KR101503263B1

KR101503263B1 - 전지 전해액 주입장치

Info

Publication number: KR101503263B1
Application number: KR20130152951A
Authority: KR
Inventors: 강원순
Original assignee: 주식회사 에스엔티
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-03-18

Abstract

본 발명은 전지에 전해액을 주입하는 전지 전해액 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더의 위치를 이동해가며 플런저의 상하 운동시켜 전해액 탱크의 전해액을 전지에 주입하게 구성되므로, 실린더의 구조가 간단하고 고착되기 쉬운 전해액에 의한 고장 및 그에 따른 잦은 보수문제도 해결하고, 특히, 플런저의 상하 이동이 이루어지는 실린더의 내부 기밀을 위해 화학적 비활성, 내열성, 비점착성 및 낮은 마찰계수를 갖는 테프론 링을 사용하고, 테프론 링이 플런저에 밀착되는 정도를 조절할 수 있게 구성되어서 내구성이 좋고 실린더를 안정적으로 기밀하면서 플런저의 상하 이동을 원활하게 조절할 수 있는 전지 전해액 주입장치에 관한 것이다.

Description

전지 전해액 주입장치{APPARATUS FOR INJECTING ELECTROLYTE INTO BATTERY}

본 발명은 전지에 전해액을 주입하는 전지 전해액 주입장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더의 위치를 이동해가며 플런저의 상하 운동시켜 전해액 탱크의 전해액을 흡입한 후 전지에 주입하게 구성되므로, 실린더의 구조가 간단하고 고착되기 쉬운 전해액에 의한 고장 및 그에 따른 잦은 보수문제도 해결하고, 특히, 플런저의 상하 이동이 이루어지는 실린더의 내부 기밀을 위해 화학적 비활성, 내열성, 비점착성 및 낮은 마찰계수를 갖는 테프론 링을 사용하고, 테프론 링이 플런저에 밀착되는 정도를 조절할 수 있게 구성되어서 내구성이 좋고 실린더를 안정적으로 기밀하면서 플런저의 상하 이동을 원활하게 조절할 수 있는 전지 전해액 주입장치에 관한 것이다.

전지는 양극과 음극의 사이에 세퍼레이터를 배치하여 극을 분리하고 전해액에 의해서 두 전극 사이에 이온 전달이 가능하게 구성되므로, 일반적으로, 양극, 음극 및 세퍼레이터로 구성되는 전극조립체를 전지 케이스의 내부에 설치한 후 전해액을 전지 케이스의 내부에 주입하고 전지 케이스를 밀폐하는 순서로 제조된다.

이러한 전지의 제조를 위한 전해액 주입장치는 전지 케이스의 내부 공간, 즉, 전극조립체가 차지하는 공간을 제외한 공간의 크기에 맞게 정량의 전해액을 주입하도록 구성되며, 등록특허 제10-0868684호에서 보여주는 바와 같이, 대체로 전해액을 주입하는 실린더를 승강시키게 구성되어 실린더의 하부에 전지를 안착한 후 실린더를 하강시키는 단계 및 전해액을 주입하는 단계의 순서로 전해액 주입 공정을 수행한다.

그리고, 실린더에는 전해액을 공급받는 포트, 압력조절을 위한 포트 및 밸브를 구비하며, 전극조립체에 존재하는 기공에도 전해액을 채우기 위해서 전해액을 주입하기 전에 전지 케이스의 내부를 진공화하기 위한 진공수단도 구비한다.

하지만, 상기 종래기술에 따르면, 전해액을 주입하기 위한 실린더 및 실린더에 장착되는 구성요소가 복잡하다. 이에 따라, 전해액의 물성에 의해 자주 세정하며 사용하거나 또는 실링부재를 자주 교체하며 사용하여야 하는 어려움이 있다.

이는, 전지에 주입하는 전해액이 강산이나 강알칼리성을 갖고, 실린더 및 튜브의 내벽에 고착화하기 쉬운 물성을 갖기 때문이며, 특히, 실린더에 장착하는 피스톤이나 아니면 실린저를 원활하게 상하 이동하게 하면서 실린더 내부를 실링(sealing)하기 위해 사용되는 오링은 이러한 전해액에 대해 내구성을 갖추지 못하여 자주 교체해야만 하기 때문이다.

KR 10-0868684 B1 2008.11.07.

