CN114074225A - 电极的激光开槽系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电极的激光开槽系统，相对于地面水平地照射激光，在电极薄膜的一侧边对电极片进行开槽加工，从而可容易清除在开槽加工工艺中产生的碎片及异物，提高生产性，根据本发明的电极的激光开槽系统包括：激光照射器，其朝向电极薄膜相对于地面水平地照射激光，从而在电极薄膜的边缘对电极片进行开槽加工，电极薄膜相对于地面沿着垂直方向被移送；夹具底座，其以电极薄膜为基准设置于激光照射器的对面；图案夹具单元，其以相对于地面垂直的旋转轴为中心可旋转地设置于夹具底座，包括多个图案夹具，多个图案夹具贯通形成有与激光照射器照射的激光的图案相对应的形态的图案孔；夹具旋转马达，其使得图案夹具单元以旋转轴为中心旋转一定角度；以及第一烟雾抽吸单元，其设置于图案夹具单元的一侧，对在图案夹具侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
Description
技术领域
本发明涉及一种二次电池的制造装置，更详细地涉及一种电极的激光开槽系统，连续移送二次电池的电极薄膜的同时，向电极薄膜的边缘沿水平方向以规定的图案照射激光，从而加工电极片。
背景技术
通常，在电极集流体上涂覆电极活性物质、导电剂、粘合剂等混合的电极合剂后进行干燥，从而制造电极，将所述制造的电极与分离膜一起层叠后，与电解液一起内置于电池壳并密封，从而制成二次电池。
此时，对通过在长长的片状的电极集流体上涂覆电极活性物质而制造的电极薄膜进行开槽(notching)，加工电极片后，以所期望的长度切割，从而制造电极。
所述开槽过程是通过包括与电极片相对应的形状的切割部的图案夹具或者滚筒来执行，最近通过在电极薄膜照射规定的激光来执行这样的开槽过程，以便能够以更加精密的尺寸形成电极片。
例如，在韩国登记专利10-1774262号中公开了一种电极片加工装置，相对于电极薄膜(金属集流体)的第一面垂直地照射激光，切削除电极片外的剩下一侧边。
但是，现有的电极片加工装置，从沿着水平方向移动的电极薄膜的上侧沿着垂直方向照射激光来加工电极片，因此电极薄膜的切削残留物(碎片)或者在切削过程中产生的微小的异物积累在支撑电极薄膜的夹具，从而可能会降低夹具的固定力，由于残留物和异物，激光在电极薄膜上受到干扰，从而存在无法切削成所期望的电极片的形状的问题。
【先行技术文献】
【专利文献】
(专利文献0001)韩国登记专利10-1571390号
(专利文献0002)韩国登记专利10-1774262号
(专利文献0003)韩国公开专利10-2018-0004582号。
发明内容
本发明用于解决上述的问题，本发明的目的在于，提供一种电极的激光开槽系统，相对于地面水平地照射激光，在电极薄膜的一侧边对电极片进行开槽加工，从而可容易清除在开槽加工工艺中产生的碎片及异物，提高生产性。
根据用于实现所述目的的本发明的电极的激光开槽系统包括：激光照射器，其朝向电极薄膜相对于地面水平地照射激光，从而在电极薄膜的边缘对电极片进行开槽加工，电极薄膜相对于地面沿着垂直方向被移送；夹具底座，其以电极薄膜为基准设置于激光照射器的对面；图案夹具单元，其以相对于地面垂直的旋转轴为中心可旋转地设置于夹具底座，包括多个图案夹具，多个图案夹具贯通形成有与激光照射器照射的激光的图案相对应的形态的图案孔；夹具旋转马达，其使得图案夹具单元以旋转轴为中心旋转一定角度；以及第一烟雾抽吸单元，其设置于图案夹具单元的一侧，对在图案夹具侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
根据本发明的一个形态的电极的激光开槽系统还可包括底部夹具单元，其以与图案夹具单元隔开的形式设置于夹具底座，包括底部夹具，当激光照射器向电极薄膜的另一侧边缘照射激光时，底部夹具支撑电极薄膜的另一侧边缘。
根据本发明的另一个形态的电极的激光开槽系统还可包括第二烟雾抽吸单元，其设置于底部夹具单元的一侧，对在底部夹具侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
