KR20200035580A

KR20200035580A - 배터리 셀 스택킹 장치

Info

Publication number: KR20200035580A
Application number: KR1020180114787A
Authority: KR
Inventors: 신동진
Original assignee: (주)휴민텍
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2020-04-06
Also published as: KR102177087B1

Abstract

본 발명은 배터리 셀 스택킹 장치에 관한 것으로, 일측과 타측에 리드를 갖는 배터리 셀을 수납하는 셀 스택커; 셀 스택커의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭을 가지며 셀 스택커의 일측과 타측에 절연블럭을 스택하여 배터리 셀의 리드가 절연블럭에 의해 지지되도록 하는 절연블럭 스택커; 절연블럭 스택커의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀이 형성된 버스바 프레임을 배터리 셀로 푸시하여 리드 삽입홀에 배터리의 리드를 삽입시키는 버스바프레임 푸셔; 셀 스택커와 절연블럭 스택커 사이에 배치되어 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부를 지지하는 셀 셔틀; 및 절연블럭 스택커의 하부에 배치되어 셀 셔틀에 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커과 셀 셔틀을 각각 버스바프레임 푸셔로 이송시키는 트랜스퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배터리 셀 스택킹 장치{Battery cell stacking apparatus}

본 발명은 배터리 셀 스택킹 장치에 관한 것으로, 특히 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 배터리 셀 스택킹 장치에 관한 것이다.

배터리 팩(battery pack)은 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 이용된다. 배터리 팩은 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용되는 위해 고출력 및 고용량을 필요로 하기 때문에 다수개의 배터리 셀(battery cell)을 직렬이나 병렬로 연결된 상태로 사용되며 다수개의 배터리 셀은 이차 배터리 셀이 사용된다. 즉, 배터리 팩은 고출력을 다수개의 배터리 셀이 직렬로 연결되거나 고용량을 위해 다수개의 배터리 셀이 서로 병렬로 연결되며, 고용량과 고출력을 위해 다수개의 배터리 셀이 서로 직렬과 병렬로 연결되어 사용된다. 배터리 팩은 다수개의 배터리 셀을 직렬이나 병렬로 연결된 상태를 나타내며, 배터리 팩을 조립하기 위한 관련 기술이 한국등록특허공보 제10-1772414호(특허문헌 1)에 공개되어 있다.

한국등록특허공보 제10-1772414호는 안전성이 향상된 배터리 팩에 관한 것으로, 셀 어셈블리, 제1 플레이트 유닛 및 제1 전류 차단 부재를 포함하여 구성된다. 셀 어셈블리는 제1 배터리 유닛 및 제1 배터리 유닛과 전기적으로 연결된 제2 배터리 유닛을 포함한다. 제1 플레이트 유닛은 제1 플레이트 및 제1 플레이트와 이격되어 제1 플레이트와 대면하도록 배치된 제1 페어 플레이트로 구성되고, 셀 어셈블리의 적어도 일부를 커버한다. 제1 전류 차단 부재는 제1 플레이트와 제1 페어 플레이트가 상호 전기적으로 연결되면 전류를 차단한다.

한국등록특허공보 제10-1772414호와 같은 종래의 배터리 팩은 다수개의 배터리 유닛 즉, 다수개의 배터리 셀을 직렬이나 병렬 연결시 버스바 프레임(bus bar frame)이 사용되는 경우에 다수개의 배터리 셀을 스택하여 버스바 프레임에 수납하여 배터리 팩을 조립 시 수작업으로 수행함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.

: 한국등록특허공보 제10-1772414호

본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 배터리 셀 스택킹 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 일측과 타측에 리드(lead)를 갖는 배터리 셀(battery cell)을 수납하는 셀 스택커(cell stacker); 상기 셀 스택커의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭을 가지며 셀 스택커의 일측과 타측에 상기 절연블럭을 스택하여 배터리 셀의 리드가 절연블럭에 의해 지지되도록 하는 절연블럭 스택커; 상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)을 배터리 셀로 푸시하여 리드 삽입홀에 배터리의 리드를 삽입시키는 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher); 상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되어 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부를 지지하는 셀 셔틀(cell shuttle); 및 상기 절연블럭 스택커의 하부에 배치되어 상기 셀 셔틀에 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커과 셀 셔틀을 각각 상기 버스바프레임 푸셔로 이송시키는 트랜스퍼(transfer)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있는 이점이 있으며, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 자동으로 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 평면도,
도 2는 도 1에 도시된 셀 스택커와 절연블럭 스택커의 정면도,
도 3은 도 2에 도시된 셀 스택커와 절연블럭 스택커의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 절연블럭 스택커를 다른 방향에서 바라본 사시도,
도 5는 도 1에 도시된 버스바프레임 푸셔의 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 트랜스퍼의 사시도,
도 7은 도 1에 도시된 프레스의 측면도,
도 8은 도 4에 도시된 배터리 셀의 평면도,
도 9는 도 8에 도시된 배터리 셀의 스택된 상태를 나타낸 사시도,
도 10은 도 9에 도시된 스택된 배터리 셀에 버스바 프레임이 조립된 상태를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 셀 스택커(cell stacker)(110), 절연블럭 스택커(120), 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher)(130), 셀 셔틀(cell shuttle)(140), 트랜스퍼(transfer)(150) 및 프레스(160)를 포함하여 구성된다.

