KR20130107317A - 극판 포장 장치 - Google Patents

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KR20130107317A
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야스히로 야노
마나부 야마시타
히로시 유하라
다카히로 야나기
야스후미 오카자키
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판을 연속해서 스피디하게 제조할 수 있고, 나아가서는 전지 셀의 제조 효율을 향상시키는 것이 가능한 극판 포장 장치의 제공을 목적으로 한다. 반송부(100)가 극판(K)을 한 쌍의 적층 드럼부(200)의 간극(230)까지 반송하는 동시에, 그것과 동기하여 상기 한 쌍의 적층 드럼부(200)가 소정의 형상으로 형성된 세퍼레이터(S)를 주위면에 부착하면서 당해 간극(230)까지 반송한다. 그리고 적층 드럼부(200)에 동기하여 극판(K)을 대략 수평 상태에서 전방으로 반송하면서, 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 극판(K)의 양측면에 세퍼레이터(S)를 순차 적층한 후, 극판(K)의 양쪽 테두리부를 용착한다.

Description

극판 포장 장치 {POLAR-PLATE WRAPPING APPARATUS}
본 발명은, 정극 또는 부극의 극판을 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 극판 포장 장치 및 그것을 이용한 전지 셀 제조 장치 및 극판 포장 방법에 관한 것이다.
최근, 자동차용 전지, 태양 전지, 전자 기기용 전지 등 각종 전지에 있어서, 적층형의 전지가 사용되고 있다. 이 적층형 전지는, 정극의 극판, 세퍼레이터, 부극의 극판, 세퍼레이터의 순서로 교대로 적층되어 구성된다.
이 정극의 극판, 세퍼레이터, 부극의 극판의 적층 시에는 수많은 적층 장치가 제안되어 있지만, 그중에서도 특허문헌 1이 알려져 있다. 이것은, 제1 컨베이어가 부극의 극판을 배열한 상태에서 반송하는 동시에, 제2 컨베이어가, 세퍼레이터에 의해 포장된 정극의 극판을 배열한 상태에서 반송한다. 그리고 요동 장치가, 요동하면서, 제3 컨베이어 상에 있어서 상기 부극의 극판과, 세퍼레이터에 의해 포장한 정극의 극판(2)을 교대로 적재한다. 즉, 정극 또는 음극 중 어느 한쪽의 극판을 미리 세퍼레이터에 의해 포장하고, 그 포장한 극판과, 대극인 극판을 순차 적층해 간다.
이때, 세퍼레이터에 의해 포장된 극판을 순차 반송해 올 필요가 있는 점에서, 그에 따라 사전에 극판을 세퍼레이터에 의해 순차 포장해야만 하지만, 이와 같은 극판 포장 장치로서는, 예를 들어 특허문헌 2 내지 5가 알려져 있다.
특허문헌 2, 3에는, 1매의 세퍼레이터를, 연속한 1매의 극판을 개재하여 반으로 접은 연속한 1매의 세퍼레이터의 양쪽 테두리부를 용착하는 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 연속한 1매의 띠 형상의 극판을 대략 수평 상태로 반송해 오고, 극판의 양측의 면에 한 쌍의 롤러를 통해 연속한 1매의 세퍼레이터를 접착한 후, 건조하는 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 소정 형상으로 형성된 정극 또는 부극의 극판을 연속한 1매의 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 평4-101366호 공보 일본 특허 공고 소62-31786호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-106588호 공보 일본 특허 출원 공개 평10-275628호 공보 일본 특허 출원 공개 제2009-9919호 공보
그러나 상기 장치는 모두, 1매의 연속한 극판(특허문헌 5는 소정 형상의 극판)의 양측면에, 1매의 연속한 세퍼레이터를 접합하여 용착한 후, 소정의 전지 셀의 형상으로 커팅하는 것이므로, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판을 1개 제조하는 데에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다. 이로 인해 후공정에 있어서 극판을 적층할 때에 지장을 초래하게 되고, 전체적으로 전지 셀의 제조 효율이 좋은 것은 아니었다.
본 발명은, 상술한 기술적 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판을 연속해서 스피디하게 제조할 수 있고, 나아가서는 전지 셀의 제조 효율을 향상시키는 것이 가능한 극판 포장 장치 및 전지 셀 제조 장치의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해, 정극 또는 부극의 극판을 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 극판 포장 장치이며, 소정의 형상으로 형성된 극판을 반송하는 반송부와, 서로 평행하게 대향하는 형태로 배치되고, 소정 형상으로 형성된 세퍼레이터를 주위면에 부착하면서 반송하는 한 쌍의 적층 드럼부와, 정극 또는 부극의 극판을 포장한 세퍼레이터의 테두리부를 용착하는 용착부를 구비하고, 상기 반송부가 상기 극판을 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 동시에, 그것과 동기하여 상기 한 쌍의 적층 드럼부가 소정의 형상으로 형성된 세퍼레이터를 주위면에 부착하면서 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하고, 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이에 있어서, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하여 극판이 접선 방향으로 반송되는 과정에서, 상기 적층 드럼부의 주위면에 부착된 세퍼레이터가 상기 적층 드럼부의 회전에 따라서 극판의 양측면에 순차 적층되고, 용착부에 의해 세퍼레이터의 테두리부가 용착되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 적층 드럼부의 회전을 이용하면서, 소정 형상으로 형성된 극판의 양측면에, 소정 형상으로 형성된 세퍼레이터를 적층하므로, 세퍼레이터에 주머니 형상으로 포장된 극판을 연속해서 스피디하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 적층 드럼부의 주변부에 세퍼레이터 커터가 설치되고, 상기 세퍼레이터 커터는 1매의 연속한 세퍼레이터를 적층 드럼부의 주위면에 부착한 상태에서 소정 형상으로 잘라내는 것이 바람직하다. 이에 따르면 세퍼레이터를 적층 드럼부의 주위면에 권취한 상태에서 소정 형상으로 잘라내므로, 세퍼레이터에 주머니 형상으로 포장된 극판을 가일층 연속해서 스피디하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 적층 드럼부의 주변부에 송출 롤러부가 설치되고, 상기 송출 롤러부는 세퍼레이터를 송출하면서 적층 드럼부의 주위면에 부착하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 적층 드럼부에 세퍼레이터를 권취하는 동작을 제어하기 쉬워진다.
