KR20200026144A - 2차 전지용 전극 생산 시스템 - Google Patents

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KR20200026144A
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Abstract

본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 2차 전극 생산 시스템은, 복수개의 전극소재 공급용 릴을 구비하여 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부(100); 상기 언와인딩부(100)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부(200); 상기 노칭부(200)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부(400); 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부(600);및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 전극 배출부(800)를 포함하고; 상기 노칭부(200)는, 전극소재의 상측에 배치되는 금형상판(201)과; 상기 전극소재의 하측에 배치되는 금형하판(202); 및 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)과 각각 연결되고 서보모터와 상기 서보모터의 동력을 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)에 전달하는 동력전달부재를 구비하여 상기 금형상판(201)과 상기 금형하판(202)을 동시에 상하로 동작시키는 구동부(203);를 구비함으로써 상기 전극소재를 노칭시켜 전극탭을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 노칭공정시 상하구동방식으로 금형을 동작시키고 복수의 매거진을 구비한 전극배출부를 포함하여 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공하는 효과가 있다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}
본 발명은 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 전지용 전극의 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.
한편, 충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.
또한, 이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다.
여기서, 상기 전극은 전극 탭이 형성된 전극소재를 일정한 간격으로 노칭하고 절단하는 공정을 통하여 생산된다. 커팅된 전극은 매거진에 적재되어 보관된다. 매거진에 전극을 보관히기 위해서는 커팅된 전극을 흡착하여 매거진으로 운반하는 작업이 필요하다.
이와 같이, 2차 전지는 전극소재를 이용하여 노칭과 커팅을 거쳐 전극으로 생산되는 과정은 연속적으로 진행되며 노칭공정과 매거진에 전극을 배출하는 공정에서 생산성을 향상시키기 위한 기술이 절실히 필요한 실정이다.
한편, 상기 전극의 노칭은 상부 금형과 하부 금형을 통해 이루어질 수 있다. 상부 금형과 하부 금형이 상하 이동하여, 상부 금형과 하부 금형 사이에 배치된 전극소재를 노칭할 수 있다. 상부 금형과 하부 금형은 각각 복수의 이너 금형이 배치된 플레이트를 각각 포함할 수 있다. 이너 금형들은 하나의 플레이트에 배치되어 동시에 상하 이동하여, 전극소재에 대하여 노칭을 수행한다.
다만. 이러한 플레이트는 전극 소재의 폭 방향으로 적어도 전극 소재보다 크게 형성된다. 때문에. 노칭이 이루어지는 영역에 비하여, 금형이 상대적으로 고 중량이어서, 노칭공정시 진동이 크게 발생하고 금형의큰 무게로 인하여 모터에 부하가 크게 걸리는 문제점이 있다.
등록특허공보 KR 10-1271492호(2013.05.30)
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 본 발명은, 노칭공정시 상하구동방식으로 금형을 동작시키고 복수의 매거진을 구비한 전극배출부를 포함하여 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로서, 노칭이 이루어지는 영역을 고려하여, 금형의 무게를 크게 줄이는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서, 복수개의 전극소재 공급용 릴을 구비하여 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부(100); 상기 언와인딩부(100)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부(200); 상기 노칭부(200)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부(400); 상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부(600);및 상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 전극 배출부(800)를 포함하고; 상기 노칭부(200)는, 전극소재의 상측에 배치되는 금형상판(201)과; 상기 전극소재의 하측에 배치되는 금형하판(202); 및 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)과 각각 연결되고 서보모터와 상기 서보모터의 동력을 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)에 전달하는 동력전달부재를 구비하여 상기 금형상판(201)과 상기 금형하판(202)을 동시에 상하로 동작시키는 구동부(203);를 구비함으로써 상기 전극소재를 노칭시켜 전극탭을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은, 상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인을 감지하는 LPC(Line Position Control)센서를 구비하여 상기 복수개의 전극소재 공급용 릴의 위치를 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은, 상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인 및 상기 노칭부에 의해 형성되는 전극탭의 모서리를 감지하여 상기 전극소재가 정해진 이동경로에 따라 진행하게 하는 LPC사행조절수단을 구비할 수 있다.
상기 LPC사행조절수단은, 상기 언 와인딩부와 상기 노칭부 사이에 배치되고 상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인을 감지하는 LPC센서와 상기 전극소재가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하는 다수의 가이드롤러 및 상기 다수의 가이드롤러와 상호작용하여 상기 전극소재의 장력을 조절할 수 있도록 수평 실린더에 의해서 좌우로 이동되는 댄서롤을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은, 상기 수평 실린더의 작동으로 상기 댄서롤이 이동하여 상기 다수개의 가이드롤러와 그 사이 간격이 조절되면, 상기 전극소재는 상기 다수개의 가이드롤러를 통과하여 진행하는 거리가 조절되어 연속으로 공급되는 전극소재의 장력을 제어할 수 있다.
상기 댄서롤은, 전극소재의 반응성이 요구되는 소재의 경우에는 상기 LPC사행조절수단(300)의 후단에 배치되고, 전극소재의 사행주행이 우선시되는 소재의 경우에는 상기 LPC사행조절수단(300)의 전단에 설치될 수 있다.
상기 전극배출부(800)는, 상기 비젼 검사부(600)와 연동하여 상기 양품의 2차 전지용 전극을 정렬시켜 보관하는 복수개의 매거진들을 구비하며, 전극생산시스템의 멈춤 없이 상기 양품을 보관하도록 복수의 매거진들이 서로 자동으로 교체되어 상기 양품을 보관할 수 있다.
상기 전극배출부(800)를 구성하는 복수의 매거진들은, 2열 구조의 제1, 제2 매거진으로 이루어지며, 상기 제1, 제2 매거진 각각은, 상기 비젼 검사부(600)에서 판별되어 공급된 상기 양품의 2차 전지용 전극을 하측으로 배출하는 푸시부; 상기 푸시부에 의해 배출된 상기 양품을 적재하는 적재 매거진; 및 상기 양품의 공급방향과 수직한 방향으로 상기 적재 매거진을 이송하는 매거진 컨베이어;를 포함할 수 있다.
