KR102123280B1

KR102123280B1 - 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치

Info

Publication number: KR102123280B1
Application number: KR1020190017425A
Authority: KR
Inventors: 정연길
Original assignee: 유일에너테크(주)
Priority date: 2019-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2020-06-26

Abstract

본 발명은 관통홀을 포함하는 베이스;및 상기 베이스에 이동 가능하게 배치되어 상기 관통홀의 내측에 배치된 전극과 접촉하는 정렬부를 포함하고, 상기 정렬부는, 플레이트; 상기 플레이트에 결합하는 모터; 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 회전력을 직선운동으로 전환하는 동력전달부; 상기 동력전달부와 연결되며 상기 플레이트에 직선 이동 가능하게 결합하는 제1 브라켓; 상기 제1 브라켓에 결합하여 상기 제1 브라켓과 연동하는 샤프트; 상기 샤프트에 결합하여 상기 전극과 접촉하는 이동부;및 상기 모터와 연결되어 상기 제1 브라켓의 변위를 제어하는 제어부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치를 제공할 수 있다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치{APPARATUS FOR ALIGNING IN STACKING APPARATUS OF SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}

본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치에 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 얼라인 장치를 통해 전극을 정렬하는 작업이 선행된다.

그러나. 전극의 얼라인 장치에서, 전극의 크기가 달라지거나, 얼라인 장치의 변위 세팅이 달라지는 경우, 전극 생산라인을 멈추고 얼라인 장치를 다시 세팅하여야 하는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0089803호(2015.08.05.공개)

본 발명의 목적은, 얼라인 장치의 변위 세팅을 보다 보다 용이하게 할 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치를 제공함에 있다.

실시예는, 관통홀을 포함하는 베이스 및 상기 베이스에 이동 가능하게 배치되어 상기 관통홀의 내측에 배치된 전극과 접촉하는 정렬부를 포함하고, 상기 정렬부는, 플레이트와, 상기 플레이트에 결합하는 모터와, 상기 모터와 연결되어 상기 모터의 회전력을 직선운동으로 전환하는 동력전달부와, 상기 동력전달부와 연결되며 상기 플레이트에 직선 이동 가능하게 결합하는 제1 브라켓과, 상기 제1 브라켓에 결합하여 상기 제1 브라켓과 연동하는 샤프트와, 상기 샤프트에 결합하여 상기 전극과 접촉하는 이동부 및 상기 모터와 연결되어 상기 제1 브라켓의 변위를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 플레이트는 상기 베이스의 상면에 직선 이동 가능하게 배치되고, 상기 베이스는 제1 홀을 포함하고. 상기 플레이트는 상기 베이스의 이동에 따라 상기 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 동력전달부는, 상기 모터의 회전축에 결합하는 캠 및 상기 제1 브라켓에 결합하며, 상기 캠에 접촉하는 캠팔로워를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 브라켓은 센서돌기를 포함하고, 상기 플레이트는, 상기 센서돌기의 이동 경로상에 배치되는 센서를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 플레이트에 고정되는 제2 브라켓을 더 포함하고, 상기 샤프트는 상기 제2 브라켓을 관통하여 상기 이동부와 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 브라켓과 상기 제2 브라켓 사이에 배치되어 압축시 복원력을 갖는 코일 스프링을 더 포함하고. 상기 샤프트는 상기 코일 스프링 내측에 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 얼라인 장치의 변위 세팅을 보다 보다 용이하게 할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

실시예에 따르면, 스태킹 장치의 멈춤없이 얼라인 장치의 변위 세팅을 할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치를 도시한 정면도,
도 2는 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치를 도시한 사시도,
도 3은 도 2에서 도시한 얼라인 장치의 평면도,
도 4 및 도 5는 제1 정렬부의 사시도,
도 6은 제1 정렬부의 평면도.
도 7은 제1 정렬부의 작동 상태도,
도 8은 제2 정렬부의 사시도,
도 9는 제2 정렬부의 작동 상태도이다.

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.

