KR20230034027A - 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 리드 공급 시스템은, 전극탭과의 연결을 위해 리드를 공급할 수 있다. 상기 리드 공급 시스템은, 상기 리드가 안착되는 안착부; 상기 안착부의 상측에서 상기 리드를 촬영하는 비전 센서; 상기 비전 센서에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로, 상기 안착부를 조절하여 상기 리드를 얼라인시키는 얼라인 메커니즘; 및 상기 안착부에서 상기 리드를 픽업하여 상기 전극탭과 연결되는 위치로 공급하는 공급 장치를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 전지셀에 구비된 전극탭과의 연결을 위해 리드를 공급하는 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.
한편, 리튬 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이 셀(bi-cell) 또는 풀 셀(full-cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 가벼운 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있고 또한 그 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 전극 활물질이 각각 도포된 복수개의 전극이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.
도 1은 일반적인 전극 조립체의 사시도이다.
전극 조립체(10)에는 복수 개의 전극으로부터 연장된 복수개의 전극 탭(20)이 구비되며, 이러한 복수개의 전극 탭(20)은 각각 리드(30)와 용접 결합된다. 여기서, 복수개의 전극 탭(20)은 복수개의 양극에서 연장된 복수개의 양극 탭과, 복수개의 음극에서 연장된 복수개의 음극 탭을 포함할 수 있다. 그리고, 복수개의 양극 탭에 연결된 리드(30)는 양극 리드이고, 복수개의 음극 탭에 연결된 리드(30)는 음극 리드일 수 있다. 도 1에는 양극 탭과 음극 탭이 서로 반대 방향으로 돌출된 전극 조립체(10)가 도시된다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 양극 탭과 음극 탭이 동일한 방향으로 돌출되는 구성도 가능함은 물론이다.
상기 전극 탭(20) 및 리드(30)의 접합 공정은, 전극 탭(20)과 연결되는 위치로 리드(30)를 공급하는 공급 단계와, 상기 위치에서 전극 탭(20)과 리드(30)를 용접시키는 용접 단계를 포함한다.
이와 관련하여, 종래에는 리드(30)의 치수나 타입이 변경되면, 상기 공급 단계에서 리드(30)를 정위치에 공급하기 위해, 작업자가 수동으로 설비의 설정 등을 조정하였다. 그러나, 이러한 조정은 정확성이 떨어지고, 설비를 정지시킨 상태에서 수행되어야 하는 한계가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 리드를 자동으로 정확하게 얼라인하여 전극 탭과 연결되도록 하는 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 리드 공급 시스템은, 전극탭과의 연결을 위해 리드를 공급할 수 있다. 상기 리드 공급 시스템은, 상기 리드가 안착되는 안착부; 상기 안착부의 상측에서 상기 리드를 촬영하는 비전 센서; 상기 비전 센서에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로, 상기 안착부를 조절하여 상기 리드를 얼라인시키는 얼라인 메커니즘; 및 상기 안착부에서 상기 리드를 픽업하여 상기 전극탭과 연결되는 위치로 공급하는 공급 장치를 포함할 수 있다.
상기 리드 공급 시스템은, 상기 비전 데이터를 기반으로 상기 리드가 불량 또는 부적합 판정되면 상기 공급 장치에 의해 상기 리드가 회수되는 회수 박스를 더 포함할 수 있다.
상기 얼라인 메커니즘은, 상기 안착부의 하측에 배치되며 상기 안착부를 수직축에 대해 회전시키는 회전 모터; 및 서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에 대해 상기 회전 모터를 수평 이동시키는 직교 로봇을 포함할 수 있다.
상기 얼라인 메커니즘은 상기 안착부를, 상기 비전 센서의 하측에 위치한 대기 위치 및 상기 대기 위치로부터 제1 방향으로 이격된 공급 위치 사이에서 이동시키고, 상기 공급 장치는 상기 안착부가 상기 공급 위치일 때 상기 리드를 픽업할 수 있다.
상기 공급 장치는, 상기 리드를 파지하는 그리퍼; 및 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향 및 수직 방향으로 상기 그리퍼를 이동시키는 직교 로봇을 포함할 수 있다.
상기 리드 공급 시스템은, 상기 안착부가 상기 대기 위치일 때 상기 안착부에 상기 리드를 로딩하는 로딩 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 로딩 장치는, 상기 리드를 상측에서 흡착하는 흡착부; 상기 흡착부를 승강시키는 승강 액츄에이터; 및 상기 승강 액츄에이터를 수평하게 이동시키는 1축 액츄에이터를 포함할 수 있다.
상기 리드 공급 시스템은, 상기 안착부의 상측에서 상기 리드에 광을 조사하는 낙사 조명; 및 상기 안착부에 구비되거나 상기 안착부의 하측에 배치된 배사 조명 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 안착부를 향하며 상기 리드 상의 일부 영역에 빛을 집광하는 집광 조명을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 제어 방법은, 상기 리드를 안착부에 로딩시키는 로딩 단계; 상기 안착부 상의 상기 리드를 비전 센서로 촬영하는 센싱 단계; 상기 비전 센서에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로, 상기 안착부를 조절하여 상기 리드를 얼라인 시키는 얼라인 단계; 및 상기 안착부에서 상기 리드를 픽업하여 상기 전극탭과 연결되는 위치로 이동시키는 공급 단계를 포함할 수 있다.
