KR20230064231A

KR20230064231A - 자재 지지용 롤러

Info

Publication number: KR20230064231A
Application number: KR1020210149599A
Authority: KR
Inventors: 김기수; 나세용; 박성민; 이진수; 오정수; 윤성원
Original assignee: 주식회사 엘지에너지솔루션
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2023-05-10
Also published as: EP4361073A1; CN117715848A; WO2023080469A1

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자재 지지용 롤러는, 회전축과, 상기 회전축이 삽입되어 배치되는 공간을 갖는 파이프와, 상기 회전축 및 상기 파이프에 연결되어 상기 파이프를 변형시키는 변형기, 및 상기 파이프에 설치되어 자재를 지지하는 지지부를 포함한다. 상기 변형기는, 상기 회전축 상에 제공된 나사부와, 상기 나사부에 나사 결합된 너트부와, 상기 파이프의 내면에 배치되며 상기 회전축의 회전에 따라 상기 너트부에 의해 가압되는 경사부, 및 상기 회전축과 연결되어 상기 회전축을 회전시키는 구동원을 포함한다.

Description

자재 지지용 롤러{ROLLER FOR SUPPORTING MATERIALS}

본 발명은 자재 지지용 롤러에 관한 것으로, 구체적으로 박막의 자재를 지지하기 위한 롤러에 관한 것이다.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차 전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 특히, 이차 전지는 휴대폰, 디지털 카메라, 노트북, 웨어러블 디바이스 등의 모바일 기기뿐만 아니라, 전기 자전거, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차 등의 동력 장치에 대한 에너지원으로도 많은 관심을 가지고 있다.

이차 전지는 양극, 음극 및 분리막으로 이루어진 전극 조립체를 케이스에 삽입한 후 밀봉되어 형성될 수 있다. 여기 양극, 음극 및 분리막은 저마다의 박박 자재를 이용해 예를 들어 롤 투 롤(roll to roll) 방식의 제조 공정을 거쳐 제조된다.

제조 공정 중 박막 자재는 통상 시트형으로 이루어지며 롤러에 의해 지지되는데, 롤러는 제조 공정 중 박막 자재에 주름과 같은 변형이 생기지 않도록 박막 자재를 지지할 필요가 있다.

이러한 요구는 롤 투 롤 방식을 이용해 소비자가 원하는 제품으로 제조되기 위한 다른 자재(예: 필름, PET)에도 적용되고 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 제조 공정 중 자재를 지지하면서도 자재에 주름과 같은 오류 현상을 방지할 수 있는 자재 지지용 롤러를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 나사부는 좌우 나사부이고, 상기 너트부는 상기 좌우 나사부에 임의의 간격을 두고 한 쌍으로 제공되며, 상기 경사부는 상기 한 쌍의 너트부에 각기 대응하여 한 쌍으로 제공될 수 있다.

상기 한 쌍의 너트부는 상기 회전축과 나란하게 배치된 가이드 축과 연결될 수 있다.

상기 한 쌍의 경사부는 상기 파이프의 주변부에서 중심부로 갈수록 경사진 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 경사부는 상기 파이프의 주변부에서 중심부로 갈수록 두꺼워지는 형상을 가질 수 있다.

상기 한 쌍의 너트부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 파이프의 주변부로부터 중심부로 이동하여 상기 경사부를 가압할 수 있다.

상기 경사부의 가압에 의해 상기 파이프는 상기 경사부가 위치한 방향으로 볼록하게 변형될 수 있다.

상기 지지부는 상기 파이프에 설치된 베어링과 결합되는 보빈을 포함할 수 있으며, 이러한 보빈은 상기 파이프에 복수개로 설치될 수 있다.

상기 자재는 이차 전지의 전극 또는 분리막일 수 있다.

실시예들에 따르면, 롤러가 가변될 수 있고 가변 정도 또한 조절이 가능하다.

이에 따라 실시예에 따른 롤러는 지지하고자 하는 자재의 특성에 따라 유연하게 자재를 지지할 수 있고, 자재는 제조 공정 중 주름과 같은 이상을 방지하면서 양질의 제품으로 제조될 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 롤러를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤러를 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 롤러를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 롤러의 부분 절개 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 롤러의 작용 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 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, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자재 지지용 롤러(1)를 도시한 평면도이다. 롤러(1)는 일 방향(예: 도 1의 화살표 방향)을 따라 이송되는 자재(3)의 일측, 예를 들어 자재(3)의 하방에 배치되어 자재(3)를 지지한다.

