KR20220026987A

KR20220026987A - 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치

Info

Publication number: KR20220026987A
Application number: KR1020200174998A
Authority: KR
Inventors: 배상준
Original assignee: 인왕산기 주식회사
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-12-15
Publication date: 2022-03-07
Also published as: KR102574569B1

Abstract

일 실시예에 따른 상하로 구동되는 구동기는. 편심축을 중심으로 회전하는 베이스 및 상기 베이스와 연결되어 상기 베이스의 회전 운동에 의하여 상하로 구동되는 캠을 포함하고, 상기 캠은 기 설정된 구간에서는 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지될 수 있다.

Description

구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치 {A DRIVING DEVICE AND AN APPARATUS INCLUDING THE SAME FOR STACKING ELECTRODE PLAST OF SECONDARY BATTERY}

아래의 실시예들은 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치에 관한 것이다.

일반적으로 화학전지는 양극판과 음극판의 전극 한 쌍과 전해질로 구성되어 있는 전지로서, 전극과 전해질을 구성하는 물질에 따라 저장할 수 있는 에너지의 양이 달라진다. 이러한 화학전지는 충전 반응이 매우 느려서 1회 방전 용도로만 쓰이는 일차전지와, 반복적인 충방전을 통해 재사용이 가능한 이차전지로 구분되는데, 최근 들어서는 충방전이 가능한 장점으로 인해 이차전지의 사용이 늘고 있다.

이차전지는 그 장점으로 인해 산업 전반에 걸친 다양한 기술분야에 적용되고 있는데, 스마트폰과 같은 이동 통신 장치의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐아니라, 전기자동차의 에너지원으로도 주목받고 있다.

이러한 이차전지는 양극판, 분리막(separator), 음극판이 순차적으로 적층되어 전해액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 이차전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다.

소형 이차전지의 경우 음극판과 양극판을 분리막 상에 배치하고 이를 말아서(winding) 젤리-롤(jelly-roll) 형태로 제작하는 방식이 많이 사용되는 반면, 보다 많은 전기 용량을 가지는 중대형 이차전지의 경우에는 음극판과 양극판을 분리막과 적절한 순서로 적층(stacking)하여 제작하는 방식이 많이 사용된다. 적층 방식의 경우 주로 타발된 극판이 사용되므로, 극판의 엣지(edge)와 분리막 사이에 전해액이 스며들 수 있는 공간이 상대적으로 넓어서 전지의 성능이 우수하다.

적층 방식으로 이차전지 셀 스택을 제작하는 방법 중 널리 사용되는 지그재그(zigzag) 타입('z-폴딩' 타입이라고도 함)의 적층 방식에서는, 분리막이 지그재그로 접힌 형태를 이루며 그 사이에 음극판과 양극판이 교번되어 삽입된 형태로 적층된다.

지그재그 타입 적층 방식에서 셀 스택의 제조 속도는 매거진으로부터 극판을 가져오는데 걸리는 시간, 극판을 정렬하는데 걸리는 시간, 정렬된 극판을 스택 베이스에 적층하는데 걸리는 시간, 음극판 및 양극판을 번갈아 적층하는데 걸리는 시간 등 다양한 스테이지에서 소요되는 시간들의 합에 의해 결정된다. 따라서, 각 스테이지별로 작업 시간을 단축하기 위해 부단한 노력이 경주되어 왔다.

지그재그 타입의 적층 방식에서는 셀 스택이 적층되는 동안 스택 베이스 위에 공급되는 극판들을 정위치에 유지시키는 한편, 분리막이 지그재그로 접힐 수 있도록 잡아주어야 하므로, 극판 및 셀 스택을 고정시킬 필요가 있다.

등록특허 제10-114044호(2012.04.19 등록)는 두 적층 위치 사이를 왕복하는 적층 트레이 상에서 양전극, 음전극 및 분리막을 일체로 가압하는 구성으로 가동 포크를 구비한 이차전지용 스택 제조 장치를 개시하고 있다. 가동 포크는 수직 및 수평 변위를 가지는데 승강 실린더와 수평 실린더에 의해 승강되거나 수평 방향으로 이동된다.

