KR20240008101A - 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지 전극 자동공급장치(1) 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극이 소진된 제1 보빈(Bobbin)을 원 위치(이하 '공급위치'라 함)에서 밀어냄과 동시에 제2 보빈을 공급위치로 자동 이동시켜, 제한된 공간 내에서 제1 보빈과 새 전극 롤이 감긴 제2 보빈을 용이하게 교체 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치(1) 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법{ELECTRODE AUTOMATIC SUPPLYING APPARATUS FOR SECONDARY BATTERY AND METHOD THEREOF}

본 발명은 이차전지 전극 자동공급장치(1) 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 보빈(B1) 측 제1 전극(A1) 소진 시 상기 제1 보빈(Bobbin)을 원 위치(이하 '공급위치'라 함)에서 밀어냄과 동시에, 대기위치에서의 제2 보빈을 공급위치로 자동 이동시켜, 제한된 공간 내에서 제1 보빈과 제2 보빈을 용이하게 교체 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치(1) 및 그 방법에 관한 것이다.

최근 전기자동차, 에너지 저장용 축전지, 로봇, 위성 등의 개발이 본격화됨에 따라, 반복적인 충방전이 가능한 고성능 배터리인 이차전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재 상용화된 이차전지로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 아연 전지, 리튬이온 이차 전지 등이 있는데, 이 중에서 리튬이온 이차 전지는 니켈 계열의 이차 전지에 비해 메모리 효과가 거의 일어나지 않아 충방전이 자유롭고, 자가 방전율이 매우 낮으며 에너지 밀도가 높은 장점으로 각광을 받고 있다.

이러한 이차전지는 양극판, 세퍼레이터(분리막), 음극판이 순차적으로 적층되어 전해질 용액에 담가진 형태로 이루어지는데, 이와 같은 이차전지의 내부 셀 스택을 제작하는 방식은 크게 두 가지로 나뉜다. 첫번째는 음극판, 세퍼레이터, 양극판, 세퍼레이터 순으로 겹치게 한 후 같이 말아서(winding) 젤리-롤(jellyroll) 형태로 제작하는 방식이며, 두번째는 음극판과 양극판을 필요한 크기로 절단하여 음극판, 세퍼레이터, 양극판, 세퍼레이터를 교차로 적층(Stacking)하는 방식이다. 고용량 혹은 대형 이차전지를 제작하기에는 위의 두 번째 적층(Stacking)하는 방식이 전지의 수명과 공간효율 측면에서 유리하여 전기차용으로 채택하는 사례가 증가하는 추세이다.

이와 같은 적층 공정 시, 스택킹 장비에 양극판과 음극판의 전극을 지속적으로 공급하여야 한다. 이 때 양극판 및 음극판 등의 전극은 개별 보빈에 감겨진 상태에서 해당 보빈들이 언와인딩되는 방식으로 스택킹 장비 측에 공급될 수 있다. 이러한 과정에서, 보빈 측 전극 소진시 공정 수행 중단 후 해당 보빈을 신규 보빈으로 교체하여야 하는 번거로움이 발생한다. 즉, 전극이 소진된 보빈을 신규 보빈으로 교체 시, 작업의 중지가 선행되어야 하므로 공정 효율이 저하되며, 작업자에 불편함을 줄 수 있다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명의 발명자들은 개선된 구조 및 방식을 가지는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제시하며, 상세한 내용은 후술하도록 한다.

국내등록특허 제10-1758319호 '이차전지용 전극, 그의 제조방법, 그를 포함하는 이차전지 및 케이블형 이차전지'

앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명은 전극연결부에 전극을 공급 중인 제1 보빈 측 전극 소진 시 대기 위치에 놓인 신규의 제2 보빈으로 자동 교체되도록 함으로써, 양 보빈 간 용이한 교체 및 개선된 공정 효율을 도모하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 제1 보빈과 제2 보빈을 이송하는 이송부재의 상면에 제1 홈부와 제2 홈부를 형성함으로써 해당 보빈들의 안전하고도 용이한 이송을 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이송부재가 원 위치에 놓일 때, 제2 보빈이 제1 홈부 상에 안착되되 제1 보빈이 제2 홈부와 상하 이격되도록 함으로써, 이송부재의 왕복운동 중 제1 보빈과 교체되어 공급 위치에 놓인 제2 보빈이 해당 이송부재와 간섭되지 않도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이송부재가 승강, x축 방향 이동, 하강, x축 방향 이동이 순차적으로 진행되도록 함으로써 제1 보빈과 제2 보빈의 용이한 이송을 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 언와인딩부와 연결되어, 해당 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어하는 척킹 제어부를 구비함으로써, 공급 위치의 보빈이 언와인딩부에 의해 용이하게 고정 및 고정 해제되도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이송부의 y축 방향 위치를 제어하는 전극 정렬부를 구비함으로써, 공급 위치에 놓인 전극의 용이한 정렬을 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 보빈의 결합홈과 상보적인 형상의 돌기부를 가지는 언와인딩 척을 구비함으로써, 해당 언와인딩 척이 보빈과 견고히 결합되도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치는 공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체하도록 구성되는 이송부; 및 공급 위치와 대응되는 측에서 상기 공급 위치의 제1 보빈을 고정하는 언와인딩부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부는 제1 가이드부 상에서 x축 방향 이동하여 상기 제1 보빈과 제2 보빈을 이송시키는 이송부재; 및 x축 방향 연장되어 상기 이송부재의 x축 방향 이동을 가이드하는 제1 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부재는 상면 상에서 하방 함입되며 서로 이격되는 제1 홈부 및 제2 홈부;를 포함하고, 상기 제1 홈부 및 제2 홈부는 제1 보빈 및 제2 보빈의 외주면과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 제1 홈부에는 상기 이송부재가 원 위치에 있을 시 제2 보빈이 안착되며, 상기 제2 홈부는 상기 이송부재가 원 위치에 있을 시 제1 보빈과 z축 방향을 따라 서로 이격되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부는 상기 이송부재 및 제1 가이드부와 연결되어 상기 이송부재 및 제1 가이드부가 승하강되도록 하는 구동장치 구성인 승하강 구동수단;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부재는 공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체 시, 승강, 일 방향 x축 방향 이동, 하강 및 반대 방향 x축 방향 이동이 순차적으로 진행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부는 상기 언와인딩부와 연결되며, 상기 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 보빈이 상기 언와인딩부와 고정 또는 고정 해제되는 것을 제어하는 척킹 제어부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 이송부는 상기 이송부의 최하측에 배치되어, 상기 이송부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 전극의 위치를 정렬하도록 구성되는 전극 정렬부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 언와인딩부는 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈의 말단과 결합하는 언와인딩 척; 및 상기 언와인딩 척과 결합하여 회전력을 전달하는 회전 구동수단;을 포함하며, 상기 언와인딩 척은 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈의 결합홈 내측으로 삽입되는 돌기부;를 포함하며, 상기 돌기부는 제1 보빈과 제2 보빈의 결합홈과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급장치에서의 상기 언와인딩 척은 제1 보빈 및 제2 보빈의 내주면 직경 크기 이하의 직경 크기를 가지는 삽입부; 및 상기 삽입부와 연결되어 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈으로부터 멀어질수록 직경 크기가 커지도록 구성되는 경사부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급방법은, 공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체하도록 구성되는 이송부; 및 공급 위치와 대응되는 측에서 상기 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈을 고정하는 언와인딩부;를 포함하며, 상기 이송부는 제1 가이드부 상에서 x축 방향 이동하여 상기 제1 보빈과 제2 보빈을 이송시키며, 상면 상에서 하방 함입되며 서로 이격되는 제1 홈부 및 제2 홈부를 포함하는 이송부재; x축 방향 연장되어 상기 이송부재의 x축 방향 이동을 가이드하는 제1 가이드부; 및 상기 이송부재 및 제1 가이드부와 연결되어 상기 이송부재 및 제1 가이드부가 승하강되도록 하는 구동장치 구성인 승하강 구동수단;을 포함하고, 대기 위치의 제1 홈부 상에 제2 보빈이 안착되는 단계; 공급 위치의 제2 홈부 상에 제1 보빈이 z축 방향 이격되는 단계; 및 상기 제2 홈부 상에 제1 보빈의 외주면이 안착되도록, 상기 이송부재가 승강되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급방법에서, 상기 이송부는 상기 언와인딩부와 연결되며, 상기 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈이 상기 언와인딩부와 고정 또는 고정 해제되는 것을 제어하는 척킹 제어부;를 추가로 포함하고, 상기 언와인딩부로부터의 제1 보빈의 고정이 해제되는 단계; 상기 이송부재가 제1 가이드부를 따라 x축 방향 이동하는 단계; 및 상기 제1 홈부가 공급 위치에서 x축 방향 이동을 정지하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급방법에서, 상기 제1 홈부가 공급 위치에 도달하면, 상기 척킹 제어부를 통하여 상기 언와인딩부의 제2 보빈이 고정되는 단계; 및 상기 제1 홈부와 제2 보빈이 이격되도록, 상기 이송부재가 하강되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 이차전지 전극 자동공급방법에서, 상기 이송부재가 제1 가이드부를 따라 x축 방향 이동하여 원위치로 되돌아가는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 전극연결부에 전극을 공급 중인 제1 보빈 측 전극 소진 시 대기 위치에 놓인 신규의 제2 보빈으로 자동 교체되도록 함으로써, 양 보빈 간 용이한 교체 및 개선된 공정 효율을 도모하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 제1 보빈과 제2 보빈을 이송하는 이송부재의 상면에 제1 홈부와 제2 홈부를 형성함으로써 해당 보빈들의 안전하고도 용이한 이송을 가능하도록 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 이송부재가 원 위치에 놓일 때, 제2 보빈이 제1 홈부 상에 안착되되 제1 보빈이 제2 홈부와 상하 이격되도록 함으로써, 이송부재의 왕복운동 중 제1 보빈과 교체되어 공급 위치에 놓인 제2 보빈이 해당 이송부재와 간섭되지 않도록 하는 효과가 도출된다.

