电极组件插入装置和利用该装置的电极组件插入方法与流程

1.本发明涉及一种电极组件插入装置，更详细地，涉及一种将电极组件倾斜地投入到袋中的装置。
2.进一步地，本发明包括电极组件的插入方法。


背景技术：

3.二次电池(secondary battery)作为可以反复充电和放电的电池，通常用作电动车辆(ev)、混合动力车辆(hev)和储能系统(ess)等的动力源。
4.这种二次电池可根据容纳电极组件的外壳的外观形状而分为圆筒形电池、方形电池和袋型电池，而最近对厚度薄的袋型二次电池的需求逐渐增加。
5.袋型二次电池包括：电极组件，依次堆叠正极板、负极板和隔膜；袋，容纳电极组件和电解液；以及电极接头，从电极组件延伸并暴露于外部。如图1所示，在袋型二次电池的制造工艺中，在将袋200的上袋210和下袋220展开为180
°
之后，在下袋的第二容纳部上对齐电极组件100并使其落下，从而将电极组件容纳在第二容纳部中。在电极组件安置在第二容纳部中后，弯曲上袋和下袋之间的折叠部230以使上袋和下袋彼此重叠，并且通过热熔接等接合方法密封彼此面对的上袋的边缘部和下袋的边缘部以封装袋。
6.如本领域普通技术人员所知，如专利文献1所公开，电极组件以被水平设置的一对叉部件支撑的状态被对齐到袋的第二容纳部上方之后，张开一对叉部件之间的间距以使电极组件掉落并投入到第二容纳部中。这种传统的电极组件插入方法需要包括在垂直掉落电极组件的过程中用于阻断电极组件的安置不良的单独的复杂构造或装置。另外，在袋的折叠部中，由于反复折叠(或弯曲)变形而引起应力集中，可能会使袋产生龟裂。
7.现有技术文献
8.专利文献
9.(专利文献1)韩国授权专利公报第10-2204771号


技术实现要素：

10.(一)要解决的技术问题
11.本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种装置，所述装置可通过袋的上袋和下袋之间的打开空间以预定角度倾斜插入电极组件后容纳电极组件。
12.进一步地，本发明包括利用上述的电极组件插入装置的电极组件插入方法。
13.(二)技术方案
14.为了实现上述目的，根据本发明的电极组件插入装置包括：夹持单元，被构造成夹持电极组件或解除夹持；以及多关节机械手，由一个以上的连接部通过关节轴可旋转地连接，并且夹持单元安装在多关节机械手的前端连接部，其中，电极组件通过上袋和下袋之间的打开空间被倾斜地导入并容纳在袋中。
15.优选地，本发明包括夹持单元，所述夹持单元包括：基体，结合到多关节机械手的
前端连接部；固定叉，其位置固定在基体上；以及可移动叉，设置为相对于固定叉沿基体的长度方向可位移。
16.进一步地，夹持单元可以进一步包括推动部，所述推动部在固定叉上往复运动以将电极组件推动到袋中。
17.在本发明的实施例中，推动部可以包括：驱动部；操作杆，通过驱动部的操作而往复运动；以及按压扩展部，设置在操作杆的前端部。
18.本发明包括袋，所述袋包括上袋、下袋和可折叠地连接上袋和下袋的折叠部，电极组件可面对折叠部而设置，并且可通过形成在上袋和下袋之间的打开空间被引入到袋内侧。
19.可选地，袋的打开空间可以被设置为90
°
以下的打开角度。
20.根据本发明的电极组件插入方法包括以下步骤：准备袋，其中袋包括上袋、下袋和可折叠地连接上袋和下袋的折叠部；打开袋，以在面对折叠部的上袋和下袋之间形成打开空间；通过打开空间引入夹持电极组件的夹持单元；以及取出对电极组件解除夹持的夹持单元，其中，电极组件通过打开空间被倾斜地导入并容纳在袋中。
21.在取出夹持单元的步骤中，可以进一步包括以下步骤：对电极组件解除夹持；向袋推动电极组件；以及在向后移动夹持单元时，向上倾斜地调整夹持单元的倾斜角度，同时取出所述夹持单元。
