WO2022270750A1 - 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치 - Google Patents

이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치 Download PDF

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WO2022270750A1
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pick
electrodes
unit
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PCT/KR2022/006202
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임영일
여인근
이규훈
손정희
김진형
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주식회사 디에이테크놀로지
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for manufacturing a secondary battery, and more particularly, to separate electrodes of a secondary battery by vacuum adsorbing and separating long left and right flat electrodes one by one from an electrode stack magazine, and transporting the separated electrodes to a designated process location. and a pick-and-place device for transfer.
  • a chemical battery is a battery composed of a pair of electrodes of a positive electrode and a negative electrode and an electrolyte, and the amount of energy that can be stored varies depending on the materials constituting the electrode and the electrolyte.
  • These chemical batteries are divided into primary batteries, which are used only for one-time discharge due to their very slow charging reaction, and secondary batteries, which can be reused through repeated charging and discharging. is on the rise.
  • the secondary battery is applied to various technical fields throughout the industry due to its advantages, and is widely used as an energy source for advanced electronic devices such as wireless mobile devices, for example, as well as conventional gasoline using fossil fuels. It is also attracting attention as an energy source for hybrid electric vehicles, which are proposed as a solution to air pollution from diesel internal combustion engines.
  • Such a secondary battery is formed in a form in which a cell stack made by sequentially stacking a positive electrode plate, a separator, and a negative electrode plate is immersed in an electrolyte solution and sealed.
  • electrodes are sequentially transferred onto a work table using a pick-and-place device to perform a prescribed work.
  • a plurality of picker nozzles for generating vacuum pressure are configured at regular intervals in a picker unit configured to move in vertical and horizontal directions, and the picker nozzle vacuum adsorbs a thin plate electrode at a certain process position. Then, it moves to another process location and is seated on the adsorption plate of the waiting work table and delivered, and the adsorption plate vacuums the electrode to perform the prescribed work (for example, vision inspection and alignment, stacking, etc.) will do
  • the present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to smoothly separate only the uppermost electrode by bending the electrode up and down while separating the left and right flat electrodes by vacuum adsorption from the electrode stack magazine.
  • An object of the present invention is to provide a pick-and-place device for electrode separation and transfer of a secondary battery, which can be smoothly and quickly manufactured by enabling a secondary battery to be manufactured.
  • a pick-and-place device for separating and transferring electrodes of a secondary battery is two pairs installed movably up and down on both sides of an upper part of an electrode stack magazine in which a plurality of electrodes are stacked up and down.
  • the lifting unit two pairs of pickup nozzle units installed in each of the elevating units and vacuum adsorbing and fixing both sides of the electrodes stacked on the uppermost side of the electrode stack magazine; a bending unit for bending the electrode one or more times by vibrating the pickup nozzle unit from side to side at least once while the pickup nozzle unit vacuums and lifts the electrode of the electrode stack magazine; and a place nozzle unit for vacuum adsorbing the electrode adsorbed to the pickup nozzle unit and transferring it to another position when the elevation unit reaches top dead center.
  • the pick-and-place device for separating and transferring electrodes may further include a moving air injection unit installed in the lifting unit to inject air toward both ends of the electrodes.
  • a pick-and-place device for separating and transferring electrodes is fixedly installed at both ends of the electrode stack magazine and sprays air toward both ends of the electrodes stacked on the top of the electrode stack magazine.
  • a spraying unit may be further included.
  • the lifting unit includes a lifting driver installed on a support member installed on one side of the electrode stack magazine to generate a vertical movement force, and a lifting driver installed to move up and down on the support member by the lifting driver, and the pick-up nozzle unit It may include a lifting member installed to be slidable from side to side.
  • the bending unit is installed to be fixed to the support member and has a banding cam member in which a left and right convex wave-shaped cam extends vertically, and a banding cam member installed in the pickup nozzle unit to move along the cam of the banding cam member and an elastic member that applies elastic force to the pickup nozzle unit with respect to the lifting member so that the cam follower elastically adheres to the cam of the bending cam member.
  • the cam follower may be composed of bearings or rollers that roll along the cam.
  • the place nozzle unit is installed on both sides of the movable frame, which is installed to reciprocate horizontally between the two lift units and the pick-up nozzle unit between the upper side of the electrode stack magazine and a different process position by a linear motion device. It may include a plurality of place nozzles that are transferred while vacuum adsorbing the electrodes raised by the pickup nozzle unit.
  • the electrode stack magazine may be controlled to descend a certain distance immediately after the pick-up nozzle unit descends and vacuum-suck the electrode on the electrode stack magazine, and rise again a certain distance when the pick-up nozzle unit vacuum-sucks the electrode and rises.
