KR20220072894A

KR20220072894A - 이차전지 제조용 디게싱장치

Info

Publication number: KR20220072894A
Application number: KR1020200158759A
Authority: KR
Inventors: 진명출; 유용수; 박영민
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2022-06-03
Also published as: KR102536549B1

Abstract

이차전지 제조용 디게싱장치가 개시된다. 본 발명에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치는, 이차전지 셀 내에 축적된 가스를 배출시키는 디게싱(degassing) 공정 이 내부에서 수행되며, 상호 이격되어 배치되는 복수의 디게싱용 챔버유닛과, 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 디게싱용 챔버유닛으로 이차전지 셀을 인입하고 디게싱용 챔버유닛에서 이차전지 셀을 인출하는 핸들링유닛과, 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 디게싱용 챔버유닛에 인입될 이차전지 셀과 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 이차전지 셀을 임시적으로 보관하는 버퍼유닛을 포함한다.

Description

이차전지 제조용 디게싱장치{Degassing device for manufacturing secondary battery}

본 발명은, 이차전지 제조용 디게싱장치에 관한 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 물류 부분의 정체 및 병목을 줄여 작업시간을 단축시킬 수 있는 이차전지 제조용 디게싱장치에 관한 것이다.

일반적으로 2차 전지(secondary cell)는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지를 가리킨다. 이러한 2차 전지를 통상적으로 축전기라 부르기도 한다.

최근 전기자동차의 효용성이 부각되고 전기자동차의 상용화가 근접됨에 따라 기존의 소형 전자제품에만 적용되었던 이차전지의 규격이 상당히 대형화되고 있는 추세이다.

이러한 2차 전지는 형상에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 예컨대, 2차 전지는 각형 구조, 원통형 구조, 파우치형 구조 등으로 분류될 수 있다.

원통형 구조의 이차전지는 캔(can)으로 덮여져 있으며 이 캔은 철에 니켈 도금한 재질로 이뤄져 있다.

파우치형 구조의 이차전지는 전극 적층체를 감싸는 외장재로서 파우치(pouch)를 사용하는 방식으로써, 이러한 파우치형 구조의 이차전지는 단위중량 및 체적당 에너지밀도가 보다 높일 수 있고, 박형화 및 경량화를 가능하게 하는 이점이 있다.

파우치형 이차전지는 음극, 분리막, 양극을 포함하는 전극조립체를 파우치형 포장재 안에 넣고 전해액을 주입한 후 가장자리를 실링하는 단계를 거쳐 충방전단계와 가스를 배출시키는 디게싱(degassing)단계 등을 통해 패키징된다.

이러한 패키징단계를 수행하는 데에 있어, 전극탭을 용접하는 장치와 전해액 주입장치, 실링장치, 디게싱 장치 등의 작업속도에 차이가 생겨 전반적인 패키지공정의 속도에 영향을 미치게 된다.

그런데 종래 기술에 따른 디게싱장치의 경우, 디게싱이 수행되는 디게싱용 챔버로 이차전지 셀이 전달되는 과정에서 정체 및 병목 현상이 유발되어 이차전지 셀의 단위시간당 생산효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0039012호, (2011.04.15.)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이차전지 셀을 디게싱용 챔버로 전달하는 과정에서 정체 및 병목 현상의 발생을 방지할 수 있는 이차전지 제조용 디게싱장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지 셀 내에 축적된 가스를 배출시키는 디게싱(degassing) 공정 이 내부에서 수행되며, 상호 이격되어 배치되는 복수의 디게싱용 챔버유닛; 상기 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛으로 상기 이차전지 셀을 인입하고 상기 디게싱용 챔버유닛에서 상기 이차전지 셀을 인출하는 핸들링유닛; 및 상기 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛에 인입될 상기 이차전지 셀과 상기 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 상기 이차전지 셀을 임시적으로 보관하는 버퍼유닛을 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치가 제공될 수 있다.

상기 버퍼유닛은, 상기 디게싱용 챔버유닛에 대해 이격되어 배치되는 버퍼용 지지대; 상기 버퍼용 지지대의 상부면에 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 상기 이차전지 셀을 보관하는 배출용 버퍼모듈; 및 상기 버퍼용 지지대의 상부면에 배치되고 상기 배출용 버퍼모듈에 이격되어 위치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛으로 투입될 상기 이차전지 셀을 보관하는 투입용 버퍼모듈을 포함할 수 있다.

상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈은 다수 개로 마련되며, 다수 개의 상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈은 상호 교번적(alternative)으로 배치될 수 있다.

상기 배출용 버퍼모듈은, 제1 배출용 버퍼모듈; 및 상기 제1 배출용 버퍼모듈에 대해 이격되어 배치되는 제2 배출용 버퍼모듈을 포함하며, 상기 투입용 버퍼모듈은, 제1 투입용 버퍼모듈; 및 상기 제1 투입용 버퍼모듈에 대해 이격되어 배치되는 제2 투입용 버퍼모듈을 포함할 수 있다.

