KR100581482B1

KR100581482B1 - 전해액 주액 장치

Info

Publication number: KR100581482B1
Application number: KR1020030076296A
Authority: KR
Inventors: 데라구치가즈히로; 시라카와요시히로
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 시바우라 메카트로닉스 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2003-10-30
Publication date: 2006-05-22
Also published as: JP4025174B2; CN100472849C; KR20040038833A; JP2004158219A; CN1523689A

Abstract

본 발명은 고 정밀도로 전해액을 주액할 수 있는 동시에, 또한, 소형이며 유지보수(maintenance)성이 좋고, 생산 효율이 좋은 전해액 주액 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

칭량 기구부(100)는 반출입(搬出入)부(120)와, 주액전의 질량을 계측하는 전(前)칭량부(130)와, 주액 기구부(200)와의 인계에 제공되는 전지 용기 인계부(140)와, 주액후의 질량을 계측하는 후(後)칭량부(150)와, 전지 용기(W)를 반출입부(120), 전칭량부(130), 인계부(140) 및 후칭량부(150) 사이에서 반송하는 로더(loader)(110)를 구비하고, 주액 기구부(200)는 전지 용기 인계부(140)와의 인계에 제공되는 전지 용기 인계부(220)와, 전지 용기(W) 내에 전해액을 주액하는 주액부(230)와, 전지 용기(W)의 개구부를 밀봉하는 밀봉부(250)와, 전지 용기(W)를 인계부(220), 주액부(230) 및 밀봉부(250) 사이에서 이송하는 회전 반송 기구(210)를 구비하고 있다.

Description

전해액 주액 장치{APPARATUS FOR ELECTROLYTE INJECTION}

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전해액 주액 장치가 내장된 전해액 주액 시스템을 도시하는 평면도.

도 2a는 동 전해액 주액 시스템의 대상이 되는 전지 용기를 도시하는 측면도, 도 2b는 반송 컨베이어 상에서 전지 용기를 탑재하는 반송 캐리어를 도시하는 평면도.

도 3은 동 전해액 주액 장치를 도시하는 평면도.

도 4는 동 전해액 주액 장치에 내장된 전칭량부 및 후칭량부의 개략을 도시하는 설명도이며, 도 4a는 정면도, 도 4b는 측면도.

도 5는 동 전해액 주액 장치에 내장된 주액 기구부에 있어서의 주액부, 함침부 및 밀봉부를 전개하여 도시한 설명도.

도 6은 동 전해액 주액 장치에 내장된 주액부의 구성을 도시하는 설명도.

도 7은 동 전해액 주액 장치에 내장된 운반 용기를 도시하는 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전해액 주액 시스템

20 : 반송 장치

30 : 전해액 주액 장치

40 : 제어 장치

100 : 칭량(稱量) 기구부

110 : 로더(제1 이송 기구)

120 : 반출입(搬出入)부

130 : 전(前)칭량부

140 : 전지 용기 인계부

150 : 후(後)칭량부

200 : 주액 기구부

210 : 회전 반송 기구(제2 이송 기구)

220 : 전지 용기 인계부

230 : 주액부

240 : 함침부

250 : 밀봉부

본 발명은 전극을 수용한 주머니형 전지 용기에 전해액 주액, 함침(含浸) 및 감압(減壓) 시일(seal)을 행하는 주액 장치에 관한 것이다.

전극을 수용한 주머니형 전지 용기에 전해액을 주액(注液)하며, 전극에 전해액을 함침시킨 후, 개구부를 밀봉하는 전해액 주액 장치가 알려져 있다. 이러한 전해액 주액 장치에서는 전해액 중의 기포를 제거하기 위해서 감압 챔버 내에 다수의 전지 용기를 넣은 상태에서 주액과 시일을 배치(batch) 처리에 의해 실시하는 것이 일반적이었다. 또한, 전해액을 전지 용기에 효율적으로 주액하는 장치가 있다(예컨대 특허 문헌 1 참조).

상기한 전해액 주액 장치에서는 다음과 같은 문제가 있었다. 즉, 전해액의 주액에 사용되는 노즐 선단의 주위가 감압 공간이므로, 전해액이 흘러내리기 쉬워 주액 정밀도가 나빠지고 있었다. 또한, 큰 감압 챔버에서 다수 개를 동시에 처리하므로, 보수성(保守性)이나 유연성(flexibility)이 저해되고 있다. 또한, 1 곳에서 문제점이 발생하면, 장치 전체가 정지되기 때문에 생산 효율이 대단히 나쁘다. 특히, 감압 챔버 내에서의 트러블(trouble)은 챔버 내에 들어 있는 제품 전부의 불량으로 이어질 우려가 있었다.

