KR20230014025A - 이차전지 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 검사장치는, 적층된 복수의 이차전지가 유입되는 유입부, 상기 이차전지의 외관을 검사하는 검사부, 상기 이차전지가 안착되어 상기 검사부로 이송시키는 이송부, 상기 검사부로부터 양품판정을 받은 이차전지가 적층되는 적층부 및 상기 이차전지를 흡착하여 이동시키는 로봇을 포함할 수 있다.

Description

이차전지 검사장치{THE INSPECTION EQIPMENT FOR RECHARGEABLE BATTERY}

본 발명은 이차전지 검사장치에 관한 것이다.

최근 모바일 기기에 대한 기술 개발과 전기자동차의 실용화에 따라 이차전지의 수요가 급증하고 있으며, 이차전지 중 고에너지 밀도와 높은 방전 전압의 리튬 이차 전지에 대해 많은 연구가 행해지고 있으며, 널리 사용되 고 있다.

이차전지는 양극판, 음극판, 분리막 구조의 전극조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하며, 대표적으로는, 긴 시트형의 양극판과 음극판 및 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(Jelly-Roll) 전극조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극판과 음극판을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(Stack) 전극조립체로 분류된다.

이차전지는 복수개가 모여 모듈을 이루고 복수개의 모듈과 배터리관리시스템(BMS)을 포함하는 이차전지 패키지가 전기자동차에 탑재된다. 이때, 중요한 관리 요소는 이차전지의 온도관리이며, 자칫 잘못된 관리 등으로 인해 이차전지의 발화로 인한 전기자동차 화재가 발생될 수도 있다.

이러한 화재 발생위험을 줄이기 위해 외관이 불량한 이차전지를 검사하는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 이에 따라, 현재 양산 중 문제가 발생될 경우 문제가 된 이차전지의 전후로 생산된 이차전지를 폐기하고 있는 상태이며, 이차전지에 대해서도 이차전지 모듈이 분해되거나 기 제조된 이차전지 재활용 비율도 낮다.

상기와 같은 기술적 배경을 바탕으로 안출된 것으로, 본 발명은 신뢰성이 높고, 보다 신속하게 외관 검사가 가능한 이차전지의 외관 검사장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 검사장치는 적층된 복수의 이차전지가 유입되는 유입부, 상기 이차전지의 외관을 검사하는 검사부, 상기 이차전지가 안착되어 상기 검사부로 이송시키는 이송부, 상기 검사부로부터 양품판정을 받은 이차전지가 적층되는 적층부 및 상기 이차전지를 흡착하여 이동시키는 로봇을 포함할 수 있다.

상기 이송부는 상기 유입부로부터 이차전지가 안착되는 제1 이송역역, 상기 검사부가 위치하는 검사영역 및 상기 검사부 타측에서 상기 검사부에서 검사가 완료된 이차전지가 위치하는 제2 이송영역을 포함할 수 있다.

상기 검사부는 상기 이송부와 이격되며 상기 검사영역내로 이송된 상기 이차전지의 외관을 검사하는 제1 검사부를 포함할 수 있다.

상기 검사부는 상기 이송부와 이격되며 상기 제1 검사부와 타측방향에 위치하여 상기 검사영역내로 이송된 상기 이차전지의 제1 부분 및 제2 부분의 외관을 검사하는 카메라가 연결된 제2 검사부를 포함할 수 있다.

상기 제1 검사부는 이송되는 상기 이차전지의 크기에 따라 이격거리가 조절될 수 있다.

상기 검사부의 검사로 인해 불량품으로 판정된 이차전지가 상기 제2 로봇에 의해 이송되어 외부로 배출되는 배출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 외관 검사장치는 신뢰성이 높고, 보다 신속하게 외관 검사가 가능할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 외관 검사장치를 위에서 내려다본 도면이다.
도 2은 도 1에 도시한 Ⅱ 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 Ⅲ 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 1에 도시한 제1 로봇의 흡착부가 이차전지를 흡착하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 이차전지의 검사과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시한 제2 검사부에 의해 검사영역이 나뉘어진 이차전지 하면을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 외관 검사장치를 위에서 내려다본 도면이다.

