KR101587554B1 - 이차전지용 파우치 성형장치 및 그 성형방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이차전지용 파우치를 성형하는 것으로, 성형할 파우치 원단을 연속 풀어 공급하는 공급부, 공급되는 상기 파우치 원단을 통과시키면서 연속 성형하는 성형부, 상기 파우치 원단의 성형부분 이상 유무를 확인하는 검사부, 상기 성형부에서 연속 성형된 이웃한 상기 성형부분을 분리하는 커팅부 및 분리된 상기 성형부분을 운반하는 이송부를 포함한다.

Description

이차전지용 파우치 성형장치 및 그 성형방법{Apparatus and method for forming pouch for secondary battery}
본 발명은 이차전지용 파우치 성형장치 및 그 성형방법에 관한 것이다.
이차전지는 모바일, 패드 등에 사용되는 소형에서부터 자동차, ESS 등에 사용되는 중대형까지 다양한 크기와 모형으로 제조되고 있다. 이차전지용 파우치(Pouch)는 이차전지의 외관을 구성하는 소재로서 여러 기능성 박막의 적층으로 구성되어 있다.
이와 같은 파우치를 제조하기 위해, 이차전지용 파우치 웹이 성형장치 내로 들어오면 스트리퍼(Striper)가 파우치 성형부 이외를 고정하고 프레스 펀치(Press Punch)가 파우치 성형부를 눌러 파우치 재질의 연신성에 의해 펀치 모형과 같은 형태의 파우치가 성형된다.
그러나 상부 금형의 포스트는 고정되어 있으나, 파우치의 모양과 사이즈가 사용자(End User)의 요구에 따라 변경되므로 파우치를 고정하는 스트리퍼에 균일한 압력을 가할 수 없어 편심된 압력으로 파우치 웹을 성형하게 되었다. 편심된 압력으로 인해 성형된 파우치에 주름이 발생하게 되었다.
파우치에 생긴 주름은 해당 부위의 접착력을 떨어뜨릴 수 있고, 미세 관로를 생성시켜 밀폐(Sealing)부의 역할을 하지 못하였다. 이로 인해 전해액의 누출, 산소와 반응하여 물리적 위험을 초래할 수 있으며 이차전지 성능에 중요한 요소인 장기적 안정성에 악 영향을 미쳐 제품에 신뢰도를 저하시켰다.
그리고 한 개의 파우치를 성형하는데 소요되는 공정 시간이 스트래퍼와 파우치 웹, 금형 등의 3가지가 밀착하는 일체화 공정과, 펀치가 작동하여 파우치 웹을 성형하는 공정 등, 약 5초~10초로 오래 걸리며 금형 작동에 따른 소음, 미세 분진 발생 등으로 인해 생산 단가 상승, 생산성 및 작업환경 저하 등 문제를 있다.
특허등록 제10-0586896호 (2006.05.29)
본 발명은 이차전지용 파우치를 성형함에 있어 성형 공정 중 발생하는 여러 형태의 불량 요소를 줄이고 생산시간 단축을 통한 원가 절감, 공정 개선 등을 할 수 있는 이차전지용 파우치 성형장치 및 그 성형방법을 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치는 이차전지용 파우치를 성형하는 것으로, 성형할 파우치 원단을 연속 풀어 공급하는 공급부, 공급되는 상기 파우치 원단을 통과시키면서 연속 성형하는 성형부, 상기 파우치 원단의 성형부분 이상 유무를 확인하는 검사부, 상기 성형부에서 연속 성형된 이웃한 상기 성형부분을 분리하는 커팅부 및 분리된 상기 성형부분을 운반하는 이송부를 포함한다.
상기 이차전지용 파우치 성형장치는 상기 공급부와 상기 성형부 사이에 배치되어 있는 예열부를 더 포함할 수 있다.
상기 성형부는, 공급되는 상기 파우치 원단을 지지하는 지지부재 및 상기 지지부재 위에 회전할 수 있게 배치되어 있고 공급되는 상기 파우치 원단을 성형하는 성형롤러를 포함한다.
