KR102492160B1 - 스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치 - Google Patents

스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치 Download PDF

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Abstract

스태커 크레인용 핸드모듈이 개시된다. 본 발명에 따른 스태커 크레인용 핸드모듈은, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부와, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 포함한다.

Description

스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치{Hand module for stacker crane and stacker crane device having same}
본 발명은, 스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이차전지 셀을 파지하여 전달하는 스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치에 관한 것이다.
최근, 노트북, 비디오 카메라, 휴대용 전화기 등과 같은 휴대용 전자 제품의 수요가 급격하게 증대되고, 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬 이차전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬 이차전지는 니켈 계열의 이차전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.
일반적으로 이러한 이차전지는 외장재나 적용 형태에 따라 원통형이나 각형의 캔형 이차전지와 파우치형 이차전지로 구분될 수 있다.
이차전지는 그것이 사용되는 외부기기의 종류에 따라, 단일 셀의 형태로 사용되기도 하고, 또는 다수의 셀들을 전기적으로 연결한 모듈의 형태로 사용되기도 한다.
예를 들어, 휴대폰과 같은 소형 디바이스는 셀 1 개의 출력과 용량으로 소정의 시간 동안 작동이 가능한 반면에, 노트북 컴퓨터, 휴대용 DVD(Portable DVD), 소형PC(Personal Computer), 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등과 같은 중형 또는 대형 디바이스는 출력 및 용량의 문제로 다수의 셀들을 포함하는 모듈의 사용이 요구된다.
모듈은 다수의 셀들을 직렬 및/또는 병렬로 배열하여 연결한 코어 팩에 보호회로 등을 접속함으로써 제조된다.
단위 셀로서 각형 또는 파우치형 셀을 사용하는 경우에는 넓은 면들이 서로 대면하도록 적층한 후 전극 단자들을 버스 바 등의 접속 부재에 의해 연결하여 용이하게 제조할 수 있다. 따라서, 육면체 구조의 입체형 모듈을 제조하는 경우에는 각형 또는 파우치형 셀이 단위 셀로서 유리하다.
그 중 파우치형 셀은 금속층(포일)과 금속층의 상면과 하면에 코팅되는 합성수지층의 다층막으로 구성되는 파우치 외장재를 사용하여 외관을 구성하기 때문에, 금속 캔을 사용하는 원통형 또는 각형보다 이차전지의 무게를 현저히 줄일 수 있어 이차전지의 경량화가 가능하며, 다양한 형태로의 변화가 가능하다는 장점이 있어 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
일반적으로, 파우치형 셀은 셀을 조립하는 공정과 셀을 활성화하는 공정을 거쳐서 제조된다. 파우치 외장재는 일반적으로 전극조립체가 수용되는 하부 외장재와, 하부 외장재의 상부를 밀봉하는 상부 외장재로 이루어진다.
전극조립체를 하부 외장재의 수납부에 수용한 다음, 하부 외장재 수납부 주위의 가장자리와 이에 대응되는 상부 외장재의 가장자리를 밀착시키고 밀착된 일부분을 열융착한 후 전해액을 넣고 나머지 부분을 진공 실링하면 셀이 조립된다.
한편, 이차전지 셀은 방전 상태로 조립되기 때문에 이차전지 셀을 조립한 다음에 1차 충전을 해서 활성화시켜야 전지로서 기능을 할 수 있게 된다. 이것을 활성화 공정 또는 화성(formation) 공정이라고 한다.
화성 공정에서는 전류의 원활한 통전을 위해 소정의 활성화 공정 설비에 이차전지 셀을 탑재하고 활성화에 필요한 조건으로 충방전 등의 처리를 수행하게 된다. 이차전지에 있어서는 그 특성상 첫 사이클시 양극 활물질의 활성화 및 음극에서의 안정적인 표면막(SEI, Solid Electrolyte Interface) 생성을 위해 이러한 활성화 과정이 필수적으로 선행되어야 한다.
화성 공정에서 음극 활물질과 전해액 간의 반응으로 음극 표면에 표면막(SEI)이 비로소 형성되고, 이 표면막(SEI)의 물리적, 기계적 건전성이 이차전지의 수명이 다할 때까지 이차전지의 성능을 결정한다.
상술한 화성 공정에서 이차전지 셀은 충전장치(High Temperature Pre-Charger, HPC)에서 충전되는데, 종래에는 충전장치의 상부 영역을 지나가는 셔틀(shuttle) 또는 스태커 크레인(stacker crane)이 충전장치에 이차전지 셀을 공급하고 충전장치에서 이차전지 셀을 수거하였다.
한편, 셔틀 또는 스태커 크레인의 파지부에 파지된 이차전지 셀을 충전장치의 안착부에 정확하게 내려놓고 셔틀 또는 스태커 크레인의 파지부가 충전장치에 수용된 이차전지 셀을 정확하게 픽업하기 위해, 먼저 파지부와 충전장치의 얼라인이 이루어져야 하며, 파지부와 충전장치의 얼라인이 이루어진 후에는 파지부는 얼라인된 정위치를 유지해야 한다.
즉, 얼라인 과정에서는 파지부가 충전장치에 대해 수평방향으로 이동되어야 하며, 얼라인이 완료된 후에는 파지부의 충전장치에 대해 수평방향의 이동이 제한되어야 한다.
그런데, 종래에는 파지부의 충전장치에 대한 수평방향의 상대이동 허용 및 제한의 전환이 불편하며 빠르게 수행되지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-2069127호, (2020.01.16.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 이차전지 셀을 파지한 파지부와 충전장치의 얼라인 과정에서 파지부의 충전장치에 대한 수평방향의 상대이동 허용 및 제한을 빠르고 간편하게 수행할 수 있는 스태커 크레인용 핸드모듈 및 이를 구비하는 스태커 크레인장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부; 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부; 및 상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈이 제공될 수 있다.
상기 오토 센터링부는, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 접촉되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 자기력을 인가하는 오토 센터링용 전자석을 포함할 수 있다.
상기 크레인용 파지부는, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되는 크레인용 파지 브라켓; 및 상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되는 다수 개의 크레인용 단위 그리핑부를 포함할 수 있다.
상기 크레인용 단위 그리핑부는, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼; 및 상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되고 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼에 연결되며, 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 크레인 그리퍼용 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 이차전지 셀을 충전시키는 충전장치에 마련된 얼라인용 가이드 핀이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈이 형성된 얼라인용 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 얼라인용 가이드부는, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되며, 상기 얼라인용 가이드 홈이 형성된 가이드 봉 몸체; 및 상기 가이드 봉 몸체의 하단부 영역에 마련되며, 상기 얼라인용 가이드 홈에 연통되는 삽입 유도홀이 형성된 가이드 봉 헤드를 포함할 수 있다.
상기 삽입 유도홀은 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 상기 크레인용 파지부에 파지된 상기 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지하는 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부를 더 포함할 수 있다.
상기 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부는, 상기 크레인용 파지부에 파지된 상기 이차전지 셀의 하부 영역에 배치될 수 있는 안티 드롭용 가로 바아; 상기 안티 드롭용 가로 바아에 결합되며, 상기 크레인용 파지부에 파지된 다수 개의 상기 이차전지 셀의 사이에 배치될 수 있는 안티 스윙용 스토핑부재; 상기 안티 드롭용 가로 바아에 결합되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재; 및 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되고 상기 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재에 연결되며, 상기 안티 드롭용 가로 바아가 상기 이차전지 셀의 하부 영역에 진입 및 이탈되도록 상기 안티 드롭용 가로 바아를 이동시키는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 주행레일을 따라 제1축 방향으로 주행하는 크레인용 주행유닛; 상기 크레인용 주행유닛에 지지되고, 다수 개의 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 핸드유닛; 및 상기 크레인용 주행유닛에 결합되고 상기 크레인용 핸드유닛에 연결되며, 상기 크레인용 핸드유닛을 세로방향으로 이동시키는 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛을 포함하며, 상기 크레인용 핸드유닛은, 상기 이차전지 셀을 파지하는 스태커 크레인용 핸드모듈; 및 상기 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛에 결합되고 상기 스태커 크레인용 핸드모듈에 연결되며, 상기 스태커 크레인용 핸드모듈을 상기 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동시키는 크레인용 포크모듈을 포함하고, 상기 스태커 크레인용 핸드모듈은, 상기 크레인용 포크모듈에 결합되는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부; 상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부; 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부; 및 상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 포함할 수 있다.