상기 전극배출부(800)는, 상기 푸시부에 의해 하측으로 배출된 상기 양품의 2차 전지용 전극들을 적재할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동된 상기 제1 매거진의 적재 매거진에 상기 양품들을 적재하고, 상기 제2 매거진이 대기한 상태에서, 상기 제1 매거진의 적재 매거진에 기 설정된 일정 수량의 상기 양품들이 적재되면 상기 2차 전지용 전극의 생산중단 없이 상기 양품을 보관하기 위해 상기 제1, 제2 매거진이 서로 자동으로 교체되도록, 상기 제2 매거진이 상기 푸시부에 의해 하측으로 배출된 상기 양품들을 적재할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동되고, 상기 제1 매거진이 해당 적재 매거진을 새로운 매거진으로 교체할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동되어, 상기 제2 매거진이 해당 적재 매거진에서 상기 양품들이 적재되고, 상기 제1 매거진이 상기 새로운 매거진을 구비하고 대기할 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예는, 전극소재를 노칭시켜 전극의 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서, 상기 노칭부는, 상하 이동 하는 제1 금형부 및 제2 금형부와, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동부를 포함하고, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 폭 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 금형부는 상기 전극소재의 일측 에지를 걸쳐 노칭하고, 상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 타측 에지를 걸쳐 노칭하는, 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 노칭공정시 상하구동방식으로 금형을 동작시키고 복수의 매거진을 구비한 전극배출부를 포함하여 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 전극소재의 반응성이 요구되는 소재의 경우에는 LPC사행조절수단의 후단에 배치되고, 전극소재의 사행주행이 우선시되는 소재의 경우에는 LPC사행조절수단의 전단에 설치하여 전극소재별로 능동적으로대처하여 생산성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복수의 매거진을 구비한 전극 배출부를 포함함으로써, 매거진 교체시 2차 전지용 전극 생산공정잊 중단되는 것을 방지하여 2차 전지용 전극을 고속으로 생산할 수 있다.
또한, 본 발명은, 실제 노칭과 무관한 금형의 일부를 제거함으로써, 노칭부를 무게를 줄여 장치의 진동과 부하를 감소시킬 수 있는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도이다.
도 4a는 도 1에 도시된 노칭부의 제 1 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4b는 도 1에 도시된 노칭부의 제 2 실시예를 나타낸 개략도이다.
도 4c는 도 1에 도시된 LPC 사행조절수단을 나타낸 개략도이다.
도 5는 도 1의 커팅부를 나타낸 정단면도이다
도 6은 도 1의 커팅부의 피딩 콘베이어전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이다.
도 7은 도 1의 커팅부의 전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이다.
도 8은 도 1의 커팅부의 탭가이드부재를 나타낸 개략도이다.
도 9는 도 1의 커팅부의 리시브 컨베이어를 나타낸 개략도이다.
도 10은 도 1의 클리닝부를 나타낸 개략도이다.
도 11은 도 1의 전극배출부를 나타내는 개략도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 노칭부를 도시한 도면이다.
도 13은 도12의 노칭부의 제1 금형부와 제2 금형부 사이의 공간과 해당 공간에 배치된 스크래퍼를 도시한 도면이다.
도 14는 도12의 실시예의 노칭부에 의한 전극소재의 노칭영역을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 [0016] 상세히 설명하기로 한다.　
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　
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 이상의다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
본 발명에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기위한 장치이다.
도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산시스템은 언 와인딩부(100), 노칭부(200), 피딩부(250), 커팅부(400), 클리닝부(500), 비젼검사부(600), 흡입컨베이어부(700) 및 전극배출부(800), 그리고 불량전극트레이(1000)를 포함하여, 입측의 언 와인딩부(100)로부터 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)가 공급되면, 노칭부(200)에 의해 전극소재(S)에 전극 탭(Sb)이 형성되고, 커팅부(400)를 거쳐서 제품의 요구되는 크기로 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)가 자동 절단된다. 절단된 전극소재(S)는 흡입컨베이어부(700)에 의해 출측의 전극배출부(800)를 통해 낱개의 2차 전지용 전극(Sa)으로 생산된 다음, 낱개의 전극(Sa)이 전극배출부(800)에 구비된 매거진에 자동 정렬되어 적재되는 시스템이다. 전극배출부(800)의 매거진은 도1에 도시된것처럼 2개가 배치될수도 있고, 1개만 배치될 수도 있다.
여기서, 전극소재(S)를 구성하는 가로로 길게 이어지는 띠형의 금속판은 음극전지를 생산하는 경우 구리로 형성될 수 있고, 양극전지를 생산하는경우 알루미늄으로 형성될 수 있다.
도 2는 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 사시도이고, 도 3은 도 1의 언 와인딩부를 나타낸 개략적인 평면도이다.
언 와인딩부(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 띠형의 금속판으로 형성되는 전극소재(S)를 연속공급한다.
언 와인딩부(100)는 복수의 전극소재 공급용 릴 및 서보모터(103)를 포함하여 상기 복수의 전극소재 공급용 릴로부터 전극소재(S)를 연속공급한다.
상기 복수의 전극소재 공급용 릴은 전극소재(S)를 두루마리 형태로 각각 감아서 보관하며, 제1, 제2 전극소재공급용 릴(101a,101b)로 구성된다. 또한, 상기 복수의 전극소재 공급용 릴은 필요에 따라 두 개 이상 구성될 수 도 있다.
서보모터(103)는 보관된 전극소재(S)가 공급되도록 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각을 구동시킨다.
또한, 언와인딩부(100)는 메카척(105), 프레임(107), LM가이드블럭(109), 및 LM가이드블럭용 서보모터(111)를 더 포함하여 2차 전지용 전극의 제품크기에 따라 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)의 위치를 조절한다.
여기서, 프레임(107)은 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b)을 지지한다. 그리고 LM가이드블럭(109)은 LM가이드블럭용 서보모터(111)에 의해 구동되어 프레임(107)을 메카척(105)의 회전축 전후로 왕복이동시킨다. 또한,LM가이드블럭용 서보모터(111)은 정역방향 회전력을 부여하여 LM가이드블럭(109)을 구동시킨다. 그리고 전극소재(S)는 서보모터(103)에 의한 메카척(105)의 회전으로 제1, 제2 전극소재 공급용 릴(101a,101b) 각각에 두루마리 형태로 감겨 있다.
또한, 언와인딩부(100)는 서보모터(103)를 구동시켜 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 제1 전극소재 공급용 릴(101a)이 예비 공급용으로 대기한다. 그리고 제2 전극소재 공급용 릴(101b)의 전극소재(S)가 모두 공급되면, 언 와인딩부(100)는 공급되는 전극소재(S)를 교체하여 제1 복수의 전극소재 공급용릴(101a)의 전극소재(S)를 연속 공급하고, 다시 전극소재(S)를 감아서 보관하는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)이 예비 공급용으로 대기한다.
