KR102321596B1 - 적층화 장치 - Google Patents

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마르코 비바렐리
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만츠 이태리 에스.알.엘.
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Abstract

전기 에너지 축전 장치를 제조하기 위해 직사각형이 아닌 형상을 가진 전극들을 분리필름과 연결시키기 위한 적층화 장치가 설명되고, 한 쌍의 적층 롤러들이 탄성 수단에 의해 구동되는 롤러를 가지며, 상기 탄성수단은 상기 전극들이 통과하는 동안 브러시리스 모터에 의해 제어되는 무한궤도식 나사 컨베이어에 의해 조정되는 가변 하중으로 부하를 받고 매순간 적층화되는 전극의 폭에 따라 적층화 하중을 변화시키고 적층화 압력은 거의 일정하게 유지된다.

Description

적층화 장치{LAMINATING APPARATUS}
본 발명은 적층화 장치(laminationg apparatus) 특히 적층화에 의해 분리 필름(seperating film)과 전극을 연결하기 위한 장치에 관한 것이다.
구체적으로 상기 장치는 전기에너지 축전 장치를 제조하기 위해 이용될 수 있지만 이것에 한정되지 않는다.
특히, 직사각형 형상을 가지지 않는 평평한 물체를 적층화하기 위해 이용될 수 있는 것이 유리한 롤 적층화 장치(roll laminating apparatus)를 참고한다.
직사각형 형상을 가지지 않는 물체의 롤 적층화 과정이 가지는 문제점은, 적층화되어야 하는 물체의 표면 전체에 걸쳐서 일정한 적층화 압력을 보장하는 것이다. 사실상, 직사각형 형상을 가지지 않는 물체가 두 개의 적층화 롤러들사이를 통과하고 상기 롤러들에 의해 가해지는 적층화 하중이 물체에 작용할 때, 상기 물체의 폭은 물체의 형상에 따라 변화한다.
(항상 롤러들에 의해 가해지는 적층화 하중 및 상기 하중이 작용하는 표면사이의 비율과 동일한) 적층화 압력이 일정하지 않다면, 일부 영역에서 불충분한 적층화 압력이 작용한 제품이 만들어져서 부정확한 조립 및/또는 다른 영역에서 과도한 적층화 압력의 작용이 발생되어 그 결과 제품 특히 분리 필름을 손상시키고 상기 분리 필름이 적어도 부분적으로 양호한 품질의 전기에너지 축전 장치를 제조하기 위해 필요한 특성을 잃어버릴 수 있는 위험이 존재한다.
본 발명의 목적은 상기 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 적층화 장치를 제공하는 것이다.
물체의 표면 전체에 걸쳐서 실제로 일정한 적층화 압력을 가지며 평평한 형태의 물체들을 적층화할 수 있는 롤러들을 포함한 상기 형태의 적층화 장치를 제공하는 것이 유리하다.
직사각형 형상을 가지지 않는 평평한 물체들의 고품질 적층화를 구하는 형성하는 것이 유리하다.
특히 전기 에너지 축전 장치를 제조하기 위해 연속적인 분리 필름을 가지며 직사각형 형상을 가지지 않는 평평한 전극들을 적층화하기에 적합한 적층화 장치를 제공하는 것이 유리하다.
상기 분리필름을 손상시키지 않고 상기 분리 필름 및 전극사이에 강하고 안정된 결합을 가진 조립체를 제공하는 것이 유리하다.
높은 생산성 및 우수한 신뢰성을 나타내고 구조적으로 간단하며 비용이 적게드는 장치를 제공하는 것이 유리하다.
상기 및 다른 목적과 장점들이 하기 한 개이상의 청구항들을 따르는 장치에 의해 구해진다.
