KR20210029448A

KR20210029448A - 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치

Info

Publication number: KR20210029448A
Application number: KR1020190110688A
Authority: KR
Inventors: 조현배; 문상인; 윤승환; 제갈재오
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2021-03-16
Also published as: KR102269811B1

Abstract

본 발명의 일 실시예는 필름형 자재가 각각 감긴 제1,2 보빈(roll)이 소정 간격을 두고 나란히 안착시키는 제1,2 처킹 유닛(chucking unit); 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1,2 보빈에 감긴 자재의 끝단을 잡고 이동시키는 피딩 유닛(feeding unit); 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 또는 회전 가능하게 구비되고, 상기 피딩 유닛에 의해 이동되는 자재를 선택적으로 흡착시키는 제1,2 흡착 유닛; 상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착된 자재를 자르는 커팅 유닛(cutting unit); 및 상기 커팅 유닛에 의해 잘린 제1 자재와 상기 피딩 유닛에 의해 공급된 제2 자재가 상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착되면, 접착부재를 자동 공급하여 상기 제1,2 자재 사이를 연결하는 접착 유닛;을 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치를 제공한다.

Description

이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치 {Automatic connection apparatus for film type material of secondary battery}

본 발명은 이차 전지 제작 공정에 사용되는 전극, 분리막, PET 등과 같은 필름형 자재들을 자동으로 연결할 수 있는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치에 관한 것이다.

최근 소형 전자기기의 경량화 및 고기능화, 전기자동차나 에너지 저장 시스템(energy storage system(ESS))의 보급이 확대됨에 따라, 이러한 기기나 시스템에 사용되는 이차전지에 대한 수요가 증가하고 있다.

전기자동차나 에너지 저장 시스템의 보급 확대에 따라 이차전지의 대형화가 요구되고, 이에 맞추어 공정 자동화가 요구되고 있다.

한국등록특허 제1695650호(2015.05.12.출원)에 이차 전지를 제조하는 과정에서 전극 필름이 거의 다 소진되었을 때 사용중인 전극 필름의 끝단과 새로운 전극 필름의 끝단을 자동으로 접합하여 연결함으로써 이차 전지의 제조 공정이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는 전극 필름 자동 교체 장치가 개시된다.

전극 필름 자동 교체 장치는, 현재 사용되는 전극 필름이 권선되어 있는 제1거치대와; 새로 교체될 전극 필름이 권선되어 있는 제2거치대와; 상기 제1거치대 및 제2거치대의 상측에 회동수단에 의해 회전 가능하게 설치되며 그 외면에 전극 필름의 끝단이 밀착되는 제1전극회수보빈러 및 제2전극회수보빈러와; 상기 제1전극회수보빈러 및 제2전극회수보빈러의 일측에 선형이동수단에 의해 일정 거리 직선 왕복 이동하도록 설치되어 전극 필름의 끝단을 제1전극회수보빈러 및 제2전극회수보빈러의 외면에 대해 가압하는 제1가압보빈러 및 제2가압보빈러와; 상기 제1거치대의 전극 필름과 제2거치대의 전극필름을 서로 이음 작업할 때 각각의 전극 필름을 진공 흡착하여 고정시키는 전극연결부와; 상기 전극연결부에 전극 필름이 진공 흡착된 상태에서 전극 필름을 절단하는 커터와; 상기 전극연결부에 진공 흡착된 전극 필름을 이어붙이기 위한 테이프를 상기 전극연결부로 공급하는 테이프 공급수단;을 포함한다.

한국등록특허 제1956930호(2013.02.25.출원)에 이차 전지용 권취 설비의 운행을 정지하는 일 없이 이차 전지용 자재를 신속하고 정확하게 교체해 줄 수 있는 이차 전지용 권취 설비의 자재 자동 교환 장치가 개시된다.

이차 전지용 권치 설비의 자재 자동 교환 장치는 보빈 형태의 공급 자재가 결합되는 제1회전축, 상기 제1회전축의 길이 방향에 설치되어 보빈 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 연결한다.