상기 오토 센터링부는, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 접촉되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 자기력을 인가하는 오토 센터링용 전자석을 포함할 수 있다.
상기 크레인용 파지부는, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되는 크레인용 파지 브라켓; 및 상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되는 다수 개의 크레인용 단위 그리핑부를 포함할 수 있다.
상기 크레인용 단위 그리핑부는, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼; 및 상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되고 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼에 연결되며, 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 크레인 그리퍼용 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 스태커 크레인용 핸드모듈은, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 이차전지 셀을 충전시키는 충전장치에 마련된 얼라인용 가이드 핀이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈이 형성된 얼라인용 가이드부를 더 포함할 수 있다.
상기 얼라인용 가이드부는, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되며, 상기 얼라인용 가이드 홈이 형성된 가이드 봉 몸체; 및 상기 가이드 봉 몸체의 하단부 영역에 마련되며, 상기 얼라인용 가이드 홈에 연통되는 삽입 유도홀이 형성된 가이드 봉 헤드를 포함하며, 상기 삽입 유도홀은 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부와, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 구비함으로써, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 대한 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 상대이동 허용 및 제한을 빠르고 간편하게 전환할 수 있고, 그에 따라 이차전지 셀을 파지한 크레인용 파지부의 충전장치에 대한 얼라인을 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4는 도 1의 스태커 크레인장치가 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 측면도이다.
도 6은 도 5의 스태커 크레인용 핸드모듈이 도시된 도면이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8은 도 5의 스태커 크레인용 핸드모듈의 내부가 도시된 도면이다.
도 9는 도 6의 A-A선에 따른 단면이 도시된 도면이다.
도 10은 도 8의 'B' 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 11은 도 7의 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부가 도시된 도면이다.
도 12는 도 1의 멀티 스태커 크레인 시스템에 사용되는 물류트레이와 공정트레이가 도시된 도면이다.
도 13은 도 1의 셀 이재장치가 도시된 도면이다.
도 14는 도 13의 정면도이다.
도 15는 도 13의 평면도이다.
도 16은 도 13의 측면도이다.
도 17은 도 13의 이재용 파지부가 도시된 도면이다.
도 18은 도 17의 정면도이다.
도 19는 도 18에서 이재용 단위 그리핑부의 간격이 좁아진 상태가 도시된 도면이다.
도 20은 도 17의 측면도이다.
도 21은 도 1의 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛이 도시된 도면이다.
도 22는 도 21의 평면도이다.
도 23은 도 21의 측면도이다.
도 24는 도 21의 차폐용 블록부가 이차전지 셀의 하부영역에 배치된 상태가 도시된 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
이하의 도면에서 제1축 방향은 X로 표시하고, 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향은 Y로 표시하며, 제1축 방향과 제2축 방향에 교차하는 제3축 방향(세로방향)은 Z로 표시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템이 도시된 도면이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 측면도이고, 도 4는 도 1의 스태커 크레인장치가 도시된 도면이며, 도 5는 도 4의 측면도이고, 도 6은 도 5의 스태커 크레인용 핸드모듈이 도시된 도면이며, 도 7은 도 6의 정면도이고, 도 8은 도 5의 스태커 크레인용 핸드모듈의 내부가 도시된 도면이며, 도 9는 도 6의 A-A선에 따른 단면이 도시된 도면이고, 도 10은 도 8의 'B' 부분을 확대하여 도시한 단면도이며, 도 11은 도 7의 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부가 도시된 도면이고, 도 12는 도 1의 멀티 스태커 크레인 시스템에 사용되는 물류트레이와 공정트레이가 도시된 도면이고, 도 13은 도 1의 셀 이재장치가 도시된 도면이며, 도 14는 도 13의 정면도이고, 도 15는 도 13의 평면도이며, 도 16은 도 13의 측면도이고, 도 17은 도 13의 이재용 파지부가 도시된 도면이며, 도 18은 도 17의 정면도이고, 도 19는 도 18에서 이재용 단위 그리핑부의 간격이 좁아진 상태가 도시된 도면이며, 도 20은 도 17의 측면도이고, 도 21은 도 1의 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛이 도시된 도면이며, 도 22는 도 21의 평면도이고, 도 23은 도 21의 측면도이며, 도 24는 도 21의 차폐용 블록부가 이차전지 셀의 하부영역에 배치된 상태가 도시된 도면이다.
본 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템은, 도 1 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(MP)과, 제1 충전장치(100)와, 제2 충전장치(200)와, 스태커 크레인장치(300)와, 셀 이재장치(400)를 포함한다.
메인 프레임(MP)은 다수 개의 기둥과 보가 연결된 다층구조로 형성된다. 이러한 메인 프레임(MP)의 각 층에는 제1 충전장치(100)와, 제2 충전장치(200)와, 스태커 크레인장치(300)와, 셀 이재장치(400)가 배치된다.
제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는 메인 프레임(MP)에 지지된다. 이러한 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는 방전 상태로 조립된 이차전지 셀을 충전하여 활성화시켜는 화성(formation) 공정에 사용되는 장치로써, 스태커 크레인장치(300)로부터 이차전지 셀을 공급받아 이차전지 셀을 충전한다.
본 실시예에서 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2축 방향(Y)으로 소정의 간격만큼 이격되어 배치된다.
제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는 다수 개로 마련되어 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제1축 방향(X)으로 상호 이격되어 배치된다. 또한, 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 다수 개로 마련되어 제3축 방향(Z)인 세로방향으로 상호 이격되어 배치된다.
제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)는 사각의 박스 형상으로 형성되며, 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)에는 이차전지 셀이 삽입되는 충전창지용 안착홈(미도시)이 형성된다.
제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각의 상단부에는, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후술할 얼라인용 가이드부(334)의 얼라인용 가이드 홈(334c)에 삽입되는 얼라인용 가이드 핀(P)이 마련된다. 도 8에서는 도시의 편의를 위해 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)의 일부만을 간력화하여 도시하였다.
스태커 크레인장치(300)는, 메인 프레임(MP)에 지지되며, 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)의 사이에 배치된다. 이러한 스태커 크레인장치(300)는 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각에 이차전지 셀을 공급하고 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각에서 이차전지 셀을 수거한다.
본 실시예에서 스태커 크레인장치(300)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 다수 개로 마련되어 세로방향(Z)으로 상호 이격되어 배치된다.
스태커 크레인장치(300)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(MP)에 결합된 주행레일(미도시)을 따라 주행하는 크레인용 주행유닛(310)과, 크레인용 주행유닛(310)에 지지되고 다수 개의 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 핸드유닛(320)과, 크레인용 주행유닛(310)에 결합되고 크레인용 핸드유닛(320)에 연결되며, 크레인용 핸드유닛(320)을 세로방향(Z)으로 이동시키는 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)을 포함한다.
즉, 크레인용 주행유닛(310)은 메인 프레임(MP)에 결합되고 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)의 사이에 배치된 주행레일(미도시)을 따라 주행한다. 본 실시예에서 크레인용 주행유닛(310)에는 이동을 위한 구동수단(미도시)이 마련된다.
