KR20240022831A - 비트 자동인식 조립시스템 - Google Patents

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KR20240022831A
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김영섭
조준범
박준영
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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

본원발명은, 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 배치되는 다이, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩에 나사 체결을 위한 2종 이상의 비트들, 상기 비트들이 거치되는 비트 거치부, 상기 비트들 중 하나가 장착되는 적어도 하나 이상의 드라이버, 및 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트들 중 특정 비트의 선택과 상기 드라이버의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 비트 자동인식 조립시스템에 있어서, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩은 2종 이상의 나사체결부가 형성되어 있고, 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트 거치부에 있는 상기 비트들의 거치 상태 여부를 확인하는 제1센서 및 상기 드라이버에 대한 상기 비트의 장착 여부를 확인하는 제2센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 센서의 신호에 따라 상기 드라이버의 작동이 제어되는 비트 자동인식 조립시스템에 관한 것이다.

Description

비트 자동인식 조립시스템{Bit Automatic Recognition Assembly System}
본원발명은 비트 자동인식 조립시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 조립 과정에서 2종 이상의 나사 체결이 하나의 조립 모듈에서 진행되면서도, 비트 오사용 방지가 가능한 비트 자동인식 조립시스템 및 이를 이용한 조립방법에 관한 것이다.
리튬 이차전지를 중대형 제품군에 적용하기 위하여 복수의 전지셀을 대용량 및 고출력 형태로 구성한다. 복수의 리튬 이차전지를 병렬 및/또는 직렬로 연결하여 배터리 모듈을 구성하고, 상기 배터리 모듈 하나 이상에 기타 구성 요소를 추가하여 배터리 팩을 제조한다.
배터리 모듈 또는 배터리 팩은, 복수의 전지셀들을 포함하는 전지셀 스택을 프레임에 배치하고, 이를 감싸는 형태로 이루어진 외부케이스를 조립하는 방법으로 제조된다. 조립 과정 중 다수의 볼팅 공정이 진행될 수 있는데, 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 설계와 기능에 따라 다양한 형상과 크기의 나사가 사용된다.
종래는 나사의 형상과 크기에 따라 각각 별도의 조립 모듈을 구성하기 때문에, 복수의 조립 모듈이 필요하고 이에 따른 추가의 공간 또한 확보해야 했다. 도 1은 이러한 종래기술에 따른 하나의 실시예로서 복수의 조립 모듈을 포함하는 배터리 팩 조립시스템의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 패터리 팩 조립시스템은 3개의 조립 모듈(100)이 연속적으로 배치된다. 배터리 팩(10)에 나사1의 체결을 위한 제1조립 모듈, 나사2의 체결을 위한 제2조립 모듈, 및 나사3의 체결을 위한 제3조립 모듈이 순차적으로 구비되어 있다. 각 조립 모듈마다 체결 가능한 나사가 특정되어 있기 때문에, 배터리 팩(10)에 나사1, 나사2, 및 나사3을 체결하는 단계는 독립적이나 순차적으로 진행된다. 각 단계가 완료되면 배터리 팩(10)은 다음 조립 모듈로 이동되어야 한다.
이러한 형태의 조립 라인은 개별 모듈에 대한 비용뿐만 아니라 공간 또한 많이 필요한바, 이를 개선하기 위한 많은 시도가 이루어지고 있다.
도 2는 종래기술의 개선된 배터리 팩 조립시스템의 모식도이다. 도 2를 참조하면, 개선된 배터리 팩 조립시스템은 한 개의 조립 모듈(100)로 구성된다. 하나의 조립 모듈(100) 내에서 모든 나사에 대한 체결이 이루어지는 바, 단계 별 배터리 팩의 이송이 필요 없다. 도 2의 조립 모듈(100)은 2종 이상의 나사들이 사용되더라도 배터리 팩을 이동하지 않고 단일 조립 모듈 내에서 모두 조립할 수 있다.
2종 이상의 나사 체결을 하나의 조립 모듈에서 진행하려면, 각각의 나사에 맞는 2종 이상의 비트들을 보유하고 있어야 한다. 비트 거치부(200)에 상기 2종 이상의 비트들이 비치되어 있고, 작업자 또는 작업 로봇은 알맞은 비트를 드라이버에 장착한 후 나사를 체결한다.