또한, 언와인딩부(100)는 제1, 제2 가이드롤러(121a,121b), 제1, 제2 석션플레이트(131a,131b), 및 제1, 제2전극소재 소진 센서(141a,141b)를 포함하며, 제1, 제2 전극소재 소진 센서(141a, 141b)의 센싱에 따라 순차적으로 대응되는 전극소재를 커팅 및 접착하여 전극생산시스템의 멈춤없이 상기 공급되는 전극소재의 교체가 자동으로 이루어져 즉시 전극소재(S)를 연속으로 공급할 수 있다. 여기서, 도시된 도면부호 151은 언 와인딩부(100)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 하는 가이드롤러이다.
제1 가이드롤러(121a)는 제1 전극소재 공급용 릴(101a)로부터 공급된 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 가이드 한다. 또한, 제2 가이드롤러(121b)는 제2 전극소재 공급용 릴(101b)로부터 공급된 전극소재(S)를 가이드한다.
언와인딩부(100)는 언 와인더 오토스플라이스에 의해 상기 공급되는 전극소재의 교체가 자동으로 이루어져 즉시전극소재(S)를 연속으로 공급할 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 전극소재의 교체가 수동(手動)으로 이루어질 수 있다. 언와인딩부(100)는 전극소재(S) 교체시 전극소재(S)의 끝단을 자동으로 고정되는 클램핑 수단을 포함할 수 있다. 여기서, 언와인딩부(100)는 클램핑 수단을 포함하지 않고 대신 자동으로 전극소재를 교체할 경우(언와인더 오토스플라이스가 진행될 경우) 계속해서 전극소재(S)를 연속으로 공급하도록, 도시하지 않았으나, 공급버퍼부(미도시)를 포함할 수도 있다. 여기서, 상기 공급버퍼부는 예를 들어, 전극소재(S)가 사행으로 이동하도록 안내하는 다수의 가이드 롤러들을 구비하여 전극소재(S)가 정해진 이동 경로를 따라서 진행하도록 구성된 사행조절수단일 수 있다.
가이드롤러들의 위치와 개수를 조절하여 전극소재를 가이드롤러들에 감아놓고 다음단으로 공급하는 전극소재의 길이를 여유있게 조절함으로써 전극소재 교체시에도 다음단에 공급되는 전극소재에 영향을 미치지 않고 전극소재를 교체할 수 있다.
또한, 언 와인딩부(100)는 후방측 상부에 배치되어 상기 복수의 전극소재 공급용 릴로부터 공급되는 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하고 전극소재(S)의 장력을 조절하는 수단도 포함할 수 있다. 또한, 언 와인딩부(100)는 양극전지용 전극소재에 타발유를 도포할 수 있다. 또한, 언 와인딩부(100)는 가이드롤이 구비되어 전극소재(S)를 이동시킨다.
도 4a는 도 1에 도시된 노칭부의 제 1 실시예를 나타낸 개략도이다. 노칭부(200)는 도 1 및 도 4a에 도시된 바와 같이,금형상판(201)과, 금형하판(202)과, 금형상판(201)을 상하로 이동시키는 노칭용 서보모터(221) 그리고 금형하판(202)을 장착한 금형고정하판(205)을 포함한다. 여기서, 노칭용 서보모터(221)는 크랭크 축(231)을 통하여 금형상판(201)을 금형 하판(202)이 고정된 금형고정하판(205)에 대해 상하로 이동시키기 위해서, 금형고정하판(205)보다 상부에 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은 노칭용 서보모터(221)가 금형상판(201)만 구동시켜 노칭공정을 진행함으로써, 노칭용 서보모터가 금형상판을 장착하여 무거운 금형고정상판 전체를 구동시키는 종래기술보다 노칭공정이 용이하여 2차 전지용 전극을 고속으로 생산할 수 있다.
또한, 노칭부(200)는 언 와인딩부(100)에서 공급되는 전극소재(S)가 금형상판(201)과 금형하판(202) 사이를 통과하며, 상기 통과하는 과정에서 노칭용 서보모터(221)가 작동하여 금형상판(201)을 하측으로 이동시키고, 금형고정하판(205)의 금형하판(202)에 대해 전극소재(S)를 노칭(notching)시켜서 전극 탭(Sb)을 생성한다. 여기서,노칭부(200)는 전극소재(S)에 일정한 간격으로 노치를 형성하여 일측으로 돌출되는 형태의 전극 탭(Sb)을 형성한다.
또한, 노칭부(200)는 금형상판(201)과 노칭용 서보모터(221)를 연결하는 샹크부재(241)를 더 포함한다. 이때,샹크부재(241)의 내측부위에는 도시하지 않았으나 우레탄 등 소음방지부재가 배치된다. 이로 인해, 노칭부(200)는 상기 소음방지부재에 의해 노칭용 서보모터(221)에 의해 금형상판(201)이 상하로 이동될 경우 또한 금형상판(201)을 하측으로 이동하여 전극소재(S)를 노칭할 경우 소음 발생이 방지된다.
피딩부(250)는 노칭부(200)를 통과하는 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 연속적으로 끌어당기는 견인방식으로 연속이동시켜 노칭부(200)의 후방에서 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 연속적으로 공급한다.
도 4b는 도 1에 도시된 노칭부의 제 2 실시예를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따르면, 이러한 노칭부(200)는 금형상판(201)과 금형하판(202)과 구동부(203)를 포함할수 있다. 이동하는 전극소재(S)를 기준으로, 금형상판(201)는 전극소재(S)의 상측에 배치되며, 금형하판(202)은 전극소재(S)의 하측에 배치된다. 금형상판(201) 또는 금형하판(202)는 펀칭부재가 배치될 수 있다. 펀칭부재는 사각형 또는 "ㄱ"자형 " 또는 "ㄷ" 자형 일수 있다. 금형상판(201)과 금형하판(202)는 각각 구동부(203)와 연결된다. 구동부(203)는 도 4a 에서 상술한 서보모터(221)와 서보모터(221)의 동력을 전달하는 동력전달부재를 포함할 수 있다. 노칭부(200)에는 전극소재(S)를 커팅할 때, 전극소재(S)를 눌러주는 그리퍼 장치를 포함할 수도 있다.
이때, 금형상판(201)과 금형하판(202)은 각각 상하로 이동한다. 금형상판(201)과 금형하판(202)에 전극소재(S)가 정렬된 경우, 금형상판(201) 및 금형하판(202)이 이동하거나 금형상판(201) 및 금형하판(202) 중 어느 하나가 이동하여 전극소재(S)에 전극 탭(Sb)을 형성시킨다.
