KR20220170263A - Pouch type battery case inspection system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 컵부가 포밍된 파우치형 전지 케이스를 대상으로 하는 검사 시스템 및 검사 방법에 대한 것이다.The present invention relates to an inspection system and inspection method for a pouch-type battery case in which a cup portion is formed.
일반적으로, 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미하며, 휴대폰, 노트북, 캠코더 등의 전자기기 또는 전기 자동차 등에 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이차전지는 니켈-카드뮴 전지 또는 니켈-수소 전지보다 큰 용량을 가지며, 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에 그 활용 정도가 급속도로 증가되는 추세에 있다.In general, a secondary battery means a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged, and is widely used in electronic devices such as mobile phones, laptop computers, and camcorders, or electric vehicles. In particular, since the lithium secondary battery has a higher capacity than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery and has a high energy density per unit weight, the degree of its utilization is rapidly increasing.
이러한 리튬 이차전지는 주로 리튬계 산화물과 탄소재를 각각 양극 활물질과 음극 활물질로 사용한다. 리튬 이차전지는, 이러한 전극 활물질이 각각 도포된 복수개의 전극이 세퍼레이터를 사이에 두고 배치된 전극 조립체와, 전극 조립체를 전해액과 함께 밀봉 수납하는 외장재를 구비한다.These lithium secondary batteries mainly use a lithium-based oxide and a carbon material as a positive electrode active material and a negative electrode active material, respectively. A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a plurality of electrodes each coated with such an electrode active material are disposed with a separator interposed therebetween, and an exterior material for sealing and housing the electrode assembly together with an electrolyte solution.
리튬 이차전지는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체가 어떠한 구조로 이루어져 있는지에 따라 분류되기도 하는 바, 대표적으로 긴 시트형의 양극들과 음극들을 분리막이 개재된 상태에서 권취한 구조의 젤리-롤 전극 조립체, 소정 크기의 단위로 절취한 다수의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체, 소정 단위의 양극과 음극들을 분리막을 개재한 상태로 적층한 바이 셀(bi-cell) 또는 풀 셀(full-cell)들을 권취한 구조의 스택/폴딩형 전극 조립체 등을 들 수 있다.Lithium secondary batteries are classified according to the structure of the electrode assembly of the cathode/separator/cathode structure. Typically, a jelly-roll electrode having a structure in which long sheet-type cathodes and anodes are wound with a separator interposed therebetween. assembly, a stacked electrode assembly in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes cut in units of a predetermined size are sequentially stacked with a separator interposed therebetween, and a bi-cell (bi-cell) in which positive electrodes and negative electrodes of a predetermined unit are stacked with a separator interposed therebetween A stack/folding type electrode assembly having a structure in which a cell or a full-cell are wound may be mentioned.
최근에는, 스택형 또는 스택/폴딩형 전극 조립체를 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 전지케이스에 내장한 구조의 파우치형 전지가, 낮은 제조비, 가벼운 중량, 용이한 형태 변형 등을 이유로 많은 관심을 모으고 있고 또한 그 사용량이 점차적으로 증가하고 있다.Recently, a pouch-type battery having a structure in which a stacked or stacked/folding type electrode assembly is embedded in a pouch-type battery case of an aluminum laminate sheet has attracted a lot of attention for reasons such as low manufacturing cost, light weight, and easy shape deformation. Its usage is gradually increasing.
이러한 파우치형 전지 케이스의 제조 방법은, 파우치 필름에 컵부를 성형하는 포밍 공정과, 상기 컵부에 전극 조립체를 수납하는 수납 공정과, 파우치 필름을 폴딩 및 실링하는 실링 공정을 포함할 수 있다. 특히, 상기 포밍 공정에서, 상기 파우치 필름은 다이(die)에 안착된 상태에서 펀치(punch)에 의해 가압됨으로써 일부 영역이 연신되어 컵부가 형성된다.A method of manufacturing such a pouch-type battery case may include a forming process of forming a cup part in a pouch film, a storage process of accommodating an electrode assembly in the cup part, and a sealing process of folding and sealing the pouch film. Particularly, in the forming process, the pouch film is pressed by a punch while being seated on a die, so that a portion of the pouch film is stretched to form a cup portion.
다만, 상기 포밍 공정에서 파우치 필름의 국소 영역이 과도하게 연신되면 해당 영역에서 핀홀(pin-hole)이나 크랙(crack)이 발생할 리스크가 있다. 따라서, 이러한 리스크를 관리하기 위해, 파우치형 전지 케이스의 컵부가 과도하게 연신되었는지를 판단하기 위한 검사가 요구된다.However, if a local region of the pouch film is excessively stretched in the forming process, there is a risk of generating a pin-hole or crack in the corresponding region. Therefore, in order to manage this risk, an inspection for determining whether the cup portion of the pouch type battery case is excessively stretched is required.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 파우치형 전지 케이스에 포밍된 컵부의 연신부의 두께를 신속하고 간단하게 검사 가능한 검사 시스템 및 검사 방법을 제공하는 것이다.One problem to be solved by the present invention is to provide an inspection system and inspection method capable of quickly and simply inspecting the thickness of an elongated part of a cup part formed in a pouch-type battery case.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 연신부의 두께에 대해 전수 조사가 가능한 검사 시스템 및 검사 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an inspection system and inspection method capable of performing a total inspection on the thickness of the stretched portion.
