KR20230034069A

KR20230034069A - 배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템

Info

Publication number: KR20230034069A
Application number: KR1020210117211A
Authority: KR
Inventors: 이창현
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2023-03-09
Also published as: US20240067465A1; JP2024504019A; EP4258439A1; WO2023033539A1; CN116761703A

Abstract

본 발명의 배터리 모듈의 외부로 노출된 테이프 및 레진을 자동으로 제거하기 위한 자동 제거 시스템은: 테이프와 레진을 제거하기 위한 제거장치를 구비한 제거 어셈블리;와 상기 제거 어셈블리와 연결되어 상기 배터리 모듈의 테이프와 레진을 제거하도록 구동하는 자동 다축 로봇을 포함한다.

Description

배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템{AUTOMATIC CUTTING-OFF SYSTEM FOR TAPE AND RESIN OF BATTERY PACK}

본 발명은 배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템에 관한 것이다.

배터리 모듈은 복수의 배터리 셀을 적층하여 이루어지며 외관은 케이싱으로 커버된다. 배터리 모듈의 제조 공정에서 케이싱 내부의 온도 상승을 방지하고 셀을 제 위치에 고정하고 보호하기 위하여 방열부재로서 액상 레진을 팩 내부의 공간 사이로 주입하여 컴펙트 하게 충전하는 경우가 있다. 레진이 팩 내부에 꽉찬 상태로 잘 굳었는지 확인하기 위하여 케이싱의 외부에 일렬로 복수의 체크홀을 형성하고 체크홀을 덮는 부착부재인 테이프를 붙인다. 테이프에는 체크홀에 대응하는 위치에 개구가 천공되어 있다. 레진이 팩 내부에 충전되어 공간을 다 차지하고 굳으면, 체크홀과 테이프의 개구를 통하여 삐져 나오는 돌출 부분이 생기게 된다.

테스트 공정에서 배터리 모듈 케이싱에 붙은 테이프를 제거하면(1차 제거), 테이프와 테이프의 개구를 통과하여 돌출한 레진 부분도 같이 제거되지만, 체크홀을 통하여 외부로 여전히 돌출된 레진 부분이 잔류하므로, 이 부분은 제거장치인 나이프로 제거한다(2차 제거). 그러면, 케이싱의 외면이 면일(面一)의 상태로 소제되어 케이싱의 외관이 매끄럽게 마감된다.

그런데, 현재 공정에서는, 2명의 작업자가 각각 테이프 제거, 레진 제거 및 육안 검사를 진행하고 있다. 이와 같이 2명의 인력이 소요되며 제거 공정 속도가 작업자마다 다르고, 테이프와 레진의 제거에 노고가 필요한 문제가 있다.

발명자는 이상의 문제를 해소하기 위하여, 다축 자동 로봇을 이용하여 자동으로 테이프 및 레진을 제거하는 배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템을 개발하게 되었다.

한국공개특허 제10-2021-0056824호 일본공개특허 제2000-269168호 일본공개특허 제2020-173981호

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 배터리 모듈의 외부로 노출된 테이프와 레진을 자동으로 신속하고 확실하게 제거할 수 있으며, 생산 수율을 높이고, 공수를 줄여 경비를 절감할 수 있는 새로운 구조의 배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 배터리 모듈의 외부로 노출된 테이프 및 레진을 자동으로 제거하기 위한 자동 제거 시스템은: 테이프와 레진을 제거하기 위한 제거장치를 구비한 제거 어셈블리;와 상기 제거 어셈블리와 연결되어 상기 배터리 모듈의 테이프와 레진을 제거하도록 구동하는 자동 다축 로봇을 포함한다.

구체예에서, 상기 제거장치는 테이프와 테이프에 부착된 레진을 제거하기 위한 제1제거장치를 구비한다.

다른 구체예에서, 상기 제거장치는 상기 제1제거장치에 의한 레진 제거후 배터리 모듈 상에 잔류하는 레진을 제거하기 위한 제2제거장치를 더 구비한다.

다른 구체예에서, 상기 자동 제거 시스템은 이재모듈을 더 포함하며, 상기 이재모듈은 배터리 모듈을 파지하여 이송 셔틀로 이동시킨다.

