KR20240062755A - 이차전지용 이재장치 - Google Patents

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KR20240062755A
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방종현
김영종
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윤순표
최병호
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주식회사 에스에프에이
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Abstract

이차전지용 이재장치가 개시된다. 본 발명에 따른 이차전지용 이재장치는, 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛과, 공정용 트레이유닛에 연결되며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛을 포함한다.

Description

이차전지용 이재장치{Transfer device for secondary battery}
본 발명은, 이차전지용 이재장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지 셀의 충방전 공정을 위해 이차전지 셀을 이재하는 이차전지용 이재장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
일반적으로 이러한 이차전지는 외장재나 적용 형태에 따라 원통형이나 각형의 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지로 구분될 수 있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 셀들을 전기적으로 연결한 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형PC(Personal Computer), 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 셀들을 포함하는 모듈의 사용이 요구된다.
모듈은 다수의 셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다.
단위 셀로서 각형 또는 파우치형 셀을 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극 단자들을 버스 바 등의 접속 부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 모듈을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 셀이 단위 셀로서 유리하다.
그 중 파우치형 셀은 금속층(포일)과 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 이차전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 이차전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있어 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 파우치형 셀은 셀을 조립하는 공정과 셀을 활성화하는 공정을 거쳐서 제조된다. 파우치 외장재는 일반적으로 전극조립체가 수용되는 하부 외장재와, 하부 외장재의 상부를 밀봉하는 상부 외장재로 이루어진다.
전극조립체를 하부 외장재의 수납부에 수용한 다음, 하부 외장재 수납부 주위의 가장자리와 이에 대응되는 상부 외장재의 가장자리를 밀착시키고 밀착된 일부분을 열융착한 후 전해액을 넣고 나머지 부분을 진공 실링하면 셀이 조립된다.
한편, 이차전지 셀은 방전 상태로 조립되기 때문에 이차전지 셀을 조립한 다음에 1차 충전을 해서 활성화시켜야 전지로서 기능을 할 수 있게 된다. 이것을 활성화 공정 또는 화성(formation) 공정이라고 한다.
화성 공정에서는 전류의 원활한 통전을 위해 소정의 활성화 공정 설비에 이차전지 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충방전 등의 처리를 수행하게 된다. 이차전지에 있어서는 그 특성상 첫 사이클 시 양극 활물질의 활성화 및 음극에서의 안정적인 표면막(SEI, Solid Electrolyte Interface) 생성을 위해 이러한 활성화 과정이 필수적으로 선행되어야 한다.
화성 공정에서 음극 활물질과 전해액 간의 반응으로 음극 표면에 표면막(SEI)이 비로소 형성되고, 이 표면막(SEI)의 물리적, 기계적 건전성이 이차전지의 수명이 다할 때까지 이차전지의 성능을 결정한다.
상술한 화성 공정에서 이차전지 셀은 충전장치(High Temperature Pre-Charger, HPC)에서 충전되는데, 종래에는 충전장치의 상부 영역을 지나가는 셔틀(shuttle) 또는 스태커 크레인(stacker crane)이 충전장치에 이차전지 셀을 공급하고 충전장치에서 이차전지 셀을 수거하였다.
한편, 셀을 조립하는 공정에서 제조된 이차전지 셀은 물류트레이에 다수 개로 수용된 후 이송되어 셔틀 또는 스태커 크레인으로 공급되는데, 물류의 편의를 위해 물류트레이에 수용된 다수 개의 이차전지 셀은 조밀한 간격으로 배치된다.
그런데, 충전장치에 수용되는 이차전지 셀들의 간격은 물류트레이에 수용된 이차전지 셀들의 간격에 비해 넓어서, 셔틀 또는 스태커 크레인이 물류트레이에 수용된 이차전지 셀을 직접 픽업한 후 간격을 넓혀 충전장치로 전달하는 과정에서 이차전지 셀이 낙하하여 파손되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2069127호, (2020.01.16.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 복수의 이차전지 셀 사이의 간격을 변경시키며 이재하는 과정에서 이차전지 셀의 추락을 방지할 수 있는 이차전지용 이재장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며, 상기 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛; 및 상기 공정용 트레이유닛에 연결되며, 상기 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛을 포함하는 이차전지용 이재장치가 제공될 수 있다.
상기 공정용 트레이유닛은, 상기 복수의 이차전지 셀 각각이 삽입되며, 상호 이격되어 배치되는 복수의 셀 삽입부; 트레이용 베이스부에 결합되며, 상기 셀 삽입부에 연결되어 상기 셀 삽입부의 이동을 안내하는 삽입부용 가이드부; 및 상기 복수의 셀 삽입부 각각에 연결되며, 상기 셀 삽입부를 이동시키는 간격조절용 링크부를 포함할 수 있다.