22.优选地，本发明可以包括夹持单元，所述夹持单元包括：基体，可角运动或旋转运动地结合；固定叉，其位置固定在基体上；以及可移动叉，被设置为相对于固定叉沿基体的长度方向可位移。
23.进一步地，夹持单元可以进一步包括推动部，所述推动部在固定叉上往复运动，以将电极组件推动到袋中。
24.可选地，袋的打开空间可以被设置为90
°
以下的打开角度。
25.本发明的特征和优点将通过基于附图的以下详细描述而更加明确。
26.在本说明书以及权利要求书中使用的术语或词语不应被解释为一般含义或词典上的含义，而应基于发明人可适当地定义术语的概念以便以最佳的方式说明自身的发明的原则来解释为符合本发明的技术思想的含义和概念。
27.(三)有益效果
28.根据以上的本发明的描述，与在展开状态的袋上掉落电极组件后容纳电极组件的现有方法不同，在本发明中，可以在折叠状态下通过部分打开的袋的打开空间以预定角度倾斜导入电极组件后容纳电极组件。
29.本发明可通过减少连接上袋和下袋的折叠部的可折叠和展开范围来减轻作用于折叠部的负载，因此可以减少由于折叠部折叠和展开而引起的疲劳度，从而可以解决折叠部的断裂、龟裂等问题。
30.另外，本发明利用多关节机械手来增加夹持单元的自由度，因此可以灵活地插入电极组件而不受袋的打开空间的限制。
附图说明
31.图1是示意性示出根据现有技术的电极组件的插入方式的图。
32.图2是示意性示出根据本发明的电极组件插入装置的立体图。
33.图3是示意性示出对应于根据本发明的电极组件插入装置的主要部分的夹持单元的立体图。
34.图4是图3所示的夹持单元中的推动部的操作状态图，图4的(a)示出推动部的向后移动模式，图4的(b)示出推动部的向前移动模式。
35.图5a至图5d是按步骤示出图2所示的电极组件插入装置的插入过程的示意图。
36.图6是用于说明根据本发明的电极组件插入装置的取出步骤的示意图。
37.附图标记说明
38.1：电极组件插入装置
39.10：夹持单元
40.11：基体
41.12：固定叉
42.13：可移动叉
43.14：推动部
44.20：多关节机械手
45.100：电极组件
46.200：袋
具体实施方式
47.本发明的目的、特定优点以及新特征会通过与附图相关的以下详细说明和实施例而更加清楚。应注意，在本说明书中对各附图的组件赋予附图标记时，相同的组件即使被示出在不同附图中也尽可能地使用相同的附图标记。另外，在说明本发明时，当认为对相关公知技术的具体说明可能会不必要地混淆本发明的主旨时，将省略其详细说明。在本说明书中，第一、第二等术语用于区分一个组件和另一组件，组件不受所述术语的限制。在附图中，部分组件被放大、省略或示意性地示出，每个组件的尺寸不完全反映实际尺寸。
48.以下，将参照附图详细说明本发明的实施例。
49.本发明涉及一种将电极组件插入袋中的装置，优选地，该装置被构造成通过上袋和下袋之间的打开空间倾斜插入电极组件，以使电极组件定位在袋中。更优选地，本发明可以在折叠状态下，通过形成在上袋和下袋之间的打开空间倾斜导入电极组件，以将电极组件容纳在袋中。
50.在此，如图1所示，袋200包括包围电极组件100的上侧的上袋210和包围电极组件的下侧的下袋220，并且在以折叠部230为基准对称的位置一体设置上袋210和下袋220。本发明不限于图1所示的袋，本发明可应用于可折叠地一体形成上袋和下袋，并且可容纳电极组件的各种形状的袋。
51.进一步地，本发明可以是在第一电极板和第二电极板之间夹设隔膜并以螺旋形状卷曲(卷绕)形成的凝胶卷(jelly-roll)型电极组件，并且只要是可在反复堆叠第一电极板、隔膜和第二电极板的同时，在堆叠方向上具有预定厚度的电极组件，即可不限于特定形状。如本领域普通技术人员所知，当第一电极板为正极板时，第二电极板可以是负极板。
52.参照图2至图4，根据本发明的优选实施例的电极组件插入装置1包括：夹持单元