상기 제1 배출용 버퍼모듈과 상기 제2 배출용 버퍼모듈의 사이에 제1 투입용 버퍼모듈이 위치되며, 상기 제1 투입용 버퍼모듈과 상기 제2 투입용 버퍼모듈의 사이에 제2 배출용 버퍼모듈이 위치될 수 있다.

상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈 각각은, 상기 버퍼용 지지대에 결합되는 버퍼용 액츄에이터부; 및 상기 버퍼용 액츄에이터부에 연결되며, 상기 버퍼용 액츄에이터부에 의해 상호 접근하는 방향으로 이동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부를 포함할 수 있다.

상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈 각각은, 상기 버퍼용 그리퍼부에 지지되며, 한 쌍의 상기 버퍼용 그리퍼부의 사이에 상기 이차전지 셀이 위치하는 것을 감지하는 버퍼용 셀 유무 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 디게싱용 챔버유닛은, 내부에 상기 이차전지 셀이 수용될 수 있도록 내부가 중공되어 형성되는 챔버 본체부; 상기 챔버 본체부에 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 챔버 본체부의 내부를 개폐하는 챔버 도어부; 및 상기 챔버 도어부에 지지되며, 상기 이차전지 셀을 파지하는 포켓부를 포함할 수 있다.

상기 포켓부는, 상기 챔버 도어부에 결합되는 포켓용 베이스부; 상기 포켓용 베이스부에 결합되는 포켓용 고정 그리퍼부; 상기 포켓용 베이스부에 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 포켓용 고정 그리퍼부에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 포켓용 이동 그리퍼부; 및 상기 포켓용 고정 그리퍼부와 상기 포켓용 이동 그리퍼부에 결합되며, 상기 포켓용 이동 그리퍼부를 상기 포켓용 고정 그리퍼부 방향으로 탄성바이어스하는 파지용 탄성체를 포함할 수 있다.

상기 핸들링유닛은, 핸들링유닛용 지지프레임부; 상기 이차전지 셀을 파지하는 복수의 핸들러부; 및 상기 핸들링유닛용 지지프레임부에 결합되며, 상기 핸들러부에 연결되어 상기 핸들러부를 이동시키는 핸들러 이동부를 포함할 수 있다.

상기 핸들러부는, 상기 이차전지 셀을 파지하는 핸들러용 파지부; 및 상기 핸들러 이동부에 결합되며, 상기 핸들러용 파지부에 연결되어 상기 핸들러용 파지부를 업/다운(up/down) 이동시키는 핸들러 업/다운 이동부를 포함할 수 있다.

상기 핸들러용 파지부는, 상기 핸들러 업/다운 이동부에 결합되는 핸들러용 파지 프레임부; 상기 핸들러용 파지 프레임부에 결합되는 핸들러용 액츄에이터부; 및 상기 핸들러용 액츄에이터부에 연결되며, 상기 핸들러용 액츄에이터부에 의해 회동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부를 포함할 수 있다.

상기 핸들러용 파지부는, 상기 핸들러용 파지 프레임부에 지지되며, 한 쌍의 상기 핸들러용 그리퍼부의 사이에 상기 이차전지 셀이 위치하는 것을 감지하는 핸들러용 셀 유무 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 핸들러용 파지부는, 상기 핸들러용 파지 프레임부에 지지되며, 상기 이차전지 셀의 정위치 여부를 감지하는 핸들러용 정위치 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 핸들링유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱 공정이 수행될 상기 이차전지 셀을 상기 핸들링유닛으로 공급하는 셀 공급유닛; 및 상기 핸들링유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱 공정이 수행된 상기 이차전지 셀을 상기 핸들링유닛으로부터 전달받는 셀 배출유닛을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되어 디게싱용 챔버유닛에 인입될 이차전지 셀과 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 이차전지 셀을 임시적으로 보관하는 버퍼유닛를 구비함으로써, 이차전지 셀을 디게싱용 챔버로 전달하는 과정에서 정체 및 병목 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 이차전지의 단위시간당 생산수량을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치가 도시된 평면도이다.
도 2는 도 1의 정면도이다.
도 3은 도 1의 버퍼유닛이 도시된 도면이다.
도 4는 도 2의 버퍼유닛이 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 배출용 버퍼모듈이 도시된 도면이다.
도 6은 도 5의 배출용 버퍼모듈의 동작이 도시된 도면이다.
도 7은 도 1의 디게싱용 챔버유닛이 도시된 도면이다.
도 8은 도 7의 포켓부가 도시된 사시도이다.
도 9는 도 8의 포켓부를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 10은 도 8의 측면도이다.
도 11은 도 2의 핸들러부가 도시된 도면이다.
도 12은 도 11의 'C' 부분의 확대도이다.
도 13은 도 12의 핸들러용 액츄에이터부의 동작이 도시된 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치가 도시된 평면도이이고, 도 2는 도 1의 정면도이며, 도 3은 도 1의 버퍼유닛이 도시된 도면이고, 도 4는 도 2의 버퍼유닛이 도시된 도면이며, 도 5는 도 4의 배출용 버퍼모듈이 도시된 도면이고, 도 6은 도 5의 배출용 버퍼모듈의 동작이 도시된 도면이고, 도 7은 도 1의 디게싱용 챔버유닛이 도시된 도면이며, 도 8은 도 7의 포켓부가 도시된 사시도이고, 도 9는 도 8의 포켓부를 다른 방향에서 바라본 사시도이며, 도 10은 도 8의 측면도이고, 도 11은 도 2의 핸들러부가 도시된 도면이며, 도 12은 도 11의 'C' 부분의 확대도이고, 도 13은 도 12의 핸들러용 액츄에이터부의 동작이 도시된 도면이다. 도 1에서는 도시의 편의를 위해 핸들링유닛을 점선으로 표시하였다.