다른 구체예에서, 상기 이송셔틀은 서로 인접하여 연장된 긴 한 쌍의 이송레일을 포함하며, 상기 배터리 모듈은 이송레일에 적재되어 전방의 정렬부로 이동한다.

구체예에서, 상기 정렬부는 스토퍼와, 각각의 이송레일의 외측에 설치된 한 쌍의 가압수단을 포함하며, 상기 가압수단은 이송레일의 내부로 진입하거나 이로부터 퇴피되는 가압로드를 포함하고, 가압로드는 이송레일의 내부로 진입한 상태에서 배터리 모듈의 측면 또는 후면을 가압하고, 스토퍼는 배터리 모듈의 전진 이동을 차단하는 것에 의하여, 배터리 모듈이 제 위치에 고정된다.

구체예에서, 상기 자동 제거 시스템은 고압 공기를 분사하도록 배열된 분사 노즐을 포함하는 송풍 모듈을 더 포함하고, 분사 노즐에서 토출된 압축 공기는 테이프의 일부가 배터리 모듈의 케이싱에서 떼어져 일정 방향으로 향하게 하는 것에 의하여, 제거 어셈블리의 제1제거장치가 테이프를 용이하게 파지하도록 할 수 있다.

또 다른 구체예에서, 상기 자동 제거 시스템은 제2제거장치와 접촉하여 상기 제2제거장치에 묻은 잔류 레진을 제거하는 클리닝 디바이스를 더 설치하고 있다.

또 다른 구체예에서, 상기 자동 제거 시스템은 제1제거장치에 부착된 테이프를 수거하는 수거부를 더 포함하고 있다.

구체예에서, 상기 제1제거장치는 제거 어셈블리의 베이스 일측을 따라 나란히 배열되며 각각이 하향 연장된 로드와, 로드의 전단에 일체로 형성된 그리퍼로 이루어진다.

또 다른 구체예에서, 상기 제1제거장치는 제거 어셈블리의 베이스 일측을 따라 하면을 향하도록 배열된 블록과, 블록의 하면에 장착되며 테이프와 레진을 제거하기 위한 스크레이퍼로 이루어진다.

이 경우, 상기 제2제거장치는 상기 제1제거장치가 배열된 일측과 반대측에 형성된 지지브라켓 또는 블록과, 지지브라켓 또는 블록에 레진을 제거하도록 설치된 나이프 또는 스크레이퍼로 이루어질 수 있다.

구체예에서, 상기 자동 다축 로봇은 바디와, 바디에 연결된 제1로봇암과, 제1로봇암에 연결된 제2로봇암을 포함하는 다관절 구조이며, 제2로봇암의 선단에는 차례로, 피봇 가능한 구동 아암과 제거 어셈블리의 베이스에 결합되기 위한 결합부가 형성된다.

또한 본 발명의 다른 측면으로서, 이상의 자동 제거 시스템을 이용하여 배터리 모듈 외부로 노출된 테이프와 레진을 자동으로 제거하는 방법이 제공되며, 상기 제거방법은: 배터리 모듈에 부착된 테이프 방향을 따라 제1제거장치를 이동시켜 테이프와 테이프에 부착된 레진을 제거하는 단계를 포함한다.

구체예에서, 본 발명의 방법은 배터리 모듈에 부착된 테이프와 수직인 방향으로 제2제거장치를 이동시켜 잔류하는 레진을 제거하는 단계를 더 포함한다.

본 발명은 자동 다축 로봇을 이용하여 배터리 모듈의 테이프와 레진을 자동으로 제거하므로 신속하고 정확하며 작업 속도를 크게 높일 수 있다.

본 발명의 자동 다축 로봇은 선회, 굴절 및 평행 이동이 자유로우므로 테이프 및 레진의 제거 장치를 부착하여 다양한 여러 방법으로 배터리 모듈의 테이프와 레진을 제거할 수 있어 작업 환경에 따른 적응성이 좋으며 호환성도 양호하다.