셀 스택커(110)는 일측과 타측에 리드(lead)(11,12)를 갖는 배터리 셀(battery cell)(10)을 수납하며, 절연블럭 스택커(120)는 셀 스택커(110)의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭(20)을 가지며 셀 스택커(110)의 일측과 타측에 절연블럭(20)을 스택하여 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 절연블럭(20)에 의해 지지되도록 한다. 버스바프레임 푸셔(130)는 절연블럭 스택커(120)의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀(32a)이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)(30)을 배터리 셀(10)로 푸시하여 리드 삽입홀(32a)에 배터리의 리드(11,12)를 삽입시키며, 셀 셔틀(140)은 셀 스택커(110)와 절연블럭 스택커(120) 사이에 배치되어 절연블럭(20)으로 리드(11,12)가 지지된 배터리 셀(10)의 하부를 지지한다. 트랜스퍼(150)는 절연블럭 스택커(120)의 하부에 배치되어 셀 셔틀(140)에 절연블럭(20)으로 리드(11,12)가 지지된 배터리 셀(10)의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)을 각각 버스바프레임 푸셔(130)로 이송시키며, 프레스(press)(160)는 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 구비되어 셀 셔틀(140)에 수납된 배터리 셀(10)을 가압한다.

본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 실시예를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

셀 스택커(110)는 도 1, 도 2 및 도 3에서와 같이 베이스 판부재(111), 수직 판부재(112), 승강부재(113), 제1직선이송기구(114) 및 2직선이송기구(115)를 포함하여 구성된다.

베이스 판부재(111)는 셀 스택커(110)를 전반적으로 지지하며, 수직 판부재(112)는 베이스 판부재(111)의 상부에 보조 케이스 부재(112a)를 개재하여 수직방향(Z)으로 세워져 배치된다. 승강부재(113)는 판부재가 사용되며 상부의 표면이 수평방향(X,Y)과 수평이 되도록 수직 판부재(112)와 이격되어 배치되며 상부에 배터리 셀(10)이 수납된다. 제1직선이송기구(114)는 베이스 판부재(111)와 수직 판부재(112) 사이 즉, 베이스 판부재(111)와 보조 케이스 부재(112a) 사이에 배치되어 수직부재(112)를 수평방향(X)으로 이동시키며, 제2직선이송기구(115)는 수직 판부재(112)와 승강부재(113) 사이에 배치되어 승강부재(113)를 수직방향(Z)으로 이동시킨다. 즉, 제1직선이송기구(114)와 제2직선이송기구(115)는 승강부재(113)를 수직방향(Z)이나 수평방향(X)으로 이동시켜 승강부재(113)에 수납된 배터리 셀(10)을 지지하거나 셀 셔틀(140)로 이송시킨다.

절연블럭 스택커(120)는 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에서와 같이 베이스 판부재(121), 한 쌍의 수평 이동블럭(122), 한 쌍의 수직 판부재(123), 한 쌍의 수평 이동 판부재(124), 한 쌍의 푸셔(125), 한 쌍의 승강판부재(126), 셀지지 판부재(127), 제1직선 이송기구(128), 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a), 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 및 제4직선 이송기구(128c)를 포함하여 구성된다.

베이스 판부재(121)는 셀 스택커(110)의 일측에 배치되며 하부에 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 서로 이격되어 배치된다. 한 쌍의 수평 이동블럭(122)은 베이스 판부재(121)의 상부에 각각 이격되어 배치되고, 각각의 상부에 서로 이격되며 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된다. 즉, 한 쌍의 수평 이동블럭(122)은 도 4에서와 같이 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결되며, 각각은 베이스 판부재(121)에 수평방향(X)을 기준으로 이격되어 서로 대칭으로 구성되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 절연블럭(20)이 순차적으로 수납되며, 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 절연블럭(20)이 수납됨과 동시에 절연블럭(20)은 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 절연블럭(20)의 자중에 의해 가압하여 지지하게 된다.

한 쌍의 수직 판부재(123)는 베이스 판부재(121)의 상부에 한 쌍의 제1수평 이동블럭(122)과 각각 이격되게 배치되며, 서로 수평방향(X)을 기준으로 대칭이 되도록 형성되며, 'ㄱ'자형 판부재가 베이스 판부재(121)의 상부에서 수직방향(Z)으로 세워져 배치된다. 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)는 각각 한 쌍의 수직 판부재(123)의 상부에 각각 배치되고, 각각의 하부에 서로 이격되며 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 연결된다. 이러한 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)는 수평방향(X)을 기준으로 수직 판부재(123)의 상부에 대칭이 되도록 구성되고, 각각의 하부에 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 연결되며, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 절연블럭(20)은 푸셔(125)의 동작에 의해 한 쌍의 제2수납봉(124a)에서 하강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 이동되어 리드(11,12)의 상부에 절연블럭(20)의 자중에 의한 압력을 가하여 지지하게 된다.

한 쌍의 푸셔(125)는 각각 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)의 하부에 서로 이격되어 배치되며 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제한다. 즉, 한 쌍의 푸셔(125)는 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 하나의 수평 이동 판부재(124)의 하부에 각각 수직방향(Z)으로 한 쌍의 푸셔(125)가 배치되어 수평 이동 판부재(124)의 하부에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제하여 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)을 지지하거나 자중에 의해 하강되도록 해제한다. 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 다른 하나의 수평 이동 판부재(124)는 하나의 수평 이동 판부재(124)의 대칭이 되도록 구성됨으로써 다른 하나의 수평 이동 판부재(124) 또한 수직방향(Z)으로 한 쌍의 푸셔(125)가 배치되며, 한 쌍의 푸셔(125)는 각각 실린더 이송기구(125a)와 실린더 이송기구(125a)에 연결되는 지지블럭(125b)을 갖는다. 실린더 이송기구(125a)는 연결부재(125c)에 의해 수평 이동 판부재(124)의 하부에 연결되며, 지지블럭(125b)은 실린더 이송기구(125a)에 연결되어 실린더 이송기구(125a)에 의해 절연블럭(20)으로 이동되어 절연블럭(20)의 하부를 지지하거나 해제한다.