  • the pickup nozzle unit vibrates in left and right lateral directions at least once to bend the electrode one or more times;
  • the fixed air injection units installed at both ends of the electrode stack magazine spray air toward both ends of the electrodes stacked on the top of the electrode stack magazine, and the (S2) ) immediately after the step, the electrode stack magazine descends a certain distance and then rises a certain distance again, and air is sprayed toward both ends of the electrode by the moving air injection unit installed in the lifting unit during the steps (S2) and (S3). can do.
  • the pickup nozzle unit rises while horizontally reciprocating a certain distance left and right by the bending unit, so the electrode is bent up and down. This occurs, and accordingly, the long-width electrode can be smoothly separated from the electrode stack of the electrode stack magazine.
  • the electrodes when the electrodes are raised while bending, the electrodes can be separated by spraying compressed air to the upper end of the electrode stack magazine and both ends of the electrode from the lifting unit to separate the electrodes, so that the separation of the electrodes can proceed more easily.
  • FIG. 1 is a front view illustrating a pick-and-place device for separating and transferring electrodes of a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view showing a part of the pick-and-place device for separating and transferring electrodes shown in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view showing a part of the pick-and-place device for separating and transferring electrodes shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a perspective view showing another part of the pick-and-place device for separating and transferring electrodes shown in FIG. 1;
  • 5A to 5D are front views illustrating an operation example of the pick-and-place device for separating and transferring electrodes shown in FIG. 1;
  • a banding unit that bends the electrode one or more times by vibrating the pickup nozzle unit 40 left and right at least once or more on the way, and an electrode adsorbed to the pickup nozzle unit 40 when the lifting unit reaches the top dead center (E) ) and a place nozzle unit 60 for vacuum adsorbing and transferring to another location.
  • a plurality of electrodes E are vertically stacked on the electrode stack magazine 10 .
  • the electrode E is a long cell electrode in the form of a plate that is long to the left and right, and is sequentially separated from the electrode E stacked on the uppermost side by the pickup nozzle unit 40 and transferred to the next process position.
  • the electrode stack magazine 10 is configured to be movable up and down to an arbitrary position by a known linear movement device, and the pickup nozzle unit 40 descends to vacuum the electrode E on the electrode stack magazine 10. Immediately after that, it descends a certain distance to enable bending of the electrode (E), and when the pick-up nozzle unit 40 vacuums the electrode and rises, it rises a certain distance again and the next electrode (E) is picked up.
  • a fixed air injection unit 70 is installed to ensure smooth operation.
  • the fixed air injection unit 70 is connected to an air supply device such as an air pump (not shown) and can be controlled to continuously or periodically inject compressed air during the process of separating and transferring the electrode E. there is.
  • Support members 20 are installed on both sides of the electrode stack magazine 10 to support the lifting unit and the bending unit.
  • the lifting unit acts to reciprocate the pick-up nozzle unit 40 up and down a certain distance.
  • a lifting member 35 is installed on the support member 20 to move up and down, and the pickup nozzle unit 40 is installed to slide left and right.
  • the lift drive unit of the lift unit is coupled to the ball screw 31 installed to extend vertically on the support member 20 and the outer surface of the ball screw 31 to rotate the ball screw 31. It may be configured to include a nut portion 32 sliding in the longitudinal direction (up and down direction) and a lift drive motor 33 for rotating the ball screw 31.
  • the lift drive unit applies a known linear motion device such as a linear motor system, a linear motion device using a plurality of pulleys, a belt wound around the pulley, and a motor that rotates the pulley, or a linear motion device using a rack gear and a pinion gear. can be configured.
  • a known linear motion device such as a linear motor system, a linear motion device using a plurality of pulleys, a belt wound around the pulley, and a motor that rotates the pulley, or a linear motion device using a rack gear and a pinion gear. can be configured.
  • the lifting member 35 is coupled to the nut portion 32 of the lift drive unit, moves up and down together with the nut portion 32, and is installed on the lift guide rail 36 installed to extend vertically in the support member 20. It moves up and down as guided by
  • a mobile air injection unit 80 for injecting air toward both ends is installed.
  • the mobile air injection unit 80 is also connected to an air supply device such as a known air pump (not shown) to inject compressed air toward both ends of the electrode E.
  • a bending guide rail 37 to which the pickup nozzle unit 40 is coupled is installed in the lifting member 35 to extend in left and right lateral directions, so that the pickup nozzle unit 40 guides the bending guide rail 37. Take it and slide left and right.
  • the pick-up nozzle unit 40 includes a nozzle block 41 coupled to the bending guide rail 37 of the lifting member 35, and a plurality of vacuum suction installed on the nozzle block 41 to both ends of the electrode E. It includes a pick-up nozzle 42 of.
  • the pickup nozzle 42 is connected to an external vacuum pump (not shown) to vacuum the electrode E.
