KR101113424B1 - 이차전지 권취기용 사행보정장치 - Google Patents

이차전지 권취기용 사행보정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지 권취기 용 사행보정장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 사행보정장치는 구동부, 상부 및 하부 롤러, 지지부 및 횡방향 이동장치를 포함한다. 상부 및 하부 롤러는 상기 구동부로부터 회전력을 전달받아 회전하여 기재를 이송한다. 지지부는 상기 구동부, 상부 및 하부 롤러 각각의 회전축을 지지한다. 횡방향 이동장치는 상기 지지부를 상기 기재의 이송방향에 대하여 직각방향으로 이동시킨다.
본 발명에 따르면 사행을 제어하는 롤러가 기재 이송과 같은 선속도로 구동하여 사행제어를 위한 횡방향 이동시 기재에 부과되는 스트레스를 줄임으로써 최종 제조되는 이차전지의 품질 향상을 도모할 수 있다.

Description

이차전지 권취기용 사행보정장치{apparatus of correcting belt-meandering for secondary battery}
본 발명은 이차전지 권취기 용 사행보정장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이차전지 권취 작업 중 고속 권취되는 젤리롤의 사행을 정밀하게 보정이 가능한 보정장치에 관한 것이다.
이차 전지는 정극 활물질로 도포되어 있는 정극집전체와 음극 활물질로 도포되어 있는 음극집전체, 이 두 집전체의 절연을 위한 절연필름을 고속으로 권취하여 제조하게 된다. 이와 같은 구성에서의 권취 방식은 정/음극 기재 및 2개의 절연필름으로 형성된 롤을 정지/권취를 고속으로 반복하면서 기재의 권취를 수행한다.
이때 정/음극 기재의 도포막 불균일 및 권취시의 진동, 설비 정도에 따라 반송 중에 주행방향과 수직한 방향의 사행이 발생할 수 있다. 이러한 사행현상은 권취불량을 일으켜 최종 전지 제품의 성능을 떨어뜨리게 된다.
종래에는 사행을 감지하는 센서에서 읽혀지는 보정값을 횡이동 모터를 이용하여 기재에 일정한 압력을 가하여 보정 이송하는 방식으로 사행을 제어하고 있다. 이러한 사행제어 방식은 기재의 이송속도가 낮을 때는 기재에 가해지는 스트레스가 적어 기재에 주름 등이 발생할 확률 등이 높지 않다. 그러나 기재를 고속으로 이송하는 경우는 기재 이송속도와 수직한 방향으로 기재에 일정한 압력을 가해 이송하게 되므로 주름이 자주 발생하게 된다. 또한 권취 초기 시 즉, 정지후 기재를 고속으로 이송할 때 기재에 상/하 롤러에 의해 급격히 증가한 장력이 걸리게 되어 후공정에 악영향을 미치게 된다.
본 발명의 과제는 간단한 구성으로도 고속으로 이송되는 기재에 부과되는 스트레스를 최소화할 수 있는 사행보정장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 과제는 기존에 비하여 정밀하게 사행을 제어할 수 있는 사행보정장치를 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위하여,
본 발명에 의한 사행보정장치는 구동부, 상부 및 하부 롤러, 지지부 및 횡방향 이동장치를 포함한다. 상부 및 하부 롤러는 상기 구동부로부터 회전력을 전달받아 회전하여 기재를 이송한다. 지지부는 상기 구동부, 상부 및 하부 롤러 각각의 회전축을 지지한다. 횡방향 이동장치는 상기 지지부를 상기 기재의 이송방향에 대하여 직각방향으로 이동시킨다.
또한 본 발명은 사행감지센서 및 제어부를 더 포함할 수 있다. 사행감지센서는 상기 기재의 사행을 감지한다. 이 경우 제어부는 상기 사행감지센서가 상기 기재의 사행을 감지하는 경우 상기 횡방향 이동장치를 제어하여 상기 지지부를 사행을 보정하는 방향으로 이동시킨다.
또한 상기 제어부는 상기 사행감지센서가 더 이상 상기 기재의 사행을 감지하지 못하는 경우 상기 횡방향 이동장치를 정지시킬 수 있다.
또한 상기 횡방향 이동장치는 상기 제어부에 의하여 제어되는 전기 모터와 상기 전기 모터의 회전을 직선운동으로 변환시키는 볼 스크류 방식으로 구비될 수 있다.
