KR101891892B1

KR101891892B1 - 캡플레이트 반제품의 제조장치

Info

Publication number: KR101891892B1
Application number: KR1020160144815A
Authority: KR
Inventors: 황만용; 김기린; 안병위
Original assignee: 신흥에스이씨주식회사
Priority date: 2016-11-01
Filing date: 2016-11-01
Publication date: 2018-08-27
Anticipated expiration: 2036-11-01
Also published as: KR20180049449A; CN109964335B; HUP1900198A2; CN109964335A; WO2018084451A1; HU231433B1

Abstract

본 발명은 캡플레이트 반제품의 제조장치를 개시한다.
본 발명에 따르는 캡플레이트 반제품의 제조장치는 캡플레이트트레이로부터 안전밴트홀과 멤브레인홀을 구비한 캡플레이트를 캡플레이트다이에 적재하는 캡플레이트피더와, 안전벤트 트레이로부터 안전밴트를 캡플레이트의 안전밴트홀로 이동시키는 안전밴트피더 및 멤브레인 트레이로부터 멤브레인을 캡플레이트의 멤브레인홀로 이동시키는 멤브레인피더를 포함하며, 상기 캡플레이트는 캡플레이트다이에서 인접캡플레이트다이로 왕복운동을 하는 캡플레이트셔틀모듈에 의하여 이송되는 것으로, 이에 의할 때 파레트(pallet)나 메거진(magazine)을 통해 캡플레이트를 이송시키는 방식이 아니라 캡플레이트 부품 자체를 이송할 수 있어 연속생산이 효율적이며, 다른 품종의 캡플레이트로 생산을 변경하는 잡체인지(job-change)가 용이하다.

Description

캡플레이트 반제품의 제조장치{Device of manufacturing cap-plate with safety-vent and membrane}

본 발명은 캡플레이트 반제품의 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파레트(pallet)나 메거진(magazine)을 통해 캡플레이트를 이송시키는 방식이 아니라 캡플레이트 부품 자체를 이송할 수 있어 연속생산이 효율적이며, 다른 품종의 캡플레이트로 생산을 변경하는 잡체인지(job-change)가 용이한 캡플레이트 반제품의 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더, 전기 자동차, 전기 자전거, 무정전 전원장치(UPS)등과 같은 전자 기기 분야에서 널리 사용중이, 향후 사용량이 증가할 것으로 예상된다.

이중에서, 리튬이차전지는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 단위 중량당 에너지 밀도가 높아서 급속도로 신장되고 있는 추세이기도 하다.

이러한 리튬이차전지는 주로 양극 활물질로 리튬계 산화물, 음극 활물질로 탄소재를 사용하고 있고, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬이온전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬폴리머전지라고 한다.

상기 리튬이온전지는 전지부가 수용되는 케이스의 형상에 따라서 원통형 및 각형으로 된 캔형 전지와, 유연성을 가지는 파우치형 전지로 구분할 수 있다.

특히 전기자동차나 하이브리드 전기자동차용 전지는 복수개가 직렬 및 병렬로 접속되어 사용되기 때문에, 공간효율이 좋은 각형 전지가 요구되고 있다.

한편, 셀룰라 폰이나, 노트북 컴퓨터나, 캠코더와 같은 소형의 전자 기기뿐만 아니라, 환경보호 운동의 고조를 배경으로 이산화탄소 가스 등의 배출 규제가 강화되고 있기 때문에, 고출력, 대용량의 에너지가 요구되는 전원 장비 전원으로서 뿐만 아니라, 자동차 업계에서는 가솔린, 디젤유, 천연가스 등의 화석연료를 사용하는 자동차를 대체하는 전기자동차(EV)나 하이브리드 전기자동차(HEV)의 개발이 활발하게 수행되고 있으며, 화석연료 가격의 급격한 상승은 이러한 EV나 HEV의 개발을 추진시키는 힘이 되기도 한다.

이에 대한민국공개특허공보 제2009-124933호에서는 정극 집전부재(16) 및 부극 집전부재(18) 중 적어도 어느 한쪽에 절연 시트(32)와 접촉하여 편평 형상 전극체(11)와 전지 외장캔(12)의 위치를 고정하는 돌기(29Ab,29Bb)로 이루어진 고정부가 설치되어 있고, 상기 돌기(29Aa,29Ab,29Ba,29Bb)와 상기 전지 외장캔(12) 사이에 절연 시트(32)가 배치되어 있는 동시에, 상기 돌기(29Ab,29Bb)의 선단부는 상기 편평 형상 전극체(11)보다 상기 전지 외장캔(12) 측에 돌출하고 있는 동시에, 이 돌출부의 높이가 절연 시트(32)의 두께보다 작은 높이가 되도록 하는 기술을 개시하여, 정극 집전부재 내지 부극 집전부재와 전지 외장캔 사이의 단락 고장이 억제되어, 안전성이 뛰어난 EV용 내지 HEV용의 각형전지로 유용하게 사용하는 기술이 개시되어 있으나, 리튬이온전지 내부의 이상압력이 발생되는 경우 리튬이온전지가 폭발하는 위험성을 여전히 가지고 있는 문제가 있다.

