KR100853027B1 - 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치 - Google Patents

이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 집전체의 적어도 일 표면에 활물질층이 형성된 이차전지용 전극에 있어 전극의 결함 부위를 검출하는 검출부; 검출부에 의해 검출된 전극의 결함 부위에 라벨을 부착하는 적어도 하나의 라벨러; 및 검출부로부터 검출된 정보를 제공받아서 라벨러에 의해 전극의 검출 부위에 라벨을 부착하도록 제어하는 제어부;를 구비한다.

Description

이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치{Automatic labelling apparatus of electrode for secondary battery}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치에 대한 개략적인 구성도.
도 2는 도 1에 있어서, 라벨러를 발췌하여 도시한 사시도.
도 3은 도 2에 대한 측면도.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 라벨러의 작동 예를 설명하기 위한 도면.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
10..전극 21..라벨
22..시트 110..검출부
130..라벨러 140..라벨 급송부
150..시트 배출부 160..스트리퍼
170..부착부 180..제어부
본 발명은 자동 라벨링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이차전지에 채 용되는 전극 제조시 전극의 결함 부위를 자동으로 검출하여 검출된 결함 부위에 라벨을 자동으로 부착할 수 있는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치에 관한 것이다.
셀룰러 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등과 같은 전자기기가 점차 콤팩트하고 경량화됨에 따라, 그 구동 전원으로 이차전지에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이차전지는 재충전이 가능한 전지로서, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이차전지 등으로 개발되고 있다.
이 중에서, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 작동 전압이 높고 단위 중량당 에너지 밀도가 높은 장점 때문에 이차전지 분야에서 각광받고 있다. 리튬 이차전지는 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다.
이러한 리튬 이차전지는 부극과 양극으로 대별되는 전극들과 세퍼레이터(separator)를 구비한 전극조립체를 케이스에 수용한 후 밀봉하여 제조된다. 부극은 부극 집전체와 부극합제로 구성되며, 정극은 정극 집전체와 정극합제로 구성된다. 부극 집전체로는 구리 박막이 주로 사용되며, 정극 집전체로는 알루미늄 박막이 주로 사용된다.
부극합제는 탄소계나 흑연계의 부극 활물질과 이를 고정하기 위한 결합제 및 전자전도성을 향상시키기 위한 도전제로 구성된다. 부극은 부극합제를 구성하는 재료들을 균일하게 혼합하고 부극 집전체에 도포할 수 있도록 분산용매를 이용하여 슬러리 형태로 만들고, 이를 부극 집전체에 도포한 후 건조함으로써, 부극 집전체의 표면에 부극 활물질층이 형성된 구조로 제조될 수 있다. 정극도 부극의 경우와 유사한 방법으로, 리튬계의 정극 활물질을 포함하는 정극합제를 슬러리 형태로 만들고, 이를 정극 집전체에 도포한 후 건조함으로써, 정극 집전체의 표면에 정극 활물질층이 형성된 구조로 제조될 수 있다.
일반적으로, 전술한 구조의 전극을 제조함에 있어서, 집전체는 롤 형태로 감겨 있다가 평면상으로 풀리면서 이송되며, 그 상부에 활물질을 포함한 슬러리 형태의 합제가 도포된 후, 건조기를 거쳐 건조됨으로써, 그 표면에 활물질층이 형성된다. 그리고, 활물질층이 형성된 집전체는 필요한 길이만큼 절단되어 전지에 사용된다.
