KR101930071B1 - 이차전지 전극 노칭 장치 - Google Patents

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김준섭
나영학
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(주)피엔티
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Abstract

개시된 이차전지 전극 노칭 장치는, 끊김 없이 이어져 진행하는 이차전지 전극을 일정한 시간 간격으로 펀칭(punching)하여 부분적으로 제거함으로써 이차전지 전극에 전극 탭(tap)을 형성하는 노칭 유닛, 및 이차전지 전극을 단속적(斷續的)으로 주행시키는 단속 주행 유닛을 구비한다. 단속 주행 유닛은, 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 노칭 유닛의 상류에 배치된 제1 롤러, 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 노칭 유닛의 하류에 배치된 제2 롤러, 제1 롤러 및 제2 롤러를 자유 회전 가능하게 지지하며, 제1 위치와 제1 위치보다 후퇴한 제2 위치 사이에서 앞뒤로 왕복 가능한 왕복 브라켓, 왕복 브라켓이 왕복 운동하도록 동력을 제공하는 서보 모터(servo motor), 및 이차전지 전극이 제1 롤러를 통과하고 후진하다가 다시 전진하면서 노칭 유닛을 통과하고 다시 후진하여 제2 롤러로 향하도록 경로를 한정하는 복수의 가이드 롤러를 구비한다.

Description

이차전지 전극 노칭 장치{Apparatus for notching electrode of secondary battery}
본 발명은 이차전지 전극을 노칭(notching) 가공하는 이차전지 전극 노칭 장치에 관한 것이다.
이차전지는 재충전(recharging)이 가능한 전지로서, 전해질 중의 이온이 분리막(separator)에 의해 절연된 양극과 음극의 사이를 이동함으로써 충전 및 방전을 반복하도록 구성된다. 이차전지의 양극 및 음극과 같은 전극은 공통적으로, 전극 집전체와, 전극 집전체 상에 도포된 전극 활물질로 이루어진 전극 활물질층을 구비한다. 전극 집전체는 예컨대, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)로 이루어진 시트(sheet)나 포일(foil)일 수 있다. 전극 집전체 상에서 전극 활물질층이 적층되지 않고 전극 집전체가 노출된 부분을 무지부라고 한다.
상기 무지부, 특히 전극 집전체의 폭 방향 단부를 전단 가공(shearing)하여 전극 탭(tap)을 형성하는 것을 노칭(notching) 가공이라 한다. 대한민국 등록특허공보 제10-1342711호에 개시된 이차전지 전극 노칭 장치는 끊김 없이 진행하는 전극 필름의 폭 방향 단부를 펀칭(punching)하여 전극 탭을 형성하는 노칭 가공부와, 전극 필름을 파지하여 일정 피치(pitch)씩 이송하는 필름 피더부를 구비한다. 상기 필름 피더부는 교번하여 전극 필름을 파지하여 일정 피치씩 끌고 가는 제1 및 제2 필름 피딩 유닛을 구비한다. 제1 및 제2 필름 피딩 유닛은 각각, 전극 필름의 진행 방향과 평행한 방향으로 왕복하는 가동 블록과, 상기 가동 블록에 전극 필름을 밀착시켜 전극 필름을 파지하는 클램핑 블록(clamping block)을 구비한다.
결과적으로, 상기 종래의 이차전지 전극 노칭 장치는 한 쌍의 가동 블록, 및 한 쌍의 클램핑 블록을 구동하기 위하여 4개의 액추에이터(actuator) 또는 4개의 전동 모터(motor)를 구비한다. 따라서, 이차전지 전극 노칭 장치의 제조 원가가 상승하고, 장치를 콤팩트(compact)하게 구성하기 어려워 설치 공간이 커지는 문제가 있다. 또한, 상기 한 쌍의 가동 블록과 한 쌍의 클램핑 블록의 운동을 정확하게 동조화(synchronization)하기 어렵다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1342711호
본 발명은, 이차전지 전극에 전극 탭을 형성하기 위한 노칭 유닛의 펀칭(punching)과, 이차전지 전극의 단속적 주행이 하나의 서보 모터의 동력에 의해 정확하게 동조화되는 이차전지 전극 노칭 장치를 제공한다.