또한, 본 발명은 이송부재가 승강, x축 방향 이동, 하강, x축 방향 이동이 순차적으로 진행되도록 함으로써 제1 보빈과 제2 보빈의 용이한 이송을 가능하도록 하는 효과를 보인다.

또한, 본 발명은 언와인딩부와 연결되어, 해당 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어하는 척킹 제어부를 구비함으로써, 공급 위치의 보빈이 언와인딩부에 의해 용이하게 고정 및 고정 해제되도록 하는 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명은 이송부의 y축 방향 위치를 제어하는 전극 정렬부를 구비함으로써, 공급 위치에 놓인 전극의 용이한 정렬을 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 보빈의 결합홈과 상보적인 형상의 돌기부를 가지는 언와인딩 척을 구비함으로써, 해당 언와인딩 척이 보빈과 견고히 결합되도록 하는 효과를 가진다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 보빈 및 제2 보빈의 참고도이고;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급장치의 사시도이고;
도 3은 도 2에 따른 이차전지 전극 자동공급장치의 정면도이고;
도 4는 도 2에 따른 이송부재의 참고도이고;
도 5는 도 2에 따른 제1 가이드부의 참고도이고;
도 6은 도 2에 따른 척킹 제어부의 참고도이고;
도 7은 도 2에 따른 전극 정렬부의 참고도이고;
도 8은 도 2에 따른 언와인딩부의 참고도이고;
도 9 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급방법의 사용상태도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 다양한 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 참고적으로 제공되는 것일 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

이하에서는, 일 구성요소(또는 층)가 타 구성요소(또는 층) 상에 배치되는 것으로 설명되는 경우, 일 구성요소가 타 구성요소 위에 직접적으로 배치되는 것일 수도, 또는 해당 구성요소들 사이에 다른 구성 요소(들) 또는 층(들)이 사이에 위치할 수도 있음에 유의하여야 한다. 또한, 일 구성요소가 타 구성요소 상 또는 위에 직접적으로 배치되는 것으로 표현되는 경우, 해당 구성요소들 사이에 타 구성 요소(들)이 위치하지 않는다. 또한, 일 구성요소의 '상', '상부', '하부', '상측', '하측' 또는 '일 측', '측면'에 위치한다는 것은 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이다.

이하에서 제1의 구성과 제2의 구성이 서로 '연결된다' 또는 '결합된다'고 설명하는 것은, 양 구성들이 직접 연결 또는 결합되는 것뿐만 아니라 제3의 구성에 의하여 간접적으로 연결 또는 결합되는 것 역시 포함하는 개념으로 이해한다.

그리고 이하 'x축 방향'이란 정면도 상에서의 좌우 방향을, 'y축 방향'이란 정면도 상에서의 전후 방향을, 'z축 방향'이란 정면도 상에서의 상하 방향을 의미하는 것으로 이해한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 보빈 및 제2 보빈의 참고도이다.

도 1을 참고하면, 이하에서는 롤(Roll) 형태로 감겨진 전극(A)을 언와인딩부(30) 측으로 공급 중인 보빈(Bobbin)을 '제1 보빈(B1)'으로, 제1 보빈(B1) 측의 전극 소진을 대비하여 대기위치에 놓인 보빈을 '제2 보빈(B2)'으로 지칭한다. 언와인딩부(30)와 결합하는 측 제1 보빈(B1)과 제2 보빈(B2)에는 상기 언와인딩부(30)의 일 측과 결합하도록 결합홈(B11,B21)이 형성되어 있다. 또한, 제1 및 제2 보빈(B1,B2)은 양 말단이 개방되어 내측에 중공부가 형성된 원통형으로 형성될 수 있으나 이에 제한이 있는 것은 아니다.

