KR20240038570A - 롤맵 작성장치 및 작성방법, 롤맵, 롤맵을 이용한 배터리 제조시스템 및 배터리 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤맵 작성장치 및 작성방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 롤맵과, 그 롤맵을 이용한 배터리 제조시스템 및 배터리 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 롤맵 작성장치는, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및 상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부를 표시하여 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함한다.
본 발명의 롤맵 작성장치는, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및 상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부를 표시하여 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함한다.
Description
본 발명은 롤맵 작성장치 및 작성방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 롤맵과, 그 롤맵을 이용한 배터리 제조시스템 및 배터리 제조방법에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요의 증가로, 이차전지의 수요 또한 급격히 증가하고 있다. 그 중에서도, 리튬 이차전지는 에너지 밀도와 작동전압이 높고 보존과 수명 특성이 우수하다는 점에서, 각종 모바일 기기는 물론 다양한 전자 제품들의 에너지원으로 널리 사용되고 있다.
리튬 이차전지의 전극을 제조하는 이른바 전극 제조공정은, 집전체인 금속 극판의 표면에 활물질 및 소정 절연물질을 도포하여 양극과 음극을 구성하는 코팅공정과, 코팅된 전극을 압연하는 롤프레스 공정 및 압연된 전극을 치수에 따라 절단하는 슬리팅공정 등으로 이루어진다.
전극 제조공정에서 제조된 전극은 노칭 공정에 의하여 전극 탭이 형성되고, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재시켜 전극 조립체로 된 다음, 이 전극 조립체를 스태킹 또는 폴딩하여 파우치나 캔 등으로 포장하고 전해액을 주액하는 조립공정을 통해 이차전지의 형태가 만들어진다. 이후 조립된 이차전지는 충방전되어 전지 특성을 부여하는 활성화공정을 거쳐 최종적인 완제품의 이차전지가 된다.
상기 전극 제조 공정에서 이물이 활물질층에 혼입되거나, 도공 불량부가 발생하여 검사장치가 이를 포착한 경우, 종래에는 전극 상에 마킹을 하거나 혹은 작업자가 불량 태그를 부착하여 당해 코팅공정 또는 후속 공정에서 불량부를 제거할 수 있도록 하고 있다(특허문헌 1 참조).
그러나, 전극 상에 직접 마킹을 하는 경우, 전극이 도포된 유지부에 마킹하기 곤란하여 무지부에 마킹을 할 수 밖에 없었다. 따라서, 예컨대 유지부에 외관 불량이 발생한 경우에 실제 불량이 발생한 유지부가 아닌 무지부에 마킹을 하였기 때문에, 결함이나 불량이 발생된 정확한 위치를 표시하기 어려운 문제가 있었다. 뿐만 아니라, 특허문헌 1은 품질이나 불량 등에 관련된 정보를 전극에 직접 표시하는 물리적인 마킹공정을 적용하였기 때문에, 전극이 조립되어 이차전지로 조립되어 버린 이후에는 후속공정에서 발생한 불량이 전극 공정에서의 불량에 기인한 경우라 하더라도 그 불량이 전극 제조공정에서의 실제 어떤 구간에서의 원인에 기인하였는지 파악하기 곤란하였다. 즉, 물리적으로 마킹된 전극이 조립되거나 소실된 이후에는 전극 제조공정과 후속 공정간의 품질 연관성을 분석하기가 매우 힘들다.
한편, 전극 제조공정 완료 후에 이차전지 조립라인에서 당해 이차전지 상에 직접 잉크로 불량 여부를 마킹하여 이차전지 단위로 작업 이력을 파악하도록 하는 기술이 제안된 바 있다(특허문헌 2 참조).
그러나, 상기 종래 기술은 이차전지 조립 이후의 마킹에 관한 것이므로, 이차전지 조립 과정 및 그 이후의 이력은 파악할 수 있지만, 그 이전 공정인 전극 제조 공정에서의 불량 등에 관한 이력 정보는 파악할 수 없다는 한계가 있다. 즉, 특허문헌 2는 이차전지 조립 내지 조립 이후에 이차전지에 물리적으로 마킹을 하는 기술이므로, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량에 관한 제품 이력과는 단절되어 역시 전극 제조 공정과 조립공정간의 품질 연관성을 분석할 수 없다.
또한, 상기 어느 특허문헌도 불량이 아닌 정보, 예컨대 전극 제조 공정에서의 로딩량이나 치수/폭 등에 관한 정보는 제시하지 않고 있었다. 따라서, 예컨대 전극 제조 당시에는 불량이 아니었으나, 후속 공정 내지 이차전지 사용과정에서 발화 등의 불량이 발생하여 전지의 제품 이력을 전극 제조공정까지 역추적하여 불량의 원인을 밝힐 필요가 있을 경우, 상술한 특허문헌에 제시된 기술로는 그러한 원인 파악이 불가능하였다.
이상으로부터, 후속 공정 내지 이차전지의 사후적인 결함 발생의 원인을 파악하기 위하여 후속 공정과의 관계에서 품질 연관성 분석이 가능한 전극 제조공정에서의 품질 내지 불량에 관한 이력 정보 표시기술 혹은 정보 보존기술의 개발이 요망된다 하겠다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 만들어진 것으로서, 전극 제조공정에서의 품질 및/또는 불량에 관한 데이터를 파악할 수 있는 롤맵 작성장치 및 그 작성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 작성장치 및 작성방법에 의하여 작성된 롤맵과, 상기 롤맵을 이용한 배터리 제조시스템 및 배터리 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 문서에 개시된 실시예들의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 롤맵 작성장치는, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및 상기 이동하는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부가 표시되는 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함한다.
상기 롤맵 작성장치는, 상기 언와인더 및/또는 리와인더 회전량에 따른 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 위치계측기를 더 포함할 수 있다.
상기 위치계측기는, 언와인더 또는 리와인더를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 계측하는 로터리 엔코더일 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터는 하기 중 하나일 수 있다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터
상기 검사 및/또는 계측기는,
상기 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 계측하는 기준점 계측기;
상기 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 계측기;
전극 슬러리 로딩량을 계측하는 로딩량 계측기;
치수 및 폭 계측기;
전극 외관 검사기; 및
전극 두께 계측기 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측기는, 상기 위치계측기와 연결되어 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 함께 취득하고, 상기 검사 및/또는 계측 데이터와 상기 좌표값을 상기 롤맵 작성부로 송신할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 롤맵 작성장치는, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 검사 및/또는 계측데이터와, 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 매칭하고, 상기 매칭된 좌표값과 검사 및/또는 계측데이터를 상기 롤맵작성부로 송신할 수 있다.
구체적으로, 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값은, 해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 시점의 리와인더 회전량에 따른 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측기와 리와인더와의 거리인 옵셋(offset)거리를 더한 값일 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, 상기 롤맵 상에 상기 좌표값과, 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부를 표시할 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시할 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, MES(Manufacturing Execution System) 또는 SPC(Statistical Process Control)일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 롤맵 작성부는, 상기 롤맵의 평면을 형성할 시각화 영역을 정의하여 상기 정의된 영역 상에 상기 좌표값을 표시하고, 상기 검사 및/또는 계측데이터를 시각화하여 나타내는 시각화장치를 포함할 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, 상기 검사 및/또는 계측 데이터를 정상 데이터와 대비하고, 비정상으로 판명된 데이터를 상기 시각화장치에 의하여 시각화하여 나타내도록 하는 중앙처리부를 더 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 롤맵 작성장치는, 수동으로 검사 및/또는 계측한 전극의 검사 및/또는 계측데이터가 입력되는 수동 입력장치를 포함하고, 상기 수동 입력장치는, 수동으로 검사 및/또는 계측한 검사 및/계측 데이터를 상기 롤맵 작성부로 직접 송신하거나, 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 통하여 상기 롤맵 작성부로 송신할 수 있다.
상기 롤맵 작성장치는, 상기 롤맵 작성부와 연결되어 상기 롤맵을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
상기 위치계측기에 의하여 취득된 좌표값은 전극의 길이방향 위치에 대한 값일 수 있다.
상기 롤맵 작성부는 롤맵 상에 전극의 폭방향 위치를 좌표값으로 표시할 수 있다. 상기 폭방향 위치에 관한 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득될 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, 전극 제거부분과 제거되고 남은 생존전극 부분의 좌표값을 함께 표시한 절대좌표 롤맵과 생존전극 부분의 좌표값만을 표시한 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성할 수 있다.
상기 롤맵 작성부는, 전극 상면(top sufrface)에 대한 롤맵 및 전극 이면(back surface)에 대한 롤맵 중 적어도 하나를 작성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서, 롤맵 작성방법은,
언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측 데이터를 취득하고, 상기 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 단계; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부와 상기 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 단계를 포함한다.
하나의 예로서, 상기 검사 및/또는 계측 데이터 취득단계 이전에, 언와인더에 설치되는 전극 롤의 제원(specifications)을 등록하는 전극 롤 정보 등록단계가 선행될 수 있다.
상기 롤맵에 상기 전극 롤의 제원 중 적어도 일부의 정보가 함께 표시될 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터는 소정의 검사 및/또는 계측기에 의하여 자동으로 또는 작업자에 의하여 수동으로 취득될 수 있다.
상기 롤맵 작성방법에 의하면, 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시할 수 있다.
상기 롤맵 작성방법에 의하면, 상기 검사 및/또는 계측데이터를 정상 데이터와 대비하고, 비정상으로 판명된 데이터를 다른 데이터와 시각적으로 구분되도록 롤맵 상에 표시할 수 있다.
하나의 예로서, 전극 제조공정에 투입되는 투입재료의 투입현황에 관한 데이터를 상기 롤맵과 병행하여 나타낼 수 있다.
하나의 예로서, 상기 검사 및/또는 계측데이터 중 하나 이상에 관한 세부데이터, 또는 전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터를 상기 롤맵의 특정 좌표값 또는 특정 데이터 표시부와 연계하여 나타낼 수 있다.
본 발명에 따른 롤맵은, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 모사하여 바(bar)형태로 표시되는 롤맵 바(roll map bar)를 포함하고, 상기 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 취득한 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부가 그 데이터가 취득된 전극의 위치에 대응하는 상기 롤맵 바 상의 소정 위치에 표시될 수 있다.
상기 롤맵 바의 길이방향으로 전극의 길이방향 위치를 나타내는 좌표값이 표시될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 전극의 제원, 제조공정, 제조설비 중 적어도 하나에 관한 정보가 상기 롤맵 바와 함께 표시될 수 있다.
상기 롤맵에 표시되는 상기 검사 및/또는 계측 데이터는 하기 중 하나 이상일 수 있다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터
하나의 예로서, 상기 전극 레인별로 및/또는 전극의 상면과 이면 별로 각각 롤맵 바가 구비되고, 각 롤맵 바에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부가 표시될 수 있다.
상기 롤맵 상에는 전극 제조공정에 투입되는 투입재료의 투입현황에 관한 데이터가 상기 롤맵 바와 병행하여 표시될 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측 데이터 중 하나 이상에 관한 세부데이터, 또는
전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터가 상기 롤맵 바의 특정 좌표값 또는 특정 데이터 표시부와 연계하여 표시될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 롤맵 바의 특정 범위를 지정하면, 상기 특정 범위와 연계된 검사 및/또는 계측데이터 또는 전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터가 현출될 수 있다.
하나의 예로서, 상기 롤맵 바 상의 특정 개소를 지정하면, 해당 개소에 관한 외관 이미지가 현출될 수 있다.
전극 상에 소정 간격으로 마킹되는 기준점을 모사하여 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 바 상 위치에 해당 기준점이 표시될 수 있다.
코팅된 전극이 롤프레스되어 연신됨에 따라 상기 전극 상의 기준점의 위치가 변화되었을 때, 그 변화된 기준점을 모사한 기준점이 상기 롤맵 바 상의 변화된 위치에 대응되는 좌표 위치에 표시될 수 있다.
상기 롤맵은 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치는, 언와인더와 리와인더 사이에서 이송되며 전극 시작부와 종료부 사이에 복수개의 기준점이 소정 간격으로 마킹된 전극; 상기 전극에 마킹된 상기 기준점을 계측하는 기준점 계측기; 상기 언와인더 또는 리와인더의 회전량에 따른 전극의 좌표값을 도출하고, 상기 기준점 계측기와 연동하여 상기 기준점 계측기가 기준점을 계측할 때, 해당 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기; 및 전극 일부의 로스(loss)로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 산출부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면으로서, 전극 로스량 산출방법은 언와인더와 리와인더 사이에서 이송되는 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹하는 단계;
기준점 계측기로 상기 전극 상의 기준점을 계측하여 상기 기준점의 좌표치값을 도출하는 단계; 및
전극 일부의 로스로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면으로서 롤맵 작성장치는, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사하여, 상기 전극 상에 마킹된 기준점을 감지하는 기준점 계측기; 상기 언와인더 또는 리와인더의 회전량에 따른 전극의 좌표값을 도출하고, 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기; 및 상기 이동하는 전극을 모사한 롤맵 바를 작성하고, 상기 도출된 기준점의 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 산출된 전극의 로스량을 상기 롤맵 바 상에 나타낸 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함한다.
본 발명의 다른 측면으로서 롤맵 보정시스템이 제공된다. 상기 롤맵 보정시스템은, 제1언와인더와 제1리와인더 사이에서 이동하며 제1 공정이 수행되는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 제1 공정에서의 전극 검사 및/또는 계측 데이터와 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 표시된 제1공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 작성부; 및
제2언와인더와 제2리와인더 사이에서 상기 전극이 이동하며 제2 공정이 수행될 때, 상기 제1공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표를 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 보정부;를 포함한다.
하나의 예로서, 상기 제1 공정 완료 후 제2 공정 시작 전에 상기 전극 끝단 일부가 제거된 경우,
상기 롤맵 보정부는, 상기 제1 공정의 롤맵에서 상기 제거된 전극 끝단 일부에 해당하는 좌표값을 제거하고, 상기 제1 공정의 롤맵 시작부와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면으로서, 제1언와인더와 제1리와인더 사이에서 이동하여 제1 공정이 수행되는 전극의 제2 공정에서의 불량 제거장치가 제공된다. 상기 불량 제거장치는, 제2언와인더와 제2리와인더 사이에 위치하며 상기 제1 공정에서 발생한 전극의 불량 구간이 제거되는 불량 제거 포트(port); 및
상기 제2언와인더와 제2리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제2 공정 제어부를 포함하고,
상기 제2 공정 제어부는, 상기 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표 정보에 기초하여, 상기 제2 언와인더로부터 상기 불량 제거 포트로 상기 불량 구간의 전극이 도착하는 시점을 계산하고, 상기 불량 구간이 상기 불량 제거 포트에 도착하였을 때 상기 상기 불량 제거 포트에서 전극의 불량 구간을 제거할 수 있도록 제2 공정의 전극 이동을 정지시킬 수 있다.
상기 전극 불량 제거장치는,
상기 제1공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표가 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하는 롤맵 보정부;를 더 포함하고,
상기 제2 공정 제어부는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표값에 기초하여 전극 이동을 정지시킬 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제1 공정 완료 후 제2 공정 시작 전에 상기 전극 끝단 일부가 제거된 경우,
상기 롤맵 보정부는, 상기 제1 공정의 롤맵에서 상기 제거된 전극 끝단 일부에 해당하는 좌표값을 제거하고, 상기 제1 공정의 롤맵 시작부와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하고,
상기 제2 공정 제어부는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표값에 기초하여 전극 이동을 정지시킬 수 있다.
상기 제2 공정 제어부는, 상기 불량 구간이 상기 불량 제거 포트에 도착하기 전 소정시점과 도착 시점 사이의 소정 시간 구간 동안 상기 제2 공정의 전극이 서행 이동되도록 제어할 수 있다.
상기 전극 불량 제거장치는 상기 불량 구간의 불량 제거 포트 도착시, 상기 제2 공정의 전극 이동 정지 시, 및 상기 제2 공정의 전극 이동 정지후 소정 시간 경과 후 중 적어도 하나의 경우에 알람을 발하는 경보부를 더 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 제1 공정은 전극 활물질을 집전체에 도포하여 코팅 전극을 형성하는 전극 코팅공정이고, 상기 제2 공정은 코팅 전극을 프레스롤에 의하여 압연하는 롤프레스공정일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예의 롤맵 작성시스템은,
언와인더에서 풀려나온 전극이 이동하여 리와인더에서 감기는 공정들이 순차적으로 반복 진행되는, 일련의 롤투롤공정에서의 롤맵 작성시스템으로서,
전극의 길이방향축과 폭방향축의 2개의 좌표축을 가지는 좌표평면으로 정의되고 각 공정에서의 전극의 위치를 상기 좌표평면의 좌표값으로 표시할 수 있는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵작성장치; 및
일련의 롤투롤공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 롤맵매칭부;를 포함한다.
상기 롤맵 작성장치는, 각 공정의 언와인더 및 리와인더 중 하나의 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득하는 위치계측기;
언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및
상기 롤맵의 좌표평면을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 상기 시각화 영역 상에 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부 및 전극의 길이방향 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 롤맵작성부를 포함할 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터는 다음 중 하나 이상이고,
해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값이 상기 검사 및/또는 계측데이터와 함께 각 공정의 롤맵 상에 표시될 수 있다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터, 또는 전극 상의 이음매에 관한 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 길이방향 좌표값은, 해당 검사 및/또는 계측데이터가 감지된 시점의 리와인더 회전량에 따른 전극 길이방향 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측기와 리와인더와의 거리인 옵셋(offset)거리를 더한 값일 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득될 수 있다.
상기 롤맵 작성장치는,
상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 검사 및/또는 계측데이터와, 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 매칭하여 상기 롤맵작성부로 송신할 수 있다.