본 발명은, 끊김 없이 이어져 진행하는 이차전지 전극을 일정한 시간 간격으로 펀칭(punching)하여 부분적으로 제거함으로써 상기 이차전지 전극에 전극 탭(tap)을 형성하는 노칭 유닛, 및 상기 이차전지 전극을 단속적(斷續的)으로 주행시키는 단속 주행 유닛을 구비하고, 상기 단속 주행 유닛은, 상기 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 상기 노칭 유닛의 상류에 배치된 제1 롤러, 상기 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 상기 노칭 유닛의 하류에 배치된 제2 롤러, 상기 제1 롤러 및 제2 롤러를 자유 회전 가능하게 지지하며, 제1 위치와 상기 제1 위치보다 후퇴한 제2 위치 사이에서 앞뒤로 왕복 가능한 왕복 브라켓, 상기 왕복 브라켓이 왕복 운동하도록 동력을 제공하는 서보 모터(servo motor), 및 상기 이차전지 전극이 상기 제1 롤러를 통과하고 후진하다가 다시 전진하면서 상기 노칭 유닛을 통과하고 다시 후진하여 상기 제2 롤러로 향하도록 경로를 한정하는 복수의 가이드 롤러를 구비하는 이차전지 전극 노칭 장치를 제공한다.
본 발명의 이차전지 전극 노칭 장치는, 상기 왕복 브라켓이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 후퇴할 때 상기 이차전지 전극은 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이에서 주행하고 상기 노칭 유닛은 상기 이차전지 전극을 펀칭하지 않으며, 상기 왕복 브라켓이 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 전진할 때 상기 이차전지 전극은 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이에서 멈추고 상기 노칭 유닛은 상기 이차전지 전극을 펀칭할 수 있다.
상기 노칭 유닛은, 위아래로 이격되게 배치된 상판 및 하판, 상기 하판에 고정 지지된 다이(die), 및 상기 다이를 마주보도록 상기 상판에 고정 지지된 펀칭 공구를 구비하고, 상기 왕복 브라켓은 상기 상판의 위 측 및 상기 하판의 아래 측 중 일 측에 배치될 수 있다.
상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러는 상기 상판의 위 측에 배치되고, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 상판의 전단 및 후단을 벗어나지 않을 수 있다.
상기 복수의 가이드 롤러는, 상기 이차전지 전극이 상기 제1 롤러를 통과한 후 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이로 진입하기 전까지 차례로 통과하는 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러, 및 상기 이차전지 전극이 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이를 통과한 후 상기 제2 롤러로 진입하기 전까지 차례로 통과하는 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러를 포함하고, 상기 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러는 상기 상판의 후단보다 후방에 배치되고, 상기 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러는 상기 상판의 전단보다 전방에 배치되고, 상기 제2 펀칭 전 가이드 롤러와 상기 제1 펀칭 후 가이드 롤러 사이를 주행하는 이차전지 전극이 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이를 수평으로 진행하여 통과하도록 상기 제2 펀칭 전 가이드 롤러의 높이와 상기 제1 펀칭 후 가이드 롤러의 높이는 같으며, 상기 제1 펀칭 전 가이드 롤러의 높이와 상기 제2 펀칭 후 가이드 롤러의 높이는 각각, 상기 상판의 높이보다 높을 수 있다.
