KR102627037B1 - 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치 - Google Patents

2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속적으로 공급되는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성하는 노칭부 및 상기 노칭부의 후방에서 이송방향으로 상기 전극소재를 견인하는 피딩유닛을 포함하는 2차 전지 전극 생산 시스템에 사용되는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 있어서, 상기 노칭부의 전방에 배치되어 연속적으로 공급되는 상기 전극소재의 사행을 제어하는 사행제어기; 상기 사행제어기의 전방에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 주 장력조절기; 및 상기 사행제어기와 상기 노칭부 사이에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 보조 장력조절기;를 포함하고, 상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기가 상기 전극소재에 부여하는 장력보다 더 작은 크기의 장력을 상기 전극소재에 부여하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 관한 것이다.

Description

2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치{MEANDERING AND TENSION CONTROL APPARATUS FOR ELECTRODE PRODUCING SYSTEM OF SECNDARY BATTERY}
본 발명은 2차 전지용 전극을 생산하는 시스템에 사용되는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.
충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.
이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다. 전극은 전극소재를 일정한 간격으로 노칭하여 전극탭을 형성시키고, 이를 커팅하는 공정을 통하여 생산된다. 커팅이 완료되어 생성된 전극은 매거진으로 이송된다.
도 1은 종래의 2차 전지 전극 생산 시스템을 도시한 정면도이고, 도 2는 종래의 2차 전지 전극 생산 시스템의 노칭부의 전방에 설치되는 댄서롤과 사행제어장치의 일예를 나타내는 도면이다. 도면에서, y축이 나타내는 방향은 전극의 이송방향이고, z축이 나타내는 방향은 전극의 이송방향과 수직인 방향으로 2차 전지용 전극 생산 시스템의 상하방향이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 2차 전지용 전극 생산시스템은 언 와인딩부(10), 노칭부(20), 커팅부(30), 스태킹 장치(40) 등을 포함한다. 입측의 언 와인딩부(100)로부터 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재가 공급된다. 전극소재는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.
언 와인딩부(10)는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재를 연속공급한다. 노칭부(20)는 전극소재에 전극 탭을 형성시킨다.
노칭부(20)는 언 와인딩부(10)에서 공급되는 전극소재가 금형상판과 금형하판 사이를 통과하며, 전극소재에 일정한 간격으로 노치를 형성하여 일측으로 돌출되는 형태의 전극 탭이 포함된 전극을 생성한다.
커팅부(30)는 전극을 순차적으로 차례차례 절단시키는 장치이다. 그리고 커팅된 전극을 영상을 통해 검사하는 장치가 마련될 수 있다. 품질이 좋은 전극들을 선별하고, 품질이 불량인 전극들은 취출하여 제거할 수 있다.
스태킹 장치(40)는 커팅된 전극을 매거진에 적층하여 보관한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 노칭부(20)를 통과하는 긴 금속판 형태의 전극소재를 견인방식으로 이동시켜서 노칭부(20)의 후방에서 전극을 공급하는 피딩 유닛(25)이 마련될 수 있으며, 노칭부(20)의 전방에는 릴로부터 공급되는 전극소재(12)가 좌우로 기울어지지 않도록 제어하는 사행제어장치(16)가 배치되고, 사행제어장치(16)와 노칭부(20) 사이에는 금속판 형태의 전극소재의 장력을 제어하는 댄서롤(Dancer Roll)(18)이 배치될 수 있다.
그런데, 이러한 종래의 2차 전지용 전극 생산 시스템의 장력 조절은 도 2에 도시된 바와 같이 효율적인 장력 조절을 위해 다수의 롤으로 이루어진 댄서롤(18)을 이용하여 금속판 형태의 전극소재를 지그재그로 걸어서 장력을 제어하고 있었기 때문에 댄서롤(18)에 걸쳐져 있는 전극소재의 길이가 길어질 수 밖에 없었고, 이로 인해 댄서롤(18) 동작시에 전극소재가 구겨지거나 늘어질 수 있고 다수의 롤을 거치면서 마찰이 증가하여 사행이 다시 발생될 수 있는 문제가 있었다.
