KR102146944B1 - 폴딩 설비에 포함된, 폴딩된 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 사이징 롤러 장치 - Google Patents

폴딩 설비에 포함된, 폴딩된 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 사이징 롤러 장치 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따르는, 파우치형의 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 폴딩 설비에 포함된 사이징 롤러 장치에 있어서, 셀의 테라스의 일측의 폴딩된 부분을 가압하도록 구성될 수 있다. 사이징 롤러 장치는, 수평방향에 대하여 일정 각도를 가지도록 기울여진 롤러를 포함하는 롤러부, 상기 롤러부를 지지하는 베이스 및 상기 셀을 이동시키는 벨트 컨베이어 장치를 포함할 수 있고, 상기 셀이 벨트 컨베이어 장치를 의해 상기 롤러부에 접하는 위치로 이동함에 따라 상기 롤러부의 롤러가 상기 셀의 테라스의 폴딩된 부분을 상기 일정 각도로 가압하도록 구성될 수 있다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.

Description

폴딩 설비에 포함된, 폴딩된 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 사이징 롤러 장치 {SIZING ROLLER APPARATURE INCLUDED IN FOLDING SYSTEM FOR EVENLY SIZING FOLDED TERRACE OF SECONDARY BATTERY CELL}
본 개시는 폴딩된 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 사이징 롤러 장치에 관한 것이다.
여기에서 달리 언급하지 않으면 본 섹션에서 기술되는 내용은 본 출원에서의 청구범위의 선행 기술이 아니며, 본 섹션에 기재하였다는 이유로 선행 기술로 인정되어서는 안 된다.
화석연료 사용이 경제적, 환경적인 문제를 야기하면서 신재생에너지에 대한 관심과 수요가 급증했다. 이와 함께, 신재생에너지를 저장해 둘 수 있는 이차전지의 필요성도 커지고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 에너지 밀도가 높고 수명이 길며 자가 방전율이 낮아 휴대용 전자기기와 에너지 저장장치(ESS) 및 전기자동차의 핵심 부품으로 널리 활용되고 있다. 리튬 이차전지는 크게 각형전지와 폴리머전지 및 원통형 전지로 크게 3가지 형태로 사용되고 있다.
여기에서 폴리머 전지는 전극적층체를 알루미늄 박막(이를 통상 파우치라 함)으로 감싸기 때문에 파우치형 이차전지라고도 불리우며, 그 두께를 박막화하고 경량화할 수 있어, 사용량이 계속 증가추세에 있다. 이러한 파우치형 이차전지는 전극적층체를 파우치로 감싼 뒤 테두리 부분을 실링해야하고 실링된 폴리머전지의 양측에는 소정 폭의 테라스(terrace)가 형성될 수 있다. 이차전지 배터리 팩에는 파우치형 이차전지가 복수개 실장되도록 구성되기 때문에, 실장 효율성을 위하여 파우치형 이차전지의 양측 테라스를 폴딩하여 실장 크기를 줄이는 방식이 이용된다.
예를 들어, 선행문헌(한국 등록 특허 제10-1974443호, 이차전지 셀의 테라스 자동 폴딩 장치)에 개시된 자동 폴딩 장치는 이차전지 셀을 캐리어에 안착된 상태로, 이송되면서 3단계에 거쳐 이차전지 셀의 테라스를 90도, 180도, 270도로 순차적으로 최종 각도를 나누어 폴딩하는 공정을 수행하도록 구성되어 있다. 그러나 이러한 단순한 폴딩 공정만으로는 스프링백 현상으로 인해 테라스의 폴딩된 부분이 펼쳐지거나 폴딩된 부분의 일부가 들뜰 수 있다. 결과적으로 종래의 자동 폴딩 장치를 거친 이차전지 셀의 테라스의 사이즈가 균일하게 유지되지 않게 되어, 불량률이 높아지고, 이차전지 셀을 이용하여 이차전지 모듈을 조립하는데 있어 비효율성을 야기할 수 있다. 이러한 문제로 인해 불량품을 배출 및 확인하거나 다시 폴딩을 진행하는 등의 과정을 거치게 되면 폴딩 공정에 시간과 비용이 많이 들게 되다는 문제점이 발생하게 된다.
