KR20240012096A

KR20240012096A - 2차 전지용 전극 생산 시스템

Info

Publication number: KR20240012096A
Application number: KR1020220089595A
Authority: KR
Inventors: 정연길; 김병렬
Original assignee: 유일에너테크(주)
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2024-01-29

Abstract

본 발명은 매거진에 적재된 전극을 운반하는 로딩부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템으로서, 상기 로딩부는 상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제1 석션유닛을 포함하고, 상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제2 석션유닛을 포함하는 제1 장치를 포함하고, 상기 제1 석션유닛은 상기 매거진과 대응하게 위치하는 작업영역에 진퇴 가능하게 배치되고, 상기 제2 석션유닛은 상기 작업영역에 고정되어 배치되고, 상기 제1 석션유닛과 상기 제2 석션유닛은 동일한 상기 전극을 교대로 석션하는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공할 수 있다.

Description

2차 전지용 전극 생산 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING ELECTRODES OF BATTERY}

본 발명은 매거진에 적재된 전극을 운반하는 로딩부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 화학 전지라 함은 양극, 음극 및 전해질을 포함하며 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 발생시키는 전지를 말하며, 이는 일회용으로 사용하는 일차 전지와 충방전이 가능하여 반복적인 사용이 가능한 2차 전지로 구분될 수 있다.

충방전이 가능한 장점에 의해 2차 전지의 사용이 점차적으로 늘고 있는 추세이다. 이와 같은 2차 전지 중에서도 리튬 2차 전지는 단위 중량당 에너지 밀도가 높기 때문에, 전자 통신 기기의 전원으로 사용되거나 고출력의 하이브리드 자동차 등에 널리 사용되고 있다.

이러한 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)은 전지의 양극과 음극으로 사용되어 전지와 전지 외부를 전기적으로 연결하는데 사용된다.

전극에는 일정한 간격으로 노칭을 수행하여 전극탭을 형성시킬 수 있다.

노칭된 전극은 커팅되어 매거진에 적재된다. 매거진에 적재된 전극은 공정에 투입되기 위하여, 로딩부를 통해 운반된다. 로딩부는 적재된 전극 중 최상측에 위치한 낱장의 전극을 석션하여 공정까지 운반된다.

그러나 로딩부가 전극을 한장 씩 석션할 때, 셕션되는 전극(상측 전극)의 아래에 위치한 전극(하측 전극)이 로딩되는 전극에 들러붙어 함께 로딩되는 문제점(이하, 이매 현상)이 있다. 이는 전극이 밀착되어 로딩되는 전극과 그 아래에 위치한 전극 사이로 공기가 유입되지 않아, 상측 전극과 하측 전극이 함께 로딩되기 때문이다.

하측 전극을 둘러붙지 않게 하기 위하여, 전극의 중앙을 상하로 떨어주거나, 전극의 양단을 먼저 석션하여 들어올림으로써, 상측 전극과 하측 전극 사이로 공기를 유입시키는 방안 등이 제안되고 있다.

다만, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 공정속도가 빨라지는 경우, 로딩부에서 하측 전극을 둘러붙지 않게 하는 이러한 방안들은 구현하기 어려운 문제점이 있다. 로딩부에서 이러한 방안들이 구현되면, 2차 전지용 전극 생산 시스템의 공정속도가 전체적으로 느려지는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1777607호(2017.09.06. 공고)

본 발명의 목적은, 하측 전극이 상측 전극에 들러붙어 함께 로딩되는 것을 방지하면서도, 공정속도를 증가시킬 수 있는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공함에 있다.

실시예는, 매거진에 적재된 전극을 운반하는 로딩부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템으로서, 상기 로딩부는 상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제1 석션유닛을 포함하고, 상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제2 석션유닛을 포함하는 제1 장치를 포함하고, 상기 제1 석션유닛은 상기 매거진과 대응하게 위치하는 작업영역에 진퇴 가능하게 배치되고, 상기 제2 석션유닛은 상기 작업영역에 고정되어 배치되고, 상기 제1 석션유닛과 상기 제2 석션유닛은 동일한 상기 전극을 교대로 석션하는 2차 전지용 전극 생산 시스템을 제공할 수 있다.

