KR101328020B1

KR101328020B1 - 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더

Info

Publication number: KR101328020B1
Application number: KR1020120015942A
Authority: KR
Inventors: 박동호
Original assignee: 주식회사 디에이테크놀로지
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20130094574A

Abstract

본 발명은 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더에 관한 것으로, 본 발명에 따른 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더는, 테이프(1b)에 복수개의 전극(1a)이 일정 간격으로 부착된 전극-테이프 접합체(1)의 이송 경로 일측에 상하방향(Z축 방향) 및 X-Y축 방향으로 이동하도록 구성되어 전극-테이프 접합체(1)를 감는 작업을 수행하는 제1와인딩유닛(10)과, 상기 제1와인딩유닛(10)의 일측에 설치되어 제1와인딩유닛(10)과는 독립적으로 상하방향(Z축 방향) 및 X축 방향으로 이동하면서 전극-테이프 접합체(1)를 교대로 감는 작업을 수행하는 제2와인딩유닛(20)과, 상기 전극-테이프 접합체(1)의 이송 경로 하측에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 제1와인딩유닛(10) 또는 제2와인딩유닛(20)에 의해 감겨진 전극-테이프 접합체(1)를 절단하는 컷터(50)를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더{Electrode Winder for Polymer Battery Electrode Folding Machine}

본 발명은 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리머 전지 제조용 전극을 일방향으로 연속 폴딩하여 적층하는 폴딩장치에 있어서 테이프에 부착된 전극을 일방향으로 감아서 적층하는 공정을 수행하는 전극 와인더에 관한 것이다.

최근 대용량의 전기를 충전 및 방전시킬 수 있도록 하기 위하여 여러 가지 전지가 개발되고 있다. 특히, 핸드폰이나 노트북 PC 등에 사용되는 리튬 폴리머 전지는 기술의 발달에 따라 그 용도와 수요가 계속 증가되고 있는 실정이다. 리튬 폴리머 전지는 여러 개의 전극을 일정 간격으로 적층하여 각 전극 사이에 전기를 충전시키는 방식으로서, 많은 회수의 충방전을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

따라서, 리튬 폴리머 전지를 생산할 경우에는 많은 수의 전극을 적층하여야 하는데, 이들 사이의 간격은 매우 좁아 차례 차례 적층하기가 매우 어렵고 적층이 불량할 경우 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다. 특히, 각 전극은 일정한 방향성을 두고 적층해야 하는데 이 작업이 쉽지 않아 생산성이 떨어지고 있다.

결국, 일정한 간격으로 연속 공급되는 전극들을 일방향으로 접어가면서 적층시킬 필요가 대두되었는데, 이를 위해서 미국 특허 제4,573,672호에 개시된 것과 같이 테이프를 일방향으로 연속적으로 접으면서 테이프에 접합된 전극을 적층시켜주는 폴딩 장치가 개발되었다.

상기와 같은 전극 폴딩 장치에서 테이프에 접합된 전극을 일방향으로 감아서 적층시키는 공정은 와인더(winder)에 의해 수행된다.

그러나, 종래의 전극 폴딩 장치용 와인더 장치들은 단일체로 구성되어 있으며, 구조 및 작동이 복잡하여 작업 속도가 느리고, 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 테이프에 접합된 전극을 일방향으로 연속적으로 회전시켜 적층하는 공정을 더욱 신속하고 효율적으로 수행할 수 있는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 테이프에 복수개의 전극이 일정 간격으로 부착된 전극-테이프 접합체의 이송경로의 상측에 설치된 Z축 선형운동장치 및 X-Y축 선형운동장치에 의해 상하방향(Z축 방향) 이동 및 X-Y축 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 제1마운트블록과, 상기 제1마운트블록에 회동장치에 의해 수평한 축을 중심으로 회전운동하도록 설치된 제1스핀들과, 상기 제1스핀들의 일단부에 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하도록 설치되어 상기 전극-테이프 접합체의 일단부를 파지하는 제1그립퍼와, 상기 제1그립퍼가 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하게 하는 제1그립퍼구동부를 구비하는 제1와인딩유닛과; 상기 제1와인딩유닛의 일측에 설치되며, 전극-테이프 접합체의 이송경로의 하측에 설치된 Z축 선형운동장치 및 X-Y축 선형운동장치에 의해 상하방향(Z축 방향) 이동 및 X-Y축 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 제2마운트블록과, 상기 제2마운트블록에 회동장치에 의해 수평한 축을 중심으로 회전운동하도록 설치된 제2스핀들과, 상기 제2스핀들의 일단부에 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하도록 설치되어 상기 전극-테이프 접합체의 일단부를 파지하는 제2그립퍼와, 상기 제2그립퍼가 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하게 하는 제2그립퍼구동부를 구비하는 제2와인딩유닛과; 상기 제1와인딩유닛과 제2와인딩유닛의 일측에 설치되어 제1와인딩유닛 또는 제2와인딩유닛에 의해 감겨진 전극-테이프 접합체를 절단하는 컷터를 포함하며; 상기 제1와인딩유닛과 제2와인딩유닛은 서로 독립적으로 상하방향(Z축 방향) 및 X축 방향으로 이동하면서 전극-테이프 접합체를 교대로 감는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더를 제공한다.