상기 복수의 가이드 롤러는 각각 별개의 전동 모터(motor)의 동력에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 이차전지 전극 노칭 장치는, 상기 단속 주행 유닛 및 상기 노칭 유닛을 통과한 이차전지 전극을 미리 정해진 일정한 속도로 주행시키는 이송 유닛을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 이차전지 전극 노칭 장치에 구비된 단속 주행 유닛은 하나의 서보 모터의 동력에 의해 같은 방향 및 같은 속도로 전후 왕복하는 제1 및 제2 롤러를 구비한 단속 주행 유닛을 구비한다. 즉, 단속 주행 유닛이 단순한 구조로 이루어져 있음에도 불구하고, 노칭 유닛의 펀칭(punching)과, 이차전지 전극의 단속적 주행이 정확하게 동조화된다. 또한, 단속 주행 유닛이 단순한 구조로 이루어져 있어 제조 원가가 절감되고, 동작의 신뢰성이 향상되며, 장치를 콤팩트(compact)하게 구성하기 용이하여 좁은 설치 공간에 이차전지 전극 노칭 장치를 설치할 수 있다. 특히, 단속 주행 유닛의 제1 및 제2 롤러가 노칭 유닛의 상판과 겹쳐지게 위에 배치된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭 장치는 장치를 설치하는데 필요한 바닥 면적을 더욱 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B 지점을 통과하는 이차전지 전극을 도시한 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 이차전지 전극 노칭 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A 부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 3은 도 1의 B 지점을 통과하는 이차전지 전극을 도시한 평면도이다. 도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭 장치(10)는 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 끊김 없이 진행하는 이차전지 전극(1)의 폭 방향 일 측 단부를 전단 가공, 즉 절개하여 전극 탭(6)을 형성하는 장치이다. 도 3을 참조하면, 상기 이차전지 전극(1)은 전극 집전체(2)와 상기 전극 집전체(2)의 상하 양 측면 중 적어도 한 측면에 서로 이격되게 도포된 복수의 전극 활물질층(8)을 구비한다. 상기 복수의 전극 활물질층(8) 사이와, 전극 집전체(2)의 폭 방향 양 단부에 전극 집전체(2)가 노출된 무지부(4)가 마련된다. 상기 전극 탭(6)은 이차전지 전극(1)의 폭 방향 양 단부 중 일 측 단부의 무지부(4)에 형성된다. 한편, 이차전지 전극(1)은 도 3에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 무지부가 이차전지 전극의 폭 방향 양 단부에만 마련될 수도 있고, 전극 탭이 전극 집전체의 폭 방향 양 단부의 무지부에 형성될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭 장치(10)은 언와인딩 롤러(unwinding roller)(11), 리와인딩 롤러(rewinding roller)(16), 장력 조절 유닛(20), 노칭 유닛(notching unit)(40), 단속 주행 유닛(50), 이송 유닛(30), 및 검사 유닛(36)을 구비한다. 언와인딩 롤러(11)는 롤(roll) 형태로 권취된, 전극 탭(6)(도 3 참조)이 형성되지 않은 이차전지 전극(1)을 풀어 노칭 유닛(40)으로 공급한다. 리와인딩 롤러(16)는 노칭 유닛(40)을 통과하여 전극 탭(6)이 형성된 이차전지 전극(1)을 다시 롤(roll) 형태로 권취하여 수거한다.
장력 조절 유닛(20)은 노칭 유닛(40)으로 진행하는 이차전지 전극(1)의 장력(tension)을 적절하게 유지한다. 장력 조절 유닛(20)은 일 측 단부가 장력 조절 유닛 프레임(frame)(미도시)에 힌지(hinge)(미도시) 결합된 스윙 빔(swing beam)(26)과, 상기 스윙 빔(26)의 타 측 단부에 자유 회전 가능하게 지지된 스윙 롤러(swing roller)(27)와, 상기 스윙 빔(26)을 미리 설정된 힘으로 가압하는 장력 조절 액추에이터(actuator)(21)와, 상기 스윙 롤러(27)를 통과하기 직전의 이차전지 전극(1)의 진행 경로를 안내하는 스윙 롤러 직전 가이드 롤러(28)와, 상기 스윙 롤러(27)를 통과한 직후의 이차전지 전극(1)의 진행 경로를 안내하는 스윙 롤러 직후 가이드 롤러(29)를 구비한다. 상기 스윙 롤러 직전 가이드 롤러(28) 및 스윙 롤러 직후 가이드 롤러(29)는 모두 스윙 롤러(27)의 일 측 편에 배치되고, 상기 장력 조절 액추에이터(21)는 상기 스윙 빔(26)을 상기 상기 스윙 롤러 직전 가이드 롤러(28) 및 스윙 롤러 직후 가이드 롤러(29)에서 멀어지는 방향으로 가압한다. 상기 장력 조절 액추에이터(21)는 공압 실린더를 포함할 수 있다. 상기 스윙 빔(26)은 상기 힌지(미도시)를 중심(PC)으로 마치 그네(swing)처럼 진자 운동 가능하다.
