KR102549034B1 - 이차전지 제조장비 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 복수의 배터리 셀을 포함하는 모듈이 안착되는 모듈 안착바디와, 모듈을 클램핑하는 복수의 모듈 클램프와, 모듈의 측면으로 필름을 공급하는 필름 구동부와, 모노 프레임 내측에 배치된 필름 클램프와, 모노 프레임을 상기 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸지 않는 제1위치에서 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸는 제2위치로 이동시키는 모노 프레임 이동기구를 포함하고, 필름 구동부는 모노 프레임이 제2위치로 이동된 후, 모듈과 모노 프레임 사이에서 필름을 회수한다.

Description

이차전지 제조장비{Battery manufactory apparatus}
본 발명은 이차전지 제조 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 배터리 셀을 포함하는 모듈과 모노 프레임을 조립하는 이차전지 제조 장비에 관한 것이다.
이차전지는 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 저장해 두었다가 필요할 때에 전기를 만들어내는 소자로서, 한 개의 전극에서 충전과 방전이 모두 일어나고, 산화전극(Anode, -극)과 환원전극(Cathode, +극)은 방전 반응을 기준으로 구별된다.
이차전지는 집전체에 활물질이 도포된 양극판 및 음극판과, 양극판과 음극판을 분리하는 분리막(separator)과, 분리막을 통하여 이온을 전달하는 전해액과, 양극판과 분리막 및 음극판을 수용하는 케이스와, 양극판과 음극판에 연결되어 밖으로 인출되는 리드탭 등을 포함한다.
이차전지는 그 형상에 따라 원통형 (cylinder type), 각형(prismatic type) 및 파우치형(pouched type) 등으로 분류될 수 있다.
배터리 팩은 외부로 전원을 공급하기 위한 배터리 셀의 복수 개를 하나의 기기로 어셈블리화한 것으로서, 휴대단말기, 가전기기, 자동차 등의 다양한 산업분야에 적용되어 사용될 수 있다.
배터리 팩의 일 예는 대한민국 공개특허공보 10-2018-0054368 A(2018년 05월 24일 공개)에 개시된 배터리 팩일 수 있고, 이러한 배터리 팩은 복수개 배터리 셀과, 한 쌍의 배터리 셀 사이에 배치되고 배터리 셀을 지지하는 카트리지를 포함하고, 하나의 배터리 팩은 복수의 카트리지를 포함한다.
배터리 팩이 복수개의 카트리지를 포함하고 카트리지가 플라스틱 사출물일 경우, 카트리지 크기 및 형상이 일정하지 않을 수 있고, 복수개 카트리지의 편차에 따라 다양한 불량이 발생될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 10-2018-0054368 A(2018년 05월 24일 공개)
본 발명은 복수의 배터리 셀을 포함하는 모듈이 모노 프레임 내부에 수용되도록 모듈과 모노 프레임을 조립할 수 있는 이차전지 제조장비를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모노 프레임 내부에 복수의 배터리 셀을 넣을 수 있어, 부피 대비 배터리 셀의 개수를 증대시킬 수 있는 이차전지 제조장비를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모듈이 모노 프레임 내부로 용이하게 삽입되게 할 수 있는 이차전지 제조장비를 제공하는데 있다.
본 실시 예는 복수의 배터리 셀을 포함하는 모듈이 안착되는 모듈 안착바디와, 모듈을 클램핑하는 복수의 모듈 클램프와, 모듈의 측면으로 필름을 공급하는 필름 구동부와, 모노 프레임 내측에 배치된 필름 클램프와, 모노 프레임을 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸지 않는 제1위치에서 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸는 제2위치로 이동시키는 모노 프레임 이동기구를 포함할 수 있다.
필름 구동부는 모노 프레임이 제2위치로 이동된 후, 모듈과 모노 프레임 사이에서 필름을 회수할 수 있다.
복수개의 모듈 클램프는 모노 프레임의 이동방향과 나란한 방향으로 이격되게 배치되고, 모노 프레임의 이동방향과 직교한 방향으로 이동될 수 있다.
복수개의 모듈 클램프는 모듈이 모듈 안착바디에 안착된 후 모듈로 이동되어 상기 모듈의 위치를 얼라인할 수 있다.
복수개의 모듈 클램프는 필름이 필름 클램프에 클램핑된 후, 필름으로 이동되어 필름과 접촉하고, 모노 프레임이 제2위치로 이동되는 동안 필름과 순차적으로 이격될 수 있다.
필름 구동부는 필름이 공급되는 와이더와, 필름을 필름 클램프로 공급하는 필름 가이드 헤드와, 필름이 회수되는 리와인더를 포함할 수 있다.
필름 구동부는 필름을 리와인더로 공급하는 필름 피더를 더 포함할 수 있다.
