KR20210025404A - 단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법 - Google Patents

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김현태
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Abstract

본 발명에 따른 단위셀의 두께측정장치는, 단위셀들을 순차적으로 이송하며 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들; 및 고정된 위치에서 단위셀이 이동하는 경로 중으로 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 단위셀들의 두께를 계측하는 두께센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 단위셀의 두께측정방법은, 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들을 통해 단위셀들을 이송하는 단위셀이송단계(S1); 상측두께센서를 통해 단위셀의 상면에 빛을 조사하고 하측두께센서를 통해 단위셀의 하면에 빛을 조사한 다음 빛의 수광시간을 연산하여 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리와 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리를 각각 계측하는 거리측정단계(S2); 및 상기 상측두께센서와 하측두께센서 간의 거리에서 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리 측정값과 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리 측정값를 제하여 단위셀의 두께를 연산해 내는 두께연산단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법{Thickness measurement apparatus and thickness measurement apparatus for unit cell}
본 발명은 단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 빛을 조사하여 상기 단위셀의 이송 중에 실시간으로 두께를 측정할 수 있는 단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법에 관한 것이다.
휴대 기기 및 전기 자동차 분야 등에서 고효율 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러한 이차전지 중에서도 에너지 밀도가 높고 상대적으로 고전압을 유지할 수 있으며 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있으며 성능향상을 위한 연구개발이 활발히 이루어지고 있다.
이차전지는 캔, 파우치 등과 같은 케이스 내에 전극조립체와 전해질이 내장되는 구조를 갖는다. 전극조립체는 양극, 분리막, 음극이 반복 적층된 구조를 갖되, 일반적으로 양극, 분리막, 음극이 적층된 상태에서 둘둘 말아져 케이스 내에 내장되는 권취형, 일정한 크기로 양극, 분리막, 음극이 절단된 상태에서 적층이 이루어지는 적층형으로 구분될 수 있다.
상기 권취형 전극조립체는 나선형으로 감겨진 구조상 원통형 전지에는 탑재가 적합한 반면에 각형 또는 파우치형 전지에는 공간 활용도에 있어서 불리하고, 반대로 스택형 전극조립체는 전극과 분리막 절단 시 크기 조절이 가능하므로 케이스에 맞는 각형태를 얻기 용이하나 제조과정이 상대적으로 복잡해지고 외부 충격에 상대적으로 취약한 단점이 있다.
그리고, 권취형과 스택형의 장점을 취합하도록 (양극/분리막/음극의 적층구조를 갖되 최상단과 최하단에 적층된 전극이 서로 같은) 바이셀 및/또는 (양극/분리막/음극의 적층구조를 갖되 최상단과 최하단에 적층된 전극이 다른 같은) 하프셀을 적절한 크기의 단위셀로 제조한 후, 상기 단위셀을 폴딩분리막 위에 간격을 두고 나열한 다음에 상기 폴딩분리막을 폴딩하여 전극조립체를 제조하는 스택앤폴딩(Stack&Folding) 공정이 개발된 바 있다.
스택앤폴딩 공정으로 제조된 전극조립체는 안정성 및 공간활용도가 높은 장점이 있으나, 단위셀을 폴딩분리막 위에 안착시킬 때 미세하게라도 정렬(alignment)이 흐트러지게 되거나 단위셀에 손상이 발생하면 전극조립체의 불량이 발생할 가능성이 높아진다.
특히, 전극조립체에 적층되는 단위셀들 중 하나라도 불량이 발생하면 전극조립체 전체의 불량이 발생하므로 폴딩분리막 위에 단위셀이 안착되기 전에 이상이 있는 단위셀을 선별할 필요가 있었다.
한편, 단위셀 제작 시 적층된 전극들과 분리막을 접착시키는 라미네이팅 공정이 진행된 이후에는 적층된 전극에 이상이 발생했는 지 또는 전극이나 분리막 중 적층 시 접혀진 부분이 발생했는 지 등을 두께측정을 통해 예측할 수 있다.
그러나, 종래에는 단위셀의 샘플을 채취한 후 측정장치를 통해 두께를 측정하였으나, 이러한 샘플 검사방식은 불량품만 선별해 내기 어려운 문제가 있었다. 또한, 상기 라미네이팅 공정은 생산이 빠르게 진행되는 관계로 물리적인 접촉에 의해 두께를 측정하는 종래의 측정 방식은 적용이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 라미네이팅 공정 이후, 단위셀들이 다음 공정으로 이동되는 동안 신속하게 개별 단위셀들의 두께를 측정할 수 있는 측정장치 및 측정방법이 요구되었다.