또한, 본 출원인에 의한 대한민국공개특허공보 제2015-66159호에서는 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 벤트플레이트와 멤브레인플레이트가 덮도록 부착되는 평판형상으로 벤트홀, 멤브레인홀, 제1, 2전극홀을 구비한 캡플레이트와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제1전극인 금속체로 된 제1집전판조립부와, 상기 캡플레이트에 부착되는 제2전극인 금속체로 된 제2집전판조립부 및 제1전극과 제2전극에서 연장된 전극단자부를 포함하고, 상기 제1전극, 제2전극은 제1, 2전극연결부와 각각 결합되며, 상기 제1, 2전극연결부는 제1, 2전극홀에 삽입되고, 상기 제 1, 2전극연결부중 하나와 캡플레이트와의 사이에 절연체가 개재되며, 상기 제 1, 2전극연결부의 상부에 제1, 2전극단자가 체결되는 것을 특징으로 하는 고용량, 고출력 리튬이온전지 캡 조립체를 개시하며, 캡플레이트용접부, 제2집전판조립부, 제1집전판조립부, 전극단자조립부에 관한 일련의 제조공정을 개시하고 있으나, 캡플레이트 자체를 이송하는 방식이 아닌 지그나 다이를 이송하는 방식으로 기술 솔루션을 제공하는 있는 실정이었다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 파레트(pallet)나 메거진(magazine)을 통해 캡플레이트를 이송시키는 방식이 아니라 캡플레이트 부품 자체를 이송할 수 있어 연속생산이 효율적이며, 다른 품종의 캡플레이트로 생산을 변경하는 잡체인지(job-change)가 용이한 캡플레이트 반제품의 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상술한 첫번째 기술적 과제를 해결하기 위하여, 캡플레이트트레이로부터 안전밴트홀과 멤브레인홀을 구비한 캡플레이트를 캡플레이트다이에 적재하는 캡플레이트피더와, 안전벤트 트레이로부터 안전밴트를 캡플레이트의 안전밴트홀로 이동시키는 안전밴트피더 및 멤브레인 트레이로부터 멤브레인을 캡플레이트의 멤브레인홀로 이동시키는 멤브레인피더를 포함하며, 상기 캡플레이트는 캡플레이트다이에서 인접캡플레이트다이로 왕복운동을 하는 캡플레이트셔틀모듈에 의하여 이송되는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치를 개시한다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 캡플레이트피더는 집게이송모듈과 캡플레이트회전모듈을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 캡플레이트회전모듈은 대향된 회전체가 회전하여, 캡플레이트를 캡플레이트보조다이로 적재하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 캡플레이트다이에는 리벳홀에 대면하는 부분에 에어핀모듈을 더 구비하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 에어핀모듈은 내부에 압축공기유로가 형성된 에어핀을 캡플레이트다이의 리벳홀에 대면하는 부분에 형성된 에어핀삽입홈에 삽입한 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 캡플레이트셔틀모듈은 캡플레이트다이에서 인접한 인접한 캡플레이트다이로 캡플레이트를 이송시키고 복귀하며, 캡플레이트다이의 2개 블럭이 대향되어 이격고정되어 있고, 상기 블럭들 외측으로 이동블럭들이 왕복운동방향과 상하방향으로 왕복운동하는 것을 일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 안전밴트피더는 안전밴트흡입모듈, 안전밴트정렬모듈 또는 안전밴트용접기을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 안전밴트정렬모듈은 하부가이드와 상부가이드를 포함하고, 상기 상부가이드는 상부가이드의 절편으로 안전밴트 측부를 정렬하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 안전밴트용접기의 흡착헤드에 흡착되어 하부가이드로부터 캡플레이트로 이송되어 안전밴트홀에 용접되는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 용접은 안전밴트 테두리의 일부에만 용접하는 가용접과 안전밴트 테두리 전부에 걸쳐 용접하는 본용접으로 수행되는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 멤브레인피더는 멤브레인흡입모듈, 멤브레인정렬모듈 또는 멤브레인용접기를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 멤브레인정렬모듈은 하부가이드와 상부가이드를 포함하는데, 상기 상부가이드는 상부가이드 절편에 의하여 멤브레인 측부를 정렬하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 멤브레인용접기의 흡착헤드에 흡착된 채로 다이에 적재된 캡플레이트의 멤브레인홀에 정렬되어 용접되는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 멤브레인피더는 캡플레이트회전모듈과 캡플레이트보조다이를 포함하는 캡플레이트반전부를 더 구비하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 1차밀폐검사부는 1차검사다이, 흡착이송모듈, 흡착전달모듈 또는 승강다이를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 1차검사다이는 상부다이와 하부다이를 포함하고, 상부다이 또는 하부다이에는 캡플레이트의 안전밴트나 멤브레인에 대향되는 위치에 밀폐벽을 구비한 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 승강다이는 캡플레이트를 1차검사다이나 멤브레인다이보다 아래로 하강하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 이송컨베이어부는 컨베이어모듈, 전송컨베이어셔틀모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 전송컨베이어셔틀모듈은 캡플레이트조립체의 제조정보를 표시할 수 있는 식별인식자를 캡플레이트상에 표시하는 바코드표시부를 더 구비하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 바코드표시부는 승강다이와 컨베이어벨트와의 사이에 바코드다이를 구비하는 하는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 파레트(pallet)나 메거진(magazine)을 통해 캡플레이트를 이송시키는 방식이 아니라 캡플레이트 부품 자체를 이송할 수 있어 연속생산이 효율적이며, 다른 품종의 캡플레이트로 생산을 변경하는 잡체인지(job-change)가 용이할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 캡플레이트의 분리사시도이고,
도 2는 본 발명의 제조장치를 전체적으로 보여주는 평면도이며,
도 3은 도 2의 측면을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명에 따르는 캡플레이트다이에 삽입된 에어핀모듈을 설명하는 도면으로, a-a선을 따라 절취하고 확대한 그림이며,
도 5 내지 7은 도 3의 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 부분을 확대한 도면이며,
도 8은 본 발명의 1차밀폐검사부의 측면을 보여주는 도면이고,
도 9는 종래 캡조립체의 제조를 개념적으로 보여주는 도면이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 하고, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이고, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는데, 예를 들어 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따르는 캡플레이트의 분리사시도이고, 도 2는 본 발명의 제조장치를 전체적으로 보여주는 평면도이며, 도 3은 도 2의 측면을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명에 따르는 캡플레이트다이에 삽입된 에어핀모듈을 자세히 설명하는 도면이며, 도 5 내지 7은 도 3의 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 부분을 확대한 도면이며, 도 8은 본 발명의 1차밀폐검사부의 측면을 보여주는 도면인데, 이를 참조한다.

