KR101700113B1 - 이차전지용 전극 가공장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리머 전극을 일방향으로 연속적으로 이송하면서 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공할 때 이물질을 흡입하여 제거함과 동시에 폴리머 전극을 단단히 고정하여 흔들림을 방지함으로써 폴리머 전극에 전극 탭이 정확하게 가공될 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 가공장치는 폴리머 전극의 이동 경로의 상측에 설치되어 폴리머 전극에 레이저를 조사하는 레이저 조사기와; 상기 레이저 조사기와 폴리머 전극의 사이에 설치되며, 레이저가 통과하는 개방부가 상하로 관통되게 형성되어 있고, 상기 개방부의 둘레를 따라 공기 및 이물질이 흡입되는 흡입유로가 형성되어 있으며, 상기 흡입유로의 일단이 흡입력 발생장치와 연결되는 상부 석션블록을 구비한 상부 석션유닛과; 상기 폴리머 전극의 이동 경로의 하측에 설치되며 폴리머 전극의 전단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하는 석션홀이 형성되어 있는 하부 석션가이드와, 상기 하부 석션가이드의 하측에 설치되며 일단이 흡입력 발생장치와 연결되도록 구성된 하부 석션부재를 구비하는 하부 석션유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치를 제공한다.

Description

이차전지용 전극 가공장치{Electrode Notching Processing Apparatus for Electrode of Secondary Battery}
본 발명은 이차전지의 전극 노칭 가공을 수행하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차 전지의 폴리머 전극의 무지부 부분을 레이저로 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 전극 노칭 공정(notching processing)을 수행하는 이차전지용 전극 가공장치에 관한 것이다.
이차 전지를 제조하는 장치의 하나인 노칭(notching) 시스템은, 필름 형태로 된 폴리머 전극의 무지부를 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 장치로서, 롤형태로 감겨 있는 폴리머 전극을 풀어주는 로더부(unwinder)와, 프레스 기계 또는 레이저 노칭 장치를 이용하여 폴리머 전극을 전극 형태로 전단 가공해주는 노칭가공부, 그리고 가공된 폴리머 전극이 정상적으로 가공되었는지를 검사하는 비전검사부와, 가공된 전극을 롤형태로 다시 감아주는 리와인더부(rewinder) 등으로 구성된다.
상기 노칭가공부에서는 미가공된 폴리머 전극을 프레스 기계의 펀치 아래에 정렬한 후, 펀치를 하강 작동시켜 전극의 활물질이 도포되지 않은 무지부를 소정의 형상으로 전단 가공하여 일정 간격으로 전극 탭을 형성하는 방식과, 폴리머 전극의 상측에서 전극 필름의 무지부에 레이저를 조사하여 일정 간격으로 전극 탭을 전단 가공하는 방식이 있다.
이러한 노칭 방식 중 폴리머 전극에 레이저를 조사하여 전극 탭을 가공하는 방식에서는 폴리머 전극에 이물질이 쌓이거나 전단 가공 과정에서 전극의 흔들림이 발생하여 전극 탭이 제대로 커팅되지 않는 문제가 발생하게 된다.
공개특허 제10-2014-0004011호(2014.01.10) 등록특허 제10-1222615호(2013.01.09) 등록특허 제10-1479724호(2014.12.30)
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 폴리머 전극을 일방향으로 연속적으로 이송하면서 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공할 때 이물질을 흡입하여 제거함과 동시에 폴리머 전극을 단단히 고정하여 흔들림을 방지함으로써 폴리머 전극에 전극 탭이 정확하게 가공될 수 있는 이차전지용 전극 가공장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일방향으로 연속적으로 이송되는 폴리머 전극에 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공하는 이차전지용 전극 가공장치에 있어서, 폴리머 전극의 이동 경로의 상측에 설치되어 폴리머 전극에 레이저를 조사하는 레이저 조사기와; 상기 레이저 조사기와 폴리머 전극의 사이에 설치되며, 레이저가 통과하는 개방부가 상하로 관통되게 형성되어 있고, 상기 개방부의 둘레를 따라 공기 및 이물질이 흡입되는 흡입유로가 형성되어 있으며, 상기 흡입유로의 일단이 흡입력 발생장치와 연결되는 상부 석션블록을 구비한 상부 석션유닛과; 상기 폴리머 전극의 이동 경로의 하측에 설치되며 폴리머 전극의 전단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하는 석션홀이 형성되어 있는 하부 석션가이드와, 상기 하부 석션가이드의 하측에 설치되며 일단이 흡입력 발생장치와 연결되도록 구성된 하부 석션부재를 구비하는 하부 석션유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치를 제공한다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 하부 석션가이드에 복수개의 슬롯이 폴리머 전극의 폭방향을 따라 일정 간격으로 형성되고, 상기 복수개의 슬롯 중 어느 하나에 폴리머 전극의 에지(edge) 부분과 접촉하는 유동방지핀이 착탈 가능하게 설치된다.