이에 따라, 본 발명은 위와 같은 기술적 요구에 따라 물리적 접촉 없이 단위셀들의 두께를 계속적으로 측정할 수 있는 단위셀의 두께측정장치 및 두께측정방법을 제공하는 것에 주목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속적으로 단위셀들이 이동되는 동안 상기 단위셀들의 두께를 실시간으로 측정하는 장치 및 측정방법을 제공한다.
본 발명에 따른 단위셀의 두께측정방법은, 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들을 통해 단위셀들을 이송하는 단위셀이송단계(S1); 상측두께센서를 통해 단위셀의 상면에 빛을 조사하고 하측두께센서를 통해 단위셀의 하면에 빛을 조사한 다음 빛의 수광시간을 연산하여 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리와 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리를 각각 계측하는 거리측정단계(S2); 및 상기 상측두께센서와 하측두께센서 간의 거리에서 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리 측정값과 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리 측정값를 제하여 단위셀의 두께를 연산해 내는 두께연산단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 단위셀이 이동하는 동안 두께 변화를 계측할 수 있도록 상기 단위셀의 일단부터 타단까지 적어도 두 지점 이상에서각각 계측한다.
그리고, 상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 이웃하는 단위셀들이 통과하는 중에도 계속적으로 빛을 조사하고, 상기 빛의 미반사 시간을 계측하여 이웃하는 단위셀들 사이의 간격을 계측할 수 있다.
아울러, 전술한 바와 같은 방법으로 단위셀의 두께를 측정할 수 있는 본 발명에 따른 단위셀의 두께측정장치는, 단위셀들을 순차적으로 이송하며 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들; 및 고정된 위치에서 단위셀이 이동하는 경로 중으로 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 단위셀들의 두께를 계측하는 두께센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 두께센서는, 상기 이송롤러들 윗쪽에 배치되며 이송롤러들 사이를 통과하는 단위셀의 상면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 상측두께센서; 상기 이송롤러들 아랫쪽에 배치되되, 이웃하는 이송롤러들 사이로 단위셀의 하면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 하측두께센서; 및 상기 상측두께센서의 측정값과 상기 하측두께센서의 측정값을 수신하여 단위셀의 두께를 연산하는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리와 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리의 합을 상기 상측두께센서와 하측두께센서 간의 거리에서 제하여 단위셀의 두께를 연산한다.
상기 상측두께센서와 하측두께센서는 이송롤러들이 배치된 방향에 수직을 이루도록 각각이 위아래로 배치된다. 따라서, 상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 단위셀이 이동하는 동안 상기 단위셀의 일단부터 타단까지 적어도 두 지점 이상에서 개별적으로 두께를 측정함으로써 두께 변화를 계속적으로 계측할 수 있다.
아울러, 상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 이웃하는 단위셀들이 통과하는 중에도 계속적으로(또는 짧은 시간 내에 복수회 반복적으로) 빛을 조사할 수 있다.
한편, 본 발명의 두께측정장치는 상기 두께센서와 거리를 두고 고정된 위치에 배치되며 광학적으로 단위셀의 형상과 모양을 식별하는 비전장치를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 단위셀이 이동하는 동안 실시간으로 개별 단위셀들의 두께를 측정할 수 있으므로 불량 단위셀을 사전에 선별해 낼 수 있고, 이에 따라 상기 단위셀들이 적층된 전극조립체의 불량 발생율을 낮출 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 단위셀이 이동하는 동안 단위셀의 전체 길이에 걸쳐 두께 변화를 측정할 수 있으므로, 이상이 있는 단위셀들을 신속하게 파악할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 이웃하는 단위셀들 간의 거리를 실시간으로 파악할 수 있으므로, 이후의 단위셀을 안착시키는 공정을 더 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
본 발명의 장치와 방법에서는 빛의 조사를 이용해 단위셀의 두께를 측정하므로 열과 습기와 같은 외부요인의 영향을 받지 않고 높은 정확도로 두께를 측정할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제1실시예에 따른 두께측정방법의 순서가 도시된 순서도.
도 2 는 본 발명의 제2실시예에 따른 두께측정장치를 단순화하여 도시한 도면.
도 3 은 양측 끝단의 두께가 상이한 단위셀의 측면모습이 도시된 측면도.