본 발명에 따르는 캡플레이트 반제품의 제조장치(20000)는 캡플레이트트레이(1110)로부터 캡플레이트(1120)를 안전밴트홀과 멤브레인홀을 구비한 캡플레이트다이(1130)에 적재하는 캡플레이트피더(1100)와, 안전벤트트레이(1210)로부터 안전밴트(1220)를 캡플레이트의 안전밴트홀(1122)로 이동시키는 안전밴트피더(1200)와, 멤브레인트레이(1310)로부터 멤브레인(1320)을 캡플레이트의 멤브레인홀(1124)로 이동시키기는 멤브레인피더(1300)를 포함하며, 상기 캡플레이트는 캡플레이트다이에서 인접캡플레이트다이로 왕복운동을 하는 캡플레이트셔틀모듈(1400)에 의하여 이송되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 캡플레이트(1120) 반제품은 용접한 부분에서 기체나 액체가 통과하지 못하는 밀폐성을 확보하기 위하여 캡플레이트(1120)의 멤브레인홀(1124)과 안전밴트홀(1122)에 각각 대응되는 위치에 멤브레인(1320), 안전밴트(1220)을 용접하여, 반제품을 제조하는 것이고, 이후 공정이나 장치에서 절연체(4120, 4120')에 리벳(4110, 4110')을 각각 삽입한 리벳조립체를 플레이트의 리벳홀에 삽입하고, 리벳의 상돌기로 OSD(5120), 탑플레이트(5320), 터미날플레이트(6120, 6120')을 조립하여 리벳을 가압하여 코킹한 후 그 부위를 용접함으로써 캡플레이트바제품에서 캡플레이트 완제품 즉, 캡조립체를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용하는 용어로서 캡플레이트는 하나의 부품으로서 캡플레이트, 안전밴트 또는 멤브레인이 용접된 캡플레이트, 후공정에서 리벳조립체가 삽입된 캡플레이트 OSD, 탑플레이트, 터미날플레이트가 결합된 캡플레이트, 코킹된 캡플레이트, 코킹 용접된 캡플레이트로 다양하게 언급할 수 있으나, 완성품으로서 캡조립체전까지 여러 부품이 부착된 상태는 캡플레이트로 명칭할 수 있다.

상기 캡플레이트피더(1100)는 캡플레이트트레이(1110)로부터 캡플레이트(1120)를 캡플레이트다이(1130)에 적재하는데, 상기 캡플레이트트레이(1110)에 복수개 정렬배치된 캡플레이트(1120)는 집게이송모듈(1140)이 대향된 집게팔(1141, 1142)이 밀착되며 캡플레이트를 집은 채로 이송되어 캡플레이트회전모듈(1150)의 대향된 2개의 회전체(1151, 1152)가 밀착되며 캡플레이트를 집고, 집게팔이 벌어진 후 회전체가 90도 회전하며, 캡플레이트다이의 블럭(1132, 1133)의 내측에 대향되게 배치된 캡플레이트보조다이(1430)가 상승하며 캡플레이트를 적재하고 회전체는 벌어지게 지며, 캡플레이트보조다이(1430)가 하강하여 캡플레이트다이의 블럭(1132, 1133)의 위로 캡플레이트를 적재할 수 있다.

여기서, 상기 캡플레이트다이(1130), 캡플레이트다이의 블럭(1132, 1133)은 고정된 블럭으로 특별하게 다르게 언급하지 아니하는 한, 이후에서도 사용되는 다이나 블럭은 고정된 블럭을 의미한다.

또한, 전진, 후진, 상승, 하강과 같이 구동되어 움직이는 기구적 이동은 구동원으로 종래 모터나 에어밸브를 사용하여 구동하므로, 이에 대하여는 특별한 경우가 아니면 그 설명을 생략하기로 한다.