상기 롤맵작성장치는,
각 공정 중 및 각 공정 사이에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극 부분의 좌표값을 상기 좌표평면에 함께 나타낸 절대좌표 롤맵과,
상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극 부분의 좌표값만을 상기 좌표평면에 나타낸 상대좌표 롤맵을 작성할 수 있다.
상기 롤맵매칭부는,
최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시킬 수 있다.
상기 롤맵작성부는,
전극 상면(top surface)에 대한 롤맵과, 전극 이면(back surface)에 대한 롤맵을 각각 작성할 수 있다.
상기 최종공정이 노칭공정인 경우,
상기 롤맵작성부는, 상기 전극 상면 및 이면과 무관하게 상기 좌표평면에 좌표값만을 표시한 단일 평면의 롤맵을 작성할 수 있다.
상기 롤맵매칭부는,
각 공정의 롤맵으로부터, 일련의 롤투롤공정에서 누적적으로 제거된 실물 전극 부분들에 대응하는 좌표구간을 모두 제거하고,
제거되고 남은 나머지 좌표구간들의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값에 부합하도록 보정함으로써, 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 매칭시킬 수 있다.
선행공정의 리와인더에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더에서의 전극 권출방향에 따라, 최종공정 이전의 특정 공정의 롤맵 좌표의 시작방향이 최종공정의 롤맵 좌표 시작방향으로부터 반전된 경우,
상기 롤맵매칭부는, 상기 특정 공정의 롤맵 좌표 시작방향을 상기 최종공정의 롤맵 좌표 시작방향에 부합하도록 매칭시킬 수 있다.
선행공정의 리와인더에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더에서의 전극 권출방향에 따라, 선행공정의 전극 상면이 후행공정에서 전극 이면으로 반전된 경우,
상기 롤맵매칭부에 상기 전극 표면 반전에 관한 정보가 저장되고,
상기 롤맵매칭부는 상기 정보에 따라 상기 선행공정의 전극 상면에 대한 롤맵과 후행공정의 전극 이면에 대한 롤맵이 대응되도록 매칭시킬 수 있다.
상기 롤맵매칭부는,
최종공정의 롤맵과, 상기 최종공정의 롤맵과 매칭된 각 공정의 롤맵들을 나란하게 배열하여 오버레이롤맵으로서 나타낼 수 있다.
상기 롤맵 작성장치는, 오버레이롤맵이 디스플레이되는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 또한 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 이동하는 롤투롤 공정이 순차적으로 반복 진행되는 일련의 롤투롤공정의 롤맵들을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵을 제공한다.
상기 오버레이 롤맵에 있어서, 상기 롤맵들 중 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵들은, 상기 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값이 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시킨 롤맵 매칭에 의하여 매칭된 롤맵들일 수 있다.
본 발명은 또한 상기 오버레이 롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공할 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템은 노칭 공정에서 이송되는 전극 라인의 전극 좌표 정보 및 상기 단위 전극의 셀 아이디를 취득하는 노칭 제어부;
노칭 가공되는 단위 전극의 폭인 피치(pitch)정보와 상기 셀 아이디로부터 상기 노칭 공정에서 이동하는 특정 단위 전극의 위치인 셀 아이디 좌표값을 연산하는 연산부;
전극 위치가 좌표값으로 표시되어 노칭 공정 전의 전극 제조공정에서의 전극 길이변화를 파악할 수 있는 롤맵을 상기 노칭 제어부로부터 전달되는 전극 좌표 정보로부터 생성하는 롤맵작성부; 및
상기 롤맵 좌표값과 상기 셀 아이디 좌표값을 대조하여 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 위치를 도출하는 매핑부를 포함하는 배터리 제조시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면으로서 배터리 제조시스템은, 믹서와 코터 사이에서 배관으로 연결되며 상기 믹서로부터 공급되는 전극 슬러리가 코터를 향하여 순차 이송되는 복수개의 탱크; 및 상기 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하고, 상기 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 전극 슬러리 로트 정보를 검출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 믹서로부터 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 기록하는 단계;
상기 전극 슬러리가 복수개의 탱크를 따라 순차 이송될 때, 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하는 단계; 및
상기 각 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 로트 정보를 검출하는 단계를 포함하는 배터리 제조방법을 제공한다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템은 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하고, 제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하고, 상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 설비 제어 장치(PLC), 상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 검사 장치 및 상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 설비 제어 장치는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극 탭(Tab)의 길이에 따른 상기 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신하고, 상기 전극의 수량 카운트 값은 BCD(Binary Coded Decimal) 코드를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 설비 제어 장치는 상기 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 구비된 리와인더에 설치된 엔코더(Encoder)로부터 상기 적어도 하나의 전극의 롤맵(Roll Map) 좌표를 수신할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 설비 제어 장치는 적어도 하나의 양극 탭의 상기 규격 정보 및 상기 롤맵 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 ID를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 검사 장치는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 규격 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 검사 정보에 상기 규격 정보를 부가할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 상기 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성하고, 상기 통합 검사 정보를 서버로 전송할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조방법은 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계, 제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계, 상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계, 상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계 및 상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 상기 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격정보를 수신하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극 탭의 길이에 따른 상기 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신하고, 상기 전극의 수량 카운트 값은 BCD 코드를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계는 상기 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 구비된 리와인더에 설치된 엔코더로부터 상기 적어도 하나의 전극의 롤맵 좌표를 수신할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계는 적어도 하나의 양극 탭의 상기 규격 정보 및 상기 롤맵 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 ID를 생성할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 규격 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 검사 정보에 상기 규격 정보를 부가할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 상기 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성하고, 상기 통합 검사 정보를 서버로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조방법은, 배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 단계, 상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 단계, 상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 단계, 상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계, 및 상기 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 상위 제어 시스템으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 ID를 생성하는 단계 후에, 상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정을 나타내는 공정 단계 정보를 상기 가상 ID와 매칭하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트하는 단계는, 상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정이 변경될 경우, 상기 가상 ID와 매칭된 공정 단계 정보를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대한 공정의 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계는, 상기 배터리 셀에 부착된 바코드 형태의 셀 ID를 리드하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 셀 ID와 매칭되는 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대해 수행된 각 공정에서 시계열적으로 수집된 공정 데이터일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 배터리 셀에 대한 공정은, NDD 공정 및/또는 라미네이션 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템은, 배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 가상 ID 생성부, 상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 가상 ID 관리부, 상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 공정 데이터 수집부, 상기 배터리 셀로부터 추출된 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 공정 정보를 생성하는 주제어부를 포함할 수 있다.
상기 가상 ID 관리부는, 상기 가상 ID가 생성된 후, 상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정을 나타내는 공정 단계 정보를 상기 가상 ID와 매칭할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 가상 ID 관리부는,
상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정이 변경될 경우, 상기 가상 ID와 매칭된 공정 단계 정보를 변경할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대한 공정의 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 셀 ID와 매칭되는 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대해 수행된 각 공정에서 시계열적으로 수집된 공정 데이터일 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 배터리 셀에 대한 공정은, NDD 공정 및/또는 라미네이션 공정을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 공정 정보를 상위 제어 시스템으로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 배터리 제조시스템은, 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제1롤맵작성부; 및
상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제2롤맵작성부를 포함한다.
상기 공정데이터는,
각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터와 제2 데이터는 동일한 좌표값 데이터에 매칭되는 것일 수 있다.
상기 제2 데이터는 다음 중 하나의 데이터일 수 있다.
ⅰ) 제1 데이터보다 용량이 큰 데이터
ⅱ) 제1 데이터의 가공데이터
ⅲ) 제1 데이터와 상이한 종류의 데이터
상기 배터리 제조시스템은, 상기 제2 데이터를 저장하고, 상기 제2 데이터를 상기 제2롤맵작성부로 전송하는 서버부를 포함할 수 있다.
전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를 상기 제1롤맵 및/또는 제2롤맵의 좌표값 데이터 및 상기 좌표값 데이터에 매칭된 데이터와 매칭하여 관리할 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템은, 또한 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함할 수 있다.
ⅰ) 선행공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제1롤맵의 좌표값을 후행공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극과 대응되도록, 각 공정의 제1롤맵의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
본 발명의 배터리 제조시스템은, 또한 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함할 수 있다.
ⅰ) 선행공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제2롤맵의 좌표값을 후행공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 제2롤맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
본 발명의 다른 측면으로서 배터리 제조방법은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 좌표값 데이터와 매칭되며 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계;
상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 제2 데이터를 상기 좌표값 데이터와 매칭함으로써, 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터에 더하여 상기 제2 데이터를 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면으로서 배터리 제조시스템은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵 작성부; 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
상기 롤맵작성부는,
각 공정 중, 공정간, 또는 최종공정 후에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극 부분의 좌표값을 롤맵 상에 함께 나타낸 절대좌표 롤맵과,
상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극 부분의 좌표값만을 롤맵 상에 나타낸 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성할 수 있다.
상기 롤맵매칭부는, 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행할 수 있다.
ⅰ) 선행공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 후행공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시킴.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시킴.
상기 롤맵매칭부는, 하기 a),b),c) 중 적어도 하나의 매칭을 행할 수 있다.
a) 선행공정의 롤맵 길이와 후행공정의 롤맵 길이를 일치시키는 롤맵 길이 매칭.
b) 선행공정의 롤맵 좌표 시작방향을 후행공정의 롤맵 좌표 시작방향에 일치시키는 좌표축 매칭.
c) 후행공정의 전극 표면의 롤맵과, 상기 후행공정의 전극 표면에 대응하는 선행공정의 전극 표면에 대한 롤맵을 대응시키는 전극 표면 매칭.
상기 롤맵매칭부는,
후행공정의 롤맵과,
상기 후행공정의 롤맵과 매칭된 선행공정의 롤맵을 나란하게 배열하여 오버레이 롤맵으로서 나타낼 수 있다.
상기 롤맵매칭부는, 하기 a)',b)',c)' 중 적어도 하나의 매칭을 행할 수 있다.
a)' 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 일치시키는 롤맵 길이 매칭.
b)' 각 공정의 롤맵 좌표 시작방향을 후행공정의 롤맵 좌표 시작방향에 일치시키는 좌표축 매칭.
c)' 최종공정의 전극 표면에 대한 롤맵과, 상기 최종공정의 전극 표면에 대응하는 각 공정의 전극 표면에 대한 롤맵을 대응시키는 전극 표면 매칭.
상기 롤맵매칭부는,
최종공정의 롤맵과, 상기 최종공정의 롤맵과 매칭된 각 공정의 롤맵을 나란하게 배열하여 오버레이 롤맵으로서 나타낼 수 있다.
상기 롤맵작성부는,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되고 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 작성하는 제1롤맵작성부를 포함하고,
상기 롤맵매칭부는,
선행공정의 제1롤맵과 후행공정의 제1롤맵의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나,
복수개의 공정 중 각 공정의 제1롤맵의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭할 수 있다.
상기 롤맵작성부는,
상기 제1롤맵의 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되며 상기 좌표값과 매칭되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵을 작성하는 제2롤맵작성부를 더 포함하고,
상기 롤맵매칭부는,
선행공정의 제2롤맵과 후행공정의 제2롤맵의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나,
복수개의 공정 중 각 공정의 제2롤맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭할 수 있다.
상기 배터리 제조시스템은,
후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 후행 공정데이터와, 상기 후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 선행공정의 좌표값에 매칭되는 선행 공정데이터를 매칭하여 관리하거나,
최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 최종 공정데이터와, 상기 최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템은, 전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를 상기 오버레이롤맵의 각 매칭된 좌표값 및 상기 좌표값에 매칭된 각 공정의 공정데이터와 매칭하여 관리할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의한 배터리 제조방법은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와, 상기 전극에 대하여 행해지는 복수개의 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 단계; 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나의 매칭을 행하는 단계를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 제1롤맵 및/또는 제2롤맵 중 적어도 하나를 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 롤맵 및/또는 오버레이롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의한 배터리 제조시스템은,
전극에 대하여 행해지는 공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 저장된 좌표값 데이터 서버;
전극에 대하여 소정 간격으로 식별표지를 부여하는 식별표지 부여장치; 및
상기 식별표지에 대응되는 상기 좌표값 데이터 서버의 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리하는 데이터 관리서버를 포함한다.
상기 좌표값은 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 모사한 롤맵 상에 표시되는 롤맵 좌표값일 수 있다.
상기 좌표값 데이터 서버에는, 선행공정의 롤맵 좌표값과 후행공정의 롤맵 좌표값이 일치하도록 매칭되어 저장되거나, 복수개의 공정 중 각 공정의 롤맵 좌표값이 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치하도록 매칭되어 저장될 수 있다.
상기 좌표값 데이터 서버에는, 상기 롤맵 좌표값에 매칭되는 공정데이터가 저장될 수 있다.
상기 좌표값 데이터 서버에는 하기 롤맵 중 하나 이상이 저장될 수 있다.
a) 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵
b) 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵
c) 롤맵 좌표값이 서로 일치하도록 매칭된 선후행공정의 롤맵을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵
d)각 공정의 롤맵 좌표값이 최종공정의 롤맵좌표값과 일치하도록 매칭된 각 공정의 롤맵을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵
상기 좌표값 데이터 서버에는,
상기 식별표지를 부여하는 공정에서 이동하는 전극의 위치를 나타내는 롤맵 좌표값, 상기 식별표지를 부여하는 공정 이전의 1개 또는 복수개의 선행공정에서 이동하는 전극의 위치를 나타내는 롤맵 좌표값, 및 상기 롤맵 좌표값과 매칭된 각 공정의 공정데이터 중 적어도 하나가 저장될 수 있다.
상기 식별표지는 전극에 대하여 탭을 형성하는 노칭 가공 후에 상기 전극 탭 부분에 부여될 수 있다.
상기 식별표지는 전극에 실제로 마킹되는 전극 ID 또는 전극의 소정 피치마다 가상으로 부여되는 가상 전극 ID일 수 있다.
상기 식별표지 부여장치는, 소정 피치마다 전극 상에 전극 ID를 마킹하는 ID 마킹기일 수 있다.
상기 전극 ID 마킹시 또는 마킹된 ID 인식 시에 위치계측센서에 의하여 수신되는 좌표값에 의하여 상기 전극 ID에 대응되는 제1 위치 좌표값을 취득할 수 있다.
상기 데이터 관리서버는, 상기 전극 ID에 대응하는 상기 제1위치 좌표값과, 이에 대응하는 상기 좌표값 데이터 서버의 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
상기 식별표지 부여장치는, 제1센서로부터 적어도 하나의 규격정보를 수신하고, 위치계측센서인 제2센서로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표값을 수신하고, 상기 규격정보 및 위치 좌표값에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 가상 전극 ID를 생성하는 설비 제어장치일 수 있다.
상기 설비 제어장치는, 제1센서로부터 적어도 하나의 전극 탭의 길이에 다른 상기 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신하고,
상기 전극의 수량 카운트 값은 BCD(Binary Coded Dedcimal)코드를 포함할 수 있다.
상기 데이터 관리서버는, 상기 가상 전극 ID에 대응하는 위치 좌표값과, 이에 대응하는 상기 좌표값 데이터 서버의 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
상기 데이터 관리서버는, 상기 식별표지를 포함하는 전극에 대한 후속공정의 진행에 따라 생성되며 상기 식별표지와 매칭되는 적어도 1개의 공정의 후속 공정데이터를, 상기 좌표값 데이터 서버의 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 공정데이터와 매칭하여 관리할 수 있다.
상기 식별표지와 상기 적어도 1개의 후속 공정데이터를 매칭하는 후속 공정 데이터 매칭부를 더 포함할 수 있다.
상기 후속 공정데이터 매칭부는, 상기 식별표지가 부여된 전극을 포함하는 상위 어셈블리에 대하여 상기 전극 식별표지에 매칭되는 상위 식별표지를 부여할 수 있다.
상기 상위 어셈블리는, 상기 식별표지가 부여된 전극이 포함된 전극 어셈블리, 상기 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀 반제품, 상기 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀, 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 적층체, 또는 상기 배터리 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈, 상기 배털 셀 적층체 또는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 데이터 관리서버는,
전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입 재료를 전극 코터로 이송하는 이송 경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를, 상기 식별표지 및 좌표값 데이터 서버의 좌표값과 매칭하여 관리할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서의 배터리 제조방법은,
공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터를 취득하는 단계;
상기 전극에 대하여 소정간격으로 식별표지를 부여하는 단계; 및
상기 식별표지에 대응되는 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리하는 단계;를 포함한다.
상기 좌표값 및 식별표지를 기초로,
상기 좌표값과 매칭된 공정데이터 및 상기 식별표지와 매칭된 후속 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 전극 식별표지를 포함하는 전극을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 전극을 포함하는 상위 어셈블리를 제공한다.
상기 상위 어셈블리는 상기 전극 식별표지에 매칭되는 상위 식별표지를 더 포함할 수 있다.
구체적으로 상기 전극은, 전극의 위치를 나타내는 롤맵의 좌표값 및 상기 롤맵 좌표값과 매칭되는 공정데이터 중 적어도 하나와 매칭되는 전극 식별표지를 포함할 수 있다.
상기 전극 식별표지가 후속 공정데이터와 매칭되는 것에 의하여, 상기 전극 식별표지 및 롤맵 좌표값을 기초로 롤맵 좌표값과 매칭되는 공정데이터와 상기 후속 공정데이터가 매칭될 수 있다.
본 발명은 롤투롤 상태의 전극을 모사하여 나타낸 롤맵 바 상에 품질 또는 불량에 관한 데이터를 표시할 수 있으므로, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 전극이나 이차전지에 직접 마킹하지 않고 롤맵 바 상에 품질 또는 불량에 관한 데이터를 표시하므로, 무지부는 물론 유지부에도 품질 또는 불량에 관한 데이터를 정확하게 표시할 수 있다.
