KR101868311B1

KR101868311B1 - 2차 전지용 전극 생산 시스템

Info

Publication number: KR101868311B1
Application number: KR1020180001845A
Authority: KR
Inventors: 정연길
Original assignee: 정연길
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-01-05
Publication date: 2018-06-15

Abstract

본 발명은 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서, 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부; 상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부; 상기 노칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부; 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부;및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고, 상기 배출부는 상기 전극의 이동 경로를 사이에 두고 마주보고 배치되는 제1 구동부 및 제2 구동부; 상기 제1 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 상기 전극을 흡착하거나 탈착하는 제1 암; 상기 제2 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 흡착하거나 탈착하는 제2 암; 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이 상기 매거진의 상측에 번갈아 정렬되도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공한다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}

본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 전지용 전극의 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.

충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다.

전극은 전극 탭이 형성된 전극소재를 일정한 간격으로 노칭하고 절단하는 공정을 통하여 생산된다. 커팅된 전극은 매거진에 적재되어 보관된다. 매거진에 전극을 보관히기 위해서는 커팅된 전극을 흡착하여 매거진으로 운반하는 작업이 필요하다. 전극소재가 노칭과 커팅을 거쳐 전극으로 생산되는 과정은 연속적으로 진행된다. 그러나 커팅된 전극을 매거진으로 옮기는 과정으로 인하여 전극 탭 샌성 후 대기하는 전극이 발생하는 문제점이 있다

본 발명의 목적은, 전극 탭이 형성된 전극을 매거진으로 멈춤 없이 연속적으로 적재할 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공함에 있다.

실시예에 따르면, 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서, 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부와, 상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부와, 상기 노칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부와, 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부 및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고, 상기 배출부는 상기 전극의 이동 경로를 사이에 두고 마주보고 배치되는 제1 구동부 및 제2 구동부와, 상기 제1 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 상기 전극을 흡착하거나 탈착하는 제1 암과, 상기 제2 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 흡착하거나 탈착하는 제2 암과, 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이 상기 매거진의 상측에 번갈아 정렬되도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이, 상기 전극의 이동 경로상에 배치된 전극 흡착 지점에 번갈아 정렬되도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 구동부는, 상기 제1 암을 전후 방향 이동시키는 제1 유닛과, 상기 제1 유닛과 연결되어 상기 제1 암을 상하 방향으로 이동시키는 제2 유닛 및 상기 제2 유닛과 연결되어 상기 제1 암을 회동시키는 제3 유닛을 포함하고, 상기 전후 방향은 상기 전극의 이동 방향이고, 상기 상하 방향은 상기 전극의 적재 방향일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2 구동부는, 상기 제2 암을 전후 방향 이동시키는 제4 유닛과, 상기 제4 유닛과 연결되어 상기 제2 암을 상하 방향으로 이동시키는 제5 유닛 및 상기 제5 유닛과 연결되어 상기 제2 암을 회동시키는 제6 유닛을 포함하고, 상기 전후 방향은 상기 전극의 이동 방향이고, 상기 상하 방향은 상기 전극의 적재 방향일 수 있다.

바람직하게는, 상기 매거진은 상기 전극의 이동 경로 상에 배치되며, 상기 제1 암 및 상기 제2 암의 하측에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 배출부는 제1 베이스와 제2 베이스를 더 포함하고, 상기 제1 구동부는 상기 제1 베이스에서 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되고, 상기 제2 구동부는 상기 제2 베이스에 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이 전후 방향으로 이동 시, 상기 제어부는 상기 제1 암과 상기 제2 암이 상하방향으로 높이차를 갖도록 제어할 수 있다.

실시예에 따르면, 전극 탭이 형성된 전극을 매거진으로 멈춤 없이 연속적으로 적재할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도,
도 2는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도,
도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도,
도 4는 도 1의 노칭부를 나타낸 개략도,
도 5는 도 1의 커팅부를 나타낸 정단면도,
도 6은 도 1의 커팅부의 피딩 콘베이어전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도,
도 7은 도 1의 커팅부의 전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도,
도 8은 도 1의 커팅부의 탭가이드부재를 나타낸 개략도.
도 9는 도 1의 커팅부의 리시브 컨베이어를 나타낸 개략도,
도 10은 도 1의 클리닝부를 나타낸 개략도,
도 11은 배출부를 도시한 도면,
도 12는 배출부의 평면도,
도 13은 제1 암과 제2 암의 작동 상태를 도시한 도면,
도 14는 배출부의 정면도,
도 15는 제1 암과 제2 암의 정단면도를 도시한 도면,
도 16은 배출부의 푸셔를 도시한 도면,
도 17은 제1 암과 제2 암의 다른 작동 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