한 쌍의 승강판부재(126)는 한 쌍의 수직 판부재(123)의 일측에 각각 배치된다. 즉, 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)의 일측에 배치되며, 다른 하나의 승강판부재(126)는 다른 하나의 수직 판부재(123)의 일측에 배치된다. 셀지지 판부재(127)는 베이스 판부재(121)의 상부의 위치되며 한 쌍의 수직 판부재(123)의 사이에 배치되어 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다.

한 쌍의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 각각 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 한 쌍의 승강판부재(126)에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 이송시킨다. 예를 들어, 한 쌍의 제1직선 이송기구(128) 중 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 중 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a) 중 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시키며, 다른 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 다른 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 다른 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다.

한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)는 각각 한 쌍의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납되는 절연블럭(20)을 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 삽입되어 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 지지하도록 하강시킬 위치로 이송하거나 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 삽입할 수 있도록 한다. 즉, 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a) 중 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 한 쌍의 수평 이동 판부재(124) 중 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시키며, 다른 하나의 제2직선 이송기구(128a)는 다른 하나의 수평 이동 판부재(124)를 수평방향(Y)으로 이동시킨다.

한 쌍의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시켜, 수평 이동 판부재(124)에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도록 한다. 보다 구체적으로 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 중 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시키며, 다른 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 다른 하나의 수직 판부재(123)와 다른 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시킨다. 제4직선 이송기구(128c)는 베이스 판부재(121)와 셀지지 판부재(127) 사이에 배치되어 셀지지 판부재(127)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 셀지지 판부재(127)가 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다.

버스바프레임 푸셔(130)는 도 1 및 도 5에서와 같이 케이스(131), 수직 판부재(132), 흡착헤드(133) 및 제1직선이송기구(134)를 포함하여 구성된다.

케이스(131)는 절연블럭 스택커(120)의 일측에 배치되며, 수직 판부재(132)는 다수개의 부싱 가이드(132a)를 개재하여 케이스(131)의 일측에 부싱 가이드(132a)에 가이드되어 수평방향(Y)으로 이동되도록 연결된다. 흡착헤드(133)는 수직 판부재(132)와 다수개의 연결봉(132b)으로 연결되며, 제1직선이송기구(134)는 케이스(131)와 수직 판부재(132) 사이에 배치되어 수직 판부재(132)를 수평방향(Y)으로 이동시킨다.

흡착헤드(133)는 제1수직 판부재(133a), 한 쌍의 제2수직 판부재(133b), 한 쌍의 이동 판부재(133c), 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(rack and pinion)(133d), 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e) 및 한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)를 포함하여 구성된다.

제1수직 판부재(133a)는 버스바 프레임(30)을 진공 흡착하는 다수개의 픽커(133g)가 일정한 간격으로 이격되어 배치되며 일측과 타측의 끝단 각각 중공부재(133h)가 연결된다.

한 쌍의 제2수직 판부재(133b)는 각각 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측즉, 수평방향(X)을 기준으로 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측에 각각 연결된 중공부재(133h)에 힌지(133i)로 연결되며 버스바 프레임(30)의 일측이나 타측을 각각 진공 흡착하는 다수개의 픽커(133g)가 일정한 간격으로 이격되어 배치된다. 한 쌍의 이동 판부재(133c)는 각각 제1수직 판부재(133a)의 일측과 타측에 각각 배치되며, 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)은 각각 한 쌍의 이동 판부재(133c) 중 하나의 이동 판부재(133c)의 상부 및 하부와 힌지(133i)의 상부 및 하부에 각각 연결되며 하나의 이동 판부재(133c)의 이동에 의해 제1랙 앤 피니언(133d)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b) 중 하나의 제2수직 판부재(133b)를 힌지(133i)를 기준으로 회동시킨다. 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)은 한 쌍의 이동 판부재(133c) 중 다른 하나의 이동 판부재(133c)의 상부나 하부와 힌지(133i)의 상부나 하부에 각각 연결되며, 하나의 이동 판부재(133c)의 이동에 의해 제2랙 앤 피니언(133e)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b) 중 다른 하나의 제2수직 판부재(133b)를 힌지(133i)를 기준으로 회동시킨다. 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)은 각각 도 1에서와 같이 수평방향(X)을 기준으로 대칭이 되도록 구성되며, 한 쌍의 이동 판부재(133c)의 수평방향(X)으로 이동에 의해 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)를 회동시킴에 의해 버스바 프레임(30)이 다수개의 픽커(133g)에 흡착되면 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 회동시켜 한 쌍의 제2사각형 판부재(32: 도 10에 도시됨)에 리드(11,12: 도 8에 도시됨)가 삽입되도록 한다.

한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)는 각각 제1수직 판부재(131)와 한 쌍의 이동 판부재(133b) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 이동 판부재(133b)를 수평방향(X)으로 이동시킴에 의해 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)을 회전시켜 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)가 각각 회동되도록 하여 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 삽입되도록 한다. 케이스(131)의 일측에 배치된 지지봉(135)은 케이스(131)의 수직방향(Z)의 높이를 설정 시 사용되며, 케이스(131)의 수직방향(Z)의 높이 흡착헤드(133)와 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 높이를 동일하게 조정하기 위해 사용된다.

셀 셔틀(140)은 도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이 셀 스택커(110)와 절연블럭 스택커(120) 사이에 배치되며 상부는 배터리 셀(10)을 지지하도록 사각형 케이스가 사용되며, 사각형 케이스는 하부의 일측에 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 삽입되도록 서로 이격되는 한 쌍의 연결봉 삽입홈(141a)이 형성되는 연결블럭(141)이 연결된다. 이러한 셀 셔틀(140)은 다수개의 배터리 셀(10)이 스택(stack) 즉, 적층되고 리드(11,12)에 각각 절연블럭(30)이 지지된 상태가 되면 트랜스퍼(150)에 의해 트랜스퍼(150)와 함께 버스바프레임 푸셔(130)가 배치된 위치로 이동되어 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 적층된 다수개의 배터리 셀(10)이 버스바 프레임(30)에 조립되도록 한다.