즉, 본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 구동부(203)는, 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)과 각각 연결되고 서보모터와 상기 서보모터의 동력을 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)에 전달하는 동력전달부재를 구비하여 상기 금형상판(201)과 상기 금형하판(202)을 동시에 상하로 동작시킬 수 있다.
도 4c는 도 1에 도시된 LPC 사행조절수단을 나타낸 개략도이다.
도 4c에 도시된 바와 같이, LPC(Line Position Control)센서(301)와 LPC사행조절수단(300)이 배치되는데, 이때, 상기 LPC센서는 상기 언와인딩부(100)에서 공급되는 전극소재(S)에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인(미도시)을 감지하여 상기 복수개의 전극소재 공급용 릴(101a,101b)의 위치를 조절하고, 상기 LPC사행조절수단(300)은 전극소재(S)가 정해진 이동 경로를 따라서, 진행하도록 그 위치를 정렬한다.
즉, LPC사행조절수단(300)은 전극소재(S)에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인을 감지하는 LPC 센서(311)를 구비하고, 전극소재(S)가 사행으로 이동하도록 안내하는 다수의 가이드 롤러(310)들을 구비하며, 상기 다수의 가이드 롤러(310)와 상호작용하여 상기 전극소재(S)의 장력을 조절할 수 있도록 수평 실린더에 의해서 좌우로 이동되는 댄서롤(320)을 구비하고, 상기 가이드 롤러(310)들을 위치조절하여 전극소재(S)가 정해진 이동 경로를 따라서 정확하게 진행하도록 안내하여 준다.
이때, 전극소재의 반응성이 요구되는 소재의 경우에는 상기 댄서롤(320)이 LPC사행조절수단(300)의 후단에 배치되고, 전극소재의 사행주행이 우선시되는 소재의 경우에는 상기 댄서롤(320)이 LPC사행조절수단(300)의 전단에 설치되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 1의 커팅부를 나타낸 정단면도이다. 커팅부(400)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 순차적으로 차례차례 절단시키는 것으로서, 프레임(401), 커팅부용 서보모터(403), 및 커팅부재(405)를 포함한다.
프레임(401)은 커팅부재(405)를 일측방향으로 형성하여 지지하는 'ㄱ'자 형상으로 형성된다. 여기서, 프레임(401)의 타측방향에는 커팅부용 서보모터(403)가 배치된다.
커팅부용 서보모터(403)는 프레임(401)에 고정되어 커팅부재(405)의 절단동작을 구동시키기 위한 일정 각도의 정역방향 회전력을 부여한다.
커팅부재(405)는 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 절단하여 이차 전지용 전극을 형성하기 위한 절단수단인 상부절단날(411)과 하부절단날(413), 및 커팅시 전극소재(S)를 눌러주는 상부그리퍼(415)를 포함한다.
도 6은 도 1의 커팅부의 피딩 콘베이어전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이고, 도 7은 도 1의 커팅부의 전극 탭 센싱부재를 나타낸 개략도이며, 도 8은 도 1의 커팅부의 탭가이드부재를 나타낸 개략도이고. 도 9는 도 1의 커팅부의 리시브 컨베이어를 나타낸 개략도이다.
또한, 커팅부(400)는 피딩 콘베이어(431), 전극 탭 센싱부재(433), 및 탭가이드부재(435)를 더 포함한다.
피딩 콘베이어(431)는 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 피딩부(250)의 후방에 배치 즉 전극소재(S)가 하부를 통과하여 공급되도록, 프레임(401) 하부 전방측으로 배치된다.
또한, 피딩 콘베이어(431)는 전극 탭 센싱부재(433)의 센싱값에 따라 전극 탭(Sb)의 위치를 확인하여 전극소재(S)를 정확한 피치(pitch)로 커팅부재(405)에 공급한다. 즉, 피딩 콘베이어(431)는 전극 탭 센싱부재(433)의 센싱값에 따라 이동되어 커팅부(400)의 커팅 속도와 동기화되는 공급속도로 전극 탭(Sb)이 형성된 전극소재(S)를 커팅부재(405)에 공급한다.
또한, 피딩 콘베이어(431)는 도시하지 않았으나, 상부 벨트가 9㎜ ~ 11㎜로 상승이 가능하고 또한, 상부 벨트구동축 하부에 이물받이가 설치된다.
이러한 피딩 컨베이어(431)는 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)와 구동롤러(431c)를 포함할 수 있다.
제1 컨베이어(431a)는 제2 컨베이어(431b)의 상측에 배치된다. 그리고, 제2 컨베이어(431b)는 제1 컨베이어(431a)의 하측에 배치된다. 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b) 사이로 전극소재(S)가 인입된다. 인입된 전극소재(S)는 제1 컨베이어(431a)와 마찰력 및 제2 컨베이어(431b)와 마찰력을 통해 커팅부재(405)로 이송된다. 구동롤러(431c)는 상측 구동롤러(431ca) 및 하측 구동롤러(431cb)를 포함할 수 있다. 상측 구동롤러(431ca)는 제1 컨베이어(431a)와 접촉하여 제1 컨베이어(431a)를 움직인다. 하측 구동롤러(431cb)는 제2 컨베이어(431b)와 접촉하여 제2 컨베이어(431b)를 움직인다. 상측 구동롤러(431ca)와 하측 구동롤러(431cb)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 한편, 제1 컨베이어(431a)와 제2 컨베이어(431b)를 클리닝하는 별도의 클리닝 장치가 마련될 수 도 있다.
한편, 커팅부(400)는 텐션조절부(450)을 더 포함할 수 있다. 텐션조절부(452)[0052] 는 피딩 컨베이어(431)의 텐션을 조절하는 역할을 한다. 텐션조절부(452)는 텐션롤러(452a)와,텐션롤러(452a)를 상하 이동시키는 구동부(452b)를 포함할 수 있다. 텐션조절부(452)는 제1 컨베이어(431a) 상측 및 제2 컨베이어(431b)의 하측에 각각 배치될 수있다. 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a)에 가압 접촉한다. 여기서, 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a)를 위에서 아래로 누르는 형태로 배치된다. 그리고 다른 하나의 텐션롤러(452a)는 제2 컨베이어(431b)에 가압 접촉한다. 여기서. 텐션롤러(452a)는 제2 컨베이어(431b)를 아래에서 위로 누르는 형태로 배치된다. 텐션롤러(452a)는 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 마찰력에 의해 회전하는 피동롤러일 수 있다. 구동부(452b)는 텐션롤러(452a)의 상하 위치를 조절하여 텐션롤러(452a)가 일정한 힘으로 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)을 가압하도록 조절한다.
