KR101830350B1 - 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 관한 것으로서, 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체(73); 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더(74); 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일(75); 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록(77);을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 가열 및 가압된 상태의 셀에 정확한 충방전이 이루어지도록 함으로써, 전반적으로 고밀도 및 고성능의 리듐전지를 얻을 수 있게 되고, 또한, 승강부를 이용하여 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑할 수 있게 함으로써, 부품 간의 손상을 최소화하는데 따른 비용절감 및 손상에 따른 작업정지를 방지하여 작업능률 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.

Description

리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템{GRIPPING SYSTEM FOR LITHIUM BATTERY FORMATION CHAMBER}
본 발명은 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히터와 셀가압수단이 마련된 챔버본체 내에 배치되고 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체와, 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더와, 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록을 포함하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 관한 것이다.
일반적으로 충방전이 가능한 이차전지(secondary battery)는 셀룰러 폰(cellular phone), 노트북 컴퓨터, 컴퓨터 캠코더 등 휴대용 전자기기의 개발로 활발한 연구가 진행되고 있다.
특히, 이러한 이차전지는 니켈- 카드늄전지(nickel cadmium battery), 연축전지, 니켈 수소전지(nickelmetal hydride battery), 리튬 이온전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymerbattery), 금속 리튬 2차전지, 공기 아연 축전지 등 다양한 종류의 것이 있다.
상기 전지들 중 리튬 2차전지(이하, 리튬전지라 함)는 작동 전압이 3.6 V로서 전자 기기의 전원으로 많이 사용되는 니켈-카드늄(Ni-Cd) 전지나 니켈-수소(Ni-MH)전지에 비해 수명이 약 3배이며, 단위 중량당 에너지 밀도가 우수하다는 점에서 급속도로 신장되고 있다.
이러한 리튬 이차 전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와 고분자 전해질 전지로 분류할 수 있으며, 일반적으로는 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지, 고분자 전해질을 사용하는 경우는 리튬 폴리머 전지라고 한다.
통상적으로 리튬 이차 전지를 제조함에 있어서, 먼저 활물질과 바인더 및 가소제를 혼합한 물질을 양극 집전체 및 음극 집전체에 도포하여 양극판과 음극판을 제조하고, 이를 세퍼레이터의 양측에 적층함으로써 소정 형상의 전지셀을 형성한 다음에, 이 전지셀을 전지 케이스에 삽입하고 밀봉함으로써 전지 팩을 완성하는 과정을 취한다.
그리고, 리튬 이차 전지는 조립된 후 바로 출시되지는 않고, 전지가 상기의 모든 공정을 거쳐 불량 없이 조립되었다고 하더라도 이차 전지의 특성인 충방전을 해보지 않고는 양품 판정을 내릴 수가 없기 때문이다.
이와 같이 전지의 불량 여부를 판정하기 위하여 또는 전지 성능 특히 수명의 안정성을 확보하기 위해서는, 제품 출하 전에 반드시 포메이션과 에이징이라는 두 가지 공정을 거쳐야만 한다.
이들 중 상기 포메이션 공정은 전지 조립후에 충전과 방전을 되풀이하여 전지를 활성화시키는 것을 말한다.
그러나, 종래 기술의 포메이션 공정은 실온에서 충전과 방전만을 되풀이하는 방식이었기 때문에, 고밀도와 고성능을 갖는 전지를 제작할 수 없게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.
한국공개특허 특2000-0042002
본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템은 히터와 셀가압수단이 마련된 챔버본체 내에 배치되고 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체와, 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더와, 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록을 포함하여, 가열 및 가압된 상태의 셀에 정확한 충방전이 이루어지도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 승강부를 이용하여 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑하도록 하는데 다른 목적이 있다.
