WO2022154296A1 - 이차 전지 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

이차 전지 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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WO2022154296A1
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housing
welding
end plate
secondary battery
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PCT/KR2021/019580
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권두영
안덕률
이창헌
공병섭
전일수
박효정
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엘지전자 주식회사
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    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
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    • H01M50/207—Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
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    • B23K2101/36—Electric or electronic devices

Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery manufacturing apparatus and manufacturing method.
  • the main process for manufacturing a secondary battery is a cell stacking process in which cells are stacked to make a plurality of cells into one module, a bus bar assembly process for electrical connection between copper and aluminum, copper
  • the lead welding process of welding using a laser to fix the aluminum and aluminum to the busbar the module insertion process of inserting the module into a hexahedral mono frame to protect the module, and the foreign substances in the module It may include an end plate welding process that uses a laser to seal the mono frame to prevent it from entering.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a secondary battery unit in which a cell module is inserted into a mono frame.
  • the cell module 21 that has undergone the lead welding process is inserted into a hexahedral monoframe 22 with both sides open and an open inside.
  • the cell module 21 may be understood to mean a secondary battery in which a positive electrode lead and a negative electrode lead are attached to both ends of each of the plurality of stacked cells.
  • both open sides of the mono frame 22 are shielded by a rectangular plate called an end plate 23 .
  • the edge of the end plate 23 and the edge of the mono frame 22, that is, the contact portion W between the end plate 23 and the mono frame 22 is welded using a laser.
  • the secondary battery manufactured after the welding process may be defined as the secondary battery unit 20 .
  • BMS battery management system
  • the welding device used to weld the end plate 23 to both sides of the mono frame 22 performs welding while the end plate 23 is fitted to both ends of the mono frame 22 . do. Furthermore, the jig or clamp member constituting the welding apparatus welds the four edges of the end plate while rotating while holding only the end plate 23 .
  • the present invention is proposed to improve the above problems.
  • a secondary battery manufacturing apparatus for achieving the above object includes a cell module, a mono frame in which the cell module is accommodated, and end plates coupled to both open sides of the mono frame a housing in which the secondary battery unit is accommodated; a pair of rotating shafts extending from both sides of the housing; a housing rotation means connected to any one of the pair of rotation shafts; a housing support for supporting the pair of rotation shafts; and a support means provided inside the housing rotating means to pressurize and support the secondary battery unit.
  • a cell module in the secondary battery manufacturing method according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a cell module, a mono frame in which the cell module is accommodated, and an end plate coupled to both open sides of the mono frame
  • a first step of receiving a secondary battery unit including a housing in the housing; a second step of operating the end plate support means to fix and support the mono frame and the end plate; and a third step of welding a welding portion formed at a contact portion between the end plate and the mono frame by rotating the housing by 90 degrees or 180 degrees.
  • the housing accommodating the secondary battery unit rotates in a state in which six surfaces of the secondary battery unit are fixedly supported, so that the secondary battery unit is accommodated in the mono frame.
  • the position of the cell module is fixed.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a secondary battery unit in which a cell module is inserted into a mono frame;
  • FIG. 2 is an external perspective view showing the overall configuration of an end plate welding apparatus constituting a secondary battery manufacturing apparatus
  • FIG. 3 is a perspective view showing an upper cylinder of an upper surface pressing part constituting an end plate welding apparatus
  • FIG 4 and 5 are perspective views of an end plate pressing unit constituting an end plate welding apparatus.
  • FIG. 6 and 7 are perspective views of a side pressing part constituting an end plate welding apparatus.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an end plate welding process in a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an external perspective view showing the overall configuration of the end plate welding apparatus constituting the secondary battery manufacturing apparatus
  • Figure 3 is a perspective view showing the upper cylinder of the upper surface pressing part constituting the end plate welding apparatus
  • Figures 4 and 5 are the end It is a perspective view of the end plate pressing part constituting the plate welding apparatus
  • FIGS. 6 and 7 are perspective views of the side pressing part constituting the end plate welding apparatus.