본 실시예에는 파우치형 이차전지 셀(S)이 사용되며, 이러한 파우치형 이차전지 셀(S)은, 전극조립체(미도시) 및 파우치형 케이스(미도시)를 포함한다.

전극 적층체는, 도면의 편의상 자세히 도시하지는 않았으나, 하나 이상의 양극판 및 하나 이상의 음극판이 분리막을 사이에 두고 배치된 형태로 구성되며, 파우치형 케이스에 수납된다.

파우치형 케이스의 내부 공간에 전극 적층체가 수납되며 파우치형 이차전지 셀(S)의 종류에 따라 액체, 고체 또는 겔형 등의 전해질(미도시)이 충진된다.

본 실시예에 따른 파우치형 케이스는 상부 시트(미도시)와 하부 시트(미도시)를 구성되며, 상부 시트와 하부 시트가 열융착 등에 의해 접합된다.

본 실시예에 따른 이차전지용 이차전지 제조용 디게싱장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에서 디게싱(degassing) 공정이 수행되는 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d), 핸들링유닛(200), 버퍼유닛(300), 셀 공급유닛(400) 및 셀 배출유닛(500)을 포함한다.

셀 공급유닛(400)은 핸들링유닛(200)에 인접하게 배치된다. 이러한 셀 공급유닛(400)은 디게싱 공정이 수행될 이차전지 셀(S)을 핸들링유닛(200)으로 공급한다. 셀 공급유닛(400)에는 이차전지 셀(S)이 적재된 트레이(미도시)를 이송하는 이송용 컨베이어부(미도시)가 구비될 수 있다

셀 배출유닛(500)은 핸들링유닛(200)에 인접하게 배치된다. 이러한 셀 배출유닛(500)은 디게싱 공정이 수행된 이차전지 셀(S)을 핸들링유닛(200)으로부터 전달받아 다음 공정으로 이송한다. 셀 배출유닛(500)에는 이차전지 셀(S)이 적재된 트레이(미도시)를 이송하는 이송용 컨베이어부(미도시)가 구비될 수 있다

디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)의 내부에서는 이차전지 셀(S) 내에 축적된 가스를 배출시키는 디게싱(degassing) 공정이 수행된다. 이러한 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)은 다수 개로 마련되어 상호 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)은 제1 디게싱용 챔버유닛(100a), 제2 디게싱용 챔버유닛(100b), 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)의 4개로 마련되는데, 이에 본 발명이 권리범위가 한정되지는 않으며 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)은 다양한 개수로 마련될 수 있다. 상술한 제1 디게싱용 챔버유닛(100a), 제2 디게싱용 챔버유닛(100b), 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)은 동일한 구조로 구성된다.

디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 내부에 이차전지 셀(S)이 수용될 수 있도록 내부가 중공되어 형성되는 챔버 본체부(110)와, 챔버 본체부(110)에 상대이동 가능하게 결합되며 챔버 본체부(110)의 내부를 개폐하는 챔버 도어부(120)와, 챔버 도어부(120)에 지지되며, 이차전지 셀(S)을 파지하는 포켓부(130)를 포함한다.

챔버 본체부(110)는 사각의 박스 형상으로 마련된다. 이러한 챔버 본체부(110)에는 내부를 진공 분위기로 형성할 수 있는 진공 펌프(미도시)가 마련된다.

챔버 도어부(120)는 챔버 본체부(110)에 상대이동 가능하게 결합된다. 이러한 챔버 도어부(120)는 챔버 본체부(110)에 대해 상대이동되어 챔버 본체부(110)의 내부를 개폐한다.

포켓부(130)는 챔버 도어부(120)에 결합되어 챔버 도어부(120)의 이동에 따라 챔버 본체부(110)의 외부 및 챔버 본체부(110)의 내부에 배치된다. 이러한 포켓부(130)는 이차전지 셀(S)을 파지한다.