따라서, 본 발명의 목적은 실린더를 이용한 전해액 주입구조를 단순화하며 전해액을 주입할 수 있고, 내구성을 높여 유지보수에 의한 생산성 저하문제를 해결하는 전지 전해액 주입장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 전지 전해액 주입장치에 있어서, 전해액을 주입할 전지(1)를 올려놓는 작업대(10); 작업대(10) 상에 설치한 전해액 탱크(20); 니들(40)을 하단에 고정하고, 상부 입구를 통해 플런저(60)의 하측 일부를 삽입하여 플런저(60)의 상하이동에 따라 니들(40)을 통해 전해액을 주입 또는 흡입하고, 플런저(60)의 외주면에 밀착되어 기밀시키는 실링부재(50)를 상부 입구의 내면에 구비하는 실린더(30); 실린더(30)를 수평 및 수직 이동시켜 실린더(30)에 고정한 니들(40)을 전해액 탱크(20) 및 전지(1)에 위치시키고, 전해액 탱크(20)의 전해액을 실린더 내부로 흡입하고 실린더로 흡입한 전해액을 전지에 주입하기 위해 플런저(60)를 상하이동시키는 액추에이터(131)를 구비하는 구동수단(100); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 실린더(30)의 상부 입구는 실린더의 하부 내경보다 크게 형성되어 내주면에 단턱(35)이 조성되고, 상기 실링부재(50)는 플런저(60)에 외삽되는 테프론 링(55); 테프론 링(55)에 외삽되고 단턱(35)에 올려지게 삽입되는 오링(56); 내부 중공을 통해 상기 플런저(60)를 관통시킨 상태로 상기 실린더(30)의 입구에 나사체결되어 상기 오링(56)을 가압 변형하며, 상기 오링(56)의 가압 변형에 의해 상기 테프론 링(55)을 플런저(60)에 밀착시키는 중공 볼트(51);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 테프론 링(55)의 상단을 외측으로 연장한 가압링(55b)을 구비하여, 상기 가압링(55b)이 상기 중공 볼트(51)의 가압력을 받아 상기 오링(56)을 가압 변형함을 특징으로 한다.

상기 테프론 링(55)의 가압링(55b)과 상기 중공 볼트(51)의 사이에 압축 스프링(53)이 개재됨을 특징으로 한다.

상기 전해액 탱크(20)는 상기 니들(40)을 관통시킬 구멍(22a)을 구비한 덮개판(22)으로 상부의 개구가 덮여 있으며, 전해액을 공급받아 저장하되 내주면의 상부 일측을 관통시켜 형성한 배출구를 통해 전해액을 배출시켜 배출구에 의해 일정한 수위를 유지함을 특징으로 한다.