또한, 한 쌍의 회전축 단부 사이에 모터의 베벨기어가 치합된 상태로 상기 한 쌍의 회전축이 서로 동일한 진퇴운동을 하여 셀의 양단부를 동시에 그립핑할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템은 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체; 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더; 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일; 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 그립핑본체, 슬라이더, 레일, 회전축, 이동블록은 트레이의 폭방향 양측에 각각 배치되는 대칭구조로 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 한 쌍의 회전축 단부 사이에 상기 모터의 베벨기어가 치합되어 상기 한 쌍의 회전축이 서로 동일한 진퇴운동을 하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 그립핑본체와 슬라이더 사이에 상기 그립핑본체를 상하로 승강시키는 승강부가 더 마련된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 승강부는 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑하도록 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 그립퍼는 일측에 셀의 양단부를 집는 그립편이 마련된 제1, 2그립퍼를 포함하고, 상기 장착틀은 각각의 제1, 2그립퍼가 장착되도록 제1, 2장착틀을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 제1그립퍼는 일측에 걸림홈이 마련되고, 상기 제1장착틀은 상기 제1그립퍼가 장착되는 장착부가 마련되며, 상기 장착부를 직교 관통하여 제1그립퍼의 걸림홈과 맞물리는 면취부를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제1그립퍼를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트가 더 마련된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 제1그립퍼는 중앙에 상기 제2그립퍼가 배치되도록 오목하게 패인 배치부가 마련되고, 상기 배치부의 상하단부에 각각 상기 걸림홈이 마련되며, 이에 대응되는 상기 제1장착틀에 각각 상기 가압샤프트가 마련된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 제2그립퍼는 일측에 걸림홈이 마련되고, 상기 제2장착틀은 상기 제2그립퍼가 장착되는 장착부가 마련되며, 상기 장착부를 직교 관통하여 제2그립퍼의 걸림홈과 맞물리는 면취부를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제2그립퍼를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트가 더 마련된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 제1, 2그립퍼의 걸림홈은 상향 오목하게 패인 형상으로 해당 가압샤프트의 면취부의 상방에서 하강시켜 상기 걸림홈이 상기 면취부를 감싸 서로 맞물리도록 된 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 가압샤프트는 일단부가 제1, 2장착틀의 일단부와 나사 결합되도록 일정길이 나사산이 형성된 나사부와, 나사부의 타측에 배치되고 면취부와 원기둥부를 갖는 슬라이딩부가 마련되고, 상기 나사부와 슬라이딩부가 서로 베어링 연결되어 나사부의 정역 축 회전되는 동안 슬라이딩부는 미끄럼 진퇴되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템에 있어서, 상기 장착부는 제1, 2장착틀의 길이방향을 따라 등간격으로 복수개 마련되고, 이에 대응되는 가압샤프트의 외주면은 면취부와 원기둥부가 연속되어 복수의 제1, 2그립퍼가 장착되도록 하며, 면취부와 원기둥부의 경계인 단턱부에 상기 걸림홈의 양측 테두리가 걸린 상태로 일체형 이동되는 것일 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템은 히터와 셀가압수단이 마련된 챔버본체 내에 배치되고 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체와, 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더와, 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록을 포함하여, 가열 및 가압된 상태의 셀에 정확한 충방전이 이루어지도록 함으로써, 전반적으로 고밀도 및 고성능의 리듐전지를 얻을 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
또한, 승강부를 이용하여 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑할 수 있게 함으로써, 부품 간의 손상을 최소화하는데 따른 비용절감 및 손상에 따른 작업정지를 방지하여 작업능률 향상을 도모할 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
