KR101384954B1

KR101384954B1 - 불량 전극 와인딩 장치

Info

Publication number: KR101384954B1
Application number: KR1020137002621A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 스기하라
Original assignee: 코마츠 엔티씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-08-19
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2014-04-11
Also published as: JP5317149B2; CN103052582A; KR20130025959A; WO2012023423A1; JPWO2012023423A1

Abstract

전극 와인딩 장치에서, 불량 마크가 검출될 경우, 전극의 불량 부분은 별도로 감겨 불량 전극으로 폐기될 수 있다. 전극 와인딩 장치는, 불량 전극을 감기 위해 사용되는 한 쌍의 개폐가능한 척(33); 척(33)을 개폐하기 위한 작동 구동 유닛(39); 척(33)을 회전하기 위한 회전 구동 유닛(40); 및 대기 위치와 작동 위치 사이에서 척(33)을 왕복 이동하기 위한 왕복 구동 유닛(41)을 포함한다. 전극 와인딩 장치는 다음과 같이 작동한다: 불량 전극이 폐기될 경우, 척(33)은 왕복 구동 유닛(41)에 의해 대기 위치에서 작동 위치로 이동되고; 작동 위치에서, 척(33)은 불량 전극을 그 사이에 유지하기 위해 작동 구동 유닛(39)에 의해 폐쇄되고; 척(33)은 왕복 구동 유닛(40)에 의해 회전되어 불량 전극을 척(33)의 외주면 주위에 감고; 그 후 감긴 불량 전극은 척(33)으로부터 버려진다.

Description

불량 전극 와인딩 장치{DEFECTIVE ELECTRODE WINDING DEVICE}

본 발명은 띠 모양 전극(band-shaped electrodes)을 분리기와 함께 감아 올려, 건전지나 축전지의 전극을 제조하기 위한 전극 와인딩 장치에서 불량 전극을 감아 올려 방출하는 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 이차 전지에서, 한 쌍의 전극(양극 및 음극)은 코어(와인딩 코어)에 감긴 상태로 제공된다. 한 쌍의 전극은 그 사이에 끼워진 분리기와 함께 필요한 길이로 코어에 감긴 후, 단일 제품 유닛으로 절단된다.

각 전극의 제조 과정에서 전극에 불량이 발생하면, 불량 부분의 마크로서, 전극의 불량 부분이 표시되고 태그나 어떤 다른 마크 수단으로 불량 마크가 주어진다. 따라서, 와인딩 과정에서 불량 마크가 검출되면, 불량 마크에 상응하는 불량 부분은 제품에 포함되지 않도록 하기 위하여 불량 전극으로서 방출되는 것이 필요하다.

불량 전극을 감아 올리는 것은 전극 와인딩 장치의 제품 와인딩 기구를 이용하여 실현할 수 있다. 그러나, 제품 와인딩 기구가 불량 전극의 방출을 위해 사용되면, 먼지가 제품 와인딩 기구에 달라붙어 정상 전극을 감아 올리는 것을 방해할 것이다. 따라서, 전극 와인딩 장치는 불량 전극을 감아 올려 방출하는 전용 장치를 갖추는 것이 바람직하다.

특허문헌 1은 일반적인 전극 와인딩 장치 및 탭(불량 마크)을 부착하는 기술을 개시한다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2002-198084호

본 발명의 목적은 불량 마크가 검출되었을 때 전극 와인딩 장치에서 전극의 불량 부분을 단독으로 불량 전극으로서 감아 올려 방출할 수 있도록 만드는 것이다.

상기 목적을 얻기 위해, 본 발명은 한 쌍의 척들, 조작 구동 유닛, 회전 구동 유닛 및 왕복 구동 수단을 포함하는 불량 전극 와인딩 장치를 제공한다. 한 쌍의 척들은 불량 전극을 감고 개폐가능하다. 조작 구동 유닛은 척을 개폐한다. 회전 구동 유닛은 척을 회전시킨다. 왕복 구동 유닛은 척을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동시킨다. 또한, 상기 불량 전극 와인딩 장치는 불량 전극이 방출될 때 왕복 구동 유닛에 의해 척이 대기 위치에서 작동 위치로 이동되는 것을 특징으로 한다. 작동 위치에서, 척은 불량 전극을 집기 위해 조작 구동 유닛에 의해 닫힌다. 회전 구동 유닛으로 척을 회전시켜 불량 전극이 척의 외주면에 감긴다. 감긴 불량 전극은 척으로부터 방출된다(청구항 1).