상기 구동수단(100)은 작업대에 올려놓는 전지의 위치와 작업대에 설치되는 전해액 탱크를 잇는 선의 연장선 상을 따라 수평 이동할 수 있도록 작업대에 장착되는 수평이동 블록(120); 상기 수평이동 블록(120)을 수평 이동시키는 제1 구동실린더(110); 상하 이동할 수 있도록 상기 수평이동 블록(120)에 장착되고, 상기 실린더(30)를 고정한 수직이동 블록(140); 상기 수평이동 블록(120)에 구비되어 상기 수직이동 블록(120)을 수직 이동시키는 제2 구동실린더(130); 상기 수직이동 블록(140)에 구비되고, 회전력을 상하이동력으로 변환하여 상기 플런저(60)를 상하 이동시키는 액추에이터(150); 상기 니들(40)을 내부에 수용하고, 하부를 개방한 밀폐형커버(160); 밀폐형커버(160)의 내부를 진공화하기 위한 진공펌프(170); 제1 구동실린더(110), 제2 구동실린더(130), 액추에이터(150) 및 진공펌프(170)를 제어하여서, 니들의 위치를 전해액 탱크로 이동시켜 전해액을 실린더 내부로 흡입한 후 전지로 이동시켜 전지에 전해액을 주입하되, 밀폐형커버(160)로 전지를 덮어 기밀시킨 상태에서 상기 진공펌프(170)로 밀폐형커버(160)의 내부를 진공화한 후에 전해액을 전지에 주입시키는 컨트롤러(180); 를 포함함을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명은 전해액을 주입하려는 전지를 올려놓는 작업대에 전해액 탱크를 마련하고 실린더에 플런저를 삽입하며 실린더를 수평 ? 수직이동하여 전해액을 흡입 및 주입하는 단순한 구조로 이루어져서, 전해액의 물성에 의한 잦은 유지보수의 우려 없이 내구성을 갖춘 전해액 주입장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 실린더에 대해 상하 이동하는 플런저와 접촉되는 실링 구성요소를 화학적 비활성, 내열성, 비점착성 및 낮은 마찰계수 등의 특성을 갖는 테프론 링으로 구성하여서, 전해질에 의해 훼손되지 아니하고, 중공 볼트에 의해 가압되는 오링의 변형으로 테프론 링과 플런저의 밀착시키므로, 실린더의 기밀 상태를 보장하면서 플런저의 상하 이동을 원활하게 하는 조건으로 조정하며 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 전해액 탱크의 전해액을 일정 수위를 유지하도록 구성되어서, 전해액을 전해액 탱크에 지속적으로 공급하여도 일정 수위를 유지시켜 전해액을 사용하게 하면서 전해액 탱크 내에서 전해액이 고착화하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 전해액 주입장치의 단면도.
도 2는 도 1에서 실링부재(50)의 설치구조를 확대한 단면도.
도 3 내지 도 7은 전지 전해액 주입장치를 이용하여 전지에 전해액을 주입하는 방법을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지 전해액 주입장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에서 실링부재(50)의 설치구조를 확대한 단면도이다. 단면도를 도시할 때에는, 제1 구동실린더(110), 제2 구동실린더(130) 및 액추에이터(150)가 일반적으로 공지된 기술이므로 이에 대해 단면도로 도시하지 아니하였다. 그리고, 제2 구동실린더(130)의 구동력에 의해 상하이동 블록(140)이 상하이동하게 하는 구동력 전달수단은 도 1을 단면도 도시함에 따라 보이지 아니하였음에 유의해야 한다.

상기 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전지 전해액 주입장치는 전해액을 주입할 전지(1)를 올려놓는 작업대(10), 전지(1)를 올려놓는 지점과는 거리를 두고 작업대(10) 상에 설치한 전해액 탱크(20), 하단에 니들(40)을 고정하고 플런저(60)의 하부 일부를 삽입한 실린더(30), 및 실린더(30)의 이동과 플런저(60)의 상하이동을 제어하여 전해액 탱크(20)의 전해액을 실린더(30)로 흡입한 후 전지(1)에 정량 주입시키는 구동수단(100)을 포함하여 구성된다.

상기 작업대(10)는 상면이 평평하고 일측에 전지(1)를 올려놓는 위치가 지정되어 있고, 전지(1)를 올려놓는 위치와는 소정의 거리로 이격된 상면 상에 전해액 탱크(20)가 설치되어 있으며, 전지(1)를 올려놓는 위치와 전해액 탱크(20)를 설치한 위치를 잇는 선의 연장선을 따라 구동수단(100)의 레일(111)이 설치되고 구동수단(100)의 수평이동 블록(120)을 레일(111)을 따라 전후진시키는 제1 구동실린더(110)도 설치된다.

상기 전지(1)는 내부에 액상의 전해액을 주입하여야 할 전지로서, 상부 개구를 갖는 캔의 내부에 양극, 세퍼레이터 및 음극으로 구성되는 전극조립체를 넣고 전해액 주입구(1a)를 구비한 캡 플레이트로 캔의 상부 개구를 막은 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면, 전지(1)를 전지 홀더(2)에 고정한 후, 전지 홀더(2)를 작업대(10)에 올려놓게 되어 있다.

상기 전지 홀더(2)는 상기 전지(1)의 하부를 삽입할 전지 삽입홈(2a)이 상면에 조성되어 있고, 저면에는 요홈(2b)이 형성되어 있다. 상기 작업대(10)에는 상기 전지 홀더(2)를 올려놓는 위치에 상기 요홈(2b)에 삽입되는 돌기(11)가 조성되어 있어서, 상기 전지 홀더(2)를 움직이지 아니하게 상기 작업대(10)에 올려놓을 수 있다.