스윙 롤러(27)를 통과하는 이차전지 전극(1)의 주행 속도가 일정한 정상 상태(steady state)에서 이차전지 전극(1)의 장력은 일정하고, 상기 스윙 빔(26)은 상기 힌지를 중심(PC)으로 스윙 롤러(27)를 통과하는 이차전지 전극(1)의 장력과 상기 장력 조절 액추에이터(21)의 가압력이 평형을 이루는 각도로 기울어진다. 상기 스윙 롤러(27)를 통과하는 이차전지 전극(1)의 장력이 이보다 커지면, 스윙 빔(26)이 상기 힌지를 중심(PC)으로 시계 방향으로 약간 회전하여 스윙 롤러 직전 가이드 롤러(28)에서 스윙 롤러 직후 가이드 롤러(29)까지의 이차전지 전극(1)의 경로가 이전보다 짧아지고, 이차전지 전극(1)의 장력이 이전처럼 작아질 수 있다.
반대로, 상기 스윙 롤러(27)를 통과하는 이차전지 전극(1)의 장력이 작아지면, 스윙 빔(26)은 상기 힌지를 중심(PC)으로 반시계 방향으로 약간 회전하여 스윙 롤러 직전 가이드 롤러(28)에서 스윙 롤러 직후 가이드 롤러(29)까지의 이차전지 전극(1)의 경로가 이전보다 길어지고, 이차전지 전극(1)의 장력이 이전처럼 작아질 수 있다.
노칭 유닛(40)은 언와인딩 롤러(11)에서 공급되어 끊김 없이 이어져 진행하는 이차전지 전극(1)을 일정한 시간 간격으로 펀칭(punching)하여 부분적으로 제거함으로써 이차전지 전극(1)에 전극 탭(6)(도 3 참조)를 형성한다. 단속 주행 유닛(50)은 상기 노칭 유닛(40)의 펀칭 타이밍(timing)과 동조하여 이차전지 전극(1)을 단속적(斷續的)으로 주행시킨다.
이송 유닛(30)은 단속 주행 유닛(50) 및 노칭 유닛(40)을 통과하여 전극 탭(6)이 형성된 이차전지 전극(1)을 미리 정해진 일정한 속도로 주행시킨다. 이송 유닛(30)은 미리 정해진 일정한 회전 속도로 회전하는 정속 회전 롤러(31)와, 이차전지 전극(1)이 상기 정속 회전 롤러(31)의 외주면에 밀착되도록 상기 정속 회전 롤러(31)의 외주면 측으로 이차전지 전극(1)을 가압하는 가압 롤러(32)를 구비한다. 이차전지 전극(1)은 상기 정속 회전 롤러(31)의 외주면에 밀착되어 진행하면서 리와인딩 롤러(16)까지 정속 주행하는 추진력을 얻게 된다.
검사 유닛(36)은 이차전지 전극(1)의 주행 경로 상에서 이송 유닛(30)과 리와인딩 롤러(16) 사이에 배치된다. 검사 유닛(36)은 전극 탭(6)이 형성된 이차전지 전극(1)의 폭 방향 단부를 촬영하여 인접한 전극 탭(6) 간의 간격, 전극 탭(6)의 형태 등을 검사한다. 검사 유닛(36)의 촬영 결과를 통해 노칭 작업의 불량 여부가 판별된다. 상기 검사 유닛(36)은 이차전지 전극(1)을 촬영하는 카메라(미도시)와, 촬영을 위한 조명(미도시)을 구비할 수 있다.
노칭 유닛(40)은 위아래로 이격되게 배치된 상판(44) 및 하판(41), 하판(41)에 고정 지지된 다이(die)(42), 다이(42)를 마주보도록 상판(44)에 고정 지지된 펀칭 공구(46)를 구비한다. 상판(44)과 하판(41)은 4개의 승강 기둥(48)에 의해 연결되며, 상기 4개의 승강 기둥(48)이 작동하여 상판(44)이 하판(41)에 대해 가까워지는 방향으로 하강하고, 그 반대 방향으로 상승한다.