상기 제2 석션유닛이 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛이 상기 작업영역에 진입할 수 있다.

상기 작업영역에서 상기 제2 석션유닛이 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛은 상기 전극을 석션 상태에서 상기 제2 석션유닛이 상기 전극과 이격되도록 상기 전극을 하측으로 밀어낼 수 있다.

상기 제2 석션유닛은 상기 제1 석션유닛이 하강하여 상기 전극에 접촉할 때, 석션을 해제할 수 있다.

상기 제2 석션유닛이 상기 작업영역에서 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛은 상기 전극보다 상측에 위치할 수 있다.

상기 제1 석션유닛과 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 서로 다른 영역을 석션할 수 있다.

복수 개의 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 간격을 두고 배치되고, 복수 개의 상기 제1 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 상기 제2 석션유닛 사이에 배치될 수 있다.

상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛은 복수 개의 제1 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제1 석션유닛보다 외측에 배치될 수 있다.

복수 개의 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 간격을 두고 배치되고, 상기 제1 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 인접하는 상기 제2 석션유닛 사이로 진입할 수 있다.

상기 제1 석션유닛은 축부를 중심으로 회전 가능하게 배치되고, 상기 제1 석션유닛 및 상기 제2 석션유닛은 상하방향으로 이동 가능하게 배치될 수 있다.

상기 전극의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 석션유닛은 상기 제2 석션유닛에 정렬되어 배치될 수 있다.

상기 제1 장치는 상기 전극과 접촉하는 푸쉬바를 더 포함하고, 상기 푸쉬바는 상기 전극의 폭방향을 기준으로, 상기 제2 석션유닛의 석션영역 사이에서 상기 전극과 접촉하되, 상기 전극의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉할 수 있다.

상기 제1 장치는 상기 전극과 접촉하는 푸쉬바를 더 포함하고, 상기 푸쉬바는 상기 전극의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 석션유닛의 석션영역 사이에서 상기 전극과 접촉하되, 상기 전극의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉할 수 있다.

상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛은 다른 제2 석션유닛에 대해 경사지게 배치될 수 있다.

상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛에 인접하여 배치되는 블러워를 포함하고, 상기 블러워는 상기 제2 석션유닛이 상기 전극의 단부를 들어올리면, 상기 전극을 향하여 송풍할 수 있다.

상기 제2 석션유닛을 상하방향으로 진동시키는 바이브레이터를 더 포함할 수 있다.

복수 개의 상기 제2 석션유닛 중 일부는 상기 바이브레이터로 인하여 상하방향으로 진동하고, 복수 개의 상기 제2 석션유닛 중 다른 일부는 석션이 온오프됨으로써 상하방향으로 진동할 수 있다.

상기 제2 석션유닛은 상기 바이브레이터를 수평방향으로 이동시켜, 상기 제2 석션유닛에 석션된 상기 전극의 주름을 펼 수 있다.

상기 로딩부의 상기 제1 석션유닛은 직선 왕복 이동하여 상기 작업영역에 진퇴할 수 있다.

실시예에 따르면, 전극을 로딩하는 로딩부를 이매 현상을 방지하기 위한 제1 장치를 별개로 마련하고, 로딩부가 제1 장치로 진입하도록 구성함으로써, 공정속도를 높이면서도, 하측 전극이 상측 전극에 들러붙어 함께 로딩되는 것을 방지하면서도, 공정속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