상기 리드 공급 시스템의 제어 방법은, 상기 비전 데이터를 기반으로 상기 리드가 불량 또는 부적합 판정되면 상기 리드를 픽업하여 회수하는 회수 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 리드 공급 시스템의 제어 방법은, 상기 얼라인 단계와 상기 공급 단계의 사이에 실시되며, 상기 안착부를 제1 방향으로 이동시키는 이동 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공급 단계는, 그리퍼가 상기 안착부에 안착된 상기 리드를 픽업하는 과정; 및 상기 그리퍼가 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 수평 이동하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 센싱 단계는, 상기 리드를 향해 광이 조사된 상태에서 실시될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 비전 센서에서 리드를 촬영한 비전 데이터를 기반으로, 안착부를 조절하여 리드를 얼라인 시킬 수 있다. 이로써, 리드를 전극 탭과 연결되는 정위치에 공급할 수 있고, 전극 조립체의 품질이 향상될 수 있다.
또한, 입고되는 리드의 스펙 등이 달라지더라도, 설비의 중단 없이 자동으로 리드의 얼라인을 수행할 수 있다. 이로써, 전극 조립체의 생산성이 증대될 수 있다.
또한, 비전 센서에서 리드를 촬영한 비전 데이터를 기반으로 리드가 불량 또는 부적합 판정되면, 리드를 공급하지 않고 회수할 수 있다. 이로써, 전극 조립체의 품질이 더욱 향상될 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.
도 1은 일반적인 전극 조립체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템 제어 방법의 순서도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템 제어 방법의 순서도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 개략도이다.
이하, 설명의 편의를 위해, 도 2의 x축과 나란한 방향을 제1방향으로, y축과 나란한 방향을 제2방향으로 명명한다. z축은 수직 방향과 나란하므로, 제1방향 및 제2방향은 서로 직교하는 수평 방향일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템(100)은, 리드(30)(도 6 참조)가 안착되는 안착부(150)와, 안착부(150)의 상측에 배치된 비전 센서(140)와, 안착부(150)를 조절하여 리드(30)를 얼라인 시키는 얼라인 메커니즘(151)과, 안착부(150)에서 리드(30)를 픽업하여 기설정된 위치로 공급하는 공급 장치(170)를 포함할 수 있다.
또한, 리드 공급 시스템(100)은, 리드(30)를 안착부(150)에 로딩시키는 로딩 장치(120)와, 로딩 장치(120)에 리드(30)를 공급하는 공급 버퍼(110)를 더 포함할 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위해, 리드(30)의 이송 순서에 따라 리드 공급 시스템(100)의 각 구성을 설명한다.
공급 버퍼(110)는, 선 공정에서 제조된 리드(30)를 순차적으로 공급할 수 있다. 이 때 리드(30)의 둘레 일부에는 향후 파우치형 전지 케이스(미도시)와의 실링을 위한 절연 필름이 부착된 상태일 수 있다.
좀 더 상세히, 공급 버퍼(110)는 리드(30)가 안착되는 테이블(111)과, 상기 테이블(111)을 이동시키는 1축 액츄에이터(112)를 포함할 수 있다.
테이블(111)은 수평하게 형성되고, 테이블(111)의 상면에는 적어도 하나의 리드(30)가 안착될 수 있다.
1축 액츄에이터(112)는 테이블(111)을 제2방향으로 수평 이동시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 1축 액츄에이터(112)는, 테이블(111)의 하측에 결합된 베이스(112a)와, 상기 베이스(112a)의 이동을 가이드하며 제2방향으로 연장된 가이드(112b)를 포함할 수 있다. 따라서, 테이블(111)은 베이스(112a)와 함께 제2방향으로 이동할 수 있다. 1축 액츄에이터(112)의 상세한 구성 및 작용은 주지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
테이블(111)은, 1축 액츄에이터(112)에 의해, 리드(30)가 안착되는 초기 위치와, 상기 초기 위치에서 제2 방향으로 이격된 공급 위치 사이에서 왕복할 수 있다. 그리고, 상기 공급 위치는 후술할 로딩 장치(120)의 하측일 수 있다. 도 2에는 테이블(111)이 상기 공급 위치인 상태가 도시되어 있다.
따라서, 테이블(111)이 상기 초기 위치일 때 테이블(111)에 리드(30)가 안착되고, 리드(30)가 안착된 테이블(111)이 1축 액츄에이터(112)에 의해 상기 공급 위치로 이동하면, 로딩 장치(120)는 테이블(111)에 안착된 리드(30)를 픽업하여 안착부(150)에 로딩할 수 있다.
로딩 장치(120)는, 지지 프레임(130)에 의해 지지되어, 공급 버퍼(110)의 상측에 위치할 수 있다.