포켓부(130)는, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 챔버 도어부(120)에 결합되는 포켓용 베이스부(131)와, 포켓용 베이스부(131)에 결합되는 포켓용 고정 그리퍼부(132)와, 포켓용 베이스부(131)에 상대이동 가능하게 결합되며 포켓용 고정 그리퍼부(132)에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 이차전지 셀(S)을 파지하는 포켓용 이동 그리퍼부(133)와, 포켓용 고정 그리퍼부(132)와 포켓용 이동 그리퍼부(133)에 결합되며 포켓용 이동 그리퍼부(133)를 포켓용 고정 그리퍼부(132) 방향으로 탄성바이어스하는 파지용 탄성체(134)를 포함한다.

포켓용 베이스부(131)는 챔버 도어부(120)에 결합된다. 이러한 포켓용 베이스부(131)에는 포켓용 이동 그리퍼부(133)가 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 가이드 레일(131a)이 마련된다. 포켓용 고정 그리퍼부(132)는 포켓용 베이스부(131)의 상면에 결합된다.

포켓용 이동 그리퍼부(133)의 하부에는 가이드 레일(131a)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 슬라이딩 블록(133a)이 마련된다. 포켓용 이동 그리퍼부(133)는 가이드 레일(131a)을 따라 포켓용 고정 그리퍼부(132)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동된다. 이러한 포켓용 이동 그리퍼부(133)는 포켓용 고정 그리퍼부(132)를 향해 이동되어 포켓용 고정 그리퍼부(132)와 함께 이차전지 셀(S)을 파지한다.

또한, 포켓용 이동 그리퍼부(133)에는 포켓용 고정 그리퍼부(132)를 관통하는 돌출 바아(133b)가 마련된다. 이러한 돌출 바아(133b)는 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 이웃하게 배치된 별도의 파지해제용 가압장치(미도시)에 대향되게 배치된다. 파지해제용 가압장치(미도시)는, 챔버 도어부(120)가 챔버 본체부(110)를 개방하기 위해 이동된 위치에서 돌출 바아(133b)를 밀어 포켓용 이동 그리퍼부(133)를 포켓용 고정 그리퍼부(132)에서 이격시킴으로써, 포켓부(130)에 파지된 이차전지 셀(S)을 파지 해제할 수 있다.

파지용 탄성체(134)의 일단부는 포켓용 고정 그리퍼부(132)에 결합되고 타단부는 포켓용 이동 그리퍼부(133)에 결합된다. 이러한 파지용 탄성체(134)는 포켓용 이동 그리퍼부(133)를 포켓용 고정 그리퍼부(132) 방향으로 탄성바이어스한다. 따라서, 파지해제용 가압장치(미도시)의 가압이 해제되면 파지용 탄성체(134)의 탄성력에 의해 포켓용 이동 그리퍼부(133)가 포켓용 고정 그리퍼부(132) 방향으로 이동된다.

한편, 핸들링유닛(200)은 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 인접하게 배치된다. 이러한 핸들링유닛(200)은 셀 공급유닛(400)이 공급한 이차전지 셀(S)을 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)으로 전달하고 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에서 이차전지 셀(S)을 인출하여 셀 배출유닛(500)으로 전달한다.

본 실시에에 따른 핸들링유닛(200)은, 핸들링유닛용 지지프레임부(210)와, 이차전지 셀(S)을 파지하는 복수의 핸들러부(220a, 220b)와, 핸들링유닛용 지지프레임부(210)에 결합되며 핸들러부(220a, 220b)에 연결되어 핸들러부(220a, 220b)를 이동시키는 핸들러 이동부(230)를 포함한다.

핸들러부(220a, 220b)는 이차전지 셀(S)을 이동시키기 위해 이차전지 셀(S)을 파지한다. 본 실시예서 핸들러부(220a, 220b)는 제1 핸들러부(220a)와 제2 핸들러부(220b)로 마련된다. 제1 핸들러부(220a)와 제2 핸들러부(220b)는 동일한 구조로 구성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 좌측의 제1 핸들러부(220a)는 'A' 구역 내에서 이동되고 우측의 제2 핸들러부(220b)는 'B' 구역 내에서 이동된다. 따라서, 셀 공급유닛(400)에서 공급된 이차전지 셀(S) 중 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)에 투입될 이차전지 셀(S)은 제1 핸들러부(220a)에 의해 버퍼유닛(300)에 전달되어 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)으로 전달된다.

마찬가지로, 디게싱 공정이 완료되어 셀 배출유닛(500)으로 전달될 이차전지 셀(S) 중 제1 디게싱용 챔버유닛(100a) 및 제2 디게싱용 챔버유닛(100b)에서 인출된 이차전지 셀(S)은 제1 핸들러부(220a)에 의해 버퍼유닛(300)에 전달되어 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 셀 배출유닛(500)으로 전달된다.