등록특허 제10-1974443호 이차전지 셀의 테라스 자동 폴딩 장치
본 개시는, 상기한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 폴딩 설비에서 폴딩 공정을 마친 이차전지 셀의 테라스를 균일한 사이즈와 각도로 유지할 수 있는 사이징 롤러 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 이차전지 셀의 테라스의 폴딩 공정과 사이즈 및 각도를 맞추는 공정을 별도의 설비가 아니라 하나의 폴딩 설비에서 이뤄질 수 있는 폴딩 설비를 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시예에 따르는, 파우치형의 이차전지 셀의 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 폴딩 설비에 포함된 사이징 롤러 장치에 있어서, 셀의 테라스의 일측의 폴딩된 부분을 가압하도록 구성될 수 있다. 사이징 롤러 장치는, 수평방향에 대하여 일정 각도를 가지도록 기울여진 롤러를 포함하는 롤러부, 상기 롤러부를 지지하는 베이스 및 상기 셀을 이동시키는 벨트 컨베이어 장치를 포함할 수 있고, 상기 셀이 벨트 컨베이어 장치를 의해 상기 롤러부에 접하는 위치로 이동함에 따라 상기 롤러부의 롤러가 상기 셀의 테라스의 폴딩된 부분을 상기 일정 각도로 가압하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 롤러부는 상기 셀의 이동방향에 따라 복수개 배치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 셀의 이동방향에 따라 복수개 배치된 롤러부의 각각에 포함된 롤러는 서로 다른 각도를 가지도록 설정되고, 셀이 사이징 롤러로 진입하는 방향으로부터 순차적으로 작은 기울기를 가지도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 롤러부는 상기 롤러가 연결되고, 일축을 기준으로 회전 가능한 레버 바디, 상기 레버 바디의 일단에 연결된 스토퍼 볼트 및 상기 일축을 기준으로 상기 일단의 반대되는 상기 레버 바디의 타단에 연결된 코일 스프링을 더 포함할 수 있고, 상기 스토퍼 볼트 및 상기 코일 스프링을 이용하여 상기 레버 바디의 회전 각도를 조절함으로써 상기 롤러의 기울기를 조절하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 상기 롤러부는 폴딩된 일측의 테라스와 상기 일측의 반대방향의 테라스를 동시에 가압하기 위한 한 쌍으로 구성될 수 있다.
파우치형의 이차전지 셀을 배터리를 실장하기 위해 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비에 있어서, 본 개시의 일 실시예에 따르는 사이징 롤러 장치, 180도 폴딩을 위한 폴딩 장치 및 90도 폴딩을 위한 폴딩 장치가 포함될 수 있다.
이상의 간단한 요약 및 효과에 관한 설명은 단순히 예시적인 것으로서 본 개시에서 의도한 기술적 사항을 제한하기 위한 것이 아니다. 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조함으로써, 전술한 예시적인 실시예들과 기술적 특징들에 더하여, 추가적인 실시예와 기술적 특징들이 이해될 수 있을 것이다.
앞서 설명한 본 개시의 특징들과 기타 추가적인 특징들에 대해서는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 자세하게 설명한다. 이러한 도면들은 본 개시에 따르는 단지 몇 가지의 실시예만을 도시한 것이며, 본 개시의 기술적 사상의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 개시의 기술적 사상은 첨부된 도면을 사용하여 더 구체적이고 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에 의해 폴딩되기 전의 이차전지 셀의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에서 폴딩된 후의 이차전지 셀의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비에 포함된 장비들의 일 측을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치로 이동된 폴딩된 셀의 테라스를 교정하는 과정을 도시한다.