또한 상기 사행보정장치는 상기 상부 및 하부 롤러의 출구측에 구비될 수 있다.
또한 상기 상부 및 하부 롤러는 마찰계수를 향상시키는 표면 처리가 될 수 있다.
또한 상기 상부 및 하부 롤러의 외주면에는 마찰계수가 높은 재질을 코팅할 수 있다.
또한 상기 상부 및 하부 롤러가 기재에 가하는 압력을 조절하는 기압(air) 실린더를 포함할 수 있다.
또한 주름감지부를 더 포함할 수 있다. 주름감지부는 상기 상부 및 하부 롤러에 이송되는 기재의 주름을 감지한다. 상기 제어부는 주름이 감지된 경우 일정시간 동안 상기 상부 및 하부 롤러가기재에 가하는 압력이 감소되도록 상기 압력조절 실린더를 제어한다.
또한 상기 주름감지부는 상부 및 하부 롤러의 입구측에 구비될 수 있다.
또한 상기 주름감지부는 레이저를 조사하는 펄스 레이저 송신부와 상기 조사된 레이저를 수신하는 센서를 포함할 수 있다.
또한 상기 상부 및 하부 롤러에 의하여 이송되는 기재는 전극 플레이트일 수 있다.
상술한 본 발명의 구성상의 특징으로부터,
또한 본 발명은 장치 자체가 이동함에 따라 보다 정밀한 사행 보정이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면 사행을 제어하는 롤러가 기재 이송과 같은 선속도로 구동하여 사행제어를 위한 횡방향 이동시 기재에 부과되는 스트레스를 줄임으로써 최종 제조되는 이차전지의 품질 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 사행보정장치의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 의한 횡방향 이동장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 사행감지센서 및 주름감지센서가 구비되는 위치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는 기재의 사행이 발생하는 모습을 나타내는 개략도이다.
도 5는 일실시예에 의한 사행보정장치의 모습을 나타내는 블록도이다.
이하 첨부한 도면을 참고 하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 그리고 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 아울러, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장될 수 있으며 실제의 층 두께나 크기와 다를 수 있다.
이차 전지에 사용되는 전극 조립체는 권취형 전극 조립체, 적층형 전극 조립체 등으로 분류될 수 있다. 권취형 전극 조립체는 길게 연장된 시트형의 양극판과 음극판을 세퍼레이터로 절연된 상태에서 권취하게 된다. 이렇게 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를 일컬어 전극 플레이트라고 한다. 전극 플레이트는 양(정)극 활물질로 도포되어 있는 양(정)극집전체와 음극 활물질로 도포되어 있는 음극집전체, 이 두 집전체의 절연을 위한 절연필름으로 구성된다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 전극 플레이트를 간단히 기재라 칭한다.
<실시예 1>
본 실시예에 있어서의 사행보정장치(100)는 구동부(110), 상부 및 하부 롤러(120, 130), 지지부(150) 및 횡방향 이동장치(200)을 주요 구성으로 한다. 이하 각 구성에 대하여 상세히 설명한다.
[도 1]을 참조하여 구동부(110)를 설명한다. [도 1]은 본 실시예에 의한 사행보정장치를 나타내는 사시도이다.
구동부(110)는 전기 에너지를 회전 운동에너지로 바꾸어 사행보정장치(100)를 구동하는 구성이다. 구동부(110)는 회전축을 통하여 기어부(115)에 전달한다. 기어부(115)에서는 기어 및 각종 벨트풀리를 이용하여 후술할 상부 롤러(120)가 고정되어 있는 제1 회전축(121)과 하부 롤러(130)가 고정되어 있는 제2 회전축(131)에 회전력을 전달한다. 이 때 구동부(110)의 회전은 스퍼기어(spur gear) 등을 이용하여 제1 회전축(121)과 제2 회전축(131)이 서로 반대로 회전하도록 하여야 한다. 한편, 기어부(115)는 다양한 기어, 벨트 풀리 및 타이밍 벨트 등을 이용하여 구성될 수 있으나, 설명의 편의를 위하여 기어부라 칭한다.
[도 1]을 참조하여 상부 및 하부 롤러(120, 130)를 설명한다. 상부 롤러(120)와 하부 롤러(130)는 서로 반대 방향으로 회전하면서 두 롤러 사이로 진입하는 기재(10)를 정렬하여 이송하는 역할을 한다. 이 때 상부 롤러(120)는 구동부(110)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제1 회전축(121)에 연결되고, 하부 롤러(130)는 구동부(110)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제2 회전축(131)에 연결된다.
