KR102040777B1 - 이차전지용 전극 커터 장치 - Google Patents

이차전지용 전극 커터 장치 Download PDF

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KR102040777B1
KR102040777B1 KR1020190068377A KR20190068377A KR102040777B1 KR 102040777 B1 KR102040777 B1 KR 102040777B1 KR 1020190068377 A KR1020190068377 A KR 1020190068377A KR 20190068377 A KR20190068377 A KR 20190068377A KR 102040777 B1 KR102040777 B1 KR 102040777B1
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secondary battery
pressure
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김태완
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주식회사 우원기술
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Abstract

개시되는 이차전지용 전극 커터 장치는, 전단날이 하측 끝단에 형성되는 상부 커터; 상기 상부 커터의 타측에 배치되고, 길이 방향 양측 단부에서 상 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내부, 및 상기 한 쌍의 안내부 사이에 형성되어 상기 전단날과 대향하여 교차함으로써 전극필름을 전단하는 날받침을 포함하는 하부 커터; 상기 상부 커터를 상하 방향으로 슬라이드 작동하는 슬라이드 작동수단; 상기 상부 커터에 측압력을 인가하는 가압수단; 및 상기 가압수단의 동작을 제어하여, 상기 측압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하여, 상기 압력제어기는, 상기 가압수단을 제어함으로써 상기 전단날의 양측 일부가 상기 안내부의 일면에 밀착되어 슬라이드 안내되고, 상기 하부 커터를 향한 상기 상부 커터의 만곡지는 휨 현상을 제어한다.

Description

이차전지용 전극 커터 장치{Electrode Cutter for Secondary Battery}
본 발명(Disclosure)은, 이차전지용 전극 커터 장치에 관한 것으로서, 전단 특성을 균일하고 정밀하게 유지할 수 있고, 전단각이 형성된 전단날을 이용하며, 전극 필름의 전단 공정에서 불량 발생을 최소화 할 수 있는 이차전지용 전극 커터 장치에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적인 이차전지용 전극은, 권취된 롤 형태에서 권출되어, 사용되는 이차전지의 구조에 맞게 특정한 크기와 형상으로 전단되어 사용된다.
권출된 전극은 일정한 간격의 피치로 이송된 후 전단되는데, 전단 품질 불량 발생없이 짧은 시간에 수행되어야 한다.
이차전지용 전극은 얇은 박막 형태로서, 원활한 전단 공정 수행을 위해서는, 전단날의 전단 작용이 용이하도록 전극에 장력을 인가해야 한다.
전극에 장력을 인가하기 위해서는, 전극을 그립하고 장력을 인가하는 기계적 과정이 수행되어야 하므로, 전단 공정 자체의 시간이 길어지는 문제점이 있다.
또한, 적정한 장력이 인가되지 않거나, 교차하는 전단날과 전단날, 또는 전단날과 받침대 사이의 간극이 발생하면, 전극이 끼거나 전단날에 손상되는 문제가 발생할 수 있다.
이런 공정 문제가 발생하면 전극 손실뿐만 아니라, 장비 수리와 정비에 많은 시간이 소비됨으로써, 생산성이 하락하고, 제조 비용에 상승하는 문제점이 있다.
또한 안정적인 전단 특성을 유지하기 위한, 설계 또는 셋팅 요소를 제안하지 못하기 때문에, 작업장 환경에 따라 실제 전단 특성을 수시로 확인해야 하는 문제점이 있다.