도 4 는 이동되는 동안 이웃하는 단위셀들 사이의 거리(I)가 표시된 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 연속적으로 단위셀들이 이동되는 동안 상기 단위셀들의 두께를 실시간으로 측정하는 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로써, 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
본 발명에서는 단위셀(10)의 두께측정방법을 제1실시예로 제공한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 두께측정방법의 순서가 도시된 도 1 에 나타난 바와 같이, 본 발명의 측정방법에서는 단위셀(10)이 이송되는 동안 고정된 지점에서부터 단위셀(10)까지의 거리 변화를 계측하여 상기 단위셀(10)의 두께를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 두께측정장치가 단순화되어 도시된 도 2 를 참조하면, 본 발명에서는 단위셀(10)의 두께 측정은 일정한 간격을 두고 나란히 배치된 이송롤러들(20)을 통해 단위셀들(10)이 이송될 때, 상기 단위셀들(10)의 윗쪽과 아랫쪽 각각에서 단위셀들(10)의 상면과 하면 각각으로 빛을 조사한 후 반사된 빛의 이동시간을 측정하여 두께를 측정한다.
더 상세하게는, 이 실시예에서는 단위셀이송단계(S1), 거리측정단계(S2) 및 두께연산단계(S3)를 포함한다.
상기 단위셀이송단계(S1)에서는 복수 개의 이송롤러들(20)이 나란히 나열된 상태에서 회전하여 일정한 속도로(또는 점점 느려지거나 점점 빨라지도록) 단위셀들(20)을 계속적으로 이전 생산공정에서부터 다음 생산공정으로 이송한다. 이때, 단위셀들(10)은 일정한 간격을 두고 이동되도록 배치되고, 이동 중 상기 단위셀들(10)의 상하 움직임이 억제되도록 상기 이송롤러들(20)은 동일한 크기를 가지며 적절한 간격을 두고 배치되고 개별적으로 또는 전체가 동시에 회전속도 조절이 가능하게 구성된다.
그리고, 상기 이송롤러들(20) 사이의 어느 한 지점에서 그 윗쪽과 아랫쪽 각각에 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)가 각각 배치된다. 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)는 빛을 조사하는 발광부 및 상기 발광부에서 조사된 빛이 반사되는 것을 수광하는 수광부를 포함하며, 빛을 조사하는 시간과 수광되는 시간 차를 측정할 수 있도록 구성된다. 이때, 하측두께센서(50)는 이송롤러들(20) 사이로 빛을 발광하고 수광할 수 있도록 위치되고, 상측두께센서(40)는 하측두께센서(50)의 수직 바로 위에 배치된다.
따라서, 상기 거리측정단계(S2)에서는 상측두께센서(40)의 발광부에서 단위셀(10)의 상면에 빛을 조사하고 수광한 후 수광시간을 계산하여 상기 상측두께센서(40)와 단위셀(10) 상면 사이의 거리(A)를 측정하고, 하측두께센서(50)의 발광부에서 단위셀(10)의 하면에 빛을 조사하고 수광한 후 수광시간을 계산하여 상기 하측두께센서(50)와 단위셀(10) 하면 사이의 거리(B)를 측정한다.
그리고, 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)에서 측정된 거리값들(A, B)은 제어부(60)로 송신된다. 상기 두께연산단계(S3)에서 제어부(60)는 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 간의 거리(D)에서 상기 상측두께센서(40)와 단위셀(10)의 상면 사이의 거리(A) 측정값과 상기 하측두께센서(50)와 단위셀(10)의 하면 사이의 거리(B) 측정값를 제하여 단위셀(10)의 두께를 연산해 낸다.
이때, 두께가 계측되는 해당 단위셀(10)이 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 사이를 통과하는 동안, 해당 단위셀(10)의 두께변화가 계측될 수 있도록 거리측정단계(S2) 및 두께연산단계(S3)는 해당 단위셀(10)이 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 사이에 진입하는 시점부터 이탈하는 시점까지 복수 회 반복될 수 있다.
즉, 양측 끝단의 두께가 상이한 단위셀(10)의 측면모습이 도시된 도 3 에 도시된 바와 같이, 단위셀(10)은 이전 제조과정에서 상기 단위셀(10)에 적층된 전극 또는 분리막에 제조시 불량이 발생하거나 적층시 접힘 불량 등이 발생하면 단위셀(10)은 두께는 양측이 불균형하게 형성되어 불량이 발생할 수 있다.
