KR20210134168A - 이차전지용 고속 커팅장치 - Google Patents

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Abstract

이차전지용 고속 커팅장치를 개시한다.
일 실시 예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 상도와 하도를 이용하여 절단하기 위한 것으로, 상기 상도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 상부에 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 원형의 회전궤적을 그리도록 편심회전 하는 롤블록; 상기 하도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 하부에 상기 전극용 시트의 이송방향과 그 역방향으로 슬라이딩 하는 슬라이딩블록; 상기 롤블록을 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부; 상기 슬라이딩블록의 슬라이딩 동작을 상기 롤블록의 편심회전 동작에 연동시키고, 상기 롤블록이 자세전환이 방지된 상태에서 편심회전 하도록 상기 롤블록과 슬라이딩블록 사이를 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 연결하는 수직가이드;를 포함할 수 있다.

Description

이차전지용 고속 커팅장치{high speed cutting device for secondary battery}
이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 고속으로 절단하는 이차전지용 고속 커팅장치에 관한 것이다.
이송중인 시트를 절단하기 위해 상도와 하도를 구비하는 커팅장치의 구동방식에는 크게 2가지 종류가 있다.
하나는 상도와 하도가 수직방향으로 승강하면서 상호 교차하도록 운동하는 방식이고, 다른 하나는 상호 맞물리는 방향으로 회전하는 한 쌍의 롤의 외주에 각각 상도와 하도를 마련하여 한 쌍의 롤 사이를 통과하는 시트를 절단하는 방식이다.
그러나 전자의 경우 시트를 절단하도록 상호 수직으로 교차한 상도와 하도 사이가 다시 벌어진 상태에서 시트의 이송이 재개될 수 있으므로, 시트의 절단과정에서 시트의 이송이 수시로 중단되어야 하는 불편함이 생긴다.
또 후자의 경우, 롤의 외주에 결합되는 상도와 하도의 자세가 롤과 함께 회전하면서 달라지고, 시트의 절단시점에서 상도와 하도 사이가 큰 각도차를 이루며 벌어질 수 있으므로, 시트의 절단면이 지저분해 지거나 절단과정에서 시트로부터 이물질이 쉽게 발생하는 문제점을 가지고 있었다.
특히 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트와 같은 피절단물의 경우 절단 정확도가 떨어지면, 절단면으로부터 전극활성물질과 같은 성분이 탈리되는 현상이 발생하게 되는데, 이는 이차전지의 용량이나 수명을 감소시키는 원인이 될 수 있다.
등록특허공보 제10-1388987호(2013.11.18)
이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 정확하고 신속하게 고속으로 절단할 수 있는 이차전지용 고속 커팅장치를 제공하고자 한다.
이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 연속적으로 절단함에 있어서 장치의 내구성을 개선하고 전반적인 구성을 간소화시킬 수 있는 이차전지용 고속 커팅장치를 제공하고자 한다.
이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 연속적으로 절단함에 있어서 이물질 발생을 억제하여 절단물의 불량률을 줄일 수 있는 이차전지용 고속 커팅장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 상도와 하도를 이용하여 절단하기 위한 것으로, 상기 상도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 상부에 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 원형의 회전궤적을 그리도록 편심회전 하는 롤블록; 상기 하도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 하부에 상기 전극용 시트의 이송방향과 그 역방향으로 슬라이딩 하는 슬라이딩블록; 상기 롤블록을 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부; 상기 슬라이딩블록의 슬라이딩 동작을 상기 롤블록의 편심회전 동작에 연동시키고, 상기 롤블록이 자세전환이 방지된 상태에서 편심회전 하도록 상기 롤블록과 슬라이딩블록 사이를 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 연결하는 수직가이드;를 포함할 수 있다.