底部夹具单元可设置为通过设置于夹具底座的第二线性运动装置沿着电极薄膜的宽度方向可移动。
此外，图案夹具单元可包括：夹具头，其与夹具旋转马达相连接，以旋转轴为中心旋转一定角度；多个夹具支架，其沿着圆周方向以一定间隔排列于夹具头，安装有图案夹具。
图案夹具单元可设置为通过第一线性运动装置沿着电极薄膜的宽度方向可移动。
根据本发明的又另一个形态的电极的激光开槽系统还可包括清洗单元，其设置于图案夹具单元的一侧，当图案夹具单元以一定角度旋转时，向图案夹具喷射压缩空气，从而清除堆积在图案夹具的烟雾。
根据本发明的又另一个形态的电极的激光开槽系统还可包括碎片捕集单元，其设置于图案夹具单元的下侧，吸入从电极薄膜的边缘被切断后落下的碎片和异物并向外部排出。
碎片捕集单元可包括：两个侧面导板，其在激光被照射的位置与电极薄膜的边缘部分相邻地设置；前面导板，其配置为在侧面导板之间与电极薄膜的外面隔开一定距离，向下侧引导碎片；碎片排出管线，其与侧面导板和前面导板的下端部相连地设置；碎片吸入器，其通过碎片排出管线产生吸入力，捕集碎片及异物。
根据本发明，激光照射器水平地照射激光，电极薄膜在激光照射位置沿着垂直方向移动的同时，两侧边缘被图案夹具及底部夹具支撑，从而进行激光开槽加工，因此可以使得激光开槽加工中产生的碎片和粉尘自然地向下侧落下并清除。
此外，根据开槽加工对象电极薄膜的大小，用第一线性运动装置和第二线性运动装置使得图案夹具单元及底部夹具单元移动，从而还有可精确地调整其位置的优点。
尤其，本发明中，使得图案夹具单元以相对于地面垂直的旋转轴为中心旋转，从而可以以一定角度改变多个图案夹具的位置。由此，还提供了一个优点，即在使得激光开槽加工中使用的图案夹具脱离激光开槽加工位置后，容易清除附着于图案夹具的烟雾等异物，或可以轻松地将图案夹具替换为新的夹具并使用。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的电极的激光开槽系统的构成图。
图2是示出图1所示的激光开槽系统的主要构成部的立体图。
图3是图2所示的主要构成部的正面图。
图4是对图2所示的主要构成部的一部分进行分解并示出的立体图。
图5是示出图2所示的主要构成部中图案夹具单元的侧面图。
图6是示出构成图1所示的激光开槽系统的激光照射器及碎片捕集单元的一个实施例的立体图。
标号说明
E:电极薄膜 100：激光照射器
200：夹具底座 210：图案夹具单元
211：图案夹具 212：图案孔
213：夹具头 214：夹具支架
215：旋转轴 220：夹具旋转马达
231：第一导轨 232：第一可动支架
233：第一滚珠螺杆 234：第一螺母部
235：第一伺服马达 250：底部夹具单元
251：底部夹具 252：贯通孔
253：夹具安装框架 261：第二导轨
262：第二可动支架 263：第二滚珠螺杆
264：第二螺母部 265：第二伺服马达
310：第一烟雾抽吸单元 320：第二烟雾抽吸单元
400：清洗单元 500：碎片捕集单元
510：侧面导板 520：前面导板
530：碎片排出管线。
具体实施方式
本说明书中记载的实施例和附图中示出的构成只不过是公开的发明的优选的一个例子，在提交本申请时，可能有能够代替本说明书的实施例和附图的各种变形例。
下面，参照附图，根据后述的实施例对电极的激光开槽系统进行具体说明。附图中相同的标号表示相同的构成要素。
参照图1，根据本发明的一个实施例的电极的激光开槽系统包括：两个激光照射器100，其朝向电极薄膜E相对于地面水平地照射激光，从而在电极薄膜E的边缘对电极片进行开槽加工，电极薄膜E相对于地面沿着垂直方向被移送；夹具底座200，其以电极薄膜E为基准设置于激光照射器100的对面；图案夹具单元210，其设置于夹具底座200，对在激光开槽加工时沿着垂直方向移送的电极薄膜E的一侧边缘进行支撑；夹具旋转马达220，其使得图案夹具单元210以旋转轴为中心旋转一定角度；第一烟雾抽吸单元310，其设置于图案夹具单元210的一侧，对在图案夹具211侧产生的烟雾进行真空吸入并清除；底部夹具单元250，其以与图案夹具单元210隔开的形式设置于夹具底座200，对在激光开槽加工时沿着垂直方向移送的电极薄膜E的另一侧边缘进行支撑；第二烟雾抽吸单元320，其设置于底部夹具单元250的一侧，对在底部夹具251侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