상기와 같은 종래 기술에 따르면, 전극을 연결하기 위하여 전극 이외에 대기 전극을 거치 및 준비하는 작업이 현재 작업자에 의해 수작업으로 진행됨으로서, 생산 속도 및 자재의 교체 주기가 빨라질수록 작업자의 업무 부하가 늘어날 뿐 아니라 생산 비용이 높아질 수 있고, 설비 가동율 및 생산 수율이 저감될 수 있으며, 작업자의 개입 및 숙련도에 따른 설비의 운영으로 인하여 품질 편차가 크게 발생될 수 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 작업자 개입 없이도 필름형 자재의 연결을 자동화할 수 있는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예는 필름형 자재가 각각 감긴 제1,2 보빈(roll)이 소정 간격을 두고 나란히 안착되는 제1,2 처킹 유닛(chucking unit); 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1,2 보빈에 감긴 자재의 끝단을 잡고 이동시키는 피딩 유닛(feeding unit); 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 또는 회전 가능하게 구비되고, 상기 피딩 유닛에 의해 이동되는 자재를 선택적으로 흡착시키는 제1,2 흡착 유닛; 상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착된 자재를 자르는 커팅 유닛(cutting unit); 및 상기 커팅 유닛에 의해 잘린 제1 자재와 상기 피딩 유닛에 의해 공급된 제2 자재가 상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착되면, 접착부재를 자동 공급하여 상기 제1,2 자재 사이를 연결하는 접착 유닛;을 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치를 제공한다.

상기 피딩 유닛은, 상기 제1,2 보빈에 감긴 자재의 끝단을 잡을 수 있는 클램프와, 상기 클램프를 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 왕복 이동시키는 클램프 제1 이동기구를 포함할 수 있다.

상기 피딩 유닛은, 상기 클램프를 상기 제1,2 보빈 또는 상기 제1,2흡착 유닛으로 승강시키는 클램프 승강기구와, 상기 클램프를 상기 제1,2 보빈의 축 방향으로 왕복 이동시키는 클램프 제2 이동기구를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 흡착 유닛은, 각각의 진공 흡입력을 제공할 수 있는 상부 흡착홀들과 하부 흡착홀들이 구비된 제1 흡착판과, 상기 제1 흡착판을 수직 상태 또는 수평 상태로 회전시키는 제1 회전기구를 포함할 수 있다.

상기 제1 흡착 유닛은, 상기 상부 흡착홀들과 상기 하부 흡착홀들 사이를 구획하도록 상기 제1 흡착판을 가로지르며 상기 제1 흡착판에 흡착된 자재의 폭 보다 길게 구비된 커팅 홀을 더 포함하고, 상기 커팅 유닛은, 상기 커팅 홀을 기준으로 상기 제1 처킹 유닛 측에 구비될 수 있다.

상기 커팅 유닛은, 상기 커팅 홀에 위치된 자재를 자르는 커터와, 상기 커터를 상기 커팅 홀을 따라 이동시키는 커터 이동 기구를 포함할 수 있다.

상기 제2 흡착 유닛은, 각각의 진공 흡입력을 제공할 수 있는 상부 흡착홀들과 하부 흡착홀들이 구비된 제2 흡착판과, 상기 제2 흡착판을 수직 상태 또는 수평 상태로 회전시키는 제2 회전기구를 포함할 수 있다.

상기 제2 흡착 유닛은, 상기 상부 흡착홀들과 상기 하부 흡착홀들 사이를 구획하도록 상기 제2 흡착판을 가로지르며 상기 제2 흡착판에 흡착된 자재의 폭 보다 길게 구비된 접착 홀을 포함하고, 상기 접착 유닛은, 상기 접착 홀 기준으로 상기 제2 처킹 유닛 측에 구비될 수 있다.

상기 접착 유닛은, 상기 접착 홀의 일측에 위치되고 접착부재가 감긴 접착보빈이 수직하게 안착되는 접착보빈 안착부와, 상기 접촉보빈에 감긴 접착부재의 끝단을 잡아주는 피더(feeder)와, 상기 피더를 상기 접착 홀의 일측에서 타측으로 왕복 이동시키는 피더 이동부와, 상기 접착 홀을 관통하고 상기 접착 홀을 가로지르도록 위치된 접착부재를 흡착하는 흡착 블럭과, 상기 피더 일측에 구비되고 상기 흡착 블럭에 흡착된 접착부재를 상기 접착보빈로부터 자르는 커터를 포함할 수 있다.

상기 접착 유닛은, 상기 흡착 블럭을 상기 제1 흡착판 측으로 전/후진 가능하게 구동시키는 흡착 블럭 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 커터를 상하 방향으로 승강시키는 커터 구동부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치에 따르면, 피딩 유닛에 의해 대기 자재를 이동시키고, 제1,2 흡착 유닛에 공급 자재와 대기 자재를 흡착시킨 다음, 커팅 유닛이 제1,2 흡착 유닛에 흡착된 공급 자재 또는 대기 자재의 불필요한 영역을 제거하고, 접착 유닛이 접착부재를 공급하여 제1,2 흡착 유닛에 흡착된 공급 자재와 대기 자재를 연결할 수 있다.

