KR102611967B1 - 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤의 외경을 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 컨베이어에 의해 공급되는 상기 젤리롤을 집어서 트레이에 옮겨 담는 이송 지그를 포함하고, 상기 이송 지그는 상기 젤리롤의 외경에 대응하는 내경을 갖는 젤리롤 안착홈을 구비하고, 상기 이송 지그가 상기 젤리롤을 집었을 때 상기 젤리롤이 상기 젤리롤 안착홈에 삽입되고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치에 의해 상기 젤리롤의 외경 수준이 확인되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치를 개시한다.

Description

이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법{Measuring Apparatus For Outer Diameter Of Jelly-roll And Measuring Method For Outer Diameter Of Jelly-roll}

본 발명은 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이차전지의 전극 조립체인 젤리롤(Jelly-Roll)에 대한 외경을 측정하는 구조가 개선된 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 전극 조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 캔 타입과, 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치 타입으로 분류될 수 있다.

도 1에는 일반적인 원통형 이차전지의 주요 구성이 구체적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 원통형 이차전지는 원통형의 전지 케이스(10)와, 전지 케이스의 상부에 밀봉 결합된 캡 조립체(20)와, 전해액과 함께 전지 케이스(10)에 수용된 전극 조립체(30)를 포함한다.

전극 조립체(30)는 양극(31), 세퍼레이터(32) 및 음극(33)이 적층되어 원형으로 권취된 것으로서, 실질적으로 젤리롤 형태로 권취된 구조를 갖는다.

이러한 젤리롤 형태의 전극 조립체는 조립 공정에서 전지 케이스에 수납 시 그 외경이 양품 여부를 결정하는 주요 인자로 작용한다. 이러한 젤리롤의 외경은 이차전지의 진동 성능에도 큰 영향을 미치는 인자이므로, 젤리롤의 외경을 측정하여 외경 수준을 정확히 파악하는 것이 매우 중요하다.

종래에는 젤리롤의 생산 공정 중에 작업자가 Go-No 게이지나 버니어캘리퍼스를 이용하여 수작업으로 외경을 측정하는 방식이 널리 사용되었다. 그러나, 이와 같은 수작업은 매우 번거롭고 시간이 많이 걸릴 뿐만 아니라, 젤리롤의 외경을 측정하기 위하여 손으로 젤리롤을 누르면 젤리롤의 형태가 변하므로 측정 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.

대안으로, 특허문헌 1에는 컨베이어에 의해 이송되며, 음극 시트와 양극 시트 및 분리막 시트가 권취된 젤리롤이 안착되는 안착면이 마련되는 트레이와, 상기 트레이와 인접하게 위치하여 상기 젤리롤의 외경을 측정하는 레이저 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 젤리롤 외경 자동 측정 장치 및 젤리롤 외경 자동 측정 방법이 제시되어 있다.

그러나, 기존의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법은 젤리롤의 생산 공정과는 별개로 측정 공정이 추가적으로 진행되어야 하므로 공수가 증가하는 취약점이 있다.

특허문헌 1: 한국 공개특허공보 제2015-0062335호

본 발명은 상기와 같은 기술적 배경을 고려하여 창안된 것으로서, 젤리롤의 생산 공정 진행중에 젤리롤을 이송시키는 과정에서 자동으로 젤리롤의 외경 수준을 측정할 수 있는 구조를 가진 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤의 외경을 측정하는 장치에 있어서, 컨베이어에 의해 공급되는 상기 젤리롤을 집어서 트레이에 옮겨 담는 이송 지그를 포함하고, 상기 이송 지그는 상기 젤리롤의 외경에 대응하는 내경을 갖는 젤리롤 안착홈을 구비하고, 상기 이송 지그가 상기 젤리롤을 집었을 때 상기 젤리롤이 상기 젤리롤 안착홈에 삽입되고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치에 의해 상기 젤리롤의 외경 수준이 확인되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치를 제공한다.

상기 젤리롤 안착홈은 서로 다른 외경의 젤리롤에 대응하는 계단형 내경들을 갖는 것이 바람직하다.