로딩 장치(120)는, 리드(30)를 상측에서 흡착하는 흡착부(121)와, 상기 흡착부(121)를 승강시키는 승강 액츄에이터(122)와, 상기 승강 액츄에이터(122)를 이동시키는 1축 액츄에이터(123)를 포함할 수 있다.
흡착부(121)는, 공급 버퍼(110)의 테이블(111) 상의 리드(30)를 진공 흡착할 수 있다. 좀 더 상세히, 흡착부(121)는 리드(30)의 상면에 밀착하는 밀착부(121a)와, 상기 밀착부(121a)가 매달려 지지되는 지지 플레이트(121b)를 포함할 수 있다. 상기 밀착부(121a)는, 음압을 발생시키는 펌프(미도시)에 연결된 플랙시블 관과 연통될 수 있다.
승강 액츄에이터(122)는 흡착부(121)를 수직 방향으로 승강시킬 수 있다. 승강 액츄에이터(122)는 흡착부(121), 좀 더 상세히는 지지 플레이트(121b)와 연결될 수 있다.
승강 액츄에이터(122)는 흡착부(121)를 상승시켜 테이블(111)에서 리드(30)를 픽업하거나, 흡착부(121)를 하강시켜 안착부(150)에 리드(30)를 로딩시킬 수 있다.
1축 액츄에이터(123)는 승강 액츄에이터(122)와 연결되고, 승강 액츄에이터(122)를 제1방향으로 수평 이동시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 1축 액츄에이터(123)는, 승강 액츄에이터(122)와 연결된 연결바디(123a)와, 상기 연결 바디(123a)의 이동을 가이드하며 제1방향으로 연장된 가이드(123b)를 포함할 수 있다. 1축 액츄에이터(123)의 상세한 구성 및 작용은 주지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
따라서, 흡착부(121)는 승강 액츄에이터(122)와 함께 제1 방향으로 수평 이동할 수 있다. 흡착부(121)는, 공급 버퍼(110)의 테이블(111)에서 리드(30)를 픽업하고, 1축 액츄에이터(123)에 의해 제1방향으로 이동하여 안착부(150)에 리드를 로딩시킬 수 있다.
지지 프레임(130)은, 로딩 장치(120)의 1축 액츄에이터(123)를 지지하는 프레임 본체(131)과, 수평 프레임(131)을 지지하는 기둥(132)을 포함할 수 있다. 프레임 본체(131)는 로딩 장치(120)의 1축 액츄에이터(123)과 나란한 방향, 즉 제1방향으로 길게 형성될 수 있다. 기둥(132)은 프레임 본체(131)를 안정적으로 지지하기 위해 복수개가 구비될 수 있다.
공급 버퍼(110)는 프레임 본체(131)의 하측을 지나도록 배치될 수 있다. 그리고, 로딩 장치(120)의 흡착부(121) 및 승강 액츄에이터(122)는 프레임 본체(131)의 폭방향 일측에 위치할 수 있다.
한편, 안착부(150)에는, 로딩 장치(120)에 의해 이송된 리드(30)가 안착될 수 있다. 안착부(150)는 수평하게 배치될 수 있다.
얼라인 메커니즘(151)은 안착부(150)를 조절하여 리드(30)를 얼라인시킬 수 있다. 얼라인 메커니즘(151)은 안착부(150)를 수평하게 이동시킬 수 있고, 수직축에 대해 회전시킬 수 있다.
좀 더 상세히, 얼라인 메커니즘(151)은, 안착부(150)를 수직축에 대해 회전시키는 회전 모터(152)와, 회전 모터(151)를 제1 방향 및 제2 방향에 대해 수평 이동시키는 직교 로봇(153)을 포함할 수 있다.
회전 모터(152)는 안착부(150)의 하측에 위치하고, 안착부(150)에 연결될 수 있다. 회전 모터(152)는 안착부(150)의 각도를 정밀하게 조절할 수 있다. 일례로, 회전 모터(152)는 서보 모터(servo motor)일 수 있다.
직교 로봇(153)은, 회전 모터(152)가 장착되는 장착부(153a)와, 상기 장착부(153a)의 이동을 가이드하며 제1 방향 및 제2 방향 중 어느 한 방향으로 길게 형성된 제1가이드(153b)와, 상기 제1가이드(153b)의 이동을 가이드하며 제1 방향 및 제2 방향 중 다른 한 방향으로 길게 형성된 제2가이드(153c)를 포함할 수 있다. 따라서, 안착부(150)는 회전 모터(152)와 함께 제1 방향 및 제2 방향에 대해 이동할 수 있다.
안착부(150)는, 얼라인 메커니즘(151)에 의해, 비전 센서(140)의 하측에 위치한 대기 위치(도 6 참조)와, 상기 대기 위치로부터 제1 방향으로 이격된 공급 위치(도 7 참조)의 사이에서 이동할 수 있다. 즉, 얼라인 메커니즘(151), 좀 더 상세히는 직교 로봇(153)은, 안착부(150)를 상기 대기 위치와 상기 공급 위치 사이에서 왕복시킬 수 있다. 도 2에는 안착부(150)가 상기 대기 위치인 상태가 도시되어 있다.
