KR20140105960A

KR20140105960A - 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치

Info

Publication number: KR20140105960A
Application number: KR1020130019800A
Authority: KR
Inventors: 김운섭; 임문재
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-03
Also published as: KR101956930B1; MY175574A; CN104009260B; CN104009260A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 이차 전지용 권취 설비의 운행을 정지하는 일 없이 이차 전지용 자재를 신속하고 정확하게 교체해 줄 수 있는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명은 롤 형태의 공급 자재가 결합되는 제1회전축, 상기 제1회전축의 길이 방향에 설치되어 롤 형태의 대기 자재가 결합되는 제2회전축 및 상기 제1,2회전축의 사이에 설치되어 상기 제1,2회전축의 위치를 상호 간 반전시키는 반전축으로 이루어진 회전 및 반전부; 상기 회전 및 반전부에 클러치 방식으로 결합되어, 상기 제1회전축을 회전시킴으로써 상기 공급 자재가 이차 전지용 권취 설비에 공급되도록 하는 클러치 결합 및 회전 구동부; 및 상기 회전 및 반전부의 일측에 위치되어 상기 공급 자재의 공급이 완료되기 전에 상기 공급 자재의 끝단을 컷팅하고 상기 공급 자재의 끝단을 흡착하는 컷팅 및 흡착부를 포함하고, 상기 회전 및 반전부에 의해 상기 제1,2회전축의 위치가 상호간 반전되면, 상기 컷팅 및 흡착부가 상기 공급 자재의 끝단을 상기 대기 자재의 끝단에 연결하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 제공한다.

Description

이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치{Materials automatically exchanging device of secondary battery winding equipment}

본 발명의 일 실시예는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치에 관한 것이다.

일반적으로 리튬 이온 이차 전지의 제조 방법은 제1세퍼레이터, 음극판, 제2세퍼레이터 및 양극판을 적층하고, 이들을 다수회 권취하여 전극 조립체를 구비하는 단계와, 전극 조립체를 케이스에 밀봉하는 단계와, 케이스에 전해액을 주입하는 단계 등을 포함한다.

여기서, 세퍼레이터는 권취된 롤(roll) 형태로 구비되어 공급되는데, 이러한 세퍼레이터는 재료의 특성상 롤 직경을 크게 할 수 없어 권취 공정에서 롤을 자주 교체해 주워하는 불편한 문제가 있다.

이에 따라, 리튬 이온 이차 전지의 제조 공정 중 특히 전극 조립체의 구비 단계에서 빈번한 롤의 교체로 인해 권취 설비의 운행 정지 시간이 길어지고, 이에 따라 리튬 이온 이차 전지의 생산성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예는 이차 전지용 권취 설비의 운행을 정지하는 일 없이 이차 전지용 자재를 신속하고 정확하게 교체해 줄 수 있는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 구조가 단순하고 설치 부피가 작으며, 구성 부품의 개수를 최소화하여 원가를 절감할 수 있는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치는 롤 형태의 공급 자재가 결합되는 제1회전축, 상기 제1회전축의 길이 방향에 설치되어 롤 형태의 대기 자재가 결합되는 제2회전축 및 상기 제1,2회전축의 사이에 설치되어 상기 제1,2회전축의 위치를 상호간 반전시키는 반전축으로 이루어진 회전 및 반전부; 상기 회전 및 반전부에 클러치 방식으로 결합되어, 상기 제1회전축을 회전시킴으로써 상기 공급 자재가 이차 전지용 권취 설비에 공급되도록 하는 클러치 결합 및 회전 구동부; 및 상기 회전 및 반전부의 일측에 위치되어 상기 공급 자재의 공급이 완료되기 전에 상기 공급 자재의 끝단을 컷팅하고 상기 공급 자재의 끝단을 흡착하는 컷팅 및 흡착부를 포함하고, 상기 회전 및 반전부에 의해 상기 제1,2회전축의 위치가 상호간 반전되면, 상기 컷팅 및 흡착부가 상기 공급 자재의 끝단을 상기 대기 자재의 끝단에 연결한다.

상기 반전축의 일단에는 상기 제1,2회전축이 상기 반전축을 중심으로 상호간 위치를 바꿀 수 있도록 반전 실린더가 결합되고, 상기 반전축의 타단에는 베어링이 결합된다.

상기 반전 실린더는 180° 회전 실린더이다.

상기 제1회전축의 일단에는 제1베어링이 개재되어 상기 반전축의 일측에 결합되고, 상기 제1회전축의 타단에는 클러치 방식으로 상기 클러치 결합 및 회전 구동부에 결합 또는 분리되는 제1결합부가 구비되며, 상기 제2회전축의 일단에는 제2베어링이 개재되어 상기 반전축의 타측에 결합되고, 상기 제2회전축의 타단에는 클러치 방식으로 상기 클러치 결합 및 회전 구동부에 결합 또는 분리되는 제2결합부가 구비된다.