상기 지지부재는 기설정된 넓이를 가지는 지지 플레이트 또는 회전할 수 있는 지지롤러일 수 있다.
상기 성형롤러는, 회전할 수 있으며 설치홈을 갖는 롤러몸체 및 상기 설치홈에 분리할 수 있게 결합되어 있고 공급되는 상기 파우치 원단을 성형하는 성형틀을 포함할 수 있고, 상기 성형틀은 상기 롤러몸체의 둘레면으로부터 돌출되어 있을 수 있다.
상기 지지부재에는 상기 성형틀과 대응되는 성형홈이 형성될 수 있다.
상기 이차전지용 파우치 성형장치는 상기 롤러몸체 내부에 배치되어 있는 온도조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 온도조절부는 1도 내지 150도 발열할 수 있다.
상기 온도조절부는 상기 롤러몸체의 원주 방향을 따라 배열되어 있는 발열부재들 및 상기 발열부재와 이웃하게 배치되어 있고 상기 발열부재의 열을 상기 롤러몸체 외부로 균일하게 전달하는 열전달부재를 포함할 수 있고, 상기 열전달부재의 개수는 상기 발열부재의 개수보다 많을 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형방법은 파우치를 성형할 성형부의 온도조절부를 예열하는 단계, 성형할 파우치 원단을 상기 성형부로 공급하는 단계, 공급되는 상기 파우치 원단을 통과시키면서 기설정된 모양으로 성형하는 단계, 상기 파우치 원단의 성형부분 이상유무를 검사하는 검사단계, 상기 성형부분을 상기 파우치 원단에서 분리하는 단계 및 분리된 상기 성형부분을 다음 공정으로 이동시키는 이송단계를 포함한다.
상기 이차전지용 파우치 성형방법은 상기 성형부로 공급되는 상기 파우치 원단을 예열하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 예열하는 단계에서는 상기 파우치 원단을 1도 내지 120도로 예열하며, 상기 성형부에서는 상기 파우치 원단에 1도 내지 150도의 열을 가할 수 있다.
상기 이송단계에서, 분리된 상기 성형부분을 흡착 방식으로 성형라인에서 인출하고 인출된 상기 성형부분을 적층한 후 다음 공정으로 이송할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형롤러가 회전하면서 연속 공급되는 파우치 원단을 성형하므로 펀치 방식으로 파우치 원단을 성형하는 방식보다 성형시간을 단축할 수 있고, 검사, 커팅, 이송이 자동으로 이루어져 대량생산을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 파우치 원단의 성형과 고정이 동일선상에서 동시에 이루어져 파우치 원단을 균일한 압력으로 압력을 가해 성형하므로 성형부분 주름 발생을 억제할 수 있다. 이에 성형부분에 전극 조립체가 배치되는 공간이 균일하게 형성될 수 있다. 공간의 균일함은 전해액의 누출, 산소와 반응하여 물리적 위험을 차단할 수 있어 이차전지의 장기적 안정성을 높이면서 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형롤러가 기설정된 온도로 파우치 원단에 열을 가하면서 성형하므로 파우치 원단의 성형이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한 예열부에 의해 공급부에서 공급되는 파우치 원단을 1차 예열하고, 1차 예열된 파우치 원단이 성형부로 공급되므로 파우치 원단의 성형은 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치 개략도.
도 2는 도 1에 도시한 성형부 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 성형틀과 성형몸체 결합 구조를 나타낸 개략도.
도 4는 도 1에 도시한 성형틀과 성형몸체 결합 구조를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치 개략도.
도 6은 이차전지용 파우치 성형방법을 나타낸 블록도.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치에 대하여 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시한 성형부 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 이차전지용 파우치 성형장치(1)는 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 케블라(Kevlar), 알루미늄포일(aluminum foil) 및 폴리에스터(polyester) 등이 층되어 형성된 파우치 원단(100)을 적용되는 제품의 외형에 맞게 성형하는 것으로 바디(도시하지 않음), 공급부(10), 예열부(40), 성형부(50), 온도조절부(60), 검사부(70), 커팅부(80) 및 이송부(90)를 포함한다.