트랜스퍼(150)는 도 1, 도 2 및 도 6에서와 같이 한 쌍의 제1이동 판부재(151), 제2이동 판부재(152), 한 쌍의 제1LM 가이드(Linear Motion guide)(153), 한 쌍의 제2LM 가이드(154), 제1연결블럭(155), 제2연결블럭(156), 한 쌍의 제1연결봉(157), 한 쌍의 제2연결봉(157a), 제1실린더 이송기구(158), 제2실린더 이송기구(158a) 및 직선이송기구(159)를 포함하여 구성된다.

한 쌍의 제1이동 판부재(151)는 각각 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)의 하부에 서로 이격되어 배치된다. 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)는 하부 베이스 판부재(121a)와 상부 베이스 판부재(121b)로 이루어지며, 상부 베이스 판부재(121b)는 상부에 한 쌍의 수평 이동블럭(122)과 한 쌍의 수직 판부재(123) 등이 배치되며, 하부 베이스 판부재(121a)는 상부 베이스 판부재(121b)의 하부에 배치되고 하부에 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 이격되어 배치된다. 제2이동 판부재(152)는 한 쌍의 제1이동 판부재(151)와 이격되어 배치되며 셀 셔틀(140)의 하부에 서로 이격되어 배치된다.

한 쌍의 제1LM 가이드(153)는 각각 한 쌍의 제1이동 판부재(151)가 한 쌍의 제1LM 가이드(153)에 의해 가이드되어 이동되도록 한 쌍의 제1이동 판부재(151)의 하부에 서로 이격되어 연결된다. 한 쌍의 제2LM 가이드(154)는 제2이동 판부재(152)가 한 쌍의 제2LM 가이드(154)에 의해 가이드되어 이동되도록 제2이동 판부재(152)의 하부에 서로 이격되어 연결된다. 제1연결블럭(155)은 한 쌍의 제1이동 판부재(151) 중 하나의 일측에 연결되며 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)이 서로 이격되어 형성되며, 제2연결블럭(156)은 제2이동 판부재(152)의 일측에 연결되며 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)이 서로 이격되어 형성된다.

한 쌍의 제1연결봉(157)은 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되며, 한 쌍의 제2연결봉(157a)은 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입된다. 제1실린더 이송기구(158)는 한 쌍의 제1연결봉(157)과 연결되어 한 쌍의 제1연결봉(157)이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제1연결봉(157)을 수평방향(Y)으로 이동시키며, 제2실린더 이송기구(158a)는 한 쌍의 제2연결봉(157a)과 연결되어 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제2연결봉(157a)을 수평방향(Y)으로 이동시킨다.

직선이송기구(159)는 한 쌍의 제1LM 가이드(153)와 한 쌍의 제2LM 가이드(154) 사이에 배치되어 제1실린더 이송기구(158)나 제2실린더 이송기구(158a)에 의해 한 쌍의 제1연결봉(157)이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈(155a)에 삽입되거나 한 쌍의 제2연결봉(157a)이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈(156a)에 삽입되면 한 쌍의 제1LM 가이드(153)나 한 쌍의 제2LM 가이드(154)를 따라 한 쌍의 제1이동 판부재(151)나 제2이동 판부재(152)를 이송시킨다.

프레스(160)는 도 1 및 도 7에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 구비되며, 사각 프레임 구조물(161), 수직 판부재(162) 및 다수개의 프레스 푸셔(163)를 포함하여 구성된다.

사각 프레임 구조물(161)은 버스바프레임 푸셔(130)의 일측에 위치되며, 버스바프레임 푸셔(130)로 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)을 이송하기 위해 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)의 상부에 수직 판부재(162)나 다수개의 프레스 푸셔(163)가 위치되도록 다수개의 사각형 프레임을 이용해 직육면체형으로 형성된다. 수직 판부재(162)는 다수개의 프레스 푸셔(163)가 각각 버스바프레임 푸셔(130)로 이동된 셀 셔틀(140)에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)을 가압할 수 있도록 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송된 셀 셔틀(140)의 상부에 위치되도록 사각 프레임 구조물(161)의 일측에 배치된다.

다수개의 프레스 푸셔(163)는 각각 수직 판부재(161)의 일측에 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)이 버스바프레임 푸셔(130)로 이송 즉, 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송되면 절연블럭(20)에 의해 리드(11,12)가 지지되는 배터리 셀(10)을 가압하여 양면 테이프(10a)에 의해 배터리 셀(10)과 배터리 셀(10)이 서로 견고하게 접착되거나 리드(11,12)가 절연블럭(20)에 의해 지지됨에 의해 포밍(forming)되어 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 용이하게 삽입되도록 한다. 이러한 다수개의 프레스 푸셔(163)는 각각 실린더 이송기구(163a)와 푸시 블럭(163b)을 포함하여 구성된다. 실린더 이송기구(163a)는 수직 판부재(162)의 일측에 배치되며, 푸시 블럭(163b)은 실린더 이송기구(163a)에 연결되어 실린더 이송기구(163a)의 수직방향(Z)으로 승하강되어 배터리 셀(10)과 리드(11,12)를 가압한다.

전술한 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치에 적용되는 제1 내지 제4 직선이송기구 등의 직선 이송기구는 볼스크류 이송기구나 리니어 모터 이송기구 등이 사용되며, 이러한 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 배터리 셀(10), 절연블럭(20) 및 버스바 프레임(30)이 사용된다.

배터리 셀(10)은 도 8에서와 같이 상부에 양면 테이프(10a)가 부착되며 일측과 타측에 각각 리드(11,12)를 갖는 파우치형 배터리 셀이 사용된다.