또한, 한 쌍의 회전축 단부 사이에 모터의 베벨기어가 치합된 상태로 상기 한 쌍의 회전축이 서로 동일한 진퇴운동을 하여 셀의 양단부를 동시에 그립핑할 수 있도록 함으로써, 정확한 그립핑에 의한 작업능률 향상 및 그립핑 위치를 선택할 수 있어 차후 커팅되는 셀의 양단부의 커팅부의 선택범위를 넓혀 원하는 셀을 얻을 수 있게 되는 등의 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버내부의 저면사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 나타낸 요부사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템의 그립퍼를 나타낸 요부사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템의 제1장착틀을 나타낸 요부사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템의 제2장착틀을 나타낸 요부사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템의 그립퍼 가압샤프트를 나타낸 요부사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버를 나타낸 전면사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버를 나타낸 배면사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 트레이출입도어 개폐수단을 나타낸 요부사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 트레이받침대를 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 온도조절부를 나타낸 요부사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단을 나타낸 평면도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단을 나타낸 정면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단을 나타낸 측면도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단의 작동상태를 나타낸 요부개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버의 셀가압수단의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템을 갖는 챔버는, 일측에 정비통로(11)가 형성되고 타측에 트레이통로(12)가 마련된 챔버본체(10)와, 상기 정비통로(11)와 연결되는 정비용도어(20)와, 상기 트레이통로(12)와 연결되는 트레이출입도어(30)와, 상기 정비용도어(20) 일측에 마련되어 챔버본체(10) 내부로 열을 공급하는 히터(40)와, 상기 챔버본체(10) 내에 마련되어 셀(45)이 탑재된 트레이(50)를 떠받치는 트레이받침대(60)와, 상기 트레이받침대(60)의 양측에서 트레이(50) 방향으로 유동되며 셀(45)에 전원을 인가하는 그립퍼(71)와, 상기 트레이(50) 일측에 마련되어 셀(45)에 압력을 가하는 셀가압수단을 포함한다.
그리고, 상기 그립핑 시스템은, 상기 그립퍼(71)가 장착되는 장착틀(72)이 마련된 그립핑본체(73)와, 상기 트레이(50) 방향으로 상기 그립핑본체(73)를 진퇴시키는 슬라이더(74)와, 상기 슬라이더(74)를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일(75) 및 상기 슬라이더(74)와 일측이 연결되고 회전축(76)에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록(77)을 포함한다.
여기서, 상기 그립핑본체(73), 슬라이더(74), 레일(75), 회전축(76), 이동블록(77)은 트레이(50)의 폭방향 양측에 각각 배치되는 대칭구조로 되어 있다.
그리고, 상기 한 쌍의 회전축(76) 단부 사이에는 베벨기어(78)가 치합되어 상기 한 쌍의 회전축(76)이 트레이(50)를 향해 서로 동일한 진퇴운동을 하도록 되어 있다.
그리고, 상기 그립핑본체(73)와 슬라이더(74) 사이에는 상기 그립핑본체(73)를 상하로 승강시키는 승강부(79)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 승강부(79)는 그립퍼(71)를 통해 셀(45)의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 셀(45)의 양단부를 향해 직접 다가가지 않고 상기 그립퍼(71)를 셀(45)의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀(45)의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼(71)를 조여 셀(45)을 그립핑하도록 되어 있다.
그리고, 상기 그립퍼(71)는 일측에 셀(45)의 양단부를 집는 그립편(71c)이 마련된 제1, 2그립퍼(71a,71b)를 포함하고, 상기 장착틀(72)은 각각의 제1, 2그립퍼(71a,71b)가 장착되도록 하는 제1, 2장착틀(72a,72b)을 포함한다.
그리고, 상기 제1그립퍼(71a)는 일측에 걸림홈(71a1)이 마련되고, 상기 제1장착틀(72a)은 상기 제1그립퍼(71a)가 장착되는 오목부 형상의 장착부(72a1)가 마련되며, 상기 장착부(72a1)를 직교 관통하여 제1그립퍼(71a)의 걸림홈(71a1)과 맞물리는 면취부(72c1)를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제1그립퍼(71a)를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트(72c)가 마련되어 있다.
그리고, 상기 제1그립퍼(71a)는 중앙에 상기 제2그립퍼(71b)가 배치되도록 오목하게 패인 배치부(71a2)가 마련된 디귿자 형상으로, 상기 배치부(71a2)의 상하단부에 각각 상기 걸림홈(71a1)이 마련되며, 이에 대응되는 상기 제1장착틀(72a)에 각각 상기 가압샤프트(72c)가 마련되어 있다.