크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)은 크레인용 주행유닛(310)에 결합된다. 이러한 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)은 크레인용 핸드유닛(320)에 연결되어 크레인용 핸드유닛(320)을 세로방향(제3축 방향(Z))으로 이동시킨다. 본 실시예에서 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)은 볼스크류 방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
크레인용 핸드유닛(320)은 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)에 결합되어 크레인용 주행유닛(310)에 지지된다. 이러한 크레인용 핸드유닛(320)은 다수 개의 이차전지 셀을 파지한다.
본 실시예에 따른 크레인용 핸드유닛(320)은, 도 4 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 이차전지 셀을 파지하는 스태커 크레인용 핸드모듈(330)과, 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)에 결합되고 스태커 크레인용 핸드모듈(330)에 연결되며 스태커 크레인용 핸드모듈(330)을 제2축 방향(Y)으로 이동시키는 크레인용 포크모듈(340)을 포함한다.
크레인용 포크모듈(340)은 스태커 크레인용 핸드모듈(330)을 제2축 방향(Y)으로 이동시킨다. 본 실시예에서 크레인용 포크모듈(340)은 텔레스코픽(telescopic) 다단 아암의 구조로 구성되는데, 이와 달리 단일 아암으로 구성되어도 무방하다.
이러한 크레인용 포크모듈(340)은, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛(360)에 결합되는 포크모듈용 고정 아암부(341)와, 포크모듈용 고정 아암부(341)에 상대이동 가능하게 연결되는 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)와, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 상대이동 가능하게 연결되며 스태커 크레인용 핸드모듈(330)이 결합되는 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)와, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 연결되어 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)를 이동시키는 제1 아암 이동부(344)와, 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)에 연결되어 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)를 이동시키는 제2 아암 이동부(345)를 포함한다.
포크모듈용 제1 이동 아암부(342)는 포크모듈용 고정 아암부(341)에 장착된 가이드 레일(G)에 의해 포크모듈용 고정 아암부(341)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다. 또한, 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)는 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 장착된 가이드 레일(G)에 의해 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다.
제1 아암 이동부(344)는 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)를 이동시킨다. 이러한 제1 아암 이동부(344)는, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)의 하단부 영역에 결합된 제1 아암 이동용 랙기어(344a)와, 포크모듈용 고정 아암부(341)에 회동 가능하게 결합되며 제1 아암 이동용 랙기어(344a)에 치합되는 제1 아암 이동용 피니언기어(344b)와, 포크모듈용 고정 아암부(341)에 장착되며 제1 아암 이동용 피니언기어(344b)를 회전시키는 제1 아암 이동용 구동모터(미도시)를 포함한다.
제1 아암 이동용 구동모터(미도시)의 동작에 의해 제1 아암 이동용 피니언기어(344b)가 회전되고 제1 아암 이동용 피니언기어(344b)의 회전에 의해 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)가 전진 및 후진한다.
제2 아암 이동부(345)는 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)를 이동시킨다. 이러한 제2 아암 이동부(345)는, 포크모듈용 고정 아암부(341)에 결합되는 고정 아암용 랙기어(345b)와, 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)의 상단부 영역에 결합된 제2 아암 이동용 랙기어(345a)와, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 회동 가능하게 결합되며 고정 아암용 랙기어(345b)에 치합되는 제2 아암 이동용 주동 피니언기어(345c)와, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 회동 가능하게 결합되고 제2 아암 이동용 주동 피니언기어(345c)에 연결되어 회전력을 전달받으며 제2 아암 이동용 랙기어(345a)에 치합되는 제2 아암 이동용 종동 피니언기어(345d)를 포함한다.
고정 아암용 랙기어(345b)에 치합되는 제2 아암 이동용 주동 피니언기어(345c)는, 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)가 전진 및 후진에 의해 회전된다. 이러한 제2 아암 이동용 주동 피니언기어(345c)의 회전력은 별도의 연결기어(미도시)를 통해 제2 아암 이동용 종동 피니언기어(345d)로 전달되어 제2 아암 이동용 종동 피니언기어(345d)가 회전된다. 제2 아암 이동용 종동 피니언기어(345d)의 회전력은 제2 아암 이동용 랙기어(345a)를 통해 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)에 전달되어 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)가 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 대해 상대이동될 수 있다.
본 실시예에서 제1 아암 이동부(344)와, 제2 아암 이동부(345)의 구성은 하나의 예시이고 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)를 포크모듈용 제1 이동 아암부(342)에 대해 상대이동시킬 수 있는 당업자에게 자명한 구성이 본 실시예의 크레인용 포크모듈(340)에 적용될 수 있다.
한편, 스태커 크레인용 핸드모듈(330)은 이차전지 셀을 파지한다. 이러한 스태커 크레인용 핸드모듈(330)은, 도 6 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 크레인용 포크모듈(340)에 결합되는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)와, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 지지되며 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부(333)와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 연결되며 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각에 마련된 얼라인용 가이드 핀(P)이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈(334c)이 형성된 얼라인용 가이드부(334)와, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 결합되고 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 연결되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 이동을 제한하는 오토 센터링부(335)와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 지지되며 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지하는 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)를 포함한다.
크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)는 크레인용 포크모듈(340)의 포크모듈용 제2 이동 아암부(343)에 결합된다. 이러한 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 후술할 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 형성된 오토 센터링용 관통홀(332b)을 관통하여 후술할 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)의 내벽에 연결된다.
본 실시예에 따른 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에는, 내부에 후술할 오토 센터링용 전자석(335a)이 배치되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 형성된 후술할 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 삽입되는 오토 센터링용 삽입홈(331a)이 형성된다.
크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 상대이동 가능하게 연결된다.
본 실시예에 따른 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)는, 도 6 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 상대이동 가능하게 결합되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 결합되며 크레인용 파지부(333)가 연결되어 크레인용 파지부(333)를 세로방향(Z)으로 이동시키는 크레인 파지부용 업/다운부(미도시)와, 크레인 파지부용 업/다운부(미도시)에 결합되고 크레인용 파지부(333)가 연결되어 2열의 크레인용 파지부(333)들 사이의 간격을 조정하는 크레인용 잡 체인저(미도시)를 포함한다.
크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)는 내부가 중공되며 하단부가 개구된 사각의 박스 형상으로 형성된다. 이러한 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)의 양측벽에는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)가 관통하는 4개의 오토 센터링용 관통홀(332b)이 형성된다.
크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)의 내벽면에는 도 9에 도시된 바와 같이 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 돌출되어 형성된다. 오토 센터링용 돌출부재(332c)는 오토 센터링부(335)의 후술할 오토 센터링용 전자석(335a)에 접촉된다. 본 실시예에서 오토 센터링용 돌출부재(332c)는 자기력에 상호작용하는 철 재질로 마련될 수 있다.
크레인 파지부용 업/다운부(미도시)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 결합되며 크레인용 잡 체인저(미도시)에 연결되어 크레인용 파지부(333)를 세로방향(제3축 방향(Z))으로 이동시킨다. 본 실시예에서 크레인 파지부용 업/다운부(미도시)는 볼스크류 방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
크레인용 잡 체인저(미도시)는 크레인 파지부용 업/다운부(미도시)에 결합된다. 이러한 크레인용 잡 체인저(미도시)에는 크레인용 파지부(333)가 연결된다. 후술하겠지만 본 실시예에서 크레인용 파지부(333)는 이차전지 셀의 양측 모서리를 파지할 수 있도록 제2축 방향(Y)으로 이격되어 2열 배치된다. 크레인용 잡 체인저(미도시)는 2열로 배치된 크레인용 파지부(333) 각각에 연결되어 크레인용 파지부(333) 각각을 제2축 방향(Y)으로 이동시켜 2열로 배치의 크레인용 파지부(333)들 사이의 간격을 조정할 수 있다.
이러한 잡 체인저(미도시)에 의해 제2축 방향(Y)으로 2열로 이격되어 배치된 크레인용 파지부(333)들 사이의 간격이 조정될 수 있고, 그에 따라 이차전지 셀의 다양한 길이(제2축 방향(Y)의 길이)에 상응하게 2열로 배치의 크레인용 파지부(333)들 사이의 간격이 조정되어 다양한 크기의 이차전지 셀이 용이하게 파지될 수 있다.
