KR102661166B1 - 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치 - Google Patents

이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이차전지의 전극 제조 시 사용되는 원단을 미리 정해진 절단 지점에서 1차로 절단하여 불량구간과 그 앞쪽의 전방 양호구간으로 분리하고, 상기 원단을 상기 절단 지점에서 2차로 절단하여 상기 불량구간과 그 뒤쪽의 후방 양호구간으로 분리하는 커터; 상기 절단 지점의 후방에서 상기 원단을 지지하는 지지판; 상기 1차 절단 이전에는 상기 절단 지점에서 상기 지지판과 마주하여 상기 원단을 지지하고, 상기 1차 절단 이후에 상기 전방 양호구간을 전진시켰다가 상기 2차 절단 이후 원래 위치로 후진시키는 견인판; 상기 전방 양호구간의 전진 이후, 상기 불량구간을 상기 2차 절단이 이루어지기 위한 위치까지 전진시키는 피더; 및 상기 2차 절단 이후의 상기 후방 양호구간과 상기 견인판에 의해 원래 위치로 후진된 상기 전방 양호구간을 미리 흡착하고 있던 양호구간 접착테이프로 연결하는 흡착블록;을 포함하는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치를 제공한다.

Description

이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치{FAULTY PART REMOVIG APPARATUS FOR BEING USED IN MANUFACTURING ELECTRODE OF SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차전지의 전극을 제조하기 위한 공정에 사용될 수 있는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 위 공정에 사용되는 원단에 미리 표시된 불량구간을 폐기한 후 위 불량구간의 전후에 위치하는 원단을 연결하는 작업을 자동으로 수행하기 위한 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치에 관한 것이다.
이차전지는 충전이 가능한 전지로서, 핸드폰, 노트북, 캠코더, 자동차 등과 같은 다양한 기기의 배터리로 사용되고 있다. 그리고 이차전지는 미리 제조된 전극(양극, 음극)과 분리막을 교대로 적층시킨 구조, 예컨대, 양극(음극)/분리막/음극(양극)/분리막/양극(음극) 등의 적층 구조를 갖는다.
위와 같은 이차전지의 전극(양극, 음극)을 제조하기 위한 공정은 일반적으로 코팅 공정, 롤 프레스 공정, 슬리팅 공정, 노칭 공정 및 건조 공정을 포함한다. 그리고 이러한 공정들에서는 불량이 생길 수 있는바, 상기 불량이 있는 불량구간을 표시하는 다양한 기술들이 알려져 있다.
예컨대, 공개특허공보 제10-2006-0027260호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법), 공개특허공보 제10-2006-0027261호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법), 공개특허공보 제10-2006-0034126호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법)에는 코팅 공정에서 생긴 불량구간의 시작점 및 종료점에 결함마크를 레이저, 잉크젯, 펀칭 등의 방법으로 마킹하는 기술이 개시되어 있다.
한편, 결함마크에 의해 그 시작점 및 종료점이 표시된 불량구간은 폐기되어야 하고, 불량구간의 폐기가 이루어진 후에는 불량구간 전후의 원단이 연결되어야 하는데, 현재 이러한 작업은 공개특허공보 제10-2023-0021479호(기준점을 이용한 전극 로스량 측정장치 및 측정방법, 기준점이 표시된 전극 공정의 롤맵, 상기 롤맵 작성방법 및 작성시스템)에 개시된 바와 같이 작업자에 의해 수동으로 이루어지고 있다.
공개특허공보 제10-2006-0027260호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법) 공개특허공보 제10-2006-0027261호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법) 공개특허공보 제10-2006-0034126호(전극 집전체의 검사장치 및 이를 이용한 검사방법) 공개특허공보 제10-2023-0021479호(기준점을 이용한 전극 로스량 측정장치 및 측정방법, 기준점이 표시된 전극 공정의 롤맵, 상기 롤맵 작성방법 및 작성시스템)
따라서, 본 발명은 이차전지 전극 제조공정에서 수동으로 이루어지고 있는 종래의 작업, 즉, 불량구간을 폐기하고 폐기된 불량구간 전후의 원단을 연결하는 작업을 자동으로 수행할 수 있는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치를 제공하고자 한다.