실시예에 따르면, 이매 방지를 이한 제1 장치가 먼저 전극을 들어올린 상태에서, 로딩부가 하강하여 전극이 제1 장치에서 떨어지도록 밀어내면서 전극을 석션하기 때문에 하측 전극이 상측 전극에 들러붙는 것을 방지하면서도, 공정속도를 증가시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템의 로딩부와 제1 장치와 매거진을 도시한 사시도,
도 2는 로딩부와 제1 장치의 확대도,
도 3 내지 도 9는 전극의 이매 제거 과정을 도시한 도면,
도 10은 제2 석션유닛에 의해 전극이 들린 상태에서, 바이브레이터를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 상태를 도시한 도면,
도 11은 제2 석션유닛에 의해 전극이 들린 상태에서, 바이브레이터와 석션 제어를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 다른 상태를 도시한 도면,
도 12는 제2 석션유닛에 의해 전극이 들린 상태에서, 바이브레이터를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 또 다른 상태를 도시한 도면,
도 13은 전극과 푸쉬부의 위치를 도시한 도면,
도 14는 전극과 푸쉬부의 다른 위치를 도시한 도면,
도 15는 블러워가 배치된 상태에서, 제2 석션유닛이 전극을 들어올리는 과정을 도시한 도면,
도 16은 작업영역에 진입하여 제2 석션유닛과 정렬되는 제1 석션유닛을 도시한 도면,
도 17은 제1 석션유닛과 제2 석션유닛이 정렬된 상태를 도시한 도면,
도 18 내지 도 20은 전극의 로딩과정을 도시한 도면,
도 21은 제2 석션유닛에서 전극의 주름을 펴는 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.　

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 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. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

2차 전지용 전극 생산시스템은 2차 전지에 사용되는 전극(electrode)을 자동으로 연속 생산하기 위한 장치이다.

도 1은 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템의 로딩부와 제1 장치와 매거진을 도시한 사시도이다.

이하. 도면의 y축 방향은, 전극의 폭방향을 나타내며, 도면의 x축은 전극의 길이방향을 나타내며, 도면의 z축은 전극의 두께방향과 2차 전지용 전극 생산 시스템의 상하방향을 나타낸다. 이하, 실시예를 설명함에 있어서, ‘상측’,’하측’은 상하방향을 기준으로 한다.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은, 매거진(10)에 적재된 전극을 공정에 투입하기 위하여, 전극(S)을 운반하는 로딩부(100)를 포함할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은 로딩부(100)와 별개로 이매 현상 방지를 위한 제1 장치(200)가 마련되는 특징이 있다.

여기서 이매 현상이란, 로딩부(100)에 의해 전극(S)이 석션되어 로딩되는 과정에서, 상측 전극(S)에 하측 전극(S)이 둘러붙어 함께 로딩되는 현상을 말한다.

실시예에 따른 2차 전지용 전극 생산 시스템은, 공정속도를 높이기 위하여, 로딩부(100)가 작업영역에 진입하는 동안, 작업영역에서, 제1 장치(200)가 전극(S)을 미리 들어올리고, 들러붙은 하측 전극(S)을 떨어뜨리는 특징이 있다.

전극(S)은 매거진(10)에 적재된다. 제1 장치(200)는 매거진(10)의 상측에 배치된다.

로딩부(100)는 제1 석션유닛(110)과, 암부(120)와, 제1 구동부(130)를 포함할 수 있다.

제1 석션유닛(110)은 전극(S)과 접촉하여 전극(S)을 석션하는 역할을 한다. 제1 석션유닛(110)은 복수 개가 배치될 수 있다.

암부(120)는 축부(C)에 연결되어, 축부(C)를 중심으로 회전 가능하게 배치될 수 있다. 제1 석션유닛(110)은 암부(120)에 고정된다. 제1 석션유닛(110)은 암부(120)의 하측에 배치될 수 있다. 암부(120)는 매거진(10)의 상측에 위치하도록 배치된다. 암부(120)는 회전 장치에 연결될 수 있다.

제1 구동부(130)는 암부(120)를 상하방향(z)으로 이동시키다. 암부(120)는 제1 구동부(130)에 슬라이드 가능하게 결합한다.

제1 석션유닛(110)은 암부(120)와 함께 축부(C)를 중심으로 회전하고 상하방향(z)으로도 이동한다.

제1 장치(200)는 이매 현상을 방지하기 위한 장치이다. 제1 장치(200)는 제2 석션유닛(210)과, 바디(220)와, 제2 구동부(230)를 포함할 수 있다.