본 발명에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치이다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 언 와인딩부(100), 노칭부(200), 피딩부(300), 커팅부(400), 클리닝부(500), 비젼검사부(600), 배출부(700)를 포함하여 입측의 언 와인딩부(100)로부터 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)가 공급되면, 노칭부(200)에 의해 전극소재(S)에 전극 탭(Sb)이 형성되고, 커팅부(400)를 거쳐서 제품의 요구되는 크기로 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)가 자동 절단되어 출측의 배출부(700)를 통해 낱개의 2차 전지용 전극(Sa)으로 생산된 다음, 낱개의 전극(Sa)이 배출부(700)에 구비된 매거진에 자동 정렬되어 적재되는 시스템이다. 여기서, 전극소재(S)를 구성하는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.

도 2는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도이다.

언 와인딩부(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)를 연속공급한다.

언 와인딩부(100)는 복수의 전극소재 공급용 릴 및 서보모터(103)를 포함하여 상기 복수의 전극소재 공급용 릴로부터 전극소재(S)를 연속공급한다.

상기 복수의 전극소재 공급용 릴은 전극소재(S)를 두루마리 형태로 각각 감아서 보관하며, 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)로 구성된다. 또한, 상기 복수의 전극소재 공급용 릴은 필요에 따라 두 개 이상 구성될 수도 있다.

서보모터(103)는 보관된 전극소재(S)가 공급되도록 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각을 구동시킨다.

또한, 언와인딩부(100)는 메카척(105), 프레임(107), LM가이드블럭(109), 및 LM가이드블럭용 서보모터(111)를 더 포함하여 2차 전지용 전극의 제품크기에 따라 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)의 위치를 조절한다. 여기서, 프레임(107)은 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)을 지지한다. 그리고 LM가이드블럭(109)은 LM가이드블럭용 서보모터(111)에 의해 구동되어 프레임(107)을 메카척(105)의 회전축 전후로 왕복이동시킨다. 또한, LM가이드블럭용 서보모터(111)은 정역방향 회전력을 부여하여 LM가이드블럭(109)을 구동시킨다. 그리고 전극소재(S)는 서보모터(103)에 의한 메카척(105)의 회전으로 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각에 두루마리 형태로 감겨 있다.

또한, 언와인딩부(100)는 서보모터(103)를 구동시켜 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 제1 전극소재 공급용 릴(101a)이 예비 공급용으로 대기한다. 그리고 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)가 모두 공급되면, 언 와인딩부(100)는 공급되는 전극소재(S)를 교체하여 제1 복수의 전극소재 공급용 릴(101a)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 다시 전극소재(S)를 감아서 보관하는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)이 예비 공급용으로 대기한다.

또한, 언와인딩부(100)는 제1, 제2 가이드롤러(121a,121b), 제1, 제2 석션플레이트(131a,131b), 및 제1, 제2 전극소재 소진 센서(141a,141b)를 포함하며, 제1, 제2 전극소재 소진 센서(141a, 141b)의 센싱에 따라 순차적으로 대응되는 전극소재를 커팅 및 접착하여 전극생산시스템의 멈춤없이 상기 공급되는 전극소재의 교체가 자동으로 이루어져 즉시 전극소재(S)를 연속으로 공급할 수 있다. 여기서, 도시된 도면부호 151은 언 와인딩부(100)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 하는 가이드롤러이다.

제1 가이드롤러(121a)는 제1 전극소재 공급용 릴(101a)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 한다. 또한, 제2 가이드롤러(121b)는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)로부터 공급된 전극소재(S)를 가이드한다.