  • the end plate welding apparatus 10 constituting the apparatus for manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention includes welding end plates to both sides of a mono frame in which a cell module is accommodated. It can be understood as a device.
  • the end plate welding apparatus 10 may include a module rotating unit 11 .
  • the module rotation unit 11 includes a housing 111 accommodating the assembly of the mono frame 22 and the end plate 23 before welding, and a pair of rotation shafts provided on both sides of the housing 111 . (112), a servo motor 113 coupled to any one of the pair of rotation shafts 112, and a reducer 114 interposed between the servo motor 113 and the rotation shaft 112. have.
  • the servo motor 113 and the reducer 114 may be defined as housing rotation means.
  • the housing 111 may include a bottom portion, an upper surface portion, a front portion, a rear portion, a left surface portion, and a right surface portion.
  • the servo motor 113 and the speed reducer 114 may be connected to a rotation shaft 112 extending from any one of a left side and a right side of the housing 111 .
  • the reducer 114 is a means for reducing the rotational force of the servo motor 113, and may include a hollow type reducer. As the hollow type reducer 114 is applied, there is no backlash, so there is an advantage of a constant rotational position.
  • the end plate welding apparatus 10 may further include a housing support 15 supporting the pair of rotation shafts 112 .
  • the rotary shaft 112 is capable of linear reciprocating motion on a horizontal plane along the upper surface of the housing 15 .
  • the end plate welding apparatus 10 may further include an upper surface pressing part 12 .
  • the upper surface pressing part 12 includes a pair of upper pushers 121 respectively disposed on the upper front edge and upper rear edge of the housing 111 in the drawing, and an upper cylinder for rotating the upper pusher 121 ( 122) may be included.
  • Each of the pair of upper pushers 121 is rotatable at an angle of 90 degrees or less in a horizontal state by the operation of the upper cylinder 122 . Accordingly, in a state in which the mono frame 22 is accommodated in the housing 111 , the pair of upper pushers 121 press the upper surface of the mono frame 22 to prevent the mono frame 22 from swinging. prevent.
  • the pair of upper cylinders 122 are coupled to the inside of the housing 111 and rotate together with the housing 111 .
  • the end plate welding apparatus 10 may further include an end plate pressing part 13 .
  • the end plate 23 is fitted to both sides of the mono frame 22 while maintaining a coupling force that does not fall out of the housing ( 111) is housed inside.
  • the end plate pressing part 13 performs a function of supporting the end plate 23 not to be separated from the mono frame 22 .
  • the end plate pressing part 13 includes a module clamp 131 moving in a direction perpendicular to the end plate 23 and a module clamp driving cylinder 132 for linearly reciprocating the module clamp 132 . do.
  • the module clamp driving cylinder 132 is coupled to the left and right sides of the housing 111 , and linearly moves the module clamp 131 in a direction closer to and away from the end plate 23 .
  • the module clamp 131 moves a predetermined distance from both sides of the mono frame 22 toward the center of the mono frame 22 so that the end plate 23 is attached to both sides of the mono frame 22 . to be stably coupled.
  • a stopper for limiting the distance the module clamp 131 moves in the center direction of the mono frame 22 to support the end plate 23 is provided, and the cell accommodated in the mono frame 22 .
  • end plate welding apparatus 10 may further include a side pressing part (14).
  • the side pressing part 14 includes a pair of side clamps 141 for pressing and supporting the front and rear surfaces of the mono frame 22 , and a pair of side clamps for operating the pair of side clamps 141 . It may include a drive cylinder 142 .
  • the pair of side clamps 141 are in close contact with the front and rear surfaces of the mono frame 22 , respectively, to prevent the mono frame 22 from oscillating.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an end plate welding process in a method of manufacturing a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • the secondary battery unit including the mono frame 22 in which the cell module 21 is accommodated, and the end plates 23 temporarily fixed to both sides of the mono frame 22 are the end plate welding apparatus. It is accommodated in the housing 111 of (10) (S11).