또한, 상기 송출 롤러부에 있어서 세퍼레이터를 고정함으로써 상기 세퍼레이터를 상기 적층 드럼부의 주위면 상에서 미끄러지게 함으로써, 세퍼레이터의 반송을 극판의 반송에 동기시키는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 적층 드럼부에 세퍼레이터를 권취하는 동작을 제어함으로써, 극판의 반송과 세퍼레이터의 반송의 타이밍을 동기시킬 수 있다.
또한, 상기 적층 드럼부의 주위면에 공기 흡인 구멍이 형성되어 있고, 상기 공기 흡인 구멍으로부터 공기를 흡인함으로써 세퍼레이터를 주위면에 부착하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 세퍼레이터를 적층 드럼부의 주위면에 간단하게, 또한 확실하게 부착할 수 있다.
또한, 상기 반송부는, 극판을 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 장치 상의 극판의 상면을 흡착하여 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 흡착 장치를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 극판을 적층 드럼부의 간극까지 간단하게, 또한 확실하게 반송할 수 있다. 또한, 흡착 장치에 의해 극판을 자세나 위치를 제어하는 것으로 하면, 반송 장치 상에서 가로 방향 어긋남이나 경사 방향 어긋남이 발생한 경우라도 적정한 자세 및 위치에서 적층 드럼부의 간극으로 전달할 수 있다.
또한, 상기 반송부는, 상기 반송 장치에 의해 반송되어 온 극판을 검지하는 극판 검지 장치가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따르면 반송되어 오는 극판의 위치나 상태를 인식할 수 있다.
또한, 상기 용착부는, 세퍼레이터를 끼워 넣는 구조로 이루어지고, 극판의 양측면에 세퍼레이터를 적층하기 시작하였을 때에, 세퍼레이터의 선단부를 끼워 넣으면서 파지하여, 적층 드럼부의 회전과 동기하면서 인출한 후, 세퍼레이터의 테두리부를 끼워 넣어 용착하는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 예를 들어 세퍼레이터가 정전기를 띠는 등으로 인해 적층 드럼부의 사이를 통과한 후에도 그대로 적층 드럼부의 주위면에 부착하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 후공정에 필요한 용착부를 사용하고 있으므로 별도 장치를 설치할 필요가 없다. 또한, 파지하고 있는 동안에 용착부에 의해 용착하는 것으로 하면 전지 셀 요소의 선단부를 가용착할 수 있다.
상기 용착부는, 세퍼레이터의 테두리부를 길이 방향을 따라 점 용착하는 것이 바람직하다. 이에 따르면 세퍼레이터의 테두리부를 간단하게, 또한 확실하게 가용착할 수 있다.
또한, 상기 용착부는, 세퍼레이터를 끼워 넣으면서 회전하는 히트 롤러 구조로 이루어지고, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하면서 회전하고, 세퍼레이터의 테두리부를 순차 끼워 넣어 용착해도 된다. 이에 따르면 극판의 양측면에 세퍼레이터를 적층하는 동시에, 세퍼레이터의 테두리부를 용착할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 전지 셀 제조 장치는, 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 극판 포장 장치에 의해 제조된, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 정극 또는 부극과, 그것과 대극인 부극 또는 정극의 극판, 혹은 그것과 대극인 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 부극 또는 정극의 극판을 교대로 적층하여 전지 셀을 제조하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판과, 그것과 대극인 극판, 혹은 그것과 대극인 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 부극 또는 정극의 극판을 교대로 적층함으로써, 전지 셀을 효율적으로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 극판 포장 방법은, 정극 또는 부극의 극판을 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 극판 포장 방법이며, 한 쌍의 적층 드럼부를 서로 평행하게 대향하는 형태로 배치하고, 상기 극판을 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 동시에, 그것과 동기하여 소정의 형상으로 형성된 세퍼레이터를 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 주위면에 부착하면서 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하고, 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이에 있어서, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하여 극판을 접선 방향으로 반송하는 과정에서, 상기 적층 드럼부의 주위면에 부착된 세퍼레이터를 상기 적층 드럼부의 회전에 따라서 극판의 양측면에 순차 적층하고, 세퍼레이터의 테두리부를 용착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 적층 드럼부의 회전을 이용하면서, 소정 형상으로 형성된 극판의 양측면에, 소정 형상으로 형성된 세퍼레이터를 적층하므로, 세퍼레이터에 주머니 형상으로 포장된 극판을 연속해서 스피디하게 제조할 수 있다. 이로 인해 후공정에 있어서 전지 셀을 제조할 때에, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판을 연속해서 순차 공급할 수 있으므로, 전지 셀의 제조 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 장치의 롤러부의 (a) 용착 전의 상태, (b) 용착 후의 상태를 도시하는 개략 정면도이다.