언와인딩부(100)는 언 와인더 오토스플라이스에 의해 상기 공급되는 전극소재의 교체가 자동으로 이루어져 즉시 전극소재(S)를 연속으로 공급할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전극소재의 교체가 수동(手動)으로 이루어질 수 있다. 언와인딩부(100)는 전극소재(S) 교체시 전극소재(S)의 끝단을 자동으로 고정되는 클램핑 수단을 포함할 수 있다. 여기서, 언와인딩부(100)는 클램핑 수단을 포함하지 않고 대신 자동으로 전극소재를 교체할 경우(언와인더 오토스플라이스가 진행될 경우) 계속해서 전극소재(S)를 연속으로 공급하도록, 도시하지 않았으나, 공급버퍼부(미도시)를 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 공급버퍼부는 예를 들어, 전극소재(S)가 사행으로 이동하도록 안내하는 다수의 가이드 롤러들을 구비하여 전극소재(S)가 정해진 이동 경로를 따라서 진행하도록 구성된 사행조절수단일 수 있다.

가이드롤러들의 위치와 개수를 조절하여 전극소재를 가이드롤러들에 감아놓고 다음단으로 공급하는 전극소재의 길이를 여유있게 조절함으로써 전극소재 교체시에도 다음단에 공급되는 전극소재에 영향을 미치지 않고 전극소재를 교체할 수 있다.

또한, 언 와인딩부(100)는 후방측 상부에 배치되어 상기 복수의 전극소재 공급용 릴로부터 공급되는 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하고 전극소재(S)의 장력을 조절하는 수단도 포함할 수 있다. 또한, 언 와인딩부(100)는 양극전지용 전극소재에 타발유를 도포할 수 있다.. 또한, 언 와인딩부(100)는 가이드롤이 구비되어 전극소재(S)를 이동시킨다.

도 4는 도 1의 노칭부를 나타낸 개략도이다. 노칭부(200)는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 금형상판(201)과, 금형하판(203)과, 금형상판(201)을 상하로 이동시키는 노칭용 서보모터(221) 그리고 금형하판(203)을 장착한 금형고정하판(205)을 포함한다. 여기서, 노칭용 서보모터(221)는 크랭크 축(231)을 통하여 금형상판(201)을 금형 하판(203)이 고정된 금형고정하판(205)에 대해 상하로 이동시키기 위해서, 금형고정하판(205)보다 상부에 배치될 수 있다.

상술한 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은 노칭용 서보모터(221)가 금형상판(201)만 구동시켜 노칭공정을 진행함으로써, 노칭용 서보모터가 금형상판을 장착하여 무거운 금형고정상판 전체를 구동시키는 종래기술보다 노칭공정이 용이하여 2차 전지용 전극을 고속으로 생산할 수 있다.

또한, 노칭부(200)는 언 와인딩부(100)에서 공급되는 전극소재(S)가 금형상판(201)과 금형하판(203) 사이를 통과하며, 상기 통과하는 과정에서 노칭용 서보모터(221)가 작동하여 금형상판(201)을 하측으로 이동시키고, 금형고정하판(205)의 금형하판(203)에 대해 전극소재(S)를 노칭(notching)시켜서 전극 탭(Sb)을 생성한다. 여기서, 노칭부(200)는 전극소재(S)에 일정한 간격으로 노치를 형성하여 일측으로 돌출되는 형태의 전극 탭(Sb)을 형성한다.

또한, 노칭부(200)는 금형상판(201)과 노칭용 서보모터(221)를 연결하는 샹크부재(241)를 더 포함한다. 이때, 샹크부재(241)의 내측부위에는 도시하지 않았으나 우레탄 등 소음방지부재가 배치된다. 이로 인해, 노칭부(200)는 상기 소음방지부재에 의해 노칭용 서보모터(221)에 의해 금형상판(201)이 상하로 이동될 경우 또한 금형상판(201)을 하측으로 이동하여 전극소재(S)를 노칭할 경우 소음 발생이 방지된다.

피딩부(300)는 노칭부(200)를 통과하는 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 연속적으로 끌어당기는 견인방식으로 연속이동시켜 노칭부(200)의 후방에서 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 연속적으로 공급한다.

도 5는 도 1의 커팅부를 나타낸 정단면도이다. 커팅부(400)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 순차적으로 차례차례 절단시키는 것으로서, 프레임(401), 커팅부용 서보모터(403), 및 커팅부재(405)를 포함한다.

프레임(401)은 커팅부재(405)를 일측방향으로 형성하여 지지하는 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 여기서, 프레임(401)의 타측방향에는 커팅부용 서보모터(403)가 배치된다.