절연블럭(20)은 공지된 절연성 재질로 형성되고, 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)를 지지하며, 제1직사각형 블럭(21), 제2직사각형 블럭(22) 및 경사형 블럭(23)을 포함하여 구성된다. 제1직사각형 블럭(21)은 한 쌍의 제1수납봉(122a)이나 한 쌍의 제2수납봉(124a)이 삽입되도록 한 쌍의 관통홀(21a)이 서로 이격되어 형성되고, 제2직사각형 블럭(22)은 제1직사각형 블럭(21)의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되며, 경사형 블럭(23)은 제2직사각형 블럭(22)의 끝단의 일측에서 연장되게 형성된다. 즉, 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)은 제1직사각형 블럭(21)의 폭(W1)보다 작게 형성되며, 경사형 블럭(23)은 일측의 폭(W3)은 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)과 동일하게 형성되며 타측의 폭(W4)은 제2직사각형 블럭(22)의 폭(W2)보다 작도록 하여 경사지게 형성된다. 예를 들어, 경사형 블럭(23)은 수평방향(X)을 기준으로 절연블럭 스택커(120)의 베이스 판부재(121)의 외측으로 향하는 방향에 위치되는 끝단이 경사지게 형성함으로써 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 버스바 프레임(30)은 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)가 회동되어 리드(11,12)에 삽입 시 경사형 블럭(23)의 경사면이 스톱퍼로 작용되도록 한다. 즉, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)의 회동각이 경사형 블럭(23)의 경사면(23a)의 경사각도만큼 회동되도록 한다. 여기서, 제1직사각형 블럭(21), 제2직사각형 블럭(22) 및 경사형 블럭(23)은 각각 상부의 표면의 형상이 직사각형이나 경사형으로 형성된다.

버스바 프레임(30)은 도 10에서와 같이 제1사각형 판부재(31)와 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 포함하여 구성된다. 제1사각형 판부재(31)는 셀 셔틀(140)이 버스바프레임 푸셔(130)로 이송되면 셀 셔틀(140)의 상부에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 타측으로 조립된다. 즉, 제1사각형 판부재(31)는 셀 셔틀(140)의 상부에 적층된 다수개의 배터리 셀(10)의 일측이 절연블럭 스택커(120)의 셀지지 판부재(127)에 의해 지지된 상태로 이송되면 다수개의 배터리 셀(10)의 타측으로 조립된다. 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지(31a)로 연결되고, 각각 일정한 간격으로 배터리 셀(10)의 리드(11,12)가 삽입되는 다수개의 리드 삽입홀(32a)이 형성되며, 다수개의 리드 삽입홀(32a) 사이에 각각 리드(11,12)가 연결되는 버스바(32b)가 배치된다. 여기서, 힌지(31a)는 하나 이상을 구비하여 제1사각형 판부재(31)를 기준으로 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)가 회동한다. 예를 들어, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 버스바프레임 푸셔(130)의 제2직선 이송기구(133f)에 의해 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d)과 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)이 구동되어 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)이 회동되면 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)의 회동에 의해 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부를 가압하는 절연블럭(20)의 경사면(23a)과 접하게 회동되어 리드(11,12)가 리드 삽입홀(32a)이 삽입되도록 한다.

배터리 셀(10)의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 리드 삽입홀(32a)에 삽입하기 위해 먼저, 절연블럭 스택커(120)의 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 각각 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측과 타측에 위치되도록 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)에 의해 상부에 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된 한 쌍의 수평 이동블럭(122)을 각각 수평방향(Y)으로 이송시킨다. 예를 들어 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측에 위치되며, 한 쌍의 제1수납봉(122a)은 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 타측에 위치되도록 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)에 의해 상부에 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 연결된 한 쌍의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다. 한 쌍의 제1수납봉(122a)이 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 일측과 타측에 위치되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)은 각각 한 쌍의 제1수납봉(122a)과 대응되는 위치로 이동되도록 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)에 의해 한 쌍의 수평 이동 판부재(124)를 각각 수평방향(Y)으로 이동킨다.

한 쌍의 제2수납봉(124a)은 한 쌍의 제1수납봉(122a)과 대응되는 위치 즉, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)이 하강되어 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)의 상부에 위치되는 위치로 이송되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 한 개 이상의 절연블럭(20)을 미리 이송받는다. 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 한 개 이상의 절연블럭(20)이 하강되어 수납되면 셀 스택커(110)의 승강부재(113)는 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 절연시트(13)를 수납한다. 승강부재(113)는 절연시트(13)가 수납되면 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)을 수납받으며, 수납된 배터리 셀(10)은 배터리 셀(10)을 절연시트(13)의 상부에 적층시켜 절연시트(13)의 상부에 접착된 양면 테이프(10a)를 이용해 접착되어 적층된다. 배터리 셀(10)이 절연시트(13)의 상부에 접착되면 새로운 상부에 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)은 승강부재(113)로 수납되어 적층되며, 이러한 과정을 미리 설정된 배터리 셀(10)의 개수만큼 반복 수행한다. 예를 들어, 세 개의 절연블럭(20)에 하나의 절연블럭(20)으로 지지하는 경우에 셀 스택커(110)의 승강부재(113)는 양면 테이프(10a)가 접착된 배터리 셀(10)을 3개 연속으로 수납받아 적층되며, 3개 적층된 배터리 셀(10)은 각각 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 한 개의 절연블럭(20)이 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 하강되어 이송됨에 의해 절연블럭(20)에 의해 리드(11,12)가 가압된다. 이와 같이 세 개의 배터리 셀(10) 당 한 개의 절연블럭(20)으로 가압하는 경우에 도 9에서와 같이 세 개의 배터리 셀(10) 중 중앙에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)는 수평을 유지하는 반면에 양측에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)는 굽혀진 형상으로 포밍(forming)되어 중앙에 위치된 배터리 셀(10)의 리드(11,12)와 접하게 된다. 도 9는 리드(11,12) 중 하나의 리드(12)만 도시하고 있으나 리드(12)와 대향되도록 배터리 셀(10)에 구비되는 리드(11) 또한 전술한 것과 동일하게 적용된다. 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)는 도 9에 도시된 상태로 포밍(forming)됨으로써 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 리드 삽입홀(32a)에 삽입시 자동으로 용이하게 삽입할 수 있게 된다.