한편, 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)는 기재를 보다 효율적으로 이송시키기 위하여 마찰력을 증가시킬 수 있다. 마찰력을 증가시키기 위하여 상부 롤러(120)와 하부 롤러(130)의 표면을 적절히 처리할 수 있다. 또한 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)의 외주면에 마찰계수가 높은 물질로 코팅함으로써 상부 롤러(120) 및/또는 하부 롤러(130)와 기재(10) 사이에서 발생하는 마찰력을 증가시킬 수도 있다. 이 때 기재(10)는 정/음극 활물질이 도포된 전극 플레이트가 된다.
[도 1]을 참조하여 지지부(150)를 설명한다. 지지부(150)는 사행보정장치의 몸체를 이루는 구성이다. 지지부(150)에는 앞서 설명한 구동부(110), 구동축을 포함하는 기어부(115), 상부 롤러(120)가 고정된 제1 회전축(121) 및 하부 롤러(130)가 고정된 제2 회전축(131)을 지지한다.
[도 2]를 참조하여 횡방향 이동장치(200)를 설명한다. 횡방향 이동장치(200)는 지지부(150)를 기재의 이송방향(D1)에 대하여 직각방향으로 이동시킨다. 횡방향 이동장치(200)는 별도의 가이드 레일을 설치하거나 기압 또는 유압식 실린더를 이용하여 구현할 수 있다. 다만 정밀한 이동을 위하여 회전을 직선운동으로 변환시키는 볼 스크류 방식의 이동장치를 이용하는 것이 바람직하다.
[도 3] 및 [도 4]를 참조하여 사행감지센서(135)를 설명한다. 사행감지센서(135)는 기재(10)가 이송되는 도중 사행이 발생하는 것을 감지하는 구성이다. 사행감지센서(135)는 상부 및 하부 롤러(120, 130)의 출구측에 구비되는 것이 바람직하다. [도 4]에 도시된 바와 같이 기재(10)가 이송되는 도중 정/음극 기재의 도포막 불균일 및 권취시의 진동, 설비 정도에 따라 반송 중에 주행방향과 수직한 방향의 사행(M)이 발생할 수 있다. 이 경우 사행감지센서(135)가 이를 감지하여 전기적 신호로서 후술할 제어부(300)로 알리게 된다.
[도 1]을 참조하여 압력조절 실린더(140)를 설명한다. 압력조절 실린더(140)는 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)가 기재(10)에 가하는 압력을 조절하는 기능을 한다. 압력조절 실린더(140)는 기압 또는 유압 방식의 실린더를 이용하여 상부 롤러(120)가 고정되어 있는 제1 회전축의 높낮이를 조절한다. 간단한 구성을 위하여 유압 또는 기압식 실린더를 이용하지만 이에 한정되지 않으며 다양한 방식의 높낮이 조절장치로 대체가 가능하다.
[도 5] 및 [도 6]을 참조하여 제어부(300)를 설명한다. 제어부(300)는 앞서 설명한 사행감지센서(135)로부터 사행 여부를 전달받아 횡방향 이동장치(200)를 제어하는 기능을 한다.
먼저 제어부(300)는 사행감지센서(135)로부터 지속적으로 사행의 발생여부를 전달받는다. 기재(10)의 이송 도중 사행이 발생하게 되면. 사행감지센서(135)로부터 사행의 발생여부, 발생 방향 및 발생 정도를 전달받는다. 이 때 제어부(300)는 사행감지센서(135)로부터 전달된 사행을 보정하는 방향으로 앞서 설명한 횡방향 이동장치(200)를 이동하도록 제어하게 된다. 즉 사행의 발생방향과 반대방향으로 사행이 발생한 만큼 이동시킬 수 있다.
<실시예 2>
[도 4]를 참조하여 실시예 2를 설명한다. 실시예 2는 사행감지센서(135)가 사행의 발생 정도를 알리지 않는 경우에 관한 것이다. 즉 사행감지센서(135)가 사행의 발생여부 및 발생방향만을 알려준다. 이 때 제어부(300)는 사행을 보정하는 방향(R)으로 상술한 횡방향 이동장치(200)를 이동시키면 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)를 포함하는 지지부(150) 전체가 보정방향(R)으로 이동하게 된다. 이 때 사행감지센서(135)는 기재(10)의 위치를 지속적으로 감지하다가 기재(10)가 정상적인 위치로 복구되면 사행의 발생여부를 더 이상 알리지 않게 된다. 이 때 제어부(300)는 횡방향 이동장치(200)의 위치 제어를 멈춘다.
