KR20210007990A - 배터리 머신 툴 시스템 및 방법 - Google Patents

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tool
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KR1020207032719A
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존 더블유 워츠2세
스콧 머큐리오
로버트 엔 워츠
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윌츠 매뉴팩처링 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

조작 파라미터의 상이한 특정 값을 각각 필요로 하는 복수의 상이한 툴들과 사용가능한 머신의 가변 조작 파라미터의 특정 값을 세팅하기 위한 시스템이다. 시스템은 특정 툴을 위한 머신의 조작 파라미터의 소정의 원하는 값에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있으면서 특정 툴과 연계되어 있는 태그, 원하는 값에 관한 저장된 데이터와 툴의 리더, 및 머신에서 사용되는 특정 툴의 태그의 저장된 데이터 중 적어도 일부의 특정 값에 의존적인 다른 머신의 가변 조작 파라미터 또는 특정 툴의 그 사용을 위한 머신의 가변 조작 파라미터의 소정의 원하는 값을 세팅하기 위해서 저장된 데이터 중 적어도 일부를 이용하는 머신의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 머신은 배터리 그리드 캐스팅 머신, 배터리 그리드 페이스팅 머신, 배터리 페이스트 메이킹 머신, 배터리 페이스트 드라잉 오븐, 배터리 그리드 또는 플레이트 커팅 또는 트리밍 머신, 배터리 플레이트 스태킹 머신, 로봇 팰릿타이징 머신 또는 이와 유사한 것 중 한가지일 수 있다.

Description

배터리 머신 툴 시스템 및 방법
본 출원은 2018년 4월 27일자로 출원된 미국 가출원 제62/663,645호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 그 전체로 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
본 발명은 대체로 배터리용 구성요소들을 제조하기 위한 머신들 및 생산 라인들에 관한 것이고, 보다 상세하게는 그 안에서 사용되는 특정 툴을 위한 가변 조작 파라미터들로 이루어진 머신 및 생산 라인 값들을 세팅하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전극(electrode)들, 그리드(grid)들, 전극들과 그리드들을 위한 페이스트(paste)와 같은 배터리 구성요소들을 생산하는 것, 전극과 그리드에 대한 페이스트의 도포, 페이스트처리된 그리드를 건조하는 것, 그 그리드를 적층하는 것 등을 위한 다수의 머신들 및 라인들은 복수의 상이한 툴들을 이용할 수 있고, 적어도 일부 조작 파라미터들을 가지는데, 그 조작 파라미터들은 그 값들이 달라질 수 있고 머신 또는 라인에서 사용될 특정 툴을 위하여 세팅되어야만 한다. 머신 또는 라인은 통상적으로 가변 조작 파라미터들의 전자 컨트롤러를 가지고, 오퍼레이터는 생산 시행(production run)을 위한 머신 또는 라인에서 사용될 각각의 상이한 툴을 위한 가변 조작 파라미터들 중 적어도 일부를 위한 상이한 값들을 입력해야만 한다. 특정 툴을 위하여 오퍼레이터에 의한 이들 값들의 입력은 시간 소모적이고, 정확히 그렇게 행하는 오퍼레이터에 의존적이므로, 때때로 툴을 손상시킬 수 있는 에러를 초래하고, 생산 손실과 스크랩 재료를 초래하며, 어떤 경우에는 머신 또는 생산 라인을 손상시킨다.
머신 또는 생산 라인의 적어도 하나의 가변 조작 파라미터의 특정 값들을 세팅하는 시스템, 머신 및/또는 방법은, 납산 배터리(lead acid battery)들의 적어도 하나의 구성요소를 제공하기 위하여 그리고/또는 조립하기 위하여 여러 가지의 상이한 툴들을 이용할 수 있다. 일부 적용처들에서, 특정 툴과 연계된 태그 또는 라벨은 머신 또는 생산 라인의 하나 이상의 조작 파라미터들의 특정 값에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있을 수 있는데, 그 머신 또는 생산 라인 안에서 사용되는 저장 데이터는, 툴이 함께 사용되는 머신 또는 라인의 조작을 위한 이러한 특정 값을 자동적으로 세팅하기 위해서 머신 또는 생산 라인의 전자 컨트롤러에 의해 사용되고 머신 또는 생산 라인의 리더에 의해 판독될 수 있다. 일부 적용처들에서, 머신 또는 라인이 함께 사용될 수 있는 각각의 상이한 툴은 함께 사용되는 머신 또는 라인의 하나 이상의 가변 파라미터들의 특정 값들을 포함하고 있는 별개의 연계된 태그 또는 라벨을 가질 수 있다.