상기 롤블록의 양 단부를 편심회전 가능하게 지지하고, 상기 슬라이딩블록의 양 단부를 상기 양 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 한 쌍의 지지대;를 더 포함하고, 상기 구동부는, 모터에 의해 회전하도록 상기 롤블록 및 슬라이딩블록과 평행하도록 한 쌍의 상기 지지대 사이에 설치되는 구동축; 상기 구동축과 함께 회전하는 구동기어; 상기 구동기어에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 롤블록의 편심축에 연결되는 종동기어;를 포함하고, 상기 구동기어와 종동기어는 각각 한 쌍의 상기 지지대 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 수직가이드는 다각형의 단면을 갖는 슬라이딩구간을 구비하여 상기 롤블록과 슬라이딩블록에 슬라이딩 가능하게 결합하고, 상기 롤블록과 슬라이딩블록에는 상기 슬라이딩구간이 회전이 제한된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합하는 결합구멍이 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 상도와 하도를 이용하여 절단하기 위한 것으로, 상기 상도가 결합되고, 이송하는 상기 전극용 시트의 상부에 편심회전 하도록 마련되는 상부롤; 상기 하도가 결합되고, 이송하는 상기 전극용 시트의 하부에 편심회전 하도록 마련되는 하부롤; 상기 상부롤과 하부롤의 양 단부를 편심회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 지지대; 상기 상부롤과 하부롤을 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부; 상기 상도와 하도가 수직자세를 유지한 상태에서 상호 반복적으로 교차할 수 있도록 편심회전 하는 상기 상부롤과 하부롤이 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 결합하는 수직가이드;를 포함하고, 상기 구동부는, 모터에 의해 회전하도록 상기 상부롤 및 하부롤과 평행하도록 한 쌍의 상기 지지대 사이에 설치되는 구동축; 상기 구동축과 함께 회전하는 구동기어; 상기 구동기어에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 상부롤과 하부롤의 편심축에 각각 연결되는 상부종동기어 및 하부종동기어;를 포함하고, 상기 구동기어와 상부종동기어 및 하부종동기어는 각각 한 쌍의 상기 지지대 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍으로 마련될 수 있다.
상기 상부종동기어는, 상기 구동기어와 기어결합 하는 제1열부; 상기 하부종동기어와 기어결합 하는 제2열부;를 포함하고, 상기 제1열부와 제2열부는 그 기어이빨이 서로 틀어진 상태에서 축 방향으로 상호 결합되어 각각 상기 구동기어와 하부종동기어에 유격이 없이 기어결합 할 수 있다.
상기 상도를 교차되는 하도 쪽으로 가압하도록 상기 상부롤에 설치되는 상도밀착부; 상기 하도를 교차되는 상도 쪽으로 가압하도록 상기 하부롤에 설치되는 하도밀착부;를 더 포함하고, 상기 상도밀착부와 하도밀착부 중 적어도 어느 하나는 상기 상도 또는 하도를 교차되는 상기 하도 또는 상도 쪽으로 밀착시키기 위해 가압력을 제공하는 가압기를 포함하며, 상기 가압기는 개별적으로 가압력 조절이 가능하도록 마련된 복수개가 상기 상도 또는 하도의 길이방향을 따라 등 간격을 이루도록 배치될 수 있다.
상기 각 지지대의 외면에는 상기 구동기어와 상부종동기어 및 하부종동기어를 덮도록 마련되어 내부에 윤활유가 충진되는 윤활커버가 결합하고, 상기 윤활커버에는 상기 윤활유의 주입을 위한 주입구와, 상기 윤활유의 배출을 위한 배출구와, 상기 윤활유의 충진량을 확인할 수 있도록 표시하는 표시부가 마련될 수 있다.
본 실시 예에 의한 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 정확하고 신속하게 고속으로 절단할 수 있다.
본 실시 예에 의한 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 연속적으로 절단함에 있어서 장치의 내구성을 개선하고 전반적인 구성을 간소화시킬 수 있다.
본 실시 예에 의한 이차전지용 고속 커팅장치는 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 연속적으로 절단함에 있어서 이물질 발생을 억제하여 절단물의 불량률을 줄일 수 있다.
도 1은 제1실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 요부를 확대 도시한 사시도이다.
도 3은 제1실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치에서 상도와 하도의 운동궤적을 나타낸 단면도이다.
도 4는 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치의 정면도이다.
도 5는 도 4의 요부를 확대 도시한 것이다.
도 6은 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치에서 상부롤과 하부롤의 요부를 발취하여 도시한 사시도이다.
도 7은 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치에서 상도와 하도의 운동 궤적을 나타낸 단면도이다.
도 8은 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치의 요부 사시도로, 구도부의 기어들의 구조를 나타낸 것이다.
도 9는 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치의 요부 평면도로, 밀착유닛의 구조를 나타낸 것이다.
도 10은 제2실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치의 요부 단면도로, 밀착유닛의 구조를 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하에서는 제1 실시예 따른 이차전지용 고속 커팅장치(1)에 관해 자세히 설명한다.
본 실시예에 따른 이차전지용 고속 커팅장치(1)는 시트 형태의 피절단물(2)을 고속으로 절단하기 위한 것으로, 피절단물(2)을 이송과정에서 상도(11)와 하도(21)의 반복적인 교차동작을 이용하여 연속적으로 절단하도록 마련된다.
피절단물(2)은 이차전지의 전극을 형성하기 위한 전극용 시트(2a)를 포함할 수 있다.