커팅부용 서보모터(403)는 프레임(401)에 고정되어 커팅부재(405)의 절단동작을 구동시키기 위한 일정 각도의 정역방향 회전력을 부여한다.

커팅부재(405)는 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 절단하여 이차 전지용 전극을 형성하기 위한 절단수단인 상부절단날(411)과 하부절단날(413), 및 커팅시 전극소재(S)를 눌러주는 상부그리퍼(415)를 포함한다.

도 6은 도 1의 커팅부의 피딩 콘베이어전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 1의 커팅부의 전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이며, 도 8은 도 1의 커팅부의 탭가이드부재를 나타낸 개략도이고. 도 9는 도 1의 커팅부의 리시브 컨베이어를 나타낸 개략도이다.

또한, 커팅부(400)는 피딩 콘베이어(431), 전극 탭 센싱부재(433), 및 탭가이드부재(435)를 더 포함한다.

피딩 콘베이어(431)는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 피딩부(300)의 후방에 배치 즉 전극소재(S)가 하부를 통과하여 공급되도록, 프레임(401) 하부 전방측으로 배치된다.

또한, 피딩 콘베이어(431)는 전극 탭 센싱부재(433)의 센싱값에 따라 전극 탭(Sb)의 위치를 확인하여 전극소재(S)를 정확한 피치(pitch)로 커팅부재(405)에 공급한다. 즉, 피딩 콘베이어(431)는 전극 탭 센싱부재(433)의 센싱값에 따라 이동되어 커팅부(400)의 커팅 속도와 동기화되는 공급속도로 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 커팅부재(405)에 공급한다.

또한, 피딩 콘베이어(431)는 도시하지 않았으나, 상부 벨트가 9㎜ ~ 11㎜로 상승이 가능하고 또한, 상부 벨트 구동축 하부에 이물받이가 설치된다.

이러한 피딩 컨베이어(431)는 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)와 구동롤러(431c)를 포함할 수 있다. 제1 컨베이어(431a)는 제2 컨베이어(431b)의 상측에 배치된다. 그리고, 제2 컨베이어(431b)는 제1 컨베이어(431a)의 하측에 배치된다. 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b) 사이로 전극소재(S)가 인입된다. 인입된 전극소재(S)는 제1 컨베이어(431a)와 마찰력 및 제2 컨베이어(431b)와 마찰력을 통해 커팅부재(405)로 이송된다. 구동롤러(431c)는 상측 구동롤러(431ca) 및 하측 구동롤러(431cb)를 포함할 수 있다. 상측 구동롤러(431ca)는 제1 컨베이어(431a)와 접촉하여 제1 컨베이어(431a)를 움직인다. 하측 구동롤러(431cb)는 제2 컨베이어(431b)와 접촉하여 제2 컨베이어(431b)를 움직인다. 상측 구동롤러(431ca)와 하측 구동롤러(431cb)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 한편, 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)를 클리닝하는 별도의 클리닝 장치가 마련될 수 도 있다.

한편, 커팅부(400)는 텐션조절부(450)을 더 포함할 수 있다. 텐션조절부(452)는 피딩 컨베이어(431)의 텐션을 조절하는 역할을 한다. 텐션조절부(452)는 텐션롤러(452a)와,텐션롤러(452a)를 상하 이동시키는 구동부(452b)를 포함할 수 있다. 텐션조절부(452)는 제1 컨베이어(431a) 상측 및 제2 컨베이어(431b)의 하측에 각각 배치될 수 있다. 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a)에 가압 접촉한다. 여기서, 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a)를 위에서 아래로 누르는 형태로 배치된다. 그리고 다른 하나의 텐션롤러(452a)는 제2 컨베이어(431b)에 가압 접촉한다. 여기서. 텐션롤러(452a)는 제2 컨베이어(431b)를 아래에서 위로 누르는 형태로 배치된다. 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 마찰력에 의해 회전하는 피동롤러일 수 있다. 구동부(452b)는 텐션롤러(452a)의 상하 위치를 조절하여 텐션롤러(452a)가 일정한 힘으로 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)을 가압하도록 조절한다.