절연블럭(20)의 스택 작업이 완료되면 직선이송기구(159)는 셀 스택커(110)의 하부로 셀 셔틀(140)을 이송시킨다. 직선이송기구(159)는 셀 셔틀(140)을 이송하기 위해 제2이동 판부재(152)를 셀 스택커(110)의 하부로 이송시키며, 제2이동 판부재(152)가 셀 스택커(110)의 하부로 이송되면 셀 스택커(110)는 셀 셔틀(140)이 다수개의 배터리 셀(10)을 지지하도록 이동된다. 직선이송기구(159)는 셀 셔틀(140)이 다수개의 배터리 셀(10)을 지지하면 배터리 셀(10)의 리드(11,12)에 절연블럭(20)이 위치된 상태에서 배터리 셀(10)을 이송하기 위해 제1이동 판부재(151)나 제2이동 판부재(152)를 한 쌍의 제1LM 가이드(153)와 한 쌍의 제2LM 가이드(154)를 따라 이동시켜 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송시킨다.

절연블럭(20)에 의해 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)가 도 9에 도시된 상태로 포밍(forming)되어 버스바프레임 푸셔(130)의 일측으로 이송되면 버스바프레임 푸셔(130)는 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11,12)를 버스바 프레임(30)의 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)에 각각 형성된 리드 삽입홀(32a)에 삽입한다. 여기서, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)는 각각 다수개의 리드 삽입홀(32a)이 형성되며, 한 쌍의 제2사각형 판부재(32) 중 하나의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 다수개의 리드 삽입홀(32a)은 각각에 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(11)가 삽입되며, 다른 하나의 제2사각형 판부재(32)에 형성된 다수개의 리드 삽입홀(32a)은 각각에 세 개의 배터리 셀(10)의 각각의 리드(12)가 삽입된다.

리드 삽입홀(32a)에 리드(11,12)를 삽입하는 작업은 버스바프레임 푸셔(130)에 의해 수행되며, 버스바프레임 푸셔(130)는 다수개의 배터리 셀(10)을 수납하고 각각의 리드(11,12)를 절연블럭(20)으로 지지하는 절연블럭 스택커(120)와 셀 셔틀(140)이 이송되면 버스바 프레임(30)을 다수개의 배터리 셀(10)에 조립한다. 즉, 버스바프레임 푸셔(130)는 흡착헤드(133)의 한 쌍의 제2직선 이송기구(133f)를 각각 구동하여 한 쌍의 제1랙 앤 피니언(133d), 한 쌍의 제2랙 앤 피니언(133e)을 동작시킴에 의해 한 쌍의 제2수직 판부재(133b)를 각각 회동시켜 흡착헤드(133)에 흡착된 버스바 프레임(30)의 제1사각형 판부재(31)의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지(31a)로 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재(32)를 절연블럭(20)의 경사면(23a)까지 회동시켜 리드 삽입홀(32a)에 리드(11,12)를 삽입한다. 전술한 과정을 통해 버스바 프레임(30)이 적층된 다수개의 배터리 셀(10)에 조립되면 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 다수개의 절연블럭(20)은 승강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 이송된다. 즉, 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 삽입된 다수개의 절연블럭(20)은 한 쌍의 제1직선 이송기구(128)와 한 쌍의 제2직선 이송기구(128a)에 의해 각각 한 쌍의 수평 이동블럭(122)과 한 쌍의 수직 판부재(123)를 구동시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)에서 한 쌍의 제1수납봉(122a)으로 승강되어 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도도록 한다.

한 쌍의 제1직선 이송기구(128)는 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킴에 의해 한 쌍의 승강판부재(126)에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시켜 한 쌍의 제2수납봉(124a)으로 이송되도록 한다. 예를 들어, 한 쌍의 제1직선 이송기구(128) 중 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 한 쌍의 수평 이동블럭(122) 중 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉(122a) 중 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시키며, 다른 하나의 제1직선 이송기구(128)는 베이스 판부재(121)와 다른 하나의 수평 이동블럭(122) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 수평 이동블럭(122)을 수평방향(Y)으로 이송시켜 절연블럭(20)이 삽입되는 다른 하나의 제1수납봉(122a)을 수평방향(Y)으로 이송시킨다.

한 쌍의 제3직선 이송기구(128b)는 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시켜 수평 이동 판부재(124)에 연결된 한 쌍의 제2수납봉(124a)에 수납된 절연블럭(20)을 승강시킴에 의해 한 쌍의 제1수납봉(122a)에 삽입되도록 한다. 보다 구체적으로 한 쌍의 제3직선 이송기구(128b) 중 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 한 쌍의 수직 판부재(123) 중 하나의 수직 판부재(123)와 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 승강판부재(126) 중 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시키며, 다른 하나의 제3직선 이송기구(128b)는 다른 하나의 수직 판부재(123)와 다른 하나의 승강판부재(126) 사이에 각각 배치되어 다른 하나의 승강판부재(126)를 수직방향(Z)을 이동시킨다. 제4직선 이송기구(128c)는 베이스 판부재(121)와 셀지지 판부재(127) 사이에 배치되어 셀지지 판부재(127)를 수평방향(Y)으로 이동시켜 셀지지 판부재(127)가 셀 스택커(110)의 승강부재(113)의 상부에 수납된 배터리 셀(10)의 일측을 지지한다.

