KR20240087824A - 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼 및 이의 극판 적층 분리막 가압 공정 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 극판 적층 스테이지 및 극판 적층 스테이지의 좌우 양측에 설치되는 분리막 가압 어셈블리를 포함하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼 및 이의 극판 적층 분리막 가압 공정을 개시하며, 여기서, 상기 극판 적층 스테이지는 분리막 또는 극판을 수평으로 적재하기 위해 수평으로 설치되고; 상기 분리막 가압 어셈블리는 2세트를 포함하여, 2세트의 분리막 가압 어셈블리가 극판 적층 스테이지의 좌우 양측에 각각 설치되며; 상기 분리막 가압 어셈블리 내부에 수직 방향을 따라 상하 간격을 두고 설치되는 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이가 설치되고; 상기 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이의 극판 적층 스테이지에 인접한 일단은 개방구조이고, 타단에 플렉시블 개구가 설치되며, 분리막 가압부재는 수직 방향의 동력에 의해 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 일단의 개방 구조 부위 및 타단의 플렉시블 개구 부위에서 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동하도록 구동되고; 상기 플렉시블 개구는 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이에서 직선 운동을 하도록 자동으로 폐쇄된다.
Description
본 발명은 리튬이온 동력배터리 제조분야에 관한 것으로서, 특히 배터리 셀의 적층 제조를 자동화하기 위한 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼 및 이의 극판 적층 분리막 가압 공정에 관한 것이다.
리튱 배터리(Lithium battery)란 전기화학 시스템에 리튬을 함유한 금속 리튬, 리튬 합금 및 리튬이온, 리튬 폴리머를 포함하는 배터리를 말한다. 리튬 배터리는 대체로 리튬 금속 배터리와 리튬이온 배터리의 두 가지로 나눌 수 있다. 리튬 배터리는 충전 전지로서, 리튬이온이 정극과 부극 사이에서 이동하면서 작동한다.
일반적으로 리튬 원소를 함유한 재료를 전극으로 사용하는 배터리는 현대의 고성능 배터리를 대표한다. 국가가 신에너지 발전을 대대적으로 추진함에 따라, 각 업계의 리튬 이온 동력 배터리에 대한 수요가 나날이 증가하고 있고, 리튬 이온 동력 배터리의 조성 구조 중 배터리 셀은 핵심 부품으로서, 배터리 셀은 일반적으로 정극판(양극판)과 부극판(음극판)이 서로 교차 중첩되어 형성된다. 배터리 셀의 조성 구조는 상하가 교차 중첩되는 복수의 정극판과 부극판을 포함하며, 정극판과 부극판 사이는 분리막을 통해 분리 및 절연된다. 현재 국내 기술 중 비교적 선진적인 리튬 배터리 장비는 주로 해외 설비 공급업체가 장악하고 있으며, 국내의 고급 리튬 배터리 적층 장비는 현재 주로 수입에 의존하고 있다.
리튬이온 배터리의 배터리 셀은 일반적으로 정극판과 부극판이 교차 중첩된 후 형성되며, 이와 동시에, 정극판과 부극판 사이에 절연 분리막이 더 삽입되어야 한다. 현재 배터리 셀의 제조 공정은 분리막 삽입 공정에 따라 스트립형 극판 적층 및 단일 극판 적층의 두 가지 방식을 포함하며, 즉 적층 시 연속되는 분리막과 단일 극판 분리막을 이용하여 극판을 적층한다.
스트립형 극판 적층 공정의 경우, 극판을 적층 시 정극판과 부극판을 적층 플랫폼에 번갈아 배치하고, 스트립 형상의 분리막이 적층 플랫폼 상부에서 왕복 순환하며 당겨지도록 한 다음, 정극판 또는 부극판이 적층된 후 정극판 또는 부극판 표면을 덮고 분리막을 절단한다. 이러한 적층 방식은 적층 과정에서 스트립형 분리막이 팽팽하게 당겨져 왕복 운동을 하므로, 내부에 응력이 존재하며, 절단 후 분리막 표면에 주름 등이 발생하며 배터리 셀 품질에 영향을 미칠 수 있다.
단일한 극판 적층 공정의 경우, 적층 전 먼저 분리막을 단일 극판 구조로 절단하고, 정극판과 부극판을 적층한 다음 단일한 극판의 분리막을 정극판 또는 부극판 표면에 적층하여 극판 적층을 구현하는데, 이러한 극판 적층 공정은 여러 번의 분리막 인출과 분리막 적층 과정이 필요하여 적층 효율 저하를 초래하고, 매 회 극판 적층 위치의 정확도를 보장하기 위하여, 적층 전 분리막을 정렬시켜야 하므로, 극판 적층 위치의 정확도를 효과적으로 보장하기 어렵다.
상기 스트립형 적층 공정에 대해 자동화된 극판 적층 설계를 수행하는 과정에서 다음과 같은 해결해야 할 기술적인 어려운 문제가 있다:
전극 적층 과정에서, 연속되는 분리막 스트립이 인출된 후 정극판 또는 부극판이 그 위에 적층되고, 이후 분리막이 반대 방향으로 상기 정극판 또는 부극판까지 당겨져, 분리막 스트립이 Z자형 경로를 따라 좌우로 왕복하여 피복되며, 극성이 다른 극판이 순차적으로 분리막에 적층된다.