본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법은, 만입된 형상을 갖는 컵부가 포밍된 파우치형 전지 케이스를 검사할 수 있다. 상기 검사 방법은, 상기 전지 케이스를 사이에 두고 마주보게 배치된 한 쌍의 비접촉 프로파일 센서가 상기 컵부의 내면에 대응되는 제1프로파일 및 상기 컵부의 외면에 대응되는 제2프로파일을 측정하는 프로파일 측정 단계; 상기 제1프로파일 상에서 상기 컵부의 연신부에 대응하는 제1지점과, 상기 제2프로파일 상에서 상기 연신부에 대응하는 제2지점을 판정하는 연신부 판정 단계; 및 상기 제1지점과 상기 제2지점 사이의 거리를 상기 연신부의 두께로서 산출하는 두께 산출 단계를 포함할 수 있다.The pouch-type battery case inspection method according to an embodiment of the present invention may inspect a pouch-type battery case in which a cup portion having a recessed shape is formed. The inspection method includes a profile measurement step of measuring a first profile corresponding to an inner surface of the cup part and a second profile corresponding to the outer surface of the cup part by a pair of non-contact profile sensors disposed facing each other with the battery case interposed therebetween. ; an extending part determining step of determining a first point corresponding to the extending part of the cup part on the first profile and a second point corresponding to the extending part on the second profile; and a thickness calculation step of calculating a distance between the first point and the second point as the thickness of the stretching portion.
상기 연신부 판정 단계는, 상기 제1프로파일을 커브 피팅(curve fitting)하여 제1피팅 프로파일로 보정하는 과정; 상기 제2프로파일을 커브 피팅(curve fitting)하여 제2피팅 프로파일로 보정하는 과정; 상기 제1피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제1지점으로 판정하는 과정; 및 상기 제2피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제2지점으로 판정하는 과정을 포함할 수 있다.The determining of the elongated part may include correcting the first profile to a first fitting profile by curve fitting the first profile; correcting the second profile into a second fitting profile by curve fitting the second profile; determining a point having a slope of 0 in the first fitting profile as the first point; and determining a point having a slope of 0 in the second fitting profile as the second point.
상기 연신부는, 상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면과 바닥면이 만나는 코너일 수 있다.The extension part may be a corner where a pair of adjacent circumferential surfaces and a bottom surface of the cup part meet each other.
상기 제1프로파일 및 제2프로파일 각각은, 상기 컵부의 바닥면에 대응되는 제1구간; 및 상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면을 연결하는 엣지에 대응되는 제2구간을 포함할 수 있다.Each of the first and second profiles includes a first section corresponding to the bottom surface of the cup portion; and a second section corresponding to an edge connecting a pair of adjacent circumferential surfaces of the cup portion.
상기 제1프로파일 및 제2프로파일 각각은, 상기 전지 케이스에서 상기 컵부에 연결된 사이드에 대응되는 제3구간을 더 포함할 수 있다.Each of the first profile and the second profile may further include a third section corresponding to a side connected to the cup portion in the battery case.
상기 프로파일 측정 단계에서, 상기 한 쌍의 비접촉 프로파일 센서는, 상기 컵부의 바닥면 및 각 둘레면에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주볼 수 있다.In the profile measuring step, the pair of non-contact profile sensors may face each other in an oblique direction with respect to the bottom surface and each circumferential surface of the cup part.
본 발명의 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 시스템은, 만입된 형상을 갖는 컵부가 포밍된 파우치형 전지 케이스를 검사할 수 있다. 상기 검사 시스템은, 상기 컵부의 내면에 대응되는 제1프로파일을 측정하는 제1비접촉 프로파일 센서; 상기 전지 케이스를 사이에 두고 상기 제1비접촉 프로파일 센서와 마주보게 배치되며, 상기 컵부의 외면에 대응되는 제2프로파일을 측정하는 제2비접촉 프로파일 센서; 및 상기 제1프로파일 및 제2프로파일을 기반으로 상기 컵부의 연신부의 두께를 산출하는 프로세서를 포함할 수 있다.The pouch-type battery case inspection system according to an embodiment of the present invention may inspect a pouch-type battery case in which a cup portion having a recessed shape is formed. The inspection system may include a first non-contact profile sensor measuring a first profile corresponding to an inner surface of the cup portion; a second non-contact profile sensor disposed to face the first non-contact profile sensor with the battery case interposed therebetween and measuring a second profile corresponding to an outer surface of the cup part; and a processor for calculating the thickness of the elongated part of the cup part based on the first profile and the second profile.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 및 제2비접촉 프로파일 센서는, 상기 컵부의 바닥면 및 각 둘레면에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주볼 수 있다.The first non-contact profile sensor and the second non-contact profile sensor may face each other in an oblique direction with respect to the bottom surface and each circumferential surface of the cup part.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 및 제2비접촉 프로파일 센서는, 상기 전지 케이스 상에 라인 형상으로 포커싱되도록 레이저 빔을 투사할 수 있다.The first non-contact profile sensor and the second non-contact profile sensor may project a laser beam focused on the battery case in a line shape.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 또는 제2비접촉 프로파일 센서에서 투사된 레이저 빔의 일부는 상기 컵부의 바닥면에 포커싱되고, 다른 일부는 상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면을 연결하는 엣지에 포커싱될 수 있다.A part of the laser beam projected from the first non-contact profile sensor or the second non-contact profile sensor may be focused on the bottom surface of the cup part, and the other part may be focused on an edge connecting a pair of adjacent circumferential surfaces of the cup part. there is.
