KR102644861B1 - 전극 조립체 폴딩 장치 - Google Patents

전극 조립체 폴딩 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전극 조립체 폴딩 장치에 관한 것으로, 분리막 상에 이격되어 배치되는 복수의 단위셀을 포함하는 웹(web)을 일 방향으로 이동시키는 컨베이어부, 상기 컨베이어부의 일측에 배치되고, 상기 웹의 복수의 단위셀들이 서로 적층되도록 상기 컨베이어부에서 제공되는 웹을 파지하고 회전시키는 와인더, 및 상기 컨베이어부 상에 배치된 웹의 이동 및 상기 와인더의 회전을 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하고, 상기 모션 컨트롤러는 상기 와인더의 회전량에 따라 필요한 상기 컨베이어부 상의 웹의 이동거리를 산정하여, 상기 와인더의 회전과 상기 컨베이어부의 이동을 동기화하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

전극 조립체 폴딩 장치{DEVICE FOR FOLDING ELECTRODE ASSEMBLY}
본 발명은 전극 조립체를 고속으로 제조하는 것이 가능한 전극 조립체 폴딩 장치에 관한 것이다.
최근들어 모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하면서 전지에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 대표적으로 전지의 형상 면에서는 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 이차전지나, 파우치형 이차전지에 대한 수요가 높다.
또한, 재료 측면에서는 높은 에너지 밀도를 가지며, 방전 전압이 높고, 출력 안정성이 좋은 리튬이온 전지나 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높아지고 있다.
이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 한다. 이러한 이차전지는 대표적으로 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤(권취형) 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형(적층형) 전극 조립체로 구분된다.
젤리-롤 전극 조립체는, 집전체로 사용되는 금속 호일에 전극 활 물질 등을 코팅하고 건조 및 프레싱한다. 그 후, 소망하는 폭과 길이의 밴드 형태로 재단한다. 그리고, 분리막을 사용하여 음극과 양극을 격막한 후 나선형으로 감는 것이 제조방법이다. 젤리-롤형 전극 조립체는 원통형 전지에는 적합하지만, 각형 또는 파우치형 전지에 적용함에 있어서는 전극 활물질의 박리 문제, 낮은 공간 활용성 등의 단점을 가지고 있다.
적층형 전극 조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층한 구조이다. 각형의 형태를 얻기가 용이한 장점이 있지만, 제조과정이 번잡하고 충격이 가해졌을 때 전극이 밀려서 단락이 유발되는 단점이 있다. 또한 스택형 전극 조립체는 다수의 양극 및 음극 단위체들을 순차적으로 적층하여야 하므로, 단위체의 제조를 위한 극판의 전달 공정이 별도로 필요하고, 순차적인 적층 공정에 많은 시간과 노력이 요구되므로, 생산성이 낮다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 적층형 전극 조립체를 제조함에 있어서 시간을 단축시킬 수 있고 생산성을 높일 수 있는 기술 개발에 대한 필요성이 높아지고 있는 실정이다.
본 발명의 일 목적은, 와인더가 고속으로 회전하는 경우에도 손상없이 웹을 공급하는 것이 가능한 전극 조립체 폴딩 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 목적은, 비전 카메라를 통해 모션 컨트롤러가 와인더 및 컨베이어의 동기화를 보완하여 단위셀 공급이 원활하며 불량을 줄일 수 있는 전극 조립체 폴딩 장치를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 본 발명의 과제를 달성하기 위하여, 상기와 같은 전극 조립체 폴딩 장치는, 분리막 상에 이격되어 배치되는 복수의 단위셀을 포함하는 웹(web)을 일 방향으로 이동시키는 컨베이어부, 상기 컨베이어부의 일측에 배치되고, 상기 웹의 복수의 단위셀들이 서로 적층되도록 상기 컨베이어부에서 제공되는 웹을 파지하고 회전시키는 와인더, 및 상기 컨베이어부 상에 배치된 웹의 이동 및 상기 와인더의 회전을 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하고, 상기 모션 컨트롤러는 상기 와인더의 회전량에 따라 필요한 상기 컨베이어부 상의 웹의 이동거리를 산정하여, 상기 와인더의 회전과 상기 컨베이어부의 이동을 동기화하여 제어한다.
다른 예로서, 상기 모션 컨트롤러는, 상기 와인더가 회전하는 과정에서 이동하는 경로를 복수로 분할하고, 상기 복수로 분할된 각 위치 정보를 파악하며, 상기 와인더가 상기 복수의 위치 중 어느 하나의 위치에서 다음 위치로 이동하는 동안, 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 웹의 이동량을 측정하는 정보를 저장할 수 있다.
다른 예로서, 상기 모션 컨트롤러는, 상기 와인더의 각 지점에 대한 위치 정보와, 상기 컨베이어부에서 이동되는 웹의 이동량의 상관관계에 대하여 큐빅 스플라인 보간법(Cubic Spline Interpolation)을 적용하여 산출하고, 산출된 상기 큐빅 스플라인 보간법에 의해 산출된 값에 따라 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어할 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더의 회전은 20등분으로 분할되고, 상기 모션 컨트롤러는, 상기 와인더의 각 등분된 지점에서 상기 컨베이어부의 웹의 제공량을 계산하고, 계산된 양에 따라 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어할 수 있다.