비트는 형태와 크기가 유사하여 혼용되어 사용되거나 잘못 사용될 가능성이 높고, 이 경우 나사 체결이 정확하게 되지 않을 수 있으며, 심지어 나사가 마모될 수 있다.
배터리 팩의 제조 과정 중 나사 체결을 위한 공간을 최소화하되, 나사 체결 과정에서 발생할 수 있는 오조립이나 불량을 방지할 수 있는 더욱 더 개선된 조립 모듈이 필요하다.
특허문헌 1은 배터리 팩을 제조하기 위한 볼팅 장치로서 전동 드라이버, 드라이버 비트, 비트 가이드 부재 및 가이드 지그를 포함하는 구성을 개시하나, 서로 다른 종류의 드라이버 비트를 교체 사용할 때 발생할 수 있는 문제 자체를 인식하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 조립 대상물의 높이가 변경되는 경우에도 헤드의 높이를 조절하지 않고 나사를 체결할 수 있는 나사 체결장치에 대한 것으로서, 나사 체결을 위한 비트 교체가 필요한 구성이 아니다.
특허문헌 3은 카세트 조립체의 비트가 자동으로 수납 케이스에 수납될 수 있도록 하는 기판 청공용 비트 분리장치에 대한 것이다. 수납 케이스에 형성된 복수의 비트 수납홀에 카세트 조립체의 비트가 자동으로 수납되는 구성을 개시하고 있다.
특허문헌 4는 전동드라이버의 가동 여부에 따라 진공흡착센서 및 진공펌프가 가동 또는 비가동하여 체결을 위한 나사를 체결작업이 수행될 때까지 안정되게 유지할 수 있는 것을 개시하나, 종류가 다른 비트를 교체하고 이를 사용하여 나사를 체결하는 기술은 제시하지 않고 있다.
이와 같이 아직까지 배터리 팩의 제조 과정 중 나사 체결을 위한 공간을 최소화하되, 나사 체결 과정에서 발생할 수 있는 오조립이나 불량을 방지할 수 있는 더욱 더 개선된 조립 모듈에 대한 기술이 필요하다.
대한민국 공개특허공보 제2022-0057505호 ('특허문헌 1') 대한민국 등록특허공보 제1226832호 ('특허문헌 2') 대한민국 등록특허공보 제1248482호 ('특허문헌 3') 대한민국 등록특허공보 제0581697호 ('특허문헌 4')
본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 배터리 모듈 또는 배터리 팩의 조립 공간을 줄임으로써 생산 비용을 감소시킬 수 있고, 2종 이상의 나사를 체결하는 과정에서 발생할 수 있는 오조립이나 불량을 방지할 수 있는 비트 자동인식 조립시스템 및 이를 이용한 조립방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본원발명은, 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 배치되는 다이, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩에 나사 체결을 위한 2종 이상의 비트들, 상기 비트들이 거치되는 비트 거치부, 상기 비트들 중 하나가 장착되는 적어도 하나 이상의 드라이버, 및 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트들 중 특정 비트의 선택과 상기 드라이버의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 비트 자동인식 조립시스템에 있어서, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩은 2종 이상의 나사체결부가 형성되어 있고, 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트 거치부에 있는 상기 비트들의 거치 상태 여부를 확인하는 제1센서 및 상기 드라이버에 대한 상기 비트의 장착 여부를 확인하는 제2센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 센서의 신호에 따라 상기 드라이버의 작동이 제어되는 비트 자동인식 조립시스템을 제공한다.
상기 제1센서 및 제2센서는 각각 상기 비트들의 거치 및 장착 여부와 함께 상기 비트들의 종류 또한 감지가 가능할 수 있다.
상기 제1센서 및 제2센서는 비전에 의해서 상기 비트들의 종류를 감지할 수 있다.
상기 비트들 각각을 구별하기 위하여, 각각의 비트에 태그, 바코드, 색상, 인식칩, 측면 홈의 형태, 측면 홈의 개수, 및 비트의 길이 차이 중 적어도 하나 이상의 식별 요소가 적용될 수 있다.