본 발명에 따르면, 제1와인딩유닛과 제2와인딩유닛이 교대로 전극-테이프 접합체를 일정 횟수로 감아서 적층하므로 작업 속도가 대폭 향상되며, 이에 따라 생산성과 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 제1와인딩유닛과 제2와인딩유닛이 전극-테이프 접합체를 감아 전극 적층체를 만드는 와인딩 작업을 수행할 때, 상기 제1와인딩유닛과 제1와인딩유닛의 축이 X축 방향 또는 Z축 방향으로 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하거나, X축 방향과 Z축 방향으로 동시에 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하는 X축 보정 및 Z축 보정을 수행하면서 와인딩을 하는 경우, 와인딩 작업시 충격에 의해 전극-테이프 접합체가 틀어지거나 늘어나는 것을 방지하고, 전극-테이프 접합체가 늘어나서 전극 간격이 맞지 않아 와인딩 후 전극 손상이 발생하는 것을 방지하여 품질을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 전극 와인더의 일부분을 확대하여 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 1의 전극 와인더의 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 1의 전극 와인더의 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 1의 전극 와인더의 제1와인딩유닛의 구성을 나타낸 측면도이다.
도 6은 도 1의 전극 와인더의 제1와인딩유닛의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 7 내지 도 12는 도 1의 전극 와인더의 작동 상태를 순차적으로 나타낸 정면도이다.
도 13a 내지 도 13c는 도 1의 전극 와인더의 와인딩 작업시 X축 보정을 수행하는 상태를 시뮬레이션하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 14a 내지 도 14d는 도 1의 전극 와인더의 와인딩 작업시 Z축 보정을 수행하는 상태를 시뮬레이션하여 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 도 1의 전극 와인더의 와인딩 작업시 X축 보정과 Z축 보정을 동시에 수행하는 상태를 시뮬레이션하여 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더는, 테이프(1b)에 복수개의 전극(1a)이 일정 간격으로 부착된 전극-테이프 접합체(1)의 이송 경로 일측에 상하방향(Z축 방향) 및 X축-Y축 방향으로 수평 이동하도록 구성되어 전극-테이프 접합체(1)를 감는 작업을 수행하는 제1와인딩유닛(10)과, 상기 제1와인딩유닛(10)의 일측에 설치되어 제1와인딩유닛(10)과는 독립적으로 상하방향(Z축 방향) 및 X축-Y축 방향으로 수평 이동하면서 전극-테이프 접합체(1)를 교대로 감는 작업을 수행하는 제2와인딩유닛(20)과, 상기 전극-테이프 접합체(1)의 이송 경로 하측에 상하방향으로 이동 가능하게 설치되어 제1와인딩유닛(10) 또는 제2와인딩유닛(20)에 의해 감겨진 전극-테이프 접합체(1)를 절단하는 컷터(50)를 포함한 구성으로 이루어진다. 상기 전극 와인더의 일측에는 전극 와인더에 의해 감겨진 전극-테이프 접합체(1)를 후속 공정으로 이송하는 전극 트랜스퍼(3)가 구성되어 있다.

상기 제1와인딩유닛(10) 및 제2와인딩유닛(20) 각각은 전극-테이프 접합체(1)의 이송 경로의 양측편에 2개 1조씩으로 구성되어, 제1와인딩유닛(10) 쌍과 제2와인딩유닛(20) 쌍이 각각 전극-테이프 접합체(1)의 양측편을 동시에 파지하여 감는 작업을 수행한다.