본 발명의 자동 제거 시스템은 무인 장비로써, 공수와 이에 따른 인건비를 절약할 수 있으며, 경제적이고 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 배터리 모듈의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 본 발명의 자동 제거 시스템을 구현한 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 자동 다축 로봇의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제거 어셈블리의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제거 어셈블리의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 이송셔틀, 정렬부, 송풍모듈 및 클리닝 디바이스를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 자동 다축 로봇을 이용한 테이프 및 레진 작업 공정의 개요를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 자동 다축 로봇과 제거 어셈블리를 이용하여 케이싱의 상면이 깨끗이 소제된 실제예를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분에 "연결" 된다고 할 경우, 이는 물리적으로 직접 또는 간접으로 연결되는 것 뿐만 아니라 무선 또는 유선에 의한 연결이나 전기적 신호를 통한 연결을 포함하는 의미이다.

본 출원에서 "상부" "하부" "전방" "후방" 또는 "배치"와 같은 용어는 제한적인 의미가 아니고 위치, 방위 또는 물리적인 배열을 표시하는 단어를 예시한 것으로 해석되어야 한다.

이하 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 배터리 모듈(B)의 테이프 및 레진 자동 제거 시스템(1)의 구성도이다. 테이프(T)는 부착부재의 일례를 제시한 것이며, 레진(R)은 방열부재의 일례를 제시한 것이고, 동일한 기능을 달성하는 다른 부재도 적용 가능하며, 이들 용어는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.

본 발명의 자동 제거 시스템(1)은 시스템 전체의 MCU(Main Control Unit)로 기능하는 제어부(100)와, 자동 다축 로봇(10)과, 이송셔틀(20)과, 정렬부(30)와, 이재모듈(40)과, 제거 어셈블리(50)와, 송풍모듈(60)과, 클리닝 디바이스(70)를 포함한다. 이들 부재는 제어부(100)와 유선 또는 무선으로 연결되어 제어부(100)의 신호에 의하여 구동한다.

이재모듈(40)이 옮긴 배터리 모듈(B)은 이송셔틀(20)을 따라 이동하여 정렬부(30)에서 제 위치에 고정되고 자동 다축 로봇(10)에 결합된 제거 어셈블리(50)의 구동으로 테이프(T)와 레진(R)이 제거된다. 제거 어셈블리(50)는 클리닝 디바이스(70)에 의하여 청소되며, 테이프(T)는 도 1에는 도시하지 않은 수거부로 모이고, 소제를 마친 배터리 모듈(B)은 다른 작업을 위하여 이동되며, 자동 다축 로봇(10)은 원 위치로 복귀하고, 다음 배터리 모듈(B)의 공급을 대기한다.

본 발명은 이상의 자동 제거 작업 사이클을 반복함으로써, 신속하고 확실하게 다량의 배터리 모듈(B)의 테이프(T)와 레진(R)을 제거할 수 있다.

도 2는 도 1에 따른 본 발명의 자동 제거 시스템(1)을 구현한 일례를 도시한다. 이하의 설명에서, 본 발명이 명료히 파악되도록, 통상의 자동 공정 시스템이 당연히 구비하는 부재인 모터, 공압 액츄에이터, 실린더 및 케이블등의 도시와 설명은 특별한 경우를 제외하고는 이를 생략한다.

배터리셀의 적층, 레진(R)의 주입 및 테이프(T)의 부착이 완료된 배터리 모듈(B)이 언로더(1004)에서 컨베이어(1000)로 이동하여 x축 방향을 따라 이동한다. 컨베이어(1000)는 x축 방향을 따라 길게 배치되며, 자동 다축 로봇(10), 이송 셔틀(20) 및 정렬부(30)는 전체적으로 이와 수직인 y축 방향을 따라 배열된다. 언로더(1004)와 컨베이어(1000) 및 이를 따른 배터리 모듈(B)의 이동은 현재 공정 시스템을 토대로 예시한 것이며, 배터리 모듈(B)을 이송 셔틀(20)의 바로 전방으로 공급하는 등 다양한 변경이 가능하다.

이재모듈(Transfer module;40)은 컨베이어(1000)와, 그리고 이송셔틀(20)에 인접하여 설치된다. 이재모듈(40)은 하부의 고정스탠드(42)와, 고정스탠드(42) 상에 설치되며 좌우로 회전 가능하고 MCU가 내장된 선회바디(44)와, 선회바디(44)의 일측에서 길게 연장되며 좌우 및 상하 회전 가능한 연장아암(46)을 포함한다. 연장아암(46)의 전방 단부에는 육중한 집게 형상의 배터리 그리퍼(48)가 설치된다. 배터리 그리퍼(48)의 그리퍼들은 선단이 서로 근접하도록 회전하여 배터리 모듈(B)을 견고히 파지하는 그립 위치와, 선단이 서로 이격되도록 회전하여 배터리 모듈(B)에서 분리되는 논-그립 위치 사이에서 선회 가능하다.