이차전지 전극(1)이 다이(42)와 펀칭 공구(46) 사이에 개재된 상태에서 상판(44)이 하판(41)에 대해 하강하면 펀칭 공구(46)의 엣지(edge)(미도시)가 이차전지 전극(1)의 폭 방향 일 측 단부를 파고들어가 일 부분(7)을 도려내고, 도려낸 부분들(7) 사이에 전극 탭(6)이 형성된다.
단속 주행 유닛(50)은 단속 주행 유닛 프레임(53)과, 왕복 브라켓(bracket)(55)과, 제1 및 제2 롤러(56, 58)와, 서보 모터(servo motor)(51)와, 제1 롤러 직전 가이드 롤러(73)와, 제2 롤러 직후 가이드 롤러(74)와, 복수의 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67)을 구비한다. 상기 단속 주행 유닛 프레임(53)은 상판(44)의 위 측에 배치된다. 상기 왕복 브라켓(55)은 X축과 평행하게 앞뒤로 왕복 가능하게 상기 단속 주행 유닛 프레임(53)에 지지된다. 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58)는 왕복 브라켓(55)에 자유 회전 가능하게 지지되며, X축과 평행한 가상의 일 직선 상에 서로 이격되게 배치된다. 제1 롤러(56)는 이차전지 전극(1)의 주행 경로를 따라 노칭 유닛(40)의 상류에 배치되고, 제2 롤러(56)는 이차전지 전극(1)의 주행 경로를 따라 노칭 유닛(40)의 하류에 배치된다.
왕복 브라켓(55)과, 이에 지지된 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58)는 제1 위치와 상기 제1 위치보다 일정 거리만큼 후퇴한 제2 위치 사이에서 앞뒤로 왕복 가능하다. 여기서, 왕복 브라켓(55)과, 제1 롤러(56)와, 제2 롤러(58)가 후퇴한다는 용어는 상기 왕복 브라켓(55)과, 제1 롤러(56)와, 제2 롤러(58)가 X축 음(-)의 방향과 평행하게 이동하는 것을 의미하며, 왕복 브라켓(55)과, 제1 롤러(56)와, 제2 롤러(58)가 전진한다는 용어는 상기 왕복 브라켓(55)과, 제1 롤러(56)와, 제2 롤러(58)가 X축 양(+)의 방향과 평행하게 이동하는 것을 의미한다. 따라서, 도 2에서 실선으로 도시된 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58)의 위치가 제1 위치를 나타내고, 이점 쇄선으로 도시된 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58)의 위치가 제2 위치를 나타낸다.
상기 왕복 브라켓(55)과, 제1 롤러(56)와, 제2 롤러(58)는 상판(44)의 위 측에 배치되고, 특히 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58)는 상기 상판(44)과 겹쳐지게 배치된다. 부연하면, 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58)가 제1 위치인 때에 제1 롤러(56)뿐만 아니라 제2 롤러(58)도 상판(44)의 전단, 즉 X축 양(+)의 방향의 말단을 벗어나지 않고, 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58)가 제2 위치인 때에 제2 롤러(58)뿐만 아니라 제1 롤러(56)도 상판(44)의 후단, 즉 X축 음(-)의 방향의 말단을 벗어나지 않는다.
서보 모터(51)는 왕복 브라켓(55)이 제1 위치와 제2 위치 사이에서 왕복 운동하도록 동력을 제공하는 전동 모터로서, 단속 주행 유닛 프레임(50)에 지지된다. 서보 모터(51)는 서보 기구에 사용되는 전동 모터로서, 회전 샤프트(shaft)(미도시)가 정방향 및 역방향 회전이 가능하고, 회전 샤프트의 회전 각도를 정확하게 제어할 수 있는 특징이 있다. 단속 주행 유닛(50)은 서보 모터(51) 회전 샤프트의 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 전환하여 왕복 브라켓(55)에 전달하는 동력 전환 기구(미도시)를 더 구비한다. 한편, 단속 주행 유닛(50)에 구비된 서보 모터는 회전 샤프트를 구비한 것에 한정되는 것은 아니며, 왕복 브라켓(55)에 직접 연결되어 왕복 브라켓(55)을 직선 왕복 운동시키는 리니어 서보 모터(linear servo motor)일 수도 있다.