1. 한국등록특허공보 제10-1388987호
본 발명(Disclosure)은, 상부 커터 및 하부 커터가 교차할 때, 그 자세를 최적화함으로써, 전단 특성을 균일하고 정밀하게 유지할 수 있는 이차전지용 전극 커터 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
본 발명(Disclosure)은, 전단각이 형성된 대칭형 전단날을 이용하여 전단 특성이 획기적으로 개선된 이차전지용 전극 커터 장치의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 전단날이 하측 끝단에 형성되는 상부 커터; 상기 상부 커터의 타측에 배치되고, 길이 방향 양측 단부에서 상 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내부, 및 상기 한 쌍의 안내부 사이에 형성되어 상기 전단날과 대향하여 교차함으로써 전극필름을 전단하는 날받침을 포함하는 하부 커터; 상기 상부 커터를 상하 방향으로 슬라이드 작동하는 슬라이드 작동수단; 상기 상부 커터에 측압력을 인가하는 가압수단; 및 상기 가압수단의 동작을 제어하여, 상기 측압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하여, 상기 압력제어기는, 상기 가압수단을 제어함으로써 상기 전단날의 양측 일부가 상기 안내부의 일면에 밀착되어 슬라이드 안내되고, 상기 하부 커터를 향한 상기 상부 커터의 만곡지는 휨 현상을 제어한다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 가압수단은, 상기 상부 커터를 상기 하부 커터쪽으로 가압하는 제1 압력을 인가하는 제1 가압수단; 및 상기 상부 커터에 그 길이 방향과 나란한 가상의 회동축을 중심으로 하는 회동력을 인가하여 상기 전단날을 상기 하부 커터쪽으로 가압하는 제2 압력을 인가하는 제2 가압수단;을 포함하고, 상기 압력제어기는, 상기 제1 압력을 제어하는 제1 압력제어기; 및 상기 제2 압력을 제어하는 제2 압력제어기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 제1 압력제어기 및, 상기 제2 압력제어기는, 전자식 전공 레귤레이터이다.
본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 판형상으로, 양측면을 관통하는 관통창를 구비하는 고정부재를 더 포함하여, 상기 제1 가압수단과, 상기 제2 가압수단과 상기 상부 커터와, 상기 하부 커터 및 상기 슬라이드 작동수단이 상기 고정부재의 일측면에 결합되고, 상기 전극필름이 상기 관통창를 통하여 타측에서 일측으로 이동하여 상기 상부 커터 및 상기 하부 커터에 의해 커팅된다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 고정부재는, 슬라이드 가이드 유닛을 포함하고, 상기 제1 가압수단은, 받침부재와, 제1 엑츄에이터, 및 막대부재를 포함하고, 상기 막대부재는, 상단부에 형성되는 상단결합과 하단부에 형성되는 하단결합 및 상기 상단결합과 상기 하단결합 사이에 형성되는 중앙결합을 구비하며, 상기 받침부재는 상기 상부 커터의 상측에 배치되고, 상기 제1 엑츄에이터의 타단이 상기 받침부재에 고정되고, 상기 하단결합은 상기 상부 커터의 일측면과 힌지결합하고, 상기 상단결합은 상기 제1 엑츄에이터의 일단과 힌지 결합하며, 상기 중앙결합은 상기 받침부재와 힌지결합하고, 상기 제2 가압수단은, 타단이 상기 받침부재와 결합하고 일단이 상기 상부 커터의 상측 끝단부와 결합하는 제2 엑츄에이터를 포함하고, 상기 받침부재는, 상기 슬라이드 작동수단에 의해 상기 슬라이드 가이드 유닛에 안내되어 상하 이동한다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 회동축은, 상기 하단결합을 통과한다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 상부 커터는, 상기 전단날의 타면이 상기 안내부의 일면과 면으로 접하며 슬라이드 한다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 상기 전단날은, 그 길이 방향 양측 단부가 하 방향으로 돌출된다.
본 발명에 따르면, 제1 가압수단 및 제2 가압수단를 이용하여, 전단날을 하부 커터를 밀착시킨 상태에서 슬라이드 동작함으로써, 전단날과 날받침에 의한 전단 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 동작을 전공 레귤레이터를 이용하여 제어함으로써, 제1 압력 및 제2 압력을 일정하게 유지하여, 전단 특성을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 엑츄에이터 및 제2 엑츄에이터의 동작을 전공 레귤레이터를 이용하여, 제1 압력 및 제2 압력을 정밀 조절함으로써, 전단각을 갖는 전단날을 날받침에 밀착시켜 전단 작동을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 일 실시형태를 설명하는 사시도.
도 2는 도 1의 이차전지용 전극 커터를 타측에서 바라본 사시도.
도 3은 도 1의 이차전지용 전극 커터를 일측에서 바라본 정면도.
도 4는 도 1의 A 영역을 확대한 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서 제1 압력과 제2 압력의 동작을 설명하는 도면.
도 8은 도 3에서 상부 커터를 확대한 도면.