상기 프로세서는, 상기 제1프로파일 상에서 상기 컵부의 연신부에 대응하는 제1지점과, 상기 제2프로파일 상에서 상기 연신부에 대응하는 제2지점을 판정하고, 상기 제1지점과 상기 제2지점 사이의 거리를 상기 연신부의 두께로서 산출할 수 있다.The processor determines a first point corresponding to the elongated portion of the cup portion on the first profile and a second point corresponding to the elongated portion on the second profile, and between the first point and the second point. The distance of can be calculated as the thickness of the stretching portion.
상기 프로세서는, 상기 제1프로파일을 커브 피팅(curve fitting)한 제1피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제1지점으로 판정하고, 상기 제2프로파일을 커브 피팅(curve fitting)한 제2피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제2지점으로 판정할 수 있다.The processor determines a point having a slope of 0 in a first fitting profile obtained by curve fitting the first profile as the first point, and a second fitting obtained by curve fitting the second profile. A point having a slope of 0 in the profile may be determined as the second point.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 파우치형 전지 케이스의 컵부에서, 복잡한 형상을 갖는 연신부의 두께를 간단하고 신속하게 검사 가능한 이점이 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the cup portion of the pouch-type battery case, there is an advantage in that the thickness of the elongated portion having a complex shape can be easily and quickly inspected.
또한, 비접촉 방식으로 연신부의 두께를 측정하므로, 전지 케이스에 변형이 발생하지 않고, 전수 검사가 가능한 이점이 있다.In addition, since the thickness of the stretched portion is measured in a non-contact manner, there is an advantage in that a total number of inspections can be performed without deformation of the battery case.
또한, 연신부의 두께를 측정함으로써 컵부에 크랙이나 핀홀이 발생할 리스크를 관리할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage in managing the risk of cracks or pinholes occurring in the cup portion by measuring the thickness of the elongated portion.
도 1은 일반적인 파우치형 이차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 프로파일 센서의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 파우치형 전지 케이스의 코너 주변을 확대 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법의 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법을 설명하기 위한 그래프이다.1 is an exploded perspective view of a general pouch type secondary battery.
2 is a view for explaining the operation of the pouch type battery case inspection system according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a non-contact profile sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged view of a corner periphery of the pouch type battery case shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 4 .
6 is a flow chart of a pouch type battery case inspection method according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph for explaining a pouch type battery case inspection method according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph for explaining a pouch type battery case inspection method according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited or limited by the following examples.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description or detailed descriptions of related known technologies that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention have been omitted, and in this specification, reference numerals are added to the components of each drawing. In the specification, the same or similar reference numerals are used for the same or similar components throughout the specification.
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.In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to best describe his/her invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.
도 1은 일반적인 파우치형 이차전지의 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a general pouch type secondary battery.
파우치형 이차전지는, 유연성을 갖는 파우치 필름이 성형되어 형성되는 파우치형 전지 케이스(100)와, 다수의 전극과 분리막이 교대로 적층되어 전지 케이스(100) 내에 수납되는 전극 조립체(200)를 포함할 수 있다. The pouch-type secondary battery includes a pouch-
전극 조립체(200)에는 상기 다수의 전극에서 연장되어 서로 융착된 다수의 탭(210)과, 서로 융착된 다수의 탭(210)에 접합된 전극 리드(220)가 구비될 수 있다. 상기 전극 리드(220)의 일부는 전지 케이스(100)의 외부로 돌출될 수 있고, 전력 공급 타겟(예를 들어, 모터 등)과 용이하게 전기적으로 연결될 수 있다.The
전지 케이스(100)는, 브릿지(130)로 연결되거나 서로 분리된 제1케이스(110)와 제2케이스(120)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1케이스(110)와 제2케이스(120) 중 적어도 하나는, 만입된 형상을 갖는 컵부(140)와, 상기 컵부(140)의 둘레에서 외측으로 확장된 사이드(150)를 포함할 수 있다. 즉, 단일의 컵부(140) 또는 서로 연통되는 한 쌍의 컵부(140)는, 전극 조립체(200)가 수납되는 수납 공간을 형성할 수 있다.The
이하에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1케이스(110)와 제2케이스(120)가 브릿지(130)로 연결되며, 제1케이스(110)에 컵부(140)가 형성된 경우를 예로 들어 설명한다. Hereinafter, as shown in FIG. 1, a case in which the
전극 조립체(200)가 제1케이스(110)의 컵부(140)에 수납된 상태에서 브릿지(130)가 폴딩되면 제2케이스(120)는 제1케이스(110)의 사이드(150)에 맞닿을 수 있고, 이러한 상태에서 사이드(150)와 제2케이스(120)는 열융착에 의해 서로 접합될 수 있다.When the
한편, 컵부(140)는 전지 케이스(100)의 모재인 파우치 필름이 펀칭되어 형성될 수 있다. 상기 파우치 필름은, 금속층과, 상기 금속층의 양면에 적층된 폴리머층을 포함하는 라미네이션 시트일 수 있다. Meanwhile, the
좀 더 상세히, 상기 파우치 필름이 다이(die)에 안착된 상태에서, 펀치(punch)가 상기 파우치 필름의 일부 영역을 가압하여 컵부(140)를 성형할 수 있다. 즉, 컵부(140)는 상기 파우치 필름의 일부가 연신됨으로써 형성될 수 있다.In more detail, in a state where the pouch film is seated on a die, a punch may press a portion of the pouch film to form the
다만, 컵부(140)의 성형 과정에서 상기 파우치 필름이 과도하게 연신되었다면, 컵부(140)에 크랙이나 핀홀이 발생할 우려가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 시스템(이하, 검사 시스템)은, 컵부(140)가 과도하게 연신되었는지를 검사할 수 있다. However, if the pouch film is excessively stretched during the forming of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 시스템의 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 프로파일 센서의 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 파우치형 전지 케이스의 코너 주변을 확대 도시한 도면이고, 도 5는 도 4의 A-A'에 대한 단면도이다.2 is a view for explaining the operation of a pouch-type battery case inspection system according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of a non-contact profile sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an enlarged view of the periphery of the corner of the illustrated pouch-type battery case, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA' of FIG. 4 .