도 3은 (a) 세퍼레이터, (b) 극판, (c) 전지 셀 요소의 평면도이다.
도 4는 본 장치의 전기적 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 제1 도면이다.
도 6은 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 제2 도면이다.
도 7은 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 제3 도면이다.
도 8은 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 제4 도면이다.
도 9는 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 제5 도면이다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 11은 제3 실시 형태에 관한 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
다음에 본 발명의 일 실시 형태에 관한 극판 포장 장치(이하, 본 장치라고 함)에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.
본 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소정 형상으로 형성된 극판(K)을 반송하는 반송부(100)와, 상기 반송부(100)의 반송 방향에 설치된 적층 드럼부(200)와, 상기 적층 드럼부(200)의 반송 방향의 양측에 설치된 용착부(300)를 구비하여 이루어진다.
상기 반송부(100)에는, 극판(K)을 대략 수평 상태로 반송해 오는 컨베이어(110)가 설치되어 있다. 이 컨베이어(110)는, 반송 방향의 전후에 설치된 제1 회전축(111) 및 제2 회전축(112)을 통해 석션 벨트(113)가 엔드리스 상태로 권취되어 있다. 그리고 제1 회전축(111) 및 제2 회전축(112)이 도 1의 시계 방향으로 회전하면, 석션 벨트(113)의 상측이 전방(도 1의 우측 방향)으로 이동하여, 그것에 수반하여 컨베이어(110)에 적재된 극판(K)이 전방을 향해 종배열로 이동한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 극판(K)을 대략 수평 상태로 반송하는 것으로서 컨베이어(110)를 사용하였지만, 그 외의 반송 장치를 사용해도 된다.
또한, 석션 벨트(113)에는 복수의 공기 흡인 구멍(113a)이 형성되어 있고, 상기 공기 흡인 구멍(113a)으로부터 공기를 흡인함으로써, 극판(K)을 컨베이어(110) 상의 소정 위치에 고정하고 있다.
또한, 극판(K)은, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 컨베이어(110)에서 반송되기 전에 소정 형상으로 형성되어 있다. 이것은 미리 소정 형상으로 컷트한 극판(K)을 컨베이어(110) 상에 적재하여 반송해도 되고, 혹은 1매의 연속한 극판(K)을 컨베이어(110)에 적재한 후 소정 형상으로 컷트해도 된다.
상기 반송부(100)이며, 컨베이어(110)의 상방에는 흡착 장치(120)가 설치되어 있다. 이 흡착 장치(120)는, 도시 생략한 구동 장치에 접속된 장치 본체(121)와, 상기 장치 본체(121)의 하부에 설치된 흡착 헤드(122)로 이루어지고, 도시 생략한 구동 장치의 동작에 따라서 상하 좌우로 이동할 수 있게 되어 있다.
이 흡착 장치(120)는, 컨베이어(110)의 소정 위치에 극판(K)이 반송되어 오면, 수직으로 하강하여 흡착 헤드(122)에 의해 극판(K)을 흡착하고, 그 상태로 극판(K)의 대략 수평 상태를 유지한 채 상승한 후, 상기 적층 드럼부(200)의 방향(도 1의 우측 방향)으로 이동함으로써, 극판(K)을 컨베이어(110)로부터 적층 드럼부(200)의 간극(230)까지 반송한다.
또한, 컨베이어(110) 상을 반송되어 온 극판(K)은, 때때로 반송 방향의 양측에 가로로 어긋나 있거나, 비스듬하게 어긋나 있는 경우가 있다. 이때 흡착 장치(120)는, 그 극판(K)의 반송 과정에 있어서 가로나 비스듬한 어긋남을 적정한 자세로 수정하면서 이동하게 되어 있다. 이에 의해 극판(K)을 적정한 자세의 상태에서 적층 드럼부(200)의 간극(230)으로 반송할 수 있다.
상기 반송부(100)이며, 흡착 장치(120)의 상방에는 센서 카메라(130)가 설치되어 있다. 이 센서 카메라(130)는, 컨베이어(110) 상을 반송되어 온 극판(K)을 촬영하는 것이다. 구체적으로는, 센서 카메라(130)는, 극판(K)이 소정 위치까지 반송되어 왔을 때에 극판(K)을 촬영하고, 그 촬영 화상에 의해 극판(K)의 위치나 상태를 인식하여, 제어 장치(50)에 소정의 신호를 보내게 되어 있다. 그리고 소정의 신호를 수취한 제어 장치(50)가 도시 생략한 구동 장치를 제어함으로써, 흡착 장치(120)가 하강하여 극판(K)을 흡착한 후, 적절하게, 극판(K)의 반송 과정에 있어서 가로나 비스듬한 어긋남을 적정한 자세로 수정하면서 적층 드럼부(200)의 간극(230)으로 반송한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 카메라(130)에 의해 극판(K)의 위치나 상태를 인식하는 것으로 하였지만, 그 외의 간이한 센서에 의해, 예를 들어 극판(K)의 선단부를 검지함으로써, 극판(K)의 위치를 인식하는 것으로 해도 된다.