이상의 극판 적층 원리를 바탕으로, 분리막 좌우에서 분리막을 피복하는 과정에서 극판 적층 플랫폼에 이미 피복된 수평 분리막이 후속으로 분리막을 당길 때 들뜨지 않도록 가압하여야 한다.
종래의 분리막 가압기구는 일반적으로 실린더를 통해 매달려 있는 상태의 가압플레이트가 극판 적층 플랫폼 외측에서 분리막을 가압하도록 구동하여야 하며, 분리막을 가압하는 과정에서 분리막 피복 운동과의 간섭도 피해야 하기 때문에, 분리막 가압 과정에서 수직방향에서만 가압해서는 안 되고, 가압플레이트가 수평방향의 수축력도 갖출 필요가 있다.
이러한 요구를 구현하기 위하여, 종래의 분리막 가압장치는 캠 전동방식을 이용하여 수직방향과 수평방향의 구동을 구현하였으나, 동력 전달이 불안정할 뿐만 아니라, 가압플레이트가 분리막을 가압 시의 평탄도에 영향을 미치고, 구조 설계가 매우 복잡하며, 힘의 동력 전달 경로가 길고, 동력 전달 오차가 크다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술 과제는 상기 종래 기술의 단점에 대해 슬라이드웨이 방식의 분리막 안내 및 가압을 채택하여, 분리막 가압의 동력 전달 오차를 줄이고, 분리막 가압의 안정성, 운동 정확도 및 평탄도를 보장하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼 및 이의 극판 적층 분리막 가압 공정을 제공하고자 하는데 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은 제1 측면으로 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼을 제공하며, 이는 극판 적층 스테이지 및 극판 적층 스테이지의 좌우 양측에 설치되는 분리막 가압 어셈블리를 포함하며, 그 중, 상기 극판 적층 스테이지는 분리막 또는 극판을 수평으로 운반하기 위해 수평으로 설치되고; 상기 분리막 가압 어셈블리는 2세트를 포함하여, 2세트의 분리막 가압 어셈블리가 극판 적층 스테이지의 좌우 양측에 각각 설치되며;
상기 분리막 가압 어셈블리 내부에 수직 방향을 따라 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이가 상하로 간격을 두고 설치되고, 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이는 수평으로 설치되며, 분리막 가압 어셈블리의 분리막 가압부재는 분리막 가압 어셈블리의 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 따라 순환 이동함으로써, 극판 적층 과정에서 극판 적층 스테이지의 전측 또는 후측 방향에서 극판 적층 스테이지의 외측으로부터 극판 적층 스테이지 방향을 향해 수평으로 운동하고, 수직으로 극판 적층 스테이지 상의 분리막을 하향 가압하며;
상기 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이의 극판 적층 스테이지에 인접한 일단은 개방 구조이고, 타단에 플렉시블 개구가 설치되며, 분리막 가압부재는 수직 방향의 동력에 의해 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 일단의 개방 구조 부위 및 타단의 플렉시블 개구 부위에서 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동하도록 구동되고; 상기 플렉시블 개구는 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이에서 직선 운동을 하도록 자동으로 폐쇄된다.
본 발명은 이하 공정 단계를 포함하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼의 극판 적층 분리막 가압 공정을 더 제공한다:
S1: 분리막 피복: 분리막을 수평으로 펼쳐 극판 적층 스테이지에 피복하는 단계;
S2: 극판 적층: 정극판 또는 부극판을 단계 S1에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 펼쳐진 분리막에 적층하는 단계;
S3: 2차 분리막 가압: 분리막 언와인딩기구 중의 분리막을 다시 인출하여 단계 S2에서 분리막에 적층된 극판에 수평으로 피복하는 단계;
S4: 분리막 가압: 단계 S1 및 단계 S3에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 피복된 분리막을 극판 적층 스테이지 좌우 양측의 분리막 가압 어셈블리의 가압플레이트를 통해 가압하는 단계;를 포함하고, 상기 가압플레이트는 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동하여 분리막을 가압하며; 상기 분리막 가압 어셈블리 내부에 수직방향을 따라 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이가 상하로 간격을 두고 수평으로 설치되고; 상기 가압플레이트가 수평 및 수직으로 이동 시 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이에 의해 안내 및 위치가 제한되며; 상기 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이의 일단은 개방 구조이고, 상부 슬라이드웨이의 타단은 플렉시블 개구이며; 상기 플렉시블 개구는 가압플레이트가 상부 슬라이드웨이에서 직선 운동을 유지할 수 있도록 자동으로 폐쇄된다.
상술한 바와 같은 본 발명은 슬라이드웨이 방식의 분리막 안내 및 가압을 채택하여, 분리막 가압의 동력 전달 오차를 줄이고, 분리막 가압의 안정성, 운동 정확도 및 평탄도를 보장하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 입체구조 설명도 1이다.
도 2는 본 발명의 입체구조 설명도 2이다.
도 3은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 1이다.
도 4는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 2이다.
도 5는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 1이다.