구동부(452b)는 공압 방식. 유압 방식 또는 모터 구동 방식으로 구동하는 실린더를 포함할 수 있다. 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 떨어지는 경우, 제1 컨베이어(431a)와 전극소재(S)의 사이에 슬립(slip)이 발생하거나, 제2 컨베이어(431b)와 전극소재(S) 사이에서 슬립이 발생할 수 있다. 작업자는 제1 컨베이어(431a) 또는 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 떨어지는 경우, 텐션조절부(452)를 통해 텐션롤러(452a)의 위치를 변경한다. 예를 들어, 제1 컨베이어(431a)에 접촉하는 텐션롤러(452a)가 이전 보다 하측으로 이동되면, 제1컨베이어(431a)에 대한 텐션롤러(452a)의 가압력이 증가하여 제1 컨베이어(431a)의 텐션이 복원된다. 그리고,제2 컨베이어(431b)에 접촉하는 텐션롤러(452a)가 이전 보다 상측으로 이동되면, 제2 컨베이어(431b)에 대한 텐션롤러(452a)의 가압력이 증가하여 제2 컨베이어(431b)의 텐션이 복원된다.
텐션롤러(452a)의 위치는, 전극소재(S)의 이송방향을 기준으로, 구동롤러(431c)와 커팅부재(405) 사이에 배치될수 있다. 그리고, 텐션롤러(452a)는 구동롤러(431c)에 인접하여 배치될 수 있다. 제1 컨베이어(431a)를 가압하는 텐션롤러(452a)와 제2 컨베이어(431b)를 가압하는 텐션롤러(452a)는 전극소재(S)의 이송 방향을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
전극 탭 센싱부재(433)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 노칭부재(200)에 의해 형성되는 전극 탭(Sb)의 모서리를 감지하는 변위센서일 수 있다.
탭가이드부재(435)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 전극 탭(Sb)을 가이드하며, 전극 탭 센싱부재(433)와의 센싱범위 간섭이 없도록 센싱홈(441)이 형성된다. 또한, 탭가이드부재(435)는 커팅부(400)의 잼(jam) 발생을 방지하도록, 커팅부재(405)까지 연장되어 배치된다.
또한, 커팅부(400)는 도 9에 도시된 바와 같이, 프레임(401)의 하부 후방측으로 배치되어 커팅부(400)에서 커팅되어 생산된 이차 전지용 전극(Sa)을 비전검사부(600)에 공급하는 리시브 콘베이어(451)를 더 포함한다.
또한, 커팅부(400)는 피딩부(250)의 후방에 배치되어 커팅부(400)로 공급되는 전극소재(S)가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하고 전극소재(S)의 장력을 조절하는 제2 공급조절부재(461)를 더 포함한다.
도 10은 도 1의 클리닝부를 나타낸 개략도이다. 클리닝부(500)는 도 10에 도시된 바와 같이, 이차 전지용 전극(Sa)의 정전기를 방전하는 정전기방지부재(501), 정전기방지부재(501)에 의해 정전기가 방전되어 이차 전지용전극(Sa)로부터 분리된 이물질을 흡인 배출하는 석션부재(503), 및 석션부재(503)에 의해 흡인 배출되지 않은 이물질의 통과를 방지하는 이물질통과방지부재(505)를 포함하여 이차 전지용 전극(Sa)으로부터 이물질을 흡인배출한다. 여기서, 이물질통과방지부재(505)는 칸막이(511) 및 에어커튼(513)을 포함한다.
또한, 상기와 같이 구성된 클리닝부(500)는 이동되는 이차 전지용 전극(Sa)을 기준으로 그 상하부에 각각 배치되어 2차 전지용 전극(Sa) 상면 및 하면의 이물질을 클리닝한다.
비젼 검사부(600)는 커팅부(400)의 후방에서 생산된 전극 제품의 품질을 영상으로 검출하여 즉 커팅부(400)에서 생성된 2차 전지용 전극(Sa)의 외관을 촬영하는 비젼검사를 수행하여 품질이 우수한 제품을 선별한다.
비젼 검사부(600)는 2차 전지용 전극(Sa)의 품질을 영상으로 검출하는 카메라를 구비하고, 상기 카메라에 의해서 검출된 영상을 표준 영상에 비교하여 품질이 우수한 이차 전지용 전극(Sa)을 선별한다.
이때, 불량 전극 제품을 검출한 경우에는 비젼 검사부(600)에서 불량취출유닛으로 전기적 신호를 제공하여 상기 불량 전극을 흡입 컨베이어(700)로부터 탈락시켜 외부로 제거한다. 이와 같은 비젼 검사부(600)는 흡입 컨베이어(700)에 연동되어 동작하는 것을 제외하고는, 통상적인 영상 검사시스템에 해당하는 것이므로 보다 상세한 설명은 생략한다.
흡입 컨베이어부(700)는 비젼 검사부(600)의 후방에서 비젼 검사부(600)와 연동하여, 불량 전극을 외부로 배출시키고, 품질이 우수한 양품의 2차 전지용 전극(Sa)을 후속 공정으로 이동시킨다.
도 11은 도 1에 도시된 전극 배출부(800)를 나타낸 개략도이다. 전극 배출부(800)는 도 11에 도시된 바와 같이, 흡입 컨베이어부(700)의 후방에서 이송된 양품의 2차 전지용 전극(Sa)을 받아서 복수의 매거진(801)에 보관 정렬시킨다.
여기서, 비젼 검사부(600)의 검사에 따라 불량 전극은 불량전극 트레이(1000)를 통하여 외부로 배출되고, 품질이 우수한 양품의 2차 전지용 전극(Sa)은 복수의 매거진(801)에 보관된다.
그리고 전극 배출부(800)는 비젼 검사부(600)와 연동된다. 또한, 복수의 매거진(801)은 2열 구조의 제1, 제2 매거진(801a,801b)으로 이루어진다. 또한, 복수의 매거진(801)은 필요에 따라 두 개 이상 구성될 수도 있다.
제1 매거진(801a)은 푸시부(811), 적재 매거진(813), 및 매거진 컨베이어(815)를 포함한다.
푸시부(811)는 스펀지 등 쿠션을 이용해서 흡입 컨베이어부(700)로부터 제공되는 양품의 2차 전지용 전극(Sa)을 하측으로 배출시킨다. 여기서, 푸시부(811)의 경우, 도시하지 않았으나, 승강기의 승강 동작에 따라 이루어진다.