상기 간격조절용 링크부는, 상기 복수의 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 삽입부용 회전중심축; 상기 복수의 삽입부용 회전중심축 각각에 회전 가능하게 결합되는 복수의 제1 연결용 링크; 상기 복수의 삽입부용 회전중심축 각각에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 연결용 링크에 대해 이격되어 배치되는 복수의 제2 연결용 링크; 및 상호 이웃하게 배치된 상기 제1 연결용 링크와 상기 제2 연결용 링크가 회전 가능하게 결합되는 복수의 연결용 회전중심축을 포함할 수 있다.
상기 제1 연결용 링크와 상기 제2 연결용 링크는, 상기 삽입부용 회전중심축을 기준으로 하여 상호 반대방향으로 회전될 수 있다.
상기 셀 삽입부는, 상기 삽입부용 가이드부에 연결되는 삽입부용 베이스플레이트; 상기 삽입부용 베이스플레이트에 결합되며, 상기 삽입부용 베이스플레이트의 상면에서 돌출되는 삽입부용 제1 측벽; 및 상기 삽입부용 베이스플레이트에 결합되며, 상기 삽입부용 베이스플레이트의 상면에서 돌출되고 상기 삽입부용 제1 측벽에 대해 이격되어 배치되는 삽입부용 제2 측벽을 포함할 수 있다.
상기 삽입부용 가이드부는, 상기 트레이용 베이스부에 결합되는 제1 가이드레일; 상기 제1 가이드레일에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 복수의 셀 삽입부 중 홀수번째 상기 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 제1 슬라이딩 블록; 상기 트레이용 베이스부에 결합되며, 상기 제1 가이드레일에 대해 이격되어 배치되는 제2 가이드레일; 및 상기 제2 가이드레일에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 복수의 셀 삽입부 중 짝수번째 상기 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 제2 슬라이딩 블록을 포함할 수 있다.
상기 복수의 셀 삽입부 중 양측 끝단에 배치되는 셀 삽입부 중 적어도 어느 하나에는, 상기 피치 변경유닛이 연결되는 연결용 돌출부가 마련할 수 있다.
상기 피치 변경유닛은, 상기 연결용 돌출부를 파지하는 피치변경용 파지부; 상기 피치변경용 파지부에 연결되며, 상기 피치변경용 파지부를 업/다운(up/down)방향으로 이동시키는 파지부용 승강부; 및 상기 파지부용 승강부에 연결되며, 상기 파지부용 승강부를 상기 셀 삽입부의 이동방향으로 이동시키는 파지부용 이동부를 포함할 수 있다.
상기 피치변경용 파지부는, 상기 연결용 돌출부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능한 제1 파지용 그리퍼; 상기 연결용 돌출부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하며, 상기 제1 파지용 그리퍼와의 사이에 상기 연결용 돌출부가 배치되도록 위치되는 제2 파지용 그리퍼; 및 상기 파지부용 승강부에 결합되며, 상기 제1 파지용 그리퍼와 상기 제2 파지용 그리퍼에 연결되어 상기 제1 파지용 그리퍼와 상기 제2 파지용 그리퍼를 이동시키는 파지용 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 파지부용 승강부는, 상기 피치변경용 파지부에 결합되는 승강용 가압실린더 로드; 및 상기 승강용 가압실린더 로드가 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 승강용 가압실린더 로드를 이동시키는 승강용 가압실린더 본체를 포함할 수 있다.
상기 파지부용 이동부는, 상기 파지부용 승강부가 결합되는 이동블록; 및 상기 이동블록에 연결되며, 이동블록을 이동시키는 이동용 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 피치 변경유닛에 인접하게 배치되며, 상기 공정용 트레이유닛을 이동시키는 이재용 이송유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 이재용 이송유닛은, 이송유닛 프레임; 상기 이송유닛 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 공정용 트레이유닛에 연결되는 복수의 이재용 이송롤러; 및 상기 이재용 이송롤러에 연결되어 상기 이재용 이송롤러를 회전시키는 롤러 구동부를 포함할 수 있다.
상기 공정용 트레이유닛에는, 상기 트레이용 베이스부의 하면에 결합되며, 상기 이재용 이송롤러에 접촉되는 충격완화용 플레이트가 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛와, 공정용 트레이유닛에 연결되어 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛을 구비함으로써, 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키면서 이재하는 과정에서 이차전지 셀의 추락을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 이재장치가 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1의 공정용 트레이유닛이 도시된 도면이다.