본 발명에서는, 상기 불량 전극 와인딩 장치에서, 왕복 구동 유닛은 대기 위치와 작동 위치 사이에서 척을 왕복 이동시키는 슬라이드 가이드 수단 및 슬라이드 가이드 수단을 구동하는 슬라이드 가이드 액츄에이터를 포함한다. 또한, 상기 불량 전극 와인딩 장치는 슬라이드 가이드 유닛의 중간 부분에 상응하는 위치에 배치되는 인출 유닛을 포함하고, 인출 유닛은 감긴 불량 전극을 인출하는 방향으로 밀어낸다. 감긴 불량 전극은 인출 유닛에 의해 인출하는 방향으로 밀어내져, 작동 중간에 척으로부터 빠져나오고, 불량 전극의 와인딩 후에 척은 대기 위치 쪽으로 이동된다(청구항 2).

본 발명에서는, 상기 불량 전극 와인딩 장치에서, 왕복 구동 유닛은 척을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동시키는 슬라이드 가이드 유닛, 슬라이드 가이드 유닛을 구동하는 슬라이드 가이드 액츄에이터, 및 슬라이드 가이드 유닛 상에서 척을 아래쪽으로 기울이는 틸트 기구를 포함한다(청구항 3).

본 발명에서는, 상기 불량 전극 와인딩 장치에서, 한 쌍의 척은 접촉-분리 방향에서의 변이에 의해 개폐가능한 형태이다(청구항 4).

본 발명에서, 전용 불량 전극 와인딩 장치가 대기 위치와 척킹(chucking) 위치 사이에서 왕복 이동할 수 있도록 전극 와인딩 기구의 각 전극에 제공되기 때문에, 전극의 정상 부분을 감아 올리는 작업은 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치에 의해 방해받지 않는다. 불량 전극은 척에 의해 집어 올려진 후 척의 회전에 의해 감아 올려지기 때문에, 불량 전극은 좁은 공간에서도 감아 올려질 수 있다. 더욱이, 불량 전극의 감아 올리는 길이는 척의 회전 수의 형태, 즉, 척의 외주면에 형성된 턴의 개수로 적절히 설정될 수 있기 때문에, 전극의 낭비를 피할 수 있다(청구항 1).

왕복 구동 유닛은 슬라이드 가이드 유닛 및 그 액츄에이터와 같이 일반적인 목적의 구성요소를 사용하여 더 쉽게 구성할 수 있다. 더욱이, 척 상의 감아 올려진 불량 전극은 인출 유닛에 의해 인출하는 방향으로 밀어내지고, 왕복 구동 유닛에 의해 야기된 척의 왕복 운동은 효과적으로 활용될 수 있다(청구항 2).

왕복 구동 유닛이 틸트 기구를 포함하여, 척의 아래쪽 방향 기울어짐은 불량 전극이 척으로부터 이에 작용하는 중력 때문에 자동으로 떨어지는 상태를 확고히 한다. 이는 불량 전극을 방출하기 위해 특별한 방출 기구가 필요하지 않다는 장점이 있다(청구항 3).

한 쌍의 척이 접촉-분리 방향에서 변이의 결과로 개폐되는 형태이므로, 불량 전극은 쉽게 집어 올려져 놓아질 수 있고 척의 개폐 조작은 단순한 구성에 의해 실현될 수 있다(청구항 4).

도 1은 본 발명에 기초한 전극 와인딩 장치의 개략적인 정면도이다.
도 2는 본 발명에 기초한 전극 와인딩 장치의 전극 와인딩 부분을 확대한 정면도이다.
도 3a 및 도 3ba 및 도 3a 및 도 3bb는 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치를 나타내고, 도 3a 및 도 3ba는 작동 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 정면도이고, 도 3a 및 도 3bb는 작동 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치를 나타내고, 도 4a는 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 정면도이고, 도 4b는 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 측면도이다.
도 5는 전극에 대한 불량 마크 검출 위치 및 길이 측정 위치를 도시한다.
도 6은 전극 와인딩 공정의 흐름도이다.
도 7a 및 도 7b은 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치의 다른 실시예를 나타내고, 도 7a는 작동 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 정면도이고, 도 7b는 작동 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 측면도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치의 다른 실시예를 나타내고, 도 8a는 대기 위치에 위치한 불량 전극 권치 장치의 정면도이고, 도 8b는 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치의 측면도이다.