일부 구현예들에서, 툴의 라벨 또는 태그는, 그 안에서 사용되는 머신의 적합한 프로그래밍과 조작을 위하여 그리고/또는 특정 툴을 사용하는 머신 또는 라인에 의해 생산되는 구성요소들에 의존적인 임의의 다른 머신 또는 라인의 동조를 위하여 요구되는 데이터와 정보 모두를 가질 수 있다. 일부 구현예들에서, 특정 툴을 위한 태그는 라디오 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 태그일 수 있고, RFID 리더(reader)는 이러한 태그에 관한 데이터를 판독할 수 있고, 전자 컨트롤러는 이러한 툴의 적합한 사용을 위하여 요구되는 머신 또는 라인의 적어도 하나의 가변 조작 파라미터의 특정 값을 세팅하기 위해서 이러한 데이터를 이용할 수 있다. 일부 구현예들에서, 특정 툴의 태그는 또한 그 실제 사용에 관한 데이터를 수신하고 저장할 수 있다. 일부 구현예들에서, 실제 사용에 관한 이러한 수신되고 저장된 데이터는 이러한 툴의 서비스, 수리 및 그 교체를 위하여 그리고/또는 이러한 툴을 사용하는 머신 또는 라인의 유지관리와 수리를 위하여 유용할 수 있다. 일부 구현예들에서, 머신 또는 라인은 배터리 그리드 캐스터(battery grid caster), 그리드 커터(grid cutter) 또는 트리머(trimmer), 그리드 페이스터(grid paster), 페이스트 메이커(paste maker), 드라잉 오븐(drying oven), 플레이스 스태커(plate stacker), 로봇 팰릿타이저(robotic palletizer), 어셈블리 라인 플레이트 어셈블러(assembly line plate assembler), 포스트 캐스터(post caster), 러그 웰더(lug welder) 등일 수 있다.
최적의 방식과 특정 실시예들에 관한 다음에 오는 상세한 설명은 첨부의 도면들을 참조하여 제시될 것이다.
도 1은 툴의 사용을 위하여 머신 또는 생산 라인을 셋업하기 위한 데이터를 포함하고 있는 태그가 있는 툴을 위한 시스템 및 방법에 관한 흐름도이다.
도 2는 납산 배터리를 위하여 몰드 그리드 안에서의 그래버티 캐스팅(gravity casting)을 위한 라인 및 머신들의 평면도이다.
도 3은 납산 배터리를 위하여 스트립을 이루는 복수의 연결형 그리드들을 연속적으로 캐스팅하기 위한 라인 및 머신의 평면도이다.
도 4는 배터리 그리드들을 연속적으로 캐스팅하기 위한 머신의 측면도이다.
도 5는 도 4의 연속적인 그리드 캐스팅 머신의 단부 도면이다.
도 6은 도 4의 그리드 캐스팅 머신의 슈(shoe)의 등각 사시도이다.
도 7은 연속적인 캐스트 배터리 그리드들의 스트립을 냉간 가공(cold working)하기 위한 라인의 측면도이다.
도 8은 납산 배터리를 위하여 연속적인 스트립을 이루는 복수의 연결형 그리드들을 다이 펀치 성형(die punch forming)하기 위한 라인 및 머신의 측면도이다.
도 9는 배터리 그리드 페이스팅 및 가공처리 라인(battery grid pasting and processing line)의 측면도이다.
도 10은 배터리 그리드 페이스팅 머신(battery grid pasting machine)의 개략적인 측면도이다.
개시된 시스템들과 머신들 각각은, 복수의 상이한 툴들 각각과의 사용을 위한 가변 조작 파라미터들의 특정 값들을 세팅하는 컨트롤러를 가지고 상이한 구성들 또는 크기들로 되어 있는 여러 가지의 납산 배터리 구성요소들을 생산하기 위한 복수의 상이한 툴들을 사용할 수 있다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 각각의 상이한 또는 특정 툴(10)은, 특정 툴이 생산 시행을 위하여 필요로 하는 머신 및/또는 라인의 가변 조작 파라미터들의 값들에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있는 라디오 주파수 식별(RFID) 태그와 같은 라벨 또는 태그(12)를 가질 수 있다. RFID 리더와 같은 태그의 리더(14)는 특정 툴의 태그에 관한 데이터를 판독할 수 있고, 마이크로프로세서 또는 PLC와 같은 전자 컨트롤러(16)는, 머신에 의해 사용되고 있는 특정 툴에 의존적인 머신의 상류나 하류에서 조작들 및/또는 머신을 포함하는 생산 라인(20) 및/또는 머신(18) 안에서의 툴의 적합한 사용을 위하여 요구되는 머신의 하나 이상의 조작 파라미터들의 값을 세팅하기 위해서 그 데이터를 사용할 수 있다. 특정 툴이 머신 상에 설치됨에 따라 또는 그렇게 설치되는 경우, 리더는 특정 툴과 연계되거나 특정 툴에 의해 지지되는 라벨 또는 태그를 판독할 수 있고, 특정 툴의 적합한 조작과 사용을 위하여 요구되는 머신 또는 라인의 변수들의 특정 값들을 컨트롤러가 조정하도록 데이터를 입력할 수 있다. 각각의 툴의 라벨 또는 태그는, 특정 툴을 사용하는 머신에 의해 생산되는 구성요소들이나 특정 툴에 의존적인 임의의 라인 또는 다른 머신의 동조(synchronization)를 위하여 그 안에서 사용되는 머신의 적합한 프로그래밍과 조작을 위하여 요구되는 데이터와 정보를 가질 수 있다. 원한다면, 각각의 툴을 위한 태그는, 툴의 사용이 있는 시간들에 관한 숫자와 같은 머신 및/또는 툴의 유지관리를 위하여 바람직할 수 있는 그 사용에 관한 데이터와 정보를 수신하고 저장할 수도 있다.