  • the upper surface pressing part 12 operates to press the upper surface of the mono frame 22 (S12). That is, the upper cylinder 122 operates to rotate the upper pusher 121 , and the upper pusher 121 rotates in a horizontal state to press the upper front and rear ends of the mono frame 22 .
  • the end plate pressing unit 13 operates to press and support the end plate 23 . That is, the module clamp driving cylinder 132 operates so that the end plate 23 on which the module clamp 131 is erected in the vertical state is maintained in a state coupled to both sides of the mono frame 22 . Then, the contact portion between the end plate 23 and the mono frame 22 , that is, the welding portion is prevented from being separated or distorted.
  • the side pressing unit operates to press the front and rear surfaces of the mono frame 22 (S14). That is, the side clamp driving cylinder 142 operates so that the side clamp 141 presses and supports the front and rear surfaces of the mono frame 22 .
  • the mono frame 22 and the end plate 23 within the housing 111 can not only be maintained in a fixed state, but also the housing 111 and the mono frame ( 22) and the end plate 23 rotate as one body.
  • the order of operation of the upper surface pressing part 12, the end plate pressing part 13, and the side pressing part 14 is not limited to the above sequence.
  • the laser welding machine welds a welding part of one side of the upper left edge and the right edge of the mono frame 22, and then welds the welding part of the other side.
  • the module rotating unit 11 When the upper surface welding is finished, the module rotating unit 11 operates, and after rotating the housing 111 by 180 degrees, the lower surface edge welding of the secondary battery unit is performed (S16). That is, when the servo motor 113 and the reducer 114 operate and the housing 111 rotates at a predetermined speed about the rotation shaft 112 , the bottom surface of the secondary battery unit comes to the upper side.
  • the laser welding machine welds a welding portion of one side of the left edge and the right edge of the lower surface of the mono frame 22, and then welds the welding portion of the other side.
  • the module rotation unit 11 is operated to rotate the housing 111 by 90 degrees, so that the left side edge (or front edge) of the secondary battery unit is welded (S17).
  • the module rotation unit 11 When the left side edge welding is finished, the module rotation unit 11 operates to rotate the housing 111 by 180 degrees, so that the right side edge (or front edge) of the secondary battery unit is welded.
  • the secondary battery unit is taken out and transferred to the next manufacturing process (S19).
  • the module rotation unit 11 rotates the housing 111 by 90 degrees, and it will be possible to sequentially weld the front side, the bottom side, and the rear side in the order.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는, 셀 모듈과, 상기 셀 모듈이 수용되는 모노 프레임, 및 상기 모노 프레임의 개구된 양 측면에 결합되는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 유닛이 수용되는 함체; 상기 함체의 양 측면에서 연장되는 한 쌍의 회전축; 상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 연결되는 함체 회전 수단; 상기 한 쌍의 회전축을 지지하는 함체 지지대; 및 상기 함체 회전 수단의 내측에 제공되어, 상기 이차 전지 유닛을 가압 지지하는 지지 수단을 포함할 수 있다.

Description

이차 전지 제조 장치 및 제조 방법
본 발명은 이차 전지 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
2차 전지 제조를 위한 주요 공정은, 다수 개의 셀을 하나의 모듈로 만들기 위해 셀을 적층하는 셀 적층(cell stacking) 공정, 구리와 알루미늄의 전기적 연결을 위한 버스바(bus bar) 조립 공정, 구리와 알루미늄을 버스바에 고정시키기 위해 레이저를 이용하여 용접하는 리드 웰딩(lead weld) 공정, 모듈을 보호하기 위해 육면체 형태의 모노 프레임(mono frame) 안에 모듈을 삽입하는 모듈 삽입 공정, 및 모듈에 이물질이 들어가지 않도록 레이저를 이용하여 모노 프레임을 밀봉하는 엔드 플레이트 웰딩(end plate welding) 공정을 포함할 수 있다.
도 1은 모노 프레임에 셀모듈이 삽입된 이차 전지 유닛의 외관 사시도이다.