도 6은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 2이다.
도 7은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 3이다.
도 8은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 1이다.
도 9는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 2이다.
도 10은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 3이다.
도 11은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 4이다.
도 12는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 5이다.
도 13은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 6이다.
도 14는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 7이다.
도 15는 본 발명의 승강기구의 입체구조 설명도이다.
도 16은 본 발명의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 입체구조 설명도 2이다.
도 3은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 1이다.
도 4는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 2이다.
도 5는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 1이다.
도 6은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 2이다.
도 7은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 입체구조 설명도 3이다.
도 8은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 1이다.
도 9는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 2이다.
도 10은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 3이다.
도 11은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 4이다.
도 12는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 5이다.
도 13은 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 6이다.
도 14는 본 발명의 분리막 가압 어셈블리의 부품구조 설명도 7이다.
도 15는 본 발명의 승강기구의 입체구조 설명도이다.
도 16은 본 발명의 흐름도이다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 좀 더 설명한다.
도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명이 채택한 기술 방안은 다음과 같다: 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼은 극판 적층 스테이지(91) 및 극판 적층 스테이지(91)의 좌우 양측에 설치되는 분리막 가압 어셈블리(92)를 포함하며, 그 중, 상기 극판 적층 스테이지(91)는 분리막 또는 극판을 수평으로 운반할 수 있도록 수평으로 설치되고; 상기 분리막 가압 어셈블리(92)는 2세트를 포함하여, 2세트의 분리막 가압 어셈블리(92)가 극판 적층 스테이지(91)의 좌우 양측에 각각 설치되며;
상기 분리막 가압 어셈블리(92) 내부에 수직 방향을 따라 상하로 간격을 두고 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이가 설치되고, 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이는 수평으로 설치되며, 분리막 가압 어셈블리(92)의 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 따라 순환 이동함으로써, 극판 적층 과정에서 극판 적층 스테이지(91)의 전측 또는 후측 방향으로부터 극판 적층 스테이지(91)의 외측을 향해 극판 적층 스테이지(91)와 평행한 방향으로 운동하고, 극판 적층 스테이지(91) 상의 분리막을 수직으로 하향 가압하며;
상기 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이의 극판 적층 스테이지(91)에 인접한 일단은 개방 구조이고, 타단에 플렉시블 개구가 설치되며, 분리막 가압부재는 수직 동력 구동을 통해 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 일단의 개방 구조 부위 및 타단의 플렉시블 개구 부위에서 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동하며; 상기 플렉시블 개구는 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이에서 직선으로 운동할 수 있도록 자동으로 폐쇄된다.
분리막 가압 어셈블리(92)는 분리막 가압 지지판(921), 수평 동력부재, 분리막 가압부재, 슬라이드웨이 교환부재 및 슬라이드웨이부재를 포함하며, 그 중, 상기 분리막 가압 지지판(921)은 극판 적층 스테이지(91)의 전측 또는 후측에 수평으로 설치되고; 상기 수평 동력부재는 분리막 가압 지지판(921)에 설치되며, 상기 수평 동력부재의 동력 출력 방향은 극판 적층 스테이지(91)와 수직인 전측변 또는 후측변 방향을 따라 수평으로 설치되고; 상기 분리막 가압부재는 수평 동력부재의 출력단에 연결되어, 수직 방향에서 수평 동력부재의 출력단과 가동 연결되며; 상기 슬라이드웨이 교환부재는 수평 동력부재에 설치되고, 상기 슬라이드웨이 교환부재의 출력단은 수직방향을 따라 설치되어 분리막 가압부재에 연결되며; 상기 슬라이드웨이부재는 분리막 가압 지지판(921)에 설치되고, 슬라이드웨이부재는 수평 동력부재의 동력 출력 방향을 따라 수평으로 연장되는 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 포함하며; 분리막 가압부재는 수평 동력부재를 통해 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이가 수평 직선 운동을 하도록 구동하고, 슬라이드웨이 교환부재에 의해 구동되어 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 사이에서 이동한다.
수평 동력부재는 리니어 모터(922), 모터 슬라이드시트(923) 및 수평 구동 슬라이드시트(924)를 포함하며, 그 중, 상기 리니어 모터(922)는 분리막 가압 지지판(921)에 수평으로 설치되고; 상기 모터 슬라이드시트(923)는 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향을 따라 리니어 모터(922)에 수평으로 가동 설치되어, 리니어 모터(922)의 구동에 의해 직선 운동을 하며; 상기 수평 구동 슬라이드시트(924)는 모터 슬라이드시트(923)에 연결된다.
분리막 가압부재는 수직 슬라이드레일(925), 승강 슬라이드시트(926), 분리막 가압플레이트(927) 및 가이드휠(929)을 포함하며, 그 중, 상기 수직 슬라이드레일(925)은 수직 방향을 따라 수평 구동 슬라이드시트(924)의 측벽에 설치되고; 상기 승강 슬라이드시트(926)는 수직 슬라이드레일(925)에 슬라이딩 가능하게 감입 설치되며; 상기 분리막 가압플레이트(927)는 승강 슬라이드시트(926)의 측벽에 수평으로 연결되어, 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향으로 연장되고; 상기 가이드휠(929)은 연결블록을 통해 승강 슬라이드시트(926)에 연결되어, 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이에서 자유롭게 구르며 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이에 의해 위치가 제한 및 안내된다.