그런데, 전술한 바와 같이, 집전체에 슬러리 형태의 합제가 도포되는 과정에서 이물질이 함께 도포되거나 기포가 유입되는 원인 등에 의해, 집전체에 형성된 활물질층이 오염되거나, 핀홀(pinhole) 등이 발생하는 문제가 제기되고 있다. 이러한 결함을 갖는 전극이 전지에 사용되면, 전지 불량을 유발하게 된다. 따라서, 전지에 양호한 상태의 전극이 사용될 수 있도록, 전극의 결함 부위를 사전에 검출하여 표시해두고 후속 공정에서 결함 부위를 제거할 필요가 있다. 이와 같은 과정을 작업자가 수동으로 수행할 수도 있으나, 이 경우 작업 효율이 떨어져 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 전술한 모든 과정을 자동화하여 생산성을 높일 수 있는 장치의 개발이 필요하다 할 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이차전지용 전극 제조시 전극의 결함 부위를 자동으로 검출하여 검출된 결함 부위에 라벨을 자동으로 부착함으로써, 후속 공정에서 전극의 결함 부위가 제거되어 양호한 상태의 전극이 전지에 사용될 수 있게 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치는, 집전체의 적어도 일 표면에 활물질층이 형성된 이차전지용 전극에 있어 전극의 결함 부위를 검출하는 검출부; 상기 검출부에 의해 검출된 전극의 결함 부위에 라벨을 부착하는 적어도 하나의 라벨러; 및 상기 검출부로부터 검출된 정보를 제공받아서 상기 라벨러에 의해 전극의 검출 부위에 라벨을 부착하도록 제어하는 제어부;를 구비한다.
여기서, 상기 라벨러는, 시트의 일면에 다수의 라벨이 소정 피치로 접착된 라벨 시트를 급송하는 라벨 급송부와, 상기 라벨 급송부로부터 급송되는 라벨 시트에서 라벨이 분리된 빈 시트를 배출함과 아울러 상기 라벨 급송부로부터 급송되는 라벨 시트에 급송력을 제공하는 시트 배출부와, 상기 라벨 급송부로부터 상기 시트 배출부 측으로 급송되는 라벨 시트에 있어 시트로부터 라벨을 분리하는 스트리퍼, 및 상기 스트리퍼에 의해 분리된 라벨을 전극의 결함 부위에 부착하는 부착부를 구비하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치에 대한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치(100)는 이차전지에 채용되는 전극(10)의 제조시 전극(10)의 결함 부위를 자동으로 검출하여 검출된 결함 부위에 라벨(도 2 참조, 21)을 자동으로 부착하기 위한 장치로서, 전극(10)의 결함 부위를 검출하는 검출부(110)와, 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하는 적어도 하나의 라벨러(130), 및 검출부(110)로부터 제공된 정보를 토대로 라벨러(130)를 제어하는 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
검출부(110)는 집전체의 적어도 일 표면에 활물질층이 형성된 전극(10)에 있어 결함 부위를 검출하며, 검출한 전극(10)의 결함 부위에 대한 정보를 제어부(180)로 제공한다. 예컨대, 각종 이차전지 중 리튬 이차전지에 채용되는 전극(10)은 집전체의 적어도 일 표면에 활물질을 포함한 슬러리 형태의 합제가 도포된 후 건조됨으로써, 집전체에 활물질층이 형성된다. 이 과정에서 이물질이 합제와 함께 도포되거나 기포가 유입되는 원인 등에 의해, 집전체에 형성된 활물질층이 오염되거나 핀홀 등이 발생함으로써, 전극(10)에 결함 부위가 발생할 수 있다.
검출부(110)는 전술한 바와 같이 전극(10)에 결함 부위가 발생하는 경우, 결함 부위를 검출하는 역할을 한다. 검출부(110)는 다양하게 구성될 수 있는데, 그 일 예로 촬상기(111)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 촬상기(111)는 집전체 에 형성된 활물질층을 촬상하는 촬상부와, 촬상부로부터 획득된 영상 신호를 처리하여 활물질층의 결함 부위에 대한 정보를 제어부(180)로 제공하는 촬상 신호처리부를 구비할 수 있다. 촬상기(111)는 활물질층의 폭 방향 전체에 걸쳐 촬상할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러, 검출부(110)는 활물질층의 결함 부위를 더욱 잘 검출할 수 있도록, 촬상기(111)의 반대쪽에서 전극(10)을 향해 빛을 투사하는 투광기(112)를 더 구비하는 것도 바람직하다. 한편, 촬상기(111)의 촬상 신호처리부는 촬상기(111)에 내장되어 제어부(180)와 접속되는 것도 가능하나, 제어부(180)에 통합될 수도 있다.
라벨러(130)는 전술한 검출부(110)에 의해 검출된 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하기 위한 것이다. 라벨러(130)에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다. 제어부(180)는 검출부(110)로부터 제공된 정보에 의해 전극(10)에 결함 부위가 있는 것으로 인식되면, 전극(10)의 결함 부위에 라벨러(130)에 의해 라벨(21)을 부착하도록 제어하는 역할을 한다.