그래서, 본 발명은 소형이며 유지보수(maintenance)성이 좋은 주액 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제8-106896호 공보(도 1)

상기 과제를 해결하여 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 주액 장치는 다음과 같이 구성되어 있다.

(1) 전극재가 수용된 주머니형 전지 용기에 전해액을 주액하는 주액 장치에 있어서, 주액전 및 주액후의 전지 용기의 질량을 계측하는 칭량 기구부와, 상기 전 지 용기로의 주액·함침·밀봉을 실행하는 주액 기구부를 구비하고, 상기 칭량 기구부는 소정의 원주상을 따라 차례로 배치된, 상기 전지 용기의 장치 외부와의 반출입에 사용되는 반출입부와, 주액전의 상기 전지 용기의 질량을 계측하는 전칭량부와, 상기 주액 기구부와의 상기 전지 용기의 인계에 제공되는 제1 인계부와, 주액후의 상기 전지 용기의 질량을 계측하는 후칭량부와, 상기 전지 용기를 상기 반출입부, 상기 전칭량부 및 상기 후칭량부 사이에서 반송하는 제1 이송 기구를 구비하고, 상기 주액 기구부는 소정의 원주상을 따라 차례로 배치된, 상기 제1 인계부와의 상기 전지 용기의 인계에 제공되는 제2 인계부와, 상기 전지 용기 내에 전해액을 주액하는 주액부와, 상기 전지 용기의 개구부를 밀봉하는 밀봉부와, 상기 전지 용기를 상기 인계부, 상기 주액부 및 상기 밀봉부 사이에서 이송하는 제2 이송 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 주액 장치로서, 상기 주액부 및 상기 밀봉부는 상기 제2 이송 기구의 상측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

(3) 상기 (1)에 기재된 주액 장치로서, 상기 주액부는 전해액을 수용하는 동시에 내부가 감압되는 전해액 탱크와, 이 전해액 탱크와 제1 내경을 갖는 파이프를 통해 접속된 정밀 토출 펌프와, 이 정밀 토출 펌프와 제2 내경을 갖는 파이프를 통해 접속된 체크 밸브와, 이 체크 밸브에 부착된 토출 노즐을 구비하고, 상기 제1 내경은 상기 제2 내경보다도 큰 것을 특징으로 한다.

(4) 상기 (1)에 기재된 주액 장치로서, 상기 밀봉부는 상기 전지 용기를 밀봉할 때에 상기 전지 용기 표면에 각인(刻印)을 붙이는 마킹 장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

(5) 전지 용기의 반입과 반출을 실행하는 제1 반송부와, 상기 제1 반송부에 의해 반송된 전지 용기를 추가로 반송하며, 상기 제1 반송용 주축에 상기 전지 용기로 재차 반송시키도록 구성된 제2 반송부를 갖는 주액 장치로서, 상기 제1 반송부는 제1 주축과, 이 제1 주축에 상기 제1 주축의 회전 운동 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 반입용 척(chuck) 및 반출용 척을 갖는 척 기구와, 외부 장치와 상기 전지 용기의 인계를 행하기 위한 반출입부와, 상기 반출입부로부터 상기 반송용 척에 의해 반송된 전지 용기를 수용하여 상기 전지 용기의 중량을 측정하는 전칭량부와, 상기 반출용 척에 의해 상기 제2 반송부에서 반송된 상기 전지 용기의 중량을 측정하는 후칭량부를 구비하며, 상기 제2 반송부는 제2 주축과, 이 제2 주축에 상기 제2 주축의 회전 운동 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 상기 제2 주축의 축 방향으로 진퇴(進退) 가능하게 설치된 운반기와, 상기 운반기가 진퇴될 때에 삽입 관통 또는 접촉되는 관통구를 여러개 갖는 플레이트와, 상기 플레이트 상에 있어서 상기 복수의 관통구 각각을 통해 상기 전지 용기에 대하여 상기 전해액을 봉입하기 위한 처리를 실시하는 복수의 처리부를 갖는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전해액 주액 시스템(10)을 나타내는 평면도, 도 2의 (a)는 주머니형[라미네이트(laminate) 타입]의 전지 용기(W)의 측면도, 도 2의 (b)는 전지 용기(W)를 탑재하는 반송 캐리어(T)를 나타내는 평면도이다. 전지 용기(W)의 내부에는 전극이 수용되어 있고, 단자(Wa)가 내부로부터 돌출되어 있다. 또한, M1은 후술하는 전해액 주액 장치(30)의 번호, M2는 후술하는 히 터(252)의 헤드 번호의 각인을 나타내고 있다. 반송 캐리어(T)는 전지 용기(W)를 유지하기 위한 홈부(Ta)가 형성되어 있다.

