KR20130025958A - 전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치 - Google Patents

전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치 Download PDF

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Abstract

전지나 콘덴서의 적층 와인딩 처리에서, 불량 마크가 검출될 경우 하나의 모든 제품이 불량 제품으로 폐기되지 않고, 불량 부분을 포함하는 전극만 별도로 폐기될 수 있다. 전극 와인딩 처리는, 한 쌍의 양 및 음의 전극(2, 3) 사이에 분리기(4, 5)를 개재하는 단계; 각 1 제품 길이(L)를 갖는 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)를 코어(38) 주위에 감는 단계; 및 전극(2, 3) 및 분리기(4, 5)를 1 제품 유닛 단위마다 절단하는 단계를 포함한다. 전극 와인딩 처리에서, 불량 마크(15, 16)는 각 전극(2, 3)에서 검출되고, 전극 이동 방향에서 제품 와인딩 위치(S)로부터 1 제품 길이(L) 이상으로 위치된 상류 위치에서 각 전극(2, 3)에 표시된다. 불량 마크(15, 16)가 다음에 감길 1 제품 길이(L) 이내의 전극(2, 3)에서 검출될 경우, 불량 마크(15, 16)에 상응하는 전극(2, 3)의 불량 부분만 1 제품 길이(L)를 갖는 전극의 와인딩 시작 단(P)으로부터 감겨, 전극(2, 3)으로부터 불량 부분이 분리되고, 분리된 불량 부분이 폐기된다.

Description

전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치{ELECTRODE WINDING METHOD AND ELECTRODE WINDING DEVICE}
본 발명은 전지나 축전지의 케이스 내부에 제공되는 전극을 제조하는 과정에서, 와인딩 장치에 의해 띠 형상(band-shaped)의 전극을 분리기와 함께 감아 올려 적층된 전극을 형성하는 단계에서 전극의 불량 부분을 방출하는 기술에 관한 것이다.
예를 들어, 2차 전지에서, 한 쌍의 전극(양극 및 음극)이 코어(와인딩 코어)에 감긴 상태로 케이스 내에 제공된다. 한 쌍의 전극은 그 사이에 개재된 분리기와 함께 필요한 길이로 코어에 감긴 후, 단일 제품 유닛으로 절단된다.
각 전극의 제조 과정에서 전극에 불량이 발생한 경우, 전극의 불량 부분이 표시되고 태그나 어떤 다른 마킹 수단으로 불량 마크가 주어진다. 따라서, 불량 마크가 와인딩 처리에서 검출되면, 불량 마크에 상응하는 불량 부분은 불량 전극으로서 방출되어, 제품에 포함되지 않도록 하는 것이 필요하다.
종래에는, 예를 들어, 양극 측 전극에서 불량 마크가 검출될 경우, 와인딩 장치는 음극 측 전극에 관련된 전극 및 전극 사이에 끼워진 분리기를 1 제품에 상응하는 길이로 감아 올린 후, 불량 부분으로서 단일 제품을 방출했다. 이것은 제조 상 낭비(불량 제품의 감아 올리기)이며 전극의 낭비를 피할 수 없다는 결과를 의미한다.
한편, 특허문헌 1은 필름 삽입 장치에서 필름의 불량 부분이 마크를 사용하여 검출되고 마크에 상응하는 불량 부분이 제거되는 기술을 개시한다. 그러나, 특허문헌 1의 기술은 단일의 독립 필름(즉, 적층된 롤이 아님)을 대상으로 하며, 다른 와인딩 제조 공정을 채용한다. 이러한 기술은 지금 시점에서는 전지나 축전지에 적용될 수 없다.
특허문헌 2는 테이프 와인더에서 불량 테이프가 불량 정보에 기초하여 폐기 테이프 릴에 감기고 오직 불량이 아닌 테이프만이 카세트 내에 감아 올려지는 기술을 개시한다. 마찬가지로, 이 기술은 단일의 독립 테이프를 대상으로 하므로, 전지나 축전지에는 적용될 수 없다.
특허문헌 1: 일본공개특허공보 제2000-275785호 특허문헌 2: 일본공개특허공보 평07-037362호
따라서, 본 발명의 목적은 전지나 축전지의 적층(lamination layer) 와인딩 처리에서 불량 마크가 검출될 경우 불량 부분이 하나의 제품으로 방출되지 않고, 오직 전극의 불량 부분만이 방출될 수 있도록 만드는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기를 개재하고, 1 제품 길이를 갖는 전극 및 분리기의 부분을 코어에 감고, 전극 및 분리기를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 처리를 갖는 전극 와인딩 방법을 제공한다. 상기 전극 와인딩 kd법은, 각 전극에 대해 제품 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향의 상류 위치로 1 제품 길이 또는 그 이상 떨어져 있는 위치에서 전극에 부착된 불량 마크를 검출하는 단계; 불량 마크가 1 제품 길이 이내에서 다음에 감길 전극의 부분에서 검출되면, 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분에 대해서만, 불량 마크가 검출되고 1 제품 길이를 갖는 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 부분을 감는 단계; 전극으로부터 불량 부분을 분리하고 불량 부분을 방출하는 단계를 포함한다(청구항 1).
본 발명에 따른 상기 전극 와인딩 방법에서, 불량 마크의 검출 위치는 각 전극에 대해 제품 와인딩 위치에서 전극 이동 방향의 상류로 1 제품 길이보다 길거나 같고 2 제품 길이보다는 짧은 길이만큼 떨어진 위치로 설정된다(청구항 2).