도 2에 나타나 있는 바와 같이, 배터리 그리드 그래버티 캐스팅 라인(30)은 몰드(34)들(툴링)이 있는 하나 이상의 그리드 캐스팅 머신(32)들을 포함할 수 있는데, 녹아있는 납이 분주 채널(dispensing channel)(38)들을 통해 로(furnace)(36)로부터 그 몰드들 쪽으로 공급된다. 로는, 납을 녹이고 나서 그 녹아 있는 납을 원하는 온도로 유지하기 위해서 각각의 캐스팅 머신과 온도 제어식 가스 연소 버너 어셈블리(40)의 각각의 몰드(34) 쪽으로 정량의 녹아있는 납을 전달하기 위하여 펌프들과 컨트롤 게이트들을 포함할 수 있다. 몰드들은 온도 제어식 전기 가열 요소들과 냉각 통로들을 포함할 수 있고, 그리고 그 하류에는 캐스트 그리드들을 신속하게 냉각시키기 위해서 캐스트 그리드들이 통과하게 되는 냉각수가 있는 온도 제어식 욕조(temperature controlled bath)를 포함할 수 있다. 그리드들은 또한 하류의 그리드 트리머(grid trimmer)(42) 쪽으로 운송될 수 있고, 그리고 나서 특정 몰드 툴링 안에서 캐스팅된 그리드들의 특정 크기, 두께, 구성 및/또는 중량과 같은 가변 조작 파라미터들의 값들을 필요로 할 수 있는 스태킹 머신(stacking machine) 쪽으로 운송될 수 있다.
이 캐스팅 머신과 캐스팅 라인은, 상이한 크기, 두께, 중량, 둘레 구성 및/또는 와이어 구성으로 된 그리드를 생산하도록 각각 구성되어 있는, 폭넓은 여러 가지의 상이한 몰드(34)들과 사용될 수 있다. 적합한 몰드 디자인은 본 출원에 관한 미국 특허 4,079,911에 개시되어 있고, 그 개시사항은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다. 각각의 몰드 툴링 어셈블리(mold tooling assembly)를 위한 태그는 캐스팅된 각각의 그리드를 위하여 각각의 몰드에 분주될 원하는 양의 녹아있는 납, 녹아있는 납의 소정의 원하는 온도 범위, 몰드 가열 온도와 냉매 온도, 트리머를 위한 캐스트 그리드의 요구되는 크기와 구성 치수들, 그리드들이 통과하는 수냉식 욕조의 소정의 원하는 온도, 분당 10-20 그리드들의 범위 내에 있을 수 있는 몰드가 캐스트 그리드를 생산할 수 있는 속도, 다양한 운송 컨베이어들이 조작해야하는 속도를 위한 데이터를 포함할 수 있고, 그리고 캐스팅 머신, 로, 녹아있는 납, 몰드 히터들, 냉각 시스템 등의 조작을 적절하게 제어하고 동조하는데 요구되는, 사용될 몰드에 대해 특정한 임의의 다른 데이터를 포함할 수 있다. 몰드를 적절하게 사용하기 위해서 캐스팅 머신 및 라인을 위하여 요구되는 이러한 데이터 중 일부나 전부는 몰드와 연계된 태그 상에 저장될 수 있다.
몰드가 캐스팅 머신 안에 설치되는 경우, 리더는 이 데이터를 판독하고, 통상적으로 그 데이터를, 사용 중 캐스팅 머신의 조작을 제어하는 마이크로컨트롤러 또는 프로그램가능 논리 컨트롤러(programmable logic controller; PLC)와 같은 캐스팅 머신 및/또는 라인 전자 컨트롤러(들) 쪽으로 제공하고, 그리고 배터리 그리드들을 캐스팅하기 위해서 사용 중에 있는 경우 라인의 다른 부분들 쪽으로 제공한다.
도 3에는 납 또는 납 합금으로 된 복수의 연결형 배터리 그리드들의 기다란 연속적인 스트립(52)을 위한 생산 라인(50)이 도시되어 있다. 라인은, 납을 녹이면서 녹아있는 납의 원하는 온도를 유지하기 위한 로(54), 연속적인 캐스팅 머신(56), 컨베이어 벨트 시스템(58), 스트립을 90 도 회전시킬 수 있어서 스트립 코일링 머신(64)에서 릴(62) 상에 코일처럼 감겨있을 수 있는, 캐스팅 머신의 하류에 있는 그리드 스트립 테이크 오프 시스템(60)을 포함할 수 있다. 도 4 내지 도 6에 나타나 있는 바와 같이, 캐스팅 머신(56)은 소정의 원하는 구성으로 된 일련의 그리드 몰드 캐버티(68)들이 그 안에 있는 외측 원주 표면을 가지고 있는 실린더형 로터리 드럼(66), 및 드럼이 회전함에 따라 녹아있는 납이 이를 통해 펌프(72)에 의해 캐버티들 쪽으로 공급되는 상보적인 아치형 슈(70)를 포함할 수 있다. 통상적으로, 슈(70) 또는 그 마운팅 블록(74)은 온도 제어식 전기 가열 요소들을 포함하고 있고, 그리고 드럼의 반대쪽 측면 상에는 드럼을 냉각시키기 위해서 드럼 위쪽으로 물을 분무하는 일련의 온도 제어식 워터 스프레이 노즐(76)들을 포함하고 있다. 상이한 드럼들은 그리드들이 있는 연속적인 스트립을 생산하는데, 그리드들은 상이한 크기, 와이어 구성, 두께로 되어 있을 수 있고, 상이한 속도들로 회전될 수 있다.
