KR20230083780A - 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스 - Google Patents

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주식회사 엘지에너지솔루션
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Abstract

개시되는 발명은, 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서, 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터; 를 포함한다.

Description

건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스{CALENDING ROLL PRESS FOR MANUFACTURING DRY ELECTRODE}
본 발명은 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하여 각 부분이 독립적으로 회전하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 관한 것이다.
최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 이차전지는, 핸드폰, 노트북, 캠코더 등과 같은 휴대용 기기뿐만 아니라, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다.
따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.
이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되며, 전해액의 누액 가능성이 적고, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 증가하고 있다.
일반적으로, 이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형과 각형의 금속 캔에 내장되는 원통형 전지 및 각형 전지, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되는 파우치형 전지로 분류된다.
그리고, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재된 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리롤 형태, 및 소정 크기로 형성되는 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재한 상태에서 순차적으로 적층하는 스택형으로 분류된다.
여기서, 전기 자동차 등은 고출력의 전기 에너지가 사용되기 때문에 다수의 배터리 모듈이 요구되며, 이러한 배터리 모듈은 내부에 다수의 전지셀이 직렬 또는 병렬로 연결된다.
한편, 전극 공정에서, 집전체 상에 전극 활물질, 바인더 및 도전재를 포함하는 슬러리를 도포한 후 건조 과정을 통해 슬러리의 용제를 제거하는 습식 전극 공정을 통해 전극을 제조하는 것이 일반적이었다.
상술한 바와 같은 습식 전극 공정은, 집전체에 도포된 슬러리로부터 용제를 제거하기 위한 에너지가 필요하기 때문에 제조비용이 높아져, 생산성 향상이 어려운 점이 있었다.
따라서, 슬러리를 집전체에 도포하지 않고, 건식 전극 공정을 통해 전극을 제조하는 방법이 제안되고 있다.
건식 전극 공정은 전극 활물질, 바인더 및 도전재 등을 용매나 분산매 등과 같은 액상 매질 없이 혼합하여 제조하며, 분말 혼합물은 캘린더링 공정을 통해 건식 전극 시트로 제조되고, 제조된 건식 전극 시트를 집전체에 라미네이팅하여 전극을 제조하는 방식이다.
이러한 건식 전극 공정은 기존 습식 전극 공정에 비하여 에너지 밀도를 향상시키고, 충방전 특성이 향상되어 수명이 기존 습식 전극 공정에 비해 2배 이상 늘어나며, 기존 습식 전극 공정에서 요구되는 건조 공정이 요구되지 않아, 건조 공정을 위한 건조실 및 이에 따른 공간, 그리고 건조 에너지 비용이 소요되지 않는 장점이 있다.
여기서, 건식 전극 공정에서, 건식 전극 시트를 제조하는 캘린더링 공정은 복수의 캘린더링 크라운 롤을 인접하게 다단으로 배치한 캘린더링 롤 프레스를 통해 진행되고, 다단으로 배치된 각 캘린더링 크라운 롤 사이에 건식 전극 시트를 투입하여 연신하는 공정을 진행한다.
즉, 복수 개로 구비되는 다단의 캘린더링 크라운 롤 사이에 집전체와 라미네이팅하여 전극을 제조하기 위한 건식 전극 시트를 투입하여 통과시키면서 건식 전극 시트를 연신한다.
여기서, 캘린더링 롤 프레스는 캘린더링 크라운 롤을 다단으로 설치하고, 다단으로 설치된 각 캘린더링 크라운 롤이 서로 다른 속도로 회전하게 되며, 이때 공정 진행 방향을 따라 각 크라운 롤의 선속도가 증가하게 된다.
도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤(101)은 롤 구동축(103a, 103b)이 연결되는 양측 보다 롤의 중앙 부분의 직경이 크게 형성되어 롤의 길이방향으로 완만하게 볼록한 곡선 형태로 형성된다.
이에 따라, 서로 인접한 크라운 롤과 크라운 롤의 선속도 비가 특정값을 넘을 경우, 롤의 직경이 작은 측면부에 비하여 롤의 직경이 큰 중앙부의 입구로 투입되는 건식 전극 시트의 중앙이 롤과 롤 사이를 통과하지 못하고 막히는 뱅크 현상의 발생 위험이 높다.
즉, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤(101, 101', 101") 사이로 투입된 건식 전극 시트(201)가 캘린더링 크라운 롤(101, 101', 101") 사이를 통과하지 못하고 뭉쳐져서 입구를 막는 뱅크 현상이 발생된다.
