KR102279118B1 - 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 진동방지장치를 구비하고 있어 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화할 수 있는 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 피 가공물인 전극 필름을 일정 피치마다 노칭가공하는 노칭가공부; 노칭가공부 상단에 위치하여 피 가공물인 전극필름을 노칭가공부로 투입하도록 이송하는 제1롤러; 노칭가공부 하단에 위치하여 노칭 가공된 전극필름을 배출할 수 있는 제2롤러; 및 제1롤러 및 제2롤러 사이에 위치하여 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화할 수 있는 진동방지장치를 포함하는, 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치를 제공한다.

Description

스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치 {Laser notching device with scrap and hume suction device}

본 발명은 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 진동방지장치를 구비하고 있어 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화할 수 있는 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치에 관한 것이다.

2차 전지는 화학에너지와 전기에너지의 가역적 상호변환을 이용해 충전과 방전을 반복할수 있는 화학전지이다.

고성능 2차 전지에는 Ni-MH 2차 전지와 리튬 2차 전지가 있으며, 리튬 2차 전지에는 리튬 금속 2차 전지, 리튬이온 2차 전지(각형, 원통형, 파우치형), 리튬이온 폴리머 2차 전지, 리튬 폴리머 2차 전지 등이 있다.

최근에는 전기자동차가 상용화됨에 따라 전기자동차용 대형리튬 2차전지의 개발과 더불어 이를 대량으로 생산을 위한 자동화 설비에 관한 연구가 활발하게 진행 중이다.

리튬이온 2차 전지 중 특히 파우치형 전지의 경우 형태의 변형이 용이하고 제조비용이 저렴하며, 중량이 작아 파우치형 전지에 대한 수요가 증가하고 있는 추세에 있다.

전극조립체를 형성히기 위한 전극필름은 일부분에 활물질이 도포되고, 나머지 부분에는 활물질을 도포하지 않고 전극체를 노출시킨 형태로 제조된다. 이 전극체가 노출된 노출부는 전극조립체의 구성시 양극과 음극을 외부와 연결하기 위한 전극단자의 역할을 하도록 가공된다. 이러한 가공이 가능하도록 전극필름은 전극체를 구성하는 박판의 도체 상에 활물질을 도포하여 형성한 것으로 가공되어 구분되지 않는 상태이다.

노칭장치는 전극필름의 노출부와 활물질이 도포된 코팅부의 일부를 절삭하여 단자부를 형성하는 장치이다. 이를 위해 노칭장치는 펀칭이나 레이저를 이용하여 노출부의 일부를 절삭함으로써 단자부를 형성하게 된다.

종래에는 펀칭을 이용한 노칭장치가 주로 이용되었으나, 최근에는 레이저를 이용한 장치가 노칭을 위해 사용되고 있으며, 전극의 손상이 펀칭에 비해 적고 효율적인 생산이 가능하여 레이저를 이용한 노칭 장치의 이용 비중이 증대되고 있다.

이러한 레이저를 이용하는 경우 기존 펀칭 장치와는 달리 레이저의 경로를 고려하여 효율적인 작업기 배치가 이루어져야 하지만 현재의 노칭장치는 이러한 고려가 되지 않아 레이저 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 레이저 노칭장치의 개발에 절실한 실정이다.

선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-1802297호(2017.11.28. 공고)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 플레이트형상으로 구성된 진동방지장치를 구비하고 있어 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화 할 수 있는 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치는 피 가공물인 전극 필름을 일정 피치마다 노칭가공하는 노칭가공부; 노칭가공부 상단에 위치하여 피 가공물인 전극필름을 노칭가공부로 투입하도록 이송하는 제1롤러; 노칭가공부 하단에 위치하여 노칭 가공된 전극필름을 배출할 수 있는 제2롤러; 및 제1롤러 및 제2롤러 사이에 위치하여 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화할 수 있는 진동방지장치를 포함한다.

또한, 진동방지장치는 플레이트형상으로 구성될 수 있고, 플레이트형상의 진동방지장치의 전면에는 다수개의 통공이 형성될 수 있고, 진공흡입장치와 연결되어 플레이트형상의 전면에 구비된 다수개의 통공에서 공기를 흡입하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 것을 포함한다.