본 발명의 일 실시예에 따른 검사 시스템은, 만입된 형상을 갖는 컵부(140)가 포밍된 전지 케이스(100)를 검사할 수 있다. 상기 검사 시스템은, 컵부(140)가 포밍되되 전극 조립체(200)가 수납되기 이전 상태인 전지 케이스(100)를 대상으로 하여, 컵부(140)가 과도하게 연신되었는지를 검사할 수 있다. The inspection system according to an embodiment of the present invention may inspect the
좀 더 상세히, 검사 시스템은 컵부(140) 중에서도 상대적으로 크게 연신된 연신부의 두께를 측정할 수 있다. 상기 연신부는 후술할 컵부(140)의 코너(146)일 수 있다. 그리고, 검사 시스템은 상기 연신부의 두께가 기설정된 정상 범위보다 얇은지를 판단할 수 있다. In more detail, the inspection system may measure the thickness of a relatively large elongated portion among the
연신부의 두께가 너무 얇으면 과도한 연신이 발생하였다는 것을 의미하므로, 그러한 연신부를 포함하는 전지 케이스(100)는 파기하거나 생산 라인에서 회수할 수 있다.If the thickness of the stretching portion is too thin, it means that excessive stretching has occurred, and thus the
또한, 상기 검사 시스템은, 다수의 전지 케이스(100)에 대한 상기 연신부의 두께 데이터를 수집하여, 상기 정상 범위를 설정하는 것도 가능하다.In addition, the inspection system may collect thickness data of the elongated parts of the plurality of
상기 검사 시스템은, 전지 케이스(100)를 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍의 비접촉 프로파일 센서(10)(이하, '센서')를 포함할 수 있다. The inspection system may include a pair of non-contact profile sensors 10 (hereinafter referred to as 'sensors') facing each other with the
한 쌍의 센서(10)는, 컵부(140)의 내면을 향하는 제1비접촉 프로파일 센서(10a)(이하, '제1센서')와, 컵부(140)의 외면을 향하는 제2비접촉 프로파일 센서(10b)(이하, '제2센서')를 포함할 수 있다. The pair of
각 센서(10)는 전지 케이스(100)에 접촉하지 않고, 전지 케이스(100), 특히 컵부(140)의 적어도 일부의 프로파일(Profile)(PF)을 측정할 수 있다. 좀 더 상세히, 제1센서(10a)는 컵부(140)의 내면에 대응되는 제1프로파일(PF1)(도 5 참조)을 측정할 수 있고, 제2센서(10b)는 컵부(140)의 외면에 대응되는 제2프로파일(PF2)(도 5 참조)을 측정할 수 있다.Each
각 센서(10)는, 전지 케이스(100) 상에 대략 라인 형상으로 포커싱되도록 레이저 빔을 투사하는 레이저 프로파일 센서일 수 있다. Each
도 3을 참조하면, 각 센서(10)는, 외관을 형성하는 하우징(11)과, 전지 케이스(100)를 향해 레이저 빔(b)을 출사하는 출사부(12)와, 전지 케이스(100)에서 반사된 레이저 빔(b)이 입사되는 입사부(13)를 포함할 수 있다. 출사부(12) 및 입사부(13)는 서로 이격되도록 하우징(11)에 구비될 수 있고, 서로 다른 각도를 향할 수 있다.Referring to FIG. 3 , each
또한, 하우징(11)의 내부에는, 레이저 광원(미도시)과, 상기 레이저 광원에서 출사된 레이저 빔의 단면이 소정의 형상을 갖도록 포커싱하여 출사부(12)로 출사시키는 광학부재(예를 들어, 렌즈 등)와, 입사부(13)로 입사된 레이저 빔(b)을 감지하는 센싱부재(미도시)가 구비될 수 있다. In addition, inside the
출사부(12)에서 출사된 레이저 빔(b)은 전지 케이스(100) 상에 라인 형상으로 포커싱되고, 이후 반사되어 입사부(13)로 입사될 수 있다. 이 때, 상기 레이저 빔(b)이 포커싱 및 반사되는 라인 형상은 전지 케이스(100)의 프로파일(PF)을 나타낼 수 있다. 따라서, 센서(10)는 상기 프로파일(PF)을 측정할 수 있다. 이러한 이러한 레이저 프로파일 센서의 원리는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.The laser beam (b) emitted from the emitting
한편, 상기 검사 시스템은 한 쌍의 센서(10)와 통신하는 프로세서(20)(도 5 참조)를 포함할 수 있다. 상기 프로세서(20)는 제1센서(10a)에서 측정된 제1프로파일(PF1)과, 제2센서(10b)에서 측정된 제2프로파일(PF2)을 기반으로, 컵부(140)의 연신부의 두께를 산출할 수 있다.Meanwhile, the inspection system may include a processor 20 (see FIG. 5 ) communicating with a pair of