상기 반전축의 일측에 상기 제1회전축의 회전을 정지시키는 제1정지 실린더가 결합되고, 상기 반전축의 타측에 상기 제2회전축의 회전을 정지시키는 제2정지 실린더가 결합된다.

상기 반전축의 일측에 상기 제1회전축에 수평 방향으로 제1롤러 및 제1흡착부가 결합되어 자재 자동 교환 시 상기 공급 자재의 끝단이 흡착되도록 하고, 상기 반전축의 타측에 상기 제2회전축에 수평 방향으로 제2롤러 및 제2흡착부가 결합되어 상기 대기 자재의 끝단이 흡착되도록 한다.

상기 컷팅 및 흡착부는 상기 공급 자재의 끝단을 상기 제1롤러에 밀착한 후 컷팅하는 컷팅 실린더 및 상기 컷팅된 상기 공급 자재의 끝단을 흡착하여 상기 제1흡착부로부터 분리하는 흡착 실린더를 포함한다. 상기 제2흡착부 위의 대기 자재의 끝단에는 양면 접착 테이프가 부착되어 있다. 상기 컷팅 및 흡착부의 흡착 실린더는 상기 공급 자재의 끝단을 흡착한 이후, 상기 회전 및 반전부의 동작에 의해 상기 제1,2회전축의 위치가 상호간 반전되면, 상기 공급 자재의 끝단을 상기 제2흡착부 위의 양면 접착 테이프에 가압함으로써, 상기 공급 자재와 상기 대기 자재가 상호간 연결되도록 한다.

상기 클러치 결합 및 회전 구동부는 클러치 실린더, 상기 클러치 실린더에 결합된 클러치축 및 상기 클러치축의 끝단에 설치되어 상기 제1회전축 또는 제2회전축에 결합 또는 분리되는 결합부, 상기 클러치 실린더의 일측에 설치된 회전 구동 모터, 상기 회전 구동 모터에 결합되고 상기 클러치축이 관통하는 회전 구동축을 포함한다.

상기 클러치 결합 및 회전 구동부는 자재 자동 교환 시 동작을 정지한다.

상기 공급 자재의 둘레 위치를 보정하는 둘레 위치 보정부를 더 포함한다. 상기 둘레 위치 보정부는 보정 모터, 상기 보정 모터에 결합된 볼 스크류, 상기 볼 스크류에 결합된 가변 베이스, 상기 가변 베이스의 일단과 상기 반전축의 일단을 연결하는 제1연결대, 및 상기 가변 베이스의 타단과 상기 반전축의 타단을 연결하는 제2연결대를 포함한다. 상기 보정 모터의 동작에 의해 상기 가변 베이스 및 제1,2연결대가 수평 방향으로 움직인다. 상기 가변 베이스의 일측에 상기 제1,2연결대를 고정하는 고정 베이스가 구비된다.

도 1은 이차 전지의 제조 방법을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 도시한 측면도 및 정면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치의 동작을 설명하기 위한 정면도이다.

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, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

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 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 "공급 자재 및/또는 대기 자재"란 용어는 이차 전지의 제조에 필요한 세퍼레이터 또는 분리막을 의미한다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 "공급 자재"는 현재 이차 전지의 권취 공정에 실제로 공급되는 자재를 의미하고, "대기 자재"는 "공급 자재"를 공급하고 있는 동안 대기하고 있는 자재를 의미한한다. 더불어, 본 명세서에서 "공급 자재 및/또는 대기 자재"는 주로 세퍼레이터 또는 분리막을 의미하지만, 이로서 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 이차 전지의 제조에 필요한 양극판 및/또는 음극판을 의미할 수도 있다.

도 1은 이차 전지의 제조 방법을 개략적으로 도시한 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이차 전지의 제조를 위해서는 제1세퍼레이터(11), 제2세퍼레이터(12), 음극판(13) 및 양극판(14)의 공급이 필요하다. 좀더 구체적으로 제1세퍼레이터(11)는 다수회 권취된 제1세퍼레이터 롤(11a)로부터, 제2세퍼레이터(12)는 다수회 권취된 제2세퍼레이터 롤(12a)로부터, 음극판(13)은 다수회 권취된 음극판 롤(13a)로부터, 양극판(14)은 다수회 권취된 양극판 롤(14a)로부터 공급된다.

더욱이, 음극판(13)은 제1,2세퍼레이터(11,12)의 사이에 위치되고, 양극판(14)은 제2세퍼레이터(12)의 위에 위치된다. 즉, 제1세퍼레이터(11), 음극판(13), 제2세퍼레이터(12) 및 양극판(14)의 적층 구조가 구비된다. 더불어, 이와 같은 적층 구조가 권심 부재(15)에 의해 일방향으로 회전됨으로써, 젤리 롤 형태의 전극 조립체가 얻어진다.