이상에서와 같이 본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납하여 조립 시 자동으로 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 조립 작업의 생산성을 개선시킬 수 있으며, 다수개의 배터리 셀을 스택한 후 버스바 프레임에 자동으로 수납할 수 있도록 함으로써 배터리 팩의 제품의 신뢰성을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 배터리 셀 스택킹 장치는 배터리나 커패시터 셀을 조립하는 산업 분야에 적용할 수 있다.

10: 배터리 셀 11,12: 리드
20: 절연블럭 30: 버스바 프레임
110: 셀 스택커 120: 절연블럭 스택커
130: 버스바프레임 푸셔 140: 셀 셔틀
150: 트랜스퍼 160: 프레스

Claims

일측과 타측에 리드(lead)를 갖는 배터리 셀(battery cell)을 수납하는 셀 스택커(cell stacker);
상기 셀 스택커의 일측에 배치되고 다수개의 절연블럭을 가지며 셀 스택커의 일측과 타측에 상기 절연블럭을 스택하여 배터리 셀의 리드가 절연블럭에 의해 지지되도록 하는 절연블럭 스택커;
상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되어 일측과 타측에 각각 리드 삽입홀이 형성된 버스바 프레임(bus bar frame)을 배터리 셀로 푸시하여 리드 삽입홀에 배터리의 리드를 삽입시키는 버스바프레임 푸셔(bus bar pusher);
상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되어 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부를 지지하는 셀 셔틀(cell shuttle); 및
상기 절연블럭 스택커의 하부에 배치되어 상기 셀 셔틀에 절연블럭으로 리드가 지지된 배터리 셀의 하부가 지지되면 절연블럭 스택커과 셀 셔틀을 각각 상기 버스바프레임 푸셔로 이송시키는 트랜스퍼(transfer)를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 셀 스택커는 베이스 판부재;
상기 베이스 판부재의 상부에 배치되는 수직 판부재;
상기 수직 판부재와 이격되어 배치되며 배터리 셀이 수납되는 승강부재;
상기 베이스 판부재와 상기 수직 판부재 사이에 배치되어 상기 수직부재를 수평방향으로 이동시키는 제1직선이송기구; 및
상기 수직 판부재와 상기 승강부재 사이에 배치되어 상기 승강부재를 수직방향으로 이동시키는 제2직선이송기구를 포함하며,
상기 배터리 셀은 상부에 양면 테이프가 부착되며 일측과 타측에 각각 리드를 갖는 파우치형 배터리 셀이 사용되며, 상기 제1직선이송기구와 상기 제2직선이송기구가 상기 승강부재를 수직이나 수평방향으로 이동시켜 승강부재에 수납된 배터리 셀을 지지하거나 상기 셀 셔틀로 이송시키는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 절연블럭 스택커는 상기 셀 스택커의 일측에 배치되는 베이스 판부재;
상기 베이스 판부재의 상부에 각각 이격되어 배치되고 각각의 상부에 서로 이격되며 절연블럭이 삽입되는 한 쌍의 제1수납봉이 연결되는 한 쌍의 수평 이동블럭;
상기 베이스 판부재의 상부에 상기 한 쌍의 제1수평 이동블럭과 각각 이격되게 배치되는 한 쌍의 수직 판부재;
상기 한 쌍의 수직 판부재의 상부에 각각 배치되고 각각의 하부에 서로 이격되며 절연블럭이 삽입되는 한 쌍의 제2수납봉이 연결되는 한 쌍의 수평 이동 판부재;
상기 한 쌍의 수평 이동 판부재의 하부에 서로 이격되어 배치되어 한 쌍의 제2수납봉에 수납되는 절연블럭의 하부를 지지하거나 해제하는 한 쌍의 푸셔;
상기 한 쌍의 수직 판부재의 일측에 각각 배치되는 한 쌍의 승강판부재;
상기 베이스 판부재의 상부의 위치되며 상기 한 쌍의 수직 판부재의 사이에 배치되어 배터리 셀의 일측을 지지하는 셀지지 판부재;
상기 베이스 판부재와 상기 한 쌍의 수평 이동블럭 사이에 각각 배치되어 각각 수평 이동블럭을 수평방향으로 이송시키는 한 쌍의 제1직선 이송기구;
상기 한 쌍의 수직 판부재와 상기 한 쌍의 수평 이동 판부재 사이에 각각 배치되어 한 쌍의 수평 이동 판부재를 수평방향으로 이동시키는 한 쌍의 제2직선 이송기구;
상기 한 쌍의 수직 판부재와 한 쌍의 승강판부재 사이에 각각 배치되어 승강판부재를 수직방향을 이동시키는 한 쌍의 제3직선 이송기구; 및
상기 베이스 판부재와 상기 셀지지 판부재 사이에 배치되어 셀지지 판부재를 수평방향으로 이동시키는 제4직선 이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.
제3항에 있어서,
상기 절연블럭은 한 쌍의 제1수납봉이나 한 쌍의 제2수납봉이 삽입되도록 한 쌍의 관통홀이 서로 이격되어 형성되는 제1직사각형 블럭;
상기 제1직사각형 블럭의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되는 제2직사각형 블럭; 및
상기 제2직사각형 블럭의 끝단의 일측에서 연장되게 형성되는 경사형 블럭을 포함하며,
상기 제2직사각형 블럭의 폭은 상기 제1직사각형 블럭의 폭보다 작게 형성되며, 상기 경사형 블럭은 일측의 폭은 상기 제2직사각형 블럭의 폭과 동일하게 형성되며 타측의 폭은 상기 제2직사각형 블럭의 폭보다 작도록 하여 경사지게 형성되는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 버스바프레임 푸셔는 상기 절연블럭 스택커의 일측에 배치되는 케이스;
상기 케이스의 일측에 배치되는 수직 판부재;
