KR102559154B1

KR102559154B1 - 전극 노칭 장치

Info

Publication number: KR102559154B1
Application number: KR1020210087434A
Authority: KR
Inventors: 이기웅; 임대균; 신호상; 김경덕; 김석한
Original assignee: 주식회사 디이엔티
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-07-26
Also published as: KR20230006337A

Abstract

전극 노칭 장치에 관한 것으로, 레이저를 발생하는 레이저 발생부, 상기 레이저 발생부로부터 출력되는 레이저를 조사하여 전극필름의 일부분을 절삭하는 스캐너 및 상기 전극필름을 공급 및 회수하는 공급부와 회수부 사이에 배치되고, 연속적으로 공급되는 전극필름이 가공위치에 정확히 안착된 상태에서 이동하도록 가이드하는 가공부를 포함하고, 상기 가공부는 레이저의 초점 위치에 마련되며 레이저가 전극필름에 조사되는 경로를 형성하는 리시버와, 레이저에 의한 절삭이 이루어지는 동안 전극필름을 상기 스캐너의 초점위치에서 직선면 형상을 유지한 상태로 지지하는 지지부를 포함하는 구성을 마련하여, 전극필름을 수직면을 따라 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저를 조사해서 절삭해서 레이저가 조사되는 DOP를 일정하게 유지하여 가공 효율을 향상시키고, 레이저에 의한 절삭 과정에서 발생하는 이물질을 효과적으로 흡입해서 배출하여 이물질로 인한 전극필름의 손상을 방지할 수 있다.

Description

전극 노칭 장치{ELECTRODE NOTCHING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 전극 노칭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극필름에 레이저를 조사해서 일부를 절삭하여 전극을 제조하는 전극 노칭 장치에 관한 것이다.

이차전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 외부의 회로에 전원을 공급하기도 하고, 방전되었을 때 외부의 전원을 공급받아 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 전기를 저장할 수 있는 전지로서, 니켈-카드뮴, 리튬이온, 니켈-수소 및 리튬 폴리머 등 다양한 종류가 있다.

이러한 이차전지는 전극 집전체의 표면에 활물질을 도포하여 양극과 음극을 구성하고, 그 사이에 분리막을 개재하여 전극조립체를 만든 후, 원통형 또는 각형의 금속 캔이나 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스 내부에 장착되며, 상기 전극 조립체에 주로 액체 전해질을 주입 또는 함침 시키거나, 고체 전해질을 사용하여 제조된다.

그래서 이차전지는 분리막에 의해 절연된 양극과 음극 사이에 투입되는 전해질의 이온이 양극과 음극 사이를 이동하도록 함으로써 충전과 방전이 이루어진다.

이러한 이차전지의 양극 및 음극에 사용되는 전극은 전극을 구성하는 전극체와 전극체 상에 도포된 전극 활물질을 포함한다.

상기 전극체는 일반적으로 알루미늄(Al), 구리(Cu)와 같은 전도성이 우수한 금속을 시트(Sheet), 박판(Thin plate), 포일(Foil) 형태로 가공한 것일 수 있다.

전극조립체를 형성하기 위한 전극필름은 일부분에 활물질이 도포되고, 나머지 부분에서는 전극체를 노출시킨 형태로 제조된다.

상기 전극체가 노출된 노출부는 전극조립체(양극, 음극 및 세퍼레이트)의 구성시 양극과 음극을 외부와 연결하기 위한 전극단자의 기능을 하도록 가공된다.

이러한 전극필름은 절삭 과정을 거쳐 양극 및 음극의 단자부가 형성되고, 전극조립체의 크기에 적합한 길이로 절단되어 분할된다.

이와 같은 전극필름의 절삭 작업에는 노칭장치가 이용된다.

상기 노칭장치는 전극필름을 절삭하여 단자부를 형성하는 장치로서, 전극필름의 노출부와 활물질이 도포된 부분 일부를 프레스나 레이저를 이용하여 절삭한다.

종래에는 펀칭을 이용한 노칭 장치가 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.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 종래기술에 따른 레이저를 이용한 레이저 노칭 장치 구성이 개시되어 있다.

한편, 레이저 노칭 장치는 기존 펀칭 장치와는 달리, 레이저의 경로를 고려하여 효율적인 작업의 배치가 이루어져야 하나, 종래의 레이저 노칭 장치는 이러한 고려가 되지 않아 레이저 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 작업 대상 외에 레이저가 노출되는 경우가 빈번하게 발생되어 작업기의 고장이 빈번하게 발생하고, 이를 관리하기 위한 비용이 불필요하게 증가하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 출원인은 하기의 특허문헌 3에 레이저와 노칭 대상이 되는 전극필름을 수직 이동 방식으로 배치하여 레이저에 의한 노칭이 효율적으로 이루어지는 전극 노칭 장치 구성을 개시하여 특허 출원해서 등록받은 바 있다.

