KR102370758B1

KR102370758B1 - 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템

Info

Publication number: KR102370758B1
Application number: KR1020210127560A
Authority: KR
Inventors: 유광룡; 방용기; 김병호
Original assignee: 주식회사 신룡
Priority date: 2021-09-27
Filing date: 2021-09-27
Publication date: 2022-03-07

Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 분리막 롤공급부; 상기 분리막롤공급부의 후공정에 설치되는 분리막 접합장치; 상기 분리막 접합장치의 후공정에서 분리막에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거하는 자석분리기; 상기 자석분리기를 통과한 분리막의 일정한 장력으로 통과되도록 하는 장력조절유닛; 상기 장력조절유닛을 통과하여 스택 테이블로 공급되는 분리막의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛; 상기 분리막롤공급부, 분리막 접합장치, 자석분리기, 장력조절유닛이 순차적으로 설치되는 장치설치패널; 상기 장치설치패널과 센서유닛이 거치되는 장치탑재대; 상기 센서유닛의 검출값을 제공받아 분리막의 오정렬 여부를 판독하는 제어부의 정렬신호에 따라 상기 장치설치패널을 장치탑재대의 전, 후방향으로 슬라이드 구동시켜 분리막 정렬이 이루어지도록 작동하는 패널구동유닛; 상기 센서유닛을 통과한 분리막을 가이드하여 스택 테이블로 안내하는 스윕롤러유닛; 상기 스윕롤러유닛 하부에서 분리막이 지그재그 형태로 적층되는 스택 테이블; 및 상기 스택 테이블 좌우 양측에서 지그재그 형태로 적층되는 분리막의 사이 사이에 음극판과 양극판이 교대로 적층되도록 공급하는 한 쌍의 전극판 로딩장치;를 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.

Description

이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템{Separator supply system of Secondary Battery}

본 발명은 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리막이 스택 테이블로 공급되기 직전 단계에서 분리막의 정렬상태를 센싱하고 틀어진 분리막의 정렬상태를 장치설치패널을 구동시켜 보정되도록 함으로써, 스택 테이블로 적층 공급되는 분리막이 안정적으로 공급되어 고품질의 제품을 생산하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성된 전지로서 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 1회 방전 용도로만 쓰이는 1차 전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 2차 전지로 구분된다.

2차 전지는 전술한 반복적인 충방전으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있다. 일례로 2차 전지는 와이어리스 모바일 기기와 같은 첨단전자기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라 화석연료를 사용하는 기존의 가솔린 및 디젤 내연기관의 대기오염 등을 해결하려는 방안으로 제시되고 있는 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 주목받고 있다.

2차 전지는 누구나 알 수 있듯이 양극판, 분리막, 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지며, 2차 전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

즉, 소형 2차 전지의 경우 음극판 및 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jellyroll)형태로 제작하는 방식이 많이 사용되며, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 2차 전지의 경우에는 음극판, 양극판 및 분리막을 적절한 순서로 적층하여(stacking) 제작하는 방식이 많이 사용되고 있다.

또한, 적층식으로 2차 전지 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 여러 가지가 있으나, 그 중 Z-스택킹(Z-stacking)방식에서는 분리막(separator)이 지그재그로 접힌 형태를 이루며, 분리막 사이에 음극판 및 양극판이 교번으로 삽입된 형태로 적층된다.

이러한 Z-스택킹(Z-stacking) 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 한국등록특허공보 제10-0313119호 및 한국등록특허공보 제10-1140447호 등에 개시되어 있다.

한편, Z-스택킹(Z-stacking) 형태로 이루어지는 2차 전지 내부 셀 스택은 매거진 유닛에 적층 형태로 삽입된 음극판 및 양극판을 각각 한 장씩 흡착하여 각각의 얼라인 테이블(align table)에서 정렬시킨 후, 다시 정렬된 각각의 음극판 및 양극판을 스택 테이블(stack table)에 의해 지그재그 형태로 접히는 분리막 사이에 교번으로 삽입시켜 제조된다.