이와 같이, 사행제어장치(16)와 노칭부(20) 사이에 다수의 롤으로 구성된 댄서롤(18)이 배치되는 경우 댄서롤(18)에서 전극소재가 구겨지거나 사행이 생기면 이미 사행제어장치(16)를 통과한 후 이므로 이를 바로 잡을 방법이 없고 바로 노칭부(20)에서 전극소재의 노칭이 실시되기 때문에 생산되는 전극소재의 불량률이 증가하게 되는 문제가 있었다.
특히, 서로 다른 금속판으로 형성된 2개의 전극소재가 길이방향으로 서로 접합된 경우, 각각의 금속판에서의 장력이 달라지게 되어 댄서롤(18) 내부에서 다수의 롤을 거치면서 마찰이 및 장력의 차이에 의해 더욱 빈번하게 사행이 발생됨으로써 전극소재의 불량을 심화시키는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0089803호(2015.08.05. 공개) 대한민국 등록특허 제10-1479724호(2015.01.08. 공고)
본 발명은, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 노칭부에 공급되는 전극소재의 사행 및 장력을 제어하여 생산되는 전극의 불량률을 감소시킬 수 있는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은, 연속적으로 공급되는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성하는 노칭부 및 상기 노칭부의 후방에서 이송방향으로 상기 전극소재를 견인하는 피딩유닛을 포함하는 2차 전지 전극 생산 시스템에 사용되는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 있어서, 상기 노칭부의 전방에 배치되어 연속적으로 공급되는 상기 전극소재의 사행을 제어하는 사행제어기; 상기 사행제어기의 전방에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 주 장력조절기; 및 상기 사행제어기와 상기 노칭부 사이에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 보조 장력조절기;를 포함하고, 상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기가 상기 전극소재에 부여하는 장력보다 더 작은 크기의 장력을 상기 전극소재에 부여하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치를 제공한다.
상기 주 장력조절기는 댄서롤(Dancer Roll)인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조 장력조절기는 하나의 롤(Roll)로 이루어진 댄서롤(Dancer Roll)인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기가 상기 전극소재에 부여하는 장력의 1/5에 해당하는 장력을 상기 전극소재에 부여하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 2차 전지 전극 생산 시스템의 작동 중에 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기는 각각 상기 전극소재에 소정의 장력을 상시 부여하고 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피딩유닛에서 상기 전극소재의 이송을 정지한 경우 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기는 각각 장력을 부여하는 방향으로 변위하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피딩유닛에서 이송방향으로 상기 전극소재의 이송을 개시한 경우 상기 피딩유닛에 의해 상기 전극소재에 생성되는 장력에 의해 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기의 위치가 변위되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피딩유닛이 상기 전극소재를 이송하거나 이송을 정지하는 것에 의해 상기 보조 장력조절기가 변위하는 범위는 상기 주 장력조절기가 변위하는 범위보다 작은 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 피딩유닛이 상기 전극소재를 이송하거나 이송을 정지하는 것에 의해 상기 보조 장력조절기가 변위하는 범위는 상기 주 장력조절기가 변위하는 범위의 1/5인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 의하면, 상술한 주 장력조절기와 보조 장력조절기의 구성에 의해 항상 전극소재의 장력이 유지될 수 있으며, 노칭부 선단에서 전극소재의 떨림이나 출렁거림도 방지될 수 있고, 전극소재의 사행도 방지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 의해 최종 생산되는 전극의 불량율이 현저하게 감소될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 2차 전지용 전극 생산 시스템을 도시한 정면도이다.
도 2는 종래의 2차 전지용 전극 생산 시스템의 노칭부 전방에 배치되는 사행제어장치와 댄서롤의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 피딩유닛이 전극소재의 견인 동작을 개시한 경우에 본 발명의 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치의 동작을 도시한 도면이다.
도 5는 피딩유닛이 전극소재의 견인 동작을 정지한 경우에 본 발명의 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치의 동작을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명의 사행 및 장력 조절 장치(300)가 적용되는 2차 전지 전극 생산 시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치로서, 일반적으로 전극공급부(언 와인딩부), 노칭부, 커팅부, 스태킹 장치 등을 포함한다.