도 1을 참조하면, 리드 웰딩 공정을 거친 셀 모듈(21)은, 양 측면이 개방되고, 내부가 개구된 육면체 형태의 모노 프레임(22)에 삽입된다. 상기 셀 모듈(21)은, 다수의 적층 셀들 각각의 양 단부에 양전극 리드와 음전극 리드가 부착된 상태의 이차 전지를 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 상기 셀 모듈이 상기 모노 프레임(22)에 삽입된 상태에서, 상기 모노 프레임(22)의 개구된 양 측면은 엔드 플레이트(23)라고 하는 사각형 플레이트에 의하여 차폐된다.
그리고, 상기 엔드 플레이트(23)의 가장자리와 상기 모노 프레임(22)의 가장자리 부분, 즉 엔드 플레이트(23)와 모노 프레임(22)의 접촉 부위(W)는 레이저를 이용하여 용접된다. 용접 과정이 끝난 이차 전지 제조물을 이차 전지 유닛(20)으로 정의될 수 있다.
상기 이차 전지 유닛(20)에 BMS(Battery Manage System)이라고 하는 자재가 부착되면 배터리 팩 또는 이차전지 팩으로 정의될 수 있다. 즉, 상기 이차 전지 유닛(20)은 BMS가 부착되기 전의 제품으로 이해될 수 있다.
한편, 상기 엔드 플레이트(23)를 상기 모노 프레임(22)의 양 측면에 용접하기 위해서 사용되는 용접 장치는, 모노 프레임(22)의 양 단부에 상기 엔드 플레이트(23)가 끼워진 상태에서 용접을 수행한다. 나아가, 상기 용접 장치를 구성하는 지그 또는 클램프 부재는, 상기 엔드 플레이트(23)만 잡고 회전하면서 엔드 플레이트의 네 가장자리를 용접하게 된다.
그 결과, 엔드 플레이트의 일측 가장자리를 용접하고 다른 쪽 가장자리를 용접하기 위해 상기 엔드 플레이트(23)를 회전시킬 경우, 위치 틀어짐 현상이 발생할 수 있다.
상세히, 모노 프레임(22)의 양 측면에 밀착된 엔드 플레이트(23)를 각각 회전시키는 한 쌍의 클램프 부재의 회전 속도가 정확하게 동일하지 않으면, 모노 프레임(22)이 비틀어지면서 접착면이 벌어지거나 접착면의 위치가 변경되는 문제가 발생할 수 있다.
이와 같이, 위치 틀어짐 현상이 발생하면 용접이 제대로 이루어지지 못하는 용접 불량이 발생하고, 그 결과 이차 전지 유닛(20) 내부의 밀봉이 확실하게 이루어지지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치는, 셀 모듈과, 상기 셀 모듈이 수용되는 모노 프레임, 및 상기 모노 프레임의 개구된 양 측면에 결합되는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 유닛이 수용되는 함체; 상기 함체의 양 측면에서 연장되는 한 쌍의 회전축; 상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 연결되는 함체 회전 수단; 상기 한 쌍의 회전축을 지지하는 함체 지지대; 및 상기 함체 회전 수단의 내측에 제공되어, 상기 이차 전지 유닛을 가압 지지하는 지지 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 방법은, 셀 모듈과, 상기 셀 모듈이 수용되는 모노 프레임, 및 상기 모노 프레임의 개구된 양 측면에 결합되는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 유닛이 함체 내에 수용되는 제 1 단계; 엔드 플레이트 지지 수단이 작동하여 상기 모노 프레임과 상기 엔드 플레이트를 고정 지지하는 제 2 단계; 및 상기 함체가 90도 또는 180도로 회전하여 상기 엔드 플레이트와 상기 모노 프레임의 접촉 부위에 형성되는 용접 부위를 용접하는 제 3 단계를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치 및 제조 방법에 의하면, 이차 전지 유닛의 여섯 면이 고정 지지된 상태에서 이차 전지 유닛을 수용하는 함체가 회전함으로써, 모노 프레임 내에 수용된 셀 모듈의 위치가 고정되는 장점이 있다.