상기 캡플레이트보조다이(1430)는 캡플레이트다이를 이루는 블럭(1132, 1133)들 사이에 배치되어 승강가능한 보조다이로서, 캡플레이트회전모듈(1150)이 수평상태로 캡플레이트를 회전시킨후 상승하여 캡플레이트를 받치고, 회전체가 원리상태로 벌어지고, 하강하면 캡플레이트다이에 캡플레이트를 안착시킬 수 있고, 하나의 몸체로 형성되어 음각부를 두어 캡플레이트를 적재할 수 있음은 물론 대향된 2개의 블럭(1431, 1432)으로 구비할 수 있다.

여기서 상기 캡플레이트가 적재되는 캡플레이트다이(1130)는 캡플레이트(1120)의 외형에 대응되는 음각부(1131)를 구비할 수 있어, 캡플레이트를 짧은 방향(H)으로 고정할 수 있는데, 2개의 블럭(1132, 1133)을 대향한 채 이격시켜 고정하고, 상기 블럭에 마련된 음각부에 캡플레이트가 안착할 수 있으며, 이후에 설명하는 이동하는 블럭이나 다이와 같은 캡플레이트 받침대는 동일하게 음각부를 구비할 수 있다.

이러한 음각부는 다이에 복수개의 캡플레이트가 일정간격(D)을 두고 이격되어 적재되는 단일품종 캡플레이트들의 단일캡플레이트운송체나 다품종 캡프레이트들의 혼합캡플레이트운송체로 공정이나 설비, 모듈에 투입될 수 있다.

이와 같이 일정간격(D)으로 배치되는 음각부는 캡플레이트다이뿐만 아니라, 후술한 다양한 셔틀모듈의 블럭에 구비되는 음각부에도 적용될 수 있어, 연속생산중에 단일품종 캡플레이트로 조립하는 공정이나 설비, 모듈 또는 다품종 캡플레이트를 조립하는 공정, 설비, 모듈을 효율적으로 수행할 수 있다.

이러한 캡플레이트 다이(1130)의 구조와 역할은 이후에 언급되는 다른 공정이나 설비, 모듈에 사용되는 다이에도 동일하게 적용할 수 있다.

아울러, 상기 캡플레이트 다이(1130)에는 안전밴트와 멤브레인이 정확한 위치에서 용접이 되어야 밀폐성이 확보될 수 있는 관계상 설계된 위치에 정확하게 정렬되는 것이 중요하여서, 캡플레이트다이에 리벳홀(1126, 1126')에 대면하는 부분에 에어핀모듈(1134)을 더 구비할 수 있다.

상기 에어핀모듈은 내부에 압축공기유로(1135)가 형성된 에어핀(1136)을 캡플레이트다이의 리벳홀(1126, 1126')에 대면하는 부분에 에어핀삽입홈(1137)에 삽입고정하고, 상기 압축공기유로(1135)에서 연장된 토출홀(1138)을 에어핀측부에 적어도 하나를 구비하여, 에어핀 측면에서 나오는 압축공기의 미는 힘에 의하여 리벳홀과 에어핀 외면과 거리는 등간격을 유지할 수 있어, 결국 캡플레이트를 정확한 위치에 정렬하는 것이 가능하며, 상기 압축공기유로(1135)에는 외부에서 공급되는 압축공기가 진입하여 토출홀을 통하여 분출될 수 있다.

따라서, 토출홀(1138)이 복수개 구비되는 경우에는 에어핀의 측면에 등간격으로 구비되는 것이 바람직하며, 에어핀에 의하여 토출되는 압축공기의 리벳홀을 미는 힘을 균등하게 안내하기 위하여, 에어핀의 리벳홀 내면과 대향하는 부분에 둘레홈(1139)을 마련하여 공기안내홈에 토출홀을 복수개 구비하여 캡플레이트의 정렬을 정확하게 할 수 있다.

또한, 상기 캡플레이트셔틀모듈(1400)은 캡플레이트다이(1130)에서 인접한 인접캡플레이트다이(1130')로 캡플레이트를 이송시키고 복귀하는 수단으로서, 캡플레이트다이(1130)의 2개 블럭(1132, 1133)이 대향되어 이격고정되어 있고, 상기 블럭들 외측으로 이동블럭(1410, 1420)들이 인라인 공정의 진행방향을 따라 왕복운동방향(P, processing direction)과 상하방향(UD)로 기동할 수 있고, 이러한 작동을 위하여 구동모터, 에어실린더 등 구동원(미도시)으로 PLC와 같은 제어부(미도시)를 통하여 이용할 수 있으며, 다음에 설명하는 공정이나 설비, 모듈에서 셔틀의 작동은 이와 같은 구동원과 제어부의 역할로 이루어지므로 유사한 설명은 생략할 수 있고, 다른 점이나 특이한 사항에 대하여 설명하기로 한다.

또한, 상기 캡플레이트셔틀모듈의 이동블럭(1132, 1133)은 셔틀바디(1440)에 일정간격으로 적어도 하나 이상이 고정될 수 있고, 복수개 배치되는 경우에는 일정한 간격으로, 캡플레이트다이(1130)에서 인접한 인접캡플레이트다이(1130')까지 이동블럭들을 배치하고, 그 간격만큼 왕복운동을 하여 연속공정이나 설비, 모듈에 효과적으로 캡플레이트를 전송할 수 있는데, 캡플레이트다이들 사이의 간격과 동일한 간격을 구비하도록 하여, 왕복운동의 전진과 후진의 거리는 결국 캡플레이트 다이들 사이의 간격이 될 수 있다.