전극용 시트(2a)는 도시되지 않은 공급장치를 통해 커팅장치(1) 쪽으로 이송될 수 있다. 이때 공급장치는 전극용 시트(2a)가 롤 형태로 감겨지는 공급롤을 포함하고, 공급롤에 감겨진 전극용 시트(2a)는 수평방향으로 풀려지면서 커팅장치(1)의 상도(11)와 하도(21) 사이를 통과하도록 연속적으로 안내될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 커팅장치(1)는 상도(11)가 결합되어 이송하는 전극용 시트(2a)의 상부에 마련되는 롤블록(10)과, 하도(21)가 결합되어 이송하는 전극용 시트(2a)의 하부에 마련되는 슬라이딩블록(20)을 구비한다.
롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)은 한 쌍의 지지대(30) 사이에 지지되도록 설치되고, 한 쌍의 지지대(30)는 좌우 양측으로 상호 평행하게 입설되도록 세워질 수 있다.
한 쌍의 지지대(30) 사이의 상부는 상부 연결대(31)를 통해 연결되고, 한 쌍의 지지대(30) 사이의 하부는 하부 연결대(32)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라 한 쌍의 지지대(30)와 상부 및 하부 연결대(31,32)는 상호 연결되어 프레임 형태를 이룰 수 있다.
롤블록(10)은 전극용 시트의 이송방향을 따라 원형의 궤적을 그리면서 편심회전 하도록 한 쌍의 지지대(30) 사이에 지지될 수 있다.
이를 위해 롤블록(10)의 양 단부에는 각각 편심축(60)이 결합되고, 편심축은 지지대(30)에 설치되는 베어링(70)에 결합될 수 있다.
슬라이딩블록(20)은 전극용 시트(2a)의 이송방향과 그 역방향을 따라 양 방향으로 슬라이딩 하도록 한 쌍의 지지대(30) 사이에 지지될 수 있다.
롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)은 한 쌍의 지지대(30) 사이에 상호 평행하게 배치될 수 있다.
커팅장치(1)는 슬라이딩블록(20)이 지지대(30)에 슬라이딩 가능하게 지지되도록 슬라이딩블록(20)의 양 단부와 한 쌍의 상기 지지대(30) 사이에 마련되는 한 쌍의 엘엠가이드(110)를 구비할 수 있다.
엘엠가이드(110)는 레일(111a)을 구비하여 지지대(30)에 결합하는 레일몸체(111)와, 슬라이딩블록(20)의 양 단부에 고정되어 레일(111a)에 슬라이딩 가능하게 결합하는 슬라이더(112)를 포함할 수 있다.
롤블록(10)은 구동부(40)에 의해 편심회전 하고, 커팅장치(1)는 슬라이딩블록(20)과 롤블록(10)의 연동을 위한 수직가이드(50)를 구비할 수 있다.
수직가이드(50)는 슬라이딩블록(20)이 롤블록(10)의 편심회전 동작에 연동하여 슬라이딩하도록 하고, 롤블록(10)이 자세전환이 방지된 상태에서 편심회전 하도록 롤블록(10)과 슬라이딩블록(320) 사이를 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 연결할 수 있다.
따라서 롤블록(10)은 구동부(40)에 의해 편심회전 하면서 원형의 궤적을 그리도록 회전하고, 슬라이딩블록(20)은 수직가이드(50)를 통해 연결되는 롤블록(10)의 편심회전 동작시 롤블록(10)에 이끌려 양 방향으로 슬라이딩하면서 왕복운동을 수행할 수 있다.
하도(21)는 슬라이딩블록(20)의 전방 상부에 수직자세로 결합되어 이송하는 전극용 시트(2a)의 하면을 지지한 상태에서 슬라이딩블록(20)과 함께 양방향으로 슬라이딩하면서 왕복운동 할 수 있다.
구동부(40)는 롤블록(10)을 전극용 시트(2a)의 이송방향을 따라 편심회전 시키고, 상도(11)는 롤블록(10)의 회전궤적의 최저점에서 하도(21)와 교차하도록 슬라이딩블록(20)의 전방 하부에 수직자세로 결합할 수 있다.
이에 따라 상도(11)는 각각 전극용 시트(2a) 쪽으로 인접하도록 회전하는 과정에서 전방으로 이동하는 하도(21)와 교차되어 전극용 시트(2a)를 이송방향의 수직방향으로 절단하고, 이 상태의 상도(11)는 전극용 시트(2a)로부터 멀어지도록 회전함에 따라 즉각적으로 하도(21)에서 이격 될 수 있다.
이와 같은 상도(11)와 하도(21)의 절단동작은 전극용 시트(2a)의 이송과정에서 반복되며, 이에 따라 이송중인 전극용 시트(2a)는 정지됨이 없이 연속적으로 일정한 단위 길이를 갖도록 신속하게 절단될 수 있다. 따라서 커팅장치(1)는 전극용 시트(2a)의 고속절단 작업을 보장할 수 있다.