예를 들어, 종래기술에 따른 도 1은 전극 노칭 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가공부의 확대도이다.

종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 발생부(11), 레이저 발생부(11)로부터 출력되는 레이저를 조사하여 전극필름(12)의 일부분을 절삭하는 스캐너(13), 레이저 발생부(11)와 스캐너(13) 사이에 배치되어 레이저 전달경로를 형성하는 광학거울, 빔 덤프 및 빔 익스팬더 중 어느 하나 이상을 포함하는 광학부재(14) 및 전극필름(12)을 공급 및 회수하는 공급부(도면 미도시)와 회수부(도면 미도시) 사이에 배치되고, 연속적으로 공급되는 전극필름(12)이 가공위치에 정확히 안착된 상태에서 이동하도록 가이드하는 가공부(15)를 포함한다.

가공부(15)는 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저의 초점 위치에 마련되어 절삭이 이루어지는 공간을 구획하는 리시버(16)와 레이저에 의한 절삭이 이루어지는 동안 전극필름(12)을 상기 초점위치에서 지지하는 지지부(17)를 포함한다.

지지부(17)는 대략 원통 형상의 회전 프레임(18)을 이용해서 전극필름(12)을 스캐너(13)의 초점위치에서 지지하고, 전극필름(12)의 이동경로를 변경하여 상기 회수부로 전달한다.

이와 같이, 종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 원통 형상의 회전 프레임(18)을 이용해서 전극필름(12)을 스캐너의 초점위치에서 지지한 상태에서 레이저를 조사하여 전극필름(12)의 일부분을 절삭한다.

이로 인해, 종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 회전 프레임(18)에서 초점위치를 중심으로 상부와 하부에서는 DOF(Depth Of Focus)의 변화로 인한 레이저의 왜곡이 발생함에 따라, 절삭 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

한편, 레이저를 조사해서 전극 필름을 절삭하는 과정에서는 분진과 스크랩, 가스 등 다양한 종류의 이물질이 발생할 수 있다.

그래서 종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 레이저가 조사되는 위치에 가이드홀이 형성된 리시버(16)를 마련하고, 리시버(16)에 레이저 노칭에 의해 발생하는 분진이나 스크랩, 가스 등의 이물질을 흡입하는 흡입라인을 연결하였다.

그러나 종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 리시버(16)에 가이드홀이 형성되는 개방 구조를 가짐에 따라, 이물질을 리시버 내부에서 상기 흡입라인으로 완벽하게 흡입하지 못하고, 리시버(16) 외부로 비산되면서 전극필름(12)에 손상이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술에 따른 전극 노칭 장치(10)는 전극필름(12)을 연속적으로 가공하는 과정에서 가공 부위에 이물질이 쌓임에 따라, 가공 부위에 쌓인 이물질을 제거하기 위해 가공 부위의 청소 또는 교체 작업으로 인한 가공 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 등록번호 10-1761973호(2017년 7월 26일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-1958881호(2019년 3월 15일 공고) 대한민국 특허 등록번호 10-2270797호(2021년 6월 30일 공고)

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직 방향으로 이송되는 전극필름을 흡입해서 배출면 형상을 유지한 상태에서 전극필름의 일부를 절삭해서 노칭하고, DOF 변화로 인한 가공 효율 저하를 방지할 수 있는 전극 노칭 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 노칭 과정에서 발생하는 이물질을 효과적으로 흡입해서 배출할 수 있는 전극 노칭 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 이물질의 흡입 구조를 개선해서 이물질로 인한 전극 필름의 손상을 방지하고, 이물질이 가공 부위에 쌓이지 않게 하여 가공 효율을 높일 수 있는 전극 노칭 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전극 노칭 장치는 레이저를 발생하는 레이저 발생부, 상기 레이저 발생부로부터 출력되는 레이저를 조사하여 전극필름의 일부분을 절삭하는 스캐너 및 상기 전극필름을 공급 및 회수하는 공급부와 회수부 사이에 배치되고, 연속적으로 공급되는 전극필름이 가공위치에 정확히 안착된 상태에서 이동하도록 가이드하는 가공부를 포함하고, 상기 가공부는 레이저의 초점 위치에 마련되며 레이저가 전극필름에 조사되는 경로를 형성하는 리시버와, 레이저에 의한 절삭이 이루어지는 동안 전극필름을 상기 스캐너의 초점위치에서 직선면 형상을 유지한 상태로 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 노칭 장치에 의하면, 상부 롤러와 하부 롤러에 의해 하방으로 이동하는 전극필름의 전후측에 각각 한 쌍의 가이드 플레이트를 배치하여 전극필름을 수직면을 따라 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저를 조사해서 절삭할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 레이저가 조사되는 DOP를 일정하게 유지함으로써, 가공 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