또한, 용어 '전극(A)'은 양극판 및 음극판 중 어느 하나를 지칭하는 것이며, 제1 보빈(B1)에 감겨진 전극을 '제1 전극(A1)'으로, 제2 보빈(B2)에 감겨진 전극 '제2 전극(A2)'으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급장치의 사시도이고; 도 3은 도 2에 따른 이차전지 전극 자동공급장치의 정면도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급장치(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 본 발명은 이차전지 전극 자동공급장치(1)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제1 보빈(B1) 측 제1 전극(A1) 소진 시 상기 제1 보빈(Bobbin)을 원 위치(이하 '공급위치'라 함)에서 밀어냄과 동시에, 대기위치에서의 제2 보빈을 공급위치로 자동 이동시켜, 제한된 공간 내에서 제1 보빈과 제2 보빈을 용이하게 교체 가능하도록 하는 이차전지 전극 자동공급장치(1)에 관한 것이다. 또한, 용어 '공급위치'란 언와인딩부(30)와 대응되는 위치로, '대기위치'란 공급위치와 x축 방향을 따라 이격된 위치로 이해한다.

이를 위하여, 이차전지 전극 자동공급장치(1)는 이송부(10), 언와인딩부(30), 및 전극연결부(50)를 포함할 수 있다.

이송부(10)는 언와인딩부(30)에 고정되어 전극연결부(50)로의 제1 전극(A1) 공급을 소진한 공급위치의 제1 보빈(B1)을 신규의 제2 보빈(B2)으로 자동 교체하는 구성이다. 이를 위하여, 이송부(10)는 이송부재(110), 제1 가이드부(130), 척킹(Chucking) 제어부(150), 전극 정렬부(170), 승하강 구동수단(190)을 포함할 수 있다.

도 4는 도 2에 따른 이송부재의 참고도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 이송부재(110)는 제1 가이드부(130) 상에서 x축 방향 이동하여 제1 보빈(B1)과 제2 보빈(B2)을 이송시키는 구성이다. 이러한 이송부재(110)는 그 상면에 하방 함입되는 각각의 제1 홈부(111)와 제2 홈부(113)를 포함할 수 있다. 제1 홈부(111)는 제1 보빈(B1) 측 제1 전극(A1)이 언와인딩되어 전극연결부(50)에 전극 공급 시, 제2 보빈(B2)이 대기위치에서 안착되도록 하는 홈형의 구성이다. 제2 홈부(113)는 제1 보빈(B1)에 감겨진 제1 전극(A1) 소진 시 상기 제1 보빈(B1)이 안착되도록 하는 홈형의 구성이다.

제1 홈부(111)와 제2 홈부(113)는 실질적으로 동일한 함입형상으로, 예를 들어 곡면형의 V형홈 또는 U형홈을 가질 수 있으나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 일 예로, 제1 홈부(111)와 제2 홈부(113)는 각 보빈(B1,B2)의 외주면과 상보적인 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 이송부재(110)는 예를 들어 수직판형으로 그 상면 상에 x축 방향을 따라 서로 이격된 제1 홈부(111)와 제2 홈부(113)를 가질 수 있다. 그리고 이송부재(110)는 후술할 승하강 구동수단(190)을 통하여 승하강되며, 제1 가이드부(130)의 가이드 하 x축 방향 왕복 선회운동하도록 구성될 수 있다. 이러한 이송부재(110)는 y축 방향을 따라 서로 이격된 한 쌍이 형성되어 보빈(B1 or B2)의 양 말단을 받치도록 하는 것이 바람직하다.

이송부재(110)의 동작 과정에 대하여 상세히 설명하면, 먼저 대기위치에 놓인 제1 홈부(111)에는 제2 보빈(B2)이 안착된 상태이며, 공급위치의 제2 홈부(113)에는 제1 보빈(B1)이 안착되지 않은채 상기 제1 보빈(B1)과 상하 이격되어 있다. 이와 같이 언와인딩부(30)에 고정된 제1 보빈(B1)이 제2 홈부(113)와 상하 이격되도록 함으로써, 이송부재(110)의 왕복운동 중, 제1 보빈(B1)과 교체되어 공급위치에 놓인 제2 보빈(B2)이 상기 이송부재(110)에 의해 간섭되지 않도록 할 수 있다.

그 후, 공급위치에서의 제1 보빈(B1)을 제2 보빈(B2)으로 교체 시 이송부재(110)는 승하강 구동수단(190)에 의하여 승강 동작함으로써, 제1 보빈(B1)이 제2 홈부(113)에 안착되도록 한다.