검출부(110)가 전극(10)의 결함 부위를 검출하고 라벨러(130)가 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착함에 있어서, 검출부(110)와 라벨러(130)는 전극(10)에 대해 상대 이동하면서 전극(10)의 결함 부위를 검출하고 검출된 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하게 된다.
일 예로, 전극(10)의 위치가 고정된 상태에서 검출부(110)가 전극(10)을 스캔하도록 이동하면서 전극(10)의 결함 부위를 검출하고, 검출된 전극(10)의 결함 부위로 라벨러(130)가 이동하여 라벨(21)을 부착할 수 있다.
전술한 예보다는 도시된 바와 같이, 검출부(110)와 라벨러(130)의 위치가 고정되는 한편 전극(10)이 검출부(110)와 라벨러(130) 측으로 이송되는 과정에서, 검출부(110)가 전극(10)의 결함 부위를 검출하고, 검출된 전극(10)의 결함 부위로 라벨러(130)가 라벨(21)을 부착하도록 된 것이 바람직하다. 이는 생산성을 높이기 위해 전극(10)을 연속된 길이로 제조한 후 필요한 길이만큼 절단하여 사용하는 경우, 전극(10)의 결함 부위를 검출하고 라벨(21)을 부착하기가 비교적 손쉽기 때문이다.
즉, 전극(10)은 집전체가 롤 형태로 감겨 있다가 평면상으로 풀리면서 이송되며, 그 상부에 활물질을 포함한 슬러리 형태의 합제가 도포된 후 건조됨으로써 연속되게 제조될 수 있다. 따라서, 전극(10)은 그 길이가 상당히 길게 되는바, 전극(10)을 이송시키면서 전극(10)의 결함 부위를 검출하고 라벨(21)을 부착하는 것이 보다 용이할 수 있다.
게다가, 검출부(110)와 라벨러(130)의 위치가 고정되는 한편 전극(10)이 검출부(110)와 라벨러(130) 측으로 이송되면, 자동 라벨링 장치(100)의 동작을 멈추지 않고도, 연속적으로 전극(10)의 결함 부위를 검출하고 라벨(21)을 부착할 수 있게 되는바, 작업 효율을 높일 수 있기 때문이다.
이처럼 전극(10)이 검출부(110)와 라벨러(130) 측으로 이송될 수 있도록, 본 실시예에 따르면, 자동 라벨링 장치(100)는 이송부를 더 구비할 수 있다. 이송부는 다수의 이송용 롤러(121)와, 이송용 롤러(121)들 중 적어도 하나를 회전시키는 회전 구동기구(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 이송부에 의해 전극(10)이 이송되는 과정에서, 검출부(110)에 의해 전극(10)의 결함 부위가 검출된 다음, 검출된 전극(10)의 결함 부위에 라벨러(130)에 의해 라벨(21)을 부착할 수 있도록 전극(10)의 결함 부위에 대한 위치 정보가 필요하게 된다. 이를 위해, 본 실시예에 따르면, 자동 라벨링 장치(100)는 위치감지 센서(126)를 더 구비할 수 있다.
위치감지 센서(126)는 이송부에 의해 전극(10)이 이송되는 과정에서, 검출부(110)로부터 검출된 전극(10)의 결함 부위가 라벨러(130)에 위치하는지 여부를 감지하여 제어부(180)로 제공하는 역할을 한다. 이러한 위치감지 센서(126)로부터 감지된 정보를 토대로, 제어부(180)는 전극(10)의 결함 부위가 라벨러(130)에 위치한 것으로 판단되면, 라벨러(130)에 의해 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하도록 제어할 수 있는 것이다.
위치감지 센서(126)는 이송부가 다수의 이송용 롤러(121)를 구비하는 경우, 로터리 엔코더(rotary encoder)가 이용될 수 있다. 로터리 엔코더는 이송용 롤러(121)들 중 어느 하나의 회전량을 측정함으로써 전극(10)의 이송량, 즉 검출부(110)에서 검출된 전극(10)의 결함 부위가 검출부(110)로부터 라벨러(130)까지 이송된 이송량을 측정할 수 있게 한다.