10，夹持电极组件或解除夹持；以及多关节机械手(robot)20，夹持单元10安装在其前端连接部21。
53.本发明可根据多关节机械手20的空间运动操作来移动电极组件的位置，其由一个以上的连杆通过关节轴可旋转地连接并被驱动，并且夹持单元10安装在一个以上的连杆中位于多关节机械手的前端的前端连接部21。本发明不限于图2所示的多关节机械手，也可以是可将电极组件100安置在袋200(参照图1)中的各种类型的装载装置。
54.如上所述，夹持单元10被构造成可夹持电极组件100或解除夹持，并且其包括：基体11，可角运动或旋转运动地结合到前端连接部21；固定叉12，其位置固定在基体11上；以及可移动叉13，沿基体11的长度方向可位移地设置在基体11外侧面。优选地，夹持单元10可以包括推动部14。
55.基体11结合设置在多关节机械手的前端连接部21，并且可形成为可支撑保持固定叉、可移动叉和推动部等的板形状。
56.固定叉12在基体11的外侧面下端沿外部方向设置，以能够装载电极组件100。换言之，固定叉12可以在基体11的外侧面下端沿正交方向突出形成。
57.可选地，固定叉12的自由端上侧可以形成为与电极组件100的下侧形状对应的形状，并且固定叉12可以在自由端上侧包括弹性部件(未示出)，以在夹持电极组件时防止电极组件损坏的同时，弹性支撑电极组件。
58.在夹持单元10中，沿基体11外侧面的长度方向可升降地设置有可移动叉13，可移动叉13相对于固定叉12可沿基体的长度方向升降移动，同时改变可移动叉13与固定叉的隔开距离。与固定叉相应地，可移动叉13也可以在基体11的外侧面沿正交方向突出形成，并且其自由端下侧可以形成为与电极组件100的上侧形状对应的形状。进一步地，可移动叉也可以在其自由端下侧包括弹性部件(未示出)，以能够在夹持电极组件时防止电极组件损坏的同时，弹性支撑电极组件。
59.进一步地，本发明可以包括推动部14，在向上移动可移动叉13以使其与电极组件的上侧隔开，从而将电极组件从夹持单元10解除夹持之后，推动部14移动电极组件，以将电极组件推向前方并推入袋中。
60.推动部14被构造成可在固定叉上往复运动，并且包括驱动部14a和通过驱动部14a的操作而在前后方向上往复运动的操作杆14b。其中，驱动部14a可以被构造成提供用于操作杆14b的往复运动的驱动力，并且可以是可实现操作杆的往复运动的任意组件，例如，可以是气缸、液缸或马达。
61.如图所示，驱动部14a可以设置在基体11内侧面下端，但不限于此，其位置还可以固定在固定叉12下侧。例如，操作杆14b结合到驱动部14a，并且穿过形成在基体11的下端侧的通孔11a并在固定叉12的上侧沿长度方向延伸，并且在操作杆向前移动时，可将电极组件朝向袋向前方推动。操作杆水平地设置在与将被支撑在固定叉12上侧的电极组件相同的高度(或水平(level))上。
62.进一步地，推动部可以进一步包括按压扩展部14c，按压扩展部14c以前宽后窄的三角形形状形成在操作杆的前端部，以在防止因操作杆的按压而导致电极组件损坏的同时，能够向前移方向均匀地推动电极组件以将电极组件对齐到袋中的准确位置。按压扩展部14c与操作杆的前后方向的往复运动联动，从而在固定叉13上往复运动，并且在向上移动
可移动叉以使其与固定叉隔开，从而将电极组件解除夹持之后，向前移动推动部14的按压扩展部14c，以强制使电极组件从夹持单元脱离(参照图4的(b))。
63.当然，本发明可以在向后移方向移动操作杆之后，将电极组件插入设置在固定叉和可移动叉之间，并向下移动可移动叉，从而通过夹持单元来夹持电极组件。
64.如图5b所示，在打开袋200的状态下，本发明可利用可旋转地结合到多关节机械手20的前端连接部21的夹持单元10夹持电极组件100，并且可允许向袋200内侧靠近。