그리고 본 발명에 의하면, 전극필름의 이송을 가이드하는 한 쌍의 가이드 플레이트와 제1 및 제2 블록에 다공성 블록을 적용해서 전극필름을 향해 압축공기를 분사하여 전극필름을 플로팅 상태로 이송함으로써, 전극 필름의 손상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 의하면, 레이저를 조사해서 전극필름의 일부를 절삭하는 과정에서 발생하는 이물질을 제1 및 제2 블록 내부의 포집공간에 포집하여 외부로 배출할 수 있다는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 전극필름의 일부분을 절삭하는 과정에서 발생한 이물질이 리시버의 외부로 비산하는 것을 완벽하게 차단함으로써, 이물질에 의한 전극필름의 손상을 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명에 의하면, 흡입부에 압축된 공기를 공급해서 이물질을 포집하고, 배출부를 통해 배출함에 따라, 가공부위에 이물질이 쌓이는 것을 방지함으로써, 가공 부위의 청소 또는 교체 작업 주기를 연장하여 가공 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.

도 1은 종래기술에 따른 전극 노칭 장치의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 가공부의 확대도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극 노칭 장치에 적용되는 가공부의 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도,
도 5는 도 3에 도시된 흡입부의 확대도,
도 6은 도 5에 도시된 B-B' 선에 대한 단면도,
도 7은 도 5에 도시된 C-C'선에 대한 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극 노칭 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

이하에서는 도 1에 도시된 전극 가공 장치의 전체적인 구성을 원용하여 설명하기로 한다.

따라서 도 1에 도시된 전극 가공 장치의 전체적인 구성에 대한 설명은 생략하고, 종래기술에 따른 전극 가공 장치의 문제점을 해소하기 위해 개선된 부분에 대해서만 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극 노칭 장치에 적용되는 가공부의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 A-A' 선에 대한 단면도이다.

이하에서는 도 1에 도시된 스캐너(13)에서 전극필름(12)을 향해 레이저가 조사되는 방향을 '후방'이라하고, 그 반대 방향을 '전방'이라 한다. 그리고 '좌측', '우측', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 상기한 전방과 후방을 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극 노칭 장치(10)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 레이저를 발생하는 레이저 발생부(11), 레이저 발생부(11)로부터 출력되는 레이저를 조사하여 전극필름(12)의 일부분을 절삭하는 스캐너(13), 레이저 발생부(11)와 스캐너(13) 사이에 배치되어 레이저 전달경로를 형성하는 광학거울, 빔 덤프 및 빔 익스팬더 중 어느 하나 이상을 포함하는 광학부재(14) 및 전극필름(12)을 공급 및 회수하는 공급부(도면 미도시)와 회수부(도면 미도시) 사이에 배치되고, 연속적으로 공급되는 전극필름(12)이 가공위치에 정확히 안착된 상태에서 이동하도록 가이드하는 가공부(20)를 포함한다.

여기서, 레이저 발생부(11)와 광학 부재(14), 스캐너(13), 가공부(20)는 각각 전극필름(12)의 일측아 하나만 마련되거나 전극필름(12)의 양측에 한 쌍으로 마련될 수 있다.

즉, 전극필름(12)을 절삭해서 형성하고자 하는 전극의 위치 및 개수에 따라, 상기한 각 장치들은 전극필름(12)의 일측 또는 양측에 배치될 수 있다.

본 실시 예에서는 전극필름(12)의 우측 일부를 절삭하는 전극 노칭 장치(10)의 가공부(20) 구성을 설명하나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전극필름(12)의 좌측 일부를 절삭하는 가공부(20)를 서로 대칭되게 마련할 수 있음에 유의하여야 한다.

가공부(20)는 전극 필름(12)을 공급 및 회수하는 공급부(도면 미도시)와 회수부(도면 미도시) 사이에 배치될 수 있다. 상기 공급부와 회수부에는 각각 전극필름(12)을 공급하는 공급하는 공급롤러 및 일부분이 절삭된 전극필름(12)을 회수하는 회수롤러가 마련되고, 상기 공급롤러 및 회수롤러 사이에서 이송되는 전극필름(12)을 지지하는 하나 이상의 지지롤러가 더 마련될 수 있다.

가공부(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 레이저의 초점 위치에 마련되고 레이저가 전극필름(12)에 조사되는 경로를 형성하는 리시버(30)와, 레이저에 의한 절삭이 이루어지는 동안 전극필름(12)을 스캐너(13)의 초점위치에서 직선면 형상을 유지한 상태로 지지하는 지지부(40)를 포함한다.