그러나, 상기한 종래기술은 전극판을 매거진으로부터 픽업하는 픽업공정, 픽업된 전극판을 얼라인 테이블에서 정렬하는 얼라인공정, 얼라인된 전극판을 스택테이블로 이송하여 적층하는 적층공정이 분리되어 있어, 공정이 복잡하여 작업에 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 공정간 많은 구성요소들이 연계되어 상호 작업공정에 관여하게 됨에 따라 제어 및 관리가 어려운 문제점이 있었다.

특히, 상기 종래기술은 분리막이 롤공급부로부터 스택 테이블까지 공급되는 과정에서 분리막의 정렬상태가 틀어지게 되고 정렬상태가 틀어진 채로 스택 테이블로 적층 공급되는 분리막이 일정하게 접히지 않고 사행패턴을 형성함에 따라 제품의 품질이 저하되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-2120799호

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 분리막이 스택 테이블로 공급되기 직전 단계에서 분리막의 정렬상태를 센싱하고 틀어진 분리막의 정렬상태를 장치설치패널을 구동시켜 보정되도록 함으로써, 스택 테이블로 적층 공급되는 분리막이 안정적으로 공급되어 고품질의 제품을 생산하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 음극판 및 양극판을 적층하는 전극판 로딩장치를 다관절 구동이 가능한 로봇구동부 및 로봇구동부에 탑재되는 전극판 픽업부와 비전검사부의 구성을 통해서 구현되도록 함으로써, 전극판의 픽업 및 적층공정과 더불어 전극판의 얼라인 공정이 단일 공정으로 이루어지도록 하는데 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 분리막이 2개의 롤에 권취되어 교대로 공급되는 분리막 롤공급부;

상기 분리막롤공급부의 후공정에서 셀 스택 적층공정으로 투입되는 주행롤의 분리막이 소진되었을 때에 주행롤 분리막의 후단에 대기롤의 분리막을 연결시켜 분리막이 셀 스택 적층공정에 연속 투입되도록 하는 분리막 접합장치;

상기 분리막 접합장치의 후공정에서 분리막에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거하는 자석분리기;

상기 자석분리기를 통과한 분리막의 일정한 장력으로 통과되도록 하는 장력조절유닛;

상기 장력조절유닛을 통과하여 스택 테이블로 공급되는 분리막의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛;

상기 분리막롤공급부, 분리막 접합장치, 자석분리기, 장력조절유닛이 순차적으로 설치되는 장치설치패널;

상기 장치설치패널과 센서유닛이 거치되는 장치탑재대;

상기 센서유닛의 검출값을 제공받아 분리막의 오정렬 여부를 판독하는 제어부의 정렬신호에 따라 상기 장치설치패널을 장치탑재대의 전, 후방향으로 슬라이드 구동시켜 분리막 정렬이 이루어지도록 작동하는 패널구동유닛;

상기 센서유닛을 통과한 분리막을 가이드하여 스택 테이블로 안내하는 스윕롤러유닛;

상기 스윕롤러유닛 하부에서 분리막이 지그재그 형태로 적층되는 스택 테이블;

상기 스택 테이블 좌우 양측에서 지그재그 형태로 적층되는 분리막의 사이 사이에 음극판과 양극판이 교대로 적층되도록 공급하는 한 쌍의 전극판 로딩장치;를 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템이 제공될 수 있다.

여기서, 상기 자석분리기는 분리막을 사이에 두고 한 쌍이 상 하부에 대향 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 장력조절유닛은, 대향 설치되는 장력프레임;

상기 장력프레임의 상측을 일직선으로 관통하여 장력프레임의 축회전이 이루어지도록 하는 축회동부; 및

상기 축 회동부 사이에 사다리 형태로 설치되어 축회동부를 중심으로 회동되는 복수 개의 장력롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 장력롤러 각각에 대향되도록 장치설치패널 측에 복수 개의 고정롤러들을 설치하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 센서유닛은, 분리막의 폭 정렬 상태를 검출하는 센서부;

상기 센서부를 탑재하는 브라켓모듈;

상기한 브라켓모듈이 탑재되는 센서유닛 가이드; 및

상기 센서유닛 가이드를 평행하게 설치하고 장치탑재대에 장착되어 위치 고정되는 센서유닛 고정브라켓; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 패널구동유닛은, 장치설치패널의 이면에 선반형태로 설치되는 이동브라켓;