본 발명에 따른 상기 전극 와인딩 방법에서, 오직 불량 부분을 포함하는 전극의 부분만, 1 제품 길이를 갖고 불량 마크가 검출된 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크에 상응하는 전극의 위치까지의 전극 길이에 상응하여 감긴다(청구항 3).
본 발명에 따른 상기 전극 와인딩 방법에서, 검출된 불량 부분을 포함하고 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 1 제품 길이로 측정된 전극의 부분은 1 제품 길이로 감긴다(청구항 4).
본 발명에 따른 전극 와인딩 방법은 이전 전극의 부분을 감는 동안, 각 전극에 대해, 1 제품 길이 내로 다음에 감길 전극의 다음 부분에 부착된 불량 마크를 검출하는 단계; 이전 전극의 부분을 감는 것이 완료될 때까지 불량 마크가 1 제품 길이 이내의 다음 부분에서 검출되면, 다음에 감길 예정이고 1 제품 길이를 갖는 다음 분리기 및 다음 전극의 정상적인 와인딩 없이 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분을 감는 단계; 전극으로부터 전극의 불량 부분을 분리하고 불량 부분을 방출하는 단계를 더 포함한다(청구항 5).
본 발명에 따른 전극 와인딩 방법은 전극의 감긴 불량 부분이 분리되고 방출된 후 1 제품 길이 이내의 각 전극의 다음 부분에서 불량 마크가 검출되지 않으면, 전극의 와인딩 시작 팁을 제품 와인딩 위치로 안내하는 단계; 및 전극의 정상 부분의 와인딩을 시작하는 단계를 더 포함한다(청구항 6).
본 발명은 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기를 개재하고, 전극 및 분리기의 1 제품 길이를 갖는 부분을 코어에 감고, 전극 및 분리기를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 장치를 제공한다. 전극 와인딩 장치는 불량 검출기, 길이 측정 장치, 불량 전극 와인딩 장치, 전극 클램프 및 전극 커터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 불량 검출기는, 각 전극에 대해, 이전 전극의 부분을 감는 동안, 제품 와인딩 위치에서 전극 이동 방향의 상류로 1 제품 길이나 그 이상 떨어져 있는 위치에서, 1 제품 길이 이내의 다음에 감길 전극의 부분에 부착된 불량 마크를 검출한다. 길이 측정 장치는 전극의 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크의 검출 위치까지의 전극 길이를 측정한다. 불량 검출기는 전극에서 불량 마크를 검출하고, 그 전극은 1 제품 길이를 갖는다. 불량 전극 검출 장치는, 길이 측정 장치에 의해 측정된 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크의 검출 위치까지의 전극 길이에 따라, 오직 전극의 불량 부분을 포함하도록 하는 길이를 갖는 전극의 부분만을 감고, 전극의 불량 부분을 분리하고, 전극의 분리된 부분을 불량 전극으로 방출한다. 전극 클램프는, 불량 전극이 감길 때, 불량 전극의 와인딩 시작 팁을 전극 이동 방향에서 불량 전극 와인딩 장치의 싱류로 떨어진 위치에서 불량 전극 와인딩 장치로 안내한다. 전극 커터는 불량 전극의 감기가 완료된 후, 불량 전극 와인딩 장치와 전극 클램프 사이의 위치에서 전극을 절단한다(청구항 7).
또한, 본 발명은 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기가 개재되고, 전극 및 분리기의 1 제품 길이를 갖는 부분이 코어에 감기고, 전극 및 분리기가 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛 상에 절단되는 전극 와인딩 장치를 제공한다. 전극 와인딩 장치는 불량 검출기, 불량 전극 와인딩 장치, 전극 클램프 및 전극 커터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 불량 검출기는, 각 전극에 대해, 이전 전극의 부분을 감는 동안, 전극 이동 방향에서 제품 와인딩 위치로부터 1 제품 길이나 그 이상 상류로 떨어져 있는 위치에서, 1 제품 길이 내에 있는 다음에 감길 전극의 부분에 부착된 불량 마크를 검출한다. 불량 전극 와인딩 장치는, 불량 검출기가 불량 마크를 검출하고 1 제품 길이를 갖는, 전극의 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 1 제품 길이를 갖는 전극의 부분을 감고, 전극으로부터 불량 부분을 분리하고, 전극의 분리된 부분을 불량 전극으로서 방출한다. 전극 클램프는, 불량 전극이 감길 때, 불량 전극의 와인딩 시작 팁을 전극 이동 방향에서 불량 전극 와인딩 장치의 상류로 떨어진 위치에서 불량 전극 와인딩 장치로 안내한다. 전극 커터는, 불량 전극의 와인딩이 완료된 후, 불량 전극 와인딩 장치와 전극 클램프 사이의 위치에서 전극을 절단한다(청구항 8).
본 발명에 따른 전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치에서, 한 쌍의 전극 중 하나(또는 둘)의 불량 부분을 포함하는 부분만 분리되고 방출될 수 있다. 따라서, 감아 올려진 후 전극의 불량 부분을 포함하는 부분뿐만 아니라 전극 및 분리기의 정상 부분도 불량 제품으로 방출되는 종래 기술의 예와 대조적으로, 불량 제품이 되는 제품을 구성하는 와인딩 부분의 필요없는 처리가 제거되고 재료 비용의 낭비도 피할 수 있다. 이러한 관점에서 볼 때 제조 비용도 감소될 수 있다(청구항 1, 7 및 8).