등록특허 제10-1439387호(2014.09.02 등록)는 적층블록 상에서 양전극 또는 음전극을 고정하거나 해제하는 복수의 파지블록을 구비한 이차전지용 스택 제조 장치를 개시하고 있다. 상기 파지블록은 이를 승강시키는 승강용 링크부와 수평 왕복시키는 왕복용 링크부를 포함하는데, 이 링크부들은 캠디스크의 회전에 의해 작동한다.

일 실시예에 따른 목적은 극판을 이송하는 구동기의 정밀도를 향상시킬 수 있는 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치를 제공하는 것이다.

일 실시예에 따른 목적은 내구성이 향상되고 이차전지 제조 상의 불량 발생 가능성을 저감시킬 수 있는 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치를 제공하는 것이다.

상기 구동기는, 상기 베이스의 일면에 돌출되도록 형성되고, 상기 베이스가 회전함에 따라 원운동을 하는 베어링을 더 포함하고, 상기 캠의 일 부분에는 개구가 형성되고, 상기 베어링은 상기 개구 내에 삽입되어 상기 개구 내에서 이동되며, 상기 개구는 상기 베어링의 지름과 대응되는 일정한 너비를 지니고, 상기 개구는 좌측으로부터 우측으로 연장되도록 형성되고, 상기 개구의 일 부분은 하측으로 편향될 수 있다.

이 때, 상기 개구의 기 설정된 부분의 중심점은 상기 개구의 좌측 및 우측 부분의 중심점 보다 하측에 배치될 수 있다.

또한, 상기 개구는, 좌측 부분부터 기 설정된 부분으로 진행될수록 개구의 중심점이 하측으로 편항되도록 연장되고, 기 설정된 부분으로부터 우측 부분으로 진행될수록 개구의 중심점이 다시 상측으로 편향되도록 연장될 수 있다.

그에 따라, 상기 개구의 기 설정된 부분 내에서 상기 베어링이 이동되는 경우, 상기 캠은 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지되며, 상기 개구의 기 설정된 부분 이외의 구간에서 상기 베어링이 이동되는 경우, 상기 캠은 상하로 구동될 수 있다.

일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치는, 복수 개의 구동기를 포함하고 기 설정된 각도 범위 내에서 회전하면서 음극판 또는 양극판을 이송하여 적층부에 전달하는 회전부, 상기 적층부의 일측에 배치되어 상기 양극판을 공급하는 제1 공급부 및 상기 적층부의 타측에 배치되어 상기 음극판을 공급하는 제2 공급부를 포함할 수 있다.

상기 회전부는 상기 적층부의 상측에 배치되어 상기 제1 공급부와 상기 제2 공급부 사이에서 회전 이동하면서 상기 제1 공급부 또는 상기 제2 공급부로부터 상기 양극판 또는 상기 음극판을 제공받아 상기 적층부 상에 전달할 수 있다.

상기 회전부는, 제1 회전축을 중심으로 좌우로 회전되는 제1 프레임, 상기 프레임의 하면의 일측에 배치되어 제1 구동기에 의하여 구동되고 상기 제1 공급부로부터 제공되는 상기 양극판을 흡착한 후 상기 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제1 흡착요소 및 상기 프레임의 하면의 타측에 배치되어 제2 구동기에 의하여 구동되고 상기 제2 공급부로부터 제공되는 상기 음극판을 흡착한 후 상기 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제2 흡착요소를 포함하고, 상기 제1 흡착요소 및 상기 제2 흡착요소 각각은 상기 구동기에 의하여 구동될 수 있다.