상기 이동브라켓에 대향하는 장치탑재대 측에 결합되는 고정브라켓;

상기 이동브라켓과 고정브라켓 사이에 설치되어 이동브라켓이 고정브라켓에 대해 전, 후방향으로 슬라이드 구동되도록 안내하는 전/후방 레일부; 및

상기 이동브라켓에 탑재되어 고정브라켓과의 상대거리를 밀거나 당기도록 하여 이동브라켓이 이동되도록 하는 전/후방 액츄에이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 스윕롤러유닛은, 분리막이 통과되는 한 쌍의 가이드롤러;

일측 단부에 상기 한 쌍의 가이드롤러를 회전 가능하게 결합하여 길이방향으로 연장되는 롤러아암;

상기 롤러아암의 타측 단부를 결합하는 아암거치대;

상기 아암거치대가 전면에 결합되는 롤러유닛 엘리베이터;

상기 롤러유닛 엘리베이터가 승하강 가능하게 레일 결합되는 롤러유닛 승강대;

상기 롤러유닛 승강대가 전면에 레일 결합되어 횡방향의 슬라이드 구동이 안내되는 롤러유닛 수평레일부;

상기 롤러유닛 수평레일부가 전면에 설치되고, 후면이 장치탑재대 측에 결합되는 가이드설치패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 분리막이 스택 테이블로 공급되기 직전 단계에서 분리막의 정렬상태를 센싱하고 틀어진 분리막의 정렬상태를 장치설치패널을 구동시켜 보정되도록 함으로써, 스택 테이블로 적층 공급되는 분리막이 안정적으로 공급되어 고품질의 제품을 생산하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 분리막 접합장치의 후공정에 자석분리기를 설치하여 분리막에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거함으로써, 셀스택 제품의 불량을 감소하고 품질을 향상시키는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 상기 자석분리기를 통과한 분리막의 일정한 장력으로 통과되도록 하는 장력조절유닛을 형성함으로써, 스택 테이블로 공급되는 분리막이 사행패턴을 방지함과 아울러 일정한 형태의 평활면을 제공하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 분리막의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛을 기점으로 장치설치패널을 구동시켜 센싱 조정작업이 이루어 지도록 함으로써, 분리막의 정렬 정확도를 높일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 장력조절유닛 및 자석분리기 구조를 도시한 요부확대도.
도 3은 도 1의 센서유닛 구조를 도시한 요부확대도.
도 4는 본 발명에 따른 패널구동유닛 구조를 도시한 요부확대도.
도 5는 도 1의 스윕롤러유닛 구조를 도시한 요부확대도.
도 6a내지 도 6c는 본 발명에 따른 스택 테이블의 분리막 적층공정을 설명하는 개념도.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템을 도시한 사시도이다.

동 도면에서 보는 바와 같은 본 발명에 따른 분리막 공급시스템은 크게 분리막롤공급부(110), 분리막접합장치(120), 자석분리기(130), 장력조절유닛(140), 센서유닛(150), 장치설치패널(160), 장치탑재대(170), 패널구동유닛(180), 스윕롤러유닛(190), 스택 테이블(200), 전극판로딩장치(210)를 포함한다.

먼저, 도 1을 참조하여 상기 분리막롤공급부(110)에 대해서 설명한다.

상기 분리막 롤공급부(110)는 분리막(1)이 2개의 롤에 권취되어 교대로 공급되는 구조를 제공한다.

예컨대, 분리막 롤은 2개가 인접하여 설치되도록 하여 분리막(1)이 상호 교대로 2차전지 제조공정(셀스택 적층공정)에 투입되도록 함으로써, 분리막 공급의 연속성을 갖도록 하는 것이다.

이때, 2개의 분리막 롤 중에서 분리막이 풀려서 2차전지 제조공정에 투입되고 있는 상태의 분리막 롤을 주행롤이라 칭하고, 상기 주행롤의 일측에서 대기 상태로 있는 분리막 롤을 대기롤이라 칭한다.