그리고, 상기 제2그립퍼(71b)는 일측에 걸림홈(71b1)이 마련되고, 상기 제2장착틀(72b)은 상기 제2그립퍼(71b)가 장착되는 장착부(72b1)가 마련되며, 상기 장착부(72b1)를 직교 관통하여 제2그립퍼(71b)의 걸림홈(71b1)과 맞물리는 면취부(72c1)를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제2그립퍼(71b)를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트(72c)가 마련되어 있다.
그리고, 상기 제1, 2그립퍼(71a,71b)의 걸림홈(71a1,71b1)은 상향 오목하게 패인 형상으로 해당 가압샤프트(72c)의 면취부(72c1)의 상방에서 하강시켜 상기 걸림홈(71a1,71b1)이 상기 면취부(72c1)를 감싸 서로 맞물리도록 되어 있다.
그리고, 상기 가압샤프트(72c)는 일단부가 제1, 2장착틀(72a,72b)의 일단부와 나사 결합되어 축회전 이동되도록 일정길이 나사산이 형성된 나사부(72c2)와, 나사부(72c2)의 타측에 배치되고 상기 면취부(72c1)와 원기둥부(72c3)를 갖는 직진형 슬라이딩부(72c4)가 마련되고, 상기 나사부(72c2)와 슬라이딩부(72c4)가 서로 베어링 연결되어 나사부(72c2)의 정역 축 회전되는 동안 슬라이딩부(72c4)는 미끄럼 직진 진퇴되는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 장착부(72a1,72b1)는 제1, 2장착틀(72a,72b)의 길이방향을 따라 등간격으로 복수개 마련되고, 이에 대응되는 가압샤프트(72c)의 외주면은 면취부(72c1)와 원기둥부(72c3)가 연속되어 복수의 제1, 2그립퍼(71a,71b)가 장착되도록 하며, 면취부(72c1)와 원기둥부(72c3)의 경계인 단턱부에 상기 걸림홈(71a1,71b1)의 양측 테두리가 걸린 상태로 일체형 이동되는 구조로 되어 있다.
미설명부호 72d는 제1, 2그립퍼(71a,71b)와 맞닿아 전원을 인가하는 배선접합판을 나타낸 것이다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 상기 트레이통로(12) 일측에 마련되어 있는 실린더(31)의 출몰로드(31a)를 조작하여 랙기어(32)를 이동시키면 이와 치합되어 있던 피니언기어(33)가 축회전되고 이와 함께 커넥팅로드(34)가 상향 축 회전되면서 트레이출입도어(30)를 개방한 후 트레이운반장치(운반로봇 등)가 트레이(50)를 챔버본체(10) 내부로 운반하여 양측 트레이받침대(60)에 올려놓는다.
이때, 트레이(50)의 무게에 의해 트레이받침대(60)의 상판(63) 상으로 돌출되어 있던 지렛대(64c2)의 선단부를 하방으로 가압하게 되고, 이에 따라 지렛대(64c2) 후단부의 회전대(64c1)가 외측으로 벌어져 있다가 트레이(50) 방향으로 축회전되어서 트레이(50)의 후단부에 밀착되면서 트레이(50) 후단부를 밀착 지지하게 된다.
여기서, 상기 트레이(50)가 상판(63)에 안착되면 전단면은 선벽체(64b)에 밀착되고 양측면을 측벽체(64a)에 밀착되어 트레이(50)의 하단 테두리 전체가 견고히 지지된다.
그런 다음, 모터의 베벨기어(78)를 통해 회전축(76)을 축회전시키면 이동블록(77)이 슬라이더(74)를 슬라이딩시켜 그립핑본체(73)를 트레이(50) 방향으로 이동시킨다.
그리고, 셀(45)의 크기에 맞게 승강부(79)를 조작하여 그립퍼(71)가 셀(45)의 그립핑 위치를 정확하게 맞춘 다음 셀(45)을 그립핑한다.