상기 전해액 탱크(20)는 전해액 공급기(190)에 배관(20a)으로 연결되어 공급받는 전해액을 내부공간에 저장하고, 상부가 개방되어 있어 후술하는 실린더(30)의 하부에 고정한 니들(40)를 상부의 개방된 곳을 통해 삽입할 수 있게 되어 있다. 그리고, 상기 전해액 탱크(20)의 내부공간에서 상부의 내주면 일측을 관통시켜 형성한 배출구(21)를 구비한다. 이때, 배출구(21)는 전해액 공급기(190)에 배관(21a)으로 연결되어 있어서, 상기 전해액 탱크(20)의 내부공간에 공급되는 전해액이 배출구(21)로 배출되어 전해액 공급기(190)로 회수되게 하므로, 상기 전해액 탱크(20)의 내부공간에 공급되어 저장되는 전해액의 수위는 배출구(21)에 의해서 일정하게 유지된다. 즉, 전해액 공급기(190)로부터 지속적으로 전해액을 공급받더라도 일정한 수위를 유지하며 저장하여서, 항시 전해액을 사용할 수 있게 준비한다.

한편, 상기 관통구(21)의 상부도 개방되어 있으므로 전해액 탱크(20)의 상부 개방된 부위와 연이진 형태를 갖추며, 이물질이 들어가는 것을 방지하기 위해서, 니들(40)을 관통시켜 전해액 탱크(20)의 내부로 들어가게 할 구멍(22a)를 구비한 덮개판(22)으로 상기 전해액 탱크(20) 및 관통구(21)의 상부 개구를 덮었다.

상기 실린더(30)는 전해액이 내부로 흡입 및 외부로 주입되는 니들(40)을 하단에 고정하고, 상부 입구(33)를 통해 플런저(60)의 하측 일부를 삽입하여 플런저(60)의 상하이동에 따라 내부공간의 체적을 변동할 수 있게 구성되어서, 플런저(60)를 상부로 올리면 내부공간 체적이 증가하여 니들(40)을 통해 전해액을 흡입하고 플런저(60)를 하부로 내리면 내부공간의 체적이 감소하여 니들(40)을 통해 전해액을 주입하게 된다.

실린더(30)의 상부 입구(33)의 내주면에는, 플런저(60)에 외삽되되 플런저(60)가 상하이동하더라고 플런저(60)의 외주면에 밀착된 상태를 유지하여서 실린더(30)의 내부공간을 기밀시키는 실링부재(50)가 설치 구비된다.

상기 도 1을 참조하면, 상기 실린더(30)는 전해액을 흡입하여 채우는 하부 공간과 상기 실링부재(50)가 장착되는 상부 입구(33)를 갖춘다. 여기서, 상부 입구(33)의 내경은 하부 공간의 내경보다 크게 형성되어서, 플런저(60)와 밀착되어 하부 공간을 기밀시키는 구성요소들(테프론 링 및 오링)를 설치할 단턱(56)이 상부 입구(33)와 하부 공간 사이에 형성된다.

상기 실링부재(50)는 플런저(60)에 외삽되며 플런저(60)를 상하 이동하더라도 상기 단턱(56)의 위치에 있게 되어 있는 테프론 링(55), 테프론 링(55)에 외삽되고 상기 단턱(56)에 올려지게 안착되는 오링(56), 상기 오링(56)을 가압하여 변형시킴으로써 테프론 링(56)을 중심 방향으로 압박하여 플런저(60)에 밀착시키는 중공 볼트(51)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 중공 볼트(51)는 상하로 관통된 내부 중공을 갖추고 외주면에는 수나사가 조성되어서 있어서 나사체결이 가능한 볼트이다. 그리고, 상기 실린더(30)의 상부 입구(33)에 암나사(34)가 조성되어 있어서, 상기 중공 볼트(51)는 내부 중공을 통해 상기 플런저(60)를 관통시킨 상태로 상기 실린더의 상부 입구에 나사체결로 삽입함에 따라 상기 오링(56)을 압박하게 된다. 또한, 상기 중공 볼트(51)의 삽입 깊이를 조절(나사체결을 위한 중공 볼트의 회전 회수를 조절)함으로써 오링(56)에 가하는 가압 변형량(또는 압박 정도)를 조절할 수 있다.

따라서, 전해액이 누액되지 않을 정도로 중공 볼트(51)의 삽입 깊이를 적절하게 조절할 수 있다.