적재 매거진(813)은 흡입 컨베이어부(700)의 하부측에 배치되어 푸시부(811)에 의해 하측으로 배출된 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들을 적재한다.
매거진 컨베이어(815)는 흡입 컨베이어부(700) 하부에 배치되며, 필요에 따라 흡입 컨베이어부(700)의 동작방향, 즉 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들의 공급방향과 수직한 방향으로 적재 매거진(1160)을 이송한다.
그리고 상기 제2 매거진(801b)을 설명함에 있어, 제1 매거진(801a)의 구성과 실질적으로 동일함으로써, 제2 매거진(801b) 구성의 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제2 매거진(801b)에 대한 효과 및 잇점은 제1 매거진(801a)과 실질적으로 동일할 수 있다.
이때, 전극 배출부(800)는 푸시부(811)에 의해 하측으로 배출된 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들을 적재할 수 있는 위치로 매거진 컨베이어(815)에 의해 이동된 제1 매거진(801a)의 적재 매거진(813)에 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들을 적재하고, 제2 매거진(801b)은 대기한다.
그 후, 전극 배출부(800)는 제1 매거진(801a)의 적재 매거진(813)에 기 설정된 일정 수량의 양품의 2차 전지용전극(Sa)들이 적재되면 즉, 제1 매거진(801a)의 적재 매거진(813)에 적재가 완료되면 상기 2차 전지용 전극의 생산중단 없이 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들을 보관하기 위해 제1, 제2 매거진(801a,801b)이 서로 자동으로 교체되도록, 제2 매거진(801b)의 적재 매거진(813)이 푸시부(811)에 의해 하측으로 배출된 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들을 적재할 수 있는 위치로 매거진 컨베이어(815)에 의해 이동되고, 제1 매거진(801a)의 적재 매거진(813)이 매거진을 교체할 수 있는 위치로 매거진 컨베이어(815)에 의해 이동된다. 여기서, 적재가 완료된 제1매거진(801a)은 매거진을 교체할 수 있는 위치로 이동되어 적재가 완료된 매거진을 분리하고, 적재 매거진(813)으로써 새로운 매거진을 구비한다.
이때, 제2 매거진(801b)의 적재 매거진(813)에는 연속적으로 양품의 2차 전지용 전극(Sa)들이 적재되고, 적재완료된 제1 매거진(801a)은 적재가 완료된 매거진을 상기 새로운 매거진으로 교체되고 매거진 교체 위치에서 대기한다.
즉, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은 2열 구조의 제1, 제2 매거진 등 복수의 매거진을 구비한 전극 배출부를 포함함으로써, 복수의 매거진들이 서로 자동으로 교체됨에 따라 전극 배출부에서 양품의 2차 전지용 전극의 적재가 완료된 매거진이 분리되고 새로운 매거진으로 교체하는 매거진 교체시에도 2차전지용 전극 생산공정의 중단 없이 양품의 2차 전지용 전극들을 적재하여 보관하기 때문에, 전극 배출부가 하나의 매거진을 구비하여 매거진 교체시 2차 전지용 전극 생산공정이 중단되는 종래 기술보다 2차 전지용 전극을 고속으로 생산할 수 있다.
도 12는 도4a의 노칭부(200)의 또 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 노칭부(200)는 제1 금형부(2100)와, 제2 금형부(2200)와, 구동부(2300)와, 가이드(2400)와, 플레이트(2500)와, 스트리퍼(2600)를 포함할 수 있다. 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)는 각각 구동부(2300)와 동력 전달 가능하게 연결된다.
제1 금형부(2100)는 제1 금형상판(2110)과 제1 금형하판(2120)을 포함할 수 있다. 제1 금형상판(2110)은 전극소재(S)의 상측에 배치될 수 있다. 제1 금형하판(2120)은 전극소재(S)의 하측에 배치될 수 있다. 제1 금형상판(2110) 또는 제1 금형하판(2120)은 펀칭부재가 배치될 수 있다. 펀칭부재는 사각형 또는 "ㄱ"자형 " 또는 "ㄷ" 자형 일수 있다. 제1 금형상판(2110)과 제1 금형하판(2120)은 각각 구동부(2300)와 연결된다.
제2 금형부(2200)는 제2 금형상판(2210)과 제2 금형하판(2220)을 포함할 수 있다. 제2 금형상판(2210)은 전극소재(S)의 상측에 배치될 수 있다. 제2 금형하판(2220)은 전극소재(S)의 하측에 배치될 수 있다. 제2 금형상판(2210) 또는 제2 금형하판(2220)은 펀칭부재가 배치될 수 있다. 펀칭부재는 사각형 또는 "ㄱ"자형 " 또는 "ㄷ" 자형 일수 있다. 제2 금형상판(2210)과 제2 금형하판(2220)은 각각 구동부(2300)와 연결된다.
제1,2 금형상판(2110,2210)과 제1,2 금형하판(2120,2220)은 각각 상하로 이동한다. 제1,2 금형상판(2110,2210)과 제1,2 금형하판(2120,2220)이 모두 이동하거나, 제1,2금형상판(2110,2210) 및 제1,2 금형하판(2120,2220) 중 어느 하나만이 상하이동하고 다른 하나는 고정될 수 있다.
제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)와 스트리퍼(2600)는 모두 전극소재의 상측에 배치된다. 가이드(2400)와 플레이트(2500)는 전극소재(S)의 하측에 배치된다.
제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)와 전극소재(S)를 사이에 두고 대향하여 배치될 수 있다. 예를 들어. 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)는 전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 기준으로 서로 떨어져 배치될 수 있다. 제1 금형부(2100)는 전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 기준으로, 전극소재(S)의 일측 에지를 걸치도록 배치될 수 있다. 제1 금형부(2100)는 구동부(2300)의 작동에 연동하여 상하이동 한다. 제2 금형부(2200)는 전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 기준으로 타측 에지를 걸치도록 배치될 수 있다. 제2 금형부(2200) 또한 구동부(2300)의 작동에 연동하여 상하이동 하며, 제1 금형부(2100)와 동시에 상하이동할 수 있다.
구동부(2300)는 모터(2310)와 회전축(2320)을 포함할 수 있다. 회전축(2320)은 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)와 연결된다. 회전축(2320)과 제1 금형부(2100)는 회전 운동을 직선 왕복 이동으로 변환하는 동력전달수단으로 연결될 수 있다. 회전축(2320)과 제2 금형부(2200) 또한. 회전 운동을 직선 왕복 이동으로 변환하는 동력전달수단으로 연결될 수 있다.