  • the pickup nozzle unit 40 vibrates continuously and repeatedly by a certain distance in the left and right lateral directions along the bending guide rail 37 by the operation of the bending unit to bend the electrode E. While doing so, it is separated from the electrode stack magazine 10.
  • the bending unit is fixedly installed on the support member 20 and has a banding cam member 50 in which a cam 51 in the form of a convex wave extending from side to side extends in the vertical direction, and the pick-up nozzle unit 40
  • a cam follower 52 installed on the nozzle block 41 and moving along the cam 51 of the banding cam member 50, and the cam follower 52 is the cam 51 of the banding cam member 50 and an elastic member 53 that applies elastic force to the pickup nozzle unit 40 with respect to the lifting member 35 so as to elastically adhere to the pickup nozzle unit 40 .
  • the cam follower 52 may be composed of a bearing or a roller that rolls along the cam 51 . Further, the elastic member 53 may be configured by applying a tension coil spring that pulls the cam follower 52 toward the cam 51 and brings it into close contact with the cam 51 .
  • the place nozzle unit 60 receives the electrode E from the pick-up nozzle unit 40 and transfers it to another process location, and the linear motion device between the two lift units and the pick-up nozzle unit 40
  • a movable frame 61 installed to reciprocate to a process position different from the upper side of the electrode stack magazine 10 by (not shown), and installed on both sides of the movable frame 61, respectively, to the pick-up nozzle unit 40
  • a method of separating and transferring electrodes of a secondary battery using the pick-and-place device for separating and transferring electrodes configured as described above will be described in detail with reference to FIGS. 5A to 5D.
  • the electrode E is bent in the lateral direction, enabling the electrode E to be bent.
  • the electrode E adsorbed to the pickup nozzle 42 of the pickup nozzle unit 40 rises while being bent, and the electrode E adsorbed to the pickup nozzle 42 is easily connected to the electrode E below it. can be separated.
  • the place nozzle 62 of the place nozzle unit 60 vacuum-adsorbs the electrode E, At the same time, the pickup nozzle 42 of the pickup nozzle unit 40 breaks the vacuum to transfer the electrode E to the place nozzle unit 60.
  • the place nozzle unit 60 vacuum adsorbed the electrode (E) is moved to another pre-designated process position by a linear motion device, settles the electrode (E) to another process position, and then returns to the next operation continuously and repeatedly. will perform
  • the uppermost electrode E of the electrode stack magazine 10 is separated and transferred to another process location by the place nozzle unit 60 while the lifting unit and the pick-up nozzle unit 40 are lowered and raised.
  • the fixed air injection unit 70 installed at both ends of the electrode stack magazine 10 continuously sprays compressed air to both ends of the electrode E, and the pickup nozzle unit 40 separates the electrode E. can be done smoothly.
  • the separation of the electrodes E can be more smoothly achieved by injecting air toward both ends of the electrodes E separated by the moving air injection unit 80 installed on the .
  • the moving air injection unit 80 operates from the time when the electrode stack magazine 10 descends a certain distance to the time when the pick-up nozzle unit 40 rises and transfers the electrode E to the place nozzle unit 60 for compression. Air can be sprayed.
  • the pick-up nozzle unit 40 vacuum-adsorbs the uppermost electrode E of the electrode stack magazine 10 and lifts the pick-up nozzle unit 40. ) rises while horizontally reciprocating a certain distance left and right by the bending unit, a bending phenomenon in which the electrode E is bent up and down occurs, and accordingly, the long-width electrode E can be smoothly separated.
  • the present invention separates long flat electrodes from left and right by vacuum adsorption one by one in an electrode stack magazine, and transfers the separated electrodes to a designated process location. Applies to place devices.

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Abstract

본 발명은 좌우로 긴 평판형의 Long Cell 전극을 전극 스택 매거진에서 진공 흡착하여 분리할 때 전극을 상하로 밴딩하면서 분리하여 최상단의 전극만 원활하게 분리될 수 있도록 하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는, 복수의 전극이 상하로 적층되어 있는 전극스택매거진의 상부 양측에 상하로 이동 가능하게 설치된 2개 한 쌍의 승강유닛; 상기 승강유닛 각각에 설치되어 전극스택매거진의 최상측에 적층된 전극의 양측부를 진공 흡착하여 고정하는 2개 한 쌍의 픽업노즐유닛; 상기 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 전극을 진공 흡착하여 상승하는 도중에 픽업노즐유닛을 좌우로 적어도 1회이상 진동시켜 전극을 1회 이상 밴딩하는 밴딩유닛; 및, 상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 상기 픽업노즐유닛에 흡착되어 있는 전극을 진공 흡착하여 다른 위치로 이송하는 플레이스노즐유닛;을 포함할 수 있다.

Description

이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치
본 발명은 이차전지의 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 좌우로 긴 평판형의 전극을 전극 스택 매거진에서 하나씩 진공 흡착하여 분리하고, 분리된 전극을 지정된 공정 위치로 이송하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서 상기 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차전지로 구분되며, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 2차전지의 사용이 늘고 있는 추세에 있다.