도 3은 도 2의 공정용 트레이유닛을 다른 방향에서 바라본 도면이다.
도 4은 도 2의 공정용 트레이유닛에서 이차전지 셀 사이의 이격간격이 넓어진 상태가 도시된 도면이다.
도 5는 도 2의 공정용 트레이유닛의 하면이 도시된 저면도이다.
도 6은 도 6의 공정용 트레이유닛의 하면이 도시된 저면도이다.
도 7은 도 4의 상태에서 삽입부용 가이드부의 단면이 도시된 도면이다.
도 8은 도 1의 피치 변경유닛이 도시된 도면이다.
도 9는 도 8의 A부분의 확대도이다.
도 10 내지 도 13은 도 1의 이차전지용 이재장치의 동작이 도시된 단면도이다.
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 이차전지용 이재장치가 도시된 사시도이고, 도 2는 도 1의 공정용 트레이유닛이 도시된 도면이며, 도 3은 도 2의 공정용 트레이유닛을 다른 방향에서 바라본 도면이고, 도 4은 도 2의 공정용 트레이유닛에서 이차전지 셀 사이의 이격간격이 넓어진 상태가 도시된 도면이며, 도 5는 도 2의 공정용 트레이유닛의 하면이 도시된 저면도이고, 도 6은 도 6의 공정용 트레이유닛의 하면이 도시된 저면도이며, 도 7은 도 4의 상태에서 삽입부용 가이드부의 단면이 도시된 도면이고, 도 8은 도 1의 피치 변경유닛이 도시된 도면이며, 도 9는 도 8의 A부분의 확대도이고, 도 10 내지 도 13은 도 1의 이차전지용 이재장치의 동작이 도시된 단면도이다.
본 실시예에 따른 이차전지용 이재장치는, 도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛(100)과, 공정용 트레이유닛(100)에 연결되며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛(200)과, 피치 변경유닛(200)에 인접하게 배치되며 공정용 트레이유닛(100)을 이동시키는 이재용 이송유닛(300)과, 이차전지 셀을 보관하는 셀 보관장소(미도시)에 적재되며 이차전지 셀을 셀 보관장소(미도시)에서 여러 공정장소(미도시)로 이송할 때 사용되는 물류용 트레이(미도시)와, 물류용 트레이(미도시)와 공정용 트레이유닛(100)을 이송하며 물류용 트레이(미도시)와 공정용 트레이유닛(100)을 이재용 이송유닛(300)으로 전달하는 메인 이송유닛(미도시)과, 이재용 이송유닛(300)에 이웃하게 배치되며 물류용 트레이에 적재된 복수의 이차전지 셀을 파지하여 공정용 트레이유닛(100)으로 전달하는 이재용 픽업유닛(미도시)을 포함한다.
공정용 트레이유닛(100)은 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지한다. 이러한 공정용 트레이유닛(100)에 지지된 복수의 이차전지 셀은 이격간격이 변경될 수 있다.
공정용 트레이유닛(100)은, 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 이재용 이송유닛(300)에 지지되는 트레이용 베이스부(110)와, 복수의 이차전지 셀 각각이 삽입되며 상호 이격되어 배치되는 복수의 셀 삽입부(120)와, 트레이용 베이스부(110)에 결합되며 셀 삽입부(120)에 연결되어 셀 삽입부(120)의 이동을 안내하는 삽입부용 가이드부(130)와, 복수의 셀 삽입부(120) 각각에 연결되며 셀 삽입부(120)를 이동시키는 간격조절용 링크부(140)를 포함한다.
트레이용 베이스부(110)는 이재용 이송유닛(300)에 지지된다. 이러한 트레이용 베이스부(110)는 사각의 플레이트 형상으로 형성된다. 이러한 트레이용 베이스부(110)에는 다수 개의 절개공(H)이 형성된다.
트레이용 베이스부(110)의 하면에는, 이재용 이송유닛(300)의 후술할 이재용 이송롤러(320)에 접촉되는 충격완화용 플레이트(111)가 결합된다.
셀 삽입부(120)는 다수 개로 마련된다. 이러한 셀 삽입부(120) 각각에는 이차전지 셀이 삽입된다. 복수의 셀 삽입부(120)는 상호 이격되어 배치된다.