상기 제1센서 및/또는 제2센서에 의해서 감지된 비트의 확인 결과 해당 나사 체결 과정에 맞는 비트가 사용되지 않을 경우 알람을 발생하고, 상기 제어부는 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어할 수 있다.
나사 체결 과정이 완료되었을 때, 제1센서에 의해서 감지된 비트의 확인 결과 한 개 이상의 비트가 상기 비트 거치부에 장착되지 않은 경우 알람을 발생할 수 있다.
상기 비트 거치부는 상기 비트들이 각각 한 개씩만 거치되는 홈들을 구비하고, 상기 홈들은 상기 비트들 각각과 1:1로 매칭되는 전용 홈으로 구성될 수 있다.
상기 제1센서에서 감지된 비트의 확인 결과 2개 이상의 비트가 홈에 거치되지 않은 경우 및/또는 상기 전용 홈에 다른 비트가 거치된 경우에 대해서 알람을 발생하고, 상기 제어부는 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어할 수 있다.
상기 제1센서는, 상기 전용 홈 중 비어 있는 홈에 대한 비트의 확인 결과를 상기 제어부로 송신하고, 상기 제어부는, 상기 비트의 확인 결과가 해당 나사 체결 과정의 단계에 맞지 않을 경우, 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어할 수 있다.
상기 드라이버는 한 개이고, 상기 비트들 가운데 한 개의 비트만 상기 드라이버에 장착되어 나사 체결이 이루어질 수 있다.
상기 제1센서는 비트의 개수와 대응되는 개수로 구비되고, 상기 제1센서는 비트의 거치 여부 및 이에 따라 거치된 전체 비트의 수를 파악할 수 있다.
상기 비트들은 길이가 모두 다르고, 상기 제1센서는 각각의 비트들의 길이에 따라 장착 위치가 다르게 배치되면서, 특정한 비트와 한 쌍을 이루며, 상기 제1센서는 한 쌍을 구성하는 비트가 전용 홈에 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다.
상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 상기 다이에 배치된 상태에서, 상기 2종 이상의 나사체결부에 대한 나사 체결이 순차적으로 작동할 수 있다.
상기 비트를 상기 드라이버 및 상기 비트 거치부에 장착 및 탈거하는 것은 수작업 또는 로봇에 의해서 진행될 수 있다.
본원발명은 또한, 상기 비트 자동인식 조립시스템을 사용하여 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 조립하는 방법을 제공한다.
본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원발명에 따른 비트 자동인식 조립시스템은, 하나의 조립 모듈에서 형태 및 크기가 다른 2종 이상의 나사 체결할 수 있으므로, 생산 시설에 투입되는 비용 및 공간을 절약할 수 있다.
또한, 나사 체결용 비트가 잘못 선택되어 드라이버에 장착되거나, 사용 완료된 비트가 정위치에 거치되지 않는 경우 알람을 발생하여 알려주고, 드라이버를 작동하지 않기 때문에, 작업자의 실수가 있더라도 오조립이 발생하는 것을 차단할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 복수의 조립 모듈을 포함하는 배터리 팩 조립시스템의 모식도이다.
도 2는 종래기술의 개선된 배터리 팩 조립시스템의 모식도이다.
도 3은 본원발명의 제1-6실시예에 따른 비트 거치부 및 제1센서의 사시도이다.
도 4는 도 3의 수직 단면도이다.
도 5는 본원발명의 제1-7실시예에 따른 비트 거치부 및 제1센서의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명에 대한 설명으로 한정되지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
본원발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
본원발명에 따른 비트 자동인식 조립시스템은, 하나의 조립 모듈에서 2종 이상의 서로 다른 비트들이 드라이버에 장착되어 나사를 체결하는 과정이 이루어질 수 있다.
이를 위하여, 비트 거치부와 드라이버에 비트를 식별할 수 있는 센서를 구비하고, 상기 센서는 드라이버 및 비트 거치부에 장착된 비트의 적절성, 및 비트 거치부에 거치된 비트의 개수 등을 확인하며, 나사 체결 과정에서 미리 설정된 내용과 차이가 발생하면 알람을 발생하고 드라이버가 작동하지 않도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 비트 자동인식 조립시스템은, 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 배치되는 다이, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩에 나사 체결을 위한 2종 이상의 비트들, 상기 비트들이 거치되는 비트 거치부, 상기 비트들 중 하나가 장착되는 적어도 하나 이상의 드라이버, 및 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트들 중 특정 비트의 선택과 상기 드라이버의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩은 2종 이상의 나사체결부가 형성되어 있고, 나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트 거치부에 있는 상기 비트들의 거치 상태 여부를 확인하는 제1센서 및 상기 드라이버에 대한 상기 비트의 장착 여부를 확인하는 제2센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 센서의 신호에 따라 상기 드라이버의 작동이 제어될 수 있다.