虽然未在图中示出，但电极薄膜E卷绕成卷状，然后通过移送装置展开出来的同时，以一定的速度和节距移动，沿着垂直方向通过激光照射器100和图案夹具单元210之间，电极薄膜E的两侧边缘被从激光照射器100放出的激光截断成一定的大小和形态，从而形成电极片。
两个激光照射器100以隔开规定的间隔的形式设置于图案夹具200的前方侧，向电极薄膜E的两侧边缘以规定的图案照射激光，形成电极片。激光照射器100构成为沿着相对于地面水平的方向照射激光，执行开槽加工，这是为了消除如前所述在开槽加工中产生的碎片由于自重而自然地向下侧落下的同时排出并使得碎片和异物积累在图案夹具200的现象。
在激光照射器100的一侧设置有用于设置图案夹具单元210和底部夹具单元250的夹具底座200。夹具底座200可以由金属材料的框架和平板等形成，以便可以稳定地支撑图案夹具单元210和底部夹具单元250等构成要素。
图案夹具单元210设置为与激光照射器100的一侧隔开一定距离，在利用激光照射器100进行激光开槽加工时，起到对从上侧向下侧沿着垂直方向移送的电极薄膜E的一侧边缘进行支撑的作用。
图案夹具单元210包括：夹具头213，其与夹具旋转马达220相连接，以旋转轴215为中心旋转一定角度；多个夹具支架214，其沿着圆周方向以一定间隔排列于夹具头213，安装有图案夹具211。夹具头213大致形成为圆盘形，与夹具旋转马达220相连接的旋转轴215结合于中心部。如该实施例所示，旋转轴215可以直接连接于夹具旋转马达220的轴，但是与此不同地，也可以借助于诸如齿轮或者皮带之类的动力传递装置连接于夹具旋转马达220。
在夹具头213的周边部，以90°间隔配置的四个夹具支架214向下侧延长地形成，图案夹具211可拆卸地结合于夹具支架214的下端部。图案夹具211具有在四边形的平板贯通地形成有图案孔212的结构。在以一定的速度连续移送电极薄膜E的同时照射激光时，电极薄膜E的边缘大致截断为
形态，同时，为了能够加工电极片，图案孔212可大致具有蝴蝶结形态。
这样的图案夹具单元210的构成提供如下优点：可改变多个图案夹具211的位置，从而容易进行图案夹具211的清洗或者更换，将第一烟雾抽吸单元310容易地配置于实现激光开槽加工的图案夹具211的后方。
图案夹具单元210在夹具底座200的一侧设置为借助于第一线性运动装置向左右，即沿着电极薄膜E的宽度方向可移动，可根据加工对象电极薄膜E的宽度大小改变图案夹具211的位置。参照图3及图4，第一线性运动装置可包括：第一导轨231，其在夹具底座200以向左右延长的形式设置；第一可动支架232，其结合于第一导轨231，沿着第一导轨231移动，设置有图案夹具单元210；第一滚珠螺杆233，其在夹具底座200设置为沿着左右方向延长；第一螺母部234，其设置为通过第一滚珠螺杆233的旋转沿着第一滚珠螺杆233的轴方向移动，与第一可动支架232相结合；以及第一伺服马达235，其使得第一滚珠螺杆233旋转。
底部夹具单元250用于以直线型对电极薄膜E的另一侧边缘进行激光加工，在电极薄膜E的另一侧边缘不加工电极片，该部分仅截断为直线型，以便使其成为最终电极产品的大小。由此，在设置于底部夹具单元250的底部夹具251设置有大致矩形的贯通孔252。