이때, 그립퍼(71)는 셀(45)의 양단부보다 높게 상승한 후 셀(45)의 양단부 직상방에 제1, 2그립퍼(71a,71b)의 그립편(71c)이 벌어진 상태로 위치되도록 슬라이딩시킨 다음 다시 하방으로 내려 셀(45)을 그립핑한다.
여기서, 상기 그립퍼(71)는 각각의 가압샤프트(72c)에 의해 배선접합판(72d) 방향으로 밀리면서 서로의 그립편(71c)이 셀(45)의 양면을 그립핑하게 된다.
이러한 상태에서 상기 트레이출입도어(30)를 닫아 챔버본체(10) 내부가 밀폐된 상태로 히터(40)를 통해 열(대략 70-80도)을 공급하고 셀가압수단을 통해 셀(45)을 가압(대략 10㎟ 당 10g)하면서 그립퍼(71)을 통해서 충방전 공정을 반복하면서 셀(45)의 포메이션 작업을 수행한다.
이렇게 하여 셀(45)의 포메이션 작업이 완료되면 다시 트레이출입도어(30)를 개방하여 작업 완료된 트레이(50)를 외부로 인출하여 새로운 트레이(50)를 투입하여 작업을 재개할 수 있게 된다.
그리고, 챔버본체(10)의 내부로 정비 등을 위해 작업자가 들어가고자 할 경우에는 반대편의 정비용도어(20)를 개방하여 내부에서 작업을 수행할 수 있게 된다.
특히, 그립퍼(71)를 교체하고자 할 경우에는 가압샤프트(72c)의 가압을 해제한 후 해당 그립퍼(71)를 들어 올려 걸림홈(71b1)과 면취부(72c1) 간의 걸림이 풀리도록 한 다음 장착부(72b1)로부터 인출시켜 교체를 수행한다.
한편, 상기 셀(45)을 포메이션하기 위한 나머지 구성들을 살펴보면 다음과 같다.
상기 챔버의 정비용도어(20)는 상기 정비통로(11)와 힌지봉(13)으로 힌지 연결되어 좌우로 개폐되고, 상기 트레이출입도어(30)는 상기 트레이통로(12) 일측에 마련된 별도의 개폐수단에 의해 상하로 개폐되는 구조로 되어 있다.
여기서, 상기 트레이출입도어(30)의 개폐수단은, 상기 트레이통로(12) 일측에 마련되어 상하로 출몰로드(31a)를 갖는 실린더(31)와, 상기 실린더(31)의 출몰로드(31a)와 연결되어 승강되는 랙기어(32)와, 상기 랙기어(32)와 치합되어 축 회전되는 피니언기어(33) 및 상기 피니언기어(33)와 일단부가 연결되고 타단부가 상기 트레이출입도어(30)와 힌지 연결되어 힌지 회전되는 커넥팅로드(34)를 포함한다.
여기서, 상기 개폐수단은 트레이출입도어(30)의 내측면 양측에 각각 연결된 한 쌍으로 되어 있다.
그리고, 상기 커넥팅로드(34)는 상기 트레이출입도어(30)가 힌지 연결된 상태로 축회전되는 것을 방지하기 위해 서로가 일정간격 이격된 상태로 상기 트레이출입도어(30)와 인접 연결되는 한 쌍으로 되어 있다.
상기 트레이받침대(60)는, 상기 챔버본체(10)의 바닥면에 배치되고 일정간격 평행하게 이격된 한 쌍의 하판(61)과, 상기 하판(61)의 상방으로 직립되는 복수의 기둥(62)과, 상기 기둥(62)의 상단부에 배치되는 상판(63) 및 상기 상판(63)에 놓이는 트레이(50)의 외곽을 감싸 지지하는 지지부(64)를 포함한다.
상기 지지부(64)는, 상기 상판(63)에 놓인 트레이(50)의 양측면을 감싸는 측벽체(64a)와, 상기 트레이(50)의 진입방향 선단부를 감싸는 선벽체(64b)와, 상기 트레이(50)의 진입방향 후단부를 감싸는 후단지지부(64c)를 포함한다.