구동부(452b)는 공압 방식. 유압 방식 또는 모터 구동 방식으로 구동하는 실린더를 포함할 수 있다. 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 떨어지는 경우, 제1 컨베이어(431a)와 전극소재(S)의 사이에 슬립(slip)이 발생하거나, 제2 컨베이어(431b)와 전극소재(S) 사이에서 슬립이 발생할 수 있다. 작업자는 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 떨어지는 경우, 텐션조절부(452)를 통해 텐션롤러(452a)의 위치를 변경한다. 예를 들어, 제1 컨베이어(431a)에 접촉하는 텐션롤러(452a)가 이전 보다 하측으로 이동되면, 제1 컨베이어(431a)에 대한 텐션롤러(452a)의 가압력이 증가하여 제1 컨베이어(431a)의 텐션이 복원된다. 그리고, 제2 컨베이어(431b)에 접촉하는 텐션롤러(452a)가 이전 보다 상측으로 이동되면, 제2 컨베이어(431b)에 대한 텐션롤러(452a)의 가압력이 증가하여 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 복원된다.

텐션롤러(452a)의 위치는, 전극소재(S)의 이송방향을 기준으로, 구동롤러(431c)와 커팅부재(405) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 텐션롤러(452a)는 구동롤러(431c)에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 컨베이어(431a)를 가압하는 텐션롤러(452a)와 제2 컨베이어(431b)를 가압하는 텐션롤러(452a)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

전극 탭 센싱부재(433)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 노칭부재(200)에 의해 형성되는 전극 탭(Sb)의 모서리를 감지하는 변위센서일 수 있다.

탭가이드부재(435)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Sb)을 가이드하며, 전극 탭 센싱부재(433)와의 센싱범위 간섭이 없도록 센싱홈(441)이 형성된다. 또한, 탭가이드부재(435)는 커팅부(400)의 잼(jam) 발생을 방지하도록, 커팅부재(405)까지 연장되어 배치된다.

또한, 커팅부(400)는 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임(401)의 하부 후방측으로 배치되어 커팅부(400)에서 커팅되어 생산된 이차 전지용 전극(Sa)을 비전검사부(600)에 공급하는 리시브 콘베이어(451)를 더 포함한다.

또한, 커팅부(400)는 피딩부(300)의 후방에 배치되어 커팅부(400)로 공급되는 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하고 전극소재(S)의 장력을 조절하는 제2 공급조절부재(461)를 더 포함한다.

도 10은 도 1의 클리닝부를 나타낸 개략도이다. 클리닝부(500)는 도 10에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 전극(Sa)의 정전기를 방전하는 정전기방지부재(501), 정전기방지부재(501)에 의해 정전기가 방전되어 이차 전지용 전극(Sa)로부터 분리된 이물질을 흡인 배출하는 석션부재(503), 및 석션부재(503)에 의해 흡인 배출되지 않은 이물질의 통과를 방지하는 이물질통과방지부재(505)를 포함하여 이차 전지용 전극(Sa)으로부터 이물질을 흡인 배출한다. 여기서, 이물질통과방지부재(505)는 칸막이(511) 및 에어커튼(513)을 포함한다.

또한, 상기와 같이 구성된 클리닝부(500)는 이동되는 이차 전지용 전극(Sa)을 기준으로 그 상하부에 각각 배치되어 2차 전지용 전극(Sa) 상면 및 하면의 이물질을 클리닝한다.

비젼 검사부(600)는 커팅부(400)의 후방에서 생산된 전극 제품의 품질을 영상으로 검출하여 즉 커팅부(400)에서 생성된 2차 전지용 전극(Sa)의 외관을 촬영하는 비젼검사를 수행하여 품질이 우수한 제품을 선별한다.

비젼 검사부(600)는 2차 전지용 전극(Sa)의 품질을 영상으로 검출하는 카메라를 구비하고, 상기 카메라에 의해서 검출된 영상을 표준 영상에 비교하여 품질이 우수한 이차 전지용 전극(Sa)을 선별한다.

이때, 불량 전극 제품을 검출한 경우에는 비젼 검사부(600)에서 불량취출유닛으로 전기적 신호를 제공하여 상기 불량 전극을 흡입 컨베이어로부터 탈락시켜 외부로 제거한다. 이와 같은 비젼 검사부(600)는 흡입 컨베이어에 연동되어 동작하는 것을 제외하고는, 통상적인 영상 검사시스템에 해당하는 것이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.