본 실시예에 따른 셀 삽입부(120)는, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 삽입부용 가이드부(130)에 연결되는 삽입부용 베이스플레이트(121)와, 삽입부용 베이스플레이트(121)에 결합되며 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에서 돌출되는 삽입부용 제1 측벽(122)과, 삽입부용 베이스플레이트(121)에 결합되며 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에서 돌출되고 삽입부용 제1 측벽(122)에 대해 이격되어 배치되는 삽입부용 제2 측벽(123)을 포함한다.
삽입부용 베이스플레이트(121)는 삽입부용 가이드부(130)에 연결된다. 이러한 삽입부용 베이스플레이트(121)는 직사각형의 플레이트 형상으로 형성된다.
복수의 셀 삽입부(120) 중 양측 끝단에 배치되는 셀 삽입부(120) 중 적어도 어느 하나에는, 피치 변경유닛(200)이 연결되는 연결용 돌출부(124)가 결합된다.
본 실시예에서 연결용 돌출부(124)는 2개로 마련되며, 2개의 연결용 돌출부(124)는 복수의 셀 삽입부(120) 중 양측 끝단에 배치되는 셀 삽입부(120)의 삽입부용 베이스플레이트(121)에 각각 결합된다. 이러한 연결용 돌출부(124)에는 오토커플러(AC)가 장착될 수 있다. 오토커플러(AC)는 공압 등에 의해 연결되는 암수세트로 형성된다. 상술한 연결용 돌출부(124)에는 암형 오토커플러(AC) 또는 숫형 오토커플러(AC)가 장착될 수 있다.
삽입부용 제1 측벽(122)은 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에 결합된다. 이러한 삽입부용 제1 측벽(122)은 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에서 돌출된다.
삽입부용 제2 측벽(123)은 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에 결합된다. 이러한 삽입부용 제2 측벽(123)은 삽입부용 베이스플레이트(121)의 상면에서 돌출되고 삽입부용 제1 측벽(122)에 대해 이격되어 배치된다.
삽입부용 제1 측벽(122)과 삽입부용 제2 측벽(123)의 사이에 이차전지 셀이 삽입되어 삽입부용 베이스플레이트(121)에 지지된다.
삽입부용 가이드부(130)는 트레이용 베이스부(110)에 결합된다. 이러한 삽입부용 가이드부(130)는 셀 삽입부(120)에 연결되어 셀 삽입부(120)의 이동을 안내한다.
삽입부용 가이드부(130)는, 도 2 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 트레이용 베이스부(110)에 결합되는 제1 가이드레일(131)과, 제1 가이드레일(131)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며 복수의 셀 삽입부(120) 중 홀수번째 셀 삽입부(120) 각각에 결합되는 복수의 제1 슬라이딩 블록(133)과, 트레이용 베이스부(110)에 결합되며 제1 가이드레일(131)에 대해 이격되어 배치되는 제2 가이드레일(132)과, 제2 가이드레일(132)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며 복수의 셀 삽입부(120) 중 짝수번째 셀 삽입부(120) 각각에 결합되는 복수의 제2 슬라이딩 블록(134)을 포함한다.
제1 가이드레일(131)은 길이가 긴 막대 형상으로 형성된다. 이러한 제1 가이드레일(131)은 트레이용 베이스부(110)의 상면에 결합된다.
제2 가이드레일(132)은 길이가 긴 막대 형상으로 형성된다. 이러한 제2 가이드레일(132)은 트레이용 베이스부(110)에 결합되며 제1 가이드레일(131)에 대해 이격되어 배치된다.
제1 슬라이딩 블록(133)은 제1 가이드레일(131)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다. 이러한 제1 슬라이딩 블록(133)은 다수 개로 마련된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 슬라이딩 블록(133)은 복수의 셀 삽입부(120) 중 일측 끝단을 기준으로 하여 홀수번째 셀 삽입부(120)의 삽입부용 베이스플레이트(121) 각각에 결합된다.
제2 슬라이딩 블록(134)은 제2 가이드레일(132)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다. 이러한 제2 슬라이딩 블록(134)은 다수 개로 마련된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 제2 슬라이딩 블록(134)은 복수의 셀 삽입부(120) 중 일측 끝단을 기준으로 하여 짝수번째 셀 삽입부(120)의 삽입부용 베이스플레이트(121) 각각에 결합된다.
간격조절용 링크부(140)는 복수의 셀 삽입부(120) 각각에 연결된다. 이러한 간격조절용 링크부(140)는 셀 삽입부(120)를 이동시킨다.