다른 예로서, 상기 모션 컨트롤러가 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어하는 과정은, 상기 모션 컨트롤러가 상기 컨베이어부를 구동시키는 모터 및 상기 와인더를 구동시키는 모터를 제어할 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더는, 상기 분리막 및 상기 단위셀을 포함하는 웹을 파지하는 맨드렐이 마련되고, 상기 맨드렐을 회전시키는 제1 회전부, 및 상기 제1 회전부의 배면에 배치되고, 상기 제1 회전부를 회전시키는 제2 회전부를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더는, 상기 제2 회전부가 360도 회전하는 동안 상기 제1 회전부는 180도를 회전하도록 이루어지고, 상기 맨드렐의 중심부는 상기 제2 회전부가 1회전하는 동안 원의 궤적을 따라 이동하도록 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 회전부와 상기 제2 회전부는 서로 독립적으로 회전가능하게 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더는, 상기 제1 회전부를 회전시키는 제1 모터, 및 상기 제2 회전부를 회전시키는 제2 모터를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 제1 회전부 및 제2 회전부는 헬리컬 기어 및 슈미트 커플링으로 결합되며, 상기 제1 회전부는 상기 제2 회전부의 회전량의 절반으로 회전하도록 이루어질 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더가 회전함에 따라 적층되는 전극 조립체의 일단부와 상기 컨베이어부로부터 제공되는 웹이 동일선상에 배치되도록, 상기 와인더가 회전함에 따라 상기 웹이 제공되는 방향과 수직한 방향으로 상기 와인더를 이동시키는 와인더 보정부를 더 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 와인더 보정부는, 상기 와인더가 1회전되는 동안 상기 분리막 및 상기 단위셀의 두께에 대응되는 길이만큼 상기 와인더를 상승시킬 수 있다.
다른 예로서, 상기 컨베이어부는 상기 웹을 상기 일 방향으로 이동시키는 컨베이어를 포함하고, 상기 컨베이어에는 상기 웹의 분리막이 상기 컨베이어를 향해 흡착되도록 상기 분리막을 흡입하는 석션홀이 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 석션홀은 상기 웹이 이동되는 방향을 따라 상기 컨베이어 상에 복수로 형성될 수 있다.
다른 예로서, 상기 컨베이어부의 단부측 상단에 배치되고, 상기 컨베이어부 상에서 이동되는 웹을 촬영하는 비전 카메라를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 컨베이어부는, 상기 웹을 상기 일 방향으로 이동시키는 컨베이어, 및 상기 컨베이어를 상기 웹의 이동방향과 수직한 방향으로 이동시키는 컨베이어 보정부를 포함할 수 있다.
다른 예로서, 상기 비전 카메라는, 상기 웹이 상기 컨베이어의 일측면 및 타측면의 라인에서 벗어나는 경우, 상기 모션 컨트롤러에 이와 관련된 신호를 전달하고, 상기 모션 컨트롤러는 상기 신호에 근거하여, 상기 웹이 상기 일측면 및 타측면의 라인 내부로 보정되도록 상기 컨베이어 보정부를 구동시킬 수 있다.
다른 예로서, 상기 비전 카메라는, 상기 웹이 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 단부를 따라 형성되는 피딩라인을 촬영하며, 상기 피딩라인을 지나가는 상기 단위셀의 길이를 파악하여, 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 웹의 길이를 측정할 수 있다.
다른 예로서, 상기 비전 카메라가 상기 피딩라인을 지나가는 상기 단위셀의 길이에 대한 정보를 상기 모션 컨트롤러에 전달하고, 상기 모션 컨트롤러는 상기 정보를 근거로 상기 와인더의 회전과 상기 컨베이어부의 이동의 동기화의 제어를 보완할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모션 컨트롤러는 와인더가 회전하는 양에 맞추어 컨베이어부의 컨베이어를 이동시킴으로써, 와인더에 제공되는 웹의 양을 조절함으로써, 와인더가 고속으로 회전하는 경우에도 와인더의 회전량에 맞추어 컨베이어부를 구동시킴으로써 웹의 손상을 저감시킬 수 있다.
또한, 컨베이어부가 와인더의 회전량에 맞추어 구동됨으로써 와인더가 고속으로 회전하는 경우에도 안정적인 웹의 공급이 이루어지므로 전극의 파손 등의 불량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비전 카메라는 피딩라인을 지나가는 단위셀의 길이에 대한 정보를 모션 컨트롤러에 전달하고, 모션 컨트롤러는 정보를 근거로 와인더의 회전과 컨베이어부의 이동의 동기화의 제어를 보완함으로써, 모션 컨트롤러는 와인더의 회전량에 따른 컨베이어의 이동량을 조절할 뿐만 아니라, 비전 카메라를 통해 컨베이어 상에 배치된 분리막 및 단위셀의 불량이 인식되는 경우 작동을 멈추거나, 구동을 보완할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 초기에 와인더의 회전량과 컨베이어부의 구동량의 값을 저장함으로써, 단위셀 사이의 거리가 상이한 다른 종류의 전극 조립체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 석션홀은 웹을 컨베이어의 바닥면쪽으로 흡착시킴으로써, 컨베이어부에서 웹이 와인더 측으로 슬립되어 이동하지 않으며, 와인더에서 웹을 회전하며 적층시킬 때 필요한 장력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모션 컨트롤러는 상술한 와인더의 회전량에 따른 컨베이어의 이동량, 즉 전극 이동량(웹의 이동량)에 대한 제어의 과정에서 비전 카메라에서 촬영되는 영상 및 전달되는 신호로 보완함으로써, 와인더에서 적층되는 웹의 양 및 위치의 정확성을 높여 전극 조립체 적층 시 발생될 수 있는 전극의 깨짐이나 불량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치는 맨드렐의 중심부가 회전하는 과정에서 원의 궤적을 따라 이동함으로써, 웹의 분리막에 가해지는 압력을 줄일 수 있고, 웹이 적층되며 발생할 수 있는 전극 겹침, 전극 찢어짐 등을 방지할 수 있다. 이를 통해, 와인더는 안정적인 고속 회전이 가능하다.