이와 같이 본 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치는, 이동구역이 나구분되어 이동되는 복수의 핸들러부(220a, 220b)를 구비함으로써, 복수의 핸들러부(220a, 220b)들이 동일한 구역 내에서 이동되어 이동과정에서 정체 및 병목 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 따른 핸들러부(220a, 220b)는, 도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 이차전지 셀(S)을 파지하는 핸들러용 파지부(221)와, 핸들러 이동부(230)에 결합되며, 핸들러용 파지부(221)에 연결되어 핸들러용 파지부(221)를 업/다운(up/down) 이동시키는 핸들러 업/다운 이동부(228)를 포함한다.

핸들러용 파지부(221)는, 핸들러 업/다운 이동부(228)에 결합되는 핸들러용 파지 프레임부(222)와, 핸들러용 파지 프레임부(222)에 결합되는 핸들러용 액츄에이터부(223)와, 핸들러용 액츄에이터부(223)에 연결되며 핸들러용 액츄에이터부(223)에 의해 회동되어 이차전지 셀(S)을 파지하는 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부(224)와, 핸들러용 그리퍼부(224)에 지지되며 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부(224)의 사이에 이차전지 셀(S)이 위치하는 것을 감지하는 핸들러용 셀 유무 감지부(225)와, 핸들러용 파지 프레임부(222)에 지지되며 이차전지 셀(S)의 정위치 여부를 감지하는 핸들러용 정위치 감지부(226)를 포함한다.

핸들러용 액츄에이터부(223)는 핸들러용 파지 프레임부(222)에 결합된다. 본 실시예에서 핸들러용 액츄에이터부(223)는 핸들러용 그리퍼부(224)를 회동시키는 로터리 실린더로 이루어진다.

핸들러용 그리퍼부(224)는 핸들러용 액츄에이터부(223)에 회전 가능하게 결합된다. 본 실시예에서 핸들러용 그리퍼부(224)는 한 쌍으로 마련되며, 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부(224)는 회동각도에 따라 이차전지 셀(S)을 파지 및 파지 해제한다.

핸들러용 셀 유무 감지부(225)는 핸들러용 파지 프레임부(222)에 결합된다. 이러한 핸들러용 셀 유무 감지부(225)는, 감지용 빔(레이저 등)을 방출시킨 후 반사된 감지용 빔을 수신하여 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부(224)의 사이에 이차전지 셀(S)이 위치하는 것을 감지하는 핸들러용 셀 유무 감지센서(미도시)와, 핸들러용 파지 프레임부(222)에 체결되며 핸들러용 셀 유무 감지센서(미도시)가 장착된 핸들러용 셀 유무감지용 브라켓(225b)을 포함한다.

핸들러용 정위치 감지부(226)는 핸들러용 파지 프레임부(222)에 결합된다. 이러한 핸들러용 정위치 감지부(226)는 핸들러용 그리퍼부(224)에 파지된 이차전지 셀(S)의 정위치 여부를 감지한다. 본 실시예에서 핸들러용 정위치 감지부(226)는 다수 개로 마련되어 이차전지 셀(S)의 모서리 영역에 각각 배치된다. 이러한 핸들러용 정위치 감지부(226)는 이차전지 셀(S)의 모서리 영역들로 감지용 빔(레이저 등)을 방출시킨 후 반사된 감지용 빔을 수신한다. 모서리 영역들에 위치된 핸들러용 정위치 감지부(226) 각각이 수신한 정보는 별도의 제어부(미도시)로 전송되어 핸들러용 그리퍼부(224)에 파지된 이차전지 셀(S)이 틀어지거나 기울어지지 않고 정위치에 있는지 판단된다.

상술한 핸들러용 정위치 감지부(226)는, 감지용 빔(레이저 등)을 방출시킨 후 반사된 감지용 빔을 수신하는 정위치 감지센서(미도시)와, 정위치 감지센서가 장착된 정위치 감지용 브라켓(226b)을 포함한다.

핸들러 업/다운 이동부(228)는 핸들러 이동부(230)에 결합된다. 이러한 핸들러 업/다운 이동부(228)는 핸들러용 파지부(221)에 연결되어 핸들러용 파지부(221)를 업/다운(up/down) 이동시킨다.

본 실시예에 따른 핸들러 업/다운 이동부(228)는, 핸들러용 파지 프레임부(222)에 결합되는 업/다운 이동블록부(228a)와, 업다운 블록부에 연결되어 업/다운 이동블록부(228a)를 안내하는 업/다운 이동가이드부(미도시)와, 업/다운 이동블록부(228a)에 연결되어 업/다운 이동블록부(228a)를 이동시키는 업/다운 이동 구동부(228c)를 포함한다. 본 실시예에서 업/다운 이동 구동부(228c)는 볼스크류 방식의 리니어 모터로 이루어진다.

핸들러 이동부(230)는 핸들링유닛용 지지프레임부(210)에 결합되어 지지된다. 이러한 핸들러 이동부(230)는 핸들러부(220a, 220b)에 연결되어 핸들러부(220a, 220b)를 독립적으로 이동시킨다. 본 실시예에서 핸들러 이동부(230)는 리니어모터로 이루어질 수 있다.