파우치 원단(100)의 재질을 폴리프로필렌(polypropylene), 나일론(nylon), 케블라(Kevlar), 알루미늄포일(aluminum foil) 및 폴리에스터(polyester)로 한정하지 않는다. 파우치 원단(100)의 재질 및 적층 수는 이차전지의 용량, 전극 조립체 및 적용되는 제품에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
바디는 이차전지용 파우치 성형장치(1) 외관을 이루며 수직 프레임 및 수평 프레임이 복합적으로 결합되어 있다. 바디는 공급부(10), 예열부(40), 성형부(50), 검사부(70) 및 커팅부(80) 등을 지지한다.
공급부(10)는 파우치 원단이 감겨 있는 권취롤 및 권취롤을 회전시키며 제어부(30)와 연결된 서브모터(도시하지 않음)를 포함한다. 서브모터의 작동으로 권취롤이 회전하면 파우치 원단은 연속 풀릴 수 있다.
공급부(10)의 앞쪽에는 제어부(30)와 연결된 로드셀(20)이 배치되어 있다. 로드셀(20)은 공급되는 파우치 원단의 변위량을 측정하여 제어부(30)에 보내며, 제어부(30)는 필드 프로그램 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array; FPGA)에 의한 서브모터가 작동할 수 있도록 제어한다. 제어부(30) 제어로 서브모터를 구동시켜 권취롤의 회전속도 등을 조절한다. 서브모터에 의한 권취롤을 직접 제어하므로 안정적인 파우치 원단을 정밀하게 공급할 수 있다.
필드 프로그램 게이트 어레이는 프로그램이 가능한 비 메모리 반도체의 일종. 회로 변경이 불가능한 일반 반도체와 달리 용도에 맞게 회로를 다시 새겨 넣을 수 있다. 따라서 사용자는 자신의 용도에 맞게 반도체의 기능을 소프트웨어 프로그램 하듯이 변형시킬 수 있다.
제어부(30)는 로드셀(20) 이외에도 공급부(10), 예열부(40), 성형부(50), 검사부(70), 커팅부(80) 및 이송부(90)의 센서들과 전기적으로 연결되어 있다. 센서 및 제어는 리얼타임(Realtime) OS를 이용하여 실시간 제어를 한다.
예열부(40)는 공급부(10) 앞에 배치되어 있으며 챔버 구조로 형성되어 파우치 원단이 챔버를 통과한다. 챔버에서는 통과하는 파우치 원단에 열풍을 가하여 파우치 원단을 예열한다. 이때 열풍 온도는 대략 1도 내지 120도일 수 있다. 120도를 초과할 경우 성형부(50)로 이송되는 파우치 원단이 늘어나게 되면서 손상될 수 있다.
예열부(40)에 의해 파우치 원단이 예열되면 성형부(50)에서 파우치 원단을 원활하게 성형될 수 있다. 그러나 예열부는 생략될 수 있다.
성형부(50)는 제어부(30)와 연결되어 있으며 공급되는 파우치 원단을 기설정된 형상으로 성형한다. 성형부(50)는 지지부재(51) 및 성형롤러(52)를 포함한다.
지지부재(51)는 드럼 형태로 형성되어 있으며 회전할 수 있게 바디에 설치되어 있다. 지지부재(51)의 둘레면에는 예열된 파우치 원단이 성형롤러(52)에 의해 유입되는 성형홈(511)이 형성되어 있다. 성형홈(511)은 파우치 원단의 성형 구조에 따라 달라질 수 있다. 성형홈(511)의 깊이는 지지부재(51)의 외부면을 기준으로 대략 4 내지 10mm이다. 성형홈(511)의 깊이는 이차전지용 파우치의 규격에 따라 달라질 수 있다.