도 7a는본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치의 단면도를 도시한다.
도 7b는 본 개시의 다른 실시예에 따른 사이징 롤러 장치의 단면도를 도시한다.
본 개시에서 사용되는 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 개시에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 개시에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 개시에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 개시에서 정의된 용어일지라도 본 개시의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
앞서 설명한 본 개시의 특징들과 기타 추가적인 특징들에 대해서는 첨부된 도면을 참고하여 이하에서 자세하게 설명한다. 이러한 도면들은 본 개시에 따르는 단지 몇 가지의 실시예만을 도시한 것이며, 본 개시의 기술적 사상의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 개시의 기술적 사상은 첨부된 도면을 사용하여 더 구체적이고 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에 의해 폴딩되기 전의 이차전지 셀의 일 예를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에서 폴딩된 후의 이차전지 셀의 일 예를 도시한 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하여, 폴딩 전의 이차전지 셀 및 폴딩 후의 이차전지 셀에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 이차전지 셀(100)은 전극 조립체(110) 및 파우치 외장재(120)로 구성되어 있다.
전극 조립체(110)는 소정의 크기의 단위로 절단한 다수의 양극판과 음극판들을 세퍼레이터를 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체 일 수 있다. 전극 조립체(110)의 양극 리드(111)와 음극 리드(112)는 서로 대향하여 파우치 외장재(120)의 양측에 돌출될 수 있다. 다른 실시예의 이차전지 셀(100)은 전극 조립체(110)의 양극 리드(111)와 음극 리드(112)가 동일한 측면에서 돌출될 수도 있다.
파우치 외장재(120)는 전극 조립체(110)와 전해액을 수용하고 둘레에서 실링하도록 구성될 수 있다. 파우치 외장재(120)의 둘레는 실링부라고 지칭될 수 있으며, 파우치 외장재(120)에서 양극 리드(111) 및 음극 리드(112)가 배치되지 않은 양쪽 측면의 실링부는 테라스(121)라고 지칭될 수 있다. 폴딩 전의 이차전지 셀(100)의 테라스(121)는 파우치 외장재(120)가 전극 조립체(110)와 전해액을 수용하고 둘레를 실링한 다음, 소정의 크기만큼 재단되어 제조될 수 있다.
이차전지 셀(100)의 테라스(121)는 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에서 폴딩 공정을 거침에 따라, 모서리의 일부가 절단선(122)을 따라 절단될 수 있고, 제1 폴딩선(123)을 따라 180도 폴딩되고, 제2 폴딩선(124)을 따라 90도 폴딩될 수 있다. 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비를 통과한 이차전지 셀(100)을 확인할 수 있다.
이차전지 셀(100)이 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비에 의해 폴딩 공정을 거침에 따라 폴딩 전보다 일정 길이(D)만큼 작은 폭을 가질 수 있다. 즉, 이차전지 셀(100)은 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 장치를 포함하는 폴딩 설비를 통과하면 파우치 외장재(120)의 테라스(121)가 폴딩되어, 이차전지 셀(100)의 크기를 줄여 이차전지 배터리 팩에 실장될 때의 공간 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비를 도시한 사시도이다. 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비에 포함된 장비들의 일 측을 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 폴딩 설비(300)는 벨트 컨베이어 장치(310), 테라스 사이드 절단 장치(320), 제1 폴딩 장치(330), 제1 히터프레스 장치(340), 제2 폴딩 장치(350), 제2 히터프레스 장치(360), 및 사이징 롤러 장치(370)를 포함할 수 있다.