이때, 본 발명에서는 해당 단위셀(10)이 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 사이를 통과하는 동안 적어도 서로 이격된 두 지점에서 개별적으로 두께를 각각 측정하여 이러한 불량 발생 여부를 감지해 낼 수 있다.
가령, 특정지점에서 A1 과 B1 이 계측되어 두께가 T1 으로 연산되었는데, 다른 지점에서 A2 와 B2 로 계측되어 두께가 T2 로 연산된다면 도 3 에 도시된 바와 같이 단위셀(10)의 편평도(Flatness)가 불량한 것으로 판정될 수 있을 것이다. 이와같이 불량이 발생한 단위셀(10)은 목적지에 도달하기 전에 이송롤러들(20) 위에서 제거될 수 있을 것이다.
해당 단위셀(10)이 통과하는 동안에, 측정 지점들의 갯수를 늘릴수록 보다 더 정밀하게 해당 단위셀(10)의 두께 변화를 알아낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 측정방법에서는 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 각각이 해당 단위셀(10)이 이동하는 동안 연속적으로 빛의 조사와 빛의 수광을 반복하여 상기 단위셀(10)의 일단에서부터 타단까지 두께 변화를 실시간으로 계측할 수 있다.
그리고, 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 각각은 두께가 측정된 단위셀(10)이 지나가고 다음 단위셀(10)이 도달하기 전까지 즉, 이웃하는 단위셀들(10)이 통과하는 사이에 계속적으로 빛을 조사할 수 있다. 이때, 조사된 빛은 단위셀들(10)에 의해 반사되지 않으므로 수광이 이뤄지지 않아 미반사 시간을 계측하여 이웃하는 단위셀들(10) 사이의 간격을 연산할 수 있다.
즉, 이동되는 동안 이웃하는 단위셀들 사이의 거리(I)가 표시된 도 4 에 나타난 바와 같이, 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)는 빛을 발광하다가 빛의 수광이 끝긴 시점부터 해당 단위셀(10)의 이탈을 감지하고, 다시 빛의 수광이 이뤄지면 다음 단위셀(10)이 진입한 것을 감지할 수 있다. 이때, 이송롤러(20)의 회전속도에 따른 단위셀의 이동속도(V)는 정해진 값이므로, 빛의 반사(수광)이 정지된 시간(T)만 계측되면 이웃하는 단위셀들(10) 사이의 간격(I)은 I = V × T 로써 연산될 수 있다.
참고로, 상측두께센서(40)에서 발광된 빛을 하측두께센서(50)가 수광하여 단위셀(10)이 통과하는 것으로 인식되지 않도록 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 각각은 서로 다른 특성의 빛(예를들면, 서로 다른 파장 범위의 빛)을 조사하고 수광할 수 있되, 다른 특성의 빛은 수광할 수 없거나 반사된 빛인지 여부를 감별할 수 있도록 구성되는 것이 바람직할 것이다.
제2실시예
그리고, 본 발명에서는 제1실시예에 따른 측정방법으로 단위셀(10)의 두께를 측정할 수 있는 단위셀(10)의 두께측정장치를 제2실시예로써 제공한다.
이 실시예에서, 상기 두께측정장치는, 단위셀들(10)을 순차적으로 이송하며 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들(20) 및 고정된 위치에서 단위셀(10)이 이동하는 경로 중으로 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 단위셀들(10)의 두께를 계측하는 두께센서를 포함한다.
상기 두께센서는, 상기 이송롤러들(20) 윗쪽에 배치되며 이송롤러들(20) 사이를 통과하는 단위셀(10)의 상면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 상측두께센서(40) 및 상기 이송롤러들(20) 아랫쪽에 배치되되, 이웃하는 이송롤러들(20) 사이로 단위셀(10)의 하면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 하측두께센서(50)를 포함한다. 그리고, 상기 상측두께센서(40)의 측정값과 상기 하측두께센서(50)의 측정값을 수신하여 단위셀(10)의 두께를 연산하는 제어부(60)도 포함된다.
상기 제어부(60)는 상기 상측두께센서(40) 및 하측두께센서(50)와 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되며, 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)의 작동(빛의 발광 주기, 빛의 세기조절 등등)을 제어할 수도 있다. 그리고, 상기 제어부(60)는 상측두께센서(40)와 단위셀(10)의 상면 사이의 거리(A)와 상기 하측두께센서(50)와 단위셀(10)의 하면 사이의 거리(B)의 합(A+B)을 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 간의 거리(D)에서 제하여 단위셀의 두께(T)를 연산한다.
