KR20230115465A - 선형 이동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 출원은 셀을 정렬하는 과정에서 셀의 분라막이 끼거나 걸려 셀이 손상되는 문제를 해결할 수 있는 선형 이동 시스템을 제공한다.

Description

선형 이동 시스템 {Linear movement system}

본 발명은 선형 이동 시스템에 관한 것이고, 상세하게는, 셀 포장용 선형 이동 시스템에 관한 것이다.

최근, 화석연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 원자력, 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전력저장장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.

특히, 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 최근에는 전기자동차(EV), 하이브리드 전기자동차(HEV) 등의 동력원으로서 이차전지의 사용이 실현화되고 있으며, 그리드(Grid)화를 통한 전력 보조전원 등의 용도로도 사용영역이 확대되고 있어, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.

대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지와 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높고, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.

일반적으로, 이러한 이차전지(이하, 셀이라고도 함)는 스태킹 공정을 거쳐 완성된 이후에, 상기 이차전지를 수납할 수 있는 소정의 수납부를 구비한 포장재 내에 수납 및 패키징된 상태로 출하되며, 이러한 포장 과정은 일련의 자동화된 포장 장치에 의해 수행된다.

한편, 상기 포장 장치는 선형 이동 시스템으로부터 정렬된 셀을 공급 받아 포장한다. 상세하게는, 상기 공급받는 셀은 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 스태킹 셀이며, 상기 분리막은 외부로 노출되어 있다.

도 1은 기존 선형 이동 시스템을 나타낸 정면도이다.

기존 선형 이동 시스템은, 안착부(10), 셀 가이드(20), 및 셀 이동부(미도시)를 포함한다. 셀 가이드(20)는 안착부(10)의 일 측에 결합되며, 상기 셀 이동부(미도시)는 셀 가이드(20)로 셀(1)를 이동시켜 셀을 정렬하였다. 기존 선형 이동 시스템은 안착부(10)와 셀 가이드(20)의 결합 부분에 조립 틈새(30)가 존재하였고, 셀 정렬 과정에서 상기 조립 틈새(30) 사이로 셀의 분리막이 끼이거나 걸려 셀이 손상되는 문제가 빈번히 발생하였다.

본 발명은 셀을 정렬하는 과정에서 셀의 분라믹이 끼거나 걸려 셀이 손상되는 문제를 해결할 수 있는 선형 이동 시스템을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 소정의 폭 및 길이를 갖고 셀이 안착되는 안착부; 상기 안착부의 길이 방향을 따라 소정 깊이의 단차를 갖고, 안착부의 폭 방향에 따른 일 단부에 형성되는 장착 홈; 적어도 일부가 안착부 위로 노출되게 상기 장착 홈에 장착되는, 제1 셀 가이드; 상기 안착부의 길이 방향에 따른 일 단부에 장착된 제2 셀 가이드; 및 안착된 셀을 상기 제1 및 제2 셀 가이드와 밀착되게 이동시키는 셀 이동부를 포함하는, 선형 이동 시스템이 제공된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 선형 이동 시스템은, 셀 정렬에 이용되는 셀 가이드의 장착 부분에 단차 구조를 도입함으로써, 셀 정렬 과정에서 셀의 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 기존 선형 이동 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템에서, 안착된 셀의 X축 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템에서, 안착된 셀의 Y축 이동을 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 용어는 단순히 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결" 또는 "결합"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결" 또는 "직접적으로 결합"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 구성을 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계 없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템에서, 안착된 셀의 X축 이동을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 예시적인 선형 이동 시스템에서, 안착된 셀의 Y축 이동을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 선형 이동 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 셀 포장용 선형 이동 시스템에 관한 것이다. 즉, 본 발명에 따른 선형 이동 시스템은 스택 공정 이후 포장 공정에 적용될 수 있다. 상기 선형 이동 시스템은 정렬된 셀을 포장 장비로 제공할 수 있다. 본 발명에 따른 선형 이동 시스템은 주행 가능하게 복수 개의 바퀴가 마련될 수 있다.

도면을 참조하면, 선형 이동 시스템은 안착부(100), 장착 홈(200), 제1 셀 가이드(300), 제2 셀 가이드(400) 및 셀 이동부(500)를 포함한다.