이와 같은 지지부재(51)는 금속으로 이루어진 심재 및 심재를 감싸는 피복부를 포함한다. 피복부의 재질은 심재 외부에 배치된 탄성 중합체(Polydimethylsiloane; PDMS) 및 합성고무(Ethyene Propylene Diene Monomer; EPDM)일 수 있다.
이러한 지지부재(51)는 2중(Double core)구조 또는 3중(Triple core)구조로 형성된다. 2중구조의 경우 심재와 한 개의 피복부로 이루어지며, 이때 피복부는 쇼어 경도가 50 내지 80 일 수 있다. 바람직하게는 50 내지 70일 수 있다. 3중구조의 경우 심재와 두 개의 피복부로 이루어지며, 최외곽 피복부는 쇼어 경도가 50 내지 80이고 내측 피복부의 쇼어 경도가 20 내지 50일 수 있다. 최외각 피복부의 쇼어 경도는 바람직하게 50 내지 70일 수 있다.
예열부(40)가 생략된 경우 파우치 원단은 권취롤에서 지지부재(51) 위로 바로 공급될 수 있다.
성형롤러(52)는 지지부재(51) 위에 배치되어 바디에 회전할 수 있게 설치되어 있다. 성형롤러(52)는 파우치 원단을 사이에 두고 지지부재(51)와 마주한다. 성형롤러(52)와 지지부재(51) 각각에는 모터(도시하지 않음)와 연결되어 있다. 성형롤러(52)와 지지부재(51)는 서로 다른 방향으로 회전한다. 모터는 제어부(30)와 연결되어 있으며, 제어부(30)는 공급부(10) 및 성형롤러(52)가 서로 동일한 속도로 회전할 수 있게 제어한다.
성형롤러(52)는 롤러몸체(521) 및 성형틀(522)을 포함한다.
롤러몸체(521)는 바디에 회전할 수 있게 설치되어 있으며 둘레면에는 배치홈(521a)이 형성되어 있다.
성형틀(522)은 배치홈(521aa)에 배치되어 있으며 탈착부(도시하지 않음)에 의해 롤러몸체(521)와 결합, 분리될 수 있다.
탈착부는 롤러몸체(521)에 성형틀(522)을 끼울 수 있는 클램핑 지그(523) 일 수 있다. 클램핑 지그(523)는 성형틀(522) 양측에 배치되어 롤러몸체(521)와 결합되어 성형틀(522)을 감아 고정한다(도 3 참조).
또한 탈착부는 자석(524)일 수 있다. 자석(524)은 성형틀(522)과 롤러몸체(521) 사이에 위치하며 자력으로 성형틀(522)과 롤러몸체(521)가 분리되지 않도록 한다. 자석(524)은 영구자석 또는 전자자석일 수 있다(도 4 참조).
그러나 탈착부는 생략될 수 있다. 이 경우 성형틀(522)과 롤러몸체(521)는 일체로 형성된다. 즉, 롤러몸체(521)의 둘레면에 성형틀(522)의 패턴을 직접 가공할 수 있다.
이러한, 성형틀(522)의 표면은 롤러몸체(521)의 둘레면 보다 더 돌출되어 있으며 성형홈(511)과 대응되게 형성되어 있다. 성형틀(522)의 돌출은 파우치 원단의 두께를 고려하여 돌출된다. 성형틀(522)의 돌출 길이는 성형홈의 깊이 보다는 짧다.
성형틀(522)은 파우치 원단을 기설정된 모양으로 성형한다. 성형틀(522)은 파우치 원단을 사이에 두고 성형홈(511)에 삽입 되면서 파우치 원단을 대략 100 내지 5000kg의 무게로 눌러 연속 공급되는 파우치 원단을 성형홈(511) 내에서 연신 시킨다. 100kg 미만의 무게로 파우치 원단을 누를 경우 파우치 원단이 성형이 원활하지 않으며, 5000kg초과하는 무게로 파우치 원단을 누를 경우 성형되는 파우치 원단이 손상될 수 있다.