각각의 특정 드럼(66) 및 연계된 슈(70)는 통상적으로 상이한 슈 온도, 드럼 냉각 온도, 회전 속도, 녹아있는 납 온도, 슈를 통한 슈 쪽으로의 녹아있는 납의 순환율 등을 필요로 할 수 있다. 상이한 드럼들의 상이한 회전 속도들은 통상적으로 상이한 속도들을 조작하기 위해서 그리드 스트립 테이크 오프 시스템(grid strip take off system)(60)과 그리드 코일링 머신(grid coiling machine)(64)을 필요로 한다. 각각의 로터리 드럼이 있는 별개의 태그는 이 데이터 중 일부나 전부를 포함하고 있을 수 있고, 슈(70)는 또한 함께 사용될 수 있는 특정 드럼 또는 드럼들을 식별하는 별개의 태그를 가질 수 있다. 머신 및 생산 라인에 있는 리더는 상이한 캐버티 구성들 및 연계된 슈들을 가지는 폭넓은 여러 가지의 상이한 드럼들과 사용될 수 있다. 특정 슈 및 연계된 드럼이 캐스팅 머신에 설치되는 경우, 리더는, 복수의 캐스트 배터리 그리드들의 연속적인 스트립의 생산을 위한 특정 로터리 드럼과 슈 툴링의 적합하면서 보통 최적의 사용을 위하여 그리고 보통 캐스팅 머신의 하류에 있는 코일링 스테이션에서 회전가능한 스풀 또는 릴 상에서의 이 스트립의 권취를 위하여 요구되는 머신 또는 머신 및 라인의 가변 조작 파라미터들을 위하여 요구되는 특정 값들을 가지는 머신 또는 머신 및 라인의 하나 이상의 PLC들과 같은 머신 및/또는 머신 및 라인의 전자 컨트롤러(들)를 자동적으로 프로그램하기 위해서, 드럼 태그 또는 드럼 태그 및 연계된 슈 태그로부터의 데이터를 판독하고 이용할 수 있다. 연속적인 캐스팅 머신은 본 출원의 회사 출원인에게 양도된 미국 특허 4,509,581에 개시되어 있는 타입일 수 있고, 그 개시사항은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
도 7에 나타나 있는 바와 같이, 별개의 가변 속도 모터(82)에 의해 각각 구동되는 일련의 압축 롤러 머신(80)들을 통해 스트립을 통과시킴으로써 그 단면 두께를 줄이도록 스트립을 냉간 가공하여, 그리드들의 미세구조는 그 내부식성을 증가시키도록 변경될 수 있고, 스트립(52)의 그리드들의 인장 강도는 상당히 증가될 수 있다. 통상적으로, 각각의 롤러 머신(80)에 의해 생산되는 스트립의 약간의 연장과 두께의 감소 때문에, 각각의 이어지는 롤러 머신은 다소 상이한 속도로 구동되는데, 이는 통상적으로 스트립이 각각의 롤러 머신으로 진입함에 따라 각각의 이어지는 머신 안의 롤러(84)들이 스트립의 직선방향 표면 속도와 동등한 다소 더 높은 원주 속도로 구동되는 것을 필요로 한다. 캐스팅 머신에서 사용되는 각각의 드럼을 위한 태그 속에 프로그램된 회전 속도는 또한, 각각의 롤러 머신 안의 롤러(84)들이 구동되는 속도, 또는 그 롤러들이 특정 드럼 툴의 태그 속에 프로그램되어 PLC 또는 롤러 머신들을 위한 다른 컨트롤러 쪽으로 리더에 의해 제공될 수 있는 속도를 결정하기 위해서, 마이크로프로세서 또는 PLC에 의해 판독되고 사용될 수 있다. 바람직하게는, 롤러 머신들은 연속적인 캐스팅 머신으로부터 스트립을 수용하기 위해서 연속적인 캐스팅 머신의 하류에 직접 위치될 수 있고, 바람직하게는 코일링 머신의 상류에 위치될 수 있다.
경화된 배터리 페이스트(활성 물질)의 그리드들에 대한, 결과적으로는 배터리 플레이트들에 대한 부착은 그리드 와이어들의 단면 형상을 변경시키는 것, 및 그리드의 와이어들의 랜드부들 상에 텍스처형성된 표면을 성형하는 것에 의해 개선될 수 있다. 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 캐스트 그리드들의 기다란 연속적인 스트립(52)의 그리드 와이어들의 단면 형상을 변경하는 생산 라인(90)은, 연속적인 캐스팅 머신(56)으로부터 연속적인 스트립을 수용하면서 이 스트립을 그리드 리포밍 머신(grid reforming machine)(94) 쪽으로 운반하는 스트립 드라이빙 머신(92)을 포함할 수 있고, 재성형된 스트립(52')은 하류의 코일링 머신(96) 안에 수용된 릴(94) 상에 코일처럼 감겨있을 수 있다. 그리드 리포밍 머신(94)은, 그리드 와이어들의 단면 형상을 변경시키기 위해서 스트립이 그 닙(nip)을 통과하는 쌍을 이루는 또는 적합한 로터리 다이(rotary die)들 또는 프레스(100) 안에 수용된 스탬핑 다이(stamping die)(98)들과 같은 리포밍 다이(reforming die)들을 포함할 수 있다. 이들 스탬핑 다이 또는 로터리 다이는 또한 재성형된 그리드들의 랜드부들 상에 텍스처형성된 표면을 형성할 수 있다. 리포밍 머신은 다이들을 통해 스트립을 움직이기 위해서 다이들의 상류와 하류에 진입 이송 롤러(102)와 탈출 이송 롤러(104)를 포함할 수 있다. 스트립 드라이빙 머신(92), 리포밍 머신(94), 이송 진입 롤러(102)와 이송 탈출 롤러(104), 리포밍 머신(94)의 리포밍 다이(98)들 및 코일링 머신(96)의 조작 속도들은 모두 캐스팅 머신(56)의 드럼(66)의 회전의 속도에 의존적이다. 