이차 전지 공정에 공급되는 필름 형태의 자재를 거치 및 준비하는 작업을 자동화시킬 수 있으므로, 무인화를 통하여 생산 속도의 향상 및 생산 비용의 절감을 도모할 수 있고, 자재의 연결 부분에서 품질 편차를 개선시키는 동시에 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치가 도시된 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 피딩 유닛이 도시된 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1,2 흡착 유닛이 도시된 측면도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 커팅 유닛이 도시된 사시도.
도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용된 접착 유닛이 도시된 사시도 및 측면도.
도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 필름형 자재 자동 공급장치의 작동 상태가 순차적으로 도시된 측면도.
도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 일 실시예에 적용된 접착 유닛의 작동 상태가 순차적으로 도시된 도면.

이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치가 도시된 사시도이다.

본 발명은, 이차 전지의 제작 공정에 사용되는 필름 형태의 자재가 보빈에 감긴 형태로 제공되고, 사용 중인 보빈에 감긴 자재를 다 소진하기 직전, 사용 중인 보빈에서 공급된 자재의 끝단에 대기 중인 보빈에 감긴 자재를 자동으로 연결할 수 있다.

본 발명의 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치는, 제1,2처킹 유닛(chucking unit : 100,200)과, 피딩 유닛(feeding unit : 300)과, 제1,2 흡착 유닛(400,500)과, 커팅 유닛(600)과, 접착 유닛(700)을 포함한다.

제1 처킹 유닛(100)은 필름 형태의 제1 자재(1)가 감긴 제1 보빈(10)을 안착시키고, 제2 처킹 유닛(200)은 필름 형태의 제2 자재(2)가 감긴 제2 보빈(20)을 안착시키는데, 제1,2 처킹 유닛(100,200)에는 제1,2 보빈(10,20)이 소정 간격을 두고 나란히 안착될 수 있다.

제1,2 보빈(10,20)에 감긴 제1,2 자재(1,2)는 동일한 필름 형태의 자재이고, 제1 보빈(10)에 감긴 제1 자재(1)가 소진되기 직전에 절단된 다음, 제1 자재(1)의 끝단과 제2 보빈(20)에 감긴 제2 자재(2)의 시작단이 서로 연결되도록 하여, 연속적으로 필름 형태의 자재가 자동 공급될 수 있다.

제1,2 자재(1,2)는 얇은 박판 형태의 전극, 양극과 음극 사이에 설치되는 분리막, 전극을 감싸는 필름 형태의 PET 등이 모두 적용될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

제1 처킹 유닛(100)은 제1 보빈(10)의 축 방향 양단을 회전 가능하게 지지하는 제1 처킹 기구(110)가 구비되고, 제1 처킹 기구(110)는 제1 보빈의 양단과 형합되도록 축 방향으로 서로 대향되게 위치한 한 쌍의 처킹부(111,112)와, 하나의 처킹부(111)를 다른 하나의 처킹 부(112)에 대하 축 방향으로 이동시키는 처킹 이동부(113)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다.

제1 보빈(10)이 제1 처킹 기구(110)에 처킹되면, 제1 보빈(10)로부터 제1 자재(1)가 풀려서 제1,2 처킹 유닛(100,200) 사이의 공간으로 공급될 수 있고, 제1,2 처킹 유닛(100,200) 사이의 상측에 구비된 와인더(W)에 양면 테이프로 부착하여 제1 자재(1)의 공급을 준비할 수 있다.

제2 처킹 유닛(200)도 마찬가지로 제2 처킹 기구(210)가 구비될 수 있으며, 제2 처킹 기구(210)는 제1 처킹 기구(110)와 동일하게 구성될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

제2 보빈(20)이 제2 처킹 기구(210)에 처킹되면, 제2 보빈(20)로부터 제2 자재(2)가 풀려서 제1,2 처킹 유닛(100,200) 사이의 공간으로 공급될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 피딩 유닛이 도시된 사시도이다.

피딩 유닛(300)은 제1,2 처킹 유닛(100,200) 사이에 이동 가능하게 설치되고, 제1,2 보빈(10,20)에 감긴 제1,2 자재(1,2)의 축 방향 양끝단을 잡고 이동시킬 수 있는데, 한 쌍의 피딩 유닛(300)이 축 방향으로 서로 대향되도록 서로 나란히 구비될 수 있다.

피딩 유닛(300)은 클램프(clamp : 310)와, 클램프 제1 이동 기구(320)와, 클램프 승강 기구(330)와, 클램프 제2 이동 기구(330)를 포함할 수 있으나, 한정되지 아니한다.