본 발명에 따른 자재 자동 교환 장치에 따르면, 상술한 제1,2세퍼레이터(11,12), 음극판(13) 및/또는 양극판(14)의 끊김없는 공급이 가능하며, 이를 자세하게 설명한다.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치(100)는 회전 및 반전부(110), 클러치 결합 및 회전 구동부(120), 컷팅 및 흡착부(130), 둘레 위치 보정부(140)를 포함한다.

회전 및 반전부(110)는 제1회전축(111), 제2회전축(112), 반전축(113), 반전 실린더(114), 제1정지 실린더(115a), 제2정지 실린더(115b), 제1롤러(116a), 제2롤러(117a), 제1흡착부(116b) 및 제2흡착부(117b)를 포함한다.

제1회전축(111)은 일단에 베어링(111a)이 결합되고, 베어링(111a)은 반전축(113)의 일측에 결합된다. 따라서, 제1회전축(111)은 반전축(113)에 지지된 상태로 회전될 수 있다. 또한, 제1회전축(111)은 타단에 클러치 방식으로 결합되는 결합부(111b)가 결합되어 있다. 더불어, 이러한 제1회전축(111)에는 롤 형태의 공급 자재(101)가 결합된다.

제2회전축(112) 역시 일단에 베어링(112a)이 결합되고, 베어링(112a)은 반전축(113)의 타측에 결합된다. 따라서, 제2회전축(112)은 반전축(113)에 지지된 상태로 회전될 수 있다. 또한, 제2회전축(112)은 타단에 클러치 방식으로 결합되는 결합부(112b)가 결합되어 있다. 더불어, 이러한 제2회전축(112)에는 롤 형태의 대기 자재(102)가 결합된다. 여기서, 제1회전축(111)과 제2회전축(112)은 길이 방향을 따라 수평하게 배치되며, 반전축(113)을 중심으로 서로 독립적으로 회전 가능하다.

반전축(113)은 제1회전축(111) 및 제2회전축(112)에 대하여 대략 수직 방향으로 설치된다. 즉, 제1회전축(111), 제2회전축(112) 및 반전축(113)은 대략 "+"자 형태를 한다. 더불어, 이러한 반전축(113)은 하측에 베어링(113a)이 개재되어 하기할 제1연결대(144)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서, 반전축(113)은 하기할 제1연결대(144)에 지지된 상태로 회전될 수 있다.

반전 실린더(114)는 반전축(113)의 상측에 설치된다. 이러한 반전 실린더(114)는 하기할 제2연결대(145)에 고정된다. 따라서, 반전축(113)은 반전 실린더(114)에 의해 일정 각도 회전될 수 있다. 일례로, 반전 실린더(114)는 180° 회전 실린더일 수 있다. 따라서, 반전 실린더(114)에 의해 반전축(113)은 대략 180° 회전할 수 있다. 다르게 설명하면, 반전 실린더(114)에 의해 제1회전축(111)과 제2회전축(112)이 반전축(113)을 중심으로 상호간 반전될 수 있다. 또 다르게 설명하면, 반전 실린더(114)에 의해 제1회전축(111)과 제2회전축(112)이 반전축(113)을 중심으로 상호간 위치를 바꿀 수 있다. 따라서, 제1회전축(111)에 결합된 공급 자재(101)와 제2회전축(112)에 결합된 대기 자재(102)가 상호간 위치를 바꿀 수 있다.

제1정지 실린더(115a)는 반전축(113)의 일측에 결합되어 제1회전축(111)의 회전을 정지시키는 역할을 한다. 즉, 제1정지 실린더(115a)는 자재 자동 교환 시 제1회전축(111)에 밀착되어 제1회전축(111)이 임의의 방향으로 회전하지 않도록 한다.

제2정지 실린더(115b)는 반전축(113)의 타측에 결합되어 제2회전축(112)의 회전을 정지시키는 역할을 한다. 즉, 제2정지 실린더(115b)는 자재 자동 교환 시 제2회전축(112)에 밀착되어 제2회전축(112)이 임의의 방향으로 회전하지 않도록 한다.

제1롤러(116a) 및 제1흡착부(116b)는 반전축(113)의 일측에 결합되며, 좀더 구체적으로 이들은 제1회전축(111)에 대략 수평하게 되어 있다. 더불어, 이러한 제1롤러(116a) 및 제1흡착부(116b)의 길이는 공급 자재(101)의 폭과 대략 같다. 여기서, 제1흡착부(116b)에는 다수의 진공홀이 형성되어 있음으로써, 자재 자동 교환 시 공급 자재(101)의 끝단을 임시로 흡착하도록 되어 있다.

제2롤러(117a) 및 제2흡착부(117b)는 반전축(113)의 타측에 결합되며, 좀더 구체적으로 이들은 제2회전축(112)에 대략 수평하게 되어 있다. 더불어, 이러한 제2롤러(117a) 및 제2흡착부(117b)의 길이는 대기 자재(102)의 폭과 대략 같다. 여기서, 제2흡착부(117b)에는 다수의 진공홀이 형성되어 있음으로써, 자재 자동 교환 시 대기 자재(102)의 끝단을 임시로 흡착하도록 되어 있다.