필름 구동부는 필름이 모듈의 측면을 덮는 위치로 필름 가이드 헤드가 필름의 선단을 이동시키는 제1과정과, 필름 가이드 헤드가 필름의 선단을 모듈과 필름 클램프 사이의 위치로 이동시키는 제2과정과, 필름의 선단이 필름 클램프로 진입되는 위치로 필름 가이드 헤드가 필름의 선단을 이동시키는 시키는 제3과정을 순차적으로 실시할 수 있다.
필름 클램프는 바디와, 바디에 이동가능하게 배치된 복수개의 핑거와, 복수개의 핑거가 마주보는 면에 장착되는 흡착 패드를 포함할 수 있다.
이차전지 제조장비는 모듈과 모노 프레임 중 적어도 하나의 가압량을 센싱하는 스케일 측정기를 더 포함할 수 있다.
이차전지 제조장비는 모듈이 모노 프레임이 이동방향으로 걸리는 스토퍼를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 모노 프레임이 이동될 때 모듈 및 모노 프레임이 필름에 의해 보호될 수 있고, 모듈의 손상 및 오작동을 최소화할 수 있다.
또한, 이차전지가 카트리지를 필요로 하지 않고, 모노 프레임이 복수개 셀을 포함하는 모듈을 지지하므로, 동일 부피 대비 셀의 개수를 증대시킬 수 있고, 이차전지의 성능을 높일 수 있다.
또한, 모듈의 측면 옆에 위치하는 필름 때문에, 모노 프레임을 신속하고 용이하게 이동시킬 수 있다.
또한, 모노 프레임의 이동 후, 모노 프레임과 모듈 사이의 필름을 외부로 빼낼 수 있어, 모노 프레임과 모듈의 조립체를 최대한 경량화할 수 있고, 필름의 재활용이 가능하다.
도 1은 본 실시예의 셀 적층하는 공정이 도시된 도,
도 2는 도 1에 도시된 셀 적층체에 버스바를 조립하는 공정이 도시된 도,
도 3은 도 2에 도시된 버스바가 도시된 정면도,
도 4는 본 실시예의 모듈이 모노 프레임에 내삽되는 공정이 도시된 도,
도 5는 본 실시예의 엔드 플레이트가 웰딩된 이차전지가 도시된 도,
도 6은 본 실시예의 이차전지 제조장비가 대기 상태일 때의 평면도,
도 7은 본 실시예의 복수의 모듈 클램프가 모듈을 얼라인할 때의 평면도,
도 8은 본 실시예의 필름 가이드 헤드가 필름을 필름 클램프로 이동시킬 때의 평면도,
도 9은 본 실시예의 필름 가이드 헤드가 대기 위치로 이동될 때의 평면도,
도 10은 본 실시예의 모노 프레임이 필름 및 모듈을 감싸는 위치로 이동되는 도중일 때의 도,
도 11은 본 실시예의 모노 프레임이 필름 및 모듈을 감싸는 위치로 이동 완료되었을 때의 도,
도 12의 본 실시예의 필름 구동부가 필름을 회수할 때의 도,
도 13은 본 실시예의 필름 클램프가 필름을 클램핑하는 과정이 도시된 도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 실시예의 셀 적층하는 공정이 도시된 도이고, 도 2는 도 1에 도시된 셀 적층체에 버스바를 조립하는 공정이 도시된 도이며, 도 3은 도 2에 도시된 버스바가 도시된 정면도이고, 도 4는 본 실시예의 모듈이 모노 프레임에 내삽되는 공정이 도시된 도이며, 도 5는 본 실시예의 엔드 플레이트가 웰딩된 이차전지가 도시된 도이다.
이차전지를 제조하는 공정은 크게 셀 적층공정과, 버스바 조립공정과, 리드 웰딩공정과, 모듈 삽입공정과, 엔드 플레이트 웰딩공정을 포함할 수 있다.
셀 적층공정은 도 1에 도시된 바와 복수개의 셀(1)을 순차적으로 적층(Stacking)하는 공정일 수 있다. 셀 적층공정이 완료되면, 복수개의 셀(1)의 셀 조립체(2)가 될 수 있다.
버스바 조립공전은 셀 적층체(2)에 버스바(3)를 조립하는 공정일 수 있다.
버스바(3)는 셀 적증체(2)의 상면과 전면과 배면을 덮도록 조립될 수 있다.
버스바(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 셀 적층체(2)에 위에 위치되는 어퍼부(3A)와, 어퍼부(3A)에서 직교하게 절곡되어 셀 적층체(2)의 선단(2A)을 덮는 제1사이드부(3B)와, 어퍼부(3A)에서 절곡되어 셀 적층체(2)의 후단(2B)을 덮는 제2사이드부(3C)를 포함할 수 있다.
버스바(3)는 복수개 셀(1)의 셀 리드와 접촉될 수 있다.
리드 웰딩공정은 셀 리드와 버스 바(3)를 고정시키기 위해 레이져 등을 이용하여 셀 리드와 버스 바(3)를 용접하는 공정일 수 있다.
버스바 조립공정과, 리드 웰딩 공정에 의해 셀 적층체(2)와 버스바(3)는 하나의 모듈(5)로 조립될 수 있다.