본 발명의 조건인 도 1 및 도 2에 도시된 전극 와인딩 장치에서, 띠 모양(band-shaped) 양극 측 전극(2), 음극 측 전극(3) 및 한 쌍의 전극(2, 3) 사이에 끼워져 절연을 위한 띠 모양 분리기(4, 5)가 각각 릴(6, 7, 8, 9)로부터 풀어져 나오고, 복수의 가이드 롤러(11, 12, 13, 14), 필요할 때 제공되는 댄서 롤러(dancer rollers, 미도시) 등에 의해 한 쌍의 닙(rip) 롤러(10)로 가이드되고, 마지막으로 한 쌍의 닙 롤러(10)를 거쳐 코어(38)의 외주면에 감긴다.

한 쌍의 닙 롤러(10)는, 필요에 따라, 제품 와인딩 위치(S) 근방에 제공되고, 적어도 하나의 닙 롤러(10)가 다른 닙 롤러(10)와 접촉 및 분리될 수 있도록 제공된다.

각 전극(2, 3)은, 전극 이동 방향의 한 쌍의 닙 롤러(10)의 상류 상에서, 전극 클램프(electrode clamp)(23, 24), 한 쌍의 전극 커터(electrode cutter)(25, 26) 사이, 본 발명의 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)의 앞을 통과한 후, 한 쌍의 닙 롤러(10)에 도달한다.

전극 커터(25, 26)의 각 쌍은, 예를 들어, 조작 액츄에이터의 시어링 타입(shearing type)이고, 전극(2, 3)의 절단을 위해 1 제품의 미리 결정된 길이, 즉 1 제품 길이(L)를 갖는 부분 내에 제공된다. 각 전극 클램프(23, 24)는 전극 커터(25, 26)에 의해 절단된 부분에 이어지는 전극(2, 3)의 절단측 팁(tip)을 유지하고, 한 쌍의 닙 롤러(10)의 위치로 이동되어, 이어지는 전극(2, 3)의 절단측 팁(와인딩 시작 팁(P))을 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이의 와인딩 시작가능 위치로 가이드한다.

본 발명의 각 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)는 한 쌍의 전극 커터(25, 26) 사이 또는 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이에서 상응하는 전극(2, 3)에 제공되어, 미리 전극(2, 3)에 주어진 불량 마크(15, 16)(태그나 어떤 다른 마킹 수단)에 상응하는 불량 부분을 감아 올려, 불량 전극으로 전극(2, 3)d의 불량 부분은 방출하기 위해, 도 1 및 도 2의 종이면에 수직인 방향으로 전진 및 후퇴할 수 있도록 한다.

도 3a 및 도 3ba, 도 3a 및 도 3bb, 도 4a 및 도 4b는 불량 전극 와인딩 장치(31)의 구성을 나타낸다. 불량 전극 와인딩 장치(31)와 불량 전극 와인딩 장치(32)는 동일한 구성을 가지므로, 이하의 설명은 오직 하나의 불량 전극 와인딩 장치(31)만을 대상으로 하고, 다른 불량 전극 와인딩 장치(32)는 설명하지 않는다.

도 3a 및 도 3ba, 도 3a 및 도 3bb, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 개폐 가능한 한 쌍의 불량 전극 감아 올리기(take-up) 척(33), 척(33)을 개방 또는 폐쇄하는 조작 구동 유닛(39), 척을 회전시키는 회전 구동 유닛(30), 및 척(33)을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동시키는 왕복 구동 수단(41)을 포함한다. 한 쌍의 척(33)은 접촉-분리 방향에서 변이에 따라 개방되거나 폐쇄된다.

특히, 왕복 구동 수단(41)은 척(33)을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동시키기 위한 슬라이드 가이드 수단(42), 즉, 프레임(45)과 슬라이더(48)에 부착된 선형 레일(47)과, 슬라이더(48)의 구동을 위한 모터와 같은 슬라이드 가이드 액츄에이터(49)와, 액츄에이터(49)의 회전을 슬라이더(48)로 전송하기 위한 체인-스프로킷(chain-sprocket) 기구와 같은 인장된 전송 수단(50)을 포함한다.