이와 같이 하여 회전 및 반전부(110)는 제1회전축(111)에 롤 형태의 공급 자재(101)가 결합되고, 제2회전축(112)에 롤 형태의 대기 자재(102)가 결합되며, 제1,2회전축(111,112)의 사이에 결합된 반전축(113)에 의해 공급 자재(101)와 대기 자재(102)의 위치가 상호간 반전되도록 한다.

클러치 결합 및 회전 구동부(120)는 클러치 실린더(121), 클러치축(121a), 결합부(121b), 회전 구동 모터(122) 및 회전 구동축(123)을 포함한다. 여기서, 클러치 실린더(121) 및 회전 구동 모터(122)는 지지 플레이트(151)에 결합되어 있다.

클러치 실린더(121)는 공압 및/또는 유압 방식이며, 상술한 바와 같이 지지 플레이트(151)에 결합되어 있다.

클러치축(121a)은 일단이 클러치 실린더(121)에 결합되어 있으며, 타단은 회전 구동축(123)을 관통하여 제1회전축(111)을 향하여 연장되어 있다.

결합부(121b)는 클러치축(121a)의 타단에 결합되어 있으며, 이러한 결합부(121b)는 제1회전축(111)의 결합부(111b) 또는 제2회전축(112)의 결합부(112b)에 결합될 수 있다. 즉, 클러치 실린더(121)는 수평 방향으로 클러치축(121a)을 일정 거리 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 클러치축(121a)의 결합부(121b)는 제1회전축(111) 또는 제2회전축(112)의 결합부(111b)(112b)에 결합되거나 분리될 수 있다.

회전 구동 모터(122)는 클러치 실린더(121)의 일측에 위치되며, 이는 상술한 바와 같이 지지 플레이트(151)에 결합되어 있다. 더불어, 회전 구동 모터(122)에는 회전 기어(122a)가 설치되어 있다.

회전 구동축(123)은 상술한 바와 같이 클러치축(121a)이 관통하는 구조이며, 이는 하기할 가변 베이스(143) 및 고정 베이스(152)를 관통한다. 좀더 구체적으로 설명하면, 회전 구동축(123)에는 회전 기어(123a)가 구비되어 있고, 이는 회전 구동 모터(122)의 회전 기어(122a)에 결합된다. 또한, 회전 구동축(123)은 일단과 타단에 각각 베어링(123b,123b')이 구비되어 있으며, 일측의 베어링(123b)은 가변 베이스(143)의 일측에 설치된 밀착 플레이트(143a)에 결합되고, 타측의 베어링(123b')은 가변 베이스(143)의 타측에 설치된 플랜지(143b)에 결합되어 있다. 여기서, 플랜지(143b)는 고정 베이스(152)에 결합된다.

더불어, 클러치축(121a)의 결합부(121b)는 회전 구동축(123)의 끝단에 위치하게 된다. 따라서, 회전 구동축(123)의 고속 회전에 따라 클러치축(121a)의 결합부(121b) 역시 고속 회전하게 된다.

이와 같이 하여, 클러치 결합 및 회전 구동부(120)는 상술한 회전 및 반전부(110) 특히, 제1회전축(111)에 클러치 방식으로 결합됨으로써, 제1회전축(111)을 고속으로 회전시키게 된다. 이에 따라, 제1회전축(111)에 결합된 공급 자재(101)가 이차 전지용 권취 설비에 공급된다.

컷팅 및 흡착부(130)는 상술한 회전 및 반전부(110), 클러치 결합 및 회전 구동부(120)와 이격되어 설치되어 있다. 좀더 구체적으로, 컷팅 및 흡착부(130)는 제1롤러(116a) 및 제1흡착부(116b)의 전방에 설치되어 있다. 이러한 컷팅 및 흡착부(130)는 컷팅 실린더(131), 흡착 실린더(132)를 포함한다.

컷팅 실린더(131)는 컷팅 실린더 몸체(131a), 컷팅 실린더 로드(131b), 컷팅 실린더 선단부(131c), 선단 로드(131d), 컷터(131e), 선단 로드 스프링(131f), 선단 로드 패드(131g)를 포함한다.

컷팅 실린더 몸체(131a)는 공압 및/또는 유압 방식이며, 컷팅 실린더 로드(131b)가 컷팅 실린더 몸체(131a)에 결합되어 수평 방향으로 일정 거리 움직일 수 있도록 되어 있다. 또한, 컷팅 실린더 선단부(131c)는 컷팅 실린더 로드(131b)에 결합되어 있으며, 이것에는 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅하는 컷터(131e)가 결합되어 있다. 또한, 컷팅 실린더 선단부(131c)에는 선단 로드(131d)가 결합되어 있으며, 선단 로드(131d)에는 선단 로드 스프링(131f)이 결합되어 있다. 이러한 선단 로드(131d)는 컷팅 실린더 선단부(131c)로부터 일정 거리 수평 방향으로 선단 로드 스프링(131f)을 압축하거나 해제하면서 탄력적으로 움직일 수 있다. 더불어, 선단 로드 패드(131g)는 선단 로드(131d)에 결합되며, 이는 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅 및 흡착하는 도중에, 공급 자재(101)의 끝단을 제1롤러(116a)에 임시로 밀착시킨다.