또한, 함체가 회전함으로써, 모노 프레임의 틀어짐이 발생하지 않으므로, 용접 품질을 확보할 수 있는 장점이 있다.
또한, 중공 타입의 감속기가 사용되므로, 백래쉬가 없어 회전 위치가 일정한 장점이 있다.
도 1은 모노 프레임에 셀모듈이 삽입된 이차 전지 유닛의 외관 사시도.
도 2는 이차 전지 제조 장치를 구성하는 엔트 플레이트 용접 장치의 전체 구성을 보여주는 외관 사시도.
도 3은 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 상면 가압부의 어퍼 실린더를 보여주는 사시도.
도 4 및 도 5는 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 엔드 플레이트 가압부의 사시도.
도 6 및 도 7은 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 측면 가압부의 사시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법 중, 엔드 플레이트 용접 과정을 보여주는 플로차트.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치 및 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 2는 이차 전지 제조 장치를 구성하는 엔트 플레이트 용접 장치의 전체 구성을 보여주는 외관 사시도이고, 도 3은 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 상면 가압부의 어퍼 실린더를 보여주는 사시도이며, 도 4 및 도 5는 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 엔드 플레이트 가압부의 사시도이고, 도 6 및 도 7은 엔드 플레이트 용접 장치를 구성하는 측면 가압부의 사시도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지 제조 장치를 구성하는 엔드 플레이트 용접 장치(10)는, 셀 모듈이 수용된 모노 프레임의 양 측면에 엔드 플레이트를 용접하여 결합시키기 위한 장치로 이해될 수 있다.
상세히, 상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)는 모듈 회전 유닛(11)을 포함할 수 있다.
상기 모듈 회전 유닛(11)은, 용접 전 상태의 모노 프레임(22)과 엔드 플레이트(23)의 결합체를 수용하는 함체(111)와, 상기 함체(111)의 양 측면에 제공되는 한 쌍의 회전축(112)과, 상기 한 쌍의 회전축(112) 중 어느 하나에 결합되는 서보 모터(113)와, 상기 서보 모터(113)와 상기 회전축(112) 사이에 개재되는 감속기(114)를 포함할 수 있다.
상기 서보 모터(113)와 감속기(114)는 함체 회전 수단으로 정의될 수 있다.
상기 함체(111)는, 바닥부와, 상면부와, 전면부와, 후면부와, 좌측면부 및 우측면부로 이루어질 수 있다.
상기 서보 모터(113)와 감속기(114)는 상기 함체(111)의 좌측면부와 우측면부 중 어느 일 측면부에서 연장되는 회전축(112)에 연결될 수 있다.
상기 감속기(114)는 상기 서보 모터(113)의 회전력을 감소시키는 수단으로서, 중공 타입 감속기를 포함할 수 있다. 상기 중공 타입의 감속기(114)가 적용됨으로서, 백래쉬가 없어 회전 위치가 일정한 장점이 있다.
또한, 상기 서보 모터(113) 외에 다른 형태의 모터도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)는 상기 한 쌍의 회전축(112)을 지지하는 함체 지지대(15)를 더 포함할 수 있다. 상기 회전축(112)은 상기 함체(15)의 상면을 따라 수평면 상에서 직선 왕복 운동 가능하다.
상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)는, 상면 가압부(12)를 더 포함할 수 있다.
상기 상면 가압부(12)는, 도면 상에서 상기 함체(111)의 전면 가장자리 상부와 후면 가장자리 상부에 각각 배치되는 한 쌍의 어퍼 푸셔(121)와, 상기 어퍼 푸셔(121)를 회전시키는 어퍼 실린더(122)를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 어퍼 푸셔(121) 각각은, 상기 어퍼 실린더(122)의 작동에 의하여 수평 상태에서 90도 이하의 각도로 회전 가능하다. 따라서, 상기 모노 프레임(22)이 상기 함체(111) 내에 수용된 상태에서, 상기 한 쌍의 어퍼 푸셔(121)는 상기 모노 프레임(22)의 상면을 가압하여, 상기 모노 프레임(22)의 요동을 방지한다.