상기 테프론 링(55)은 화학적 비활성, 내열성, 비점착성 및 낮은 마찰계수 등의 특성을 갖는 테프론(Teflon) 재질로 형성되거나 아니면 테프론 코팅한 링으로서, 오링(56)의 상하 두께보다는 약간 길게 형성되어 오링(56)이 외삽되고 오링(56)의 압착에 의한 변형으로 오므라지게 되어 플런저(60)에 밀착되는 짧은 관의 형상의 관상체(55a)와, 관상체(55a)의 상단에 이어져 외측으로 연장되게 형성됨에 따라 오링(56)의 상부를 덮게 되어 상기 중공 볼트(51)에 의한 가압력을 받아 상기 오링(56)을 가압 변형하는 가압링(55b)으로 구성된다.

이때, 일체형으로 형성되는 상기 관상체(55a)와 가압링(55b)에서, 관상체(55a)의 두께(내면과 외면 사이의 두께)는 얇게 제작하여서 오링(56)의 가압 변형에 의해 탄성적으로 오므라지게 한다. 가압링(55b)은 단턱(35)에 올려진 오링(56)을 중공 볼트(51)의 가압력을 받아 압착하는 구성요소이므로 중공 볼트(51)의 가압력을 받아 변형되지 아니하면서 오링(56)을 균일하게 압착할 수 있는 적절한 두께(상면과 저면 사이의 두께)로 제작한다.

그런데, 중공 볼트(51)로 상기 테프론 링(55)의 가압링(55b)을 직접 가압하면, 무리한 가압에 의해 오링(56)이 파손될 수 있고 상기 테프론 링(55)의 관상체(55a)가 무리하게 플런저(60)에 밀착되어 플런저(60)의 상하 이동에 의해 파손될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 중공 볼트(51)와 가압링(55b)의 사이에 압축 스프링(53)을 개재한다. 이때, 압축 스프링(53)의 내측 면이 플런저(60)에 닿지 아니하게 하고 압축 스프링(53)의 외측 면이 실린더(30)의 상부 입구(33) 내주면에 닿지 아니하게 하는 링(52, 54)이 압축 스프링(53)의 상하에 각각 하나씩 설치된다.

상기 구동수단(100)은 실린더(30)를 이동시켜 실린더(30)에 고정한 니들(40)을 전해액 탱크(20) 및 전지(1)에 위치시키고, 전해액 탱크(20)의 전해액을 실린더 내부로 흡입하고 실린더로 흡입한 전해액을 전지에 주입하기 위한 구성요소들을 갖추며, 이를 위해서, 작업대에서 수평 이동할 수 있게 장착되는 수평이동 블록(120), 상기 실린더(30)를 고정 지지한 상태로 상하 이동할 수 있도록 수평이동 블록(120)에 장착되는 수직이동블록(140) 및 전지에 전해액을 주입할 시에 전지를 덮도록 마련되는 밀폐형커버(160)을 구비하고, 구동을 위한 제1 구동실린더(110), 제2 구동실린더(130), 액추에이터(150) 및 진공펌프(170)와 전해액 주입을 위한 제반 동작을 제어하는 컨트롤러(180)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, 작업대(10)에 올려놓는 전지(1)의 위치(전지 홀더를 올려놓는 위치)와 작업대(10)에 설치되는 전해액 탱크(20) 사이를 잇는 선의 연장선 상을 따라 배치된 수평 레일(111)이 작업대(10)의 상면에 고정되고, 상기 수평이동 블록(120)이 상기 수평 레일(111)을 따라 이동할 수 있게 장착되며, 상기 제1 구동실린더(110)는 상기 수평이동 블록(120)을 전후진시켜 레일(111)을 따라 이동시킨다.

상기 수평이동 블록(120)에는 상하로 길게 배치한 수직 레일(131)이 고정되고, 상기 수직이동 블록(140)이 수직 레일(131)을 따라 상하 이동할 수 있게 장착되며, 상기 수직이동 블록(140)에 제2 구동실린더(130)를 설치하여 상기 수직이동 블록(140)을 상하 이동시킨다.

상기 수직이동 블록(150)에는 실린더(30)의 상단보다 높은 위치에 브라켓(141)을 설치하여 브라켓(141)에 액추에이터(150)를 고정 설치하고, 액추에이터(150)의 회전력을 상하이동력으로 변환하여 플런저(60)를 상하 이동시킨다.

이를 위해서, 장볼트(151)를 수직으로 세우고 장볼트(151)의 하단을 베어링(155)으로 회전가능하게 지지한 후 액추에이터(150)로 장볼트(151)를 회전시키게 하며, 상기 장볼트(151)에 볼트체결되는 너트(153)를 고정시킨 플레이트(152)를 마련하여 플런저(60)의 상단을 플레이트(152)에 나사(154)로 고정시켰다. 그리고, 플레이트(152)를 회전하지 아니하고 상하 이동만 허용하게 하는 가이드봉(미도시)를 상하로 길게 설치하였다.