연신된 파우치 원단은 성형틀(522) 및 성형홈(511)과 대응되는 형상(이하, 성형부분이라 함)으로 형성된다. 이에 형성부분에는 양극, 음극 및 세포레이터 등의 전극 조립체가 배치되는 공간이 형성된다.
한편, 성형틀(522)이 배치되어 있지 않은 롤러몸체 고정 영역(521a)과 성형홈(511)이 형성되어 있지 않은 지지부재 고정 영역(512)은 통과하는 파우치 원단을 고정하여 성형틀(522)과 성형홈(511)에 위치한 파우치 원단 부분이 원활하게 성형될 수 있도록 고정한다. 이에 성형틀(522)과 성형홈(511)에 위치한 파우치 원단은 움직이지 않고 정교하게 성형될 수 있다.
위 설명에서 성형틀(522)이 롤러몸체(521)에서 분리되는 것으로 설명하였으나, 성형틀(522)은 롤러몸체(521)와 일체로 형성될 수 있다.
온도조절부(60)는 롤러몸체(521) 내부에 배치되어 있으며 파우치 원단의 성형이 원활하게 이루어질 수 있도록 예열부(40)에서 1차 예열된 파우치 원단에 열을 가한다.
온도조절부(60)에서는 1도 내지 150도의 열이 발생할 수 있다. 온도조절부(60)는 열이 발생하는 발열부재(61) 및 발열부재(61)와 이웃하게 배치되어 있고 발열부재(61)의 열을 고르게 전달하는 열전달부재(62)를 포함한다.
파우치 원단의 연신성을 가진 열가소성 반결정질 고분자 플라스틱 기판(PET, PEN 등), 열가소성 비정질 고분자 플라스틱 기판(PC, PI, PES 등)은 모두 열을 가해야 연신성이 생기므로 1도 미만이 되면 고분자 필름들이 연신되지 않고 깨지는 문제가 발생할 수 있다. 깨진 고분자 필름들에 의해 제품의 불량이 발생하게 된다.
파우치 원단 최내부의 폴리프로필렌(PP) 필름에 리드탭이란 장치를 결합해 주는데 리드탭에도 PP필름이 붙여져 있다. 이를 녹여 다른 층과 결합 시키는데 그 때 공정 온도가 약 130도 정도 된다. PP 필름이 130도 되면 TG(녹는 점)이 되기 때문에 파우치와 리드탭과 결합이 잘 된다는 것이다. 또한 실링할 때는 약 150도에서 PP를 녹여 실링하게(포밍된 파우치와 포밍이 안된 파우치를 일체형으로 결합시키는 공정)된다. 이에 150도를 초과할 경우 파우치 원단을 이루는 각 층이 녹게 되면서 다음 공정을 진행할 수 없는 문제가 발생하게 된다. 파우치 원단을 이루는 PP필름이 녹으면 다음 공정 진행을 못하니 바람직하게는 120도를 초과하지 않을 수 있다.
발열부재(61) 및 열전달부재(62)는 롤러몸체(521)의 내부에 형성된 홀(도시하지 않음)에 각각 배치되어 있다. 발열부재(61)는 전류가 인가되면 발열하는 카트리지 히터 구조로 형성되어 있다. 가트리지 히터는 대략 250 내지 350W일 수 있다. 바람직하게는 300W일 수 있다. 열전달부재(62)는 발열부재(61)의 롤러몸체(521) 외부로 효율적으로 전달하여 롤러몸체(521) 및 성형틀(522)이 전체적으로 균일한 온도를 유지할 수 있도록 한다.
열전달부재(62)에 의해 성형롤러(52)는 전체적으로 균일한 온도를 유지하게 되어 파우치 원단의 성형이 균일하게 형성될 수 있다.