그리고 나서, 이송부재(110)는 제1 가이드부(130)를 통해 x축 방향 이동 동작하며, 이에 의하여 제2 보빈(B2)은 공급위치에, 제1 보빈(B1)은 공급위치로부터 이격된 측에 위치할 수 있다. 이후, 언와인딩부(30)가 제2 보빈(B2)의 양 말단과 결합한 이후, 이송부재(110)는 승하강 구동수단(190)에 의해 하강 동작한다. 이후, 제1 보빈(B1)을 제2 홈부(113)로부터 제거한 다음 이송부재(110)는 x축 방향 이동하여 원 위치로 복귀한다. 따라서, 제1 홈부(111)는 다시 대기위치에, 제2 홈부(113)는 공급위치와 대응되는 측에, 즉 '원 위치'에 놓일 수 있다.

도 5는 도 2에 따른 제1 가이드부의 참고도이다.

도 2, 도 3 및 도 5를 참고하면, 제1 가이드부(130)는 x축 방향 연장되어 이송부재(110)의 x축 방향 이동을 가이드하는 구성으로, 예를 들어 y축 방향으로 서로 이격된 한 쌍의 구성일 수 있다. 이러한 제1 가이드부(130)는 제1 가이드 레일(131), 제1 가이드 블럭(133), 이송 고정부재(135)를 포함할 수 있다.

제1 가이드 레일(131)은 후술할 제1 가이드 블럭(133)과 결합하는 레일 구성으로, 한 쌍이 서로 이격 형성될 수 있다. 또한, 제1 가이드 레일(131)은 x축 방향을 따라 연장될 수 있다.

제1 가이드 블럭(133)은 제1 가이드 레일(131)과 결합하며, 예를 들어 유공압 실린더, 구동모터 등 다양한 공지된 구성 중 임의의 것으로 이루어지는 구동수단에 의해 상기 제1 가이드 레일(131) 상에서 x축 방향 이동하는 구성이다.

이송 고정부재(135)는 저부가 제1 가이드 블럭(133)과, 상부가 이송부재(110)와 결합하여 상기 제1 가이드 블럭(133)의 이동에 따라 이송부재(110)와 함께 동일 방향 이동하는 구성이다. 이러한 이송 고정부재(135)의 상면에는 이송부재(110)의 저부와 상보적인 형상의 함입홈(1351)이 형성되어 상기 이송부재(110)가 고정되도록 할 수 있다. 또한, 이송 고정부재(135)는 제1 가이드 블럭(133) 및/또는 이송부재(110)와 일체로 형성될 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

도 6은 도 2에 따른 척킹 제어부의 참고도이다.

도 2, 도 3 및 도 6을 참고하면, 척킹 제어부(150)는 언와인딩부(30)와 연결되어, 상기 언와인딩부(30)의 y축 방향 이동을 제어함으로써, 공급 위치의 보빈(B1 or B2)이 언와인딩부(30)와 고정 또는 고정 해제되도록 하는 구성이다. 이러한 척킹 제어부(150) 상에는 언와인딩부(30)와 함께, 이송부재(110) 및 제1 가이드부(130)가 놓일 수 있다. 또한, 척킹 제어부(150)는 제2 가이드 레일(151), 제2 가이드 블럭(153), 안착판부재(155) 및 연결부재(157)를 포함할 수 있다.

제2 가이드 레일(151)은 제2 가이드 블럭(153)과 결합하는 레일 구성이다. 제2 가이드 레일(151)은 한 쌍이 서로 x축 방향을 따라 이격되되 y축 방향을 따라 연장되어, 상기 제2 가이드 레일(151) 상의 언와인딩부(30)가 y축 방향을 따라 이동하도록 할 수 있다. 또한, 제2 가이드 레일(151)은 y축 방향을 따라 이격된 두 쌍이 형성되어, 각 언와인딩부(30)에 대응되게 한 쌍씩 형성되는 것이 바람직하나 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

제2 가이드 블럭(153)은 각각의 제2 가이드 레일(151)과 결합하며, 예를 들어 유공압 실린더, 구동모터 등 다양한 공지된 구성 중 임의의 것으로 이루어지는 구동수단에 의해 상기 제2 가이드 레일(151) 상에서 y축 방향 이동하는 구성이다.

안착판부재(155)는 제2 가이드 블럭(153)과 결합하여 상기 제2 가이드 블럭(153)의 이동에 따라 함께 y축 방향 이동하는 구성이다. 이러한 안착판부재(155)는 제2 가이드 블럭(153)과 일체로 형성될 수도 있고 이에 제한이 있는 것은 아니다.

연결부재(157)는 안착판부재(155)와 언와인딩부(30)를 서로 연결하는 구성으로, 예를 들어 수직판형으로 형성되며, 언와인딩부(30)의 일 측이 관통되도록 할 수 있다. 연결부재(157)는 안착판부재(155)와 일체로 형성될 수도 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 연결부재(157)는 안착판부재(155)와 함께 각 언와인딩부(30)와 대응되는 갯수로 형성될 수 있다.