상기 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)과 이들을 X-Y-Z축 방향으로 이동시키기 위한 선형운동장치들은 모두 동일한 구성요소들의 조합으로 이루어진다. 따라서, 이하에서는 제1와인딩유닛(10)과 이 제1와인딩유닛(10)을 X-Y-Z축 방향으로 이동시키기 위한 선형운동장치들의 세부 구성에 대해서만 상세히 기술하지만, 제2와인딩유닛(20) 역시 제1와인딩유닛(10)과 동일한 구성요소로 이루어지므로 제1와인딩유닛(10)의 구성을 통해 제2와인딩유닛(20) 및 이를 X-Y-Z축 방향으로 이동시키기 위한 선형운동장치들의 구성을 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 2를 참조하면, 상기 제1와인딩유닛(10)은 전극-테이프 접합체(1)의 이송경로 상측에 설치된 X축 선형운동장치와 Y축 선형운동장치 및 Z축 선형운동장치에 의해 X-Y축 방향 및 상하방향(Z축 방향)으로 이동하는 제1마운트블록(11)과, 상기 제1마운트블록(11)에 일 축을 중심으로 회전운동하도록 설치된 제1스핀들(12)과, 상기 제1스핀들(12)을 회전운동시키는 제1회동장치와, 상기 제1스핀들(12)의 일단부에 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하도록 설치되어 상기 전극-테이프 접합체의 일단부를 파지하는 제1그립퍼(13)와, 상기 제1그립퍼(13)가 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하게 하는 제1그립퍼구동부를 포함하여 구성된다.

이 실시예에서 상기 X축 선형운동장치는 상기 전극-테이프 접합체(1)의 이송경로 상측에 고정되게 설치되는 베이스프레임(31)에 상하로 연장되게 설치된 X축 가이드레일(33)과, 상기 X축 가이드레일(33)을 따라 X축 방향으로 수평 이동하도록 된 X축 가동프레임(32)과, 상기 베이스프레임(31)의 하부와 X축 가동프레임(32)의 상부면 사이에 설치되어 베이스프레임(31)에 대해 X축 가동프레임(32)을 X축 방향으로 구동시키는 X축 리니어모터(34)를 포함하여 구성된다.

그리고, Z축 선형운동장치는 상기 X축 가동프레임(32)의 하측에 X축 가동프레임(32)에 대해 상하로 승강 운동하도록 설치된 Z축 승강프레임(41)과, 상기 Z축 승강프레임(41)의 네 모서리 부분에 Z축 방향으로 연장되게 설치되어 X축 가동프레임(32)에 대한 Z축 승강프레임(41)의 상하 방향 이동을 안내하는 복수개의 Z축 가이드샤프트(42)와, 상기 X축 가동프레임(32)에 설치된 Z축 서보모터(45)와 연결되어 회전하며 상기 Z축 승강프레임(41)의 중앙부를 관통하여 Z축 방향으로 연장되게 설치된 Z축 볼스크류(43)와, 상기 Z축 볼스크류(43)에 연결되어 Z축 볼스크류(43)의 회전에 의해 Z축 방향으로 이동하며 상기 Z축 승강프레임(41)의 중앙부와 고정되게 결합된 너트부(44)로 구성된다.

또한, Y축 선형운동장치는 Z축 승강프레임(41)의 하부에 Y축 방향으로 연장되게 설치되며 상기 제1마운트블록(11)의 상단부와 연결된 Y축 가이드레일(46)과, 상기 Z축 승강프레임(41)의 하측에 설치되어 상기 제1마운트블록(11)을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 볼스크류(미도시) 및 Y축 서보모터(미도시)를 포함한다.

따라서, 상기 제1와인딩유닛(10)은 상기 X축 리니어모터(34)의 작동에 의한 X축 가동프레임(32)의 X축 이동에 의해 X축 방향으로 수평 이동하며, 상기 Z축 서보모터(45)와 Z축 볼스크류(43) 및 너트부(44)의 작동에 따른 Z축 승강프레임(41)의 상하방향 이동에 의해 Z축 방향으로 이동하고, Y축 서보모터(미도시)와 Y축 볼스크류(미도시)의 작동에 따른 제1마운트블록(11)의 Y축 방향 이동에 의해 Y축 방향으로 수평 이동하게 된다.