본 실시예에서 크레인용 잡 체인저(미도시)는 볼스크류 방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
크레인용 파지부(333)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 크레인용 잡 체인저(미도시)에 결합된다. 이러한 크레인용 파지부(333)는 이차전지 셀을 파지한다. 상술한 바와 같이 크레인용 파지부(333)는 이차전지 셀의 양측 모서리를 파지할 수 있도록 한 쌍으로 마련되어 제2축 방향(Y)으로 이격되어 배치된다.
본 실시예에 따른 크레인용 파지부(333)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 연결되는 크레인용 파지 브라켓(333a)과, 크레인용 파지 브라켓(333a)에 결합되는 다수 개의 크레인용 단위 그리핑부(333b)를 포함한다.
크레인용 파지 브라켓(333a)은 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 크레인용 잡 체인저(미도시)에 결합된다.
크레인용 단위 그리핑부(333b)는 다수 개로 마련되어 크레인용 파지 브라켓(333a)에 결합된다. 본 실시예에 따른 크레인용 단위 그리핑부(333b)는, 도 8에 도시된 바와 같이, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c)와, 크레인용 파지 브라켓(333a)에 결합되고 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c)에 연결되며 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 크레인 그리퍼용 액츄에이터(333d)를 포함한다.
상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c)의 사이에는 이차전지 셀의 상단부 영역이 배치될 수 있다.
크레인 그리퍼용 액츄에이터(333d)는 크레인용 파지 브라켓(333a)에 결합되어 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시켜 한 쌍의 크레인용 그리퍼(333c)가 이차전지 셀을 파지하도록 한다. 본 실시예에서 크레인 그리퍼용 액츄에이터(333d)는 가압 실린더로 이루어진다.
얼라인용 가이드부(334)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 결합된다. 이러한 얼라인용 가이드부(334)에는 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각의 상단부에 결합된 얼라인용 가이드 핀(P)이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈(334c)이 형성된다.
본 실시예에 따른 얼라인용 가이드부(334)는, 도 7, 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 결합되며 얼라인용 가이드 홈(334c)이 형성된 가이드 봉 몸체(334a)와, 가이드 봉 몸체(334a)의 하단부 영역에 마련되며 얼라인용 가이드 홈(334c)에 연통되는 삽입 유도홀(334d)이 형성된 가이드 봉 헤드(334b)를 포함한다.
가이드 봉 몸체(334a)는 길이가 긴 봉 형상으로 형성된다. 이러한 가이드 봉 몸체(334a)의 상단부는 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 결합되며, 가이드 봉 몸체(334a)의 내부에는 얼라인용 가이드 홈(334c)이 형성된다.
가이드 봉 헤드(334b)는 가이드 봉 몸체(334a)의 하단부 영역에 결합된다. 이러한 가이드 봉 헤드(334b)에는 얼라인용 가이드 홈(334c)에 연통되는 삽입 유도홀(334d)이 형성된다.
삽입 유도홀(334d)은 도 10에 도시된 바와 같이, 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성된다. 이와 같이 삽입 유도홀(334d)이 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성됨으로써, 얼라인용 가이드 핀(P)이 얼라인용 가이드 홈(334c)에 용이하게 삽입되도록 유도될 수 있다.
오토 센터링부(335)는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 결합되고 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 연결된다. 이러한 오토 센터링부(335)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 이동을 제한한다.
오토 센터링부(335)는, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 접촉되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 자기력을 인가하는 오토 센터링용 전자석(335a)을 포함한다.
오토 센터링용 전자석(335a)은 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)의 오토 센터링용 삽입홈(331a)의 내부에 배치된다. 오토 센터링용 전자석(335a)의 상부면에는 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 슬라이딩 이동 가능하게 연결된다.
오토 센터링용 삽입홈(331a)의 내경은 오토 센터링용 돌출부재(332c)의 외경보다 크게 형성되어 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 오토 센터링용 삽입홈(331a)의 내부에서 수평방향으로 소정거리만큼 이동될 수 있다. 이러한 오토 센터링용 돌출부재(332c)의 이동은 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332) 전체의 이동과 같은 것으로, 얼라인용 가이드부(334)에 의해 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)가 제1 충전장치(100) 및 제2 충전장치(200) 각각에 얼라인되는 과정에서 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 수평이동이 이루어진다. 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)가 제1 충전장치(100) 및 제2 충전장치(200) 각각에 얼라인되는 과정에서는 오토 센터링용 전자석(335a)에서 자기력을 인가하지 하지 않아 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 오토 센터링용 삽입홈(331a)의 내부에서 수평방향으로 자유롭게 이동될 수 있다.
크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)가 제1 충전장치(100) 및 제2 충전장치(200) 각각에 얼라인된 후, 즉, 얼라인용 가이드 핀(P)이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈(334c)에 삽입된 후에는 오토 센터링용 전자석(335a)에서 자기력을 인가함으로써, 오토 센터링용 전자석(335a)의 자기력에 의해 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 오토 센터링용 전자석(335a)에 고정되어 오토 센터링용 돌출부재(332c)가 오토 센터링용 삽입홈(331a)의 내부에서 수평방향으로 이동되지 않는다.
이와 같이 본 실시예에 따른 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 이동을 제한하는 오토 센터링부(335)를 구비함으로써, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 대한 수평방향의 이동허용 및 이동제한이 용이하게 전환될 수 있고, 그에 따라 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 오토 센터링 및 얼라인이 빠르고 간편하게 수행될 수 있다.
크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 지지된다. 이러한 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)는 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지한다. 본 실시예에서 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)는 한 쌍으로 마련되어 제2축 방향(Y)으로 상호 이격되어 배치된다.
크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)는, 도 6 내지 도 8 및 도 11에 도시된 바와 같이, 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀의 하부 영역에 배치될 수 있는 안티 드롭용 가로 바아(336a)와, 안티 드롭용 가로 바아(336a)에 결합되며 크레인용 파지부(333)에 파지된 다수 개의 이차전지 셀의 사이에 배치될 수 있는 안티 스윙용 스토핑부재(336b)와, 안티 드롭용 가로 바아(336a)에 결합되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재(336c), 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 결합되고 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재(336c)에 연결되며 안티 드롭용 가로 바아(336a)가 이차전지 셀의 하부 영역에 진입 및 이탈되도록 안티 드롭용 가로 바아(336a)를 이동시키는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터(336d)를 포함한다.
안티 드롭용 가로 바아(336a)는 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀의 하부 영역에 배치될 수 있다. 이러한 안티 드롭용 가로 바아(336a)는 제1축 방향(X)으로 긴 길이를 가지는 사각의 막대 형상으로 형성된다.
안티 스윙용 스토핑부재(336b)는 안티 드롭용 가로 바아(336a)에 결합된다. 이러한 안티 스윙용 스토핑부재(336b)는 다수 개로 마련되어 상호 이격되어 배치된다.
본 실시예에 따른 안티 스윙용 스토핑부재(336b)는, 안티 드롭용 가로 바아(336a)가 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀의 하부 영역에 진입 시 크레인용 파지부(333)에 파지된 다수 개의 이차전지 셀의 사이에 배치됨으로써, 스태커 크레인장치(300)가 이동하는 과정에서 관성력에 의해 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀이 회동되는 것을 방지한다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재(336c)는 안티 드롭용 가로 바아(336a)에 결합된다. 이러한 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재(336c)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 마련된 가이드 레일(미도시)에 제2축 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터(336d)는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체(332a)에 결합된다. 이러한 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터(336d)는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재(336c)에 연결되어 안티 드롭용 가로 바아(336a)가 이차전지 셀의 하부 영역에 진입 및 이탈되도록 안티 드롭용 가로 바아(336a)를 제2축 방향(Y)으로 이동시킨다. 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터(336d)는 볼스크류방식의 리니어 모터 또는 가압 실린더로 이루어질 수 있다.