즉, 본 발명의 사행 및 장력 조절 장치(300)가 적용되는 2차 전지 전극 생산 시스템은 시스템을 구성하는 각각의 전극공급부(언 와인딩부), 노칭부, 커팅부, 스태킹 장치가 특별한 구성을 가지는 게 아니다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템은 도 1에 도시된 종래의 언 와인딩부(10), 노칭부(20), 커팅부(30), 스태킹 장치(40)를 포함하는 2차 전지 전극 생산 시스템과 마찬가지의 구성으로 이루어질 수 있다.
노칭부(100) 전방에 배치되는 전극공급부(미도시)는 도 1의 언 와인딩부와 같이 형성될 수 있으며, 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(P)가 공급된다. 전극소재(P)는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는 경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.
전극공급부는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(P)를 연속공급한다. 전극공급부는 복수의 전극소재(P) 공급용 릴 및 서보모터를 포함하여 상기 복수의 전극소재(P) 공급용 릴로부터 전극소재(P)를 이송방향(A)으로 연속공급할 수 있다. 릴은 전극소재(P)를 두루마리 형태로 각각 감아서 보관할 수 있다. 릴은 2개가 배치될 수 있다. 하나의 릴은 전극소재(P)를 현재 공급하는 것이고, 다른 하나의 릴은 예비적으로 전극소재(P)를 공급하기 위한 것일 수 있다. 서보모터는 전극소재(P)가 공급되도록 릴을 구동시킬 수 있다.
전극공급부는 언 와인더 오토스플라이스에 의해 전극소재(P)의 교체가 자동으로 이루어져 즉시 전극소재(P)를 연속으로 공급할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전극소재(P)의 교체가 수동(手動)으로 이루어질 수 있다.
노칭부(100)는 상하로 이동하는 금형을 통해 전극소재(P)에 전극 탭을 형성시킨다. 노칭부는 전극공급부에서 공급되는 전극소재(P)가 금형상판과 금형하판 사이를 통과하며, 상기 통과하는 과정에서 금형상판이 이동하여 전극소재(P)를 노칭(notching)시킴으로써. 전극소재(P)에 일정한 간격으로 노치를 형성하여 일측으로 돌출되는 형태의 전극 탭이 포함된 전극을 생성한다.
노칭부(200)의 후방에는 노칭부를 통과하는 전극소재(P)를 견인방식으로 이송방향(A)으로 연속이동시켜 전극을 공급하는 하나 이상의 피딩유닛(200)이 마련될 수 있다. 피딩유닛(200)은 도 3에 일 실시예로 도시된 바와 같이 전극소재(P)의 상하에 배치되는 한 쌍의 콘베이어(211, 212)로 전극소재(P)를 파지하여 이송시키는 피딩 컨베이어와 같은 장치로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 피딩유닛(200)은 전극소재(P)를 견인하는 동작과 견인을 정지하는 동작을 반복하며 피딩유닛(200)이 견인을 정지하는 순간에 노칭부(100)에서 금형을 이동시켜서 전극소재(P)에 전극 탭을 형성시킨다. 전극 탭이 형성되면 피딩유닛(200)이 이송방향(A)으로 다시 견인을 개시하여 전극 탭이 형성된 전극소재(P)의 부분을 후방으로 이동시키고 전극 탭이 형성되지 않은 전극소재(P)의 부분이 노칭부(100) 내부에 배치되도록 한다. 이때 전극공급부는 계속해서 전극소재(P)를 풀어서 노칭부(100) 방향(A)으로 공급하고 있다.
커팅부는 전극을 순차적으로 차례차례 절단시키는 장치로서, 특정 장치로 한정되지 않는다. 따라서 커팅부는 도 1의 종래의 커팅부(30)와 같이 형성될 수도 있다.
그리고 커팅된 전극을 영상을 통해 검사하는 장치가 마련될 수 있다. 이를 통해 품질이 좋은 전극들을 선별하고, 품질이 불량인 전극들은 취출하여 제거할 수 있다.
스태킹 장치는 커팅된 전극을 매거진에 적층하여 보관하는 장치로서 도 1의 종래의 스태킹 장치(40)로 이루어질 수 있다.