배출부(700)는 비젼 검사부(600)와 연동된다. 배출부(700)는 비젼 검사부(600)를 통해 선별된 양품의 전극(Sa)을 적재하는 장치이다.

도 11은 배출부를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 배출부(700)는 제1 구동부(710)와, 제2 구동부(720)와, 제1 암(730)과, 제2 암(740)과, 제어부(750)와. 제1 베이스(760)와, 제2 베이스(770)을 포함할 수 있다.

제1 구동부(710)와, 제2 구동부(720)는 전극(Sa)의 이동 경로(L)를 사이에 두고 마주보고 배치된다. 제1 구동부(710)에는 제1 암(730)이 연결된다. 제2 구동부(720)에는 제2 암(740)이 연결된다.

제1 구동부(710)는 제1 유닛(711)과 제2 유닛(712)과 제3 유닛(713)을 포함할 수 있다. 제1 유닛(711)은 제1 암(730)을 전극(Sa)의 이동 방향인 전후 방향(y축 방향)으로 움직이기 위한 장치이다. 제1 유닛(711)는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 제2 유닛(712)은 제1 암(730)을 상하 방향(z축 방향)으로 움직이기 위한 장치이다. 제2 유닛(712)은 유압 또는 공압 실린더 또는 서보모터를 포함할 수 있다. 제2 유닛(712)은 제1 유닛(711)에 연결된다. 제3 유닛(713)은 x-y평면 상에서 제1 암(730)을 회동시키기 위한 장치이다. 제3 유닛(713)은 서보모터를 포함할 수 있다. 그리고, 제3 유닛(713)은 제2 유닛(712)에 결합할 수 있다. 제1 암(730)은 제3 유닛(713)에 연결된다.

제2 구동부(720)는 제4 유닛(721)과 제5 유닛(722)과 제6 유닛(723)을 포함할 수 있다. 제4 유닛(721)은 제2 암(740)을 전후 방향(y축 방향)으로 움직이기 위한 장치이다. 제4 유닛(721)는 리니어 모터를 포함할 수 있다. 제5 유닛(722)은 제2 암(740)을 상하 방향(z축 방향)으로 움직이기 위한 장치이다. 제5 유닛(722)은 유압 또는 공압 실린더 또는 서보모터를 포함할 수 있다. 제5 유닛(722)은 제4 유닛(721)에 연결된다. 제36유닛(723)은 x-y평면 상에서 제2 암(740)을 회동시키기 위한 장치이다. 제6 유닛(723)은 서보모터를 포함할 수 있다. 그리고, 제6 유닛(723)은 제5 유닛(722)에 결합할 수 있다. 제2 암(740)은 제6 유닛(723)에 연결된다.

제1 암(730)은 제3 유닛(713)에서 전극(Sa)의 이동 경로(L)를 향하여 연장되어 배치된다. 제2 암(740)은 제6 유닛(723)에서 전극(Sa)의 이동 경로(L)를 향하여 연장되어 배치된다. 제1 암(730)과 제2 암(740)은 전극(Sa)의 형상에 대응하여 장방향을 갖는 흡착 플레이트를 각각 포함할 수 있다. 제1 암(730)과 제2 암(740)에는 흡착 플레이트와 연결되어 흡착과 탈착을 구현하는 장치가 각각 마련될 수 있다. 제1 암(730)과 제2 암(740)은 좌우 방향(x축 방향)으로 중첩되도록 배치된다.

제어부(750)는 제1 구동부(710) 및 제2 구동부(720)와 연결되어 제1 구동부(710) 및 제2 구동부(720)의 움직임을 제어한다. 그리고, 제어부(750)는 제1 암(730) 및 제2 암(740)과 연결되어 제1 암(730) 및 제2 암(740)의 움직임을 제어한다.

제1 베이스(760)는 제1 구동부(710)의 하측에 배치된다. 제1 구동부(710)는 제1 베이스(760)에 좌우 방향(x축 방향)으로 이동 가능하게 배치된다. 제1 베이스(760)는 제1 구동부(710)를 좌우 방향으로 움직이는 구동장치가 마련될 수 있다.