본 실시예에 따른 간격조절용 링크부(140)는, 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 셀 삽입부(120) 각각에 결합되는 복수의 삽입부용 회전중심축(141)과, 복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각에 회전 가능하게 결합되는 복수의 제1 연결용 링크(142)와, 복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각에 회전 가능하게 결합되며 제1 연결용 링크(142)에 대해 이격되어 배치되는 복수의 제2 연결용 링크(143)와, 상호 이웃하게 배치된 제1 연결용 링크(142)와 제2 연결용 링크(143)가 회전 가능하게 결합되는 복수의 연결용 회전중심축(144)과, 복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각에 회전 가능하게 결합되며 제1 연결용 링크(142)에 대해 이격되어 배치되는 복수의 제2 연결용 링크(143)와, 상호 이웃하게 배치된 제1 연결용 링크(142)와 제2 연결용 링크(143)가 회전 가능하게 결합되는 복수의 연결용 회전중심축(144)을 포함한다.
복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각은 각각의 셀 삽입부(120)의 삽입부용 베이스플레이트(121) 하면에 결합된다.
복수의 제1 연결용 링크(142) 각각은 복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각에 회전 가능하게 결합된다. 제1 연결용 링크(142)는 소정길이를 가지는 막대 형상으로 형성된다.
복수의 제2 연결용 링크(143) 각각은 복수의 삽입부용 회전중심축(141) 각각에 회전 가능하게 결합되다. 이러한 제1 연결용 링크(142)에 대해 상하방향으로 이격되어 배치된다. 본 실시예에서 제2 연결용 링크(143)는 소정길이를 가지는 막대 형상으로 형성된다.
본 실시예에서 제1 연결용 링크(142)와 제2 연결용 링크(143)는, 삽입부용 회전중심축(141)을 기준으로 하여 상호 반대방향으로 회전된다. 예를 들어, 제1 연결용 링크(142)가 시계방향으로 회전되면 제2 연결용 링크(143)는 반시계방향으로 회전된다.
연결용 회전중심축(144)은 다수 개로 마련된다. 복수의 연결용 회전중심축(144) 각각에는, 상호 이웃하게 배치된 제1 연결용 링크(142)와 제2 연결용 링크(143)가 회전 가능하게 결합된다.
한편, 피치 변경유닛(200)은 공정용 트레이유닛(100)의 간격조절용 링크부(140)에 연결된다. 이러한 피치 변경유닛(200)은 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시킨다.
또한 공정용 트레이유닛(100)은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 트레이용 베이스부(110)에 결합되며 복수의 셀 삽입부(120) 중 중앙영역에 배치된 셀 삽입부(120)의 이동거리 제한하는 스토핑부(150)를 더 포함한다. 이러한 스토핑부(150)에는, 복수의 셀 삽입부(120) 중 중앙영역에 배치된 셀 삽입부(120)에 결합된 스토핑용 돌출부재(125)가 삽입되는 스토핑용 장홀(151)이 형성된다.
스토핑용 돌출부재(125)는 복수의 셀 삽입부(120) 중 중앙영역에 배치된 셀 삽입부(120)의 삽입부용 베이스플레이트(121)의 하면에 결합되어 하측으로 돌출된다.
스토핑용 장홀(151)은 소정의 길이를 가지는 장홀의 형상으로 형성되며, 이러한 스토핑용 장홀(151)에 상술한 스토핑용 돌출부재(125)가 삽입된다.
본 실시예에서 복수의 셀 삽입부(120) 중 중앙영역에 배치된 2개의 셀 삽입부(120)에 스토핑용 돌출부재(125)가 결합되며, 셀 삽입부(120)의 이동과정에서 스토핑용 돌출부재(125)가 스토핑용 장홀(151)의 내측벽에 접촉되어 2개의 셀 삽입부(120)의 이동이 제한될 수 있다.
본 실시예에 따른 피치 변경유닛(200)은, 도 8 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 연결용 돌출부(124)를 파지하는 피치변경용 파지부(210)와, 피치변경용 파지부(210)에 연결되며 피치변경용 파지부(210)를 업/다운(up/down)방향으로 이동시키는 파지부용 승강부(220)와, 파지부용 승강부(220)에 연결되며 파지부용 승강부(220)를 셀 삽입부(120)의 이동방향으로 이동시키는 파지부용 이동부(230)를 포함한다.
피치변경용 파지부(210)는 연결용 돌출부(124)를 파지한다. 이러한 피치변경용 파지부(210)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 연결용 돌출부(124)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능한 제1 파지용 그리퍼(211)와, 연결용 돌출부(124)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하며 제1 파지용 그리퍼(211)와의 사이에 연결용 돌출부(124)가 배치되도록 위치되는 제2 파지용 그리퍼(212)와, 파지부용 승강부(220)에 결합되며 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)에 연결되어 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)를 이동시키는 파지용 액츄에이터(213)를 포함한다.