물론, 이 실시예에서는 상기 베이스프레임(31)에 X축 선형운동장치가 구성되고 이 X축 선형운동장치의 X축 가동프레임(32)에 Z축 선형운동장치가 구성되며, Z축 선형운동장치의 Z축 승강플레임(41)에 Y축 선형운동장치가 구성되어 제1와인딩유닛(10)이 X축 및 Y축 방향으로 수평 운동함과 더불어 Z축 방향으로 승강 운동하도록 구성되었다. 하지만, 이와 다르게 상기 베이스프레임(31)에 Z축 선형운동장치가 구성되고, 이 Z축 선형운동장치에 X축 선형운동장치가 구성되며, X축 선형운동장치에 Y축 선형운동장치가 구성되어 제1와인딩유닛(10)이 상하 및 X-Y축의 임의의 방향으로 수평 이동하게 구성할 수도 있을 것이다.

한편, 상기 한 쌍의 제1와인딩유닛(10)들은 각각의 스핀들(12)이 상기 Z축 승강프레임(41)의 하측에 Y축 방향으로 연장된 와인딩구동축(12e)에 함께 연결되어 스핀들 구동모터(12a)의 작동에 의해 동시에 고속 회전한다.

도 5 및 도 6은 상기 제1와인딩유닛(10)의 구조를 더욱 상세히 나타낸 것으로, 도 5 및 도 6에 도시된 것과 같이 상기 제1와인딩유닛(10)의 제1그립퍼(13)는 상기 제1스핀들(12)의 일단부에 수평축(13c, 13d)을 중심을 상하 방향으로 회전하도록 설치된 2개 1조의 그립퍼 플레이트(13a, 13b)로 구성되며, 상기 한 쌍의 그립퍼 플레이트(13a, 13b)의 외측에는 인장스프링(18)이 설치되어 그립퍼 플레이트(13a, 13b)들이 서로 오므려지는 방향으로 탄성력을 받도록 되어 있다.

상기 제1그립퍼(13)를 동작시키기 위한 제1그립퍼구동부는, 상기 제1스핀들(12)의 내측에 제1스핀들(12)에 대해 회전운동은 불가능하지만 축방향으로 슬라이딩 운동은 가능하게 연결되며 일단부가 상기 그립퍼 플레이트(13a, 13b)에 연결핀(13e)을 매개로 동시에 연결되는 그립퍼샤프트(14)와, 상기 그립퍼샤프트(14)의 타단부에 결합되며 축방향을 따라 일정 간격으로 이격된 2개의 캠판(15a)이 형성된 캠팔로워(15)와, 상기 캠팔로워(15)의 캠판(15a) 사이에 설치되며 편심축을 중심으로 편심 회전하여 캠팔로워(15) 및 그립퍼샤프트(14)를 축방향으로 왕복 이동시키는 편심캠(16)과, 상기 편심캠(16)을 편심 회전시키는 그립퍼구동모터(17)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 그립퍼구동모터(17)에 의해 편심캠(16)이 회전하게 되면, 상기 캠팔로워(15)와 그립퍼샤프트(14)가 제1스핀들(12)의 중공부 내측에서 축방향으로 수평 이동하게 되고, 상기 그립퍼샤프트(14) 끝단에 연결된 그립퍼 플레이트(13a, 13b)가 수평축(13c, 13d)을 중심으로 회전하여 벌어졌다 오므려졌다하는 운동을 하게 된다.

한편, 상기 제1스핀들(12)은 제1회동장치에 연결되어 고속으로 회전운동하게 된다. 이 실시예에서 상기 제1스핀들(12)을 회전시키기 위한 제1회동장치는 상기 제1마운트블록(11)에 설치되는 스핀들 구동모터(12a)와, 상기 스핀들 구동모터(12a)의 와인딩구동축(12e)에 결합되어 회전하는 구동풀리(12b)와, 상기 구동풀리(12b)와 제1스핀들(12)의 외주면에 장착된 종동풀리(12d)를 연결하는 동력전달벨트(12c)를 포함한 구성으로 이루어진다. 따라서, 상기 스핀들 구동모터(12a)에 전원이 인가되어 와인딩구동축(12e)이 회전하게 되면, 이에 연결된 구동풀리(12b)가 회전하게 되고, 동력전달벨트(12c)에 의해 구동풀리(12b)의 회전력이 종동풀리(12d)에 전달되어 제1스핀들(12) 및 제1그립퍼(13)가 회전하게 된다. 이 때, 상기 한 쌍의 제1와인딩유닛(10)들은 상기 와인딩구동축(12e)에 함께 연결되어 있으므로(도 2참조), 하나의 스핀들 구동모터(12a)에 의해 동시에 회전하게 된다.