이에 따라, 액추에이터(153)로 장볼트(151)를 정역회전시키면, 회전되지 아니하게 장착한 플레이트(152)에 고정되는 너트(153)의 높이가 변동하여서, 플레이트(152)에 고정한 플런저(60)를 상하 이동시킬 수 있다.

상기 밀폐형커버(160)는 하부를 개방한 구조의 커버로서 상기 니들(40)을 상부에 관통시켜 내부에 수용하게 함에 따라, 상기 니들(40)이 하부를 개방한 공간에 있게 한다. 그리고, 상기 니들(40)을 전지(1)의 전해액 주입구(1a)에 삽입하는 동작을 수행하면, 상기 밀폐형커버(160)가 전지(1)를 덮어 기밀상태로 된다. 구체적으로 살펴보면, 상기 밀폐형커버(160)의 하단(개방된 하부의 테두리)에는 오링(161)이 설치되어 있어서, 전지 홀더(2)의 상면에서 전지(2)를 삽입한 전지 삽입홈(2a)의 둘레를 상기 밀폐형커버(160)의 오링(161)이 밀착되게 한다. 이에 따라, 상기 밀폐형커버(160)는 전지 홀더(2)의 상면을 덮어 기밀 상태가 된다. 그리고, 상기 밀폐형커버(160)의 일측에는 진공펌프(170)에 연통되는 구멍(163)이 형성되어 있어서, 진공펌프(170)를 가동시켜 상기 밀폐형커버(160)의 내부공간을 진공화할 수 있다.

상기 밀폐형커버(160)는 내부의 니들(40)을 시각적으로 보며 점검할 수 있는 투광창(162)을 구비한다.

도면에는 도시하지 아니하였지만, 니들(40)과 플런저(50)를 장착한 실린더(30)는 복수 개로 마련되어 수평이동 블록(120)의 전후진 방향과 직교하는 방향으로 간격을 두고 배열된다. 각각 실린더(30)에 장착하는 플런저(50)들은 상단을 상기 플레이트(152)에 고정함으로써, 상기 플레이트(152)를 상하 이동시켜 플런저(50)들을 동시에 상하 이동시킬 수 있다.

그리고, 상기 전지 삽입홈(2a)도 상기 전지 홀더(2)에 복수 개로 배열 형성되되, 실린더(30)의 배열 방향과 평행한 방향으로 실린더(30)의 배열 간격과 동일하게 배열된다. 전해액 탱크(20)도 실린더(30)의 배열 방향과 평행한 방향으로 배열되고 배열 간격도 실린더(30)의 배열 간격과 동일하게 된다.

이에 따라, 전지 홀더(2)의 각 전지 삽입홈(2a)에 전지를 삽입한 후, 실린더들을 동시에 이동시켜 전해액 탱크(20)의 전해액을 동시에 흡입하고, 실린더들을 동시에 전지 위치로 이동시켜 각각의 전지에 동시 주입할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 실린더(30)를 형성함에 있어서, 상부를 개구하고 하단을 니들에 연결할 수 있는 상하로 길게 형성한 복수 개의 홈을 등간격으로 구비하는 본체(31)와, 상하로 관통되게 형성한 구멍을 등간격으로 구비하는 입구부재(32)를 분리 제작한 후, 본체(31)의 홈들과 입구부재(32)의 구멍들이 일대일로 대응되어 상호 연통되도록 본체(31)와 입구부재(32)를 결합하였다. 그리고, 상기 본체(31)의 각 홈들은 전해액을 흡입하여 저장하는 실린더(30)의 하부 공간으로 하고, 상기 입구부재(32)의 각 구멍들은 상기 실링부재(50)를 설치하는 실린더(30)의 상부 입구로 하여서, 상기 실린더(30)를 형성하였다. 그리고, 상기 본체(31)의 각 홈들을 외부에 시각적으로 보며 점검할 수 있는 투광창을 홈을 따라 길게 형성하는 것이 좋다.

상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전지 전해액 주입장치는 구동수단(100)의 컨트롤러(180)의 제어동작에 따라 도 3 내지 도 7에 도시한 전해액 주입공정의 순서대로 동작한다.