도 2에는 도시하지 않은 배터리 위치 검출 센서가, 배터리 모듈(B)이 컨베이어(1000)의 소정 위치에 도착한 것을 검출하면, 연장아암(46)이 소정 각도 아래로 선회하여 배터리 모듈(B)의 양 측면과 대향하고, 배터리 그리퍼(48)가 측면 을 향하여 안쪽으로 이동하여 배터리 모듈(B)의 측면을 가압한 그립 위치가 된다. 이 상태에서 연장아암(46)을 위로 회전시키고, 선회바디(44)가 이송셔틀(20)을 향하도록 선회시킨 후, 연장아암(46)을 아래로 회전시켜 배터리 모듈(B)을 이송셔틀(20)에 재치한다. 이와 같이 하여 배터리 모듈(B)의 이재 공정이 완료되면, 배터리 그리퍼(48)는 논-그립 위치로 전환될 수 있다.

이상은 이재 모듈(40)의 일례를 설명한 것이며, 컨베이어(1000)에서 정렬부(30)로 배터리 모듈(B)을 이동시킬 수 있는 기능을 수행한다면, 어느 구조의 장치도 적절히 채용할 수 있다. 또, 컨베이어(1000) 대신 회전 턴테이블이 로딩하여 운반하는 배터리모듈(B)을 대상으로 하는 등 이재 모듈(40)의 적용 대상 역시 한정되지 않는다.

다음에, 이송셔틀(20)과 정렬부(30)의 구조에 앞서, 먼저 본 발명의 자동 다축 로봇(10)과 제거 어셈블리(50)에 대하여 설명한다.

자동 제거 시스템(1)에서 자동 다축 로봇(10)은 충분한 작업 공간을 확보하도록 다른 부재가 설치된 플랫폼(200)과 이격되어 있다.

본 발명의 자동 다축 로봇(10)은 도 3에 도시한 것처럼, 바디(120)와, 보스(110)를 통하여 바디(120)에 연결되며 위로 연장된 제1로봇암(108)과, 제1로봇암(108)의 단부로부터 수평 연장된 제2로봇암(102)을 포함하는 다관절 구조이다. 제2로봇암(102)의 선단에는 피봇 가능한 구동 아암(104)이 결합되며, 구동 아암(104)의 선단에는 제거 어셈블리(50)와 결합되는 결합부(106)가 형성된다. 바디(120)에는 MCU가 내장되어 제어부(100)와 통신한다. 제1로봇암(108)은 3차원 공간에서 자유로이 회동하여 상하좌우 기본 위치를 설정하고, 제2로봇암(102)은 회전 및 굴절 운동을 수행한다. 구동 아암(104)은 제2로봇암(102)의 스핀들과 연결되며 독립적으로 굴절 및 선회 운동한다.

이상의 자동 다축 로봇(10)은 일례를 설명한 것이며, 그 구조는 작업 환경에 맞추어 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어 결합부(106)를 핑거형으로 제작하거나 아암을 다른 기능을 수행하는 독립된 아암으로 사용할 수 있으며, 자동 다축 로봇(10)을 컴팩트한 구조로 플랫폼(200)에 일체화하는 것도 가능하다.

자동 다축 로봇(10)의 결합부(106)는 제거 어셈블리(50)와 결합되며, 전자의 구동에 의하여 후자는 자유롭게 이동, 선회, 자전 및 관절 운동을 수행한다.

본 발명의 제거 어셈블리(50)는 도 4에 도시한 것처럼, 평판 형상의 베이스(52)와, 베이스(52) 하면 일측을 따라 나란히 배열되며, 각각이 수직으로 하향 연장된 로드(54a)와, 로드(54a)의 전단에 일체로 형성된 집게 형상의 그리퍼(54b)로 이루어지는 제1제거장치(54)를 포함한다. 베이스(52)의 전면이 자동 다축 로봇(10)의 구동아암(104)의 결합부(106)에 결합된다.