이에 따라, 전극 조립체의 하단부는 전극 조립체의 회전수에 관계없이 컨베이어로부터 제공되는 웹의 높이와 동일한 높이로 유지될 수 있다. 이를 통해 원활한 전극 조립체의 적층이 가능할 수 있다. 또한, 전극 조립체의 두께와 상관없이 전극 조립체를 적층할 수 있으므로 고용량의 전극 조립체를 용이하게 제조할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치를 도시한 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2a는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치에 의해 분리막 상에 배치된 단위셀이 적층되는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2b는 도 2a의 웹(web)이 적층된 후의 모습을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웹의 경사진 배치를 보정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치에 웹을 적층하기 위한 초기 세팅을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치의 와인더가 회전함에 따라 컨베이어부가 이동되는 모습 및 모션 컨트롤러가 이를 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치의 와인더, 컨베이어부 및 비전 카메라를 도시한 개념도이다.
도 7은 도 1의 전극 조립체 폴딩 장치의 배면도이다.
도 8은 도 7의 와인더를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 와인더가 회전하며 웹을 적층하는 모습을 나타낸 개념도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치의 와인더가 상승하지 않을 ‹š와 상승할 때 전극 조립체를 설명하기 위한 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일유사한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치를 도시한 사시도이다. 도 1b는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2a는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치에 의해 분리막 상에 배치된 단위셀이 적층되는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 도 2b는 도 2a의 웹(web)이 적층된 후의 모습을 나타낸 개념도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 웹의 경사진 배치를 보정하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 컨베이어부(100), 와인더(200) 및 모션 컨트롤러(120)를 포함한다.
컨베이어부(100)는 분리막(12) 상에 이격되어 배치되는 복수의 단위셀(14)을 포함하는 웹(10, web)을 일 방향으로 이동시킨다. 구체적으로, 컨베이어부(100)는 석션홀(Suction hole, 130)의 형성방향을 따라 와인더(200)에서 먼 쪽에서 와인더(200)를 향해 웹(10)을 이동시킨다.
웹(10)은 분리막(12) 상에 이격되어 배치되는 복수의 단위셀(14)을 포함한다. 구체적으로, 도 2a에 도시된 바와 같이 분리막(12) 상에 복수의 단위셀(14)이 배치된다. 단위셀(14) 간의 간격은 일정하다. 다만, 전극 조립체(20)를 형성하는 최초의 단위셀(14)과 그 다음 단위셀(14) 사이에는 간극(G)이 형성될 수 있다. 이러한 간극은 최초 단위셀(14)과 그 다음 단위셀(14) 사이를 분리하기 위한 분리막(12)을 위한 간극이다.
컨베이어부(100)는 웹(10)을 일 방향으로 이동시키는 컨베이어(110)를 포함할 수 있다. 컨베이어(110)에는 웹(10)의 분리막(12)이 컨베이어(110)를 향해 흡착되도록 분리막(12)을 흡입하는 석션홀(130)이 형성될 수 있다. 도 1a를 참조하면, 석션홀(130)은 웹(10)이 이동되는 방향을 따라 컨베이어(110) 상에 복수로 형성될 수 있다.
한편, 컨베이어부(100)는 컨베이어(110)를 웹(10)의 이동방향과 수직한 방향으로 이동시키는 컨베이어 보정부(S1)를 포함할 수 있다. 컨베이어 보정부(S1)는 컨베이어(110) 또는 컨베이어부(100)를 웹(10)의 이동방향과 수직한 방향으로 이동시킴으로써, 웹(10)이 와인더(200)에 올바르게 인입되도록 웹(10)을 보정하는 역할을 한다.
와인더(200)는 컨베이어부(100)의 일측에 배치되고, 웹(10)의 복수의 단위셀(14)들이 서로 적층되도록 컨베이어부(100)에서 제공되는 웹(10)을 파지하고 회전시킨다.
구체적으로, 도 2a를 참조하면, 와인더(200)는 와인더(200)에 구비되는 맨드렐(225)로 최초의 단위셀(14a) 및 분리막(12)을 파지할 수 있다. 그리고 와인더(200)가 회전됨에 따라, 최초의 단위셀(14a)은 그 다음 단위셀(14b) 분리막(12)을 사이에 두고 접촉할 수 있다. 그리고, 와인더(200)가 계속하여 회전함으로써 3번째 단위셀(14c)과 역시 분리막(12)을 사이에 두고 접촉할 수 있다. 이를 통해 와인더(200)는 웹(10)을 적층하여 도 2b와 같이 전극 조립체(20)를 제조할 수 있다.