이때, 상기 대기롤은 주행롤 측의 주행분리막이 소진되었을 때, 대기분리막을 풀어서 주행분리막의 단부에 이어지도록 연결시켜 대기분리막이 2차전지 제조공정에 연속 투입되도록 하는 공정을 위해서 분리막접합장치(120)가 제공된다.

상기 분리막접합장치(120)에 의해 새롭게 연결된 대기롤은 주행롤이 되어 2차전지 제조공정에 주행분리막을 투입하게 되고, 분리막이 소진된 빈 롤은 새로운 대기롤로 교체되어 대기 상태에 있게 된다.

상기 분리막 접합장치(120)의 후공정 중에는 자석분리기(130)가 설치되어 분리막(1)에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거하게 된다.

도 2는 도 1의 장력조절유닛 및 자석분리기 구조를 도시한 요부확대도이다.

도 2를 참조하면, 상기 자석분리기(130)는 분리막(1)의 상, 하면에 각각 하나씩이 대향되어 설치될 수 있고, 이러한 자석분리기(130)는 스택 테이블(200)로 진입하기 직전 구간에 설치되도록 하여 최대한 클리어한 상태의 분리막이 스택 테이블(200)까지 공급되도록 한다.

이때, 상기 자석분리기(130)는 자력조절을 위해 분리막(1)을 향해 진퇴가능한 구조로 설치될 수 있다.

도 2를 참조하여, 장력조절유닛(140) 구조에 대해 설명한다.

상기 장력조절유닛(140)은 자석분리기(130)를 통과한 분리막(1)의 일정한 장력을 유지시켜 팽팽한 표면상태로 스택 테이블(200)까지 공급되도록 한다.

상기 장력조절유닛(140)은, 분리막(1)에 균일한 장력이 걸리도록 하기 위해서 장력롤러(143,144)를 다단으로 형성하여 분리막(1)에 걸리는 장력이 고르게 분산되도록 할 수 있다.

이와 같은 장력조절유닛(140)은 장력프레임(141)이 대향 설치된다.

이때, 상기 장력프레임(141)의 상측을 일직선으로 관통하여 축 회동부(142)가 설치되고, 상기 축 회동부(142)에 복수 개의 장력롤러(143,144) 들을 사다리 형태로 결합하게 된다.

이때, 각각의 장력롤러(143,144)들은 양측단부가 회전이 가능한 상태로 축 회동부(142)와 결합한다.

상기 축회동부(142)는 별도의 동력과 연결되어 축회전되는데, 이때 장력롤러(143,144)들이 축회동부(142)를 중심으로 함께 회전하게 된다. 이와 같은 회전동작에 의해, 상기 장력롤러(143,144)의 외면을 감싸서 통과하는 분리막(1)을 팽팽하게 당기는 작업이 가능하게 된다.

이때, 상기 장력롤러(143,144) 각각에 대향되도록 장치설치패널(160) 측에는 복수 개의 고정롤러(2)들이 설치된다.

상기 고정롤러(2)들과 장력롤러(143,144)들 사이를 분리막(1)이 지그재그 형태로 통과하여 스택 테이블(200)로 공급된다.

도 3은 도 1의 센서유닛 구조를 도시한 요부확대도이다.

도 3을 참조하면, 상기 장력조절유닛(140)을 통과하여 스택 테이블(200)로 공급되는 분리막(1)의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛(150)이 개시된다.

이때, 상기 센서유닛(150)은, 분리막(1)의 폭 정렬 상태를 검출하는 센서부(151)를 형성한다.

상기 센서부(151)는 브라켓모듈(152)에 탑재되어 분리막(1)의 정렬 상태를 검출하여 수직방향의 분리막 정렬도를 검출할 수 있게 된다.

상기한 브라켓모듈(152)은 센서유닛 가이드(153)에 탑재되고, 상기 센서유닛 가이드(153)는 조절 형태로 이루어져 있어, 정밀 셋팅 및 검출값의 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 센서유닛 가이드(153)은 센서유닛 고정브라켓(154)에 평행하게 설치되어 고정형태를 이루어지게 된다.

그리고, 상기 센서유닛 고정브라켓(154)은 장치탑재대(170)에 장착되어 장치설치패널(160)이 구동 될 때 따라 움직이지 않고 기존 셋팅 값을 유지한다.