상기 안착부(100)는 소정의 폭(W) 및 길이(L)를 갖고 셀이 안착된다. 상기 안착부(100)는 셀의 안착면 보다 넓은 면적의 폭(W)과 길이(L)를 가질 수 있다. 이에 따라, 셀(10)이 안착부에 안착되는 최초 위치는 셀 마다 다를 수 있다. 안착된 셀의 최초 위치는 상이하나 이하에서 설명하는 제1 및 제2 셀 가이드(300, 400) 및 셀 이동부(500)를 통해 안착된 셀의 최종 위치는 동일할 수 있으며, 본 발명에서 이와 같이 최종 위치가 동일하도록 셀을 이동시키는 일 련의 과정을 셀 정렬이라 한다.

상기 셀(10)은 스태킹 셀일 수 있다. 상기 스태킹 셀은, 음극, 양극 및 분리막을 포함하며, 음극의 리드(1a)와 양극의 리드(1a)가 길이 방향에 따른 양 단부에 위치되고, 분리막은 외부로 노출되게 스택(Stack) 공정을 거쳐 제조될 수 있다.

상기 장착 홈(200)은 안착부(100)의 길이 방향(L)을 따라 소정 깊이의 단차(210)를 갖고, 안착부(100)의 폭 방향(W)에 따른 일 단부에 형성된다. 상기 장착 홈(200)은 제1 셀 가이드(300)가 장착되는 부분이다. 본 발명에 따른 선형 이동 시스템은 상기 안착된 셀의 외부로 노출된 분리막이 셀 정렬 과정에서 손상되지 않도록 제1 셀 가이드(300)가 장착되는 부분에 장착 홈(200)이 형성된다. 상기 장착 홈(200)은 안착부(100)의 폭 방향(W)에 따른 일 단부에서 안착부의 길이(L) 방향을 따라 연장되어 형성될 수 있다. 상기 장착 홈(200)은 제1 셀 가이드(300)와 조립 가능하게 조립 홈 또는 조립 돌기가 마련될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 다양한 조립 구조가 도입될 수 있다.

상기 제1 셀 가이드(300)는 적어도 일부가 안착부(100) 위로 노출되게 상기 장착 홈(200)에 장착된다. 상기 제1 셀 가이드(300)는 셀의 X 축 정렬을 안내하는 역할을 한다. 상기 제1 셀 가이드(300)는 안착된 셀(1)의 폭 방향에 따른 일 측면과 마주보는 일면을 가질 수 있고, 정렬 상태에서 안착된 셀(1)의 폭 방향에 따른 일 측면과 제1 셀 가이드의 일면이 접촉될 수 있다.

상기 제2 셀 가이드(400)는 상기 안착부의 길이 방향(L)에 따른 일 단부에 장착된다. 상기 제2 셀 가이드(400)는 셀(10)의 리드(1a)가 형성된 영역과 마주보는 위치에 배치된다. 상기 제2 셀 가이드(400)는 안착된 셀(1)의 길이 방향에 따른 일 측면과 마주보는 일면을 가질 수 있고, 정렬 상태에서 안착된 셀(1)의 길이 방향에 따른 일 측면과 제2 셀 가이드의 일면이 접촉될 수 있다.

또한, 상기 제2 셀 가이드(400)는 셀의 리드(1a)가 수용되는 리드 수용 공간(410)이 마련될 수 있다. 상기 제2 셀 가이드(400)는 상기 리드 수용 공간(410)을 가운데 두고 양 측에 배치될 수 있다. 상기 리드 수용 공간(410)은 리드(1a)의 폭 보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 상기 수용 공간(410)은 상기 리드(1a)가 수용된 상태에서 소정의 공간적 여유가 있을 수 있다. 상기 제2 셀 가이드(400)는 셀의 Y축 정렬을 안내하는 역할을 한다.

상기 셀 이동부(500)는 안착된 셀(10)을 상기 제1 및 제2 셀 가이드(300, 400)와 밀착되게 이동시킨다. 상기 셀 이동부(500)는 셀(10)을 제1 및 제2 셀 가이드(300, 400)와 밀착되게 이동시킴으로써, 안착된 셀이 정렬되도록 한다. 상기 셀(10)은 제1 셀 가이드(300)와 밀착 부분에 분리막이 위치할 수 있다. 상기 셀(10)은 안착부(100) 위로 노출된 제1 셀 가이드(300)의 노출 영역과 밀착될 수 있다.