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

도 1은 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치를 도시한 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 2차 전지용 전극 생산시스템의 스태킹 장치는, 얼라인 장치(400)와 매거진(500)과 배출부(600)를 포함한다.

스태킹 장치는 전극(Sa)을 적층하는 장치이다. 전극(Sa)은 전극(Sa) 소재에 전극(Sa) 탭을 형성시켜 가공한다. 전극(Sa) 소재는 이송 라인(1)을 따라 이동하면서, 노칭과정과 커팅 과정를 거쳐 전극(Sa)으로 생성되고, 생성된 전극(Sa)은 스태킹 장치에 공급될 수 있다.

얼라인 장치(400)를 기준으로, 매거진(500)은 얼라인 장치(400)의 하측에 배치된다. 전극(Sa)은 컨베이어를 통해 얼라인 장치(400)의 정렬영역의 상측으로 공급된다. 컨베이어는 전극(Sa)을 흡착하여 이동시키며, 전극(Sa)이 정렬영역에 위치하면, 전극(Sa)에 대한 흡착을 해제한다. 그리고 별도의 푸쉬 장치가 전극(Sa)을 푸쉬하여 매거진(500)에 전극(Sa)을 적재시킨다.

얼라인 장치(400)는 전극(Sa)을 매거진(500)에 적재시키기 위해 전극(Sa)을 정렬시킨다.

도 2는 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에서 도시한 얼라인 장치의 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 얼라인 장치(400)는, 베이스(410)와, 정렬부(420)를 포함할 수 있다.

베이스(410)는 사각 형상을 갖는 판상 부재일 수 있다. 베이스(410)의, 중심에는 관통홀(411)이 배치된다. 관통홀(411)은 전극(Sa)의 형상에 대응하여 직사각형 일 수 있다. 관통홀(411)의 크기는 전극(Sa)의 크기보다 크다. 또한, 관통홀(411)의 크기는 매거진(500)의 적재 플레이트의 크기보다 크다. 이는 적재 플레이트가 관통홀(411)을 관통하기 위한 것이다.

정렬부(420)로서, 제1 정렬부(420A)와 제2 정렬부(420B)가 배치된다. 한 쌍의 제1 정렬부(420A)가 배치될 수 있다. 한 쌍의 제1 정렬부(420A)는 제2 방향을 따라 관통홀(411)을 사이에 두고 각각 배치된다. 한 쌍의 제2 정렬부(420B)가 배치될 수 있다. 한 쌍의 제2 정렬부(420B)는 제2 방향과 수직인 제1 방향을 따라 관통홀(411)을 사이에 두고 각각 배치된다.

커팅된 양품의 전극(Sa)들은 적재 플레이트에 적재된다. 전극(Sa)이 적재 플레이트에 적재될 때, 전극(Sa)이 적재 플레이트 영역을 벗어나 틀어져 배치될 수 있다. 때문에 전극(Sa)이 매거진(500)에 적재되기 전에 적재 플레이트에 거치된 상태에서 정렬이 필요하다.

제1 정렬부(420A)는 전극(Sa)을 푸쉬(F2)하여 제2 방향을 기준으로 전극(Sa)을 정렬한다. 제2 정렬부(420B)는 전극(Sa)을 푸쉬(F1)하여 제1 방향을 기준으로 전극(Sa)을 정렬한다.

적재 플레이트에 전극(Sa)이 적재되기 시작하면, 적재 플레이트가 하강 이동하면서, 새롭게 적재되는 전극(Sa)들이 정렬영역에 위치한다. 매거진(500)은 적재 플레이트의 위치를 감지하는 센서들을 포함할 수 있다.

정렬영역(Ca)은. 정렬을 위해 전극(Sa)들이 임시 거치되는 영역으로, x-y 평면 상 관통홀(411) 내측에 위치한다. 정렬영역(Ca)은 높이 방향을 기준으로, 베이스(410)의 상측에 배치된다.

도 4 및 도 5는 제1 정렬부의 사시도이고, 도 6은 제1 정렬부의 평면도이고, 도 7은 제1 정렬부의 작동 상태도이며, 도 8은 제2 정렬부의 사시도이고, 도 9는 제2 정렬부의 작동 상태도이다.