도 5 및 도 6에서 미설명부호 11a 및 11b는 제1마운트블록(11)에 대해 제1스핀들(12)을 회전 가능하게 지지하는 베어링이다.

다시 도 3을 참조하면, 상기 컷터(50)는 베이스프레임(31)의 후단부에 상하로 일정 거리 이격되게 설치된 2개 1조로 구성되어 각각이 공압실린더(51)에 의해 상하로 승강 운동하면서 전극-테이프 접합체(1)의 테이프(1b)를 절단함으로써 제1와인딩유닛(10) 또는 제2와인딩유닛(20)에 의해 감겨진 전극 적층체(2)를 전극-테이프 접합체(1)로부터 분리한다. 상기 컷터(50)는 테이프(1b)를 쉽게 절단할 수 있도록 '∧' 형태로 좌우측이 경사지게 형성된 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전극 와인더는 다음과 같이 작동한다.

먼저, 도 3에 도시된 것과 같이 전극-테이프 접합체(1)가 이송 컨베이어(4)를 따라 이송되어 제1와인딩유닛(10)과 정렬되는 위치에 오면, 제1와인딩유닛(10)의 제1그립퍼구동부가 동작하여 제1그립퍼(13)가 전극-테이프 접합체(1)의 양측 가장자리 부분을 파지한다. 이어서, 제1와인딩유닛(10)의 스핀들 구동모터(12a)가 작동하여 제1스핀들(12) 및 제1그립퍼(13)가 함께 일방향으로 정해진 회전수만큼 회전하여 전극-테이프 접합체(1) 감아서 적층시킨다. 이 때, 제2와인딩유닛(20)은 제1와인딩유닛(10)의 전방에서 대기한다.

상기 제1와인딩유닛(10)에 의해 전극-테이프 접합체(1)의 일단부가 감겨져 전극 적층체(2)가 만들어지면, 도 7에 도시된 것과 같이 상기 제1와인딩유닛(10) 및 제2와인딩유닛(20)이 각각의 X축 선형운동장치의 작동에 의해 동시에 후방으로 수평 이동한다. 이 때, 제1와인딩유닛(10)에 감겨져 있는 전극 적층체(2)가 전극 트랜스퍼(3) 내측에 삽입된다.

그리고, 도 8에 도시된 것과 같이, 제2와인딩유닛(20)의 제2그립퍼(23)가 오므려지면서 전극-테이프 접합체(1)의 양측 가장자리를 파지하고, 컷터(50)가 상하로 이동하여 전극-테이프 접합체(1)의 테이프(1b)를 절단함으로써 상기 전극 적층체(2)를 전극-테이프 접합체(1)와 분리시킨다. 이어서, 도 9에 도시된 것처럼 전극 트랜스퍼(3)가 전극 적층체(2)를 후공정 위치로 반송하고, 제1와인딩유닛(10)의 Z축 선형운동장치의 작동에 의해 상승한다. 이와 동시에 제2와인딩유닛(20)의 제2스핀들(22)이 일방향으로 회전하여 전극-테이프 접합체(1)를 감아서 적층시킨다.

상기 제2와인딩유닛(20)에 의한 전극-테이프 접합체(1)의 와인딩 작업이 진행되는 동안, 도 10 및 도 11에 도시된 것과 같이 제1와인딩유닛(10)은 X축 방향으로 수평이동한 후 다시 Z축 방향으로 하강하여 제2와인딩유닛(20)의 전방에서 대기한다.

상기 제2와인딩유닛(20)에 의한 전극-테이프 접합체(1)의 와인딩이 완료되어 전극 적층체(2)가 만들어지면, 도 12에 도시된 것과 같이 제1와인딩유닛(10) 및 제2와인딩유닛(20)이 각각의 X축 선형운동장치의 작동에 의해 동시에 후방으로 수평 이동한다. 이어서, 전술한 것과 동일하게 전극 트랜스퍼(3)가 제2와인딩유닛(20)의 전극 적층체(2)를 파지하여 후공정 위치로 반송하고, 제2와인딩유닛(20)은 Z축 방향 하강-X축 방향 전방으로의 수평 이동-Z축 방향 상승 이동을 통해 제1와인딩유닛(10)의 전방에서 다음 작업을 위해 대기하며, 그 동안 제1와인딩유닛(10)에 의한 와인딩 작업이 진행된다.