상기 반송부(100)이며, 상기 적층 드럼부(200)의 후방의 근방 위치에는 지지부(140)가 설치되어 있다. 이 지지부(140)는, 복수의 롤러군으로 이루어지고, 흡착 장치(120)에 의해 반송되어 온 극판(K)을 지지하는 동시에, 적층 드럼부(200)의 간극(230)으로 송출하는 것이다.
또한, 지지부(140)는, 통상 시에서는 좌측 경사 방향으로 하강한 상태로 되어 있고(도 1 참조), 흡착 장치(120)로부터 극판(K)이 전달될 때, 상승하여 대략 수평 상태로 되어 극판(K)을 지지한다[도 7의 (a) 참조]. 또한, 지지부(140)는, 종단부 부분에 있어서 롤러가 상하 방향으로 대향하는 형태로 설치되어 있고, 극판(K)을 양측으로부터 끼워 넣게 되어 있다.
따라서 흡착 장치(120)에 의해 극판(K)이 반송되어 오면, 우선 극판(K)의 선단부를 지지부(140)의 종단부의 롤러에 의해 양측으로부터 끼워 넣은 후, 그 외의 롤러가 상승하여 대략 수평 상태로 되어 극판(K)을 지지한다. 그리고 지지부(140)에 의해 극판(K)을 지지한 후에는, 흡착 장치(120)의 흡착 헤드(122)로부터 극판(K)이 해방되어, 지지부(140)의 시계 방향의 회전에 의해 극판(K)을 롤러(200)의 간극(230)으로 순차 송출해 간다.
상기 적층 드럼부(200)는, 원기둥 형상으로 형성된 상하 한 쌍의 적층 드럼(210, 220)으로 이루어진다. 이 상하 한 쌍의 적층 드럼(210, 220)은, 반송 방향에 직교하면서, 소정의 간극(230)을 두고 서로 평행하게 대향하는 형태로 배치되어 있다. 또한, 적층 드럼(210, 220)은, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부가 적층 드럼(210, 220)의 양단부로부터 밀려 나오는 길이로 형성되어 있다.
이 상기 적층 드럼부(200)는, 상하 한 쌍의 상측 및 하측 적층 드럼(210, 220)이 상기 간극(230)에 있어서 반송 방향의 전방을 향해 동일한 방향으로 회전하게 되어 있다. 즉, 상측에 위치하는 상측 적층 드럼(210)은, 도 1의 시계 반대 방향으로 회전함으로써, 주위면에 부착된 세퍼레이터(S)를 간극(230)까지 반송한다. 또한, 하측에 위치하는 하측 적층 드럼(220)은, 도 1의 시계 방향으로 회전함으로써, 주위면에 부착된 세퍼레이터(S)를 간극(230)까지 반송한다. 또한, 상측 및 하측 적층 드럼(210, 220)은, 도시 생략한 구동 모터에 의해 구동되고, 그 구동 모터는 제어 장치(50)에 의해 회전 제어되고 있다.
또한, 상기 적층 드럼부(200)는, 이 상하 한 쌍의 적층 드럼(210, 220)의 주위면에 복수의 공기 흡인 구멍(210a, 220a)이 형성되어 있고, 그들 공기 흡인 구멍(210a, 220a)으로부터 공기를 흡인함으로써, 세퍼레이터(S)를 상하 한 쌍의 적층 드럼(210, 220)의 주위면에 흡착 고정시킨다.
또한, 상기 적층 드럼부(200)는, 그 간극(230)에 있어서, 적층 드럼부(200)의 회전과 동기하여 대략 수평 상태로 반송되어 온 극판(K)의 양측면에, 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 세퍼레이터(S)를 순차 적층해 간다.
구체적으로 설명하면, 상술한 바와 같이 흡착 장치(120)에 의해 극판(K)이 적층 드럼부(200)의 간극(230)까지 반송되고, 극판(K)의 선단부가 적층 드럼부(200)의 간극(230)에 도달한다. 또한, 그 극판(K)의 반송과 동기하도록 하여, 각 적층 드럼부(200)가 회전하여 세퍼레이터(S)가 적층 드럼부(200)의 간극(230)까지 반송되고, 세퍼레이터(S)의 선단부가 적층 드럼부(200)의 간극(230)에 도달한다. 그리고 적층 드럼부(200)의 간극(230)에 도달한 세퍼레이터(S)의 선단부끼리가 접합된다. 이 후, 적층 드럼부(200)에 동기하여 지지부(140)에 의해 극판(K)이 대략 수평 상태에서 전방으로 반송되고, 그 반송 과정에 있어서 적층 드럼부(200)의 주위면에 부착된 세퍼레이터(S)가 상기 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 극판의 양측면에 순차 적층된다. 또한, 이때, 후술하는 바와 같이 용착부(300)에 의해 세퍼레이터(S)의 선단부를 파지하여 전방으로 인출하게 되어 있다.