슬라이드웨이 교환부재는 슬라이드웨이 교환 실린더(928)를 포함하며, 그 중, 상기 슬라이드웨이 교환 실린더(928)는 수평 구동 슬라이드시트(924)에 연결되고, 출력단은 수직 방향으로 설치되어 승강 슬라이드시트(926)와 연결됨으로써, 분리막 가압플레이트(927)가 중력의 영향을 극복하고 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동할 수 있도록 승강 슬라이드시트(926)를 구동한다.
슬라이드웨이부재는 슬라이드웨이 지지판(9210), 상부 슬라이드웨이(9215), 하부 슬라이드웨이(9216) 및 플렉시블 실링부재를 포함하며, 그 중, 상기 슬라이드웨이 지지판(9210)은 분리막 가압 지지판(921)에 수직으로 설치되어, 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향을 따라 연장되고; 상기 상부 슬라이드웨이(9215) 및 하부 슬라이드웨이(9216)는 슬라이드웨이 지지판(9210)의 연장방향과 동일하게 슬라이드웨이 지지판(9210)의 일 측벽에 상하 간격을 두고 설치되며; 상기 상부 슬라이드웨이(9215)는 수평으로 연장되고, 극판 적층 스테이지(91)에서 먼 일단에 플렉시블 개구가 개설되며; 상기 하부 슬라이드웨이(9216)의 양단에 이행(transitional) 경사면이 설치되고, 이행 경사면은 극판 적층 스테이지(91)에 인접한 방향으로 경사져 하향 연장되며; 상기 플렉시블 실링부재는 플렉시블 개구 부위에 설치된다.
플렉시블 실링부재는 실링 지지시트(9211), 실링 요동블록(9212), 실링 스프링(9213) 및 실링판(9214)을 포함하며, 그 중, 상기 실링 지지시트(9211)는 슬라이드웨이 지지판(9210)의 타 측벽에 설치되고; 상기 실링 요동블록(9212)의 일단은 실링 지지시트(9211)에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 플렉시블 개구 부위까지 연장되어, 실링 지지판(9210)에 설치된 실링 스프링(9213)과 연결되며; 상기 실링판(9214)은 실링 요동블록(9212)에 수평으로 연결되어, 플렉시블 개구 내에 위치하며; 자연 상태에서 실링 스프링(9213)의 탄성력이 실링 요동블록(9212)을 통해 실링판(9214)을 하향 가압함으로써 실링판(9214)이 수평 상태를 유지하며 플렉시블 개구에 체결되어 플렉시블 개구를 밀봉하며, 플렉시블 실링 부위에서, 슬라이드웨이 교환 실린더(928)가 승강 슬라이드시트(926)를 상향 운동시키고, 승강 슬라이드시트(926)가 가이드휠(929)을 구동하여 실링판(9214)을 위로 밀어올림으로써, 가이드휠(929)이 하부 슬라이드웨이(9216)로부터 플렉시블 개구를 통해 상부 슬라이드웨이(9215)로 진입하며, 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이(9215)로 완전히 진입한 후, 실링판(9214)이 실링 스프링(9213)을 통해 자동으로 수평이 되도록 당겨짐으로써 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이(9215)에서 직선으로 구른다.
일 실시예에서, 도 14 내지 도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명은 슬라이드레일(10) 및 승강기구(11)를 더 포함하며, 슬라이드레일(10)은 수직방향으로 평행하게 간격을 두고 설치된 상부 슬라이드레일 및 하부 슬라이드레일을 포함하고, 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일 양측의 상하 대응 부위에 각각 승강 스테이션이 설치되며, 상부 슬라이드레일에 적층 스테이션이 설치되고, 하부 슬라이드레일의 일단에 하역 스테이션이 설치되며; 상기 적층 플랫폼은 슬라이드레일(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 슬라이드레일(10) 측부의 컨베이어 벨트를 통해 구동되어 직선 운동을 하며; 상기 승강기구(11)는 2개의 세트를 포함하여, 각각 양측 승강 스테이션 부위에 설치되며, 승강기구(11)는 적층 플랫폼을 수용하여 적층 플랫폼이 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일 사이에서 이동하도록 구동한다.