모듈 삽입공정은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)이 모듈(5)의 상면과, 하면과, 좌측면 및 우측면을 둘러싸도록 모듈(5)을 모노 프레임(6) 내로 삽입하는 공정일 수 있다.
모듈(5)은 이차전지 제조장비(8, 도 6 참조)에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6) 내부에 삽입될 수 있다.
이차전지 제조장비(8)에 의해 모듈(5)이 모노 프레임(6)에 삽입된 후, 엔드 플레이트 웰딩 공정이 실시될 수 있다.
엔드 플레이트 웰딩 공정은 모노 프레임(6)을 밀봉하기 위해 한 쌍의 엔드 플레이트(7)로 모노 프레임(6)의 선단과 후단을 막고, 엔드 플레이트(7)와 모노 프레임(6)을 레이져 등으로 용접할 수 있다.
도 6은 본 실시예의 이차전지 제조장비가 대기 상태일 때의 평면도이고, 도 7은 본 실시예의 복수의 모듈 클램프가 모듈을 얼라인할 때의 평면도이며, 도 8은 본 실시예의 필름 가이드 헤드가 필름을 필름 클램프로 이동시킬 때의 평면도이고, 도 9은 본 실시예의 필름 가이드 헤드가 대기 위치로 이동될 때의 평면도이며, 도 10은 본 실시예의 모노 프레임이 필름 및 모듈을 감싸는 위치로 이동되는 도중일 때의 도이고, 도 11은 본 실시예의 모노 프레임이 필름 및 모듈을 감싸는 위치로 이동 완료되었을 때의 도이며, 도 12의 본 실시예의 필름 구동부가 필름을 회수할 때의 도이다.
본 실시예의 이차전지 제조장비(8)는 도 11에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)이 모듈(5)의 외면을 감싸도록 하는 장비이다.
모노 프레임(6)은 내부가 중공된 정육면체 또는 직육면체 형상일 수 있다. 모노 프레임(6)은 전면 및 배면이 개방될 수 있다.
모노 프레임(6)은 모듈(5)을 둘러싸지 않는 제1위치(P1)로 이동될 수 있다. 모노 프레임(6)은 이차전지 제조장비(8)에 의해 도 11에 도시된 바와 같이, 모듈(5)의 외측을 둘러싸는 제2위치(P2)로 이동될 수 있다.
이차전지 제조장비(8)는 모듈 안착바디(10)와, 복수의 모듈 클램프(20)와, 필름 구동부(30)와, 필름 클램프(40)와, 모노 프레임 이동기구(50)를 포함할 수 있다.
모듈 안착바디(10)에는 복수의 배터리 셀(1, 도 4 참조)을 포함하는 모듈(5)이 안착될 수 있다.
복수의 모듈 클램프(20)은 모듈(5)을 클램핑할 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)는 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과 나란한 방향으로 이격되게 배치되고, 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과 직교한 방향(Y)으로 이동될 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)은 각각 독립적으로 작동될 수 있다. 복수개의 모듈 클램프(20) 각각에는 실린더나 모터 등을 포함하는 모듈 클램프 구동기가 연결될 수 있다.
이차전지 제조장비(8)는 복수개의 모듈 클램프 구동기를 포함할 수 있고, 복수개의 모듈 클램프 구동기는 함께 또는 순차적으로 작동될 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)는 모듈(5)이 모듈 안착바디(10)에 안착된 후 도 7에 도시된 바와 같이, 모듈(5)로 이동되어 모듈(5)의 위치를 얼라인할 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)는 필름(F)이 필름 클램프(40)에 클램핑된 후, EH 9에 도시된 바와 같이, 필름(F) 또는 모듈(5)으로 이동되어 필름(F) 또는 모듈(5)과 접촉할 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)는 모듈(5)의 좌측에 위치하는 좌측 모듈 클램프 군과, 모듈(5)의 우측에 위치하는 우측 모듈 클램프 군을 포함할 수 있다.
모듈(5)은 좌측 모듈 클램프 군과, 우측 모듈 클램프 군의 사이에 위치하다.
좌측 모듈 클램프 군은 복수개의 좌측 모듈 클램프(21)(22)(23)가 모노 프레임(5)의 이동 방향(X)으로 이격될 수 있다.
우측 모듈 클램프 군은 복수개의 우측 모듈 클램프(24)(25)(26)가 모노 프레임(5)의 이동 방향(X)으로 이격될 수 있다
복수개의 모듈 클램프(20)는 한 쌍의 1열 모듈 클램프(21)(24)와, 한 쌍의 제2열 모듈 클램프(22)(25)와, 한 쌍의 제3열 모듈 클램프(23)(26)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 1열 모듈 클램프(21)(24)는 복수개 모듈 클램프(20) 중에서 모노 프레임(5)과 제일 근접한 모듈 클램프일 수 있다.
한 쌍의 제2열 모듈 클램프(22)(25)는 제1열 모듈 클램프(21)(24)에 인접하고 모노 프레임(5)과 거리가 제1열 모듈 클램프(21)(24) 보다 멀 수 있다.