본 발명에 따르면, 폴리머 전극에 레이저가 조사되어 커팅 공정이 진행될 때 상부 석션유닛 및 하부 석션유닛에서 흡입력이 발생하여 레이저 커팅 과정에서 발생하는 이물질이 상부 석션블록 및 하부 석션가이드의 석션홀을 통해 강제 흡입되어 제거된다. 따라서 레이저 커팅 과정에서 이물질이 폴리머 전극에 부착되지 않고 깨끗이 제거되므로 제품의 불량 발생이 방지될 수 있다.
그리고 하부 석션가이드의 슬롯에 가이드핀을 설치하여 폴리머 전극의 에지가 가이드핀에 접촉하여 지지되도록 하면, 폴리머 전극에 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공할 때 폴리머 전극의 흔들림이 방지되어 폴리머 전극(E)에 정확하게 전극 탭을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 가공장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 이차전지용 전극 가공장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지용 전극 가공장치의 상부 석션유닛의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 1의 이차전지용 전극 가공장치의 주요 부분을 확대하여 나타낸 요부 단면도이다.
도 5는 도 1의 이차전지용 전극 가공장치의 상부 석션유닛을 구성하는 상부 석션블록의 횡단면도이다.
도 6은 도 5는 도 1의 이차전지용 전극 가공장치의 하부 석션유닛을 구성하는 하부 석션가이드의 평면도이다.
도 7은 도 6의 하부 석션가이드의 종단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지용 전극 가공장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 전극 가공장치를 나타낸 것으로, 먼저 도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 이차전지용 전극 가공장치는 폴리머 전극(E)을 일방향으로 연속적으로 이송하는 복수개의 이송롤러(10)가 소정의 간격으로 배열되고, 상기 이송롤러(10)의 상측에 폴리머 전극(E)의 양측 가장자리 부분에 레이저를 조사하는 2개의 레이저 조사기(20)가 설치되며, 상기 이송롤러(10)의 상측에는 레이저 조사기(20)에 의해 폴리머 전극(E)이 노칭 가공될 때 폴리머 전극(E)을 안내하는 상부 가이드프레임(50) 및 하부 가이드프레임(60)이 서로 일정 거리 이격되게 설치된 구성으로 이루어진다.
상기 복수개의 이송롤러(10) 중 어느 하나는 모터와 같은 구동수단으로부터 동력을 전달받아 회전하면서 폴리머 전극(E)을 일방향으로 연속적으로 이송하는 작용을 한다.
상기 레이저 조사기(20)는 폴리머 전극(E)의 상측에서 폴리머 전극(E)의 양측 가장자리의 무지부 부분에 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공하는 노칭(notching) 공정을 수행한다.
상기 상부 가이드프레임(50) 및 하부 가이드프레임(60)은 중앙이 개방되게 형성된 플레이트 형태를 가지며, 상부 가이드프레임(50)과 하부 가이드프레임(60) 사이의 틈새를 통해 폴리머 전극(E)이 통과하면서 안내된다.
상기 레이저 조사기(20)와 폴리머 전극(E)의 사이, 그리고 폴리머 전극(E)의 이동 경로 하측에는 폴리머 전극(E)의 노칭 가공시 발생하는 이물질을 흡입하는 상부 석션유닛(30) 및 하부 석션유닛(40)이 각각 설치된다. 상기 상부 석션유닛(30)과 하부 석션유닛(40)은 폴리머 전극(E)을 사이에 두고 대향되게 배치된다.
상기 상부 석션유닛(30)은 폴리머 전극(E)의 일측 에지(edge) 부분 상측에 설치되는 상부 석션블록(31)과, 상기 상부 석션블록(31)의 일단부에 연결되는 컨넥팅부재(35)를 포함한다. 상기 상부 석션유닛(30)은 상기 폴리머 전극(E)의 상측을 가로지르도록 설치된 가이드부재(37)를 따라 슬라이딩 가능하게 설치되어, 폴리머 전극(E)의 폭에 대응하여 위치가 조정될 수 있도록 구성된다. 이 실시예에서는 폴리머 전극(E)의 양측 에지 부분에서 이물질을 흡입할 수 있도록 동일한 구성으로 이루어진 2개의 상기 상부 석션유닛(30)이 가이드부재(37)를 따라 슬라이딩 가능하게 설치된다.