제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)의 사이에 연결용 돌출부(124)가 배치되도록 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)가 위치될 수 있다.
제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)는 연결용 돌출부(124)에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하다.
제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212) 중 어느 하나에는 연결용 돌출부(124)에 마련된 오토커플러(AC)에 연결되는 오토커플러(AC)가 마련될 수 있다. 연결용 돌출부(124)에 장착된 오토커플러(AC)가 암형 오토커플러(AC)인 경우에는 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212) 중 어느 하나에는 수형 오토커플러(AC)가 장착될 수 있다.
파지용 액츄에이터(213)는 파지부용 승강부(220)에 결합된다. 이러한 파지용 액츄에이터(213)는 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)에 연결되어 제1 파지용 그리퍼(211)와 제2 파지용 그리퍼(212)를 이동시킨다. 본 실시예에서 파지용 액츄에이터(213)는 가압 실린더로 이루어질 수 있다.
파지부용 승강부(220)는 피치변경용 파지부(210)에 연결된다. 이러한 파지부용 승강부(220)는 피치변경용 파지부(210)를 업/다운(up/down)방향으로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 파지부용 승강부(220)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 피치변경용 파지부(210)에 결합되는 승강용 가압실린더 로드(221)와, 승강용 가압실린더 로드(221)가 상대이동 가능하게 결합되며 승강용 가압실린더 로드(221)를 이동시키는 승강용 가압실린더 본체(222)를 포함한다.
승강용 가압실린더 로드(221)의 상면에는 피치변경용 파지부(210)의 파지용 액츄에이터(213)가 결합된다. 이러한 승강용 가압실린더 로드(221)는 승강용 가압실린더 본체(222)의 작동에 의해 상하방향으로 이동된다.
승강용 가압실린더 본체(222)는 승강용 가압실린더 로드(221)가 상대이동 가능하게 결합되다. 이러한 승강용 가압실린더 본체(222)는 승강용 가압실린더 로드(221)를 상하방향으로 이동시킨다.
파지부용 이동부(230)에는 파지부용 승강부(220)가 연결된다. 이러한 파지부용 이동부(230)는 파지부용 승강부(220)를 셀 삽입부(120)의 이동방향으로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 파지부용 이동부(230)는, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 파지부용 승강부(220)가 결합되는 이동블록(231)과, 이동블록(231)에 연결되며 이동블록(231)을 이동시키는 이동용 액츄에이터(232)를 포함한다.
이동블록(231)의 상면에는 파지부용 승강부(220)의 승강용 가압실린더 본체(222)가 결합된다. 본 실시예에서 이동블록(231)은 한 쌍으로 마련된다. 한 쌍의 이동블록(231)은 상호 반대방향(서로 접근하거나 멀어지는 방향)으로 이동된다.
이동용 액츄에이터(232)는 이동블록(231)에 연결되어 이동블록(231)을 이동시킨다. 본 실시예에서 이동용 액츄에이터(232)는 리니어모터로 이루어질 수 있다.
이재용 이송유닛(300)은 피치 변경유닛(200)에 인접하게 배치된다. 이러한 이재용 이송유닛(300)은, 메인 이송유닛(미도시)으로부터 공정용 트레이유닛(100)과 물류용 트레이(미도시)를 전달받을 수 있으며, 반대로 메인 이송유닛(미도시)으로 공정용 트레이유닛(100)과 물류용 트레이(미도시)를 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 이재용 이송유닛(300)은, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 이송유닛 프레임(310)과, 이송유닛 프레임(310)에 회전 가능하게 결합되며 공정용 트레이유닛(100)에 연결되는 복수의 이재용 이송롤러(320)와, 이송롤러에 연결되어 이재용 이송롤러(320)를 회전시키는 롤러 구동부(미도시)를 포함한다.
본 실시예에서 롤러 구동부(미도시)는 전동모터 등 다양한 액츄에이터가 사용될 수 있다.
한편, 물류용 트레이(미도시)에는 복수의 이차전지 셀이 소정의 이격간격을 두고 이격되어 적재된다. 물류의 효율을 위해 물류용 트레이(미도시)에 적재된 이차전지 셀 사이의 이격간격은 좁게 형성된다.