도 6을 참고하면, 수직가이드(50)는 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)에 슬라이딩 가능하게 결합하는 슬라이딩구간(51)을 구비하고, 롤블록과 슬라이딩블록에는 슬라이딩구간(51)이 슬라이딩 가능하게 결합하는 결합구멍(12,22)이 마련될 수 있다.
슬라이딩구간(51)은 다각형의 단면을 갖도록 마련되고, 결합구멍(12,22)은 슬라이딩구간(51)이 회전이 제한된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합하도록 마련될 수 있다.
결합구멍(12,22)은 슬라이딩구간(51)이 일치된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합할 수 있게 슬라이딩구간(51)의 단면 형상을 갖는 구멍 형태로 마련될 수 있다. 일례로 슬라이딩구간(51)의 단면과 결합구멍(12,22)은 육각모양으로 마련될 수 있다.
따라서 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)은 구동부(40)의 구동시 그 회전동작과 슬라이딩블록이 정확히 동기화 되고, 이것은 전극용 시트(2a)의 절단작업에 따른 정확도가 개선되도록 하는데 기여할 수 있다.
이와 같이 절단작업의 정확도가 개선된 커팅장치(1)를 이용하게 되면, 전극용 시트(2a)의 절단시 절단면으로부터 전극활성물질과 같은 성분이 탈리되는 현상을 방지할 수 있게 되고, 전극활성물질의 탈리현상이 방지되도록 절단된 전극은 불량률이 저감됨에 따라 이차전지에 채용시 이차전지의 용량이나 수명을 감소시킬 우려가 없게 된다.
구동부(40)는 모터(41)와, 롤블록(10) 및 슬라이딩부롤(20)과 평행하도록 한 쌍의 지지대(30) 사이에 설치되어 모터(41)에 의해 회전하는 구동축(42)과, 구동축(42)과 함께 회전하는 구동기어(43)와, 구동기어(43)에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 롤블록(10)의 편심축(60)에 연결되는 종동기어(46)를 포함할 수 있다. 모터(41)와 구동축(42) 사이에는 커플링(41a)이 설치될 수 있다.
구동기어(43)와 종동기어(46)는 각각 한 쌍의 지지대(30) 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍의 기어군(40a,40b)을 이룰 수 있다.
이와 같은 구동부(40)는 하나의 모터(41)와 하나의 구동축(42)을 구비하여 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)의 구동을 일체로 연동시킴으로써, 커팅장치(1)의 전체적인 구성의 간소화에 기여할 수 있다.
또 구동기어(43)와 종동기어(46)가 양측으로 대칭을 이루는 기어들의 배치구조는 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)의 연동에 따른 안정성을 보장함으로써, 롤블록(10)에 의해 편심회전 하는 상도(11)와 슬라이딩블록(20)에 의해 왕복운동 하는 하도(21)의 교차 타이밍을 정확하게 일치시키고, 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)이 작동시 뒤틀리거나 과부하를 받게 되는 것을 방지하는 것에도 유리한 이점으로 작용할 수 있다.
각 지지대(30)의 외면에는 양쪽으로 대칭구조를 이루는 구동부(40)의 기어들의 내구성을 장기간 보장할 수 있도록 구동기어(43)와 종동기어(46)를 덮는 윤활커버(80)가 결합하고, 윤활커버(80) 내부에는 윤활유가 충진 될 수 있다.
종동기어(46)는 백래시(backlash)로 인해 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)이 유동하는 것을 방지할 수 있도록 축방향으로 결합하는 제1열부(46a)와 제2열부(46b)를 포함할 수 있다.
제1열부(46a)와 제2열부(46b)는 기어 이빨이 상호 일치되지 않도록 틀어진 상태로 결합되고, 이에 따라 제1열부(46a)의 기어이빨과 제2열부(46b)의 기어이빨 중 어느 하나는 구동기어(43)의 기어이빨과 밀착되어 접촉된 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다.
따라서 종동기어(46)는 구동기어(43)에 항시 유격이 없이 접촉된 상태를 유지함으로써, 기어들 사이의 백래시(backlash)로 의해 롤블록(10)과 슬라이딩블록(20)이 유동하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이 구성되는 이차전지용 고속 커팅장치(1)는 전극용 시트(2a)의 하면을 하도(21)가 항시 안정적으로 지지하는 구조를 구비함으로써, 이송중인 전극용 시트(2a)의 처짐을 방지하고, 전극용 시트(2a)의 이송 속도를 증대시키는 경우에도 전극용 시트(2a)는 펄럭임은 물론 진동이나 소음이 방지된 안정적인 이송 자세를 유지할 수 있다.