상기 전극 와인딩 방법에 기초하여, 각 전극에 대해 불량 마크 검출 위치는 제품 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향의 상류로 1 제품 길이와 같거나 길고 2 제품 길이보다는 짧은 길이로 떨어진 위치로 설정된다. 따라서, 전극의 불량 부분은 전극 와인딩 처리가 시작되기 전에 검출될 수 있고 불량 부분은 코어에 감기기 전에 분리되어 방출될 수 있다. 따라서, 불필요한 와인딩 처리가 제거될 수 있다(청구항 2).
상기 전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치에 기초하여, 전극의 불량 부분을 포함하는 부분만이 전극의 1 제품 길이를 갖는 불량 마크가 검출된 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크에 상응하는 위치로 전극 길이에 따라 감긴다. 따라서, 전극 재료는 전극의 1 제품 길이를 갖는 방출 부분의 경우와 비교할 때 더욱 절감될 수 있다(청구항 3 및 7).
상기 전극 와인딩 방법 및 전극 와인딩 장치에 기초하여, 불량 부분을 포함하고, 전극의 1 제품 길이를 갖는 불량 마크가 검출된 부분의 전극 와인딩 시작 팁으로부터 1 제품 길이로 측정된 부분이 감아 올려진다. 따라서, 1 제품 길이 내에 불량 부분이 존재하는지를 결정할 필요가 없고, 결정을 위한 측정 장치가 필요하지 않다. 이는 상기 방법의 실행 방식과 장치의 구성을 단순화할 수 있다(청구항 4 및 8).
상기 전극 와인딩 방법에 기초하여, 각 전극에 대해, 전극의 이전 부분을 감아 올리는 동안, 전극의 1 전극 길이 또는 그 이하를 갖는 다음 부분에 주어진 불량 마크를 검출하는 것이 시도된다. 전극의 이전 부분의 감아 올리기가 완료된 때, 불량 마크가 1 제품 길이 또는 그 이하를 갖는 다음 부분에서 검출되면, 전극 및 분리기의 1 제품 길이를 갖는 다음 부분의 정상적인 감아 올리기가 수행되지 않고, 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분이 감아 올려진다. 불량 부분은 전극으로부터 분리되어 방출된다. 따라서, 이전 전극의 감아 올리기 및 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분의 감아 올리기, 분리, 방출이 순서대로 연속적으로 수행될 수 있다(청구항 5).
더욱, 상기 전극 와인딩 방법에 기초하여, 전극의 감아 올려진 불량 부분이 분리되어 방출될 때, 전극 중 어디에서도 불량 마크가 1 제품 길이 또는 그 이하를 갖는 다음 부분에서 검출되지 않으면, 전극의 와인딩 시작 팁은 제품 와인딩 위치로 안내되고 전극의 정상 부분의 감아 올리기가 시작된다. 따라서, 전극의 정상 부분의 감아 올리기에 의해 제조된 제품은 결함 제품이 되지 않는다. 따라서, 전극의 불량 부분의 감아 올리기, 분리, 방출 및 전극의 정상 부분의 감아 올리기가 선택적이고 합리적으로 수행될 수 있다(청구항 6).
본 발명에 따른 하나의 전극 와인딩 장치에서, 불량 검출기에 의해 불량 마크가 검출되고 1 제품 길이를 갖는 전극의 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크의 검출 위치까지의 전극 길이가 측정되고 전극의 측정된 길이를 갖는 불량 부분만이 감아 올려진다. 따라서, 방출되는 전극 재료의 길이가 최소화될 수 있다(청구항 7).
본 발명에 따른 다른 전극 와인딩 장치에서, 불량 부분을 포함하고 전극의 1 제품 길이를 갖고 불량 마크가 검출된 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 1 제품 길이로 측정된 부분이 감아 올려진다. 따라서, 항상 전극의 1 제품 부분을 감아 올리기에 충분하기 때문에, 1 제품 길이 내에 불량 부분이 존재하는지를 결정할 필요가 없고 측정 장치가 필요하지 않다. 따라서, 장치의 구성이 단순화될 수 있고 그 작동 및 자동화에 용이하다(청구항 8).
도 1은 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법 및 이를 위한 장치를 도시한 개략적인 정면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법 및 이를 위한 장치의 필수적 부분을 도시한 확대된 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법에서 전극에 대한 불량 마크 검출 위치 및 길이 측정 위치를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 전극 와인딩 처리의 흐름도이다.
본 발명에 따른 전극 와인딩 방법에 기초하는 도 1 및 도 2에 도시된 전극 와인딩 장치에서는, 띠 형상의 양극 측 전극(2) 및 음극 측 전극(3), 및 한 쌍의 전극(2 및 3) 사이에 끼워져 절연을 위한 띠 형상 분리기(4 및 5)가 각각 릴(6, 7, 8 및 9)로부터 지급되고, 복수의 가이드 롤러(11, 12, 13 및 14), 필요할 때 제공되는 댄서롤러(미도시) 등에 의해 한 쌍의 닙 롤러(10)로 안내되고, 마지막으로 한 쌍의 닙 롤러(10)를 거쳐 코어(38)의 외주면에 감긴다.
한 쌍의 닙 롤러(10)는, 필요할 때 적어도 하나의 닙 롤러(10)가 다른 닙 롤러(10)와 접촉되고 분리될 수 있는 방식으로, 제품 와인딩 위치(S) 근처에 제공된다. 각 전극(2 및 3)은, 한 쌍의 전극 커터(25 또는 26) 사이의 전극 클램프(23 또는 24) 및 전극 이동 방향에서 한 쌍의 닙 롤러(10)의 상류 측 상의 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)의 앞을 통과한 후, 한 쌍의 닙 롤러(10)에 도달한다.