상기 도 1에 도시한 전지 전해액 주입장치의 상태를 초기 단계로 하고, 이후 도 3 내지 도 7에 단면도로 도시한 상태로 순차적으로 동작시켜 전해액을 주입하는 것으로 설명한다.

상기 도 1에 도시한 단계는 니들(40)을 전해액 탱크(20)의 상부에 위치시키고, 플런저(60)를 하강시킨 초기단계이다.

도 3은 도 1의 단계에서 제2 구동실린더(130)를 가동하여 수직이동 블록(140)을 하강시킨 후, 액추에이터(150)를 정회전 가동하여 플런저(60)를 상승시킨 전해액 흡입단계이다. 이에 따라, 수직이동 블록(140)에 의해 실린더(30)의 하단에 고정된 니들(40)이 전해액 탱크(20)에 삽입된 이후에, 플런저(60)의 상승에 의해 전해액 탱크(20)의 전해액이 니들(40)을 통해 실린더(30)의 내부로 유입된다.

도 4는 도 3의 전해액 흡입단계 이후에 제2 구동실린더(130)를 가동하여 수직이동 블록(140)을 상승시킨 위치이동 준비단계이다. 이에 따라, 실린더(30)에 전해액을 채운 상태로 실린더(30)를 상승시키므로 니들(40)도 전해액 탱크(20)의 상부로 이동하게 된다.

도 5는 도 4의 위치이동 준비단계 이후에 제1 구동실린더(110)를 가동하여 수평이동 블록(120)을 전지(1)를 향해 이동시켜 니들(40)을 전지(1)의 상부에 위치시킨 위치 이동단계이다.

도 6은 도 5의 위치 이동단계 이후에 제2 구동실린더(110)를 가동하여 수직이동 블록(140)을 하강시키고 진공펌프(170)를 가동하여 밀폐형커버(160)의 내부를 진공화하는 진공화단계이다. 여기서, 니들(40)의 단부는 전지(1)의 내부로 삽입되고, 동시에, 밀폐형커버(160)에서 오링(161)이 설치된 하단은 전지 홀더(2)에 밀착되어 밀폐형 커버(160)로 전지(1)를 덮고 내부를 기밀 상태로 만든다. 그리고, 진공펌프(170)의 가동에 의해서 밀폐형커버(160)의 내부를 진공화하므로, 전지(1)의 내부에 있던 공기도 배출되어 진공상태가 된다.

도 7은 도 6에 도시한 진공화단계에 의해 전지(1)의 내부를 진공화한 상태에서 액추에이터(150)를 역회전 가동하여 플런저(60)를 하강시키는 전해액 주입단계이다. 도 6에서 전지(1)의 내부를 진공화한 이후 플런저(60)의 하강시켜 전해액을 전지(1)에 주입하므로, 전지(1)의 내부 전극조립체에 기포 없이 전해액 주입이 가능하다.

도 7에 도시한 전해액 주입단계 이후에는 제2 구동실린더(130)를 가동하여 상하이동 블록(140)을 상승시킨 후 제1 구동실린더(110)를 가동하여 수평이동 블록(120)을 후진시킴으로써 상기 도 1에 도시한 초기단계가 된다. 이때, 전해액을 주입한 전지(1)가 삽입된 전지 홀더(2)를 전해액을 주입하지 아니한 전지를 삽입한 전지 홀더로 교체하고, 상기 도 3 내지 도 7에 도시한 순서의 단계를 수행한다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 전지 1a : 전해액 주입구
2 : 전지 홀더 2a : 전지 삽입홈 2b : 요홈
10 : 작업대 11 : 돌기
20 : 전해액 탱크
30 : 실린더 31 : 본체 32 : 입구부재
33 : 상부 입구 34 : 암나사 35 : 내부 단턱
40 : 니들
50 : 실링부재 51 : 중공 볼트 52 : 상부 링
53 : 압축 스프링 54 : 하부 링 55 : 테프론 링
56 : 오링
60 : 플런저
100 : 구동수단
110 : 제1 구동실린더 111 : 수평 레일
120 : 수평이동 블록
130 : 제2 구동실린더 131 : 수직 레일
140 : 상하이동 블록 141 : 브라켓
150 : 액추에이터 151 : 장볼트 152 : 플레이트
153 : 너트 154 : 나사
160 : 밀폐형커버 161 : 오링
170 : 진공펌프 180 : 컨트롤러 190 : 전해액 공급기