따라서, 제어부(180)는 로터리 엔코더에 의해 측정되는 전극(10)의 결함 부위의 이송량을 이미 알고 있는 검출부(110)와 라벨러(130) 사이의 거리 값과 비교함으로써, 전극(10)의 결함 부위가 라벨러(130)에 위치하는지 여부를 감지할 수 있 는 것이다. 즉, 제어부(180)는 전극(10)의 결함 부위의 이송량이 검출부(110)와 라벨러(130) 사이의 거리 값과 동일한 것으로 인식되면, 전극(10)의 결함 부위가 라벨러(130)에 위치한 것으로 판단하여 라벨러(130)에 의해 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하도록 제어할 수 있다.
한편, 전극(10)은 길이 방향을 따라 전지에 사용될 수 있을 크기만큼 다수 개로 분할되게 절단될 수 있을 뿐 아니라, 폭 방향을 따라 전지에 사용될 수 있을 크기만큼 다수 개로 분할되게 절단될 수도 있다. 전극(10)이 폭 방향을 따라 전지에 사용될 수 있을 크기만큼 다수 개로 분할되게 절단되는 경우, 분할되는 개수에 상응하는 개수로 라벨러(130)가 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 라벨러(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 전극(10)에서 폭 방향을 따라 분할되는 영역들에 각각 대응되도록 병렬 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 추후 전극(10)에서 절단되어 사용될 영역들 전부에 대해 결함 부위를 검출하여 라벨을 부착할 수 있게 되는바, 전극(10)의 낭비를 줄일 수 있게 된다.
본 실시예에 따르면, 라벨러(130)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 라벨러(130)는 프레임(131)과, 라벨 급송부(140)와, 시트 배출부(150)와, 스트리퍼(stripper, 160), 및 부착부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
프레임(111)의 일 측에는 각종 조작 버튼(112)이 마련된다. 조작 버튼(112)은 전원 온/오프를 위한 전원 버튼과, 라벨 시트(20)의 급송 속도를 조절하기 위한 속도조절 버튼을 포함할 수 있다. 그리고, 조작 버튼(112)은 라벨(21) 급송을 수 동으로 테스트하기 위해 라벨(21)을 수동으로 1피치 급송하기 위한 수동조작 버튼과, 라벨(21) 급송을 정,역방향으로 설정하기 위한 정,역방향 설정버튼을 포함할 수 있다. 그리고, 프레임(111)의 일 측에는 라벨(21) 급송 에러를 경고하기 위한 알람 램프(113)가 더 마련될 수도 있다.
라벨 급송부(140)는 라벨 시트(20)를 시트 배출부(150) 측으로 급송하기 위한 것이다. 여기서, 라벨 시트(20)는 시트(22)의 일면에 다수의 라벨(21)이 소정 피치로 접착된 구조로 이루어질 수 있다. 라벨 급송부(140)는 프레임(131)에 회전 가능하게 장착된 급송 롤러(141)를 구비할 수 있다.
급송 롤러(141)는 그 외면에 라벨 시트(20)가 권취되거나, 라벨 시트(20)가 권취된 릴이 장착된 상태에서 회전하게 되면, 권취된 라벨 시트(20)가 풀리면서 시트 배출부(150) 측으로 급송될 수 있게 한다. 여기서, 급송 롤러(141)는 후술하겠지만 시트 배출부(150)에 의해 라벨 시트(20)가 급송력을 제공받게 되면 풀릴 수 있도록 프레임(131)에 소정의 회전 저항력을 갖게 장착되는 것이 바람직하다.
시트 배출부(150)는 라벨 급송부(140)로부터 급송되는 라벨 시트(20)에서 라벨(21)이 분리된 빈 시트(22)를 배출하는 기능을 수행한다. 아울러, 시트 배출부(150)는 라벨 급송부(140)로부터 급송되는 라벨 시트(20)에 급송력을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 시트 배출부(150)는 프레임(131)에 회전 가능하게 장착된 배출 롤러(151)와, 배출 롤러(151)를 회전시키는 회전 구동부(152)를 포함하여 구성될 수 있다.