이 때, 각각의 흡착요소는 일단이 구동기의 캠에 연결되어 상하로 이동될 수 있는 브라켓 및 상기 브라켓의 타단에 배치되어 양극판 또는 음극판을 흡착하고 탈착시킬 수 있는 흡착판을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치는 극판을 이송하는 구동기의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 따른 구동기 및 이를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치는 내구성을 향상시킬 수 있으며 이차전지 제조 상의 불량 발생 가능성을 저감시킬 수 있다.

도1은 일 실시예에 따른 구동기를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치를 나타낸다.
도2는 일 실시예에 따른 구동기를 포함하는 회전부를 상세히 나타낸다.
도3은 일 실시예에 따른 구동기를 나타낸다.
도4는 일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치의 회전부가 좌측으로 이동된 상태를 나타낸다.
도5는 일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치의 회전부가 좌측으로 이동된 상태를 나타낸다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도1은 일 실시예에 따른 구동기를 포함하는 이차전지의 극판 적층 장치를 나타내며, 도2는 일 실시예에 따른 구동기를 포함하는 회전부를 상세히 나타낸다. 도3은 일 실시예에 따른 구동기를 나타내며, 도4는 일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치의 회전부가 좌측으로 이동된 상태를 나타내고, 도5는 일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치의 회전부가 좌측으로 이동된 상태를 나타낸다.

일반적으로 이차전지를 제조하기 위하여 사용되는 적층 장치는 회전부에서 발생되는 관성을 제어하고 회전부를 정확한 위치에 배치시키기 위한 목적으로 회전부의 회전축 상에 모터를 설치하여 회전부의 회전력을 제어하고 있다.

그러나, 이와 같은 공정에 의하여 제조되는 이차전지는 각각의 극판이 적층되는 위치가 정확하지 못할 뿐만 아니라, 회전부에서 발생하는 회전 관성이 모터에 직접적으로 가해지기 때문에 장치의 내구성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다. 이는 궁극적으로 이차전지를 제고하기 위한 설비 자체의 수명이 단축될 수 있는 문제점을 야기한다.

일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치는 이차 전지를 생산하는 과정에서 필수적으로 수행되는 극판을 적층하는 공정에서 사용되는 적층 장치에 관한 것으로, 회전부에서 발생하는 관성을 제어하기 위한 것이다.

구체적으로, 적층 장치 내에서 고속으로 좌우 회전 운동을 하며 극판을 적층하는 회전부에는 필연적으로 회전 관성이 적용하게 된다. 이와 같이 회전부에 필연적으로 발생하게 되는 회전 관성을 링크바와 제어부의 구성을 이용하여 직선 관성으로 변환시킬 수 있다. 이러한 기구적인 방법을 통하여 장치에 작용하는 하중을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

즉, 회전부가 좌우로 이동될 때 회전부의 회전 중심축에서 발생하는 회전 관성력을 회전부 이외의 구성으로 전이시킴으로써 상기 회전 관성력 직선 관성력으로 전환시킬 수 있다. 다시 말하면, 회전부의 외측에 배치된 링크바 및 제어부의 구성을 통하여 기구적으로 회전부 상에 발생하는 회전 관성력을 제어함으로써 회전부의 회전 중심축에 가해지는 하중을 최소화 시킬 수 있다. 나아가, 이차전지를 제조하는 설비 자체의 내구성을 향상시키고, 회전부가 극판을 정위치에 배치시킬 수 있도록 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 일반적으로 이차전지의 제조 공정 중에서 적층 공정에서 사용되는 회전부의 흡착요소는 상하 운동을 수행하게 되며, 이와 같은 흡착요소의 상하 운동을 제어하기 일반적으로 서보모터(Servo Motor) 및 볼스크류(Ball Screw)를 사용하고 있다. 그러나, 이와 같은 방식으로 극판을 이송 및 흡착하는 경우 서보모터에 많은 부하가 가해지며 이는 장치의 내구성을 저감시키는 원인이 된다. 아울러, 서보모터 자체 또는 장치의 내, 외적인 요인에 따라 흡착요소의 이동의 정밀도가 저감되는 문제점이 발생된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 일 실시예에 따른 구동기는 이차전지 적층 장치의 구동기에 관한 것으로, 흡착요소가 극판을 이송 및 흡착하는 과정에서 구동기를 통하여 상기 흡착요소를 제어하는 과정에서 흡착요소의 위치 제어에 대한 정밀도를 향상시키고 궁극적으로 장치의 내구성을 향상시키기 위한 것이다.

