KR20220026485A - 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템 - Google Patents

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김상진
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주식회사 클레버
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Abstract

개시되는 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템은, 다수의 진공헤드; 진공헤드들에 진공압 또는 대기압이 작용하도록 유로를 전환시키는 3방향 밸브; 진공압을 생성시키는 진공펌프; 일단은 3방향 밸브의 제 1 포트에 연결되고 타단은 다수로 분기되어 각각의 진공헤드에 연결되는 진공흡착/진공파기 라인; 일단은 3방향 밸브의 제 2 포트에 연결되고 타단은 진공펌프와 연결되는 진공압 라인; 및 일단은 3방향 밸브의 제 3 포트에 연결되고 타단은 대기 중으로 노출되는 대기압 라인;을 포함하되, 파우치형 이차 전지 진공 흡착 시 3방향 밸브는 진공흡착/진공파기 라인과 대기압 라인의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인과 진공압 라인을 연결시키고, 파우치형 이차 전지에 대한 진공 파기 시 3방향 밸브는 진공흡착/진공파기 라인과 진공압 라인의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인과 대기압 라인을 연결시킨다.

Description

파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템{VACUUM ADSORPTION SYSTEM FOR POUCH TYPE SECONDARY BATTERY}
본 발명(Disclosure)은, 가장자리(terrace) 폴딩을 위해 폴딩 장비로 진입한 파우치형 이차 전지를 각각의 공정으로 이송시키기 위해 파우치형 이차 전지를 진공 흡착하는 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템에 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 폴딩(folding) 된다.
이러한 파우치형 이차 전지(1)의 가장자리(7)에 대한 폴딩은 통상적으로 폴딩 장비에서 수행되되, 폴딩 장비로 로딩된 파우치형 이차 전지(1)는 정렬 공정, 사이드커팅 공정, 폴딩 공정, 핫프레스 공정, 사이징 공정 등을 순차적으로 거치면서 목적한 각도로 폴딩된다.
그리고, 각각의 공정 사이에는 파우치형 이차 전지(1)를 각 공정으로 이송시키기 위한 주행 로봇이 배치되며, 주행 로봇은 진공압을 이용해 파우치형 이차 전지를 흡착해 파우치형 이차 전지를 각각의 공정으로 이송시킨다.
또한, 정렬 공정, 사이드 커팅 공정, 폴딩 공정, 핫프레스 공정, 사이징 공정에 구비된 공정 테이블은 주행로봇으로부터 파우치형 이차 전지를 넘겨받아 진공압을 이용하여 파우치형 이차 전지를 진공 흡착한다.
도 2는 종래 폴딩 장비의 진공 흡착 수단을 개략적으로 나타낸 도면으로, 종래 진공 흡착 수단(10)은 압력유체를 공급하는 흡착 압력유체 공급원(12)과, 흡착 압력유체 공급원(12)에서 공급되는 흡착압력유체로부터 부압(진공압)을 발생시키는 이젝터(14; 진공발생기)들과, 이젝터(14)들에서 발생된 부압에 의해 파우치형 이차 전지(1)를 흡착하는 흡착헤드(16)들과, 이젝터(14)로 도입된 압력유체를 외부로 배출하는 배기유닛(18)을 포함한다.
또한, 종래 진공 흡착 수단(10)은 이젝터(14)와 흡착헤드(16)들 사이에 배치되어 흡착헤드(16)들 측으로 파기압력유체 공급하는 파기 압력유체 공급원(20)을 포함하되, 파기압력유체 공급원(20)과 이젝터(14) 사이에는 부압 및 파기 압력유체의 흐름을 선택적으로 제어하는 밸브(32)가 장착되며, 흡착헤드(16)들에 인접하게는 파우칭형 이차 전지(1)의 흡착 여부를 감지하는 감지센서(34)가 장착된다.
여기서, 종래 진공 흡착 수단(10)의 이젝터(14)는 벤추리 원리(venturi effect)를 이용하여 흡착헤드(16)들과 연결된 진공라인(30)의 공기를 흡입해 진공라인(30) 내부에 진공을 발생시켜 흡착헤드(16)들이 파우치형 이차전지(1)를 흡착할 수 있게 한다.
그런데, 종래 진공 흡착 수단(10)은 흡착헤드(16)들에 파우치형 이차전지(1)가 흡착된 상태에서도 이젝터(14)들이 부압을 발생시켜야 하기 때문에 압력유체가 일정한 양으로 이젝터(14)들에 계속 공급되어야만 하는 문제점이 있었으며, 이에 의해 압력유체의 손실이 클 뿐만 아니라 소음 및 정밀 제어가 어려운 또 다른 문제점이 있었다.
게다가, 종래 진공 흡착 수단(10)은 진공 파기 시 파기압력유체 공급원(20)으로부터 공급되는 파기압력유체를 대기압과 동일한 압력으로 낮춰야 하기 때문에 가변용량 펌프 등이 더 구비되어야 할 뿐만 아니라 가변용량 펌프에서 송출되는 압력에 의해 파우치형 이차전지(1)의 떨림 및 유동이 발생하는 문제가 있었다.
한국등록특허공보 제10-0524425호. 한국공개특허공보 제10-2000-0026642호. 한국등록특허공보 제10-2106562호.
본 발명(Disclosure)은, 파우치형 이차 전지에 대한 진공 흡착 및 진공 파기 구조가 단순할 뿐만 아니라 진공 흡착 시 소음이 발생하지 않으며, 진공 파기 시 파우치형 이차 전지의 떨림을 방지할 수 있게 하는 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템의 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 전지의 진공 흡착 시스템은, 다수의 진공헤드; 진공헤드들에 진공압 또는 대기압이 작용하도록 유로를 전환시키는 3방향 밸브; 진공압을 생성시키는 진공펌프; 일단은 3방향 밸브의 제 1 포트에 연결되고 타단은 다수로 분기되어 각각의 진공헤드에 연결되는 진공흡착/진공파기 라인; 일단은 3방향 밸브의 제 2 포트에 연결되고 타단은 진공펌프와 연결되는 진공압 라인; 및 일단은 3방향 밸브의 제 3 포트에 연결되고 타단은 대기 중으로 노출되는 대기압 라인;을 포함하되, 파우치형 이차 전지 진공 흡착 시 3방향 밸브는 진공흡착/진공파기 라인과 대기압 라인의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인과 진공압 라인을 연결시키고, 파우치형 이차 전지에 대한 진공 파기 시 3방향 밸브는 진공흡착/진공파기 라인과 진공압 라인의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인과 대기압 라인을 연결시킬 수 있게 한다.
본 발명에 의하면, 진공 흡착 및 진공 파기 구조가 단순하고 간단하기 때문에 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 종래와 같이 압력유체를 사용하지 않기 때문에 운전비용 절감 및 소음 발생을 방지할 수 있게 하는 효과를 제공하게 된다.
본 발명에 의하면, 대기압을 도입시켜 진공을 파기시키기 때문에 진공 파기 시 파우치형 이차전지의 떨림 등을 방지할 수 있으며, 그로 인해 파우치형 이차 전지의 폴딩 품질의 향상을 기대할 수 있게 하는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명과 관련된 파우치형 이차 전지를 나타낸 도면.