실시예에서, 적층화 장치는 한 쌍의 적층화 롤러들을 포함하고, 두 개의 롤러들 중 한 개는 가변하중으로 부하를 받는 탄성 수단에 의해 추력을 받아서 롤러들사이에 포함된 적층화 영역내에서 롤러들에 의해 가해지는 적층화 하중을 변화시키며, 프로그램 가능한 전자 프로세서가 상기 탄성 수단의 부하를 조정하는 모터를 제어하여, 적층화되어야 하는 물체가 상기 롤러들사이를 통과할 때 매 순간 상기 적층화 영역을 통과하는 물체의 폭에 따라 상기 적층화 하중이 변화하며 상기 적층화 압력은 거의 일정하게 유지된다. 상기 모터는 이동 요소(예를 들어, 무한궤도식 나사 컨베이어의 병진운동 요소)의 위치에 따르는 부하를 가지며 상기 탄성 수단과 상호작용하는 이동 요소의 운동을 구동할 수 있다. 전자 프로세서는 적층화되는 물체에 관한 정보를 수용하기 위한 데이터 입력 유닛 및 적층화되어야 하는 물체를 상기 이동 요소에 관한 미리 설정된 운동 원리와 관련시키기 위한 처리 유닛을 구비하여 상기 물체가 통과하는 동안 가해지는 적층화 하중을 변화시킬 수 있다. 상기 미리 설정된 운동 원리는 상기 프로세서와 연결된 전자 메모리내에 저장된 복수개의 운동원리들 사이에서 선택될 수 있다. 상기 장치는 적층화되어야 하는 물체들의 통과를 감지하기 위해 상기 물체의 공급 경로를 따라 상기 적층화 영역의 상류위치에 배열된 센서 수단을 구비하여 상기 이동 요소의 운동 및 상기 적층화 하중의 관련 변화는 상기 적층화 영역을 통과하는 물체의 위상(phasse)에서 발생한다.
본 발명은, 본 발명을 제한하지 않는 예시적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들을 참고하여 더 잘 이해되고 실시될 수 있다.
도 1은, 본 발명을 따르는 적층화 장치의 제1 실시예를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명을 따르는 장치에 의해 적층화될 수 있는 제품을 위에서 본 개략 평면도.
도 3은 본 발명을 따르는 적층화 장치의 제2 실시예를 도시한 정면도.
도 4는 도 3의 선 IV-IV를 따라 본 도면.
도 5는 도 3의 우측면도.
도 6은 도 5의 VI-VI를 따라 본 단면도.
도 1 내지 도 6을 참고할 때, 특히 에너지 축전 장치(배터리, 커패시터 등)를 제조하기 위해 이용될 수 있는 적층화 장치(1)가 도시된다. 특히 상기 적층화 장치(1)는, 직사각형 형상을 가지지 않는 적어도 한 개의 평평한 전극(E)을 적어도 한 개의 분리 필름(S)과 연결하기 위해 이용될 수 있다. 더욱 명확한 이해를 위해, 도면들에서 여러 개의 실시예들이 가지는 동일한 구성요소들에 대해 동일한 도면부호가 이용된다.
상기 적층화 장치(1)는 제1 (상부) 적층 롤러(2) 및 제2 (하부) 적층 롤러(3)를 포함하고, 상기 제1 및 제2 적층 롤러들은 서로 연결되고 서로 마주보게 배열되어 롤러들사이에서 적층화 영역을 형성한다. 특히 두 개의 적층 롤러(2,3)들은, 서로 평행한( 수평인) 회전축들을 가진다. 상기 적층화 영역은 상기 적층화 롤러(2,3)들의 축들과 평행한 방향으로 폭을 따라 연장된다.
상기 롤러(2,3)들사이에서 연장되는 적층화 영역을 통해 적층화되어야 하는 물체(예를 들어, 서로 앞뒤로 열을 이루며 배열되고 적어도 한 개의 연속적인 분리 필름(S)과 조립되어야 하는 한 개이상의 전극들)가 통과하고, 상기 물체는 상기 적층화 영역의 폭에 대해 횡 방향인 전진 방향(F)으로 제공된다. 특히 상기 전진 방향(F)은 상기 적층 롤러(2,3)들의 (서로 평행한) 축들을 포함한 평면에 대해 수직일 수 있다.
상기 제1(상부) 롤러(2)는 (제1) 탄성 수단(51)( 또는 탄성 제어 수단(51)에 의해 이동 요소(6)와 연결된 지지부(4)상에 회전가능하게 장착되고, 상기 이동 요소의 운동에 의해 상기 제1 탄성 수단(51)의 부하가 변화하게 되고 결과적으로 적층화 영역에서 상기 롤러(2,3)들에 의해 물체에 작용하는 적층화 하중이 변화하게 된다.
상기 제1 적층 롤러(2)는 또 다른 제2 탄성 수단(52)(또는 롤러 지지 탄성 수단(52))위에 적어도 부분적으로 배열될 수 있다. 상기 제2 탄성 수단(52)은, 상기 제1 적층 롤러(2)가 가지는 중량의 50% 내지 100%를 포함하는 적어도 일부 중량과 평형을 이루거나 지지하도록 설계될 수 있다.