좀 더 상세히, 안착부(150)가 상기 대기 위치일 때, 비전 센서(140)은 안착부(150) 상의 리드(30)를 촬영하고, 얼라인 메커니즘(151)은 상기 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로 안착부(150)를 조절하여 리드(30)를 얼라인 시킬 수 있다.
그리고, 리드(30)의 얼라인이 완료되면, 얼라인 메커니즘(151)은 안착부(150)를 제1 방향으로 기설정된 거리만큼 이동시킬 수 있고, 안착부(150)가 상기 공급 위치에 도달할 수 있다. 즉, 상기 공급 위치는 고정된 위치가 아니며, 리드(30)의 얼라인에 따라 조금씩 가변될 수 있다. 그리고, 안착부(150)가 상기 공급 위치로 이동하면, 공급 장치(170)는 안착부(150) 상의 리드(30)를 픽업하여 전극 조립체(10)(도 9 참조)의 전극 탭(20)과 연결되는 위치로 공급할 수 있다.
비전 센서(140)는 안착부(150)의 상측에서 리드(30)를 촬영할 수 있다. 비전 센서(140)는 상기 대기 위치인 안착부(150)의 상측에 위치할 수 있다. 예를 들어, 비전 센서(140)는 카메라를 포함할 수 있다.
비전 센서(140)는, 앞서 설명한 지지 프레임(130)의 프레임 본체(131)에 의해 지지될 수 있다. 좀 더 상세히, 비전 센서(140)와 연결된 연결부(142)는, 프레임 본체(131)와 체결될 수 있다.
공급 장치(170)는, 로딩 장치(120)에 대해 제1 방향으로 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 공급 장치(170)는 안착부(150)를 사이에 두고 로딩 장치(120)의 반대편에 위치할 수 있다.
공급 장치(170)는, 리드(30)를 파지하는 그리퍼(171)와, 그리퍼(171)를 이동시키는 직교 로봇(172)을 포함할 수 있다.
그리퍼(171)는 안착부(150) 상에 안착된 리드(30)를 파지할 수 있다. 좀 더 상세히, 그리퍼(171)는 안착부(150)가 앞서 설명한 공급 위치(도 7 참조)일 때 안착부(150) 상의 리드(30)를 파지할 수 있다.
예를 들어, 그리퍼(171)는 상하로 이격된 한 쌍의 파지부와, 상기 한 쌍의 파지부 간 거리를 가변시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드(30)는 한 쌍의 파지부 사이에 파지될 수 있다.
직교 로봇(172)은, 그리퍼(171)의 이동을 가이드하며 제2 방향으로 길게 형성된 제1가이드(172a)와, 상기 제1가이드(172a)의 이동을 가이드하며 수직 방향으로 길게 형성된 제2가이드(172b)를 포함할 수 있다. 직교 로봇(172)은 제2가이드(172b)의 이동을 가이드하며 제2 방향으로 길게 형성된 제3가이드(172c)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 직교 로봇(172)은 그리퍼(171)를 제2 방향 및 수직 방향에 대해 이동시킬 수 있다.
직교 로봇(172)은, 안착부(150) 상의 리드(30)가 그리퍼(171)의 한 쌍의 파지부 사이로 들어오도록, 그리퍼(171)를 제2 방향으로 이동시킬 수 있다. 이와 관련하여, 안착부(150)에는 그리퍼(171)와의 간섭을 방지하는 홈이 형성될 수 있다.
직교 로봇(172)은, 리드(30)를 파지한 상태의 그리퍼(171)를 상승시켜 안착부(150)에서 리드(30)를 픽업할 수 있다. 또한, 직교 로봇(172)은, 그리퍼(171)가 리드(30)를 픽업한 상태에서, 그리퍼(171)를 제2방향으로 이동 및 하강시켜 리드(30)를 전극 탭(20)(도 9 참조)과 연결되는 위치로 공급할 수 있다.
한편, 리드 공급 시스템(100)은, 불량이거나 부적합한 리드(30)를 회수하는 회수 박스(160)를 더 포함할 수 있다.
좀 더 상세히, 안착부(150)가 대기 위치일 때 비전 센서(140)에서 리드(30)의 불량이나 부적합을 감지하면, 안착부(150)가 공급 위치일 때 공급 장치(170)가 리드(30)를 픽업하여 회수 박스(160) 내로 낙하시킬 수 있다. 따라서, 불량이거나 부적합한 리드(30)가 전극탭(20)(도 9 참조)과 연결되는 위치로 공급되는 것을 방지할 수 있다.
회수 박스(160)는 상면이 개방될 수 있다. 회수 박스(160)는 공급 장치(170)의 측방에 위치할 수 있다. 좀 더 상세히, 회수 박스(160)는 그리퍼(171)의 이동 경로 상 일 지점의 하측에 위치할 수 있다. 따라서, 그리퍼(171)가 회수 박스(160)의 상측에서 리드(30)를 릴리즈하면 리드(30)는 회수 박스(160) 내로 낙하할 수 있다.