좀 더 상세히, 전지 케이스(100)의 컵부(140)는 바닥면(141)과 복수개의 둘레면(142)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 바닥면(141)과 각 둘레면(142)은 펀치 엣지(143)로 연결될 수 있고, 각 둘레면(142)과 사이드(150)는 다이 엣지(144)로 연결될 수 있고, 서로 인접한 한 쌍의 둘레면(142)은 둘레 엣지(145)로 연결될 수 있다. 그리고, 각 엣지(143)(144)(145)는 소정의 곡률 반경을 가질 수 있다. 즉, 각 엣지(143)(144)(145)는 컵부(140)가 포밍되는 과정에서, 다이(die) 또는 펀치(punch)의 라운드진 모서리에 의해 눌려 연신된 영역일 수 있다.In more detail, the
또한, 컵부(140)의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면(142)과 바닥면(141)이 만나는 영역은 코너(146)를 형성할 수 있다. 즉, 코너(146)는, 서로 인접한 한 쌍의 펀치 엣지(143)와 둘레 엣지(145)가 중첩되는 영역일 수 있다. In addition, a
또한, 컵부(140)의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면(142)과 사이드(150)이 만나는 영역은 서브 코너(147)를 형성할 수 있다. 즉, 서브 코너(147)는, 서로 인접한 한 쌍의 다이 엣지(144)와 둘레 엣지(145)가 중첩되는 영역일 수 있다. In addition, a region where a pair of adjacent
그리고, 컵부(140)의 성형 과정에서, 파우치 필름이 가장 크게 연신되는 부분은 컵부의 코너(146)일 수 있다. 따라서 검사 시스템은 상기 코너(146)의 두께를 검사할 수 있다. 즉, 검사 시스템의 두께 측정 대상인 연신부는 코너(146)일 수 있다.Also, in the process of forming the
코너(146)의 두께를 정확하게 측정하기 위해, 한 쌍의 센서(10), 좀 더 상세히는 한 쌍의 센서(10)의 출사부(12)는, 컵부(140)의 바닥면(141) 및 각 둘레면(142)에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주볼 수 있다.In order to accurately measure the thickness of the
이로 인해, 제1센서(10a) 및 제2센서(10b)에서 각각 투사된 레이저 빔(b)의 일부는 컵부(140)의 바닥면(141)에 포커싱되고, 다른 일부는 둘레 엣지(145)에 포커싱 될 수 있다. 추가적으로, 제1센서(10a) 및 제2센서(10b)에서 각각 투사된 레이저 빔(b)이 포커싱되는 라인 형상이 충분히 길게 형성된 경우, 상기 레이저 빔(b)의 또다른 일부는 사이드(150)에 포커싱될 수 있다. As a result, some of the laser beams (b) projected from the
따라서, 제1센서(10a)에서 측정되는 제1프로파일(PF1)은, 바닥면(141)의 내측 프로파일과 둘레 엣지(145)의 내측 프로파일을 연결하는 코너(146)의 내측 프로파일을 포함할 수 있다. 또한, 제2센서(10b)에서 측정되는 제2프로파일(PF2)은, 바닥면(141)의 외측 프로파일과 둘레 엣지(145)의 외측 프로파일을 연결하는 코너(146)의 외측 프로파일을 포함할 수 있다.Accordingly, the first profile PF1 measured by the
이로써, 프로세서(20)는 각 프로파일(PF1)(PF2)에서 코너(146)에 대응되는 지점을 판정하고 코너(146)의 두께를 산출할 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.Accordingly, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법의 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법을 설명하기 위한 그래프이다.6 is a flow chart of a method for inspecting a pouch-type battery case according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a graph for explaining a method for inspecting a pouch-type battery case according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법(이하, '검사 방법')은, 순차적으로 실시되는 프로파일 측정 단계(S10)와, 연신부 판정 단계(S20)와, 두께 산출 단계(S30)를 포함할 수 있다.A method for inspecting a pouch type battery case according to an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as 'inspection method') includes a profile measuring step (S10), an elongated part determining step (S20), and a thickness calculating step (S30), which are sequentially performed. ) may be included.