상기 셔틀바디(1440)는 앞서 언급한 구동원으로 왕복운동방향(P, processing direction)과 상하방향(UD)으로 운동할 수 있다.

또한, 상기 이동블럭(1410, 1420)은 왕복운동을 반복하며 2개의 고정된 블럭(1132, 1133)과 대면하여 수없이 지나게 되므로, 이러한 블럭과의 마찰이나 충돌을 피하기 위하여 수㎛ 내지 수㎝ 이격거리를 두고 대향되어 배치되는 것이 바람직하다.

따라서, 왕복운동방향(P)으로 작동시에는 상승된 상태(UP)로 진행하고, 다음에 캡플레이트다이(1130)에서 인접한 인접캡플레이트다이(1130')에 이르러 하강하여 캡플레이트를 안착시키고, 하강된 그 상태(DOWN)에서 원래 자리로 복귀하게 된다.

즉, 상기 이동블럭은 캡플레이트(1120)를 적재하여 상승하고, 진행방향(P)으로 전진한 다음, 인접캡플레이트다이(1130')에 위치하여 정지하고 하강하여 다이(1130')에 캡플레이트를 정렬시킨 후 원래위치로 후진할 수 있다.

여기서, 상기 캡플레이트셔틀모듈(1400)에 적재된 캡플레이트가 이송중 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 캡플레이트다이(1130)와 마찬가지로 캡플레이트(1120)의 외형에 대응되는 음각부(1131)를 구비하여, 캡플레이트를 짧은 방향(H)으로 고정할 수 있어, 2개의 블럭(1132, 1133)의 외측으로 이를 사이에 두고 대향되게 배치된 이동블럭(1410, 1420)은 인접한 캡플레이트다이들(1130, 1130')을 왕복운동하며 캡플레이트를 인라인(in-line)공정으로 조립할 수 있다.

한편, 상기 안전밴트피더(1200)는 안전벤트트레이(1210)로부터 안전밴트(1220)를 캡플레이트의 안전밴트홀(1122)로 이동시키는 것으로, 안전밴트흡입모듈(1240)의 흡입판(1241)이 안전밴트를 흡착한 후 안전밴트정렬모듈(1230)로 안전밴트를 정렬하게 된다.

상기 흡입판(1241)은 고무재질의 흡착판 형상으로 안전밴트의 표면에 눌리며 눌리며 외기로 이탈된 내기에 의하여 형성된 내부압력 만큼의 차압이 발생하여 안전밴트를 흡착할 수도 있고, 흡입판에 내부에 진공유로를 형성하여 외부의 진공발생장치(미도시)에 의하여 흡착을 강하게 할 수 있음은 물론이다.

상기 안전밴트정렬모듈(1230)은 안전밴트의 외형에 대응되는 형상으로 구비된 하부가이드(1232)와 상부가이드(1233)를 포함하는데, 안전밴트가 흡입모듈에 의하여 트레이로부터 이동하여 상승되어 있는 하부가이드(1232)에 적재되고 상부가이드(1233)의 절편(12331, 12332)이 안전밴트 측면을 누르도록 상호 대향되게 수축하여 안전밴트를 정렬시키고 팽창하여 복귀하며, 안전밴트가 정렬된 상태로 하부가이드가 하강하여 정렬을 유지하고, 이후 용접기(1250)가 용접을 할 수 있어 정확한 위치에 정렬된 상태로 용접이 가능하다.

이렇게 정렬된 안전밴트는 안전밴트용접기(1250)의 흡착헤드(1251)에 흡착된 채로 다이에 적재된 캡플레이트의 안전밴트홀(1122)에 정렬되어 용접이 이루어질 수 있고, 택타임단축과 자동화공정에 유리한 레이저광원(L)를 사용할 수 있다.

상기 흡착헤드(1251)은 안전밴트의 표면에 대응되는 형상의 헤드단부를 가지고 있으며, 그 내부로 진공유로가 형성되어 있어, 외부의 진공발생장치(미도시)에 의하여 흡착을 수행할 수 있으며, 흡착헤드는 레이저광원의 레이저빔이 근접한 거리에서 조사되므로 금속, 합금 재질로 하여 용접시 발생하는 고열에 내구성을 확보할 수 있고, 용접은 레이저에 의한 용접이 택타임 단축에 효과적일 수 있다.

상기 안전밴트(1220)가 캡플레이트(1120)의 안전밴트홀(1122)에 정렬된 후 용접을 수행하는데, 이러한 용접은 안전밴트의 정렬이 틀어지거나 변형되는 것을 방지하기 위하여 가용접과 본용접을 나누어 수행할 수 있다.

상기 가용접은 안전밴트 테두리 용접개소를 적어도 하나 이상을 하여 부분 스팟용접을 수행하여 안전밴트의 용접위치를 고정한 이후에 본용접으로 안전밴트 테두리 용접부위 전체를 용접하게 되는 것으로 각각 가용접기(1250), 본용접기(1250')으로 분류할 수 있으나, 혼용하여 사용할 수 있음은 물론 안전밴트 설계에 따라 열변형과 같은 불량이 우려가 없는 상태라면 본용접만으로 용접을 수행할 수 있다.