테라스 사이드 절단 장치(320), 제1 폴딩 장치(330), 제1 히터프레스 장치(340), 제2 폴딩 장치(350), 제2 히터프레스 장치(360), 및 사이징 롤러 장치(370)는 각각 한 쌍의 장치로 구성될 수 있다. 벨트 컨베이어 장치(310)는 각 장치들의 한 쌍의 사이에 위치하고, 이차전지 셀(100)을 테라스 사이드 절단 장치(320)로부터 사이징 롤러 장치(370)까지 순차적으로 이송시킬 수 있다. 각각 한 쌍으로 구성된 테라스 사이드 절단 장치(320), 제1 폴딩 장치(330), 제1 히터프레스 장치(340), 제2 폴딩 장치(350), 제2 히터프레스 장치(360), 및 사이징 롤러 장치(370)는 벨트 컨베이어 장치(310)가 이송한 이차전지 셀(100)의 양 측의 테라스에 대한 폴딩 공정을 수행할 수 있다.
테라스 사이드 절단 장치(320)부터 사이징 롤러 장치(370)까지 폴딩 설비(300)에 포함된 장치들은 실질적으로 동일한 간격에 따라 순차적으로 배치될 수 있다. 벨트 컨베이어 장치(310)는 상기 간격만큼 이차전지 셀(100)을 이동시킴으로써, 복수의 이차전지 셀(100)에 대한 폴딩 공정이 효율적으로 이뤄지게 할 수 있다. 폴딩 설비(300)에서의 폴딩 공정은 벨트 컨베이어 장치(310)에 의해 이차전지 셀(100)이 테라스 사이드 절단 장치(320)에 이송되면서 시작될 수 있다.
테라스 사이드 절단 장치(320)는 이차전지 셀(100)의 테라스를 지정한 길이로 절단하는 장치일 수 있다. 테라스 사이드 절단 장치(320)는 실린더에 의해 각각 상승 이동 및 하강 이동하도록 구성된 하도와 상도를 이용하여 이차전지 셀(100)의 테라스를 지정된 치수로 절단할 수 있다. 테라스 사이드 절단 장치(320)에 의해 테라스가 절단된 이차전지 셀(100)은 벨트 컨베이어 장치(310)에 의해 제1 폴딩 장치(330)로 이송될 수 있다.
제1 폴딩 장치(330)는 테라스 사이드 절단 장치(320)에 의해 지정된 치수로 절단된 이차전지 셀(100)의 테라스를 일차적으로 180도 각도로 폴딩하도록 구성된 장치이다. 제1 폴딩 장치(330)에서 이차전지 셀(100)은 제1 폴딩선(예: 도 1의 123)을 따라 180도 폴딩될 수 있으며, 제1 폴딩 장치(330)에 의해 테라스가 180도 폴딩된 이차전지 셀(100)은 벨트 컨베이어 장치(310)에 의해 제1 히터프레스 장치(340)로 이송될 수 있다.
제1 히터프레스 장치(340)는 상기 제1 폴딩 장치(330)에 의해 180도 각도로 폴딩된 이차전지 셀(100)의 테라스가 스프링백 현상에 의해 다시 펼쳐지지 않도록 견고하게 밀착시키기 위해 가열과 동시에 가압하도록 구성될 수 있다. 제1 히터프레스 장치(340)에 의해 가열 및 가압된 테라스의 180도 폴딩된 부분은 상온에서 냉각되고 이로써, 스프링백 현상의 원인이 되는 테라스 내의 내부응력이 제거될 수 있다. 그 이후, 이차전지 셀(100)은 벨트 컨베이어 장치(310)에 의해 제2 폴딩 장치(350)로 이송될 수 있다.
제2 폴딩 장치(350)는 상기 제1 히터프레스 장치(340)의 공정을 거친 이차전지 셀(100)의 테라스를 90도 각도로 폴딩하도록 구성된 장치이다. 제2 폴딩 장치(350)에서 이차전지 셀(100)은 제2 폴딩선(예: 도 1의 124)을 따라 90도 폴딩될 수 있다. 그 이후, 이차전지 셀(100)은 벨트 컨베이어 장치(310)에 의해 제2 히터프레스 장치(360)로 이송될 수 있고, 제2 히터프레스 장치(360)는 상기 제2 폴딩 장치(350)에 의해 90도 각도로 폴딩된 이차전지 셀(100)의 테라스를 가열과 동시에 가압하도록 구성될 수 있다.