앞서 설명한 바와 같은 상기 분리막롤공급부(110), 분리막 접합장치(120), 자석분리기(130), 장력조절유닛(140)들의 구성은 장치설치패널(160)에 순차적으로 전면 배치된다.

상기 장치설치패널(160)과 센서유닛(150)은 장치탑재대(170)의 전면에 거치되는데, 장치탑재대(170)와의 사이에 설치한 패널구동유닛(180)에 의해 장치탑재대(170) 전방으로 진퇴구동이 가능한 상태로 설치된다.

도 4는 본 발명에 따른 패널구동유닛 구조를 도시한 요부확대도.

도 4를 참조하면, 상기 센서유닛(150)의 검출값을 제공받아 분리막의 오정렬 여부를 판독하는 제어부의 정렬신호에 따라 상기 장치설치패널(160)을 장치탑재대(170)의 전, 후방향으로 슬라이드 구동시켜 분리막 정렬이 이루어지도록 작동하는 패널구동유닛(180)이 개시된다.

이하, 상기 패널구동유닛(180) 구조에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 상기 패널구동유닛(180)은, 장치설치패널(160)의 이면에 선반형태의 이동브라켓(181)이 설치된다.

그리고, 상기 이동브라켓(181)에 대향하는 장치탑재대(170) 측에는 평판형상의 고정브라켓(182)이 설치된다.

이때, 상기 이동브라켓(181)과 고정브라켓(182)은 판상의 두 부재가 상하 마주보는 형태로 설치되는 것이다.

그리고, 상기 이동브라켓(181)과 고정브라켓(182) 사이에는 전/후방 레일부(183)가 설치되어 이동브라켓(181)이 고정브라켓(182)에 대해 전, 후방향으로 슬라이드 구동되도록 안내하게 된다.

이와 같은 전/후방 레일부(183) LM가이드 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 이동브라켓(181)에는 전/후방 액츄에이터(184)가 탑재되어 고정브라켓(182)과 이동브라켓(181)의 상대거리를 밀거나 당기도록 하여 이동브라켓(181)이 이동되도록 한다.

이와 같은 전/후방 액츄에이터(184)는 피스톤 신축시켜 길이를 가변하는 유압 실린더 등의 구조가 적용될 수 있다.

도 5는 도 1의 스윕롤러유닛 구조를 도시한 요부확대도이다.

도 5를 참조하면, 상기 센서유닛(150)을 통과한 분리막(1)을 가이드하여 스택 테이블(200)로 안내하는 스윕롤러유닛(190)이 개시된다.

이하, 스윕롤러유닛(190) 구조에 대해 자세히 설명한다.

먼저, 분리막(1)이 통과되도록 한 쌍의 가이드롤러(191)가 설치된다.

상기 가이드롤러(191)는 롤러아암(192)의 일측 단부에 회전이 가능한 상태로 결합된다. 이때, 상기 롤러아암(192)은 길이방향으로 연장되어 외팔보 하중을 견디는 삼각형 구조로 제작될 수 있다.

상기한 롤러아암(192)의 타측 단부는 아암거치대(193)에 결합된다.

이때, 상기 아암거치대(193)는 롤러유닛 엘리베이터(194)의 전면에 결합되어 롤러유닛 엘리베이터(194)와 함께 수직방향으로 승하강 이동하게 된다.

이때, 상기 롤러유닛 엘리베이터(194)는 롤러유닛 승강대(195) 상에 승하강 가능하게 레일 결합되어 있고, 상기 롤러유닛 승강대(195)는 롤러유닛 수평레일부(196)의 전면에 레일 결합되어 횡방향의 슬라이드 구동이 안내된다.

이때, 상기 롤러유닛 수평레일부(196)는 가이드설치패널(197)의 전면에 설치되고, 상기 가이드설치패널(197)은 장치설치패널(160) 측에 결합된다.

상기한 구성을 갖는 스윕롤러유닛(190)은 롤러유닛 승강대(195) 구조 및 롤러유닛 수평레일부(196)의 구조를 통해서 수직 및 수평방향으로의 구동이 가능하다. 이는 45도 각도의 대각선 주행이 가능한 구조를 제공하는 것으로서, 이와 같은 구조는 후술하게 될 스택 테이블 적층 공정에서의 효율성을 높이게 된다.