프로파일 측정 단계(S10)는, 제1센서(10a)가 컵부(140)의 내면에 대응되는 제1프로파일(PF1)을 측정하고, 제2센서(10b)가 컵부(140)의 외면에 대응되는 제2프로파일(PF2)을 측정하는 단계일 수 있다.In the profile measuring step (S10), the
프로파일 측정 단계(S10)에서는, 한 쌍의 센서(10)가 컵부(140)의 바닥면(141) 및 각 둘레면(142)에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주보게 배치된 상태에서, 전지 케이스(100) 상에 라인 형상으로 포커싱되는 레이저 빔(b)을 투사할 수 있고, 상기 레이저 빔(b)이 전지 케이스(100)에서 반사되어 다시 한 쌍의 센서(10)에 입사됨으로써 제1프로파일(PF1) 및 제2프로파일(PF2)를 측정할 수 있다.In the profile measurement step (S10), in a state in which the pair of
도 7에는, 한 쌍의 센서(10)에서 측정된 제1프로파일(PF1) 및 제2프로파일(PF2)의 데이터가 그래프로서 도시된다. 이러한 그래프는 검사 시스템에 포함되거나 연결된 디스플레이에 표시될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 7 , data of the first profile PF1 and the second profile PF2 measured by the pair of
제1프로파일(PF1) 및 제2프로파일(PF2)은 전지 케이스(100)의 실제의 프로파일 또는 그래프로 표시되는 가상의 프로파일을 모두 의미할 수 있다.The first profile PF1 and the second profile PF2 may mean both an actual profile of the
각 프로파일(PF1)(PF2)은, 컵부(140)의 바닥면(141)에 대응되는 제1구간(S1)과, 컵부(140)의 두께 엣지(145)에 대응되는 제2구간(S2)을 포함할 수 있다. 또한, 각 프로파일(PF1)(PF2)은 사이드(150)에 대응하는 제3구간(S3)을 더 포함할 수 있다.Each profile PF1 and PF2 has a first section S1 corresponding to the
연신부 판정 단계(S20)는, 제1프로파일(PF1) 상에서 컵부(140)의 연신부에 대응하는 제1지점(P1)과, 제2프로파일(PF2) 상에서 연신부에 대응하는 제2지점(P2)을 판정하는 단계일 수 있다.In the extending part determining step (S20), a first point P1 corresponding to the extending part of the
좀 더 상세히, 프로세서(20)는 제1프로파일(PF1)의 기울기가 음(negative)에서 양(positive)로 전환되는 지점을 제1지점(P1)으로, 제2프로파일(PF2)의 기울기가 음(negative)에서 양(positive)로 전환되는 지점을 제2지점(P2)으로 판정할 수 있다.In more detail, the
즉, 프로세서(20)는 제1프로파일(PF1)에서 기울기가 0인 지점, 즉 미분값이 0인 지점을 제1지점(P1)으로 판정할 수 있고, 제2프로파일(PF2)에서 기울기가 0인 지점, 즉 미분값이 0인 지점을 제2지점(P2)으로 판정할 수 있다. That is, the
이는, 컵부(140)의 연신부, 즉 코너(146)에서, 컵부(140)에 바닥면(141)에 대응되는 제1구간(S1)과 컵부(140)의 둘레 엣지(145)에 대응되는 제2구간(S2)의 방향이 전환되기 때문이다.This corresponds to the first section S1 corresponding to the
다만 이에 한정되는 것은 아니며, 프로세서(20)가 제1프로파일(PF1) 및 제2프로파일(PF2) 상에서 다른 방법으로 제1지점(P1) 및 제2지점(P2)을 판정하는 것도 가능할 것이다. However, it is not limited thereto, and the
예를 들어, 프로세서(20)는 제1프로파일(PF1)에서 높이가 가장 낮은 지점을 제1지점(P1)으로 판정할 수 있고, 제2프로파일(PF2)에서 높이가 가장 낮은 지점을 제2지점(P2)으로 판정할 수도 있다. 특히 이러한 방식은, 각 프로파일(PF1)(PF2)이 미분가능하지 않는 지점을 다수 포함하는 경우, 즉, 각 프로파일(PF1)(PF2)이 매끄럽게 형성되지 않고 주름 등이 존재하는 경우에 유용할 수 있다. For example, the
두께 산출 단계(S30)는, 제1지점(P1)과 제2지점(P2) 사이의 거리를 상기 연신부의 두께로서 산출하는 단계일 수 있다.The thickness calculation step ( S30 ) may be a step of calculating the distance between the first point P1 and the second point P2 as the thickness of the stretching portion.