즉, 상기 2차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 일예로 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.
이러한 2차전지는 양극판, 분리막, 음극판을 순차적으로 적층하여 만들어진 셀 스택을 전해질 용액에 담구고 밀봉한 형태로 이루어진다.
2차전지의 셀 스택을 제조하는 과정에서는 전극을 픽앤플레이스 장치를 이용하여 소정의 작업을 수행하는 작업테이블 상으로 순차적으로 이송하여 정해진 작업을 수행하게 된다.
종래의 픽앤플레이스 장치는 상하 및 수평 방향으로 운동하도록 구성된 픽커유닛에 진공압을 발생시키는 복수의 픽커노즐이 일정한 간격을 두고 구성되어, 어느 한 공정 위치에서 픽커노즐이 얇은 판상의 전극을 진공 흡착한 다음, 다른 한 공정 위치로 이동하여 대기하고 있던 작업테이블의 흡착플레이트 상에 안착시켜 전달하면, 흡착플레이트가 전극을 진공 흡착하여 정해진 작업(예를 들어 비전 검사 및 얼라인먼트, 또는 스택킹 등)을 수행하게 된다.
한편 근래 들어 대용량 2차전지의 제조가 활발하게 이루어지고 있으며, 대용량 2차 전지에 사용하는 전극은 좌우로 길이가 긴 평판 형태로 되어 있기 때문에 다수의 전극이 상하로 적층되었을 때 전극과 전극 간의 접촉 면적이 매우 커서 전극과 전극 간에 흡착력이 강하게 발생하게 되고 종래의 픽앤플레이스 장치의 픽커노즐로 전극 적층체 상의 전극을 진공 흡착하여 분리할 때 전극이 원활하게 분리되지 않는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 좌우로 긴 평판형의 전극을 전극 스택 매거진에서 진공 흡착하여 분리할 때 전극을 상하로 밴딩하면서 상승시켜 최상단의 전극만 원활하게 분리될 수 있도록 함으로써 이차전지의 제조가 원활하고 신속하게 이루어질 수 있는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는, 복수의 전극이 상하로 적층되어 있는 전극스택매거진의 상부 양측에 상하로 이동 가능하게 설치된 2개 한 쌍의 승강유닛; 상기 승강유닛 각각에 설치되어 전극스택매거진의 최상측에 적층된 전극의 양측부를 진공 흡착하여 고정하는 2개 한 쌍의 픽업노즐유닛; 상기 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 전극을 진공 흡착하여 상승하는 도중에 픽업노즐유닛을 좌우로 적어도 1회이상 진동시켜 전극을 1회 이상 밴딩하는 밴딩유닛; 및, 상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 상기 픽업노즐유닛에 흡착되어 있는 전극을 진공 흡착하여 다른 위치로 이송하는 플레이스노즐유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 형태에 따른 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는, 상기 승강유닛에 설치되어 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 이동에어분사유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는, 상기 전극스택매거진의 양 끝단에 고정되게 설치되어 전극스택매거진의 최상단에 적층되어 있는 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 고정에어분사유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 승강유닛은, 상기 전극스택매거진의 일측에 설치되는 서포트부재에 설치되어 상하로 이동력을 발생시키는 승강구동부와, 상기 승강구동부에 의해 상기 서포트부재에 상하로 승강하도록 설치되며 상기 픽업노즐유닛이 좌우로 슬라이딩 가능하게 설치되는 리프팅부재를 포함할 수 있다.
상기 밴딩유닛은, 상기 서포트부재에 고정되게 설치되며 좌우로 올록볼록한 웨이브형태로 된 캠이 상하방향으로 연장되어 있는 밴딩캠부재와, 상기 픽업노즐유닛에 설치되어 상기 밴딩캠부재의 캠을 따라 이동하는 캠팔로어 및, 상기 캠팔로어가 상기 밴딩캠부재의 캠에 탄력적으로 밀착되도록 상기 리프팅부재에 대해 상기 픽업노즐유닛에 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함할 수 있다.
상기 캠팔로어는 캠을 따라 구름운동하는 베어링 또는 롤러로 구성될 수 있다.
상기 플레이스노즐유닛은 상기 2개의 승강유닛 및 픽업노즐유닛 사이에서 선형운동장치에 의해 전극스택매거진의 상측과 다른 공정 위치로 수평하게 왕복 이동하도록 설치되는 가동프레임과, 상기 가동프레임의 양측에 각각 설치되어 상기 픽업노즐유닛에 의해 상승한 전극을 진공 흡착하면서 전달받는 복수의 플레이스노즐을 포함할 수 있다.