상기 제1센서는 상기 비트 거치부에 거치된 비트의 상부 및/또는 측면에 위치하면서 비트의 길이, 비트에 있는 식별표시, 및 비트의 형태 등을 확인하는 제1-1센서, 및 상기 비트가 장착 및 탈착되는 비트 거치부의 홈 내부에서 비트의 장착 여부를 확인하는 제1-2센서를 포함한다.
상기 제2센서는 비트에 있는 식별표시 및 비트의 형태 등을 확인할 수 있다.
상기 제1센서 및 제2센서로서 비전 센서를 구비할 수 있는 바, 상기 비전을 이용하여 비트의 종류를 파악할 수 있다.
상기 2종 이상의 비트들은, 각각의 비트들을 구별하기 위한 식별표시로서, 태그, 바코드, 색상, 인식칩, 측면에 있는 홈의 형태, 측면에 있는 홈의 개수, 및 비트의 길이 차이 중 적어도 하나 이상의 식별 요소를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본원발명에서는 상기와 같은 다양한 비트의 식별표시를 이용하여, 비트 거치대 및 드라이버에 장착된 비트의 종류 및 이들이 제대로 장착 또는 거치되었는지를 확인할 수 있다.
제1-1실시예로서, 비트 거치부에 장착된 복수의 비트들의 형태, 구체적으로 비트들 끝단의 형태를 인식할 수 있는 비전 센서를 상기 비트 거치부의 상단에 배치하고, 상기 비전 센서를 통해 비트의 식별 및 비트의 개수를 파악할 수 있다.
비트의 측면에 특정한 형상의 홈이나 돌기가 있거나, 또는 상기 홈이나 돌기의 개수에 식별 의미가 있는 경우에는, 비전 센서를 통해 상기 홈이나 돌기 및 이들의 개수를 확인함으로써 비트를 식별할 수 있다.
상기 비전 센서의 관찰영역이 비트 거치부에 장착된 모든 비트들을 관찰 가능하게 넓은 경우에는, 복수의 비트들이 장착되는 하나의 비트 거치부에 한 개의 비전 센서가 배치될 수 있다. 또는, 각각의 비트들을 전담하는 비전 센서와 비트가 1대1의 비율로 배치될 수 있다.
이와 같은 식별방법은, 비트에 별도의 식별 요소가 부가될 필요가 없고, 비트의 길이에 관계없이 적용이 가능하며, 비트 거치대에 복수의 비트 거치용 홈이 형성되고, 상기 홈이 특정한 비트 거치용으로 특정되지 않는 경우에도 적용될 수 있다.
제1-2실시예로서, 식별표시가 비트들 각각에 부가된 경우로서, 태그, 바코드, 색상표시, 인식칩 중 적어도 하나 이상이 모든 비트들에 부가된 경우에는 이를 인식할 수 있는 리더기를 제1센서로 사용할 수 있다. 이와 같이 비트를 식별한 결과를 취합하여 비트 거치부에 장착되어 있는 비트의 종류 및 개수를 파악할 수 있다.
비트 거치부에 장착되는 제1센서로 상기 리더기를 사용하는 경우, 상기 리더기의 관찰영역에 따라, 복수의 비트들이 장착되는 하나의 비트 거치부에 한 개의 리더기가 배치될 수 있고, 또는, 각각의 비트들을 전담하는 비전 센서와 비트가 1대1의 비율로 배치될 수 있다.
이와 같은 식별방법은, 비트 거치대에 복수의 비트 거치용 홈이 형성되고, 상기 홈이 특정한 비트 거치용으로 특정되지 않는 경우에도 적용될 수 있다.