이러한 뱅크 현상은 롤의 직경이 증가할 수록 발생 빈도가 증가한다.
상술한 바와 같이, 캘린더링 크라운 롤 사이를 통과하는 건식 전극 시트에 뱅크 현상이 발생되면, 균일한 품질의 건식 전극 시트의 생산이 어려우며, 건식 전극 시트의 품질이 저하된다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-0954617호
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 하나의 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하고, 각 부분이 독립적으로 회전되도록 이루어져 각 부분의 각속도를 다르게 조절할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 크라운 롤의 센터부의 각속도를 사이드부의 각속도 보다 낮게 설정하여 캘린더링 공정에서 크라운 롤과 롤 사이의 입구에서 발생되는 뱅크 현상을 억제할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 실현하기 위하여 본 발명은, 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서, 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하나의 예로서, 센터 롤러와 각 사이드 롤러가 서로 다른 각속도로 회전한다.
다른 하나의 예로서, 센터 롤러의 각속도가 각 사이드 롤러의 각속도 보다 느리다.
또 다른 하나의 예로서, 제1 및 제2 사이드 롤러의 각속도는 서로 동일하다.
구체적인 예로서, 제1 사이드 롤러와 센터 롤러 및 제2 사이드 롤러의 외주면은 센터 롤러가 볼록한 연속적인 포물면을 형성한다.
하나의 예로서, 센터 롤러의 각 내륜 구동축은 제1 및 제2 사이드 롤러의 외륜 구동축 보다 길게 형성되어, 각 내륜 구동축이 외륜 구동축의 외부로 노출된다.
다른 하나의 예로서, 외륜 구동축의 내주연과 내륜 구동축의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링이 구비된다.
구체적인 예로서, 베어링은, 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나이다.
다른 구체적인 예로서, 모터는, 센터 롤러에 연결되어 센터 롤러를 회전시키는 센터 모터, 및 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러에 연결되어 각 사이드 롤러를 회전시키는 사이드 모터를 포함한다.
하나의 예로서, 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 센터 모터에 연결되어 회전하고, 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 각각의 사이드 모터에 연결되어 회전한다.
구체적인 예로서, 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고, 각 외륜 구동축은 각 사이드 모터의 샤프트에 구비되는 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 독립적으로 회전한다.
다른 하나의 예로서, 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 센터 모터에 연결되어 회전하고, 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터에 연결되어 함께 회전한다.
구체적인 예로서, 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고, 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트 양 쪽에 구비되는 각 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 함께 회전한다.
본 발명에 의하면, 하나의 캘린더링 크라운 롤을 복수 개로 분리하고, 각 부분이 독립적으로 회전되도록 이루어져 각 부분의 각속도를 다르게 조절할 수 있다.
그리고, 크라운 롤의 센터부의 각속도를 사이드부의 각속도 보다 낮게 설정함으로써 캘린더링 공정에서 크라운 롤과 롤 사이의 입구에서 발생되는 뱅크 현상을 억제할 수 있다.
또한, 크라운 롤의 각 부분의 각속도를 다르게 조절하여 건식 전극 시트의 품질을 균일하게 할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 2는 종래기술에 따른 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 캘린더링 공정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 의한 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 5는 A-A'선 단면도이다.
도 6은 B-B'선 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.
본 발명의 명세서 전체에서 사용되는, "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, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 발명의 명세서에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치 된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
(제1 실시형태)
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4는 본 실시형태에 의한 캘린더링 크라운 롤을 개략적으로 나타내는 측단면도이다. 도 5는 A-A'선 단면도이다. 도 6은 B-B'선 단면도이다.
도 3 및 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스(100)는 복수 개로 설치되는 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트(미도시)를 통과시켜 연신하기 위한 것이다.
도시된 실시형태에서는, 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)를 포함하는 캘린더링 크라운 롤(1), 그리고 상기 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)를 회전시키는 모터(30)를 포함하여 구성된다.
상기 캘린더링 크라운 롤(1)은 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 내측면이 대면하는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 포함한다.
상기 센터 롤러(10)는 양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축(11)이 돌출형성된다.
즉, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 센터 롤러(10)는 양 측면 중심부에 센터 롤러(10)의 길이방향으로 봉상체형상의 내륜 구동축(11)이 돌출형성된다.
상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 각각 구비된다.
여기서, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 센터 롤러(10)의 양 측면에 대해 내측면이 대면하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면 중심부에는 길이방향으로 외륜 구동축(21a, 21b)이 돌출형성된다.