제1 롤러 직전 가이드 롤러(73)는 제1 롤러(56)를 통과하기 직전의 이차전지 전극(1)의 진행 경로를 안내한다. 제2 롤러 직후 가이드 롤러(74)는 제2 롤러(58)를 통과한 직후의 이차전지 전극(1)의 진행 경로를 안내한다. 제1 롤러 직전 가이드 롤러(73)는 제2 위치인 때의 제1 롤러(56)보다 후방에, 즉 언와인딩 롤러(11)에 좀더 가깝게 배치된다. 제2 롤러 직후 가이드 롤러(74)는 제1 위치인 때의 제2 롤러(58)보다 전방에, 즉 리와인딩 롤러(11)에 좀더 가깝게 배치된다.
상기 복수의 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67)은 이차전지 전극(1)이 제1 롤러(56)를 통과하고 후진하다가 다시 전진하면서 노칭 유닛(40)을 통과하고 다시 후진하여 제2 롤러(58)로 향하도록 경로를 한정한다. 구체적으로, 상기 복수의 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67)에는 이차전지 전극(1)이 제1 롤러(56)를 통과한 후 펀칭 공구(46)와 다이(42) 사이로 진입하기 전까지 통과하는 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)와, 이차전지 전극(1)이 펀칭 공구(46)와 다이(42) 사이를 통과한 후 제2 롤러(58)로 진입하기 전까지 통과하는 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)가 포함된다. 상기 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67)은 자유 회전 가능한 롤러들이다. 도 2에 도시된 것처럼, 상기 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)는 상기 이차전지 전극(1)의 주행 경로 상에서 상기 노칭 유닛(40)보다 상류에 배치된 가이드 롤러들이고, 상기 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)는 상기 이차전지 전극(1)의 주행 경로 상에서 상기 노칭 유닛(40)보다 하류에 배치된 가이드 롤러들이다.
제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)는 상판(44)의 후단, 즉 X축 음(-)의 방향의 말단보다 후방에 배치된다. 제1 펀칭 전 가이드 롤러(61)의 높이는 상판(44)의 높이보다 높고, 제2 펀칭 전 가이드 롤러(63)의 높이는 상판(44)과 하판(41) 사이의 높이이다. 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)는 상판(44)의 전단, 즉 X축 양(+)의 방향의 말단보다 전방에 배치된다. 제1 펀칭 후 가이드 롤러(65)의 높이는 상판(44)과 하판(41) 사이의 높이이며, 바람직하게는 제2 펀칭 전 가이드 롤러(63)의 높이와 같다. 제2 펀칭 후 가이드 롤러(67)의 높이는 상판(44)의 높이보다 높다. 제2 펀칭 전 가이드 롤러(63)와 제1 펀칭 후 가이드 롤러(65) 사이를 주행하는 이차전지 전극(1)은 다이(42)와 펀칭 공구(46) 사이를 수평으로, 즉 X축 양(+)의 방향과 평행하게 진행하여 통과한다.
이차전지 전극 노칭 장치(10)가 작동하여 이차전지 전극(1)이 언와인딩 롤러(11)에서 리와인딩 롤러(16)로 진행하는 도중에, 서보 모터(51)의 구동력에 의해 왕복 브라켓(55)과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러(56, 58)가 제1 위치에서 제2 위치로 후퇴하면 제1 롤러(56)와, 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)를 통과하는 이차전지 전극(1)은 풀어지고, 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)와, 제2 롤러(58)를 통과하는 이차전지 전극(1)은 당겨진다. 따라서, 이차전지 전극(1)은 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58) 사이에서 주행하게 되고, 이때 노칭 유닛(40)은 다이(42)와 펀칭 공구(46) 사이를 통과하는 이차전지 전극(1)을 펀칭하지 않는다. 왕복 브라켓(55)과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러(56, 58)가 제1 위치에서 제2 위치로 후퇴할 때 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58) 사이에서 주행하는 이차전지 전극(1)의 주행 속도는, 언와인딩 롤러(11)에서 제1 롤러 직전 가이드 롤러(73)로 주행하는 이차전지 전극(1)의 주행 속도, 및 제2 롤러 직후 가이드 롤러(74)에서 리와인딩 롤러(16)로 주행하는 이차전지 전극(1)의 주행 속도보다 빠르다.