본 발명의 승강기구(11)는 승강 지지시트(111), 승강 모터(112) 및 승강 슬라이드시트(113)를 포함하며, 그 중 상기 승강 지지시트(111)는 수직으로 설치되고, 승강 지지시트(111)의 중앙부에 스크루로드가 수직으로 설치되며, 스크루로드 양단은 각각 승강 지지시트(111)의 바닥판 및 상판에 회동 가능하게 연결되고, 승강 지지시트(111)의 일 측벽에 2개의 직선 슬라이드레일이 수직으로 설치되며; 상기 승강 모터(112)는 승강 지지시트(111)의 바닥판에 설치되고, 출력축은 전동벨트를 통해 스크루로드와 연결되며; 상기 승강 슬라이드시트(113)는 직선 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 연결되고, 승강 슬라이드시트(113)의 측부는 스크루로드 시트를 통해 스크루로드의 나사산과 연결되며, 승강 모터(112)는 스크루로드가 회전 운동을 하도록 구동하고, 스크루로드는 스크루로드 시트를 통해 승강 지지시트(111)가 승강 운동을 하도록 구동한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명은 이하 공정 단계를 포함하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼의 극판 적층 분리막 가압 공정을 더 제공한다:
S1: 분리막 피복: 분리막을 수평으로 펼쳐 극판 적층 스테이지에 피복하는 단계;
S2: 극판 적층: 정극판 또는 부극판을 단계 S1에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 펼쳐진 분리막에 적층하는 단계;
S3: 2차 분리막 가압: 분리막 언와인딩기구 중의 분리막을 다시 인출하여 단계 S2에서 분리막에 적층된 극판에 수평으로 피복하는 단계;
S4: 분리막 가압: 단계 S1 및 단계 S3에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 피복된 분리막을 극판 적층 스테이지 좌우 양측의 분리막 가압 어셈블리의 가압플레이트에 의해 가압하는 단계;를 포함하고, 상기 가압플레이트는 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동하여 분리막을 가압하며; 상기 분리막 가압 어셈블리 내부에 수직방향을 따라 상하 간격을 두고 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이가 수평으로 설치되고; 상기 가압플레이트가 수평 및 수직으로 이동 시 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이에 의해 안내 및 위치가 제한되며; 상기 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이의 일단은 개방 구조이고, 상부 슬라이드웨이의 타단은 플렉시블 개구이며; 상기 플렉시블 개구는 가압플레이트가 상부 슬라이드웨이에서 직선 운동을 유지할 수 있도록 자동으로 폐쇄된다.
일 실시예에서, 단계 S4 이후 플랫폼 하역: 배터리 셀의 극판 그룹이 형성된 후, 극판 적층 플랫폼이 상부 슬라이드레일에서 하강 스테이션까지 직선으로 이동하고, 승강기구에 의해 하부 슬라이드레일로 옮겨진 다음 하부 슬라이드레일을 따라 하역 스테이션까지 직선으로 이동하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 전극 적층 플랫폼이 직사각형 경로를 따라 순환 운동하도록 설계함으로써, 자동 극판 적재 적층 및 극판 그룹의 운반을 구현하여, 대기 시간을 효과적으로 줄이고, 전체 라인의 생산 능력을 크게 향상시켰다.
본 발명은 배터리 셀 자동화 생산라인 통합 수요에 대응하여, 독창적으로 극판 적층 플랫폼을 극판 적층 운반 및 극판 그룹 운반 구조로서 동시에 사용하며, 상하 간격을 두고 설치되는 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일을 이용하여 극판 적층 플랫폼의 운동 경로를 형성하고, 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일 양측에 각각 승강기구를 설치하여 직사각형 운동 경로를 구성하였다.
여기서, 상부 슬라이드레일은 비어 있는 극판 적층 플랫폼 공급을 구현하고, 하부 슬라이드레일은 극판 적층 후 채워진 극판 적층 플랫폼의 극판 그룹을 운반하며, 상부 슬라이드레일에 극판 적층 스테이션이 설치되고, 하부 슬라이드레일의 바깥으로 연장된 일단에 하역 스테이션이 설치되며, 복수의 극판 적층 플랫폼이 극판 적층 스테이션과 하역 스테이션 사이에서 유동하며 플랫폼 순환 공급을 구현하고, 극판 적층이 완료된 후의 채워진 극판 적층 플랫폼이 이동한 후, 다음의 비어 있는 극판 적층 플랫폼이 맞물리면서 극판 적층 스테이션으로 진입하여 극판 적층이 수행됨으로써 극판 적층과 하역 사이의 대기 시간을 효과적으로 감소시켰고, 전체 라인의 자동화 정도가 향상됨과 동시에 전체 라인의 생산 능력을 극대화하였다.
본 발명은 슬라이드웨이 방식의 분리막 안내 및 가압을 채택하여, 분리막 가압 동력 전달 오차를 감소시키고, 분리막 가압의 안정성, 운동 정확도 및 평탄도를 보장하는 배터리 셀 제조용 슬라이드 교번식 극판 적층 플랫폼 및 이의 극판 적층 분리막 가압 공정을 설계하였다. 본 발명의 극판 적층 플랫폼은 종래의 극판 적층 플랫폼과 기능이 동일하여, 즉 극판과 분리막을 운반하고, 극판 적층 과정에서 분리막을 가압하는 것을 보조하기 위한 것이다.
이상의 공정 요구를 바탕으로, 본 발명의 극판 적층 플랫폼은 극판과 분리막을 수평으로 운반하기 위해 중앙부에 설치되는 극판 적층 스테이지를 포함하고, 이와 동시에 극판 적층 스테이지의 전후 양측에 설치되는 분리막 가압 어셈블리를 더 포함하며, 분리막 가압 어셈블리는 분리막이 극판 적층 스테이지 또는 극판에 피복된 후 후속 분리막 가압을 수행할 수 있도록, 극판 적층 스테이지에 수평으로 피복된 분리막을 가압하기 위한 것이다.