그리고 가공부(20)는 지지부(40)에서 전극필름(12)의 일부를 절삭하는 과정에서 발생하는 분진, 스크랩, 가스 등 다양한 이물질을 흡입해서 배출하는 흡입부(50)를 더 포함할 수 있다.

가공부(20)는 전방에서 보았을 때 단면이 대략 '┗┛' 형상으로 형성되는 프레임(21)에 상에 설치될 수 있다.

리시버(30)는 대략 판 형상으로 형성되고, 상하 방향을 따라 수직으로 배치되며, 레이저가 전극필름(12)으로 조사되도록 가이드공(34)이 형성된 가이드부(32)가 마련되는 수신 플레이트(31) 및 수신 플레이트(31)의 가이드공(34) 주변을 차폐하는 차폐부재(33)를 포함할 수 있다(도 5 내지 도 7 참조).

수신 플레이트(31)는 대략 사각 판 형상으로 형성되고, 수신 플레이트(31)의 후면에는 가이드부(32)가 형성될 수 있다.

가이드부(32)는 대략 원통 형상이나 원뿔 형상으로 형성되고, 수신 플레이트(31)의 중앙부 후면에서 후방을 향해 돌출 형성될 수 있다.

즉, 가이드부(32)의 내부 공간에는 스캐너(13)로부터 입사된 레이저가 전극필름(12)으로 조사되는 경로가 형성될 수 있다.

차폐부재(33)는 수신 플레이트(31)의 중앙부에 결합되고, 전극 필름(12)을 절삭하는 과정에서 가이드부(32) 내측에서 발생하는 이물질이 리시버(30)의 외측으로 비산되는 것을 방지하도록, 가이드부(32)의 전면을 차폐하는 기능을 한다.

이를 위해, 차폐부재(33)는 대략 사각 판 형상으로 형성되는 차폐부와 상기 차폐부의 중앙에 형성된 가이드공을 통해 입사된 레이저를 전극 필름 측으로 전달하는 전달부를 포함할 수 있다.

상기 가이드공은 대략 단면이 사각 형상을 갖는 레이저빔이 통과하는 통로로서, 상기 레이저빔의 단면적과 동일하거나 약간 크게 형성될 수 있다. 다만, 이물질의 비산을 방지하기 위해서는 가이드공의 단면적과 레이저빔의 단면적의 차이는 최소화되는 것이 바람직하다.

지지부(40)는 전극 필름(12)이 상부에서 하부를 향해 수직 상태로 이송되도록 지지하는 상부 및 하부 롤러(41,42), 상부 및 하부 롤러(41,42) 사이에 배치되고, 전극필름(12)이 하방으로 수직 이동하도록 가이드하는 한 쌍의 가이드 플레이트(43)를 포함할 수 있다.

상부 롤러(41)와 하부 롤러(42)는 각각 프레임(21)의 양측벽 사이에 화전 가능하게 설치될 수 있다.

이러한 상부 롤러(41)와 하부 롤러(42)는 각각 일반적인 원통 형상의 롤러로 마련될 수 있다.

물론, 상부 롤러(41)와 하부 롤러(42)는 각각 표면에 이물질을 흡입하기 위한 다수의 흡입공이 형성되고, 각 롤러(41,42)의 내부에는 상기 흡입공을 흡입된 이물질을 일측으로 배출하는 배출유로가 형성되어 이물질의 흡입 및 배출 기능을 갖는 롤러가 적용될 수도 있다.

한 쌍의 가이드 플레이트(43)는 대략 사각판 형상으로 형성되고, 각 가이드 플레이트(43)는 일측단 또는 양측단이 전극필름(12)을 절삭하는 절단선에 대응되는 폭으로 형성될 수 있다.

이러한 한 쌍의 가이드 플레이트(43)는 전극 필름(12)의 전측과 후측에 각각 배치되어 전극필름(12)이 수직 방향을 따라 하방으로 이동하도록 가이드하고, 또한 스캐너(13)의 초점위치에서 직선면 형상을 유지하도록 가이드하는 기능을 한다.

그리고 한 쌍의 가이드 플레이트(43)는 각각 전극필름(12)이 원활하게 이동할 수 있도록, 전극필름(12)의 전면과 후면에 일정 간격만큼 이격되도록 배치될 수 있다.

즉, 전극필름(12)이 하방으로 이동하는 과정에서 한 쌍의 가이드 플레이트(43)와 접촉되는 경우, 전극필름(12)의 손상이 발생할 수 있다.

이에 따라, 본 실시 예에서 각 가이드 플레이트(43)는 내부에 미세한 기공이 형성되는 다공성(porous) 블록으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 가이드 플레이트(43)는 탄소를 포함한 원료를 플레이트 형상으로 성형해서 제조될 수 있다.