전해액 주액 시스템(10)은 전지 용기(W)를 탑재하기 위한 반송 캐리어(T)를 반송하는 반송 장치(20)와, 이 반송 장치(20)의 반송 방향을 따라서 배치된 3 대의 전해액 주액 장치(30, 30, 30)와, 이들 전체를 연계 제어하는 제어 장치(40)를 구비하고 있다. 반송 장치(20)는 앞의 공정에서 반송된 주액전의 전지 용기(W)를 수용하는 공급부(21)와, 주액후의 전지 용기(W)를 후속 공정으로 송출하는 배출부(22)를 구비하고 있다.

공급부(21)와 배출부(22) 사이에는 제1∼제3 반송 컨베이어(23∼25)가 배치되어 있다. 제1 반송 컨베이어(23)는 공급부(21)로부터 각 전해액 주액 장치(30)에까지 주액전의 전지 용기(W)를 탑재한 반송 캐리어(T)를 반송한다. 제2 반송 컨베이어(24)는 각 전해액 주액 장치(30)로부터 배출부(22)에까지 주액후의 전지 용기(W)를 탑재한 반송 캐리어(T)를 반송한다. 제3 반송 컨베이어(25)는 배출부(22)로부터 공급부(21)에까지 빈 반송 캐리어(T)를 반송한다.

전해액 주액 장치(30)는 가대(架臺)(31)와 이 가대(31) 상에 설치된 칭량 기구부(100)와, 주액 기구부(200)를 구비하고 있다. 가대(31)의 가로 폭(H)은 약 1 m로 설정되어 있다.

칭량 기구부(100)는 전지 용기(W)를 도 3에서 반시계 방향(화살표 L)으로 반송하기 위한 로더(제1 이송 기구)(110)와, 제1 반송 컨베이어(23) 상의 반송 캐리어(T)로부터 전지 용기(W)를 취하며, 또한, 제2 반송 컨베이어(24) 상의 반송 캐리 어(T)에 전지 용기(W)를 얹어 놓는 반출입부(120)와, 상기 로더(110) 주위에 배치되어 주액전의 전지 용기(W)의 중량을 측정하는 전칭량부(130)와, 주액 기구부(200)와의 전지 용기(W)의 인계에 제공되는 전지 용기 인계부(140)와, 주액후의 전지 용기(W)의 중량을 측정하는 후칭량부(150)를 구비하고 있다.

로더(110)는 전지 용기(W)를 2 개씩 픽업 가능한 4 개의 픽업 아암(111∼114)을 구비하며, 중심축(C)을 회전축으로 하여 구동 모터(도시하지 않음)에 의해 90°의 범위에서 왕복 이동 가능하게 설치되어 있다. 즉, 픽업 아암(111)은 반출입부(120)로부터 전칭량부(130)로의 전지 용기(W)의 이송, 픽업 아암(112)은 전칭량부(130)로부터 전지 용기 인계부(140)로의 전지 용기(W)의 이송, 픽업 아암(113)은 전지 용기 인계부(140)로부터 후칭량부(150)로의 전지 용기(W)의 이송, 픽업 아암(114)은 후칭량부(150)로부터 반출입부(120)로의 전지 용기(W)의 이송을 실행하는 기능을 가지고 있다.

전칭량부(130)는 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 전지 용기(W)의 바닥부를 지지하면서 상하 이동하는 가이드(131)와, 전지 용기(W)의 칭량을 측정하는 로드셀(load cell)(132)과, 전지 용기(W)의 측면을 유지하는 안내판(133)을 구비하고 있다.

전지 용기 인계부(140)는 주액 기구부(200)의 후술하는 전지 용기 인계부(220)와 중복되는 위치에 있으며, 전지 용기 인계부(220)와 함께, 픽업 아암(112)에 유지된 전지 용기(W)를 전지 용기 인계부(220)에 위치하는 운반 용기(215)(후술함)로 이동 탑재하는 기능과, 운반 용기(215)로부터 픽업 아암(113) 에 유지시키는 기능을 가지고 있다.