배출 롤러(151)는 회전 구동부(152)에 의해 회전함에 따라, 라벨 시트(20)에 서 라벨(21)이 분리되어 배출되는 빈 시트(22)를 권취할 수 있게 한다. 여기서, 빈 시트(22)는 배출 롤러(151)에 고정되거나 배출 롤러(151)에 장착되는 릴에 고정됨으로써, 배출 롤러(151)가 회전함에 따라 권취될 수 있다.
회전 구동부(152)는 라벨 급송부(140)로부터 급송되는 라벨 시트(20)에서 라벨(21)들을 1피치씩 급송하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 회전 구동부(152)는 스테핑 모터(stepping motor)를 구비할 수 있다. 스테핑 모터는 제어부(180)에 의해 라벨(21)들을 1피치씩 급송할 수 있는 회전 속도로 배출 롤러(151)를 회전시키도록 제어될 수 있다.
한편, 라벨 시트(20)는 그 종류에 따라 라벨(21)들 사이의 피치가 다르게 될 수 있는데, 이 경우 스테핑 모터는 회전 속도가 가변될 수 있는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 사용자가 속도조절 버튼을 조작하여 회전 속도를 설정하게 되면, 이를 인식한 제어부(180)는 설정된 회전 속도로 스테핑 모터를 회전시키도록 제어할 수 있다.
전술한 스테핑 모터를 구비한 회전 구동부(152)에 의해 라벨 급송부(140)로부터 라벨(21)들이 1피치씩 급송되는 과정에서, 라벨(21) 급송 에러를 검출하거나 라벨(21)이 없는 빈 시트(22)인지 여부를 검출하기 위한 급송감지 센서(156)가 더 구비될 수 있다. 즉, 급송감지 센서(156)는 라벨(21)들이 설정된 대로 1피치씩 급송되지 않는 에러가 발생하는지, 혹은 라벨(21)이 없는 빈 시트(22)가 급송되고 있지 않은지를 감지하여 이를 제어부(180)로 제공한다. 이러한 급송감지 센서(156)로부터 감지된 정보를 토대로, 제어부(180)는 라벨(21) 급송 에러 혹은 빈 시 트(22)가 급송되고 있는 것으로 판단되면, 알람 램프를 작동시켜 사용자에게 에러 발생을 경고할 수 있다.
급송감지 센서(156)는 다양한 센서가 이용될 수 있는데, 그 일 예로 라벨 시트(20)에서 시트(22)가 투과성 소재로 이루어지고 라벨(21)이 불투과성 소재로 이루어진 경우, 투광부(157)와 수광부(158)를 구비한 광섬유 센서가 이용될 수 있다.
투광부(157)는 광을 공급받아서 광섬유를 거쳐 투사하는 역할을 하며, 수광부(158)는 투광부(157)로부터 투사된 빛을 감지하는 역할을 한다. 투광부(157)와 수광부(158)는 라벨 시트(20)를 사이에 두고 배치될 수 있다. 여기서, 투광부(157)는 라벨 시트(20) 측으로 빛을 투사할 수 있게 배치되며, 수광부(158)는 투광부(157)로부터 투사된 빛을 받을 수 있게 배치된다.
투광부(157)와 수광부(158)는 시트(22)에서 라벨(21)이 부착되지 않은 부위에 대응되게 위치해 있게 되면, 시트(22)는 투과성을 가지므로, 수광부(158)는 투광부(157)로부터 투사된 빛을 감지할 수 있게 된다. 투광부(157)와 수광부(158)가 라벨(21)들 중 어느 하나에 대응되게 위치해 있게 되면, 라벨(21)은 불투과성을 가지므로, 수광부(158)는 투광부(157)로부터 투사된 빛을 감지하지 못하게 된다.