도 6a내지 도 6c는 본 발명에 따른 스택 테이블의 분리막 적층공정을 설명하는 개념도이다.

도 6a를 참조하면, 스윕롤러유닛(190) 하부에 스택 테이블(200)이 위치하게 되고, 스윕롤러유닛(190)이 스택 테이블(200)로 분리막(1)을 끌어서 적층하게 된다.

이때, 스윕롤러유닛(190)은 분리막(1)을 스택 테이블(200) 상부에 눌러서 안착되도록 작동할 수 있다.

그런 다음, 상기 스택 테이블(200)이 분리막(1)의 단부를 끌고서 일측 전극판 로딩장치(210) 측으로 이동한다.

이후, 이동측의 전극판 로딩장치(210)가 매거진으로부터 음극판을 픽업하여 스택 테이블(200) 상부의 분리막(1) 위에 적층하게 된다.

이때, 상기 전극판로딩장치(210)는 스카라로봇 본체에 픽업부 및 비전검사부를 탑재함으로써, 픽업 및 얼라인 정렬구동이 동시에 이루어지도록 할 수 있다.

이후, 도 6b, 도 6c의 공정을 통해서, 스택 테이블(200)을 반대측 전극판 로딩장치(210) 측으로 이동시켜 분리막(1)을 음극판 위에 위치시키도록 한다.

이때, 상기 분리막(1)이 음극판 위에 떠있는 상태에서 스윕롤러유닛(190)을 하강시켜 음극판 위에 분리막(1)이 밀착되도록 적층한다.

그리고, 이동측 전극판 로딩장치(210)가 매거진(미도시)으로부터 양극판(미도시)을 픽업하여 스택 테이블(200)로 이동한 다음 분리막(1) 위에 적층되도록 한다.

이때, 스윕롤러유닛(190)은 스택이 완료되어 배출 작업이 이루어 질 때, 스택 테이블(200)의 대각선 상부방향으로 이동하여 대기하는 상태이기때문에, 전극판로딩장치(210)와 스윕롤러유닛(190)이 서로 간섭되는 것을 회피할 수 있게 된다.

앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 분리막이 스택 테이블로 공급되기 직전 단계에서 분리막의 정렬상태를 센싱하고 틀어진 분리막의 정렬상태를 장치설치패널을 구동시켜 보정되도록 함으로써, 스택 테이블로 적층 공급되는 분리막이 안정적으로 공급되어 고품질의 제품을 생산하는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 분리막 접합장치의 후공정에 자석분리기를 설치하여 분리막에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거함으로써, 셀스택 제품의 불량을 감소하고 품질을 향상시키는 것은 물론, 자석분리기를 통과한 분리막의 일정한 장력으로 통과되도록 하는 장력조절유닛을 형성함으로써, 스택 테이블로 공급되는 분리막이 사행패턴을 방지함과 아울러 일정한 형태의 평활면을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 분리막의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛을 기점으로 장치설치패널을 구동시켜 센싱 조정작업이 이루어 지도록 함으로써, 분리막의 정렬 정확도를 높일 수 있게 된다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

110: 분리막롤공급부 120: 분리막접합장치
130: 자석분리기 140: 장력조절유닛
141: 장력프레임 142: 축회동부
143, 144: 장력롤러 150: 센서유닛
151: 센서부 152: 브라켓모듈
153: 센서유닛 가이드 154: 센서유닛 고정브라켓
160: 장치설치패널
170: 장치탑재대 180: 패널구동유닛
181: 이동브라켓 182: 고정브라켓
183: 전/후방 레일부 184: 전/후방 액츄에이터
190: 스윕롤러유닛 191: 가이드롤러
192: 롤러아암 193: 아암거치대
194: 롤러유닛 엘리베이터 195: 롤러유닛 승강대
196: 롤러유닛 수평레일부 197: 가이드설치패널
200: 스택테이블 210: 전극판로딩장치
1: 분리막 2: 고정롤러