본 발명과 종래 기술의 차이점은, 본 발명의 분리막 가압 어셈블리는 종래 기술과 완전히 다른 가압 방식을 채택하여, 상하 간격을 두고 수평으로 설치되는 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 분리막 가압 운동 과정에서의 운반 및 안내 운반체로서 사용함으로써, 극판을 가압하여 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이로 형성된 운동 경로를 따라 순환 운동하는 과정에서 수평 방향 및 수직 방향의 운동을 구현하여, 분리막의 가압 시에 수직 하향 압력에 대한 요구를 보장할 뿐만 아니라, 수평 방향에서 바깥을 향해 후퇴하여 극판 적층 운동의 간섭을 피하는 목적을 더 구현하고, 상기 슬라이드 안내 구조를 통해 분리막을 가압하는 안정적인 운동 경로를 형성하여, 종래 기술의 분리막 가압 공정에 비해 동력 전달 경로가 감소하고 전달 오차가 감소할 뿐만 아니라, 안정적인 운동 안내 구조는 가압 운동 과정 중의 안정성을 보장하여 분리막 가압 정밀도의 효과적인 향상을 구현하였다.
구체적으로, 본 발명의 분리막 가압 어셈블리는 분리막 가압 지지판, 수평 동력부재, 분리막 가압부재, 슬라이드웨이 교환부재 및 슬라이드웨이부재를 포함하며, 분리막 가압 지지판은 극판 적층 스테이지의 전측 또는 후측에 설치되고; 수평 동력부재는 분리막 가압 지지판에 설치되며, 상기 수평 동력부재의 동력 출력 방향은 극판 적층 스테이지의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향을 따라 수평으로 설치되고; 분리막 가압부재는 수평 동력부재의 출력단에 연결되며, 수직 방향에서 수평 동력부재의 출력단과 가동 연결되고; 슬라이드웨이 교환부재는 수평 동력부재에 설치되고, 출력단은 수직방향을 따라 설치되어 분리막 가압부재에 연결되며; 슬라이드웨이부재는 분리막 가압 지지판에 설치되고, 슬라이드웨이부재는 수평 동력부재의 동력 출력 방향을 따라 수평으로 연장되는 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이를 포함하며; 분리막 가압부재는 수평 동력부재에 의해 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이를 따라 수평으로 직선 운동을 하도록 구동되어, 슬라이드웨이 교환부재에 의해 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 사이에서 이동하도록 구동된다.
본 발명의 실시예는 단지 구체적인 실시예를 소개할 뿐, 보호범위를 제한하고자 하는 것이 아니다. 당업자는 본 실시예의 계발을 통해 모종의 수정을 실시할 수 있으며, 따라서 본 발명의 특허범위에 따라 실시한 등가의 변화 또는 변경은 모두 본 발명의 특허범위 내에 속한다.
91 : 극판 적층 스테이지
92 : 분리막 가압 어셈블리
921 : 분리막 가압 지지판
922 : 리니어 모터
923 : 모터 슬라이드시트
924 : 수평 구동 슬라이드시트
925 : 수직 슬라이드레일
926 : 승강 슬라이드시트
927 : 분리막 가압플레이트
92 : 분리막 가압 어셈블리
921 : 분리막 가압 지지판
922 : 리니어 모터
923 : 모터 슬라이드시트
924 : 수평 구동 슬라이드시트
925 : 수직 슬라이드레일
926 : 승강 슬라이드시트
927 : 분리막 가압플레이트
Claims (10)
- 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼에 있어서,
극판 적층 스테이지(91) 및 극판 적층 스테이지(91)의 좌우 양측에 설치되는 분리막 가압 어셈블리(92)를 포함하며,
상기 극판 적층 스테이지(91)는 분리막 또는 극판을 수평으로 운반할 수 있도록 수평으로 설치되고;
상기 분리막 가압 어셈블리(92)는 2세트를 포함하여, 2세트의 분리막 가압 어셈블리(92)가 극판 적층 스테이지(91)의 좌우 양측에 각각 설치되며;
상기 분리막 가압 어셈블리(92) 내부에 수직 방향을 따라 상하로 간격을 두고 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이가 설치되고, 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이는 수평으로 설치되며, 분리막 가압 어셈블리(92)의 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 따라 순환 이동함으로써, 극판 적층 과정에서 극판 적층 스테이지(91)의 전측 또는 후측 방향으로부터 극판 적층 스테이지(91)의 외측을 향해 극판 적층 스테이지(91)와 평행한 방향으로 운동하고, 극판 적층 스테이지(91) 상의 분리막을 수직으로 하향 가압하며;
상기 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이의 극판 적층 스테이지(91)에 인접한 일단은 개방 구조이고, 타단에 플렉시블 개구가 설치되며, 분리막 가압부재는 수직 동력 구동을 통해 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 일단의 개방 구조 부위 및 타단의 플렉시블 개구 부위에서 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동하며;