흡착 실린더(132)는 흡착 실린더 몸체(132a), 흡착 실린더 로드(132b) 및 흡착 실린더 패드(132c)를 포함한다. 흡착 실린더 몸체(132a)는 공압 또는/및 유압 방식이며, 흡착 실린더 로드(132b)가 흡착 실린더 몸체(132a)로부터 수평 방향으로 일정 거리 움직일 수 있도록 되어 있다. 또한, 흡착 실린더 패드(132c)는 흡착 실린더 로드(132b)에 결합되어 있으며, 이는 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅 및 흡착하는 도중에, 공급 자재(101)의 끝단을 제1흡착부(116b)에 임시로 밀착시킨다. 더욱이, 흡착 실린더 패드(132c)는 공급 자재(101)와 대기 자재(102)가 위치를 바꾸는 도중, 공급 자재(101)의 끝단을 임시로 흡착한다. 더욱이, 흡착 실린더 패드(132c)는 공급 자재(101)의 끝단을 대기 자재(102)의 끝단에 양면 접착 테이프를 통하여 연결한다. 이러한 동작은 아래에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

이와 같이하여, 컷팅 및 흡착부(130)는 회전 및 반전부(110)의 일측에 위치되어 공급 자재(101)의 공급이 완료되기 전에 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅하고 공급 자재(101)의 끝단을 흡착한다. 또한, 회전 및 반전부(110)에 의해 제1,2회전축(111,112)의 위치가 상호간 반전되면, 컷팅 및 흡착부(130)가 공급 자재(101)의 끝단을 대기 자재(102)의 끝단에 연결한다.

둘레 위치 보정부(140)는 보정 모터(141), 볼 스크류(142), 가변 베이스(143), 제1연결대(144) 및 제2연결대(145)를 포함한다.

보정 모터(141)는 통상의 전동 모터이며, 회전 기어(141a)를 갖는다. 볼 스크류(142) 역시 회전 기어(142a)를 가지며, 볼 스크류(142)의 회전 기어(142a)와 전동 모터의 회전 기어(141a)는 상호간 결합되어 있다. 또한, 가변 베이스(143)가 볼 스크류(142)에 결합되어 있다. 즉, 볼 스크류(142)의 회전에 따라 가변 베이스(143)가 수평 방향으로 일정 거리 움직일 수 있도록 되어 있다. 여기서, 볼 스크류(142)의 일측은 베어링(142b)을 통하여 고정 브라켓(153a)에 결합되고, 볼 스크류(142)의 타측은 베어링(142b')을 통하여 고정 베이스(152)에 결합된다. 더욱이, 고정 브라켓(153a)은 고정 베이스(152)에 결합된 고정 바(153)에 결합되어 있다. 또한, 고정 바(153)는 가변 베이스(143)를 관통한다.

한편, 제1연결대(144)는 가변 베이스(143)에 하단이 연결되고, 타단은 고정 베이스(152)를 관통하여 반전축(113)의 하단에 결합된다. 또한, 제2연결대(145)는 가변 베이스(143)의 상단에 연결되고, 타단은 고정 베이스(152)를 관통하여 반전축(113)의 상단에 결합된다.

이와 같이 하여 둘레 위치 보정부(140)는 보정 모터(141)의 동작에 따라 볼 스크류(142)가 회전하게 되고, 이에 결합된 가변 베이스(143)가 수평 방향으로 움직이게 된다. 더욱이, 이러한 가변 베이스(143)에는 제1연결대(144) 및 제2연결대(145)가 고정되어 있으므로, 결국 제1회전축(111) 즉, 공급 자재(101)의 둘레 위치가 보정된다. 따라서, 제조 공정 중 공급 자재(101)의 둘레 위치는 항상 정확하게 유지된다.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치(100)의 동작을 설명하기 위한 정면도이다. 이하에서는 도 2a도 함께 참조하기로 한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 공급 자재(101)는 가이드 롤러(161)를 통하여 권심 부재(도시되지 않음)로 공급된다. 물론, 이때 제1회전축(111)이 클러치 결합 및 회전 구동부(120)에 클러치 방식으로 결합됨으로써, 제1회전축(111)은 고속으로 회전하고, 이에 따라 공급 자재(101) 역시 고속으로 권출되어 권심 부재에 공급된다.