그리고 한 쌍의 가이드 플레이트(43)에는 각각 압축 공기가 공급되는 공기공급포트(535)가 연결될 수 있다.

이와 같이, 다공성 블록으로 마련된 한 쌍의 가이드 플레이트(43)에 각각 압축 공기를 공급해서 전극필름(12)의 전후측에서 각각 전극필름(12)을 향해 분사함에 따라, 전극필름(12)은 한 쌍의 가이드 플레이트(43) 사이에서 플로팅(floating) 상태에서 접촉없이 이동할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 한 쌍의 가이드 플레이트 사이를 통해 이동하는 전극필름과 각 가이드 플레이트 사이의 접촉을 차단함으로써, 전극필름의 손상을 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 상부 롤러와 하부 롤러에 의해 하방으로 이동하는 전극필름의 전후측에 각각 한 쌍의 가이드 플레이트를 배치하여 전극필름을 수직면을 따라 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저를 조사해서 절삭할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 레이저가 조사되는 DOP를 일정하게 유지함으로써, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

다음, 도 5 내지 도 7을 참조해서 흡입부의 구성을 상세하게 설명한다.

도 5는 도 3에 도시된 흡입부의 확대도이고, 도 6은 도 5에 도시된 B-B' 선에 대한 단면도이고, 도 7은 도 5에 도시된 C-C'선에 대한 단면도이다.

흡입부(50)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 레이저의 초점위치에 상하 방향을 따라 나란하게 배치되는 제1 및 제2 블록(51,52), 전극필름(12)이 레이저에 의해 절삭되는 과정에서 발생하는 이물질을 흡입해서 외부로 배출하도록, 제1 및 제2 블록(51,52)에 기체를 공급하는 공급부(53) 및 이물질이 포함된 기체를 외부로 배출하는 배출부(64)를 포함한다.

상기 기체는 레이저를 조사해서 전극필름(12)을 절삭하는 과정에서 발생하는 이물질을 포집하고, 레이저빔의 발산을 최소화하여 레이저 효율을 높이도록, 대기압보다 높은 압력으로 압축된 압축 공기나 질소(N₂)와 같은 불활성 가스를 이용할 수 있다.

제1 및 제2 블록(51,52)을 각각 직육면체 형상으로 형성되고, 제1 및 제2 블록(51,52) 사이에는 전극필름(12)이 이동하도록 공간이 형성될 수 있다.

제1 및 제2 블록(51,52)은 지지부(40)에 마련된 한 쌍의 가이드 플레이트(43)의 일측 또는 양측에 배치되고, 리시버(30)의 수신 플레이트(31) 후면에 결합될 수 있다.

여기서, 제1 및 제2 블록(51,52) 사이의 공간은 전극필름(12)의 두께에 대응되거나, 전극필름이 원활하게 이동할 수 있도록 전극필름의 두께보다 약간 크게 형성될 수 있다.

이러한 제1 블록(51)과 제2 블록(52)의 일측, 도 5에서 보았을 때 우측면에는 공급부(53)와 배출부(54)가 각각 연결된다.

그리고 제1 블록(51)과 제2 블록(52)의 내부에는 각각 공급부(53)를 통해 공급되는 기체를 이용해서 전극필름(12) 절삭시 발생하는 이물질을 포집하는 제1 및 제2 포집공간(511,521)이 형성될 수 있다.

제1 및 제2 포집공간(511,521)은 각각 도 6에 도시된 바와 같이, 이물질이 포함된 기체가 이동하는 이동경로를 변경해서 포집될 수 있도록, 제1 블록(51)과 제2 블록(52)에서 가이드부(32) 및 아래에서 설명할 가이드부재(522)의 상부와 하부에 각각 형성될 수 있다.

예를 들어, 제1 블록(51)의 제1 포집공간(511)은 수신 플레이트(31)의 가이드부(32)가 결합된 상태에서 가이드부(32) 외면을 둘러싸면서 가이드부(32)의 상부와 하부에 각각 단면이 대략 원 형상인 원통 형상으로 형성될 수 있다.

그래서 전극필름(12)의 일부가 절삭되면서 전극필름(12)의 전측에서 발생한 분진이나 스크랩, 가스 등의 이물질은 압축공기에 의해 가이드부(32)의 외측을 따라 제1 포집공간(511) 내부로 포집되고, 아래에서 설명할 배출부(54)를 통해 외부로 배출된다.

제2 블록(52)의 제2 포집공간(521)은 제1 포집공간(511)과 대칭된 형상으로 형성되고, 제2 포집공간(521)에는 가이드부(32)에 대칭되는 가이드부재(522)가 결합될 수 있다.