한 쌍의 제3열 모듈 클램프(23)(26)는 제2열 모듈 클램프(22)(25)에 인접하고 모노 프레임(5)의 거리가 제2열 모듈 클램프(23)(26) 보다 멀 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)는 도 10에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동되는 동안 필름(F) 및 모듈(5)과 순차적으로 이격될 수 있다. 복수개의 모듈 클램프(20)는 모노 프레임(5)과 근접한 모듈 클램프부터 필름(F) 및 모듈(5)과 이격될 수 있다. 복수개의 모듈 클램프(20)는 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동되기 이전에 모두 필름(F) 및 모듈(5)과 순차적으로 이격될 수 있다.
복수개의 모듈 클램프(20)이 한 쌍의 1열 모듈 클램프(21)(24)와, 한 쌍의 제2열 모듈 클램프(22)(25)와, 한 쌍의 제3열 모듈 클램프(23)(26)을 포함할 경우, 한 쌍의 1열 모듈 클램프(21)(24) 부터 필름(F) 및 모듈(5)과 이격될 수 있고, 한 쌍의 제2열 모듈 클램프(22)(25)와, 한 쌍의 제3열 모듈 클램프(23)(26)의 순서로 필름(F) 및 모듈(5)과 이격될 수 있다.
필름 구동부(30)은 모듈(5)의 측면으로 필름(F)을 공급할 수 있다. 필름(F)은 모노 프레임(6)이 이동시, 모노 프레임(6)과 모듈(5)이 마모되지 않도록 한다.
필름(F)은 모노 프레임(6)이 모듈(5)를 둘러싸기 이전에, 모듈(5)의 측면 옆으로 공급될 수 있다.
필름(F)이 모듈(5)의 측면 옆으로 공급된 상태에서, 모노 프레임(6)이 이동되면, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 필름(F)이 모노 프레임(6)이나 모듈(5)의 마모를 최소화할 수 있다.
필름(F)은 모노 프레임(6)이 모듈(5)의 상면, 하면, 좌측면, 우측면을 모두 둘러싸는 위치(P2)로 이동되면, 도 12에 도시된 바와 같이, 필름 구동부(30)에 의해 당겨질 수 있고, 모노 프레임(6)이 모듈(5)의 사이에서 빠져 나올 수 있다.
필름 구동부(30)는 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동되면, 필름(F)은 모듈(5)과 모노 프레임(6) 사이에서 리와인더(34)에 회수할 수 있다.
필름 구동부(30)는 와인더(32)와, 리와인더(34) 및 필름 가이드 헤드(36)를 포함할 수 있다. 필름 구동부(30)는 필름 피더(38)를 더 포함할 수 있다.
필름 구동부(30)는 한 쌍의 필름을 모듈(5)의 측면 옆으로 공급할 수 있다.
필름 구동부(30)는 모듈(5)의 좌측면 좌측으로 좌측 필름을 공급하는 좌측 필름 구동부와, 모듈(5)의 우측면 좌측으로 우측 필름을 공급하는 우측 필름 구동부를 포함할 수 있다.
좌측 필름 구동부와 우측 필름 구동부는 좌우 대칭되게 배치될 수 있고, 좌측 필름 구동부와 우측 필름 구동부는 와인더(32)와, 리와인더(34) 및 필름 가이드 헤드(36)와 필름 피더(38)를 포함할 수 있다.
좌측 필름 구동부와 우측 필름 구동부를 구성하는 와인더(32)와, 리와인더(34) 및 필름 가이드 헤드(36)와 필름 피더(38)에 동일부호를 칭하여 설명한다.
와인더(32)는 필름을 공급할 수 있다. 와인더(32)에는 필름이 감겨일 수 있다.
리와인더(34)에는 필름(F)이 회수될 수 있다. 필름 피터(38)가 필름(F)을 잡아당겨 밀면, 필름(F)은 리와인더(34)에 감겨 회수될 수 있다.
필름 가이드 헤드(36)는 필름(F)을 필름 클램프(40)로 공급할 수 있다. 필름 가이드 헤드(36)은 모듈(5)으로 직선 이동할 수 있고, 모노 프레임(6)의 내부 공간과 모듈(5)의 사이로 직선 이동할 수 있으며, 모듈(5)의 전방에서 필름 클램프(40)로 진퇴될 수 있다.
필름 가이드 헤드(36)는 필름(F)의 선단을 밀 수 있다.
필름 구동부(30)는 필름 가이드 헤드(36)를 복수 위치로 이동시키도록 필름 가이드 헤드(36)에 연결된 모터 등의 구동원을 갖는 헤드 구동기를 포함할 수 있다.
필름 구동부(30)는 헤드 구동기가 구동될 때, 필름 가이드 헤드(36)를 안내하는 헤드 가이드를 포함할 수 있다.