후칭량부(150)는 전지 용기(W)의 바닥부를 지지하면서 상하 이동하는 가이드(151)와, 전지 용기(W)의 중량을 측정하는 로드셀(152)과, 로드셀(152)에 설치되어 전지 용기(W)의 측면을 유지하는 안내판(153)과, 불량품을 장치 밖으로 폐기하는 불량품 배출부(154)와 배출용 척(155)을 구비하고 있다.

주액 기구부(200)는 전지 용기(W)를 도 3에서 시계 방향(화살표 R)으로 반송하기 위한 회전 반송 기구(제2 이송 기구)(210)와, 칭량 기구부(100)와의 전지 용기(W)의 인계에 제공되는 전지 용기 인계부(220)와, 전지 용기(W) 속으로의 주액을 실행하는 주액부(230)와, 전지 용기(W)의 전극으로의 전해액의 함침을 촉진하기 위한 함침부(240)와, 밀봉을 행하는 밀봉부(250)를 구비하고 있다.

회전 반송 기구(210)는 원반형의 인덱스(index) 테이블(211)과, 이 인덱스 테이블(211)을 회전 구동하는 구동 모터(212)를 구비하고 있다. 인덱스 테이블(211)에는 90°씩 4 곳에 개구부(213a)가 마련되어 있으며, 개구부(213a)에는 로드(214)가 상하 이동 가능하게 지지되어 있다. 로드(214)의 상단부에는 운반 용기(215)가 마련되어 있다. 또한, 로드(214)의 하단부에는 가대(31)에 고정된 실린더(216)가 배치되며, 그 작동에 의해 선단이 로드(214)의 하단부에 접촉함으로써, 로드(214)를 상하로 구동시키는 것이 가능하다. 즉, 로드(214)는 인덱스 테이블(211)과 함께 회전하고 실린더(216)는 가대(31)에 고정되어 있으므로, 실린더(216)의 바로 위에 로드(214)가 위치했을 때에만 상하 구동이 가능하게 된다. 또한, 도면에서 참조 번호 217은 인덱스 테이블(211)에 평행하게 배치된 고정 플레이트를 나타내고 있다. 고정 플레이트(217)에는 개구부(217a∼217c)가 형성되어 있다.

운반 용기(215)는 도 7에 나타내는 바와 같이 상면(215a)에 O 링(215b)이 마련되어 있다. 또한, 전지 용기(W)가 삽입되는 동시에, 로더(110)에 의한 픽업이 가능하도록 홈(215c)이 형성되어 있다.

주액부(230)는 전해액을 수용하는 동시에, 내부가 감압 가능한 감압 기포 제거조(전해액 탱크)(231)와, 이 감압 기포 제거조(231)에 그 일단이 접속되며, 직경 10 mm 정도(제1 지름)의 파이프(232)와, 이 파이프(232)의 타단에 접속된 모터 제어식의 정밀 토출 펌프(233)와, 이 정밀 토출 펌프(233)에 그 일단이 접속되며, 직경 2 mm 정도(제2 지름)의 파이프(234)와, 이 파이프(234)의 타단에 접속된 체크 밸브(235)와, 체크 밸브(235)에 접속되는 동시에 개구부(217a)의 상측에 배치된 토출 노즐(236)을 구비하고 있다. 한편, 파이프(232)는 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

함침부(240)는 개구부(217b)에 부착된 감압 챔버(241)를 구비하고 있다. 이 감압 챔버(241)는 포화 증기압 이하의 저 진공으로, 예컨대 50 Torr까지 감압 가능하게 구성되어 있다.

밀봉부(250)는 개구부(217c)에 부착된 감압 챔버(251)와, 감압 챔버(251) 내에 수용되어 전지 용기(W)의 개구부를 열 압착하여 밀봉하는 히터(252)와, 밀봉후에 히터(252)와 전지 용기(W)를 분리하는 노크아웃 핀(knock out pin)(마킹 장치)(253)을 구비하고 있다. 감압 챔버(251)는 포화 증기압 이하의 저 진공으로 서, 예컨대 30 Torr까지 감압 가능하게 구성되어 있다. 또한, 노크아웃 핀(253)은 전해액 주액 장치(30)마다 다른 각인이 가능하게 그 선단부가 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 전해액 주액 시스템(10)은 다음과 같이 주액을 실시한다. 맨 처음에, 반송 장치(20)의 제1 반송 컨베이어(23)에 의해 주액전의 전지 용기(W)를 탑재한 반송 캐리어(T)가 반송된다. 여기서, 전해액 주액 장치(30)의 반출입부(120)에서 반송 캐리어(T)가 일시 정지하고, 전지 용기(W)가 픽업 아암(111)에 의해 픽업된다. 픽업 아암(111)은 전지 용기(W)를 유지한 채로 화살표 L 방향으로 회전하여, 전칭량부(130)로 전지 용기(W)를 이송한다. 한편, 픽업 아암(114)이 주액후의 전지 용기(W)를 유지하고 있는 경우에는, 그 전지 용기(W)가 반송 캐리어(T)에 탑재된다.