또한, 진동방지장치는 플레이트형상으로 구성될 수 있고, 플레이트형상의 진동방지장치의 전면에는 다수개의 통공이 형성될 수 있고, 진공흡입장치 및 블로어와 연결되어 플레이트형상의 전면에 구비된 다수개의 통공은 교번적으로 동시에 공기를 흡입 및 토출하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 것을 포함한다.

본 발명에 의하면 레이저노칭 공정시에 곡률이 없는 평면상태에서 노칭공정이 이루어지기때문에 레이저 가공부위의 원근차가 발생하지 않으며 정확한 저점에 효율적으로 노칭공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 제1롤러, 제2롤러 및 진동방지장치를 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 정면도
도 4는 도 2의 측면도
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제1롤러, 제2롤러 및 진동방지장치를 도시한 사시도,
도 6은 도 5의 정면도,
도 7은 도 5의 측면도
도 8은 전극필름이 가공될 때의 전극필름의 가공위치를 도시한 도면,
도 9는 스크랩 및 흄이 흡입되는 경로를 표시한 단면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치를 도시한 사시도, 도 2는 도 1의 제1롤러, 제2롤러 및 진동방지장치를 도시한 사시도, 도 3은 도 2의 정면도, 도 4는 도 2의 측면도, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 제1롤러, 제2롤러 및 진동방지장치를 도시한 사시도, 도 6은 도 5의 정면도, 도 7은 도 5의 측면도, 도 8은 전극필름이 가공될 때의 전극필름의 가공위치를 도시한 도면, 도 9는 스크랩 및 흄이 흡입되는 경로를 표시한 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치는 도 1 내지 도 9을 참조하면, 노칭가공부(400), 제1롤러(100), 제2롤러(200), 진동방지장치(300), 흄흡입장치(310) 및 스크랩흡입장치(320)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 본 발명에서 레이저커팅장치에서 레이저를 조사하여 전극 필름이 커팅되는 공정에 대해서는 레이저를 이용하여 금속판을 커팅하는 공정 자체는 일반적으로 자세하게 알려져 있는 것이고 그 동작원리에 대해서는 본 발명의 권리범위와는 관계없으므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.

노칭가공부(400)는 2차전지의 전극 필름의 무지부 부분을 전단 가공하여 전극탭을 형성하기 위하여 피 가공물인 전극 필름을 일정 피치마다 노칭가공할 수 있다.

보다 상세하게는, 노칭가공부(400)는 한쌍의 레이저커팅장치를 구비하고 한쌍의 레이저커팅장치는 전극필름의 우측단 및 좌측단에 위치하여 전극필름의 양측단을 커팅하며, 각각의 레이저커팅장치는 "

" 형상으로 움직이며 전극 필름을 양측단을 커팅한다.

상부에서 하부로 빠르게 이송되는 전극필름의 양측단을 "

" 형상으로 커팅하면 전극필름의 일정피치마다 전극탭이 형성되게 된다.

제1롤러(100)는 진동방지장치(300)의 상단에 위치하여 피 가공물인 전극필름을 진동방지장치(300)와 노칭가공부(400)의 사이에 위치하도록 이송하고, 제1롤러(100)는 동력원과 결합되어 있지 않아 이송되는 전극필름에 의하여 회전할 수 있다.

제2롤러(200)는 진동방지장치(300)의 하단에 의치하여 진동방지장치(300)와 노칭가공부(400)에서 가공된 전극필름을 배출할 수 있고, 동력원과 결합되어 있어, 전극필름을 이송시킬수 있으며, 전극 필름을 하부에서 당겨주어 전극필름에 텐션을 제공하여 노칭가공부(400)에서 노칭공정이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 제1롤러(100)는 동력원과 결합하지 않고 있어 동력원과 결합되어 있는 제2롤러(200)의 회전에 의하여 전극필름이 이송되고. 제2롤러(200)의 회전에 따라 전극필름이 팽팽하게 펴진 상태에서 레이저 노칭가공되며, 제1롤러(100)는 제2롤러(200)의 회전에 의한 전극필름의 이송에 의하여 자유회전운동을 하게 된다.