제1-3실시예로서, 비트들은 각각 구별이 될 수 있도록 모든 비트들의 길이가 모두 다를 수 있다. 제1-1센서로 비트들의 길이를 측정할 수 있는 센서를 적용하여, 비트들을 식별할 수 있다. 또한, 이와 같이 비트를 식별한 결과를 취합하여 비트 거치부에 장착되어 있는 비트의 종류 및 개수를 파악할 수 있다.
비트 거치부에 장착되는 상기 제1-1센서는, 상기 제1-1센서의 관찰영역에 따라, 복수의 비트들이 장착되는 하나의 비트 거치부에 한 개의 제1-1-센서가 배치될 수 있고, 또는 각각의 비트들을 전담하는 제1-1센서가 비트와 1대1의 비율로 배치될 수 있다.
이와 같은 식별방법은, 비트 거치대에 복수의 비트 거치용 홈이 형성되고, 상기 홈이 특정한 비트 거치용으로 특정되지 않는 경우에도 적용될 수 있다.
제1-4실시예는 상기 제1-3실시예의 변형 예로서, 비트들의 길이가 모두 다르고, 각각의 비트들이 비트 거치대에 1:1로 매칭되는 전용 홈을 할당 받은 경우다. 상기 전용 홈에 장착된 비트의 길이를 측정함으로써 전용 홈에 장착된 비트의 정/오를 판단할 수 있다.
제1센서는 각각의 비트들의 길이에 따라 장착 위치가 다르게 배치되면서, 특정한 길이를 갖는 비트와 한 쌍을 이룬다. 따라서, 제1센서는 한 쌍을 이루는 비트의 길이를 측정하여 비트가 전용 홈에 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다.
예를 들어, 제1비트와 제2비트로 구성되는 2개의 비트가 비트 거치대에 장착되는 경우, 제1비트의 길이는 50 ㎜이고, 제2비트의 길이는 100 ㎜일 때, 제1비트에 적용되는 제1-1센서는 전용 홈의 상단 중 45 ㎜ 및 55 ㎜의 높이에 레이저 및 감지기를 각각 구비할 수 있다. 제2비트에 적용되는 제1-1센서는 전용 홈의 상단 중 95 ㎜, 105 ㎜의 높이에 레이저 및 감지기를 각각 구비하도록 구성할 수 있다. 이 때 제1-2센서는 비트 거치부의 홈 내부에 배치되어 비트의 종류에 상관없이 비트의 거치 여부를 파악할 수 있다.
제1비트 전용 홈에 제1비트가 장착되면, 50 ㎜ 길이의 제1비트에 의해서 45 ㎜ 높이의 레이저는 막히게 되므로 45 ㎜ 높이에 있는 레이저 감지기는 레이저를 감지할 수 없고 55 ㎜ 높이의 레이저는 레이저 감지기에 의해 레이저를 감지할 수 있다. 이를 통해서 제1비트가 올바르게 전용 홈에 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다.
제1비트 전용 홈에 제2비트가 장착되면, 100 ㎜ 길이의 제2비트에 의해서 45 ㎜ 높이의 레이저뿐만 아니라 55 ㎜ 높이의 레이저도 막히게 되므로 45 ㎜ 높이의 레이저 감지기는 물론 55 ㎜ 높이의 레이저 감지기도 레이저를 감지할 수 없다. 이를 통해서 제1비트 전용 홈에 비트가 장착된 것을 알 수 있으나 올바른 비트가 장착된 것이 아니라는 것을 확인할 수 있다.
제2비트 전용 홈에 제2비트가 장착되면, 100 ㎜ 길이이 제2비트에 의해서 95 ㎜ 높이의 레이저는 막히게 되므로 95 ㎜ 높이의 레이저 감지기는 레이저를 감지할 수 없고 105 ㎜ 높이의 레이저 감지기는 레이저를 감지할 수 있다. 이를 통해서 제2비트가 올바르게 전용 홈에 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다.
제2비트 전용 홈에 제1비트가 장착되면, 50 ㎜ 길이이 제1비트에 의해서 95 ㎜ 높이의 레이저 및 105 ㎜ 높이의 레이저도 막히지 않는 바, 95 ㎜ 높이의 레이저 감지기는 물론 105 ㎜ 높이의 레이저 감지기도 레이저를 감지할 수 있다. 이 때 제1-2센서에 의해서 제2비트 전용 홈에 비트가 장착된 것은 명확하게 파악할 수 있는 바, 제2비트 전용 홈에 비트가 장착된 것을 알 수 있으나 올바른 비트가 장착된 것이 아니라는 것을 확인할 수 있다.