전칭량부(130)로 이송된 전지 용기(W)는 가이드(131)에 적재된다. 가이드(131)가 하강함으로써, 전지 용기(W)의 바닥면이 로드셀(132)에 접촉하며, 로드셀(132)의 출력으로부터 주액전의 전지 용기(W)의 질량이 계측되고, 그 값은 전칭량부(130) 또는 제어 장치(40)에 기억된다.

질량이 계측된 전지 용기(W)는 픽업 아암(112)에 의해서 픽업된다. 전지 용기(W)를 유지한 채로 화살표 L 방향으로 회전하여, 전지 용기(W)는 전지 용기 인계부(140)로 이송된다.

전지 용기 인계부(140)에서는 전지 용기 인계부(220)에 위치하는 운반 용기(215)에 전지 용기(W)가 이동 탑재된다. 다음에, 인덱스 테이블(211)이 화살표 R 방향으로 90° 회전 운동하여, 토출 노즐(236)의 하측에 도달한다. 대기압하에서 토출 노즐(236)로부터 전해액이 토출되어, 운반 용기(215)에 유지된 전지 용기(W)에 주액된다.

또한, 주액되는 전해액은 감압 기포 제거조(231)에서 미리 전해액의 포화 증기압 이하인, 예컨대 150 Torr 정도의 감압 상태에서 기포 제거된다. 이 때의 감압 상태는 전해액을 비등(沸騰)시킴으로써 내부의 기포를 제거하는 것이지만, 극단적으로 감압하여 갑자기 비등되는 일이 없는 정도의 것으로 한다.

전해액은 감압 기포 제거조(231)로부터 정밀 토출 펌프(233)에 의해 고 정밀도로 송출된다. 감압 기포 제거조(231)에서부터 정밀 토출 펌프(233) 사이의 파이프(232)의 내경이 크므로 전해액의 유속이 작아진다. 이 때문에, 기포의 발생이 억제되는 동시에, 기포는 파이프(232) 내에서 감압 기포 제거조(231)로 되돌아가기 쉽게 되기 때문에, 정밀 토출 펌프(233)에 의해 송출되는 양은 고 정밀도로 조절 가능하게 된다.

또한, 전해액은 정밀 토출 펌프(233)로부터 체크 밸브(235)로 보내진다. 이 때, 전해액 내부의 기포는 전해액과 동시에 체크 밸브(235)로 보내진다. 정밀 토출 펌프(233)에서부터 체크 밸브(235) 사이의 파이프(234)의 내경이 작으므로 전해액의 유속이 커진다. 이 때문에, 발생한 기포를 단숨에 토출 노즐(236)로부터 토출시켜 버리는 것이 가능해진다.

체크 밸브(235)는 정밀 토출 펌프(233)로부터 보내지는 전해액의 압력이 일정 이상일 때에만 탄성력에 대항하여 밸브가 열려, 전해액이 송출된다. 따라서, 정밀 토출 펌프(233)가 정지하면, 밸브가 탄성력에 의해 닫혀서 전해액의 토출이 정 지되며, 토출 노즐(236)에 남은 전해액이 새는 일없이 고 정밀도의 주액이 가능하게 된다. 또한, 전해액 내의 기포를 최소한으로 억제할 수 있으므로, 토출 노즐(236)에 있어서의 액이 흘러내리는 것을 최소한으로 하여 주액량의 변동을 작게 하는 것이 가능하다.

전해액이 소정량만큼 토출되면, 실린더(216)를 작동시키고, 로드(214)를 하강시킨다. 하강한 상태에서 인덱스 테이블(211)이 회전하여, 전지 용기(W)는 함침부(240)로 이송된다. 함침부(240)에서는 실린더(216)에 의해 로드(214)가 상승되며, 운반 용기(215)의 상면(215a)이 고정 플레이트(217)의 하면에 접촉한다. 이 때, O 링(215b)에 의해, 감압 챔버(241) 속은 기밀하게 된다. 여기서, 감압 챔버(241) 속을, 전해액이 밀어 넘쳐 나지 않을 정도의 예컨대 50 Torr 정도까지 감압하여, 감압 챔버(241) 내에서 기포 제거 및 전극으로의 함침을 실시한다. 다음에, 감압 챔버(241) 속을 대기압으로 되돌린다.