제2 베이스(770)는 제2 구동부(720)의 하측에 배치된다. 제2구 동부(720)는 제2 베이스(770)에 좌우 방향(x축 방향)으로 이동 가능하게 배치된다. 제2 베이스(770)는 제2 구동부(720)를 좌우 방향(x축 방향)으로 움직이는 구동장치가 마련될 수 있다.

도 12는 배출부의 평면도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 전극 흡착 지점(H)을 사이에 두고 제1 구동부(710)와 제2 구동부(720)가 좌우 방향(x축 방향)으로 마주 보고 배치된다. 전극 흡착 지점(H)의 후방에 매거진(780)이 배치된다. 매거진(780)은 전극(Sa)의 이동 경로(L) 상에 배치될 수 있다. 전극 흡착 지점(H)으로 전극(Sa1,Sa2)이 공급된다. 제1 암(730)과 제2 암(740)은 전극 흡착 지점(H)과 매거진(780) 사이를 번갈아 왕복하면서, 전극 흡착 지점(H)의 전극(Sa1,Sa2)을 매거진(780)에 적재한다.

매거진(780)은 매거진 컨베이어에(790)에 장착된다. 매거진 컨베이어에(790)는 좌우 방향(x축 방향)으로 전극(Sa)의 이동 경로(L)를 걸치도록 배치된다. 매거진 컨베이어에(790)는 좌우 방향(x축 방향)이동한다. 매거진 컨베이어에(790)에는 복수 개의 매거진(780)이 장착된다. 전극(Sa)의 이동 경로(L)에 정렬된 매거진(780)에 적재가 완료되면, 대기 중인 매거진(780)이 전극(Sa)의 이동 경로(L)에 정렬되어 새로운 매거진(780)으로 교체된다.

전극(Sa)은 이동 중 틀어질 수 있다. 전극(Sa)이 전극 흡착 지점(H)이 진입할 때, 전극(Sa)은 좌우 방향으로 정렬되지 않고, 도 12의 x-y 평면 상에서 R만큼 틀어진 상태로 진입될 수 있다. 이때, 배출부(700)는 틀어진 상태로 진입하는 전극(Sa)을 센서나 영상장치로 확인하여, 제3 유닛(713)이나 제6 유닛(723)을 통해, 전극(Sa)의 틀어진 각도(R)만큼 제1 구동부(710)나 제2 구동부(720)를 회동 시킬 수 있다.

도 13은 제1 암과 제2 암의 작동 상태를 도시한 도면이고, 도 14는 배출부의 정면도이다.

도 13 및 도 14 참조하면, 도 13의 x-y 평면 상에서, 제1 암(730)은 매거진(780)에 정렬된다. 제1 암(730)이 매거진(780)에 정렬되면, 제2 암(740)은 전극 흡착 지점(H)에 정렬된다. 제어부(750)는 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa2)에 대한 흡착을 수행히도록 제2 암(740)을 제어한다. 동시에, 제어부(750)는 매거진(780)으로 전극(Sa1)이 탈착되도록 제1 암(730)을 제어한다. 제1 암(730)에서 전극(Sa1)에 대한 탈착이 완료되고, 제2 암(740)에서 전극(Sa2)에 대한 흡착이 완료되면, 제1 암(730)은 전극 흡착 지점(H)으로 이동하고, 제2 암(740)은 매거진(780) 측으로 이동한다. 이때, 제1 암(730)과 제2 암(740)은 도 14의 H와 같은 높이차를 유지하도록 배출부(700)의 제2 유닛(712)과 제5 유닛(722)을 제어한다.

도 15는 제1 암과 제2 암의 정단면도를 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면, 제1 암(730)의 하면과 제2 암(740)의 하면에는 각각 전극(Sa)이 흡착된다. 그리고 제1 암(730)의 하면과 제2 암(740)의 하면에는 각각 홈(K)이 배치된다. 홈(K)으로 인하여, 제1 암(730)의 하면 또는 제2 암(740)의 하면과 전극(Sa) 사이에는 각각 공간이 형성된다, 이 공간에 푸시부(도 16의 782)가 진입한다.

도 16은 배출부의 푸시부를 도시한 도면이다.