따라서, 전극필름의 텐션이 계속 유지되어 진동방지장치(300)와 노칭가공부(400)에서 정확한 위치에서 노칭공정이 이루어 질 수 있다.

진동방지장치(300)는 제1롤러(100) 및 제2롤러(200) 사이에 위치하여 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름이 노칭가공되는 동안 진동을 최소화할 수 있다.

보다 상세하게는 진동방지장치(300)는 플레이트 형상으로 구성될 수 있고, 플레이트 형상의 진동방지장치의 전면에는 다수 개의 통공이 형성될 수 있고, 진공흡입장치와 연결되어 플레이트 형상의 전면에 구비된 다수 개의 통공에서 공기를 흡입하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있다.

종래의 노칭장치는 원통형상의 롤러에서 바로 노칭공정을 실시하며, 원통형상의 롤러에서 노칭 공정을 하는 경우, 전극필름의 곡률로 인하여 레이저 노칭공정시 원통의 가운데 부분은 거리가 가깝고, 원통의 윗부분 또는 아랫부분은 거리가 멀게되는 원근차이가 발생하게 되므로, 정확한 노칭공정이 힘들게 된다.

본원발명은 제1롤러 및 제2롤러 사이에 진동방지장치가 구비됨으로 단순히 원통형상의 롤러에서 노칭 공정을 하는 것에 비하여, 효율적이며, 곡률이 없는 평면상태에서 노칭공정이 이루어지기때문에 원근차이가 없으며 정확한 부위에 효율적으로 노칭공정을 수행할 수 있다.

또한, 제1롤러(100) 및 제2롤러(200)가 모두 동력원과 결합되어 회전운동을 하게 되면, 전극필름이 팽팽하게 유지되지 못할 우려가 있으나, 본원 발명은 제1롤러(100)는 동력원과 결합되어 있지 않고 자유회전운동을 하고 제2롤러(200)만 동력원과 결합하여 제2롤러(200)가 하부에서 전극필름을 당겨주어 전극필름이 항상 팽팽한 상태에서 노칭공정이 이루어지므로, 정확한 부위에 효율적으로 노칭공정이 이루어지며, 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도 2 및 도 5를 참조하면, 진동방지장치(300)는 플레이트 형상으로 구성될 수 있고, 플레이트 형상의 진동방지장치(300)의 전면에는 다수 개의 통공이 형성될 수 있고, 전면에 형성되어 있는 다수 개의 통공은 각각 교번적으로 진공흡입장치 및 블로어장치와 연결되어 있으며, 교번적으로 진공흡입장치 및 블로어장치에 연결되어 있는 각각의 통공은 동시에 공기를 흡입 및 토출하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있다.

또한, 진동방지장치(300)는 제1플레이트 및 제2플레이트를 포함한 복수 개의 플레이트 형상으로 구성될 수 있으며, 각각의 플레이트에는 플레이트암이 형성되어 있어, 양측방향으로 슬라이딩 운동을 할 수 있어 전극필름의 폭에 대응하여 진동방지장치의 길이를 제어할 수 있으며, 각각의 플레이트암에도 진공흡입장치 및 블로어장치에 연결되어 있는 다수개의 통공이 형성되어 있어, 통공을 통하여 동시에 공기를 흡입 및 토출하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있다.

제1플레이트 및 제2플레이트에 형성되어 있는 플레이트암의 형상은 도 2과 같이 'ㄴ', 'ㄱ'의 형상으로 형성되어 좌우로 슬라이딩운동을 할 수 있고, 도 5과 같이 플레이트암이 3개 이상 형성되어 슬라이딩 할 수 있으며, 제1플레이트 및 제2플레이트에 형성되어 있는 플레이트암의 형상은 서로 맞물려 있는 상태에서 슬라이딩 운동을 할 수 있는 형상으로 다양하게 치환이 가능할 것이다.

또한, 노칭가공부의 양 측에는 스크랩 및 흄 흡입장치가 구비될 수 있다.