또한, 전극이나 전지에 직접 마킹하지 않고 롤맵에 데이터를 표시하므로, 전극이 후속 공정에서 조립되거나 전지로 제조되더라도 예컨대 당해 전지나 전극의 로트 번호만 알면, 해당 전극의 롤맵 데이터로부터 사후적인 결함이나 불량의 원인을 용이하게 파악할 수 있으므로, 공정간 품질 연관성 분석을 높은 정확도로 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 전극 제조공정에 있어서, 전극 로스량과 위치를 기준점을 이용하여 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 전극 로스량이 작업자의 육안이나 감에 의존하지 않고 자동으로 정확하게 측정되므로, 로스량 데이터의 신뢰성이 향상되고, 후속공정에서 이러한 데이터 정보를 효과적으로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 기준점을 전극을 모사한 롤맵 상에 표시하고 전극 로스량에 관한 정보도 함께 표시함으로써, 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 상기 기준점과 관련하여 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 전극 제조공정의 각 세부공정에서 품질, 불량 관리, 후속공정처리시에 상기 기준점이 표시된 롤맵을 참조할 수 있으므로, 후속공정에서의 처리나 불량 제거 등을 정확하게 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 롤투롤 상태로 전극이 이동되는 전극 제조공정의 각 세부공정의 품질 또는 불량에 관한 이벤트 및 그와 관련한 데이터를 한눈에 시각적으로 파악할 수 있는 롤맵을 제공할 수 있다.
또한, 전공정의 롤맵 좌표를 보정함으로써, 전공정의 롤맵을 후공정에서 착오없이 활용할 수 있다.
또한, 상기 롤맵 정보를 이용하여 전공정에서 발생한 불량을 후공정에서 누락 없이 확실하고 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 일련의 롤투롤공정에 있어서 각 공정의 롤맵들의 좌표값을 최종공정의 좌표값과 일치되도록 함으로써, 최종공정에서 살아남은 생존전극의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 이러한 매칭된 롤맵을 이용하여 전극 제조과정의 검사 이력을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 일련의 롤투롤공정을 거치면서 전극 롤의 시작부와 종료부가 반전되거나, 표면과 이면이 반전되더라도 소정 로직의 롤맵 매칭에 의하여 오버레이롤맵을 작성함으로써, 전극의 품질에 문제가 있을 때 이를 신속하고 직관적으로 추적할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 노칭 공정 이전의 전극 제조공정에서 노칭 공정의 단위 전극이 유래한 전극의 위치를 추적할 수 있다.
또한, 노칭 공정에서 제조된 단위 전극이 전극 제조공정의 어떤 전극에서 유래하였는지 파악할 수 있으므로, 후속공정의 반제품이나 완제품 전지 셀의 불량 원인 분석이나 품질 추적을 전극 제조공정까지 셀 단위로 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 탱크 단계에서의 전극 슬러리의 로트 정보를 파악할 수 있다. 이에 의하여, 해당 공급 탱크로부터 생산된 전극 슬러리의 품질을 추적할 수 있다.
또한, 전극 불량 내지 상기 전극으로 제조된 전지의 고장 발생시, 어떠한 로트의 전극 슬러리에 유래하여 제조되었는지를 파악할 수 있으므로, 불량이나 고장의 발생 원인을 파악하기 용이하다.
본 문서에 개시되는 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템 및 그것의 동작 방법에 따르면 양극의 규격 정보를 기초로 가상의 ID를 발번하여 양극의 데이터의 추적성 확보가 가능하다.
본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 시스템에 의하면, 공정 데이터와 배터리 간의 정확한 매칭을 통해 배터리의 품질 분석의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 의하여, 롤맵 작성에 필요한 데이터를 효과적으로 분배하여 롤맵작성부에 가해지는 데이터의 부하를 줄일 수 있다. 이에 따라, 롤맵 작성시스템의 데이터 처리속도를 개선하고, 보다 효과적으로 롤맵 관련 데이터를 관리할 수 있다.
또한, 각 공정간에 작성된 롤맵의 좌표값과 공정데이터를 매칭시킴으로써, 복수개의 공정 진행시 실물 전극의 변화를 동일한 기준으로 비교할 수 있다. 이러한 매칭된 롤맵을 이용하여 전극 제조과정의 검사 이력이나 설비데이터 변화를 용이하게 파악할 수 있다.
본 발명에 의하여, 전극 제조공정 및 조립공정은 물론, 조립 이후의 후속 공정들까지 식별표지와 전극 좌표값을 기초로 전극, 전극을 포함하는 상위 어셈블리의 품질을 용이하게 관리할 수 있다.
또한, 식별표지와 좌표값을 연계함으로써, 롤맵 데이터 정보와 후속공정의 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다. 이에 의하여, 전극 제조공정으로부터 최종공정의 전 공정의 품질 추적이 가능하게 된다.
이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.
도 1은 전극 제조공정과 최종 제품간의 품질 연관성 분석에 따른 리스크 레인지의 변화를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵 작성장치의 개략도.
도 3은 검사 및/또는 계측기에 의한 검사 및/또는 계측데이터 및 해당 데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도.
도 4는 상기 롤맵 작성장치가 구비한 데이터 시각화 장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 롤맵 작성장치에 의하여 생성된 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 롤맵 작성방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵의 개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤맵의 개략도.
도 9는 기준점이 없는 상태에서 전극에 로스가 발생할 경우 위치 좌표에 왜곡이 발생하는 것을 나타낸 개략도.
도 10은 기준점을 도입하여 위치 좌표 왜곡을 방지한 본 발명의 개념을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치의 개략도.
도 12는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 일례를 나타낸 개략도.
도 13은 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 14는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 또 다른 예를 나타낸 개략도.
도 15는 롤프레스 공정에 의하여 기준점이 변화되는 것을 나타낸 모식도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치의 개략도.
도 17은 본 발명에 따른 전극 제조공정의 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 18은 본 발명에 따른 롤맵 작성장치의 개략도.
도 19는 본 발명의 다른 실시형태로서 롤맵 보정시스템을 나타낸 개략도.
도 20은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 일례를 나타낸 개략도.
도 21은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 22는 전극 코팅공정에서 발생한 불량을 후공정인 롤프레스 공정에서 제거하는 것을 나타낸 개략도.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시형태로서 전극 불량 제거장치의 개념을 나타낸 개략도.
도 24는 본 발명의 전극 불량 제거장치를 나타낸 개략도.
도 25는 전극 제조공정에 따른 전극의 상태를 도시한 개략도이다.
도 26은 본 발명의 롤맵 작성시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 27은 전극 코팅공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 28은 검사기에 의한 검사데이터 및 해당 검사데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도이다.
도 29는 롤맵작성부의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 30은 전극의 상면과 이면의 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 31은 선행공정의 권취방향 및 후행공정의 권출방향에 따른 전극 반전태양을 나타낸 개략도이다.
도 32는 선행공정 및 후행공정에서의 롤맵의 좌표축이 반전되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 33은 롤프레스공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 34는 롤프레스공정 완료후 전극 제거시의 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 35는 노칭공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 36 내지 도 38은 본 발명에 따른 롤맵 매칭과정을 나타내는 개략도이다.
도 39 내지 도 41은 일 실시예의 일련의 롤투롤공정 및 해당 공정에서의 오버레이 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 42 및 도 43은 다른 실시예의 일련의 롤투롤공정 및 해당 공정에서의 오버레이 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 44는 전극 제조공정에서의 롤맵을 도시한 것이다.
도 45는 본 발명의 배터리 제조시스템을 나타낸 블록도이다.
도 46은 본 발명의 배터리 제조시스템에 따른 노칭 제어부가 제어하는 노칭 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 47은 노칭 공정 중에 전극이 제거된 경우 그 제거 길이를 도출하는 과정을 설명하는 개략도이다.
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 전극 위치 추적과정을 나타낸 모식도이다.
도 49는 전극 코팅후 롤프레스 공정에서 전극이 연신되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 50은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 전극 위치 추적과정을 나타낸 모식도이다.
도 51은 믹서와 코터 사이에 설치된 복수개 탱크 간의 슬러리 이송을 나타낸 개략도이다.
도 52는 종래 기술과 본 발명의 전극 슬러리 로트 정보 추적관리 메커니즘의 차이를 나타내는 개략도이다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템을 나타낸 블록도이다.
도 54는 본 발명에 따른 전극 슬러리의 로트 정보 할당 및 기록과정을 나타내는 개략도이다.
도 55는 본 발명의 다른 실시예의 배터리 제조시스템을 나타내는 개략도이다.
도 56은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 공정 시스템을 전반적으로 설명하기 위한 도면.
도 57은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성을 보여주는 블록도.
도 58은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 노칭 공정을 설명하기 위한 도면.
도 59는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 롤맵 좌표를 나타내는 도면.
도 60은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 통합 검사 데이터를 나타내는 도면.
도 61은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조방법을 보여주는 흐름도.
도 62는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도.
도 63은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템 및 상위 제어 시스템을 블록도이다.
도 64는 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수행되는 공정 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 65는 도 63의 배터리 제조 시스템을 제어하는 공정 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 66은 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수집되는 공정 데이터의 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 67은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 68은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도.
도 70은 전극 제조공정 및 노칭공정에서의 제1롤맵 작성에 관한 개략도.
도 71은 제1롤맵작성부에 포함되는 시각화장치의 개략도.
도 72는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 데이터 흐름도.
도 73은 제1롤맵 및 제2롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 74는 제1롤맵 및 제2롤맵의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 75는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도
도 76은 배터리 제조시스템에 포함되는 롤맵매칭부의 개략도.
도 77은 롤맵매칭부에 의한 롤맵 길이 및 좌표축 매칭과정을 나타내는 개략도.
도 78은 선후행공정 간에 전극 표면이 반전되는 것을 나타내는 개략도.
도 79는 오버레이 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 80은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도.
도 81은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 매칭의 일례를 나타낸 개략도.
도 82는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도.
도 83은 전극에 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도.
도 84 및 도 85는 전극에 가상의 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도.
도 86은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템에 따른 데이터 흐름도.
도 87은 후속 공정데이터 매칭부의 개략도.
도 88은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도.
도 89는 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 매칭의 일례를 나타낸 개략도.
도 90은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 전극 추적과정을 나타낸 개략도.
도 91은 전극 식별표지를 구비한 전극 및 전극 어셈블리의 개략도.
도 92는 전극 식별표지를 구비한 폴딩셀, 스택셀의 개략도.
도 93은 전극 식별표지를 구비한 패키징 셀의 개략도.
도 94는 전극 식별표지를 구비한 배터리 셀의 개략도.
도 95는 전극 식별표지를 구비한 다른 종류의 배터리 셀의 개략도.
도 96은 배터리 모듈 및 배터리 팩의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵 작성장치의 개략도.
도 3은 검사 및/또는 계측기에 의한 검사 및/또는 계측데이터 및 해당 데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도.
도 4는 상기 롤맵 작성장치가 구비한 데이터 시각화 장치의 개략도.
도 5는 본 발명의 롤맵 작성장치에 의하여 생성된 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 롤맵 작성방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵의 개략도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤맵의 개략도.
도 9는 기준점이 없는 상태에서 전극에 로스가 발생할 경우 위치 좌표에 왜곡이 발생하는 것을 나타낸 개략도.
도 10은 기준점을 도입하여 위치 좌표 왜곡을 방지한 본 발명의 개념을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치의 개략도.
도 12는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 일례를 나타낸 개략도.
도 13은 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 14는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 또 다른 예를 나타낸 개략도.
도 15는 롤프레스 공정에 의하여 기준점이 변화되는 것을 나타낸 모식도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치의 개략도.
도 17은 본 발명에 따른 전극 제조공정의 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 18은 본 발명에 따른 롤맵 작성장치의 개략도.
도 19는 본 발명의 다른 실시형태로서 롤맵 보정시스템을 나타낸 개략도.
도 20은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 일례를 나타낸 개략도.
도 21은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 22는 전극 코팅공정에서 발생한 불량을 후공정인 롤프레스 공정에서 제거하는 것을 나타낸 개략도.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시형태로서 전극 불량 제거장치의 개념을 나타낸 개략도.
도 24는 본 발명의 전극 불량 제거장치를 나타낸 개략도.
도 25는 전극 제조공정에 따른 전극의 상태를 도시한 개략도이다.
도 26은 본 발명의 롤맵 작성시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 27은 전극 코팅공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 28은 검사기에 의한 검사데이터 및 해당 검사데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도이다.
도 29는 롤맵작성부의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 30은 전극의 상면과 이면의 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 31은 선행공정의 권취방향 및 후행공정의 권출방향에 따른 전극 반전태양을 나타낸 개략도이다.
도 32는 선행공정 및 후행공정에서의 롤맵의 좌표축이 반전되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 33은 롤프레스공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 34는 롤프레스공정 완료후 전극 제거시의 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 35는 노칭공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 36 내지 도 38은 본 발명에 따른 롤맵 매칭과정을 나타내는 개략도이다.
도 39 내지 도 41은 일 실시예의 일련의 롤투롤공정 및 해당 공정에서의 오버레이 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 42 및 도 43은 다른 실시예의 일련의 롤투롤공정 및 해당 공정에서의 오버레이 롤맵을 나타낸 개략도이다.
도 44는 전극 제조공정에서의 롤맵을 도시한 것이다.
도 45는 본 발명의 배터리 제조시스템을 나타낸 블록도이다.
도 46은 본 발명의 배터리 제조시스템에 따른 노칭 제어부가 제어하는 노칭 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 47은 노칭 공정 중에 전극이 제거된 경우 그 제거 길이를 도출하는 과정을 설명하는 개략도이다.
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 전극 위치 추적과정을 나타낸 모식도이다.
도 49는 전극 코팅후 롤프레스 공정에서 전극이 연신되는 것을 나타낸 개략도이다.
도 50은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 전극 위치 추적과정을 나타낸 모식도이다.
도 51은 믹서와 코터 사이에 설치된 복수개 탱크 간의 슬러리 이송을 나타낸 개략도이다.
도 52는 종래 기술과 본 발명의 전극 슬러리 로트 정보 추적관리 메커니즘의 차이를 나타내는 개략도이다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템을 나타낸 블록도이다.
도 54는 본 발명에 따른 전극 슬러리의 로트 정보 할당 및 기록과정을 나타내는 개략도이다.
도 55는 본 발명의 다른 실시예의 배터리 제조시스템을 나타내는 개략도이다.
도 56은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 공정 시스템을 전반적으로 설명하기 위한 도면.
도 57은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성을 보여주는 블록도.
도 58은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 노칭 공정을 설명하기 위한 도면.
도 59는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 롤맵 좌표를 나타내는 도면.
도 60은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 통합 검사 데이터를 나타내는 도면.
도 61은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조방법을 보여주는 흐름도.
도 62는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도.
도 63은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템 및 상위 제어 시스템을 블록도이다.
도 64는 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수행되는 공정 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 65는 도 63의 배터리 제조 시스템을 제어하는 공정 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 66은 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수집되는 공정 데이터의 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 67은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 68은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도.
도 70은 전극 제조공정 및 노칭공정에서의 제1롤맵 작성에 관한 개략도.
도 71은 제1롤맵작성부에 포함되는 시각화장치의 개략도.
도 72는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 데이터 흐름도.
도 73은 제1롤맵 및 제2롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 74는 제1롤맵 및 제2롤맵의 다른 예를 나타낸 개략도.
도 75는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도
도 76은 배터리 제조시스템에 포함되는 롤맵매칭부의 개략도.
도 77은 롤맵매칭부에 의한 롤맵 길이 및 좌표축 매칭과정을 나타내는 개략도.
도 78은 선후행공정 간에 전극 표면이 반전되는 것을 나타내는 개략도.
도 79는 오버레이 롤맵의 일례를 나타낸 개략도.
도 80은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도.
도 81은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 매칭의 일례를 나타낸 개략도.
도 82는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도.
도 83은 전극에 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도.
도 84 및 도 85는 전극에 가상의 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도.
도 86은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템에 따른 데이터 흐름도.
도 87은 후속 공정데이터 매칭부의 개략도.
도 88은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도.
도 89는 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 매칭의 일례를 나타낸 개략도.
도 90은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 전극 추적과정을 나타낸 개략도.
도 91은 전극 식별표지를 구비한 전극 및 전극 어셈블리의 개략도.
도 92는 전극 식별표지를 구비한 폴딩셀, 스택셀의 개략도.
도 93은 전극 식별표지를 구비한 패키징 셀의 개략도.
도 94는 전극 식별표지를 구비한 배터리 셀의 개략도.
도 95는 전극 식별표지를 구비한 다른 종류의 배터리 셀의 개략도.
도 96은 배터리 모듈 및 배터리 팩의 개략도.
이하, 첨부한 도면과 여러 실시예에 의하여 본 발명의 세부 구성을 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 또한 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니며 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 전극 제조공정과 최종 제품간의 품질 연관성 분석에 따른 리스크 레인지의 변화를 나타낸 개략도이다.
도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 전극 제조공정에서 제조된 제품(전극)으로 최종 제품(이차전지)을 제조하게 된다. 이때 최종제품에 불량이 발생한 경우, 어떤 원인에 의해서 그러한 불량이 발생하였는지를 파악하기 위해, 제조 이력을 파악해야 하는 경우가 종종 발생한다. 하지만, 전극 제조공정에서의 제품의 제조 이력에 관한 정보가 없거나 불충분한 경우에는 어떤 공정의 제품으로 해당 불량 최종제품이 제조되었는지 파악하기 힘들다. 따라서, 동일한 불량이 다시 발생하지 않도록 하기 위하여 해당 불량 제품 외에 양품인 다른 최종 제품까지 불량 리스크가 발생할 수 있는 리스크 레인지의 범위에 포함시켜 폐기해야 하는 경우가 발생한다.