또한, 상기 적층 드럼부(200)의 전방의 경사 상방 및 경사 하방에는, 원기둥 형상으로 형성된 소형의 송출 롤러부(240)가 설치되어 있다. 이 송출 롤러부(240)는, 전후 한 쌍의 송출 롤러(241, 242)로 이루어지고, 세퍼레이터(S)의 반송 방향을 따라, 소정의 간극을 두고 서로 대향하는 형태로 배치되어 있다. 그리고 이 송출 롤러부(240)는, 도시 생략한 세퍼레이터 롤러로부터 보내져 온 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 당해 간극에 끼워 넣으면서, 제어부(50)의 명령을 받아 소정의 타이밍에서 상기 적층 드럼부(200)로 송출하게 되어 있다. 또한, 이 송출 롤러부(240)에 의한 세퍼레이터(S)의 송출 타이밍에 대해서는 후술한다.
또한, 상기 적층 드럼부(200)의 상방 및 하방에는, 각각 세퍼레이터 커터(250)가 설치되어 있다. 이 세퍼레이터 커터(250)는, 적층 드럼부(200)의 주위면에 부착된 세퍼레이터(S)를 소정 형상으로 잘라내는 것이다. 구체적으로는, 세퍼레이터(S)가 상기 적층 드럼부(200)의 주위면에 부착되면서 소정 위치까지 반송되면, 세퍼레이터 커터(250)가 제어부(50)의 명령을 받아 연직으로 하강하고, 선단에 설치된 커터에 의해 세퍼레이터(S)를 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 소정 형상으로 잘라낸다.
이와 같이 본 실시 형태에서는, 롤러에 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 부착한 후, 그 반송 과정에 있어서 적층 드럼부(200)의 주위면 상에서 소정 형상으로 잘라내게 되어 있으므로, 세퍼레이터(S)를 소정 형상으로 별도로 잘라낼 필요가 없게 되어, 세퍼레이터(S)를 스피디하게 공급할 수 있다. 또한, 잘라내진 후의 세퍼레이터(S)의 파편 S'는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 별도로, 커터용 흡착 헤드(251)에 의해 제거되어, 장치 내에 잔존하지 않게 되어 있다.
상기 용착부(300)는, 극판(K)의 양측면에 적층된 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 용착하는 것이다. 이 용착부(300)는, 상하 한 쌍의 용착기(310, 320)로 이루어지고, 각각 적층 드럼부(200)의 중심부보다 전방의 양쪽 테두리부에 1세트씩 설치되어 있다.
이 용착부(300)에 있어서의 상하의 용착기(310, 320)는, 대응하는 면에 길이 방향을 따라 복수의 돌기(310a, 320a)가 형성되어 있고, 이들 돌기(310a, 320a)에 있어서 세퍼레이터(S)를 용착하게 되어 있다. 이로 인해 용착된 후의 세퍼레이터(S)는, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 그 양쪽 테두리부가 길이 방향을 따라 복수의 용착점 m이 형성되게 된다. 이와 같이 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 복수의 용착점 m으로 함으로써 가용착의 상태로 할 수 있다.
또한, 용착부(300)는, 통상시에서는 상하 방향으로 소정의 간격을 둔 상태로 배치되어 있고, 상하의 용착기(310, 320)를 근접 방향으로 이동시켜, 그 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 선단 부분만을 파지한다. 그리고 용착부(300)는, 세퍼레이터(S)의 선단 부분을 파지한 상태로, 회전 롤러의 회전과 동기하면서 전방으로 이동한다. 그리고 세퍼레이터(S)에 의해 주머니 형상으로 포장된 극판(K)[이하, 전지 셀 요소(D)라 함]이 소정 위치까지 반송되면, 다시 상하 한 쌍의 용착기(310, 320)를 이격 방향으로 개방하는 동시에, 다시 후방으로 이동한 후, 근접 방향으로 폐쇄하여 전지 셀 요소(D)의 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 끼워 넣어 각 용착점 m에서 용착한다. 그리고 용착부(300)는, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 끼워 넣은 상태로 소정 위치까지 반송한 후, 용착기(310, 320)가 다시 이격 방향으로 개방되어 전지 셀 요소(D)를 개방한다.
또한, 상기 적층 드럼부(200)의 전방 위치에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 컨베이어(400)가 설치되어 있다. 이 제2 컨베이어(400)는, 극판(K)의 양측면에 세퍼레이터(S)가 적층된 전지 셀 요소(D)를 적재하여, 용착부(300)에 의해 해방된 후에 소정 위치까지 반송하게 되어 있다.
다음에 본 장치에 의한 극판 포장 방법에 대해 도 5 내지 도 9를 참조하면서 설명한다.
(1) 소정 형상으로 형성된 극판(K)을 컨베이어(110) 상에 적재하여 전방을 향해 종배열로 반송한다. 또한, 송출 롤러부(240)는 도시 생략한 세퍼레이터 롤러로부터 보내져 온 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 간극에 끼워 넣으면서 상기 적층 드럼부(200)로 송출한다. 단, 이때 세퍼레이터(S)의 선단부는, 적층 드럼부(200)의 최상부 또는 최하부에 위치한 상태이다[도 5의 (a)].
