡착함으로써 버큠유닛(210)을 통한 케이스(10) 양측의 수직편(11) 틸팅이 이루어질 때 수직편(11)의 틸팅에 의한 수평편(12)의 휨을 방지하는 적어도 하나의 서브버큠패드(215)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

즉, 서브버큠패드(215)가 양측 수직편(11)의 틸팅이 이루어질 때 수평편(12)을 지지하도록 함으로써 수평편(12)의 하방측으로 향하는 휨을 사전에 차단하는 것이다. 만일, 수평편(12)의 휨이 발생한 상태로 케이스(10)의 결합이 이루어지면, 양측 수직편(11)의 들뜸현상으로 인한 틈새가 발생하기 때문에 완성된 배터리에 치명적인 문제를 야기시키게 된다.

본 실시예에서는 서브버큠패드(215) 4개를 통해 수직편(11)을 지지하는 것으로 도시하고 있으나, 마그네틱 등과 같이 다양한 구조를 통해 수직편(11)이 지지될 수 있기 때문에 지지구조를 한정하지 않는다.

박리부(300)는 한 쌍으로 도 3과 같이 얼라인부(100) 사이 즉 스테이지(110)와 얼라인실린더(120)의 푸싱편(121) 사이에 양측으로 마주하게 배치되며, 케이스(10)가 배터리모듈(20)에 일부 결합된 상태에서 얼라인부(100)의 스테이지(110)에 안착되어 얼라인된 배터리모듈(20)의 이형지필름(22)을 그립한 상태로 사선, 수직 및 수평 방향으로 이동하면서 배터리모듈(20)로부터 이형지필름(22)을 박리한다.

박리부(300)는 수직이동로봇(310)과, 경사실린더(330) 및 픽커(340)를 포함한다.

수직이동로봇(310)은 수직하게 설치된 상태로 제2수평이동로봇(311)을 타고 수평방향으로 이동한다. 이때, 제2수평이동로봇(311)은 얼라인부(100)의 평면상에서 보았을 때 스테이지(110)와 푸싱편(121) 사이를 가로질러 제1수평이동로봇(242)과 동일한 방향으로 설치되어 있다.

그리고, 수직이동로봇(310)은 도 9와 같이 수평이동플레이트(320)를 통해 제2수평이동로봇(311)과 연결되어 있다.

경사실린더(330)는 수직이동로봇(310)을 타고 이동할 수 있도록 수직이동로봇(310)의 수직에 대하여 소정 각도로 경사지게 설치되어 있다.

여기서, 경사실린더(330)의 경사는 다양하게 형성할 수 있지만, 본 실시예에서는 45도로 형성하였으며, 그 이유는 도 10과 같이 케이스(10)의 일부가 결합된 상태에서 이형지필름(22)의 박리가 사선을 향하면서 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

픽커(340)는 경사실린더(330)를 타고 사선방향(경사방향)으로 이동할 수 있도록 경사실린더(330)에 설치되며, 이형지필름(22)로부터 노출된 파지편(22a)을 파지한다.

픽커(340)는 경사이동플레이트(331)를 통해 경사실린더(330)에 설치될 수 있다.

여기서, 픽커(340)는 통상적인 파지를 위해 범용적으로 사용되는 것으로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

따라서, 박리부(300)는 픽커(340)를 통해 이형지필름(22)의 파지편(22a)을 파지한 상태에서 제2수평이동로봇(311), 수직이동로봇(310) 및 경사실린더(330)의 구동을 통해 픽커(340)의 이동이 일차적으로 사선(경사)으로 향하면서 수직 및 수평방향으로 동시에 진행됨으로써 박리되는 이형지필름(22)과 케이스(10) 수직편(11)과의 간섭을 최소화하여 박리가 신속하게 이루어지도록 한다(도 10 참조).

한편 도 9와 같이 픽커(340)의 일측에는, 픽커(340)가 이형지필름(22)을 사선방향으로 이동하면서 박리할 때 픽커(340)로 가해지는 압력변화를 통해 이형지필름(22)의 파지 유.무를 감지하는 로드셀(350)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 이형지필름(22)의 감지 유.무는 별도의 레이저센서를 통해 구현될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 케이스(10) 조립장치를 통해 배터리모듈(20)에 접착된 이형지필름(22)이 박리되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5a와 같이 공급부(30)를 통해 전 공정을 통해 적재된 상태로 조립된 배터리모듈(20)을 이동시켜 얼라인부(100)의 스테이지(110)에 안착시킨다.

스테이지(110)에 배터리모듈(20)이 안착되면, 도 5b와 같이 복수개의 얼라인실린더(120)가 구동하여 푸싱편(121)을 푸싱하면서 배터리모듈(20)을 설정된 위치로 얼라인시킨다.