상기 전극스택매거진은 상기 픽업노즐유닛이 하강하여 전극스택매거진 상의 전극을 진공 흡착한 직후에 일정 거리 하강하고, 픽업노즐유닛이 전극을 진공 흡착하여 상승할 때 다시 일정 거리 상승하도록 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 이용한 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 방법은,
(S1) 승강유닛을 하강시키는 단계;
(S2) 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 최상측에 적층된 전극의 양측 단부를 진공 흡착하는 단계;
(S3) 상기 승강유닛 및 픽업노즐유닛이 상승함과 동시에 픽업노즐유닛이 좌우의 측방으로 적어도 1회 이상 진동하여 전극을 1회 이상 밴딩하는 단계;
(S4) 상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 플레이스노즐유닛이 전극을 진공 흡착하고, 픽업노즐유닛의 진공을 파기하는 단계; 및,
(S5) 플레이스노즐유닛이 다른 공정 위치로 이동하여 전극을 다른 공정 위치로 안착시킨 후 복귀하는 단계;
를 포함할 수 있다.
상기 (S1) 단계 내지 (S5) 단계를 진행하는 동안 상기 전극스택매거진의 양 끝단에 설치된 고정에어분사유닛으로 전극스택매거진의 최상단에 적층되어 있는 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하고, 상기 (S2) 단계 직후에 전극스택매거진은 일정 거리 하강한 후 다시 일정 거리 상승하고, 상기 (S2) 단계 및 (S3) 단계를 진행하는 동안 승강유닛에 설치된 이동에어분사유닛으로 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 최상측 전극을 진공 흡착하여 상승하는 과정에서 픽업노즐유닛이 밴딩유닛에 의해 좌우로 일정 거리 수평 왕복 이동하면서 상승하게 되므로 전극이 상하로 휘어지는 밴딩 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 장폭의 전극이 전극스택매거진의 전극적층체로부터 원활하게 분리될 수 있게 된다.
또한 전극을 밴딩시키면서 상승할 때 전극스택매거진의 상단부에 양측과 승강유닛에서 전극의 양단부에 압축공기를 분사하여 전극을 분리시킬 수 있으므로 전극의 분리가 더욱 용이하게 진행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치의 일부분을 나타낸 정면도이다.
도 3은 도 1에 도시한 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치의 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시한 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치의 다른 일부분을 나타낸 사시도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 1에 도시한 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치의 작동례를 나타낸 정면도이다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시 예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 후술된 실시 예에 따라 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는 복수의 전극(E)이 상하로 적층되어 있는 전극스택매거진(10)의 상부 양측에 설치되는 서포트부재(20)와, 상기 서포트부재(20)에 상하로 이동 가능하게 설치된 2개 한 쌍의 승강유닛, 상기 승강유닛 각각에 설치되어 전극스택매거진(10)의 최상측에 적층된 전극(E)의 양측부를 진공 흡착하여 고정하는 2개 한 쌍으로 된 픽업노즐유닛(40), 상기 픽업노즐유닛(40)이 전극스택매거진(10)의 전극(E)을 진공 흡착하여 상승하는 도중에 픽업노즐유닛(40)을 좌우로 적어도 1회이상 진동시켜 전극을 1회 이상 밴딩하는 밴딩유닛, 및 상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 상기 픽업노즐유닛(40)에 흡착되어 있는 전극(E)을 진공 흡착하여 다른 위치로 이송하는 플레이스노즐유닛(60)을 포함한다.
전극스택매거진(10)에는 복수의 전극(E)이 상하로 적층된다. 상기 전극(E)은 좌우로 긴 평판형의 Long Cell 전극으로서, 상기 픽업노즐유닛(40)에 의해 최상측에 적층된 전극(E)부터 순차적으로 분리되어 다음 공정 위치로 이송된다. 전극스택매거진(10)은 공지의 선형운동장치에 의해 상하로 임의의 위치로 이동이 가능하게 구성되어, 픽업노즐유닛(40)이 하강하여 전극스택매거진(10) 상의 전극(E)을 진공 흡착한 직후에 일정 거리 하강하여 전극(E)의 밴딩이 가능하게 하고, 픽업노즐유닛(40)이 전극을 진공 흡착하여 상승할 때 다시 일정 거리 상승하여 그 다음 전극(E)이 픽업될 수 있는 위치에 전극(E)을 정렬한다.
전극스택매거진(10)의 양측 끝단부에는 전극스택매거진(10)의 최상단에 적층되어 있는 전극(E)의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사함으로써 픽업노즐유닛(40)에 의해 최상단 전극(E)의 분리가 원활하게 이루어지도록 하는 고정에어분사유닛(70)이 설치된다. 상기 고정에어분사유닛(70)은 에어펌프(미도시)와 같은 공기공급장치와 연결되어 전극(E)의 분리 및 이송이 진행되는 과정동안 지속적으로, 또는 주기적으로 압축공기를 분사하도록 제어될 수 있다.