상기 장치(1)는, 상기 이동요소(6)의 (수직)운동을 구동시키는 모터(7)를 포함할 수 있다. 상기 모터(7)는 예를 들어, 브러시리스 모터를 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서와 같이, 상기 이동 요소(6)는 상기 모터(7)의 회전축(8)의 회전운동을 병진운동으로 변환시키기 위한 기구의 병진 운동 부분을 포함할 수 있고 상기 병진운동 부분에 의해 상기 병진 운동 부분은 병진운동하게 된다. 예를 들어, 상기 기구는 나사-너트 고정 기구(screw-nut screw mechanism), 특히 볼 베어링 나사(ball bearing screw)(9)를 포함할 수 있다.
상기 장치(1)는, 프로그램가능한 모터 제어 수단을 포함할 수 있다. 상기 제어수단은 예를 들어, 도면에 도시되지 않은 제어유닛(CPU) 및 상기 제어수단에 의해 수행될 수 있는 컴퓨터 프로그램 명령들을 포함할 수 있다. 특히, 상기 제어 수단은, 상기 이동 요소(6)를 이동시키기 위한 수단을 포함하고, 적층화되어야 하는 제품이 상기 적층화 영역을 가로지르고 상기 이동 요소(6)는 미리 설정된 운동 원리를 따르게 되어 매순간 상기 적층화 영역에 위치한 제품의 폭에 따라 적층화 하중을 변화시키고 적층화 압력은 거의 일정하게 유지된다. 도 2는 적층화되어야 하는 물체의 예를 도시한다. 상기 물체는 연속적인 분리 필름(S)을 포함하고, 상기 필름상에 복수 개의 전극(E)들이 서로 앞뒤로 열을 이루며 배열된다. 상기 물체는 전진 방향(F)을 따라 적층화하도록 제공된다. 상기 전극(E)들은 직사각형이 아닌 형상을 가져서 전극(E)의 폭(즉, 상기 전진 방향에 대해 횡 방향 및/또는 상기 적층화 영역의 폭과 평행한 방향으로 전극의 치수)는 일정하지 않다. 단일 전극(E)은 폭(L1)을 가진 적층화 영역 및 폭(L2)(≠L1)을 가진 또 다른 적층화 영역을 가져서 거의 일정한 적층화 압력을 구할 수 있고, L1 미만인 폭을 가진 물체의 일부분에 가해지는 적층화 하중(F1)은 예를 들어, F1/L1= F2/L2에 따라 비례하여 L2보다 큰 폭을 가진 부분에 가해지는 적층화 하중(F2)보다 작을 수 있다.
상기 제어수단은, 적층화되어야 하는 물체에 관한 정보 예를 들어, 물체가 가지는 형상 및/또는 치수 및/또는 형태에 관한 정보를 수용하기 위한 수단 및, 수용된 정보를 기초하여 상기 이동 요소(6)의 원하는 운동 원리를 설정하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 특히 상기 제어 수단은, 상기 이동요소(6)를 위한 한 개이상의 운동 원리를 저장하기 위한 수단 및 적층화되어야 하는 물체에 관한 상기 정보를 상기 저장된 운동 원리들 중 한 개를 관련시키기 위한 수단을 포함할 수 있다.
상기 장치(1)는, 상기 제1 적층 롤러(2)에 의해 가해지는 적층화 하중을 측정하기 위한 센서 수단(10), 및 상기 이동 요소(6)의 위치에 따라 상기 적층화 하중의 변화를 결정함으로써 탄성 수단(51)을 특정하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 상기 제어 수단은, 적층화 하중의 원하는 변화 원리(예를 들어, 상기 물체의 모든 표면에 걸쳐서 거의 일정한 목표 적층화 압력을 구하기 위해 적층화되어야 하는 물체의 형상에 기초하여 계산된 변화 원리)를 수용하기 위한 수단 및, 제1 탄성 수단(51)의 특징을 이용하고 그 결과 적층화 하중의 원하는 변화 원리를 발생시키는 이동 요소(6)의 원하는 운동 원리를 결정하는 처리 수단을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하중 센서 수단은 적어도 한 개의 로드 셀(load cell) 또는 또 다른 하중 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
상기 장치(1)는, (직사각형이 아닌 형상을 가진) 평평한 물체들 예를 들어, 전극(E)을 상기 적층화 영역으로 한 개씩 공급하는 제1 공급 수단 및, 상기 제1 공급 수단과 함께 연속적인 필름(S) 예를 들어, 분리 필름을 상기 적층화 영역으로 공급하는 제2 공급수단을 포함하여, 상기 적층화 영역에서 상기 평평한 물체들은 상기 연속적인 필름과 연결된다. 상기 제1 공급 수단은, 상기 연속적인 필름위에서 상기 평평한 물체를 앞뒤로 열을 이루며 부착(deposit)하도록 배열될 수 있다. 도 3 내지 도 6을 참고할 때, (공지된 형태의 공급 수단을 포함하여 상세하게 설명하지 않은) 상기 제1 및 제2 공급 수단들이 적어도 부분적으로 도시된다. 특히 (수평의) 전달 평면(11)이 도시되고, 상기 전달 평면에서 적층화되어야 하는 제품이 이동한다. 적층화되어야 하는 제품(분리 필름(S) 및 전극(E))이 적층화 영역에 도달하기 전에 예를 들어, 공지된 방법에 의해 예열될 수 있다.