도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 분리막에 음극판과 양극판을 이송하여 지그재그로 배치하는 이차전지의 극판 적층 장치에 있어서, 이차전지 극판 적층 장치는 분리막, 음극판 또는 양극판이 적층되어 놓이는 적층부(100), 적층부의 일측에 배치되어 양극판(E1)을 공급하는 제1 공급부(200), 적층부의 타측에 배치되어 음극판(E2)을 공급하는 제2 공급부(300), 적층부의 상측에 배치되어 제1 공급부와 제2 공급부 사이에서 회전 이동하면서 제1 공급부 또는 제2 공급부로부터 양극판 또는 상기 음극판을 제공받아 적층부 상에 전달하는 회전부(400) 및 회전부와 링크바(600)를 통하여 연결되는 제어부(500)를 포함하고, 제어부는 회전부의 회전에 의하여 회전부 상에 가해지는 관성력을 제어할 수 있다.

이 때, 제어부(500)는 회전부(400)의 회전에 의해 발생하는 회전 관성력을 직선 관성력으로 변환시킬 수 있다.

아울러, 회전부는 제1 회전축(411)을 중심으로 좌우로 회전되는 제1 프레임(410), 프레임의 하면의 일측에 배치되어 제1 공급부로부터 제공되는 상기 양극판을 흡착한 후 상기 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제1 흡착요소(420), 프레임의 하면의 타측에 배치되어 제2 공급부로부터 제공되는 음극판을 흡착한 후 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제2 흡착요소(430) 및 프레임의 일측으로부터 돌출되어 형성되는 돌출요소(440)를 포함하고, 돌출요소(440)는 링크바(600)의 일단과 연결될 수 있다.

또한, 제어부(500)는 제2 회전축(511)을 중심으로 위아래로 회전되는 제2 프레임(510) 및 제2 회전축과 반대되는 방향의 제2 프레임(510)의 일단에 배치되어 링크바(600)의 타단과 연결될 수 있는 연결요소(520)를 포함하고, 제2 프레임은 돌출요소(440)의 상측에 배치되어 돌출요소와 연결될 수 있다.

이와 같은 구성을 포함하는, 일 실시예에 따른 이차전지 적층 장치는 전극 적층을 위해 회전부가 일측으로, 예를 들면 우측으로 기설정된 범위까지 회전되어 이동된 경우 제어부의 연결요소가 제2 회전축보다 상측에 배치되도록 이동되어 링크바가 수축될 수 있으며, 반대로 회전부가 타측으로, 예를 들면 좌측으로 기설정된 범위까지 회전되어 이동된 경우 제어부의 연결요소가 제2 회전축보다 하측에 배치되도록 이동되어 링크바가 이완될 수 있다.

이 때, 회전부의 양측에는 회전부가 기설정된 각도의 범위까지만 회전될 수 있도록 각각 스토퍼(710, 720)가 배치될 수 있다.

이하에서는, 회전부 상에 배치되어 제1 흡착요소 또는 제2 흡착요소의 상하 구동을 제어할 수 있는 일 실시예에 따른 구동기에 대하여 도2 및 도3을 참조하여 설명한다.

제1 흡착요소(420) 및 상기 제1 흡착요소를 구동시키는 구동기(450)에 대한 설명이지만, 이와 같은 구성은 제2 흡착요소 및 상기 제2 흡착요소를 구동시키는 구동기에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.