반면에, 서보 모터(51)의 구동력에 의해 왕복 브라켓(55)과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러(56, 58)가 제2 위치에서 제1 위치로 전진하면 제1 롤러(56)와, 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)를 통과하는 이차전지 전극(1)은 당겨지고, 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)와, 제2 롤러(58)를 통과하는 이차전지 전극(1)은 풀어진다. 따라서, 이차전지 전극(1)은 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58) 사이에서 잠시 멈춘다. 이때 노칭 유닛(40)은 다이(42)와 펀칭 공구(46) 사이를 통과하는 이차전지 전극(1)을 펀칭하여 일 부분(7)(도 3 참조)을 제거함으로써 남겨진 부분으로 전극 탭(6)(도 3 참조)을 형성한다. 이와 같이 왕복 브라켓(55)과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러(56, 58)가 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복하면서 이차전지 전극(1)은 펀칭 공구(46)와 다이(42) 사이를 일정 피치(pitch)씩 단속적으로 통과하게 된다.
이차전지 전극 노칭 장치(10)에서 동조화란, 이차전지 전극(1)이 노칭 유닛(40)에 의해 펀칭되는 시점(timing)과, 노칭 유닛(40)을 통과하는 이차전지 전극(1)이 잠시 정지하는 시점을 맞추는 것을 의미한다. 상기 이차전지 전극 노칭 장치(10)는 하나의 서보 모터로 왕복 브라켓(55)과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러(56, 58)를 왕복시키므로, 제1 위치 및 제2 위치로 오차 없이 반복적으로 이동 가능하며, 전진 속도와 후퇴 속도도 정확하게 제어 가능하다. 따라서, 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58)를 별도의 전동 모터로 구동 제어하는 경우보다 정확한 동조 제어가 가능하고, 이차전지 전극 노칭 장치의 제조 원가도 절감되며, 좁은 공간에 설치 가능하도록 콤팩트(compact)한 설계를 적용하는데도 유리하다. 특히, 제1 롤러(56) 및 제2 롤러(58)가 노칭 유닛(40)의 상판(44)과 겹쳐지게 위에 배치되어 있으므로, 이차전지 전극 노칭 장치(10)를 설치하는데 필요한 바닥 면적을 더욱 줄일 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 바와 달리 상기 제1 롤러(56)를 통과한 이차전지 전극(1)이 다이(42)와 펀칭 공구(46) 사이를 통과하여 제2 롤러(58)를 향하여 주행하도록 주행 경로를 안내하는 복수의 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67), 즉 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러(61, 63)와, 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러(65, 67)는 자유 회전하지 않고 각각 별도의 전동 모터에 의해 구동될 수도 있다. 즉, 상기 복수의 가이드 롤러들(61, 63, 65, 67)은 같은 개수의 전동 모터와 일대일 대응되도록 동력 전달 가능하게 연결된다. 이 경우 상기 복수의 전동 모터는 개별적으로 구동 제어된다. 따라서, 제1 롤러(56)와 제2 롤러(58) 사이의 구간을 단속적으로 주행하는 이차전지 전극(1)이 일부 구간에서 과도하게 당겨져 장력이 급격히 커지거나, 과도하게 풀어져 장력이 급격히 약해지는 긴급 상황 발생이 더욱 신뢰성 있게 예방된다.