65.换言之，电极组件100可以通过以折叠部230为基准折叠或打开的上袋210和下袋22之间的打开空间被引入到袋内侧，并且根据袋的打开角度，利用多关节机械手20来设置电极组件100的导入方向并引导至袋200内部。已公知多关节机械手的构造和运动设置，因此在本说明书中将省略对多关节机械手的具体说明。
66.图5a至图5d是按步骤示出利用根据本发明的电极组件插入装置的插入过程的示意图。
67.图5a是示意性示出准备袋200的步骤(s100)的图，袋可以包括上袋210、下袋220和可折叠地连接上袋210和下袋220的折叠部230。
68.因此，袋200可以被构造成以折叠部230为基准转动上袋和/或下袋，以使上袋和下袋彼此接触或隔开。
69.本发明包括打开袋200以能够容纳电极组件的步骤(s200)。袋200可以展开折叠部以打开上袋和下袋之间。如图5b所示，本发明以预定的打开角度θ打开上袋210和下袋220，以容纳电极组件。其中，打开角度θ是指限定面对折叠部230的上袋和下袋之间，更具体为，在折叠时彼此面对的上袋的边缘部和下袋的边缘部之间的打开空间240的角度范围。
70.在本发明的实施例中，打开角度θ可以被设置为90
°
以下，优选地，可以被设置为锐角，更优选地，可以被设置为45
°
至90
°
范围，以能够允许一起导入电极组件和夹持单元。相比以180
°
展开的袋(参照图1)，本发明通过限制折叠部的可折叠和展开范围，可以防止折叠部的变形，并且可以改善耐久性。
71.图5c是引入电极组件插入装置的夹持单元的步骤(s300)，通过上述的上袋和下袋之间的打开空间240，以预定角度倾斜地引入夹持电极组件100的夹持单元10。夹持单元10向下移动可移动叉13，使得可移动叉13与安置在固定叉12上的电极组件100接触以固定电极组件的位置。另外，夹持单元10的位置可被设置为可通过多关节机械手等装载装置导入到袋的打开空间中。
72.在引入步骤(s300)中，夹持单元10可以朝向袋内侧向前移方向引导电极组件100。换言之，当将电极组件100相邻设置在折叠部230内表面或使电极组件100与折叠部230内表面接触时，中止夹持单元的引入工艺，此时，电极组件100通过夹持单元倾斜地定位在袋中。
73.接下来，如图5d所示，本发明包括对电极组件100解除夹持，即通过可移动叉的向上移动而保持可移动叉与电极组件的隔开状态，并且向后移方向取出夹持单元10的步骤(s400)。与引入步骤相似地，可以在打开空间中以预定角度倾斜地取出夹持单元。
74.随着夹持单元10被取出，电极组件100安置在下袋220的第二容纳部221中。由于电极组件在袋的第二容纳部221上与折叠部230接触，因此本发明可以在安置过程中最小化电极组件与下袋之间的不必要的碰撞，同时将电极组件容纳在第二容纳部中。
75.当夹持单元与电极组件完全分离时，作业人员可以将隔开设置的上袋的边缘部和
下袋的边缘部彼此面对地进行密封。
76.进一步地，为了将电极组件100容纳在下袋220的第二容纳部221中的准确位置，本发明在夹持单元10的取出步骤(s400)期间可以包括如下的详细步骤。
77.在取出步骤(s400)中，本发明包括对电极组件100解除夹持的步骤(s410)。如图6的(a)所示，当解除夹持时，将可移动叉13向与位置固定在夹持单元10的固定叉12上的电极组件100隔开的方向向上移动，从而允许电极组件的移动。
78.接下来，本发明包括通过推动部14推动电极组件100的步骤(s420)(参照图6的(b))。即，可以向前移动推动部14对应于夹持单元10通过打开空间向后移动的距离，从而将电极组件100推入到第二容纳部中。