그리퍼(54b)는 배터리 그리퍼(48)와 유사하게, 그리퍼들의 선단이 서로 근접하도록 회전하여 테이프(T)을 견고히 파지하는 그립 위치와, 선단이 서로 이격되도록 회전하여 테이프(T)에서 분리되는 논-그립 위치 사이에서 선회 가능하다.

그리퍼(54b)는 테이프(T)를 부착할 수 있는 엠보싱이나 망사 구조를 구비한 평판 형상의 패드로 대체할 수 있는 등 다양한 변경이 가능하다.

제1제거장치(54)가 배열된 일측과 반대측에는 복수의 지지브라켓(502)을 나란히 설치되며, 각각의 지지브라켓(502)의 입구부에 레진(R)을 제거하기 위한 나이프로 기능하는 제2제거장치(504)가 장착된다.

이상은 제거 어셈블리(50)의 구조와 동작의 일례를 보인 것이며, 다음과 같은 변형이 가능함은 자명하다.

첫째, 배터리 모듈(B)에서 테이프(T)가 일렬로만 배열된 경우에는 제1 및 제2제거장치(54, 504)는 하나만 설치하는 등 배터리 모듈(B)의 크기, 체크홀의 정렬 위치 및 숫자에 따라 제1 및 제2제거장치(54, 504)의 크기와 숫자는 다양하게 변경될 수 있다. 이 점에서, 본 발명의 제거 어셈블리(50)는 변경과 유지 보수가 편하도록 자동 다축 로봇(10)에 착탈 가능한 교환형인 것이 바람직하다.

둘째, 실제 많은 경우 제1제거 작업으로 테이프(T)와 레진(R)이 완전히 제거될 수 있으며, 이 경우 제2제거장치(504)는 생략해도 좋다. 이때에는 제1제거장치(54)가 제2제거장치(504)의 기능을 겸유한다고 할 수 있다.

이러한 두번 째 실시예로서, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 제거 어셈블리(50)의 사시도를 도시하고 있다.

베이스(52)의 하면의 일측에는 하면과 수직 방향으로 복수의 블록(510)이 설치되고, 각각의 블록(510)의 하면에는 스크레이퍼(scraper; 512)가 장착되어 있다. 제거 어셈블리(50)는 배터리 모듈(B)의 케이싱의 긴 쪽, 즉 길이 방향을 따라 이동하도록 스크레이퍼(512)가 좌우 방향으로 케이싱의 상면 대부분과 접촉하도록 구성되어, 케이싱 위를 평행 이동하면서 상면위로 돌출한 재료를 모두 소제할 수 있다. 즉, 테이프(T)와 레진(R)을 동시에 밀착하면서 같은 힘을 가하여 동시 제거하는 작업을, 케이싱의 폭 방향을 따라 부착된 복수의 테이프(T)열에 대하여 차례로 수행할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예의 경우 앞서의 실시예에 비하여 작업 시간을 더 단축할 수 있다.

본 발명의 제 2실시예의 블록(510)과 스크레이퍼(512)는 이를 제1실시예의 제2제거장치(504)를 대체하거나 또는 제1실시예의 제거 어셈블리(50)에 병행하여 추가하는 등 다양한 변경이 가능하다.

다음, 도 6의 사시도를 참조로 본 발명의 이송셔틀(20), 정렬부(30), 송풍모듈(60) 및 클리닝 디바이스(70)에 대하여 설명한다.

본 발명의 이송셔틀(20)은 서로 인접하여 연장된 긴 한 쌍의 이송레일(22)을 포함한다. 즉, 이송셔틀(20)은 컨베이와 유사한 벨트 구조이다. 이송레일(22)의 폭은 배터리 모듈(B)의 길이를 충분히 지지하는 크기로 제작된다. 이재모듈(40)은 배터리 모듈(B)이 이송레일(22)의 이동 방향과 정확히 수직이 되도록, 이송레일(22) 상에 배터리 모듈(B)을 재치한다. 재치된 배터리 모듈(B)은 이송레일(22)을 따라 전방으로 이동하여 정렬부(30)에 공급된다.