도 9는 도 8의 상부 커터에 회동력을 인가한 상태 및 전단각이 형성되지 않은 전단날 구비하는 상부 커터에 회동력을 인가한 상태를 가정한 평면도.
도 10은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치가 인시츄(in-situ) 방식의 노칭 시스템에 적용된 일 실시형태를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 일 실시형태를 설명하는 사시도이며, 도 2는 도 1의 이차전지용 전극 커터를 타측에서 바라본 사시도이다. 도 3은 도 1의 이차전지용 전극 커터를 일측에서 바라마본 정면도이며, 도 4는 도 1의 A 영역을 확대한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 구성을 확인할 수 있다.
이차전지용 전극 커터 장치(40)는, 상부 커터(41)와 하부 커터(42)와 슬라이드 작동 수단(43)과 가압수단(44,45) 및 압력제어기(미도시)를 포함한다.
상부 커터(41)는, 하측 끝단에 전단날(41a)이 형성된다.
하부 커터(42)는, 상부 커터(41)의 타측에 배치되며, 한 쌍의 안내부(42a) 및 날받침(42b)를 포함한다.
안내부(42a)는, 하부 커터(42)의 길이 방향 양측 단부에서 상 방향으로 연장되도록 형성된다. 날받침(42b)은, 한 쌍의 안내부(42a) 사이에 형성되어 전단날(41a)과 대향하여 교차함으로써 전극필름을 전단한다.
슬라이드 작동 수단(43)은, 상부 커터(41)를 상하 방향으로 슬라이드 작동함으로써, 전단날(41a)과 날받침(42b)을 서로 대향하여 반복적으로 교차시킨다.
가압수단(44, 45)은, 상부 커터(41)에 측압력을 인가하고, 압력제어기(미도시)는, 가압수단(44, 45)의 동작을 제어함으로써, 측압력의 크기를 제어한다.
본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 압력제어기(미도시)가 가압수단(44, 45)을 제어함으로써, 전단날(41a)의 양측 일부가 안내부(42b)의 일면에 밀착되어 슬라이드 안내되도록 한다.
또한, 하부 커터(42)를 향하여 상부 커터(41)가 만곡지게 휘는 현상을 제어함으로써, 전단날(41a)와 날받침(42b)의 충돌을 방지하고, 전단 특성을 일정하게 유지할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서 제1 압력과 제2 압력의 동작을 설명하는 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 커터 장치에서, 가압 수단(44, 45)에 의한 측압력의 작용을 설명할 수 있다.
우선 도 5를 참조하면, 상부 커터(41)는 슬라이드 작동부에 의해 하강(S)하여 전극필름(2)을 전단한다.
이때, 상부 커터(41)와 하부 커터(42)이 서로 밀착됨으로써, 전극필름(2)에 대한 전단 특성이 향상될 수 있다.
제1 측압력(p1)은, 하부 커터(42)를 향하여 상부 커터(41)를 가압함으로써, 상부 커터(41)와 하부 커터(42)를 서로 밀착시킨다.
도 6을 참조하면, 제1 측압력(p1)이 한 쌍의 안내부(42a) 사이의 상부 커터(41)에 인가되면, 상부 커터(41)가 한 쌍의 안내부(42a) 사이를 침범하는 휨이 발생한다. 이때, 상부 커터(41)의 타면과 안내부(42a)의 내측 모서리가 선으로 접하게 한다.
이 상태에서 상부 커터(41)가 슬라이드 작동하게 되면, 전단 특성 나빠질 수 있다.
또한, 상부 커터(41)가 하강(S)할때, 전단날(41a)과 날받침(42b)이 교차하지 못하고 서로 충돌할 수도 있다.
도 7은, 도 6에서 제2 측압력(p2)과 제1 측압력(p1)이 동시에 인가된 상태이다. 제2 측압력(p2)은, 제1 측압력(p1)에 의한 상부 커터(41)의 휨 현상을 상쇄할 수 있다. 이때, 안내부(42a)에 전단날(41a)를 밀착시킴으로써, 균일한 슬라이드 동작을 유도할 수 있다.
즉, 제1 측압력(p1)과 제2 측압력(p2)를 조절함으로써, 전단날(41a)을 하부 커터(42)에 밀착시키며, ? 현상을 개선하면서 슬라이드 동작을 개선할 수 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 가압수단(44, 45)은, 제1 가압수단(44) 및 제2 가압수단(45)을 포함한다.