(2) 극판(K)을 소정 위치까지 반송하면, 카메라(130)가 극판(K)을 촬영함으로써 극판(K)의 위치나 상태를 인식하여, 제어 장치(50)에 소정의 신호를 보낸다. 또한, 송출 롤러부(240)는 세퍼레이터(S)를 간극에 끼워 넣으면서 고정한 상태를 유지하고 있고, 상기 적층 드럼부(200)는 세퍼레이터(S)의 내면 상을 미끄러지면서 회전하고 있다[도 5의 (b)].
(3) 소정의 신호를 수취한 제어 장치(50)는, 도시 생략한 구동 장치를 제어하여 흡착 장치(120)를 하강시켜 극판(K)을 흡착한다. 또한, 송출 롤러부(240)는 도시 생략한 세퍼레이터 롤러로부터 보내져 온 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 그 간극에 끼워 넣으면서 순차 송출하고, 이에 의해 적층 드럼부(200)에 부착된 세퍼레이터(S)는 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 반송되어 간다[도 5의 (c)].
(4) 흡착 장치(120)는 극판(K)의 대략 수평 상태를 유지한 상태로 상승한 후, 상기 적층 드럼부(200)의 방향(도 1의 우측 방향)으로 이동함으로써, 극판(K)을 컨베이어(110)로부터 적층 드럼부(200)의 간극(230)까지 반송한다. 또한, 송출 롤러부(240)는 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 그 간극에 끼워 넣으면서 순차 송출하고, 이에 의해 적층 드럼부(200)에 부착된 세퍼레이터(S)는 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 간극(230)까지 반송되어 간다[도 6의 (a) 내지 (c)].
(5) 흡착 장치(120)에 의해 극판(K)이 반송되어 오면, 우선 극판(K)의 선단부를 지지부(140)의 종단부의 롤러에 의해 양측으로부터 끼워 넣은 후, 그 외의 롤러가 상승하여 대략 수평 상태로 되어 극판(K)을 지지한다. 또한, 세퍼레이터 커터(250)가 제어부(50)의 명령을 받아 연직으로 하강하고, 선단에 설치된 커터에 의해 세퍼레이터(S)를 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 소정 형상으로 잘라낸다[도 7의 (a)].
(6) 흡착 장치(120)의 흡착 헤드(122)로부터 극판(K)이 해방되어, 지지부(140)의 시계 방향의 회전에 의해 극판(K)을 롤러의 간극(230)으로 순차 송출해 간다. 또한, 소정 형상으로 잘라내진 세퍼레이터(S)는 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 상기 적층 드럼부(200)의 간극(230)을 향하여 반송되어 간다[도 7의 (b)].
(7) 적층 드럼부(200)의 간극(230)에 있어서 세퍼레이터(S)의 선단부끼리가 접합된 후, 극판(K)의 선단부의 양측면에 세퍼레이터(S)가 적층된다. 그리고 상하의 용착기(310, 320)를 근접 방향으로 이동시키고, 그 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 선단부만을 끼워 넣어 파지한다. 또한, 흡착 장치(120)는 컨베이어(110) 상의 원래의 위치까지 복귀되어 있다[도 7의 (c)].
(8) 용착부(300)는, 세퍼레이터(S)의 선단 부분을 파지한 상태로, 적층 드럼부(200)의 회전과 동기하면서 전방으로 이동하여, 세퍼레이터(S)를 인출하도록 하여 전방으로 반송한다. 이때, 적층 드럼부(200)에 동기하여 지지부(140)에 의해 극판(K)이 대략 수평 상태에서 전방으로 반송되고, 그 반송 과정에 있어서 적층 드럼부(200)의 주위면에 부착된 세퍼레이터(S)가 적층 드럼부(200)의 회전에 따라서 극판(K)의 양측면에 순차 적층된다.
(9) 극판(K)의 양측면에 세퍼레이터(S)가 적층된 전지 셀 요소(D)가 소정 위치까지 반송되면, 상하 한 쌍의 용착기(310, 320)를 이격 방향으로 개방하는 동시에, 다시 후방으로 이동한다[도 8의 (b)].
(10) 용착부(300)는 근접 방향으로 폐쇄하여 전지 셀 요소(D)의 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 끼워 넣으면서 파지하고, 돌기(310a, 320a)에 의해 용착한다[도 8의 (c)]. 이때 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부가 복수 개소 m에서 점 용착되어 있고, 극판(K)이 세퍼레이터(S)에 주머니 형상으로 포장된 상태로 된다.
(11) 용착부(300)는, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 파지한 상태로 극판(K)을 소정 위치까지 반송한 후, 이격 방향으로 개방하여 전지 셀 요소(D)를 개방하는 동시에, 제2 컨베이어(400)에 적재하여 소정 위치까지 더 반송한다[도 9의 (a), (b)].
또한, 후공정에 있어서, 정극 또는 부극의 극판(K)이 세퍼레이터(S)에 의해 주머니 형상으로 포장된 전지 셀 요소(D)와, 그것과 대극인 부극 또는 정극의 극판(K), 혹은 그것과 대극인 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 부극 또는 정극의 극판(K)을 교대로 적층함으로써 전지 셀을 제조한다.