본 발명의 정렬부(30)는 전방의 스토퍼(32)와, 각각의 이송레일(22)의 외측에 설치된 한 쌍의 가압수단으로서의 실린더 액츄에이터(34)를 포함한다.

스토퍼(32)는 플랫폼(200)위의 미리 정해진 위치에 폭 방향으로 길게 돌출되도록 설치되며 배터리 모듈(B)이 더 이상 전진 이동하는 것을 막는다.

실린더 액츄에이터(34)는 바디 내부의 피스톤 구동에 의하여 이송레일(22)의 내부로 진입하거나 이로부터 퇴피되는 가압로드(36)를 포함한다. 가압로드(36)는 이송레일(22)과 경사진 방향으로 진입하거나 퇴피하여 배터리 모듈(B)의 측면 또는 후면 양 코너부를 뒤에서 가압한다. 좌우의 실린더 액츄에이터(34)는 실시간으로 동시 작동하도록 브릿지(38)에 의하여 연결될 수 있다.

본 발명에서는 전방의 스토퍼(32)와 이송레일(22)로 진입한 두 개의 가압로드(36) 각각이 배터리 모듈(B)의 전방 및 후방 양측면을 견고히 잡아 배터리 모듈(B)이 제거 작업 중 흔들리거나 미세 이동하지 않도록 안정적으로 위치를 고정해야 한다. 따라서, 배터리 모듈(B)의 폭에 맞추어 스토퍼(32)와 가압로드(36) 사이의 거리도 결정된다.

본 발명의 송풍 모듈(60)은 고압 공기를 분사하도록 배열된 복수의 분사 노즐(62)을 포함한다. 분사 노즐(62)의 개구는 상향하며, 분사 노즐(62)에서 토출된 압축 공기는 배터리 모듈(B)의 전면에서 아래로부터 위로 흘러 흐르므로 테이프(T)의 일부가 케이싱에서 떼어져 위로 향하게 된다. 이 작업은 제거 어셈블리(50)의 그리퍼(54b)가 테이프(T)를 파지하는 것을 돕는다.

본 발명의 클리닝 디바이스(70)는 클리너(72)를 포함하며, 클리너(72)는 예를 들어 제2제거장치인 나이프나 스크레이퍼에 묻은 레진을 제거하도록, 외면에 솔 이나 브러쉬 구조가 형성된 탄력성 있는 재질로, 예를 들어 롤러 형상으로 제작된다. 제거 어셈블리(50)가 왕복하면서 클리너(72)와 접촉하여 레진을 제거하여도 좋고, 제거 어셈블리(50)가 고정된 상태에서 클리너(72)가 회전하여도 좋다. 또, 클리닝 디바이스(70)는 동일한 목적을 달성하는 한 고압의 공기를 분출하는 노즐로 대체하는 등 다양한 변경이 가능하다.

클리닝 디바이스(70)의 전방에는 플랫폼(200)의 높이 방향을 따라 수거부(80)가 설치되어 있다. 수거부(80)로는 제1제거장치(54)가 파지한 테이프(T)가 낙하하여 모인다. 수거부(80)는 박스형으로 플랫폼(200)에 교체 가능하도록 장착되는 것이 바람직하다.

다음, 도 6과 도 7을 토대로 이상 설명한 본 발명의 자동 제거 시스템(1)에서 자동 다축 로봇(10)과 제거 어셈블리(50)를 위주로 제거 작업에 대하여 설명한다.

베이스 모듈(B)의 케이싱의 상면에는 폭 방향을 따라 3열로 테이프(T)가 부착되어 있으며, 이에 맞추어 제1제거장치(54)와 제2제거장치(504)도 3개 장착된다. 제어부(100)의 신호로 자동 다축 로봇(10)의 MCU가 구동하면, 구동아암(104), 따라서 제거 어셈블리(50)는 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전하거나, y축 방향을 따라 전진 또는 후진할 수 있다.