클램프(310)는 필름형 자재의 끝단을 잡을 수 있는 지그 형태로 구성될 수 있고, 자재의 꺽임을 방지하기 위하여 자재와 직접 맞닿는 부분은 반달 모양으로 형성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

클램프 제1 이동 기구(320)는 클램프(310)를 Y축 방향 즉, 1,2 처킹 유닛(100,200) 사이에서 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

클램프 승강 기구(330)는 클램프(310)를 Z축 방향 즉, 제1,2 보빈(10,20) 또는 제1,2 흡착 유닛(400,500)으로 승강시킬 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

클램프 제2 이동 기구(340)는 클램프(310)를 X축 방향 즉, 제1,2보빈(10,20)의 축 방향으로 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 한정되지 아니한다.

클램프(310)가 클램프 제2 이동 기구(340)에 구비되고, 클램프 제2 이동 기구(340)가 클램프 승강 기구(330)에 구비되며, 클램프 승강 기구(330)가 클램프 제1 이동 기구(320)에 구비됨으로서, 클램프(310)를 X축, Y축, Z축으로 원하는 변위 만큼 이동시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 제1,2 흡착 유닛이 도시된 측면도이고, 도 5 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 커팅 유닛이 도시된 사시도이다.

제1,2 흡착 유닛(400,500)은 제1,2 처킹 유닛(100,200) 사이에 피딩 유닛(300) 보다 상측에 위치되고, 제1 자재(1) 또는 제2 자재(2)를 흡착시킬 수 있다.

제1 흡착 유닛(400)은 제1 처킹 유닛(100)과 인접하게 위치되고, 제1 처킹 유닛(100) 측에서 공급되는 제1 자재(1)를 흡착시킬 수 있다.

제1 처킹 유닛(100)으로부터 공급되는 제1 자재(1)는 제1,2 가이드 롤러(R1,R2)에 의해 안내되고, 제1,2 가이드 롤러(R1,R2)는 동일한 높이에 전후 방향으로 소정 간격을 두고 배치되는데, 피딩 유닛(300) 보다 높고, 제1 처킹 유닛(100)에 안착된 제1 보빈(10) 보다 낮게 배치될 수 있다.

제1 흡착 유닛(400)은 제2 가이드 롤러(R2) 상측에 수평하게 배치된 제1 베이스(410)와, 제1 베이스(420)의 일단에 수직하게 힌지 연결된 제1 흡착판(420)과, 제1 베이스(410)에 대해 제1 흡착판(420)을 수직 상태 또는 수평 상태로 회전시키는 제1 회전기구(430)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1 흡착판(420)은 제2 가이드 롤러(R2)에 의해 안내된 제1 자재(1)를 흡착시킬 수 있는데, 제1 베이스(410)에 대해 수직한 상태를 기준으로 볼 때, 상부 영역에 진공 흡입력을 제공할 수 있는 복수개의 상부 흡착홀(421)이 구비되고, 하부 영역에 진공 흡입력을 제공할 수 있는 복수개의 하부 흡착홀(422)이 구비될 수 있다.

제1 흡착판(420)이 수평한 상태이면, 상/하부 흡착홀들(421,422)이 하측을 향하고, 제1 흡착판(420)이 수직한 상태이면, 상/하부 흡착홀들(421,422)이 제2 처킹 유닛(200)을 향하도록 구비된다.

제1 흡착판(420)은 상/하부 흡착홀들(421,422) 사이에 제1 흡착판(420)을 가로지르는 커팅 홀(423)이 구비될 수 있다.

커팅 홀(423)은 제1 자재(1)의 폭 보다 더 길게 형성될 수 있고, 하기에서 설명될 커팅 유닛(600)에 포함된 수평 커터(610)의 두께 보다 더 높게 형성될 수 있다. 즉, 수평 커터(610)가 커팅 홀(423)에 돌출될 수 있고, 커팅 홀(423)을 따라 이동됨으로서, 제1 흡착판(420)에 흡착된 제1 자재(1)를 자르도록 구성될 수 있다.

제2 흡착 유닛(500)은 제2 처킹 유닛(200)과 인접하게 위치하고, 제2 처킹 유닛(200) 측에서 공급되는 제2 자재(2)를 흡착시킬 수 있다.