사이징 롤러 장치(360)는 제2 폴딩 장치(340)와 제2 히터프레스 장치(350)에 의해 90도 폴딩이 완료된 이차전지 셀(100)의 테라스를 재차 양쪽에 설치된 롤러 사이로 통과시켜 사이즈 및 폴딩 각도를 교정해주는 장치이다. 벨트 컨베이어 장치(370)에 의해 이차전지 셀(100)이 사이징 롤러 장치(360)의 양쪽에 설치된 롤러 사이를 지나가면, 롤러를 통하여 이차전지 셀(100)의 테라스가 규정된 사이즈 및 폴딩 각도로 형성되게 된다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 공정은 폴딩 공정을 거친 이차전지 셀(100)의 사이즈와 폴딩 각도가 스프링백 현상으로 인해 서로 달라지는 상황을 방지할 수 있다. 이러한 사이징 롤러 공정에 대해서는 이하 도 5 내지 6을 통해 구체적으로 후술하기로 한다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치를 도시한 사시도이다. 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치로 이동된 폴딩된 셀의 테라스를 교정하는 과정을 도시한다. 도 5 및 도 6에서 설명되는 사이징 롤러 장치(500)는 폴딩이 완료된 이차전지 셀(도 1의 100)의 테라스(도 1의 121)를 규정된 사이즈 및 폴딩 각도로 형성되도록 교정하기 위한 장치로서, 도 3의 사이징 롤러 장치(370)와 실질적으로 동일한 장치일 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치(500)는 복수개의 롤러부를 포함하는 롤러 조립부(510), 롤러 조립부를 지지하기 위한 지지부(520) 및 이차전지 셀의 크기에 맞게 조절할 수 있도록 좌우로 이동가능한 이동 스테이지(530)를 포함할 수 있다.
지지부(520)는 상하 조절용 스케일(521) 및 볼트(522)를 포함할 수 있다. 이동 스테이지(530)는 핸드 휠(hand wheel)(531), 잠금 유닛(532), 스크류(533)와 너트(534) 및 폭 확인용 스케일(535)을 포함할 수 있다. 사이징 롤러 공정에 들어가기에 앞서 이동 스테이지(530)는 핸드 휠(531), 잠금 유닛(532), 스크류(533)와 너트(534)를 조절하여 수동으로 또는 컴퓨팅 장치에 의해 자동으로 이차전지 셀의 크기에 맞춰 좌우로 이동할 수 있다. 확인용 스케일(535)은 이동 스테이지(530)의 이동 거리를 확인하는데 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 사이징 롤러 장치(500)는 한 쌍의 장치로 구성되어 이차전지 셀의 테라스의 일측의 폴딩된 부분을 가압하는 것과 동시에 일측의 폴딩된 부분의 반대방향의 폴딩된 부분을 가압하도록 구성될 수 있다. 이차전지 셀의 테라스 양측에 동일한 힘을 가할 수 있고, 양측 테라스를 규정된 각도로 고정하여 균일한 사이즈의 셀을 생산할 수 있다. 또한 한 쌍의 사이징 롤러 장치(500) 사이를 벨트 컨베이어가 지나갈 수 있으며, 화살표로 표시한 방향으로 셀을 이동시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치(600)의 롤러 조립부(610)는 복수의 롤러부를 포함할 수 있다. 예를 들어 복수의 롤러부는 제1 롤러(601), 제2 롤러(602), 및 제n 롤러(603)를 포함할 수 있다. 