검사부(70)는 성형부(50) 앞에 배치되어 있으며 파우치 원단(100)의 성형부분(101)이 정상적으로 성형되었는지 외관 검사를 하게 한다. 성형부분(101)의 주름, 찢어짐, 균일한 형상 등을 좀더 정확하고 신속하게 검사할 수 있도록 비전기술을 이용하여 검사를 실시한다. 비전기술을 이용한 검사부의 세부적인 구성은 공지된 비전검사와 동일하므로, 자세한 설명은 생략한다.
커팅부(80)는 성형부(50)를 통과한 파우치 원단에서 이웃한 성형부분(101)들의 사이를 커팅하여 성형부분(101) 들을 파우치 원단(100)에서 분리한다. 커팅부(80)는 칼, 레이저 등의 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
커팅부(80)는 롤투롤 분야에서 널리 이용되는 구조가 적용될 수 있는바 이하 자세한 설명은 생략한다.
이송부(90)는 파우치 원단에서 분리된 성형부분(101)을 적층하고, 적층된 성형부분(101)을 다음 공정으로 이송한다. 이송부(90)는 흡착 방식으로 성형부분(101)을 고정하여 바디 외부로 인출하여 이송 테이블(도시하지 않음) 위에 적층한다. 이때 검사부(70)에서 분량으로 판정된 성형부분(101)은 별도의 이송 테이블(도시하지 않음) 위에 적층될 수 있다. 이송 테이블 작동으로 성형부분(101)은 이차전지용 파우치 성형장치(1)를 벗어나 다음 공정으로 이동하게 된다.
바디에 공급부(10), 예열부(40), 성형부(50), 검사부(70), 커팅부(80) 및 이송부(90)가 배치되어 있어 작업자는 이차전지용 파우치 제조장치의 전체 작동 상태(운전, 에러)을 한 눈에 볼 수 있어 작업의 편의성이 향상될 수 있다.
다음으로 도 5를 참고하여 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 도 1 및 도 4를 참고하여 설명한 실시예의 구성 요소를 대부분 가진다. 다만 본 실시예는 성형부(50)의 지지부재(51) 구조가 다르다. 본 실시예에 따른 이차전지용 파우치 제조장치(2)의 지지부재(51)는 기설정된 넓이를 갖는 플레이트 형태로 형성되어 있다. 플레이트 형태로 형성된 지지부재(51)는 통과하는 파우치 원단(100)을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 이외 다른 구성은 도 1 및 도 4의 실시예의 구성이 그대로 적용될 수 있다.
다음은 도 1 내지 도 6을 참고하여 이차전지용 파우치 성형장치를 이용한 이차전지용 파우치 성형방법에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 실시예에 따르면 파우치 성형방법은 온도조절부 예열단계(S10), 파우치 원단 공급단계(S20), 파우치 원단 예열단계(S30), 파우치 원단 성형단계(S40), 성형부분 검사단계(S50), 성형부분 분리단계(S60) 및 성형부분 이송단계(S70)를 포함한다.
온도조절부 예열단계(S10)에서 성형부(50)의 온도를 1도 내지 120도로 예열하여 성형롤러(52)가 1도 내지 150도 온도를 유지하도록 한다.
파우치 원단 공급단계(S20)에서 권취롤에 감겨 있는 파우치 원단을 연속 풀어 예열부(40) 및 성형부(50)를 통과시킨다. 권취롤의 회전속도와 성형부(50)의 성형롤러(52) 회전속도는 제어부(30)의 제어로 동일하게 제어된다. 공급되는 파우치 원단의 장력 등을 로드셀(20)이 측정하여 적정의 장력을 유지하는 파우치 원단이 예열부(40)를 통과할 수 있도록 한다.
파우치 원단 예열단계(S30)에서 예열부(40)는 통과하는 파우치 원단에 열풍을 가하여 대략 1 내지 120도 온도를 유지할 수 있도록 예열한다. 예열부(40)가 생략된 경우 파우치 원단 예열단계(S30)는 생략될 수 있다.