상기 젤리롤 안착홈의 상기 계단형 내경들은 상협하광 구조인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 컨베이어에 의해 공급되고 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤을 집어서 트레이에 옮겨 담는 지그 본체와, 상기 젤리롤의 외경에 대응하는 내경을 갖는 젤리롤 안착홈을 구비하고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치에 의해 상기 젤리롤의 외경 수준이 확인되는 것을 특징으로 하는 젤리롤 외경 측정 장치의 이송 지그가 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤의 외경을 측정하는 방법에 있어서, 젤리롤의 외경에 대응하는 내경을 갖는 젤리롤 안착홈이 형성된 이송 지그를 준비하는 단계; 및 컨베이어에 의해 공급되는 상기 젤리롤을 이송 지그로 집어서 트레이에 옮겨 담는 단계;를 포함하고, 상기 이송 지그가 상기 젤리롤을 집었을 때 상기 젤리롤이 상기 젤리롤 안착홈에 삽입되고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치로부터 상기 젤리롤의 외경 수준을 확인하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면 젤리롤을 집어서 트레이로 옮겨 담는 과정에서 이송 지그를 이용해 자동으로 젤리롤의 외경 수준을 확인할 수 있으므로 외경 측정 정확도를 높일 수 있고 외경 측정을 위한 별도의 공수가 추가되지 않으므로 자동화 공정비용을 절감할 수 있다.

또한, 이송 지그에 형성된 계단형의 젤리롤 안착홈을 이용하여 다양한 규격의 젤리롤에 대하여 외경 수준 측정을 자동으로 수행할 수 있는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일반적인 원통형 이차전지의 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법을 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2에서 이송 지그의 구성을 도시한 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치 및 방법을 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치는 컨베이어(100)에 의해 공급되는 젤리롤(1)을 집어서 트레이(200)에 옮겨 담는 이송 지그(150)를 포함하고, 이송 지그(150)는 젤리롤(1)의 외경에 대응하는 내경을 가진 젤리롤 안착홈(151)을 구비한다.

젤리롤(1)은 알루미늄 포일로 이루어진 양극 집전체에 양극 활물질이 도포되어 있는 양극 시트와, 구리 포일로 이루어진 음극 집전체에 음극 활물질이 도포되어 있는 음극 시트와, 상기 양극 시트 및 음극 시트 사이에 개재된 세퍼레이터가 다 함께 일괄적으로 원형으로 권취되어 형성된 이차전지의 전극 조립체이다.

이송 지그(150)는 컨베이어(100)와 트레이(200) 사이에서 왕복 이동 가능하게 설치되어, 원형으로 권취가 완료된 상태로 공급되는 젤리롤(1)을 집어서 트레이(200)에 담는 기능을 기본적으로 수행한다. 젤리롤(1)을 집는 동작을 구현하기 위해 이송 지그(150)에는 에어를 이용하는 소정의 석션(Suction) 기구가 설치될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 이송 지그(150)에는 젤리롤(1)의 외경에 대응하는 내경을 갖는 젤리롤 안착홈(151)이 형성되어 있다.

이송 지그(150)가 젤리롤(1)을 집었을 때 젤리롤(1)은 젤리롤 안착홈(151)에 삽입된 상태가 된다. 젤리롤 안착홈(151)은 젤리롤(1)의 외경에 대응하는 내경을 갖도록 형성된다. 따라서, 젤리롤 안착홈(151)에 대한 젤리롤(1)의 삽입 여부에 따라 젤리롤(1)의 외경을 확인할 수 있다. 예를 들어, 젤리롤 안착홈(151)의 내경이 19.92㎜인 경우, 임의의 젤리롤(1)이 젤리롤 안착홈(151)에 긴밀하게 삽입이 이루어지면 해당 젤리롤(1)은 외경이 19.92㎜ 수준인 것으로 확인된다.

다양한 규격의 젤리롤(1)들의 외경 측정에 적용이 가능하도록, 젤리롤 안착홈(151)은 서로 다른 외경의 젤리롤(1)에 대응하는 계단형 내경들을 갖도록 구성된다. 이때, 젤리롤 안착홈(151)의 상기 계단형 내경들은 트레이(200)가 놓여진 지면을 기준으로 하부에서 상부로 가면서 단계적으로 내경이 좁아지도록 D1, D2, D3의 값을 가짐으로써 상협하광 구조로 이루어진다.