底部夹具单元250包括夹具安装框架253，底部夹具251可拆卸地设置于夹具安装框架253，夹具安装框架253与设置于夹具底座200的第二线性运动装置相结合，可根据电极薄膜E的宽度大小沿左右移动并调整位置。第二线性运动装置可以构成为与第一线性运动装置基本相同或者相似。该实施例中，第二线性运动装置可包括：第二导轨261，其在夹具底座200以向左右延长的形式设置；第二可动支架262，其结合于第二导轨261，沿着第二导轨261移动，与夹具安装框架253相结合；第二滚珠螺杆263，其在夹具底座200设置为沿着左右方向延长；第二螺母部264，其设置为通过第二滚珠螺杆263的旋转沿着第二滚珠螺杆263的轴方向移动，与第二可动支架262相结合；以及第二伺服马达265，其使得第二滚珠螺杆263旋转。
当通过向电极薄膜E的两侧边缘照射激光来进行截断加工时，产生烟雾，因此应立即将烟雾从图案夹具211和底部夹具251中清除。为此，第一烟雾抽吸单元310和第二烟雾抽吸单元320具有分别与图案夹具单元210的夹具头213下侧和底部夹具单元250的夹具安装框架253后方相邻地配置的管状，与诸如真空泵的真空吸入装置相连接，对在图案夹具211和底部夹具251侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
另外，如前所述，图案夹具单元210的夹具头213构成为借助于夹具旋转马达220以旋转轴215为中心旋转一定角度，因此，如果在执行激光开槽加工的过程中烟雾累积在图案夹具211，则使得夹具头213旋转一定角度(该实施例中90°)，从而使得位于激光开槽加工位置的图案夹具211向电极薄膜E外侧移动，使得另外的新的图案夹具211移动至与电极薄膜E的一侧边缘相面对的位置，即激光开槽加工位置，从而连续执行激光开槽加工。此时，为了清除向激光开槽加工位置外移动的图案夹具211的烟雾，可额外设置清洗单元400，其在图案夹具单元210的一侧向图案夹具211喷射压缩空气，从而清除堆积在图案夹具211的烟雾。
此外，为了捕集在激光开槽加工中从电极薄膜E的两侧边缘截断的碎片和向外部落下的粉尘，在图案夹具单元210的下侧设置有碎片捕集单元500。
参照图6，碎片捕集单元500可包括：两个侧面导板510，其在与图案夹具211及底部夹具251分别对应的位置与电极薄膜E的边缘部分相邻地设置；前面导板520，其配置为在侧面导板510之间分别与电极薄膜E的外面隔开一定距离，向下侧引导碎片；碎片排出管线530，其与侧面导板510和前面导板520的下端部相连地设置；碎片吸入器(未示出)，其通过碎片排出管线530产生吸入力，捕集碎片及异物。
由此，如果电极薄膜E的边缘部分被激光截断并产生碎片，则碎片沿着侧面导板510和前面导板520之间的空间落下，可以被下端的碎片排出管线530吸入并清除，因此防止碎片和异物向外部脱离，几乎可以清除全部。
具有如上所述的构成的激光开槽系统如下进行运转。
加工对象电极薄膜E在构成于工艺方向上流侧的装载部(未示出)的轴上卷绕成卷状，然后通过电极移送装置展开出来的同时，保持一定的张力，以一定的速度和节距移动，在激光照射器100和图案夹具单元210之间，从上侧到下侧沿着垂直方向通过。
此时，电极薄膜E的两侧边缘与图案夹具单元210的图案夹具211和底部夹具单元250的底部夹具251的外面相连。
此时，从激光照射器100放出的激光照射至电极薄膜E的两侧边缘，从而以规定的形态和大小截断电极薄膜E的两侧边缘，在与图案夹具211相连的一侧边缘形成电极片，将另一侧边缘截断为直线形态。在电极薄膜E的两侧边缘被激光截断的过程中，在图案夹具211的图案孔212和底部夹具251的贯通孔252部分产生的烟雾被第一烟雾抽吸单元310及第二烟雾抽吸单元320吸入并清除，电极薄膜E的两侧边缘被截断后产生的碎片向下侧落下，从而被碎片捕集单元500吸入并清除。
借助于激光照射器100进行的开槽加工结束后，在一侧边缘排列有电极片的电极薄膜E卷绕于在工艺方向下流侧构成的卸载器(未示出)的轴上并回收。
如上所述，本发明的激光开槽系统中，激光照射器100水平地照射激光，电极薄膜E在激光照射位置上沿着垂直方向移动的同时，两侧边缘被图案夹具单元210的图案夹具211及底部夹具单元250的底部夹具251支撑，从而进行开槽加工，因此可以使得在激光开槽加工中产生的碎片和粉尘向下侧自然地落下并清除。
此外，根据开槽加工对象电极薄膜E的大小，用第一线性运动装置和第二线性运动装置使得图案夹具单元210及底部夹具单元250移动，从而可以精确地调整其位置。