제2 석션유닛(210)은 전극(S)과 접촉하여 전극(S)을 석션하는 역할을 한다. 제2 석션유닛(210)은 복수 개가 배치될 수 있다.

바디(220)는 매거진(10)의 상측에 배치된다.

제2 구동부(230)는 바디(220)에 배치된다. 제2 구동부(230)는 제2 석션유닛(210)과 연결되어, 제2 석션유닛(210)을 상하방향(z)으로 이동시킨다.

도 2는 로딩부(100)와 제1 장치(200)의 확대도이다.

도 2를 참조하면, 로딩부(100)의 제1 석션유닛(110)은 암부(120)에 하측에 배치된다. 제1 석션유닛(110)은 복열로 배치될 수 있다. 복열로 배치되는 제1 석션유닛(110)은 로딩부(100)가 제1 장치(200)에 진입한 상태에서, 전극(S)의 길이방향을 기준으로 한 쌍이 되도록 복열로 배치될 수 있다. 복열로 배치되는 제1 석션유닛(110)의 어느 한 열에 배치되는 제1 석션유닛(110)은 전극(S)의 길이방향의 일측을 석션하고, 복열로 배치되는 제1 석션유닛(110)의 다른 열에 배치되는 제1 석션유닛(110)의 전극(S)의 길이방향의 타측을 석션한다.

제1 장치(200)의 제2 석션유닛(210)도 복열로 배치될 수 있다. 제2 석션유닛(210)은 매거진(10)의 상측에서 전극(S)의 길이방향(x)을 기준으로 한 쌍이 되도록 복열로 배치될 수 있다. 제2 석션유닛(210)도 암부(120)의 하측에 배치될 수 있다. 복열로 배치되는 제2 석션유닛(210)의 어느 한 열에 배치되는 제2 석션유닛(210)은 전극(S)의 길이방향(x)의 일측을 석션하고, 복열로 배치되는 제2 석션유닛(210)의 다른 열에 배치되는 제2 석션유닛(210)의 전극(S)의 길이방향(x)의 타측을 석션한다.

이러한 제1 석션유닛(110)은 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 제2 석션유닛(210) 사이에 배치된다. 따라서, 제1 석션유닛(110)은 제2 석션유닛(210)과 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로 전극(S)의 서로 다른 영역을 석션한다.

이러한 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)은 상하방향(z)으로 전극(S)에 오버랩되어 전극(S)의 내측에 위치하도록 정렬된다.

도 3 내지 도 9는 전극(S)의 이매 제거 과정을 도시한 도면이다.

도 3 내지 도 9를 참조하면, 로딩부(100)가 작업영역(도 3의 P)에 진입하는 동안, 제1 장치(200)는 전극(S)을 소정의 높이로 들어올리고, 들러붙은 하측전극(S)을 털어낼 수 있다.

먼저, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1 장치(200)의 제2 석션유닛(210)들은 전극(S)의 상측에 배치된다. 이때, 제2 석션유닛(210)들은 석션이 오프된 상태이다. 그리고 도 4에서 도시한 바와 같이, 제2 석션유닛(210)들이 하강하여 전극에 접촉한다.

다음으로, 도 5에서 도시한 바와 같이, 복수 개의 제2 석션유닛(210) 중 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)만 석션을 시작한다. 도 6에서 도시한 바와 같이, 전극(S1)과 접촉하는 제2 석션유닛(210)의 석션팁은 석션이 오프(OFF) 상태에서는 내부에 배치된 탄성부재의 탄성력으로 인하여 확장된 상태를 유지하고, 석션이 온(ON) 상태에서는 탄성부재의 탄성력을 극복하고, 석션팁이 축소되면서 제2 석션유닛이 상측으로 들린다. 석션팁이 축소된 상태에서 석션이 오프상태로 전환되면, 탄성부재의 탄성력으로 인하여 석션팁이 확장된다.