동시에 이송결합부(200)는 버큠유닛(210)을 통해 공급된 케이스(10)를 픽업한다. 이때, 메인버큠패드(213)가 수직편(11)의 외측면을 진공으로 흡착하면서 이동수단(230)의 구동에 의해 흡착된 수직편(11)을 도 8의 확대도와 같이 화살표방향으로 틸팅시킨다.

이 과정을 통해 케이스(10) 양측의 수직편(11)은 외측방향으로 소정 각도로 벌어진 상태를 유지하게 된다.

이렇게 되면, 케이스(10)가 배터리모듈(20)에 결합될 때 간섭되지 않고 배터리모듈(20)을 수용하게 될 뿐만 아니라, 수용된 이후에도 수직편(11)과 배터리모듈(20) 사이에 틈이 형성됨에 따라 이형지필름(22) 박리가 안정적으로 이루어지게 된다.

위와 같은 상태에서 이송결합부(200)는 케이스(10)를 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)의 상부로 도 10의 (a)와 같이 이동시킨다. 이와 동시에 배터리모듈(20)의 후방에 위치한 박리부(300)가 제2수평이동로봇(311)을 타고 이동하여 피커를 통해 이형지필름(22)의 파지부를 도 10의 (a)와 같이 파지한다.

이후, 도 10의 (b)와 같이 수직실린더(240)의 구동을 통해 케이스(10)를 하강시키면서 배터리모듈(20)의 상단 일부에 결합시키고, 동시에 경사실린더(330)를 구동시키면서 이형지필름(22)을 파지한 픽커(340)를 일차적으로 사선(경사)으로 이동시켜 도면상 좌측의 이형지필름(22)의 일부인 박리시킨다.

그리고, 수직실린더(240)의 구동을 통한 케이스(10)의 하강과 이송결합부(200)의 수평방향 이동이 순차적으로 이루어지도록 하여 도 10의 (c) 및 도 10의 (d)와 같이 케이스(10)에 배터리모듈(20)을 수용시킨다.

이때, 케이스(10)의 수직편(11)은 버큠유닛(210)에 의해 계속적으로 틸팅을 유지하고 있는 상태이다.

배터리모듈(20)의 수용이 완료되면, 픽커(340)는 제2수평이동로봇(311) 및 수직이동로봇(310)의 이차 구동에 의해 수평과 수직방향으로 동시에 이동하면서 도 10의 (e) 및 도 10의 (f)와 같은 과정을 거쳐 이형지필름(22)을 배터리모듈(20)로부터 완전하게 박리시키게 된다.

이후 이형지모듈의 박리가 완료되면, 동시에 이동수단(230)의 원위치 복귀와 함께 케이스(10) 수직편(11)의 틸팅이 해제됨에 따라, 수직편(11)이 이형지가 박리된 배터리모듈(20)의 탄성패드(21) 표면과 접착을 이루게 됨으로써 케이스(10)와 배터리모듈(20)의 결합이 완료된다.

케이스(10)의 결합이 완료된 배터리모듈(20)은 후 공정을 통해 용접이 이루어지게 된다.

지금까지 서술된 바와 같이 본 발명의 배터리모듈 케이스 조립장치는, 배터리모듈에 케이스를 조립하는 공정이 케이스 조립장치에 의해 자동으로 이루어지도록 함으로써, 배터리모듈과 케이스의 결합이 정교하게 이루어지도록 하면서 생산성이 향상되도록 하는 탁월한 효과가 있다.

이상, 본 발명의 배터리모듈 케이스 조립장치를 바람직한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 설명하였으나, 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아님은 물론이다.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

10 : 케이스 11 : 수직편
12 : 수평편 20 : 배터리모듈
21 : 탄성패드 22 : 이형지필름
22a : 파지면 30 : 공급부
100 : 얼라인부 110 : 스테이지
120 : 얼라인실린더 121 : 푸싱편
200 : 이송결합부 210 : 버큠유닛
211 : 이동블럭 212 : 석션관
213 : 메인버큠패드 214 : 서브버큠패드
220 : 고정블럭 L/M가이드 : L/M
230 : 이동수단 231 : 이동실린더
231a : 푸싱로드 232 : 스톱퍼실린더
232a : 스톱퍼로드 233 : 이동편
240 : 수직실린더 241 : 지지대
242 : 제1수평이동로봇 300 : 박리부
310 : 수직이동로봇 311 : 제2수평이동로봇
320 : 수평이동플레이트 330 : 경사실린더
331 : 경사이동플레이트 340 : 픽커
350 : 로드셀 400 : 케이스 조립장치