도 10은 제2 실시 형태에 관한 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 도면이다. 이 실시 형태에서는, 용착부(300)에 있어서의 상하 한 쌍의 용착기(510, 520)의 용착면이 평탄하게 형성되어 있다. 이에 의해 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 길이 방향에 걸쳐 띠 형상으로 용착할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 같이 세퍼레이터(S)의 선단부를 파지하여 인출하는 것은 하지 않고, 적층 드럼부(200)의 간극(230)으로부터 세퍼레이터(S)가 대략 노출된 상태에서 양쪽 테두리부를 용착한다.
도 11은 제3 실시 형태에 관한 본 장치에 의한 극판 포장 방법의 공정을 도시하는 도면이다. 이 실시 형태에서는, 용착부는, 세퍼레이터(S)를 상하 방향으로부터 끼워 넣으면서 회전하는 히트 롤러(610, 620)로 이루어지고, 적층 드럼부(200)의 회전과 동기하면서 회전하고, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 순차 끼워 넣어 용착한다.
또한, 도 10 및 도 11에 있어서, 동일한 장치 및 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
또한, 상기 각 실시 형태는, 적층 드럼부(200)의 상하 한 쌍의 적층 드럼(210, 220)의 사이에 소정의 간극을 두는 것으로 하였지만, 적층 드럼(210, 220)의 사이가 서로 접하여 간극이 없는 상태이어도 된다. 또한, 적층 드럼부(200)의 한쪽 혹은 양쪽이 극판(K)의 두께에 따라 추종하는 현가 방식으로 해도 된다.
또한, 반송부(100)에 있어서 극판(K)을 대략 수평 상태로 반송하는 것으로 하였지만, 그 외의 방향에서 반송해도 된다.
또한, 적층 드럼부(200)에 있어서 상측 및 하측 적층 드럼(210, 220)을 상하에 배치하였지만, 그 외의 방향에 배치해도 된다. 이 경우, 극판(K)은 적층 드럼(210, 220)의 사이의 접선 방향[상측 및 하측 적층 드럼(210, 220)의 중심을 연결하는 직선에 직교하는 방향]을 따라 반송된다. 예를 들어, 적층 드럼을 좌우에 배치한 경우, 극판(K)은 상방 또는 하방으로부터 수직으로 반송되게 된다.
또한, 용착부(300)에 있어서 용착기(310, 320)를 상하에 배치하였지만, 그 외의 방향에 배치해도 된다. 예를 들어, 적층 드럼을 좌우에 배치하여, 극판(K)을 상방 또는 하방으로부터 수직으로 반송하는 경우, 용착기(310, 320)도 좌우에 배치하는 것이 좋다.
또한, 용착부(300)는 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부 전체를 용착하는 것으로 하였지만, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 일부만을 용착하는 것으로 해도 된다.
또한, 용착부(300)는 세퍼레이터(S)의 선단부를 파지하여 인출한 후, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 전체를 용착하도록 1회의 동작으로 용착을 완료하였지만, 이 동작을 복수회 반복하는 것으로 해도 된다. 즉, 용착부(300)는 세퍼레이터(S)의 선단부를 파지하여 인출한 후, 1회째는 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 일부(예를 들어 선단부에 가까운 2점)에서만 점 용착을 행하고, 그 상태에서 세퍼레이터(S)를 인출한다. 그리고 용착부(300)는 다시 빠르게 후방으로 복귀하여, 2회째는 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 다음 일부(예를 들어 다음 2점)에서만 점 용착을 행하고, 그 상태에서 세퍼레이터(S)를 인출한다. 그리고 용착부(300)는 다시 빠르게 후방으로 복귀하여, 3회째는 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부의 그 다음 일부(예를 들어 그 다음 2점)에서만 점 용착을 행하고, 그 상태에서 세퍼레이터(S)를 인출한다. 이와 같이 용착부(300)가 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 복수회에 걸쳐 용착함으로써, 세퍼레이터(S)의 양쪽 테두리부를 고정밀도로 용착할 수 있다.
또한, 세퍼레이터 커터(250)에 의해 1매의 연속한 세퍼레이터(S)를 적층 드럼부(200)의 주위면에 부착한 상태에서 소정 형상으로 잘라내는 것으로 하였지만, 미리 소정 형상으로 잘라내진 세퍼레이터(S)를 적층 드럼부(200)에 부착하여 반송해도 된다.
또한, 지지부(140)는, 그 전부를 롤러로 이루어지는 것으로 하였지만, 편평한 부재 등, 그 외의 부재로 구성해도 된다. 단, 극판(K)을 적층 드럼부(200)의 간극(230)으로 정확하게 보내기 위해서는, 지지부(140)의 종단부 부분은 극판(K)을 끼워 넣어 보내기 위한 롤러 구조인 것이 바람직하다.
또한, 극판(K)의 양쪽 테두리부를 용착하는 것으로 하였지만, 일측 테두리부만을 용착하는 등, 그 외의 테두리부를 용착해도 된다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 극판(K)을 종배열로 반송하는 것으로 하였지만, 횡배열[도 3에 도시하는 극판(K)을 평면 방향 90도로 회전시킨 상태의 배열]로 반송하는 등, 그 외의 방향의 배열로 반송해도 된다.
또한, 상술한 구성으로 한정시키는 것은 아니고, 다양한 설계 변경이 가능하다. 요점은, 적층 드럼부(200)의 회전을 이용하면서, 소정 형상으로 형성된 극판(K)의 양측면에, 소정 형상으로 형성된 세퍼레이터(S)를 적층해 가는 것이면 된다.