도면에서, y축이 나타내는 방향은 전극소재(P)의 이송방향으로서 2차 전지 전극 생산 시스템의 전후방향이며, z축이 나타내는 방향은 전극소재(P)의 이송방향과 수직인 방향으로서 2차 전지 전극 생산 시스템의 상하방향이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치를 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)는 사행제어기(310)와, 주 장력조절기(320), 및 보조 장력조절기(330)를 포함할 수 있다.
사행제어기(310)는 전극소재(P)의 주행방향을 조절하는 장치로서 노칭부(100)의 전방에 배치될 수 있다. 사행제어기(310)는 상기 특허문헌 2 등에 개시된 바와 같이 전극소재(P)의 이동 경로를 모니터하는 센서(예를 들어, Line position control 센서)와 연동하여 전극소재(P)의 이송을 가이드하는 롤러의 위치를 조절함으로써 전극소재(P)가 정해진 이동 경로를 따라서 정확하게 진행하도록 안내할 수 있다. 사행제어기(310) 자체는 널리 알려진 장치로서 특정한 장치에 한정되는 것은 아니며, 널리 알려진 다양한 방식의 사행조절장치가 본원발명의 사행제어기(310)로 사용될 수 있다.
주 장력조절기(320)는 전극소재(P)의 장력을 조절하는 장치로서 도 3에 일 실시예로 도시된 바와 같이 사행제어기(310)의 전방에 배치된다. 본 발명의 실시예에 따르면 주 장력조절기(320)는 전극공급부와 사행제어기(310) 사이에 배치되어 전극소재(P)에 상시로 장력을 부여함으로써 피딩유닛(200)이 전극소재(P) 견인을 중지하더라도 전극소재(P)가 느슨해지는 것을 방지한다.
주 장력조절기(320)는 도 3에 일 실시예로 도시된 바와 같이 롤(321)을 구비하는 레버(322)와 레버에 장력을 부여하는 실린더(323)를 포함하는 댄서롤(Dancer Roll)으로 구성될 수 있다. 레버(322)는 축(324)을 중심으로 소정 범위에서 변위되며 실린더(323)는 레버(322)를 아래쪽으로 잡아당기도록 소정의 힘을 레버에 부여하고 있다.
보조 장력조절기(330)는 상기 주 장력조절기(320)에 의해 조절되지 않는 장력을 조절하기 위한 장치로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 사행제어기(310)와 노칭부(100) 사이에 배치된다.
보조 장력조절기(330)는 도 3에 일 실시예로 도시된 바와 같이 하나의 롤(331)을 구비하는 레버(332)와 레버에 장력을 부여하는 실린더(333)를 포함하는 댄서롤(Dancer Roll)으로 구성될 수 있다. 레버(332)는 축(334)을 중심으로 소정 범위에서 변위되며 실린더(333)는 레버(332)를 아래쪽으로 잡아당기도록 소정의 힘을 레버에 부여하고 있다.
본 발명의 경우 주 장력조절기(320)와 노칭부(100) 사이에 사행제어기(310)가 배치되어 있어서 주 장력조절기(320)와 노칭부(100)에 걸쳐있는 전극소재(P)의 길이가 길어지기 때문에 피딩유닛(200)이 견인 동작을 정지한 경우 주 장력조절기(320)가 전극소재(P)에 장력을 부여하더라도 순간적으로 주 장력조절기(320)에 의해 부여되는 힘이 노칭부(100) 전방에 위치한 전극소재(P)까지 전달이 되지 않을 수 있다. 따라서, 노칭부(100) 바로 앞에 위치되는 전극소재(P)에 충분한 장력이 발생되지 못하여 전극소재(P)가 순간적으로 느슨해지거나 떨리게 되어 노칭부(100) 동작시 정확하게 전극 탭을 형성하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 보조 장력조절기(330)는 이러한 문제를 방지하기 위하여 구비된 것으로서, 사행제어기(310)와 노칭부(100) 사이에 배치되어 주 장력조절기(320)에 의한 장력 부여에도 불구하고 느슨해질 수 있는 전극소재(P)에 소정의 장력을 추가적으로 부여함으로써 전극소재(P)가 장력을 유지할 수 있도록 제공한다.