도 7은 도 2에 따른 전극 정렬부의 참고도이다.

도 2, 도 3 및 도 7을 참고하면, 전극 정렬부(170)는 이송부(10)의 구성들과 연결되어, 상기 이송부(10)의 y축 방향 위치를 제어하는 구성이다. 이러한 전극 정렬부(170)는 각 언와인딩부(30)와 대응되는 갯수로 형성될 수 있다. 즉, 전극 정렬부(170)는 y축 방향을 따라 이격된 한 쌍의 이송부(10)의 위치를 제어함으로써 공급 위치에서의 전극(A1 or A2)이 정렬되도록 할 수 있다. 따라서, 전극 정렬부(170)는 이송부(10)의 가장 낮은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 전극 정렬부(170)는 제3 가이드 레일(171), 제3 가이드 블럭(173) 및 바닥판부재(175)를 포함할 수 있다.

제3 가이드 레일(171)은 제3 가이드 블럭(173)과 결합하는 레일 구성이다. 상기 제3 가이드 레일(171)은 각 언와인딩부(30)의 하측에서 한 쌍씩 형성될 수 있으나 이에 제한이 있는 것은 아니다. 또한, 개별 제3 가이드 레일(171)은 y축 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.

제3 가이드 블럭(173)은 각각의 제3 가이드 레일(171)과 결합하며, 예를 들어 유공압 실린더, 구동모터 등 다양한 공지된 구성 중 임의의 것으로 이루어지는 구동수단에 의해 상기 제3 가이드 레일(171) 상에서 y축 방향 이동하는 구성이다.

바닥판부재(175)는 제3 가이드 블럭(173)과 결합하여 상기 제3 가이드 블럭(173)의 이동에 따라 함께 y축 방향 이동하는 구성이다. 이러한 바닥판부재(175)는 제3 가이드 블럭(173)과 일체로 형성될 수도 있고 이에 제한이 있는 것은 아니다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 승하강 구동수단(190)은 이송부재(110) 및 제1 가이드부(130)와 연결되며, 그 구동에 의하여 상기 이송부재(110) 및 제1 가이드부(130)의 승강 및/또는 하강을 도모하는 구동장치 구성이다. 이러한 승하강 구동수단(190)은 예를 들어 유공압 실린더, 구동모터 등 다양한 공지된 구성 중 임의의 것으로 이루어질 수 있다.

도 8은 도 2에 따른 언와인딩부의 참고도이다.

도 2, 도 3 및 도 8을 참고하면, 언와인딩부(30)는 공급 위치와 대응되는 측에서 상기 공급 위치에 놓인 제1 보빈(B1) 또는 제2 보빈(B2)을 고정하는 구성이다. 이러한 언와인딩부(30)는 y축 방향으로 이격된 한 쌍이 형성되어 상기 보빈(B1 or B2)의 양 말단과 결합하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 언와인딩부(30)는 언와인딩 척(310)과 회전 구동수단(330)을 포함할 수 있다.

언와인딩 척(310)은 전극 공급 공정 시 공급 위치의 보빈(B1 or B2)의 말단과 결합하는 구성이다. 이를 위하여, 언와인딩 척(310)은 보빈(B1 or B2)과 결합하도록 상기 보빈(B1 or B2) 말단과 상보적인 형상을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 언와인딩 척(310)은 보빈(B1 or B2)의 중공부 측에 삽입되도록 상기 보빈(B1 or B2)의 내주면 직경 크기 이하로 형성되는 삽입부(311) 및 상기 삽입부(311)와 연결되어 상기 보빈(B1 or B2)으로부터 멀어질수록 그 직경 크기가 연속적으로 또는 불연속적으로 커지도록 구성되는 경사부(313)를 포함할 수 있다.

또한, 언와인딩 척(310)은 공급위치의 보빈(B1 or B2) 측으로 돌출되는 돌기부(315)를 포함할 수 있다. 이러한 돌기부(315)는 보빈(B1 or B2)의 결합홈(B11,B21) 내측으로 삽입될 수 있다. 따라서, 돌기부(315)는 결합홈(B11,B21)과 상보적인 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

회전 구동수단(330)은 언와인딩 척(310)과 결합하여 그 구동에 의하여 상기 언와인딩 척(310)을 회전시키는 구성이다. 이러한 회전 구동수단(330)은 예를 들어 서보보터 등 다양한 공지된 구성 중 임의의 것으로 이루어질 수 있고 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 전극연결부(50)는 제1 보빈(B1)으로부터 공급 중인 제1 전극(A1) 소진 시, 일 측에 안착되어 대기중인 제2 전극(A2)과 자동 접합시키는 구성이다. 이 때, 제2 전극(A2)은 전극연결부(50)의 일 측에 고정되어 대기 중인 상태에서 제1 전극(A1) 소진 시 상기 제1 전극(A1)의 일 측과 테이핑 결합될 수 있다. 이러한 전극연결부(50)는 공지된 구성들을 조합하여 이루어질 수 있고 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.