상기 한 쌍의 어퍼 실린더(122)는 상기 함체(111)의 내부에 결합되어, 상기 함체(111)와 함께 회전한다.
상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)는, 엔드 플레이트 가압부(13)를 더 포함할 수 있다.
상세히, 상기 엔드 플레이트(23)가 상기 모노 프레임(22)에 용접되기 전에는, 상기 엔드플레이트(23)가 상기 모노 프레임(22)의 양 측면에 끼워지되 빠지지 않을 정도의 결합력이 유지되면서 상기 함체(111) 내부에 수용된다.
상기 엔드 플레이트 가압부(13)는, 엔드 플레이트(23)가 상기 모노 프레임(22)으로부터 분리되지 않도록 지지하는 기능을 수행한다.
상기 엔드 플레이트 가압부(13)는, 상기 엔드 플레이트(23)와 직교하는 방향으로 이동하는 모듈 클램프(131)와, 상기 모듈 클램프(132)를 직선 왕복 이동시키는 모듈 클램프 구동 실린더(132)를 포함한다.
상기 모듈 클램프 구동 실린더(132)는, 상기 함체(111)의 좌측과 우측에 결합되고, 상기 모듈 클램프(131)를 상기 엔드 플레이트(23)에 가까워지는 방향과 멀어지는 방향으로 직선 운동시킨다.
상기 모듈 클램프(131)는, 상기 모노 프레임(22)의 양 측면에서 상기 모노 프레임(22)의 중심 방향으로 소정 거리 이동하여, 상기 엔드 플레이트(23)가 상기 모노 프레임(22)의 양 측면에 안정적으로 결합되도록 한다.
또한, 상기 모듈 클램프(131)가 상기 엔드 플레이트(23)를 지지하기 위하여 상기 모노 프레임(22)의 중심 방향으로 이동하는 거리를 제한하는 스토퍼가 구비되어, 상기 모노 프레임(22) 내부에 수용된 셀 모듈(21)의 위치가 변하지 않는 장점이 있다. 즉, 상기 상기 셀 모듈(21)이 상기 모노 프레임(22)의 내부에서 어느 일 측으로 밀려서 편심되지 않는 장점이 있다.
또한, 상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)는 측면 가압부(14)를 더 포함할 수 있다.
상기 측면 가압부(14)는, 상기 모노 프레임(22)의 전면과 후면을 가압 지지하는 한 쌍의 사이드 클램프(141)와, 상기 한 쌍의 사이드 클램프(141)를 작동시키는 한 쌍의 사이드 클램프 구동 실린더(142)를 포함할 수 있다.
상기 사이드 클램프 구동 실린더(142)가 작동하면, 상기 한 쌍의 사이드 클램프(141)는 상기 모노 프레임(22)의 전면과 후면에 각각 밀착되어 상기 모노 프레임(22)이 요동하는 것을 방지한다.
이하에서는 상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)에서 이루어지는 엔드 플레이트 용접 방법에 대해서 설명한다. 용접 방법은 레이저 용접이 적용되는 것으로 한정하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 제조 방법 중, 엔드 플레이트 용접 과정을 보여주는 플로차트이다.
도 8을 참조하면, 먼저 셀 모듈(21)이 수용된 모노 프레임(22)과, 모노 프레임(22)의 양 측면에 가고정된 엔드 플레이트(23)를 포함하는 이차 전지 유닛이 상기 엔드 플레이트 용접 장치(10)의 함체(111) 내에 수용된다(S11).
이 상태에서, 상기 상면 가압부(12)가 작동하여, 상기 모노 프레임(22)의 상면을 가압한다(S12). 즉, 상기 어퍼 실린더(122)가 작동하여, 상기 어퍼 푸셔(121)를 회전시키고, 상기 어퍼 푸셔(121)는 수평 상태로 회전하여 상기 모노 프레임(22)의 상면 전단부와 후단부를 가압한다.
