KR102497587B1 - 이차전지용 라미네이팅 장치 - Google Patents

이차전지용 라미네이팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이차전지를 이루는 전극원단의 코팅면에 보호필름(F)을 부착시키는 이차전지용 라미네이팅 장치에 관한 것이다.
본 발명의 이차전지용 라미네이팅 장치는 라미네이팅될 전극원단(A)을 이송하는 전극원단 이송유닛(100)과, 이송되는 전극원단의 정규 부착위치를 감지하는 비전검사유닛(200)과, 보호필름(F)을 로딩위치까지 견인하는 보호필름 견인유닛(300)과, 로딩위치로 견인된 보호필름을 흡착 고정시키는 흡착고정유닛(400)과, 흡착고정된 보호필름을 일정길이로 절단하는 보호필름 절단유닛(500)과, 상기 비전검사유닛으로부터 입력되는 얼라인 정보에 따라 흡착고정유닛의 위치를 x,y 방향으로 조정하여 정규 부착위치로 절단된 보호필름(F1)을 공급하는 얼라인유닛(600)을 포함한다.

Description

이차전지용 라미네이팅 장치{Laminating apparatus for secondary battery}
본 발명은 이차전지를 이루는 전극원단의 코팅면에 보호필름을 부착시키는 이차전지용 라미네이팅 장치에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있으며, 휴대폰, 캠코더 및 노트북을 비롯하여 전기 자동차까지 적용 분야가 확대되면서 충방전이 가능한 이차전지의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
일반적으로 이차전지를 이루는 전극원단은 전극박막의 표면에 일정간격으로 전극활물질액을 코팅하는 전극박막 코팅 공정과 코팅면을 건조시키는 건조 공정을 거쳐 제작된다. 그리고 건조공정을 거친 전극원단은 건조된 코팅면이 박리되는 것을 방지하도록 코팅부위 마다 보호필름을 부착하는 라미네이팅 공정을 거치게 된다.
이때, 보호필름이 정확한 위치에 부착되지 못하게 되면 코팅면의 일부가 외부로 노출되면서 이물질이 달라붙어 오염되거나 물리적인 충격에 의해 손상되는 등의 중대 불량이 발생하게 된다.
따라서, 라미네이팅 공정은 자동화된 이차전지용 라미네이팅 장치를 이용하여 정밀하게 수행되고 있다.
그리고 이와 같은 이차전지용 라미네이팅 장치는 이송전극원단 이송부에 코팅경계면을 감지하는 레이저센서가 탑재되어 있으며, 상기 레이저센서가 전극원단의 코팅경계면을 감지하면 전극원단의 이송이 일시정지되고, 이때 보호필름을 전극원단에 부착시키도록 되어 있다.
그러나, 종래의 이차전지용 라미네이팅 장치는 레이저센서가 코팅부위와 비코팅부위의 음영차이를 이용하여 코팅경계면을 감지하도록 되어 있기 때문에 보호 필름의 접착 위치 정밀도가 낮다.
아울러, 종래의 이차전지용 라미네이팅 장치는 레이저센서가 코팅부위와 비코팅부위의 음영차이를 이용하여 코팅경계면을 감지하도록 되어 있기 때문에 센싱속도가 매우 느리다. 따라서, 전극원단이 부착위치로 접근하면 레이저 센싱을 할 수 있도록 이송속도를 저속으로 전환시켜야 하므로 생산성이 크게 떨어지고 공정도 복잡해지는 문제가 발생된다.
또한, 종래의 이차전지용 라미네이팅 장치는 전극원단을 진행방향에 대해서 전후로 이동시켜 가면서 부착위치를 조정하도록 되어 있어서 전극원단의 좌우방향에 대한 부착위치의 조정이 불가능한 한계가 있는바, 그 개선이 요구된다.
국내공개특허공보 제10-2019-0055739호
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보호 필름의 접착 위치 정밀도가 높고 공정이 단순화되며 작업속도가 빠르고 전극원단의 전후 및 좌우방향에 대한 부착위치 조정이 가능한 이차전지용 라미네이팅 장치를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 이차전지용 라미네이팅 장치는 라미네이팅될 전극원단을 이송하는 전극원단 이송유닛과, 이송되는 전극원단의 정규 부착위치를 감지하는 비전검사유닛과, 보호필름을 로딩위치까지 견인하는 보호필름 견인유닛과, 로딩위치로 견인된 보호필름을 흡착 고정시키는 흡착고정유닛과, 흡착고정된 보호필름을 일정길이로 절단하는 보호필름 절단유닛과, 상기 비전검사부로부터 입력되는 얼라인 정보에 따라 흡착고정유닛의 위치를 x,y 방향으로 조정하여 정규 부착위치로 절단된 보호필름을 공급하는 얼라인유닛을 포함한다.