도 2는 종래 진공 흡착 수단을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템의 작동 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템을 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 중에서, 도 3은 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100)은 다수의 진공헤드(110)와, 3방향 밸브(120) 및 진공압이 생성되게 하는 진공펌프(130)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100)은 각각 내부에 유로를 형성하는 진공흡착/진공파기 라인(140)과, 진공압 라인(150) 및 대기압 라인(160)을 더 포함한다.
먼저, 진공헤드(110)들은 파우치형 이차전지(1; 도 1 참조)를 진공 흡착하기 위한 것으로, 진공헤드(110)들은 주행로봇(도시되지 않음)의 반송 플레이트(30) 또는 각 공정에 마련된 공정 테이블(도시되지 않음)에 형성된 진공홀(32) 내부에 장착되어 지지된다.
도 3 내지 도 5에는 주행로봇의 반송 플레이트(30)에 장착된 진공헤드(110)들이 도시되어 있다.
그리고 진공헤드(110)들에는 파우치형 이차전지(1)를 안정적으로 진공 흡착하기 위하여 유연성을 가지는 재료, 예를 들면 합성 고무, 실리콘 수지 등으로 이루어진 진공패드(112)가 부착될 수 있다.
여기서, 진공헤드(110)들이 장착된 반송 플레이트(30)는 주행로봇의 주행수단(도시되지 않음)과 연결되어 주행수단의 작동에 의해 어느 하나의 공정과 이웃한 공정 사이를 왕복 한다.
3방향 밸브(120)는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100) 작동에 따라 진공헤드(110)들에 진공압 또는 대기압이 작용하도록 유로를 전환시킨다.
그리고 진공펌프(130)는 진공헤드(110)들에 진공압을 생성시켜 진공헤드(110)들이 파우치형 이차 전지(1)를 진공 흡착할 수 있게 한다.
이를 위해서, 3방향 밸브(120)의 제 1 포트(122) 측은 진공흡착/진공파기 라인(140)을 매개로 진공헤드(110)들과 연결되고, 3방향 밸브(120)의 제 2 포트(124) 측은 진공압 라인(150)을 매개로 진공펌프(130)와 연결된다.
즉, 진공흡착/진공파기 라인(140)의 일단은 3방향 밸브(120)의 제 1 포트(122)에 연결되고 진공흡착/진공파기 라인(140)의 타단은 다수로 분기되어 각각의 진공헤드(110)에 연결된다.
그리고 진공압 라인(150)의 일단은 3방향 밸브(120)의 제 2 포트(124)에 연결되고 진공압 라인(150)의 타단은 진공펌프(130)와 연결된다.
여기서, 진공흡착/진공파기 라인(140)과 3방향 밸브(120)의 제 1 포트(122) 및 각각의 진공헤드(110)들의 연결 관계는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 또한 진공압 라인(150)과 3방향 밸브(120)의 제 2 포트(124) 및 진공펌프(130)의 연결 관계는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 3방향 밸브(120))의 제 3 포트(126)에는 대기압 라인(160)의 일단이 연결되는데, 이때 대기압 라인(160)의 타단은 대기(大氣) 중으로 노출된다.
여기서, 3방향 밸브(120) 및 진공펌프(130)는 공지의 기술이므로 3방향 밸브(120) 및 진공펌프(130)의 구성 및 작용에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 대기압 라인(160)에는 대기압 라인(160)의 유로로 도입되는 에어(air)에 포함된 먼지 등을 여과하는 필터(162)가 장착될 수 있으며, 진공헤드(110)들에 인접한 진공흡착/진공파기 라인(140)에는 파우치형 이차 전지(1) 진공 흡착 시 파우치형 이차 전지(1)의 흡착 여부를 감지하는 감지센서(142)가 장착될 수 있다.
하기에는 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100)의 작동 상태를 간략하게 설명한다.
먼저, 파우치형 이차 전지(1)를 진공 흡착하기 위해 진공펌프(130)를 작동시키면, 3방향 밸브(120)는 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로에 잔류하는 에어(air)를 진공펌프(130) 측으로 흡입되도록 유도한다.
이를 위해서, 3방향 밸브(120)는 진공흡착/진공파기 라인(140)과 대기압 라인(160)의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인(140)과 진공압 라인(150)을 연결시킨다(도 4 참조).
이렇게 진공흡착/진공파기 라인(140)과 진공압 라인(150)을 연결되면, 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로에 잔류하는 에어(air)는 3방향 밸브(120)의 제 1 포트(122) 및 제 2 포트(124)와 진공압 라인(150)을 거쳐 진공펌프(130) 측으로 흡입되고, 이에 의해 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로에는 진공압이 생성되어 진공헤드(110)들은 파우치형 이차 전지(1)를 진공 흡착하게 된다.
반대로, 진공헤드(110)들에 진공 흡착된 파우치형 이차 전지(1)에 대한 진공을 파기하기 위해서는 진공흡착/진공파 라인(140)의 유로로 대기압이 도입되도록 유도한다.
이를 위해서, 3방향 밸브(120)는 진공흡착/진공파기 라인(140)과 진공압 라인(150)의 연결을 차단시키면서 진공흡착/진공파기 라인(140)과 대기압 라인(160)의 연결시킨다(도 5 참조).
이렇게 진공흡착/진공파기 라인(140)과 대기압 라인(160)의 연결되면 대기압은 대기압 라인(160)과 3방향 밸브(120)의 제 3 포트(126) 및 제 1 포트(122)를 거쳐 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로로 도입되는데, 이때 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로로 도입된 대기압에 의해 진공흡착/진공파기 라인(140)의 유로에 생성된 진공압은 파기되고 파우치형 이차 전지(1)의 진공 흡착은 해제된다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100)은 진공 흡착 및 진공 파기 구조가 단순하고 간단하기 때문에 유지보수가 용이할 뿐만 아니라 종래와 같이 압력유체를 사용하지 않기 때문에 운전비용 절감 및 소음 발생을 방지할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템(100)은 대기압 라인(160)을 통해 대기압을 도입시켜 진공을 파기시키기 때문에 진공 파기 시 파우치형 이차전지(1)의 떨림 등을 방지할 수 있으며, 그로 인해 파우치형 이차 전지(1)의 폴딩 품질의 향상을 기대할 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 (1)