최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)만 석션을 시작하면 전극(S)의 양 단부가 상측으로 들린다. 제2 석션유닛(210a)에 의해 전극(S1)의 양 단부가 먼저 들리기 때문에, 하측전극(S)이 들러붙는 것을 막을 수 있다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 제1 장치(200)는 푸쉬바(250)를 포함할 수 있다. 제2 석션유닛(210)이 하강할 때, 푸쉬바(250)도 하향하여 전극(S)과 접촉할 수 있다. 푸쉬바(250)는 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210)의 내측에 인접하여 배치될 수 있다.

최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a) 상승하는 과정 중에, 푸쉬바(250)가 전극(S)을 지지하기 때문에, 전극(S)의 양 단부가 보다 용이하게 절곡되어 들릴 수 있다.

다음으로, 도 8에서 도시한 바와 같이, 제2 석션유닛(210)이 모두 상측으로 이동한다.

다음으로, 도 9에서 도시한 바와 같이, 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)을 제외한 제2 석션유닛(210)도 석션이 온상태로 전화되면서 전극(S)의 중앙부도 들리게 되어, 전극(S)이 평평한 상태로 리프팅 된다.

도 10은 제2 석션유닛(210)에 의해 전극(S)이 들린 상태에서, 바이브레이터(270)를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 상태를 도시한 도면이다.

도 10에서 도시한 바와 같이, 바이브레이터(270)가 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)에 연결될 수 있다. 바이브레이터(270)는 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)를 상하방향으로 왕복 이동시켜, 상측 전극(S)에 들러붙은 하측 전극(S)을 떨어뜨리는 역할을 한다.

도 11은 제2 석션유닛(210)에 의해 전극(S)이 들린 상태에서, 바이브레이터(270)와 석션 제어를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 다른 상태를 도시한 도면이다.

도 11에서 도시한 바와 같이, 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)은 바이브레이터(270)에 의해 석션을 유지한 상태에서 상하방향으로 왕복 이동된다. 동시에 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)을 제외한 제2 석션유닛(210a)들은 석션이 온오프 되면서, 상하방향으로 왕복 이동될 수 있다.

도 12는 제2 석션유닛(210)에 의해 전극(S)이 들린 상태에서, 바이브레이터(270)를 통해 상하방향으로 진동을 부여하는 또 다른 상태를 도시한 도면이다.

도 12에서 도시한 바와 같이, 바이브레이터(270)가 중앙에 배치된 제2 석션유닛(210)에 연결될 수 있다. 바이브레이터(270)는 중앙에 배치된 제2 석션유닛(210)를 상하방향으로 왕복 이동시켜, 상측 전극(S)에 들러붙은 하측 전극(S)을 떨어뜨리는 역할을 한다. 이때, 모든 제2 석션유닛(210)들은 석션 상태를 유지한다.

도 13은 전극과 푸쉬부의 위치를 도시한 도면이다.

도 13을 참조하면, 푸쉬바(250)는 전극(S)의 길이방향(x)을 기준으로, 제2 석션유닛(210)의 석션영역(K) 사이에서 전극(S)과 접촉하되, 전극(S)의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉할 수 있다.

도 14는 전극과 푸쉬부의 다른 위치를 도시한 도면이다.

도 14를 참조하면, 푸쉬바(250)는 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 제2 석션유닛(210)의 석션영역(k) 사이에서 전극(S)과 접촉하되, 전극(S)의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉할 수 있다.

도 15는 블러워가 배치된 상태에서, 제2 석션유닛이 전극을 들어올리는 과정을 도시한 도면이다.

도 15를 참조하면, 도 15의 (a)에서 도시한 바와 같이, 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)은 중앙에 배치된 제2 석션유닛(210)에 대하여 경사지게 배치될 수 있다. 이는 전극(S)을 석션하여 들어올리 때, 전극(S)의 양 단부를 보다 용이하게 들어올리기 위함이다. 블러워(260)는 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)에 인접하여 배치된다.

도 15의 (b)에서 도시한 바와 같이, 제2 석션유닛(210)이 하강하여, 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)과 중앙에 배치되는 제2 석션유닛(210)가 푸쉬블록(250)이 각각 전극(S)에 접촉한다.