상기 장치(1)는 상기 물체의 위치를 감지하기 위해 적층화되어야 하는 물체의 공급 경로(P)를 따라 상기 적층화 영역의 상류위치에 배열된(예를 들어, 공지의) 센서 수단을 포함할 수 있다. 상기 위치 또는 근접 센서 수단은 (예를 들어, 광학, 초음파, 자기식 등의) 무접촉 수단 또는 다른 형태를 포함할 수 있다.
상기 제어 수단은 전진 운동하는 물체의 감지된 위치의 위상에서 모터(7)가 상기 이동 요소(6)를 구동하게 하는 수단을 포함할 수 있으며, 원하는 적층화 압력을 얻기 위하여, 적층화 하중의 변화(상기 이동 요소(6)의 위치변화에 따른)는 물체가 적층화 영역을 통과할 때의 위상에서 발생한다.
이용시, 적층 롤러의 구동 모터(12), 예를 들어, 상기 제2 (하부) 롤러(3) 및/또는 제1 (상부) 롤러(2)에 가해지는 모터(12)는 롤러들의 회전운동을 제공하고, 적층화되어야 하는 제품(상기 필름(S)상의 전극(E))은 상기 적층화 영역을 향해 전진 운동한다. 특수한 경우에서 양쪽의 롤러(2,3)들이 모터로 구동된다. 상기 제어 수단은 상기 이동 요소(6)의 원하는 운동 원리를 설정한다. 예를 들어, 상기 운동 원리는, 상기 제품( 특히 상기 전극(E))의 폭(L)이 가지는 상태에 기초하여 계산되거나 물체의 형태를 해당 법칙과 관련시켜서 일군의 원리들 중에서 선택될 수 있다.
상기 이동 요소(6)의 위치 변화에 의해 상기 제1 탄성 수단(51)에 작용하는 부하의 변화 및 그 결과 발생되는 적층화 하중의 변화가 형성된다. 상기 제품의 적어도 한 개의 단부(상기 전극(E)의 전방 또는 전방을 향하는 단부)가 상기 적층화 영역을 들어갈 때 상기 이동 요소(6)의 위치 조정이 개시된다. 상기 조정 위상은, 상기 적층화 영역의 상류위치에 배열된 물체의 위치를 감지하는 센서 수단에 의해 방출되는 위치신호를 기초하여 제공될 수 있다.
상기 적층화 영역은 폭을 따라 연장되고 롤러 축과 평행한 얇은 스트립(strip) 또는 라인을 포함한다. 적층화되어야 하는 제품(전극(E))의 적어도 일부분은 (상기 제품이 직사각형이 아닌 형상을 가지기 때문에) 변화하는 폭(L)을 가진다. 제품이 통과할 때, (비율(FL/L)에 거의 비례하는) 적층화 압력이 일정하게 유지되도록 상기 적층화 하중(FL)은 변화한다.
적층화된 제품의 모든 표면에 걸쳐서 상기 적층화는 규칙적이고 균일하게 된다. 따라서, 적층화된 제품에 대한 과도한 응력이 특징 예를 들어, 효율적인 전기에너지 축전 장치를 제조하기 위해 이용되는 전기적 특징의 감소 또는 손실을 발생시킬 수 있기 때문에, 적층화된 제품의 일부 부분들에 대해 과도한 응력을 발생시키지 않고 특히 분리 필름(S) 및 상기 전극(E)사이에서 충분히 강하고 잘 견디는(resistant) 목표 결합에 도달하기 위한 일정한 적층화 압력을 구할 수 있다.
1......적층화 장치,
2......제1 적층 롤러,
4......지지부,
6......이동 요소,
E,S......제품.