제2 흡착 유닛(500)도 제1 흡착 유닛(400)과 대향되도록 배치되는데, 제1 흡착 유닛(400)과 마찬가지로 제2 베이스(510)와, 제2 흡착판(520)과, 제2 베이스(510)에 대해 제2 흡착판(520)을 수직 또는 수평 상태로 회전시키는 제2 회전기구(530)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제2 흡착판(520)도 상/하부 영역에 별도의 진공 흡입력을 제공할 수 있는 상부 흡착홀들(521)과 하부 흡착홀들(522)이 구비될 수 있다. 물론, 제2 흡착판(520)이 수평한 상태이면, 상/하부 흡착홀들(521,522)이 하측을 향하고, 제2 흡착판(520)이 수직한 상태이면, 상/하부 흡착홀들(521,522)이 제1 처킹 유닛(100)을 향하도록 구비된다.

제2 흡착판(520)은 상/하부 흡착홀들(521,522) 사이에 제2 흡착판(520)을 가로지르는 접착 홀(523)이 구비될 수 있다.

접착 홀(523)은 제2 자재(2)의 폭 보다 더 길게 형성될 수 있고, 하기에서 설명될 접착 유닛(700)에 포함된 흡착 블럭(760) 보다 더 높게 형성될 수 있다. 즉, 접착부재(3)가 흡착된 흡착 블럭(760)가 접착 홀(523)을 통과하여 제1 흡착판(420)에 흡착된 제1,2 자재(1,2)와 맞닿도록 함으로서, 접착부재(3)가 제1,2 자재(1,2)를 연결하도록 구성될 수 있다.

커팅 유닛(600)은 제1 흡착 유닛(400) 또는 제2 흡착 유닛(500)에 흡착된 자재(1,2)를 자르기 위한 것으로서, 수평 커터(610)와, 수평 커터 이동기구(620)를 포함할 수 있다.

수평 커터(610)는 제1,2 자재(1,2)를 손쉽게 자를 수 있도록 제1 자재(1) 또는 제2 자재(2)와 수직하게 배열될 수 있고, 비작동 시에 수평 커터(610)는 제1 흡착판(420)을 기준으로 제1 처킹 유닛(100)이 위치한 방향 즉, 커팅 홀(423)의 후방에 위치되지만, 작동 시에 수평 커터(610)는 커팅 홀(423)의 전방으로 돌출될 수 있다. 물론, 수평 커터(610)는 별도의 가이드를 따라 수평 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

수평 커터 이동기구(620)는 마찬가지로 제1 흡착판(420)의 후방에 위치되어 수평 커터(610)를 이동시킬 수 있는 일종의 이송 모터일 수 있다.

수평 커터 이동기구(620)가 작동되면, 수평 커터(610)가 제1 흡착판(420)의 커팅 홀(423)에 돌출된 상태로 커팅 홀(423)을 따라 수평 방향으로 이동되고, 수평 커터(610)에 의해 제1 흡착판(420)에 흡착된 제1 자재(1)를 자르거나, 제2 흡착판(520)에 흡착된 제2 자재(2)도 자를 수 있다.

도 7 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 적용된 접착 유닛이 도시된 사시도 및 측면도이다.

접착 유닛(700)은 접착부재(3)를 공급하여 제1 흡착판(420)에 흡착된 제1,2 자재(1,2) 사이를 연결하기 위한 것으로서, 접착보빈 안착부(710)와, 텐션기구(720)와, 가이드 롤러(730)와, 피더(740)와, 피더 이동부(750)와, 흡착 블럭(760)과, 흡착 블럭 이동부(770)와, 수직 커터(780)와, 수직 커터 구동부(790)를 포함할 수 있다.

접착보빈 안착부(710)는 접착부재(3)가 감긴 접착보빈(30)이 장착되는 부분으로서, 접착보빈(30)이 세워진 상태로 회전 가능하게 지지될 수 있는 중심축이 구비될 수 있다. 접착보빈 안착부(710)는 제2 흡착판(520)을 기준으로 제2 처킹 유닛(200)이 위치한 방향 즉, 접착 홀(523)의 후방 일측에 위치될 수 있으며, 접착 홀(523)과 간섭되지 않도록 위치되는 것이 바람직하다.

텐션기구(720)는 중심축과 연결되도록 접착보빈 안착부(710) 하측에 구비되고, 접착보빈(30)의 회전 방향에 대해 소정의 텐션을 제공할 수 있다.

가이드 롤러(730)는 접착보빈 안착부(710) 일측에 세워진 상태로 회전 가능하게 구비되고, 접착보빈 안착부(710) 측에 위치한 접착보빈(30)에서 풀린 접착부재(3)를 안내할 수 있다. 가이드 롤러(730)는 접착 홀(523)의 후방 일측에 위치되는데, 접착 홀(523)과 동일한 높이에 위치되는 것이 바람직하다. 또한, 가이드 롤러(730)는 접착부재(3)의 비접착면과 맞닿은 상태로 접착부재(3)를 안내할 수 있다.