이하에서는 제2 실시예 따른 이차전지용 고속 커팅장치(1)에 관해 자세히 설명한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 커팅장치(1)는 상도(11)가 결합되어 이송하는 전극용 시트(2a)는의 상부에 마련되는 상부롤(10')과, 하도(21)가 결합되어 이송하는 전극용 시트(2a)의 하부에 마련되는 하부롤(20')과, 상부롤(10')과 하부롤(20')의 양 단부를 편심회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 지지대(30)와, 상부롤(10')과 하부롤(20')을 전극용 시트(2a)의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부(40)와, 상도(11)와 하도(12)가 수직자세를 유지한 상태에서 상호 반복적으로 교차할 수 있도록 편심회전 하는 상부롤(10')과 하부롤(20')이 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 결합하는 수직가이드(50)를 구비한다.
한 쌍의 지지대(30)는 좌우 양측으로 상호 평행하게 입설되도록 세워질 수 있다. 한 쌍의 지지대(30) 사이의 상부는 상부 연결대(31)를 통해 연결되고, 한 쌍의 지지대(30) 사이의 하부는 하부 연결대(32)를 통해 연결될 수 있다. 이에 따라 한 쌍의 지지대(30)와 상부 및 하부 연결대(31,32)는 상호 연결되어 프레임 형태를 이룰 수 있다.
상부롤(10')과 하부롤(20')은 한 쌍의 지지대(30) 사이에 서로 평행하게 설치되고, 상부롤(10')과 하부롤(20')의 양 단부에는 각각 편심축(60)이 결합될 수 있다.
상부롤(10')과 하부롤(20')은 양 단부의 편심축(60)을 통해 지지대(30)에 설치되는 베어링(70)에 결합됨으로써 한 쌍의 지지대(30) 사이에 편심회전 하도록 지지될 수 있다.
참고로 도 4에서 미설명 부호 100은 하부롤(20') 저부에 설치되는 이물집진유닛을 가리킨다.
상도(11)는 상부롤(10')의 전방 하부에 수직자세로 결합하고, 하도(21)는 하부롤(20')의 전방 상부에 수직자세로 결합될 수 있다.
따라서 상부롤(10')과 하부롤(20')은 수직가이드(50)에 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 결합된 상태에서 구동부(40)에 의해 편심회전 하고, 상도(11)와 하도(21)는 수직자세를 유지한 상태에서 원형의 궤적을 그리도록 회전하면서 반복적으로 상호 교차될 수 있다. 이때 상도(11)와 하도(21)의 회전궤적은 전극용 시트(2a)를 기준으로 상부와 하부에서 대칭을 이룰 수 있다.
수직가이드(50)는 상부롤(10')과 하부롤(20')에 슬라이딩 가능하게 결합하는 슬라이딩구간(51)을 구비하고, 상부롤(10')과 하부롤(20')에는 슬라이딩구간(51)이 슬라이딩 가능하게 결합하는 결합구멍(12,22)이 마련될 수 있다.
슬라이딩구간(51)은 다각형의 단면을 갖도록 마련되고, 결합구멍(12,22)은 슬라이딩구간(51)이 회전이 제한된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합하도록 마련될 수 있다.
결합구멍(12,22)은 슬라이딩구간(51)이 일치된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합할 수 있게 슬라이딩구간(51)의 단면 형상을 갖는 구멍 형태로 마련될 수 있다. 일례로 슬라이딩구간(51)의 단면과 결합구멍(12,22)은 육각모양으로 마련될 수 있다.
따라서 구동부(40)의 구동시 상도(11)와 하도(21)의 회전궤적은 전극용 시트(2a)를 기준으로 상부와 하부에서 정확히 대칭을 이룰 수 있게 된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상도(11)와 하도(21)는 각각 전극용 시트(2a) 쪽으로 인접하도록 회전하는 과정에서 상호 수직자세로 교차되어 전극용 시트(2a)를 이송방향의 수직방향으로 절단하고, 이 상태에서 상도(11)와 하도(21)는 전극용 시트(2a)로부터 멀어지도록 회전하면서 상호 즉각적으로 분리될 수 있게 된다.
이와 같은 상도(11)와 하도(21)의 절단동작은 전극용 시트(2a)의 이송과정에서 반복되며, 이에 따라 이송중인 전극용 시트(2a)는 정지됨이 없이 연속적으로 일정한 단위 길이를 갖도록 신속하게 절단될 수 있다. 따라서 커팅장치(1)는 전극용 시트(2a)의 고속절단 작업을 보장할 수 있다.