서포트부재(20)는 전극스택매거진(10)의 양측에 각각 설치되어 상기 승강유닛과 밴딩유닛을 지지한다.
승강유닛은 픽업노즐유닛(40)을 상하로 일정 거리 왕복 이동시키는 작용을 하는 것으로, 상기 승강유닛은 서포트부재(20)에 설치되어 상하로 이동력을 발생시키는 승강구동부와, 상기 승강구동부에 의해 상기 서포트부재(20)에 상하로 승강하도록 설치되며 상기 픽업노즐유닛(40)이 좌우로 슬라이딩 가능하게 설치되는 리프팅부재(35)를 포함한다. 승강유닛의 승강구동부는 서포트부재(20)에 상하로 연장되게 설치되는 볼스크류(31)와, 상기 볼스크류(31)의 외면에 결합되어 볼스크류(31)의 회전에 의해 볼스크류(31)의 길이방향(상하방향)으로 슬라이딩하는 너트부(32)와, 상기 볼스크류(31)를 회전시키는 승강구동모터(33)를 포함하여 구성될 수 있다. 이외에도 승강구동부는 리니어모터 시스템, 또는 복수의 풀리와 풀리에 감겨진 벨트 및 풀리를 회전시키는 모터를 적용한 선형운동장치, 또는 래크기어와 피니언기어를 적용한 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
리프팅부재(35)는 승강구동부의 너트부(32)에 결합되어 너트부(32)와 함께 상하로 이동하며, 서포트부재(20)에 상하로 방향으로 연장되게 설치되는 승강가이드레일(36)에 의해 안내되면서 상하로 이동한다.
리프팅부재(35)에는 픽업노즐유닛(40)이 전극스택매거진(10) 상의 전극(E)을 픽업하여 상승하면서 밴딩할 때 전극(E)의 분리가 더욱 원활하게 이루어질 수 있도록 전극(E)의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 이동에어분사유닛(80)이 설치된다. 이동에어분사유닛(80) 또한 공지의 에어펌프(미도시)와 같은 공기공급장치와 연결되어 압축공기를 전극(E)의 양 끝단부 쪽으로 분사한다.
상기 리프팅부재(35)에는 상기 픽업노즐유닛(40)이 결합되는 밴딩가이드레일(37)이 좌우의 측방향으로 연장되게 설치되어, 픽업노즐유닛(40)이 밴딩가이드레일(37)의 안내를 받아 좌우로 슬라이딩하게 된다.
픽업노즐유닛(40)은 상기 리프팅부재(35)의 밴딩가이드레일(37)에 결합되는 노즐블록(41)과, 상기 노즐블록(41)에 설치되어 전극(E)의 양단부를 진공 흡착하는 복수의 픽업노즐(42)을 포함한다. 픽업노즐(42)은 외부의 진공펌프(미도시)와 연결되어 전극(E)을 진공 흡착한다.
이러한 픽업노즐유닛(40)은 리프팅부재(35)가 상승하는 동안 밴딩유닛의 작동에 의해 밴딩가이드레일(37)을 따라 좌우의 측방향으로 일정 거리만큼 연속 반복적으로 진동하여 전극(E)을 밴딩시키면서 전극스택매거진(10)에서 분리한다.
밴딩유닛은, 상기 서포트부재(20)에 고정되게 설치되며 좌우로 올록볼록한 웨이브 형태로 된 캠(51)이 상하방향으로 연장되어 있는 밴딩캠부재(50)와, 상기 픽업노즐유닛(40)의 노즐블록(41)에 설치되어 상기 밴딩캠부재(50)의 캠(51)을 따라 이동하는 캠팔로어(52) 및, 상기 캠팔로어(52)가 상기 밴딩캠부재(50)의 캠(51)에 탄력적으로 밀착되도록 상기 리프팅부재(35)에 대해 상기 픽업노즐유닛(40)에 탄성력을 부여하는 탄성부재(53)를 포함한다.
상기 캠팔로어(52)는 캠(51)을 따라 구름운동하는 베어링 또는 롤러로 구성될 수 있다. 그리고 상기 탄성부재(53)는 캠팔로어(52)를 캠(51) 쪽으로 당겨서 밀착시키는 인장코일스프링을 적용하여 구성할 수 있을 것이다.
플레이스노즐유닛(60)은 픽업노즐유닛(40)으로부터 전극(E)을 전달받아 다른 공정 위치로 이송하는 작용을 수행하는 것으로, 2개의 승강유닛 및 픽업노즐유닛(40) 사이에서 선형운동장치(미도시)에 의해 전극스택매거진(10)의 상측과 다른 공정 위치로 왕복 이동하도록 설치되는 가동프레임(61)과, 상기 가동프레임(61)의 양측에 각각 설치되어 상기 픽업노즐유닛(40)에 의해 상승한 전극을 진공 흡착하면서 전달받는 복수의 플레이스노즐(62)을 포함한다.