도 1을 참고하면, 이차전지 검사장치(100)는, 유입부(20), 검사부(80) 및 로봇부(40)를 포함할 수 있다. 검사가 요구되는 이차전지(200)들은 유입부(20)로 제공될 수 있다. 예를 들면, 이차전지(200)는 캐리어 내부에 수용되며 적층되어 제공될 수 있다. 다른 예로 이차전지(200)들은 박스 내부에 복수개가 불규칙하게 적층되어 제공될 수 있다. 캐리어(50) 내부에 이차전지(200)가 적층되어 제공될 때, 캐리어(50) 내부에서 이차전지(200)를 캐리어(50) 상부를 향하여 밀어낼 수 있는 유압포스트(52)가 형성될 수 있다. 이를 통해, 캐리어(50) 내부에 수용되고 적층된 복수개의 이차전지(200)는 유압포스트(52)에 의해 캐리어(50)의 상부에 근접하도록 지속적으로 이동할 수 있으며, 캐리어(50)의 간섭 없이 로봇부(40)는 이차전지(200)와 연결될 수 있다.

검사부(80)는 유입부(20)의 반대편에 설치되며, 유입부(20)에 유입된 이차전지(200)는 로봇부(40)에 의해 이송부(70)에 옮겨져 검사부(80)에 의해 검사하게 된다. 검사부(80)는 이차전지(200)의 외관을 검사하게 된다. 예를 들면, 검사부(80)는 박스 형태로 형성된 케이스(82)와 케이스(82) 내부에서 이차전지(200)를 촬영하는 카메라(81)가 위치할 수 있다. 카메라(81) 근처에는 이차전지(200)를 비추는 조명이 설치될 수 있다.

검사부(80)는 이송부(70)의 중앙부근에 위치하게 되며, 이차전지(200)가 안착된 이송부(70)는 검사부(80)로 이차전지(200)를 이송시켜 이차전지(200) 외관이 검사부(80)에 의해 검사된다.

로봇부(40)는 제1 로봇(40a)과 제2 로봇(40b)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 로봇(40a)과 제2 로봇(40b)은 수직다관절 로봇일 수 있다. 제1 로봇(40a)과 제2 로봇(40b)은 단부에 흡착부(41)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 흡착부(41)는 에어를 흡입하게 형성될 수 있다. 이를 통해, 이차전지(200) 외관 손상을 최소화하면서 이차전지(200)를 이동시킬 수 있다.

제1 로봇(40a)은 이송부(70)와 유입부(20) 사이에 위치할 수 있다. 제1 로봇(40a)은 유입부(20)에 적층된 이차전지(200)를 이송부에 안착시킬 수 있다. 제1 로봇(40a)에 의해 이차전지(200)는 이송부(70)에 정해진 방향으로 평평하게 안착될 수 있다. 이를 통해 이차전지(200)의 외관을 보다 정밀하게 관찰하여 신뢰도를 높일 수 있다. 예를 들면, 유입부(20)에 적층된 이차전지(200)는 x, y, z축 방향으로 기울어질 수 있다. 기울어진 채로 이송부(70)에 안착되어 검사부(80)로 이송될 경우 이차전지(200)의 외관 검사가 부정확해지게 된다. 따라서, 제1 로봇(40a)은 유입부(20)에 유입된 이차전지(200)의 방향과 기울기를 고려하여 이차전지(200)를 흡착하게 되고, 이송부(70)에 이차전지(200)를 정해진 방향과 수평하도록 이송부(70)에 안착시키게 된다. 보다 구체적으로 로봇부(40)는 유입부(20)에 적층된 이차전지(200)의 기울어짐을 측정부(12)를 통해 인식하여 이차전지(200) 와 수평한 방향에서 이차전지(200)를 흡착하게 된다. 이에 따라, 이차전지(200)는 검사부(80)와 수평한 방향으로 유입되어 검사부(80)에 의해 보다 정확한 외관 검사가 가능하다.