또한, 상기 보호필름 견인유닛은 보호필름의 단부를 대기위치에 고정시키는 고정클램프와, 대기위치에 고정된 보호필름의 단부를 흡착고정유닛의 상부의 견인위치로 견인하는 이동클램프와, 상기 고정클램프와 이동클램프를 하강시켜 견인된 보호필름을 흡착고정유닛의 상면에 밀착시키는 제1승강유닛을 구비할 수 있다.
아울러, 상기 얼라인유닛은 상기 흡착고정유닛에 흡착된 보호필름이 라미네이팅될 전극원단과 마주하도록 상기 흡착고정유닛을 회전시키는 회전부재와, 상기 흡착고정유닛을 전극원단의 이송방향을 따라 전후로 이동시키는 x축얼라인부재와, 상기 흡착고정유닛을 전극원단의 좌우방향으로 이동시키는 y축얼라인부재와, 상기 흡착고정유닛을 부착위치로 하강시키는 제3승강유닛을 구비할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 이차전지용 라미네이팅 장치는 레이저센서를 이용하여 전극원단의 이송속도를 주기적으로 저속으로 전환시켜 가면서 코팅경계면의 음영차이를 통해 보호필름의 정규 부착위치를 판별하는 종래와는 달리, 비전검사부를 통해 촬영된 이미지를 분석하여 정규 부착위치를 판별하도록 구성되어 있기 때문에 보호 필름의 접착 위치 정밀도가 크게 향상될 뿐만 아니라, 전극원단의 이송을 저속으로 전환시키지 않아도 되므로 공정이 단순화되고 작업속도가 빨라지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치는 얼라인유닛이 흡착고정유닛을 x,y 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되어 있기 때문에 전후방향에 대해서만 부착위치 조정이 가능했던 종래와는 달리 통해 전후좌우 방향에 대한 부착위치 조정이 가능해지면서 부착 정밀성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치의 정면도.
도 2는 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치를 구성하는 보호필름 견인유닛의 구성을 나타내는 요부사시도.
도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치를 구성하는 얼라인유닛의 구성을 나타내는 요부사시도.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치의 작동상태를 순서대로 나타내는 도면.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치의 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치를 구성하는 보호필름 견인유닛의 구성을 나타내는 요부사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치를 구성하는 얼라인유닛의 구성을 나타내는 요부사시도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치는 라미네이팅될 전극원단(A)을 이송하는 전극원단 이송유닛(100)과, 이송되는 전극원단(A)의 정규 부착위치를 감지하는 비전검사유닛(200)과, 보호필름(F)을 로딩위치까지 견인하는 보호필름 견인유닛(300)과, 로딩위치에 견인된 보호필름(F)을 흡착 고정시키는 흡착고정유닛(400)과, 흡착고정된 보호필름(F)을 일정길이로 절단하는 보호필름 절단유닛(500)과, 상기 비전검사유닛(200)으로부터 입력되는 얼라인 정보에 따라 흡착고정유닛(400)의 위치를 x,y 방향으로 조정하여 정규 부착위치로 절단된 보호필름(F1)을 공급하는 얼라인유닛(600)을 포함한다.
상기 전극원단 이송유닛(100)은 라미네이팅될 전극원단(A)을 전방에서 후방으로 일정한 속도로 이송시키며 비전검사유닛(200)의 하부에 설치된다.
상기 비전검사유닛(200)은 흡착고정유닛(400)의 전방에 위치하도록 전극원단 이송유닛(100)의 상부에 설치되어 하부를 지나는 전극원단(A)을 촬영한다. 상기 비전검사유닛(200)은 전극원단(A)을 촬영하고, 실시간으로 촬영된 이미지를 분석하여 전극원단(A)의 코팅면 경계라인으로 규정되는 부착위치가 정규 부착위치로부터 전후 및 좌우 방향으로 얼마나 벗어나 있는지 그 편차를 계산한 다음, 그 편차를 현재 흡착고정유닛(400)의 위치에 대한 x,y 방향 이동량으로 환산한 얼라인 정보를 얼라인유닛(600)으로 출력한다.
상기 보호필름 견인유닛(300)은 전극원단(A)에 라미네이팅될 보호필름(F)을 로딩위치까지 견인한다.