실시예에 따른 롤러(1)는 가변되어 자재(3)를 지지할 수 있도록 구성된다. 가령, 롤러(1)의 자재(3)의 특성에 따라 가변 정도를 조절할 수 있도록 구성된다. 자재(3)는 예를 들어 이차 전지의 전극 조립체를 위한 전극이나 분리막을 위한 것일 수 있는데, 본 발명에 있어 자재가 이것으로 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 롤러(1)를 도시한 사시도이고, 도 3은 이의 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 롤러(1)는 일정 간격을 두고 배치된 양 홀더(10)에 회전 가능하게 설치되는 회전축(12)과, 회전축(12)을 감싸면서 회전축(10)의 외측에 배치되는 원기둥형의 파이프(14)를 포함한다.

파이프(14)는 회전축(12)이 삽입되기 위한 공간을 가지며 양 단부가 홀더(10)에 고정될 수 있다. 회전축(12)이 파이프(14)의 내부 공간에 삽입된 상태에서, 파이프(14)의 내주면과 회전축(12)의 외주면 사이에는 일정 간격이 설정되고, 파이프(14)의 길이 방향을 따라 일정 크기의 절개부(140)가 파이프(14)에 등 간격으로 배치될 수 있다.

또한, 실시예에 따른 롤러(1)는, 파이프(14)에 설치되어 자재(3)를 지지하는 지지부(16)와, 회전축(12)과 파이프(14)에 연결되어 파이프(14)를 변형시키는 변형기(18)를 포함한다.

본 실시예에서 지지부(16)는 파이프(14)에 설치된 베어링(160)에 결합되어 회전 가능한 보빈(162)을 포함한다. 보빈(162)은 파이프(14) 상에 복수개, 예를 들어 7개의 보빈(162)이 설치될 수 있다.

변형기(18)는 회전축(12) 상에 제공된 나사부(180)와 이 나사부(180)에 나사 결합되어 회전축(12)의 회전에 따라 회전축(12)의 길이 방향을 따라 이동 가능한 너트부(182)를 포함한다.

본 실시예에서 나사부(180)는 좌우 나사부로 구성되며 너트부(182)는 좌 나사부와 우 나사부에 각기 나사 결합된 한 쌍의 너트부로 구성된다. 한 쌍의 너트부(182)는 회전축(12)이 일 방향으로 회전하게 되면 각기 회전축(12)의 중심부을 향하게 이동할 수 있고 회전축이 반대 방향으로 회전하게 되면 각기 회전축(12)의 주변부를 향해 이동할 수 있다.

이러한 너트부(182)는 양 단부가 홀더(10)에 각기 고정된 가이드 축(20)에 연결되어(도 4 참조) 가이드 축(20)의 안내를 받으면서 상기한 이동을 이룰 수 있다.

또한, 변형기(18)는 파이프(14)의 내면에 배치되는 경사부(184)와 회전축(12)에 연결되어 회전축(12)을 회전축을 구동시키는 구동원(186)(예: 구동 모터, 도 1 참조)을 포함한다.

본 실시예에서 경사부(184)는 너트부(182)에 대응하여 한 쌍으로 제공되어 파이프(14) 내면에 임의의 간격을 두고 고정 설치될 수 있다. 경사부(184)는 일면(예: 너트부를 마주하는 면)이 평탄하게 이루어지는 반면, 이 일면을 대향하는 다른 일면(예: 파이프의 내면을 마주하는 면)은 파이프(14)의 내면 곡률에 맞추어 곡률지게 이루어질 수 있다.

경사부(184)는 일 단부에서 다른 단부로 갈수록 두께와 폭이 작아지는 형상을 가질 수 있다. 경사부(184)가 파이프(14) 내면에 배치된 상태를 기준으로 볼 때, 경사부(184)는 예를 들어, 파이프(14)의 주변부에서 중심부로 갈수록 두께가 두꺼워지며 이로 인해 파이프(14)의 주변부에서 중심부로 갈수록 경사진다.