전극소재(P)에 주로 장력을 부여하는 것은 주 장력조절기(320)의 역할이고 보조 장력조절기(330)는 주 장력조절기(320)에 의해 조절되지 않는 전극소재(P)의 떨림이나 출렁임을 방지하기 위한 것이므로 보조 장력조절기(330)는 주 장력조절기(320)가 전극소재(P)에 부여하는 장력보다 현저하게 작은 크기의 장력을 전극소재(P)에 부여하게 되며, 보조 장력조절기(330)의 롤(331)이 변위하는 범위도 주 장력조절기(320)의 롤(321)이 변위하는 범위보다 현저하게 작게 이루어진다.
하나 또는 다수의 실시예에서 보조 장력조절기(330)는 주 장력조절기(320)가 전극소재(P)에 부여하는 장력의 1/5에 해당하는 장력을 상기 전극소재(P)에 부여할 수 있으며, 보조 장력조절기(330)의 롤(331)이 변위하는 범위도 주 장력조절기(320)의 롤(321)이 변위하는 범위의 1/5이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 보조 장력조절기(330)는 하나의 롤(331)으로 이루어진다. 보조 장력기에 복수개의 롤이 구비되는 경우 도 2의 종래의 댄서롤과 같이 롤에 걸치게 되는 전극소재(P)의 길이가 길어지게 되고 복수개의 롤과 전극소재(P) 사이의 마찰이 커지게 되기 때문에 서로 다른 전극소재(P)가 접합된 상태로 복수개의 롤을 거치게 되면 전극소재(P)에 사행이 발생되어 전극소재(P)가 정확한 이송경로를 따라 이송되지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
이러한 문제를 방지하기 위하여 본 발명의 보조 장력조절기(330)는 하나의 롤(331)만 구비하는 댄서롤으로 이루어진 것이다. 본 발명의 보조 장력조절기(330)는, 전극소재(P) 전체의 장력을 조절하는 도 2의 댄서롤과 달리 주 장력조절기(320)의 장력 조절을 보조하는 것이므로 한 번에 큰 장력을 전극소재(P)에 부여할 필요가 없기 때문에 하나의 롤(331)로 이루어지더라도, 주 장력조절기(320)과 연동하여 전극소재(P) 전체의 장력을 효율적으로 조절할 수 있다.
이하에서는 도 4와 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)의 동작 과정을 설명한다.
도 4는 피딩유닛(200)이 전극소재(P)의 견인 동작을 개시한 경우에 본 발명의 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)의 동작을 도시한 도면이고, 도 5는 피딩유닛(200)이 전극소재(P)의 견인 동작을 정지한 경우에 본 발명의 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)의 동작을 도시한 도면이다.
최전방의 전극공급부로부터 전극소재(P)가 이송방향(A)으로 지속적으로 풀려 나오면서 공급되고 있는 상태에서 도 4에 도시된 바와 피딩유닛(200)에서 전극소재(P)의 견인을 개시하게 되면 전극소재(P)가 후방(A)으로 강하게 끌어당겨짐으로써 전극소재(P)에 장력이 생기고 이로 인해 주 장력조절기(320)의 롤과 보조 장력조절기(330)의 롤의 위치가 상부(C)로 변위하게 된다. 이때에도 주 장력조절기(320)와 보조 장력조절기(330)는 각각 전극소재(P)를 아래쪽으로 끌어당기도록 전극소재(P)에 힘을 부여하고 있지만 이러한 힘들에 비해 피딩유닛(200)이 전극소재(P)를 견인되는 힘이 현저하게 크기 때문에 오히려 전극소재(P)에 이끌려서 주 장력조절기(320)의 롤과 보조 장력조절기(330)의 롤이 위(C)로 상승하게 된다.
피딩유닛(200)에 의한 견인 동작이 정지되면 전극소재(P)의 이동이 정지되며 노칭부(100)가 금형을 이동시켜서 전극소재(P)를 프레스함으로써 전극소재(P)에 전극 탭이 형성된다. 이때에도 노칭부(100)의 전방에 배치된 본 발명의 주 장력조절기(320) 및 보조 장력조절기(330)는 지속적으로 전극소재(P)를 아래쪽으로 끌어당기는 힘을 전극소재(P)에 부여하고 있으므로, 전극공급부에서 계속적으로 전극소재(P)가 공급되더라도 도 5에 도시된 바와 같이 주 장력조절기(320)의 롤(321) 및 보조 장력조절기(330)의 롤(331)이 아래쪽(B)으로 변위되고 이에 따라 전극소재(P)도 아래쪽(B)으로 당겨지게 되어 전극소재(P)에 장력이 지속적으로 유지될 수 있다.