좀 더 상세히, 프로세서(20)는, 연신부 판정 단계(S20)에서 판정된 제1지점(P1)과 제2지점(P2) 사이의 거리를 계산할 수 있고, 이를 컵부(140)의 연신부, 즉 코너(146)의 두께로서 산출할 수 있다.In more detail, the
추가적으로, 프로세서(20)는 컵부(140)의 연신부의 두께가 기설정된 정상 범위보다 얇은지를 판단할 수 있고, 상기 연신부의 두께가 정상 범위보다 얇으면, 그러한 연신부를 포함하는 전지 케이스(100)를 불량 판정할 수 있다. 또는, 프로세서(20)는 다수의 전지 케이스(100)의 컵부(140)의 연신부의 두께 데이터를 수집하여, 이를 기반으로 상기 정상 범위를 설정할 수도 있다.Additionally, the
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 파우치형 전지 케이스 검사 방법을 설명하기 위한 그래프이다.8 is a graph for explaining a pouch type battery case inspection method according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 검사 방법의 경우, 프로세서(20)가 프로파일(PF)을 피팅 프로파일(PF')로 보정하는 것을 제외하고는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하므로, 중복되는 내용은 원용하고 차이점을 중심으로 설명한다.In the case of the inspection method according to the present embodiment, since the
본 실시예에 따른 연신부 판정 단계(S20)는, 제1프로파일(PF1)을 제1피팅 프로파일로 보정하는 과정과, 제2프로파일(PF2)을 제2피팅 프로파일로 보정하는 과정과, 상기 제1피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제1지점(P1)으로 판정하는 과정과, 상기 제2피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제2지점(P2)으로 판정하는 과정을 포함할 수 있다.The stretching part determining step (S20) according to the present embodiment includes the steps of correcting the first profile PF1 to a first fitting profile, correcting the second profile PF2 to a second fitting profile, and It may include determining a point having a slope of 0 in the first fitting profile as the first point P1, and determining a point having a slope of 0 in the second fitting profile as the second point P2. there is.
즉, 프로세서(20)는 제1프로파일(PF1) 및 제2프로파일(PF2)를 커브 피팅(curve fitting)하여 제1피팅 프로파일 및 제2피팅 프로파일을 정의할 수 있고, 상기 제1피팅 프로파일 및 제2피팅 프로파일 상에서 기울기가 0인 지점, 즉 미분값이 0인 지점을 제1지점(P1) 및 제2지점(P2)으로 판정할 수 있다.That is, the
상기 커브 피팅은, 제약 조건이 적용되는 일련의 데이터 요소에 가장 적합한 곡선을 매끄럽게 정의하는 프로세스를 의미하며, 해당 프로세스는 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.The curve fitting refers to a process of smoothly defining a curve most suitable for a series of data elements to which constraints are applied, and a person skilled in the art can easily understand the process.
이러한 커브 피팅에 의해 보정된 피팅 프로파일(PF')은, 전 영역에서 미분 가능하도록 형성될 수 있다. 따라서, 각 프로파일(PF1)(PF2)이 매끄럽게 형성되지 않고 주름 등이 존재하는 경우에도 제1지점(P1) 및 제2지점(P2)을 명확하게 판정할 수 있다.The fitting profile PF' corrected by such curve fitting may be formed to be differentiable in the entire region. Therefore, even when the profiles PF1 and PF2 are not formed smoothly and have wrinkles, the first point P1 and the second point P2 can be clearly determined.
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.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
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.The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 비접촉 프로파일 센서
20: 프로세서
100: 파우치 형 전지 케이스
140: 컵부
141: (컵부의) 바닥면
142: (컵부의) 둘레면
143: 펀치 엣지
144: 다이 엣지
145: 둘레 엣지
146: 코너
150: 사이드
PF1: 제1프로파일
PF2: 제2프로파일10: non-contact profile sensor 20: processor
100: pouch type battery case 140: cup part
141: bottom surface (cup part) 142: circumferential surface (cup part)
143: punch edge 144: die edge
145: circumferential edge 146: corner
150: side PF1: first profile
PF2: 2nd profile
Claims (12)
상기 전지 케이스를 사이에 두고 마주보게 배치된 한 쌍의 비접촉 프로파일 센서가 상기 컵부의 내면에 대응되는 제1프로파일 및 상기 컵부의 외면에 대응되는 제2프로파일을 측정하는 프로파일 측정 단계;
상기 제1프로파일 상에서 상기 컵부의 연신부에 대응하는 제1지점과, 상기 제2프로파일 상에서 상기 연신부에 대응하는 제2지점을 판정하는 연신부 판정 단계; 및
상기 제1지점과 상기 제2지점 사이의 거리를 상기 연신부의 두께로서 산출하는 두께 산출 단계를 포함하는 파우치형 전지 케이스 검사 방법.In the inspection method of a pouch-type battery case in which a cup portion having a recessed shape is formed,
A profile measuring step of measuring a first profile corresponding to an inner surface of the cup part and a second profile corresponding to an outer surface of the cup part by a pair of non-contact profile sensors disposed facing each other with the battery case interposed therebetween;
an extending part determining step of determining a first point corresponding to the extending part of the cup part on the first profile and a second point corresponding to the extending part on the second profile; and
and a thickness calculation step of calculating a distance between the first point and the second point as the thickness of the elongated portion.
상기 연신부 판정 단계는,
상기 제1프로파일을 커브 피팅(curve fitting)하여 제1피팅 프로파일로 보정하는 과정;
상기 제2프로파일을 커브 피팅(curve fitting)하여 제2피팅 프로파일로 보정하는 과정;
상기 제1피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제1지점으로 판정하는 과정; 및
상기 제2피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제2지점으로 판정하는 과정을 포함하는 파우치형 전지 케이스 검사 방법.According to claim 1,
The elongation part determination step,
correcting the first profile into a first fitting profile by curve fitting the first profile;
correcting the second profile into a second fitting profile by curve fitting the second profile;
determining a point having a slope of 0 in the first fitting profile as the first point; and
A pouch-type battery case inspection method comprising the step of determining a point having a slope of 0 in the second fitting profile as the second point.