한편, 셀 이재장치(400)는 메인 프레임(MP)에 지지된다. 이러한 셀 이재장치(400)는 물류트레이(500)에 수용된 다수 개의 이차전지 셀의 이격간격을 가변시켜 공정트레이(600)로 이재한다. 물류트레이(500)에는 방전 상태로 조립된 이차전지 셀이 수용되며, 물류트레이(500)는 별도의 이송장치(미도시)를 통해 셀 이재장치(400)의 하부 영역으로 전달된다.
물류트레이(500)에는 상호 이격되어 배치되는 다수 개의 물류트레이용 안착홈(510)이 형성된다. 이러한 물류트레이용 안착홈(510) 각각에는 이차전지 셀이 삽입된다.
공정트레이(600)는 셀 이재장치(400)의 하부 영역에 배치된다. 공정트레이(600)에는 이차전지 셀이 수용되며, 공정트레이(600)에 수용된 이차전지 셀은 스태커 크레인장치(300)의 크레인용 핸드유닛(320)에 의해 픽업되어 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200) 각각으로 전달된다.
공정트레이(600)에는 상호 이격되어 배치되는 다수 개의 공정트레이용 안착홈(610)이 형성된다. 이러한 공정트레이용 안착홈(610) 각각에는 이차전지 셀이 삽입된다.
물류트레이용 안착홈(510) 사이의 이격간격은 공정트레이용 안착홈(610) 사이의 이격간격보다 작게 형성된다. 이와 같이 물류트레이용 안착홈(510) 사이의 이격간격을 공정트레이용 안착홈(610) 사이의 이격간격보다 작게 형성함으로써, 물류트레이(500)가 공정트레이(600)와 동일한 개수의 이차전지 셀을 수용할 수 있으면서도 물류트레이(500)의 크기를 공정트레이(600)보다 작게 형성할 수 있고, 그에 따라 물류트레이(500)의 보관 및 이송이 용이해 물류 편의성을 높일 수 있다.
본 실시예에 따른 셀 이재장치(400)는, 도 13 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 메인 프레임(MP)에 연결되어 지지되는 이재장치 프레임(410)과, 다수 개의 이차전지 셀을 파지하는 이재용 핸드유닛(420)과, 이재장치 프레임(410)에 결합되고 이재용 핸드유닛(420)에 연결되며 이재용 핸드유닛(420)이 물류트레이(500)와 공정트레이(600) 각각의 상부영역에 위치될 수 있도록 이재용 핸드유닛(420)을 제1축 방향(X)으로 이동시키는 이재용 이동유닛(470)과, 이재장치 프레임(410)에 지지되고 이재용 핸드유닛(420)의 하부 영역에 배치되며 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지하는 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)을 포함한다.
이재용 이동유닛(470)은 이재장치 프레임(410)에 결합된다. 이러한 이재용 이동유닛(470)은 이재용 핸드유닛(420)에 연결되어 이재용 핸드유닛(420)이 물류트레이(500)와 공정트레이(600) 각각의 상부영역에 위치될 수 있도록 이재용 핸드유닛(420)을 제1축 방향(X)으로 이동시킨다. 본 실시예에서 이재용 이동유닛(470)은 볼 스크류 방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
이재용 핸드유닛(420)은 다수 개의 이차전지 셀을 파지한다. 이러한 이재용 핸드유닛(420)은, 도 13 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 이재용 이동유닛(470)에 결합되는 이재용 고정프레임부(430)와, 이차전지 셀을 파지하는 이재용 파지부(440)와, 이재용 고정프레임부(430)에 결합되고 이재용 파지부(440)에 연결되며 이재용 파지부(440)를 세로방향(Z)으로 이동시키는 이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)를 포함한다.
이재용 고정프레임부(430)는 사각의 플레이트 형상으로 형성된다. 이러한 이재용 고정프레임부(430)는 이재용 이동유닛(470)에 결합된다.
이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)는 이재용 고정프레임부(430)에 결합된다. 이러한 이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)는 이재용 파지부(440)에 연결되어 이재용 파지부(440)를 세로방향(제3축 방향(Z))으로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)는, 이재용 고정프레임부(430)에 세로방향으로 상대이동 가능하게 결합되며 업/다운용 랙기어(미도시)가 마련된 업/다운용 승강로드부(451)와, 이재용 고정프레임부(430)에 결합되며 업/다운용 랙기어(미도시)에 치합되는 업/다운용 피니언기어(미도시)가 회전 가능하게 결합되는 업/다운용 기어박스부(452)와, 이재용 고정프레임부(430)에 장착되며 업/다운용 기어박스부(452)에 연결되어 업/다운용 피니언기어(미도시)를 회전시키는 회전력을 제공하는 업/다운용 동력전달부(453)를 포함한다. 업/다운용 동력전달부(453)는 전동모터로 이루어질 수 있다.
이재용 파지부(440)는 이차전지 셀을 파지한다. 이러한 이재용 파지부(440)는, 도 13 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)에 결합되는 이재용 이동 프레임부(441)와, 이재용 이동 프레임부(441)에 제2축 방향(Y)으로 슬라이딩 이동 가능하게 연결되며 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 이재용 파지 브라켓부(442)와, 이재용 이동 프레임부(441)에 결합되고 한 쌍의 이재용 파지 브라켓부(442) 각각에 연결되며 이재용 파지 브라켓부(442) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 이재용 잡 체인저부(미도시)와, 이재용 파지 브라켓 각각에 상대이동 가능하게 결합되며, 상호 이격되어 배치되는 다수 개의 이재용 단위 그리핑부(444)와, 이재용 단위 그리핑부(444)에 연결되며 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 이격간격을 가변시키는 이재용 간격조절부(445)를 포함한다.
이재용 이동 프레임부(441)는 도 13에 도시된 바와 같이 사각의 플레이트 형상으로 형성된다. 이러한 이재용 이동 프레임부(441)는 이재용 업/다운(up/down) 이동부(450)의 업/다운용 승강로드부(451)에 결합된다.
이재용 파지 브라켓부(442)는 한 쌍으로 마련되어 제2축 방향(Y)으로 상호 이격되어 배치된다. 이재용 파지 브라켓부(442)는, 도 13 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 이재용 이동 프레임부(441)에 마련된 가이드 레일(G)에 제2축 방향(Y)으로 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 브라켓 몸체(442a)와, 브라켓 몸체(442a)에 결합되며 이재용 단위 그리핑부(444)가 제1축 방향(X)으로 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 브라켓용 가이드 샤프트(442b)를 포함한다.
이재용 잡 체인저부(미도시)는 이재용 이동 프레임부(441)에 장착된다. 이러한 이재용 잡 체인저부(미도시)는 한 쌍의 이재용 파지 브라켓부(442) 각각에 연결되어 이재용 파지 브라켓부(442) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킨다.
이재용 잡 체인저부(미도시)의 작동에 의해 한 쌍의 이재용 파지 브라켓부(442) 사이의 간격이 조절되고, 그에 따라 이재용 파지 브라켓부(442)에 연결된 이재용 단위 그리핑부(444) 사이의 간격(제2축 방향(Y)의 간격)이 조절된다.