제1 흡착요소(420)는 일단이 구동기의 캠(453)에 연결되어 상하 이동될 수 있는 제1 브라켓(422) 및 제1 브라켓(422)의 타단에 배치되어 양극판을 흡착하고 탈착시킬 수 있는 제1 흡착판(421)의 구성을 포함할 수 있다.

이 때, 제1 흡착요소의 구동은 구동기(450)에 의하여 구동될 수 있다.

일 실시예에 따른 상하로 구동되는 구동기(450)는. 편심축(451)을 중심으로 회전하는 베이스(452) 및 베이스와 연결되어 베이스의 회전 운동에 의하여 상하로 구동되는 캠(453)을 포함하고, 캠은 기 설정된 구간에서는 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지될 수 있다.

보다 구체적으로, 구동기는 베이스(452)의 일면에 돌출되도록 형성되고 베이스가 회전함에 따라 원운동을 하는 베어링(454)을 더 포함하고, 캠의 일 부분에는 개구(455)가 형성될 수 있다.

이 때, 베어링(454)은 개구(455) 내에 삽입되어 개구 내에서 이동되며, 개구(455)는 베어링(454)의 지름과 대응되는 일정한 너비를 지니고, 개구는 좌측으로부터 우측으로 연장되도록 형성되고, 개구의 일 부분은 하측으로 편향될 수 있다.

보다 구체적으로, 개구(455)의 기 설정된 부분(A)의 중심점은 개구의 좌측 부분(B1) 및 우측 부분(B2)의 중심점 보다 하측에 배치될 수 있다.

즉, 개구(455)는, 좌측 부분(B1)부터 기 설정된 부분(A)으로 진행될수록 개구의 중심점이 하측으로 편항되도록 연장되고, 기 설정된 부분(A)으로부터 우측 부분(B2)으로 진행될수록 개구의 중심점이 다시 상측으로 편향되도록 연장될 수 있다.

그에 따라, 개구의 기 설정된 부분(A) 내에서 베어링이 이동되는 경우, 캠은 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지되며, 개구의 기 설정된 부분 이외의 구간(B1, B2)에서 베어링이 이동되는 경우, 캠은 상하로 구동될 수 있다. 그에 따라, 제1 브라켓에 의하여 캠에 연결되어 함께 구동되는 제1 흡착판 또한 기 설정된 구간에서는 상하로 이동되지 않고 정지될 수 있으며, 그 이외의 구간에서는 상하로 이동될 수 있다.

이와 같은 구성을 포함하는 구동기에 의하여 기 설정된 부분 이외의 구간에서는 캠이 상하 운동을 실시하고, 그에 따라 흡착판은 양극판 또는 음극판을 흡착한 상태에서 상하로 이동될 수 있다. 반면, 기 설정된 부분의 구간에서는 캠이 일정 시간 동안 상하 운동을 하지 않고 정지된 상태를 유지함에 따라 흡착판 또한 하 이동하지 않고 일정한 위치에 놓여질 수 있다. 이 때, 흡착판은 공급부로부터 제공되는 양극판 또는 음극판을 흡착하거나 적층부 상에 기 설정된 위치로 정확하게 상기 양극판 또는 음극판을 놓을 수 있다.

그에 따라, 일 실시예에 따른 구동기는 흡착판을 상하 이동시키기 위한 캠의 구성을 기구적으로 제어하기 때문에 빠른 속도로 상기 운동을 제어할지라도 기 설정된 시간에 기 설정된 위치에 놓이도록 할 수 있으며, 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 기구적 제어를 통하여 장치의 내구성을 향상시킬 수 있으며, 이차전지 제조 과정에서 발생될 수 있는 불량품의 발생 확률을 현저히 저감시킬 수 있다.