그리고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외륜 구동축(21a, 21b)은 상기 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11)이 관통되도록 중공형으로 형성된다.
이로 인해, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 대해 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 내측면이 각각 대면하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면 중심부에 구비된 외륜 구동축(21a, 21b)의 길이방향으로는 상기 내륜 구동축(11)이 관통하여 외륜 구동축(21a, 21b) 바깥으로 그 단부가 돌출된다.
그리고, 상기 제1 사이드 롤러(20a)와 센터 롤러(10) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외주면은 상기 센터 롤러(10)가 볼록한 연속적인 포물면을 형성한다.
여기서, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면 중심부에 돌출형성되는 각 내륜 구동축(11)에 중공형의 외륜 구동축(21a, 21b)이 끼워지는 형태로 센터 롤러(10)의 양 측에 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 각각 설치된다.
상기 모터(30)는 상기 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)를 독립적으로 회전구동시킨다.
여기서, 상기 모터(30)는 상기 센터 롤러(10)에 연결되어 센터 롤러(10)를 회전시키는 센터 모터(31) 및 상기 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 제1 사이드 롤러(20a)와 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시키는 사이드 모터(35)를 포함한다.
이때, 상기 사이드 모터(35)는 제1 사이드 롤러(20a)에 연결되어 상기 제1 사이드 롤러(20a)를 회전시키는 제1 사이드 모터(35a)와 제2 사이드 롤러(20b)에 연결되어 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시키는 제2 사이드 모터(35b)를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 구조에 의하면, 상기 센터 롤러(10)의 양 측면에 각각 형성되는 내륜 구동축(11) 중 어느 일측면에 형성되는 내륜 구동축(11)은 상기 센터 모터(31)에 연결되어 회전하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)에 각각 연결되어 회전하게 된다.
여기서, 상기 센터 롤러(10)와 각 사이드 롤러(20a, 20b)는 서로 다른 각속도로 회전한다. 즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터에 위치하는 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)는 구조적으로 분리된 서로 독립적인 롤러이므로, 각 롤러(10, 20a, 20b)의 각속도를 서로 다르게 하여 회전시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)을 상호 인접하도록 복수 개로 배치한 후 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트를 통과시키면서 연신할 때, 캘린더링 크라운 롤(1) 사이에 발생하는 뱅크 현상을 억제하기 위해서는 직경이 서로 다른 센터 롤러(10)와 각 사이드 롤러(20a, 20b)각 서로 다른 각속도로 회전되도록 하는 것이 유용하다.
이때, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터 롤러(10)의 각속도가 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)의 각속도 보다 느리도록 설정한다.
즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)의 센터 롤러(10)의 회전속도를 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 구비되는 각 사이드 롤러(20a, 20b)의 회전속도 보다 낮게 설정하면, 롤의 직경이 큰 센터 롤러(10)의 선속도가 큼에 따라 건식 전극 시트가 롤의 중앙부에서 원활히 통과하지 못하고 정체되는 뱅크 현상의 발생이 억제 내지 완화된다.
한편, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하게 설정된다.
즉, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)에서 센터 롤러(10)의 각속도 보다 빠르게 설정되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 서로 동일한 각속도로 회전한다.
이를 위하여, 본 발명에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스(100)에는 제어부(미도시)가 더 포함될 수 있으며, 상기 제어부는 상기 센터 모터(31)와 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)에 전기적으로 연결되어 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도를 제어할 수 있으며, 이때 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 서로 동일한 각속도로 회전하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서는 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하게 설정되어 있으나, 경우에 따라 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도를 다르게 설정하여 캘린더링 크라운 롤(1) 사이에서 발생될 수 있는 뱅크 현상을 더욱 효과적으로 억제하는 것도 가능하다.
한편, 상기 센터 롤러(10)의 각 내륜 구동축(11)은 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 외륜 구동축(21a, 21b) 보다 길게 형성되어, 상기 각 내륜 구동축(11)의 단부가 상기 외륜 구동축(21a, 21b)의 외부로 노출된다.
이러한 구조를 통해, 상기 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)에 연결되고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 제1 및 제2 사이드 모터(35a, 35b)에 연결된다.