전극(2), 즉, 불량 전극의 척(33)에 감긴 불량 부분은 왕복 구동 수단(41)과 인출 수단(44) 사이의 협동에 의해 척(33)의 외주면으로 인출된다. 이 인출 작업을 수행하기 위해, 인출 수단(44)은 척(33)의 대기 위치와 작업 위치 사이의 위치에서 프레임(45)에 부착된 실린더(51) 및 실린더(51)의 피스톤 로드(52)에 부착된 두 갈래로 분기된 스토퍼(46)로 구성된다. 코어(38)에 들어맞도록 크기가 형성된 U 형상의 슬릿(46a)은 스토퍼(46)의 두 갈래로 분기된 부분에 형성된다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 작동하지 않는 동안, 불량 전극 와인딩 장치(31)는, 전극(2, 3)의 정상 부분을 감아 올리는 작업을 방해하지 않도록, 대기 위치로 물러나 프레임(45) 내에 위치한다. 도 3a 및 도 3ba 및 도 3a 및 도 3bb에 도시된 바와 같이, 작동할 때, 즉, 전극(2)의 불량 부분을 감아 올리기 위해 작동할 때, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 전극(2)에 다가가기 위해 대기 위치에서 작업 위치로 나아가고, 상응하는 전극(2)을 한 쌍의 불량 전극 감아 올리기 척(33, 34)으로 집어, 전극(2)의 불량 부분을 척 샤프트(29)가 회전함에 따라 척(33)의 외주면에 감는다.

도 1로 되돌아가서, 불량 마크(15, 16)는 불량 검출기(17, 18)에 의해 검출된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 각 불량 검출기(17, 18)는 전극(2, 3)에 대해 제품 감아 올리기 위치(S)로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이(L)나 그 이상의 거리, 바람직하게는 2개의 제품 길이(2×L) 이하의 거리를 갖는 위치에 배치된다.

상술한 1 제품 길이(L) 및 2개의 제품 길이(2×L)는 전극 와인딩 장치(1)에서 제품 감아 올리기 위치(S)로부터의 거리이고, 전극(2, 3)을 따라 전극 커터(25, 26)의 절단 위치(절단 단부)로부터 상류로 측정된 거리에 상응한다.

후술하는 바와 같이, 전극(2, 3)이 상응하는 전극 커터(25, 26)에 의해 절단된 후, 전극(2, 3)의 상류 절단 단부(전극 이동 방향에서)는 제품 감아 올리기 위치(S)로 가이드된다. 이때, 전극(2, 3)의 와인딩 시작 팁(P)의 위치는 제품 감아 올리기 위치(S)와 일치한다. 그리고, 와인딩 시작 팁(P)은 전극 이동 방향에서 상류측 상에 1 제품 길이(L)마다 나타난다.

각 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)의 전극(2, 3)의 감아 올리기 길이는 L1 + α와 동일하게 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, L1은 불량 마크(15, 16)가 불량 마크(15, 16)에 상응하는 위치에서 검출된 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터의 길이이고, α는 미리 결정된 마진 길이이다. 따라서, 전극(2, 3)의 불량 부분은 길이 L1 + α에 포함된다. 길이 L1 + α 대신에, 전극(2, 3)의 감아 올리기 길이는 불량 마크(15, 16)가 검출된 전극(2, 3)의 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터 1 제품 길이(L)와 같게 설정되어, 전극(2, 3)의 불량 부분은 길이 L에 포함된다.

불량 마크(15, 16)에 상응하는 위치에서 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터의 길이(L1)는 각 전극(2, 3)에 대해 길이 측정 장치(19, 20)에 의해 측정된다. 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각 길이 측정 장치(19, 20)는 불량 검출기(17, 18)와 같은 위치에 배치된 길이 측정 롤러(21, 22)를 가진다. 대안적으로, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 각 길이 측정 롤러(21, 22)는 불량 검출기(17, 18)와 적절한 길이로 떨어져 있는 위치에서 전극 이동 방향으로 불량 검출기(17, 18)의 상류에 배치된다. 각 길이 측정 롤러(21, 22)는 상응하는 전극(2, 3)과 접촉하며 구르고 전극(2, 3)의 이동에 따라 구른다.

각 길이 측정 장치(19, 20)는 길이 측정 롤러(21, 22)의 회전을 더한다. 먼저, 전극(2, 3)의 정상 부분 또는 전극(2, 3)의 불량 부분을 감는 동작 중에, 길이 측정 장치(19, 20)가 불량 검출기(17, 18)로부터, 1 제품 길이 L를 갖고 다음에 감아 올려질, 전극(2, 3)의 부분에서 불량 마크(15, 16)의 검출 신호를 수신하면, 길이 측정 장치(19, 20)는, 길이 측정 롤러(21, 22)의 회전 횟수에 기초하여, 와인딩 시작 팁(P)으로부터 다음에 감아 올려질 전극(2, 3)의 부분에 대한 불량 마크(15, 16)가지의 길이(L1)를 측정하여, 전극(2, 3)의 불량 부분의 방출에 필요한 길이(L1 + α)를 결정하고(그리고, 전극(2, 3)의 불량 부분의 다음 감아 올리기를 위해 준비되어야 하는 길이(L1)를 저장하고, 마진 길이(α)를 길이(L1)에 더하거나 길이(L1 + α)에 상응하는 위치에서 길이(L1 + α)를 직접적으로 측정한다.