따라서, 전술한 원리를 이용하게 되면, 라벨(21) 급송 에러 혹은 빈 시트(22) 급송 여부가 감지될 수 있다. 즉, 투광부(157)와 수광부(158)는 라벨(21)들 사이의 경계 부위들 중 어느 한 경계 부위나 라벨(21)이 없는 시트(22) 부위에 위치해 있는 상태에서 라벨 시트(20)가 라벨(21)들 사이의 길이인 1피치 길이만큼 급송되는 동안 스캐닝하여 이를 제어부(180)로 제공한다. 제어부(180)는 수광 부(158)로부터 제공된 정보를 토대로, 라벨(21)이 정확히 1피치 급송되었는지 혹은 라벨(21)이 더 이상 급송되지 않는지 여부를 판단할 수 있는 것이다.
라벨 급송부(140)와 시트 배출부(150) 사이에는 라벨 시트(20)의 급송을 안내하기 위한 가이드부가 마련될 수 있다. 가이드부는 적어도 하나의 가이드 롤러(146)를 구비할 수 있다. 가이드 롤러(146)는 프레임(131)에 회전 가능하게 장착된다.
그리고, 라벨 급송부(140)와 스트리퍼(160) 사이에는 장력 유지부가 더 마련될 수 있다. 장력 유지부는 라벨 급송부(140)와 스트리퍼(160) 사이에서 라벨 시트(20)가 일정한 장력으로 급송되게 한다. 장력 유지부는 마찰 부재(147)를 구비할 수 있다.
마찰 부재(147)는 라벨 급송부(140)와 스트리퍼(160) 사이에 가이드 롤러(146)가 마련된 경우, 가이드 롤러(146)에 일 측이 밀착되도록 프레임(131)에 장착될 수 있다. 라벨 시트(20)가 마찰 부재(147)와 가이드 롤러(146) 사이를 통과할 때, 마찰 부재(147)는 라벨 시트(20)에 마찰력이 발생하게 하여 라벨 시트(20)가 일정한 장력을 유지한 채 급송될 수 있게 한다.
스트리퍼(160)는 라벨 급송부(140)로부터 시트 배출부(150) 측으로 급송되는 라벨 시트(20)에 있어 시트(22)로부터 라벨(21)을 분리하는 기능을 수행한다. 즉, 스트리퍼(160)는 도 4에 도시된 바와 같이, 부착부(170) 측을 향한 단부에서 시트(22)와 라벨(21)을 분리하여 빈 시트(22)는 시트 배출부(150) 측으로 배출되게 하고, 시트(22)로부터 분리된 라벨(21)은 부착부(170) 측으로 진행되게 한다. 스 트리퍼(160)의 상측에는 시트(22)로부터 분리되는 라벨(21)이 부착부(170) 측으로 안정되게 진행될 수 있도록 안내 부재(161)가 더 설치될 수 있다.
부착부(170)는 스트리퍼(160)에 의해 분리된 라벨(21)을 전극(10)의 결함 부위에 부착하는 것으로, 압착 롤러(171)와, 압착 롤러 구동부(172)를 포함하여 구성될 수 있다. 압착 롤러(171)는 스트리퍼(160)에 의해 시트(22)로부터 분리된 라벨(21)을 전극(10)의 결함 부위로 압착하여 부착하기 위한 것이다.
압착 롤러(171)는 회전 방향을 따라 고무 등과 같은 소재로 피복된 것이 바람직하다. 이는 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 압착하여 부착할 때 전극(10)의 손상이 방지될 수 있는 한편, 라벨(21)이 잘 부착될 수 있도록 하기 위함이다.
압착 롤러 구동부(172)는 압착 롤러(171)에 의해 라벨(21)이 압착되거나, 라벨(21)이 압착된 상태로부터 해제되도록 압착 롤러(171)를 왕복 이동시키기 위한 것이다. 압착 롤러 구동부(172)로는 전자식 밸브, 예컨대 솔레노이드(solenoid) 밸브가 이용될 수 있다. 압착 롤러 구동부(172)에 구비된 왕복 로드(173)는 제어부(180)로부터 출력되는 제어 신호에 따라 왕복 이동할 수 있다.
왕복 로드(173)가 왕복 이동함에 따라 압착 롤러(171)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 승강할 수 있다. 즉, 압착 롤러(171)는 도 4에 도시된 위치로부터 도 5에 도시된 위치로 하강하여 라벨(21)을 압착할 수 있게 된다. 이를 위해, 왕복 로드(173)와 압착 롤러(171) 사이는 회동 부재(174)로 연결될 수 있다.