이러한 구성으로 이루어진 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 이용하여 이차전지의 전극을 분리 및 이송하는 방법에 대해 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 5a에 도시한 것과 같이 승강유닛의 승강구동모터(33)에 전원을 인가하여 승강유닛의 리프팅부재(35)를 하강시키면, 리프팅부재(35)에 결합되어 있는 픽업노즐유닛(40)이 함께 하강하게 된다. 승강유닛의 리프팅부재(35)가 하사점에 도달하면 픽업노즐유닛(40)의 픽업노즐(42) 하단이 전극스택매거진(10)에 적층된 최상측의 전극(E)의 상면에 연접하게 되고, 흡입력을 발생시켜 전극의 양측 단부를 진공 흡착하여 고정한다.
이 때, 전극스택매거진(10)이 일정 거리 하강하여 픽업노즐유닛(40)이 상승하면서 전극(E)을 측방향으로 밴딩시킬 때 전극(E)의 밴딩이 가능하게 한다.
상기한 것과 같이 픽업노즐유닛(40)의 픽업노즐(42)이 전극스택매거진(10)의 최상측의 전극(E)의 양측을 진공 흡착한 후, 승강유닛 및 픽업노즐유닛(40)이 다시 상승한다. 이 때 도 5b 및 도 5c에 도시한 것과 같이, 픽업노즐유닛(40)이 상승할 때 픽업노즐유닛(40)의 노즐블록(41)에 설치된 캠팔로어(52)가 밴딩캠부재(50)의 캠(51)을 따라 이동하게 되고, 노즐블록(41)이 밴딩가이드레일(37)을 따라 좌우로 반복적으로 왕복 이동하게 된다. 이 때 양측의 2개의 픽업노즐유닛(40)은 서로 반대방향으로 좌우로 이동하게 된다.
이에 따라 픽업노즐유닛(40)의 픽업노즐(42)에 흡착된 전극(E)이 밴딩되면서 상승하게 되고, 픽업노즐(42)에 흡착된 전극(E)이 그 아래의 전극(E)과 쉽게 분리될 수 있게 된다.
도 5d에 도시한 것과 같이, 승강유닛 및 픽업노즐유닛(40)이 상승하여 상사점에 도달하면, 플레이스노즐유닛(60)의 플레이스노즐(62)이 전극(E)을 진공 흡착하고, 이와 거의 동시에 픽업노즐유닛(40)의 픽업노즐(42)이 진공을 파기하여 전극(E)을 플레이스노즐유닛(60)으로 전달한다.
전극(E)을 진공 흡착한 플레이스노즐유닛(60)은 선형운동장치에 의해 미리 지정되어 있는 다른 공정 위치로 이동하여 전극(E)을 다른 공정 위치로 안착시킨 후 복귀하여 다음 작업을 연속 반복적으로 수행하게 된다.
한편 상술한 것과 같이 승강유닛 및 픽업노즐유닛(40)이 하강 및 상승하면서 전극스택매거진(10)의 최상측 전극(E)을 분리하고 플레이스노즐유닛(60)으로 다른 공정 위치로 이송하는 과정을 진행할 때 전극스택매거진(10)의 양단부에 설치되어 있는 고정에어분사유닛(70)으로 전극(E)의 양단부에 지속적으로 압축공기를 분사하여 픽업노즐유닛(40)에 의한 전극(E)의 분리가 원활하게 이루어지게 할 수 있다.
또한 픽업노즐유닛(40)이 전극스택매거진(10)의 최상측의 전극(E)의 양측을 진공 흡착한 직후에 전극스택매거진(10)이 일정 거리 하강할 때, 승강유닛의 리프팅부재(35)에 설치된 이동에어분사유닛(80)으로 분리되는 전극(E)의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사함으로써 전극(E)의 분리가 더욱 원활하게 이루어질 수 있다. 상기 이동에어분사유닛(80)은 전극스택매거진(10)이 일정 거리 하강하는 시점부터 픽업노즐유닛(40)이 상승하여 플레이스노즐유닛(60)로 전극(E)을 전달하는 시점까지 작동하여 압축공기를 분사할 수 있다.
전술한 것과 같이 본 발명의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치는, 픽업노즐유닛(40)이 전극스택매거진(10)의 최상측 전극(E)을 진공 흡착하여 상승하는 과정에서 픽업노즐유닛(40)이 밴딩유닛에 의해 좌우로 일정 거리 수평 왕복 이동하면서 상승하게 되므로 전극(E)이 상하로 휘어지는 밴딩 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 장폭의 전극(E)이 원활하게 분리될 수 있게 된다.