도 16을 참조하면, 배출부(700)는 푸시부(781)를 포함할 수 있다. 푸시부(781)는 스펀지 등 쿠션을 이용해서 전극(Sa)을 하측으로 배출시킨다. 푸시부(781)는 상하 이동할 수 있다. 푸시부(781)는 매거진(780)의 상측에 배치된다. 푸시부(781)는 전극을 탈착할 때, 하측으로 이동하여, 탈착되는 전극을 아래로 밀어줌으로써, 전극이 흔들리는 것을 방지한다. 배출부(700)는 가이드부(782)를 포함할 수 있다. 가이드부(782)는 수평 방향으로 이동가능하게 배치된다. 가이드부(580)는 매거진(780)에 적재되는 전극과 접촉하여 낙하하는 전극들이 기울어 지는 것을 방지한다.

도 17은 제1 암과 제2 암의 다른 작동 상태를 도시한 도면이다.

도 17를 참조하면, 제1 암(730)은 전극 흡착 지점(H)으로 이동한다. 제1 암(730)이 전극 흡착 지점(H)에 정렬되면, 제2 암(740)은 매거진(780)에 정렬된다. 제어부(750)는 전극 흡착 지점(H)에서 전극(Sa3)에 대한 흡착을 수행히도록 제1 암(730)을 제어한다. 동시에, 제어부(750)는 매거진(780)으로 전극(Sa2)이 탈착되도록 제2 암(730)을 제어한다.

도 13에서 도시한 제1 암(730)과 제2 암(740)의 작동 상태와, 도 17에서 도시한 제1 암(730)과 제2 암(740)의 작동 상태가 교대로 반복됨으로써, 전극 흡착 지점(H)에서 대기하는 전극(Sa)이 없이, 연속적으로 전극(Sa)이 매거진(780)에 적재되는 것이 가능한다.

이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 언 와인딩부
200: 노칭부
300: 피딩부
400: 커팅부
500: 클링닝부
600: 비젼 검사부
700: 배출부
710: 제1 구동부
720: 제2 구동부
730: 제1 암
740: 제2 암
750: 제어부
760: 제1 베이스
770: 제2 베이스
780: 매거진
781: 푸쉬부
790: 매거진 컨베이어

Claims

2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부;
상기 언와인딩부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부;
상기 노칭부에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부;
상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부;및
상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 배출부를 포함하고,
상기 배출부는
상기 전극의 이동 경로를 사이에 두고 마주보고 배치되는 제1 구동부 및 제2 구동부;
상기 제1 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 상기 전극을 흡착하거나 탈착하는 제1 암;
상기 제2 구동부에 연결되어 상기 전극의 이동 경로를 향하여 연장되어 흡착하거나 탈착하는 제2 암;,
상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이 상기 매거진의 상측에 번갈아 정렬되도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 암과 상기 제2 암이, 상기 전극의 이동 경로상에 배치된 전극 흡착 지점에 번갈아 정렬되도록 상기 제1 구동부 및 상기 제2 구동부를 제어하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제1 구동부는,
상기 제1 암을 전후 방향 이동시키는 제1 유닛;
상기 제1 유닛과 연결되어 상기 제1 암을 상하 방향으로 이동시키는 제2 유닛; 및
상기 제2 유닛과 연결되어 상기 제1 암을 회동시키는 제3 유닛을 포함하고,
상기 전후 방향은 상기 전극의 이동 방향이고, 상기 상하 방향은 상기 전극의 적재 방향인 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제2 구동부는,
상기 제2 암을 전후 방향 이동시키는 제4 유닛;
상기 제4 유닛과 연결되어 상기 제2 암을 상하 방향으로 이동시키는 제5 유닛; 및
상기 제5 유닛과 연결되어 상기 제2 암을 회동시키는 제6 유닛을 포함하고,
상기 전후 방향은 상기 전극의 이동 방향이고, 상기 상하 방향은 상기 전극의 적재 방향인 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 매거진은 상기 전극의 이동 경로 상에 배치되며, 상기 제1 암 및 상기 제2 암의 하측에 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 배출부는
제1 베이스와 제2 베이스를 더 포함하고,
상기 제1 구동부는 상기 제1 베이스에서 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되고,
상기 제2 구동부는 상기 제2 베이스에 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제1 암과 상기 제2 암이 전후 방향으로 이동 시,
상기 제어부는 상기 제1 암과 상기 제2 암이 상하방향으로 높이차를 갖도록 제어하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.