회수 박스(160)는, 지지 프레임(161)에 의해, 안착부(150)와 유사하거나 안착부(150)보다 조금 낮은 높이에서 지지될 수 있다. 따라서 그리퍼(171)에서 릴리즈된 리드(30)가 안정적으로 회수 박스(160) 내로 들어갈 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 제어 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템(100)은, 컨트롤러(190)를 더 포함할 수 있다. 컨트롤러(190)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
컨트롤러(190)는 리드 공급 시스템(100)의 작동 전반을 제어할 수 있다.
컨트롤러(190)는 공급 버퍼(110)와, 로딩 장치(120)와, 공급 장치(170)를 제어할 수 있다.
또한, 컨트롤러(190)는 비전 센서(140)와 통신하여 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터를 전달 받을 수 있고, 상기 비전 데이터를 기반으로 얼라인 메커니즘(151)을 제어하여 리드(30)를 얼라인 시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(190)는 상기 비전 데이터를 분석하여 리드(130)의 아웃 라인을 추출하고, 상기 아웃 라인을 정위치에 맞추기 위한 제어 명령을 생성하여 얼라인 메커니즘(151)으로 전달할 수 있다.
또한, 컨트롤러(190)는 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로 리드(30)의 불량 및/또는 부적합을 판정할 수 있다.
일례로, 일 리드(30)의 소정의 스펙이 미달되거나 파단 등이 감지되면 상기 일 리드(30)는 불량 판정될 수 있다.
다른 예로, 일 리드(30)의 재질이 전극탭(20)(도 9 참조)의 극성과 매칭되지 않으면 상기 일 리드(30)는 부적합 판정될 수 있다. 좀 더 상세히, 컨트롤러(190)는 상기 비전 데이터를 분석하여 리드(130)의 색상 특성(예를 들어, 채도)로부터 리드(30)의 재질을 판정할 수 있고, 리드(30)의 재질이 전극탭(20)의 극성 정보와 매칭되는지 여부를 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 음극의 전극탭(20)은 니켈 또는 구리 재질을 갖는 리드(30)와 매칭되고, 양극의 전극탭(20)은 알루미늄 재질을 포함하는 리드(30)와 매칭될 수 있다.
리드(30)가 불량 또는 부적합 판정되면, 컨트롤러(190)는 공급 장치(170)를 제어하여 리드(30)가 회수 박스(160)로 회수할 수 있다. 반대로, 리드(30)가 정상 판정되면, 컨트롤러(190)는 공급 장치(170)를 제어하여 전극 탭(20)과 연결되는 위치로 리드(30)를 공급할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템 제어 방법의 순서도이고, 도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 제어 방법(이하, '제어 방법')은, 로딩 단계(S10)와, 센싱 단계(S20)와, 얼라인 단계(S40)와, 공급 단계(S60)를 포함할 수 있다. 상기 제어 방법은 이동 단계(S50 or S70) 및 회수 단계(S80)를 더 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 도 5는 로딩 단계(S10)를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 센싱 단계(S20) 및 얼라인 단계(S40)를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 이동 단계(S50 or S80)를 설명하기 위한 도면이고, 도 8은 공급 단계(S60)에서 리드(30)가 픽업되는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 공급 단계(S60)에서 리드(30)를 전극 탭(20)과 연결되는 위치로 이동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 각 단계에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
로딩 단계(S10)는 리드(30)를 안착부(50)에 로딩시키는 단계일 수 있다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 로딩 장치(120)의 흡착부(121)는 공급 버퍼(110)의 테이블(111) 상의 리드(30)를 흡착한 상태로 상승하고, 제1 방향으로 이동 및 하강하여, 안착부(150) 상에 리드(30)를 로딩할 수 있다.
이 때, 안착부(150)는 비전 센서(140)의 하측에 위치한 대기 위치일 수 있다. 즉, 흡착부(121)는 안착부(150)와 비전 센서(140)의 사이로 이동하여 안착부(150)에 리드(30)를 로딩할 수 있다.
센싱 단계(S20)는 안착부(150) 상의 리드(30)를 비전 센서(140)로 촬영하는 단계일 수 있다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 로딩 장치(120)의 흡착부(121)는 공급 버퍼(110) 상의 리드(30)를 픽업하기 위해 제1 방향으로 되돌아갈 수 있다. 따라서, 흡착부(121)가 안착부(150)와 비전 센서(140)의 사이에 위치하지 않게 되고, 비전 센서(140)는 안착부(150) 상의 리드(30)를 용이하게 촬영할 수 있다.
그리고, 앞서 설명한 바와 같이, 컨트롤러(190)는 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로 리드(30)의 불량 및/또는 부적합을 판정할 수 있다(S30). 이와 관련하여, 리드(30)가 정상 판정되면 얼라인 단계(S40)가 수행될 수 있고, 리드(30)가 불량이나 부적합 판정되면 후술할 회수 단계(S80)가 수행될 수 있다.