피더(740)는 접착보빈 안착부(710) 측에 위치한 접착보빈(30)에 감긴 접착부재(3)의 끝단을 잡을 수 있도록 구성되는데, 피더(740)는 이동 프레임(741)에 장착되고, 이동 프레임(741)은 접착 홀(423) 상측에 나란히 배치된 일종의 가이드(742)를 따라 이동 가능하게 구비될 수 있다.

피더(740)는 흡착홀들이 구비된 플레이트 형태로서, 진공 압력에 의해 접착부재(3)를 흡착시킬 수 있는 형태로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

피더 이동부(750)는 피더(740)의 수평 방향으로 왕복 구동력을 제공하는데, 피더(740)를 접착 홀(423)의 길이 방향 즉, 수평 방향으로 왕복 구동시킬 수 있다.

흡착 블럭(760)은 접착부재(3)를 흡착하기 위하여 접착 홀(423) 보다 작은 긴 블럭 형태로 구성되는데, 흡입 압력이 제공될 수 있는 복수개의 흡착홀(761)이 전면에 구비되고, 흡착홀들(761)은 접착부재(3)의 비접착면과 맞닿을 수 있다.

흡착 블럭(760)은 제2 흡착판(520)을 기준으로 제2 처킹 유닛(200)이 위치한 방향 즉, 접착 홀(523)의 후방에 위치될 수 있으며, 접착 홀(523)의 전/후 방향으로 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

흡착 블럭 이동부(770)은 흡착 블럭(760)을 전/후 방향으로 왕복 구동력을 제공하는데, 흡착 블럭(760)을 접착 홀(423)의 전/후 방향으로 왕복 구동시킬 수 있다.

수직 커터(780)는 접착부재(3)를 자르기 위한 용도로 이동 프레임(741)의 일측에 구비되는데, 접착부재(3)에 대해 수직한 방향에 위치될 수 있다.

수직 커터 구동부(790)는 수직 커터(780)를 구동하기 위한 용도로 이동 프레임(741)에 구비될 수 있으며, 수직 커터(780)를 상하 방향으로 승강시킬 수 있는 일종의 실린더로 구성될 수 있으나, 한정되지 아니한다.

도 12a 내지 도 12e는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지용 필름형 자재 자동 공급장치의 작동 상태가 순차적으로 도시된 측면도이다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 제1 자재(1)가 감긴 제1 보빈(10)이 제1 처킹 유닛(100 : 도 1에 도시)에 처킹되고, 제1 자재(1)가 가이드 롤러들에 의해 안내된 다음, 상측의 와인더를 통하여 이차 전지 제작 공정에 투입될 수 있다.

제1 자재(1)가 모두 소진되기 전, 제2 자재(2)가 감긴 제2 보빈(20)이 제2 처킹 유닛(200 : 도 2에 도시)에 처킹되면, 피딩 유닛(300)은 제2 보빈(2)이 위치한 제2 처킹 유닛(200 : 도 1에 도시) 측으로 수평 이동되고, 제2 보빈에 감긴 제2 자재(2)의 끝단을 잡을 수 있다.

도 12b에 도시된 바와 같이, 피딩 유닛(300)이 제2 자재(2)의 끝단을 잡고 제1,2 흡착 유닛(100,200 : 도 1에 도시) 사이로 수평 이동된 다음, 제2 회전기구(530)가 작동되면, 제2 흡착판(520)이 제2 베이스(510)에 대해 수직 상태에서 수평 상태로 회전될 수 있다.

제2 흡착판(520)이 제2 자재(2)의 상측에 수평하게 위치되는데, 진공의 흡입 압력이 제2 흡착판(520)에 제공되면, 제2 자재(2)가 제2 흡착판(520)에 흡착될 수 있다.

도 12c에 도시된 바와 같이, 피딩 유닛(300)이 제2 자재(2)의 끝단을 놓고, 제2 회전기구(530)가 반대로 작동되면, 제2 흡착판(520)이 제2 베이스(510)에 대해 수평한 상태에서 수직한 상태로 회전될 수 있고, 제2 자재(2)가 흡착된 제2 흡착판(520)이 제1 흡착판(420)과 대향된 상태로 대기할 수 있다.

도 12d에 도시된 바와 같이, 제1,2 흡착판(420,520)이 근접하게 이동된 다음, 제1 흡착판(420)의 제1 자재(1)와 제2 흡착판(520)의 제2 자재(2)를 흡착시키고, 제1,2자재(1,2)의 불필요한 영역을 커팅시킬 수 있다.