상기 수직 판부재와 다수개의 연결봉으로 연결되는 흡착헤드; 및
상기 케이스와 상기 수직 판부재 사이에 배치되어 상기 수직 판부재를 수평방향으로 이동시키는 제1직선이송기구를 포함하며,
상기 흡착헤드는 버스바 프레임을 진공 흡착하는 다수개의 픽커가 일정한 간격으로 이격되어 배치되며 일측과 타측의 끝단 각각 중공부재가 연결되는 제1수직 판부재, 상기 제1수직 판부재의 일측과 타측에 각각 연결된 상기 중공부재에 힌지로 연결되며 버스바 프레임의 일측이나 타측을 각각 진공 흡착하는 다수개의 픽커가 일정한 간격으로 이격되어 배치되는 한 쌍의 제2수직 판부재, 상기 제1수직 판부재의 일측과 타측에 각각 배치되는 한 쌍의 이동 판부재, 상기 한 쌍의 이동 판부재 중 하나의 이동 판부재의 상부와 상기 힌지의 상부에 각각 연결되는 제1랙 앤 피니언(rack and pinion), 상기 한 쌍의 이동 판부재 중 다른 하나의 이동 판부재의 상부와 상기 힌지의 상부에 각각 연결되는 제2랙 앤 피니언, 및 상기 제1수직 판부재와 상기 한 쌍의 이동 판부재 사이에 각각 배치되어 상기 이동 판부재를 수평방향으로 이동시킴에 의해 상기 제1랙 앤 피니언과 상기 제2랙 앤 피니언을 회전시켜 한 쌍의 제2수직 판부재가 각각 회동되도록 하여 버스바 프레임의 리드 삽입홀에 배터리 셀의 리드가 삽입되도록 하는 한 쌍의 제2직선 이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 셀 셔틀은 상기 셀 스택커와 상기 절연블럭 스택커 사이에 배치되며 상부는 배터리 셀을 지지하도록 사각형 케이스가 사용되며,
상기 사각형 케이스는 하부에 서로 이격되는 한 쌍의 연결봉 삽입홈이 형성되는 연결블럭이 연결되는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 트랜스퍼는 절연블럭 스택커의 베이스 판부재의 하부에 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 제1이동 판부재;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재와 이격되어 배치되며 셀 셔틀의 하부에 배치되는 제2이동 판부재;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재의 각각 하부에 각각 연결되는 한 쌍의 제1LM 가이드(Linear Motion guide);
상기 한 쌍의 제1LM 가이드와 이격되며 상기 제2이동 판부재가 하부에 서로 이격되어 연결되는 한 쌍의 제2LM 가이드;
상기 한 쌍의 제1이동 판부재 중 하나의 일측에 연결되며 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈이 서로 이격되어 형성되는 제1연결블럭;
상기 제2이동 판부재의 일측에 연결되며 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈이 서로 이격되어 형성되는 제2연결블럭;
상기 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 각각 삽입되는 한 쌍의 제1연결봉;
상기 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 각각 삽입되는 한 쌍의 제2연결봉;
상기 한 쌍의 제1연결봉과 연결되어 한 쌍의 제1연결봉이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제1연결봉을 수평방향으로 이동시키는 제1실린더 이송기구;
상기 한 쌍의 제2연결봉과 연결되어 한 쌍의 제2연결봉이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 삽입되거나 삽입 해제되도록 한 쌍의 제2연결봉을 수평방향으로 이동시키는 제2실린더 이송기구; 및
상기 한 쌍의 제1LM 가이드와 상기 한 쌍의 제2LM 가이드 사이에 배치되어
제1실린더 이송기구나 제2실린더 이송기구에 의해 한 쌍의 제1연결봉이 각각 한 쌍의 제1연결봉 삽입홈에 삽입되거나 한 쌍의 제2연결봉이 각각 한 쌍의 제2연결봉 삽입홈에 삽입되면 한 쌍의 제1LM 가이드나 한 쌍의 제2LM 가이드를 따라 한 쌍의 제1이동 판부재나 제2이동 판부재를 이송시키는 직선이송기구를 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 버스바 프레임은 제1사각형 판부재; 및
상기 제1사각형 판부재의 일측과 타측의 끝단에 각각 힌지로 연결되는 한 쌍의 제2사각형 판부재를 포함하며,
상기 한 쌍의 제2사각형 판부재는 각각 일정한 간격으로 배터리 셀의 리드가 삽입되는 다수개의 리드 삽입홀이 형성되며, 상기 다수개의 리드 삽입홀 사이에 각각 상기 리드가 연결되는 버스바가 배치되는 배터리 셀 스택킹 장치.
제1항에 있어서,
상기 배터리 셀 스택킹 장치는 프레스가 구비되며,
상기 프레스는 상기 버스바프레임 푸셔의 일측에 위치되는 사각 프레임 구조물;
상기 사각 프레임 구조물의 일측에 배치되는 수직 판부재; 및
상기 수직 판부재의 일측에 일정한 간격으로 이격되어 배치되어 절연블럭 스택커과 셀 셔틀이 버스바프레임 푸셔로 이송되면 절연블럭에 의해 리드가 지지되는 배터리 셀을 가압하여 양면 테이프에 의해 배터리 셀과 배터리 셀이 접착되거나 리드가 절연블럭에 의해 지지됨에 의해 포밍(forming)되어 버스바 프레임의 리드 삽입홀에 삽입되도록 하는 다수개의 프레스 푸셔를 포함하며,
상기 다수개의 프레스 푸셔는 각각 상기 수직 판부재의 일측에 배치되는 실린더 이송기구, 및 상기 실린더 이송기구에 연결되어 실린더 이송기구의 수직방향으로 승하강되어 배터리 셀과 리드를 가압하는 푸시 블럭을 포함하는 배터리 셀 스택킹 장치.