이러한 가용접이나 본용접을 수행하는 안전밴트용접기(1250, 1250')는 하나로 구비되어 한자리에서 가용접후 본용접을 수행할 수 있고, 2개로 구비되어 가용접기(1250)에 의해 가용접후 캡플레이트셔틀모듈(1400)로 이동후 이어진 다른 인접다이(1130')에서 본용접기(1250')로 본용접을 행할 수 있다.

또한, 상기 캡플레이트셔틀모듈(1400)은 캡플레이트다이에 인접하여 연속적으로 구비된 다이들(1130, 1130')로 캡플레이트를 이송하는 것처럼, 안전밴트 용접시 캡플레이트를 고정하는 다이도 같은 구성을 채용할 수 있다.

한편, 상기 멤브레인피더(1300)는 멤브레인트레이(1310)로부터 멤브레인(1320)을 캡플레이트의 멤브레인홀(1124)로 이동시킬 수 있다.

상술한 캡플레이트셔틀모듈(1400)이 안전밴트 용접시 캡플레이트를 고정시키는 다이들(1130, 1130')로 왕복운동을 하며, 안전밴트가 용접된 캡플레이트(1120)를 멤브레인피더(1300)로 이송하고, 멤브레인 용접을 위한 다이에 적재된 캡플레이트의 멤브레인홀(1124)로 멤브레인(1320)을 정렬시키는데, 멤브레인흡입모듈(1340)의 흡입판(1341)이 멤브레인(1320)을 흡착한 후 멤브레인정렬모듈(1330)로 멤브레인을 정렬하게 된다.

상기 흡입판(1341)은 고무재질의 흡착판 형상으로 멤브레인 표면에 누르며 눌린 만큼의 차압이 발생하여 안전밴트를 흡착할 수도 있고, 흡입판에 내부에 진공유로를 형성하여 외부의 진공발생장치(미도시)에 의하여 흡착을 강하게 할 수 있음은 물론이다.

즉, 상기 멤브레인정렬모듈(1330)은 멤브레인의 형상에 대응되는 형상을 가진 하부가이드(1332)와 상부가이드(1333)를 포함하는데, 멤브레인이 흡입모듈에 의하여 흡착되어 트레이로부터 상승된 하부가이드에 적재되고 상부가이드 절편들(13331, 13332)이 멤브레인 측부를 누르도록 상호 대향되게 수축하여 멤브레인을 정렬시키고 팽창하여 복귀하며, 멤브레인이 정렬된 상태로 하부가이드가 하강하여 이후 용접기(1350)가 용접을 할 수 있어 정확한 위치에 정렬된 상태로 용접이 가능하다.

이렇게 정렬된 멤브레인(1320)은 멤브레인용접기(1350)의 흡착헤드(1351)에 흡착된 채로 다이(1360)에 적재된 캡플레이트의 멤브레인홀(1124)에 정렬되어 용접이 이루어질 수 있는데, 정렬된 멤브레인은 멤브레인용접기(1350)의 흡착헤드(1351)에 흡착된 채로 멤브레인다이(1360)에 적재된 캡플레이트의 멤브레인홀(1124)에 정렬되어 용접되며, 레이저광원(L)에 의한 것일 수 있다.

여기서, 상기 흡착헤드(1351)은 멤브레인의 표면에 대응되는 형상의 헤드단부를 가지고 있으며, 그 내부로 진공유로가 형성되어 있어, 외부의 진공발생장치(미도시)에 의하여 흡착을 수행할 수 있으며, 흡착헤드는 금속재질로 하여 용접시 발생하는 고열에 내구성을 확보할 수 있고, 용접은 택타임 단축에 유익한 레이저용접에 의할 수 있다.

상기 멤브레인(1320)이 캡플레이트(1120)에 정렬된 후 용접을 수행하는데, 이러한 용접은 앞선 안전밴트(1220) 용접과 유사하게 멤브레인의 정렬이 틀어지거나 변형되는 것을 방지하기 위하여 가용접과 본용접을 나누어 수행할 수 있으나, 노치(notch)가 형성된 안전밴트(1220)와는 달리 멤브레인은 노치가 형성되지 아니한 일정 곡률을 가진 판형 형태이어서 본용접을 바로 수행할 수 있어, 멤브레인 테두리 용접부위 전체를 용접할 수 있다.

한편, 상기 안전밴트와 멤브레인은 이차전지의 이상작동으로 고열과 고압이 이차전지 내부에서 발생되는 경우에 폭발과 같은 안전사고를 방지하기 위한 구성이므로, 안전밴트를 파단에 의하여 내부 압력을 해소하고, 멤브레인은 고압으로 곡면을 가진 부분의 형상이 역전되어 단자에 통전이 되는 구성이므로, 안전밴트와 멤브레인이 캡플레이트와 용접되는 방향이 캡플레이트면을 기준으로 상호 반대면에 용접이 될 경우가 있으므로, 안전밴트 용접후에 멤브레인 용접전이나 반대로 멤브레인 용접후 안전밴트 용접전에 캡플레이트를 180° 뒤집어 다이에 적재할 필요가 있다.