그래서 전극필름(12)의 일부가 절삭되면서 전극필름(12)의 후측에서 발생한 이물질은 압축공기에 의해 가이드부재(522)의 외측을 따라 제2 포집공간(521) 내부로 포집되고 배출부(54)를 통해 외부로 배출된다.

이러한 제2 포집공간(521)의 전면에는 전극필름(12)을 레이저의 초점위치로 지지하는 지지부재(56)가 배치될 수 있다.

지지부재(56)는 대략 사각 판 형상으로 형성되고, 전극필름(12)이 레이저의 초점위치에서 직선면 형상을 유지하도록, 전극필름(12)의 후면을 지지할 수 있다.

공급부(53)는 상기 압축공기를 제1 및 제2 블록(51,52)으로 공급하는 부분으로서, 복수의 공급포트를 포함할 수 있다.

예를 들어, 공급부(53)는 제1 및 제2 블록(51,52)의 일측, 즉 우측면 상부와 하부를 통해 기체를 공급하는 4개의 제1 공급포트(531), 수신 플레이트(31)와 제1 블록(51) 사이에 기체를 공급하는 제2 공급포트(532), 제1 블록(51)과 제2 블록(52) 사이에 기체를 공급하는 제3 공급포트(533)를 포함할 수 있다.

이와 함께, 공급부(53)는 아래에서 설명할 분사유닛(55)에 압축공기를 공급하는 제4 공급포트(534)와 한 쌍의 가이드 플레이트(43)에 각각 압축공기를 공급하는 공기공급포트(535)를 더 포함할 수 있다.

제1 공급포트(531)는 제1 및 제2 블록(51,52) 내부에 기체를 공급해서 제1 블록(51)과 제2 블록(52) 사이를 이동하는 전극필름(12)을 제1 및 제2 블록(51,52)과 접촉되지 않도록 플로팅시키는 기능을 한다.

이를 위해, 제1 및 제2 블록(51,52)은 각각 내부에 미세한 기공이 형성된 다공성 블록으로 마련될 수 있다. 그래서 제1 및 제2 블록(51,52)은 각각 각 제1 공급포트(531)를 통해 내부로 공급된 압축공기를 전극필름(12)의 전측과 후측에서 전극필름(12)을 향해 공급한다.

이와 같이, 본 발명은 제1 블록과 제2 블록을 다공성 블록으로 마련하고, 제1 블록과 제2 블록에서 전극필름을 향해 압축공기를 공급해서 전극필름을 플로팅시켜 전극필름과의 접촉으로 인한 손상을 미연에 예방할 수 있다.

제2 공급포트(532)는 수신 플레이트(31)와 제1 블록(51) 사이에 기체를 공급해서 전극필름(12)의 전면측에 발생한 이물질을 제1 포집공간(511) 측으로 이동시키는 에어 커튼 기능을 할 수 있다. 이러한 제2 공급포트(532)는 수신 플레이트(31)와 제1 블록(51)의 일측에만 마련되거나, 에어 커튼 효과를 높이기 위해 양측에 각각 마련될 수도 있다.

제3 공급포트(533)는 제1 블록(51)과 제2 블록(52) 사이에 기체를 공급해서 전극필름(12)의 전면측에서 발생한 이물질을 제1 포집공간(511) 측으로 이동시키고, 전극필름(12)의 후면측에서 발생한 이물질을 제2 포집공간(521) 측으로 이동시키는 에어 커튼 기능을 할 수 있다.

한편, 수신 플레이트(31)의 전면에는 제4 공급포트(534)를 통해 공급된 압축 공기를 하방으로 분사해서 수신 플레이트(31)의 전방으로 배출되는 이물질을 수신 플레이트(31)의 전면을 따라 하방으로 낙하시키는 분사유닛(55)이 더 마련될 수 있다.

이를 위해, 분사유닛(55)의 하면에는 제4 공급포트(534)를 통해 공급된 압축공기를 하방으로 분사하는 분사공이 하나 이상 형성될 수 있다.

배출부(54)는 제1 및 제2 포집공간(511,521)에 기체에 의해 포집된 이물질을 외부로 배출하는 부분으로서, 복수의 배출포트(541)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 배출부(54)는 제1 및 제2 블록(51,52)의 우측면에 각각 연결되고 제1 및 제2 포집공간(511,521)과 연통되는 2쌍의 배출포트(541)를 포함할 수 있다.