얼라인 단계(S40)는, 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로 안착부(150)를 조절하여 리드(30)를 얼라인 시키는 단계일 수 있다.
컨트롤러(190)(도 3 참조)는, 앞서 센싱 단계(S20)에서 촬영된 비전 데이터를 분석하여 리드(30)를 정위치에 얼라인 시키기 위한 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 얼라인 메커니즘(151)으로 전달할 수 있다. 얼라인 메커니즘(151)은, 상기 제어 명령에 따라, 안착부(150)를 수평 방향으로 이동시킬 수 있고, 수직축에 대해 소정의 각도로 회전시킬 수 있다. 좀 더 상세히, 안착부(150)는 회전 모터(152)에 의해 소정의 각도로 회전하고, 직교 로봇(153)에 의해 제1 방향 및 제2 방향으로 이동할 수 있다.
이동 단계(S50 or S70)는 안착부(150)를 대기 위치에서 공급 위치로 이동시키는 단계일 수 있다. 좀 더 상세히, 도 2 및 도 7을 참조하면, 안착부(150)는 얼라인 메커니즘(151), 좀 더 상세히는 직교 로봇(153)에 의해 제1방향으로 이동할 수 있다.
이동 단계(S50 or S70)는 얼라인 단계(S40)와 공급 단계(S60)의 사이에 실시되거나(S50), 회수 단계(S80)의 이전에 실시될 수 있다(S70). 즉, 공급 단계(S60) 및 회수 단계(S80)는, 안착부(150)가 공급 위치인 상태에서 실시될 수 있다.
공급 단계(S60)는, 안착부(150)에서 리드(30)를 픽업하여 전극탭(20)과 연결되는 위치로 이동시키는 단계일 수 있다.
도 2, 도 8 및 도 9를 참조하면, 공급 단계(S60)는, 공급 장치(170)의 그리퍼(171)가 안착부(150)에 안착된 리드(30)를 픽업하는 과정과, 그리퍼(171)가 제2 방향으로 수평 이동하는 과정을 포함할 수 있다.
공급 장치(170)의 그리퍼(171)는 안착부(150) 상의 리드(30)를 파지한 상태로 상승하고, 제2 방향으로 이동 및 하강하여, 리드(30)를 전극탭(20)과 연결되는 위치로 이송할 수 있다.
이와 관련하여, 전극 탭(20)이 구비된 전극 조립체(10)는 이송 시스템(200)에 의해 순차적으로 기설정된 접합 위치에 공급될 수 있다. 좀 더 상세히, 상기 이송 시스템(200)은, 전극 조립체(10)가 놓여 수평으로 이동(예를 들어, 제1 방향)하는 테이블(230)과, 전극 탭(20)과 리드(30)를 접합하는 접합 유닛(210)과, 전극 탭(20) 및 리드(30)를 하측에서 지지하는 지지부(220)를 포함할 수 있다.
테이블(230)이 접합 위치에 위치하면, 전극 탭(20)은 지지부(220)의 상측에 위치할 수 있고, 그리퍼(171)는 전극 탭(20)과 접하거나 인접하도록 리드(30)를 공급할 수 있다. 이러한 상태에서 접합 유닛(210)이 하강하여, 전극 탭(20)과 리드(30)는 접합 유닛(210)과 지지부(220)의 사이에서 압착되며 서로 접합될 수 있다.
예를 들어, 접합 유닛(210)은 마스크 지그(mask jig)와 레이저 유닛을 포함할 수 있으며, 전극 탭(20)과 리드(30)는 레이저 용접될 수 있다. 레이저 용접의 수행을 위한 구성 및 그 작용은 주지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
전극 탭(20)과 리드(30)의 접합이 완료되면, 그리퍼(171)는 리드(30)를 릴리즈하고 제2방향에 대해 되돌아갈 수 있다.
얼라인 단계(S40)가 실시된 후, 이동 단계(S50)에서 리드(30)가 안착된 안착부(150)가 기설정된 거리만큼 제1방향으로 이동하고, 공급 단계(S60)에서 리드(30)를 파지한 그리퍼(171)가 기설정된 거리만큼 제2방향으로 이동하므로, 얼라인 완료된 리드(30)는 전극탭(20)과 연결되는 정위치로 공급될 수 있다.
이로써, 전극 조립체(10)의 제조 품질이 향상될 수 있다. 또한, 공급 버퍼(110)로 입고되는 리드(30)의 스펙 등이 달라지더라도, 설비의 중단 없이 자동으로 얼라인을 수행 가능한 이점이 있다.
한편, 센싱 단계(S20)에서 리드(30)가 불량이나 부적합 판정되면 회수 단계(S80)가 수행될 수 있다. 즉, 회수 단계(S80)는 비전 센서(40)에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로 리드(30)가 불량 또는 부적합 판정되면, 상기 리드(30)를 픽업하여 회수하는 단계일 수 있다.