제거 어셈블리(50)를 배터리 모듈(B)의 전방의 상면에 인접하여 베이스(52)가 거의 수직이 되도록 하고, 테이프(T)에 대향하여 그리퍼(54b)가 인접하도록 한 다음, 제거 어셈블리(50)를 회전시켜 그리퍼(54b) 사이 공간에 테이프(T)를 위치시킨다. 그리퍼(54b)를 그립 위치로 전환하여 공간을 폐쇄하면, 테이프(T)가 파지되고, 제거 어셈블리(50)를 반 시계 방향으로 회전시키면 파지된 테이프(T)가 케이싱의 외면에서 걷어 올려진다. 제거 어셈블리(50)를 방향(A')을 따라 평행 이동시키면, 테이프(T)가 점점 분리되며 테이프(T)와 이에 붙은 레진(R)이 함께 제거된다. 테이프(T)의 그립 작업은 분사 노즐(62)의 송풍으로 더욱 용이하게 수행된다. 이 작업 상태가 도 7a에 도시되어 있다.

이 상태에서, 제거 어셈블리(50)를 방향(B')을 따라 수거부(80)까지 이동시킨 후 그리퍼(54b)를 논-그립 상태로 개방하면, 테이프(T)는 중력에 의하여 자동 낙하하여 박스에 모인다.

그리고, 케이싱 상면에 잔류하는 레진(R)을 완전히 제거하기 위해서는 자동 다축 로봇(10)을 구동하여 제거 어셈블리(50)를 수직 방향으로 회전시켜 이번에는 배터리 모듈(B)의 길이 방향을 따라 제2제거장치(504)가 케이싱의 상면과 접촉하도록 위치시킨 후 길이 방향을 따라 제거 어셈블리(50)를 선형 이동시킨다. 이 작업 상태가 도 7b에 도시되어 있다. 이 공정을 통하여 케이싱에 잔류하는 레진(R)이 제거된다.

그 후, 자동 다축 로봇(10)을 구동하여 제거 어셈블리(50)를 수직 방향으로 회전시킨 후 다시 방향(B')을 따라 클리닝 디바이스(70)까지 이동시켜 클리너(72)와 접촉시키고 제2제거장치(504)에 묻은 레진(R)을 제거한다.

또는, 도 7b와 달리, 예를 들어 테이프(T)를 제거한 상태에서, 앞서와 반대로 제거 어셈블리(50)를 시계방향으로 천천히 회전시켜 제2제거장치(504)인 나이프의 선단이 케이싱의 상면에 접촉하도록 위치시킨 다음 방향(B')을 따라 평행 이동시켜 잔류한 레진(R)을 제거하는 변경도 가능하다.

도 8은 본 발명의 자동 다축 로봇(10)과 제거 어셈블리(50)를 이용하여 케이싱의 상면이 깨끗이 소제된 실제예를 도시하고 있다.

본 발명에서는 이와 같이 자동 다축 로봇(10)의 자유로운 선회 및 이동 동작을 기반으로 다양한 방법으로 테이프(T)와 레진(R)을 확실하고 신속하게 제거할 수 있다.

이상의 공정으로 배터리 모듈(B)의 테이프(T)와 레진(R)이 모두 제거되면, 자동 다축 로봇(10)은 처음 위치로 복귀한다. 실린더 액츄에이터(34)의 가압로드(36)는 퇴피하여 이송 레일(22) 영역에서 벗어나며, 배터리 모듈(B)의 고정 상테가 해제되며, 배터리 모듈(B)은 이송 레일(22)의 회전에 의하여 이번에는 반대 방향을 따라 선형 이동하여 이재 모듈(40)이 있는 곳까지 전달된다. 이재 모듈(40)은 도 2를 참조로 설명한 것과 반대순으로 동작하여 배터리 모듈(B)을 다시 컨베이어(1000)에 재치하고, 배터리 모듈(B)은 컨베이어(1000)를 따라 후속 작업 공정으로 전달된다.

이상은 마무리 공정의 일례를 설명한 것이며, 도시하지 않은 자동 아암을 이용하여 테이프(T)와 레진(R)이 제거된 배터리 모듈(B)을 정렬부(30)에서 바로 인접한 작업대로 이동시키는 등 다양한 병경이 가능하다.