본 실시예에서 이재용 잡 체인저부(미도시)는, 이재용 이동 프레임부(441)에 장착되며 브라켓 몸체(442a)에 연결되어 이재용 단위 그리핑부(444)를 제2축 방향(Y)으로 이동시키는 이재용 잡 체인저 액츄에이터(미도시)를 포함한다. 본 실시예에서 이재용 잡 체인저 액츄에이터(미도시)는 리니어모터로 이루어질 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템은, 이재용 단위 그리핑부(444) 사이의 간격(제2축 방향(Y)의 간격)을 조절할 수 있는 이재용 잡 체인저부(미도시)를 구비함으로써, 이차전지 셀의 길이에 상응하게 이재용 단위 그리핑부(444) 사이의 간격(제2축 방향(Y)의 간격)을 조절하여 다양한 크기의 이차전지를 파지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 이재용 단위 그리핑부(444)는 다수 개로 마련되어 제1축 방향(X)으로 상호 이격되어 배치된다. 상술한 바와 같이 이재용 단위 그리핑부(444)는 제2축 방향(X)으로 이격된 2열로 구비되어 한 쌍의 이재용 파지 브라켓 제1축 방향(X) 각각에 상대이동 가능하게 결합된다.
본 실시예에 따른 이재용 단위 그리핑부(444)는, 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 이재용 파지 브라켓부(442) 각각에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 이재용 슬라이딩 블록부(444a)와, 상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b)와, 이재용 슬라이딩 블록부(444a)에 결합되고 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b)에 연결되며 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 이재 그리퍼용 액츄에이터(444c)를 포함한다.
이재용 슬라이딩 블록부(444a)는 이재용 파지 브라켓부(442)의 브라켓용 가이드 샤프트(442b)의 외주면에 슬라이딩 이동 가능하게 결합된다. 이재용 슬라이딩 블록부(444a)에는 후술할 제1 간격조절용 링크(445a)의 형성된 제1 간격조절용 슬릿홀(445c)을 관통하는 제1 간격조절용 돌출부재(444d)가 돌출되어 형성된다.
한 쌍의 이재용 그리퍼(444b)는 상호 이격되어 배치된다. 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b)의 사이에 이차전지 셀의 상부영역이 배치되며, 이격된 이재용 그리퍼(444b) 각각이 상호 접근하여 이차전지 셀을 파지할 수 있다.
이재 그리퍼용 액츄에이터(444c)는 이재용 슬라이딩 블록부(444a)에 결합된다. 이러한 이재 그리퍼용 액츄에이터(444c)는 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b)에 연결되어 한 쌍의 이재용 그리퍼(444b) 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시킨다. 본 실시예에서 이재 그리퍼용 액츄에이터(444c)는 가압 실린더로 이루어진다.
이재용 간격조절부(445)는 이재용 단위 그리핑부(444)의 이재용 슬라이딩 블록부(444a)에 연결된다. 이러한 이재용 간격조절부(445)는 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 이격간격(제1축 방향(X)에서의 이격간격)을 가변시킨다.
이와 같이 본 실시예에 따른 셀 이재장치(400)는, 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 이격간격을 가변시키는 이재용 간격조절부(445)를 구비함으로써, 이격간격이 서로 다른 물류트레이용 안착홈(510)과 공정트레이용 안착홈(610)을 구비하는 물류트레이(500)와 공정트레이(600)의 사이에서 이차전지 셀을 용이하게 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 이재용 간격조절부(445)는, 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 이재용 단위 그리핑부(444) 각각에 형성된 제1 간격조절용 돌출부재(444d)가 삽입되는 제1 간격조절용 슬릿홀(445c)이 형성되며 인접하게 배치된 이재용 단위 그리핑부(444)를 연결하는 제1 간격조절용 링크(445a)와, 이재용 단위 그리핑부(444)에 결합된 간격조절용 연결부(445b)와, 이재용 이동 프레임부(441)에 결합되고 간격조절용 연결부(445b)에 연결되며 간격조절용 연결부(445b)를 이동시켜 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 간격을 조절하는 이재용 간격조절 구동부(445d)를 포함한다.
제1 간격조절용 링크(445a)에는 이재용 단위 그리핑부(444)의 제1 간격조절용 돌출부재(444d)가 삽입되는 제1 간격조절용 슬릿홀(445c)이 형성된다. 제1 간격조절용 슬릿홀(445c)은 제1축 방향(X)으로 길이가 긴 장홀 형상으로 형성된다.
이러한 제1 간격조절용 링크(445a)는 이재용 단위 그리핑부(444)의 제1 간격조절용 돌출부재(444d)가 삽입되는 제1 간격조절용 슬릿홀(445c)을 통해 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 인접하게 배치된 이재용 단위 그리핑부(444)를 연결한다.
간격조절용 연결부(445b)는 이재용 단위 그리핑부(444)의 이재용 슬라이딩 블록부(444a)에 결합된다. 본 실시예에서 간격조절용 연결부(445b)는 도 18에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 마련되어 다수 개의 이재용 단위 그리핑부(444) 중 양측 끝단에 위치한 2개의 이재용 단위 그리핑부(444)에 결합된다.
다수 개의 이재용 단위 그리핑부(444)들은 제1 간격조절용 링크(445a)들에 의해 상호 연결된 상태이므로, 한 쌍의 간격조절용 연결부(445b) 사이의 제1축 방향(X)에서의 간격이 좁아지거나 넓어짐에 따라 도 18 및 도 19에 도시된 바와 같이 이재용 단위 그리핑부(444)들 사이의 제1축 방향(X)에서의 이격간격이 조정된다.
간격조절용 연결부(445b)는, 도 13, 도 17 및 도 18에 도시된 바와 같이, 이재용 단위 그리핑부(444)에 결합된 연결용 고정블록(445b-1)과, 연결용 고정블록(445b-1)에 회전 가능하게 결합되는 연결용 회전롤러(445b-2)를 포함한다.
이재용 간격조절 구동부(445d)는 이재용 이동 프레임부(441)에 결합된다. 이러한 이재용 간격조절 구동부(445d)는 간격조절용 연결부(445b)에 연결되어 간격조절용 연결부(445b)를 이동시켜 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 간격을 조절한다.
본 실시예에 따른 이재용 간격조절 구동부(445d)는, 도 13 및 도 16에 도시된 바와 같이 연결용 회전롤러(445b-2)가 내부에 배치되며 연결용 회전롤러(445b-2)의 외주면이 접촉되는 내벽이 형성된 연결용 절개홀(445d-3)이 마련되는 간격조절용 이동블록(445d-1)과, 간격조절용 이동블록(445d-1)에 결합되어 간격조절용 이동블록(445d-1)을 이동시키는 간격조절용 구동모터(445d-2)를 포함한다.
간격조절용 이동블록(445d-1)은 제1축 방향(X)으로 이동된다. 이러한 간격조절용 이동블록(445d-1)에는 도 13에 도시된 바와 연결용 절개홀(445d-3)이 형성된다. 연결용 절개홀(445d-3)은 제2축 방향(Y)으로 길게 연장되어 형성된다.
이러한 연결용 절개홀(445d-3)의 내벽에는 연결용 회전롤러(445b-2)의 외주면이 접촉된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 이재용 간격조절 구동부(445d)는, 내벽에 연결용 회전롤러(445b-2)의 외주면이 접촉되는 연결용 절개홀(445d-3)의 형성된 간격조절용 이동블록(445d-1)을 구비함으로써, 이재용 잡 체인저부(미도시)에 의해 이재용 단위 그리핑부(444)가 제2축 방향(Y)으로 이동되면서도 간격조절용 이동블록(445d-1)과 간격조절용 연결부(445b)의 연결이 유지된다.
간격조절용 구동모터(445d-2)는 이재용 이동 프레임부(441)에 장착된다. 이러한 간격조절용 구동모터(445d-2)는 간격조절용 이동블록(445d-1)에 결합되어 간격조절용 이동블록(445d-1)을 제1축 방향(X)으로 이동시킨다. 본 실시예에서 간격조절용 구동모터(445d-2)는 볼스크류방식의 리니어모터로 이루어진다.
이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)은 이재용 핸드유닛(420)의 하부 영역에 배치되어 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지한다. 이러한 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)은 이재장치 프레임(410)에 지지된다. 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)은 후술할 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)를 이재용 파지부(440)와 독립적으로 제1축 방향(X)으로 이동시킨다.