회동 부재(174)는 일단부가 프레임(131)에 힌지 결합하며, 타단부에 압착 롤러(171)가 회전 가능하게 결합할 수 있다. 그리고, 회동 부재(174)는 왕복 로 드(173)의 왕복 이동시 회동 가능하도록 왕복 로드(173)와 연결된다. 이를 위해, 회동 부재(174)에는 왕복 로드(173)의 일부가 끼워진 상태에서 슬라이드 이동할 수 있도록 가이드 홈이 형성될 수 있다.
한편, 회동 부재(174)는 압착 롤러(171)가 상승하는 방향으로 탄성력을 받도록 탄성 부재(175)에 의해 지지가 되는 것도 가능하다. 이에 따라, 왕복 로드(173)가 상승할 때 압착 롤러(171)가 신속하게 상승할 수 있다.
압착 롤러 구동부(172)는 전술한 예에 한정되지 않고, 통상적인 리니어 액추에이터를 포함하여 구성될 수도 있으며, 회전 액추에이터와 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 변환부를 포함하여 구성되는 것도 가능하다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 라벨링 장치(100)의 작동 예를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 집전체의 적어도 일 표면에 활물질을 포함한 슬러리 형태의 합제가 도포된 후 건조됨으로써 전극(10)이 제조된다. 제조된 전극(10)은 이송 롤러(121)의 안내를 받아서 검출부(110)와 라벨러(130) 측으로 이송되어 검출부(110)와 라벨러(130)를 순차적으로 통과하게 된다.
전극(10)이 검출부(110)를 통과하는 과정에서, 검출부(110)의 촬상기(111)는 전극(10)의 표면에 형성된 활물질층의 폭 방향 전체에 걸쳐 촬상하여 영상 신호를 획득하고, 획득된 영상 신호를 처리하여 활물질층의 결함 부위, 즉 전극(10)의 결함 부위에 대한 정보를 제어부로 제공한다.
제어부(180)는 검출부(110)로부터 제공된 정보에 의해 전극(10)에 결함 부위가 있는 것으로 인식되면, 전극(10)의 결함 부위가 검출부(110)에서 검출된 위치로부터 라벨러(130)의 위치에 도달할 때까지 이송되는 이송량을 위치감지 센서(126)에 의해 측정하면서 측정되는 값을 검출부(110)와 라벨러(130) 사이의 거리 값과 비교하게 된다.
이 과정에서, 제어부(180)는 위치감지 센서(126)에 의해 측정된 값과 검출부(110)와 라벨러(130) 사이의 거리 값과 동일한 것으로 인식되면, 전극(10)의 결함 부위가 라벨러(130)에 위치한 것으로 판단하여, 라벨러(130)에 의해 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)을 부착하도록 제어하게 된다.
즉, 제어부(180)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 시트(22)로부터 라벨(21)이 하나 분리되어 전극(10)의 결함 부위로 공급되도록 시트 배출부(150)를 구동시킨 다음, 전극(10)의 결함 부위로 진행되어 공급된 라벨(21)을 향해 압착 롤러(171)가 하강하도록 압착 롤러 구동부(172)를 구동시킨다. 이에 따라, 압착 롤러(171)에 의해 전극(10)의 진행 방향을 기준으로 라벨(21)의 선단이 압착됨에 따라 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)이 부착되기 시작하며, 이후 라벨(21)은 전극(10)에 부착된 상태에서 전극(10)의 이동 방향을 따라 진행하게 된다. 이 과정에서, 압착 롤러(171)는 회전하면서 라벨(21)의 선단으로부터 후단까지 압착하게 되는바, 라벨(21)이 전극(10)의 결함 부위에 부착될 수 있다.
이렇게 라벨(21)이 전극(10)의 결함 부위에 압착되어 부착된 후, 제어부(180)는 압착 롤러(171)가 다시 상승하여 라벨(21)로부터 분리되도록 압착 롤러 구동부(172)를 구동시키게 된다.