비트의 개수가 3개 이상일 경우라도, 길이가 다른 비트들의 높이를 기준으로 짧은 위치와 긴 위치 각각에 레이저 감지기를 부착하는 구성을 연속 배치함으로써 확장할 수 있다.
제1-5실시예는 상기 제1-2센서가 비트 거치부의 홈 내부에서 배치되지 않고, 가장 작은 길이의 비트보다 더 낮은 위치에 배치되는 것을 제외하고는 제1-4실시예와 동일하다. 제1-2센서를 제1-1센서와 같은 측면에 배치함으로써 설치가 더 용이한 장점이 있다.
상기 제1-1실시예, 제1-2실시예, 및 제1-3실시예는 비트의 종류를 파악할 수 있는 바, 이를 통해서 비트의 장착 여부를 확인할 수 있는 별도의 센서인 제1-2센서가 필요치 않을 수 있다. 다만, 상기 제1-2센서를 부가함으로써, 중복으로 이상 여부를 확인할 수 있다.
드라이버에 장착된 제2센서를 이용하여 드라이버에 장착된 비트의 정/오를 확인하는 방법으로서, 제2-1실시예는 상기 제2센서로서 비전 센서를 적용하는 경우일 수 있다. 드라이버에 장착된 비트의 형태, 구체적으로 비트 끝단의 형태를 인식할 수 있는 비전 센서를 이용하여, 비트의 식별은 물론 장착 여부도 바로 파악할 수 있다. 이 경우도 제1실시예와 같이 드라이버에 비트가 장착되었는지 여부만을 파악하는 별도의 센서를 부가함으로써, 중복으로 이상 여부를 확인할 수 있다.
제2-1실시예는 비트에 별도의 식별 요소가 부가될 필요가 없고, 비트의 길이에 관계없이 적용이 가능하다.
이 때, 드라이버는 한 개만 배치될 수 있으며, 상기 비트들 가운데 한 개의 비트만 한 개의 드라이버에 장착되어 나사 체결이 이루어질 수 있다.
제2-2실시예로서, 식별표시가 비트들 각각에 부가된 경우로서, 태그, 바코드, 색상표시, 인식칩 중 적어도 하나 이상이 모든 비트들에 부가된 경우에는 이를 인식할 수 있는 리더기를 제2센서로 사용할 수 있다.
제2-3실시예로서, 비트의 측면에 특정한 형상의 홈이나 돌기가 있거나, 또는 상기 홈이나 돌기의 개수에 식별 의미가 있는 경우에는, 드라이버의 비트 장착부에 상기 홈이나 돌기를 센싱할 수 있는 센서를 구비함으로써, 비트를 식별할 수 있다.
이와 같이 비트 거치부에 있는 제1센서 및/또는 드라이버에 있는 제2센서에서 비트의 식별 요소를 감지하여, 해당 나사 체결 과정에 맞는 비트가 사용되지 않을 경우 알람을 발생할 수 있다.
나사 체결 과정이 완료되었을 때, 제1센서에 의해서 감지된 비트의 확인 결과 한 개 이상의 비트가 홈에 장착되지 않은 경우 알람을 발생할 수 있다. 모든 작업이 완료된 경우 및 1종류의 나사에 대한 체결 과정이 완료된 경우 모두 비트가 비트 거치대로 "반납"되어야 하므로 한 개 이상의 비트가 홈에 장착되지 않은 경우는 비트가 분실되거나, 그 전에 다른 비트가 사용된 오류일 가능성이 있다.
상기 비트 거치부는 상기 비트들이 각각 한 개씩만 거치되는 홈들을 구비하고, 상기 홈들은 상기 비트들 각각과 1:1로 매칭되는 전용 홈으로 구성될 수 있다. 상세하게는, 상기 제1센서에서 감지된 비트의 확인 결과 2개 이상의 비트가 홈에 거치되지 않은 경우 및/또는 상기 비트 거치부에 형성된 전용 홈에 다른 비트가 거치된 경우에 대해서 알람을 발생할 수 있다.