소정 시간이 경과한 후, 실린더(216)를 작동시키고, 로드(214)를 하강시킨다. 하강한 상태에서 인덱스 테이블(211)이 회전하여, 전지 용기(W)는 밀봉부(250)로 이송된다. 밀봉부(250)에서는 실린더(216)에 의해 로드(214)가 상승되며, 운반 용기(215)의 상면(215a)이 고정 플레이트(217)의 하면에 접촉한다. 이 때, O 링(215b)에 의해 감압 챔버(251) 속은 기밀하게 된다.

감압 챔버(251) 내에서는 히터(252)에 의해 전지 용기(W)의 개구부의 열 압착이 이루어져서 밀봉이 이루어진다. 이 때, 히터(252)가 전지 용기(W)에 고착되는 것을 방지하기 위해서, 노크아웃 핀(253)에 의해 밀봉 위치보다 약간 아래의 위치 를 사이에 끼워 히터(252)와 전지 용기(W)를 분리한다. 한편, 노크아웃 핀(253)은 각 전해액 주액 장치(30)에 고유의 것을 이용함으로써, 예컨대 요철(凹凸)의 수 및 각인의 형상 등에 따라, 각 전지 용기(W)가 어떤 전해액 주액 장치(30)에서 주액·밀봉이 이루어졌는지를 알 수 있다. 즉, 어떠한 요인으로 불량품이 발생한 경우, 전지 용기(W)의 각인에 의해 불량품이 발생하는 전해액 주액 장치(30)를 사후(事後)에 특정하는 것이 가능하게 되어, 유지보수·조정을 행할 수 있다.

다음에, 실린더(216)를 작동시키고, 로드(214)를 하강시킨다. 하강한 상태에서 인덱스 테이블(211)이 회전하여, 전지 용기(W)는 전지 용기 인계부(220)로 이송된다. 픽업 아암(113)에 의해, 전지 용기(W)가 운반 용기(215)로부터 픽업되고, 픽업 아암(113)은 화살표 R 방향으로 회전하여, 전지 용기(W)는 후칭량부(150)로 이송된다.

후칭량부(150)에서는 전칭량부(130)와 마찬가지로 전지 용기(W)의 질량이 계측된다. 이 때, 전칭량부(130) 또는 제어 장치(40)에 기억되어 있던 주액전의 질량과 비교함으로써, 계측 결과가 사전에 결정된 허용 범위를 벗어난 경우에는 배출용 척(155)을 이용하여 가이드(151)로부터 배제되며, 불량품 배출부(154)에 있어서 회수된다. 한편, 계측 결과를 제어 장치(40)에 피드백함으로써, 정밀 토출 펌프(233)로부터의 토출량을 조정하여, 불량품의 발생율을 저감시키는 것이 가능하다.

전지 용기(W) 중량이 규정이며, 양품이라고 판정된 경우에는, 픽업 아암(114)에 의해 픽업되어, 반출입부(120)로 이송된다. 반출입부(120)에서는 빈 반송 캐리어(T)에 주액후의 전지 용기(W)가 탑재되고, 제2 반송 컨베이어(24)에 의 해서 반송되어, 배출부(22)로 보내진다.

배출부(22)에 있어서, 전지 용기(W)가 반송 캐리어(T)로부터 취해져서, 후속 공정으로 보내진다. 빈 반송 캐리어(T)는 제3 반송 컨베이어(25)에 의해 공급부(21)로 되돌려진다.

상기한 바와 같이 전해액 주액 시스템(10)의 각 전해액 주액 장치(30)에서는, 장치의 유지보수성이 향상됨으로써, 전지 용기(W)에 고 정밀도와 높은 효율로 전해액을 주액하는 것이 가능하게 되어, 불량품의 발생을 최저한으로 억제할 수 있다.

본 발명은 중량을 측정하기 위해서 측정기를 전지 용기의 중력 방향 하측에 배치할 필요가 있는 칭량계와, 전지 용기 내에 전해액을 주입하여 밀봉하기 위해서 전지 용기의 중력 방향 상측에 배치할 필요가 있는 주입계의 2 종의 반송계로 나누었다. 이 때문에 장치 구조가 간소하게 되어, 주액 장치 전체를 소형화할 수 있었다. 소형화됨으로써, 장치 내의 구석구석까지 손을 뻗치면 닿는 범위의 크기가 되어, 장치를 최대한 분해하지 않고서 수선·보수·청소 등의 유지보수 처리를 행할 수 있어, 유지보수성이 향상되고 있다.