도 9 내지 도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급방법의 사용상태도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 자동공급방법에 대하여 상세히 설명하도록 또한, 하기 각 공정 단계들은 기재한 것과 시간적 선후를 달리하여 수행될 수도 있고, 임의의 단계들은 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며, 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

전극연결부(50)로의 공급에 의해 제1 보빈(B1)의 제1 전극(A1) 소진 시, 제2 보빈(B2)을 대기위치로부터 공급위치로 이송하는 과정에 대하여 설명한다. 이송부재(110)의 제1 홈부(111)에는 제2 보빈(B2)이 안착되어 있다. 또한, 제2 홈부(113)와 제1 보빈(B1)은 z축 방향을 따라 서로 이격되어 있다.

이러한 상태에서, 도 9를 참고하면, 이송부재(110)가 승강 동작한다. 상기 이송부재(110)의 승강은 승하강 구동수단(190)을 통하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 이송부재(110)는 제2 홈부(113) 상에 제1 보빈(B1)의 외주면이 안착될 때까지 승강 동작할 수 있다. 그리고 척킹 제어부(150)의 y축 방향 이동에 의하여 언와인딩 척(310)은 제1 보빈(B1)의 말단과의 결합이 해제될 수 있다. 즉, 언와인딩 척(310)은 제1 보빈(B1)과 멀어지는 방향으로 이동하여 상호 결합이 해제될 수 있다.

그리고 나서, 도 10을 참고하면, 이송부재(110)는 제1 가이드부(130)의 가이드 하 x축 방향 이동한다. 이에 대하여 상세히 설명하면, 제1 홈부(111) 상의 제2 보빈(B2)이 공급 위치에 도달할 때까지 이송부재(110)가 측방 이동할 수 있다. 이에 의하여, 제2 보빈(B2)은 공급위치에 배치되며, 제1 보빈(B1)은 상기 공급위치로부터 이탈할 수 있다.

그 후, 척킹 제어부(150)의 y축 방향 이동에 의하여 언와인딩 척(310)은 공급위치의 제2 보빈(B2)의 말단과 결합한다. 예를 들어, 제2 보빈(B2)의 중공부 내에 언와인딩 척(310)의 삽입부(311)가 삽입되며, 상기 척(310)의 돌기부(315)가 결합홈(B21) 측에 삽입되어 양 구성의 상호 결합을 도모할 수 있다.

이후, 도 11을 참고하면, 이송부재(110)가 하강 동작한다. 상기 이송부재(110)의 하강은 승하강 구동수단(190)을 통하여 수행될 수 있다. 그리고 제1 전극(A1)이 소진된 제1 보빈(B1)은 제2 홈부(113) 상에서 작업자에 의하여 또는 자동으로 제거될 수 있다.

그리고, 도 12를 참고하면, 이송부재(110)는 다시 원 위치로 되돌아간다. 즉, 이송부재(110)의 제2 홈부(113)는 공급위치와 대응되는 측으로, 제1 홈부(111)은 대기위치로 되돌아갈 수 있다. 이러한 이송부재(110)의 x축 방향 이동은 제1 가이드부(130)의 가이드 하 수행될 수 있다. 그리고 제1 홈부(111)에는 전극이 감겨진 신규의 보빈이 안착될 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.

1 : 이차전지 전극 자동공급장치
10 : 이송부
110 : 이송부재
111 : 제1 홈부 113 : 제2 홈부
130 : 제1 가이드부
131 : 제1 가이드 레일 133 : 제1 가이드 블럭
135 : 이송 고정부재
1351 : 함입홈
150 : 척킹 제어부
151 : 제2 가이드 레일 153 : 제2 가이드 블럭
155 : 안착판부재 157 : 연결부재
170 : 전극 정렬부
171 : 제3 가이드 레일 173 : 제3 가이드 블럭
175 : 바닥판부재
190 : 승하강 구동수단
30 : 언와인딩부
310 : 언와인딩 척
311 : 삽입부 313 : 경사부
315 : 돌기부
330 : 회전 구동수단
50 : 전극연결부
A: 전극
A1 : 제1 전극 A2 : 제2 전극
B1 : 제1 보빈 B2 : 제2 보빈
B11, B21 : 결합홈

Claims (14)