파우치 원단 성형단계(S40)에는 지지부재(51)와 성형롤러(52)가 회전되며 성형틀(522)이 파우치 원단(100)을 사이에 두고 성형홈(511)에 삽입되면서 파우치 원단은 성형홈(511) 및 성형틀(522)과 대응되는 형태로 형성된다.
이때 성형홈(511)가 성형틀(522)이 배치되어 있지 않은 롤러몸체 고정 영역(521a) 부분과 지지부재 고정 영역(512) 부분은 통과하는 파우치 원단을 고정하는 상태가 된다. 파우치 원단의 고정과 성형이 동일선상에서 이루어지게 된다.
성형롤러(52) 내에서 온도조절부(60)가 1 내지 120도 예열된 파우치 원단에 1 내지 150의 열을 가하며, 파우치 원단은 성형틀(522)과 성형홈(511) 사이를 통과하게 되면서 성형틀(522)과 성형홈(511) 형상으로 정확하게 연신(성형)된다.
성형부(50)에서 성형된 성형부분(101)은 성형부분 검사단계(S50)에서 검사부(70)를 통과하게 된다. 검사부(70)는 성형부분(101)을 버전검사 하여 주름, 찢어짐, 형상 등을 검사하게 된다.
검사부(70)를 통과한 파우치 원단(100)을 성형부 분리단계(S60)에서 이웃한 성형부분(101)의 사이를 커팅부(80)로 절단한다. 커팅부(80)는 파우치 원단(100)의 폭 방향으로 이동하면서 커팅한다. 더불어 검사가 완료된 성형부분(101)을 파우치 원단(100)에서 분리하여 성형부분(101)을 개별화 시킨다. 파우치 원단(100)은 레이저, 칼날 등의 방식으로 절단된다.
성형부분 이송단계(S70)는 분리된 성형부분(101)을 흡착방식으로 고정하여 바디 외부로 이송한다. 이때 성형부분 검사단계(S60)에서 정상 판정 반은 성형부분과 불량 판정 받은 성형부분은 분류되어 이송 테이블에 적층 된다.
이송 테이블에 성형부분이 적절하게 쌓이면 이송 테이블은 작동하여 다음 공정으로 성형부분을 이송한다.
본 발명은 성형롤러(52)가 회전하면서 연속 공급되는 파우치 원단을 성형하므로 펀치 방식으로 파우치 원단을 성형하는 방식보다 성형시간을 단축할 수 있다.
본 발명은 파우치 원단의 성형과 고정이 동일선상에서 동시에 이루어져 파우치 원단에 균일한 압력을 가할 수 있게 된다. 이에 성형부분 주름 발생을 억제할 수 있어 파우치 원단의 성형 품질이 향상될 수 있다.
본 발명은 성형롤러가 기설정된 온도로 파우치 원단에 열을 가하면서 성형하므로 파우치 원단의 성형이 원활하게 이루어질 수 있다. 또한 예열부에 의해 공급부에서 공급되는 파우치 원단을 1차 예열하고, 1차 예열된 파우치 원단이 성형부로 공급되므로 파우치 원단의 성형은 향상될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 이차전지용 파우치 성형장치 10: 공급부
20: 로드셀 30: 제어부
40: 예열부 50: 성형부
51: 지지부재 511: 성형홈
512: 지지부재 고정 영역 52: 성형롤러
521: 롤러몸체 521a: 롤러몸체 고정 영역
522: 성형틀 60: 온도조절부
61: 발열부재 62: 열전달부재
70: 검사부 80: 커팅부
90: 이송부

Claims (12)

  1. 이차전지용 파우치를 성형하는 것으로,
    성형할 파우치 원단을 연속 공급하는 공급부,
    연속 공급된 상기 파우치 원단을 성형하는 성형롤러를 포함하는 성형부,
    상기 파우치 원단의 성형부분 이상 유무를 확인하는 검사부,
    상기 성형부에서 연속 성형된 이웃한 상기 성형부분을 분리하는 커팅부 및
    분리된 상기 성형부분을 운반하는 이송부
    를 포함하고,
    상기 성형롤러는,
    회전할 수 있으며 설치홈을 갖는 롤러몸체 및
    상기 설치홈에 분리할 수 있게 결합되어 있고 공급되는 상기 파우치 원단을 성형하는 성형틀
    을 포함하고,
    상기 성형틀은 상기 롤러몸체의 둘레면으로부터 돌출되어 있는
    이차전지용 파우치 성형장치.