진입 방향에 따라 폴딩된 셀(610)의 테라스(611)는 벨트 컨베이어에 의해 제1 롤러(601)와 가장 먼저 닿을 수 있고 이동함에 따라 복수의 롤러를 거쳐 마지막으로 제n 롤러(603)와 닿을 수 있도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 롤러부의 롤러(601, 602 및 603)는 지면, 즉 수평 방향을 기준으로 일정 각도를 가지도록 설정될 수 있다. 셀(610)이 벨트 컨베이어에 의해 사이징 롤러 장치로 이동하면 롤러(601, 602 및 603)에 테라스(611)가 맞닿게 되고, 그 상태에서 셀(610)은 벨트 컨베이어에 의해 사이징 롤러 장치를 통과하는 것과 동시에 롤러(601, 602 및 603)에 맞닿은 테라스(611)는 롤러(601, 602 및 603)가 가지는 각도에 따라 폴딩된 부분의 각도가 교정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 롤러(601, 602 및 603)는 자유 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 롤러(601, 602 및 603)는 롤러의 회전 축으로 기능하는 볼트와 베어링을 통해 연결되어 롤러(601, 602 및 603)가 볼트에 완전히 고정되지 않도록 구성될 수 있다. 롤러(601, 602 및 603)가 자유 회전되도록 구성됨에 따라, 이차전지 셀(610)의 테라스(611)가 벨트 컨베이어에 의해 이동될 때 롤러와의 마찰로 인한 스크래치나 손상 없이 폴딩된 부분의 각도를 교정할 수 있다.
폴딩된 테라스(611)의 각도를 교정하는 과정에서, 그 효과를 더욱 극대화시키고, 규정된 각도에서 벗어나는 불량품이 발생하는 등의 문제를 방지하기 위해 하나의 롤러부를 복수개 연결하여 롤러 조립부(610)를 구성할 수 있다. 복수개의 롤러를 거치면서 폴딩된 테라스(611)는 더욱 잘 교정될 수 있다. 하나의 롤러로 가압하는 것보다 더 오랜 시간 가압하게 되어, 히터 프레스를 거친 후에도 남아 있을 수 있는 내부 응력을 제거할 수 있다.
일 실시예에서 복수의 롤러부들 각각의 롤러(601, 602 및 603)는 서로 다른 각도를 가지도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복수의 롤러부들 각각의 롤러(601, 602 및 603)는 이차전지 셀(610)이 진입하는 방향으로부터 진출하는 방향까지 순차적으로 기울기가 작은 각도로 구성될 수 있다. 예를 들어, 최종적으로 생산하고자 하는 이차전지 셀(610)의 테라스(611)의 폴딩 각도가 72도인 경우를 상정하기로 하자. 이러한 경우, 마지막 롤러(603)의 각도를 72도로 설정하고 나머지 롤러(601 및 602)들은 순차적으로 72.5도, 73도와 같이 큰 각도를 가지도록 구성될 수 있다. 이에 따라 복수개의 롤러(601, 602 및 603)의 각도를 순차적으로 작게 설정함으로써, 폴딩된 셀(610)의 테라스(611)에 점진적으로 큰 압력을 가할 수 있고, 한번에 큰 각도로 가압함에 따라 발생할 수 있는 반발력으로 인한 스프링백 현상을 방지할 수 있다. 롤러(601, 602 및 603)의 각도는 임의적으로 설정될 수 있으며, 바람직하게는 80도 내지 60도의 각도로 설정될 수 있다.
도 7a는 본 개시의 일 실시예에 따른 사이징 롤러 장치의 단일의 롤러부를 도시한다. 사이징 롤러 장치의 롤러부는 롤러(710), 레버 바디(720), 회전축(730), 코일 스프링(750), 스토퍼 볼트(760) 및 롤러 바디(770)를 포함할 수 있다.