이 경우, 상기 보호필름 견인유닛(300)은 보호필름(F)의 단부를 대기위치에 고정시키는 고정클램프(310)와, 대기위치에 고정된 보호필름(F)의 단부를 흡착고정유닛(400)의 상부의 견인위치로 견인하는 이동클램프(320)와, 상기 이동클램프(320)에 대하여 견인력을 제공하는 y축이송부재(330)와, 상기 고정클램프(310)와 이동클램프(320)를 하강시켜 견인된 보호필름(F)을 흡착고정유닛(400)의 상면에 밀착시키는 제1승강유닛(340)을 구비할 수 있다.
상기 고정클램프(310)와 이동클램프(320)는 각각 보호필름(F)의 상면과 하면에 밀착되는 집게 형태로 이루어질 수 있다.
아울러, 상기 제1승강유닛(340)은 고정클램프(310)를 승강시키는 제1승강부재(341)와, 이동클램프(320)를 승강시키는 제2승강부재(342)로 구성된다. 상기 제2승강부재(342)는 y축이송부재(330)에 고정되어 대기위치에서 견인위치까지 상기 y축이송부재(330)를 따라 일정거리를 좌우로 왕복이동이 가능한다.
상기 제1승강부재(341)와 제2승강부재(342)는 보호필름(F)이 흡착고정유닛(400)의 상면에 밀착되도록 상기 고정클램프(310)와 이동클램프(320)를 동시에 동일한 높이로 승강시킨다.
상기 보호필름 절단유닛(500)은 고정클램프(310)와 이동클램프(320)의 사이에 승강가능하게 설치되어 하강시 흡착고정유닛(400)에 흡착 고정된 보호필름(F)을 일정길이로 절단한다.
이 경우, 상기 보호필름 절단유닛(500)은 고정클램프(310)와 이동클램프(320)의 사이에 설치된 커터날(510)과, 상기 커터날(510)을 승강시키는 제2승강유닛(520)을 구비할 수 있다. 상기 제2승강유닛(520)은 커터날(510)의 승강구간을 최소화하도록 상기 제1승강부재(341)에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 얼라인유닛(600)은 비전검사유닛(200)로부터 입력되는 얼라인 정보에 따라 흡착고정유닛(400)을 이동시켜 정규 부착위치로 절단된 보호필름(F1)를 공급한다.
이 경우, 상기 얼라인유닛(600)은 흡착고정유닛(400)에 흡착된 보호필름(F)이 라미네이팅될 전극원단(A)과 마주하도록 상기 흡착고정유닛(400)을 회전시키는 회전부재(610)와, 상기 흡착고정유닛(400)을 전극원단(A)의 이송방향을 따라 전후로 이동시키는 x축얼라인부재(620)와, 상기 흡착고정유닛(400)을 전극원단(A)의 좌우방향으로 이동시키는 y축얼라인부재(630)와, 상기 흡착고정유닛(400)을 정규 부착위치로 하강시키는 제3승강유닛(640)을 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 회전부재(610)는 흡착고정유닛(400)의 상부에 흡착고정된 보호필름(F)이 라미네이팅될 전극원단(A)이 위치한 하부를 향하도록 흡착고정유닛(400)을 상하로 반전시키는 모터일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 회전부재(610)가 제3승강유닛(640)에 설치되고, 상기 제3승강유닛(640)이 y축얼라인부재(630)에 설치되며, y축얼라인부재(630)가 x축얼라인부재(620)에 설치된 것을 예를 들어 도시하였으나, 이에 한정될 필요는 없다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 이차전지용 라미네이팅 장치는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 보호필름 견인유닛(300)의 이동클램프(320)가 고정클램프(310)에 클램핑된 상태로 대기위치에서 대기하고 있던 보호필름(F)을 클램핑하여 y축이송부재(330)를 통해 로딩위치까지 견인하면, 제1승강유닛(340)가 이동클램프(320)와 고정클램프(310)를 하강시킨다.
이 과정에서 상기 고정클램프(310)와 이동클램프(320)가 동시에 하강하면서 흡착고정유닛(400)의 상면에 보호필름(F)이 밀착되며, 상기 흡착고정유닛(400)은 상면에 밀착된 보호필름(F)을 흡착 고정시킨다.(도 4a~도 4c)
그리고 상부로부터 보호필름 절단유닛(500)의 절단날(510)이 하강하여 보호필름(F)을 절단한 후 원위치로 복귀한다.(도 4d)
보호필름(F)이 절단되면 이동클램프(320)와 고정클램프(310)가 원위치로 상승하고, 흡착고정유닛(400)의 상하가 반전되도록 회전부재(610)가 흡착고정유닛(400)을 회전시킨다.(도 4e)
한편, 라미테이팅될 전극원단(A)은 전극원단 이송유닛(100)을 통해 일정한 속도로 전방에서 후방으로 설정된 거리 만큼 이송된다.