본 발명에 따른 선형 이동 시스템은 안착부(100)의 제1 셀 가이드(300)와 결합되는 부분에 단차(210)가 형성된 장착 홈(200)이 마련됨에 따라, 셀 정렬 과정에서 안착부(100)와 제1 셀 가이드(300) 사이에 셀의 일부(예를 들어, 분리막)가 걸리거나 끼면서 손상되는 문제를 방지할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 셀 이동부(500)는 안착된 셀(10)을 제1 셀 가이드(300)와 밀착되게 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부(510); 및 안착된 셀(10)을 제2 셀 가이드(400)와 밀착되게 Y축으로 이동시키는 Y축 이동부(520)를 포함할 수 있다. 상기 셀 이동부(500)는 X축 이동부(510)와 Y축 이동부(520)를 통해 안착된 셀(10)의 X축 및 Y축 이동을 순차적으로 진행될 수 있다.

예를 들어, 상기 Y축 이동부(520)는 X축 이동부(510)에 의해 제1 셀 가이드(300)와 밀착된 셀(10)을 Y축 이동시킬 수 있다. 상기 Y축 이동부(520)는 셀의 리드(1a)가 수용되는 리드 수용 공간(410)이 마련될 수 있다. 상기 Y축 이동부(520)는 상기 리드 수용 공간(410)을 가운데 두고 양 측에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 선형 이동 시스템은 전술한 단차를 갖는 장착 홈(200)에 제1 셀 가이드(300)가 장착됨에 따라, 조립 틈새가 장착 홈(200) 바닥면에 위치하고, 이에 따라, 정렬 상태에서 안착된 셀(1)의 폭 방향에 따른 일 측면과 접촉되는 제1 셀 가이드(300)의 일면에 조립 틈새가 형성되지 않기 때문에 셀의 분리막 손상을 방지할 수 있다.

하나의 예시에서, 상기 X축 이동부(510)는 안착부(100)의 길이(L)이 방향에 따른 타 단부에서 안착된 셀을 밀어 제1 셀 가이드(300)와 밀착되게 할 수 있다. 상기 X축 이동부(510)는 제1 셀 가이드(300)와 반대 방향에 위치할 수 있다. 상기 X축 이동부(510)는 예를 들어, 셀의 폭 방향(W)에 따른 타 측면과 접촉된 상태로 제1 셀 가이드(300) 측으로 셀을 이동시켜 셀의 폭 방향(W)에 따른 일 측면이 제1 셀 가이드(300)와 접촉되게 한다.

하나의 예시에서, 상기 Y 축 이동부(520)는 안착부(100)의 길이 방향(L)에 따른 타 측면에서 안착된 셀을 밀어 제2 셀 가이드(500)와 밀착되게 할 수 있다. 상기 Y축 이동부(520)는 제2 셀 가이드(400)와 반대 방향에 위치할 수 있다. 상기 Y축 이동부(520)는 셀의 길이 방향(L)에 따른 타 측면과 접촉된 상태로 제2 셀 가이드(400) 측으로 셀을 이동시켜 셀의 길이 방향(W)에 따른 일 측면이 제2 셀 가이드(400)와 접촉되게 한다.

하나의 예시에서, 본 발명에 따른 선형 이동 시스템은, 상기 제1 셀 가이드(300)가 장착되는 부분에 장착 홈(200)을 도입함으로써, 셀(1)의 Y축 이동 중 제1 셀 가이드(300)에 셀이 끼어거나 걸리는 문제를 방지할 수 있다.

예를 들어, 상기 단차(210)의 깊이(d)는 2mm 내지 20mm 범위 내일 수 있다. 예들 들어, 상기 깊이(d)의 하한은, 2.5mm 이상, 3mm 이상, 3.5mm 이상, 4.0mm 이상, 4.5mm 이상 또는 5mm 이상일 수 있다. 상기 깊이(d)의 상한은 19mm 이하, 18mm 이하, 17mm 이하, 16mm 이하, 15mm 이하, 14mm 이하, 13mm 이하, 12mm 이하, 11mm 이하 또는 10mm 이하일 수 있다. 상기 단차(210)의 깊이는 안착부(100)의 안착면과 상기 장착 홈(200)의 바닥면의 높이 차이를 나타낸다. 상기 단차(210)에 의해 셀(1)이 밀착되는 제1 셀 가이드(300)의 일 면에 조립 틈새가 형성되지 않을 수 있다.