검사부(80)에서 검사되어 양품으로 판정된 이차전지(200)는 적층부(30)로 이송되어 적층될 수 있다. 적층부(30)에는 캐리어(50)가 위치할 수 있다. 캐리어(50) 내부에는 유압포스트(52)가 위치하며, 캐리어(50)에 이차전지(200)가 적층되면서 유압포스트(52)는 캐리어 하부로 위치가 조절될 수 있다. 이를 통해, 이차전지(200)를 보다 안정적이고 손상없이 적층시킬 수 있다.

검사부(80)와 적층부(30) 사이에는 제2 로봇(40b)이 위치할 수 있다. 제2 로봇(40b)은 검사부(80)의 검사를 통과한 이차전지(200)를 적층부(30)로 이동시킬 수 있다.

이송부(70)는 제1 이송영역(71), 검사영역(73), 제2 이송영역(72)을 포함할 수 있다. 유입부(20)의 이차전지(200)는 제1 이송영역(71)으로 옮겨지고, 제1 이송영역(71)에 이차전지(200)를 평평하고 정해진 방향으로 안착시키게 된다. 이후, 이차전지(200)는 검사영역(73)으로 이송되어 검사부(80)로부터 검사가 종류된 뒤, 제2 이송영역(72)으로 이송된다. 제2 이송영역(72)으로 이송된 이차전지(200)는 제2 로봇(40b)에 의해 적층부(30)로 이동되거나 배출부(60)로 이동될 수 있다.

배출부(60)는 제2 이송영역(72)과 적층부(30) 사이에 위치하게 되며, 제2 로봇(40b)으로부터 이탈된 이차전지(200)를 몸체부(10) 외부로 배출하게 된다. 배출부(60)는 경사지게 형성되며, 몸체부(10) 내부와 외부를 관통하여 형성될 수 있다.

적층부(30)에는 캐리어(50)가 위치할 수 있다. 캐리어(50)는 적층부(30)에 탈착이 가능하도록 위치하게 될 수 있다. 캐리어(50)는 내부에 이차전지(200)를 지지하는 지지판(51)을 포함하고 있으며, 지지판(51)은 유압포스트(52)에 의해 상하로 이동하게 된다. 이차전지(200)는 지지판(51) 상면에 복수개가 적층되며, 지지판(51)은 적층된 이차전지(200)의 높이를 감안하여 유압포스트(52)는 캐리어(50) 하부를 향해 이동하게 된다.

몸체부(10) 상부에는 공조장치(11)가 설치될 수 있다. 이를 통해, 몸체부(10) 내부에서 발생될 수 있는 과열을 방지하고 몸체부(10) 내부 공기질을 관리할 수 있다.

도 2은 도 1에 도시한 Ⅱ 방향에서 바라본 도면이다.

도 2를 참고하면, 검사부(80)는 이송부(70)와 이격될 수 있다. 검사부(80)는 검사영역(73)에 위치하게 되며, 이송부(70) 상면으로부터 이격된 제1 검사부(80)와 이송부(70) 하면으로부터 이격된 제2 검사부(80)를 포함할 수 있다. 제1 검사부(80) 내부에는 제1 카메라(81a)가 위치할 수 있다. 제1 카메라(81a)는 검사영역(73)내에 위치한 이차전지(200) 외관을 촬영할 수 있다. 촬영된 이차전지(200)의 외관 정보는 제1 카메라(81a)와 연결된 제어부(13)로 전송될 수 있다. 제어부(13)는 전송된 이차전지(200) 외관 정보를 기반으로 이차전지(200) 외관의 손상여부 등을 판단하게 된다. 제1 카메라(81a)는 제1 검사부(80) 영역내에서 상하로 위치가 조절될 수 있다. 이를 통해 보다 정확한 이차전지(200) 외관의 손상여부를 판단할 수 있도록 초점 조절이 가능하고, 이송되어 검사영역으로 유입된 이차전지(200)의 외관 전체를 한번에 촬영할 수 있는 위치로 조절 할 수 있다.