상기 제어부는 알람이 발생하는 경우 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어함으로써, 조립 과정에 문제가 생기는 것을 알리거나 방지할 수 있다.
상기 제1센서는, 상기 비트 거치부에 형성된 전용 홈 중 비어 있는 홈에 대한 비트의 확인 결과를 상기 제어부로 송신하고, 상기 제어부는, 상기 비트의 확인 결과가 해당 나사 체결 과정의 단계에 맞는 비트를 표시하지 않는 경우, 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어할 수 있다.
도 3은 제1-6실시예에 따른 비트 거치부 및 센서의 사시도이고, 도 4는 도 3의 수직 단면도이다. 제1-6실시예는 제1-5실시예 중 일부를 변형한 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 비트 거치부(200)에는 제1비트(210) 및 제2비트(220)가 장착되어 있고, 이들에 대한 제1-1센서(310)와 제1-2센서(330)가 배치되어 있다.
제1-1센서(310)는 제1비트(210)의 상부에 위치하며, 제1-1센서(310)는 레이저 파장을 조사하는 근접센서로 구성될 수 있는 바, 제1-1센서(310)에서 레이저 파장을 조사하는 부분의 위치는 제1비트(210)의 상부 끝단 보다 높고, 제2비트(220)의 상부 끝단 보다는 낮게 위치할 수 있다. 따라서, 제1비트(210)의 홈에 제1비트(210)가 장착됨으로써 상기 근접센서가 제1비트(210)를 감지하지 못하는 상태가 올바른 상태가 되고, 제1비트(210)의 홈에 제2비트(220)가 장착되는 경우에는, 상기 근접센서가 제2비트(220)를 감지하게 되며, 이는 제1비트의 전용 홈에 잘못된 비트가 장착된 잘못된 상태에 해당된다.
제1-2센서(330)는 제1비트(210) 및 제2비트(220) 각각의 하단 측부에 위치하면서, 제1비트(210) 및 제2비트(220)가 홈(201)에 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다. 따라서, 나사 체결 과정에 맞는 비트가 탈거된 상태인지 여부를 확인할 수 있다. 또한, 나사 체결 과정이 완료되었을 때는 2개의 홈들(201)에 제1비트(210) 및 제2비트(220)가 각각 장착되었는지 여부를 확인할 수 있다. 제1-1센서 및 제1-2센서에서 측정된 결과가 올바르지 않은 경우에는, 알람을 발생할 수 있으며, 제어부는 드라이버가 작동하지 못하도록 제어할 수 있다.
도 5는 제1-7실시예에 따른 비트 거치부 및 센서의 단면도이다. 제1-7실시예는 제1-5실시예에서 제1-1센서의 구성만을 변경한 것이다.
도 5를 참조하면, 비트 거치부에는 제1비트(210) 및 제2비트(220)가 장착되어 있고, 이들을 관찰하는 제1-1센서(310, 320)와 제1-2센서(330)가 배치되어 있다. 센서의 신뢰성을 높이기 위하여, 상기 제1-1센서를 비트의 개수와 대응되는 개수로 구비하여, 각각의 비트들의 상부에 배치할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 달리, 도 5에서는 2개의 제1-1센서(310, 320)가 제1비트(210) 및 제2비트(220) 각각에 배치되는 바, 상기 제1-1센서(310, 320) 및 제1-2센서(330)는 비트의 거치 여부 및 이에 따라 거치된 비트의 수를 더욱 정확하게 파악할 수 있다.
본원발명은 하나의 공정 라인에서 2종 이상의 나사를 체결하는 과정이 진행되기 때문에, 상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 상기 다이에 배치된 상태에서, 상기 2종 이상의 나사체결부에 대한 나사 체결이 순차적으로 작동할 수 있다. 이 때, 드라이어 및 비트 거치부에 비트를 장착 및 탈거하는 과정이 필요한데, 이와 같은 과정은 작업자가 수작업으로 진행할 수 있고, 또는 로봇에 의해 진행될 수 있다.