도 7a를 참조하면, 롤러(710)는 레버 바디(720)의 일 측에 볼트(721)에 의해 고정되어 있을 수 있다. 레버 바디(720)는 회전축(730)에 의해 롤러 바디(770)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 롤러(710)는 레버 바디(720)의 롤러 바디(770)에 대한 회전 정도에 따라 각도a를 설정할 수 있다. 일정 각도에 맞춰 고정된 롤러(710)가 폴딩된 셀(740)의 테라스(741)를 가압함으로써, 테라스(741)는 보다 확실하게 폴딩될 수 있다. 벨트 컨베이어에 의해 사이징 롤러 장치로 이동된 셀(740)의 테라스(741)가 롤러(710)에 맞닿을 때, 테라스(741)가 롤러(710)를 미는 힘에 대항하여 롤러(710)가 밀려 각도가 변동되지 않도록 하기 위한 지지 구조로서 코일 스프링(750) 및 스토퍼 볼트(760)를 포함할 수 있다.
도 7b는 사이징 롤러 장치의 다른 실시예를 도시한다. 도 7b를 참조하면 일 실시예에 따르면, 롤러(710)가 설치된 레버 바디(720)는 회전축(730)을 기준으로 롤러 바디(770)에 대하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 레버 바디(720)의 제1 부분(722)에 코일 스프링(750)이 연결되고, 레버 바디(720)의 제2 부분(723)에 스토퍼 볼트(760)가 맞닿도록 구성될 수 있다. 볼트(760)가 지지부(771)에 대해 삽입되는 길이를 조절함으로써 롤러(710)의 각도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 레버 바디(720)의 제2 부분(723)에 닿는 볼트(760)의 길이를 길게 하여 고정하면, 레버 바디(720)는 회전축(730)을 기준으로 반시계방향으로 회전하여, 롤러(710)의 각도가 더 크게 설정될 수 있다. 다른 예를 들어, 레버 바디(720)의 제2 부분(723)에 닿는 볼트(760)의 길이를 짧게 하여 고정하면, 레버 바디(720)는 회전축(730)을 기준으로 시계방향으로 더 회전하여, 롤러(710)의 각도가 더 작게 설정될 수 있다. 도 7b에서 도시된 실시예는 도 7a에서 도시된 실시예보다, 레버 바디(720)의 제2 부분(723)에 닿는 볼트(760)의 길이를 짧게 하여 롤러(710)가 가지는 각도가 각도a에서 b로 작아진 실시예를 나타낸다.
레버 바디(720)의 제1 부분(722)에 연결된 코일 스프링(750)은 인장되며 롤러(710)가 셀(740)의 테라스(741)를 가압하는 것과 동시에 셀(740)의 테라스(741)가 롤러(710)에 미치는 힘에 대항하여 롤러(710)의 각도를 유지할 수 있다. 이와 반대로 볼트(760)의 길이를 길게 하여 고정하면 레버 바디(720)가 반시계방향으로 회전하여 롤러(710)의 각도를 크게 설정할 수 있고, 코일 스프링(750)은 압축된 상태로 롤러(710)의 각도를 유지할 수 있다. 다시 말하면, 하나의 롤러(710)는 코일 스프링(750)과 스토퍼 볼트(760)를 이용하여 다양한 각도를 가지도록 조정될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따르는 롤러부는 원하는 각도로 자유롭게 설정될 수 있다. 이에 따라 복수의 롤러가 다양한 각도를 가지도록 사이징 롤러 장치를 구성하고자 할 때, 다른 각도를 가지는 롤러부를 각각 생산하는 것이 아니라, 다양한 각도 조절이 가능한 하나의 롤러부만 양산가능하여 구성할 수 있다는 장점이 있다.
일 실시예에서, 롤러부는 롤러의 각도를 조절 및 설정하도록 롤러부의 후면이 폐쇄되어 있지 않은 커버 및 지지 베이스를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 이차전지 셀이 폴딩 공정 이후에 사이징 롤러 장치(500)로 이동되어 사이징 롤러 공정을 추가적으로 거치게 됨으로써 폴딩 공정 이후 발생할 수 있는 스프링 백 현상을 방지하여 원하는 각도로 폴딩 각도를 유지할 수 있어 불량품의 비율을 감소시킬 수 있다. 이에 더하여, 모든 과정을 하나의 폴딩 설비를 통해 수행될 수 있도록 함으로써 이차 전지 셀의 테라스를 폴딩하는 과정에서 소요되는 시간과 비용은 절감하고, 생산 효율은 최대로 높일 수 있다.