전술한 과정을 거쳐 전극(10)의 결함 부위에 라벨(21)이 부착된 후, 라벨(21)이 부착된 전극(10)의 결함 부위는 후속 공정에서 절단되어 제거될 수 있다. 즉, 후속 공정에서는 전극이 전지에 사용되는 길이만큼 절단되는데, 이때 전극의 결함 부위가 절단되어 제거될 수 있다. 그 결과, 양호한 상태의 전극이 최종적으로 얻어져 전지에 채용될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 이차전지용 전극 제조시 전극의 결함 부위를 검출하고 검출된 결함 부위에 라벨을 부착하는 모든 과정을 자동화할 수 있다. 그리고, 장치의 동작을 멈추지 않고도, 연속적으로 전극의 결함 부위를 검출하고 라벨을 부착할 수 있게 되는바, 작업 효율이 높아져 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 전극의 결함 부위가 미리 정확하게 검출되어 표시될 수 있음에 따라, 후속 공정에서 전극의 결함 부위가 빠짐없이 제거될 수 있는바, 결함 부위가 없는 양호한 상태의 전극이 전지에 사용될 수 있다. 그 결과, 전극 불량에 따른 전지 불량이 사전에 방지될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따르면, 전극에서 추후 절단되어 사용될 영역들 전부에 대해 결함 부위를 검출하여 라벨을 부착할 수 있게 되는바, 전극의 낭비를 줄이는 효과가 있을 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 집전체의 적어도 일 표면에 활물질층이 형성된 이차전지용 전극에 있어 전극의 결함 부위를 검출하는 검출부;
    상기 검출부에 의해 검출된 전극의 결함 부위에 라벨을 부착하는 적어도 하나의 라벨러;
    상기 검출부와 라벨러 측으로 전극을 이송하는 이송부;
    상기 이송부에 의해 전극이 이송되는 과정에서 상기 검출부로부터 검출된 전극의 결함 부위가 상기 라벨러에 위치하는지 여부를 감지하여 상기 제어부로 제공하는 위치감지 센서; 및
    상기 검출부로부터 검출된 정보를 제공받아서 상기 라벨러에 의해 전극의 검출 부위에 라벨을 부착하도록 제어하는 제어부;를 구비하며;
    상기 제어부는, 상기 위치감지 센서로부터 감지된 정보를 토대로 전극의 결함 부위가 상기 라벨러에 위치한 것으로 판단되면 상기 라벨러에 의해 전극의 결함 부위에 라벨을 부착하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 라벨러는:
    시트의 일면에 다수의 라벨이 소정 피치로 접착된 라벨 시트를 급송하는 라벨 급송부;
    상기 라벨 급송부로부터 급송되는 라벨 시트에서 라벨이 분리된 빈 시트를 배출함과 아울러 상기 라벨 급송부로부터 급송되는 라벨 시트에 급송력을 제공하는 시트 배출부;
    상기 라벨 급송부로부터 상기 시트 배출부 측으로 급송되는 라벨 시트에 있어 시트로부터 라벨을 분리하는 스트리퍼; 및
    상기 스트리퍼에 의해 분리된 라벨을 전극의 결함 부위에 부착하는 부착부; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 시트 배출부는:
    라벨이 분리된 빈 시트를 권취하는 배출 롤러;
    상기 라벨 급송부로부터 라벨들이 1피치씩 급송되도록 상기 배출 롤러를 회전시키는 스테핑 모터를 구비한 회전 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 라벨러는,
    상기 라벨 급송부로부터 라벨들이 1피치씩 급송되는 과정에서 라벨 급송 에러를 검출하거나 라벨이 없는 빈 시트인지 여부를 검출하는 급송감지 센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 라벨러는:
    상기 라벨 급송부와 시트 배출부 사이에서 라벨 시트의 급송을 안내하는 가이드부; 및
    상기 라벨 급송부와 스트리퍼 사이에서 라벨 시트가 일정한 장력으로 급송되 게 하는 장력 유지부;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 부착부는:
    상기 스트리퍼에 의해 시트로부터 분리된 라벨을 전극의 결함 부위로 압착하여 부착하는 압착 롤러; 및
    상기 압착 롤러에 의해 라벨이 압착되거나 압착된 상태로부터 해제되도록 상기 압착 롤러를 왕복 이동시키는 압착 롤러 구동부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극의 자동 라벨링 장치.
  7. 삭제
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