Claims

양측에 이형지필름(22)이 부착된 배터리모듈(20)이 안착되며, 안착된 상기 배터리모듈(20)을 얼라인시키는 얼라인부(100);
상기 얼라인부(100)의 일측에 배치되어 상기 얼라인부(100)로 이동하며, 공급된 케이스(10)의 수직편(11)를 흡착한 상태로 틸팅시켜 상기 얼라인부(100)에 안착된 상기 배터리모듈(20)에 케이스(10)를 결합시키는 이송결합부(200); 및
상기 얼라인부(100) 사이에 양측으로 마주하게 배치되며, 상기 케이스(10)가 배터리모듈(20)에 일부 결합된 상태에서 상기 배터리모듈(20)의 이형지필름(22)을 그립한 상태로 사선, 수직 및 수평방향으로 이동하면서 배터리모듈(20)로부터 박리하는 한 쌍의 박리부(300);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제1항에 있어서,
상기 얼라인부(100)는,
상기 배터리모듈(20)이 안착되는 판 상의 스테이지(110)와, 상기 배터리모듈(20)의 둘레 사면을 따라 각각 배치된 푸싱편(121)을 갖는 복수개의 얼라인실린더(120),를 포함하며,
사면에 배치된 각 얼라인실린더(120)의 푸싱편(121)이 상기 스테이지(110)에 안착된 배터리모듈(20)의 사면을 동시에 가압함으로써, 배터리모듈(20)을 설정된 위치로 얼라인시키는 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제1항에 있어서,
상기 이송결합부(200)는,
이격된 상태로 마주하게 배치되며, 공급된 상기 케이스(10) 양측의 수직편(11)을 흡착하여 외측방향으로 틸팅시킬 수 있도록 각 이동블럭(211)에 회전가능하게 설치된 한 쌍의 버큠유닛(210);
상기 이동블럭(211)과 L/M가이드(L/M)로 연결되며, 상면에 각 이동블럭(211)의 제한된 이동을 통해 상기 버큠유닛(210)의 회전이 이루어지도록 하는 한 쌍의 이동수단(230)이 설치된 고정블럭(220); 및
제1수평이동로봇(242)을 타고 상기 얼라인부(100)로 이동하는 지지대(241)에 설치되며, 상기 고정블럭(220)과 연결된 상태로 고정블럭(220)을 수직방향으로 승강시키는 수직실린더(240);로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제3항에 있어서,
상기 버큠유닛(210)은,
상기 이동블럭(211)에 회전 가능하게 설치되며, 에어가 입.출하는 소정의 길이를 갖는 석션관(212);
상기 석션관(212)에 설치되며, 상기 케이스(10)의 수직편(11)을 진공 흡착하는 복수의 메인버큠패드(213); 및
상기 석션관(212)을 탄성지지하며, 석션관(212)의 회전을 복귀시키는 탄성부재(214);로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제3항에 있어서,
상기 고정블럭(220)에는 상기 고정블럭(220)에 고정된 상태로 상기 케이스(10)의 수평편(12)을 진공 흡착함으로써 버큠유닛(210)을 통한 상기 케이스(10)의 수직편(11) 틸팅시 케이스(10) 수평편(12)의 휨을 방지하는 적어도 하나의 서브버큠패드(215)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제3항에 있어서,
상기 이동수단(230)은,
고정블럭(220)의 상면에 마주한 상태로 이격되게 설치된 이동실린더(231) 및 스톱퍼실린더(232);
상기 이동블럭(211)에 결합된 상태로 상기 이동실린더(231)의 푸싱로드(231a)와 상기 스톱퍼실린더(232)의 스톱퍼로드(232a) 사이로 노출된 이동편(23):를 포함하며,
상기 푸싱로드(231a)에 의해 상기 이동편(23)이 이동할 때, 스톱퍼로드(232a)와의 접촉을 통해 이동편(23)의 이동거리가 제어될 수 있도록 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제1항에 있어서,
상기 박리부(300)는,
수직하게 설치된 상태로 제2수평이동로봇(311)을 타고 수평방향으로 이동하는 수직이동로봇(310);
상기 수직이동로봇(310)을 타고 이동하며, 상기 수직이동로봇(310)에 대하여 소정 각도로 경사지게 설치된 경사실린더(330); 및
상기 경사실린더(330)에 설치되며, 상기 배터리모듈(20)의 이형지필름(22)을 파지하는 픽커(340);로 구성된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).
제7항에 있어서,
상기 픽커(340)의 일측에는, 픽커(340)가 상기 이형지필름(22)을 사선방향으로 이동하면서 박리할 때 픽커(340)로 가해지는 압력변화를 통해 이형지필름(22)의 파지 유.무를 감지하는 로드셀(350)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 배터리모듈 케이스 조립장치(400).