예를 들어, 각 한 쌍의 전극 커터(25 또는 26)는 조작 액츄에이터를 갖는 시어링 타입(shearing type)이고, 전극(2 또는 3)의 절단을 위해 1개 제품의 미리 결정된 길이, 즉, 1 제품 길이(L)를 갖는 부분에 제공된다. 각 전극 클램프(23 또는 24)는 전극 커터(25 또는 26)에 의해 절단된 부분에 이어지는 전극(2 또는 3)의 절단측 팁을 유지하고, 한 쌍의 닙 롤러(10)의 위치로 이동되어, 그 다음 전극(2 또는 3)의 절단측 팁(와인딩 시작 팁(P))을 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이의 와인딩 시작가능한 위치로 안내한다.
각 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)는 한 쌍의 전극 커터(25 또는 26)와 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이에서 상응하는 전극(2 또는 3)에 제공되어, 미리 전극(2 또는 3)에 주어진 불량 마크(15 또는 16)( 태그 또는 어떤 다른 마킹 수단)에 상응하는, 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 감아 올리도록 종이면에 수직한 방향으로 전진 및 후퇴할 수 있도록 하고, 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 불량 전극으로서 방출할 수 있도록 한다.
동작하지 않는 동안, 각 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)는 대기 위치로 후퇴하여 대기하고 있다. 동작할 때, 즉 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 감아 올리기 위해 동작할 때, 각 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)는 대기 위치에서 동작 위치로 전진하여 전극(2 또는 3)에 접근하고, 한 쌍의 불량 전극 감아 올리기 척(33 또는 34)으로 상응하는 전극(2 또는 3)을 집고, 척 샤프트(29 또는 30)가 회전함에 따라 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 척(33 또는 34)의 외주면에 감는다.
불량 마크(15 또는 16)는 불량 검출기(17 또는 18)에 의해 검출된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각 불량 검출기(17 또는 18)는, 전극(2 또는 3)을 위해, 제품 와인딩 위치(S)로부터 전극 이동 방향의 상류로 1 제품 길이(L)나 그 이상, 바람직하게는 2 제품 길이(2×L) 이하로 떨어져 있는 위치에 배치된다.
상술한 1 제품 길이(L) 및 2 제품 길이(2×L)는 전극 와인딩 장치(1)에서 제품 와인딩 위치(S)로부터의 거리이고, 전극(2 또는 3)을 따라 전극 커터(25 또는 26)의 절단 위치(절단 단부)로부터 상류로 측정된 거리에 상응한다. 후술하는 바와 같이, 전극(2 또는 3)이 상응하는 전극 커터(25 또는 26)에 의해 절단된 후, 전극(2 또는 3)의 (전극 이동 방향에서) 상류 절단 단부는 제품 와인딩 위치(S)로 안내된다. 이때, 전극(2 또는 3)의 와인딩 시작 팁(P)의 위치는 제품 와인딩 위치(S)와 일치한다. 그리고, 와인딩 시작 팁(P)은 전극 이동 방향에서 상류측에서 매 1 제품 길이(L)마다 나타난다.
각 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)의 전극(2 또는 3)의 감아 올리기 길이는 L1 + α와 같게 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, L1은 불량 마크(15 또는 16)가 검출된 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터 불량 마크(15 또는 16)에 상응하는 위치까지의 길이이고, α는 미리 결정된 마진 길이이므로, 전극(2 또는 3)의 불량 부분은 길이(L1 + α)에 포함된다. 길이(L1 + α) 대신에, 전극(2 또는 3)의 감아 올리기 길이는, 불량 마크(15 또는 16)가 검출된 전극(2 또는 3)의 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터 1 제품 길이(L)와 동일하게 설정되어, 전극(2 또는 3)의 불량 부분은 길이(L)에 포함된다.
1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)으로부터 불량 마크(15 또는 16)에 상응하는 부분까지의 길이(L1)는 각 전극(2 또는 3)에 대해 길이 측정 장치(19 또는 20)로 측정된다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각 길이 측정 장치(19 또는 20)는 불량 검출기(17 또는 18)와 같은 위치에 배치된 길이 측정 롤러(21 또는 22)를 갖는다. 대신에, 도면에는 도시되지 않았으나, 각 길이 측정 롤러(21 또는 22)는 불량 검출기(17 또는 18)로부터 적절한 길이만큼 떨어진 위치에 전극 이동 방향에서 불량 검출기(17 또는 18)의 상류에 배치될 수 있다. 각 길이 측정 롤러(21 또는 22)는 상응하는 전극(2 또는 3)에 대해 굴러 접촉하고, 전극(2 또는 3)의 이동에 따라 구른다.
각 길이 측정 장치(19 또는 20)는 길이 측정 롤러(21 또는 22)의 회전을 더한다. 먼저, 전극(2 또는 3)의 정상 부분 또는 전극(2 또는 3)의 불량 부분의 와인딩 동작 중에, 길이 측정 장치(19 또는 20)가 불량 검출기(17 또는 18)로부터 전극(2 또는 3)의 1 제품 길이(L)를 자고 다음에 감아 올려질 부분에서 불량 마크(15 또는 16)의 검출 신호를 수신하면, 길이 측정 장치(19 또는 20)는, 길이 측정 롤러(21 또는 22)의 회전수에 기초하여 와인딩 시작 팁(P)으로부터 전극(2 또는 3)의 다음에 감아 올려질 부분의 불량 마크(15 또는 16)까지의 길이(L1)을 측정하고 (그리고 전극(2 또는 3)의 불량 부분의 다음 감아 올리기를 준비하기 위해 길이(L1)를 저장하고), 길이(L1)에 마긴 길이(α)를 더하거나, 또는 길이(L1 + α)에 상응하는 위치에서 길이(L1 + α)를 직접적으로 측정하여, 전극(2 또는 3)의 불량 부분의 방출을 위해 필요한 길이(L1 + α)를 결정한다.