도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이, 상기 상부 석션유닛(30)을 구성하는 상기 상부 석션블록(31)의 하부면은 상기 상부 가이드프레임(50)의 상부면에 연접하게 설치된다. 상기 상부 석션블록(31)은 상기 레이저 조사기(20)에서 조사된 레이저가 통과하는 원형의 개방부(31a)가 상하로 관통되게 형성되어 있고, 상기 개방부(31a)의 둘레를 따라 공기 및 이물질이 흡입되는 흡입유로(32)가 형성된 함체로 이루어진다. 상기 개방부(31a)의 내측면 상단부는 상기 흡입유로(32) 내측으로 연통되게 형성되어, 흡입유로(32)를 통해 흡입력이 발생하게 되면 공기와 이물질이 상기 개방부(31a)의 내측면 상단부와 상기 상부 석션블록(31)의 상부면 사이의 공간을 통해 흡입유로(32) 내측으로 유입될 수 있게 된다.
상기 상부 석션블록(31)의 흡입유로(32) 내측으로 공기와 이물질이 더욱 원활하게 유입될 수 있도록 하기 위하여, 상기 개방부(31a)의 내측면에 상기 흡입유로(32)와 연통되어 공기 및 이물질이 흡입되는 복수개의 보조 석션홀(33)이 원주방향을 따라 일정 간격으로 형성된다.
또한 상기 상부 석션블록(31)의 흡입유로(32) 내측에는 개방부(31a)의 바로 주변의 흡입유로(32)가 대체로 원형을 이룰 수 있도록 곡면형의 유로가이드벽(34)이 형성되어 있다.
상기 상부 석션블록(31)의 일단부는 상기 컨넥팅부재(35)와 연통되며, 상기 컨넥팅부재(35)는 외부에서 흡입력을 발생시키는 흡입력 발생장치와 연결된다.
도 3과 도 6 및 도 7에 도시한 것과 같이 상기 하부 석션유닛(40)은 상기 폴리머 전극(E)의 이동 경로의 하측에 설치되며 폴리머 전극(E)의 커팅 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하는 석션홀(42)이 형성되어 있는 하부 석션가이드(41)와, 상기 하부 석션가이드(41)의 하측에 설치되며 일단이 흡입력 발생장치와 연결되도록 구성된 하부 석션부재(45)를 구비한다.
상기 하부 석션가이드(41)는 대략 삼각형 형태로 된 석션홀(42)이 상하로 관통되게 형성되어 있는 직사각형 플레이트 형태로 이루어지며, 상기 하부 가이드프레임(60)에 고정된다. 상기 하부 석션가이드(41)의 석션홀(42)의 일측에는 복수개의 슬롯(43)이 폴리머 전극의 폭방향을 따라 일정 간격으로 형성되고, 상기 복수개의 슬롯(43) 중 어느 하나에 폴리머 전극(E)의 에지(edge) 부분과 접촉하여 레이저 커팅시 폴리머 전극(E)의 흔들림을 방지하는 유동방지핀(44)이 착탈 가능하게 설치될 수 있다. 상기 슬롯(43)은 상기 하부 석션가이드(41)의 석션홀(42)의 테두리 부분과 연통되게 형성된다.
상술한 것과 같은 구성을 가진 본 발명의 이차전지용 전극 가공장치는 다음과 같이 작동한다.
상기 이송롤러(10)의 회전에 의해 폴리머 전극(E)이 일방향으로 연속적으로 또는 일정한 피치로 이송된다. 상기 폴리머 전극(E)은 상부 가이드프레임(50)과 하부 가이드프레임(60) 사이를 통과하면서 안내되고, 폴리머 전극(E)의 상측에서 레이저 조사기(20)가 하측으로 레이저를 조사하여 폴리머 전극(E)의 양측 무지부에 전극 탭을 가공한다.
이 때, 레이저는 상부 석션블록(31)의 개방부(31a)를 통과하여 폴리머 전극(E)을 커팅하게 되며, 커팅 작업이 이루어지는 부분이 상부 석션블록(31)의 개방부(31a)에 의해 둘러싸인 형태가 된다. 따라서 상부 석션블록(31)의 개방부(31a)의 내측면이 벽면의 작용을 하게 되어, 폴리머 전극(E)의 레이저 커팅 과정에서 발생하는 이물질이 상부 석션블록(31)의 개방부(31a) 외측으로 비산되는 현상이 방지된다.