Claims (18)

  1. 적층화 장치(1)로서, 상기 적층화 장치(1)는 폭을 따라 연장되는 적층화 영역을 형성하기 위해 서로 마주보게 배열되는 제1 및 제2 적층 롤러(2, 3)를 포함하며, 적층화 영역의 폭에 대해 횡 방향인 전진 방향(F)으로 공급되고 롤러들에 의해 가해지는 적층화 하중이 제공되는 제품(E, S)이 상기 롤러들을 통과하며, 제1 적층 롤러(2)는 이동 요소(6)에 연결된 지지부(4) 상에서 회전 가능하게 장착되며, 이동 요소(6)의 운동에 의해 롤러(2,3)들 사이의 적층화 하중 변화가 발생되고, 적층화 장치(1)는 이동 요소(6)의 운동을 구동하는 모터(7) 및 프로그램 가능한 전기 모터 제어 수단을 포함하는, 적층화 장치(1)에 있어서,
    상기 프로그램 가능한 전기 모터 제어 수단은 제품(E, S)이 적층화 영역을 횡단하는 동안 이동 요소(6)를 이동시키기 위한 수단을 포함하며, 제품(E, S)이 적층화 영역을 횡단하는 동안 적층화 하중을 변화시키기 위하여 이동 요소(6)가 미리 설정된 운동 원리를 따르게 하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 지지부(4)는 탄성 수단(51)에 의해 이동 요소(6)에 연결되며, 이동 요소(6)의 운동에 의해 탄성 수단(51)의 하중 변화가 발생되고 롤러(2, 3)들 사이의 적층화 하중 변화가 발생되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 미리 설정된 운동 원리에 의해 매 순간 적층화 영역에 배열된 제품(E, S)의 폭(L1, L2)에 따라 적층화 하중 변화가 발생되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로그램 가능한 전기 모터 제어 수단은 적층화 되어야 하는 제품(E, S)에 관한 정보를 수용하고 수용된 정보에 따라 운동 원리를 설정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프로그램 가능한 전기 모터 제어 수단은 이동 요소(6)의 두 개 이상의 운동 원리를 저장하기 위한 수단 및 두 개 이상의 운동 원리들 중 한 개와 상기 정보를 관련시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  6. 제2항에 있어서, 적층화 장치(1)는 제1 적층 롤러(2)에 가해지는 적층화 하중을 측정하기 위한 센서 수단(10), 및 이동 요소(6)의 위치에 따라 적층화 하중의 변화를 결정함으로써 탄성 수단(51)을 특정하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 센서 수단(10)은 적어도 한 개의 로드 셀 또는 다른 하중 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  8. 제1항에 있어서, 이동 요소(6)는 모터(7)의 축(8)의 회전 운동을 병진 운동 부분의 병진 운동으로 변환시키기 위한 기구의 병진 운동 부분과 일체구성되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 운동 변환 기구는 나사-너트 고정 기구(screw-nut screw mechanism)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 나사-너트 고정 기구는 볼 베어링 나사(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  11. 제1항에 있어서, 모터(7)는 브러시리스 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  12. 제1항에 있어서, 제1 적층 롤러(2)의 중량의 적어도 일부분을 지지하도록 구성된 추가 탄성 수단(52)을 포함하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  13. 제12항에 있어서, 추가 탄성 수단(52)은 제1 적층 롤러(2)의 중량의 50% 내지 100%를 포함하는 일부를 지지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  14. 제1항에 있어서, 평평한 물체를 적층화 영역에 한 개씩 공급하기 위한 제1 공급 수단, 및 상기 제1 공급 수단과 함께 연속적인 필름을 적층화 영역에 공급하기 위한 제2 공급 수단을 포함하며, 상기 평평한 물체들은 연속적인 필름과 연결되어, 적층되어야 하는 물체(E,S)가 적층화 영역에서 형성되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 공급 수단은 전극(E)을 공급하도록 구성되고 상기 제2 공급 수단은 전극 분리 필름(S)을 공급하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  16. 제1항에 있어서, 제품(E, S) 자체의 위치를 감지하기 위하여, 적층되어야 하는 제품(E, S)의 공급 경로(P)를 따라 적층화 영역의 상류 위치에 배열된 센서 수단, 및 모터(7)를 제품(E, S)의 감지된 위치의 위상에 구동하게 하는 수단을 포함하며, 적층화 하중의 변화는 제품이 적층화 영역을 통과할 때의 위상에서 발생하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  17. 제1항에 있어서, 롤러(2, 3)들은 서로 평행한 축들을 가지고, 이동 요소(6)는 롤러(2, 3)의 축들에 수직인 병진운동 방향으로 병진운동하는 것을 특징으로 하는 적층화 장치.
  18. 전기에너지 축전 장치를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기 방법은 적어도 한 개의 평평한 전극(E)을 적어도 한 개의 분리 필름(S)에 연결시키기 위해 제1항에 따른 적층화 장치(1)를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기에너지 축전 장치를 제조하기 위한 방법.
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