이때 와인더(200)는 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)를 포함할 수 있다.
제1 회전부(210)는 분리막(12) 및 단위셀(14)을 포함하는 웹(10)을 파지하는 맨드렐(225)이 마련되고, 맨드렐(225)을 회전시킬 수 있다. 제2 회전부(220)는 제1 회전부(210)의 배면에 배치되고, 제1 회전부(210)를 회전시킬 수 있다. 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)는 서로 독립적으로 회전한다. 이에 대해서는 자세하게 후술한다.
모션 컨트롤러(120)는 컨베이어부(100) 상에 배치된 웹(10)의 이동 및 와인더(200)의 회전을 제어한다. 그리고, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 회전량에 따라 필요한 컨베이어부(100) 상의 웹(10)의 이동거리를 산정하여, 와인더(200)의 회전과 컨베이어부(100)의 이동을 동기화하여 제어한다.
이때, 모션 컨트롤러(120)가 컨베이어부(100) 및 와인더(200)를 제어하는 과정은 모션 컨트롤러(120)가 컨베이어부(100)를 구동시키는 모터 및 와인더(200)를 구동시키는 모터를 제어함으로써 일어날 수 있다.
구체적으로, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)가 회전하는 양에 맞추어 컨베이어부(100)의 컨베이어(110)를 이동시킴으로써, 와인더(200)에 제공되는 웹(10)의 양을 조절할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 와인더(200)가 고속으로 회전하는 경우에도 와인더(200)의 회전량에 맞추어 컨베이어부(100)를 구동시킴으로써 웹(10)의 손상을 저감시킬 수 있다. 또한, 컨베이어부(100)가 와인더(200)의 회전량에 맞추어 구동됨으로써 와인더(200)가 고속으로 회전하는 경우에도 안정적인 웹(10)의 공급이 이루어지므로 전극의 파손 등의 불량을 줄일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 비전 카메라(400)를 더 포함할 수 있다. 비전 카메라(400)는 컨베이어부(100)의 단부측 상단에 배치되고, 컨베이어부(100) 상에서 이동되는 웹(10)을 촬영할 수 있다.
비전 카메라(400)는 웹(10)이 컨베이어부(100)에서 와인더(200)로 제공되는 단부를 따라 형성되는 피딩라인(L3)을 촬영하며, 피딩라인(L3)을 지나가는 단위셀(14)의 길이를 파악하여, 컨베이어부(100)에서 와인더(200)로 제공되는 웹(10)의 길이를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 회전량에 맞추어 컨베이어부(100)를 구동시킴으로서 와인더(200)에 제공되는 웹(10)의 양을 조절할 수 있다. 즉, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 구동과 컨베이어부(100)의 구동을 동기화할 수 있다. 이를 통해 와인더(200)가 고속으로 전극 조립체(20)를 제조하여도 불량을 줄일 수 있다.
한편, 비전 카메라(400)는 피딩라인(L3)을 지나가는 단위셀(14)의 길이에 대한 정보를 모션 컨트롤러(120)에 전달하고, 모션 컨트롤러(120)는 정보를 근거로 와인더(200)의 회전과 컨베이어부(100)의 이동의 동기화의 제어를 보완할 수 있다. 이를 통해, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 회전량에 따른 컨베이어(110)의 이동량을 조절할 뿐만 아니라, 비전 카메라(400)를 통해 컨베이어(110) 상에 배치된 분리막(12) 및 단위셀(14)의 불량이 인식되는 경우 작동을 멈추거나, 구동을 보완할 수 있는 장점이 있다.
또한, 비전 카메라(400)는 웹(10)이 컨베이어(110)의 일측면 및 타측면의 라인에서 벗어나는 경우, 모션 컨트롤러(120)에 이와 관련된 신호를 전달하고 모션 컨트롤러(120)는 신호에 근거하여, 웹(10)이 일측면 및 타측면의 라인 내부로 보정되도록 컨베이어 보정부(S1)를 구동시킬 수 있다.
구체적으로, 도 1를 참조하면, 비전 카메라(400)는 컨베이어(110)의 일측면에 배치되는 제1 라인(L1)과, 컨베이어(110)의 타측면에 배치되는 제2 라인(L2)에 대하여 웹(10)이 이를 벗어나는 지 여부를 인지할 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 웹(10)이 컨베이어(110) 상에 사선으로 배치된다. 이에 따라 웹(10)이 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)을 벗어나게 된다. 비전 카메라(400)가 이를 인지하면 모션 컨트롤러(120)로 신호를 전달할 수 있다. 모션 컨트롤러(120)는 컨베이어 보정부(S1)를 구동시켜 웹(10)의 양측 단부가 컨베이어(110) 상에 상술한 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)과 평행하도록 웹(10)을 보정시킬 수 있다. 이에 따라, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 웹(10)은 제1 라인(L1) 및 제2 라인(L2)과 평행하게 보정될 수 있다. 본 발명은 와인더(200)에 제공되는 웹(10)의 방향을 최대한 일정하게 공급할 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)에 웹(10)을 적층하기 위한 초기 세팅을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 상술한 바와 같이 초기의 웹(10) 상에는 단부에 배치되는 단위셀(14)과 인접한 단위셀(14) 사이에 상대적으로 길게 형성되는 간극(G)이 존재할 수 있다. 상기 간극은 웹(10)을 초기에 적층시킬 때, 가장 처음에 배치된 단위셀(14)의 상부를 덮는 역할을 한다.