상기 연신부는,
상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면과 바닥면이 만나는 코너인 파우치형 전지 케이스 검사 방법.According to claim 1,
The stretching unit,
A pouch-type battery case inspection method in which a pair of adjacent circumferential surfaces and a bottom surface of the cup portion meet each other.
상기 제1프로파일 및 제2프로파일 각각은,
상기 컵부의 바닥면에 대응되는 제1구간; 및
상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면을 연결하는 엣지에 대응되는 제2구간을 포함하는 파우치형 전지 케이스 검사 방법.According to claim 3,
Each of the first profile and the second profile,
a first section corresponding to the bottom surface of the cup part; and
A pouch-type battery case inspection method comprising a second section corresponding to an edge connecting a pair of adjacent circumferential surfaces of the cup portion.
상기 제1프로파일 및 제2프로파일 각각은,
상기 전지 케이스에서 상기 컵부에 연결된 사이드에 대응되는 제3구간을 더 포함하는 파우치형 전지 케이스 검사 방법.According to claim 3,
Each of the first profile and the second profile,
A pouch-type battery case inspection method further comprising a third section corresponding to a side connected to the cup portion in the battery case.
상기 프로파일 측정 단계에서,
상기 한 쌍의 비접촉 프로파일 센서는, 상기 컵부의 바닥면 및 각 둘레면에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주보는 파우치형 전지 케이스 검사 방법.According to claim 1,
In the profile measurement step,
The pair of non-contact profile sensors face each other in an oblique direction with respect to the bottom surface and each circumferential surface of the cup portion.
상기 컵부의 내면에 대응되는 제1프로파일을 측정하는 제1비접촉 프로파일 센서;
상기 전지 케이스를 사이에 두고 상기 제1비접촉 프로파일 센서와 마주보게 배치되며, 상기 컵부의 외면에 대응되는 제2프로파일을 측정하는 제2비접촉 프로파일 센서; 및
상기 제1프로파일 및 제2프로파일을 기반으로 상기 컵부의 연신부의 두께를 산출하는 프로세서를 포함하는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.In the inspection system of a pouch-type battery case in which a cup portion having a recessed shape is formed,
a first non-contact profile sensor measuring a first profile corresponding to the inner surface of the cup;
a second non-contact profile sensor disposed to face the first non-contact profile sensor with the battery case interposed therebetween and measuring a second profile corresponding to an outer surface of the cup portion; and
A pouch-type battery case inspection system including a processor for calculating the thickness of the elongated part of the cup part based on the first profile and the second profile.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 및 제2비접촉 프로파일 센서는, 상기 컵부의 바닥면 및 각 둘레면에 대해 비스듬한 방향으로 서로 마주보는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.According to claim 7,
The first non-contact profile sensor and the second non-contact profile sensor face each other in an oblique direction with respect to the bottom surface and each circumferential surface of the cup portion.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 및 제2비접촉 프로파일 센서는, 상기 전지 케이스 상에 라인 형상으로 포커싱되도록 레이저 빔을 투사하는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.According to claim 7,
The first non-contact profile sensor and the second non-contact profile sensor project a laser beam focused on the battery case in a line shape.
상기 제1비접촉 프로파일 센서 또는 제2비접촉 프로파일 센서에서 투사된 레이저 빔의 일부는 상기 컵부의 바닥면에 포커싱되고, 다른 일부는 상기 컵부의 서로 인접한 한 쌍의 둘레면을 연결하는 엣지에 포커싱되는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.According to claim 9,
A portion of the laser beam projected from the first non-contact profile sensor or the second non-contact profile sensor is focused on the bottom surface of the cup portion, and the other portion is focused on an edge connecting a pair of adjacent circumferential surfaces of the cup portion. type battery case inspection system.
상기 프로세서는,
상기 제1프로파일 상에서 상기 컵부의 연신부에 대응하는 제1지점과, 상기 제2프로파일 상에서 상기 연신부에 대응하는 제2지점을 판정하고,
상기 제1지점과 상기 제2지점 사이의 거리를 상기 연신부의 두께로서 산출하는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.According to claim 7,
the processor,
Determining a first point corresponding to the elongated portion of the cup portion on the first profile and a second point corresponding to the elongated portion on the second profile;
A pouch-type battery case inspection system for calculating the distance between the first point and the second point as the thickness of the elongated portion.
상기 프로세서는,
상기 제1프로파일을 커브 피팅(curve fitting)한 제1피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제1지점으로 판정하고,
상기 제2프로파일을 커브 피팅(curve fitting)한 제2피팅 프로파일에서 기울기가 0인 지점을 상기 제2지점으로 판정하는 파우치형 전지 케이스 검사 시스템.According to claim 11,
the processor,
In a first fitting profile obtained by curve fitting the first profile, a point having a slope of 0 is determined as the first point,
A pouch-type battery case inspection system that determines a point having a slope of 0 in a second fitting profile obtained by curve fitting the second profile as the second point.
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KR1020210081094A KR20220170263A (en) | 2021-06-22 | 2021-06-22 | Pouch type battery case inspection system and method |
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