또 이때는 상도(11)와 하도(21)가 전극용 시트(2a)의 이송속도에 동기화 되어 수직자세로 교차하면서 이송중인 전극용 시트(2a)를 이송방향의 수직방향으로 정확하게 절단하게 되므로, 전극용 시트(2a)의 절단 작업에 따른 정확도가 개선될 수 있다.
전극용 시트(2a)의 절단시 정확도가 저하될 경우, 절단면으로부터 전극활성물질과 같은 성분이 탈리되는 현상이 쉽게 발생하고, 전극활성물질이 탈리된 상태로 절단된 전극은 이차전지의 용량이나 수명을 감소시킬 수 있다.
따라서 전술한 커팅장치(1)를 이용하여 전극용 시트(2a)를 절단하게 되면, 연속적인 절단공정에서 이송중인 전극용 시트(2a)가 상도(11)와 하도(21)에 부딪힐 우려가 없이 수직으로 정확하게 절단되므로, 전극용 시트(2a)의 절단과정에서 절단면으로부터 전극활성물질과 같은 성분이 이물질로써 탈리되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 이에 따라 전극용 시트(2a)로부터 절단하여 얻게 되는 전극의 불량률을 확실하게 저감시킬 수 있다.
구동부(40)는 모터(41)와, 상부롤(10') 및 하부롤(20')과 평행하도록 한 쌍의 지지대(30) 사이에 설치되어 모터(41)에 의해 회전하는 구동축(42)과, 구동축(42)과 함께 회전하는 구동기어(43)와, 구동기어(43)에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 상부롤(10')과 하부롤(20')의 편심축(60)에 각각 연결되는 상부종동기어(44) 및 하부종동기어(45)를 포함할 수 있다. 모터(41)와 구동축(42) 사이에는 커플링(41a)이 설치될 수 있다.
구동기어(43)와 상부종동기어(44) 및 하부종동기어(45)는 각각 한 쌍의 지지대(30) 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍의 기어군(40a,40b)을 이룰 수 있다.
이와 같은 구동부(40)는 하나의 모터(41)와 하나의 구동축(42)을 통해 상부롤(10')과 하부롤(20')을 일체로 연동시켜 편심회전 시키기 위한 것으로, 커팅장치(1)의 전반적인 구성이 간소화되도록 하는데 기여할 수 있다.
또 구동기어(43)와 종동기어(44,45)들이 상부롤(10') 및 하부롤(20')과 구동축(42) 양측으로 대칭을 이루는 기어들의 배치구조에서는 편심회전 하는 상부롤(10')과 하부롤(20') 양 단부의 회전타이밍이 정확하게 일치되고, 이에 따라 상부롤(10')과 하부롤(20')이 뒤틀리거나 과부하를 받게 되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이것은 상부롤(10') 및 하부롤(20')과 구동부(40)의 내구성 개선과 직결될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 각 지지대(30)의 외면에는 양쪽으로 대칭구조를 이루는 구동부(40)의 기어들의 내구성을 장기간 보장할 수 있도록 구동기어(43)와 상부종동기어(44)와 하부종동기어(45)를 덮는 윤활커버(80′)가 결합하고, 윤활커버(80) 내부에는 윤활유가 충진 될 수 있다.
윤활커버(80′)의 상부와 하부에는 윤활유의 주입과 배출을 위한 주입구(81)와 배출구(82)가 결합하고, 윤활커버(80′)의 측면에는 윤활커버(80′) 내부 윤활유의 충진량을 외부에서 확인할 수 있도록 표시하는 표시부(83)가 마련될 수 있다. 배출구(82)에는 그 개폐를 위한 개폐밸브(84)가 결합될 수 있다.
이에 따라 커팅장치(1) 사용자는 윤활커버(80′)에 충진된 윤활유의 충진량을 확인하면서 필요에 따라 언제든지 윤활유를 보충 또는 교체할 수 있다.
이와 같은 윤활커버(80′)의 구성은 전술한 제1실시예의 윤활커버(80′)에도 그대로 적용될 수 있다.
그리고 상부종동기어(44)는 기어들 사이의 백래시(backlash)로 인해 상부롤(10')과 하부롤(20')이 유동하는 것을 방지할 수 있도록 축방향으로 결합하는 제1열부(44a)와 제2열부(44b)를 포함할 수 있다.
제1열부(44a)와 제2열부(44b)는 기어이빨이 상호 일치되지 않도록 틀어진 상태로 결합되고, 이에 따라 제1열부(44a)의 기어이빨과 제2열부(44b)의 기어이빨 중 어느 하나는 구동기어(43)의 기어이빨과 밀착되어 접촉되고 다른 하나는 하부종동기어(45)의 기어이빨과 밀착되어 접촉된 상태를 유지할 수 있게 된다.