전극(2 및 3)의 정상 부분은, 닙 롤러(10) 사이를 통과한 후, 제품 와인딩 위치(S), 즉 와인딩 스테이션의 위치에서 분리기(4 및 5)의 부분과 함께 원통형 코어(38)의 외주면에 감긴다. 예를 들어, 갈라진 감아 올리기 코어(split take-up cores, 37)는 코어(38)를 관통하여 삽입되고, 코어(38)는 와인딩 동작 동안 감아 올리기 코어(37) 및 감아 올리기 코어(37)와 일체를 이루는 회전 샤프트(36)와 함께 회전한다. 구동 모터(미도시)에 연결되어, 회전 샤프트(36)는 각 제품을 감아 올리는데 필요한 횟수만큼 회전될 수 있다.
갈라진 감아 올리기 코어들(37)이 회전 샤프트(36)의 반경 방향에서 각각 떨어져 있을 때, 감아 올리기 코어(37)는 큰 외주 길이를 가지므로, 코어(38)가 마찰로 인해 감아 올리기 코어에서 빠져나오는 것을 방지할 수 있다. 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 부분을 감아 올린 후, 갈라진 감아 올리기 코어들(37)은 서로 중첩되는 위치에 배치되어, 감아 올리기 코어(37)의 외주 길이가 감소된다. 이는 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감겨 있는 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)가 쉽게 인출될 수 있는 상태를 이룬다. 이 때문에, 감아 올리기 코어(37)는 회전 샤프트(36) 내에 포함된 변이 조작 수단(미도시)을 수반한다.
전극 와인딩 장치(1)는 제어 장치(35)의 프로그램에 의해 제어되고 이하의 절차에 따라 동작한다. 먼저, 준비 단계로서, 분리기(4 및 5)가 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이를 통과하도록 안내되고, 이들의 팁 부분은 서로 중첩된 상태에 위치하도록 용착(welding)이나 유사한 수단에 의해 코어(38)의 외주면에 고정된다.
한편, 전극 클램프(23)는 양극 측 전극(2)의 팁을 유지하며 전진하여 이를 한 쌍의 서로 떨어진 닙 롤러(10) 사이로 가져온 후 후퇴된다. 마찬가지로, 전극 클램프(24)는 음극 측 전극(3)의 팁을 유지하며 전지하여 이를 한 쌍의 서로 떨어진 닙 롤러(10) 사이로 가져온 후 후퇴된다.
한 쌍의 닙 롤러(10)는 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)를 집어 서로 가까워지도록 하고, 그 후 미리 결정된 누르는 힘을 유지하여 이들을 집은 상태를 유지한다. 이 상태에서, 각 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)가 전극(2 또는 3)의 이동을 방해하지 않는 결과로, 각 전극(2 또는 3)은 대기 위치에 위치한 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)의 앞을 통과한다.
도시된 실시예에서, 코어(38)는 감아 올리기 코어(37)와 함께 반시계 방향으로 회전되고, 따라서 전극(2 및 3)은 적층된 와인딩을 형성하기 위하여 시계 방향으로 코어(38)에 감긴다. 이러한 적층된 와인딩을 실현하기 위하여, 한 쌍의 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)는 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이에서 도면의 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 전극(2), 분리기(4), 전극(3), 분리기(5)의 순서로 각각 놓여, 이들이 적층된 형태에서 시계 방향으로 코어(38)에 감기도록 한다.
이어서, 구동 모터(미도시) 및 회전 샤프트(36)의 구동에 의해, 감아 올리기 코어(37)가 반시계 방향으로 회전된다. 전극(2), 분리기(4), 전극(3), 분리기(5)가 이 순서대로 적층된 상태에서 코어(38)의 외주면에 1 제품 길이(L)에 상응하는 회전수만큼 감기면, 감아 올리기 코어(37)가 정지된다. 이때, 전극 커터(25 및 26)는 다음 와인딩 동작을 준비하기 위해, 전극 클램프(23 및 24)에 의해 유지된 전극(2 및 3)을 연속하여 절단하다.
이어서, 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)가 감아 올리기 코어(37)로부터 벗어날 수 있는 상태를 이루기 위하여, 갈라진 감아 올리기 코어(37)는 그 외주 길이가 감소하도록 변이된다. 따라서, 골라내기 장치(picking-out device, 미도시)가 코어(38) 및 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)를 함께 잡아당겨 골라낸다.
골라내기 후, 분리기(4 및 5)는 코어(38)로부터 절단된다. 와인딩 종료측 단부는 코어(38)의 외주면에 감긴 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 외주면에 고정되고, 와인딩 시작 팁(P)은, 예를 들어 다음 와인딩 동작을 준비하기 위해, 감아 올리기 코어(37)에 장착된 다음 코어(38)의 외주면에 용착(welding)에 의해 고정된다. 전극(2 및 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분을 위한 와인딩 동작은 상술한 전극(2 및 3)의 부분의 와인딩 동작에 이어서 시작된다.
상술한 감아 올리기 동작은 제어 장치(35)의 제어 프로그램에 의해 제어된다. 또한, 제어 장치(35)는 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법을 수행하기 위한 프로그램을 포함하고, 상기 전극 와인딩 방법은 상술한 와인딩 동작의 제어 프로그램을 실행하는 동안 수행된다.