본 발명은, 이차전지의 전극 제조 시 사용되는 원단을 미리 정해진 절단 지점에서 1차로 절단하여 불량구간과 그 앞쪽의 전방 양호구간으로 분리하고, 상기 원단을 상기 절단 지점에서 2차로 절단하여 상기 불량구간과 그 뒤쪽의 후방 양호구간으로 분리하는 커터; 상기 절단 지점의 후방에서 상기 원단을 지지하는 지지판; 상기 1차 절단 이전에는 상기 절단 지점에서 상기 지지판과 마주하여 상기 원단을 지지하고, 상기 1차 절단 이후에 상기 전방 양호구간을 전진시켰다가 상기 2차 절단 이후 원래 위치로 후진시키는 견인판; 상기 전방 양호구간의 전진 이후, 상기 불량구간을 상기 2차 절단이 이루어지기 위한 위치까지 전진시키는 피더; 및 상기 2차 절단 이후의 상기 후방 양호구간과 상기 견인판에 의해 원래 위치로 후진된 상기 전방 양호구간을 미리 흡착하고 있던 양호구간 접착테이프로 연결하는 흡착블록;을 포함하는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치를 제공한다.
상기 견인판에 의해 전후진되는 상기 전방 양호구간은 상기 견인판의 전방에 설치된 댄서롤에 의해 당겨지거나 풀리며 장력을 일정하게 유지한다.
상기 견인판은 흡착판으로 구성된다.
상기 1차 절단 이전에 상기 견인판이 위치하고 있는 곳의 하부에는 회수롤이 설치되고, 상기 피더에 의해 전진하는 상기 불량구간은 상기 회수롤에 감겨 회수된다.
상기 2차 절단은 상기 회수롤에 감긴 상기 불량구간이 핀치롤에 의해 상기 회수롤 쪽으로 가압된 상태에서 이루어지고, 상기 핀치롤의 가압은 상기 2차 절단으로 인해 상기 후방 양호구간과 분리된 상기 불량구간이 상기 회수롤로부터 풀리지 않도록 이루어진다.
상기 흡착블록은 상기 1차 절단으로 인해 상기 전방 양호구간으로부터 분리된 상기 불량구간의 앞단과 상기 회수롤에 이미 감겨 있는 불량구간을 미리 흡착하고 있던 불량구간 접착테이프로 상기 회수롤 상에서 연결한다.
상기 회수롤은 흡착롤로 구성된다.
본 발명에 의하면, 이차전지의 전극 제조 시 사용되는 원단에 포함된 불량구간을 폐기한 후 상기 불량구간 전후의 전후방 양호구간을 연결하는 작업이 자동으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상기 불량구간과 분리된 상기 전방 양호구간의 장력이 상기 전방 양호구간의 전후 이동 시에도 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 회수롤에 회수된 불량구간이 접착 없이도 회수롤로부터 풀리지 않는다.
또한, 본 발명에 의하면, 개별적으로 분리된 불량구간들이 회수롤에 감기며 회수될 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 회수롤에 최초로 회수되는 불량구간의 앞단이 회수롤에 접착될 필요가 없다.
도 1은 본 발명에 따른 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치가 작동하기 직전의 상태를 도시한 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 불량구간 폐기장치에서 불량구간과 전방 양호구간이 분리되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 3 및 도 4는 도 1에 도시된 불량구간 폐기장치에서 불량구간이 회수되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 5는 도 1에 도시된 불량구간 폐기장치에서 전방 양호구간과 후방 양호구간이 연결되는 과정을 설명하기 위한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치의 바람직한 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
본 발명에 따른 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치(100)는 이차전지 전극 제조공정 라인(코팅 공정 라인, 롤 프레스 공정 라인, 슬리팅 공정 라인, 노칭 공정 라인 등)에 설치되어, 해당 공정에서 사용되는 원단에 포함된 불량구간(14)을 폐기한 후 상기 불량구간(14) 앞쪽의 전방 양호구간(12) 및 뒷쪽의 후방 양호구간(16)을 연결하기 위한 것이다. 한편, 상기 원단에는 불량구간(14)의 시작점(P1)을 나타내는 마크(미도시) 및 불량구간(14)의 종료점(P2)을 나타내는 마크(미도시)가 미리 공지된 방식으로 표시되어 있다.