100 : 반송부
110 : 컨베이어
111 : 제1 회전축
112 : 제2 회전축
113 : 석션 벨트
113a : 공기 흡인 구멍
120 : 흡착 장치
121 : 장치 본체
122 : 흡착 헤드
130 : 센서 카메라
140 : 지지부
200 : 적층 드럼부
210 : 상측 적층 드럼
210a : 공기 흡인 구멍
220 : 하측 적층 드럼
220a : 공기 흡인 구멍
230 : 간극
240 : 송출 롤러부
250 : 세퍼레이터 커터
251 : 커터용 흡착 헤드
300 : 용착부
310 : 상측 용착기
320 : 하측 용착기
400 : 제2 컨베이어
401 : 제1 회전축
402 : 제2 회전축
403 : 석션 벨트

Claims (12)

  1. 정극 또는 부극의 극판을 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 극판 포장 장치이며,
    소정의 형상으로 형성된 극판을 반송하는 반송부와,
    서로 평행하게 대향하는 형태로 배치되고, 소정 형상으로 형성된 세퍼레이터를 주위면에 부착하면서 반송하는 한 쌍의 적층 드럼부와,
    정극 또는 부극의 극판을 포장한 세퍼레이터의 테두리부를 용착하는 용착부를 구비하고,
    상기 반송부가 상기 극판을 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 동시에, 그것과 동기하여 상기 한 쌍의 적층 드럼부가 소정의 형상으로 형성된 세퍼레이터를 주위면에 부착하면서 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하고,
    상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이에 있어서, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하여 극판이 접선 방향으로 반송되는 과정에서, 상기 적층 드럼부의 주위면에 부착된 세퍼레이터가 상기 적층 드럼부의 회전에 따라서 극판의 양측면에 순차 적층되고, 용착부에 의해 세퍼레이터의 테두리부가 용착되는 것을 특징으로 하는, 극판 포장 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적층 드럼부의 주변부에 세퍼레이터 커터가 설치되고, 상기 세퍼레이터 커터는 1매의 연속한 세퍼레이터를 적층 드럼부의 주위면에 부착한 상태에서 소정 형상으로 잘라내는, 극판 포장 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층 드럼부의 주변부에 송출 롤러부가 설치되고, 상기 송출 롤러부는 세퍼레이터를 송출하면서 적층 드럼부의 주위면에 부착하는, 극판 포장 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 송출 롤러부에 있어서 세퍼레이터를 고정함으로써 상기 세퍼레이터를 상기 적층 드럼부의 주위면 상에서 미끄러지게 함으로써, 세퍼레이터의 반송을 극판의 반송에 동기시키는, 극판 포장 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층 드럼부의 주위면에 공기 흡인 구멍이 형성되어 있고, 상기 공기 흡인 구멍으로부터 공기를 흡인함으로써 세퍼레이터를 주위면에 부착하는, 극판 포장 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반송부는, 극판을 반송하는 반송 장치와, 상기 반송 장치 상의 극판의 상면을 흡착하여 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 흡착 장치를 구비하는, 극판 포장 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반송부는, 상기 반송 장치에 의해 반송되어 온 극판을 검지하는 극판 검지 장치가 설치되어 있는, 극판 포장 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용착부는, 세퍼레이터를 끼워 넣는 구조로 이루어지고, 극판의 양측면에 세퍼레이터를 적층하기 시작하였을 때에, 세퍼레이터의 선단부를 끼워 넣으면서 파지하여, 적층 드럼부의 회전과 동기하면서 인출한 후, 세퍼레이터의 테두리부를 끼워 넣어 용착하는, 극판 포장 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용착부는, 세퍼레이터의 테두리부를 점 용착하는, 극판 포장 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용착부는, 세퍼레이터를 끼워 넣으면서 회전하는 히트 롤러 구조로 이루어지고, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하면서 회전하고, 세퍼레이터의 테두리부를 순차 끼워 넣어 용착하는, 극판 포장 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된, 극판 포장 장치에 의해 제조된, 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 정극 또는 부극과, 그것과 대극인 부극 또는 정극의 극판, 혹은 그것과 대극인 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장된 부극 또는 정극의 극판을 교대로 적층하여 전지 셀을 제조하는 것을 특징으로 하는, 전지 셀 제조 장치.
  12. 정극 또는 부극의 극판을 세퍼레이터에 의해 주머니 형상으로 포장하는 극판 포장 방법이며,
    한 쌍의 적층 드럼부를 서로 평행하게 대향하는 형태로 배치하고,
    상기 극판을 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하는 동시에, 그것과 동기하여 소정의 형상으로 형성된 세퍼레이터를 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 주위면에 부착하면서 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이까지 반송하고, 상기 한 쌍의 적층 드럼부의 사이에 있어서, 상기 적층 드럼부의 회전과 동기하여 극판을 접선 방향으로 반송하는 과정에서, 상기 적층 드럼부의 주위면에 부착된 세퍼레이터를 상기 적층 드럼부의 회전에 따라서 극판의 양측면에 순차 적층하고, 세퍼레이터의 테두리부를 용착하는 것을 특징으로 하는, 극판 포장 방법.
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