한편, 버퍼유닛(300)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)들의 사이에 배치된다. 본 실시예에서 버퍼유닛(300)은 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 인입될 이차전지 셀(S)과 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에서 인출된 이차전지 셀(S)을 임시적으로 보관한다.

셀 공급유닛(400)에서 공급된 이차전지 셀(S) 중 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)에 투입될 이차전지 셀(S)은 제1 핸들러부(220a)에 의해 버퍼유닛(300)에 전달되어 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)으로 전달된다.

마찬가지로 디게싱 공정이 완료되어 셀 배출유닛(500)으로 전달될 이차전지 셀(S) 중 제1 디게싱용 챔버유닛(100a) 및 제2 디게싱용 챔버유닛(100b)에서 인출된 이차전지 셀(S)은 제1 핸들러부(220a)에 의해 버퍼유닛(300)에 전달되어 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 셀 배출유닛(500)으로 전달된다.

버퍼유닛(300)은, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 대해 이격되어 배치되는 버퍼용 지지대(310)와, 버퍼용 지지대(310)의 상부면에 배치되며 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에서 인출된 이차전지 셀(S)을 보관하는 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)과, 버퍼용 지지대(310)의 상부면에 배치되고 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)에 이격되어 위치되며 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)으로 투입될 이차전지 셀(S)을 보관하는 투입용 버퍼모듈(330a, 330b)을 포함한다.

배출용 버퍼모듈(320a, 320b)은 버퍼용 지지대(310)의 상부면에 배치된다. 이러한 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)은 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에서 인출된 이차전지 셀(S)을 임시적으로 보관한다. 본 실시예에서 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)은, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 배출용 버퍼모듈(320a)과, 제1 배출용 버퍼모듈(320a)에 대해 이격되어 배치되는 제2 배출용 버퍼모듈(320b)을 포함한다.

투입용 버퍼모듈(330a, 330b)은 버퍼용 지지대(310)의 상부면에 배치되고 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)에 이격되어 위치된다. 이러한 투입용 버퍼모듈(330a, 330b)은 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)으로 투입될 이차전지 셀(S)을 보관한다.

투입용 버퍼모듈(330a, 330b)은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 투입용 버퍼모듈(330a)과, 제1 투입용 버퍼모듈(330a)에 대해 이격되어 배치되는 제2 투입용 버퍼모듈(330b)을 포함한다.

본 실시예에서 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)과 투입용 버퍼모듈(330a, 330b)은 상호 교번적(alternative)으로 배치된다. 즉, 제1 배출용 버퍼모듈(320a)과 제2 배출용 버퍼모듈(320b)의 사이에 제1 투입용 버퍼모듈(330a)이 위치되며, 제1 투입용 버퍼모듈(330a)과 제2 투입용 버퍼모듈(330b)의 사이에 제2 배출용 버퍼모듈(320b)이 위치된다.

본 실시예에서 투입용 버퍼모듈(330a, 330b)과 배출용 버퍼모듈(320a, 320b)은 수행하는 역할이 다를 뿐 거의 동일한 구조를 가지므로, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 배출용 버퍼모듈(320a)만의 구조를 설명한다.

제1 배출용 버퍼모듈(320a)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 버퍼용 지지대(310)에 결합되는 버퍼용 액츄에이터부(321)와, 버퍼용 액츄에이터부(321)에 연결되며 버퍼용 액츄에이터부(321)에 의해 상호 접근하는 방향으로 이동되어 이차전지 셀(S)을 파지하는 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부(322)와, 버퍼용 그리퍼부(322)에 지지되며 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부(322)의 사이에 이차전지 셀(S)이 위치하는 것을 감지하는 버퍼용 셀 유무 감지부(323)를 포함한다.

버퍼용 액츄에이터부(321)는 버퍼용 지지대(310)에 결합된다. 본 실시예에서 버퍼용 액츄에이터부(321)는 버퍼용 그리퍼부(322)를 이동시키는 가압 실린더로 이루어진다.

버퍼용 그리퍼부(322)는 버퍼용 액츄에이터부(321)에 결합된다. 본 실시예에서 버퍼용 그리퍼부(322)는 한 쌍으로 마련되며, 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부(322)는 버퍼용 액츄에이터부(321)에 의해 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동되어 이차전지 셀(S)을 파지 및 파지 해제한다.

버퍼용 셀 유무 감지부(323)는 버퍼용 그리퍼부(322) 각각에 지지된다. 이러한 버퍼용 셀 유무 감지부(323)는 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부(322)의 사이에 이차전지 셀(S)이 위치하는 것을 감지한다.

본 실시예에 따른 버퍼용 셀 유무 감지부(323)는 감지용 빔(레이저 등)을 방출시킨 후 반사된 감지용 빔을 수신하여 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부(322)의 사이에 이차전지 셀(S)이 위치한 것을 감지한다.