79.另外，如图6的(c)所示，通过向上取出步骤(s430)，在从袋的打开空间中向后移动夹持单元10时逐渐向上倾斜地调整夹持单元的倾斜角度，同时取出夹持单元10。这不仅可以在取出夹持单元的过程中防止固定叉12和下袋220之间的接触和/或可移动叉13和上袋210之间的接触，还有助于能够尽可能地从相邻于第二容纳部的位置投入电极组件。
80.以上，通过实施例详细描述了本发明，然而实施例仅用于具体描述本发明，根据本发明的电极组件插入装置和利用该装置的电极组件插入方法不限于此，在本发明的技术思想范围内，本领域所属普通技术人员显然可以对其进行变形或改进。
81.本发明的简单变形或改变均属于本发明的范围，本发明的具体保护范围将通过所附权利要求书而变得更加清楚。

技术特征：
1.一种电极组件插入装置，包括：夹持单元，被构造成夹持电极组件或解除夹持；以及多关节机械手，由一个以上的连接部通过关节轴可旋转地连接，并且所述夹持单元安装在多关节机械手的前端连接部，所述电极组件通过所述上袋和下袋之间的打开空间被倾斜地导入并容纳在袋中。2.根据权利要求1所述的电极组件插入装置，其中，所述夹持单元包括：基体，结合到所述多关节机械手的前端连接部；固定叉，其位置固定在所述基体上；以及可移动叉，设置为相对于所述固定叉沿所述基体的长度方向可位移。3.根据权利要求2所述的电极组件插入装置，其中，所述夹持单元进一步包括推动部，所述推动部在所述固定叉上往复运动以将所述电极组件推动到所述袋中。4.根据权利要求3所述的电极组件插入装置，其中，所述推动部包括：驱动部；操作杆，通过驱动部的操作而往复运动；以及按压扩展部，设置在操作杆的前端部。5.根据权利要求1所述的电极组件插入装置，其中，所述袋包括所述上袋、所述下袋和可折叠地连接所述上袋和所述下袋的折叠部，所述电极组件面对所述折叠部而设置，并且通过形成在所述上袋和所述下袋之间的所述打开空间被引入到所述袋内侧。6.根据权利要求1所述的电极组件插入装置，其中，所述打开空间被设置为90
°
以下的打开角度。7.一种电极组件插入方法，包括以下步骤：准备袋，所述袋包括上袋、下袋和可折叠地连接所述上袋和所述下袋的折叠部；打开所述袋，以在面对所述折叠部的所述上袋和所述下袋之间形成打开空间；通过所述打开空间引入夹持电极组件的夹持单元；以及取出对所述电极组件解除夹持的所述夹持单元，所述电极组件通过所述打开空间被倾斜地导入并容纳在袋中。8.根据权利要求7所述的电极组件插入方法，其中，在取出夹持单元的步骤中，进一步包括以下步骤：对所述电极组件解除夹持；向所述袋推动所述电极组件；以及在向后移动所述夹持单元时，向上倾斜地调整所述夹持单元的倾斜角度，同时取出所述夹持单元。9.根据权利要求7所述的电极组件插入方法，其中，所述夹持单元包括：基体，可角运动或旋转运动地结合；
固定叉，其位置固定在所述基体上；以及可移动叉，被设置为相对于所述固定叉沿所述基体的长度方向可位移。10.根据权利要求9所述的电极组件插入方法，其中，所述夹持单元进一步包括推动部，所述推动部在所述固定叉上往复运动，以将所述电极组件推动到所述袋中。11.根据权利要求7所述的电极组件插入方法，其中，所述打开空间被设置为90
°
以下的打开角度。

技术总结
本发明涉及一种电极组件插入装置和利用该装置的电极组件插入方法，该电极组件插入装置的特征在于包括：夹持单元，被构造成夹持电极组件或解除夹持；以及多关节机械手，由一个以上的连接部通过关节轴可旋转地连接，并且夹持单元安装在多关节机械手的前端连接部，其中，电极组件通过上袋和下袋之间的打开空间被倾斜地导入并容纳在袋中。另外，本发明可以包括利用上述的电极组件插入装置将电极组件插入到袋内侧的方法。入到袋内侧的方法。入到袋内侧的方法。


技术研发人员：朴相俊 金七中 安志垠
受保护的技术使用者：SK新能源株式会社
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/9/26