전극(2, 3)의 정상 부분은, 닙 롤러(10) 사이를 통과한 후, 제품 감아 올리기 위치(S), 즉 와인딩 스테이션의 위치에서 분리기(4, 5)의 부분과 함께 원통형 코어(38)의 외주면에 감긴다. 예를 들어, 갈라진 감아 올리기 코어(37)는 코어(38)를 통해 삽입되고, 코어(38)는 감아 올리기 코어(37) 및 감아 올리기 코어(37)에 통합된 로타리 샤프트(36)와 함께 와인딩 동작 동안 회전한다. 구동 모터(미도시)에 연결되어, 로터리 샤프트(36)는 각 제품을 감아 올리는데 필요한 횟수로 회전될 수 있다.

갈라진 감아 올리기 코어(37)가 로터리 샤프트(36)의 원주 방향에서 서로 떨어져 있을 경우, 감아 올리기 코어(37)는 큰 외주 길이를 갖기 때문에, 코어(38)가 마찰을 가지고 감아 올리기 코어(37)를 빠져나오는 것을 방지한다. 전극(2, 3)과 분리기(4, 5)의 부분의 감가 올리기 후에, 갈라진 감아 올리기 코어(37)는 각각 붙지 않도록 하는 위치에 배치되고, 따라서 감아 올리기 코어(37)의 외주 길이는 감소된다. 이는 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)가 쉽게 인출될 수 있도록 하는 상태를 만든다. 이 때문에, 감아 올리기 코어(37)는 로터리 샤프트(36) 내에 포함되는 변이 조작 수단(미도시)에 의해 달성된다.

전극 와인딩 장치(1)는 제어 장치(35)의 프로그램에 의해 제어되고, 이하의 절차에 따라 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)의 정상 부분 감아 올리기 동작을 수행한다. 먼저, 예비적 단계로서, 분리기(4, 5)는 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이를 통과하도록 가이드되고, 이들의 팁 부분은 용접 등의 수단에 의해 코어(38)의 외주면에 고정되어 서로 겹쳐지도록 놓인다.

한편, 전극 클램프(23)는 양극 측 전극(2)의 팁을 유지하도록 전진되어 한 쌍의 떨어져 있는 닙 롤러(10) 사이에 도입된 후 후퇴한다. 마찬가지로, 전극 클램프(24)는 음극 측 전극(3)의 팁을 유지하도록 전진되어 한 쌍의 닙 롤러(10)(서로 떨어져 있음) 사이에 도입된 후 후퇴한다.

한 쌍의 닙 롤러(10)는 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)를 집도록 서로 근접하게 된다. 그 후 미리 결정된 누르는 힘을 유지하여 이들을 집은 상태를 지속한다. 이 상태에서, 각 전극(2, 3)은 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)의 앞을 통과하고, 그 결과, 각 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)는 전극(2, 3)의 이동을 방해하지 않는다.

도시된 예에서, 코어(38)는 감아 올리기 코어(37)와 함께 반시계 방향으로 회전되고, 따라서 전극(2, 3)은 적층 와인딩을 형성하기 위해 시계 방향으로 코어(38) 상에 감긴다. 이러한 적층된 와인딩을 실현하기 위해, 한 쌍의 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)가 도면에서 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이에 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 전극(2), 분리기(4), 전극(3), 분리기(5)의 순서로 각각 놓여, 적층 과정에서 이들이 시계 방향으로 코어(38)에 감기도록 한다.

그 후, 구동 모터(미도시)와 로타리 샤프트(36)에 의해 구동되어, 감아 올리기 코어(37)가 시계 반대 방향으로 회전된다. 감아 올리기 코어(37)는 전극(2), 분리기(4), 전극(3), 분리기(5)가 적층 과정에서 코어(38)의 외주면에 이 순서대로 1 제품 길이(L)에 상응하는 회전수로 감기면 정지된다. 이때, 전극 커터(25, 26)는 전극 클램프(23, 24)에 의해 유지된 전극(2, 3)을 순차적으로 절단하여 다음 와인딩 동작을 준비한다.