Claims

분리막이 2개의 롤에 권취되어 교대로 공급되는 분리막 롤공급부;
상기 분리막롤공급부의 후공정에서 셀 스택 적층공정으로 투입되는 주행롤의 분리막이 소진되었을 때에 주행롤 분리막의 후단에 대기롤의 분리막을 연결시켜 분리막이 셀 스택 적층공정에 연속 투입되도록 하는 분리막 접합장치;
상기 분리막 접합장치의 후공정에서 분리막에 붙어있는 금속성분의 오염물질을 자력으로 제거하는 자석분리기;
상기 자석분리기를 통과한 분리막의 일정한 장력으로 통과되도록 하는 장력조절유닛;
상기 장력조절유닛을 통과하여 스택 테이블로 공급되는 분리막의 정렬상태를 센싱하는 센서유닛;
상기 분리막롤공급부, 분리막 접합장치, 자석분리기, 장력조절유닛이 순차적으로 설치되는 장치설치패널;
상기 장치설치패널과 센서유닛이 거치되는 장치탑재대;
상기 센서유닛의 검출값을 제공받아 분리막의 오정렬 여부를 판독하는 제어부의 정렬신호에 따라 상기 장치설치패널을 장치탑재대의 전, 후방향으로 슬라이드 구동시켜 분리막 정렬이 이루어지도록 작동하는 패널구동유닛;
상기 센서유닛을 통과한 분리막을 가이드하여 스택 테이블로 안내하는 스윕롤러유닛;
상기 스윕롤러유닛 하부에서 분리막이 지그재그 형태로 적층되는 스택 테이블; 및
상기 스택 테이블 좌우 양측에서 지그재그 형태로 적층되는 분리막의 사이 사이에 음극판과 양극판이 교대로 적층되도록 공급하는 한 쌍의 전극판 로딩장치;를 포함하고,
상기 장력조절유닛은, 대향 설치되는 장력프레임;
상기 장력프레임의 상측을 일직선으로 관통하여 장력프레임의 축회전이 이루어지도록 하는 축회동부; 및
상기 축회동부 사이에 사다리 형태로 설치되어 축회동부를 중심으로 회동되는 복수 개의 장력롤러;를 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 자석분리기는 분리막을 사이에 두고 한 쌍이 상 하부에 대향 설치되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 장력롤러 각각에 대향되도록 장치설치패널 측에 복수 개의 고정롤러들을 설치하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서유닛은, 분리막의 폭 정렬 상태를 검출하는 센서부;
상기 센서부를 탑재하는 브라켓모듈;
상기한 브라켓모듈이 탑재되는 센서유닛 가이드; 및
상기 센서유닛 가이드를 평행하게 설치하고 장치탑재대에 장착되어 위치 고정되는 센서유닛 고정브라켓; 을 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 패널구동유닛은, 장치설치패널의 이면에 선반형태로 설치되는 이동브라켓;
상기 이동브라켓에 대향하는 장치탑재대 측에 결합되는 고정브라켓;
상기 이동브라켓과 고정브라켓 사이에 설치되어 이동브라켓이 고정브라켓에 대해 전, 후방향으로 슬라이드 구동되도록 안내하는 전/후방 레일부; 및
상기 이동브라켓에 탑재되어 고정브라켓과의 상대거리를 밀거나 당기도록 하여 이동브라켓이 이동되도록 하는 전/후방 액츄에이터;를 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 스윕롤러유닛은, 분리막이 통과되는 한 쌍의 가이드롤러;
일측 단부에 상기 한 쌍의 가이드롤러를 회전 가능하게 결합하여 길이방향으로 연장되는 롤러아암;
상기 롤러아암의 타측 단부를 결합하는 아암거치대;
상기 아암거치대가 전면에 결합되는 롤러유닛 엘리베이터;
상기 롤러유닛 엘리베이터가 승하강 가능하게 레일 결합되는 롤러유닛 승강대;
상기 롤러유닛 승강대가 전면에 레일 결합되어 횡방향의 슬라이드 구동이 안내되는 롤러유닛 수평레일부;
상기 롤러유닛 수평레일부가 전면에 설치되고, 후면이 장치탑재대 측에 결합되는 가이드설치패널;을 포함하는 이차전지용 셀스택 제조장치의 분리막 공급시스템.