후방으로 설정된 거리 만큼 이송되는 전극원단(A)은 비전검사유닛(200)의 검사구간에서 정지하게 되며, 비전검사유닛(200)이 정지된 전극원단(A)을 촬영한다.
그리고, 상기 비전검사유닛(200)은 촬영된 이미지를 실시간으로 분석하여 전극원단(A)의 코팅면 경계라인이 정규 부착위치로부터 전후 및 좌우 방향으로 얼마나 벗어나 있는지 편차를 계산한 다음 이와 같은 흡착고정유닛(400)의 얼라인 정보를 얼라인유닛(600)으로 출력하게 되며, 상기 얼라인 정보를 전달받은 얼라인유닛(600)은 x축얼라인부재(620)와 y축얼라인부재(630)를 통해 흡착고정유닛(400)의 위치를 전후 및 좌우방향으로 조정한다.
이와 같은 전극원단(A)의 비전검사는 촬영 및 촬영 후 검사속도가 매우 빠르고 위치 측정 정밀도가 높기 때문에 보호 필름의 접착 위치 정밀도를 높일 수 있다.
상기 흡착고정유닛(400)의 얼라인이 완료되면 제3승강유닛(640)을 통해 상기 흡착고정유닛(400)이 하강하면서 전극원단(A)의 코팅면에 보호필름(F)을 정확하게 부착되며, 상기 흡착고정유닛(400)이 흡착력을 해제한 후 원위치로 복귀하면 라미네이팅이 완료된다.(도 4f 및 도 4g)
이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상술하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 변형 가능하며, 이러한 변형은 본 발명의 권리범위에 속할 것이다.
100...전극원단 이송유닛 200...비전검사유닛
300...보호필름 견인유닛 310...고정클램프
320...이동클램프 330...y축이송부재
340...제1승강유닛 400...흡착고정유닛
500...보호필름 절단유닛 600...얼라인유닛
610...회전부재 620...x축얼라인부재
630...y축얼라인부재 640...제3승강유닛
A...전극원단 F...보호필름
F1...절단된 보호필름

Claims (3)

  1. 라미네이팅될 전극원단을 이송하는 전극원단 이송유닛;
    상기 전극원단 이송유닛의 상측에 설치되어 이송되는 전극원단의 정규 부착위치를 감지하되, 실시간으로 촬영된 전극원단의 이미지를 분석하여, 이송된 전극원단의 위치와 정규 부착위치와의 편차를 반영해 얼라인 정보를 산출하는 비전검사유닛;
    보호필름을 로딩위치까지 견인하는 보호필름 견인유닛;
    로딩위치로 견인된 보호필름을 흡착 고정시키는 흡착고정유닛;
    흡착고정된 보호필름을 일정길이로 절단하는 보호필름 절단유닛; 및
    상기 비전검사유닛로부터 입력되는 상기 얼라인 정보에 따라 흡착고정유닛의 위치를 x,y 방향으로 조정하여 절단된 보호필름을 정규 부착위치로 공급하는 얼라인유닛을 포함하며,
    상기 보호필름 견인유닛은,
    보호필름의 단부를 대기위치에 고정시키는 고정클램프;
    대기위치에 고정된 보호필름의 단부를 흡착고정유닛의 상부의 견인위치로 견인하는 이동클램프;
    상기 이동클램프에 대하여 견인력을 제공하는 y축이송부재; 및
    상기 고정클램프와 이동클램프를 동시에 하강시켜 견인된 보호필름을 흡착고정유닛의 상면에 밀착시키는 제1승강유닛을 구비하며,
    상기 얼라인유닛은
    상기 흡착고정유닛에 흡착된 보호필름이 라미네이팅될 전극원단과 마주하도록 상기 흡착고정유닛을 회전시키는 회전부재; 상기 흡착고정유닛을 전극원단의 이송방향을 따라 전후로 이동시키는 x축얼라인부재; 상기 흡착고정유닛을 전극원단의 좌우방향으로 이동시키는 y축얼라인부재; 및 상기 흡착고정유닛을 정규 부착위치로 하강시키는 제3승강유닛을 구비한 이차전지용 라미네이팅 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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