헤드 구동기는 복수개의 구동원을 포함할 수 있고, 복수개의 구동원은 필름 가이드 헤드(36)를 모노 프레임(6)의 이동방향(X)으로 이동시키는 모터 등의 제1구동원과, 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과 직교한 방향(Y)로 이동시키는 모터 등의 제2구동원을 포함할 수 있다.
제1구동원은 필름 가이드 헤드(36)에 연결된 리니어 모터로 구성되는 것도 가능하고, 서보 모터와, 서버 모터 및 필름 가이드 헤드(36)에 연결된 기어나 리니어 가이드로 구성되는 것도 가능하다.
헤드 구동기는 필름 가이드 헤드(36)를 안내하도록 모노 프레임(6)의 이동방향(X)으로 길게 형성된 제1가이드 레일을 포함할 수 있다.
제1가이드 레일은 모듀(1)의 측면 옆 아래에 배치될 수 있다.
제2구동원은 필름 가이드 헤드(36)에 연결된 리니어 모터로 구성되는 것도 가능하고, 서보 모터와, 서버 모터 및 필름 가이드 헤드(36)에 연결된 기어나 리니어 가이드로 구성되는 것도 가능하다.
헤드 구동기는 필름 가이드 헤드(36)를 안내하도록 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과 직교한 방향(Y)으로 길게 형성된 제2가이드 레일을 포함할 수 있다.
제2가이드 레일은 모듈(5)의 전방과 모노 프레임(1)의 사이 아래에 배치될 수 있다.
헤드 구동기는 필름 가이드 헤드(36)를 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과, 모노 프레임(6)의 이동방향(X)과 직교한 방향(Y)으로 2축 이동시킬 수 있는 구성이면 로봇 등의 구성되는 것도 가능하다.
필름 구동부(30)는 제1과정과, 제2과정 및 제3과정을 순차적으로 실시할 수 있다.
제1과정은 필름(F)이 모듈(5)의 측면을 덮는 위치(P3. 이하, 제1헤드위치라 칭함)로 필름 가이드 헤드(36)가 필름(F)의 선단을 이동시키는 과정일 수 있다.
필름 가이드 헤더(36)는 도 8에 도시된 바와 같이, 대기 위치(P6)에서 제1헤드위치(P3)로 이동될 수 있고, 필름 가이드 헤더(36)는 제1헤드위치(P3)에 도달되면 정지될 수 있다.
제1과정시, 필름 가이드 헤드(36)는 대기위치(P6)에서 제1헤드위치(P3)로 전진될 수 있고, 필름(F)의 선단은 모듈(5)의 측면 옆을 지날 수 있으며, 필름(F)은 모듈(5)의 측면을 덮을 수 있다.
제2과정은 필름(F)의 선단이 모듈(5)과 필름 클램프(40)의 사이의 위치(P4, 이하, 제2헤드위치)로 이동되게 필름 가이드 헤드(36)를 이동시키는 과정일 수 있다.
필름 가이드 헤더(36)는 도 8에 도시된 바와 같이,제1헤드위치(P4)에서 제2헤드위치(P5)로 이동될 수 있고, 필름 가이드 헤더(36)는 제2헤드위치(P5)에 도달되면 필름 가이드 헤더(36)는 정지될 수 있다.
제2과정은 제1과정이 완료되면 실시될 수 있고, 제1헤드위치(P3)의 필름 가이드 헤드(36)는 모노 프레임(6)의 이동방향과 직교한 방향(Y)으로 이동되어 제2헤드위치(P4)에 도달될 수 있으며, 필름(F)의 선단은 모듈(5)과 필름 클램프(40)의 사이에 위치할 수 있다.
제3과정은 필름(F)의 선단이 필름 클램프(40)로 진입되는 위치(P5, 이하, 제3헤드위치)로 이동되게 필름 가이드 헤드(36)를 이동시키는 과정일 수 있다.
제3헤드위치는 필름(F)의 선단이 필름 클램프(40) 내에 삽입될 때의 위치로 정의될 수 있다.
필름 가이드 헤더(36)는 도 8에 도시된 바와 같이, 제2헤드위치(P4)에서 제3헤드위치(P5)로 이동될 수 있고, 필름 가이드 헤더(36)는 제3헤드위치(P5)에 도달되면 필름 가이드 헤더(36)는 정지될 수 있다.
제3과정은 제2과정이 완료되면 실시될 수 있고, 제2헤드위치(P4)의 필름 가이드 헤드(36)는 모노 프레임(6)의 이동방향(X)으로 전진될 수 있으며, 필름(F)의 선단은 필름 클램프(40)로 삽입될 수 있다.
필름 구동부(30)는 필름(F)이 필름 클램프(40)에 클램핑되면, 필름 가이드 헤드(36)를 도 9에 도시된 바와 같이, 대기위치(P6)로 복귀시킬 수 있다. 필름 가이드 헤드(36)는 제3헤드위치(P5)에서 제2헤드위치(P4)로 후퇴되고, 제2헤드위치(P4)에서 제1헤드위치(P3)로 이동되며, 제1헤드위치(P3)에서 대기위치(P6)로 후퇴될 수 있다.