회전축(2320)은 전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 따라 배치될 수 있다.
도 13은 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200) 사이의 공간과 해당 공간에 배치된 스크래퍼를 도시한 도면이고, 도 14는 전극소재(S)의 노칭영역을 도시한 도면이다.
도 12 내지 도 14를 참조하면, 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)는 별도의 플레이트로 연결되지 않고, 전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 기준으로 떨어져 배치된다. 다만. 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)는 동일한 회전축(2320)에 연결되기 때문에, 모터(2310)의 작동에 연동하여 동시에 상하이동할 수 있다.
전극소재(S)의 폭 방향(y축)을 기준으로 사이에는 도 13의 P와 같은 공간이 확보된다. 해당 공간에서 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)를 연결하기 위한 별도의 금형 구조물이 필요 없다. 노칭에 관여하지 않는 금형 부분을 제거 한 것이다. 따라서, 노칭부(200) 전체의 무게를 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.
또한, 도 13의 P와 같이 확보된 공간에 필요에 따라 스트리퍼(2600)를 배치할 수 있다. 스트리퍼(2600)는 노칭 작업 시, 전극소재(S)의 상면과 접촉하는 장치이다. 스트리퍼(2600)는 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)와 구분되어 분리 가능한 별물이기 때문에, 본 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템의 노칭부(200)의 경우, 스트리퍼(2600)가 결합된 노칭부(200)와 달리, 무게를 크게 줄일수 있다.
플레이트(2500)는 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)의 하측에 각각 배치된다. 플레이트(2500)는 제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)에 각각 대응하여 배치될 수 있다. 제1 금형부(2100)를 지지하는 플레이트(2500)와 제2 금형부(2200)를 지지하는 플레이트(2500) 사이에는 공간이 마련된다. 해당 공간에는 가이드(2400)가 배치될 수 있다. 가이드(2400)는 노칭 작업 중에 전극소재(S)의 하면을 지지하는 역할을 한다.
제1 금형부(2100)와 제2 금형부(2200)는 전극소재(S)의 서로 다른 부분을 동시에 노칭한다. 예를 들어. 제1 금형부(2100)는 전극의 전극탭(Sb)을 포함하는 제1 면(F1)을 형성시킬 수 있다. 그리고. 제2 금형부(2200)는 제1 면(F1)과 대향하여 배치되는 제2 면(F2)을 형성시킬 수 있다. 제1 면(F1)은 요철 형상을 이루는 지그재그 형태의 에지를 가질 수 있다. 제1 면(F1)은 전극탭(Sb)을 형성할 수 있다. 제2 면(F2)은 직선 형태의 에지를 가질 수 있다. 제2 면(F2)은 전극탭(Sb)과 반대되는 전극의 에지를 형성할 수 있다.
본 실시예에 따른 노칭부(200)는 노칭과 무관한 금형의 일부를 제거함으로써, 노칭부의 무게를 줄일 수 있고, 전체 장치의 진동과 부하를 감소시킬 수 있도록 한다.
상기와 같이, 본 발명은, 노칭공정시 상하구동방식으로 금형을 동작시키고 복수의 매거진을 구비한 전극배출부를 포함하여 생산성을 향상시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템를 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 전극소재의 반응성이 요구되는 소재의 경우에는 LPC사행조절수단의 후단에 배치되고, 전극소재의 사행주행이 우선시되는 소재의 경우에는 LPC사행조절수단의 전단에 설치하여 전극소재별로 능동적으로대처하여 생산성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 복수의 매거진을 구비한 전극 배출부를 포함함으로써, 매거진 교체시 2차 전지용 전극 생산공정잊 중단되는 것을 방지하여 2차 전지용 전극을 고속으로 생산할 수 있다.
이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 언 와인딩부 200: 노칭부 250: 피딩부
300: LPC사행조절수단 400: 커팅부 500: 클리닝부
600: 비젼검사부 700: 흡입 컨베이어부 800: 전극배출부
1000: 불량전극트레이 2100: 제1 금형부 2200: 제2 금형부
2300: 구동부 2400: 가이드 2500: 플레이트
2600: 스트리퍼

Claims (22)

  1. 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    복수개의 전극소재 공급용 릴을 구비하여 전극소재를 연속 공급하는 언와인딩부(100);
    상기 언와인딩부(100)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되는 노칭부(200);
    상기 노칭부(200)에서 공급되는 상기 전극소재의 이동 경로 상에 배치되어 상기 전극을 생성하는 커팅부(400);
    상기 전극의 양품 여부를 판별하는 비젼 검사부(600);및
    상기 비젼 검사부와 연동하여 상기 전극을 정렬시켜 보관하는 매거진을 포함하는 전극 배출부(800)를 포함하고;
    상기 노칭부(200)는,
    전극소재의 상측에 배치되는 금형상판(201)과;
    상기 전극소재의 하측에 배치되는 금형하판(202); 및
    상기 금형상판(201)과 금형하판(202)과 각각 연결되고 서보모터와 상기 서보모터의 동력을 상기 금형상판(201)과 금형하판(202)에 전달하는 동력전달부재를 구비하여 상기 금형상판(201)과 상기 금형하판(202)을 동시에 상하로 동작시키는 구동부(203);를 구비함으로써 상기 전극소재를 노칭시켜 전극탭을 형성하는 것;을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  2. 청구항 1항에 있어서,
    상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인을 감지하는 LPC(Line Position Control)센서를 구비하여 상기 복수개의 전극소재 공급용 릴의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  3. 청구항 2항에 있어서,
    상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인 및 상기 노칭부에 의해 형성되는 전극탭의 모서리를 감지하여 상기 전극소재가 정해진 이동경로에 따라 진행하게 하는 LPC사행조절수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  4. 청구항 3항에 있어서, 상기 LPC사행조절수단은,
    상기 언 와인딩부와 상기 노칭부 사이에 배치되고 상기 언 와인딩부에서 공급되는 전극소재에 형성된 노칭공정용 전극코팅라인을 감지하는 LPC센서와 상기 전극소재가 정해진 이동경로를 따라 이동하도록 안내하는 다수의 가이드롤러 및 상기 다수의 가이드롤러와 상호작용하여 상기 전극소재의 장력을 조절할 수 있도록 수평 실린더에 의해서 좌우로 이동되는 댄서롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  5. 청구항 4항에 있어서,
    상기 수평 실린더의 작동으로 상기 댄서롤이 이동하여 상기 다수개의 가이드롤러와 그 사이 간격이 조절되면, 상기 전극소재는 상기 다수개의 가이드롤러를 통과하여 진행하는 거리가 조절되어 연속으로 공급되는 전극소재의 장력을 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 댄서롤은,
    전극소재의 반응성이 요구되는 소재의 경우에는 상기 LPC사행조절수단(300)의 후단에 배치되고, 전극소재의 사행주행이 우선시되는 소재의 경우에는 상기 LPC사행조절수단(300)의 전단에 설치되는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 전극배출부(800)는,