물론, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 공급부 및 배출부에 마련되는 공급포트와 배출포트의 개수 및 연결위치 등이 다양하게 변경될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 레이저를 조사해서 전극필름의 일부를 절삭하는 과정에서 발생하는 이물질을 제1 및 제2 블록 내부의 포집공간에 포집하여 외부로 배출할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 전극필름의 일부분을 절삭하는 과정에서 발생한 이물질이 리시버의 외부로 비산하는 것을 완벽하게 차단함으로써, 이물질에 의한 전극필름의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 흡입부에 압축된 공기를 공급해서 이물질을 포집하고, 배출부를 통해 배출함에 따라, 가공부위에 이물질이 쌓이는 것을 방지함으로써, 가공 부위의 청소 또는 교체 작업 주기를 연장하여 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전극 노칭 장치의 결합관계 및 작동방법을 상세하게 설명한다.

먼저, 작업자는 전극필름(12)이 수직 방향을 따라 하방으로 이동하도록, 공급부와 회수부 사이에 지지부(40)를 구성하는 상부 롤러(41)와 하부 롤러(42)를 각각 프레임(21)의 양측벽에 회전 가능하게 설치하고, 상부 롤러(41)와 하부 롤러(42) 사이에 한 쌍의 가이드 플레이트(43)를 배치한다.

그리고 작업자는 가이드 플레이트(43)의 일측 또는 양측에 흡입부(50)를 배치하고, 흡입부(50)의 전면에 리시버(30)를 결합한다.

여기서, 흡입부(50)는 각각 제1 및 제2 블록(51,52)으로 구성되고, 제1 및 제2 블록(51,52)의 일측, 즉 우측에는 공급부(53)와 배출부(54)가 연결된다.

리시버(30)의 수신 플레이트(31) 후면에 형성된 가이드부(32)는 제1 블록(51)의 제1 포집공간(511)에 결합되고, 제2 블록(52)의 제2 포집공간(521)에는 가이드부재(522)가 결합된다.

이어서, 작업자는 수신 플레이트(31)의 중앙부에 형성된 가이드공(34)에 차폐부재(33)를 결합한다.

이와 같은 과정을 통해 가공부(20)의 조립이 완료되면, 상기 공급부는 가공부(20) 측으로 전극필름(12)을 연속적으로 공급한다.

그러면, 전극필름(12)은 상부 롤러(41)와 한 쌍의 가이드 플레이트(43) 사이와 제1 및 제2 블록(51,52) 사이 공간, 하부 롤러(42)를 거쳐서 수직 방향을 따라 하방으로 이동하고, 지지부(40)에 의해 레이저의 초점위치에 직선면 형상을 유지한 상태로 지지된다.

이때, 레이저 발생부(11)에서 발생한 레이저는 광학부재(14)를 통해 스캐너(13)로 전달되고, 스캐너(13)는 전극필름(12)의 일부분을 절삭하기 위한 절단선 상의 초점위치를 향해 레이저를 조사한다.

이에 따라, 전극필름(12)은 수직 방향을 따라 하방으로 이동하면서 지지부(40)에 의해 레이저의 초점위치에서 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저에 의해 일부분이 절삭된다.

이와 같이 레이저빔에 의해 전극필름(12)이 절삭되는 과정에서 분진, 스크랩, 가스 등의 이물질이 발생한다.

그러면, 흡입부(50)에 마련된 공급부(53)를 통해 제1 및 제2 블록(51,52) 내부, 수신 플레이트(31)와 제1 블록(51) 사이 및 제1 블록(51)과 제2 블록(52) 사이 공간에 각각 압축 공기가 공급된다. 그리고 한 쌍의 가이드 플레이트(43)와 분사유닛(54)에도 압축 공기가 공급된다.

이에 따라, 전극필름(12)은 한 쌍의 가이드 플레이트(43) 사이 공간과 제1 및 제2 블록(51,52) 사이에서 플로팅 상태에서 이송될 수 있다.

그리고 전극필름(12)의 전면측에서 발생한 이물질은 가이드부(32)의 외측을 따라 제1 포집공간(511)으로 포집되고, 전극필름(12)의 후면측에서 발생한 이물질은 가이드부재(522)의 외측을 따라 제2 포집공간(521)으로 포집된다.

이어서, 제1 및 제2 포집공간(511,521)에 각각 포집된 이물질이 포함된 기체는 배출부(53)의 배출포트(541)를 통해 외부로 배출되고, 별도로 마련된 저장탱크(도면 미도시)에 저장되거나 여과장치를 통해 대기중으로 배출될 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통해 본 발명은 상부 롤러와 하부 롤러에 의해 하방으로 이동하는 전극필름의 전후측에 각각 한 쌍의 가이드 플레이트를 배치하여 전극필름을 수직면을 따라 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저를 조사해서 절삭할 수 있다.