좀 더 상세히, 그리퍼(171)는, 공급 위치인 안착부(150) 상의 리드(30)를 픽업하여, 전극 탭(20)과 연결되는 위치로 공급하는 대신, 회수 박스(160)로 회수할 수 있다. 이로써, 불량 또는 부적합한 리드(30)가 전극 조립체(10)에 구비되는 것을 방지할 수 있고, 전극 조립체(10)의 품질이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 리드(30)가 불량이거나 부적합 판정되더라도, 얼라인 단계(S40)를 무조건적으로 실시한 이후에 회수 단계(S80)를 실시하는 것도 가능할 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리드 공급 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 리드 공급 시스템의 경우, 복수개의 조명(181)(182)(183)을 더 포함하는 것을 제외하면 앞서 설명한 일 실시예와 동일하므로, 이하 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
도 2 및 도 10을 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 리드 공급 시스템은, 안착부(150) 상의 리드(30)의 상면에 광을 출사하는 낙사 조명(181)과, 안착부(150) 상의 리드(30)의 저면에 광을 출사하는 배사 조명(182) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 리드 공급 시스템은 집광 조명(183)을 더 포함할 수 있다.
낙사 조명(181), 배사 조명(182) 및 집광 조명(183)은, 비전 센서(140)가 안착부(150) 상의 리드(30)를 촬영할 때 리드(30)를 향해 광을 출사할 수 있다. 즉, 앞서 설명한 센싱 단계(S20)(도 4 참조)는, 리드(30)를 향해 광이 조사된 상태에서 실시될 수 있다.
낙사 조명(181)은 동축 조명일 수 있다. 낙사 조명(181)은 안착부(150), 특히 대기 위치인 안착부(150)의 상측에 위치할 수 있다. 즉, 낙사 조명(181)은 비전 센서(140)에 구비되거나, 비전 센서(140)와 인접하게 배치될 수 있다. 낙사 조명(181)은 비전 센서(140)와 함께 연결부(142)에 연결되어, 프레임 본체(131)에 의해 지지될 수 있다.
배사 조명(182)은 안착부(150), 특히 대기 위치인 안착부(150)의 하측에 위치할 수 있다. 또는, 배사 조명(182)은 안착부(150)에 구비될 수 있다.
낙사 조명(181)에 의해, 주변 설비 등에 의해 리드(30) 상에 그림자가 생기는 것을 방지하고, 리드(30) 상에서 과도한 빛의 반사가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 배사 조명(182)에 의해, 리드(30)의 아웃 라인이 더욱 선명해질 수 있다.
따라서, 낙사 조명(181) 및 배사 조명(182)에 의해, 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터로부터 리드(30)의 정확한 아웃 라인을 검출할 수 있고, 리드(30)를 더욱 정밀하게 얼라인시킬 수 있다.
집광 조명(183)은, 안착부(150)를 향하며 리드(30) 상의 일부 영역에 빛을 집광할 수 있다. 즉, 집광 조명(183)은 리드(30)의 상면에 대해 낙사 조명(181)보다 좁은 범위에 광을 집중시킬 수 있다. 리드(30)의 아웃 라인 검출을 방해하지 않기 위해, 집광 조명(183)의 광이 집중되는 영역은 리드(30)의 아웃 라인보다 내측에 위치할 수 있다.
집광 조명(183)은 비전 센서(140)와 인접하게 배치될 수 있다. 집광 조명(183)은 비전 센서(140)와 함께 연결부(142)에 연결되어, 프레임 본체(131)에 의해 지지될 수 있다. 집광 조명(183)은 비스듬하게 배치될 수 있다.
집광 조명(183)에 의해, 비전 센서(140)에서 촬영된 비전 데이터로부터 리드(30)의 색상 특성(예를 들어, 채도) 및 그에 따른 재질을 정확히 판정할 수 있다. 따라서, 리드(30)의 재질이 전극탭(20)의 극성 정보와 매칭되는지 여부를 더욱 정확하게 판정할 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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 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.