이를 고려하여 앞서 설명한 캡플레이트회전모듈(1150)과 캡플레이트보조다이(1430)를 포함하는 캡플레이트반전부(1500)를 더 구비할 수 있으며, 작동은 앞과 유사하게, 캡플레이트회전모듈(1150)의 대향된 2개의 회전체가 밀착되며 캡플레이트를 집고, 블럭(1132, 1133)의 내측에 대향되게 배치된 캡플레이트보조다이(1430)가 상승하며 캡플레이트를 적재하고 회전체는 벌어져 복귀하며, 캡플레이트보조다이(1430)가 하강하여 다이 위로 캡플레이트를 적재할 수 있으며, 캡플레이트피더에서는 90°뒤집을 수 있는 점과는 다를 수 있다.

또 한편, 상술한 안전밴트와 멤브레인을 용접한 캡플레이트의 제조장치는 1차밀폐검사부를 더 포함할 수 있는데, 상기 1차밀폐검사부(2000)는 안전밴트와 멤브레인이 용접된 캡플레이트(1120)를 다이(1130)로부터 1차검사다이(2100)로 적재하여 각각의 용접된 부분의 밀폐성을 검사하는 것으로, 일정한 압력의 양압(대기압보다 높은 압력)이나 차압(대기압보다 낮은 압력)을 인가하여 설치된 압력센서(미도시)에 의해 측정된 내부압력이 변화가 없으면 양품으로, 압력변화가 생기면 불량으로 판정하는 역할을 한다.

이러한 1차밀폐검사부(2000)도 상술한 캡플레이트셔틀(1400)에 의하여 안전밴트, 멤브레인 용접을 마치고 다이(1130)에 적재된 캡플레이트를 1차검사다이(2100)로 이송은 흡착이송모듈(2200)이 캡플레이트흡착판(2201)으로 캡플레이트(1120)를 흡착한 채로 이루어질 수 있다.

즉, 다이(1130)에 적층된 캡플레이트를 흡착이송모듈이 흡착하여 1차검사다이(2100)로 이송시키는데, 상기 1차검사다이는 상부다이(2110)와 하부다이(2120)를 포함할 수 있고, 하부다이에 캡플레이트를 적재하고 상부다이가 하강한 후 캡플레이트의 사양에서 요구하는 압력과 시간에 해당하는 차압이나 양압을 인가한 후 일정시간 경과후 상부다이가 상승하고, 흡착전달모듈(2300)의 흡착판(2301)이 캡플레이트를 흡착한 채, 승강다이(2460)에 캡플레이트를 적재하고 흡착을 해제한 채, 복귀할 수 있으며, 이러한 흡착판(2201, 2301)은 캡플레이트 표면에 대응되는 형상의 헤드단부를 가지고 있고, 그 내부로 진공유로가 형성되어 있어, 외부의 진공발생장치(미도시)에 의한 진공 차압력에 의하여 흡착할 수 있다.

상기 상부다이 또는 하부다이에는 캡플레이트의 안전밴트나 멤브레인에 대향되는 위치에 안전밴트 또는 멤브레인의 외주보다 넓은 외주를 형성하는 고무재와 같은 밀착재로 밀폐벽(2130)으로 멤브레인밀폐벽(2131), 안전밴트밀폐벽(2132)을 0.1 내지 5㎜ 높이로 형성하여 상부다이와 하부다이가 캡플레이트를 개재하여 상호 밀착되도록 할 때, 그 안전밴트, 멤브레인과 상부다이 또는 하부다이가 이루는 공간이 외부와 차단되어 밀폐가 확보된 상태로 양압이나 차압을 인가하여 압력변화를 검사할 수 있어, 밀폐성 검사의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이러한 1차검사다이는 적어도 하나이상을 구비하여, 밀폐검사시 소용되는 검사시간에 따른 공정상 병목을 해소할 수 있다.

더 나아가서, 상기 전송컨베이어셔틀모듈(3200)의 이동블럭을 복수개로 셔틀바디에 일정간격으로 고정하여 이송컨베이어부로 전달하기 전에 캡플레이트의 제조정보를 표시할 수 있는 식별인식자를 캡플레이트상에 표시하는 바코드표시부(1600)를 더 구비할 수 있다.

상기 식별인식자는 1차원이나 2차원바코드일 수 있으며, 제조정보를 개개의 캡플레이트 마다 표시하여, 제조공정중 불량과 양품의 현황 이력을 관리하는데 도움이 될 뿐만 아니라, 이차전지 조립이나 어플리케이션으로 필드에서 사용되는 경우에라도 특별한 상황에서 이차전지를 분석하는데 필요한 중요한 정보를 줄 수 있다.

즉, 상기 바코드표시부(1600)는 상기 승강다이(2460)가 하강하며 전송컨베이어셔틀모듈(3200)로 캡플레이트를 적재하고, 전송컨베이어셔틀모듈이 전진하여 하강하는 위치, 즉 상기 승강다이와 컨베이어벨트(3101, 3102)와의 사이에 바코드다이(1630)를, 전송컨베이어셔틀모듈의 왕복방향이나 승강방향이 갖는 동선과 간섭이 없도록 상호 대향되는 2개의 바코드블럭(1630)으로 구성하고, 상기 바코드블럭 상부로 바코드인쇄모듈(1640)을 배치하여 바코드를 비접촉으로 인쇄할 수 있으며, 이러한 바코드인쇄모듈은 광(光)을 이용한 무접촉식 인쇄기를 사용할 수 있다.