  2. 제1항에서,
    상기 공급부와 상기 성형부 사이에 배치되어 있는 예열부를 더 포함하는 이차전지용 파우치 성형장치.
  3. 제1항에서,
    상기 성형부는, 공급되는 상기 파우치 원단을 사이에 두고 상기 성형롤러와 성형되는 상기 파우치 원단을 지지하는 지지부재를 더 포함하는 이차전지용 파우치 성형장치.
  4. 제3항에서,
    상기 지지부재는 기설정된 넓이를 가지는 지지 플레이트 또는 회전할 수 있는 지지롤러인 이차전지용 파우치 성형장치.
  5. 삭제
  6. 제3항에서,
    상기 지지부재에는 상기 성형틀과 대응되는 성형홈이 형성되어 있는 이차전지용 파우치 성형장치.
  7. 제1항에서,
    상기 성형롤러는,
    상기 성형틀을 상기 롤러몸체에 분리할 수 있게 결합하는 클램핑 지그 또는 자석을 더 포함하는 이차전지용 파우치 성형장치.
  8. 제1항에서,
    상기 롤러몸체 내부에 배치되어 있는 온도조절부를 더 포함하고, 상기 온도조절부는 1 내지 150도 발열하는 이차전지용 파우치 성형장치.
  9. 제8항에서,
    상기 온도조절부는
    상기 롤러몸체의 원주 방향을 따라 배열되어 있는 발열부재들 및
    상기 발열부재와 이웃하게 배치되어 있고 상기 발열부재의 열을 상기 롤러몸체 외부로 균일하게 전달하는 열전달부재
    를 포함하고,
    상기 열전달부재의 개수는 상기 발열부재의 개수보다 많은
    이차전지용 파우치 성형장치.
  10. 파우치를 성형할 성형부의 온도조절부를 예열하는 단계,
    성형할 파우치 원단을 상기 성형부로 공급하는 단계,
    공급되는 상기 파우치 원단을 통과시키면서 기설정된 모양으로 성형하는 단계,
    상기 파우치 원단의 성형부분 이상유무를 검사하는 검사단계,
    상기 성형부분을 상기 파우치 원단에서 분리하는 단계 및
    분리된 상기 성형부분을 다음 공정으로 이동시키는 이송단계
    를 포함하며,
    공급된 상기 파우치 원단을 성형하는 성형부는, 공급되는 상기 파우치 원단을 지지하는 지지부재 및 상기 지지부 위에 회전할 수 있게 배치되어 있고 공급되는 상기 파우치 원단을 성형하는 성형롤러를 포함하고,
    상기 성형롤러는, 회전할 수 있으며 설치홈을 갖는 롤러몸체 및 상기 설치홈에 분리할 수 있게 결합되어 있고 공급되는 상기 파우치 원단을 성형하는 성형틀을 포함하며, 상기 성형틀은 상기 롤러몸체의 둘레면으로부터 돌출되어 있는
    이차전지용 파우치 성형방법.
  11. 제10항에서,
    상기 성형부로 공급되는 상기 파우치 원단을 예열하는 단계를 더 포함하고,
    상기 예열하는 단계에서는 상기 파우치 원단을 1도 내지 120도로 예열하며, 상기 성형부에서는 상기 파우치 원단에 1도 내지 150도의 열을 가하는 이차전지용 파우치 성형방법.
  12. 제10항에서,
    상기 이송단계에서
    분리된 상기 성형부분을 흡착 방식으로 성형라인에서 인출하고 인출된 상기 성형부분을 적층한 후 다음 공정으로 이송하는 이차전지용 파우치 성형방법.
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