이후, 도 15의 (c)에서 도시한 바와 같이, 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210a)이 전극(S)을 석션하면, 전극(S)의 양 단부가 들린다. 전극(S)의 양 단부가 들린 상태에서, 블러워(260)가 전극(S)을 향하여 송풍한다. 이처럼, 전극(S)의 양 단부가 들린 상태에서, 전극(S)을 향하여 송풍하면, 이매 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

다음으로 도 15의 (d)에서 도시한 바와 같이, 제2 석션유닛(210a)이 상승하여, 전극(S)이 리프팅 될 수 있다.

이처럼, 제1 장치(200)에 의해 이매 현상을 방지하고, 전극(S)을 들어올린 상태에서, 로딩부(100)가 작업영역(P)에 진입한다.

도 16은 작업영역에 진입하여 제2 석션유닛(210)과 정렬되는 제1 석션유닛(110)을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 16을 참조하면, 제1 장치(200)는 매거진(10)의 상측에 위치한 작업영역(P)에 배치된다. 로딩부(100)는 작업영역(P)에 진퇴 가능하게 배치된다. 여기서 작업영역(P)이란, 매거진(10)의 상측영역으로서, 제1 석션유닛(110) 또는 제2 석션유닛(210)이 매거진(10)에 적재된 전극(S)을 석션하여 들어올리는 영역을 의미한다.

로딩부(100)는 축부(C)를 중심으로 암부(120)가 회전하여, 제1 석션유닛(110)이 작업영역(P)으로 진입하거나 작업영역(P)에서 진퇴할 수 있다. 암부(120)가 회전하여, 작업영역(P)에 위치하면, 제1 석션유닛(110)은 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로 제2 석션유닛(210)들 사이에 위치한다.

그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 로딩부(100)가 직선 왕복 이동하여, 작업영역(P)에서 진퇴하도록 실시될 수도 있다.

도 17은 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)이 정렬된 상태를 도시한 도면이다.

도 2 및 도 17을 참조하면, 제1 석션유닛(110)이 작업영역(P)에 진입하면, 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 제1 석션유닛(110)은 제2 석션유닛(210)과 다른 위치에 정렬된다. 따라서, 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 제1 석션유닛(110)의 석션영역과 제2 석션유닛(210)의 석션영역은 상이하다.

전극(S)의 길이방향(x)을 기준으로 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)은 정렬되어 배치될 수 있다.

전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로 볼 때, 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)은 한 쌍이 되도록 서로 인접하여 배치될 수 있다. 이는 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)이 전극(S)을 교대로 석션할 때, 전극(S)을 안정적으로 홀딩하기 위한 것이다.

전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 제2 석션유닛(210)은 제1 석션유닛(110)보다 외측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛(210) 중 최외측에 배치된 제2 석션유닛(210)은 복수 개의 제1 석션유닛(110) 중 최외측에 배치된 상기 제1 석션유닛(110)보다 외측에 배치될 수 있다.

또한, 전극(S)의 폭방향(y)을 기준으로 볼 때, 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)이 한 쌍이 되도록 서로 인접하여 배치된 상태에서, 한 쌍의 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210) 중 제2 석션유닛(210)이 전극(S)의 폭방향(y)의 단부에 가깝게 배치될 수 있다.

이러한 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)은 전극(S)을 교대로 석션할 수 있다.

도 18 내지 도 20은 전극(S)의 로딩과정을 도시한 도면이다.

도 18에서 도시한 바와 같이, 로딩부(100)가 작업영역(P)에 진입하여 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)이 정렬된 상태에서, 먼저, 제2 석션유닛(210)이 하강하여 최상층에 위치한 전극(S)을 석션하여 들어올린다. 이때, 제1 석션유닛(110)은 전극(S)과 이격된 상태이며, 제2 석션유닛(210)만이 전극(S)을 홀딩한 상태이다. 제2 석션유닛(210)은 전극(S)이 제1 석션유닛(110)에 닿지 않게 적절한 상하방향 높이로 전극(S)을 들어올릴 수 있다.