또한, 칭량계와 주입계의 2 계통의 반송을 각각 회전 운동계로 구성하여, 전지 용기를 이 회전 운동의 경로 상에 배치함으로써, 장치의 추가의 소형화를 실현하고 있다.

칭량계에서는 회전 운동계에서 요동(搖動)되는 척 기구를 반입용과 반출용 각각으로 전용화하고 있다. 이 때문에, 회전 운동계는 회전하지 않고서 180°의 범 위에서의 요동 운동이 된다. 이 때문에, 척을 구동하기 위한 구동원의 배선 처리가 용이하게 되어, 유지보수성이 향상되고 있다. 또한, 주입계는 척 기구가 없기 때문에, 회전 운동시킨다.

주입계에서는, 전지 용기를 유지하는 운반기를 고정된 테이블 플레이트 아래에서 반송되도록 구성하여, 테이블 플레이트의 상측에, 주액·기포 제거·밀봉을 실행하기 위한 유닛을 배치하여, 테이블 플레이트에 마련된 관통구를 통해, 각각 처리를 행하고 있다. 이 때문에, 주입계를 테이블 플레이트를 통해 중력 방향 상한 처리계와 반송계로 나눠 배치할 수 있어, 유지보수성이 향상되고 있다.

또한, 운반기에 설치된 O 링을 테이블 플레이트에 접촉시켜서 진공실을 형성하도록 구성했기 때문에, 전지 용기를 그때마다 운반기로부터 빼낼 필요가 없어져서 처리량을 향상시킬 수 있었다.

또한, 주입계의 처리계를 주액, 함침, 밀봉의 3공정으로 나눠서 각각 테이블 플레이트의 다른 관통구를 통해 실시되도록 구성함으로써, 각 공정을 담당하는 유닛을 소형화할 수 있었다. 또한, 특히 함침이나 밀봉 공정에서는 진공실을 형성해야 하지만, 유닛을 소형화할 수 있었기 때문에, 진공실도 소형화할 수 있어, 진공을 빼는 속도가 향상되었기 때문에, 작업 처리량이 향상되었다. 한편, 함침 공정은 주액 공정에 필요한 택트타임(tact time)과의 밸런스에 의해 밀봉시에 일괄적으로 실행할 수 있는 경우가 있기 때문에, 생략 가능하다.

또한, 전지 용기(W)의 이송 방향은 칭량 기구부(100)에서는 반시계 방향, 주액 기구부(200)에서는 시계 방향으로 됨으로써, 8자를 그리는 형태로 되어 있다. 이 때문에, 로더(100)에 의한 전지 용기(W)의 이송과, 인덱스 테이블(211)에 의한 전지 용기(W)의 이송이 간섭하는 것을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.

한편, 감압 챔버에서의, 감압 빼기, 함침, 대기압 복귀 등의 프로세스가 있어 시간이 걸리는 것을 고려하여 2개의 전지 용기(W)를 동시에 처리를 하는 방식으로 했다. 이것은 1 개씩일 때보다 처리 효율이 좋다는 점과, 3 개 이상이면 각 처리 장치의 배치 및 구동 장치가 복잡하게 되어 장치 전체가 대형화되어 유지보수가 곤란하게 된다고 하는 이유에 의한 것이다.

또한, 주액 기구부(200)에서는 주액부(230), 함침부(240) 및 밀봉부(250)에 있어서의 각 처리가 전부 인덱스 테이블(211)의 상측에 마련된 고정 플레이트(217) 근방에서 이루어지게 되어 있다. 이 때문에, 유지보수가 쉽다고 하는 장점이 있다.

한편, 전해액 주액 시스템(10)은 어느 한 전해액 주액 장치(30)에서 고장·보수·개조 등에 의해 일시적으로 정지한 경우라도 다른 전해액 주액 장치(30)에서 주액 처리를 속행할 수 있으므로, 시스템 전체를 멈추는 일없이 라인으로서의 가동율 저하를 막을 수 있다. 또한, 생산 라인의 생산 능력에 맞춰 장치의 증설이나 삭감을 선택할 수 있다고 하는 유연성을 갖게 하는 것이 가능하다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 즉, 상기한 실시형태에서는 3 대의 전해액 주액 장치(30)를 이용했지만 3 대로 한정되지 않는다. 또한, 주액 기구부에 있어서 함침부를 마련했지만, 함침부는 다른 처리인 주액 및 밀봉에 필요한 시간에 따라서 생략하는 것도 가능하다. 로더(110)의 작동 방향 및 인덱스 테이블(211)의 회전 방향은 상기한 것에 한정되지 않는다. 또한, 자동 인라인(in-line)이 아니고, 단일체 장치로서 작업자에 의해 전지 용기를 공급·추출하더라도 사용이 가능하다. 이 밖에, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 변형 실시 가능함은 물론이다.