상술한 바와 같이, 전극(2 또는 3)의 제조에서 전극(2 또는 3)에 코팅 불량과 같은 불량이 발생하면, 불량 위치에 불량 마크(15 또는 16)가 주어진다. 와인딩 처리에서 불량 마크(15 또는 16)가 불량 검출기(17 또는 18)에 의해 검출되면, 전극(2 또는 3)의 불량 부분은 불량 전극 와인딩 장치(31 또는 32)에 의해 감아 올려지고 이하의 방식으로 방출된다. 이 동작은 전극(2 및 3)에 공통되므로, 이하의 설명은 적절히 이들 중 하나만을 대상으로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법이 전극 와인딩 처리에서 제어 장치(35)의 프로그램에 의해 수행될 때 실행되는 처리의 흐름도이다. 시작 이후의 첫번째 단계인 단계 S1에서, 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법에 기초한 프로그램이 이전의 감아 올리기를 확인하고, 정상적인 전극(2 및 3)의 1 제품 부분이 종료되거나 감아 올려지고, 전극(2 또는 3)의 불량 부분의 방출이 종료된다. 다음 단계 S2에서, 프로그램은 양의 전극(2) 또는 음의 전극(3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분에서 불량 검출기(17 또는 18)에 의해 불량 마크(15 또는 16)가 검출되었는지의 여부를 판단한다.
불량 마크(15)가 전극(2 및 3) 중 어느 하나(예를 들어, 전극(2))에서 검출되면(단계 S2: 예), 단계 S3에서, 프로그램은 불량 마크(15)가 검출된 전극(2)의 불량 부분을 감아 올려 방출하는 처리를 실행하도록 한다. 단계 S4에서, 전극(2)의 불량 부분을 감아 올리는 동안, 프로그램은 양의 전극(2)의 1 제품 길이(L)를 갖는 이어지는(다음) 부분에서 불량 마크(15)를 검출하도록 한다. 이어서, 프로그램은 처리를 종료하고 시작 위치로 되돌아간다.
상기 단계 S3에서, 전극(2)의 불량 부분을 감아 올려 방출하는 것은 이하의 방식으로 수행된다. 전극(2)에 상응하는 불량 전극 와인딩 장치(31)는 대기 위치에서 전극(2)의 이동 경로 상의 위치로 전진하고 거기서 불량 전극 감아 올리기 척(33)을 오픈한 상태로 대기한다. 전극(2)의 이전 부분의 감아 올리기의 완료 후, 전극 클램프(23)는 전극 커터(25)에 의해 절단된 전극(2)의 절단 단부를 척(33) 사이로 안내한다.
이어서, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 한 쌍의 척(33) 사이의 전극(2)을 집어 척 샤프트(29)의 회전에 의해 전극(2)의 불량 부분을 불량 전극으로서 감아 올린다. 이 동작의 감아 올리기 길이는 척(33)의 회전 수의 형태로 설정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 길이 측정 장치(19)가 제공될 경우, 전극(2)의 감아 올리기 길이는 길이(L1 + α)와 동일하게 설정되며, 여기서 L1은 측정된 길이이고, α는 마진 길이(상수)이다. 길이 측정 장치(19)가 제공되지 않을 경우, 전극(2)의 감아 올리기 길이는 불량 마크(15)가 검출된 전극(2)의 1 제품 부분의 와인딩 시작 팁(P)에서부터 1 제품 길이(L)에 동일하게 설정된다.
이어서, 전극 커터(25)가 척(33)의 회전에 의해 감아 올려진 부분을 이어지는 전극(2)으로부터 분리하기 위해 전극(2)을 절단한다. 절단 후, 불량 전극 와인딩 장치(31)는 대기 위치로 후퇴되어 전극(2)의 불량 부분을 포함하는 감아 올려진 부분이 방출될 수 있는 상태를 이룬다.
한 쌍의 척(33)에 감기고 불량 부분을 포함하는 전극(2)의 부분은, 수동으로, 또는 인출 방향으로 변이되는 인출 바(pull-out bar, 미도시), 불량 전극 와인딩 장치(31)가 후퇴될 때 전극(2)의 부분을 밀어내는 정지 스토퍼(미도시)나 이와 같은 수단을 사용하여, 척(33)으로부터 쉽게 제거(인출)될 수 있다. 전극(2)의 불량 부분을 포함하는 제거된 부분은 수집 박스(미도시)로 방출된다. 전극(2)의 제거된 부분은 척(33)이 아래로 향할 때 오직 제거된 부분만 수집 박스 아내로 떨어지도록 하는 방식으로 방출될 수 있다.
전극(2)의 불량 부분을 포함하는 부분의 방출 후, 전극 클램프(23)는 전극(2)의 이어지는 정상 부분의 와인딩 시작 팁(P)을 한 쌍의 닙 롤러(10) 사이로 가져오고, 전극(2)의 정상 부분의 감아 올리기가 재시작할 수 있도록 하는 상태를 이루도록 후퇴된다. 상술한 바와 같은 동일한 동작이 전극(3)에 대해서도 수행된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법에서는, 전극(2 또는 3)의, 1 제품 길이(L)를 갖는, 다음 부분에 주어진 불량 마크(15 또는 16)가 있다면 전극(2 및 3)의 이전 부분의 감아 올리기 동안 검출된다. 전극(2 및 3)의 이전 부분의 감아 올리기 동안, 불량 마크(15 또는 16)가 전극(2 또는 3)의 1 제품 길이를 갖는 다음 부분에서 검출되면, 전극(2 및 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분 및 분리기(4 및 5)의 대응하는 부분은 정상적으로 감아 올려지지 않는다. 대신에, 전극(2 또는 3)의 불량 마크(15 또는 16)에 상응하는 불량 부분이 감아 올려진다. 따라서, 전극(2 또는 3)의 불량 부분은 전극(2 또는 3)으로부터 제거되고 방출된다.
