KR101015988B1

KR101015988B1 - 폴리머 전극 비전 검사장치

Info

Publication number: KR101015988B1
Application number: KR1020100080417A
Authority: KR
Inventors: 박동호; 김영곤; 윤영엽
Original assignee: 주식회사 디에이테크놀로지
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2011-02-23

Abstract

본 발명은 2차 전지의 폴리머 전극을 촬영하여 전극 탭 간격 또는 코팅 높이 등을 측정하여 검사하는 비전 검사장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치는, 폴리머 전극이 놓여지는 서포트부재와; 상기 서포트부재의 상측에 설치되어 폴리머 전극을 촬영하는 비전카메라와; 상기 서포트부재의 상측으로 촬영을 위한 빛을 제공하는 상부 조명유닛과; 상기 서포트부재와 비전카메라 사이에 설치되며, 상부면에 상기 비전카메라의 촬영을 위한 개구부가 관통되게 형성되고 하부면이 개방되게 형성된 박스 형태로 이루어져, 상기 상부 조명유닛에서 방출된 빛을 반사시켜 서포트부재 상의 폴리머 전극에 제공하는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리머 전극 비전 검사장치{Vision Inspection Apparatus for Ploymer Elctrode}

본 발명은 2차 전지의 폴리머 전극을 비전 검사하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차 전지의 폴리머 전극을 촬영하여 전극 탭 간격 또는 코팅 높이 등을 측정하여 검사하는 비전 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 2차 전지의 폴리머 전극용 필름을 전극 형태로 전단 가공하는 노칭(notching) 장비는 롤형태로 감겨 있는 폴리머 전극용 필름을 풀어주는 언와인더부(unwinder)와, 프레스 금형을 이용하여 폴리머 전극용 필름을 전극 형태로 전단 가공해주는 극판가공부, 그리고 가공된 전극이 정상적으로 가공되었는지를 검사하는 비전검사부와, 가공된 전극을 롤형태로 다시 감아주는 리와인더부(rewinder)로 구성되어 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 가공전의 폴리머 전극 재료는 집전체에 활물질이 도포된 유지부(2)와 도포되지 않은 무지부(3)로 구성되어 있고, 극판가공부에 의해서 도 2에 도시된 것과 같은 전극 형태로 절단이 되면 활물질이 도포되지 않은 무지부 부분에 전극의 탭(3a)이 형성되면서 연속된 폴리머 전극(1)으로 가공된다.

상기 극판가공부에 의해 가공된 연속된 폴리머 전극(1)은 비전검사부에 설치된 비전카메라에 의해 촬영되어 전극 탭 간의 간격과 코팅 높이 등이 측정된다.

그런데, 종래의 노칭 장비의 비전검사부에서 폴리머 전극을 검사할 때 조명에서 방출된 빛이 전극 탭 부분에서 난반사되어 전극 탭 간격 또는 코팅 높이 등이 정확하게 측정되지 못하는 현상이 발생하는 문제가 있다.

특히, 폴리머 전극이 극판가공부에서 가공될 때 전극 탭이 위쪽으로 꺾이는 현상이 종종 발생하는데, 이와 같이 무지부로 구성된 전극의 탭이 꺾이게 되면 난반사가 더욱 심하게 발생하여 검사의 정확도가 현저하게 저하된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 비전 검사시 빛의 난반사를 억제하여 선명한 영상을 획득하고, 이로써 검사의 정확도를 향상시킬 수 있는 폴리머 전극 비전 검사장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치는, 폴리머 전극이 놓여지는 서포트부재와; 상기 서포트부재의 상측에 설치되어 폴리머 전극을 촬영하는 비전카메라와; 상기 서포트부재의 상측으로 촬영을 위한 빛을 제공하는 상부 조명유닛과; 상기 서포트부재와 비전카메라 사이에 설치되며, 상부면에 상기 비전카메라의 촬영을 위한 개구부가 관통되게 형성되고 하부면이 개방되게 형성된 박스 형태로 이루어져, 상기 상부 조명유닛에서 방출된 빛을 반사시켜 서포트부재 상의 폴리머 전극에 제공하는 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 본 발명의 폴리머 전극 비전 검사장치는 상기 서포트부재의 하측에서 상기 폴리머 전극에 촬영을 위한 빛을 제공하는 하부 조명유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 상부 조명유닛에서 방출된 빛이 박스 형태의 반사부재의 내면에 부딪혀 반사되어 폴리머 전극에 제공되므로 폴리머 전극에 직접 빛을 조사할 경우에 비하여 현저하게 난반사를 줄일 수 있으며, 이에 따라 기존보다 더욱 선명한 화질의 영상을 얻을 수 있다.

또한, 상부 조명유닛과 함께 하부 조명유닛이 폴리머 전극의 하부에서 동시에 빛을 제공하므로 선명한 영상을 얻을 수 있다.