이어서, 갈라진 감아 올리기 코어(37)가 외주 길이가 감소하는 방향으로 변이되어, 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)가 감아 올리기 코어(37)로부터 풀릴 수 있는 상태를 만든다. 따라서, 골라내기(picking-out) 장치(미도시)는 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2, 3)과 분리기(4, 5)를 함께 끌어내 골라낸다.

골라내기 후에, 분리기(4, 5)는 코어(38)에서 절단된다. 와인딩 정지를 위해, 이들의 와인딩 단부는 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)의 외주면에 고정되고, 와인딩 시작 팁(P)은, 예를 들어, 다음 와인딩 동작을 준비하기 위해, 용접에 의해 감아 올리기 코어(37)에 장착되어 있는 다음 코어(38)의 외주면에 고정된다. 1 제품 길이 L을 갖는 전극(2, 3)의 다음 부분의 와인딩 동작은 상술한 전극(2, 3)의 부분의 와인딩 동작에 이어서 시작된다.

상술한 정상 부분의 감아 올리기 동작은 제어 장치(35)의 제어 프로그램에 의해 제어된다. 또한, 제어 장치(35)는 불량 전극으로서 전극(2, 3)의 불량 부분을 감아 올리기 위한 프로그램을 포함하고, 불량 전극을 감아 올리는 것은 상술한 정상 부분을 감아 올리는 동작을 위한 제어 프로그램이 실행되는 동안에 수행된다.

상술한 바와 같이, 전극(2, 3)의 제조 과정에서 전극(2, 3)에 코팅 불량과 같은 불량이 발생한 경우, 불량 위치가 불량 마크(15, 16)로 주어진다. 불량 마크(15, 16)가 와인딩 공정에서 불량 검출기(17, 18)에 의해 검출되면, 전극(2, 3)의 불량 부분은 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)에 의해 감아 올려지고 다음 단계에서 방출된다. 이 동작은 전극(2, 3)에 공통이므로, 이하의 설명은 적절하게 하나의 전극에 대해서만 기재될 것이다.

도 6은 전극 와인딩 공정에서 불량 전극의 전극 와인딩이 제어 장치(35)의 프로그램에 의해 수행되는 공정의 흐름도이다. 시작 후의 첫 단계인 단계 S1에서, 불량 전극의 전극 와인딩 프로그램은 앞의 전극(2, 3)의 정상적인 1 제품 부분의 감아 올리기가 종료되었는지, 또는 전극(2, 3)의 불량 부분을 감아 올려 방출하는 것이 종료되었는지를 확인한다. 다음 단계 S2에서, 프로그램은 불량 검출기(17, 18)에 의해 양의 전극(2) 또는 음의 전극(3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분에서 불량 마크(15, 16)가 검출되었는지 여부를 판단한다.

불량 마크(15)가 전극들(2, 3) 중 하나(예를 들어, 전극(2))에서 검출되었다면(단계 S2: 예), 단계 S3에서, 프로그램은 불량 마크(15)가 검출된 전극(2)의 불량 부분을 감아 올려 방출하는 공정을 실행하도록 한다. 단계 S4에서, 전극(2)의 불량 부분을 감아 올리는 동안, 프로그램은 양의 전극(2)의 1 제품 길이(L)를 갖는 이어지는(다음) 부분에서 불량 마크(15)를 검출하도록 한다. 이어서, 프로그램은 공정을 종료하고 시작 위치로 돌아간다.

상기 단계 S3에서, 전극(2)의 불량 부분을 감아 올려 방출하는 것은 이하의 방식으로 수행된다. 전극(2)에 상응하는 불량 전극 와인딩 장치(31)는 왕복 구동 수단(41)에 의해 대기 위치에서 도 3a 및 도 3b의 작동 위치로 전진하여, 전극(2)의 이동 경로에 가까워진다. 이 때, 도 2에 도시된 바와 같이, 조작 구동 유닛(39)은 불량 전극 감아 올리기 척(33)을 개방한 상태로 대기한다. 그리고, 전극(2)의 이전 부분의 감아 올리기가 완료된 후, 전극 클램프(23)는 전극 커터(25)에 의해 절단된 전극(2)의 절단 단부를 척(33) 사이로 가이드한다.