그리고 본 발명은 레이저를 조사해서 전극필름의 일부를 절삭하는 과정에서 발생하는 이물질을 제1 및 제2 블록 내부의 포집공간에 포집하여 외부로 배출할 수 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명은 전극필름을 수직면을 따라 직선면 형상을 유지한 상태에서 레이저를 조사해서 절삭해서 레이저가 조사되는 DOP를 일정하게 유지하여 가공 효율을 향상시키고, 레이저에 의한 절삭 과정에서 발생하는 이물질을 효과적으로 흡입해서 배출하여 이물질로 인한 전극필름의 손상을 방지하는 전극 노칭 장치 기술에 적용된다.

10: 전극 노칭 장치
11: 레이저 발생부 12: 전극필름
13: 스캐너 14: 광학부재
15: 가공부 16: 리시버
17: 지지부
20: 가공부 21: 프레임
30: 리시버
31: 수신 플레이트 32: 가이드부
33: 차폐부재 34: 가이드공
40: 지지부
41,42: 상부, 하부 롤러 43: 가이드 플레이트
50: 흡입부
51,52: 제1, 제2 블록 511,512: 제1, 제2 포집공간
522: 가이드 부재
53: 공급부 531 내지 534: 제1 내지 제4 공급포트
535: 공기공급포트
54: 배출부 541: 배출포트
55: 분사유닛 56: 지지부재

Claims

레이저를 발생하는 레이저 발생부,
상기 레이저 발생부로부터 출력되는 레이저를 조사하여 전극필름의 일부분을 절삭하는 스캐너 및
상기 전극필름을 공급 및 회수하는 공급부와 회수부 사이에 배치되고, 연속적으로 공급되는 전극필름이 가공위치에 정확히 안착된 상태에서 이동하도록 가이드하는 가공부를 포함하고,
상기 가공부는 레이저의 초점 위치에 마련되며 레이저가 전극필름에 조사되는 경로를 형성하는 리시버와,
레이저에 의한 절삭이 이루어지는 동안 전극필름을 상기 스캐너의 초점위치에서 직선면 형상을 유지한 상태로 지지하는 지지부를 포함하며,
상기 리시버는 상하 방향을 따라 수직으로 배치되는 수신 플레이트 및
상기 수신 플레이트의 중앙에 형성된 가이드공 주변을 차폐하는 차폐부재를 포함하고,
상기 수신 플레이트의 후면에는, 레이저가 조사되도록 상기 가이드공이 형성되는 가이드부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지지부는 전극필름이 상부에서 하부를 향해 수직 상태로 이송되도록 지지하는 상부 및 하부 롤러,
상기 상부 및 하부 롤러 사이에 배치되고, 전극필름이 직선면 형상을 유지한 상태에서 하방으로 수직 이동하도록 가이드하는 한 쌍의 가이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 가공부는 전극필름의 일부를 절삭하는 과정에서 발생하는 이물질을 흡입해서 배출하는 흡입부를 더 포함하고
상기 흡입부는 레이저의 초점위치에 상하 방향을 따라 나란하게 배치되는 제1 및 제2 블록,
전극필름이 레이저에 의해 절삭되는 과정에서 발생한 이물질을 흡입해서 외부로 배출하도록, 상기 제1 및 제2 블록에 기체를 공급하는 공급부 및
이물질이 포함된 기체를 외부로 배출하는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 블록과 제2 블록의 내부에는 각각 상기 공급부를 통해 공급되는 기체를 이용해서 전극필름 절삭시 발생하는 이물질을 포집하는 제1 및 제2 포집공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 및 제2 포집공간은 각각 이물질이 포함된 기체가 포집되도록, 단면이 원 형상인 원통 형상으로 형성되고,
상기 제1 포집공간은 상기 가이드부의 상부와 하부에 각각 형성되며,
상기 제2 포집공간은 상기 제1 포집공간과 대칭된 형상으로 형성되고,
상기 제2 포집공간에는 상기 가이드부에 대응되는 가이드부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제5항에 있어서,
상기 공급부는 상기 제1 및 제2 블록의 일측에 기체를 공급하는 제1 공급포트,
상기 리시버의 수신 플레이트와 제1 블록 사이에 기체를 공급하는 제2 공급포트 및
상기 제1 블록과 제2 블록 사이에 기체를 공급하는 제3 공급포트를 포함하것고,
상기 제1 및 제2 블록은 각각 상기 제1 공급포트를 통해 공급된 기체를 전극필름을 향해 분사해서 전극필름과 상기 제1 및 제2 블록의 접촉을 차단하도록, 내부에 기공이 형성된 다공성 블록으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제5항에 있어서,
상기 배출부는 상기 제1 및 제2 블록의 일면에 각각 연결되고, 상기 제1 및 제2 포집공간과 연통되는 복수의 배출포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 블록과 제2 블록 사이에는 상기 제1 블록을 관통해서 조사되는 레이저가 조사되는 위치에서 전극필름이 직선면 형상을 유지하도록 지지하는 지지부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 전극 노칭 장치.