하나의 실시예에서, 상기 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)의 샤프트(32)에 구비되는 센터 스프로킷(33)에 체인(34)으로 연결되어 회전하고, 상기 센터 롤러(10)의 일측에 구비되는 제1 사이드 롤러(20a)는 제1 사이드 모터(35a)의 샤프트(36)에 구비되는 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 연결되어 회전하며, 상기 센터 롤러(10)의 타측에 구비되는 제2 사이드 롤러(20b)는 제2 사이드 모터(35b)의 샤프트(36)에 구비되는 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 각기 연결됨으로써 모든 롤러(10, 20a, 20b)가 독립적으로 회전할 수 있다.
도시된 본 발명의 일 실시형태에서는, 상기 내륜 구동축(11)과 각 외륜 구동축(21a, 21b)이 각 모터(31, 35a, 35b)의 스프로킷(33, 37)에 체인(34, 38)으로 연결되어 회전하도록 이루어져 있으나, 상기 내륜 구동축(11)과 각 외륜 구동축(21a, 21b)이 벨트로 연결되어 회전하도록 이루어지는 것도 가능하며, 기타 다양한 동력전달기구가 적용될 수 있다.
한편, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 외륜 구동축(21a, 21b)의 내주연과 상기 내륜 구동축(11)의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링(23)이 구비된다.
즉, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)에 중공형으로 형성되는 외륜 구동축(21a, 21b)과 상기 외륜 구동축(21a, 21b) 내에 관통설치되는 센터 롤러(10)의 내륜 구동축(11) 사이에는 베어링(23)이 구비된다.
상기 베어링(23)은 상기 내륜 구동축(11)의 관통길이에 대응하여 그 둘레에 복수 개가 구비될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 상기 외륜 구동축(21a, 21b)과 내륜 구동축(11) 사이에 베어링(23)이 구비됨으로써 중공형의 외륜 구동축(21a, 21b) 내에서 회전하는 내륜 구동축(11)을 안정적으로 지지함과 함께 마찰에 의한 에너지 손실을 감소시킬 수 있다.
이때, 상기 베어링(23)은 볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
다시 말해, 축 하중과 회전속도 등의 설계조건에 따라 구름 베어링이나, 미끄럼 베어링이 적절히 선택될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 의한 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스의 동작과정을 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스(100)에서, 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)로 구성된 캘린더링 크라운 롤(1)을 상호 인접하도록 복수 개로 배치하고, 복수 개의 캘린더링 크라운 롤(1) 사이로 건식 전극 시트를 통과시키면서 연신한다.
그리고, 상기 센터 롤러(10)를 회전시키는 센터 모터(31)와, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 상기 제2 사이드 롤러(20b)를 각각 회전시키는 제1 사이드 모터(35a)와 제2 사이드 모터(35b)를 구동하여 상기 센터 롤러(10), 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시킨다.
이때, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)에서 센터 롤러(10)와 상기 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 각각 독립적으로 회전시키게 된다.
또한, 상기 센터 롤러(10)와 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 서로 다른 각속도로 회전하도록 하되, 상기 센터 롤러(10)의 각속도를 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도 보다 느리게 회전하도록 설정된다.
여기서, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 서로 동일하면서 센터 롤러(10)의 각속도 보다는 빠르도록 제1 사이드 모터(35a) 및 제2 사이드 모터(35b)를 제어함으로써 캘린더링 크라운 롤(1) 사이를 통과하는 건식 전극 시트에 발생하는 뱅크 현상을 억제할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 상기 캘린더링 크라운 롤(1)을 센터 롤러(10)와 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 3부분으로 분리하고, 분리된 센터 롤러(10)와 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)의 각속도를 달리하며, 특히 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각속도는 동일하면서 상기 센터 롤러(10)의 각속도 보다 빠르게 설정함으로써 상대적으로 직경이 작은 제1 및 제2 사이드 롤러(20a, 20b)에 접하는 건식 전극 시트의 양 측면부에 비해 직경이 큰 센터 롤러(10)에 접하는 중앙부에서의 뱅크 현상을 방지할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 7은 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8은 본 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스의 다른 변형예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7에 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 캘린더링 롤 프레스(100')는 센터 롤러(10)의 양 측에 각각 구비되는 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)가 하나의 사이드 모터(35)에 연결되어 회전한다.
즉, 상기 센터 롤러(10)의 일측면에 형성되는 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)에 연결되어 회전하고, 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)의 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 하나의 사이드 모터(35)에 공통으로 연결되어 회전한다.