이러한 구성에 따르면 젤리롤(1)의 삽입 위치로부터 해당 젤리롤(1)의 외경 수준이 확인될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타난 바와 같이 내경 D1, D2, D3가 각각 19.92㎜, 19.72㎜, 19.52㎜가 되도록 젤리롤 안착홈(151)이 구성된 경우, 임의의 젤리롤(1)이 D2 부분에 긴밀하게 삽입되어 위치할 경우 해당 젤리롤(1)은 외경이 19.72㎜ 수준인 것으로 확인된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이차전지의 젤리롤 외경 측정 방법은 소정의 자동화 이송 시스템에 탑재된 형태로 준비되어 있는 이송 지그(150)를 컨베이어(100)와 트레이(200) 사이에서 왕복 이동시키면서 젤리롤(1)을 옮겨 담는 작업과 동시에 수행된다. 여기서, 자동 이송 시스템은 정해진 구간에서 이송 지그(150)를 수평 및 수직 방향으로 이동시킬 수 있는 액추에이터들의 조합으로 이루어질 수 있다. 이러한 기술적 수단으로는 통상의 기술이 채용될 수 있으므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

벨트 타입의 컨베이어(100)를 통해 다수의 젤리롤(1)들이 순차적으로 공급되면, 이송 지그(150)는 자동 이송 시스템에 의해 수평 및 수직 방향으로 이동하여 컨베이어(100) 상에서 젤리롤(1)을 집어서 트레이(200)에 담는 작업을 수행한다.

이송 지그(150)가 젤리롤(1)을 집었을 때, 젤리롤(1)은 이송 지그(150)의 젤리롤 안착홈(151)에 삽입되고, 젤리롤(1)이 삽입되는 즉시 젤리롤 안착홈(151)에 대한 젤리롤(1)의 외경 수준을 확인할 수 있다. 이때, 젤리롤 안착홈(151)이 계단형 내경들을 갖는 경우, 젤리롤(1)의 외경 수준은 계단형 내경들 중에서 가장 긴밀하게 삽입되는 위치로부터 쉽게 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 컨베이어(100)에서 젤리롤(1)을 집어서 트레이(200)로 옮겨 담는 과정에서 이송 지그(150)를 이용해 자동으로 젤리롤(1)의 외경 수준을 확인할 수 있으므로 외경 측정 정확도를 높일 수 있고, 별도의 공수 추가 없이 외경 측정을 자동화할 수 있는 현저한 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1: 젤리롤 100: 컨베이어
150: 이송 지그 151: 젤리롤 안착홈
200: 트레이

Claims (9)

1. 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤의 외경을 측정하는 장치에 있어서,
   컨베이어에 의해 공급되는 상기 젤리롤을 집어서 트레이에 옮겨 담는 이송 지그를 포함하고,
   상기 이송 지그는 서로 다른 외경의 젤리롤에 대응하는 계단형 내경들을 갖는 젤리롤 안착홈; 및 상기 젤리롤을 상기 젤리롤 안착홈 속으로 석션하는 석션 기구를 포함하고,
   상기 이송 지그가 상기 젤리롤을 집었을 때 상기 젤리롤이 상기 젤리롤 안착홈에 삽입되고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치에 의해 상기 젤리롤의 외경 수준이 확인되는 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 젤리롤 안착홈의 상기 계단형 내경들은 상협하광 구조인 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정장치.
4. 컨베이어에 의해 공급되고 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤을 집어서 트레이에 옮겨 담는 지그 본체와,
   서로 다른 외경의 젤리롤에 대응하는 계단형 내경을 갖는 젤리롤 안착홈; 및 상기 젤리롤을 상기 젤리롤 안착홈 속으로 석션하는 석션 기구를 구비하고,
   상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치에 의해 상기 젤리롤의 외경 수준이 확인되는 것을 특징으로 하는 젤리롤 외경 측정 장치의 이송 지그.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 젤리롤 안착홈의 상기 계단형 내경들은 상협하광 구조인 것을 특징으로 하는 젤리롤 외경 측정장치의 이송 지그.
7. 양극 시트, 음극 시트 및 세퍼레이터가 함께 권취되어 형성된 전극 조립체인 젤리롤의 외경을 측정하는 방법에 있어서,
   제4항에 따른 이송 지그를 준비하는 단계; 및
   컨베이어에 의해 공급되는 상기 젤리롤을 이송 지그로 집어서 트레이에 옮겨 담는 단계;를 포함하고,
   상기 이송 지그가 상기 젤리롤을 집었을 때 상기 젤리롤이 상기 젤리롤 안착홈에 삽입되고, 상기 젤리롤 안착홈에 대한 상기 젤리롤의 삽입 여부 또는 삽입 위치로부터 상기 젤리롤의 외경 수준을 확인하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 젤리롤 외경 측정 방법.
8. 삭제
9. 삭제

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