제1 가압수단(44)은, 상부 커터(41)를 하부 커터(42)쪽으로 가압하는 제1 압력을 인가한다.
또한, 제2 가압수단(45)은, 회동축(46)을 중심으로 하는 회동력(46b)을 생성한다. 회동축(46)은, 상부 커터(41)의 길이 방향과 나란히 배치될 수 있으며, 바람직하게는 하단결합(44cc)을 통과한다.
회동축(46)을 중심으로 회동하는 회동력(46b)은, 상부 커터(41)의 하측 끝단에 형성된 전단날(41a)에 제2 압력(46c)를 생성한다. 제2 압력(46c)은, 전단날(41c)을 하부 커터(42)쪽으로 가압한다.
결론적으로, 제1 압력(46a)은, 상부 커터(41)의 타측면이 하부 커터(42)의 일측면과 밀착하도록 가압한다. 반면에 제2 압력(46c)은, 제1 압력(46a)와 방향은 동일하나, 상부 커터(41)의 전단날(41a)에 국부적으로 인가된다.
도 1과 도 5 내지 도 7을 참조하면, 제1 압력(46a)은 제1 측압력(p1)에 대응하며, 제2 압력(46c)은 제2 측압력(p2)에 대응한다.
압력제어기(미도시)는, 제1 가압수단(44)을 제어하는 제1 압력(46a)을 조절하는 제1 압력제어기(미도시) 및, 제2 가압수단(45)을 제어하여 제2 압력(46c)을 조절하는 제2 압력제어기(미도시)를 포함한다.
본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 제1 압력제어기(미도시) 및 제2 압력제어기(미도시)를 이용함으로써, 상부 커터(41)에 인가되는 측압력(p1, p2)을 제어할 수 있다.
따라서, 압력제어기(미도시)를 이용함으로써, 전단날(41a)의 타면이 안내부(42a)의 일측면과 면으로 접하며 슬라이드 함으로써, 상부 커터(41)의 슬라이드 동작이 안정적으로 수행될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 다른 일 실시형태에서, 제1 압력제어기(미도시) 및, 상기 제2 압력제어기(미도시)는, 전자식 전공 레귤레이터이다.
전자식 전공 레귤레이터를 이용함으로써, 제1 압력(46a) 및 제2 압력(46c)를 수치 제어 방법으로 정밀 제어할 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 제2 가압수단(45)은, 바람직하게는 상부 커터(41)의 길이 방향 양측에 배치되며, 제1 가압수단(44)은, 바람직하게는 제2 가압수단(45) 사이에 배치된다.
따라서 제1 압력(46a) 및 제2 압력(46c)이, 상부 커터(41)에 효과적으로 인가될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 3 내지 도 4를 참조하면, 상부 커터(41)는, 보강부재(41b)를 더 구비할 수 있다. 보강부재(41b)의 일측면에 하단결합(44cc)이 형성될 수 있으며, 보강 부재(41b)의 상측 끝단에 제2 가압부재(45)가 고정될 수 있다.
보강부재(41b)를 적용함으로써, 상부 커터(41)를 쉽게 교체할 수 있다. 또한, 서로 다른 전극필름이나 노칭 공정에 적합한 다양한 상부 커터(41)를 번갈 사용할 수 있다.
또한 보강부재(41b)는 강체로서, 상부 커터(41)보다 뒤틀림 강도가 큰 재질을 이용함으로써, 제1 압력(46a) 및 제2 압력(46c)이 전단날(41a)의 길이방향으로 고르게 인가될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 판형상으로, 양측면을 관통하는 관통창를 구비하는 고정부재(47)를 더 포함한다.
고정부재(47)의 일측면에, 제1 가압수단(44)과, 제2 가압수단(45)과 상부 커터(41)와, 하부 커터(42) 및 슬라이드 작동수단(43)이 결합된다.
띠 형태의 전극필름은, 관통창(47a)를 통하여 타측에서 일측으로 이동하여, 상부 커터(41) 및 하부 커터(42)에 의해 커팅된다.
본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 제1 가압수단(44)과, 제2 가압수단(45) 및 슬라이드 작동수단(43)을 모두 동일한 구조체인 고정부재(47)에 결합한다.