여기서, 상기 바코드는 뒤에 이어지는 공정이나 설비, 모듈에 바코드스캐너와 같은 바코드인식부를 추가로 배치하여 공정관리에 도움이 되게 할 수 있다.

캡플레이트피더 1100,
캡플레이트트레이 1110, 캡플레이트 1120,
안전밴트홀 1122, 멤브레인홀 1124,
캡플레이트다이 1130, 안전밴트피더 1200,
안전벤트트레이 1210, 안전밴트 1220,
멤브레인피더 1300, 멤브레인트레이 1310,
멤브레인 1320, 캡플레이트셔틀모듈 1400,
캡플레이트보조다이 1430, 캡플레이트반전부 1500,
바코드표시부 1600, 바코드다이 1630,
바코드인쇄모듈 1640,
1차밀폐검사부 2000,
1차검사다이 2100, 승강다이 2460,
이격거리 D,
레이저광원 L, 왕복운동방향 P,
상하방향 UD

Claims

캡플레이트트레이로부터 안전밴트홀과 멤브레인홀을 구비한 캡플레이트를 캡플레이트다이에 적재하는 캡플레이트피더;
안전벤트 트레이로부터 안전밴트를 캡플레이트의 안전밴트홀로 이동시키는 안전밴트피더; 및
멤브레인 트레이로부터 멤브레인을 캡플레이트의 멤브레인홀로 이동시키는 멤브레인피더;를 포함하며, 상기 캡플레이트는 캡플레이트다이에서 인접캡플레이트다이로 왕복운동을 하는 캡플레이트셔틀모듈에 의하여 이송되며,
상기 캡플레이트피더는 집게이송모듈과 캡플레이트회전모듈을 포함하고,
상기 집게이송모듈이 대향된 집게팔이 밀착되며 캡플레이트를 집고, 상기 캡플레이트회전모듈은 대향된 회전체가 상호 밀착하여 상기 캡플레이트를 고정하고 집게팔이 벌어지며 회전체가 회전하고 캡플레이트보조다이가 상승하여 캡플레이트를 적재하고 대향된 회전체가 벌어지며, 캡플레이트보조다이가 하강하여 캡플레이트다이에 캡플레이트를 적재하고,
상기 캡플레이트셔틀모듈은 캡플레이트다이의 2개 블럭이 대향되어 이격고정되어 있고, 블럭 외측으로 이동블럭이 상승하여 캡플레이트를 적재하고 진행하여 인접한 인접캡플레이트다이에 이르러 하강하여 캡플레이트를 안착시키고, 하강된 상태에서 복귀하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 캡플레이트다이에는 리벳홀에 대면하는 부분에 에어핀모듈을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 4 항에 있어서,
상기 에어핀모듈은 내부에 압축공기유로가 형성된 에어핀을 캡플레이트다이의 리벳홀에 대면하는 부분에 형성된 에어핀삽입홈에 삽입한 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 안전밴트피더는 안전밴트흡입모듈, 안전밴트정렬모듈 또는 안전밴트용접기을 포함하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 안전밴트정렬모듈은 하부가이드와 상부가이드를 포함하고, 상기 상부가이드는 상부가이드의 절편으로 안전밴트 측부를 정렬하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 안전밴트용접기의 흡착헤드에 흡착되어 하부가이드로부터 캡플레이트로 이송되어 안전밴트홀에 용접되는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 9 항에 있어서,
상기 용접은 안전밴트 테두리의 일부에만 용접하는 가용접과 안전밴트 테두리 전부에 걸쳐 용접하는 본용접으로 수행되는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 멤브레인피더는 멤브레인흡입모듈, 멤브레인정렬모듈 또는 멤브레인용접기를 포함하는 것을 특징으로 하는캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 11 항에 있어서,
상기 멤브레인정렬모듈은 하부가이드와 상부가이드를 포함하는데, 상기 상부가이드는 상부가이드 절편에 의하여 멤브레인 측부를 정렬하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 11 항에 있어서,
상기 멤브레인용접기의 흡착헤드에 흡착된 채로 다이에 적재된 캡플레이트의 멤브레인홀에 정렬되어 용접되는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 멤브레인피더는 캡플레이트회전모듈과 캡플레이트보조다이를 포함하는 캡플레이트반전부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 캡플레이트 반제품의 제조장치는 1차검사다이, 흡착이송모듈, 흡착전달모듈 또는 승강다이를 포함하는 1차밀폐검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 15 항에 있어서,
상기 1차검사다이는 상부다이와 하부다이를 포함하고, 상부다이 또는 하부다이에는 캡플레이트의 안전밴트나 멤브레인에 대향되는 위치에 밀폐벽을 구비한 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
제 15 항에 있어서,
상기 승강다이는 캡플레이트를 1차검사다이나 멤브레인다이보다 아래로 하강할 수 있는 할 수 있는 것을 특징으로 하는 캡플레이트 반제품의 제조장치.
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