이러한 물류용 트레이(미도시)는 셀 보관장소(미도시)에 보관되거나 메인 이송유닛(미도시)에 의해 충방전 공정과 같은 다양한 공정장소로 이송된다. 이러한 메인 이송유닛(미도시)의 이송에 의해 물류용 트레이(미도시)가 이재용 이송유닛(300)에 전달된다. 본 실시예에서 메인 이송유닛(미도시)은 컨베이어 등 다양한 방식으로 구성될 수 있다.
한편, 이재용 픽업유닛(미도시)은 이재용 이송유닛(300)에 이웃하게 배치된다. 이러한 이재용 픽업유닛(미도시)은 물류용 트레이에 적재된 복수의 이차전지 셀을 파지하여 공정용 트레이유닛(100)의 셀 삽입부(120)로 전달한다.
본 실시예에서 이재용 픽업유닛(미도시)은 이차전지 셀을 파지하여 상하방향으로 이동시킬 있으며, 이러한 픽업 방식의 이재용 픽업유닛(미도시)의 구조는 당업자에게 자명할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
이하에서 본 실시예에 따른 이차전지용 이재장치의 동작을 도 1 내지 도 13을 참고하여 설명한다.
먼저, 물류용 트레이(미도시)에 적재된 이차전지 셀이 이재용 픽업유닛(미도시)에 의해 공정용 트레이유닛(100)에 전달된다. 이때, 도 10에 도시된 바와 같이, 공정용 트레이유닛(100)에 적재된 이차전지 셀의 이격간격은 물류용 트레이(미도시)에 적재되었던 상태와 같이 좁게 형성된다.
이후, 도 11에 도시된 바와 같이, 피치 변경유닛(200)의 피치변경용 파지부(210)가 상승하여 연결용 돌출부(124)를 파지한다.
다음, 도 12에 도시된 바와 같이, 파지부용 이동부(230)가 피치변경용 파지부(210)를 양측 끝단으로 이동시켜 셀 삽입부(120) 사이의 이격간격을 넓혀 이차전지 셀 사이의 이격간격을 넓힌다.
이후, 도 13에 도시된 바와 같이, 피치변경용 파지부(210)가 연결용 돌출부(124)를 파지해제한 후 피치변경용 파지부(210)가 하강한다.
본 실시예에 따른 이차전지용 이재장치는, 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛(100)과, 공정용 트레이유닛(100)에 연결되어 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛(200)을 구비함으로써, 복수의 이차전지 셀 사이의 간격을 변경시키면서 이재하는 과정에서 이차전지 셀의 추락을 방지할 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.
100: 공정용 트레이유닛 110: 트레이용 베이스부
111: 충격완화용 플레이트 120: 셀 삽입부
121: 삽입부용 베이스플레이트 122: 삽입부용 제1 측벽
123: 삽입부용 제2 측벽 124: 연결용 돌출부
130: 삽입부용 가이드부 131: 제1 가이드레일
132: 제2 가이드레일 133: 제1 슬라이딩 블록
134: 제2 슬라이딩 블록 140: 간격조절용 링크부
141: 삽입부용 회전중심축 142: 제1 연결용 링크
143: 제2 연결용 링크 144: 연결용 회전중심축
200: 피치 변경유닛 210: 피치변경용 파지부
211: 제1 파지용 그리퍼 212: 제2 파지용 그리퍼
213: 파지용 액츄에이터 220: 파지부용 승강부
221: 승강용 가압실린더 로드 222: 승강용 가압실린더 본체
230: 파지부용 이동부 231: 이동블록
232: 이동용 액츄에이터 300: 이재용 이송유닛
310: 이송유닛 프레임 320: 이재용 이송롤러

Claims (14)

  1. 상호 이격되어 배치된 복수의 이차전지 셀을 지지하며, 상기 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격이 변경될 수 있는 공정용 트레이유닛; 및
    상기 공정용 트레이유닛에 연결되며, 상기 복수의 이차전지 셀 사이의 이격간격을 변경시키는 피치 변경유닛을 포함하는 이차전지용 이재장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정용 트레이유닛은,
    상기 복수의 이차전지 셀 각각이 삽입되며, 상호 이격되어 배치되는 복수의 셀 삽입부;
    트레이용 베이스부에 결합되며, 상기 셀 삽입부에 연결되어 상기 셀 삽입부의 이동을 안내하는 삽입부용 가이드부; 및
    상기 복수의 셀 삽입부 각각에 연결되며, 상기 셀 삽입부를 이동시키는 간격조절용 링크부를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간격조절용 링크부는,
    상기 복수의 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 삽입부용 회전중심축;
    상기 복수의 삽입부용 회전중심축 각각에 회전 가능하게 결합되는 복수의 제1 연결용 링크;
    상기 복수의 삽입부용 회전중심축 각각에 회전 가능하게 결합되며, 상기 제1 연결용 링크에 대해 이격되어 배치되는 복수의 제2 연결용 링크; 및
    상호 이웃하게 배치된 상기 제1 연결용 링크와 상기 제2 연결용 링크가 회전 가능하게 결합되는 복수의 연결용 회전중심축을 포함하는 이차전지용 이재장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 연결용 링크와 상기 제2 연결용 링크는, 상기 삽입부용 회전중심축을 기준으로 하여 상호 반대방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 이재장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 셀 삽입부는,