이때, 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)는 이송롤러들(20)이 배치된 방향에 수직을 이루도록 각각이 위아래로 배치되어 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 각각은 단위셀(10)이 이동하는 동안 상기 단위셀(10)의 특정 지점 위아래에서 계측할 수 있다.
상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50)는 단위셀(10)이 통과하는 동안 한번이 아니라 여러번 빛을 조사 및 수광하여 여러지점들에서 두께를 각각 계측할 수 있다. 이에 따라, 일단부터 타단까지 해당 단위셀(10)의 두께 변화를 더 정밀하게 계측할 수 있다.
아울러, 상기 상측두께센서(40)와 하측두께센서(50) 각각은 이웃하는 단위셀들(10)이 통과하는 중에도 계속적으로 또는 단시간 내에 반복적으로 빛을 조사하여 이웃하는 단위셀들(10) 간의 거리를 측정할 수 있다.
한편, 본 발명의 두께측정장치는 상기 두께센서와 거리를 두고 고정된 위치에 배치되며 광학적으로 단위셀(10)의 형상과 모양을 식별하는 비전장치(70a, 70b)를 더 포함할 수 있다.
상기 비전장치(70a, 70b)는 이송롤러(20)의 위아래에 각각 배치되어 단위셀(10)이 이송롤러들(20) 위에 놓여진 각도, 자세 등을 광학적으로 검출하며, 이송롤러들(20)을 통해 다음 공정으로 이송되기 전에 다른 보정장치들에 의해 단위셀의 자세, 각도 등이 교정되도록 정보를 제공한다.
전술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 단위셀(10)이 이동하는 동안 실시간으로 개별 단위셀들(10)의 두께를 측정할 수 있으므로 상기 단위셀들(10)의 적층에 의해 제조되는 전극조립체의 불량 발생율을 낮출 수 있다.
아울러, 본 발명에서는 단위셀(10)이 이동하는 동안 단위셀(10)의 전체 길이에 걸쳐 두께 변화를 측정할 수 있으므로, 두께불량이 발생한 단위셀(10)을 신속하게 파악할 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 이웃하는 단위셀들(10) 간의 거리를 실시간으로 파악할 수 있으므로, 이후의 단위셀들(10)을 안착시키는 공정을 더 효율적이고 신속하게 수행할 수 있다.
본 발명의 장치와 방법에서는 빛의 조사를 이용해 단위셀(10)의 두께를 측정하므로 열과 습기와 같은 외부요인의 영향을 받지 않고 높은 정확도로 두께를 측정할 수 있다.
이상에서 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 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 단위셀
20 : 이송롤러
40 : 상측두께센서
50 : 하측두께센서
60 : 제어부
70a, 70b : 비전장치

Claims (10)

  1. 단위셀의 두께측정장치에 있어서,
    단위셀들을 순차적으로 이송하며 서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들; 및
    고정된 위치에서 단위셀이 이동하는 경로 중으로 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 단위셀들의 두께를 계측하는 두께센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 두께센서는,
    상기 이송롤러들 윗쪽에 배치되며 이송롤러들 사이를 통과하는 단위셀의 상면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 상측두께센서;
    상기 이송롤러들 아랫쪽에 배치되되, 이웃하는 이송롤러들 사이로 단위셀의 하면에 빛을 조사하고 수광된 빛의 시간을 연산하여 거리를 측정하는 하측두께센서; 및
    상기 상측두께센서의 측정값과 상기 하측두께센서의 측정값을 수신하여 단위셀의 두께를 연산하는 제어부;를 포함하는 단위셀의 두께측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리와 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리의 합을 상기 상측두께센서와 하측두께센서 간의 거리에서 제하여 단위셀의 두께를 연산하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 상측두께센서와 하측두께센서는 이송롤러들이 배치된 방향에 수직을 이루도록 각각이 위아래로 배치된 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 단위셀이 이동하는 동안 두께 변화를 계측할 수 있도록 상기 단위셀의 일단부터 타단까지 적어도 두 지점 이상에서각각 계측하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 이웃하는 단위셀들이 통과하는 중에 연속적으로 빛을 조사하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 두께센서와 거리를 두고 고정된 위치에 배치되며 광학적으로 단위셀의 형상과 모양을 식별하는 비전장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정장치.