또한, 상이한 몰드 캐버티 그리드 구성을 가지는 각각의 드럼은 상이한 세트를 이루는 호환가능한 리포밍 다이(98)들과 사용되어야만 한다. 그러므로, 상보적인 리포밍 다이(98)들은, 우측 세트를 이루는 드럼과 리포밍 다이들이 캐스팅 머신과 리포밍 머신에 설치되어 있는지를 결정하기 위해서 캐스팅 드럼(66)의 태그의 리더로부터 데이터를 수신할 수도 있는 리포밍 머신의 컨트롤러 및 리더와 협업하는 연계된 라벨 또는 태그를 포함할 수 있다. 만약 그렇다면, 드럼이나 상보적인 리포밍 다이들의 태그는 속도, 레지스트레이션, 및 리포밍 머신과 그 다이 툴링의 적합한 레지스트레이션과 조작을 위하여 요구되는 임의의 다른 특정 데이터를 제어하는 마이크로컨트롤러나 PLC를 위한 임의의 필수 데이터를 제공할 수도 있다. 연속적인 스트립의 그리드 와이어들을 재성형하기 위한 방법과 생산 라인은 본 출원의 회사 출원인에게 양도된 미국 특허 8,875,361에 개시되어 있고, 그 개시사항은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
복수의 배터리 그리드들의 연속적인 기다란 스트립은 또한 연결된 그리드들을 성형하도록 납 또는 납 합금으로 된 중실 스트립의 부분들을 펀칭가공함으로써 제조될 수 있는데, 각각의 그리드는 대체로 직사각형 단면을 가지는 복수의 이격되어 떨어진 와이어 세그먼트들을 가지고 있으면서 와이어 세그먼트들 사이의 개방된 공간들과 그리고 노드들에서 상호연결되어 있다. 그리드들의 이 연속적인 스트립은 프로그레시브 펀칭 다이(progressive punching die)로 제조될 수 있다. 그리드들의 이 연속적인 스트립을 성형하기 위한 펀칭 다이는 그리드들의 이 연속적인 스트립을 제조하는 다이와 프레스를 제어하고 순환시키는데 요구되는 데이터가 있는 연계된 태그가 제공될 수 있다. 각각의 상이한 세트를 이루는 이들 펀칭 다이들을 위한 태그는 또한 하류의 리포밍 머신(94), 그 다이(98)들 및 임의의 하류의 설비를 위한 데이터를 포함할 수 있는데, 임의의 하류의 설비의 적합한 기능은 스트립의 그리드들의 구성 및/또는 길이, 및/또는 그리드가 이 스트립을 성형하는 펀칭 다이들로부터 나와서 그 펀칭 다이들의 하류에서 움직이는 속도에 의존적이다.
배터리 페이스트(활성 물질)는, 통상적으로 도 9에 나타나 있는 생산 라인과 같이 그리드들의 페이스트처리된 스트립을 하류에서 추가로 가공처리하는 생산 라인(110)의 일부일 수 있는 페이스팅 머신에 의해 그리드들의 연속적인 스트립에 도포될 수 있다. 생산 라인은 코일처럼 감겨진 연속적인 스트립(116)의 릴(114)의 언코일러(112), 픽업 및 이송 롤러(118), 페이스팅 머신(120), 스트립을 개별적인 그리드들로 잘라내는 커터(122), 플래시 드라잉 오븐(flash drying oven)(124), 인덱싱 캐러셀(indexing carousel)(126), 페이스트처리된 플레이트 스태커(128), 및 배터리들을 제조하는 전체 제조과정과 어셈블리에서의 순차적인 가공처리를 위하여 팰릿(pallet 또는 palette) 상에 별개의 페이스트처리된 플레이트들의 더미(stack)들을 놓아두는 로봇(130)을 이어지는 하류 스테이션들 안에 가지고 있을 수 있다. 페이스터 머신들의 다양한 형태들과 이 생산 라인(110)은 본 출원의 회사 출원인에게 양도된 미국 특허 9,397,331에 개시되어 있고, 그 개시사항은 참조사항으로 본 명세서에 통합되어 있다.
한가지 적합한 페이스팅 머신(120)은 도 10에 도식적으로 나타나 있고, 그 안에 패들 휠(142)들과 이송 롤러(144)들이 있는 페이스트 호퍼(140)를 가질 수 있는데, 패들 휠(142)들과 이송 롤러(144)들은 조작시, 스트립이 컨베이어 벨트(148)에 의해 호퍼 플레이트 밑에서 전진이동됨에 따라 연속적인 스트립(116)의 그리드들의 와이어들 사이에 있으면서 그 위쪽에 있는 오리피스 플레이트(146)를 통해 페이스트를 분주하기 위해서 가변 속도 전기 모터에 의해 구동된다. 컨베이어 벨트의 어퍼 런(upper run)(154) 밑에 있는 롤러들(150, 152)은 오리피스 플레이트(146)에 대하여 대체로 수직방향으로 움직이게 될 수 있는데, 이는 페이스트의 총 두께가 스트립 안에 있는 그리드들의 와이어들의 두께 보다 더 크도록 그리드들의 연속적인 스트립(116)이 오버 페이스트처리될 수 있을 정도를 제어하는 스태퍼 모터에 의한 것과 같다. 페이스트가 하류의 가공처리 장비에 들러붙는 것과 적층된 페이스트처리된 그리드들이 서로 들러붙는 것을 방지하기 위하여, 페이퍼(156, 158)는 롤러들(160, 162)의 적합한 배열에 의해 페이스트처리된 스트립의 양쪽 면들에 도포될 수 있는데, 원한다면 롤러들은 그리드들의 스트립이 페이스트 호퍼 밑에서 전진이동되는 비율로 페이스트처리된 그리드 스트립의 마주하는 면들 위쪽에 페이퍼를 배치하기 위해서 가변 속도 모터에 의해 구동될 수 있다.