또한, 첨부한 도면에 도시된 바와 달리 본 발명의 이차전지 전극 노칭 장치는, 왕복 브라켓과 이에 지지된 제1 및 제2 롤러가 노칭 유닛의 하판의 아래 측에 배치될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
1: 이차전지 전극 6: 전극 탭
10: 이차전지 전극 노칭 장치 11: 언와인딩 롤러
16: 리와인딩 롤러 20: 장력 조절 유닛
30: 이송 유닛 36: 검사 유닛
40: 노칭 유닛 50: 단속 주행 유닛

Claims (7)

  1. 끊김 없이 이어져 진행하는 이차전지 전극을 일정한 시간 간격으로 펀칭(punching)하여 부분적으로 제거함으로써 상기 이차전지 전극에 전극 탭(tap)을 형성하는 노칭 유닛; 및, 상기 이차전지 전극을 단속적(斷續的)으로 주행시키는 단속 주행 유닛;을 구비하고,
    상기 단속 주행 유닛은, 상기 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 상기 노칭 유닛의 상류에 배치된 제1 롤러, 상기 이차전지 전극의 주행 경로를 따라 상기 노칭 유닛의 하류에 배치된 제2 롤러, 상기 제1 롤러 및 제2 롤러를 자유 회전 가능하게 지지하며, 제1 위치와 상기 제1 위치보다 후퇴한 제2 위치 사이에서 앞뒤로 왕복 가능한 왕복 브라켓, 상기 왕복 브라켓이 왕복 운동하도록 동력을 제공하는 서보 모터(servo motor), 및 상기 이차전지 전극이 상기 제1 롤러를 통과하고 후진하다가 다시 전진하면서 상기 노칭 유닛을 통과하고 다시 후진하여 상기 제2 롤러로 향하도록 경로를 한정하는 복수의 가이드 롤러를 구비하고,
    상기 왕복 브라켓이 상기 제1 위치에서 상기 제2 위치로 후퇴할 때 상기 복수의 가이드 롤러 중에 상기 이차전지 전극의 주행 경로 상에서 상기 노칭 유닛보다 상류에 배치된 가이드 롤러를 통과하는 이차전지 전극은 풀어지고, 상기 노칭 유닛보다 하류에 배치된 가이드 롤러를 통과하는 이차전지 전극은 당겨져서, 상기 이차전지 전극은 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이에서 주행하고 상기 노칭 유닛은 상기 이차전지 전극을 펀칭하지 않으며,
    상기 왕복 브라켓이 상기 제2 위치에서 상기 제1 위치로 전진할 때 상기 복수의 가이드 롤러 중에 상기 이차전지 전극의 주행 경로 상에서 상기 노칭 유닛보다 상류에 배치된 가이드 롤러를 통과하는 이차전지 전극은 당겨지고, 상기 노칭 유닛보다 하류에 배치된 가이드 롤러를 통과하는 이차전지 전극은 풀어져서, 상기 이차전지 전극은 상기 제1 롤러 및 제2 롤러 사이에서 멈추고 상기 노칭 유닛은 상기 이차전지 전극을 펀칭하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 노칭 유닛은, 위아래로 이격되게 배치된 상판 및 하판, 상기 하판에 고정 지지된 다이(die), 및 상기 다이를 마주보도록 상기 상판에 고정 지지된 펀칭 공구를 구비하고,
    상기 왕복 브라켓은 상기 상판의 위 측 및 상기 하판의 아래 측 중 일 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러는 상기 상판의 위 측에 배치되고, 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치에서 상기 상판의 전단 및 후단을 벗어나지 않는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 가이드 롤러는, 상기 이차전지 전극이 상기 제1 롤러를 통과한 후 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이로 진입하기 전까지 차례로 통과하는 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러, 및 상기 이차전지 전극이 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이를 통과한 후 상기 제2 롤러로 진입하기 전까지 차례로 통과하는 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 펀칭 전 가이드 롤러는 상기 상판의 후단보다 후방에 배치되고, 상기 제1 및 제2 펀칭 후 가이드 롤러는 상기 상판의 전단보다 전방에 배치되고,
    상기 제2 펀칭 전 가이드 롤러와 상기 제1 펀칭 후 가이드 롤러 사이를 주행하는 이차전지 전극이 상기 펀칭 공구와 상기 다이 사이를 수평으로 진행하여 통과하도록 상기 제2 펀칭 전 가이드 롤러의 높이와 상기 제1 펀칭 후 가이드 롤러의 높이는 같으며,
    상기 제1 펀칭 전 가이드 롤러의 높이와 상기 제2 펀칭 후 가이드 롤러의 높이는 각각, 상기 상판의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 가이드 롤러는 각각 별개의 전동 모터(motor)의 동력에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 단속 주행 유닛 및 상기 노칭 유닛을 통과한 이차전지 전극을 미리 정해진 일정한 속도로 주행시키는 이송 유닛;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 노칭 장치.
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