반면, 전극 제조공정에서의 제품의 제조 이력에 관한 정보가 충분한 경우에는 그 정보에 기초하여 도 1(b)와 같이 리스크 레인지의 범위를 좁힐 수가 있고 따라서, 폐기해야 하는 양품의 개수를 줄일 수 있다. 특히, 전극은 코팅공정, 롤프레스 공정 및 슬리팅 공정 등 다양한 공정에 의하여 제조되기 때문에, 각 공정에서의 제품 이력 정보가 명확하게 기록되거나 보존되지 않으면, 후속 공정간의 관계에 있어서 불량 발생 원인을 특정하기 곤란한 경우가 발생한다.
따라서, 전극 제조공정에서의 제품 품질이나 불량에 관한 정보를 기록하여 후속공정 내지 최종제품과의 관계에서 품질 연관성을 추적하여 분석할 수 있는 기술의 개발이 요망된다.
또한, 상술한 바와 같이, 전극 슬러리가 코팅되는 전극에 직접 불량에 관한 정보를 표시하는 것은 전극 공간의 물리적 제한상 모든 불량 정보를 표시하는데 한계가 있다. 또한, 불량은 아니지만 각 공정에서의 품질에 관련된 정보도 후속공정이나 완성품인 이차전지 사용과정에서 예기치 않게 발생하는 결함의 원인을 파악하기 위하여 필요한 경우가 있다.
따라서, 본 발명자들은 전극 제조공정에서의 불량에 관한 정보는 물론, 그 외의 품질에 관련된 데이터 내지 정보들을 전극에 직접 표시하지 않고, 전극을 모사한 바(bar) 형태의 공간 상에 표시하는 롤맵을 개발하기에 이르렀다. 이러한 롤맵은 상기 공간 상에 각종 데이터나 정보들을 표시하여, 전극 제조시의 품질 분석 및 관리에 활용할 수 있다. 또한, 품질 추적을 위해서 종래 기술의 한계를 극복하고 각 공정간의 품질 연관성 분석에 활용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵 작성장치의 개략도이고, 도 3은 검사 및/또는 계측기에 의한 검사 및/또는 계측데이터 및 해당 데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 롤맵 생성장치(100)는, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하는 전극(1)을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기(10); 및 상기 이동하는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부가 표시되는 롤맵을 작성하는 롤맵작성부(40)를 포함한다.
상기 검사 및/또는 계측기(10)는 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극(1)을 검사하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득할 수 있다.
롤투롤 상태로 이동하는 전극 라인의 상부나 하부 등에 인접하여 각 세부공정이 행해지는 전극(1)의 품질이나 불량을 측정하기 위하여 소정의 검사 및/또는 계측기(10)가 전극 제조공정에서 배치된다.
상기 검사 및/또는 계측기(10)는 전극(1)을 검사 및/또는 계측하여 검사 데이터 및/또는 계측 데이터를 취득할 수 있다. 상기 검사 및/또는 계측기는 후술하는 위치 계측기(20)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 검사 및/계측데이터와 함께 그 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극(1)의 좌표값(좌표데이터)도 취득할 수 있다. 혹은, 후술하는 제어(30)부로 송신된 전극의 좌표값과 상기 검사 및/또는 계측데이터가 매칭될 수 있다.
상기 "검사 및/또는 계측기"란 측정목적에 따라 검사기, 계측기, 및 검사 및 계측기 중 어느 하나 또는 이 모두를 포함하는 의미이다. 또한, 상기 검사 및/또는 계측데이터는 검사데이터, 계측데이터, 및 검사/계측데이터 중 어느 하나 또는 이 모두를 포함하는 의미이다. 결국, 검사 및/또는 계측데이터란, 전극에 대한 검사 또는 계측을 통하여 얻을 수 있는 모든 데이터를 의미한다. 또한, 검사 및/또는 계측기란 특정 검사 및/또는 계측데이터를 얻기 위하여 전극을 검사 또는 계측하는 모두 기구들을 의미한다.
본 발명에서 언급하는 전극(1)의 검사 및/또는 계측데이터는, 전극(1)의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 포함할 수 있다. 예컨대, 코팅공정에서 전극 슬러리를 코팅하였을 경우의 로딩량 계측기(11)에 의하여 슬러리 로딩량에 관한 계측데이터를 취득할 수 있다. 로딩량이 설정범위를 벗어날 경우 불량으로 판단하여 후술하는 시각화 장치에 의하여 이를 다른 부분과 구분하여 시각적으로 표시할 수 있다. 혹은, 불량이 아닌 정상범위의 로딩량이라도 그 양에 따라 범위를 구분하여 각각 다른 색으로 시각적으로 표시할 수 있다. 이러한 의미에서 본 발명의 검사 및/또는 계측데이터는 불량에 한하지 않으며 품질에 관한 데이터를 포괄하는 것이다.
또한, 치수 및 폭을 계측하는 치수 및 폭 계측기를 구비할 수 있다. 치수 및 폭 계측기 역시 설정 범위를 벗어난 것을 불량 데이터로, 혹은 정상 범위이지만, 치수 및 폭의 범위에 따라 구분하여 각각 다른 시각적이미지로 표출할 수 있다. 치수 및 폭 계측기에 의하여 전극 상의 유지부와 무지부의 미스매치 등에 관한 데이터도 취득할 수 있다.
공정 중에 전극이 끊어져 이를 이음매 연결부재(연결테이프)로 이은 경우, 그 이음매를 감지하는 이음매 계측기도 구비될 수 있다.
또한, 전극(1) 상에 소정 간격으로 기준점을 마킹하여, 전극 파단길이 산출 등에 활용하는 경우가 있다. 이러한 기준점의 위치를 감지하는 기준점 계측기(12)도 상기 검사 및/또는 계측기의 하나로서 구비될 수 있다.
또는, 코팅된 전극의 두께를 예컨대 롤프레스 전후 공정에 있어서 측정하는 두께 계측기(웹 게이지)도 구비될 수 있다.
뿐만 아니라, 전극 제조공정에서 전극은 각종 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 품질 또는 불량에 관한 검사 및/또는 데이터를 얻을 수 있다. 전극 외관의 핀홀 불량, 라인 불량 등 외관상 결함을 검출하기 위하여 전극 외관 검사기(13)가 구비될 수 있다. 검사 및/또는 계측기(10)는 상기에서 설명한 것에 한정되지 않으며, 전극(1)으로부터 얻을 수 있는 다른 측정 파라미터가 있다면 이를 검사할 수 있는 소정의 다른 검사 및/또는 계측기(10)들도 본 발명의 롤맵 작성장치(100)에 적용될 수 있다.
또한, 상술한 검사 및/또는 계측기(10)는 반드시 각각 별개로 구비되는 것은 아니고, 하나의 검사기 또는 계측기로 복수개의 검사데이터 또는 계측데이터를 취득할 수 있다. 이 경우 필요로 하는 검사 및/또는 계측기(10)의 개수를 줄일 수 있다. 혹은 동일한 명칭의 검사 및/또는 계측기(10)라도 용도에 따라 복수개 구비될 수 있다. 즉, 이음매 계측기로서 칼라센서는 외관을 검사하므로 외관 검사기(13)로도 간주할 수 있다. 또한, 비전 계측기는 미스매치를 측정할 수 있어 치수 및 폭 계측기로 볼 수 있지만, 해당 계측기에 포함되는 비전 센서에 따라 기준점도 감지할 수 있으므로, 기준점 계측기로 간주할 수도 있다.
전극 제조공정에서 취득할 수 있는 검사 및/또는 계측데이터의 구체적 예를 다시 정리하면 다음과 같은 것이 있을 수 있다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터
한편, 전극 제조공정에서 전극(1)은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 거치된다. 상기 언와인더(UW)로부터 전극(1)이 풀려나와 소정 공정을 마친 후, 상기 전극(1)은 리와인더(RW)에서 권취되어 전극 롤이 된다. 또한, 하나의 공정(전공정)을 마친 전극 롤은 후공정의 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 다시 거치되어 롤투롤 상태로 이동하면서 후공정을 거치게 된다. 즉, 전극 제조공정은 롤투롤 상태로 이동하는 전극 이동공정이 반복된다. 따라서, 이러한 전극 이동시의 위치를 좌표로 표현할 수 있다면, 각 공정에서의 전극(1)의 위치를 특정할 수 있다. 또한, 품질이나 불량에 관한 데이터가 취득된 경우, 전극 파단 등의 이벤트가 발생하여 이를 이음매 연결부재로 연결한 경우, 그 데이터 취득부 또는 이음매의 위치를 좌표로 표시할 수 있다면 해당 공정에서의 전극의 품질, 불량, 각종 이벤트에 관한 이력 정보를 표시할 수 있다. 전극(1)은 언와인더(UW)와 리와인더(RW)의 회전에 따라 이동하므로, 상기 언와인더(UW) 및/또는 리와인더(RW) 회전량에 따라 전극(1)의 길이방향 위치를 특정할 수 있다. 본 발명의 롤맵 작성장치는, 언와인더 및/또는 리와인더 회전량에 따른 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 위치계측기(20)를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 위치 계측기(20)는 이러한 전극(1)의 길이방향 위치를 좌표값(좌표 데이터)로 취득할 수 있다. 예컨대, 위치 계측기(20)에 의하여 취득된 좌표가 0이라면 전극(1)의 시작부를 1200미터 길이의 전극(1)에서 1200미터의 좌표가 취득되었다면 전극(1)의 종료부를 특정할 수 있다.
상기 전극(1)의 길이방향 위치의 좌표 데이터는 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에 설치된 로터리 엔코더(20U,20R)에 의하여 검출할 수 있다. 통상 로터리 엔코더(20U,20R)는 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)를 구동하는 모터 구동부에 설치되어 모터 회전수(회전량)에 따른 전극 이동 거리를 검출할 수 있다. 따라서, 전극(1)이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동할 경우 그 이동거리는 상기 로터리 엔코더(20U,20R) 에 의하여 검출 가능하다. 도 2에서는 설명의 편의를 위하여 언와인더 엔코더 및 리와인더 엔코더가 각각 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)의 외부에 배치한 것을 도시하였지만, 상기 엔코더들은 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에 각각 내장될 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측기(10)들은 상기 위치계측기(20)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 그 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 함께 취득할 수 있다. 이 경우, 상기 검사 및/또는 계측기(10)들은 상기 검사 및/또는 계측데이터와 상기 좌표값을 롤맵작성부(40)로 송신할 수 있다.
본 발명의 롤맵 생성장치(100)는 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부(30)(PLC 제어부)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 제어부(30)는, 상기 위치계측기(20) 및 검사 및/계측기(10)와 연결되어 위치계측기로부터 좌표값과, 검사 및/또는 계측기로부터 검사 및/또는 계측데이터를 송신받을 수 있다. 제어부(30)는, 상기 검사 및/또는 계측데이터와 상기 데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 매칭하고, 매칭된 데이터들(좌표값 데이터와, 검사 및/또는 계측데이터)를 롤맵작성부(40)로 송신할 수 있다.
혹은, 상기 제어부(30)는 롤맵작성부(40)에서 가공이 용이한 형태로 상기 검사 및/또는 계측데이터 및 좌표값 데이터를 가공할 수 있다. PLC 제어부(30)는 상기 검사 및/또는 계측기(10)나 엔코더 등과 연결되어 전극의 롤투롤 이송을 제어하므로, 검사 및/또는 계측기(10), 엔코더 등에서 직접 전극 MES와 같은 데이터 처리 시스템으로 데이터를 전송하기 보다는 제어부(30)를 통하여 데이터를 전송하는 것이 데이터 처리 및 관리면에서 보다 효율적일 수 있다.
한편, 검사 및/또는 계측기의 종류에 따라, 일부 검사 및/또는 계측기는 위치계측기와 직접 연결되어 검사 및/또는 계측데이터와 좌표값 데이터를 함께 취득할 수 있다. 또한, 일부 검사 및/또는 계측기는 검사 및/또는 계측데이터만 취득하고, 해당 데이터에 대응되는 좌표값 데이터는 상기 위치계측기에 의하여 취득되어 상기 제어부(30)에서 매칭될 수 있다. 즉, 검사 및/또는 계측기의 종류, 장치 구성, 처리용량 등에 따라 좌표값 데이터와의 매칭 여부를 행하는 주체(장소)가 달라질 수 있다.
한편, 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값은, 해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 시점의 리와인더(RW) 회전량에 따른 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측기(10)와 리와인더와의 거리인 옵셋(offset)거리를 더한 값일 수 있다.
도 2 및 도 3에서 상기 검사 및/또는 계측기(10)가 전극(1) 상을 검사하여 검사데이터를 취득하였을 때, 그 전극 부분의 위치가 리와인더(RW)의 위치계측기(20)에서 감지된다. 그러나, 검사데이터를 취득한 시점에서 그 전극 부분은 아직 리와인더(RW)에 도착한 상태가 아니다. 본 실시예에서 롤맵 좌표는 리와인더(RW)를 기준으로 하므로, 상기 전극 부분이 실제 리와인더(RW)에 도착하였을 때 감지되는 길이방향의 좌표가 해당 전극 부분의 길이방향 좌표가 된다. 따라서, 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 길이방향 좌표값은, 그 데이터 취득시점의 리와인더(RW)의 엔코더값(길이방향 좌표값)에 각 검사 및/또는 계측기들로부터 리와인더(RW)까지의 거리(옵셋(offset) 거리)를 더해주어야 한다. 예컨대, 로딩량 계측기(11)에서 로딩량이 감지된 전극 부분(a)의 길이방향축 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값(좌표값) A에 로딩량 계측기(11)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L1)을 더해준 값이 된다. 동일한 원리로, 기준점 계측기(12)에서 기준점이 감지된 전극 부분(b)의 길이방향 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값 B에 기준점 계측기(12)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L2)을 더해준 값이 된다. 또한, 외관검사기(13)에서 예컨대 외관불량이 감지된 전극 부분(c)의 길이방향 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값 C에 외관검사기(13)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L3)을 더해준 값이 된다.
한편, 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다.
예컨대, 도 3에 도시된 외관검사기 등의 검사 및/또는 계측기(10)는 전극(1)의 폭방향 전체를 따라 전극 외관을 스캔하여 검사할 수 있는 프로그램을 구비할 수 있다. 혹은, 검사 및/또는 계측기 자체가 전극 폭방향을 따라서 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는, 전극의 폭방향을 따라서 검사 및/또는 계측기가 복수개 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 검사 및/또는 계측기들(10)은 전극의 폭방향의 각 지점에 대하여 품질 또는 불량에 관련된 데이터(예컨대, 로딩량 데이터나 외관 불량 데이터)를 취득할 수 있으며, 또한, 당해 데이터가 취득된 폭방향의 위치 데이터(좌표값)도 상기 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다. 이에 따라, 각 검사 및/또는 계측기(10)는, 검사 및/또는 계측데이터(예컨대, 품질 또는 불량에 관련된 데이터), 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극(1)의 길이방향 좌표값 및 폭방향 좌표값을 모두 취득하여 후술하는 롤맵작성부(40)로 송신할 수 있다.
도 4는 상기 롤맵 작성장치가 구비한 데이터 시각화 장치의 개략도이다.
본 발명의 롤맵 작성장치(100)는, 이동하는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부가 표시되는 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부(40)를 포함한다.
상기 롤맵작성부(40)는, 롤맵 상에 상기 좌표값과, 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부를 표시할 수 있다. 또한, 롤맵작성부(40)는, 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시할 수 있다. 즉, 기준점 데이터도 롤맵 상에 표시할 수 있다.
이를 위하여, 상기 롤맵작성부(40)는, 상기 위치계측기(20)와 검사 및/또는 계측기(10)와 연결되어 좌표값 데이터와 검사 및/또는 계측데이터를 송신받을 수 있다. 또는, 롤맵작성부(40)는 제어부(30)와 연결되어, 상기 제어부를 통하여 상기 좌표값 데이터와 검사 및/또는 계측데이터를 송신받을 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 롤맵작성부(40)는, 검사 및/또는 계측기(10) 및 위치계측기(20)로부터 취득된 데이터를 저장하거나, 정상 전극의 품질이나 치수 등에 관한 데이터가 저장된 데이터베이스(41)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 롤맵작성부(40)는 취득된 데이터를 처리하여 롤맵작성부(40)에 구비된 시각화장치(43)에 시각화하도록 지령하는 중앙처리부(42)를 구비할 수 있다.
상기 롤맵작성부(40)는 전극(1)을 모사한 롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하여 상기 정의된 영역 상에 좌표값을 표시하는 시각화 장치(43)를 구비한다. 상기 시각화 장치(43)는 상기 좌표값 데이터에 상기 검사 및/또는 계측데이터를 매칭하여 나타낼 수 있다. 상기 시각화장치(43)는 중앙 처리부(42)와 연결되며 중앙 처리부로부터의 지시에 따라 검사 및/계측 데이터와 상기 좌표값 데이터를 시각화하여 나타낼 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 시각화 장치(43)는 취득 데이터 입력부(43a), 롤맵 상 좌표 파악부(43b) 및 이미지 생성부(43c)를 구비하고 있다.
먼저, 취득 데이터 입력부(43a)는 중앙 처리부로부터(42)로부터 데이터를 입력받는다.
롤맵 상 좌표 파악부(43b)는, 롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 취득된 원천 데이터의 각 데이터 요소에 대하여 시각화 영역 내의 픽셀 좌표값을 정의할 수 있다. 이때, 전극 롤의 로트 번호나 길이, 폭 등의 제원(specifications)에 관한 데이터가 전극 롤 정보 등록에 의하여 제어부(30)나 DB 혹은 도시하지 않은 서버 등에 입력되면, 상기 롤맵 상 좌표 파악부(43b)가 이러한 전극(1)의 크기에 관한 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정할 수 있다. 혹은, 상술한 전극(1)의 길이방향 및 폭 방향 좌표값 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정하는 것도 가능하다.