그리고, 상기 엔드 플레이트 가압부(13)가 작동하여 상기 엔드 플레이트(23)를 가압 지지한다. 즉, 상기 모듈 클램프 구동 실린더(132)가 작동하여, 상기 모듈 클램프(131)가 상기 수직 상태로 세워진 엔드 플레이트(23)가 상기 모노 프레임(22)의 양 측면에 결합된 상태로 유지되도록 한다. 그러면, 상기 엔드 플레이트(23)와 상기 모노 프레임(22)의 접촉 부위, 즉 용접 부위가 분리되거나 틀어지는 현상이 방지된다.
그리고, 상기 측면 가압부가 작동하여 상기 모노 프레임(22)의 전면과 후면을 가압한다(S14). 즉, 상기 사이드 클램프 구동 실린더(142)가 작동하여, 상기 사이드 클램프(141)가 상기 모노 프레임(22)의 전면과 후면을 가압 지지하도록 한다.
위 과정이 모두 수행되면, 상기 함체(111) 내에서 상기 모노 프레임(22)과 엔드 플레이트(23)가 요동하지 않고 고정된 상태를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 함체(111)와 상기 모노 프레임(22) 및 엔드 플레이트(23)가 한 몸으로 회전하게 된다.
여기서, 상기 상면 가압부(12)와 엔드 플레이트 가압부(13) 및 측면 가압부(14)의 작동 순서는 상기의 순서에 제한되지 않음을 밝혀둔다.
한편, 상기 셀 모듈(21)과, 모노 프레임(22), 및 엔드 플레이트(23) 결합체, 즉 이차 전지 유닛이 상기 함체(111) 내에 고정되면, 상기 모노 프레임(22)의 상면 가장자리가 용접된다(S15). 상세히, 레이저 용접기가 상기 모노 프레임(22)의 상면 좌측 가장자리와 우측 가장자리 중 어느 일측의 용접 부위를 용접한 뒤, 다른 일측의 용접 부위를 용접한다.
상면 용접이 끝나면, 상기 모듈 회전 유닛(11)이 작동하여, 상기 함체(111)를 180도 회전시킨 뒤 상기 이차 전지 유닛의 하면 가장자리 용접이 수행된다(S16). 즉, 상기 서보 모터(113)와 감속기(114)가 작동하여, 상기 함체(111)가 상기 회전축(112)을 중심으로 소정의 속도로 회전하면, 상기 이차 전지 유닛의 저면이 상측으로 오게 된다.
이 상태에서, 상기 레이저 용접기가 상기 모노 프레임(22)의 하면 좌측 가장자리와 우측 가장자리 중 어느 일측의 용접 부위를 용접한 뒤, 다른 일측의 용접 부위를 용접한다.
저면 용접이 끝나면, 상기 모듈 회전 유닛(11)이 작동하여, 상기 함체(111)를 90도 회전시켜, 상기 이차 전지 유닛의 좌측면 가장자리(또는 전면 가장자리) 용접이 이루어지도록 한다(S17).
좌측면 가장자리 용접이 끝나면, 상기 모듈 회전 유닛(11)이 작동하여, 상기 함체(111)를 180도 회전시켜, 이차 전지 유닛의 우측면 가장자리(도는 전면 가장자리) 용접이 이루어지도록 한다.
우측면 가장자리 용접이 끝나면, 이차 전지 유닛이 인출되어 다음 제조 공정으로 이송된다(S19).
여기서, 상면 가장자리 공정부터 우측면 가장자리 용접 순서는 상기의 설명 순서에 제한되지 아니함을 밝혀둔다.