여기서, 상기 후단지지부(64c)는, 상기 상판(63)의 저면에 일측이 힌지 연결되고 상단부가 상판(63)의 상방으로 연장되는 회전대(64c1) 및 상기 회전대(64c1)의 하단부와 일단부가 연결되고 타단부가 상기 상판(63)의 관통부(63a)를 통해 상판(63)의 상방으로 돌출 연장되는 지렛대(64c2)를 포함하여, 상기 상판(63)의 상면에 배치되는 상기 트레이(50)에 상기 지렛대(64c2)의 타단부가 눌리면서 상기 일단부가 상기 회전대(64c1)를 회전시켜 상기 회전대(64c1)가 상기 트레이(50)의 후단부에 밀착 지지되도록 하는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 상판(63)의 저면과 지렛대(64c2) 사이에 탄성체(코일스프링)(65)가 마련되어 상기 지렛대(64c2)에 대한 가압이 해제되면 탄성복원력에 의해 상기 지렛대(64c2)와 회전대(64c1)가 원상 복귀되도록 되어 있다.
그리고, 상기 히터(40)의 열공급 구조는, 상기 챔버본체(10)를 향하는 상기 정비용도어(20)의 상, 하단부에 각각 마련된 상, 하부순환통로(21,22)와, 상기 하부순환통로(22)의 일측에 마련된 하부순환팬(23)과, 상기 트레이(50)의 직상방인 상기 챔버본체(10)의 천정에 마련되어 상기 상부순환통로(21)와 연통되는 순환덕트(24)와, 상기 순환덕트(24)의 일측에 마련된 상부순환팬(25)을 포함하여, 상기 히터(40)의 열기가 하부순환팬(23)에 의해 챔버본체(10)의 내부로 유입되고, 상부순환팬(25)에 의해 상향 대류하여 상방의 트레이(50)를 거치면서 상기 셀(45)을 가열한 후 정비용도어(20)로 회수되고 나서 재차 상기 히터(40)에 의해 가열되어 챔버본체(10)로 다시 공급되는 대류순환방식의 열공급 구조를 갖는다.
그리고, 상기 트레이(50)의 하방에 상기 열기공급량을 제어하여 셀(45)에 가해지는 가열온도를 조절하는 온도조절부(51)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 온도조절부(51)는, 상기 하부순환통로(22)와 일측이 연통되고 상면에 통공(52a)이 형성된 온도조절덕트(52)와, 상기 온도조절덕트(52)의 상면에 배치되어 상기 통공(52a)과 연통되는 통공(53a)이 마련된 개폐판(53)과, 상기 개폐판(53)의 상면에 배치되는 랙기어(54) 및 상기 랙기어(54)와 치합되어 상기 개폐판(53)을 슬라이딩시키면서 상기 통공(52a)의 개도를 조절하는 피니언기어(55)를 포함한다.