다음으로 도 19에서 도시한 바와 같이, 제1 석션유닛(110)의 석션이 유지된 상태에서, 제1 석션유닛(110)이 하강하여 전극(S)과 접촉한다. 그리고 제2 석션유닛(210)의 석션이 해제된다.

다음으로 도 20에서 도시한 바와 같이, 제1 석션유닛(110)은 석션을 유지한 상태로 제1 석션유닛(110)보다 하측으로 하강이동하여, 제2 석션유닛(210)에서 전극(S)이 분리된다. 제1 석션유닛(110)에 의해서만 전극(S)이 홀딩된다.

제1 석션유닛(110)이 하강하여 제2 석션유닛(210)과 전극(S)이 이격되도록 전극(S)을 밀어내는 과정에서, 상측 전극에 들러붙은 하측 전극이 분리될 수 있다.

하강이동하여 전극(S)을 홀딩한 제1 석션유닛(110)은 회전하여 홀딩된 전극(S)을 공정에 투입할 수 있다.

이처럼, 1차적으로, 제1 장치(200)에서, 전극(S)을 들어올린 후, 제1 장치(200)의 석션이 해제되고, 로딩부(100)의 석션으로 전극(S)을 홀딩함으로써, 이매 현상을 방지하면서도, 전극(S)의 로딩 과정을 빠르게 진행하여, 증가하는 전체 공정의 속도에 대응할 수 있다.

도 21은 제2 석션유닛에서 전극의 주름을 펴는 상태를 도시한 도면이다.

한편, 바이브레이터(270)를 통해, 석션된 전극(S)을 위아래로 흔들 때, 전극(S)에 주름이 발생할 수 있다. 전극(S)에 주름이 발생하는 경우, 제1 석션유닛(110)을 통해 얼라인 스테이지(align stage)로 운반된 전극(S)이 얼라인 스테이지의 상면에 밀착이 안되는 문제가 있다. 즉, 얼라인 스테이지도 얼라인스테이지의 상면에 올려진 전극(S)의 위치를 보정을 하기 위해서, 상면의 석션을 이용하여 전극(S)을 흡착한다. 하지만 전극(S)에 주름이 발생한 상태로 얼라인스테이지에 전극()이 놓여지는 경우, 전극(S)의 주름 때문에 얼라인 스테이지의 상면에 전극(S)이 완전히 밀착되지 못하게 된다.

이처럼, 얼라인 스테이지의 상면에 전극(S)이 밀착되지 않으면, 얼라인 스테이지의 석션과정에 알람이 발생하거나, 전극(S)의 주름으로 인하여, 전극(S)의 평면상 치수가 달라지기 때문에 얼라인 정밀도를 떨어뜨리는 문제가 있다.

이에, 도 21에서 도시한 바와 같이, 제2 석션유닛(210)이 전극(S)을 석션한 상태에서 석션된 전극(S)을 위아래로 흔든 후, 바이브레이터(270)를 수평방향으로 미세하게 움직이면, 석션된 전극(S)을 위아래로 흔들 때 발생하는 전극(S)의 주름을 펼 수 있다.

주름을 편 상태로 전극(S)을 제1 석션유닛(110)이 얼라인 스테이지로 운반하기 때문에 얼라인 스테이지의 상면에 전극(S)이 잘 밀착되어 흡착고정될 수 있어서 석션 불량 알람이 발생하는 것을 막을 수 있고, 얼라인 정밀도를 높일 수 있는 이점이 있다.