제2 검사부(80) 내부에는 제2 카메라(81b) 및 제3 카메라(81c)가 위치할 수 있다. 제2 카메라(81b)와 제3 카메라(81c)는 검사영역(73)으로 이송된 이차전지(200)의 외관을 각각 영역을 나누어 촬영할 수 있다. 예를 들면, 제2 카메라(81b)는 이차전지(200) 왼쪽으로부터 영역이 설정되고, 제3 카메라(81c)는 이차전지(200) 오른쪽으로부터 영역을 설정하게 되며, 제2 카메라(81b)와 제3 카메라(81c)의 촬영영역은 서로 겹쳐질 수 있다. 이를 통해, 이차전지(200) 외관을 영역을 나누어 촬영하여 외관의 손상여부 등을 판단하게 된다. 제2 카메라(81b)와 제3 카메라(81c)는 각각 상하로 위치가 조절될 수 있다. 이를 통해 보다 정확한 초점 조절과 특정 영역의 근접 촬영이 가능할 수 있다.

도 3은 도 1에 도시한 Ⅲ 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 1에 도시한 제1 로봇의 흡착부가 이차전지를 흡착하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 유입부(20)로 유입되는 이차전지는 사용자에 의해 적층되기 때문에, 완전한 수평이 아닌 상태에서 유입될 수 있다. 이에 따라, 유입부(20) 상부에는 유입된 이차전지(200)의 방향 및 기울기를 측정하는 측정부(12)가 위치할 수 있다. 측정부(12)는 제어부(13)와 연결될 수 있다. 예를 들면, 측정부(12)는 3D카메라 일 수 있다. 다른 예로, 측정부(12)는 레이저를 조사하는 조사부(12a)와 디텍터(12b)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 조사부(12a)에서 이차전지(200)에 레이저를 조사한 뒤, 디텍터(12b)에 의해 반사되는 레이저를 측정하여 각도를 계산할 수 있다. 측정부(12)로부터 전송된 이차전지(200) 정보를 제1 로봇(40a)에 전달하여 제1 로봇(40a)은 흡착부(41)를 전송된 정보에 의해 조절되어 이차전지(200)를 흡착할 수 있다. 예를 들어, 측정부(12)를 통해 이차전지(200) 기울기를 측정한 뒤 제1 로봇(40a) 흡착부(41)는 이차전지(200)의 외관과 수평이 될 수 있게 각도를 조절한 뒤 이차전지(200)를 흡착하게 된다.

이차전지의 경우 결함의 사이즈가 수 마이크로 단위로 매우 작기때문에, 검사부(70)에 위치할 경우 완전한 수평상태를 유지해야 비전검사에서 왜곡이 발생되지 않는다. 또한, 비전검사에서의 왜곡을 줄이기 위하여, 이차전지 흡착 시 표면의 손상을 최소화 시킬 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예는 상술한 바와 같은 구성으로 인하여, 이차전지(200)를 흡착하는 과정에서 이차전지(200) 외관 손상을 방지할 수 있으며, 유입된 이차전지(200)가 어떠한 방향 및 기울기 상태에 있더라도 제1 로봇(40a)은 보다 안전하고 손상이 가지 않도록 이차전지(200)를 흡착할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 검사장치는 신뢰성이 높고, 보다 신속하게 외관 검사를 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 이차전지의 검사과정을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시한 제2 검사부에 의해 검사영역이 나뉘어진 이차전지 하면을 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 검사부(80) 내부에 위치한 복수의 카메라(81)는 상하로 이동될 수 있다. 이에 따라, 초점 조절이 보다 용이하고 이차전지(200)의 크기에 맞춰 촬영이 가능하다. 예를 들면, 검사가 요구되는 이차전지(200)의 크기는 다양할 수 있다. 크기의 차이는 카메라(81)의 초점에 문제가 발생될 수 있고, 특히 이차전지(200)의 촬영영역(C)에 노이즈가 발생될 수 있다. 예를 들면, 이차전지(200)가 작은데 멀리서 촬영하게 될 경우 이송부(70)의 검사영역(73)이 촬영되어 노이즈가 발생되고, 반대로 이차전지(200)가 큰데 너무 가까이서 촬영하게 되면 검사영역(73)이 작아지는 문제가 있다. 이와 동시에 촬영의 거리에 따른 초점 조절이 필요하다. 이러한 조절을 통해 보다 깨끗하고 정확한 이차전지(200)의 외관 사진을 촬영하게 되고 이를 통해 이차전지 외관 검사의 신뢰도와 정확성을 향상시킬 수 있다.