전극판을 레이저 노칭가공하는 경우, 연기형상의 가스가 발생할 수 있는데 흄의 성분은 대부분 산화철 및 각종 중금속으로 장기간 흡입하는 경우 진폐증이 발생할 수 있다.

따라서 본원발명은 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비하고 있어 레이저 가공시에 발생하는 스크랩 및 흄을 흡입할 수 있으며, 스크랩 흡입부 및 흄 흡입부는 각각 분리되어 있어 흄은 상방으로 흡입되어 집진장치 및 정화필터를 거쳐 배출되며, 스크랩은 중력에 의하여 하방으로 낙하하여 스크랩 수집장치에 적재된다.

스크랩은 레이저노칭가공에 의하여 스크랩이 발생함과 동시에 흡입되어 배출되므로 본 발명에 의한 장치를 사용하여 공정이 행해질때 스크랩 및 흄은 육안으로 보이지 않게 된다.

도 9을 참조하면, 가스성분인 흄은 흄흡입장치에 의하여 흡입되어 상방으로 배출되고, 금속성분인 스크랩은 스크랩 발생과 동시에 스크랩흡입장치에 흡입되어 중력에 의하여 하방으로 낙하하여 스크랩수집장치에 적재되게 된다.

흄과 스크랩은 기체 및 고체로 밀도가 상이하여 동시에 흡입 및 처리하는 것 보다 기체성분인 흄은 상방으로 배출시키고 고체성분인 스크랩은 하방으로 배출시키는 것이 효율적이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 - 제1롤러 200 - 제2롤러
300 - 진동방지장치 310 - 흄흡입장치
320 - 스크랩흡입장치 400 - 노칭가공부

Claims (3)

1. 피 가공물인 전극 필름을 일정 피치마다 노칭가공하는 노칭가공부;
   노칭가공부 상단에 위치하여 피 가공물인 전극필름을 노칭가공부로 투입하도록 이송하는 제1롤러;
   노칭가공부 하단에 위치하여 노칭 가공된 전극필름을 배출할 수 있는 제2롤러;
   제1롤러 및 제2롤러 사이에 위치하여 피 가공물인 전극필름의 떨림을 방지하여 전극필름의 진동을 최소화할 수 있는 진동방지장치
   를 포함하고,
   진동방지장치는
   플레이트형상으로 구성될 수 있고, 플레이트형상의 진동방지장치의 전면에는 다수개의 통공이 형성될 수 있고, 진공흡입장치와 연결되어 플레이트형상의 전면에 구비된 다수개의 통공에서 공기를 흡입하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 것; 및
   진동방지장치는 제1플레이트 및 제2플레이트를 포함한 복수 개의 플레이트 형상으로 구성될 수 있며, 각각의 플레이트에는 플레이트암이 형성되어 있어, 양특방향으로 슬라이딩 운동을 할 수 있어 전극필름의 폭에 대응하여 진동방지장치의 길이를 제어할 수 있는 것
   을 포함하며,
   각각의 플레이트암에도 진공흡입장치가 연결되어 있는 다수 개의 통공이 형성되어 있어, 통공에서 공기를 흡입하여 진공방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 것; 및
   노칭가공부의 양 측에는 스크랩 및 흄 흡입장치가 구비되며, 가스성분인 흄은 흄 흡입장치에 의하여 흡입되어 집진장치 및 정화필터를 거쳐 상방으로 배출되고, 금속성분인 스크랩은 스크랩 발생과 동시에 스크챕흡입장치에 흡입되어 중력에 의하여 하방으로 낙하하여 스크랩 수집장치에 적재되게 되는 것
   을 포함하는, 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   진동방지장치는
   플레이트형상으로 구성될 수 있고, 플레이트형상의 진동방지장치의 전면에는 다수개의 통공이 형성될 수 있고, 진공흡입장치 및 블로어와 연결되어 플레이트형상의 전면에 구비된 다수개의 통공은 교번적으로 동시에 공기를 흡입 및 토출하여 진동방지장치의 전면에서 이송되는 전극필름의 진동을 방지할 수 있는 것
   을 더 포함하는, 스크랩 및 흄 흡입장치를 구비한 레이저 노칭장치.

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