따라서 상부 커터(41)의 슬라이드 작동 상태에 상관없이 동일한 전단 특성을 유지하는데 효과적이다.
또한 본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치에서, 제1 가압수단(44)은, 받침부재(44a)와, 제1 엑츄에이터(44b), 및 막대부재(44c)를 포함할 수 있다.
막대부재(44c)는, 그 상단부에 형성되는 상단결합(44ca)과 그 하단부에 형성되는 하단결합(44cc) 및 상단결합(44ca)과 하단결합(44cc) 사이에 형성되는 중앙결합(44cb)을 구비한다.
받침부재(44a)는 상부 커터(41)의 상측에 배치되며, 제1 엑츄에이터(44b)의 타단은 받침부재(44a)에 고정된다.
하단결합(44cc)은 상부 커터(41)의 일측면과 힌지결합하고, 상단결합(44ca)은 제1 엑츄에이터(44b)의 일단과 힌지 결합하며, 중앙결합(44cb)은 받침부재(44a)와 힌지결합한다.
제2 가압수단(45)은, 그 타단이 받침부재(44a)와 결합하고 일단이 상부 커터(41)의 상측 끝단부와 결합하는 제2 엑츄에이터를 포함한다.
이때, 고정부재(47)는, 바람직하게는, 슬라이드 가이드 유닛(47a)을 더 포함한다.
받침부재(44a)는, 슬라이드 작동수단(43)에 의해 상하 왕복 이동함으로써, 상부 커터(41)가 전극필름을 반복적으로 전단한다. 이때, 받침부재(44a)는 슬라이드 가이드 유닛(47a)에 안내되어 상하 이동이동한다.
또한 고정부재(47)는, 바람직하게는, 슬라이드 작동수단(43)이 고정되는 앵커유닛(47b)를 더 포함할 수 있다.
슬라이드 작동수단(43)은, 앵커유닛(47b)와 막대부재(44a)에 결합되어 고정됨으로써, 막대부재(44c)는, 고정부재(47)를 베이스로 하여 쉽게 슬라이드 작동할 수 있다.
또한 본 실시형태에 따른 이차전지 전극용 고속 노칭시스템에서, 막대부재(44c)는, 꺾임 부위를 갖는 L자 형상이다.
중앙결합(44cb)과 상단결합(44ca) 사이에 꺾임 부위가 배치치되고, 상단결합(44ca)이 일측 방향으로 돌출되도록 배치된다.
L자 형상의 막대부재(44c)는, 제1 엑츄에이터(44b)가 고정부재(47)에 고정된 상태에서, 상단결합(44ca) 및 하단결합(44cc)에 제1 압력(46a)이 쉽게 인가되도록, 제1 엑츄에이터(44b)에 충분한 스트로크(stroke) 길이를 제공한다.
즉, 이차전지용 전극 커터 장치(40)의 전후방에 배치되는 노칭부(30) 및 적재부(50)에 의해 이차전지용 전극 커터 장치(40)는 한정된 공간에서 동작하도록 설계되어야 한다.
세로로 배치되는 판형상의 고정부재(47)에 고정되는 제1 가압수단(44)과, L자 형상의 막대부재(44c)를 이용함으로써, 좁은 공간에서도 제1 가압수단(44)의 작동이 쉽게 수행된다.
도 8은, 도 3에서 상부 커터를 확대한 정면도이다. 도 9는 도 8의 상부 커터에 회동력을 인가한 상태 및 전단각이 형성되지 않은 전단날 구비하는 상부 커터에 회동력을 인가한 상태를 가정한 평면도이다.
우선 도 3 및 도 8를 참조하면, 본 실시형태에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 전단날(41a)은, 그 길이 방향 양측 단부가 하 방향으로 돌출되어 형성된다.
즉, 본 실시형태에 따른 전단날(41a)은, 양측 끝에서 내측 방향으로 서로 대칭인 전단각(shear angle, a)를 갖는다.
전단각(a)을 갖는 전단날(41a)는 우수한 전단특성을 가지므로써 고속 전단이 가능하다.
전단날(41a)는, 바람직하게는, 그 길이 방향을 따라 ∩형상 또는 ∧형상을 가질 수 있다.