이하에서 본 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치의 동작을 도 1 내지 도 13을 참고하여 버퍼유닛(300)을 위주로 설명한다.

셀 공급유닛(400)에서 공급된 이차전지 셀(S) 중 제1 디게싱용 챔버유닛(100a) 및 제2 디게싱용 챔버유닛(100b)으로 전달될 이차전지 셀(S)은 제1 핸들러부(220a)에 의해 전달된다.

셀 공급유닛(400)에서 공급된 이차전지 셀(S) 중 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)으로 전달될 이차전지 셀(S)은 제2 핸들러부(220b)에 의해 제1 투입용 버퍼모듈(330a)과 제2 투입용 버퍼모듈(330b)에 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)으로 전달된다.

디게싱 공정이 완료되어 제3 디게싱용 챔버유닛(100c) 및 제4 디게싱용 챔버유닛(100d)에서 인출된 이차전지 셀(S)은 제2 핸들러부(220b)에 의해 셀 배출유닛(500)으로 전달된다.

디게싱 공정이 완료되어 제1 디게싱용 챔버유닛(100a) 및 제2 디게싱용 챔버유닛(100b)에서 인출된 이차전지 셀(S)은 제1 배출용 버퍼모듈(320a)과 제2 배출용 버퍼모듈(320b)에 임시로 보관된 후 제2 핸들러부(220b)에 의해 셀 배출유닛(500)으로 전달된다.

디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)들 사이에 배치된 버퍼유닛(300)에 의해 제1 핸들러부(220a)와 제2 핸들러부(220b)는 도 2 도시된 'A' 구역 내에서 제2 핸들러부(220b)는 'B' 구역 내에서 이동이 가능하다.

따라서 본 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치는, 버퍼유닛(300)을 통해 핸들러부(220a, 220b)들의 이동구역이 구분함으로써, 핸들러부(220a, 220b)들이 동일한 구역 내에서 이동되어 이동과정에서 정체 및 병목 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 이차전지 제조용 디게싱장치는, 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 인접하게 배치되어 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에 인입될 이차전지 셀(S)과 디게싱용 챔버유닛(100a, 100b, 100c, 100d)에서 인출된 이차전지 셀(S)을 임시적으로 보관하는 버퍼유닛(300)을 구비함으로써, 이차전지 셀(S)을 디게싱용 챔버로 전달하는 과정에서 정체 및 병목 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그에 따라 이차전지의 단위시간당 생산수량을 높일 수 있다.

이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.

이와 같이 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 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100a, 100b, 100c, 100d: 디게싱용 챔버유닛
110: 챔버 본체부 120: 챔버 도어부
130: 포켓부 131: 포켓용 베이스부
132: 포켓용 고정 그리퍼부 133: 포켓용 이동 그리퍼부
134: 파지용 탄성체 200: 핸들링유닛
210: 핸들링유닛용 지지프레임부 220a, 220b: 핸들러부
221: 핸들러용 파지부 222: 핸들러용 파지 프레임부
223: 핸들러용 액츄에이터부 224: 핸들러용 그리퍼부
225: 핸들러용 셀 유무 감지부 226: 핸들러용 정위치 감지부
228: 핸들러 업/다운 이동부 230: 핸들러 이동부
300: 버퍼유닛 310: 버퍼용 지지대
320a, 320b: 배출용 버퍼모듈 320a: 제1 배출용 버퍼모듈
321: 버퍼용 액츄에이터부 322: 버퍼용 그리퍼부
323: 버퍼용 셀 유무 감지부 320b: 제2 배출용 버퍼모듈
330a, 330b: 투입용 버퍼모듈 330a: 제1 투입용 버퍼모듈
330b: 제2 투입용 버퍼모듈 400: 셀 공급유닛
500: 셀 배출유닛 S: 이차전지 셀