도 1은 폴리머 전극을 가공하기 이전의 폴리머 전극 재료의 형태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 폴리머 전극 재료를 가공하여 만들어진 폴리머 전극의 형태를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 비전 검사장치의 측면도이다.
도 5는 도 3의 비전 검사장치의 정면도이다.
도 6은 도 3의 비전 검사장치의 하부롤러 및 상부롤러의 구성을 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치를 나타낸 것으로, 이 실시예에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치는 본체(10)와, 상기 본체(10)에 회전 가능하게 설치되는 복수개(이 실시예에서 8개)의 하부롤러(20)와, 상기 하부롤러(20)의 상부에 회전 가능하게 설치되어 폴리머 전극(1)의 상부면과 접촉하는 복수개(이 실시예에서 28개)의 상부롤러(30)와, 상기 본체(10)의 상부에 폴리머 전극(1)을 촬영하는 비전카메라(40)와, 상기 본체(10)의 상측으로 촬영을 위한 빛을 제공하는 복수개(이 실시예에서 2개)의 상부 조명유닛(50)과, 상기 상부 조명유닛(50)과 비전카메라(40) 사이에 설치되어 상부 조명유닛(50)에서 방출된 빛을 반사시켜 하부롤러(20) 상에 위치한 폴리머 전극(1)에 제공하는 반사부재(60)와, 상기 하부롤러(20)의 하측에서 상측으로 빛을 제공하는 하부 조명유닛(70)을 포함하여 구성된다.

도면에 도시하지 않았으나, 상기 폴리머 전극(1)은 노칭 장비의 언와인더부에 장착된 릴(reel)에서 풀려져 나와 극판가공부를 지나면서 전극 탭(3a)(도 2참조)이 가공되고, 본 발명의 폴리머 전극 비전 검사장치의 하부롤러(20) 및 상부롤러(30) 사이를 통과하면서 비전 검사가 이루어진 다음, 리와인더부의 릴에 감겨진다.

상기 하부롤러(20)들은 폴리머 전극(1)의 이동을 원활하게 하면서 폴리머 전극(1)이 하측으로 쳐지지 않도록 지지하는 기능을 한다. 그리고, 상기 상부롤러(30)들은 하부롤러(20) 상을 지나는 폴리머 전극(1)의 상부면과 접촉하면서 폴리머 전극(1)을 눌러줌으로써 폴리머 전극(1)의 떨림을 방지하는 기능을 한다. 상기 상부롤러(30)들은 폴리머 전극(1)의 탭(3a)(도 2참조)과 근접한 유지부(2)(도 2참조) 부분을 눌러주도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기 상부롤러(30)들은 양단이 본체(10)에 고정되는 'U'자형 마운트프레임(35)(도 5참조)에 자유롭게 회전하도록 설치된다. 상기 마운트프레임(35이 도 5에 도시된 것처럼 상부를 제거하여 상부가 오목한 'U'자형으로 형성되면, 상부가 완전히 채워진 일자형으로 이루어지는 경우에 비하여 광반사를 줄여 더욱 선명한 화질의 영상을 얻을 수 있는 이점이 있다.

또한, 상기 마운트프레임(35)에는 폴리머 전극(1)의 탭(3a)(도 2참조) 상측에 일정 거리 이격되어 탭(3a)의 꺽임을 방지하는 금속 와이어(32)가 폴리머 전극(1)의 진행 방향을 따라 수평하게 설치된다.

상기 상부 조명유닛(50)은 본체(10)의 전방부와 후방부 각각에 설치되는데, 여기서 상기 상부 조명유닛(50)들은 광축의 경사각 조정이 가능하도록 본체(10)에 대해 수평축(51)을 중심으로 회전이 가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 상기 상부 조명유닛(50)들의 광축은 상기 비전카메라(40)의 렌즈 중심과 대체로 일치하게 조정되는 것이 바람직하다.

상기 하부 조명유닛(70)은 상기 폴리머 전극(1)의 탭(3a)(도 2참조)과 대응하는 위치의 하부에 설치되어, 폴리머 전극(1)의 하측에서 비전 검사를 위한 빛을 제공한다.

상기 반사부재(60)는 빛을 반사할 수 있는 금속 재료로 만들어지며, 상부면에 상기 비전카메라(40)의 촬영을 위한 직사각형의 개구부(61)가 관통되게 형성되고 하부면이 개방되게 형성된 박스 형태로 이루어진다. 이와 같이 반사부재(60)가 전,후방면과 좌,우측면이 막힌 박스 형태로 이루어지면, 상부 조명유닛(50)에서 방출된 빛이 반사부재(60) 내부에서 반사된 다음 폴리머 전극(1)으로 제공되므로 기존보다 폴리머 전극(1)에서 빛의 난반사가 현저히 줄어드는 이점을 얻을 수 있다.