상기 플렉시블 개구는 분리막 가압부재가 상부 슬라이드웨이에서 직선으로 운동할 수 있도록 자동으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제1항에 있어서,
상기 분리막 가압 어셈블리(92)는 분리막 가압 지지판(921), 수평 동력부재, 분리막 가압부재, 슬라이드웨이 교환부재 및 슬라이드웨이부재를 포함하며,
상기 분리막 가압 지지판(921)은 극판 적층 스테이지(91)의 전측 또는 후측에 수평으로 설치되고;
상기 수평 동력부재는 분리막 가압 지지판(921)에 설치되며, 상기 수평 동력부재의 동력 출력 방향은 극판 적층 스테이지(91)와 수직인 전측변 또는 후측변 방향을 따라 수평으로 설치되고;
상기 분리막 가압부재는 수평 동력부재의 출력단에 연결되어, 수직 방향에서 수평 동력부재의 출력단과 가동 연결되며;
상기 슬라이드웨이 교환부재는 수평 동력부재에 설치되고, 상기 슬라이드웨이 교환부재의 출력단은 수직방향을 따라 설치되어 분리막 가압부재에 연결되며;
상기 슬라이드웨이부재는 분리막 가압 지지판(921)에 설치되고, 슬라이드웨이부재는 수평 동력부재의 동력 출력 방향을 따라 수평으로 연장되는 상부 슬라이드웨이 및 하부 슬라이드웨이를 포함하며;
분리막 가압부재는 수평 동력부재를 통해 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이가 수평 직선 운동을 하도록 구동하고, 슬라이드웨이 교환부재에 의해 구동되어 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이 사이에서 이동하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제2항에 있어서,
상기 수평 동력부재는 리니어 모터(922), 모터 슬라이드시트(923) 및 수평 구동 슬라이드시트(924)를 포함하며, 그 중, 상기 리니어 모터(922)는 분리막 가압 지지판(921)에 수평으로 설치되고;
상기 모터 슬라이드시트(923)는 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향을 따라 리니어 모터(922)에 수평으로 가동 설치되어, 리니어 모터(922)의 구동에 의해 직선 운동을 하며;
상기 수평 구동 슬라이드시트(924)는 모터 슬라이드시트(923)에 연결되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제3항에 있어서,
상기 분리막 가압부재는 수직 슬라이드레일(925), 승강 슬라이드시트(926), 분리막 가압플레이트(927) 및 가이드휠(929)을 포함하며,
상기 수직 슬라이드레일(925)은 수직 방향을 따라 수평 구동 슬라이드시트(924)의 측벽에 설치되고; 상기 승강 슬라이드시트(926)는 수직 슬라이드레일(925)에 슬라이딩 가능하게 감입 설치되며;
상기 분리막 가압플레이트(927)는 승강 슬라이드시트(926)의 측벽에 수평으로 연결되어, 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향으로 연장되고;
상기 가이드휠(929)은 연결블록을 통해 승강 슬라이드시트(926)에 연결되어, 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이 또는 하부슬라이드에서 자유롭게 구르며 상부 슬라이드웨이 또는 하부 슬라이드웨이에 의해 위치가 제한 및 안내되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제4항에 있어서,
상기 슬라이드웨이 교환부재는 슬라이드웨이 교환 실린더(928)를 포함하며,
상기 슬라이드웨이 교환 실린더(928)는 수평 구동 슬라이드시트(924)에 연결되고, 출력단은 수직 방향으로 설치되어 승강 슬라이드시트(926)와 연결됨으로써, 분리막 가압플레이트(927)가 중력의 영향을 극복하고 하부 슬라이드웨이로부터 상부 슬라이드웨이로 이동할 수 있도록 승강 슬라이드시트(926)를 구동하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제5항에 있어서,
상기 슬라이드웨이부재는 슬라이드웨이 지지판(9210), 상부 슬라이드웨이(9215), 하부 슬라이드웨이(9216) 및 플렉시블 실링부재를 포함하며,
상기 슬라이드웨이 지지판(9210)은 분리막 가압 지지판(921)에 수직으로 설치되어, 극판 적층 스테이지(91)의 전측변 또는 후측변과 수직인 방향을 따라 연장되고;
상기 상부 슬라이드웨이(9215) 및 하부 슬라이드웨이(9216)는 슬라이드웨이 지지판(9210)의 연장방향과 동일하게 슬라이드웨이 지지판(9210)의 일 측벽에 상하 간격을 두고 설치되며;
상기 상부 슬라이드웨이(9215)는 수평으로 연장되고, 극판 적층 스테이지(91)에서 먼 일단에 플렉시블 개구가 개설되며;
상기 하부 슬라이드웨이(9216)의 양단에 이행 경사면이 설치되고, 이행 경사면은 극판 적층 스테이지(91)에 인접한 방향으로 경사져 하향 연장되며;
상기 플렉시블 실링부재는 플렉시블 개구 부위에 설치되는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제6항에 있어서,
상기 플렉시블 실링부재는 실링 지지시트(9211), 실링 요동블록(9212), 실링 스프링(9213) 및 실링판(9214)을 포함하며,
상기 실링 지지시트(9211)는 슬라이드웨이 지지판(9210)의 타 측벽에 설치되고;