  8. 단위셀의 두께측정방법에 있어서,
    서로 간에 간격을 두고 배치된 복수 개의 이송롤러들을 통해 단위셀들을 이송하는 단위셀이송단계(S1);
    상측두께센서를 통해 단위셀의 상면에 빛을 조사하고 하측두께센서를 통해 단위셀의 하면에 빛을 조사한 다음 빛의 수광시간을 연산하여 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리와 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리를 각각 계측하는 거리측정단계(S2); 및
    상기 상측두께센서와 하측두께센서 간의 거리에서 상기 상측두께센서와 단위셀의 상면 사이의 거리 측정값과 상기 하측두께센서와 단위셀의 하면 사이의 거리 측정값를 제하여 단위셀의 두께를 연산해 내는 두께연산단계(S3);를 포함하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 단위셀이 이동하는 동안 두께 변화를 계측할 수 있도록 상기 단위셀의 일단부터 타단까지 적어도 두 지점 이상에서각각 계측하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상측두께센서와 하측두께센서 각각은 이웃하는 단위셀들이 통과하는 중에도 연속적으로 빛을 조사하고, 상기 빛의 미반사 시간을 계측하여 이웃하는 단위셀들 사이의 간격을 계측하는 것을 특징으로 하는 단위셀의 두께측정방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230045848A (ko) 2021-09-29 2023-04-05 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 셀의 실링부 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법
WO2024063335A1 (ko) * 2022-09-21 2024-03-28 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 셀의 변형 검사 장치 및 이를 이용한 변형 검사 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115164723A (zh) * 2022-07-21 2022-10-11 中航锂电（洛阳）有限公司 一种电池极耳尺寸和极耳间距的检测装置及检测方法
CN116031496A (zh) * 2022-12-29 2023-04-28 惠州市超力源科技有限公司 一种锂电池保护板贴合厚度定位加工装置
CN116429565B (zh) * 2023-06-13 2023-08-29 天津正道机械制造有限公司 一种金属材料无铆钉连接的接头质量检测方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4909036B2 (ja) * 2006-12-07 2012-04-04 株式会社キーエンス 光学式変位センサ
JP4279322B2 (ja) * 2007-02-20 2009-06-17 三菱重工業株式会社 波長選択方法、膜厚計測方法、膜厚計測装置、及び薄膜シリコン系デバイスの製造システム
CN101308017B (zh) * 2008-05-30 2010-09-01 哈尔滨工业大学 利用基带厚度进行自校的电池极板涂布区厚度在线测量方法
KR101291053B1 (ko) * 2011-09-07 2013-08-01 삼성중공업 주식회사 이송계측시스템 및 이송계측방법
DE102014200157A1 (de) * 2013-10-28 2015-05-21 Micro-Epsilon Messtechnik Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Dickenmessung an Messobjekten und Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens
KR101774261B1 (ko) * 2013-11-28 2017-09-04 주식회사 엘지화학 단위셀 검사 장치
KR102042467B1 (ko) * 2016-03-04 2019-11-08 주식회사 엘지화학 레이저 센서를 포함하는 전지셀 두께 측정장치 및 이를 사용하여 전지셀의 두께를 측정하는 방법
DE102016113717B4 (de) * 2016-07-26 2018-02-22 Friedrich Vollmer Feinmessgerätebau Gmbh Banddickenmessgerät und Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung
CN106250977B (zh) * 2016-09-09 2019-01-08 上海风偃自动化科技有限公司 一种皮带传输机的计数检测方法
US10458778B2 (en) * 2016-11-17 2019-10-29 Multek Technologies Limited Inline metrology on air flotation for PCB applications
EP3591437A4 (en) * 2017-02-28 2020-07-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation DISTANCE MEASURING DEVICE, DISTANCE MEASURING METHOD AND DISTANCE MEASURING SYSTEM
CN108981587A (zh) * 2018-05-17 2018-12-11 深圳市信宇人科技股份有限公司 一种激光测厚系统及测量方法
KR101999170B1 (ko) * 2019-04-25 2019-07-11 엄주원 두께 측정 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230045848A (ko) 2021-09-29 2023-04-05 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치형 전지 셀의 실링부 검사 장치 및 이를 이용한 검사 방법
WO2024063335A1 (ko) * 2022-09-21 2024-03-28 주식회사 엘지에너지솔루션 파우치 셀의 변형 검사 장치 및 이를 이용한 변형 검사 방법

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