한편, 불량 마크(15 또는 16)가 전극(2 및 3) 중 어느 하나에서도 검출되지 않으면(단계 S2: 아니오), 다음 단계 S5에서, 프로그램은 전극(2 및 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분 상의 1 제품 길이(L)의 정상적인 와인딩 처리를 실행하도록 한다. 단계 S6에서, 1 제품 길이(L)를 갖는 현재 부분의 정상적인 감아 올리기 동안, 프로그램은 전극(2 또는 3)의 1 제품 길이(L)를 갖는 이어지는(다음) 부분에서 불량 마크(15 또는 16)를 검출하도록 한다. 이어서, 프로그램은 시작 위치로 되돌아간다.
상기 동작의 결과, 전극(2 또는 3)의 불량 부분의 감아 올리기, 분리 및 방출 후에, 불량 마크(15 또는 16)가 전극(2 및 3) 중 어느 하나의 1 제품 길이(L)를 갖는 다음 부분에서 검출되지 않으면, 전극(2 및 3)의 와인딩 시작 팁(P)은 제품 와인딩 위치(S)로 안내되고 전극(2 및 3)의 정상 부분의 감아 올리기가 시작된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법은 한 쌍의 전극(양극 및 음극) 사이에 분리기(4 및 5)를 개재하고,전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 1 제품 길이(L)를 갖는 부분을 코어(38)에 감고, 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 처리에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전극 와인딩 방법은 각 전극(2 및 3)에 대해 제품 와인딩 위치(S)로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이(L) 이상 떨어진 위치에서 전극(2 또는 3)에 주어진 불량 마크(15 또는 16)를 검출하는 것을 시도하는 단계; 불량 마크(15 또는 16)가 전극(2 또는 3)의 1 제품 길이(L) 이하를 갖고 다음에 감아 올려질 예정인 부분에서 검출되면, 불량 마크(15 또는 16)에 상응하는 전극(2 또는 3)의 1 제품 길이(L)를 갖고 불량 마크가 검출된 부분만 와인딩 시작 팁(P)으로부터 불량 부분을 감아 올리는 단계; 전극(2 또는 3)으로부터 불량 부분을 분리하고 불량 부분을 방출하는 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 포함하는 부분만이 방출될 수 있다. 그 결과, 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 포함하는 부분뿐만 아니라 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 1 제품을 구성하는 정상 부분도 불량 제품으로 방출되는 종래 기술의 예와는 대조적으로, 불량 제품이 될 제품을 이루는 부분을 쓸모없이 감는 처리를 제거할 수 있고 재료 비용의 낭비를 피할 수 있다. 이 관점에서 볼 때 제조 비용도 감소할 수 있다.
상기 동작을 실현하기 위해, 본 발명에 따른 전극 와인딩 장치(1)는 한 쌍의 전극(양극 및 음극)(2 및 3) 사이에 분리기(4 및 5)를 개재하고, 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 1 제품 길이(L)를 갖는 부분을 코어(38)에 감고, 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 장치에 기초한다. 그리고, 전극 와인딩 장치(1)에는 불량 검출기(17 및 18), 길이 측정 장치(19 및 20), 불량 전극 와인딩 장치(31 및 32), 전극 클램프(23 및 24) 및 전극 커터(25 및 26)가 제공된다.
그러나, 이미 명백한 바와 같이, 전극(2 또는 3)의 불량 부분을 포함하는 부분의 감아 올리기 길이는 길이(L1)이나 길이(L1 +α)를 측정하지 않고 1 제품 길이로 고정될 수 있다. 이 경우, 길이 측정 장치(37 및 38)는 필요하지 않다.
따라서, 다른 전극 와인딩 장치(1)는 한 쌍의 전극(양극 및 음극)(2 및 3) 사이에 분리기(4 및 5)를 개재하고, 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)의 1 제품 길이(L)를 갖는 부분을 코어(38)에 감고, 전극(2 및 3) 및 분리기(4 및 5)를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 장치에 기초한다. 그리고, 이 전극 와인딩 장치(1)에는 불량 검출기(17 및 18), 불량 전극 와인딩 장치(31 및 32), 전극 클램프(23 및 24), 및 전극 커터(25 및 26)가 제공된다. 길이 측정 장치(37 및 38)는 생략된다.