또한, 도 3 및 도 8와 같이, 길이 방향으로 대칭되는 전단날(41a)은, 전단각(a)을 갖는 직선형 비대칭 전단날에 비해서, 왕복 행정길이(strock length)가 짧아지는 장점이 있다.
다음으로 도 1 및 도 9을 살펴보면, 도 8의 상부 커터(41)에 회동축(46)을 중심으로한 회동력(46b)이 인가되면, 상부 커터(41)는 회동축(46)을 중심으로 일측으로 기울어진다.
도 9의 좌측 도면(1000)을 참조하면, 도 8에 도시된 전단각이 형성된 전단날(41a)은, 전단날(41a)의 타면과 하부 커터(42)의 일면이 서로 이격되어 간극(d)이 형성된다
도 9의 우측 도면(2000)을 참조하면, 전단각이 형성되지 않는 전단날(41a)을 구비한 상부 커터(41)는, 회동력(46b)에 의한 상부 커터(41) 기울어짐에 상관 없이, 하부 커터(42)와 전단날(41a) 사이에 간극이 발생하지 않는다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 도 10의 좌측 도면(1000)에서, 제1 측압력(p1)과 제2 측압력(p2)를 조절함으로써, 상부 커터(41)의 휨의 정도를 제어할 수 있다.
따라서, 압력제어기를 이용하여 제1 가압수단(44) 및 제2 가압수단(45)을 제어함으로써, 도 9의 좌측 도면(1000)에서 확인할 수 있는 간극(d)을 감소시키거나 최소화 할 수 있다. 결국, 도 3 및 도 8의 전단각(a)을 갖는 전단날(41a)도 날받침(42b)의 일면에 밀착되어 교차할 수 있다.
본 발명의 이차전지용 전극 커터 장치의 또 다른 일 실시형태에서, 제2 압력(46c)에 따라 회동축(46)을 중심으로 만곡지게 휘어지는 재질을 이용하여 상부 커터(41)를 형성할 수 있다.
상부 커터(41)가 회동축(46)을 중심으로 만곡지게 휘어지면, 그 상측 끝단은 하부 커터(42)와 이격되어 각도를 이루며, 전단날(41a)은 날받침(42b)의 일측면에 밀착되어 교차할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치의 또 다른 일 실시형태는, 상부 커터(41)와 하부 커터(42) 사이 또는 전단날(41a)과 안내부(42a) 사이 간극을 측정하는 측정수단을 더 포함할 수 있다.
측정수단의 측정값을 기반으로 하여, 상부 컷터(41)의 슬라이드 작동을 제어함으로써, 커팅 불량 발생을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치가 인시츄(in-situ 방식의 노칭 시스템에 적용된 일 실시형태를 보인 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 이차전지용 전극 커터 장치는, 권출부(10)와 피딩부(20)와 노칭부(30) 및 적재부(50)를 포함하는 노칭 시스템에서 노칭부(30)와 적재부(50) 사이에 배치될 수 있다.
권출부(10)는, 필름 롤(1)에서 띠 형태의 전극필름(2)이 권출되며, 피딩부(20)는 권출된 전극필름(2)을 이송한다.
노칭부(30)는 이송되는 전극필름(2)을 노칭하고, 이차전지용 전극 커터 장치(40)는 노칭된 전극필름(2)을 전단(shearing)한다.
적재부(50)는, 전단된 전극필름(2)을 특정한 수량으로 적재한다.
상술한 측정수단의 측정값을 기반으로 상부 커터(41)의 슬라이드 작동 및 노칭부(20) 및 적재부(50)의 동작도 제어할 수 있다.
결국 측정수단의 측정값, 즉, 상부 커터(41)와 하부 커터(42) 사이 또는 전단날(41a)과 안내부(42a) 사이 간극 변화에 따라서, 노칭부(30)와 이차전지용 전극 커터 장치(40)와 적재부(50)의 동작이 함께 동기화될 수 있다.
일반적으로 노칭 시스템의 처리 속도는 분당 200SPM(sheet per minute)이며, 고속 노칭 시스템은, 분당 250SPM(sheet per minute) 내외이다.
단 몇 초 동안, 상부 커터와 하부 커터의 전단 특성에 이상이 발생하더라도, 많은 손실이 발생한다.