주 장력조절기(320)는 사행제어기(310) 전방에서 상대적으로 큰 장력을 전극소재(P)에 부여함으로써 전체적으로 전극소재(P)가 일정한 장력을 유지할 수 있도록 동작한다.
보조 장력조절기(330)는 사행제어기(310)와 노칭부(100) 사이에 배치되어 상대적으로 작은 장력을 전극소재(P)에 부여함으로써, 주 장력조절기(320)의 힘이 미처 미치지 못하여 사행제어기(310)와 노칭부(100) 사이에 걸쳐있는 전극소재(P)의 부분에서 순간적으로 장력이 소실되는 것을 방지한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 장력조절기(330)는 하나의 롤(331)로 이루어진 댄서롤로 형성되기 때문에 보조 장력조절기(330)의 장력 조절에 의해 전극소재(P)에 사행이 발생될 염려도 줄어들게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)에 의하면, 상술한 주 장력조절기(320)와 보조 장력조절기(330)의 구성에 의해 항상 전극소재(P)의 장력이 유지될 수 있으며, 노칭부(100) 선단에서 전극소재(P)의 떨림이나 출렁거림도 방지될 수 있고, 전극소재(P)의 사행도 방지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)에 의해 최종 생산되는 전극의 불량율이 현저하게 감소될 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치(300)에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 노칭부
200: 피딩유닛
300: 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치
310: 사행제어기
320: 주 장력조절기
330: 보조 장력조절기

Claims (9)

  1. 연속적으로 공급되는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재를 노칭하여 전극탭을 형성하는 노칭부 및 상기 노칭부의 후방에서 이송방향으로 상기 전극소재를 견인하는 피딩유닛을 포함하는 2차 전지 전극 생산 시스템에 사용되는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치에 있어서,
    상기 노칭부의 전방에 배치되어 연속적으로 공급되는 상기 전극소재의 사행을 제어하는 사행제어기;
    상기 사행제어기의 전방에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 주 장력조절기; 및
    상기 사행제어기와 상기 노칭부 사이에 배치되어 상기 전극소재의 장력을 조절하는 보조 장력조절기;를 포함하고,
    상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기에 의해 부여되는 장력이 상기 노칭부 전방에 위치하는 전극소재까지 전달되지 못하는 경우에도 상기 전극소재에 장력을 부여함으로써 상기 전극소재가 느슨해지는 것을 방지하고,
    상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기가 상기 전극소재에 부여하는 장력보다 더 작은 크기의 장력을 상기 전극소재에 부여하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주 장력조절기는 댄서롤(Dancer Roll)인 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 장력조절기는 하나의 롤(Roll)로 이루어진 댄서롤(Dancer Roll)인 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  4. 제1항 있어서,
    상기 보조 장력조절기는 상기 주 장력조절기가 상기 전극소재에 부여하는 장력의 1/5에 해당하는 장력을 상기 전극소재에 부여하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 전지 전극 생산 시스템의 작동 중에 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기는 각각 상기 전극소재에 소정의 장력을 상시 부여하고 있는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 피딩유닛에서 상기 전극소재의 이송을 정지한 경우 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기는 각각 장력을 부여하는 방향으로 변위하는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 피딩유닛에서 이송방향으로 상기 전극소재의 이송을 개시한 경우 상기 피딩유닛에 의해 상기 전극소재에 생성되는 장력에 의해 상기 주 장력조절기와 상기 보조 장력조절기의 위치가 변위되는 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 피딩유닛이 상기 전극소재를 이송하거나 이송을 정지하는 것에 의해 상기 보조 장력조절기가 변위하는 범위는 상기 주 장력조절기가 변위하는 범위보다 작은 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피딩유닛이 상기 전극소재를 이송하거나 이송을 정지하는 것에 의해 상기 보조 장력조절기가 변위하는 범위는 상기 주 장력조절기가 변위하는 범위의 1/5인 것을 특징으로 하는 2차 전지 전극 생산 시스템용 사행 및 장력 조절 장치.
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