평상 시 상기 원단은 후방에서 전방으로 전진을 하면서 해당 공정(코팅 공정, 롤 프레스 공정, 슬리팅 공정, 노칭 공정 등)로 진입한다. 그러다가 상기 시작점(P1)이 미리 정해진 절단 지점의 직전에 도달하면 원단의 전진이 멈춰 도 1과 같은 상태가 된다. 시작점(P1)이 절단 지점의 직전에 도달하였는지는 상기 마크를 인식하는 센서(미도시)를 통해 감지될 수 있다.
위와 같은 불량구간 폐기장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 커터(110)와, 지지판(120)과, 견인판(130)과, 피더(140)와, 흡착블록(150)과, 회수롤(170)을 포함한다.
상기 커터(110)는 실린더(112)에 의해 상하로 승강할 수 있게 마련된다. 그리고 상기 실린더(112)는 좌우로 왕복할 수 있게 이동블록(152)에 마련된다. 이동블록(152)은 상하 승강 및 전후 왕복이 가능하도록 프레임(미도시)에 설치된다. 여기서, 상기 프레임은 불량구간 폐기장치(100)의 전체적인 틀을 이루는 부재를 의미하고, 이하 동일하다.
상기 지지판(120)은 절단 지점의 후방에 위치하도록 프레임에 설치되어 원단을 지지한다. 상기 견인판(130)은 지지판(120)의 전방에 위치하고, 전후로 왕복할 수 있게 마련된다. 견인판(130)은 후방 위치에 있을 때 틈(G)을 사이에 두고 상기 지지판(120)과 마주하고, 위 틈(G)이 있는 곳이 상기 절단 지점이다. 견인판(130)의 전후 왕복은 프레임에 설치된 실린더(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 이러한 견인판(130)은 상면을 흡착면으로 하는 흡착판으로 구성된다.
상기 피더(140)는 가이드롤(142) 및 구동롤(144)로 구성된다. 가이드롤(142)은 원단의 진행을 안내하도록 프레임에 설치되고, 구동롤(144)은 상하로 승강하도록 프레임에 설치되어 모터(미도시)에 의해 구동된다. 구동롤(144)은 하강 위치에서 상기 가이드롤(142)과 접촉한다. 상기 구동롤(144) 및 모터 대신에 회전실린더가 사용될 수도 있다.
상기 흡착블록(150)은 이동블록(152)에 고정되어 있고, 하면을 흡착면으로 한다. 흡착블록(150)의 흡착면에는 양호구간 접착테이프(T1, 도 5 참조)와 불량구간 접착테이프(T2, 도 1 참조)가 그 접착면이 아래를 향하도록 흡착된다.
상기 회수롤(170)은 후방 위치에 있는 견인판(130)의 하부에 위치하고, 상하로 승강할 수 있게 프레임에 설치된다. 회수롤(170)의 전방에는 핀치롤(172)이 전후로 왕복할 수 있게 마련되어 있다. 핀치롤(172)은 후진 위치에 있을 때 도 1과 같이 약 10시에서 11시 사이에 위치하는 지점에서 회수롤(170)의 표면과 접촉한다. 핀치롤(172)의 전후 왕복은 프레임에 상하로 승강 가능하게 설치된 실린더(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 이 실린더(미도시)가 승강 가능하게 설치된 이유는 핀치롤(172)을 회수롤(170)과 함께 승강시키기 위함이다.
이하, 상기 불량구간 폐기장치(100)의 작동 과정을 설명한다.