또한 전극(E)을 밴딩시키면서 상승할 때 전극스택매거진(10)의 상단부에 양측과 승강유닛에서 전극(E)의 양단부에 압축공기를 분사하여 전극(E)을 분리시킬 수 있으므로 전극(E)의 분리가 더욱 용이하게 진행될 수 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 이차전지를 제조하는 장치에 있어서, 좌우로 긴 평판형의 전극을 전극 스택 매거진에서 하나씩 진공 흡착하여 분리하고, 분리된 전극을 지정된 공정 위치로 이송하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치에 적용된다.

Claims (10)

  1. 복수의 전극이 상하로 적층되어 있는 전극스택매거진의 상부 양측에 상하로 이동 가능하게 설치된 2개 한 쌍의 승강유닛;
    상기 승강유닛 각각에 설치되어 전극스택매거진의 최상측에 적층된 전극의 양측부를 진공 흡착하여 고정하는 2개 한 쌍의 픽업노즐유닛;
    상기 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 전극을 진공 흡착하여 상승하는 도중에 픽업노즐유닛을 좌우로 적어도 1회이상 진동시켜 전극을 1회 이상 밴딩하는 밴딩유닛; 및,
    상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 상기 픽업노즐유닛에 흡착되어 있는 전극을 진공 흡착하여 다른 위치로 이송하는 플레이스노즐유닛;
    을 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 승강유닛에 설치되어 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 이동에어분사유닛을 더 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전극스택매거진의 양 끝단에 고정되게 설치되어 전극스택매거진의 최상단에 적층되어 있는 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 고정에어분사유닛을 더 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 승강유닛은,
    상기 전극스택매거진의 일측에 설치되는 서포트부재에 설치되어 상하로 이동력을 발생시키는 승강구동부와, 상기 승강구동부에 의해 상기 서포트부재에 상하로 승강하도록 설치되며 상기 픽업노즐유닛이 좌우로 슬라이딩 가능하게 설치되는 리프팅부재를 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밴딩유닛은, 상기 서포트부재에 고정되게 설치되며 좌우로 올록볼록한 웨이브형태로 된 캠이 상하방향으로 연장되어 있는 밴딩캠부재와, 상기 픽업노즐유닛에 설치되어 상기 밴딩캠부재의 캠을 따라 이동하는 캠팔로어 및, 상기 캠팔로어가 상기 밴딩캠부재의 캠에 탄력적으로 밀착되도록 상기 리프팅부재에 대해 상기 픽업노즐유닛에 탄성력을 부여하는 탄성부재를 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 캠팔로어는 캠을 따라 구름운동하는 베어링 또는 롤러로 된 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 플레이스노즐유닛은 상기 2개의 승강유닛 및 픽업노즐유닛 사이에서 선형운동장치에 의해 전극스택매거진의 상측과 다른 공정 위치로 수평하게 왕복 이동하도록 설치되는 가동프레임과, 상기 가동프레임의 양측에 각각 설치되어 상기 픽업노즐유닛에 의해 상승한 전극을 진공 흡착하면서 전달받는 복수의 플레이스노즐을 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전극스택매거진은 상기 픽업노즐유닛이 하강하여 전극스택매거진 상의 전극을 진공 흡착한 직후에 일정 거리 하강하고, 픽업노즐유닛이 전극을 진공 흡착하여 상승할 때 다시 일정 거리 상승하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 장치를 이용한 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 방법으로서,
    (S1) 승강유닛을 하강시키는 단계;
    (S2) 픽업노즐유닛이 전극스택매거진의 최상측에 적층된 전극의 양측 단부를 진공 흡착하는 단계;
    (S3) 상기 승강유닛 및 픽업노즐유닛이 상승함과 동시에 픽업노즐유닛이 좌우의 측방으로 적어도 1회 이상 진동하여 전극을 1회 이상 밴딩하는 단계;
    (S4) 상기 승강유닛이 상사점에 도달했을 때 플레이스노즐유닛이 전극을 진공 흡착하고, 픽업노즐유닛의 진공을 파기하는 단계; 및,
    (S5) 플레이스노즐유닛이 다른 공정 위치로 이동하여 전극을 다른 공정 위치로 안착시킨 후 복귀하는 단계;
    를 포함하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (S1) 단계 내지 (S5) 단계를 진행하는 동안 상기 전극스택매거진의 양 끝단에 설치된 고정에어분사유닛으로 전극스택매거진의 최상단에 적층되어 있는 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하고,
    상기 (S2) 단계 직후에 전극스택매거진은 일정 거리 하강한 후 다시 일정 거리 상승하고,
    상기 (S2) 단계 및 (S3) 단계를 진행하는 동안 승강유닛에 설치된 이동에어분사유닛으로 전극의 양 끝단 쪽으로 공기를 분사하는 이차전지의 전극 분리 및 이송용 픽앤플레이스 방법.
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