1: 전극 와인딩 장치
2: 양의 전극
3: 음의 전극
4: 분리기
5: 분리기
6: 릴
7: 릴
8: 릴
9: 릴
10: 닙 롤러
11: 가이드 롤러
12: 가이드 롤러
13: 가이드 롤러
14: 가이드 롤러
15: 불량 마크
16: 불량 마크
17: 불량 검출기
18: 불량 검출기
19: 길이 측정 장치
20: 길이 측정 장치
21: 길이 측정 롤러
22: 길이 측정 롤러
23: 전극 클램프
24: 전극 클램프
25: 전극 커터
26: 전극 커터
29: 척 샤프트
30: 척 샤프트
31: 불량 전극 와인딩 장치
32: 불량 전극 와인딩 장치
33: 불량 전극 감아 올리기 척
34: 불량 전극 감아 올리기 척
35: 제어 장치
36: 회전 샤프트
37: 감아 올리기 코어
38: 코어
S: 제품 와인딩 위치
P: 전극 와인딩 시작 팁
L: 1 제품 길이
α: 마진 길이
L1: 길이(전극 와인딩 시작 팁(P)에서 불량 마크(15 또는 16)까지 측정된 길이)
S1, S2, S3, S4, S5, S6: 프로그램 단계

Claims (8)

  1. 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기를 개재하고, 1 제품 길이를 갖는 전극 및 분리기의 부분을 코어에 감고, 전극 및 분리기를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 처리를 포함하는 전극 와인딩 방법으로,
    각 전극에 대해, 제품 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이 이상 떨어진 위치에서 전극에 부착된 불량 마크를 검출하는 단계;
    불량 마크가 1 제품 길이 이내에서 다음에 감길 전극의 부분에서 검출되면, 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분에 대해서만, 검출된 불량 마크를 갖고 1 제품 길이를 갖는 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 부분을 감는 단계; 및
    전극으로부터 불량 부분을 분리하고 불량 부분을 방출하는 단계를 포함하는 전극 와인딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    각 전극에 대해, 불량 마크의 검출 위치는 전극 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이 이상이고 2 제품 길이 미만인 길이만큼 떨어져 있는 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 전극 와인딩 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    불량 마크가 검출되고 1 제품 길이를 갖는 전극의 와인딩 시작 팁에서 불량 마크에 상응하는 전극의 위치까지의 전극 길이에 상응하도록, 불량 부분을 포함하는 전극의 부분만이 감기는 것을 특징으로 하는 전극 와인딩 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    검출된 불량 부분을 포함하고 전극의 와인딩 시작 팁에서 1 제품 길이로 측정된 전극의 부분은 1 제품 길이에 상응하여 감기는 것을 특징으로 하는 전극 와인딩 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 전극에 대해, 이전 전극의 부분을 감는 동안, 1 제품 길이 이내의 다음에 감길 전극의 다음 부분에 부착된 불량 마크를 검출하는 단계;
    이전 전극의 부분을 감는 것이 완료될 때까지 불량 마크가 1 제품 길이 이내의 다음 부분에서 검출되면, 1 제품 길이를 갖고 다음에 감길 다음 분리기 및 다음 전극의 정상적인 와인딩(winding) 없이, 불량 마크에 상응하는 전극의 불량 부분을 감는 단계; 및
    전극으로부터 전극의 불량 부분을 분리하고 불량 부분을 방출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 와인딩 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    감긴 전극의 불량 부분을 분리 및 방출한 후, 1 제품 길이 이내의 각 전극의 다음 부분에서 불량 마크가 검출되지 않으면, 전극의 와인딩 시작 팁을 제품 와인딩 위치로 안내하는 단계; 및
    전극의 정상 부분의 와인딩을 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극 와인딩 방법.
  7. 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기를 개재하고, 1 제품 길이를 갖는 전극 및 분리기의 부분을 코어에 감고, 전극 및 분리기를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 장치로,
    각 전극에 대해, 이전 전극의 부분을 감는 동안, 전극 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이 이상 떨어진 위치에서 1 제품 길이 이내의 다음에 감길 전극의 부분에 부착된 불량 마크를 검출하는 불량 검출기;
    불량 검출기가 불량 마크를 검출하고 1 제품 길이를 갖는 전극에 대해, 전극의 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크의 검출 위치까지의 전극 길이를 측정하는 길이 측정 장치;
    길이 측정 장치에 의해 전극의 와인딩 시작 팁으로부터 불량 마크의 검출 위치까지 측정된 전극 길이에 따라, 전극의 불량 부분을 포함하는 길이를 갖는 전극의 부분만을 감고, 전극의 불량 부분을 분리하고, 전극의 분리된 부분을 불량 전극으로 방출하는 불량 전극 와인딩 장치;
    불량 전극이 감길 때, 전극 이동 방향에서 불량 전극 와인딩 장치의 상류로 떨어진 위치에서 불량 전극의 와인딩 시작 팁을 불량 전극 와인딩 장치로 안내하는 전극 클램프; 및
    불량 전극의 와인딩 완료 후, 불량 전극 와인딩 장치와 전극 클램프 사이의 위치에서 전극을 절단하는 전극 커터를 포함하는 전극 와인딩 장치.
  8. 한 쌍의 양 및 음의 전극 사이에 분리기를 개재하고, 1 제품 길이를 갖는 전극 및 분리기의 부분을 코어에 감고, 전극 및 분리기를 제품 유닛 단위로 1 제품 유닛을 절단하는 전극 와인딩 장치로,
    각 전극에 대해, 이전 전극의 부분을 감는 동안, 제품 와인딩 위치로부터 전극 이동 방향에서 상류로 1 제품 길이 이상 떨어진 위치에서 1 제품 길이 이내의 다음에 감길 전극의 부분에 부착된 불량 마크를 검출하는 불량 검출기;
    불량 검출기가 불량 마크를 검출하고 1 제품 길이를 갖는 전극의 부분의 와인딩 시작 팁으로부터 1 제품 길이를 갖는 전극의 부분을 감고, 전극으로부터 불량 부분을 분리하고, 전극의 분리된 부분을 불량 전극으로 방출하는 불량 전극 와인딩 장치;
    불량 전극이 감길 때, 전극 이동 방향에서 불량 전극 와인딩 장치의 상류로 떨어진 위치에서 불량 전극의 와인딩 시작 팁을 불량 전극 와인딩 장치로 안내하는 전극 클램프; 및
    불량 전극의 와인딩 완료 후, 불량 전극 와인딩 장치와 전극 클램프 사이의 위치에서 전극을 절단하는 전극 커터를 포함하는 전극 와인딩 장치.
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