또한. 제1 석션유닛(110)과 제2 석션유닛(210)이 분리되어 독립적으로 동작하고, 제1 석션유닛(110)이 아니라 제2 석션유닛(210)에서 전극(S)의 주름을 펴기 때문에, 제1 석션유닛(110)이 전극(S)을 얼라인 스테이지로 공급하는 속도에 영향을 전혀 미치지 않고 전극(S)의 주름을 펴는 동작이 수행될 수 있는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 2차 전지용 전극 생산 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 로딩부
110: 제1 석션유닛
120: 암부
130: 제1 구동부
200: 제1 장치
210: 제2 석션유닛
220: 바디
230: 제2 구동부

Claims

매거진에 적재된 전극을 운반하는 로딩부를 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템으로서,
상기 로딩부는 상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제1 석션유닛을 포함하고,
상기 매거진에 적재된 전극을 낱장 단위로 들어올리는 제2 석션유닛을 포함하는 제1 장치를 포함하고,
상기 제1 석션유닛은 상기 매거진과 대응하게 위치하는 작업영역에 진퇴 가능하게 배치되고,
상기 제2 석션유닛은 상기 작업영역에 고정되어 배치되고,
상기 제1 석션유닛과 상기 제2 석션유닛은 동일한 상기 전극을 교대로 석션하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제2 석션유닛이 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛이 상기 작업영역에 진입하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 작업영역에서 상기 제2 석션유닛이 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛은 상기 전극을 석션 상태에서 상기 제2 석션유닛이 상기 전극과 이격되도록 상기 전극을 하측으로 밀어내는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 제2 석션유닛은 상기 제1 석션유닛이 하강하여 상기 전극에 접촉할 때, 석션을 해제하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제2 석션유닛이 상기 작업영역에서 상기 전극을 석션하여 들어올린 상태에서, 상기 제1 석션유닛은 상기 전극보다 상측에 위치하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 석션유닛과 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 서로 다른 영역을 석션하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
복수 개의 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 간격을 두고 배치되고,
복수 개의 상기 제1 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 상기 제2 석션유닛 사이에 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제7 항에 있어서,
상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛은 복수 개의 제1 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제1 석션유닛보다 외측에 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
복수 개의 상기 제2 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 간격을 두고 배치되고,
상기 제1 석션유닛은 상기 전극의 폭방향을 기준으로 인접하는 상기 제2 석션유닛 사이로 진입하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 석션유닛은 축부를 중심으로 회전 가능하게 배치되고, 상기 제1 석션유닛 및 상기 제2 석션유닛은 상하방향으로 이동 가능하게 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극의 길이방향을 기준으로, 상기 제1 석션유닛은 상기 제2 석션유닛에 정렬되어 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 장치는 상기 전극과 접촉하는 푸쉬바를 더 포함하고,
상기 푸쉬바는 상기 전극의 폭방향을 기준으로, 상기 제2 석션유닛의 석션영역 사이에서 상기 전극과 접촉하되, 상기 전극의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 장치는 상기 전극과 접촉하는 푸쉬바를 더 포함하고,
상기 푸쉬바는 상기 전극의 길이방향을 기준으로, 상기 제2 석션유닛의 석션영역 사이에서 상기 전극과 접촉하되, 상기 전극의 폭중심을 기준으로 일측에 접촉하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛은 다른 제2 석션유닛에 대해 경사지게 배치되는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 전극의 폭방향을 기준으로, 복수 개의 제2 석션유닛 중 최외측에 배치된 상기 제2 석션유닛에 인접하여 배치되는 블러워를 포함하고,
상기 블러워는 상기 제2 석션유닛이 상기 전극의 단부를 들어올리면, 상기 전극을 향하여 송풍하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제2 석션유닛을 상하방향으로 진동시키는 바이브레이터를 더 포함하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제16 항에 있어서,
복수 개의 상기 제2 석션유닛 중 일부는 상기 바이브레이터로 인하여 상하방향으로 진동하고, 복수 개의 상기 제2 석션유닛 중 다른 일부는 석션이 온오프됨으로써 상하방향으로 진동하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제16 항에 있어서,
상기 제2 석션유닛은 상기 바이브레이터를 수평방향으로 이동시켜, 상기 제2 석션유닛에 석션된 상기 전극의 주름을 펴는 2차 전지용 전극 생산 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 로딩부의 상기 제1 석션유닛은 직선 왕복 이동하여 상기 작업영역에 진퇴하는 2차 전지용 전극 생산 시스템.