상이한 구성들, 폭 및/또는 두께를 가지는 그리드들의 연속적인 스트립들은 다소 상이한 오리피스(164) 구성을 가지는 오리피스 플레이트를 필요로 할 수 있다. 그러므로, 각각의 상이한 오리피스 플레이트(146)는 태그가 제공될 수 있는데, 태그는 페이스트 호퍼의 패들 휠(142)들과 이송 롤러(144)들의 조작에 관한 원하는 속도, 스트립(116)의 그리드 와이어들에 도포되는 페이스트의 두께를 적어도 부분적으로 조정하는 가동 롤러(150)의 포지션, 컨베이어 벨트(148)가 호퍼(140) 밑에서 연속적인 스트립을 전진이동시키는 속도 등을 위한 데이터를 포함할 수 있다. 원한다면, 상이한 그리드 구성, 길이, 폭 또는 페이스팅에 영향을 미치는 다른 특성을 가지는 연속적인 스트립의 각각의 릴(94)은 또한 스트립을 식별하는 태그를 가질 수 있다. 통상적으로 언코일러(112)의 로딩 스테이션 안에 있을 수 있는 페이스터(120)의 상류에 있는 연계된 리더는, 정확한 페이스터 오리피스 플레이트 툴링이 페이스트처리될 그리드들의 스트립을 위하여 설치되어 있는지 여부를 결정하는 데이터를 제공하기 위해서 이 태그를 판독할 수 있다. 그렇지 않다면, 연계된 PLC는, 정확한 오리피스 플레이트나 스트립의 릴이 설치될 때까지 페이스터(120)의 사용을 억제할 수 있다. 보이는(visual) 그리고/또는 들리는(audible) 에러 신호도 컨트롤러에 의해 작동될 수 있다.
페이스터 오리피스 플레이트 태그는 또한 페이스터의 하류에 있는 가공처리 장비를 위한 속도 및 다른 관련 조작 파라미터들에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 태그는 페이스트처리된 스트립들을 페이스트처리된 개별적인 배터리 그리드들 또는 플레이트들로 잘라내거나 절단하는 커터(122)의 조작의 속도, 플래시 드라잉 오븐(124)의 속도와 조작 온도, 적층을 위한 별개의 페이스트처리된 플레이트들을 이격시키면서 배열하는 캐러셀(126)의 속도 및 임의의 다른 관련 조작 파라미터들, 스태커(128)의 속도와 조작, 및 팰릿 상에 개별적인 페이스트처리된 플레이트들의 더미들을 놓아두기 위한 로봇(130)의 조작과 같은 하나 이상의 하류의 장비 또는 가공처리를 위한 데이터를 포함할 수 있다. 오리피스 플레이트 태그 또는 릴 플레이트 태그는 또한 식별용일 수 있고, 특정 그리드 스트립은 또한 페이스트 호퍼에 공급되는 페이스트의 소정의 원하는 조성 및/또는 다발을 이루는 페이스트를 위한 구성물의 믹서의 관련 조작 파라미터들을 위한 데이터를 포함할 수 있다. 원한다면, 페이스트 믹서 데이터는 다발을 이루는 배터리 페이스트를 제조하기 위한 페이스트 믹싱 머신 쪽으로 다양한 구성물들을 공급하는 자동화 시스템을 위하여 요구되는 데이터를 포함할 수 있다.