본 발명에 따르면, 고 정밀도로 전해액을 주액할 수 있는 동시에, 또한, 소형이며 유지보수성이 좋고, 생산 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.

Claims

전극재가 수용된 주머니형 전지 용기에 전해액을 주액하는 전해액 주액 장치에 있어서,

주액전 및 주액후의 전지 용기의 질량을 계측하는 칭량 기구부와;

상기 전지 용기로의 주액·함침·밀봉을 실행하는 주액 기구부를 구비하고,

상기 칭량 기구부는 소정의 원주상을 따라 차례로 배치된, 상기 전지 용기의 장치 외부와의 반출입(搬出入)에 사용되는 반출입부와, 주액전의 상기 전지 용기의 질량을 계측하는 전(前)칭량부와, 상기 주액 기구부와의 상기 전지 용기의 인계에 제공되는 제1 인계부와, 주액후의 상기 전지 용기의 질량을 계측하는 후(後)칭량부와, 상기 전지 용기를 상기 반출입부, 상기 전칭량부, 상기 인계부 및 상기 후칭량부 사이에서 반송하는 제1 이송 기구를 구비하며,

상기 주액 기구부는 소정의 원주상을 따라 차례로 배치된, 상기 제1 인계부와의 상기 전지 용기의 인계에 제공되는 제2 인계부와, 상기 전지 용기 내에 전해액을 주액하는 주액부와, 상기 전지 용기의 개구부를 밀봉하는 밀봉부와, 상기 전지 용기를 상기 인계부, 상기 주액부 및 상기 밀봉부 사이에서 이송하는 제2 이송 기구를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.
제1항에 있어서, 상기 주액부 및 상기 밀봉부는 상기 제2 이송 기구의 상측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.
제1항에 있어서, 상기 주액부는 전해액을 수용하는 동시에 내부가 감압되는 전해액 탱크와, 이 전해액 탱크와 제1 내경을 갖는 파이프를 통해 접속된 정밀 토출 펌프와, 이 정밀 토출 펌프와 제2 내경을 갖는 파이프를 통해 접속된 체크 밸브와, 이 체크 밸브에 부착된 토출 노즐을 포함하고, 상기 제1 내경은 상기 제2 내경보다도 큰 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.
제1항에 있어서, 상기 밀봉부는 상기 전지 용기를 밀봉할 때에 상기 전지 용기 표면에 각인(刻印)을 붙이는 마킹 장치를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전해액 주액 장치.
전지 용기의 반입과 반출을 실행하는 제1 반송부와, 상기 제1 반송부에 의해 반송된 전지 용기를 추가로 반송하며, 상기 제1 반송용 주축에, 상기 전지 용기에 다시 반송시키도록 구성된 제2 반송부를 갖는 주액 장치로서,

상기 제1 반송부는 제1 주축과, 이 제1 주축에 상기 제1 주축의 회전 운동 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 반입용 척 및 반출용 척을 갖는 척 기구와, 외부 장치와 상기 전지 용기의 인계를 위한 반출입부와, 상기 반출입부로부터 상기 반송용 척에 의해 반송된 전지 용기를 수용하여 상기 전지 용기의 중량을 측정하는 전칭량부와, 상기 반출용 척에 의해 상기 제2 반송부로부터 반송된 상기 전지 용기의 중량을 측정하는 후칭량부를 구비하고,

상기 제2 반송부는 제2 주축과, 이 제2 주축에 상기 제2 주축의 회전 운동 중심으로부터 이격된 위치에 배치된 상기 제2 주축의 축 방향으로 진퇴(進退) 가능하게 설치된 운반기와, 상기 운반기가 진퇴할 때에 삽입 관통 또는 접촉하는 관통구를 복수 개 갖는 플레이트와, 상기 플레이트 상에서 상기 복수의 관통구 각각을 통해 상기 전지 용기에 대하여 상기 전해액을 봉입하기 위한 처리를 행하는 복수의 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주액 장치.