이에 따라 한 쌍의 너트부(182)는 도 5a에 도시된 상태에서 회전축(12)이 구동원(186)인 구동 모터에 의해 회전하게 되면, 좌우 나사부(180)와의 나사 결합 관계로 인해 각기 회전축(12)의 중심부로 이동되면서 경사부(184)에 접촉되어 경사부(184)를 가압할 수 있다.

경사부(184)가 가압되면 경사부(184)가 파이프(14)의 외측으로 밀리면서 파이프(14)를 변형시키게 된다. 이로 인해 파이프(14)는 경사부(184)가 배치된 방향으로 볼록하게 변형되는 바, 이 변형에 의해 지지부(16)인 보빈(162)도 최초 위치로부터 위치 변형되면서 지지하고 있는 자재(3)에 텐션을 더욱 줄 수 있게 된다. 예를 들어, 도 5b에 도시한 바와 같이 너트부(182)가 중심(도 5b의 우측)을 향해 이동함에 따라 파이프(14)가 일측(도 5b의 상측)으로 볼록해지도록 휘어지도록 변형될 수 있다. 이에 따라 텐션 정도는 너트부(182)가 파이프(14)의 중심부에 가깝게 이동될수록 높아질 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따른 롤러(1)는 제조 공정 중 필요에 따라 변형기(18)를 이용하여 파이프(14)를 변형시켜 지지부(16)가 자재(3)에 가하는 텐션 정도를 조절할 수 있다.

따라서 본 실시예에 따른 롤러(1)가 적용된 공정에서는 자재(3)의 재질에 따라 자재(3)의 특성에 맞도록 텐션을 조절하여 자재(3)를 지지할 수 있고 이로 인해 자재(3)에 주름과 같은 불량 현상을 방지할 수 있으므로 자재(3)는 양질의 제품으로 제조될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

1: 롤러
12: 회전축
14: 파이프
16: 지지부
18: 변형기
20: 가이드 축
160: 베어링
162: 보빈
180: 나사부
182: 너트부
184: 경사부
186: 구동원

Claims

회전축:
상기 회전축이 삽입되어 배치되는 공간을 갖는 파이프;
상기 회전축 및 상기 파이프에 연결되어 상기 파이프를 변형시키는 변형기; 및
상기 파이프에 설치되어 자재를 지지하는 지지부
를 포함하고,
상기 변형기는,
상기 회전축 상에 제공된 나사부;
상기 나사부에 나사 결합된 너트부;
상기 파이프의 내면에 배치되며 상기 회전축의 회전에 따라 상기 너트부에 의해 가압되는 경사부; 및
상기 회전축과 연결되어 상기 회전축을 회전시키는 구동원
을 포함하는 자재 지지용 롤러.
제1항에서,
상기 나사부는 좌우 나사부이고, 상기 너트부는 상기 좌우 나사부에 임의의 간격을 두고 한 쌍으로 제공되며, 상기 경사부는 상기 한 쌍의 너트부에 각기 대응하여 한 쌍으로 제공되는 자재 지지용 롤러.
제2항에서,
상기 한 쌍의 너트부는 상기 회전축과 나란하게 배치된 가이드 축과 연결되는 자재 지지용 롤러.
제2항에서,
상기 한 쌍의 경사부는 상기 파이프의 주변부에서 중심부로 갈수록 경사진 자재 지지용 롤러.
제4항에서,
상기 한 쌍의 경사부는 상기 파이프의 주변부에서 중심부로 갈수록 두꺼워지는 자재 지지용 롤러.
제5항에서,
상기 한 쌍의 너트부는 상기 회전축의 회전에 따라 상기 파이프의 주변부로부터 중심부로 이동하여 상기 경사부를 가압하는 자재 지지용 롤러.
제6항에서,
상기 경사부의 가압에 의해 상기 파이프는 상기 경사부가 위치한 방향으로 볼록하게 변형되는 자재 지지용 롤러.
제1항에서,
상기 지지부는 상기 파이프에 설치된 베어링과 결합되는 보빈을 포함하는 자재 지지용 롤러.
제8항에서,
상기 보빈은 상기 파이프에 복수개로 설치되는 자재 지지용 롤러.
제1항에서,
상기 자재는 이차 전지의 전극 또는 분리막인 자재 지지용 롤러.