배터리 그리드들의 제조, 페이스트처리 또는 다른 가공처리를 위한 각각의 상이한 툴은 데이터를 포함하고 있는 연계된 태그를 가질 수 있는데, 이 데이터는 적합한 마이크로프로세서들 또는 PLC들과 통신하는 연계된 리더들을 통해, 배터리 그리드들과 배터리 플레이트들을 제조하고 페이스트처리하고 그리고/또는 가공처리하기 위해서 특정 툴링을 이용할 수 있는 머신들 및/또는 생산 라인들을 자동적으로 셋업하고 프로그램할 수 있다. 이러한 특정 툴링을 사용하는 머신들 및/또는 생산 라인들의 조작을 정확하게 셋업하기 위한 관련 데이터를 포함하고 있는 태그가 있는 여러 가지의 상이한 툴링 각각의 이 사용은, 오퍼레이터 셋업 에러를 기본적으로 제거하는 것, 툴링의 부정확한 조합들의 설치를 식별하는 것, 특정 툴링을 사용하기 위한 머신 및/또는 생산 라인을 정확하게 셋업하는데 요구되는 시간을 상당히 줄이거나 신속하게 하는 것, 특정 툴링을 사용하기 위한 머신들 및 라인들의 부정확한 셋업 및/또는 부정확한 툴링의 설치로 인한 툴링, 머신들 및/또는 생산 라인들에 대한 손상을 기본적으로 피하는 것, 및 그 안에 설치된 특정 툴링을 위한 머신들 및 생산 라인들의 부정확한 셋업이나 머신들 및/또는 생산 라인들 안에서의 부정확한 툴링의 사용으로 인한 배터리 그리드들의 스트립들 및/또는 페이스트처리된 스트립들 및/또는 별개의 페이스트처리된 그리드들 또는 플레이트들을 스크랩처리하는 비용을 피하는 것과 같은 하나 이상의 상당한 실용적인 이점들을 가질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 형태들은 현재의 바람직한 실시예들을 구성한 것이고, 많은 다른 형태들과 실시예들도 가능하다. 본 명세서에는 본 발명의 가능성 있는 균등한 형태들이나 파생물들 모두를 언급하는 것이 의도된 것은 아니다. 본 명세서에서 사용된 용어들이 제한하는 것이라기 보다는 단지 설명하기 위한 것이라는 점, 및 다양한 변경들이 본 발명의 범위나 사상을 벗어나지 않으면서 행해질 수 있다는 점을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 머신에 설치된 특정 툴을 위한 그 가변 조작 파라미터들 중 적어도 일부의 컨트롤러가 있는 복수의 상이한 툴들을 사용하기 위하여 구성된 머신;
    머신을 위한 툴;
    툴이 그 안에서 사용될 머신을 위한 조작 파라미터들 중 적어도 일부를 위한 원하는 값들에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있으면서 툴과 연계되어 있는 태그;
    툴과 연계된 태그 상의 저장된 데이터 중 적어도 일부의 리더;
    를 구비하는 시스템으로서,
    머신 컨트롤러는 툴의 사용을 위한 머신의 조작 파라미터들 중 적어도 일부의 원하는 값을 세팅하기 위해서 리더에 의해 판독되는 툴 태그의 데이터 중 적어도 일부를 사용하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    머신을 위한 툴의 태그는 RFID 태그이고, 리더는 태그의 RFID 리더인 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    툴, 연계된 별개의 리더를 식별하는 데이터가 있는 별개의 태그를 각각 가지고 있는 적어도 2개의 별개의 상이한 툴들을 더 구비하고,
    리더들은, 툴들이 서로 호환가능한지 여부 및 사람에 의해 탐지가능한 에러 신호를 제공하지 않는지를 결정하는 컨트롤러와 통신하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    툴, 연계된 별개의 리더를 식별하는 데이터가 있는 별개의 태그가 각각 있는 적어도 2개의 별개의 상이한 툴들을 더 구비하고,
    리더들은, 툴들이 서로 호환가능한지 여부 및 툴들을 가지고 머신의 조작을 억제하지 않는지를 결정하는 컨트롤러와 통신하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    컨트롤러가 툴들이 호환가능하지 않다고 결정하는 경우라면, 사람에게 들리는 그리고/또는 사람에 의해 시각적으로 관측할 수 있는 에러 신호를 더 작동시키는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    특정 툴과의 사용을 위하여 가변적인 각각의 머신의 조작 파라미터들 중 적어도 일부를 가지는 복수의 상이한 툴들을 각각 사용할 수 있는 적어도 2개의 머신들, 툴이 그 안에서 사용되는 머신의 조작 파라미터들 중 적어도 일부의 원하는 값들에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있는 별개의 태그를 가지는 각각의 툴이 있는 각각의 머신을 위한 별개의 상이한 툴, 이러한 머신 안에 설치된 툴의 데이터 중 적어도 일부를 판독하기 위하여 각각의 머신과 연계되어 있는 별개의 리더, 및 머신들 안에 설치된 툴들의 사용을 위한 조작 파라미터들 중 적어도 일부의 값을 세팅하기 위해서 리더들에 의해 판독되는 데이터 중 적어도 일부를 세팅하도록 구성되어 있되 머신들과 연계되어 있는 하나 이상의 컨트롤러들을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    머신은 그리드 캐스팅 머신을 구비하고,
    툴은, 캐스팅 머신의 적어도 하나의 조작 속도, 몰드 쪽으로 공급되는 녹아있는 납의 온도, 몰드 쪽으로 공급되는 녹아있는 납의 비율이나 양, 몰드의 원하는 온도, 또는 몰드에 의해 캐스팅된 그리드들을 냉각시키기 위한 유체의 온도에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있는 태그를 가지고 있으면서 캐스팅 머신 안에 설치되어 있는 몰드를 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    그리드 트리머 머신을 더 구비하고,
    몰드의 태그는 캐스팅 머신에 의해 몰드 안에 캐스팅된 그리드를 트리밍하기 위해서 트리머 머신의 조작을 위한 저장된 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제 2 항에 있어서,
    머신은 연속적인 캐스팅 머신을 구비하고,