이와 같이 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)은 서로 교대로 전극-테이프 접합체(1)를 와인딩하는 작업과, 와인딩 대기 위치로 이동하여 대기하는 작업을 연속 반복적으로 수행하게 된다. 따라서, 하나의 와인딩 작업이 종료된 후 곧바로 후속 와인딩 작업을 수행할 수 있게 되므로 작업 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)이 전극-테이프 접합체(1)를 감아 전극 적층체(2)를 만드는 와인딩 작업을 수행할 때, 충격에 의해 전극-테이프 접합체(1)가 틀어지거나 늘어나는 것을 방지하고, 와인딩시 전극-테이프 접합체(1)가 늘어나서 전극 간격이 맞지 않아 와인딩 후 전극 손상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 도 13a 내지 도 13c에 도시된 것과 같이 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 축(엄밀히 말하면 제1,2스핀들(12, 22)의 축)이 X축 방향으로 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하면서 와인딩을 하는 X축 보정을 하거나, 혹은 도 14a 내지 도 14d에 도시된 것과 같이 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 축이 Z축 방향으로 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하면서 와인딩을 하는 Z축 보정을 수행할 수도 있다. 또한, 도 15a 내지 도 15c에 도시한 것과 같이, 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 와인딩 작업시 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 축이 X축 및 Z축으로 동시에 이동하면서 X축 보정과 Z축 보정이 동시에 구현될 수도 있다. 이러한 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 Z축 보정이 포함되는 경우에는 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 축은 전극-테이프 접합체(1)가 X축 상에서 이탈되지 않거나 X축으로부터의 이탈이 최소화될 수 있는 상태를 유지하도록 Z축 방향의 위치가 설정된다.

이러한 와인딩 작업시 상기 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 X축 보정 및 Z축 보정은 전술한 제1와인딩유닛(20)과 제2와인딩유닛(20)의 X축 선형운동장치 및 Z축 선형운동장치에 의해 구현될 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 전극 와인더의 실시예는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시 목적으로 제안된 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 : 전극-테이프 접합체 2 : 전극 적층체
3 : 전극 트랜스퍼 10 : 제1와인딩유닛
11 : 제1마운트블록 12 : 제1스핀들
13 : 제1그립퍼 14 : 그립퍼샤프트
15 : 캠팔로워 16 : 편심캠
17 : 그립퍼구동모터 18 : 인장스프링
20 : 제2와인딩유닛 21 : 제2마운트블록
22 : 제2스핀들 23 : 제2그립퍼