한편, 상술한 바와 같이, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 회전량에 따라 컨베이어부(100)의 구동량, 즉 컨베이어(110)의 이동량을 결정 및 제어할 수 있다. 이를 위해, 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 구동 초기에는 저속으로 운행될 수 있다. 구체적으로, 와인더(200)가 구동 초기의 웹(10) 상에 배치되는 첫 번째 단위셀(14)을 파지하여 회전하는 동안 이동되는 컨베이어(110)의 이동량을 측정할 수 있다.
예를 들어, 모션 컨트롤러(120)는 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이동하는 동안 와인더(200)의 회전량에 대한 정보를 수신하여, 와인더(200)의 회전량과 컨베이어부(100)의 구동량을 저장할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 구동 초기에 와인더(200)의 회전량과 컨베이어부(100)의 구동량의 값을 저장함으로써, 단위셀(14) 사이의 거리가 상이한 다른 종류의 전극 조립체(20)를 제조할 수 있는 장점이 있다.
비전 카메라(400)는 웹(10)이 컨베이어부(100)에서 와인더(200)로 제공되는 단부를 따라 형성되는 피딩라인(L3)을 촬영하며, 피딩라인(L3)을 지나가는 단위셀(14)의 길이를 파악하여, 컨베이어부(100)에서 와인더(200)로 제공되는 웹(10)의 길이를 측정할 수 있다.
비전 카메라(400)가 피딩라인(L3)을 지나가는 단위셀(14)의 길이에 대한 정보를 모션 컨트롤러(120)에 전달하고, 모션 컨트롤러(120)는 정보를 근거로 와인더(200)의 회전과 컨베이어부(100)의 이동의 동기화의 제어를 보완할 수 있다.
으로 도 4의 (c)를 참조하면, 상술한 비전 카메라(400)는 피딩라인(L3)을 지나는 단위셀(14)의 전극 이동량(단위셀(14)의 이동량)을 감지할 수 있다. 또한, 비전 카메라(400)는 감지되는 신호를 모션 컨트롤러(120)에 전달할 수 있다. 모션 컨트롤러(120)는 이러한 정보를 근거로 와인더(200)의 회전량 및 컨베이어부(100)의 구동량을 보완할 수 있다.
한편, 도 4의 (c)를 참조하면, 석션홀(130)은 웹(10)이 이동되는 방향을 따라 컨베이어(110) 상에 복수로 형성될 수 있다. 이러한 석션홀(130)은 웹(10)을 컨베이어(110)의 바닥면쪽으로 흡착시키는 역할을 한다. 즉, 웹(10)은 컨베이어(110) 상을 이동하며 롤러(120)를 통과할 때까지 컨베이어(110)에 흡착되어 이동된다. 이에 따라, 컨베이어부(100)에서 웹(10)이 와인더(200) 측으로 슬립되어 이동하지 않으며, 와인더(200)에서 웹(10)을 회전하며 적층시킬 때 필요한 장력을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 와인더(200)가 회전함에 따라 컨베이어부(100)가 이동되는 모습 및 모션 컨트롤러(120)가 이를 제어하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 와인더(200), 컨베이어부(100) 및 비전 카메라(400)를 도시한 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)가 회전하는 과정에서 이동하는 경로를 복수로 분할하고, 복수로 분할된 각 위치 정보를 파악하며, 와인더(200)가 복수의 위치 중 어느 하나의 위치에서 다음 위치로 이동하는 동안, 컨베이어부(100)에서 와인더(200)로 제공되는 웹(10)의 이동량을 측정하는 정보를 저장할 수 있다.
구체적으로 도 5의 (a)를 참조하면, 와인더(200)의 회전은 20등분으로 분할된다. 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 각 등분된 지점에서 컨베이어부(100)의 웹(10)의 제공량(전극 이동량)을 계산한다. 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)가 1/20 바퀴 회전할 때의 웹(10)의 이동 정도(컨베이어(110)의 이동 정도)인 제3 위치와, 와인더(200)가 2/20 바퀴 회전할 때 웹(10)의 이동 정도(컨베이어(110)의 이동 정도)인 제4 위치 사이의 거리(D2)를 계산하여, 와인더(200)의 회전 정도에 따른 컨베이어(110)의 이동량을 산출할 수 있다.
그리고 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 모션 컨트롤러(120) 또는 제어부는 와인더(200)의 회전량에 따른 웹(10)의 제공량(전극 이동량)을 계산하여 좌표로 나타낼 수 있다. 모션 컨트롤러(120)는 상기 계산된 양에 따라 컨베이어부(100) 및 와인더(200)를 제어할 수 있다.