상기 좌표 파악부(43b)는 취득된 검사 및/또는 계측데이터와 전극(1)의 (폭방향 및 길이방향) 좌표값 데이터를 맵핑하고, 상기 시각화영역(롤맵) 상에 상기 맵핑된 데이터들을 픽셀 좌표에 따라 할당할 수 있다.
이미지 생성부(43c)는 시각화 영역 내 각 픽셀 좌표에 할당된 상기 맵핑된 데이터 요소를 적어도 하나 이상의 범례(legend)로 표현할 수 있다. 범례란 시각화 영역에 표시되는 원, 사각형, 삼각형 등의 다양한 형상이나, 색상이 부여된 상기 형상 등을 의미한다. 따라서, 상기 이미지 생성부(43c)에 의하여, 롤맵이라고 하는 시각화 영역에 있어서, 실제 전극(1)의 각 위치 데이터에 대응하는 픽셀 좌표(롤맵 상 좌표)에 검사 및/또는 계측데이터가 각 데이터별로 지정된 모양, 형상, 색상 등으로 시각적으로 표시되어 롤맵 상에 구현됨으로써, 본 발명에 따른 롤맵을 생성할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(41)나 별도의 서버와 같은 저장부에 저장된 데이터를 기초로, 상기 롤맵의 특정범위와 연동하여 그 특정범위에 해당하는 데이터들을 저장부로부터 불러들여 화면 상에 표시(이미지 생성)할 수 있다. 이 때, 상기 중앙 처리부(52)는 데이터 베이스(41)에 저장된 정상 데이터와 대비하여 비정상으로 판명된 검사 데이터를 다른 데이터와 구별되게 시각화하여 나타내도록 상기 시각화장치(43)에 지령을 내릴 수 있다.
상기한 시각화 영역의 크기 설정이나, 시각화 영역의 좌표를 파악하여 이미지를 생성하는 것은 종래의 다양한 사용자 인터페이스나, 데이터 할당-처리-분석 및 시각화에 관한 여러 가지 프로그램이나 처리 툴에 의하여 행할 수 있다. 따라서, 상술한 롤맵 작성부(40)는 하나의 예일 뿐, 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
상술한 롤맵작성부(40)는, 예컨대 생산관리시스템(MES) 등과 같은 데이터 처리 시스템 또는 그 시스템의 한 구성요소일 수 있다. 혹은 롤맵작성부(40)는 상기 데이터 처리 시스템의 작동 로직을 구비한 소프트웨어 또는 해당 소프트웨어를 포함하는 하드웨어, 기계장치 등일 수 있다.
데이터 처리 시스템은 데이터에 대하여 일련의 조작을 행하기 위해 입력(input), 처리(processing), 출력(output), 통신(communication) 등을 행하는 시스템(하드웨어 또는 소프트웨어를 포함)을 말한다. 전극(1) 제조공정에서는 코팅, 프레스, 슬리팅 등 일련의 전극 제조공정을 관리하는 전극 MES가 구비되어 있다. 따라서, 상술한 좌표 데이터, 검사 데이터 등을 전극 MES에 송출하면 전극 MES에서 상술한 롤맵을 생성할 수 있다. 이 경우, 상기 코팅공정, 프레스공정, 슬리팅공정 각각에 대하여 상술한 롤맵을 각각 작성할 수 있다.
전극 제조공정을 거친 전극은, 노칭공정의 언와인더와 리와인더 사이에 설치된다. 노칭공정에서 언와인더와 리와인더 사이에 설치된 전극은 타발가공되어 전극 상에 전극 탭이 형성된다. 노칭공정에서도, 상술한 검사 및/또는 계측기와 롤맵작성부, 위치계측기 등이 설치되어 노칭공정의 롤맵이 작성될 수 있다. 이 경우, 노칭공정의 롤맵작성부는 노칭 MES가 될 수 있다.
또는, 상기 롤맵작성부는, 이른바 SPC(Statistical Process Control) 장치일 수 있다. 여기서 SPC는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적인 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리 방법이다.
또는, 예컨대, MES와 같은 데이터 처리시스템에서 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부와 좌표값을 매칭한 기본적인 롤맵(basic roll map)을 작성하고, SPC와 같은 상위시스템에서 검사 및/또는 계측데이터의 전체 데이터, 세부데이터 등을 상기 좌표값에 추가적으로 표시하는 보다 진보된 롤맵(intermediate roll map)을 작성할 수 있다. 이 경우에 데이터 량이 증가함에 따라, 상기 전체 데이터나 세부데이터를 저장할 수 있는 추가적인 서버가 필요할 수 있다.
시스템적으로 대용량의 데이터 처리가 가능하다면, 기본적인 롤맵과 진보된 롤맵을 하나의 데이터 처리시스템에서 처리하도록 할 수도 있다.
한편, 더 나아가서, 상기 MES나 SPC 등의 데이터 처리시스템들을 보다 상위시스템(예컨대 DW(Data Warehouse))과 연계할 수 있다. 이 경우에는, 전극 제조공정이나 노칭공정에서 취득된 데이터(좌표값, 검사 및/또는 계측데이터)에 다른 공정들에서 추가적으로 취득한 공정데이터를 연계할 수 있다. 즉, 전극의 좌표값을 특정하고, 상기 좌표값에 해당하는 전극으로 전극 제조공정/노칭공정의 후속공정에서 배터리 셀 반제품이나 배터리 셀을 제조하였다면, 후속공정에서의 공정데이터와 상기 검사 및/또는 계측데이터를 매칭할 수 있다. 이에 의하여, 후속공정으로부터 이전공정까지의 특정 전극 부분의 제조이력을 파악할 수 있다. 따라서, 품질관리 및 분석을 보다 용이하게 행할 수 있다. 또한, 배터리 셀 반제품이나 배터리 셀 또는 이를 포함하는 배터리 모듈이나 배터리 팩에서 문제가 발생한 경우, 상기 매칭된 데이터들을 통하여 품질 추적, 문제 원인 분석을 용이하게 행할 수 있다.
이상과 같이, 전극 제조에 관련된 각종 데이터 처리시스템, 광의로는 전극 제조를 포함하여 완제품 전지나 모듈, 팩을 제조하는 배터리 제조공정 전반에 걸쳐서 필요한 각종 데이터나 정보들을 상기 롤맵과 연계시킬 수 있다. 따라서, 롤맵을 활용하면, 배터리 제조에 관련된 품질 관리/분석/추적 등을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 롤맵작성장치(100)는 도 2와 같이, 수동으로 검사 및/또는 계측한 전극의 검사 및/또는 계측데이터가 입력되는 수동 입력장치(60)를 포함할 수 있다. 상기 수동 입력장치(60)에 의하여, 수동으로 검사 및/또는 계측한 검사 및/또는 계측데이터를 상기 롤맵작성부(40)로 직접 송신할 수 있다. 이 경우, 상기 수동 입력장치는, 상기 위치계측기와 연동되어 상기 검사 및/또는 데이터가 취득된 전극(1) 부분의 좌표값을 취득할 수 있다. 혹은, 상기 수동 입력장치는 제어부와 연결되어 제어부를 통하여 수동으로 취득한 검사 및/또는 계측데이터를 좌표값 데이터와 함께 롤맵작성부로 송신할 수 있다.
예컨대, 전극(1)의 불량이나 단선 등에 관한 정보는 상기 검사 및/또는 계측기(10)를 통하여 자동으로 취득될 수 있지만, 작업자에 의하여 현장의 전극 생산라인에서 직접 입력될 수 있다. 이 경우, 작업자는 육안으로 확인한 불량의 길이 및 위치를 입력하고 불량 부분에 태그를 붙일 수 있다. 혹은 전극 파단시 이음매 연결부재로 전극을 연결하고, 그 연결부위, 파단된 전극 길이 등을 수동 입력장치에 입력할 수 있다.
상기 롤맵작성부(40)는 생성된 롤맵을 디스플레이부(50)에 현출함으로써, 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
상기 수동 입력장치(60), 디스플레이부(50)는 소정의 입출력 I/F(Interface)일 수 있다. 예컨대, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)를 상기 수동 입력장치로 채용할 수 있다.
또한, 본 발명의 롤맵 작성장치는, 상기 롤맵작성부, 제어부, 위치계측기, 검사 및/또는 계측기와 상기 디스플레이부 등을 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 구비할 수 있다.
한편, 상기 롤맵 작성부(40)는, 전극 제거부분과 제거되고 남은 생존전극 부분의 좌표값을 함께 표시한 절대좌표 롤맵과, 생존전극 부분의 좌표값만을 표시한 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 롤맵 작성장치에 의하여 생성된 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
롤맵(RM1) 상에는 전극(1)의 길이방향 치수가 소정간격마다 좌표로 도시되어 있다. 이와 같이 롤맵 상에는 전극 제조공정에서 발생하는 불량, 품질, 전극 파단 등에 관한 정보가 좌표값과 함께 도시되어 있어, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
도 5를 참조하면, 핀홀 불량(f1), 라인 불량(f2)과 같은 외관 불량 정보가 그 불량이 발생한 좌표값에 시각적으로 표시되어 있다. 또한, 유지부와 무지부의 미스매치 부분(f3)도 표시되어 있다. 기타 로딩량 불량 등도 표시되어 있으며, 최외곽에서 전극이 폐기된 부분도 나타나 있다.
또한, 전극(1) 상에 마킹된 기준점(M1.M2,M3)이 300,600,900미터 지점에 표시되어 있다.
한편, 전극(1)에 파단 등이 발생하여 작업자가 이를 이음매 연결부재로 연결할 경우, 전극 길이가 파단된 길이만큼 감소된다. 또한, 상술한 바와 같이, 외관 불량이 발생한 지점도 제거하여 작업자가 이를 연결할 수 있다. 롤맵(RM1)에는 이러한 상황도 모사하여 롤맵 상의 좌표값을 수정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기와 같은 전극 제거부분과 제거되고 남은 생존전극 부분의 좌표값을 함께 표시한 절대좌표(A1)의 롤맵과, 생존전극 부분의 좌표값만을 표시한 상대좌표(A2)의 롤맵이 함께 도시되어 있다. 도 5와 같이, 상기 상대좌표(A2)와 절대좌표(A1)는 하나의 롤맵(RM1) 상에 병기하여 표시할 수 있지만, 별개로 나타낼 수도 있다. 상대좌표로 표시된 롤맵이 실제 전극의 상태를 나타낸다.
한편, 전극은 집전체의 일면(상면 또는 하면)에만 코팅되는 단면전극, 상하 양면에 코팅되는 양면전극으로 구분할 수 있다. 이 경우, 상기 롤맵작성부는, 상기 롤맵을 전극(집전체)의 일면에 대해서, 또는 양면 중 어느 한 면 또는 양면 모두에 대해서 작성할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 롤맵 작성방법의 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵 작성방법은, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측 데이터를 취득하고, 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 단계(S2); 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부와 상기 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 단계(S3)를 포함한다.
상기 검사 및/또는 계측데이터의 취득 및 좌표값 취득 단계(S2) 이전에, 언와인더에 설치되는 전극 롤의 제원(specifications)을 등록하는 전극 롤 정보 등록단계(S1)가 선행될 수 있다.
전극 롤의 제원이란, 해당 전극 롤의 로트 번호나 전극 길이, 전극 폭, 투입재료 및 조성 등에 따라 결정되는 전극의 종류 등 해당 전극 롤의 사양을 말한다. 전극 롤 정보 등록을 위해서, 전극 롤을 언와인더에 도입할 때, 전극 롤의 로트 넘버를 포함하는 제원 정보의 일부 또는 전부를 도시하지 않은 서버 등에 입력할 수 있다. 이 데이터 입력은 작업자가 수동으로 할 수도 있다. 혹은 전극 롤에 부착된 바코드 등 전극 제원이나 세부데이터를 확인할 수 있는 식별표지를 예컨대 바코더리더기 등의 식별표지 인식기가 스캔하는 등에 의하여 서버 등에 자동으로 입력할 수 있다.
전극 롤에 관한 정보가 서버에 등록되면, 추후 작성되는 롤맵 상에 로트 넘버나, 공정, 설비 등 전극(롤)에 관한 제원이나 세부 데이터를 서버로부터 불러내어 롤맵과 함께 표시할 수 있다. 또한, 이러한 데이터로부터 전극 롤의 길이와 폭에 관한 사양을 파악할 수 있으므로, 롤맵작성부에 의하여 롤맵을 작성할 때, 상기 전극 길이와 폭에 비례하는 소정 축적으로 롤맵의 형태 및 크기를 확정할 수 있다. 즉, 롤맵작성부 등에 저장된 축척 변환 스케일에 따라, 해당 전극의 길이와 폭에 부합하는 롤맵 바의 형태 및 크기를 디스플레이와 같은 출력장치 상에 표시할 수 있다. 이 경우, 상기 롤맵에 상기 전극 롤의 제원 중 적어도 일부의 정보가 함께 표시될 수 있다.
롤맵 작성을 위해서, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득한다. 또한, 이 때 해당 전극의 위치를 좌표값으로 취득하여야 한다(S2). 상술한 바와 같이, 상기 검사 및/또는 계측데이터는 소정의 검사 및/또는 계측기에 의하여 자동으로 또는 작업자에 의하여 수동으로 취득될 수 있다. 이 경우, 작업자는 수동 입력장치에 검사 및/또는 계측데이터와 해당 전극의 좌표값을 입력할 수 있다.
예컨대, 전극을 집전체에 코팅하기 전에 전극(1)에 이물이나 결함이 있으면, 이 부분을 절단하여 불량 제거 포트에 버리고, 전극 간을 직접 연결하거나 PET 등의 연결부재에 의하여 전극을 연결할 수 있다. 혹은 코팅 후에도 전극 상에 결함이 발생하거나 과도한 장력에 의하여 전극이 끊어지는 경우에도 전극을 연결할 수 있다. 또한, 전극의 시작점과 종료점의 최외곽부는 품질이 일정하지 않을 수 있으므로, 절단하여 폐기한다. 이러한 전극 연결구간 또는 폐기 구간은 자동 또는 수동으로 측정될 수 있다. 예컨대, 작업자가 단선구간을 연결하였을 경우, 그 구간에 대한 위치를 직접 서버 또는 데이터 처리시스템에 입력하거나 서버 등과 통신 가능하며 전극 제조라인에 설치된 별도의 입력장치에 입력할 수 있다. 혹은 작업자가 전극 상의 단선구간 내지 연결구간에 직접 표시 태그(tag)를 부착할 수도 있다.
전극(1)은 전극 제조공정 라인에 설치된 소정의 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 검사된다. 예컨대 상기 라인에 전극 슬러리 로딩량 계측기, 치수 및 폭 계측기, 기준점 계측기, 외관 검사기와 같은 계측기들이 설치될 수 있다. 전극 슬러리 로딩량 계측기는, 초음파 센서, 변위센서, 레이저 센서, 공초점 두께 센서 등 비접촉식의 두께 측정센서가 채용될 수 있다. 전극 호일의 두께는 알려져 있으므로, 예컨대 공초점 두께 센서의 경우 센서로부터 출사된 빛의 반사광의 파장을 분석하여 센서와 전극간의 거리(두께)를 계산함으로써, 슬러리 로딩량을 측정할 수 있다.
치수 및 폭 계측기는 전극의 외관을 촬영하거나 스캔하여 전극 폭, 유지부와 무지부의 폭 등을 측정할 수 있는 종류의 비전 계측기를 채용할 수 있다. 유지부와 무지부의 폭이 파악되면 유지부와 무지부의 미스매치 여부도 파악할 수 있다.
외관 검사기는 전극의 외관을 촬상하여 외관 이미지를 취득할 수 있다. 이로부터 핀홀, 라인, 분화구 형상과 같은 외관 불량에 관한 데이터를 얻을 수 있고, 절연외관이나 절연불량에 관한 데이터도 취득할 수 있다. 외관 검사기에는 전극의 색깔을 판별할 수 있는 센서, 예컨대 칼라센서를 가지는 검사기도 포함될 수 있다. 칼라센서에 의하여, 전극과 색깔이 상이한 부분, 예컨대 PET 연결부재를 검출할 수 있다.
상기한 검사 및/또는 계측기는 설명을 위하여 예시한 것이며, 전극 제조공정 또는 노칭공정에서의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 취득할 수 있는 것이라면, 검사 및/또는 계측기의 종류를 한정하는 것은 아니다.
한편, 전극 코팅이 시작되는 전극의 최선단부는 로딩량 등의 코팅 조건이 조정되면서 상기 전극 슬러리 코터 등에 의하여 코팅된다. 이 부분에서는 로딩량이 변동될 수 있다. 따라서, 이러한 조건조정 구간에 대한 데이터들도 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득될 수 있으며, 이들 데이터들이 롤맵 바 상에 표시될 수 있다.
또한, 상기 검사 및/또는 계측데이터와 함께, 롤투롤상태로 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득할 필요가 있다 즉, 상기 데이터가 취득된 전극의 위치 데이터가 특정되어야 한다. 즉, 롤맵 바 또는 롤맵을 길이방향과 폭방향의 2개의 좌표축으로 구성되는 좌표계라고 가정하면, 상기 좌표계의 특정 위치(좌표)에 특정 데이터를 표시하기 위해서는, 그 위치(좌표)를 추출하기 위한 기초가 되는 전극의 위치 데이터가 파악되어야 한다.
하나의 실시예로서, 전극의 길이방향에 따른 위치 데이터(좌표값)는 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)에 설치된 엔코더에 의하여 검출될 수 있다. 상기 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측데이터와 매칭된다. 좌표값과 상기 데이터의 매칭은 해당 검사 및/또는 계측기에서 행해지거나, PLC 제어부에서 행해질 수 있다.