이와 같이 폴리머 전극(E)의 가장자리 부분에 레이저가 조사되어 전극 탭을 전단 가공할 때, 상부 석션블록(31)을 통해 흡입력이 발생하여 공기 및 이물질이 상부 석션블록(31)의 흡입유로(32) 내측으로 강제로 흡입된다. 따라서 레이저 커팅시 발생한 이물질이 폴리머 전극(E)에 쌓이지 않게 된다.
이와 동시에 하부 석션유닛(40)에서도 흡입력이 발생하여 공기와 이물질이 하부 석션가이드(41)의 석션홀(42)을 통해 하부 석션부재(45)로 유입되어 제거된다. 따라서 레이저 커팅 과정에서 이물질이 폴리머 전극(E)에 부착되지 않고 깨끗이 제거되므로 제품의 불량 발생이 방지될 수 있다.
한편 상기와 같이 폴리머 전극(E)에 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공하고, 상부 석션유닛(30) 및 하부 석션유닛(40)에서 이물질을 흡입하여 제거할 때, 상기 하부 석션가이드(41)의 슬롯(43)에 유동방지핀(44)을 설치하여 폴리머 전극(E)의 에지가 유동방지핀(44)에 접촉하여 지지되도록 함으로써 레이저 커팅시 폴리머 전극(E)이 흔들리는 것을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 이송롤러 20 : 레이저 조사기
30 : 상부 석션유닛 31 : 상부 석션블록
31a : 개방부 32 : 흡입유로
33 : 보조 석션홀 34 : 유로가이드벽
35 : 컨넥팅부재 37 : 가이드부재
40 : 하부 석션유닛 41 : 하부 석션가이드
42 : 석션홀 43 : 슬롯
44 : 유동방지핀 45 : 하부 석션부재
50 : 상부 가이드프레임 60 : 하부 가이드프레임
E : 폴리머 전극

Claims (6)

  1. 일방향으로 연속적으로 이송되는 폴리머 전극에 레이저를 조사하여 전극 탭을 전단 가공하는 이차전지용 전극 가공장치에 있어서,
    폴리머 전극의 이동 경로의 상측에 설치되어 폴리머 전극에 레이저를 조사하는 레이저 조사기(20)와;
    상기 폴리머 전극(E)의 이동 경로에 상하로 일정 거리 이격되게 설치되어, 폴리머 전극(E)이 상하로 이격된 틈새를 통과하면서 안내되는 상부 가이드프레임(50) 및 하부 가이드프레임(60)과;
    하부면이 상기 상부 가이드프레임(50)의 상부면에 연접하게 설치되며, 레이저가 통과하는 개방부(31a)가 상하로 관통되게 형성되어 있고, 상기 개방부(31a)의 둘레를 따라 공기 및 이물질이 흡입되는 흡입유로(32)가 형성되어 있으며, 상기 흡입유로(32)의 일단이 흡입력 발생장치와 연결되는 상부 석션블록(31)을 구비한 상부 석션유닛(30)과;
    상기 하부 가이드프레임(60)에 고정되며 폴리머 전극의 전단 과정에서 발생하는 이물질을 흡입하는 석션홀(42)이 형성되어 있는 하부 석션가이드(41)와, 상기 하부 석션가이드(41)의 하측에 설치되며 일단이 흡입력 발생장치와 연결되도록 구성된 하부 석션부재(45)를 구비하는 하부 석션유닛(40);
    을 포함하고,
    상기 하부 석션가이드(41)에 상기 석션홀(42)의 테두리 부분과 연통되게 형성된 복수개의 슬롯(43)이 폴리머 전극의 폭방향을 따라 일정 간격으로 형성되고, 상기 복수개의 슬롯(43) 중 어느 하나에 폴리머 전극의 에지(edge) 부분과 접촉하는 유동방지핀(44)이 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 하부 석션가이드(41)의 석션홀(42)은 삼각형 형태로 된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상부 석션유닛(30)은 상기 폴리머 전극(E)의 상측을 가로지르도록 설치된 가이드부재(37)를 따라 슬라이딩 가능하게 설치되어, 폴리머 전극(E)의 폭에 대응하여 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 상부 석션블록(31)의 개방부(31a)의 내측면에 상기 흡입유로(32)와 연통되어 공기 및 이물질이 흡입되는 복수개의 보조 석션홀(33)이 원주방향을 따라 일정 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 가공장치.
  6. 삭제
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