제2 검사부(80)는 이차전지(200)의 영역을 나누어 촬영하게 되고 이를 검사하게 된다. 이차전지(200)의 영역을 어느 하나는 크게 설정하고, 다른 하나는 작게 설정할 수 있고, 또 크기를 동일하게 설정할 수 있다. 이를 통해 다양한 이차전지 외관 촬영 결과를 얻을 수 있고 검사의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있다.

이차전지(200) 후면의 찰영영역(C)은 제1 영역(C1)과 제2 영역(C2)으로 나뉘어 지며, 제1 영역(C1)과 제2 영역(C2)이 겹쳐지는 부분인 겹침영역(C3)이 형성될 수 있다. 겹침영역(C3)의 크기를 통해 카메라(81)의 상하 움직임을 제어할 수 있다. 또한, 이차전지(200) 외관에서 손상이 많은 부위를 보다 자세하게 검사할 수 있다. 예를 들면, 탭 부위에 겹침영역(C3)을 형성하여 탭부위의 손상여부를 보다 자세하게 검사할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

200: 이차전지 100: 이차전지 검사장치
10: 몸체부 11: 공조장치
12: 측정부 13: 제어부
20: 유입부 30: 적층부
40: 로봇부 40a: 제1 로봇
40b: 제2 로봇 41: 흡착부
41a: 지지부 41b: 흡착튜브
50: 캐리어 51: 지지판
52: 유압포스트
60: 제거부 70: 이송부
71: 제1 이송영역 72: 제2 이송영역
73: 검사영역 80: 검사부
80a: 제1 검사부 80b: 제2 검사부
81: 카메라 81a: 제1 카메라
81b: 제2 카메라 81c: 제3 카메라
82: 케이스 C: 촬영영역
C1: 제1 영역 C2: 제2 영역
C3: 겹침영역

Claims (6)

1. 적층된 복수의 이차전지가 유입되는 유입부;
   상기 이차전지의 외관을 검사하는 검사부;
   상기 이차전지가 안착되어 상기 검사부로 이송시키는 이송부;
   상기 검사부로부터 양품판정을 받은 이차전지가 적층되는 적층부; 및
   상기 이차전지를 흡착하여 이동시키는 로봇부를 포함하는 이차전지 검사장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송부는,
   상기 유입부로부터 이차전지가 안착되는 제1 이송역역;
   상기 검사부가 위치하는 검사영역; 및
   상기 검사부 타측에서 상기 검사부에서 검사가 완료된 이차전지가 위치하는 제2 이송영역을 포함하는 이차전지 검사장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 검사부는,
   상기 이송부와 이격되며 상기 검사영역내로 이송된 상기 이차전지의 외관을 검사하는 제1 검사부를 포함하는 이차전지 검사장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 검사부는,
   상기 이송부와 이격되며 상기 제1 검사부와 타측방향에 위치하여 상기 검사영역내로 이송된 상기 이차전지의 제1 부분 및 제2 부분의 외관을 검사하는 카메라가 연결된 제2 검사부를 포함하는 이차전지 검사장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1 검사부는,
   이송되는 상기 이차전지의 크기에 따라 이격거리가 조절되는 이차전지 검사장치.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 검사부의 검사로 인해 불량품으로 판정된 이차전지는, 상기 제2 로봇에 의해 이송되어 외부로 배출되는 배출부를 더 포함하는 이차전지 검사장치.

Images