본 실시예에 따른 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)은, 도 21 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀의 하부 영역에 배치되는 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)와, 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)에 연결되며 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)가 물류트레이(500)와 공정트레이(600) 각각의 상부영역에 위치될 수 있도록 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)를 제1축 방향(X)으로 이동시키는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)를 포함한다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)는 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)에 결합된다. 이러한 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)는, 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)가 물류트레이(500)와 공정트레이(600) 각각의 상부영역에 위치될 수 있도록, 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)를 제1축 방향(X)으로 이동시킨다. 본 실시예에서 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)는 볼스크류방식의 리니어모터로 이루어질 수 있다.
이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)는 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀의 하부 영역에 배치된다.
본 실시예에 따른 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(481)는, 도 21 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)에 연결되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)와, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)에 상대이동 가능하게 연결되며 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀의 하단부 영역을 차폐하는 다수 개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)와, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)에 연결되며 다수 개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 각각의 이격간격을 가변시키는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절부(481c)를 포함한다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)는, 도 21 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부(482)에 결합되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임 본체(481a-1)와, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임 본체(481a-1)에 결합되며 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)가 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 가이드 샤프트(481a-2)를 포함한다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)는 다수개로 마련되어 제1축 방향(X)으로 상호 이격되어 배치된다. 각각의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)는 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀 각각의 하단부 영역을 차폐한다.
본 실시예에 따른 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)는, 도 21 내지 도 24에 도시된 바와 같이, 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀의 하단부 영역이 삽입되는 셀 삽입홈(481b-2)이 형성된 차폐용 블록부(481b-1)와, 차폐용 블록부(481b-1)에 결합되며 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 블록 연결부(481b-3)를 포함한다.
블록 연결부(481b-3)에는 후술할 제2 간격조절용 슬릿홀(481c-4)을 관통하는 제2 간격조절용 돌출부재(481b-4)가 마련된다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절부(481c)는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)에 연결되어 다수 개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 각각의 제1축 방향(X)에서의 이격간격을 가변시킨다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절부(481c)는, 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같이, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 각각에 형성된 제2 간격조절용 돌출부재(481b-4)가 삽입되는 제2 간격조절용 슬릿홀(481c-4)이 형성되며 인접하게 배치된 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)를 연결하는 제2 간격조절용 링크(481c-1)와, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)에 결합된 간격조절용 연결 블록부(481c-2)와, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)에 결합되고 간격조절용 연결 블록부(481c-2)에 연결되며 간격조절용 연결 블록부(481c-2)를 이동시켜 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 각각의 간격을 조절하는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절 구동부(481c-3)를 포함한다.
제2 간격조절용 링크(481c-1)에는 블록 연결부(481b-3)의 제2 간격조절용 돌출부재(481b-4)가 삽입되는 제2 간격조절용 슬릿홀(481c-4)이 형성된다. 제2 간격조절용 슬릿홀(481c-4)은 제1축 방향(X)으로 길이가 긴 장홀 형상으로 형성된다.
이러한 제2 간격조절용 링크(481c-1)는 제2 간격조절용 돌출부재(481b-4)가 삽입되는 제2 간격조절용 슬릿홀(481c-4)을 통해 도 22에 도시된 바와 같이 인접하게 배치된 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)를 연결한다.
간격조절용 연결 블록부(481c-2)는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)의 블록 연결부(481b-3)에 결합된다. 본 실시예에서 간격조절용 연결 블록부(481c-2)는 도 22에 도시된 바와 같이 한 쌍으로 마련되어 다수 개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 중 양측 끝단에 위치한 2개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)에 결합된다.
다수 개의 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)들은 제2 간격조절용 링크(481c-1)들에 의해 상호 연결된 상태이므로, 한 쌍의 간격조절용 연결 블록부(481c-2) 사이의 제1축 방향(X)에서의 간격이 좁아지거나 넓어짐에 따라 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b)들 사이의 제1축 방향(X)에서의 이격간격이 조정된다.
이재용 간격조절 구동부(445d)는 이재용 이동 프레임부(441)에 결합된다. 이러한 이재용 간격조절 구동부(445d)는 간격조절용 연결부(445b)에 연결되어 간격조절용 연결부(445b)를 이동시켜 이재용 단위 그리핑부(444) 각각의 간격을 조절한다.
안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절 구동부(481c-3)는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부(481a)에 결합된다. 이러한 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절 구동부(481c-3)는 간격조절용 연결 블록부(481c-2)에 연결되어 간격조절용 연결 블록부(481c-2)를 이동시킴으로써, 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부(481b) 각각의 간격을 조절한다. 본 실시예에서 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절 구동부(481c-3)는 볼스크류방식의 리니어모터로 이루어진다.
이하에서 본 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템의 동작 및 멀티 스태커 크레인 시스템을 이용한 셀 전달방법을 도 1 내지 도 24를 참고하여 설명한다.
멀티 스태커 크레인 시스템을 이용한 셀 전달방법은, 셀 이재장치(400)가 물류트레이(500)에 수용된 다수 개의 이차전지 셀을 공정트레이(600)로 이재하는 셀 이재단계와, 제1 충전장치(100)와 제1 충전장치(100)에 대해 제1축 방향(X)에 교차하는 제2축 방향(Y)으로 이격되어 배치된 제2 충전장치(200)의 사이에 배치된 스태커 크레인장치(300)가 공정트레이(600)에 수용된 이차전지 셀을 제1 충전장치(100)로 공급하는 제1 셀 전달단계와, 스태커 크레인장치(300)가 공정트레이(600)에 수용된 이차전지 셀을 제2 충전장치(200)로 공급하는 제2 셀 전달단계를 포함한다.
셀 이재단계에서는 셀 이재장치(400)가 물류트레이(500)에 수용된 다수 개의 이차전지 셀을 파지하여 공정트레이(600)로 이재시킨다. 상술한 바와 같이 물류트레이(500)의 물류트레이용 안착홈(510)과 공정트레이(600)의 공정트레이용 안착홈(610) 사이의 이격간격이 서로 다르므로, 물류트레이(500)에 수용된 다수 개의 이차전지 셀을 공정트레이(600)로 이재하는 과정에서 이재용 간격조절부(445)에 의해 이재용 단위 그리핑부(444) 사이의 이격간격이 조정된다.
또한, 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛(480)이 이재과정에서 이재용 핸드유닛(420)에 파지된 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지한다.
제1 셀 전달단계에서는 공정트레이(600)에 수용된 이차전지 셀이 스태커 크레인장치(300)에 의해 픽업되어 제1 충전장치(100)로 공급된다. 크레인용 파지부(333)에 파지된 이차전지 셀은 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부(336)에 의해 스태커 크레인장치(300)의 이동과정에서 이차전지 셀이 회동되거나 추락되는 것이 방지된다.
제2 셀 전달단계에서는 공정트레이(600)에 수용된 이차전지 셀을 스태커 크레인장치(300)에 의해 픽업되어 제2 충전장치(200)로 공급된다.