도 1과 같이 지지판(120) 및 후진 위치에 있는 견인판(130)이 절단 지점에서 틈(G)을 형성하면서 원단을 지지하고 있는 상태에서, 이동블록(152)의 하강 및 실린더(112)의 작동에 의해 커터(110)가 틈(G)에 삽입되고, 견인판(130)이 흡착력을 발휘하여 전방 양호구간(12)을 흡착하며, 이후 커터(110)가 실린더(112)와 함께 좌진(또는 우진)을 하게 되는데, 그러면 원단이 절단 지점에서 1차로 절단되어 불량구간(14)과 전방 양호구간(12)으로 분리된다.
위와 같은 1차 절단이 이루어지고 나면, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더(112)가 원래 위치로 복귀하여 커터(110)의 하단이 흡착블록(150)의 하면보다 위에 위치하게 되고, 견인판(130)이 전방 양호구간(12)을 흡착한 채로 미리 정해진 전진 위치까지 전진한다. 견인판(130)의 전진 시에는 견인판(130)의 전방에 위치하도록 프레임에 설치된 댄서롤(160)이 아래로 이동하며 전방 양호구간(12)을 당기는데, 이는 전방 양호구간(12)의 장력을 일정하게 유지하기 위함이다.
견인판(130)에 의한 전방 양호구간(12)의 위와 같은 전진이 이루어지고 나면, 도 3에 도시된 바와 같이, 피더(140)의 구동롤(144)이 하강하여 원단을 가압하고, 먼저 회수된 불량구간(14)을 감고 있는 회수롤(170) 및 상기 불량구간(14)을 회수롤(170) 쪽으로 가압하고 있는 핀치롤(172)이 동시에 상승한다. 이 상태에서 구동롤(144)이 약간 회전하여 불량구간(14)의 앞단(14a)을 회수롤(170)에 감겨 있는 불량구간(14)의 뒷단(14b)과 겹치도록 전진시키고, 이후에 흡착블록(150)에 흡착된 불량구간 접착테이프(T2)가 이동블록(152)의 하강에 의해 상기 불량구간(14)의 앞단(14a)을 회수롤(170)에 감겨 있는 불량구간(14)에 접착시킨다.
이후에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 흡착블록(150)의 흡착력이 해제된 후 이동블록(152)이 상승하고, 이동블록(152)이 상승한 상태에서 흡착블록(150)에 양호구간 접착테이프(T1)가 새로 흡착되며, 구동롤(144)이 회전하여 불량구간(14)을 전진시킨다. 구동롤(144)에 의해 전진하는 불량구간(14)은 회전하는 회수롤(170)에 핀치롤(172)로 가압되면서 감긴다. 불량구간(14)의 이와 같은 전진 및 감김은 종료점(P2)이 절단 지점의 직후에 도달할 때까지 이루어진다. 종료점(P2)이 절단 지점의 직후에 도달하였는지는 마크를 인식하는 센서(미도시)를 통해 감지될 수 있다. 불량구간(14)의 전진 및 감김이 정지하면, 커터(110)가 상기 1차 절단을 한 방식과 동일한 방식으로 원단을 절단 지점에서 2차로 절단하여 불량구간(14)과 후방 양호구간(16)을 분리한다. 이때, 2차 절단에 의해 후방 양호구간(16)과 분리된 불량구간(14)은 회수롤(170)로부터 풀리지 않는데, 왜냐하면 회수된 불량구간(14)이 핀치롤(172)에 의해 가압되어 있기 때문이다.
상기 2차 절단이 이루어지고 나면, 회수롤(170) 및 핀치롤(172)이 원래 위치로 하강하고, 견인판(130)이 전방 양호구간(12)을 흡착한 채 원래 위치로 후진한다. 견인판(130)의 후진이 완료되면 후방 양호구간(16)의 앞단(16a)과 전방 양호구간(12)의 뒷단(12b)이 마주하게 된다. 이후에는 흡착블록(150)에 흡착된 양호구간 접착테이프(T1)가 이동블록(152)의 하강에 의해 후방 양호구간(16) 및 전방 양호구간(12)에 접착된다.
후방 양호구간(16)과 전방 양호구간(12) 간 이러한 연결이 완료되면, 흡착블록(150)의 흡착력이 해제된 후 이동블록(152)이 초기 위치로 이동하고, 구동롤(144)도 초기 위치로 복귀하며, 그러면 불량구간 폐기장치(100)의 작동이 종료된다.