특정 예시적 기법이 다양한 방법 및 시스템을 이용하여 여기에서 기술되고 도시되었으나, 당업자라면, 청구된 대상에서 벗어남이 없이, 다양한 기타의 수정 또는 등가물로의 치환 가능성을 이해할 수 있다. 추가적으로, 여기에 기술된 중심 개념으로부터 벗어남이 없이 특정 상황을 청구된 대상의 교시로 적응시키도록 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 청구된 대상이 개시된 특정 예시로 제한되지 않으나, 그러한 청구된 대상은 또한 첨부된 청구범위 및 그 균등의 범위 내에 들어가는 모든 구현예를 포함할 수 있음이 의도된다.
본 개시 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 개시 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 나아가, 본 개시 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 개시에서 사용되는 정도의 용어 "약," "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 개시의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 파우치형의 이차전지 셀을 배터리에 실장하기 위해 이차전지 셀의 테라스를 폴딩하기 위한 폴딩 설비로서, 상기 폴딩 설비는 테라스를 180도 폴딩하기 위한 제1 폴딩 장치, 180도 폴딩된 테라스를 가압하기 위한 제1 히터프레스 장치, 제1 히터프레스 장치의 공정을 거친 테라스를 90도 폴딩하기 위한 제2 폴딩 장치, 90도 폴딩된 테라스를 가압하기 위한 제2 히터프레스 장치, 상기 제2 히터프레스 장치의 공정을 거친 테라스의 크기를 균일하게 하기 위한 사이징 롤러 장치 및 상기 이차전지 셀을 상기 제1 폴딩 장치로부터 상기 사이징 롤러 장치까지 순차적으로 이송시키기 위한 벨트 컨베이어 장치를 포함하고,
    상기 사이징 롤러 장치는,
    테라스의 일측의 폴딩된 부분을 가압하도록 구성되고 수평방향에 대하여 일정 각도를 가지도록 기울여진 롤러를 포함하는 롤러부; 및
    상기 롤러부를 지지하는 베이스;
    상기 이차전지 셀이 벨트 컨베이어 장치를 의해 상기 롤러부에 접하는 위치로 이동함에 따라 상기 롤러부의 롤러가 상기 테라스의 폴딩된 부분을 상기 일정 각도로 가압하도록 구성되고,
    상기 롤러부는
    상기 롤러가 연결되고, 일축을 기준으로 회전 가능한 레버 바디;
    상기 레버 바디의 일단에 연결된 스토퍼 볼트; 및
    상기 일축을 기준으로 상기 일단의 반대되는 상기 레버 바디의 타단에 연결된 코일 스프링을 더 포함하고,
    상기 스토퍼 볼트 및 상기 코일 스프링을 이용하여 상기 레버 바디의 회전 각도를 조절함으로써 상기 롤러의 기울기를 조절하도록 구성된
    폴딩 설비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부는 상기 이차전지 셀의 이동방향에 따라 복수개 배치되는
    폴딩 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이차전지 셀의 이동방향에 따라 복수개 배치된 롤러부의 각각에 포함된 롤러는 서로 다른 각도를 가지도록 설정되고, 이차전지 셀이 사이징 롤러로 진입하는 방향으로부터 순차적으로 작은 기울기를 가지도록 구성된
    폴딩 설비.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 롤러부는 폴딩된 일측의 테라스와 상기 일측의 반대방향의 테라스를 동시에 가압하기 위한 한 쌍으로 구성된
    폴딩 설비.
  6. 삭제
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