따라서 상부종동기어(44)는 구동기어(43) 및 하부종동기어(45)에 항시 유격이 없이 접촉된 상태를 유지함으로써, 기어들 사이의 백래시(backlash)로 의해 상부롤(10')과 하부롤(20')이 유동하는 것을 방지할 수 있다.
또 커팅장치(1)는 전극용 시트(2a)의 절단시 상도(11)와 하도(21) 사이의 간격을 없애기 위한 것으로, 상도(11)와 하도(21) 사이를 밀착시키는 밀착유닛(90)을 더 구비할 수 있다.
밀착유닛(90)을 통해 상호 밀착된 상도(11)와 하도(21)는 전극용 시트(2a)의 절단시 상호 교차되어 마주하는 내면이 전극용 시트(2a)의 절단면과 일치됨에 따라 전극용 시트(2a)의 절단면 주변에서 이물이 발생하는 것이 원천적으로 방지되도록 할 수 있다.
도 6과 도 7에 도시된 바와 같이, 밀착유닛(90)은 상도(11)를 교차되는 하도(21) 쪽으로 가압하도록 상부롤(10')에 설치되는 상도밀착부(91)와, 하도(21)를 교차되는 상도(11) 쪽으로 가압하도록 하부롤(20')에 설치되는 하도밀착부(92)를 포함할 수 있다.
상도(11)만을 하도(21) 쪽으로 밀착시키거나 하도(21)만을 상도(11) 쪽으로 밀착시키는 경우에도 상도(11)와 하도(21) 사이는 밀착이 가능하므로, 밀착유닛(90)은 상도밀착부(91)와 하도밀착부(92) 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성될 수 있다.
상도밀착부(91)와 하도밀착부(92)는 상도(11) 또는 하도(21)를 교차되는 하도(21) 또는 상도(11) 쪽으로 밀착시키기 위해 가압력을 제공하는 가압기(91a,92a)를 포함할 수 있다.
가압기(91a,92a)는 피스톤로드를 구비하는 실린더를 포함할 수 있다. 실린더는 피스톤로드가 상도 또는 하도를 직접 연결된 상태로 끌어당기거나, 상도(11) 또는 하도(21)를 피스톤로드에 결합하는 연결부재를 통해 끌어당기는 형태로 마련될 수 있다. 연결부재는 피스톤로드에 힌지결합 되어 피스톤로드의 전진 또는 후진 동작시 상도(11) 또는 하도(2)를 끌어당기도록 마련될 수 있다.
상도밀착부(91)나 하도밀착부(92)는 각각 복수개의 가압기(91a,92a)를 포함하고, 상도(11)와 하도(21) 사이가 그 길이방향을 따라 고르게 밀착될 수 있도록 상도밀착부(91) 또는 하도밀착부(92)를 형성하는 복수의 가압기(91a,92a)는 전극용 시트(2a)의 폭 방향이 되는 상도(11) 또는 하도(21)의 길이방향을 따라 등 간격을 이루도록 배치될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 밀착유닛(90)은 상부밀착부(91)가 상도(11)의 길이방향으로 등 간격 이루도록 배치된 복수의 가압기(91a)로 구성되고, 하부밀착부(92)가 하도(21)의 길이방향 중앙부에 마련되는 하나의 가압기(92a)를 구비하도록 마련되어 상도(11)와 하도(21)의 길이방향을 따라 상도(11)와 하도(21) 사이에 전체적으로 고른 밀착력이 유지되도록 할 수 있다.
복수의 가압기(91a,92a)는 상도(11)와 하도(21) 사이의 특정구간에 대해서도 상도(11)와 하도(21) 사이의 밀착력을 조절할 수 있도록 전공레귤레이터(미도시)를 통해 개별적으로 가압력 조절이 가능하게 마련될 수 있다.