진공의 흡입 압력이 제1 흡착판(420)에 제공되면, 제1 자재(1)가 제1 흡착판(420)에 흡착될 수 있고, 커팅 유닛(600)이 작동되면, 수평 커터(610 : 도 6에 도시)의 수평 이동 궤적을 따라 제1 자재(1)가 절단될 수 있다. 이후, 진공의 흡입 압력이 제1 흡착판(420)의 하부 흡착홀들에 해제되는 반면, 제1 흡착판(420)의 상부 흡착홀들에만 제공되면, 불필요한 영역이 제거된 제1 자재(1)가 커팅 홀(423 : 도 6에 도시)을 기준으로 제1 흡착판(420)의 상부 영역에만 흡착될 수 있다.

제2 자재(2)가 제2 흡착판(520)에 흡착된 상태에서 커팅 유닛(600)이 작동되면, 마찬가지로 수평 커터(610 : 도 6에 도시)의 수평 이동 궤적을 따라 제2 자재(2)가 절단될 수 있다. 또한, 진공의 흡입 압력이 제2 흡착판(520)의 상부 흡착홀들에 해제되는 반면, 제2 흡착판(520)의 하부 흡착홀들에만 제공되면, 불필요한 영역이 제거된 제2 자재(2)가 커팅 홀(423 : 도 6에 도시)을 기준으로 제2 흡착판(520)의 하부 영역에만 흡착될 수 있다.

제1,2 자재(1,2)의 커팅을 순차적으로 진행하거나, 동시에 진행할 수 있으며, 공정 순서는 한정되지 아니한다.

제1 자재(1)의 끝단과 제2 자재(2)의 끝단이 제1,2 흡착판(420,520) 사이에서 커팅 홀(423 : 도 6에 도시)을 기준으로 상/하측에 배치되면, 접착 유닛(700)에 의해 제1,2 자재(1,2)가 연결될 수 있는데, 하기에서 자세히 설명하기로 한다.

도 12e에 도시된 바와 같이, 제1,2 흡착판(420,520)이 서로 분리되면, 제2 자재(2)가 제1 자재(1)에 연속하여 상측의 와인더(W)를 통하여 이차 전지 제작 공정에 투입될 수 있다.

도 13a 내지 도 13f는 본 발명의 일 실시예에 적용된 접착 유닛의 작동 상태가 순차적으로 도시된 도면이다.

도 13a에 도시된 바와 같이, 접착부재(3)가 감긴 접착보빈(30)이 세워진 상태로 접착보빈 안착부(710)에 처킹되고, 피더(740)가 접착보빈(30)에 감긴 접착부재(3)의 끝단을 잡아줄 수 있다.

도 13b에 도시된 바와 같이, 피더 이동부(750)가 작동되면, 피더(740)가 흡착 블럭(760)의 일측으로부터 타측으로 수평 이동될 수 있고, 접착부재(3)가 흡착 블럭(760) 전면에 위치될 수 있다. 따라서, 진공 압력이 흡착 블럭(760)에 제공되면, 흡착 블럭(760)이 접착부재(3)를 흡착시킬 수 있다.

도 13c에 도시된 바와 같이, 피더(740)가 접착부재(3)를 놓고, 피더 이동부(750)가 반대로 작동되면, 피더(740)가 흡착 블럭(760)의 타측으로부터 일측으로 수평 이동될 수 있고, 피더(740) 일측의 수직 커터(780)가 커팅 위치에 위치될 수 있다.

도 13d에 도시된 봐와 같이, 수직 커터 구동부(790)가 작동되면, 수직 커터(780)가 하강하면서 접착부재(3)를 커팅한 다음, 상승하여 원위치로 복귀할 수 있다.

도 13e에 도시된 바와 같이, 피더 이동부(750)가 피더(740)를 정위치로 복귀시킬 수 있는데, 정위치는 제2 흡착판(520)의 접착 홀(523 : 도 4에 도시)의 일측으로서, 피더(740)가 접착 홀(523 : 도 4에 도시)과 간섭되지 않는 위치일 수 있다.