한편, 상기 회수롤(170)은 흡착롤로 구성될 수 있다. 이 경우, 회수롤(170)에 최초로 회수되는 불량구간(14)의 앞단(14a)을 회수롤(170)에 흡착시킬 수 있으므로, 최초로 회수되는 회불량구간(14)의 앞단(14a)을 회수롤(170)에 불량구간 접착테이프(T2)로 접착시지 않아도 되는 장점이 있다.
이상과 같이, 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 청구범위의 균등범위 내에서 다양하게 수정 및 변형될 수 있고, 상술한 실시예들이 다양하게 조합될 수 있음은 물론이다.
12 : 원단(전방 양호구간) 14 : 원단(불량구간)
16 : 원단(후방 양호구간)
100 : 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치
110 : 커터 112 : 실린더
120 : 지지판 130 : 견인판(흡착판)
140 : 피더 142 : 가이드롤
144 : 구동롤 150 : 흡착블록
152 : 이동블록 160 : 댄서롤
170 : 회수롤(흡착롤) 172 : 핀치롤
P1 : 불량구간 시작점 P2 : 불량구간 종료점
G : 틈(절단 지점) T1 : 양호구간 접착테이프
T2 : 불량구간 접착테이프

Claims (7)

  1. 이차전지의 전극 제조 시 사용되는 원단을 미리 정해진 절단 지점에서 1차로 절단하여 불량구간과 그 앞쪽의 전방 양호구간으로 분리하고, 상기 원단을 상기 절단 지점에서 2차로 절단하여 상기 불량구간과 그 뒤쪽의 후방 양호구간으로 분리하는 커터;
    상기 절단 지점의 후방에서 상기 원단을 지지하는 지지판;
    상기 1차 절단 이전에는 상기 절단 지점에서 상기 지지판과 마주하여 상기 원단을 지지하고, 상기 전방 양호구간을 흡착한 상태로 상기 1차 절단 이후에 전진하였다가 상기 2차 절단 이후 원래 위치로 후진하는 견인판;
    상기 견인판의 하부에 승강 가능하게 설치되고, 상기 견인판의 전진 이후에는 상기 불량구간의 회수를 위해 상기 지지판과 전진한 상기 견인판 사이로 상승하며, 상기 2차 절단 이후에는 상기 불량구간을 회수한 채로 하강하는 회수롤;
    상기 회수롤이 상승한 이후, 상기 불량구간을 상기 회수롤 쪽으로 전진시키는 피더; 및
    상기 2차 절단 이후의 상기 후방 양호구간과 상기 회수롤의 하강 후 원래 위치로 후진한 상기 견인판에 흡착된 상기 전방 양호구간을 미리 흡착하고 있던 양호구간 접착테이프로 연결하는 흡착블록;을 포함하는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치.
  2. 제1항에서 있어서,
    상기 견인판에 흡착되어 전후진하는 상기 전방 양호구간은 상기 견인판의 전방에 설치된 댄서롤에 의해 당겨지거나 풀리며 장력을 일정하게 유지하는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 절단은 상승한 상기 회수롤에 감긴 상기 불량구간이 핀치롤에 의해 상기 회수롤 쪽으로 가압된 상태에서 이루어지고, 상기 핀치롤의 가압은 상기 2차 절단으로 인해 상기 후방 양호구간과 분리된 상기 불량구간이 상기 회수롤로부터 풀리지 않도록 이루어지는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 흡착블록은 상기 1차 절단으로 인해 상기 전방 양호구간으로부터 분리된 후 상기 피더에 의해 소정의 양만큼 전진한 상기 불량구간의 앞단과 상기 회수롤에 이미 감겨 있는 불량구간을 미리 흡착하고 있던 불량구간 접착테이프로 상기 상승한 회수롤 상에서 연결하는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치.
  7. 제1항 또는 제2항 또는 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 회수롤은 흡착롤로 구성되는 이차전지 전극 제조공정용 불량구간 폐기장치.
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