한편, 이때 제2회전축(112)에 대기 자재(102)가 결합된다. 이러한 대기 자재(102)의 결합은 자동 또는 수동으로 이루어진다. 더불어, 대기 자재(102)의 끝단은 제2흡착부(117b)에 진공으로 흡착되며, 더욱이 제2흡착부(117b) 위의 대기 자재(102)의 끝단에는 양면 접착 테이프(103)가 자동 또는 수동으로 부착된다. 물론, 이때 제2정지 실린더(115b)가 동작하여 제2회전축(112)은 회전하지 않는 상태를 유지한다. 여기서, 양면 접착 테이프(103)는 세퍼레이터의 자동 교환 시 전기적으로 절연체이고, 양극판이나 음극판의 자동 교환시 전기적 도전체 일 수 있다.

더불어, 이러한 공급 자재(101)의 공급 중 가이드 롤러(161)에 인접한 공급 자재(101)의 영역은 컷팅 및 흡착부(130)와, 제1흡착부(116b)로부터 이격되어 있음은 당연하다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 제1회전축(111)이 일정 시간 동안 회전하게 되면, 공급 자재(101)의 잔량이 점차 줄어들고, 자동 교환 장치(100)가 이를 센싱하게 된다. 비록 도면에 도시되어 있지는 않지만, 이러한 공급 자재(101)의 잔량 검출은 근접 센서, 초음파 센서, 레이저 센서 등으로 쉽게 검출 가능하며, 이는 당업자에게 자명한 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

더불어, 이와 같이 공급 자재(101)의 잔량이 점차 감소함에 따라 공급 자재(101)의 롤 직경은 점차 작아진다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 컷팅 및 흡착부(130)가 동작하여 공급 자재(101)의 끝단을 제1롤러(116a) 및 제1흡착부(116b)에 밀착시킨다. 좀더 구체적으로 흡착 실린더(132)의 흡착 실린더 로드(132b) 및 흡착 실린더 패드(132c)가 제1흡착부(116b)로 움직이고, 이에 따라 컷팅 실린더(131)의 선단 로드 패드(131g)가 공급 자재(101)의 끝단을 제1롤러(116a)에 밀착시키고, 흡착 실린더(132)의 흡착 실린더 패드(132c)가 공급 자재(101)의 끝단을 제1흡착부(116b)에 밀착시킨다.

이때, 클러치 결합 및 회전 구동부(120)는 동작을 정지함으로써, 제1회전축(111) 즉, 공급 자재(101)의 회전이 정지되고, 또한 클러치축(121a)의 결합부(121b)와 제1회전축(111)의 결합부(111b)가 서로 분리된다. 즉, 회전 구동 모터(122)의 회전이 정지되어 제1회전축(111)의 회전이 정지되고, 클러치 실린더(121)가 동작하여 클러치축(121a)의 결합부(121b)와 제1회전축(111)의 결합부(111b)가 상호간 분리되도록 한다.

더불어, 제1정지 실린더(115a)가 제1회전축(111)을 고정함으로써, 제1회전축(111)이 자중에 의해 임의의 방향으로 회전하지 않도록 한다.

더욱이, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 가이드 롤러(161)의 전방에 일정 길이의 공급 자재(101)를 확보하고 있는 버퍼부가 존재함으로써, 권심 부재에는 끊김없이 공급 자재(101)가 공급되고 있는 중이다.

도 3d에 도시된 바와 같이, 컷팅 및 흡착부(130)의 컷팅 실린더(131)가 동작함으로써, 제1롤러(116a)와 제1흡착부(116b) 사이의 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅한다. 즉, 컷팅 실린더(131)의 컷팅 실린더 로드(131b)가 제1롤러(116a) 쪽으로 일정 거리 움직이면, 컷팅 실린더 선단부(131c), 선단 로드(131d) 및 컷터(131e)가 역시 수평 방향으로 움직이고, 이에 따라 컷터(131e)가 공급 자재(101)의 끝단을 컷팅한다. 이때, 컷팅 실린더 선단부(131c)는 선단 로드 스프링(131f)을 압축하면서 제1롤러(116a) 쪽으로 움직인다.

도 3e에 도시된 바와 같이, 컷팅 및 흡착부(130)가 공급 자재(101)의 끝단을 흡착하여 후퇴한다. 즉, 흡착 실린더(132)의 흡착 실린더 로드(132b) 및 흡착 실린더 패드(132c)가 원래의 위치로 복귀함으로써, 공급 자재(101)의 끝단이 제1회전축(111)에 결합된 공급 자재(101)와 분리되도록 한다. 여기서, 공급 자재(101)의 끝단은 제1회전축(111)에 결합된 공급 자재(101)가 아니라 가이드 롤러(161)로부터의 공급 자재(101)를 의미한다.