    상기 비젼 검사부(600)와 연동하여 상기 양품의 2차 전지용 전극을 정렬시켜 보관하는 복수개의 매거진들을 구비하며, 전극생산시스템의 멈춤 없이 상기 양품을 보관하도록 복수의 매거진들이 서로 자동으로 교체되어 상기 양품을 보관하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 전극배출부(800)를 구성하는 복수의 매거진들은,
    2열 구조의 제1, 제2 매거진으로 이루어지며,
    상기 제1, 제2 매거진 각각은,
    상기 비젼 검사부(600)에서 판별되어 공급된 상기 양품의 2차 전지용 전극을 하측으로 배출하는 푸시부;
    상기 푸시부에 의해 배출된 상기 양품을 적재하는 적재 매거진; 및
    상기 양품의 공급방향과 수직한 방향으로 상기 적재 매거진을 이송하는 매거진 컨베이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 전극배출부(800)는,
    상기 푸시부에 의해 하측으로 배출된 상기 양품의 2차 전지용 전극들을 적재할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동된 상기 제1 매거진의 적재 매거진에 상기 양품들을 적재하고, 상기 제2 매거진이 대기한 상태에서,
    상기 제1 매거진의 적재 매거진에 기 설정된 일정 수량의 상기 양품들이 적재되면 상기 2차 전지용 전극의 생산중단 없이 상기 양품을 보관하기 위해 상기 제1, 제2 매거진이 서로 자동으로 교체되도록,
    상기 제2 매거진이 상기 푸시부에 의해 하측으로 배출된 상기 양품들을 적재할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동되고, 상기 제1 매거진이 해당 적재 매거진을 새로운 매거진으로 교체할 수 있는 위치로 상기 매거진 컨베이어에 의해 이동되어,
    상기 제2 매거진이 해당 적재 매거진에서 상기 양품들이 적재되고, 상기 제1 매거진이 상기 새로운 매거진을 구비하고 대기하는 것;을 특징으로 하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  10. 전극소재를 노칭시켜 전극의 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    상기 노칭부는, 상하 이동 하는 제1 금형부 및 제2 금형부와, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동부를 포함하고,
    상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 폭 방향으로 이격되어 배치되고,
    상기 제1 금형부는 상기 전극소재의 일측 에지를 걸쳐 노칭하고,
    상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 타측 에지를 걸쳐 노칭하는, 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 구동부는 모터를 포함하고, 상기 제1 금형부 및 상기 제2 금형부는 상기 모터의 동일한 축에 연결되어, 상기 모터의 회전력에 의해 동시에 상하 이동하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 금형부는 상기 전극의 전극탭을 포함하는 제1 면을 형성시키고,
    상기 제2 금형부는 상기 제1 면과 대향하여 배치되는 제2 면을 형성시키는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 전극소재의 하측에 배치되어, 상기 전극소재의 처짐을 방지하는 가이드를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 가이드는 상기 전극소재의 폭 방향을 기준으로, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부 사이에 배치되는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  15. 제10 항에 있어서,
    상기 모터의 축 방향은, 상기 전극소재의 폭 방향인 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 적어도 일부를 사이에 두고 대향하여 배치되는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  17. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부 사이에 배치되어, 상기 전극소재의 상면과 접촉하는 스트리퍼를 더 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  18. 전극소재를 노칭시켜 전극의 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    상기 노칭부는, 상하 이동 하는 제1 금형부 및 제2 금형부와, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동부를 포함하고,
    상기 제1 금형부 및 상기 제2 금형부는 각각 상기 전극소재의 서로 다른 부분을 각각 동시에 노칭하여 상기 전극탭을 포함하는 상기 전극을 생성시키는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  19. 제18 항에 있어서,
    상기 제1 금형부는 상기 전극의 전극탭을 포함하는 제1 면을 형성시키고,
    상기 제2 금형부는 상기 제1 면과 대향하여 배치되는 제2 면을 형성시키는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  20. 제18 항에 있어서,
    상기 구동부는 모터를 포함하고, 상기 제1 금형부 및 상기 제2 금형부는 상기 모터의 동일한 축에 연결되는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  21. 전극소재를 노칭시켜 전극의 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    상기 노칭부는, 제1 금형부 및 제2 금형부와, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동부를 포함하고,
    상기 제1 금형부는 상기 전극소재의 상측에 배치되는 제1 금형상판과 상기 전극소재의 하측에 배치되는 제1 금형하판을 포함하고,
    상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 상측에 배치되는 제2 금형상판과 상기 전극소재의 하측에 배치되는 제2 금형하판을 포함하고,
    상기 제1 금형상판과 상기 제2 금형상판 및, 상기 제1 금형하판과 상기 제2 금형하판이 상하이동하여, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부가 각각 상기 전극소재의 서로 다른 부분을 각각 동시에 노칭하여 상기 전극탭을 포함하는 상기 전극을 생성시키는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
  22. 전극소재를 노칭시켜 전극의 전극탭을 형성시키는 노칭부를 포함하는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템에 있어서,
    상기 노칭부는, 제1 금형부 및 제2 금형부와, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부와 동력 전달 가능하게 연결되는 구동부를 포함하고,
    상기 제1 금형부는 상기 전극소재의 상측에 배치되는 제1 금형상판과 상기 전극소재의 하측에 배치되는 제1 금형하판을 포함하고,
    상기 제2 금형부는 상기 전극소재의 상측에 배치되는 제2 금형상판과 상기 전극소재의 하측에 배치되는 제2 금형하판을 포함하고,
    상기 제1 금형상판과 상기 제2 금형상판 및, 상기 제1 금형하판과 상기 제2 금형하판 중 어느 하나만이 상하이동하여, 상기 제1 금형부와 상기 제2 금형부가 각각 상기 전극소재의 서로 다른 부분을 각각 동시에 노칭하여 상기 전극탭을 포함하는 상기 전극을 생성시키는 2차 전지용 전극(electrode)을 생산하기 위한 2차 전지용 전극 생산 시스템.
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