필름 피더(38)는 필름을 리와인더(34)로 공급할 수 있다. 필름 피더(38)는 한 쌍의 피딩롤러를 포함할 수 있고, 필름(F)은 한 쌍의 피딩롤러 사이를 지나 리와인더(34)로 회수된 수 있다. 필름 필터(38)는 한 쌍의 피딩롤러 중 적어도 하나를 회전시키는 모터 등의 피더 롤러를 포함할 수 있다.
필름 피더(36)는 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동되면, 필름(F) 중 모노 프레임(6)과 모듈(5) 사이에 위치하는 부분이 도 12에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)과 모듈(5) 사이에서 빠져나오도록 필름(F)을 당길 수 있다.
필름 피더(36)는 도 12에 도시된 바와 같이, 필름(F)을 당겨 필름 리와인더(34)로 공급할 수 있고, 모노 프레임(6)과 모듈(5) 사이에 있던 필름(F)은 필름 리와인더(34)에 감길 수 있다.
필름 클램프(40)은 모노 프레임(6) 내측에 배치될 수 있다.
필름 클램프(40)는 필름 구동부(30)와 같이 한 쌍 제공될 수 있다.
필름 클램프(40)는 모듈(5)의 좌측면을 덮는 필름(F)을 클램핑하기 위한 좌측 필름 클램프와, 모듈(5)의 우측면을 덮는 필름(F)을 클램핑하기 위한 우측 필름 클램프를 포함할 수 있다.
좌측 필름 클램프와 우측 필름 클램프는 좌우 대칭되게 배치될 수 있다. 좌측 필름 클램프와 우측 필름 클램프의 간격은 모터 프레임의 좌우 방향 폭 보다 작을 수 있다.
이차전자 제조장비는 필름 클램프(40)를 모노 프레임(6) 내측에서 이동시키는 필름 클램프 이동기구를 포함할 수 있다.
필름 클램프 이동기구는 모노 프레임(6)의 전방에 위치될 수 있다. 필름 클램프 이동기구는 모터 등의 구동원을 포함할 수 있다.
필름 클램프 이동기구에 의해 도 8에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)의 내부로 삽입될 수 있다. 필름 클램프 이동기구는 필름 클램프(40)의 적어도 일부가 모노 프레임(6) 내부 공간의 후방에 위치되도록 필름 클램프(40)를 이동시킬 수 있다. 이하, 필름 클램프(40)의 상세 구성에 대해서는 도 13을 참조하여 설명한다.
모노 프레임 이동기구(50)는 모노 프레임(6)을 복수의 위치(P1)(P2)로 이동시킬 수 있다.
모노 프레임 이동기구(50)은 모노 프레임(6)이 모듈(5) 및 필름(F)의 외측을 둘러싸지 않는 제1위치(P1)로 모노 프레임(6)을 이동시킬 수 있다.
모노 프레임 이동기구(50)는 모노 프레임(6)을 모듈(5) 및 필름(F)의 외측을 둘러싸는 제2위치(P2)로 모노 프레임(6)을 이동시킬 수 있다.
제2위치(P2)는 모듈(5)와 모노 프레임(6)이 조립되는 조립 위치로 정의될 수 있다.
모노 프레임 이동기구(50)은 모노 프레임(6)을 제1위치(P1)에서 제2위치(P2)로 이동시킬 수 있고, 모노 프레임은 모듈(5)과, 필름(9)을 둘러쌀 수 있다.
모노 프레임 이동기구(50)는 모노 프레임(6)의 외측에서 모노 프레임(6)을 잡는 모노 프레임 클램프(52)와, 모노 프레임 플램프(52)의 이동시키는 구동원(54)을 포함할 수 있다.
모노 프레임 클램프(52)는 필름(F)이 관통되는 개구부가 형성될 수 있다.
구동원(54)은 모노 프레임 클램프(52)에 연결된 리니어 모터로 구성되는 것도 가능하고, 서보 모터와, 서버 모터 및 모노 프레임 클램프(52)에 연결된 기어나 리니어 가이드로 구성되는 것도 가능하다.
구동원(54)는 모노 프레임 클램프(52)의 전방에 위치될 수 있다.
이차전지 제조장비는 스케일 측정기(60)를 더 포함할 수 있다.
스케일 측정기는 모듈(5)과 모노 프레임(6) 중 적어도 하나의 가압량을 센싱할 수 있다.
스케일 측정기는 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동될 때, 모노 프레임(6)에 의해 밀리는 핀을 포함할 수 있고, 스케일 측정기는 핀의 밀림량(모노 프레임(60)에서 핀에 가해진 압력)을 측정할 수 있다.
이차전지 제조장비는 스토퍼(70)를 더 포함할 수 있다.
스터퍼(70)는 모듈(5)이 모노 프레임(6)의 이동방향(X)으로 걸릴 수 있다.