그리고, 상기 셀(45)을 가압하는 셀가압수단은, 상기 트레이(50)의 마주보는 테두리부에 고정되는 한 쌍의 지지판(81)과, 상기 한 쌍의 지지판(81) 사이에 등 간격 이격된 상태로 평행하게 고정되고 일측에 관통공(82a)을 갖는 복수의 고정판(82)과, 상기 고정판(82)과 일정간격 평행하게 이격되고 일측에 상기 관통공(82a)과 동일선상에 걸림홀(83a)이 마련되며 셀(45)을 향해 유동되어 상기 셀(45)을 가압하는 복수의 가압판(83)과, 상기 고정판(82)의 관통공(82a) 및 가압판(83)의 걸림홀(83a)을 직교 관통하여 가압판(83)의 걸림홀(83a)과 맞물리는 면취부(84a)를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 가압판(83)이 셀(45)을 가압 또는 가압 해제하게 하는 가압샤프트(84)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 가압샤프트(84)는 일단부가 지지판(81)의 일측과 나사 결합되도록 일정길이 나사산이 형성된 나사부(84b)와, 나사부(84b)의 타측에 배치되고 상기 면취부(84a)와 원기둥부(84c)를 갖는 슬라이딩부(84d)가 마련되고, 상기 나사부(84b)와 슬라이딩부(84d)가 서로 베어링 연결되어 나사부(84b)의 정역 축 회전되는 동안 슬라이딩부(84d)는 미끄럼 직진 진퇴되는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 가압샤프트(84)의 인접부인 지지판(81)에 관통된 상태로 배치되고, 상기 가압샤프트(84)에 의해 가압된 가압판(83)에 추가로 가압력을 제공하기 위한 추가가압구(85)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 추가가압구(85)는 나사 방식으로 조여서 상기 가압판(83)을 가압하여 가압판(83)에 원하는 가압력을 추가로 보강하기 위해 소정의 세기로 조일 수 있도록 하는 너트러너를 이용한 후 가압이 완료되면 별도의 너트(86)로 체결하여 고정될 수 있도록 되어 있다.
이렇게 하여 추가가압구(85)가 가압된 개수를 확인하여 셀(45)에 가해진 가압력을 관리할 수 있게 된다.
한편, 다른 실시예의 가압구조는, 트레이(90)의 마주보는 테두리부에 고정되는 한 쌍의 지지판(91)과, 상기 한 쌍의 지지판(91) 사이에 등 간격 이격된 상태로 평행하게 배치되는 복수의 셀(45)과, 상기 셀(45)의 양측에 일정간격 평행하게 이격되고 일측에 걸림홀이 마련되며 셀을 향해 유동되어 상기 셀을 가압하는 복수의 가압판(92)과, 상기 가압판(92)의 걸림홀(92a)을 직교 관통하여 가압판(92)의 걸림홀(92a)과 맞물리는 면취부(93a)를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 가압판(92)이 셀(45)을 가압 또는 가압 해제하게 하는 가압샤프트(93)가 마련되어 있다.
여기서, 상기 가압판(92)은 셀(45)의 중심을 기준으로 서로 대각선 맞은편에 배치되어 상기 셀(45)의 대각선 반대편 절반크기의 면적을 가압하도록 되어 있다.
그리고, 상기 가압샤프트(93)는 상기 실시예에서와 같이, 일단부가 지지판(91)의 일측과 나사 결합되도록 일정길이 나사산이 형성된 나사부(미도시)와, 나사부의 타측에 배치되고 상기 면취부(93a)를 갖는 슬라이딩부(93b)가 마련되고, 상기 나사부와 슬라이딩부가 서로 베어링 연결되어 나사부의 정역 축 회전되는 동안 슬라이딩부는 미끄럼 진퇴되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 실시예에서와 같이, 상기 가압샤프트(92)의 인접부인 지지판(91)에 관통된 상태로 배치되고, 상기 가압샤프트의 가압에 의한 가압판에 추가로 가압력을 제공하기 위한 추가가압구(미도시)를 마련할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예인 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템은 히터와 셀가압수단이 마련된 챔버본체 내에 배치되고 그립퍼가 장착되는 장착틀이 마련된 그립핑본체와, 셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더와, 상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일 및 상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록을 포함하여, 가열 및 가압된 상태의 셀에 정확한 충방전이 이루어지도록 함으로써, 전반적으로 고밀도 및 고성능의 리듐전지를 얻을 수 있게 된다.
또한, 승강부를 이용하여 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑할 수 있게 함으로써, 부품 간의 손상을 최소화하는데 따른 비용절감 및 손상에 따른 작업정지를 방지하여 작업능률 향상을 도모할 수 있게 된다.
또한, 한 쌍의 회전축 단부 사이에 모터의 베벨기어가 치합된 상태로 상기 한 쌍의 회전축이 서로 동일한 진퇴운동을 하여 셀의 양단부를 동시에 그립핑할 수 있도록 함으로써, 정확한 그립핑에 의한 작업능률 향상 및 그립핑 위치를 선택할 수 있어 차후 커팅되는 셀의 양단부의 커팅부의 선택범위를 넓혀 원하는 셀을 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다 할 것이다.