    상기 삽입부용 가이드부에 연결되는 삽입부용 베이스플레이트;
    상기 삽입부용 베이스플레이트에 결합되며, 상기 삽입부용 베이스플레이트의 상면에서 돌출되는 삽입부용 제1 측벽; 및
    상기 삽입부용 베이스플레이트에 결합되며, 상기 삽입부용 베이스플레이트의 상면에서 돌출되고 상기 삽입부용 제1 측벽에 대해 이격되어 배치되는 삽입부용 제2 측벽을 포함하는 이차전지용 이재장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 삽입부용 가이드부는,
    상기 트레이용 베이스부에 결합되는 제1 가이드레일;
    상기 제1 가이드레일에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 복수의 셀 삽입부 중 홀수번째 상기 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 제1 슬라이딩 블록;
    상기 트레이용 베이스부에 결합되며, 상기 제1 가이드레일에 대해 이격되어 배치되는 제2 가이드레일; 및
    상기 제2 가이드레일에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며, 상기 복수의 셀 삽입부 중 짝수번째 상기 셀 삽입부 각각에 결합되는 복수의 제2 슬라이딩 블록을 포함하는 이차전지용 이재장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 셀 삽입부 중 양측 끝단에 배치되는 셀 삽입부 중 적어도 어느 하나에는, 상기 피치 변경유닛이 연결되는 연결용 돌출부가 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 이재장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 피치 변경유닛은,
    상기 연결용 돌출부를 파지하는 피치변경용 파지부;
    상기 피치변경용 파지부에 연결되며, 상기 피치변경용 파지부를 업/다운(up/down)방향으로 이동시키는 파지부용 승강부; 및
    상기 파지부용 승강부에 연결되며, 상기 파지부용 승강부를 상기 셀 삽입부의 이동방향으로 이동시키는 파지부용 이동부를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피치변경용 파지부는,
    상기 연결용 돌출부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능한 제1 파지용 그리퍼;
    상기 연결용 돌출부에 대해 접근 및 이격되는 방향으로 이동 가능하며, 상기 제1 파지용 그리퍼와의 사이에 상기 연결용 돌출부가 배치되도록 위치되는 제2 파지용 그리퍼; 및
    상기 파지부용 승강부에 결합되며, 상기 제1 파지용 그리퍼와 상기 제2 파지용 그리퍼에 연결되어 상기 제1 파지용 그리퍼와 상기 제2 파지용 그리퍼를 이동시키는 파지용 액츄에이터를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파지부용 승강부는,
    상기 피치변경용 파지부에 결합되는 승강용 가압실린더 로드; 및
    상기 승강용 가압실린더 로드가 상대이동 가능하게 결합되며, 상기 승강용 가압실린더 로드를 이동시키는 승강용 가압실린더 본체를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 파지부용 이동부는,
    상기 파지부용 승강부가 결합되는 이동블록; 및
    상기 이동블록에 연결되며, 이동블록을 이동시키는 이동용 액츄에이터를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 피치 변경유닛에 인접하게 배치되며, 상기 공정용 트레이유닛을 이동시키는 이재용 이송유닛을 더 포함하는 이차전지용 이재장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 이재용 이송유닛은,
    이송유닛 프레임;
    상기 이송유닛 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 공정용 트레이유닛에 연결되는 복수의 이재용 이송롤러; 및
    상기 이재용 이송롤러에 연결되어 상기 이재용 이송롤러를 회전시키는 롤러 구동부를 포함하는 이차전지용 이재장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공정용 트레이유닛에는,
    상기 트레이용 베이스부의 하면에 결합되며, 상기 이재용 이송롤러에 접촉되는 충격완화용 플레이트가 마련되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 이재장치.
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KR102069127B1 (ko) 2018-12-11 2020-01-22 최윤기 이차전지용 멀티 어레이 충방전기

Patent Citations (1)

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