더불어, 회전 및 반전부(110)의 반전 실린더(114)가 동작함으로써, 반전축(113)이 대략 180° 회전한다. 이에 따라 제1회전축(111)과 제2회전축(112)의 위치가 서로 바뀐다. 여기서, 상술한 바와 같이 클러치축(121a)의 결합부(121b)와 제1회전축(111)의 결합부(111b)는 상호간 서로 이격된 상태이기 때문에, 제1회전축(111) 및 제2회전축(112)이 서로 위치를 바꾸는 데 있어 상기 클러치축(121a)의 결합부(121b)와 제1회전축(111)의 결합부(111b)가 방해하지 않게 된다.

더욱이, 이러한 반전축(113)의 180° 회전에 의해, 반전축(113)에 결합된 제2롤러(117a) 및 제2흡착부(117b)가 컷팅 및 흡착부(130)와 마주보는 영역에 위치하게 된다. 다시 설명하면, 제1롤러(116a) 및 제1흡착부(116b)와 제2롤러(117a) 및 제2흡착부(117b) 역시 위치를 서로 바꾸게 된다.

또한, 이러한 반전 동작 후, 클러치 결합 및 회전 구동부(120) 중에서 클러치 실린더(121)가 동작한다. 따라서, 클러치축(121a)의 결합부(121b)와 제2회전축(112)의 결합부(112b)가 상호간 결합된다. 그러나 아직 회전 구동 모터(122)는 동작하지 않는다.

도 3f에 도시된 바와 같이, 컷팅 및 흡착부(130)가 동작함으로써, 공급 자재(101)의 끝단을 대기 자재(102)의 끝단 즉, 양면 접착 테이프(103)에 접착한다. 다시 설명하면, 컷팅 및 흡착부(130) 중에서 흡착 실린더(132)가 동작함으로써, 흡착 실린더 로드(132b) 및 흡착 실린더 패드(132c)가 수평 방향으로 이동한다. 그러면, 흡착 실린더 패드(132c)에 흡착된 공급 자재(101)의 끝단이 제2흡착부(117b) 위에 위치된 대기 자재(102)의 끝단에 부착된 양면 접착 테이프(103)에 밀착되고, 이에 따라 공급 자재(101)의 끝단과 대기 자재(102)의 끝단이 상호간 연결된다.

여기서, 컷팅 실린더(131)는 동작하지 않는다.

도 3g에 도시된 바와 같이, 컷팅 및 흡착부(130)가 원래의 위치로 복귀한다. 이때 컷팅 및 흡착부(130) 중에서 흡착 실린더 패드(132c)에 인가되는 진공은 해제되고, 제2흡착부(117b)에만 진공이 인가됨으로써, 상호간 연결된 공급 자재(101) 및 대기 자재(102)의 끝단은 여전히 제2흡착부(117b)에 흡착된 상태를 유지한다.

도 3h에 도시된 바와 같이, 제2흡착부(117b)에 인가된 진공은 해제되고, 클러치 결합 및 회전 구동부(120) 중에서 회전 구동 모터(122)가 동작하여 제2회전축(112)이 회전하기 시작한다. 물론, 이때 도시되지 않은 부재에 의해 상호간 연결된 공급 자재(101) 및 대기 자재(102)의 텐션이 제어됨은 당연하다.

더불어, 둘레 위치 보정부(140)에 의해 제2회전부에 설치된 대기 자재(102)(이제는 공급 자재(101)임)의 둘레 위치가 보정됨은 당연하다. 더불어, 이러한 대기 자재(102)(공급 자재(101))의 둘레 위치는 도시되지 않은 센서에 의해 센싱되며, 이러한 센싱 기술은 당업자에게 자명한 것이므로 여기서는 그 설명을 생략한다.

이와 같이 하여 본 발명에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치(100)는 이차 전지용 권취 설비의 운행을 정지하는 일 없이 이차 전지용 자재를 신속하고 정확하게 교체해 줄 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치(100)는 구조가 단순하고 설치 부피가 작으며, 구성 부품의 개수를 최소화하여 원가를 절감할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100; 본 발명에 따른 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치
101; 공급 자재 102; 대기 자재
110; 회전 및 반전부 111; 제1회전축
111a; 베어링 111b; 결합부
112; 제2회전축 112a; 베어링
112b; 결합부 113; 반전축
113a; 베어링 114; 반전 실린더
115a; 제1정지 실린더 115b; 제2정지 실린더
116a; 제1롤러 116b; 제1흡착부
117a; 제2롤러 117b; 제2흡착부
120; 클러치 결합 및 회전 구동부 121; 클러치 실린더
121a; 클러치축 121b; 결합부
122; 회전 구동 모터 122a; 회전 기어
123; 회전 구동축 123a; 회전 기어
123b,123b'; 베어링 130; 컷팅 및 흡착부
131; 컷팅 실린더 131a; 컷팅 실린더 몸체
131b; 컷팅 실린더 로드 131c; 컷팅 실린더 선단부
131d; 선단 로드 131e; 컷터
131f; 선단 로드 스프링 131g; 선단 로드 패드
132; 흡착 실린더 132a; 흡착 실린더 몸체
132b; 흡착 실린더 로드 132c; 흡착 실린더 패드
140; 둘레 위치 보정부 141; 보정 모터
141a; 회전 기어 142; 볼 스크류
142a; 회전 기어 143; 가변 베이스
144; 제1연결대 145; 제2연결대
151; 지지 플레이트 152; 고정 베이스