한편, 전극의 폭방향에 따른 좌표값은 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득될 수 있다. 이 폭방향에 따른 좌표값도 상기 검사 및/또는 계측데이터와 매칭되어 롤맵 상에 표시될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시할 수 있다.
상기 취득된 검사 및/또는 계측데이터와 좌표값 등은 전극을 모사한 평면 상에 표시하여 이른바 롤맵을 작성한다. 롤맵작성부는, 데이터 처리가 가능한 데이터 처리시스템으로서, 예컨대 전극 MES, 조립 MES 또는 이보다 상위시스템인 SPC나 DW일 수 있다. 혹은, 롤맵작성부는, 상기 시스템을 구성하는 일 구성요소일 수 있다.
롤맵작성부는 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부를 해당 데이터가 취득한 전극 상 위치를 나타내는 좌표값에 표시하여 롤맵을 작성한다. 뿐만 아니라, 상기 검사 및/또는 계측데이터의 전체데이터, 또는 검사 및/또는 계측데이터 중 하나 이상에 관한 세부데이터를 상기 롤맵 상에 추가적으로 표시할 수 있다. 상기 세부데이터는 상기 검사 및/또는 계측데이터와 연관되는 데이터로서 예컨대, 전극의 특정 위치에 대한 외관이미지일 수 있다.
또한, 전극 제조시의 각 세부공정(예컨대, 코팅, 롤프레스, 슬리팅, 노칭)에 대한 공정데이터를 상기 롤맵의 특정 좌표값 또는 특정 데이터 표시부와 연계하여 나타낼 수 있다. 예컨대, 코팅 공정에서의 전극 건조온도, 코터의 슬러리토출압력 등 토출조건이 코팅 공정의 공정데이터가 될 수 있다. 혹은 롤프레스공정에서의 프레스 압력 등도 공정데이터가 될 수 있다.
상기 전체데이터, 세부데이터, 또는 공정데이터의 저장을 위해서, 적어도 하나 이상의 서버가 구비될 수 있다. 롤맵작성부는, 상기 서버로부터 필요한 데이터를 전달받아 롤맵 상에 함께 표시할 수 있다.
또한, 상기 검사 및/또는 계측데이터를 정상 데이터와 대비하고, 비정상으로 판명된 데이터를 다른 데이터와 시각적으로 구분되도록 롤맵 상에 표시할 수 있다. 이를 위하여 상기 롤맵작성부는 소정의 시각화장치를 구비할 수 있다.
또한, 전극 제조공정에 투입되는 투입재료의 투입현황에 관한 데이터를 상기 롤맵과 병행하여 나타낼 수 있다. 이에 따라, 재료 투입상황과, 롤맵 상의 데이터를 비교하여, 품질관리를 보다 용이하게 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤맵의 개략도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤맵의 개략도이다.
도 7의 롤맵(RM2)은, 롤투롤 상태의 전극을 모사하여 바(bar) 형태로 표시되는 롤맵 바(110)를 포함하고 있다. 도 7 및 도 8의 롤맵은 전극 코팅공정에 대한 롤맵을 도시하고 있다.
상기 롤맵 상에는 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 취득한 검사 및/계측데이터의 적어도 일부가 그 데이터가 취득된 전극의 위치에 대응하는 롤맵 바 상의 소정 위치에 표시되어 있다.
상기 롤맵 바(110)는 언와인더와 리와인더 사이에서 롤투롤 상태로 설치되어 이동하는 실제 전극을 모사한 것으로서 긴 직사각형의 평면 형태로 표시될 수 있다.
상기 롤맵 바(110)의 시작점과 종료점, 그리고 시작점과 종료점 사이의 롤맵 바(110)의 부분은 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극 경로와 동기화되어 표시될 수 있다. 예컨대, 코팅되는 전극 롤의 길이가 3000m라면, 이 전극을 모사한 롤맵 바(110)도 3000m에 대한 소정의 축척(비율)으로 축소되어 화면상에 표시된다. 또한, 특정 전극 롤이 언와인더와 리와인더 사이에 설치되면, 로트 넘버와 전극 롤의 폭 등의 세부 정보도 파악할 수 있으므로, 전극 (롤)의 길이 외에 폭도 소정의 축척으로 축소되어 소정 비율의 길이와 폭으로 축소된 롤맵 바(110)를 화면상에 표시할 수 있다. 따라서, 상기 롤맵 바(110)의 길이와 폭은 실제 이동하는 전극의 길이와 폭에 소정 비율로 대응된다. 또한, 상기 전극의 특정 위치를 예컨대 전극 길이와 폭의 치수 단위로 표현되는 좌표값으로 나타낼 경우, 해당 좌표는 상기 롤맵 바(110) 상에도 소정의 비율로 축소하여 나타낼 수 있다. 도 7 및 도 8에는 롤맵 바(110)의 길이방향으로 소정간격마다 전극의 길이방향 위치를 나타내는 좌표값(140)이 표시되어 있다.
또한, 상기 롤맵 바(110)는 언와인더와 리와인더 사이에서 코팅되면서 실제 이동하는 전극 (경로) 내지 전극 이동과 동기화되는 것이므로, 실제 코팅 전에 코팅 조건을 조정하기 위한 코팅이 진행될 경우에도 롤맵 바(110) 상에 해당 부분의 코팅 상황을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 롤맵 바(110)는 코팅 조건 조정을 위한 조건조정부분(A)과 조정된 조건에 의하여 실제 코팅이 진행되는 양산부분(B)으로 나누어 표시할 수 있다.
또한, 코팅 공정에서 전극이 끊어져서 이를 다시 연결하는 구간(단선구간(122))이 발생하여도, 이를 롤맵 바(110) 상에 나타낼 수 있다.
상기 롤맵 바(110)가 실제 전극 이동과 동기화되어 전극 경로를 나타내는 것이라면, 상기 롤맵 바(110) 상에 표시되는 데이터는 실제 전극 코팅공정에서의 품질 또는 불량에 관련된 데이터들이 표시되는 부분이다. 본 명세서에서 '품질 또는 불량에 관련된 데이터'라 함은, 외관 불량, 절연 불량 , 전극 유지부와 무지부의 미스매치 등의 실제 불량에 관한 데이터 외에, 로딩량 데이터, 치수/폭 데이터 등 정상 범위의 데이터는 물론, 샘플 검사를 위해 채취된 전극의 위치에 관한 데이터 등도 포함한다. 즉, 이론적으로는, 전극 제조공정에서의 특정 품질을 측정할 수 있는 검사 및/또는 계측기가 존재하는 한, 그러한 검사 및/또는 계측기에 의하여 측정된 모든 데이터들을 롤맵 상에 표시할 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 '전극 코팅공정에서의 품질 또는 불량에 관련된 데이터'라 함은 불량에 관한 데이터 외에 정상데이터도 포함되며, 그 외 롤맵 상에 수치화 또는 시각화하여 나타낼 수 있는 품질과 관련된 모든 데이터를 지칭하는 것이다.
또한, 본 명세서에서 데이터가 '시각적으로 표시'되는 것, 혹은 데이터의 '시각화'라 함은, 전극을 모사한 롤맵 상에 모양, 색상, 크기, 무늬, 명암, 투명도, 각종 기호, 숫자, 글자, 기타 시각에 의하여 인식할 수 있는 것 중 적어도 하나 이상을 이용하여 당해 데이터를 시각적으로 인식하여 나타내는 것이라고 정의할 수 있다. 또한, 데이터가 '시각적으로 표시되는 부분'이라 함은, 롤맵 바 상의 특정 위치에 상기 모양, 색상 등에 의하여 표시되는 부분 뿐만 아니라, 롤맵 바의 특정 범위 혹은 전체 범위에 걸쳐 모양, 색상 등으로 시각적으로 표시되는 부분도 모두 표시부로 정의할 수 있다. 예컨대, 전극 슬러리 로딩량에 관한 데이터가 롤맵 바의 전체에 걸쳐 색상 등으로 표시된다면, 이 때 데이터 표시부는 롤맵 바의 일부가 아니라 전체 부분에 해당할 수 있는 것이다. 본 명세서의 도면에서는 각 데이터 표시부에 해칭(hatching)을 하여 구분하여 나타내었지만, 해당 데이터 표시부를 색상으로 표시하여 구분되도록 할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 롤맵 바(110)는 실제 코팅되는 전극을 모사한 것이므로, 언와인더와 리와인더 사이에 설치되는 실제 전극(롤)에 관한 세부 정보도 상기 롤맵 바(110)와 함께 표시하는 것이 바람직하다.
도 7의 화면 상단에는 전극 롤의 로트넘버 외에 전극 롤의 제조 라인, 제조공정, 제조 설비, 전극의 측면(side) 등에 관한 세부 정보(130)가 표시되어 있다. 이러한 세부 정보(130)로부터 코팅 공정에 제공되는 전극 롤의 이전 공정에서의 이력 정보는 물론, 당해 코팅 공정에서 어떠한 라인이나 설비에 의해서 코팅이 진행되었는지, 전극의 일측면 혹은 양측면에 코팅되었는지 등의 코팅 관련 부가정보 내지 전극 롤의 사양에 관한 정보들을 파악할 수 있다. 또한, 화면 우측 상단에 표시된 조회버튼을 클릭하여 라인, 공정, 제조 설비, 전극의 측면에 관한 키워드를 입력함으로써, 해당 메뉴에 부합하는 롤맵(RM2) 내지 롤맵 바(110)를 화면 상에 불러와서 표시할 수 있다.
상기 롤맵 바(110) 상에 표시되는 품질 또는 불량에 관한 데이터들(120) 중 적어도 하나는 수동으로 또는 자동으로 취득될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시예의 롤맵 바(110) 상에 표시되거나 상기 롤맵으로부터 파악할 수 있는 품질 또는 불량에 관한 데이터들을 구체적으로 확인해보면 다음과 같다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터(125),
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터(126),
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터(121),
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터(123),
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터(122),
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터(129),
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터(124,127),
ⅸ) 기타 불량 데이터(128)들이다.
이외에도,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터 및
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터가 롤맵 바 상에 표시될 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터(120)의 표시를 위하여 특정 색상, 모양, 형상 등으로 표시된 데이터의 명칭을 화면 상단에 간략하게 표시할 수 있으며, 이러한 색상, 모양, 형상으로 표시된 실제 데이터는 롤맵 바(110) 상의 특정 위치, 혹은 특정 범위에 걸쳐 표시될 수 있다
구체적으로, 전극의 치수나 폭이 정상 범위를 벗어나는 경우 이에 대한 데이터(125)를 롤맵 상에 표시할 수 있다.
또한 유지부와 무지부의 폭이 설정된 범위를 벗어나는 미스매치에 관한 데이터(126)도 롤맵 상에 표시할 수 있다.
또한, 전극 슬러리 로딩량에 관한 데이터(121)가 정상인 경우(121a), 미달인 경우(121b), 과다인 경우(121c)를 롤맵 바 상의 특정 범위에 걸쳐 해칭 표시를 이용하여 표시할 수 있다.
또한, 전극 외관 불량(123)이 롤맵 바의 특정 개소에 동그라미로 표시되어 있다.
또한, 전극이 절단되어 PET 등의 연결부재로 연결한 단선 구간(122)이 롤맵 바(110)의 좌측 끝단에 표시되어 있다, 전극의 연결을 연결부재 없이 전극간에 직접 연결한 경우도 롤맵 상에 표시할 수 있다. 이러한 전극의 연결을 작업자가 행한 경우, 작업자가 직접 그러한 구간에 대한 데이터 내지 위치정보를 롤맵(RM2) 상에 표시할 수 있다.
또한, 샘플 검사를 위해 제공된 전극의 부분(129)도 롤맵(RM2) 상에 나타낼 수 있다.
또한, 전극을 폐기한 구간에 관한 데이터도 롤맵 상에 표시할 수 있다. 예컨대, 코팅이 진행된 전극의 최외곽 구간은 절단하여 폐기하는데, 본 발명의 롤맵(RM2)은 이러한 폐기구간에 관한 정보까지 표시하여 나타낼 수 있다.
전극 코팅공정에서는 전극 슬러리의 코팅 외에 유지부와 무지부의 경계선 상에 절연물질 코팅도 수행하므로, 절연불량(127)이나 절연 외관 불량(124)에 관한 사항도 롤맵 바(110) 상에 나타낼 수 있다. 이러한 의미에서 본 명세서의 '전극 코팅공정'에는 '전극 슬러리의 코팅' 외에 '절연물질의 코팅'도 포함된다는 것은 명확하다.
또한, 외관 불량이나 절연 불량 외에 기타 불량에 관한 데이터(128)들도 롤맵 바(110) 상에 표시하여 나타낼 수 있다. 이러한 기타 불량에 관한 데이터(128)들은 전극 코팅공정에서 표시할 때는 기타 불량이지만, 코팅 완료시 또는 후속 공정에 있어서 특정 불량으로 판명될 경우 그러한 특정 불량으로 추후 바꾸어 롤맵(RM2) 상에 표시할 수 있다. 상기 기타 불량 데이터 표시는 후속 공정에서 어떠한 불량이 발생할 경우, 그 불량의 발생 원인을 파악하는데 중요한 자료가 될 수 있다.
이상과 같이 전극 경로와 동기화된 롤맵 바(110) 상에 품질 또는 불량에 관한 데이터들(120)을 특정 모양, 색상 등으로 표시하여 나타냄으로써, 예컨대 전극 코팅공정 또는 다른 롤투롤공정에서의 품질관련 이력정보를 한 눈에 파악할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 롤맵 바(110)의 특정 범위를 지정(클릭)하면, 상기 특정 범위에 해당하는 전극 범위에 있어서의 검사 및/또는 계측데이터 또는 전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터가 현출될 수 있다. 예컨대, 도 7의 롤맵 바의 미스매치 구간(126)을 클릭하면, 롤맵 바 좌측 하단에 미스매치(126)에 관한 세부정보(150)와 그 미스매치 구간에서의 로딩량(121), 폭에 관한 정보(125)까지 함께 확인할 수 있다. 이러한 범위의 지정은 조회 바(bar)를 좌우로 이동하면서 클릭하여 선택할 수 있고, 불량 구간을 설정된 길이단위(예컨대, 1m 단위)로 지정하여 당해 범위에서의 세부 데이터들을 확인할 수 있다. 상부의 롤맵 바(110) 상에는 전극의 일측면의 로딩량만이 도시되어 있지만, 상기 세부정보(150)에서는 전극의 상부면과 하부면의 로딩량도 확인할 수 있도록 롤맵을 구성할 수 있다.
한편, 상기 롤맵 바(110) 상의 전극 외관 불량데이터(123)를 클릭하면, 외관 검사기에 의하여 촬상된 전극의 외관 이미지(163)가 상기 롤맵 바와 별도로 현출될 수 있다. 도 7의 롤맵 바 우측 하단에는 외관 불량 데이터(123)를 클릭하여 도시된 외관 불량 이미지(163)가 확대되어 나타나 있다. 또한, 상기 외관 이미지가 표시될 때, 외관 검사기에 의하여 촬상된 외관 불량의 위치 좌표를 포함한 세부 정보(162)도 상기 외관 이미지(163)와 함께 화면 상에 디스플레이되도록 할 수 있다. 상기 세부 정보(162)는 롤맵 바의 대상이 되는 전극의 로트 ID, 외관 검사기의 ID, 외관 불량의 유형, 전극의 레인, 외관 불량의 위치 좌표와 등급, 직경, 발생 일시에 관한 정보가 포함될 수 있다. 이러한 정보들은 서버에 저장되어 있으므로, 롤맵 바의 외관 불량 이미지를 클릭하여, 서버로부터 상기 정보들을 호출하여 화면 상에 별도로 표시할 수 있다. 본 실시예에 의하면, 외관 이미지(163)와 외관 불량에 관한 세부정보(162)를 포함하는 외관 정보(160)를 별도로 화면 상에 나타낼 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 실시예의 롤맵(RM2)은, 전극 슬러리가 도포되는 전극 상의 레인(L1,L2)별로 구분되어 화면 상에 표시되어 있다. 전극은 전극 슬러리가 도포되는 유지부가 소정 간격 내지 패턴으로 전극 호일 상에 형성될 수 있으므로, 이러한 전극 슬러리가 도포되는 레인(L1,L2)별로 롤맵(RM2)을 작성할 수 있다. 도 7에는 2개의 레인(L1,L2)에 대한 롤맵이 나타나 있다.
도 8의 롤맵(RM3)은, 전극의 상면(T)과 하면(B)의 양면 모두에 전극 슬러리가 코팅되는 양면전극의 롤맵(RM3)을 나타내고 있다. 양면전극의 상면(T)에 대한 전극이 화면 상부에, 하면(B)에 대한 롤맵(RM3)이 화면 하부에서, 동일한 화면 상에 표시되고 있으므로, 전극의 양면에 도포된 전극 슬러리나 절연물질의 코팅에 관련된 품질 또는 불량에 관한 데이터들(220)을 서로 대비하여 명확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 실시예의 롤맵(RM3)은, 전극 코팅공정에 투입되는 전극 호일, 전극 슬러리 및 절연물질의 투입현황에 관한 데이터(250) 및 전극 코팅공정에 투입되는 전극 슬러리의 로딩량에 관한 데이터(260)가 상기 롤맵의 길이방향을 따라 상기 롤맵(RM3)과 함께 표시되어 있다.