Claims

테이프에 복수개의 전극이 일정 간격으로 부착된 전극-테이프 접합체(1)의 이송경로의 상측에 설치된 Z축 선형운동장치 및 X-Y축 선형운동장치에 의해 상하방향(Z축 방향) 이동 및 X-Y축 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 제1마운트블록(11)과, 상기 제1마운트블록(11)에 일 축을 중심으로 회전운동하도록 설치된 제1스핀들(12)과, 상기 제1스핀들(12)을 일 축을 중심으로 회전운동시키는 제1회동장치와, 상기 제1스핀들(12)의 일단부에 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하도록 설치되어 상기 전극-테이프 접합체의 일단부를 파지하는 제1그립퍼(13)와, 상기 제1그립퍼(13)가 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하게 하는 제1그립퍼구동부를 구비하는 제1와인딩유닛(10)과;
상기 제1와인딩유닛(10)의 일측에 설치되며, 전극-테이프 접합체의 이송경로의 하측에 설치된 Z축 선형운동장치 및 X-Y축 선형운동장치에 의해 상하방향(Z축 방향) 이동 및 X-Y축 방향으로 수평 이동 가능하게 설치된 제2마운트블록(21)과, 상기 제2마운트블록(21)에 일 축을 중심으로 회전운동하도록 설치된 제2스핀들(22)과, 상기 제2스핀들(22)을 일 축을 중심으로 회전운동시키는 제2회동장치와, 상기 제2스핀들(22)의 일단부에 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하도록 설치되어 상기 전극-테이프 접합체의 일단부를 파지하는 제2그립퍼(23)와, 상기 제2그립퍼(23)가 상하로 벌어졌다 오므려지는 운동을 하게 하는 제2그립퍼구동부를 구비하는 제2와인딩유닛(20)과;
상기 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)의 일측에 설치되어 제1와인딩유닛(10) 또는 제2와인딩유닛(20)에 의해 감겨진 전극-테이프 접합체를 절단하는 컷터(50)를 포함하며;
상기 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)은 서로 독립적으로 상하방향(Z축 방향) 및 X축 방향으로 이동하면서 전극-테이프 접합체를 교대로 감는 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.
제1항에 있어서, 상기 제1와인딩유닛(10) 및 제2와인딩유닛(20) 각각은 전극-테이프 접합체의 이송 경로의 양측편에 2개 1조씩으로 구성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1와인딩유닛(10)의 제1그립퍼(13)는 상기 제1스핀들(12)의 일단부에 수평축(13c, 13d)을 중심을 상하 방향으로 회전하도록 설치된 2개 1조의 그립퍼 플레이트(13a, 13b)로 구성되며;
상기 제1그립퍼구동부는, 상기 제1스핀들(12)의 내측에 제1스핀들(12)에 대해 회전운동은 불가능하지만 축방향으로 슬라이딩 운동은 가능하게 연결되며 일단부가 상기 그립퍼 플레이트(13a, 13b)에 연결핀(13e)을 매개로 동시에 연결되는 그립퍼샤프트(14)와, 상기 그립퍼샤프트(14)의 타단부에 결합되며 축방향을 따라 일정 간격으로 이격된 2개의 캠판(15a)이 형성된 캠팔로워(15)와, 상기 캠팔로워(15)의 캠판(15a) 사이에 설치되며 편심축을 중심으로 편심 회전하여 캠팔로워(15) 및 그립퍼샤프트(14)를 축방향으로 왕복 이동시키는 편심캠(16)과, 상기 편심캠(16)을 편심 회전시키는 그립퍼구동모터(17)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2와인딩유닛(20)의 제2그립퍼(23)는 상기 제2스핀들(22)의 일단부에 수평축(13c, 13d)을 중심을 상하 방향으로 회전하도록 설치된 2개 1조의 그립퍼 플레이트(13a, 13b)로 구성되며;
상기 제2그립퍼구동부는, 상기 제2스핀들(22)의 내측에 제2스핀들(22)에 대해 회전운동은 불가능하지만 축방향으로 슬라이딩 운동은 가능하게 연결되며 일단부가 상기 그립퍼 플레이트에 연결핀을 매개로 동시에 연결되는 그립퍼샤프트와, 상기 그립퍼샤프트의 타단부에 결합되며 축방향을 따라 일정 간격으로 이격된 2개의 캠판이 형성된 캠팔로워와, 상기 캠팔로워의 캠판 사이에 설치되며 편심축을 중심으로 편심 회전하여 캠팔로워 및 그립퍼샤프트를 축방향으로 왕복 이동시키는 편심캠과, 상기 편심캠을 편심 회전시키는 그립퍼구동모터를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1그립퍼(13)와 제2그립퍼(23)의 외측을 둘러싸도록 되어 제1그립퍼(13)와 제2그립퍼(23)가 오므려지는 방향으로 탄성력을 부여하는 인장스프링(18)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1와인딩유닛(10)이 전극-테이프 접합체(1)를 파지한 상태에서 제1스핀들(12)이 회전하여 전극-테이프 접합체(1)를 감아들이는 와인딩 작업을 수행할 때와, 상기 제2와인딩유닛(20)이 전극-테이프 접합체(1)를 파지한 상태에서 제2스핀들(22)이 회전하여 전극-테이프 접합체(1)를 감아들이는 와인딩 작업을 수행할 때, 상기 제1와인딩유닛(10)과 제2와인딩유닛(20)의 축이 X축 방향 또는 Z축 방향으로 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하거나, X축 방향과 Z축 방향으로 동시에 일정 스트록크(stroke)로 왕복 이동하면서 와인딩을 수행하도록 된 것을 특징으로 하는 폴리머 전지 제조용 전극 폴딩장치의 전극 와인더.