이와 같이, 접착부재(3)가 흡착 블록(760)의 전면에 흡착되고, 피더(740)가 접착 홀(523 : 도 4에 도시) 일측으로 복귀하면, 도 13f에 도시된 바와 같이 흡착 블록 이동부(770)가 작동됨에 따라 흡착 블록(760)이 접착 홀(523 : 도 4에 도시)을 통하여 전진할 수 있고, 접착부재(3)가 상기의 도 12d 에서 설명한 바와 같이 제1,2 흡착판(420,520) 사이에서 제1,2 자재(1,2)를 연결하도록 접착될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 제1 처킹 유닛 200 : 제2 처킹 유닛
300 : 피딩 유닛 400 : 제1 흡착 유닛
500 : 제2 흡착 유닛 600 : 커팅 유닛
700 : 접착 유닛

Claims

필름형 자재가 각각 감긴 제1,2 보빈(roll)이 소정 간격을 두고 나란히 안착시키는 제1,2 처킹 유닛(chucking unit);
상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 가능하게 설치되고, 상기 제1,2 보빈에 감긴 자재의 끝단을 잡고 이동시키는 피딩 유닛(feeding unit);
상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 이동 또는 회전 가능하게 구비되고, 상기 피딩 유닛에 의해 이동되는 자재를 선택적으로 흡착시키는 제1,2 흡착 유닛;
상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착된 자재를 자르는 커팅 유닛(cutting unit); 및
상기 커팅 유닛에 의해 잘린 제1 자재와 상기 피딩 유닛에 의해 공급된 제2 자재가 상기 제1,2 흡착 유닛 중 적어도 하나에 흡착되면, 접착부재를 자동 공급하여 상기 제1,2 자재 사이를 연결하는 접착 유닛;을 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 피딩 유닛은,
상기 제1,2 보빈에 감긴 자재의 끝단을 잡을 수 있는 클램프와,
상기 클램프를 상기 제1,2 처킹 유닛 사이에 왕복 이동시키는 클램프 제1 이동기구를 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제2항에 있어서,
상기 피딩 유닛은,
상기 클램프를 상기 제1,2 보빈 또는 상기 제1,2흡착 유닛으로 승강시키는 클램프 승강기구와,
상기 클램프를 상기 제1,2 보빈의 축 방향으로 왕복 이동시키는 클램프 제2 이동기구를 더 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 흡착 유닛은,
각각의 진공 흡입력을 제공할 수 있는 상부 흡착홀들과 하부 흡착홀들이 구비된 제1 흡착판과,
상기 제1 흡착판을 수직 상태 또는 수평 상태로 회전시키는 제1 회전기구를 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 흡착 유닛은,
상기 상부 흡착홀들과 상기 하부 흡착홀들 사이를 구획하도록 상기 제1 흡착판을 가로지르며 상기 제1 흡착판에 흡착된 자재의 폭 보다 길게 구비된 커팅 홀을 더 포함하고,
상기 커팅 유닛은,
상기 커팅 홀을 기준으로 상기 제1 처킹 유닛 측에 구비되는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제5항에 있어서,
상기 커팅 유닛은,
상기 커팅 홀에 위치된 자재를 자르는 커터와,
상기 커터를 상기 커팅 홀을 따라 이동시키는 커터 이동기구를 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 흡착 유닛은,
각각의 진공 흡입력을 제공할 수 있는 상부 흡착홀들과 하부 흡착홀들이 구비된 제2 흡착판과,
상기 제2 흡착판을 수직 상태 또는 수평 상태로 회전시키는 제2 회전기구를 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 흡착 유닛은,
상기 상부 흡착홀들과 상기 하부 흡착홀들 사이를 구획하도록 상기 제2 흡착판을 가로지르며 상기 제2 흡착판에 흡착된 자재의 폭 보다 길게 구비된 접착 홀을 포함하고,
상기 접착 유닛은,
상기 접착 홀 기준으로 상기 제2 처킹 유닛 측에 구비되는 이차 전지용 필름형 자재 연결 장치.
제8항에 있어서,
상기 접착 유닛은,
상기 접착 홀의 일측에 위치되고 접착부재가 감긴 접착보빈이 수직하게 안착되는 접착보빈 안착부와,
상기 접촉보빈에 감긴 접착부재의 끝단을 잡아주는 피더(feeder)와,
상기 피더를 상기 접착 홀의 일측에서 타측으로 왕복 이동시키는 피더 이동부와,
상기 접착 홀을 관통하고 상기 접착 홀을 가로지르도록 위치된 접착부재를 흡착하는 흡착 블럭과,
상기 피더 일측에 구비되고 상기 흡착 블럭에 흡착된 접착부재를 상기 접착보빈로부터 자르는 커터를 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제8항에 있어서,
상기 접착 유닛은,
상기 흡착 블럭을 상기 제1 흡착판 측으로 전/후진 가능하게 구동시키는 흡착 블럭 이동부를 더 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결 장치.
제8항에 있어서,
상기 커터를 상하 방향으로 승강시키는 커터 구동부를 더 포함하는 이차 전지용 필름형 자재 자동 연결장치.