화면의 상단에는 전극 코팅공정에 투입되는 전극 호일(Foil), 전극 슬러리, 절연물질이 표시되어 있다. 상기 전극 호일, 전극 슬러리 및 절연물질을 나타내는 긴 막대가 롤맵(RM3)의 길이방향을 따라 롤맵과 병행하여 화면상에서 좌측에서 우측으로 길게 연장되어 있다. 이로부터 상기 막대가 연장되지 않은 부분은 해당 재료(전극 호일, 전극 슬러리 또는 절연물질)가 전극 코팅공정에 투입되지 않은 것을 의미한다. 따라서, 이러한 투입재료 현황에 관한 데이터(250)로부터 전극 코팅공정에 있어서, 특정 재료가 어떤 구간에서 도입되었는지를 한 눈에 파악할 수 있다.
본 실시예에서는, 전극 코팅공정에 투입되는 전극 슬러리의 로딩량에 관한 데이터(221)가 롤맵의 길이방향을 따라 롤맵 상에 표시되어 있지만, 상기 롤맵과 별개로 롤맵 바의 하부에 롤맵의 길이방향을 따라 그 롤맵과 병행하여 표시되어 있다. 이 데이터는 전극의 길이를 따른 로딩량(260)의 분포를 그래프와 같이 도시하고 있으므로, 로딩량 과다, 미달에 관한 정보를 보다 쉽게 파악할 수 있으며, 필요에 따라 로딩량의 수치도 함께 표시할 수 있으므로, 로딩량에 관한 정보를 보다 직관적으로 파악할 수 있다는 장점이 있다.
도 8의 화면 상단에도 전극 롤의 로트 넘버 외에 전극 롤의 모델, 공정, 제조 설비, 레인번호, 전극의 측면(side) 등에 관한 세부 데이터(230)가 표시되어 있다. 본 실시예에서는, 그 외에도 투입현황에 관한 메뉴(Input), 투입 재료에 의하여 산출된 전극(롤맵)(Output), 측정값에 관한 메뉴(231), 전극의 측면 선택에 관한 메뉴(232), 화면 확대축소(Zoom)에 관한 메뉴(233), 기타 측정값 옵션에 관한 메뉴(234)들이 화면 상단에 표시되어 있다. 이러한 메뉴를 선택함으로써, 화면 상에 해당 메뉴에 부합하는 다양한 종류의 롤맵(RM3)을 도시할 수 있다.
본 실시예의 롤맵 화면의 상단에는 로딩량과 불량에 관한 데이터의 명칭, 표면 불량에 관한 데이터 명칭, 샘플검사에 관한 데이터 명칭이 구분하기 좋도록 분리되어 표시되어 있다. 이러한 데이터 명칭으로부터 롤맵 바 상에 표시되는 데이터의 종류를 간편하게 구분할 수 있다.
도 8의 롤맵 바 상에도, ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터(225),ⅱ)전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터(226), ⅲ)전극 슬러리 로딩량 데이터(221), ⅳ)전극 외관 불량데이터(223), ⅴ) 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터(222a,222b), ⅵ)샘플 검사부 위치에 관한 데이터(229), ⅶ)전극 폐기구간 위치에 관한 데이터(222c), ⅷ)전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터(227), ⅸ) 기타 불량 데이터들이 표시된다.
전극의 치수나 폭이 정상 범위를 벗어나는 경우 이에 관한 데이터(225)가 사각형으로 롤맵 상에 표시되고, 미스매치에 관한 데이터(226)도 굵은 사각형으로 표시되어 있다.
본 실시예에서는, 전극 슬러리 로딩량에 관한 데이터(221)가 보다 세부적으로 표시되어 있다. 즉, 정상인 경우(221a), 미달인 경우(221b,221c), 과다인 경우(221d,221e)으로 롤맵 바(210) 상의 특정 범위에 걸쳐 표시된다.
전극 외관 불량이 롤맵 바(210)의 특정 개소에 동그라미, 검은 동그라미 또는 검은 막대 형상(223)으로 표시된다. 본 실시예에서는 외관 불량(223)을 보다 세분하여 핀홀, 라인, 분화구로 나누어서 각 표시형상을 달리하여 롤맵(200) 상에 표시하고 있다.
또한, 전극이 절단되어 PET 등의 연결부재로 연결한 단선 구간(222a), 전극간 연결 구간(222b)도 표시할 수 있으며, 도 8에서 PET 연결구간이 롤맵 상에 표시되어 있다.
또한, 불량구간을 예컨대 계측기가 측정하여 표시한 자동표시(228a), 작업자가 수동으로 입력하여 나타낸 수동표시 구간(228b)도 롤맵 상에 표시되어 있다. 상기 롤맵 상에는 각 구간의 시작 부분(S)과 종료 부분(E)이 표시되어 있으므로, 해당 구간의 길이와 시작 및 종료되는 지점에 관한 정보들을 파악할 수 있다.
또한, 최외곽 폐기구간(222c)도 빗금이 그어진 부분으로 롤맵 바(210) 상에 표시되어 있다.
본 실시예에서는, 샘플 검사에 제공된 전극의 부분(229)도 자주검사와 QA검사부로 보다 세분하여 롤맵 바(210) 상에 표시되어 있다.
도 8의 실시예의 하단부에 롤맵 바와 병행하여 표시된 로딩량에 관한 데이터(그래프)(260)에는 로딩량이 과다인 부분(261), 전극 슬러리가 로딩되지 않은 부분(PET 연결구간)(262)이 잘 도시되어 있으며, 이는 상부의 롤맵 바(210)의 표시와 일치하고 있다.
이상으로부터, 본 실시예의 롤맵(RM3)은 전극 경로와 동기화된 롤맵 바 상에 품질 또는 불량에 관한 데이터들을 특정 모양, 색상 등으로 표시하여 나타내고, 코팅공정에 투입되는 재료 투입현황이나, 중요한 데이터인 로딩량, 그리고 각 지점의 세부 데이터를 동일 롤맵 바 내지 동일 화면상에 동시에 표시할 수 있으므로, 전극 코팅공정에서의 품질관련 이력정보를 보다 용이하게 한 눈에 파악할 수 있다는 장점이 있다.
상기 롤맵은 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, SSD, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 컴퓨터 판독가능한 기록매체는 컴퓨터 시스템의 메모리의 일부일 수 있고, 또는 임의의 컴퓨터 시스템으로부터 분리된 것일 수 있다.
상기 롤맵은 도 2에 도시된 롤맵작성부의 데이터 베이스 또는 별도의 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 데이터 베이스는 예컨대, 메모리일 수 있다. 이러한 메모리는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다. 혹은 상기 기록매체는 하드디스크, CD-ROM, USB 메모리, SSD(Solid State Drive) 등일 수 있다.
기록매체에 저장된 롤맵 및 관련 데이터들은 배터리 제조, 품질관리, 분석, 문제 추적시 자유롭게 사용될 수 있다.
전극 제조 공정에서 전극에 파단이나 불량이 발생하는 경우에 파단부위 또는 불량부위를 제거하고 전극을 연결테이프로 연결하는 경우가 있다. 혹은 전극 품질을 유지하기 위하여 전극 품질이 불균일한 전극 시작부나 종료부를 제거하는 경우가 있다. 이 경우 작업자는 전극 제거 및 연결 후에 잘려진 전극의 길이(전극 로스량)를 임의로 제어부 등에 입력한다. 하지만, 작업자가 육안으로 혹은 자와 같은 측정도구로 수동으로 측정하여 전극 로스량을 입력하기 때문에, 실제로는 소모된 전극 로스량이 정확하지 않다. 또한, 작업자마다 입력되는 전극 로스량도 상이하다.
이 경우 후속 공정에서 상기 연결테이프를 감지하여 전극이 파단되어 연결되었다는 것은 알 수 있지만, 전극 로스량은 작업자의 입력에 의존하므로, 전극 로스량을 정확하게 파악할 수 없다. 잘려나간 전극 로스량이 정확하지 않으면, 후속공정에서 전극의 위치 좌표가 바뀌므로, 원하는 위치에 정확하게 후속공정처리를 할 수 없다. 또한, 전극 공정의 각 세부공정 간에 품질 변화를 비교 분석할 때 전극 로스량에 따라 기준이 달라지므로, 전극의 위치에 따른 품질 비교를 신뢰성 있게 행할 수 없다.
또한, 최근에는 롤투롤 상태의 전극을 모사하여 화면상에 나타낸 롤맵 바 상에 품질 또는 불량에 관한 데이터를 표시하는 롤맵이 사용되고 있다. 이 롤맵은 코팅공정, 롤프레스 공정, 슬리팅 공정의 각 전극 세부공정에서 각각 작성되므로, 상기 롤맵 정보를 다운로드 받아 전 공정에서의 품질 불량이나 전극 파단에 관한 정보를 확인하고, 후공정에서 이를 확인하여 불량의 제거나 필요한 후속처리를 하고 있다. 그런데, 상기와 같이 전극 로스량이 정확하게 파악되지 않으면, 롤맵 상에 표시되는 전극 위치데이터가 달라져서 품질이나 불량 위치에 관한 데이터를 정확하게 표시할 수 없고, 후공정에서 상기 롤맵을 참조시 잘못된 위치 좌표에 기하여 후공정을 행하게 되는 위험성이 있다.
따라서, 전극 제조공정에 있어서, 전극 로스량을 정확하게 측정할 수 있는 기술의 개발이 요망된다 하겠다.
도 9는 기준점이 없는 상태에서 전극에 로스가 발생할 경우 위치 좌표에 왜곡이 발생하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 9의 상부 도면은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 롤투롤 상태로 이동하는 전극의 이동을 모사한 롤맵(RM: Roll Map)이다. 실제 롤맵(RM) 상에는 품질, 불량에 관한 많은 세부 데이터가 시각적으로 함께 표시되지만, 도 9에서는 설명의 편의를 위하여 전극의 파단과 연결테이프(D)만을 도시하여 나타내었다.
도 9의 상부 도면의 롤맵(RM)은 실제 전극을 모사한 것으로서, 실제 전극에서는 여러 종류의 파단이 발생한다. 전극 제조공정의 세부공정 중 하나의 공정을 진행할 때 그 당해 공정(자공정) 내에서 전극 파단이 발생하여 50미터, 60미터의 파단이 발생한 것이 롤맵(RM) 상에 표시되어 있다. 또한, 당해 공정에 진입하기 전에 전의 공정에서 전극 시작부가 30미터 제거되고, 자공정에서 전극 종료부가 35미터 제거된 것이 표시되어 있다.
이 경우, 상기 파단부나 전극 시작부와 종료부의 전극 제거부(전극 로스부)를 제거하면 도 9의 하단 도면과 같이 파단부를 연결한 연결테이프(D)만이 남게 된다. 즉, 도 9의 하부 도면이 실제 전극의 형태가 된다. 도 9의 하부 도면에서는 예컨대 이음매 감지센서에 의하여 연결테이프(D)의 위치는 검출할 수 있다. 그러나, 파단된 전극이나 제거된 전극은 실제 전극 상에 남아 있지 않으므로, 그 전극 제거부(로스부)의 길이인 전극 로스량은 파악할 수 없다. 상술한 바와 같이, 상기 전극 제거부는 작업자가 수동으로 입력하므로 정확한 전극 로스량을 알기 어렵다.
또한, 전극 로스량을 파악할 수 없다면, 전극 제조공정의 롤맵(RM)도 도 9의 하부 도면과 같은 형태가 되어 롤맵 상의 위치 좌표도 왜곡이 발생한다. 도 9의 상부 도면은 전극의 파단/제거 길이를 알고 있다고 가정하여 연결테이프와 함께 편의상 표시한 것으로서, 실제 전극 로스 발생시에는 도 9 하부 도면의 형태가 되는 것이다.
즉, 롤맵(RM)은 전극의 이동을 모사하여, 전극의 길이방향 치수에 대응되는 길이방향 치수, 즉 위치 좌표값이 표시되는데, 전극 로스량이 파악되지 않으면, 상기 길이방향 치수에 이를 반영할 수 없게 된다. 따라서, 전극 공정의 후속공정, 혹은 전극 공정 중의 다른 세부공정으로 전극이 이송되었을 때, 상기 전극 로스량이 반영되지 않은 롤맵은 사용하기 어렵다. 부언하면, 롤맵(RM)에 상기 전극 로스량을 표시 내지 반영하고, 이를 롤맵의 길이방향 치수(위치 좌표)에도 반영하여 그 위치 좌표값을 보정할 필요가 있다.
도 10은 기준점을 도입하여 위치 좌표 왜곡을 방지한 본 발명의 개념을 나타내는 도면이다.
도 10의 최하부의 롤맵(RM)에서는 기준점(M1,M2,M3)을 소정 간격마다 도입하고, 전극 로스부를 표시하고 있다. 상기 기준점(M1,M2,M3)의 개수, 간격은 전극의 길이나 사양에 따라 다르게 적용할 수 있다. 도 10에서는 1200미터 길이의 전극을 상정하여, 300,600,900미터 지점에 각각 기준점(M1,M2,M3)을 표시하였다. 실제 전극에 상기와 같은 기준점(M1,M2,M3)을 마킹하고, 전극 로스 발생시에 상기 기준점을 실측하면 상기 기준점의 간격이 변동되어 그 변동값에 기초하여 전극 로스량을 용이하게 파악할 수 있다. 이와 같이, 전극 로스량이 파악되면, 도 10의 최하부의 롤맵(RM)과 같이, 기준점(M1,M2,M3)과 전극 로스 길이를 함께 표시할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 하나의 롤맵에 상기 로스 길이가 반영된 전극의 길이방향 치수(절대좌표), 반영되지 않은 전극의 길이방향 치수(상대좌표)를 함께 표시할 수 있다.
이와 같이, 전극에 기준점을 도입하면, 기준점 간격 변동으로부터 변동전의 기준점 위치(설정된 기준점 위치)와 측정된 기준점 위치를 대비하여 전극 로스량을 파악할 수 있고, 이를 롤맵 상에 반영할 수 있다. 기준점을 이용한 전극 로스량 측정에 관해서 자세히 설명하기로 한다.
<전극 로스량 측정장치 및 측정방법>
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치의 개략도이다.
본 발명에 따른 전극 로스량 측정장치(300)는, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이송되며 전극(1) 시작부와 종료부 사이에 복수개의 기준점(M1,M2,M3)이 소정 간격으로 마킹된 전극(1); 상기 전극에 마킹된 상기 기준점을 감지하는 기준점 계측기(310); 상기 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)의 회전량에 따른 전극의 좌표치값을 도출하고, 상기 기준점 계측기와 연동하여 상기 기준점 계측기가 기준점을 계측할 때, 해당 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기(320); 및 전극 일부의 로스(loss)로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 산출부(330)를 포함한다.
본 발명의 전극 로스량 측정장치(300)에서, 전극(1)에는 전극 시작부와 종료부 사이에 복수개의 기준점(M1,M2,M3)이 소정 간격으로 마킹되어 있다. 상기 기준점의 개수, 간격은 상술한 바와 같이, 전극의 길이나 사양에 따라 다르게 적용할 수 있다. 기준점의 마킹은 소정의 기준점 마킹기(350)로 할 수 있다. 예컨대 잉크젯 방식의 잉크 마킹 인쇄기를 기준점 마킹기로 사용할 수 있다. 전극 공정은 코팅공정, 롤프레스 공정, 슬리팅 공정의 복수의 공정으로 이루어지므로, 전극 로스량 측정 전에 전극 상에 마킹을 먼저 행할 필요가 있다. 이를 위해서, 상기 기준점 마킹기(350)는 해당 공정이 실행되는 언와인더(UW) 전에 설치될 수 있고, 이 마킹기에 의하여 전극에 소정 간격으로 복수개의 기준점(M1,M2,M3)을 마킹할 수 있다. 기준점의 마킹은 시인성을 위하여 전극(1)의 활물질이 도포된 유지부(1a)에는 행하지 않고 활물질이 도포되지 않은 무지부(1b)에 행하며, 무지부의 상면 또는 하면 또는 상하면 모두에 행할 수 있다(도 15 참조)
본 발명은 또한 상기 전극 상의 기준점을 감지하는 기준점 계측기(310)를 구비한다. 상기 기준점 계측기(310)는 인쇄된 문자를 광학 문자 인식(OCR)으로 판독할 수 있는 OCR 판독기일 수 있다. 혹은, 비전 센서를 구비하여 기준점을 감지할 수 있는 비전 카메라를 기준점 계측기로 채용할 수 있다. 상기 기준점 계측기는 도 11에 도시된 바와 같이, 롤투롤 상태로 이송되는 전극(1) 라인의 상부에 설치될 수 있다.
위치계측기(320)는, 상기 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)의 회전량에 따라 전극의 좌표값을 도출할 수 있다. 예컨대, 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극의 좌표값을 추출하는 로터리 엔코더(320R,320U)를 위치 계측기로 사용할 수 있다. 언와인더(UW)에서 풀리는 전극이 리와인더(RW)로 감기므로, 언와인더(UW)와 리와인더(RW)에 각각 설치된 로터리 엔코더(320R,320U)에서 도출되는 전극의 좌표값은 동일하다. 어느 쪽의 로터리 엔코더라 하더라도, 모터 회전량에 따라 전극의 위치를 디지털신호로 바꾸어 좌표값을 수치로 도출할 수 있다. 본 발명에서는 상기 위치계측기(320)가 기준점 계측기(310)와 연동하도록 되어 있어, 상기 기준점 계측기(310)가 기준점을 감지할 때, 상기 위치계측기(320)가 해당 기준점의 위치값을 도출할 수 있다. 도 11에는 기준점 계측기(310)가 위치 계측기(320)와 연결되어, 기준점 계측기의 계측신호가 위치 계측기로 전달될 때, 위치 계측기(320)에서 자동으로 기준점의 좌표값을 도출하는 것을 나타내고 있다. 기준점 계측기와 위치 계측기의 연결은 유선 또는 무선에 의하여 가능하다.