1: 커팅장치 2: 피절단물
2a: 전극용 시트 10: 롤블록
11: 상도 20: 슬라이딩블록
21: 하도 30: 지지대
40: 구동부 41: 모터
42: 구동축 43: 구동기어
46: 종동기어 50: 수직가이드
60: 편심축 70: 베어링
80: 윤활커버

Claims (7)

  1. 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 상도와 하도를 이용하여 절단하는 이차전지용 고속 커팅장치에 있어서,
    상기 상도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 상부에 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 원형의 회전궤적을 그리도록 편심회전 하는 롤블록;
    상기 하도가 결합되고, 상기 전극용 시트의 하부에 상기 전극용 시트의 이송방향과 그 역방향으로 슬라이딩 하는 슬라이딩블록;
    상기 롤블록을 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부;
    상기 슬라이딩블록의 슬라이딩 동작을 상기 롤블록의 편심회전 동작에 연동시키고, 상기 롤블록이 자세전환이 방지된 상태에서 편심회전 하도록 상기 롤블록과 슬라이딩블록 사이를 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 연결하는 수직가이드;를 포함하는 이차전지용 고속 커팅장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 롤블록의 양 단부를 편심회전 가능하게 지지하고, 상기 슬라이딩블록의 양 단부를 상기 양 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 한 쌍의 지지대;를 더 포함하고,
    상기 구동부는,
    모터에 의해 회전하도록 상기 롤블록 및 슬라이딩블록과 평행하도록 한 쌍의 상기 지지대 사이에 설치되는 구동축;
    상기 구동축과 함께 회전하는 구동기어;
    상기 구동기어에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 롤블록의 편심축에 연결되는 종동기어;를 포함하고,
    상기 구동기어와 종동기어는 각각 한 쌍의 상기 지지대 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍으로 마련되는 이차전지용 고속 커팅장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수직가이드는 다각형의 단면을 갖는 슬라이딩구간을 구비하여 상기 롤블록과 슬라이딩블록에 슬라이딩 가능하게 결합하고,
    상기 롤블록과 슬라이딩블록에는 상기 슬라이딩구간이 회전이 제한된 상태로 슬라이딩 가능하게 결합하는 결합구멍이 마련되는 이차전지용 고속 커팅장치.
  4. 이차전지의 전극을 형성하는 전극용 시트를 이송과정에서 상도와 하도를 이용하여 절단하는 이차전지용 고속 커팅장치에 있어서,
    상기 상도가 결합되고, 이송하는 상기 전극용 시트의 상부에 편심회전 하도록 마련되는 상부롤;
    상기 하도가 결합되고, 이송하는 상기 전극용 시트의 하부에 편심회전 하도록 마련되는 하부롤;
    상기 상부롤과 하부롤의 양 단부를 편심회전 가능하게 지지하는 한 쌍의 지지대;
    상기 상부롤과 하부롤을 상기 전극용 시트의 이송방향을 따라 편심회전 시키는 구동부;
    상기 상도와 하도가 수직자세를 유지한 상태에서 상호 반복적으로 교차할 수 있도록 편심회전 하는 상기 상부롤과 하부롤이 수직방향으로 슬라이딩 가능하게 결합하는 수직가이드;를 포함하고,
    상기 구동부는,
    모터에 의해 회전하도록 상기 상부롤 및 하부롤과 평행하도록 한 쌍의 상기 지지대 사이에 설치되는 구동축;
    상기 구동축과 함께 회전하는 구동기어;
    상기 구동기어에 의해 함께 맞물리는 방향으로 회전하도록 상기 상부롤과 하부롤의 편심축에 각각 연결되는 상부종동기어 및 하부종동기어;를 포함하고,
    상기 구동기어와 상부종동기어 및 하부종동기어는 각각 한 쌍의 상기 지지대 외측으로 상호 대칭을 이루도록 배치되는 한 쌍으로 마련되는 이차전지용 고속 커팅장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 상부종동기어는,
    상기 구동기어와 기어결합 하는 제1열부;
    상기 하부종동기어와 기어결합 하는 제2열부;를 포함하고,
    상기 제1열부와 제2열부는 그 기어이빨이 서로 틀어진 상태에서 축 방향으로 상호 결합되어 각각 상기 구동기어와 하부종동기어에 유격이 없이 기어결합 하는 이차전지용 고속 커팅장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 상도를 교차되는 하도 쪽으로 가압하도록 상기 상부롤에 설치되는 상도밀착부;
    상기 하도를 교차되는 상도 쪽으로 가압하도록 상기 하부롤에 설치되는 하도밀착부;를 더 포함하고,
    상기 상도밀착부와 하도밀착부 중 적어도 어느 하나는 상기 상도 또는 하도를 교차되는 상기 하도 또는 상도 쪽으로 밀착시키기 위해 가압력을 제공하는 가압기를 포함하며,
    상기 가압기는 개별적으로 가압력 조절이 가능하도록 마련된 복수개가 상기 상도 또는 하도의 길이방향을 따라 등 간격을 이루도록 배치되는 이차전지용 고속 커팅장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 각 지지대의 외면에는 상기 구동기어와 상부종동기어 및 하부종동기어를 덮도록 마련되어 내부에 윤활유가 충진되는 윤활커버가 결합하고,
    상기 윤활커버에는 상기 윤활유의 주입을 위한 주입구와, 상기 윤활유의 배출을 위한 배출구와, 상기 윤활유의 충진량을 확인할 수 있도록 표시하는 표시부가 마련되는 이차전지용 고속 커팅장치.
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