또한, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 각 지점에 대한 위치 정보와, 컨베이어부(100)에서 이동되는 웹(10)의 이동량의 상관관계에 대하여 큐빅 스플라인 보간법(Cubic Spline Interpolation)을 적용하여 산출하고, 산출된 큐빅 스플라인 보간법에 의해 산출된 값에 따라 컨베이어부(100) 및 와인더(200)를 제어할 수 있다.
구체적으로 도 5의 (c)를 참조하면, 모션 컨트롤러(120)는 상술한 도 5의 (b)에 저장된 각 지점을 큐빅 스플라인 보간법에 의하여 연결된 선을 이룰 수 있다. 모션 컨트롤러(120)는 이러한 선을 연결하여 와인더(200)의 회전량에 따른 컨베이어(110)의 이동량을 결정할 수 있다.
한편, 모션 컨트롤러(120)는 상술한 와인더(200)의 회전량에 따른 컨베이어(110)의 이동량, 즉 전극 이동량(웹(10)의 이동량)에 대한 제어의 과정에서 비전 카메라(400)에서 촬영되는 영상 및 전달되는 신호로 보완할 수 있다.
구체적으로, 도 6을 참조하면, 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)가 회전함에 따라, 와인더(200)의 회전량에 비례하도록 컨베이어(110)를 이동시킬 수 있다. 즉, 상술한 와인더(200)의 회전량 및 컨베이어(110)의 이동량을 측정한 값을 바탕으로 모션 컨트롤러(120)는 와인더(200)의 회전량에 비례하여 컨베이어(110)를 이동시킬 수 있다.
이때, 비전 카메라(400)에서 전달되는 신호를 근거로, 모션 컨트롤러(120)는 피딩라인(L3)을 통과하는 전극의 이동량이 부족하거나, 과다하면 컨베이어(110)의 이동을 늘리거나, 더 줄일 수 있다. 이를 통해, 와인더(200)에서 적층되는 웹(10)의 양 및 위치의 정확성을 높여 전극 조립체(20) 적층 시 발생될 수 있는 전극의 깨짐이나 불량을 줄일 수 있다.
도 7은 도 1의 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 배면도이다. 도 8은 도 7의 와인더(200)를 도시한 사시도이다. 도 9는 도 8의 와인더(200)가 회전하며 웹(10)을 적층하는 모습을 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 와인더 보정부(250)를 더 포함할 수 있다. 와인더 보정부(250)는 와인더(200)가 회전함에 따라 적층되는 전극 조립체의 일단부와 컨베이어부(100)로부터 제공되는 웹(10)이 동일선상에 배치되도록, 와인더(200)가 회전함에 따라 웹(10)이 제공되는 방향과 수직한 방향으로 와인더(200)를 이동시킬 수 있다.
구체적으로 도 7을 참조하면, 와인더 보정부(250)는 실린더(252) 및 브라켓(254)을 포함할 수 있다. 와인더(200)가 회전하여 전극 조립체(20)를 적층함에 따라 실린더(252)는 와인더(200)를 상승시킨다. 이때, 실린더(252)가 상승하여 와인더(200)를 상승시킬 수 있다. 그리고 실린더(252)가 밀리지 않도록 브라켓(254)이 상승하여 와인더(200) 하부 지지대를 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 와인더(200)는 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)를 포함할 수 있다. 그리고, 와인더(200)는 제1 회전부(210)를 회전시키는 제1 모터(M1), 및 제2 회전부(220)를 회전시키는 제2 모터(M2)를 포함할 수 있다. 한편, 와인더(200)를 구동시키기 위한 제3 모터(M3)를 더 구비할 수 있다.
와인더(200)의 제1 회전부(210)는 제2 회전부(220)가 회전됨에 따라 회전된다. 다만, 제2 회전부(220)가 회전되어도 제1 회전부(210) 자체의 각도는 돌아가지 않을 수 있다.
와인더(200)의 제1 회전부(210)와 제2 회전부(220)는 서로 독립적으로 회전가능하게 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)는 동일한 방향으로 회전될 수 있다. 그리고, 제2 회전부(220)가 360도 회전하는 동안 제1 회전부(210)는 180도 회전할 수 있다.
한편, 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)는 헬리컬 기어 및 슈미트 커플링으로 결합되어 제1 회전부(210)는 제2 회전부(220)의 회전량의 절반으로 회전하도록 이루어질 수도 있다.
이하 도 9를 참조하여 와인더(200)의 제1 회전부(210) 및 제2 회전부(220)의 회전에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 9의 (a)를 참조하면, 웹(10)이 제1 회전부(210)의 맨드렐(225)에 의해 파지된 상태이다. 제2 회전부(220)가 도면을 기준으로 왼쪽으로 회전할 수 있다.
도 9의 (b)를 참조하면, 제2 회전부(220)는 90도 왼쪽으로 회전하고, 제1 회전부(210)는 45도 왼쪽으로 회전한다. 도 9의 (c)를 참조하면, 제2 회전부(220)는 90도 왼쪽으로 회전하고, 제1 회전부(210)는 다시 왼쪽으로 45도 회전한다. 도 9의 (d)를 참조하면, 제2 회전부(220)는 90도 왼쪽으로 회전하고, 제1 회전부(210)는 다시 왼쪽으로 45도 회전한다.