도 4 내지 도 9를 참조하면, 제1 정렬부(420A)와 제2 정렬부(420B)는 각각 플레이트(421)와, 모터(422a)와, 제어부(422b)와, 동력전달부(예들 들어, 캠(423)과 캠팔로워(424))와, 제1 브라켓(425)과, 샤프트(426)와, 제2 브라켓(427)과, 이동부(428A)를 포함할 수 있다.

플레이트(421)는 평판 부재로서, 베이스(410)의 상면에 결합한다.

모터(422a)는 플레이트(421)의 상측에 배치된다.

제어부(422b)는 모터(422a)의 회전을 제어한다.

동력전달부로서, 캠(cam)(423)과 캠팔로워(cam follower)(424)를 포함할 수 있다.

캠(423)은 모터(422a)의 샤프트(426)에 결합한다.

캠팔로워(424)는 제1 브라켓(425)에 배치된다. 캠팔로워(424)는 캠(423)과 접촉하도록 배치된다.

제1 브라켓(425)은 플레이트(421)에 직선 이동 가능하게 결합한다. 제1 정렬부(420A)의 제1 브라켓(425)은 제2 방향을 따라 직선 이동 가능하게 플레이트(421)에 결합할 수 있다. 제2 정렬부(420B)의 제2 브라켓(427)은 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 플레이트(421)에 결합할 수 있다.

제1 브라켓(425)은 “L”자 형상을 갖고, 세로측에는 캠팔로워(424)가 배치되고, 가로측에는 샤프트(426)가 배치될 수 있다.

샤프트(426)는 제1 브라켓(425)에 배치된다. 샤프트(426)는 복열로 배치될 수 있다.

제2 브라켓(427)은 플레이트(421)에 고정된다. 그리고 제2 브라켓(427)은 모터(422a)에 고정된다. 제2 브라켓(427)은 제어부(422b)와 모터(422a)를 플레이트(421)에 고정시킬 수 있다.

샤프트(426)는 제2 브라켓(427)을 관통하여 배치될 수 있다. 샤프트(426)에는 압축할 때 복원력을 갖는 코일 스프링(426a)이 배치될 수 있다. 코일 스프링(426a)은 샤프트(426)를 내측에 두고, 제1 브라켓(425)과 제2 브라켓(427) 사이에 배치될 수 있다.

샤프트(426)는 제2 브라켓(427)을 관통하여 이동부(428A,428B)와 결합한다.

이동부(428A)는 샤프트(426)와 연동하여 직선 운동한다. 이동부(428A,428B)는 전극(Sa)과 접촉한다. 제1 정렬부(420A)의 이동부(428A)의 형상과 제2 정렬부(420B)의 이동부(428B)의 형상은 전극(Sa)과 접촉하는 부분의 형상을 고려하여 서로 상이할 수 있다.

제1 브라켓(425)의 일측에는 센싱돌기(425a)가 배치된다. 센싱돌기(425a)는 제1 브라켓(425)과 연동한다.

센서(429a)는 센싱돌기(425a)의 이동 경로상에 배치된다.

센서 레일(429b)은 플레이트(421)에 배치될 수 있다. 센서 레일(429b)은 제1 브라켓(425)의 직선 이동 방향과 평행하게 배치될 수 있다. 센서(429a)는 센서 레일(429b)을 따라 이동한다. 센서(429a)는 센싱돌기(425a)의 이동에 따른 신호를 감지하여 제1 브라켓(425)의 위치를 감지한다. 제1 브라켓(425)의 위치를 감지하면, 제1 브라켓(425)과 연동하는 이동부(428A,428B)의 위치를 감지할 수 있다.