나아가, 도4를 참조하면, 제어부(600)는 제1 프레임(410)이 제1 공급부(200)를 향하여 회전된 경우, 연결요소(520)가 제2 회전축(511)보다 위에 놓이도록 회전될 수 있다. 이 때, 연결요소(520)가 제2 회전축(511)보다 위에 놓이도록 회전된 경우, 돌출요소(440)와 돌출요소로부터 최근접점 상에 놓이는 연결요소(520) 사이에 놓이는 링크바의 길이는 짧아질 수 있다. 이 경우, 회전부(400)의 제1 회전축(411) 상에 가해지는 회전 관성력은 링크바(600)에 가해지는 직선 관성력으로 변화되고, 링크바에 가해지는 하중의 방향은 제어부 측을 향하는 방향으로 설정된다.

이와 같이, 회전부가 회전부의 일측에 배치된 제어부 방향으로 이동되었을 때, 제어부는 상측 방향으로 회전하며 상측으로 발생하는 하중을 기구적으로 제어할 수 있다.

이 때, 제1 공급부(200)의 상면(210)은, 외부로부터 양극판(E1)을 전달 받을 수 있으며, 외부로부터 양극판(E1)을 전달 받는 경우 상면(210)이 상측을 향하도록 회전되고, 전달 받은 양극판(E1)을 회전부로 전달하는 경우 회전부(400)를 향하는 방향으로 회전될 수 있다. 그 후, 양극판(E1)은 회전부의 제1 흡착요소(420)에 의하여 흡착될 수 있고, 회전부가 다시 적층부 측으로 회전되어 제1 흡착요소(420)는 양극판(E1)을 적층부(100) 상에 놓을 수 있다.

도5를 참조하면, 제어부(600)는 제1 프레임(410)이 제2공급부(30)를 향하여 회전된 경우, 연결요소(520)가 제2 회전축(511)보다 아래에 놓이도록 회전될 수 있다. 이 때, 연결요소(520)가 제2 회전축(511)보다 아래에 놓이도록 회전된 경우, 돌출요소(440)와 돌출요소로부터 최근접점 상에 놓이는 연결요소(520) 사이에 놓이는 링크바의 길이는 길어질 수 있다. 이 경우, 회전부(400)의 제1 회전축(411) 상에 가해지는 회전 관성력은 링크바(600)에 가해지는 직선 관성력으로 변화되고, 링크바에 가해지는 하중의 방향은 돌출요소 측을 향하는 방향으로 설정된다.

이와 같이, 회전부가 회전부의 타측에 배치된 제어부 방향으로 이동되었을 때, 제어부는 하측 방향으로 회전하며 하측으로 발생하는 하중을 기구적으로 제어할 수 있다.

이 때, 제2공급부(300)의 상면(310)은, 외부로부터 음극판(E2)을 전달 받을 수 있으며, 외부로부터 음극판(E2)을 전달 받는 경우 상면(310)이 상측을 향하도록 회전되고, 전달 받은 음극판(E2)을 회전부로 전달하는 경우 회전부(400)를 향하는 방향으로 회전될 수 있다. 그 후, 음극판(E2)은 회전부의 제2 흡착요소(430)에 의하여 흡착될 수 있고, 회전부가 다시 적층부 측으로 회전되어 제2 흡착요소(430)는 음극판(E2)을 적층부(100) 상에 놓을 수 있다.

상기에서 설명한 제어부의 움직임은 제어부의 제2 회전축을 중심으로 기 설정된 0도~180도 반경 내에서만 운동함에 따라, 회전부의 움직임 역시 기 설정된 범위 내에서만 일정하게 구동될 수 있다. 그에 따라, 회전부는 빠른 속도를 유지함과 동시에 기 설정된 경로 내에서만 회전됨으로써 위치의 정밀도가 향상될 수 있다.