본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
10: 배터리 팩
100: 조립 모듈
200: 비트 거치부
201: 홈
210: 제1비트
220: 제2비트
310, 320: 제1-1센서
330: 제1-2센서

Claims (15)

  1. 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 배치되는 다이;
    상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩에 나사 체결을 위한 2종 이상의 비트들;
    상기 비트들이 거치되는 비트 거치부;
    상기 비트들 중 하나가 장착되는 적어도 하나 이상의 드라이버; 및
    나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트들 중 특정 비트의 선택과 상기 드라이버의 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 비트 자동인식 조립시스템에 있어서,
    상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩은 2종 이상의 나사체결부가 형성되어 있고,
    나사 체결 과정의 단계에 따라 상기 비트 거치부에 있는 상기 비트들의 거치 상태 여부를 확인하는 제1센서 및 상기 드라이버에 대한 비트의 장착 여부를 확인하는 제2센서 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 센서의 신호에 따라 상기 드라이버의 작동이 제어되는 비트 자동인식 조립시스템.
  2. 상기 제1센서 및 제2센서는 각각 상기 비트들의 거치 및 장착 여부와 함께 상기 비트들의 종류 또한 감지가 가능한 비트 자동인식 조립시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1센서 및 제2센서는 비전에 의해서 상기 비트들의 종류를 감지할 수 있는 비트 자동인식 조립시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비트들 각각을 구별하기 위하여, 각각의 비트에 태그, 바코드, 색상, 인식칩, 측면 홈의 형태, 측면 홈의 개수, 및 비트의 길이 차이 중 적어도 하나 이상의 식별 요소가 적용된 비트 자동인식 조립시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1센서 및/또는 제2센서에 의해서 감지된 비트의 확인 결과 해당 나사 체결 과정에 맞는 비트가 사용되지 않을 경우 알람을 발생하고,
    상기 제어부는 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어하는 비트 자동인식 조립시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    나사 체결 과정이 완료되었을 때, 제1센서에 의해서 감지된 비트의 확인 결과 한 개 이상의 비트가 상기 비트 거치부에 장착되지 않은 경우 알람을 발생하는 비트 자동인식 조립시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 비트 거치부는 상기 비트들이 각각 한 개씩만 거치되는 홈들을 구비하고,
    상기 홈들은 상기 비트들 각각과 1:1로 매칭되는 전용 홈으로 구성되는 비트 자동인식 조립시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서에서 감지된 비트의 확인 결과 2개 이상의 비트가 홈에 거치되지 않은 경우 및/또는 상기 전용 홈에 다른 비트가 거치된 경우에 대해서 알람을 발생하고,
    상기 제어부는 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어하는 비트 자동인식 조립시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서는, 상기 전용 홈 중 비어 있는 홈에 대한 비트의 확인 결과를 상기 제어부로 송신하고,
    상기 제어부는, 상기 비트의 확인 결과가 해당 나사 체결 과정의 단계에 맞지 않을 경우, 상기 드라이버가 작동하지 못하도록 제어하는 비트 자동인식 조립시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 드라이버는 한 개이고,
    상기 비트들 가운데 한 개의 비트만 상기 드라이버에 장착되어 나사 체결이 이루어지는 비트 자동인식 조립시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1센서는 비트의 개수와 대응되는 개수로 구비되고,
    상기 제1센서는 비트의 거치 여부 및 이에 따라 거치된 전체 비트의 수를 파악할 수 있는 비트 자동인식 조립시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 비트들은 길이가 모두 다르고,
    상기 제1센서는 각각의 비트들의 길이에 따라 장착 위치가 다르게 배치되면서, 특정한 비트와 한 쌍을 이루며,
    상기 제1센서는 한 쌍을 구성하는 비트가 전용 홈에 장착되었는지 여부를 확인하는 비트 자동인식 조립시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 또는 배터리 팩이 상기 다이에 배치된 상태에서,
    상기 2종 이상의 나사체결부에 대한 나사 체결이 순차적으로 작동하는 비트 자동인식 조립시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 비트를 상기 드라이버 및 상기 비트 거치부에 장착 및 탈거하는 것은 수작업 또는 로봇에 의해서 진행되는 비트 자동인식 조립시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 비트 자동인식 조립시스템을 사용하여 배터리 모듈 또는 배터리 팩을 조립하는 방법.
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