정렬 위치에 전극(Sa)이 위치하면, 정렬부(420)의 모터(422a)가 구동한다. 모터(422a)가 구동하면, 캠(423)이 회전하고 이에 연동하여 캠팔로워(424)가 밀린다. 캠팔로워(424)가 캠(423)에 의해 밀리는 방향으로, 제1 브라켓(425)은 코일 스프링(426a)의 복원력을 극복하고, 제1 방향 또는 제 2 방향으로 직선 이동한다. 이때. 센서(429a)는 센싱돌기(425a)의 움직임을 통해 제1 브라켓(425)의 변위를 감지한다. 작업자는 제어부(422b)를 통해, 제1 브라켓(425)의 변위를 제어함으로서, 이동부(428A,428B)의 변위를 조절할 수 있다. 따라서, 다양한 크기 및 형태의 전극(Sa)을 정렬시킬 수 있는 이점이 있다.

플레이트(421)는 베이스(410)의 상면에 직선 이동 가능하게 배치될 수 있다. 제1 정렬부(420A)의 플레이트(421)의 경우, 제2 방향을 따라 직선 이동 가능하게 베이스(410)에 결합될 수 있다. 제2 정렬부(420B)의 플레이트(421)의 경우, 제1 방향을 따라 직선 이동 가능하게 베이스(410)에 결합될 수 있다.

베이스(410)는 복수의 제1 홀(412)을 포함할 수 있다. 복수의 제1 홀(412)은 플레이트(421)의 이동 경로를 따라 배치될 수 있다. 플레이트(421)는 제1 홀(412)과 연통하는 복수의 제2 홀(421a)을 포함할 수 있다. 제1 홀(412)과 제2 홀(421a)을 관통하는 체결부재를 통해, 플레이트(421)는 베이스(410)에 결합될 수 있다. 이와 같은 베이스(410)와 플레이트(421) 구조는 다양한 크기 및 형태의 전극(Sa)을 정렬시킬 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치에 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.

400: 얼라인 장치
410: 베이스
420: 정렬부
421: 플레이트
422a: 모터
422b: 제어부
423: 캠
424: 캠팔로워
425: 제1 브라켓
426: 샤프트
427: 제2 브라켓
428A,428B: 이동부
429a: 센서
429b: 센서 레일
500: 매거진
600: 배출부

Claims

관통홀을 포함하는 베이스;및
상기 베이스에 이동 가능하게 배치되어 상기 관통홀의 내측에 배치된 전극과 접촉하는 정렬부를 포함하고,
상기 정렬부는,
플레이트;
상기 플레이트에 결합하는 모터;
상기 모터와 연결되어 상기 모터의 회전력을 직선운동으로 전환하는 동력전달부;
상기 동력전달부와 연결되며 상기 플레이트에 직선 이동 가능하게 결합하는 제1 브라켓;
상기 제1 브라켓에 결합하여 상기 제1 브라켓과 연동하는 샤프트;
상기 샤프트에 결합하여 상기 전극과 접촉하는 이동부;및
상기 모터와 연결되어 상기 제1 브라켓의 변위를 제어하는 제어부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.
제1 항에 있어서,
상기 플레이트는 상기 베이스의 상면에 직선 이동 가능하게 배치되고,
상기 베이스는 제1 홀을 포함하고,
상기 플레이트는 상기 베이스의 이동에 따라 상기 제1 홀과 연통하는 제2 홀을 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.
제1 항에 있어서,
상기 동력전달부는,
상기 모터의 회전축에 결합하는 캠;및
상기 제1 브라켓에 결합하며, 상기 캠에 접촉하는 캠팔로워를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 브라켓은 센서돌기를 포함하고,
상기 플레이트는, 상기 센서돌기의 이동 경로상에 배치되는 센서를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.
제1 항에 있어서,
상기 플레이트에 고정되는 제2 브라켓을 더 포함하고,
상기 샤프트는 상기 제2 브라켓을 관통하여 상기 이동부와 연결되는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.
제5 항에 있어서,
상기 제1 브라켓과 상기 제2 브라켓 사이에 배치되어 압축시 복원력을 갖는 코일 스프링을 더 포함하고,
상기 샤프트는 상기 코일 스프링 내측에 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템의 스태킹 장치에 이용되는 얼라인 장치.