Claims

삭제
전해액을 주입할 전지(1)를 올려놓는 작업대(10);
작업대(10) 상에 설치한 전해액 탱크(20);
니들(40)을 하단에 고정하고, 상부 입구를 통해 플런저(60)의 하측 일부를 삽입하여 플런저(60)의 상하이동에 따라 니들(40)을 통해 전해액을 주입 또는 흡입하고, 플런저(60)의 외주면에 밀착되어 기밀시키는 실링부재(50)를 상부 입구의 내면에 구비하는 실린더(30);
실린더(30)를 수평 및 수직 이동시켜 실린더(30)에 고정한 니들(40)을 전해액 탱크(20) 및 전지(1)에 위치시키고, 전해액 탱크(20)의 전해액을 실린더 내부로 흡입하고 실린더로 흡입한 전해액을 전지에 주입하기 위해 플런저(60)를 상하이동시키는 액추에이터(131)를 구비하는 구동수단(100);
을 포함하여 구성되되,
상기 실린더(30)의 상부 입구는 실린더의 하부 내경보다 크게 형성되어 내주면에 단턱(35)이 조성되고,
상기 실링부재(50)는
플런저(60)에 외삽되는 테프론 링(55);
테프론 링(55)에 외삽되고 단턱(35)에 올려지게 삽입되는 오링(56);
내부 중공을 통해 상기 플런저(60)를 관통시킨 상태로 상기 실린더(30)의 입구에 나사체결되어 상기 오링(56)을 가압 변형하며, 상기 오링(56)의 가압 변형에 의해 상기 테프론 링(55)을 플런저(60)에 밀착시키는 중공 볼트(51);
를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전지 전해액 주입장치.
제 2항에 있어서,
상기 테프론 링(55)의 상단을 외측으로 연장한 가압링(55b)을 구비하여, 상기 가압링(55b)이 상기 중공 볼트(51)의 가압력을 받아 상기 오링(56)을 가압 변형함을 특징으로 하는 전지 전해액 주입장치.
제 3항에 있어서,
상기 테프론 링(55)의 가압링(55b)과 상기 중공 볼트(51)의 사이에 압축 스프링(53)이 개재됨을 특징으로 하는 전지 전해액 주입장치.
제 2항에 있어서,
상기 전해액 탱크(20)는 상기 니들(40)을 관통시킬 구멍(22a)을 구비한 덮개판(22)으로 상부의 개구가 덮여 있으며, 전해액을 공급받아 저장하되 내주면의 상부 일측을 관통시켜 형성한 배출구를 통해 전해액을 배출시켜 배출구에 의해 일정한 수위를 유지함을 특징으로 하는 전지 전해액 주입장치.
제 2항에 있어서,
상기 구동수단(100)은
작업대에 올려놓는 전지의 위치와 작업대에 설치되는 전해액 탱크를 잇는 선의 연장선 상을 따라 수평 이동할 수 있도록 작업대에 장착되는 수평이동 블록(120);
상기 수평이동 블록(120)을 수평 이동시키는 제1 구동실린더(110);
상하 이동할 수 있도록 상기 수평이동 블록(120)에 장착되고, 상기 실린더(30)를 고정한 수직이동 블록(140);
상기 수평이동 블록(120)에 구비되어 상기 수직이동 블록(120)을 수직 이동시키는 제2 구동실린더(130);
상기 수직이동 블록(140)에 구비되고, 회전력을 상하이동력으로 변환하여 상기 플런저(60)를 상하 이동시키는 액추에이터(150);
상기 니들(40)을 내부에 수용하고, 하부를 개방한 밀폐형커버(160);
밀폐형커버(160)의 내부를 진공화하기 위한 진공펌프(170);
제1 구동실린더(110), 제2 구동실린더(130), 액추에이터(150) 및 진공펌프(170)를 제어하여서, 니들의 위치를 전해액 탱크로 이동시켜 전해액을 실린더 내부로 흡입한 후 전지로 이동시켜 전지에 전해액을 주입하되, 밀폐형커버(160)로 전지를 덮어 기밀시킨 상태에서 상기 진공펌프(170)로 밀폐형커버(160)의 내부를 진공화한 후에 전해액을 전지에 주입시키는 컨트롤러(180);
를 포함함을 특징으로 하는 전지 전해액 주입장치.