다음으로, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 조작 구동 유닛(39)을 활성화하고, 한 쌍의 척(33) 사이의 전극(2)을 집는다. 다음으로, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 회전 구동 유닛(40)을 활성화하고 척 샤프트(29)의 회전에 의해 불량 전극으로서 전극의 불량 부분을 감아 올린다. 이 동작의 감아 올리는 길이는 척(33)의 회전 수의 형태로 설정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 길이 측정 장치(19)가 제공되어, 전극(2)의 감아 올리는 길이가 L1 + α의 길이와 동일하게 설정된다. 여기서, L1은 측정된 길이이고, α는 마진 길이(상수)이다. 길이 측정 장치(19)가 제공되지 않으면, 전극(2)의 감아 올리는 길이가 불량 마크(15)가 검출된 전극(2)의 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터 시작하여 1 제품 길이(L)와 동일하게 설정된다.

감아 올리는 동작이 완료된 후, 전극 커터(25)는 현재 위치에서 전극(2)을 절단하여 척(33)의 회전에 의해 감아 올려지는 부분을 다음 전극(2)으로부터 분리한다. 분리 후, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 왕복 구동 수단(41)의 활성화에 의해 대기 위치로 후퇴되고, 전극(2)의 불량 부분을 포함하는 감아 올려진 부분이 방출될 수 있는 상태를 이룬다.

전극(2)에서 한 쌍의 척(33)에 감기고 불량 부분을 포함하는 부분은 척(33)으로부터 (인출되어) 수동적으로 또는 자동의 끌어내는 장치를 사용하여 제거될 수 있다.

도 3a, 도 3b, 도 4a 및 도 4b에 도시된 구체적인 실시예에서, 인출 수단(44)은 다음의 동작을 가능하게 한다. 인출 수단(44)은 한 쌍의 척(33)이 이동하는 동안 갈라진 스토퍼(46)를 적절한 타이밍에 대기 위치 쪽으로 낮추어(도 4a 및 도 4b 참조), 코어(38)가 슬릿(46a)에 들어 맞도록 하여, 코어(38)에 감긴 불량 전극의 흐름이 방지된다. 그 결과, 불량 전극은 인출 수단(44)에 의해 인출 방향으로 밀어내진다. 감아 올린 불량 전극은 척(33)으로부터 인출되어 수집 박스(53) 내로 방출된다. 이런 방식으로, 인출 수단(44)은 척(33)의 이동을 이용하여 코어(38)에 감긴 불량 전극을 인출 및 방출한다.

전극(2)의 불량 부분을 포함하는 부분을 방출한 후, 전극 클램프(23)는 전극(2)의 다음 정상 부분의 와인딩 시작 팁(P)을 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이로 가져가고, 전극(2)의 정상 부분의 감아 올리기를 재시작할 수 있는 상태를 이루기 위해 후퇴된다. 상술한 바와 같은 동일한 동작이 전극(3)에서도 수행된다.

한편, 불량 마크(15, 16)가 전극(2, 3) 중 어디에서도 검출되지 않으면(단계 S2: 아니오), 다음 단계(S5)에서, 프로그램은 전극(2, 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분 상의 1 제품 길이(L)의 정상적인 와인딩(권취) 공정을 실행시킨다. 단계 S6에서, 1 제품 길이(L)를 갖는 현재 부분의 정상적인 감아 올리기 동안, 프로그램은 전극(2, 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 이어지는(다음) 부분에서 불량 마크(15, 16)의 검출을 야기한다. 이어서, 프로그램은 시작으로 돌아간다.

상기 동작의 결과, 전극(2, 3)의 불량 부분을 감아 올리고, 분리하고 방출한 후, 불량 마크(15, 16)가 어느 하나의 전극(2, 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분에서 검출되지 않으면, 전극(2, 3)의 와인딩 시작 팁(P)은 제품 와인딩 위치(S)로 가이드되고 전극(2, 3)의 정상 부분의 감아 올리기가 시작된다.

다음으로, 도 7a, 도 7b, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치(31, 32)의 다른 구체적인 실시예인 불량 전극 와인딩 장치(31)를 나타낸다. 이 실시예의 불량 전극 와인딩 장치(31)는 슬라이드 가이드 수단(42)의 슬라이더(48) 상에 불량 전극 감아 올리기 척(33)을 틸팅하기 위한 틸트 기구(54), 조작 구동 유닛(39) 및 회전 구동 유닛(40)을 갖추고 있다. 틸트 기구(54)는 슬라이더(48) 상에 제공되는 회전 액츄에이터(43)를 가지고 있다. 회전 액츄에이터는 90°의 범위에서 틸트 샤프트(55)를 회전하여, 척(33)을 아래쪽으로 향하게 한다. 전극(예를 들어, 감아 올려진 불량 전극)의 척(33)의 외주면에 감긴 부분은 이에 작용하는 중력때문에 수집 박스(53) 내로 떨어진다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 따른 불량 전극 와인딩 장치(31 및 32)가 전극 와인딩 장치(1)의 각 전극(2 및 3)에 제공되는 것으로 가정되었으나, 전극 와인딩 기구(1)의 구성은 도 1 및 도 2에 도시된 구성에 제한되지 않는다.