Claims

이차전지 셀 내에 축적된 가스를 배출시키는 디게싱(degassing) 공정 이 내부에서 수행되며, 상호 이격되어 배치되는 복수의 디게싱용 챔버유닛;
상기 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛으로 상기 이차전지 셀을 인입하고 상기 디게싱용 챔버유닛에서 상기 이차전지 셀을 인출하는 핸들링유닛; 및
상기 디게싱용 챔버유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛에 인입될 상기 이차전지 셀과 상기 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 상기 이차전지 셀을 임시적으로 보관하는 버퍼유닛을 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제1항에 있어서,
상기 버퍼유닛은,
상기 디게싱용 챔버유닛에 대해 이격되어 배치되는 버퍼용 지지대;
상기 버퍼용 지지대의 상부면에 배치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛에서 인출된 상기 이차전지 셀을 보관하는 배출용 버퍼모듈; 및
상기 버퍼용 지지대의 상부면에 배치되고 상기 배출용 버퍼모듈에 이격되어 위치되며, 상기 디게싱용 챔버유닛으로 투입될 상기 이차전지 셀을 보관하는 투입용 버퍼모듈을 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제2항에 있어서,
상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈은 다수 개로 마련되며, 다수 개의 상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈은 상호 교번적(alternative)으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제2항에 있어서,
상기 배출용 버퍼모듈은,
제1 배출용 버퍼모듈; 및
상기 제1 배출용 버퍼모듈에 대해 이격되어 배치되는 제2 배출용 버퍼모듈을 포함하며,
상기 투입용 버퍼모듈은,
제1 투입용 버퍼모듈; 및
상기 제1 투입용 버퍼모듈에 대해 이격되어 배치되는 제2 투입용 버퍼모듈을 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 배출용 버퍼모듈과 상기 제2 배출용 버퍼모듈의 사이에 제1 투입용 버퍼모듈이 위치되며,
상기 제1 투입용 버퍼모듈과 상기 제2 투입용 버퍼모듈의 사이에 제2 배출용 버퍼모듈이 위치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제2항에 있어서,
상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈 각각은,
상기 버퍼용 지지대에 결합되는 버퍼용 액츄에이터부; 및
상기 버퍼용 액츄에이터부에 연결되며, 상기 버퍼용 액츄에이터부에 의해 상호 접근하는 방향으로 이동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 한 쌍의 버퍼용 그리퍼부를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제6항에 있어서,
상기 배출용 버퍼모듈과 상기 투입용 버퍼모듈 각각은,
상기 버퍼용 그리퍼부에 지지되며, 한 쌍의 상기 버퍼용 그리퍼부의 사이에 상기 이차전지 셀이 위치하는 것을 감지하는 버퍼용 셀 유무 감지부를 더 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제1항에 있어서,
상기 디게싱용 챔버유닛은,
내부에 상기 이차전지 셀이 수용될 수 있도록 내부가 중공되어 형성되는 챔버 본체부;
상기 챔버 본체부에 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 챔버 본체부의 내부를 개폐하는 챔버 도어부; 및
상기 챔버 도어부에 지지되며, 상기 이차전지 셀을 파지하는 포켓부를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제8항에 있어서,
상기 포켓부는,
상기 챔버 도어부에 결합되는 포켓용 베이스부;
상기 포켓용 베이스부에 결합되는 포켓용 고정 그리퍼부;
상기 포켓용 베이스부에 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 포켓용 고정 그리퍼부에 대해 접근하는 방향으로 이동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 포켓용 이동 그리퍼부; 및
상기 포켓용 고정 그리퍼부와 상기 포켓용 이동 그리퍼부에 결합되며, 상기 포켓용 이동 그리퍼부를 상기 포켓용 고정 그리퍼부 방향으로 탄성바이어스하는 파지용 탄성체를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제1항에 있어서,
상기 핸들링유닛은,
핸들링유닛용 지지프레임부;
상기 이차전지 셀을 파지하는 복수의 핸들러부; 및
상기 핸들링유닛용 지지프레임부에 결합되며, 상기 핸들러부에 연결되어 상기 핸들러부를 이동시키는 핸들러 이동부를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제10항에 있어서,
상기 핸들러부는,
상기 이차전지 셀을 파지하는 핸들러용 파지부; 및
상기 핸들러 이동부에 결합되며, 상기 핸들러용 파지부에 연결되어 상기 핸들러용 파지부를 업/다운(up/down) 이동시키는 핸들러 업/다운 이동부를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제11항에 있어서,
상기 핸들러용 파지부는,
상기 핸들러 업/다운 이동부에 결합되는 핸들러용 파지 프레임부;
상기 핸들러용 파지 프레임부에 결합되는 핸들러용 액츄에이터부; 및
상기 핸들러용 액츄에이터부에 연결되며, 상기 핸들러용 액츄에이터부에 의해 회동되어 상기 이차전지 셀을 파지하는 한 쌍의 핸들러용 그리퍼부를 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제12항에 있어서,
상기 핸들러용 파지부는,
상기 핸들러용 파지 프레임부에 지지되며, 한 쌍의 상기 핸들러용 그리퍼부의 사이에 상기 이차전지 셀이 위치하는 것을 감지하는 핸들러용 셀 유무 감지부를 더 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제12항에 있어서,
상기 핸들러용 파지부는,
상기 핸들러용 파지 프레임부에 지지되며, 상기 이차전지 셀의 정위치 여부를 감지하는 핸들러용 정위치 감지부를 더 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.
제11항에 있어서,
상기 핸들링유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱 공정이 수행될 상기 이차전지 셀을 상기 핸들링유닛으로 공급하는 셀 공급유닛; 및
상기 핸들링유닛에 인접하게 배치되며, 상기 디게싱 공정이 수행된 상기 이차전지 셀을 상기 핸들링유닛으로부터 전달받는 셀 배출유닛을 더 포함하는 이차전지 제조용 디게싱장치.