스토퍼(70)는 모듈(5)의 위치를 고정할 수 있다. 모듈(5)은 모노 프레임(6)에 의해 밀리지 않도록 모듈(5)을 지지할 수 있다.
도 13은 본 실시예의 필름 클램프가 필름을 클램핑하는 과정이 도시된 도이다.
도 13의 (a)는 필름(F)의 제3헤드위치(P3)로 진입되었을 때의 도이고, 도 13 (b)는 필름 클램프가 필름(F)를 클램핑 개시할 때의 도이고, 도 13의 (c)는 필름 가이드 헤드가 대기 위치로 이동되었을 때의 도, 도 13의 (d)는 필름 클램프가 필름(F)를 클램핑 해제하고, 필름(F)의 필름 피더(36)에 의해 당겨질 때의 도이다.
필름 클램프(40)는 바디(42)와, 복수개의 핑거(44)와, 흡착 패드(46)를 포함할 수 있다.
바디(42)에는 핑거(44)를 이동시키는 핑거 구동기구(미도시)가 배치될 수 있다. 핑거 구동기구(46)는 복수개의 핑거를 이동시킬 수 있다.
복수개의 핑거(44)는 바디(42)에 이동 가능하게 배치될 수 있다.
복수개의 핑거(44)는 도 13의 (b)와 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 서로 가까워지는 위치로 접근할 수 있고, 도 13의 (a)와 도 13의 (d)에 도시된 바와 같이, 서로 멀어지는 방향으로 후퇴될 수 있다.
핑거(44)는 핑거 구동기구에 의해 흡착 패드(48)를 도 13의 (b)와 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 필름(F)과 근접하게 이동시킬 수 있다.
흡착 패드(46)는 복수개의 핑거(44)가 마주보는 면에 장착될 수 있다. 흡착 패드(46)에는 흡착 튜브가 연결될 수 있고, 흡착 튜브는 압축기나 실린더 등의 석션 기구가 연결될 수 있다.
흡착 패드(46)는 필름(F)이 제3헤드위치(P3, 도 8 참조)에 위치될 때부터 필름(F)을 흡착할 수 있고, 도 11에 도시된 바와 모노 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동될 때까지 필름(F)을 흡착할 수 있다.
흡착 패드(46)는 도 12에 도시된 바와 같이, 프레임(6)이 제2위치(P2)로 이동완료 된 후, 흡착 해제될 수 있고, 필름 클램프(40)에 클램핑되어 있던 필름(F)은 도 13의 (d)에 도시된 바와 같이, 필름 클램프(40)으로 분리될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수개 셀(1)을 포함하는 모듈(5)은 로봇 등에 의해 모듈 안착바디(10)에 안착될 수 있고, 모노 프레임(6)은 로봇 등에 의해 모듈(5)의 전방으로 위치될 수 있으며, 모노 프레임 이동기구(50)은 모노 프레임(6)을 클램핑할 수 있다. 이때, 필름 구동부(30)의 필름 가이드 헤드(36)는 대기 위치(P6)에 위치될 수 있고, 복수의 모듈 클램프(20)는 모듈(5)의 옆에 모듈(5)의 이격되게 위치될 수 있다.
이후, 복수의 모듈 클램프(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 모듈(5)에 접촉되게 이동되어 모듈(5)을 얼라인할 수 있고, 모듈(5)에서 멀어지게 이동될 수 있다.
복수의 모듈 클램프(20)가 모듈(5)에서 멀어지게 이동된 후, 필름 가이드 헤드(36)는 도 8에 도시된 바와 같이, 대기 위치(P6)에서 제1헤드위치(P3)로 전진될 수 있다. 필름 가이드 헤드(36)가 제1헤드위치(P3)에 위치될 때, 필름(F)는 모듈(5)의 측면을 덮을 수 있다.
필름 가이드 헤드(36)는 제1헤드위치(P3)에 도달된 후, 제2헤드위치(P4)로 이동되고, 제2헤드위치(P4)에서 제3헤드위치(P5)로 전진되어 필름(F)의 선단을 필름 클램프(40) 내측으로 이동시킬 수 있다. 필름(F) 중 필름 클램프(40) 내측에 위치하는 부분은 도 13의 (b)와 같이, 흡착패드(46)에 흡착될 수 있다.
이후, 필름 가이드 헤드(36)는 후퇴되어 도 13 (c)에 도시된 바와 같이 필름 클램프(40)에서 빠져 나올 수 있고, 제2헤드위치(P4)와, 제1헤드위치(P3)를 차례로 이동된 후, 도 12에 도시된 바와 같이, 대기 위치(P6)로 복귀될 수 있다.
필름 가이드 헤드(36)가 대기 위치(P6)로 복귀되었을 때, 필름(F)은 필름 클램프(40)에 클램핑된 상태일 수 있다.
필름 가이드 헤드(36)가 대기 위치(P6)로 복귀된 후, 복수의 모듈 클램프(20)는 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈(5)을 클램핑할 수 있다. 그리고, 모노 프레임 이동기구(50)는 모노 프레임(6)을 후퇴시킬 수 있다.