10 : 챔버본체 11 : 정비통로
12 : 트레이통로 13 : 힌지봉
20 : 정비용도어 21 : 상부순환통로
22 : 하부순환통로 23 : 하부순환팬
24 : 순환덕트 25 : 상부순환팬
30 : 트레이출입도어 31 : 실린더
32 : 랙기어 33 : 피니언기어
24 : 커넥팅로드 40 : 히터
45 : 셀 50 : 트레이
51 : 온도조절부 52 : 온도조절덕트
53 : 개폐판 54 : 랙기어
55 : 피니언기어 60 : 트레이받침대
61 : 하판 62 : 기둥
63 : 상판 64 : 지지부
65 : 탄성체 71 : 그립퍼
72 : 장착틀 73 : 그립핑본체
74 : 슬라이더 75 : 레일
76 : 회전축 77 : 이동블록
78 : 베벨기어 79 : 승강부
81 : 지지판 82 : 고정판
83 : 가압판 84 : 가압샤프트
85 : 추가가압구 91 : 지지판
92 : 가압판 93 : 가압샤프트

Claims (8)

  1. 일측에 셀의 양단부를 집을 수 있도록 만곡되면서 길이방향으로 형성되는 그립편이 마련된 제1,2 그립퍼를 포함하고, 상기 제1,2 그립퍼 중 어느 하나의 그립퍼는 가압샤프트에 의해 수평이동되어 장착틀에 고정된 다른 하나의 그립퍼에 밀착되면서 셀을 그립핑하는 그립퍼와 상기 그립퍼의 제1,2 그립퍼가 장착되는 제1,2 장착틀을 포함한 장착틀이 마련된 그립핑본체;
    셀이 장착된 트레이 방향으로 상기 그립핑본체를 진퇴시키는 슬라이더;
    상기 슬라이더를 폭 방향으로 유동 안내하는 레일; 및
    상기 슬라이더와 일측의 연결되고 모터와 연결된 한 쌍의 회전축에 축착되어 폭방향으로 이동되는 이동블록을 포함하며,
    상기 한 쌍의 회전축은 모터의 베벨기어가 치합되어 한 쌍의 회전축이 서로 동일한 진퇴운동을 하여 셀의 양단부를 동시에 그립핑할 수 있는 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그립핑본체, 슬라이더, 레일, 회전축, 이동블록은 트레이의 폭방향 양측에 각각 배치되는 대칭구조로 된 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그립핑본체와 슬라이더 사이에 상기 그립핑본체를 상하로 승강시키는 승강부가 더 마련된 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 승강부는 그립퍼를 통해 셀의 양단부를 집을 때 서로 간의 접촉면적을 최소화하여 서로 간의 손상이 최소화되도록 상기 그립퍼를 셀의 양단부보다 높게 상승시킨 다음 상기 셀의 양단부를 감싼 상태로 하강한 후 그립퍼를 조여 셀을 그립핑하도록 된 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1그립퍼는 일측에 걸림홈이 마련되고,
    상기 제1장착틀은 상기 제1그립퍼가 장착되는 장착부가 마련되며,
    상기 장착부를 직교 관통하여 제1그립퍼의 걸림홈과 맞물리는 면취부를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제1그립퍼를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트가 더 마련된 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2그립퍼는 일측에 걸림홈이 마련되고,
    상기 제2장착틀은 상기 제2그립퍼가 장착되는 장착부가 마련되며,
    상기 장착부를 직교 관통하여 제2그립퍼의 걸림홈과 맞물리는 면취부를 갖고 상기 직교 방향으로 진퇴되면서 상기 제2그립퍼를 가압 또는 가압 해제하는 가압샤프트가 더 마련된 것을 특징으로 하는 리튬전지 포메이션 챔버용 그립핑시스템.





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