10: 전극 조립체
20: 전극 탭
30: 리드 100: 리드 공급 시스템
110: 공급 버퍼 120: 로딩 장치
130: 지지 프레임 140: 비전 센서
150: 안착부 151: 얼라인 메커니즘
152: 회전 모터 153: 직교 로봇
160: 회수 박스 170: 공급 장치
171: 그리퍼 172: 직교 로봇
181: 낙사 조명 182: 배사 조명
183: 집광 조명 190; 컨트롤러
30: 리드 100: 리드 공급 시스템
110: 공급 버퍼 120: 로딩 장치
130: 지지 프레임 140: 비전 센서
150: 안착부 151: 얼라인 메커니즘
152: 회전 모터 153: 직교 로봇
160: 회수 박스 170: 공급 장치
171: 그리퍼 172: 직교 로봇
181: 낙사 조명 182: 배사 조명
183: 집광 조명 190; 컨트롤러
Claims (14)
- 전극탭과의 연결을 위해 리드를 공급하는 리드 공급 시스템에 있어서,
상기 리드가 안착되는 안착부;
상기 안착부의 상측에서 상기 리드를 촬영하는 비전 센서;
상기 비전 센서에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로, 상기 안착부를 조절하여 상기 리드를 얼라인시키는 얼라인 메커니즘; 및
상기 안착부에서 상기 리드를 픽업하여 상기 전극탭과 연결되는 위치로 공급하는 공급 장치를 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 비전 데이터를 기반으로 상기 리드가 불량 또는 부적합 판정되면 상기 공급 장치에 의해 상기 리드가 회수되는 회수 박스를 더 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 얼라인 메커니즘은,
상기 안착부의 하측에 배치되며 상기 안착부를 수직축에 대해 회전시키는 회전 모터; 및
서로 직교하는 제1 방향 및 제2 방향에 대해 상기 회전 모터를 수평 이동시키는 직교 로봇을 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 얼라인 메커니즘은 상기 안착부를, 상기 비전 센서의 하측에 위치한 대기 위치 및 상기 대기 위치로부터 제1 방향으로 이격된 공급 위치 사이에서 이동시키고,
상기 공급 장치는 상기 안착부가 상기 공급 위치일 때 상기 리드를 픽업하는 리드 공급 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 공급 장치는,
상기 리드를 파지하는 그리퍼; 및
상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향 및 수직 방향으로 상기 그리퍼를 이동시키는 직교 로봇을 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 안착부가 상기 대기 위치일 때, 상기 안착부에 상기 리드를 로딩하는 로딩 장치를 더 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 로딩 장치는,
상기 리드를 상측에서 흡착하는 흡착부;
상기 흡착부를 승강시키는 승강 액츄에이터; 및
상기 승강 액츄에이터를 수평하게 이동시키는 1축 액츄에이터를 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 안착부의 상측에서 상기 리드에 광을 조사하는 낙사 조명; 및
상기 안착부에 구비되거나 상기 안착부의 하측에 배치된 배사 조명 중 적어도 하나를 더 포함하는 리드 공급 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 안착부를 향하며 상기 리드 상의 일부 영역에 빛을 집광하는 집광 조명을 더 포함하는 리드 공급 시스템. - 전극탭과의 연결을 위해 리드를 공급하는 리드 공급 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 리드를 안착부에 로딩시키는 로딩 단계;
상기 안착부 상의 상기 리드를 비전 센서로 촬영하는 센싱 단계;
상기 비전 센서에서 촬영된 비전 데이터를 기반으로, 상기 안착부를 조절하여 상기 리드를 얼라인 시키는 얼라인 단계; 및
상기 안착부에서 상기 리드를 픽업하여 상기 전극탭과 연결되는 위치로 이동시키는 공급 단계를 포함하는 리드 공급 시스템의 제어 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 비전 데이터를 기반으로 상기 리드가 불량 또는 부적합 판정되면, 상기 리드를 픽업하여 회수하는 회수 단계를 더 포함하는 리드 공급 시스템의 제어 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 얼라인 단계와 상기 공급 단계의 사이에 실시되며, 상기 안착부를 제1 방향으로 이동시키는 이동 단계를 더 포함하는 리드 공급 시스템의 제어 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 공급 단계는,
그리퍼가 상기 안착부에 안착된 상기 리드를 픽업하는 과정; 및
상기 그리퍼가 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 수평 이동하는 과정을 포함하는 리드 공급 시스템의 제어 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 센싱 단계는, 상기 리드를 향해 광이 조사된 상태에서 실시되는 리드 공급 시스템의 제어 방법.
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210117116A KR20230034027A (ko) | 2021-09-02 | 2021-09-02 | 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법 |
| US18/682,270 US20240342846A1 (en) | 2021-09-02 | 2022-08-29 | Lead supply system and method for controlling the same |
| CN202280054456.9A CN117795763A (zh) | 2021-09-02 | 2022-08-29 | 引线供应系统和用于控制该引线供应系统的方法 |
| EP22864974.5A EP4398409A1 (en) | 2021-09-02 | 2022-08-29 | Lead supply system and control method therefor |
| PCT/KR2022/012856 WO2023033472A1 (ko) | 2021-09-02 | 2022-08-29 | 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법 |
| JP2024513822A JP2024533136A (ja) | 2021-09-02 | 2022-08-29 | リード供給システムおよびその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020210117116A KR20230034027A (ko) | 2021-09-02 | 2021-09-02 | 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210117116A KR20230034027A (ko) | 2021-09-02 | 2021-09-02 | 리드 공급 시스템 및 그 제어 방법 |
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| KR101542159B1 (ko) * | 2013-11-12 | 2015-08-06 | 주식회사 폴 | 리드탭 제조장치 및 이를 이용한 리드탭 제조방법 |
| KR102480781B1 (ko) * | 2016-12-29 | 2022-12-23 | 로미오 시스템즈, 인크. | 배터리 구조물, 상호연결부, 감지 및 밸런싱을 위한 시스템 및 방법 |
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2021
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- 2022-08-29 CN CN202280054456.9A patent/CN117795763A/zh active Pending
- 2022-08-29 US US18/682,270 patent/US20240342846A1/en active Pending
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- 2022-08-29 JP JP2024513822A patent/JP2024533136A/ja active Pending
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