1. 공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체하도록 구성되는 이송부; 및
   공급 위치와 대응되는 측에서, 상기 공급 위치의 제1 보빈을 고정하는 언와인딩부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 이송부는
   제1 가이드부 상에서 x축 방향 이동하여 상기 제1 보빈과 제2 보빈을 이송시키는 이송부재; 및
   x축 방향 연장되어 상기 이송부재의 x축 방향 이동을 가이드하는 제1 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 이송부재는
   상면 상에서 하방 함입되며 서로 이격되는 제1 홈부 및 제2 홈부;를 포함하고,
   상기 제1 홈부 및 제2 홈부는
   제1 보빈 및 제2 보빈의 외주면과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 홈부에는
   상기 이송부재가 원 위치에 있을 시 제2 보빈이 안착되며,
   상기 제2 홈부는
   상기 이송부재가 원 위치에 있을 시 제1 보빈과 z축 방향을 따라 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
5. 제3항에 있어서, 상기 이송부는
   상기 이송부재 및 제1 가이드부와 연결되어 상기 이송부재 및 제1 가이드부가 승하강되도록 하는 구동장치 구성인 승하강 구동수단;을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 이송부재는
   공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체 시, 승강, 일 방향 x축 방향 이동, 하강 및 반대 방향 x축 방향 이동이 순차적으로 진행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
7. 제3항에 있어서, 상기 이송부는
   상기 언와인딩부와 연결되며, 상기 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 보빈이 상기 언와인딩부와 고정 또는 고정 해제되는 것을 제어하는 척킹 제어부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
8. 제7항에 있어서, 상기 이송부는
   상기 이송부의 최하측에 배치되어, 상기 이송부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 전극의 위치를 정렬하도록 구성되는 전극 정렬부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
9. 제1항에 있어서, 상기 언와인딩부는
   공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈의 말단과 결합하는 언와인딩 척; 및
   상기 언와인딩 척과 결합하여 회전력을 전달하는 회전 구동수단;을 포함하며,
   상기 언와인딩 척은
   공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈의 결합홈 내측으로 삽입되는 돌기부;를 포함하며,
   상기 돌기부는
   제1 보빈과 제2 보빈의 결합홈과 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
   
10. 제9항에 있어서, 상기 언와인딩 척은
    제1 보빈 및 제2 보빈의 내주면 직경 크기 이하의 직경 크기를 가지는 삽입부; 및
    상기 삽입부와 연결되어 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈으로부터 멀어질수록 직경 크기가 커지도록 구성되는 경사부;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
    
11. 공급 위치의 제1 보빈을 대기 위치의 제2 보빈으로 자동 교체하도록 구성되는 이송부; 및 공급 위치와 대응되는 측에서 상기 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈을 고정하는 언와인딩부;를 포함하며,
    상기 이송부는
    제1 가이드부 상에서 x축 방향 이동하여 상기 제1 보빈과 제2 보빈을 이송시키며, 상면 상에서 하방 함입되며 서로 이격되는 제1 홈부 및 제2 홈부를 포함하는 이송부재; x축 방향 연장되어 상기 이송부재의 x축 방향 이동을 가이드하는 제1 가이드부; 및 상기 이송부재 및 제1 가이드부와 연결되어 상기 이송부재 및 제1 가이드부가 승하강되도록 하는 구동장치 구성인 승하강 구동수단;을 포함하고,
    대기 위치의 제1 홈부 상에 제2 보빈이 안착되는 단계;
    공급 위치의 제2 홈부 상에 제1 보빈이 z축 방향 이격되는 단계; 및
    상기 제2 홈부 상에 제1 보빈의 외주면이 안착되도록, 상기 이송부재가 승강되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
    
12. 제11항에 있어서, 상기 이송부는
    상기 언와인딩부와 연결되며, 상기 언와인딩부의 y축 방향 이동을 제어함으로써 공급 위치의 제1 보빈 또는 제2 보빈이 상기 언와인딩부와 고정 또는 고정 해제되는 것을 제어하는 척킹 제어부;를 추가로 포함하고,
    상기 언와인딩부로부터의 제1 보빈의 고정이 해제되는 단계;
    상기 이송부재가 제1 가이드부를 따라 x축 방향 이동하는 단계; 및
    상기 제1 홈부가 공급 위치에서 x축 방향 이동을 정지하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 홈부가 공급 위치에 도달하면, 상기 척킹 제어부를 통하여 상기 언와인딩부의 제2 보빈이 고정되는 단계; 및
    상기 제1 홈부와 제2 보빈이 이격되도록, 상기 이송부재가 하강되는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 이송부재가 제1 가이드부를 따라 x축 방향 이동하여 원위치로 되돌아가는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 전극 자동공급장치.
    

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