상기 실링 요동블록(9212)의 일단은 실링 지지시트(9211)에 회동 가능하게 연결되고, 타단은 플렉시블 개구 부위까지 연장되어, 실링 지지판(9210)에 설치된 실링 스프링(9213)과 연결되며;
상기 실링판(9214)은 실링 요동블록(9212)에 수평으로 연결되어, 플렉시블 개구 내에 위치하며;
자연 상태에서 실링 스프링(9213)의 탄성력이 실링 요동블록(9212)을 통해 실링판(9214)을 하향 가압함으로써 실링판(9214)이 수평 상태를 유지하며 플렉시블 개구에 체결되어 플렉시블 개구를 밀봉하며, 플렉시블 실링 부위에서, 슬라이드웨이 교환 실린더(928)가 승강 슬라이드시트(926)를 상향 운동시키고, 승강 슬라이드시트(926)가 가이드휠(929)을 구동하여 실링판(9214)을 위로 밀어올림으로써, 가이드휠(929)이 하부 슬라이드웨이(9216)로부터 플렉시블 개구를 통해 상부 슬라이드웨이(9215)로 진입하며, 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이(9215)로 완전히 진입한 후, 실링판(9214)이 실링 스프링(9213)을 통해 자동으로 수평이 되도록 당겨짐으로써 가이드휠(929)이 상부 슬라이드웨이(9215)에서 직선으로 구르는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제1항에 있어서,
슬라이드레일(10) 및 2세트의 승강기구(11)를 더 포함하며;
상기 슬라이드레일(10)은 수직방향으로 평행하게 간격을 두고 설치된 상부 슬라이드레일 및 하부 슬라이드레일을 포함하고, 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일 양측의 상하 대응 부위에 각각 승강 스테이션이 설치되며, 상부 슬라이드레일에 적층 스테이션이 설치되고, 하부 슬라이드레일의 일단에 하역 스테이션이 설치되며;
상기 극판 적층 플랫폼은 슬라이드레일(10)에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 슬라이드레일(10) 측부의 컨베이어 벨트를 통해 구동되어 직선 운동을 하며;
상기 2세트의 승강기구(11)는 각각 양측 승강 스테이션 부위에 설치되고, 승강기구(11)가 모두 극판 적층 플랫폼에 연결되어, 극판 적층 플랫폼이 상부 슬라이드레일과 하부 슬라이드레일 사이에서 이동하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제8항에 있어서,
각각의 상기 승강기구(11)는 모두 승강 지지시트(111), 승강 모터(112) 및 승강 슬라이드시트(113)를 포함하며;
상기 승강 지지시트(111)는 수직으로 설치되고, 승강 지지시트(111)의 중앙부에 스크루로드가 수직으로 설치되어, 스크루로드 양단은 각각 승강 지지시트(111)의 바닥판 및 상판에 회동 가능하게 연결되고, 승강 지지시트(111)의 일 측벽에 2개의 직선 슬라이드레일이 수직으로 설치되며;
상기 승강 모터(112)는 승강 지지시트(111)의 바닥판에 설치되고, 출력축은 전동벨트를 통해 스크루로드와 연결되며;
상기 승강 슬라이드시트(113)는 직선 슬라이드레일에 슬라이딩 가능하게 연결되고, 승강 슬라이드시트(113)의 측부는 스크루로드 시트를 통해 스크루로드의 나사산과 연결되며, 승강 모터(112)는 스크루로드가 회전 운동을 하도록 구동하고, 스크루로드는 스크루로드 시트를 통해 승강 지지시트(111)가 승강 운동을 하도록 구동하는 것을 특징으로 하는 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼.
- 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 따른 배터리 셀 제조용 슬라이드웨이 교번형 극판 적층 플랫폼의 극판 적층 및 분리막 가압 공정에 있어서,
S1: 분리막 피복: 분리막을 수평으로 펼쳐 극판 적층 스테이지에 피복하는 단계;
S2: 극판 적층: 정극판 또는 부극판을 단계 S1에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 펼쳐진 분리막에 적층하는 단계;
S3: 2차 분리막 가압: 분리막 언와인딩기구 중의 분리막을 다시 인출하여 단계 S2에서 분리막에 적층된 극판에 수평으로 피복하는 단계;
S4: 분리막 가압: 단계 S1 및 단계 S3에서 극판 적층 스테이지에 수평으로 피복된 분리막을 극판 적층 스테이지 좌우 양측의 분리막 가압 어셈블리의 가압플레이트에 의해 가압하는 단계;를 포함하고,
상기 가압플레이트는 수평 방향 및 수직 방향을 따라 이동하여 분리막을 가압하며;
상기 분리막 가압 어셈블리 내부에 수직방향을 따라 상하 간격을 두고 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이가 수평으로 설치되고;
상기 가압플레이트가 수평 및 수직으로 이동 시 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이에 의해 안내 및 위치가 제한되며;
상기 상부 슬라이드웨이와 하부 슬라이드웨이의 일단은 개방 구조이고, 상부 슬라이드웨이의 타단은 플렉시블 개구이며;
상기 플렉시블 개구는 가압플레이트가 상부 슬라이드웨이에서 직선 운동을 유지할 수 있도록 자동으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 극판 적층 및 분리막 가압 공정.
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