이와 같이 본 실시예에 따른 멀티 스태커 크레인 시스템은, 제1 충전장치(100)와, 제1 충전장치(100)에 대해 가로방향으로 이격되어 위치된 제2 충전장치(200)와, 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)의 사이에 배치되며 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)로 이차전지 셀을 공급하고 제1 충전장치(100)와 제2 충전장치(200)에서 이차전지 셀을 수거하는 스태커 크레인장치(300)를 구비함으로써, 공간 활용도를 높일 수 있으며 이물질(particle)이 충전장치로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
또한 멀티 스태커 크레인 시스템은, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)와, 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 지지되며 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부(333)와, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 결합되고 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 연결되며 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)에 전자기적으로 상호작용하여 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 이동을 제한하는 오토 센터링부(335)를 구비함으로써, 크레인 핸드모듈용 고정프레임부(331)에 대한 크레인 핸드모듈용 이동프레임부(332)의 상대이동 허용 및 제한을 빠르고 간편하게 전환할 수 있고, 그에 따라 이차전지 셀을 파지한 크레인용 파지부(333)의 충전장치(100, 200)에 대한 얼라인을 용이하게 수행할 수 있다.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 제1 충전장치 200: 제2 충전장치
300: 스태커 크레인장치 310: 크레인용 주행유닛
320: 크레인용 핸드유닛 330: 스태커 크레인용 핸드모듈
331: 크레인 핸드모듈용 고정프레임부
332: 크레인 핸드모듈용 이동프레임부
332a: 크레인 핸드모듈용 이동프레임 본체
333: 크레인용 파지부 333a: 크레인용 파지 브라켓
333b: 크레인용 단위 그리핑부 333c: 크레인용 그리퍼
333d: 크레인 그리퍼용 액츄에이터 334: 얼라인용 가이드부
334a: 가이드 봉 몸체 334b: 가이드 봉 헤드
334c: 얼라인용 가이드 홈 334d: 삽입 유도홀
335: 오토 센터링부 335a: 오토 센터링용 전자석
336: 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부
336a: 안티 드롭용 가로 바아 336b: 안티 스윙용 스토핑부재
336c: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재
336d: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터
340: 크레인용 포크모듈
360: 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛
400: 셀 이재장치 410: 이재장치 프레임
420: 이재용 핸드유닛 430: 이재용 고정프레임부
440: 이재용 파지부 441: 이재용 이동 프레임부
442: 이재용 파지 브라켓부 444: 이재용 단위 그리핑부
444a: 이재용 슬라이딩 블록부 444b: 이재용 그리퍼
444c: 이재 그리퍼용 액츄에이터 444d: 제1 간격조절용 돌출부재
445: 이재용 간격조절부 445a: 제1 간격조절용 링크
445b: 간격조절용 연결부 445b-1: 연결용 고정블록
445b-2: 연결용 회전롤러 445c: 제1 간격조절용 슬릿홀
445d: 이재용 간격조절 구동부 445d-1: 간격조절용 이동블록
445d-3: 연결용 절개홀 445d-2: 간격조절용 구동모터
450: 이재용 업/다운(up/down) 이동부 470: 이재용 이동유닛
480: 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭유닛
481: 이재용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부
481a: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 프레임부
481b: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 차폐부
481b-1: 차폐용 블록부 481b-2: 셀 삽입홈
481b-3: 블록 연결부 481b-4: 제2 간격조절용 돌출부재
481c: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절부
481c-1: 제2 간격조절용 링크
481c-2: 간격조절용 연결 블록부
481c-3: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 간격조절 구동부
481c-4: 제2 간격조절용 슬릿홀
482: 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 이동부
500: 물류트레이 510: 물류트레이용 안착홈
600: 공정트레이 610: 공정트레이용 안착홈
MP: 메인 프레임 P: 얼라인용 가이드 핀

Claims (15)

  1. 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부;
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부; 및
    상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오토 센터링부는,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 접촉되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 자기력을 인가하는 오토 센터링용 전자석을 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크레인용 파지부는,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되는 크레인용 파지 브라켓; 및
    상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되는 다수 개의 크레인용 단위 그리핑부를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 크레인용 단위 그리핑부는,
    상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼; 및
    상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되고 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼에 연결되며, 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 크레인 그리퍼용 액츄에이터를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 이차전지 셀을 충전시키는 충전장치에 마련된 얼라인용 가이드 핀이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈이 형성된 얼라인용 가이드부를 더 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 얼라인용 가이드부는,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되며, 상기 얼라인용 가이드 홈이 형성된 가이드 봉 몸체; 및
    상기 가이드 봉 몸체의 하단부 영역에 마련되며, 상기 얼라인용 가이드 홈에 연통되는 삽입 유도홀이 형성된 가이드 봉 헤드를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 삽입 유도홀은 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 상기 크레인용 파지부에 파지된 상기 이차전지 셀이 회동되거나 추락하는 것을 방지하는 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부를 더 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 크레인용 안티 스윙 겸용 안티 드롭부는,
    상기 크레인용 파지부에 파지된 상기 이차전지 셀의 하부 영역에 배치될 수 있는 안티 드롭용 가로 바아;
    상기 안티 드롭용 가로 바아에 결합되며, 상기 크레인용 파지부에 파지된 다수 개의 상기 이차전지 셀의 사이에 배치될 수 있는 안티 스윙용 스토핑부재;
    상기 안티 드롭용 가로 바아에 결합되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 슬라이딩 이동 가능하게 연결되는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재; 및
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되고 상기 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 연결부재에 연결되며, 상기 안티 드롭용 가로 바아가 상기 이차전지 셀의 하부 영역에 진입 및 이탈되도록 상기 안티 드롭용 가로 바아를 이동시키는 안티 스윙 겸용 안티 드롭용 액츄에이터를 포함하는 스태커 크레인용 핸드모듈.
  10. 주행레일을 따라 제1축 방향으로 주행하는 크레인용 주행유닛;
    상기 크레인용 주행유닛에 지지되고, 다수 개의 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 핸드유닛; 및
    상기 크레인용 주행유닛에 결합되고 상기 크레인용 핸드유닛에 연결되며, 상기 크레인용 핸드유닛을 세로방향으로 이동시키는 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛을 포함하며,
    상기 크레인용 핸드유닛은,
    상기 이차전지 셀을 파지하는 스태커 크레인용 핸드모듈; 및
    상기 크레인용 업/다운(up/down) 이동유닛에 결합되고 상기 스태커 크레인용 핸드모듈에 연결되며, 상기 스태커 크레인용 핸드모듈을 상기 제1축 방향에 교차하는 제2축 방향으로 이동시키는 크레인용 포크모듈을 포함하고,
    상기 스태커 크레인용 핸드모듈은,
    상기 크레인용 포크모듈에 결합되는 크레인 핸드모듈용 고정프레임부;
    상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 상대이동 가능하게 지지되는 크레인 핸드모듈용 이동프레임부;
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 지지되며, 이차전지 셀을 파지하는 크레인용 파지부; 및
    상기 크레인 핸드모듈용 고정프레임부에 결합되고 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 전자기적으로 상호작용하여 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부의 이동을 제한하는 오토 센터링부를 포함하는 스태커 크레인장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 오토 센터링부는,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 접촉되며, 상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 자기력을 인가하는 오토 센터링용 전자석을 포함하는 스태커 크레인장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 크레인용 파지부는,
    크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되는 크레인용 파지 브라켓; 및
    상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되는 다수 개의 크레인용 단위 그리핑부를 포함하는 스태커 크레인장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 크레인용 단위 그리핑부는,
    상호 이격되어 배치되는 한 쌍의 크레인용 그리퍼; 및
    상기 크레인용 파지 브라켓에 결합되고 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼에 연결되며, 한 쌍의 상기 크레인용 그리퍼 각각을 상호 접근 및 이격되는 방향으로 이동시키는 크레인 그리퍼용 액츄에이터를 포함하는 스태커 크레인장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 스태커 크레인용 핸드모듈은,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 연결되며, 상기 이차전지 셀을 충전시키는 충전장치에 마련된 얼라인용 가이드 핀이 삽입되는 얼라인용 가이드 홈이 형성된 얼라인용 가이드부를 더 포함하는 스태커 크레인장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 얼라인용 가이드부는,
    상기 크레인 핸드모듈용 이동프레임부에 결합되며, 상기 얼라인용 가이드 홈이 형성된 가이드 봉 몸체; 및
    상기 가이드 봉 몸체의 하단부 영역에 마련되며, 상기 얼라인용 가이드 홈에 연통되는 삽입 유도홀이 형성된 가이드 봉 헤드를 포함하며,
    상기 삽입 유도홀은 하측에서 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스태커 크레인장치.
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