도 9의 (e)를 참조하면, 제2 회전부(220)는 90도 왼쪽으로 회전하고, 제1 회전부(210)는 다시 왼쪽으로 45도 회전한다. 이에 따라, 제2 회전부(220)는 360도를 회전하고, 제1 회전부(210)는 180도 회전할 수 있다. 이러한 과정을 통해 웹(10)이 적층될 수 있다.
와인더(200)는 제2 회전부(220)가 360도 회전하는 동안 제1 회전부(210)는 180도를 회전하도록 이루어질 수 있다. 그리고, 맨드렐(225)의 중심부는 제2 회전부(220)가 1회전하는 동안 원의 궤적을 따라 이동하도록 이루어질 수 있다. 구체적으로 도 9를 참조하면, 와인더(200)가 회전하는 과정동안 맨드렐(225)의 중심부(C)는 일정한 원의 궤적(CP)를 따라 이동할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)는 맨드렐(225)의 중심부가 회전하는 과정에서 원의 궤적을 따라 이동함으로써, 웹(10)의 분리막(12)에 가해지는 압력을 줄일 수 있고, 웹(10)이 적층되며 발생할 수 있는 전극 겹침, 전극 찢어짐 등을 방지할 수 있다. 이를 통해, 와인더(200)는 안정적인 고속 회전이 가능하다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 와인더(200)가 상승하지 않을 ‹š와 상승할 때 전극 조립체(20)를 설명하기 위한 개념도이다.
먼저 도 10a를 참조하면, 와인더(200)가 회전함에 따라 와인더 보정부(250)에 의해 와인더(200)가 상승하지 않는 경우를 도시하였다. 이를 참조하면, 도 10a의 (a)와 같이 적층 수가 적을 때는 적층된 웹(10)의 두께가 두껍지 않다. 그러나, 도 10a의 (b)와 같이 전극 조립체(20)의 적층 수가 많을수록 전극 조립체(20)의 두께가 두꺼워진다.
전극 조립체(20)의 중심부를 파지하고 있는 맨드렐(225)의 높이가 일정하므로, 전극 조립체(20)가 두꺼워질수록 컨베이어(110)에서 제공되는 웹(10)은 하부로 내려갈 수 있다. 웹(10)이 하부로 내려감에 따라, 전극이 구겨지거나 와인더(200)에 의한 적층이 원활하지 않는 문제점이 있다. 또한, 전극 조립체(20)의 두께로 인하여 적층되는 전극 수에 한계가 있을 수 있다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 와인더 보정부(250)는 와인더(200)가 1회전되는 동안 분리막(12) 및 단위셀(14)의 두께에 대응되는 길이만큼 와인더(200)를 상승시킬 수 있다.
구체적으로, 도 10b의 (a)와 같이 와인더(200)가 회전하며 전극 조립체(20)가 적층된다. 그리고, 전극 조립체 폴딩 장치(A)의 와인더 보정부(250)는 와인더(200)가 1회전하는 동안 분리막(12) 및 단위셀(14)의 두께에 대응되는 길이만큼 와인더(200)를 상승시킬 수 있다. 이를 통해 와인더(200)의 맨드렐(225)도 상승하게 된다.
이에 따라, 전극 조립체(20)의 하단부는 전극 조립체(20)의 회전수에 관계없이 컨베이어(110)로부터 제공되는 웹(10)의 높이와 동일한 높이로 유지될 수 있다. 이를 통해 원활한 전극 조립체(20)의 적층이 가능할 수 있다. 또한, 전극 조립체(20)의 두께와 상관없이 전극 조립체(20)를 적층할 수 있으므로 고용량의 전극 조립체(20)를 용이하게 제조할 수 있다.