Claims

롤 형태의 공급 자재가 결합되는 제1회전축, 상기 제1회전축의 길이 방향에 설치되어 롤 형태의 대기 자재가 결합되는 제2회전축 및 상기 제1,2회전축의 사이에 설치되어 상기 제1,2회전축의 위치를 상호간 반전시키는 반전축으로 이루어진 회전 및 반전부;
상기 회전 및 반전부에 클러치 방식으로 결합되어, 상기 제1회전축을 회전시킴으로써 상기 공급 자재가 이차 전지용 권취 설비에 공급되도록 하는 클러치 결합 및 회전 구동부; 및
상기 회전 및 반전부의 일측에 위치되어 상기 공급 자재의 공급이 완료되기 전에 상기 공급 자재의 끝단을 컷팅하고 상기 공급 자재의 끝단을 흡착하는 컷팅 및 흡착부를 포함하고,
상기 회전 및 반전부에 의해 상기 제1,2회전축의 위치가 상호간 반전되면, 상기 컷팅 및 흡착부가 상기 공급 자재의 끝단을 상기 대기 자재의 끝단에 연결함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반전축의 일단에는 상기 제1,2회전축이 상기 반전축을 중심으로 상호간 위치를 바꿀 수 있도록 반전 실린더가 결합되고, 상기 반전축의 타단에는 베어링이 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반전 실린더는 180° 회전 실린더인 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1회전축의 일단에는 제1베어링이 개재되어 상기 반전축의 일측에 결합되고, 상기 제1회전축의 타단에는 클러치 방식으로 상기 클러치 결합 및 회전 구동부에 결합 또는 분리되는 제1결합부가 구비되며,
상기 제2회전축의 일단에는 제2베어링이 개재되어 상기 반전축의 타측에 결합되고, 상기 제2회전축의 타단에는 클러치 방식으로 상기 클러치 결합 및 회전 구동부에 결합 또는 분리되는 제2결합부가 구비된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반전축의 일측에 상기 제1회전축의 회전을 정지시키는 제1정지 실린더가 결합되고,
상기 반전축의 타측에 상기 제2회전축의 회전을 정지시키는 제2정지 실린더가 결합된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 반전축의 일측에 상기 제1회전축에 수평 방향으로 제1롤러 및 제1흡착부가 결합되어 자재 자동 교환 시 상기 공급 자재의 끝단이 흡착되도록 하고,
상기 반전축의 타측에 상기 제2회전축에 수평 방향으로 제2롤러 및 제2흡착부가 결합되어 상기 대기 자재의 끝단이 흡착되도록 함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 컷팅 및 흡착부는 상기 공급 자재의 끝단을 상기 제1롤러에 밀착한 후 컷팅하는 컷팅 실린더 및 상기 컷팅된 상기 공급 자재의 끝단을 흡착하여 상기 제1흡착부로부터 분리하는 흡착 실린더를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제2흡착부 위의 대기 자재의 끝단에는 양면 접착 테이프가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 컷팅 및 흡착부의 흡착 실린더는 상기 공급 자재의 끝단을 흡착한 이후, 상기 회전 및 반전부의 동작에 의해 상기 제1,2회전축의 위치가 상호간 반전되면, 상기 공급 자재의 끝단을 상기 제2흡착부 위의 양면 접착 테이프에 가압함으로써, 상기 공급 자재와 상기 대기 자재가 상호간 연결되도록 함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 클러치 결합 및 회전 구동부는 클러치 실린더, 상기 클러치 실린더에 결합된 클러치축 및 상기 클러치축의 끝단에 설치되어 상기 제1회전축 또는 제2회전축에 결합 또는 분리되는 결합부, 상기 클러치 실린더의 일측에 설치된 회전 구동 모터, 상기 회전 구동 모터에 결합되고 상기 클러치축이 관통하는 회전 구동축을 포함함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 클러치 결합 및 회전 구동부는 자재 자동 교환 시 동작을 정지함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공급 자재의 둘레 위치를 보정하는 둘레 위치 보정부를 더 포함함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 둘레 위치 보정부는 보정 모터, 상기 보정 모터에 결합된 볼 스크류, 상기 볼 스크류에 결합된 가변 베이스, 상기 가변 베이스의 일단과 상기 반전축의 일단을 연결하는 제1연결대, 및 상기 가변 베이스의 타단과 상기 반전축의 타단을 연결하는 제2연결대를 포함함을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 보정 모터의 동작에 의해 상기 가변 베이스 및 제1,2연결대가 수평 방향으로 움직임을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 가변 베이스의 일측에 상기 제1,2연결대를 고정하는 고정 베이스가 구비된 것을 특징으로 하는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치.