  1. 다수의 진공헤드;
    상기 진공헤드들에 진공압 또는 대기압이 작용하도록 유로를 전환시키는 3방향 밸브;
    진공압을 생성시키는 진공펌프;
    일단은 상기 3방향 밸브의 제 1 포트에 연결되고 타단은 타단은 다수로 분기되어 각각의 상기 진공헤드에 연결되는 진공흡착/진공파기 라인;
    일단은 상기 3방향 밸브의 제 2 포트에 연결되고 타단은 상기 진공펌프와 연결되는 진공압 라인; 및
    일단은 상기 3방향 밸브의 제 3 포트에 연결되고 타단은 대기 중으로 노출되는 대기압 라인;을 포함하되,
    파우치형 이차 전지 진공 흡착 시 상기 3방향 밸브는 상기 진공흡착/진공파기 라인과 상기 대기압 라인의 연결을 차단시키면서 상기 진공흡착/진공파기 라인과 진공압 라인을 연결시키고, 상기 파우치형 이차 전지에 대한 진공 파기 시 상기 3방향 밸브는 상기 진공흡착/진공파기 라인과 상기 진공압 라인의 연결을 차단시키면서 상기 진공흡착/진공파기 라인과 상기 대기압 라인을 연결시키는 파우치형 이차 전지의 진공 흡착 시스템.
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