<실시예 3>
[도 3]을 참조하여 실시예 3을 설명한다. 실시예 3은 기재(10)에 발생하는 주름을 감지하여 이에 대응하는 기능에 관한 것이다.
주름감지부(136, 137)는 이송 중인 기재(10)에 발생한 주름을 감지하는 구성이다. 본 실시예에서의 주름감지부(136)는 레이저를 조사하는 펄스 레이저 송신부(136)와 펄스 레이저 송신부(136)로부터 조사된 레이저를 수신하는 센서(137)로 구성된다. 이 때 펄스 레이저 송신부(136)를 높이에 따라 다수 구비하고 수신 센서(137) 또한 펄스 레이저 송신부(136)의 수에 따라 구비한다. 기재(10)에 주름이 발생하지 않은 경우에는 다수의 수신 센서(137)에 레이저가 정상적으로 도착하게 되고, 주름이 발생한 경우에는 다수의 수신 센서(137)에 레이저가 도달하지 않게 된다.
한편, 주름감지부(136)는 [도 3]에 도시된 바와 같이 기재(10)의 이송 도중주름이 가장 많이 발생하는 상부 및 하부 롤러(120,130)의 입구 측에 구비되는 것이 바람직하다.
제어부(300)는 수신 센서(137)로부터 주름이 감지된 경우 일정시간 동안 상기 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)가 기재에 가하는 압력이 감소되도록 압력조절 실린더(140)를 제어한다. 상부 롤러(120) 및 하부 롤러(130)가 지속적으로 회전하면서 약한 압력으로 기재(10)를 이송시키는 경우 기재(10)에 발생한 주름이 펴지게 된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양한 이차전지 권취기용 사행보정장치로 구현될 수 있다.
10: 기재(전극 플레이트) 100: 사행보정장치
110: 구동부 115: 기어부
120: 상부 롤러 121: 제1 회전축
130: 하부 롤러 131: 제2 회전축
135: 사행감지센서 136: 펄스 레이저 송신부
137: 수신센서 140: 압력조절 실린더
150: 지지부 200: 횡방향 이동장치
300: 제어부

Claims (12)

  1. 구동부;
    상기 구동부로부터 회전력을 전달받아 회전하여 기재를 이송하는 상부 및 하부 롤러;
    상기 구동부, 상부 및 하부 롤러 각각의 회전축을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부를 상기 기재의 이송방향에 대하여 직각방향으로 이동시키는 횡방향 이동장치;를 포함하는 사행보정장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기재의 사행을 감지하는 사행감지센서; 및
    상기 사행감지센서가 상기 기재의 사행을 감지하는 경우 상기 횡방향 이동장치를 제어하여 상기 지지부를 사행을 보정하는 방향으로 이동시키는 제어부를 포함하는 사행보정장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 사행감지센서가 더 이상 상기 기재의 사행을 감지하지 못하는 경우 상기 횡방향 이동장치를 정지시키는 사행보정장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 횡방향 이동장치는 상기 제어부에 의하여 제어되는 전기 모터와 상기 전기 모터의 회전을 직선운동으로 변환시키는 볼 스크류 방식으로 구비되는 사행보정장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 사행보정장치는 상기 상부 및 하부 롤러의 출구측에 구비되는 사행보정장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 롤러는 마찰계수를 향상시키는 표면 처리를 하는 사행보정장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 롤러의 외주면에는 마찰계수가 높은 재질을 코팅하는 사행보정장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 롤러가 기재에 가하는 압력을 조절하는 기압(air) 실린더;를 포함하는 사행보정장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 롤러에 이송되는 기재의 주름을 감지하는 주름감지부를 더 구비하고,
    상기 제어부는 주름이 감지된 경우 일정시간 동안 상기 상부 및 하부 롤러가기재에 가하는 압력이 감소되도록 상기 압력조절 실린더를 제어하는 사행보정장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주름감지부는 상부 및 하부 롤러의 입구측에 구비되는 사행보정장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 주름감지부는 레이저를 조사하는 펄스 레이저 송신부와 상기 조사된 레이저를 수신하는 센서를 포함하는 사행보정장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 롤러에 의하여 이송되는 기재는 전극 플레이트인 사행보정장치.
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