상기 제1 셀 가이드(300)는 소정의 높이(h)를 갖고, 제1 셀 가이드(300)의 높이(h)와 단차의 깊이(d)의 차이(h-d)는 10mm 이상일 수 있다. 상기 차이(h-d)는 안착부(100) 위로 노출된 제1 셀 가이드(300)의 높이일 수 있다. 예를 들어, 상기 차이(h-d)는 10mm 이상, 15mm 이상, 20mm 이상, 30mm 이상, 40mm 이상, 50mm 이상, 100mm 이상, 150mm 이상, 300mm 이상 또는 500mm 이상일 수 있다

하나의 예시에서, 상기 제1 셀 가이드(300)는 장착 홈(200)의 단차(210)와 소정 간격(i) 이격되어 있을 수 있다. 상기 제1 셀 가이드(300)는 단차(210)와 이격됨에 따라, 제1 셀 가이드(300)와 안착부(100) 간 조립 틈새가 형성되지 않을 수 있다. 상기 간격(i)은 1mm 내지 10mm 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 상기 간격(i)의 하한은 1mm 이상, 1.5mm 이상, 2mm 이상, 2.5mm 이상, 3mm 이상, 3.5mm 이상, 4mm 이상, 4.5mm 이상 또는 5mm 이상일 수 있다. 상기 간격(i)의 상한은 9.5mm 이하, 9mm 이하, 8.5mm 이하, 8mm 이하, 7.5mm 이하, 7mm 이하, 6.5mm 이하 또는 6mm 이하일 수 있다.

상기 단차(210)는 안착부(100)와 경계 영역에서 소정 곡률 반경(r)을 갖고 라운드지게 형성된 곡률부(211)를 가질 수 있다. 상기 곡률부(211)는 안착부(100)의 모서리에 형성될 수 있다. 상기 모서리에 형성된 곡률부(211)는 셀 찍힘 및 셀 스크래치 방지하는 효과가 있다.

하나의 예시에서, R-게이지를 이용하여 측정한 상기 곡률 반경(r)은 1 내지 5R 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 상기 곡률 반경(r)은 1 내지 4R, 1 내지 3R 또는 1 내지 2R 범위 내일 수 있다.

위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100: 이송 플레이트
200: 셀 가이드
300: 셀 정렬부

Claims (11)

1. 소정의 폭 및 길이를 갖고 셀이 안착되는 안착부;
   상기 안착부의 길이 방향을 따라 소정 깊이의 단차를 갖고, 안착부의 폭 방향에 따른 일 단부에 형성되는 장착 홈;
   적어도 일부가 안착부 위로 노출되게 상기 장착 홈에 장착되는, 제1 셀 가이드;
   상기 안착부의 길이 방향에 따른 일 단부에 장착된 제2 셀 가이드; 및
   안착된 셀을 상기 제1 및 제2 셀 가이드와 밀착되게 이동시키는 셀 이동부를 포함하는, 선형 이동 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀 이동부는 안착된 셀을 제1 셀 가이드와 밀착되게 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동부; 및
   안착된 셀을 제2 셀 가이드와 밀착되게 Y축으로 이동시키는 Y축 이동부를 포함하는, 선형 이동 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 Y축 이동부는 X축 이동부에 의해 제1 셀 가이드와 밀착된 셀을 Y축으로 이동시키는, 선형 이동 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 X 축 이동부는 안착부의 폭 방향에 따른 타 단부에서 안착된 셀을 밀어 제1 셀가이드와 밀착되게 하는, 선형 이동 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 Y 축 이동부는 안착부의 폭 방향에 따른 타 단부에서 안착된 셀을 밀어 제2 셀가이드와 밀착되게 하는, 선형 이동 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 단차의 깊이는 2mm 내지 20mm 범위 내인, 선형 이동 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 셀 가이드는 소정의 높이(h)를 갖고,
   제1 셀 가이드의 높이(h)와 단차의 깊이(d)의 차이(h-d)는 10mm 이상인, 선형 이동 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 셀 가이드는 장착 홈의 단차와 소정 간격 이격되는, 선형 이동 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 간격은 1mm 내지 10mm 범위 내인, 선형 이동 시스템.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 단차는 안착부와 경계 영역에서 소정 곡률 반경을 갖고 라운드지게 형성되는 곡률부를 갖는, 선형 이동 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, R-게이지를 이용하여 측정한 상기 곡률부의 곡률 반경은 1 내지 2R 범위 내인, 선형 이동 시스템.

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