    툴은 드럼의 회전의 적어도 하나의 속도를 위한 원하는 소정의 값들, 연계된 슈에 의해 드럼의 그리드 캐버티 쪽으로 공급되는 납의 온도, 녹아있는 납이 연계된 슈 쪽으로 공급되는 비율, 연계된 슈가 가열되는 소정의 온도, 드럼에 도포되는 냉매의 소정의 온도와 비율, 또는 드럼의 하류에 있는 연속적인 스트립을 냉각시키는 냉매의 온도에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있는 연계된 태그와 복수의 연결된 그리드들의 연속적인 스트립을 캐스팅하기 위하여 캐스팅 머신 안에 설치되어 있는 로터리 캐스팅 드럼을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제 2 항에 있어서,
    머신은, 페이스트가 이를 통해 연속적인 스트립 위쪽에 그리고 그리드의 와이어들 사이의 공간들 속으로 배치되어 있는 오리피스 플레이트가 있는 호퍼를 가지는 복수의 그리드들의 연속적인 스트립을 위한 페이스팅 머신을 구비하고,
    오리피스 플레이트는 페이스터의 조작 속도, 페이스팅 머신에 의해 스트립의 그리드들 쪽으로 공급되는 페이스트의 두께, 호퍼가 오리피스 플레이트의 오리피스를 통해 페이스트를 분주하는 비율, 페이스팅 머신이 오리피스 플레이트의 오리피스를 가로질러 그리드들의 스트립을 움직이는 속도, 또는 연속적인 스트립의 그리드들 쪽으로 페이스팅 머신에 의해 도포되는 페이스트의 전체 두께 중 적어도 한가지를 위한 소정의 원하는 값에 관한 저장된 데이터가 있는 연계된 태그를 가지는 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    다양한 속도들로 조작될 수 있는 페이스팅 머신의 하류에 있는 적어도 하나의 머신을 더 구비하고,
    오리피스 플레이트의 태그는 하류의 머신이 조작될 속도에 관한 소정의 데이터를 포함하고,
    이 속도 데이터는 하류의 머신의 속도를 제어하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    페이스트처리된 연속적인 스트립을 개별적인 그리드들로 절단하기 위하여 페이스터 머신의 하류에 있는 커터 머신을 더 구비하고,
    페이스터 오리피스의 태그는 커터 머신의 소정의 속도에 관한 저장된 데이터를 포함하고 있고,
    이 데이터는 커터 머신의 속도를 제어하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    페이스팅 머신의 하류에 있는 드라잉 오븐을 더 구비하고,
    페이스팅 오리피스의 태그는, 오븐의 조작 온도 또는 페이스트처리된 그리드들이 오븐을 통해 운반되는 속도 중 적어도 한가지를 위한 소정의 저장된 데이터를 포함하고,
    이 데이터는, 오븐의 온도 또는 페이스트처리된 그리드들이 오븐을 통해 운반되는 속도를 제어하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제 10 항에 있어서,
    페이스트처리된 그리드들을 적층하기 위한 머신을 페이스팅 머신의 하류에 더 구비하고,
    오리피스 플레이트의 태그는 스태커의 조작을 위한 원하는 값들에 관한 소정의 데이터를 포함하고,
    이 데이터는 스태커의 조작을 위한 값들 중 적어도 일부를 세팅하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    스태커로부터 팰릿 위쪽에 플레이트들의 더미들을 놓아두도록 구성되어 있는 로봇을 더 구비하고,
    오리피스 플레이트의 태그는 로봇의 조작 파라미터들 중 적어도 일부를 위한 원하는 값들에 관한 소정의 데이터를 포함하고,
    이 데이터는 로봇의 조작 파라미터들 중 일부를 제어하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제 10 항에 있어서,
    여러 가지의 상이한 툴들을 사용하도록 구성되어 있는 페이스터의 하류에 적어도 하나의 머신을 더 구비하고,
    오피리스 플레이트의 태그는, 하류에 설치된 머신 안의 툴이 오리피스 플레이트와의 사용을 위한 정확한 툴을 가지고 있는지 여부, 및 하류의 머신과 페이스팅 머신의 조작을 억제하지 않는지 및/또는 잘못된 툴이 하류의 머신 안에 설치되어 있다는 보이거나 들리는 알림내용을 사람에게 제공하지 않는지를 결정하기 위해서 판독되고 사용되는 소정의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제 10 항에 있어서,
    페이스트 믹싱 머신을 더 구비하고,
    오리피스 플레이트의 태그는 페이스트 믹싱 머신의 가변 조작 파라미터들 중 적어도 일부를 위한 소정의 데이터를 포함하고,
    이 데이터 중 적어도 일부는, 믹싱 머신 안에서 다발을 이루는 페이스트의 성분들(ingredients; 인그리디언츠)의 혼합(mixing; 믹싱)시 사용을 위한 페이스팅 머신의 가변 조작 파라미터들 중 적어도 일부의 값을 세팅하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    다발을 이루는 페이스트를 위한 성분들 중 적어도 일부를 믹싱 머신 속으로 분주하기 위한 장치를 더 구비하고,
    오리피스 플레이트의 태그는 다발을 이루는 페이스트를 위한 페이스트 믹서 속으로 장치에 의해 분주될 성분들 중 적어도 일부의 소정의 양에 관한 데이터를 포함하고,
    이 데이터 중 적어도 일부는, 페이스트 믹서를 가지고 다발을 이루는 페이스를 위한 성분들을 혼합하기 위한 페이스트 믹서 속으로 장치에 의해 분주되는 성분들 중 적어도 일부의 양을 제어하기 위해서 판독되고 사용되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    머신은 배터리 그리드 캐스팅, 그리드 커팅, 그리드 트리밍, 그리드 페이스팅, 페이스트 인그리디언츠 믹싱, 드라잉 오븐, 플레이트 스태킹 또는 로봇 팰릿타이저 머신 중 한가지인 것을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    이러한 한가지 머신 이외에 다른 배터리 머신을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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