예컨대, 상면 가장자리 용접이 끝난 뒤, 모듈 회전 유닛(11)이 상기 함체(111)를 90도씩 회전시키면서, 전면, 저면, 및 후면의 순서로 순차 용접되도록 하는 것도 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 셀 모듈과, 상기 셀 모듈이 수용되는 모노 프레임, 및 상기 모노 프레임의 개구된 양 측면에 결합되는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 유닛이 수용되는 함체;
    상기 함체의 양 측면에서 연장되는 한 쌍의 회전축;
    상기 한 쌍의 회전축 중 어느 하나에 연결되는 함체 회전 수단;
    상기 한 쌍의 회전축을 지지하는 함체 지지대; 및
    상기 함체 회전 수단의 내측에 제공되어, 상기 이차 전지 유닛을 가압 지지하는 지지 수단을 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 수단은,
    상기 함체의 전방측과 후방측에 각각 제공되어, 상기 모노 프레임의 상면을 가압하는 한 쌍의 상면 가압부를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 상면 가압부 각각은,
    어퍼 실린더와,
    상기 어퍼 실린더에 회전 가능하게 연결되어, 상기 모노 프레임의 상면을 가압하는 어퍼 푸셔를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지 수단은,
    상기 함체의 양 측방에 각각 제공되어, 상기 엔드 플레이트를 가압 지지하는 한 쌍의 엔드 플레이트 가압부를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트 가압부는,
    상기 한 쌍의 엔드 플레이트 각각을 가압하는 모듈 클램프와,
    상기 모듈 클램프를 상기 모노 프레임의 중심 방향으로 수평 이동시키는 모듈 클램프 구동 실린더를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 지지 수단은, 상기 함체의 전방측과 후방측에 각각 제공되어, 상기 모노 프레임의 전면과 후면을 가압 지지하는 한 쌍의 측면 가압부를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면 가압부 각각은,
    상기 모노 프레임의 전면 또는 후면을 가압 지지하는 사이드 클램프와,
    상기 사이드 클램프를 상기 모노 프레임의 중심 방향으로 수평 이동시키는 사이드 클램프 구동 실린더를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 함체 회전 수단은,
    서보 모터와,
    상기 서보 모터와 상기 회전축을 연결하고, 상기 서보 모터의 회전력을 감소시키는 감속기를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 감속기는 중공 타입 감속기를 포함하는 이차 전지 제조 장치.
  10. 셀 모듈과, 상기 셀 모듈이 수용되는 모노 프레임, 및 상기 모노 프레임의 개구된 양 측면에 결합되는 엔드 플레이트를 포함하는 이차 전지 유닛이 함체 내에 수용되는 제 1 단계;
    엔드 플레이트 지지 수단이 작동하여 상기 모노 프레임과 상기 엔드 플레이트를 고정 지지하는 제 2 단계; 및
    상기 함체가 90도 또는 180도로 회전하여 상기 엔드 플레이트와 상기 모노 프레임의 접촉 부위에 형성되는 용접 부위를 용접하는 제 3 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 단계는,
    상기 모노 프레임의 상면을 가압하는 상면 가압부와, 상기 엔드 플레이트를 가압하는 엔드 플레이트 가압부, 및 상기 모노 프레임의 전후면을 가압하는 측면 가압부가 작동하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 상면 가압부와, 엔드 플레이트 가압부, 및 측면 가압부는 동시에 작동하거나, 순차적으로 작동하여 상기 모노 프레임과 엔드 플레이트를 지지하는 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 모노 프레임의 상면 가장자리를 용접하는 단계와,
    상기 함체가 180도 회전하여 상기 모노 프레임의 저면 가장자리를 용접하는 단계와,
    상기 함체가 90도 회전하여 상기 모노 프레임의 전면 가장자리를 용접하는 단계, 및
    상기 함체가 180도 회전하여 상기 모노 프레임의 후면 가장자리를 용접하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 단계는,
    상기 제 3 단계는,
    상기 모노 프레임의 상면 가장자리를 용접하는 단계와,
    상기 함체가 90도 회전하여 상기 모노 프레임의 후면 가장자리를 용접하는 단계와,
    상기 함체가 90도 회전하여 상기 모노 프레임의 저면 가장자리를 용접하는 단계, 및
    상기 함체가 90도 회전하여 상기 모노 프레임의 전면 가장자리를 용접하는 단계를 포함하는 이차 전지 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 단계에서 이루어지는 용접은 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 이차 전지 제조 방법.
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