尤其，本发明中，使得图案夹具单元210以相对于地面垂直的旋转轴215为中心旋转，从而可以以一定角度改变多个图案夹具211的位置。由此，在使得激光开槽加工中使用的图案夹具211脱离激光开槽加工位置后，容易清除附着于图案夹具211的烟雾等异物，或可以轻松地将图案夹具211替换为新的夹具并使用。
以上，虽然对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明可以使用各种变化和变更及均等物。显然，本发明可以通过适当地变形所述实施例而相同地应用。由此，所述记载内容并非限定本发明的范围，本发明的范围由专利权利要求书的限制而确定。
Claims (9)
1.一种电极的激光开槽系统，其特征在于，包括：
激光照射器，其朝向电极薄膜相对于地面水平地照射激光，从而在电极薄膜的边缘对电极片进行开槽加工，电极薄膜相对于地面沿着垂直方向被移送；
夹具底座，其以电极薄膜为基准设置于激光照射器的对面；
图案夹具单元，其以相对于地面垂直的旋转轴为中心可旋转地设置于夹具底座，包括多个图案夹具，多个图案夹具贯通形成有与激光照射器照射的激光的图案相对应的形态的图案孔；
夹具旋转马达，其使得图案夹具单元以旋转轴为中心旋转一定角度；以及
第一烟雾抽吸单元，其设置于图案夹具单元的一侧，对在图案夹具侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
2.根据权利要求1所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，还包括：
底部夹具单元，其以与图案夹具单元隔开的形式设置于夹具底座，包括底部夹具，当激光照射器向电极薄膜的另一侧边缘照射激光时，底部夹具支撑电极薄膜的另一侧边缘。
3.根据权利要求2所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，还包括：
第二烟雾抽吸单元，其设置于底部夹具单元的一侧，对在底部夹具侧产生的烟雾进行真空吸入并清除。
4.根据权利要求2所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，
底部夹具单元设置为通过设置于夹具底座的第二线性运动装置沿着电极薄膜的宽度方向可移动。
5.根据权利要求1所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，图案夹具单元包括：
夹具头，其与夹具旋转马达相连接，以旋转轴为中心旋转一定角度；
多个夹具支架，其沿着圆周方向以一定间隔排列于夹具头，安装有图案夹具。
6.根据权利要求1或5所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，
图案夹具单元设置为通过第一线性运动装置沿着电极薄膜的宽度方向可移动。
7.根据权利要求1所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，还包括：
清洗单元，其设置于图案夹具单元的一侧，当图案夹具单元以一定角度旋转时，向图案夹具喷射压缩空气，从而清除堆积在图案夹具的烟雾。
8.根据权利要求1所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，还包括：
碎片捕集单元，其设置于图案夹具单元的下侧，吸入从电极薄膜的边缘被切断后落下的碎片和异物并向外部排出。
9.根据权利要求8所述的电极的激光开槽系统，其特征在于，碎片捕集单元包括：
两个侧面导板，其在激光被照射的位置与电极薄膜的边缘部分相邻地设置；
前面导板，其配置为在侧面导板之间与电极薄膜的外面隔开一定距离，向下侧引导碎片；
碎片排出管线，其与侧面导板和前面导板的下端部相连地设置；
碎片吸入器，其通过碎片排出管线产生吸入力，捕集碎片及异物。
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