1: 전극 와인딩 장치
2: 양극 전극
3: 음극 전극
4: 분리기
5: 분리기
6: 릴
7: 릴
8: 릴
9: 릴
10: 닙 롤러
11: 가이드 롤러
12: 가이드 롤러
13: 가이드 롤러
14: 가이드 롤러
15: 불량 마크
16: 불량 마크
17: 불량 검출기
18: 불량 검출기
19: 길이 측정 장치
20: 길이 측정 장치
21: 길이 측정 롤러
22: 길이 측정 롤러
23: 전극 클램프
24: 전극 클램프
25: 전극 커터
26: 전극 커터
29: 척 샤프트
30: 척 샤프트
31: 불량 전극 와인딩 장치
32: 불량 전극 와인딩 장치
33: 불량 전극 감아 올리기 척
34: 불량 전극 감아 올리기 척
35: 제어 장치
36: 회전 샤프트
37: 감아 올리기 코어
38: 코어
39: 조작 구동 유닛
40: 회전 구동 유닛
41: 왕복 구동 수단
42: 슬라이드 가이드 수단
43: 회전 액츄에이터
44: 인출 수단
45: 프레임
46: 스토퍼
46a: 슬릿
47: 선형 레일
48: 슬라이더
49: 슬라이드 가이드 액츄에이터
50: 인장 전송 수단
51: 실린더
52: 피스톤 로드
53: 수집 박스
54: 틸트 기구
55: 틸트 샤프트
S: 제품 와인딩 위치
P: 전극 와인딩 시작 팁
L: 1 제품 길이
α: 마진 길이
L1: 길이(전극 와인딩 시작 팁(P)에서 불량 마크(15 또는 16)까지 측정된 길이)
S1, S2, S3, S4, S5, S6: 프로그램 단계

Claims

불량 전극을 감기 위한 개폐가능한 한 쌍의 척;
상기 척을 개폐하는 조작 구동 유닛;
상기 척을 회전하는 회전 구동 유닛; 및
대기 위치와 작동 위치 사이에서 척을 왕복 이동시키는 왕복 구동 유닛을 포함하고,
불량 전극이 방출될 때, 상기 척은 상기 왕복 구동 유닛에 의해 대기 위치에서 작동 위치로 이동되고,
상기 작동 위치에서, 상기 척은 불량 전극을 집기 위해 상기 조작 구동 유닛에 의해 폐쇄되고,
상기 회전 구동 유닛으로 상기 척을 회전시켜 상기 불량 전극이 상기 척의 외주면에 감기고,
감긴 불량 전극은 척으로부터 방출되는 것을 특징으로 하는 불량 전극 와인딩 장치.
제1항에 있어서,
상기 왕복 구동 유닛은 척을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동하는 슬라이드 가이드 유닛 및 상기 슬라이드 가이드 유닛을 구동하는 슬라이드 가이드 액츄에이터를 포함하고,
상기 불량 전극 와인딩 장치는,
상기 슬라이드 가이드 유닛의 중간 부분에 상응하는 위치에 배치되어, 감긴 불량 전극을 인출 방향으로 미는 인출 유닛을 더 포함하고,
상기 감긴 불량 전극은 상기 인출 유닛에 의해 인출 방향으로 밀려, 불량 전극이 감긴 후 척이 대기 위치 쪽으로 이동되는 작동 도중에 척에서 인출되는 것을 특징으로 하는 불량 전극 와인딩 장치.
제1항에 있어서,
상기 왕복 구동 유닛은,
척을 대기 위치와 작동 위치 사이에서 왕복 이동하는 슬라이드 가이드 유닛;
상기 슬라이드 가이드 유닛을 구동하는 슬라이드 가이드 액츄에이터; 및
척을 슬라이드 가이드 유닛상에서 아래로 기울이는 틸트 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 불량 전극 와인딩 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
한 쌍의 척은 접촉-분리 방향에서 변이에 의해 개폐되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 불량 전극 와인딩 장치.