상기 반사부재(60) 내에서의 빛 반사 효율을 향상시키기 위하여 반사부재(60)의 전방부 및 후방부의 상단 모서리부분은 만곡되어 곡면을 이루는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 반사부재(60)의 상부면에는 상기 개구부(61)의 크기 및 위치를 가변시키는 2개의 조정판(63)이 착탈 가능하게 설치된다. 상기 조정판(63)은 반사부재(60)와 동일한 금속 재료를 이용하여 만들어진다. 상기 조정판(63)은 비전 검사가 이루어지기 이전에 개구부(61)의 외측의 소정 위치에 나사 또는 볼트 등의 체결수단에 의해 고정되어 개구부(61)의 크기 및 위치를 조정한다.

상기와 같이 구성된 폴리머 전극 비전 검사장치는 다음과 같이 작동한다.

노칭 장비의 극판가공부를 통해 전극 탭(3a)이 가공된 폴리머 전극(1)은 상기 본체(10) 내의 하부롤러(20)와 상부롤러(30) 사이를 통해 일정 피치씩 이동하여 비전카메라(40)의 하측으로 진입한다. 이 때, 상기 폴리머 전극(1)은 상부롤러(30)에 의해 하측으로 가압되기 때문에 극판가공부에서의 전단 가공에 따른 진동 등에 의해 폴리머 전극(1)이 진동하는 현상이 억제된다.

이 상태에서 상부 조명유닛(50) 및 하부 조명유닛(70)에서 빛이 방출된다. 상기 상부 조명유닛(50)에서 방출된 빛은 반사부재(60)의 내면에 부딪혀 반사된 후 폴리머 전극(1)에 제공된다. 이와 동시에 비전카메라(40)가 반사부재(60)의 개구부(61)를 통해 폴리머 전극(1)을 촬영하여 영상을 획득한다.

본 발명의 비전검사장치에 구성된 컨트롤러(미도시)는 상기 비전카메라(40)에 의해 획득된 폴리머 전극(1)의 영상을 분석하여 전극의 탭간 거리 및 코팅 높이(도 2참조) 등을 산출한다.

상기 비전 검사가 완료된 폴리머 전극(1)은 비전검사장치 외부로 이동한 다음 노칭 장비의 리와인더에 구비된 회수용 릴(reel)에 감겨진다.

한편, 전술한 실시예에서는 하나의 비전카메라(40)를 이용하여 폴리머 전극(1)을 촬영하고 있으나, 이와 다르게 폴리머 전극(1)의 이동 방향을 따라 복수개(예컨대 2개)의 비전카메라(40)들을 나란히 배치하여 폴리머 전극(1)을 촬영할 수도 있다. 이와 같이 비전카메라(40)를 복수개로 구성하면, 각각의 비전카메라(40)의 화각을 줄일 수 있으므로 더욱 선명하고 정확한 영상을 얻을 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 폴리머 전극 비전 검사장치에 대한 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제시된 것으로, 본 발명은 이에 국한되지 않으며 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술 사상의 범주 내에서 다양한 변경 및 실시가 가능할 것이다.

1 : 폴리머 전극 2 : 유지부
3 : 무지부 3a : 탭
10 : 본체 20 : 하부롤러
30 : 상부롤러 32 : 금속 와이어
35 : 마운트프레임 40 : 비전카메라
50 : 상부 조명유닛 60 : 반사부재
61 : 개구부 63 : 조정판
70 : 하부 조명유닛

Claims

폴리머 전극이 놓여지는 서포트부재와;
상기 서포트부재의 상측에 설치되어 폴리머 전극을 촬영하는 비전카메라와;
상기 서포트부재의 상측으로 촬영을 위한 빛을 제공하는 상부 조명유닛과;
상기 서포트부재와 비전카메라 사이에 설치되며, 상부면에 상기 비전카메라의 촬영을 위한 개구부가 관통되게 형성되고 하부면이 개방되게 형성된 박스 형태로 이루어져, 상기 상부 조명유닛에서 방출된 빛을 반사시켜 서포트부재 상의 폴리머 전극에 제공하는 반사부재와;
상기 반사부재의 개구부의 외측에 이동 가능하게 설치되어, 상기 개구부의 크기 및 위치를 가변시키는 조정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
제1항에 있어서, 상기 서포트부재의 하측에서 상기 폴리머 전극에 촬영을 위한 빛을 제공하는 하부 조명유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사부재는 서로 대향되는 2개의 상단 모서리부분이 만곡되게 형성되어 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 조명유닛은 2개가 상기 서포트부재의 양측부에 일정 각도로 회전 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
제5항에 있어서, 상기 상부 조명유닛들의 광축은 상기 비전카메라의 렌즈 중심을 향하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비전카메라는 복수개가 폴리머 전극의 이동 방향을 따라 나란하게 설치된 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서포트부재는 폴리머 전극이 이동 가능하게 놓여지는 복수개의 하부롤러와, 상기 하부롤러의 상측에 일정거리 이격되어 폴리머 전극의 상부면을 지지하는 복수개의 상부롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전극 비전 검사장치.