상기와 같이 설명된 전극 조립체 폴딩 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
10 웹(web) 12 분리막
14 단위셀 20 전극 조립체
100 컨베이어부 110 컨베이어
120 롤러 130 석션홀
200 와인더 210 제1 회전부
220 제2 회전부 225 맨드렐
250 와인더 보정부 252 실린더
254 브라켓 400 비전 카메라
L1 제1 라인 L2 제2 라인
L3 피딩라인 P1 제1 위치
P2 제2 위치 P3 제3 위치
P4 제4 위치 S1 컨베이어 보정부
M1 제1 모터 M2 제2 모터
M3 제3 모터

Claims (19)

  1. 분리막 상에 이격되어 배치되는 복수의 단위셀을 포함하는 웹(web)을 일 방향으로 이동시키는 컨베이어부;
    상기 컨베이어부의 일측에 배치되고, 상기 웹의 복수의 단위셀들이 서로 적층되도록 상기 컨베이어부에서 제공되는 웹을 파지하고 회전시키는 와인더; 및
    상기 컨베이어부 상에 배치된 웹의 이동 및 상기 와인더의 회전을 제어하는 모션 컨트롤러를 포함하고,
    상기 모션 컨트롤러는 상기 와인더의 회전량에 따라 필요한 상기 컨베이어부 상의 웹의 이동거리를 산정하여, 상기 와인더의 회전과 상기 컨베이어부의 이동을 동기화하여 제어하고,
    상기 와인더는,
    상기 분리막 및 상기 단위셀을 포함하는 웹을 파지하는 맨드렐이 마련되고, 상기 맨드렐을 회전시키는 제1 회전부; 및
    상기 제1 회전부의 배면에 배치되고, 상기 제1 회전부를 회전시키는 제2 회전부를 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모션 컨트롤러는,
    상기 와인더가 회전하는 과정에서 이동하는 경로를 복수로 분할하고, 상기 복수로 분할된 각 위치 정보를 파악하며,
    상기 와인더가 상기 복수의 위치 중 어느 하나의 위치에서 다음 위치로 이동하는 동안, 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 웹의 이동량을 측정하는 정보를 저장하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모션 컨트롤러는,
    상기 와인더의 각 지점에 대한 위치 정보와, 상기 컨베이어부에서 이동되는 웹의 이동량의 상관관계에 대하여 큐빅 스플라인 보간법(Cubic Spline Interpolation)을 적용하여 산출하고,
    산출된 상기 큐빅 스플라인 보간법에 의해 산출된 값에 따라 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 와인더의 회전은 20등분으로 분할되고,
    상기 모션 컨트롤러는,
    상기 와인더의 각 등분된 지점에서 상기 컨베이어부의 웹의 제공량을 계산하고, 계산된 양에 따라 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  5. 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모션 컨트롤러가 상기 컨베이어부 및 상기 와인더를 제어하는 과정은,
    상기 모션 컨트롤러가 상기 컨베이어부를 구동시키는 모터 및 상기 와인더를 구동시키는 모터를 제어하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 와인더는,
    상기 제2 회전부가 360도 회전하는 동안 상기 제1 회전부는 180도를 회전하도록 이루어지고,
    상기 맨드렐의 중심부는 상기 제2 회전부가 1회전하는 동안 원의 궤적을 따라 이동하도록 이루어지는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전부와 상기 제2 회전부는 서로 독립적으로 회전가능하게 이루어지는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 와인더는,
    상기 제1 회전부를 회전시키는 제1 모터; 및 상기 제2 회전부를 회전시키는 제2 모터를 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회전부 및 제2 회전부는 헬리컬 기어 및 슈미트 커플링으로 결합되며,
    상기 제1 회전부는 상기 제2 회전부의 회전량의 절반으로 회전하도록 이루어지는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 와인더가 회전함에 따라 적층되는 전극 조립체의 일단부와 상기 컨베이어부로부터 제공되는 웹이 동일선상에 배치되도록, 상기 와인더가 회전함에 따라 상기 웹이 제공되는 방향과 수직한 방향으로 상기 와인더를 이동시키는 와인더 보정부를 더 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 와인더 보정부는,
    상기 와인더가 1회전되는 동안 상기 분리막 및 상기 단위셀의 두께에 대응되는 길이만큼 상기 와인더를 상승시키는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 컨베이어부는 상기 웹을 상기 일 방향으로 이동시키는 컨베이어를 포함하고,
    상기 컨베이어에는 상기 웹의 분리막이 상기 컨베이어를 향해 흡착되도록 상기 분리막을 흡입하는 석션홀이 형성되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 석션홀은 상기 웹이 이동되는 방향을 따라 상기 컨베이어 상에 복수로 형성되는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 컨베이어부의 단부측 상단에 배치되고, 상기 컨베이어부 상에서 이동되는 웹을 촬영하는 비전 카메라를 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 컨베이어부는,
    상기 웹을 상기 일 방향으로 이동시키는 컨베이어; 및
    상기 컨베이어를 상기 웹의 이동방향과 수직한 방향으로 이동시키는 컨베이어 보정부를 포함하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 비전 카메라는,
    상기 웹이 상기 컨베이어의 일측면 및 타측면의 라인에서 벗어나는 경우, 상기 모션 컨트롤러에 이와 관련된 신호를 전달하고,
    상기 모션 컨트롤러는 상기 신호에 근거하여, 상기 웹이 상기 일측면 및 타측면의 라인 내부로 보정되도록 상기 컨베이어 보정부를 구동시키는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 비전 카메라는
    상기 웹이 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 단부를 따라 형성되는 피딩라인을 촬영하며, 상기 피딩라인을 지나가는 상기 단위셀의 길이를 파악하여, 상기 컨베이어부에서 상기 와인더로 제공되는 웹의 길이를 측정하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 비전 카메라가 상기 피딩라인을 지나가는 상기 단위셀의 길이에 대한 정보를 상기 모션 컨트롤러에 전달하고,
    상기 모션 컨트롤러는 상기 정보를 근거로 상기 와인더의 회전과 상기 컨베이어부의 이동의 동기화의 제어를 보완하는, 전극 조립체 폴딩 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130025760A (ko) * 2011-09-02 2013-03-12 엘지전자 주식회사 이차 전지 제조 시스템의 위치 보정 장치
KR102087751B1 (ko) * 2016-03-25 2020-03-12 주식회사 엘지화학 전극 조립체 제작 시스템
KR102461774B1 (ko) * 2018-04-05 2022-11-02 주식회사 엘지에너지솔루션 이차 전지 언로딩 그립퍼 및 이차 전지 폴딩 장치

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101959082B1 (ko) * 2018-09-07 2019-03-18 조기봉 이차전지의 셀 스택 고속 제조장치

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