그에 따라, 일 실시예에 따른 이차전지의 극판 적층 장치는 회전부 상에 가해지는 하중을 모터가 아닌 기구적으로 제어하여 상기 하중을 최소화할 시킬 수 있으며, 궁극적으로 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 이차전지의 극판 적층 장치는 빠른 속도로 극판을 적층시킴과 동시에 적층되는 극판의 위치의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

100 : 적층부
200 : 제1 공급부
300 : 제2 공급부
400 : 회전부
451 : 편심축
452 : 베이스
453 : 캠
454 : 베어링
455 : 개구
500 : 제어부
600 : 링크바

Claims

상하로 구동되는 구동기에 있어서,
상기 구동기는,
편심축을 중심으로 회전하는 베이스; 및
상기 베이스와 연결되어 상기 베이스의 회전 운동에 의하여 상하로 구동되는 캠;
을 포함하고,
상기 캠은 기 설정된 구간에서는 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지되는, 구동기.
제1항에 있어서,
상기 베이스의 일면에 돌출되도록 형성되고, 상기 베이스가 회전함에 따라 원운동을 하는 베어링;
을 더 포함하고,
상기 캠의 일 부분에는 개구가 형성되고, 상기 베어링은 상기 개구 내에 삽입되어 상기 개구 내에서 이동되며,
상기 개구는 상기 베어링의 지름과 대응되는 일정한 너비를 지니고, 상기 개구는 좌측으로부터 우측으로 연장되도록 형성되고, 상기 개구의 일 부분은 하측으로 편향되는, 구동기.
제2항에 있어서,
상기 개구의 기 설정된 부분의 중심점은 상기 개구의 좌측 및 우측 부분의 중심점 보다 하측에 배치되는, 구동기.
제3항에 있어서,
상기 개구는, 좌측 부분부터 기 설정된 부분으로 진행될수록 개구의 중심점이 하측으로 편항되도록 연장되고, 기 설정된 부분으로부터 우측 부분으로 진행될수록 개구의 중심점이 다시 상측으로 편향되도록 연장되는, 구동기.
제4항에 있어서,
상기 개구의 기 설정된 부분 내에서 상기 베어링이 이동되는 경우, 상기 캠은 상하로 구동되지 않고 일 지점에서 정지되며,
상기 개구의 기 설정된 부분 이외의 구간에서 상기 베어링이 이동되는 경우, 상기 캠은 상하로 구동되는, 구동기.
제1항에 따른 복수 개의 구동기를 포함하고 기 설정된 각도 범위 내에서 회전하면서 음극판 또는 양극판을 이송하여 적층부에 전달하는 회전부;
상기 적층부의 일측에 배치되어 상기 양극판을 공급하는 제1 공급부; 및
상기 적층부의 타측에 배치되어 상기 음극판을 공급하는 제2 공급부;
를 포함하고,
상기 회전부는 상기 적층부의 상측에 배치되어 상기 제1 공급부와 상기 제2 공급부 사이에서 회전 이동하면서 상기 제1 공급부 또는 상기 제2 공급부로부터 상기 양극판 또는 상기 음극판을 제공받아 상기 적층부 상에 전달하는, 이차전지의 극판 적층 장치.
제6항에 있어서,
상기 회전부는,
제1 회전축을 중심으로 좌우로 회전되는 제1 프레임;
상기 프레임의 하면의 일측에 배치되어 제1 구동기에 의하여 구동되고 상기 제1 공급부로부터 제공되는 상기 양극판을 흡착한 후 상기 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제1 흡착요소; 및
상기 프레임의 하면의 타측에 배치되어 제2 구동기에 의하여 구동되고 상기 제2 공급부로부터 제공되는 상기 음극판을 흡착한 후 상기 적층부 상에 안착시킬 수 있는 제2 흡착요소;
를 포함하는, 이차전지의 극판 적층 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 흡착요소 및 상기 제2 흡착요소 각각은,
일단이 구동기의 캠에 연결되어 상하 이동될 수 있는 브라켓; 및
상기 브라켓의 타단에 배치되어 양극판 또는 음극판을 흡착하고 탈착시킬 수 있는 흡착판;
을 포함하는, 이차전지의 극판 적층 장치.