이를 위하여, 상기 센터 모터(31)의 내륜 구동축(11)은 센터 모터(31)의 샤프트(32)에 구비되는 센터 스프로킷(33)에 체인(34)으로 연결되어 회전하고, 상기 각 외륜 구동축(21a, 21b)은 하나의 사이드 모터(35)의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트(36)에 구비되는 양쪽의 각 사이드 스프로킷(37)에 체인(38)으로 연결되어 함께 회전한다.
상기한 바와 같이, 하나의 사이드 모터(35)에 연결되는 상기 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)는 동일한 각속도로 회전하고, 제1 실시형태와는 달리, 하나의 사이드 모터(35)를 통해 제1 사이드 롤러(20a) 및 제2 사이드 롤러(20b)를 회전시킴으로써 전체 구성을 간소화함과 함께 설비 비용을 저감시킬 수 있다.
본 실시형태에서, 상기 캘린더링 롤 프레스(100')는 상기 사이드 모터(35)의 양 측면으로 하나의 샤프트(36)가 연장되고, 상기 샤프트(36)의 양쪽에 사이드 스프로킷(37)이 각기 구비되어 각 사이드 롤러(20a, 20b)에 체인(38)으로 회전 가능하게 연결되어 있으나,
일 변형예로서, 캘린더링 롤 프레스(100")는 도 8에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 사이드 모터(35)의 일측면으로만 하나의 샤프트(36)가 연장되고, 상기 샤프트(36)에 일정간격 이격되어 사이드 스프로킷(37)이 각각 구비되어 각 사이드 롤러(20a, 20b)에 체인(38)으로 회전가능하게 연결되는 것도 가능하다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1 : 캘린더링 크라운 롤
10 : 센터 롤러
11 : 내륜 구동축
20a : 제1 사이드 롤러
20b : 제2 사이드 롤러
21a, 21b : 외륜 구동축
23 : 베어링
30 : 모터
31 : 센터 모터
32 : 샤프트
33 : 센터 스프로킷
34 : 체인
35 : 사이드 모터
35a : 제1 사이드 모터
35b : 제2 사이드 모터
36 : 샤프트
37 : 사이드 스프로킷
38 : 체인
100, 100', 100" : 캘린더링 롤 프레스

Claims (13)

  1. 캘린더링 크라운 롤이 복수 개로 배치되어 건식 전극 시트를 연신하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스에 있어서,
    양 측면 중심부에 길이방향으로 내륜 구동축이 돌출형성되는 센터 롤러, 및 상기 센터 롤러의 양 측면에 대해 각각의 내측면이 대면하고, 외측면 중심부에 길이방향으로 상기 내륜 구동축이 관통하는 중공형의 외륜 구동축이 돌출형성되는 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러를 포함하는 캘린더링 크라운 롤; 및
    상기 센터 롤러와 제1 및 제2 사이드 롤러를 독립적으로 회전구동하는 모터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터 롤러와 상기 각 사이드 롤러가 서로 다른 각속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 각속도가 상기 각 사이드 롤러의 각속도 보다 느린 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 각속도는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 사이드 롤러와 센터 롤러 및 제2 사이드 롤러의 외주면은 상기 센터 롤러가 볼록한 연속적인 포물면을 형성하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 각 내륜 구동축은 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외륜 구동축 보다 길게 형성되어, 상기 각 내륜 구동축이 상기 외륜 구동축의 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외륜 구동축의 내주연과 내륜 구동축의 외주연 사이에는 적어도 하나 이상의 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 베어링은,
    볼 베어링, 롤러 베어링 또는 저널 베어링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모터는,
    상기 센터 롤러에 연결되어 센터 롤러를 회전시키는 센터 모터, 및 상기 제1 사이드 롤러와 제2 사이드 롤러에 연결되어 각 사이드 롤러를 회전시키는 사이드 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 상기 센터 모터에 연결되어 회전하고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 각각의 사이드 모터에 연결되어 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고,
    상기 각 외륜 구동축은 각 사이드 모터의 샤프트에 구비되는 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 독립적으로 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 센터 롤러의 일측면에 형성된 내륜 구동축은 상기 센터 모터에 연결되어 회전하고, 상기 제1 및 제2 사이드 롤러의 외측면에 형성되는 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터에 연결되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내륜 구동축은 센터 모터의 샤프트에 구비되는 센터 스프로킷에 체인으로 연결되어 회전하고,
    상기 각 외륜 구동축은 하나의 사이드 모터의 양 측면으로 연장되는 하나의 샤프트 양 쪽에 구비되는 각 사이드 스프로킷에 체인으로 연결되어 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 건식 전극 제조용 캘린더링 롤 프레스.
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