뿐만아니라, 전단 특성 이상으로 전단된 낱개의 전극필름에, 형상 불량이 발생하면, 해당 불량 전극필름과 함께 적재된 정상 전극필름를 선별하지 못하고, 폐기 되는 경우도 발생한다.
상술한 바와 같이 전단 특성은, 상부 커터(41)와 하부 커터(42) 또는 전단날(41a)과 안내부(42a) 간의 정렬 상태에 직접적인 영향을 받는다.
따라서, 측정수단을 이용하여 이차전지용 전극 커터 장치(40) 전후단의 단위 공정을 함께 제어함으로써, 이차전지용 전극 커터 장치(40)의 전단 특성 이상 발생과 같은 불량 발생 상황에서 자재 손실을 최소화 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 하측 끝단에 형성되는 전단날을 포함하는 상부 커터;
    상기 상부 커터의 타측에 배치되고, 길이 방향 양측 단부에서 상 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내부, 및 상기 한 쌍의 안내부 사이에 형성되어 상기 전단날과 대향하여 교차함으로써 전극필름을 전단하는 날받침을 포함하는 하부 커터;
    상기 상부 커터를 상하 방향으로 슬라이드 작동하는 슬라이드 작동수단;
    상기 상부 커터에 측압력을 인가하는 가압수단; 및
    상기 가압수단의 동작을 제어하여, 상기 측압력을 제어하는 압력제어기;를 포함하고,
    상기 가압수단은,
    상기 상부 커터를 상기 하부 커터쪽으로 가압하는 제1 압력을 인가하는 제1 가압수단; 및 상기 상부 커터에 그 길이 방향과 나란한 가상의 회동축을 중심으로 하는 회동력을 인가하여 상기 전단날을 상기 하부 커터쪽으로 가압하는 제2 압력을 인가하는 제2 가압수단;을 포함하며,
    상기 압력제어기는,
    상기 제1 압력을 제어하는 제1 압력제어기; 및 상기 제2 압력을 제어하는 제2 압력제어기를 포함하여,
    상기 가압수단을 제어함으로써 상기 전단날의 양측 일부가 상기 안내부의 일면에 밀착되어 슬라이드 안내되고, 상기 하부 커터를 향한 상기 상부 커터의 만곡지는 휨 현상을 제어하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 압력제어기 및, 상기 제2 압력제어기는,
    전자식 전공 레귤레이터인 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    판형상으로, 양측면을 관통하는 관통창를 구비하는 고정부재를 더 포함하여,
    상기 제1 가압수단과 상기 제2 가압수단과 상기 상부 커터와 상기 하부 커터 및 상기 슬라이드 작동수단이 상기 고정부재의 일측면에 결합되고,
    상기 전극필름이 상기 관통창를 통하여 타측에서 일측으로 이동하여 상기 상부 커터 및 상기 하부 커터에 의해 커팅되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정부재는,
    슬라이드 가이드 유닛을 포함하고,
    상기 제1 가압수단은,
    받침부재와, 제1 엑츄에이터, 및 막대부재를 포함하고,
    상기 막대부재는, 상단부에 형성되는 상단결합과 하단부에 형성되는 하단결합 및 상기 상단결합과 상기 하단결합 사이에 형성되는 중앙결합을 구비하며,
    상기 받침부재는 상기 상부 커터의 상측에 배치되고,
    상기 제1 엑츄에이터의 그 타단이 상기 받침부재에 고정되고,
    상기 하단결합은 상기 상부 커터의 일측면과 힌지결합하고, 상기 상단결합은 상기 제1 엑츄에이터의 일단과 힌지 결합하며, 상기 중앙결합은 상기 받침부재와 힌지결합하고,
    상기 제2 가압수단은,
    타단이 상기 받침부재와 결합하고 일단이 상기 상부 커터의 상측 끝단부와 결합하는 제2 엑츄에이터를 포함하고,
    상기 받침부재는, 상기 슬라이드 작동수단에 의해 상기 슬라이드 가이드 유닛에 안내되어 상하 이동하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 회동축은,
    상기 하단결합을 통과하는 것을 특징으로하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 커터는,
    상기 전단날의 타면이 상기 안내부의 일측면과 면으로 접하며 슬라이드 하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 커터 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전단날은,
    그 길이 방향 양측 단부가 하 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 전극 커터 장치.





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