모노 프레임(6)은 도 10에 도시된 바와 같이, 점차 모듈(5)와 필름(F)을 둘러쌀 수 있고, 모노 프레임(6)이 제2위치(P1)로 이동되는 동안 복수의 모듈 클램프(20)는 순차적으로 모듈(5)과 이격될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)니 제2위치(P2)에 도달되면, 모노 프레임 이동기구(50)은 모노 프레임(6)를 정지시킬 수 있고, 이때, 모노 프레임(6)은 필름(F) 중 모듈(6)의 측면 옆에 위치하는 부분과, 모듈(6)을 감쌀 수 있다.
모노 프레임(6)이 제2위치(P2)에 도달된 후, 필름 클램프(40)는 도 13의 (d)에 도시된 바와 같이, 필름(F)을 클램핑 해제할 수 있고, 필름 피더(38)는 작동되어 필름(F)은 당길 수 있다.
필름 클램프(40)에 클램핑 되어 있던, 필름(F)은 필름 피더(38)에 의해 당겨져 도 12에 도시된 바와 같이, 모노 프레임(6)과 모듈(5)의 사이에서 빠져 나올 수 있고, 리와인더(34)로 감길 수 있다.
필름(F)이 모노 프레임(6)과 모듈(5)의 사이에서 빠져나오면, 모노 프레임(6)과 모듈(5)을 조립하는 공정은 완료될 수 있고, 로봇 등은 모노 프레임(6)과 모듈(5)의 조립체를 다음 공정을 위해 이동시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 셀 5: 모듈
6: 모노 프레임 10: 모듈 안착바디
20: 모듈 클램프 30: 필름 구동부
40: 필름 클램프 50: 모노 프레임 이동기구
F: 필름 P1: 제1위치
P2: 제2위치

Claims (10)

  1. 복수의 배터리 셀을 포함하는 모듈이 안착되는 모듈 안착바디와,
    상기 모듈을 클램핑하는 복수의 모듈 클램프와,
    상기 모듈의 측면으로 필름을 공급하는 필름 구동부와,
    모노 프레임 내측에 배치된 필름 클램프와,
    상기 모노 프레임을 상기 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸지 않는 제1위치에서 상기 모듈 및 필름의 외측을 둘러싸는 제2위치로 이동시키는 모노 프레임 이동기구를 포함하고,
    상기 필름 구동부는 상기 모노 프레임이 제2위치로 이동된 후, 상기 모듈과 모노 프레임 사이에서 필름을 회수하며,
    상기 모노 프레임 이동기구는
    상기 모노 프레임의 외측에서 모노 프레임을 잡는 모노 프레임 클램프와,
    상기 모노 프레임 클램프에 연결되어 모노 프레임 클램프를 이동시키는 구동원을 포함하는
    이차전지 제조장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 모듈 클램프는 상기 모노 프레임의 이동방향과 나란한 방향으로 이격되게 배치되고, 상기 모노 프레임의 이동방향과 직교한 방향으로 이동되는 이차전지 제조장비.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 모듈 클램프는
    상기 모듈이 모듈 안착바디에 안착된 후 상기 모듈로 이동되어 상기 모듈의 위치를 얼라인하는 이차전지 제조장비.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수개의 모듈 클램프는
    상기 필름이 필름 클램프에 클램핑된 후, 상기 필름으로 이동되어 상기 필름과 접촉하고,
    상기 모노 프레임이 상기 제2위치로 이동되는 동안 상기 필름과 순차적으로 이격되는 이차전지 제조장비.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 구동부는
    필름이 공급되는 와이더와,
    필름이 회수되는 리와인더와,
    상기 필름을 상기 필름 클램프로 공급하는 필름 가이드 헤드를 포함하는 이차전지 제조장비.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 필름 구동부는
    상기 필름을 상기 리와인더로 공급하는 필름 피더를 더 포함하는 이차전지 제조장비.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 필름 구동부는
    상기 필름이 상기 모듈의 측면을 덮는 위치로 상기 필름 가이드 헤드가 상기 필름의 선단을 이동시키는 제1과정과,
    상기 필름 가이드 헤드가 상기 필름의 선단을 상기 모듈과 필름 클램프 사이의 위치로 이동시키는 제2과정과,
    상기 필름의 선단이 상기 필름 클램프로 진입되는 위치로 상기 필름 가이드 헤드가 상기 필름의 선단을 이동시키는 제3과정을 순차적으로 실시하는 이차전지 제조장비.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름 클램프는
    바디와,
    상기 바디에 이동가능하게 배치된 복수개의 핑거와,
    상기 복수개의 핑거가 마주보는 면에 장착되는 흡착 패드를 포함하는 이차전지 제조장비.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈과 모노 프레임 중 적어도 하나의 가압량을 센싱하는 스케일 측정기를 더 포함하는 이차전지 제조장비.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모듈이 모노 프레임이 이동방향으로 걸리는 스토퍼를 더 포함하는 이차전지 제조장비.
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