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 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 테이프 및 레진 자동 제거 시스템
10: 자동 다축 로봇
20: 이송 셔틀
30: 정렬부
40: 이재모듈
50: 제거 어셈블리
60: 송풍 모듈
70: 클리닝 디바이스
B: 배터리 모듈
T: 테이프
R: 레진

Claims

배터리 모듈의 외부로 노출된 테이프 및 레진을 자동으로 제거하기 위한 자동 제거 시스템으로서, 상기 시스템은:
테이프와 레진을 제거하기 위한 제거장치를 구비한 제거 어셈블리;와
상기 제거 어셈블리와 연결되어 상기 배터리 모듈의 테이프와 레진을 제거하도록 구동하는 자동 다축 로봇을 포함하는, 자동 제거 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제거장치는 테이프와 테이프에 부착된 레진을 제거하기 위한 제1제거장치를 구비하는, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 제거장치는 상기 제1제거장치에 의한 레진 제거후 배터리 모듈 상에 잔류하는 레진을 제거하기 위한 제2제거장치를 더 구비하는, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 자동 제거 시스템은 이재모듈을 더 포함하며, 상기 이재모듈은 배터리 모듈을 파지하여 이송 셔틀로 이동시키는, 자동 제거 시스템.
제 4항에 있어서,
상기 이송셔틀은 서로 인접하여 연장된 긴 한 쌍의 이송레일을 포함하며, 상기 배터리 모듈은 이송레일에 적재되어 전방의 정렬부로 이동하는, 자동 제거 시스템.
제 5항에 있어서,
상기 정렬부는 스토퍼와, 각각의 이송레일의 외측에 설치된 한 쌍의 가압수단을 포함하며, 상기 가압수단은 이송레일의 내부로 진입하거나 이로부터 퇴피되는 가압로드를 포함하고, 가압로드는 이송레일의 내부로 진입한 상태에서 배터리 모듈의 측면 또는 후면을 가압하고, 스토퍼는 배터리 모듈의 전진 이동을 차단하는 것에 의하여, 배터리 모듈이 제 위치에 고정되도록 한, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 자동 제거 시스템은 고압 공기를 분사하도록 배열된 분사 노즐을 포함하는 송풍 모듈을 더 포함하고, 분사 노즐에서 토출된 압축 공기는 테이프의 일부가 배터리 모듈의 케이싱에서 떼어져 일정 방향으로 향하게 하는 것에 의하여, 제거 어셈블리의 제1제거장치가 테이프를 용이하게 파지하도록 한, 자동 제거 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 자동 제거 시스템은 제2제거장치와 접촉하여 상기 제2제거장치에 묻은 잔류 레진을 제거하는 클리닝 디바이스를 더 설치한, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 자동 제거 시스템은 제1제거장치에 부착된 테이프를 수거하는 수거부를 더 포함하는, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 제1제거장치는 제거 어셈블리의 베이스 일측을 따라 나란히 배열되며 각각이 하향 연장된 로드와, 로드의 전단에 일체로 형성된 그리퍼로 이루어지는, 자동 제거 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 제1제거장치는 제거 어셈블리의 베이스 일측을 따라 하면을 향하도록 배열된 블록과, 블록의 하면에 장착되며 테이프와 레진을 제거하기 위한 스크레이퍼로 이루어지는, 자동 제거 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 제2제거장치는 상기 제1제거장치가 배열된 일측과 반대측에 형성된 지지브라켓 또는 블록과, 지지브라켓 또는 블록에 레진을 제거하도록 설치된 나이프 또는 스크레이퍼로 이루어지는, 자동 제거 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 자동 다축 로봇은 바디와, 바디에 연결된 제1로봇암과, 제1로봇암에 연결된 제2로봇암을 포함하는 다관절 구조이며, 제2로봇암의 선단에는 차례로, 피봇 가능한 구동 아암과 제거 어셈블리의 베이스에 결합되기 위한 결합부가 형성된, 자동 제거 시스템.
제 2항의 자동 제거 시스템을 이용하여 배터리 모듈 외부로 노출된 테이프와 레진을 자동으로 제거하는 방법으로서, :
배터리 모듈에 부착된 테이프 방향을 따라 제1제거장치를 이동시켜 테이프와 테이프에 부착된 레진을 제거하는 단계를 포함하는 제거방법.
제 14항에 있어서, 배터리 모듈에 부착된 테이프와 수직인 방향으로 제2제거장치를 이동시켜 잔류하는 레진을 제거하는 단계를 더 포함하는 방법.