본 발명은, 전극(1) 일부의 로스로 인하여 전극 시단부와 종단부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 산출부(330)를 포함한다. 상기 산출부(330)는 예컨대 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서의 전극 이송을 제어하는 제어부(PLC 제어부)일 수 있다. 혹은 상기 산출부는 후술하는 롤맵작성부일 수도 있다. 상기 산출부(330)는 소정의 연산 프로그램을 구비하여 위치 계측기(320)가 도출한 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 전극 로스량을 산출할 수 있다. 이를 위하여, 상기 산출부(330)는 설정된 기준점 좌표값이 저장된 메모리를 구비하거나, 혹은 데이터베이스로부터 설정된 기준점 좌표값에 대한 데이터를 읽어 들일 수 있다.
도 9 및 도 10과 같이, 전극에 파단이나 임의 제거로 인한 전극 로스가 발생하면, 기준점의 위치가 최초에 마킹된 기준점 위치(설정된 기준점 좌표값)로부터 변동된다. 따라서, 상기 산출부(330)는 이로부터 전극의 로스량을 산출할 수 있다. 구체적인 로스량 산출과정은 본 발명의 전극 로스량 측정방법을 설명할 때 상술하기로 한다.
본 발명의 전극 로스량 산출장치(300)는, 또한 전극 상에 부착된 연결테이프를 감지하는 이음매 감지센서(340)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결테이프는 전극에 파단이 발생한 경우, 파단된 전극을 연결하는 테이프이다. 기준점이 없이 이음매 감지센서(340)만이 설치되어 있을 경우에는, 상기 이음매 감지센서가 연결테이프를 감지하여 전극 상에 파단이 있음을 파악할 수 있다. 그러나, 파단된 전극의 길이가 어느 정도인지는 파악할 수 없다. 본 발명은 상술한 바와 같이, 기준점 계측기(310), 위치 계측기(320) 및 산출부(330)를 구비하여 파단된 전극의 길이를 파악할 수 있다.
상기 위치 계측기(320)는 기준점 계측기(310)와 마찬가지로, 상기 이음매 감지센서(340)와 연동되어 있어 상기 이음매 감지센서(340)가 연결테이프를 감지하였을 때, 상기 연결테이프의 길이를 도출할 수 있다. 구체적으로, 상기 이음매 감지센서(340)는 연결테이프의 시작부와 종료부를 각각 감지할 수 있으며, 각각의 감지신호를 위치 계측기(320)가 받으면 상기 위치 계측기는 시작부 감지시점의 좌표값과 종료부 감지시점의 좌표값을 검출할 수 있다. 시작부 감지시점의 좌표값과 종료부 감지시점의 좌표값의 차가 연결테이프 길이가 되므로, 상기 위치 계측기(320)의 위치 검출에 의하여 연결테이프의 길이를 파악할 수 있다. 상기 이음매 감지센서(340)는 예컨대 칼라센서일 수 있다. 연결테이프는 통상 전극과 색상이 상이하므로, 칼라센서에 의하여, 전극과 색깔이 상이한 부분인 연결테이프를 검출할 수 있다.
상기 연결테이프는 전극 간을 연결하는 접착테이프 외에 PET 필름도 포함할 수 있다. PET 필름은 접착테이프보다 비교적 긴 구간 연장되어 전극 간을 연결한다.
기준점 외에 연결테이프가 검출되면, 상기 산출부(240)는, 상기 기준점 위치값을 설정된 기준점 위치값과 대비하여 산출된 로스량에 상기 연결테이프의 길이를 더한 값을 총 로스량으로 산출한다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술한다.
본 발명의 전극 로스량 산출방법은, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이송되는 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹하는 단계; 기준점 계측기로 상기 전극 상의 기준점을 감지하여 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 단계; 및 전극 일부의 로스로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 기준점 감지 전에 기준점 마킹기(350)에 의하여 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹한다(도 11 참조).
비전 카메라와 같은 기준점 계측기(310)는 상기 전극 상의 기준점을 계측하며, 예컨대 상기 기준점 계측기와 연동된 위치 계측기(320)에서 상기 기준점의 위치값을 도출할 수 있다. 전극에 어떠한 로스도 없다면 도출된 상기 기준점의 위치값은 설정된 기준점의 위치값과 동일할 것이다.
그러나, 파단이나 임의 제거에 의하여 전극이 언와인더(UW)에 원래 권취되어 있던 길이보다 작아진다면, 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동된다. 이러한 변동으로부터 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출할 수 있다.
구체적으로는, 상기 기준점 사이 간격, 상기 기준점과 전극 시작부 사이 간격 및 상기 기준점과 전극 종료부 사이 간격 중 적어도 하나가 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 전극의 로스량을 산출할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 12(a)는 로스가 발생하지 않은 전극에 300미터 간격으로 3개의 기준점(M1,M2,M3)을 마킹한 것을 나타낸다. 전극의 길이는 1200미터이고, 그 시작부와 종료부에 리와인더(RW)와 언와인더(UW)가 각각 설치되어 전극을 롤투롤 상태로 이송한다. 설명의 편의를 위하여 리와인더(RW)에 감기는 측을 전극 시작부로, 언와인더(UW)에서 풀리는 부분을 전극 종료부로 상정하고, 전극이 언와인더(UW)로부터 리와인더(RW)부로 진행하는 것을 기준으로 설명한다.
도 12(b)는 전공정에서 작업자가 임의로 100미터 전극을 제거된 상태가 도시되어 있다. 이 경우, 리와인더(RW)에서 감기는 전극의 제1 기준점(M1)은 300미터에서 200미터로 당겨지게 되고, 이를 기준점 계측기(310)가 감지하며 리와인더(RW)에 설치된 로터리 엔코더에서 그 위치값인 200미터를 도출하게 된다. 전극의 시작부가 100미터 감소하였으므로, 후속의 제2,3 기준점(M2,M3)의 위치도 600미터에서 500미터로, 900미터에서 800미터로 각각 변하게 된다. 도 12에서 기울임체로 표시된 숫자는 변화된 기준점 좌표값을 의미한다. 이하 동일하다. 또한, 언와인더(UW)에서 감지되는 전극 종료부의 위치 역시 1200미터에서 1100미터로 변화된다.
위치 계측기(320)는 상기와 같이 변화된 기준점 위치값 데이터를 산출부(330)로 전송하고, 산출부(330)에서는 설정된 기준점 위치값(300,600,900)과 도출된 기준점 좌표값(200,500,800)을 대비하여 전극 로스량을 산출한다. 구체적으로, 도 12(b)에서 전극 시작부와 제1 기준점(M1)의 간격이 300미터에서 200미터로 감소하였으므로, 전극 로스량을 100미터로 산출할 수 있다. 또한, 그 로스 발생 위치도 전극 시작부와 제1 기준점(M1) 사이로 특정할 수 있다. 다만, 전극 시작부와 제1 기준점(M1) 사이에서 연결테이프가 감지되지 않았으므로, 상기 로스는 전극 파단에 의한 것이 아님을 추정할 수 있다. 물론, 연결테이프의 감지를 위해서는 후술하는 이음매 감지센서(340)가 필요하다.
도 13은 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 13(a)에서는 도 12(b)와 반대로 전극 종료부에서 100미터의 전극 로스가 발생한 것을 나타낸다. 이 경우에는 리와인더(RW)에 설치된 위치 계측기(320R)(로터리 엔코더)에서는 기준점의 변동이 파악되지 않는다.
그러나, 언와인더(UW) 측의 로터리 엔코더(320U)에서는 상기 종료부의 위치가 100미터 감소한 것을 파악할 수 있고, 이로부터 상기 산출부(330)는 전극 종료부와 제3 기준점(M3)과의 간격이 200미터로 감소할 것을 도출할 수 있다. 따라서, 언와인더(UW)의 위치 계측기(230U)를 기준으로 하면, 제3 기준점(M3)의 위치가 설정된 기준점 좌표치값으로부터 변화되었으므로, 이로부터 산출부(330)는 전극 종료에서 100미터 전극이 손실된 것을 산출할 수 있다.
도 13(b)는 전극 시작부나 종료부가 아닌 중간 부분에서 전극 로스가 발생한 것을 나타낸다. 제1 기준점(M1)과 제2 기준점(M2) 사이에서 예컨대 전극 파단에 의하여 100미터의 전극 로스가 발생하였을 때, 제1 기준점(M1)의 좌표값은 변하지 않지만, 제2,제3 기준점(M2,M3)과 전극 종료부의 위치가 변동된다. 이러한 기준점 변동에 따라 상기 기준점 계측기(310) 및 이와 연동된 위치 계측기(320)가 변화된 기준점 좌표값을 도출하면, 상기 산출부(330)가 설정된 기준점 좌표값과 대비하여 전극 로스량이 제1기준점과 제2 기준점 사이에서 100미터가 된다는 것을 산출할 수 있다.
따라서, 본 발명의 전극 로스량 측정방법에 의하면, 기준점 사이 간격, 기준점과 전극 시작부 사이 간격 및 기준점과 종료부 사이 간격 중 적어도 하나가 변동되었을 때, 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표치값을 대비하여 전극의 로스량을 산출할 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 전극 로스량 측정의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
본 예는, 전극 파단에 의하여 연결테이프(D)가 전극 상에 존재하는 경우이다. 이 경우, 기준점 계측기(310) 및 위치 계측기(320)에 의하여 제2,3 기준점(M2,M3)이 각각 600미터에서 550미터로, 900미터에서 850미터로 변동되는 것이 감지된다. 이로부터 제1 기준점(M1)과 제2 기준점(M2) 사이에서 50미터의 전극 로스가 있었다고 일응 추정된다.
또한, 이음매 감지센서(340) 및 위치 계측기(320)에 의하여 연결테이프(D)의 길이가 50미터로 검출되었다. 이는 전극 파단으로 파단된 전극을 잘라내고 50미터 길이의 연결테이프(D)로 전극을 연결하였다는 것을 의미한다. 따라서, 실제로는 전극 파단량은 상기 50미터에 연결테이프(D)의 길이 50미터를 더하여야 한다. 즉, 산출부(330)는 상기 기준점 좌표값을 설정된 기준점 좌표값과 대비할 때, 기준점 좌표값 대비에 의하여 산출된 로스량에 상기 연결테이프(D)의 길이를 더한 값을 총 로스량으로 산출한다.
상기 연결테이프의 길이를 산출하는 단계는 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 단계의 전 또는 후에 행할 수 있다. 예컨대, 기준점 계측기(310)를 이음매 감지센서(340)의 전에 설치하면 기준점 좌표값 도출 후에 연결테이프의 길이를 산출하게 되며, 이음매 감지센서(340)를 기준점 계측기(310) 전에 설치하면 연결테이프의 길이 산출 과정이 선행될 수 있다.
도 15는 롤프레스 공정에 의하여 기준점이 변화되는 것을 나타낸 모식도이다.
상술한 바와 같이, 전극 제조공정은 전극 슬러리를 집전체에 코팅하는 전극 코팅공정, 코팅된 전극을 프레스롤에 의하여 압연하는 롤프레스 공정, 그리고 압연된 전극을 길이방향으로 절단하는 슬리팅 공정을 포함한다.
예컨대, 전극 코팅공정에서 기준점이 마킹된 후에, 롤프레스 공정을 거치게 되면, 전극이 소정 비율로 늘어나게 된다. 도 15 아래의 도면은 이러한 전극(1)의 연신을 나타내고 있다. 전극(1)이 늘어나면 전극 상에 마킹된 기준점(M1,M2,.M3)도 소정 비율로 늘어나게 된다. 기준점의 위치가 변화되면, 압연 이후의 공정에서는 상기 변화된 기준점에 기초하여 전극의 로스량을 산출할 필요가 있다. 즉, 전극 코팅공정에서는 원래의 제1~제3 기준점(M1,M2,.M3)에 기초하여 전극 로스량을 산출하지만, 압연 이후에는 변화된 제1~제3 기준점(M1',M2',.M3')에 기초하여 전극 로스량을 산출하여야 한다. 이 때, 압연으로 변화된 기준점(M1',M2',.M3')에 관해서도 데이터베이스나 메모리 등에 그 변화된 기준점에 관한 설정된 기준점 위치값 데이터가 저장되어 있다. 따라서, 롤프레스 공정 이후에 전극에 로스가 발생하였을 경우, 상기 변화된 기준점에 기초한 설정값 데이터와 대비하여 로스량을 판단할 수 있다. 상기 압연이 반영된 설정 기준점 좌표값은 롤프레스 압력, 전극 연신 길이 등에 따라 미리 설정되어 데이터 베이스 등에 저장되어 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 로스량 측정장치(300')의 개략도이다.
본 실시예는 전극 코팅공정을 거친 전극(1)이 롤프레스 공정의 언와인더(UW)에 권취되어 리와인더(RW)로 이송되는 롤프레스 과정을 나타낸 것이다. 본 실시예에서는, 롤투롤 상태로 이송되는 전극의 도중부 상하에 설치된 압연용 프레스롤(R)이 구비된다. 따라서, 프레스롤(R)에 의한 압연 후에 전극이 연신되어 전극 상의 기준점이 변동된다. 이 경우, 프레스롤(R) 전후의 기준점의 위치가 상이하므로, 프레스롤 전에는 제1 기준점 계측기(310A)를 배치하고, 프레스롤 후에는 프레스롤(R)에 의한 압연에 의하여 변화되는 기준점을 감지하는 제2 기준점 계측기(310B)를 배치할 수 있다.
따라서, 상기 산출부(330)는, 상기 제1 기준점 계측기(310A)에 감지된 기준점 위치값에 기초하여 프레스롤 전의 전극의 로스량을 산출하고, 상기 제2 기준점 계측기(310B)에 의하여 변화된 기준점 좌표값에 기초하여 프레스롤(R)에 의한 압연 후의 전극의 로스량을 산출할 수 있다. 본 실시예에서, 기준점 좌표값 내지 기준점 사이 간격이 압연에 의하여 변동된 것 외에는 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하는 과정은 상술한 실시형태와 동일하므로, 본 실시형태에서 전극 로스량 계산에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
도 16의 실시예는 하나의 공정에서 기준점이 변동되는 것을 나타내지만, 전극이 프레스롤(R)에 의하여 압연되어 상기 기준점의 위치가 변화되었을 때, 상기 변화된 기준점에 기초하여 압연된 전극의 로스량을 산출하는 전극 로스량 측정방법은 압연 공정 이후에도 적용된다. 예컨대, 도 16의 압연 공정 후에, 리와인더(RW)로부터 전극 롤을 해제하고, 도 15와 같이 후공정인 슬리팅 공정의 언와인더(UW)에 상기 전극 롤을 권취하여 슬리팅 공정을 진행할 때도, 상기 변화된 기준점을 기초로 슬리팅 공정에서의 전극 로스량을 계산한다. 물론, 도 16의 공정 이전의 전극 코팅공정에서는 압연 전의 기준점에 기초하여 전극 로스량을 계산한다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 전극의 로스량을 기준점을 이용한 소정의 전극 로스량 측정장치에 의해서 자동으로 정확하게 산출할 수 있다. 따라서, 전극 로스량 데이터의 신뢰성이 향상되고, 후속공정에서 이러한 데이터 정보를 효과적으로 활용할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이, 본 발명은 상기 기준점을 전극을 모사한 롤맵 상에 표시하고 전극 로스량에 관한 정보도 함께 표시함으로써, 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 상기 기준점과 관련하여 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
도 17은 본 발명에 따른 전극 제조공정의 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 롤맵(RM4)은, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 롤투롤 상태로 이동하는 전극의 이동과 동기화되어 화면상에 표시되며 상기 롤투롤 상태의 전극을 모사하여 바 형태로 표시되는 롤맵 바(roll map bar) (360); 및 상기 전극에 소정 간격으로 마킹되는 복수개의 기준점을 모사하여 상기 롤맵 바 상에 소정 간격으로 표시되는 복수개의 기준점(M1,M2,M3)을 포함한다.
본 발명의 롤맵은 전극 시작부와 종료부 사이에 소정 간격으로 마킹되는 복수개의 기준점을 모사하여 상기 롤맵 바 상에 소정 간격으로 표시되는 복수개의 기준점(M1,M2,M3)을 포함한다. 즉, 도17과 같이, 롤맵 바(360) 상에 전극에 실제 마킹된 기준점을 모사하여, 상기 소정의 축척 비율로 기준점(M1,M2,M3)을 롤맵 바(360) 상에 표시할 수 있다.
이 경우, 상기 기준점(M1,M2,M3)도 상기 전극의 길이방향 치수로 표현할 수 있다.
본 발명의 롤맵(RM4) 상에는 기준점을 이용한 상기 전극 로스량 측정장치 및 측정방법에 따라 측정된 로스량도 표시할 수 있다. 즉, 로스량이 반영된 위치 좌표(위치 데이터), 로스량이 반영되지 않은 위치 좌표를 하나의 롤맵 상에 표시할 수 있다. 도 17을 참조하면 전극 로스량을 반영하지 않는 위치좌표(370)(길이방향 치수)를 절대좌표(371)로서 도시하고 있다. 또한, 전극 로스량을 반영한 위치 좌표(370)를 상대좌표(372)로 표시하고 있다. 이로부터, 본 발명의 롤맵(RM4)을 참조하면, 전공정 또는 당해공정에서의 전극 로스를 한눈에 파악할 수 있다. 또한, 전극 로스량이 반영된 좌표와 반영되지 않은 좌표가 동시에 표시되어 있으므로, 전공정의 롤맵을 참조하여 후공정처리를 행할 때, 좌표에 왜곡이 발생하지 않으며, 이에 따라 원하는 위치에 정확하게 후공정처리를 할 수 있다.
또한, 상기 롤맵(RM4)은 전극 제조공정에서 측정된 품질, 불량, 전극 로스에 관한 데이터들 중 적어도 하나가 상기 데이터들이 측정된 전극의 위치에 대응하는 롤맵 바(370) 상의 소정 위치에 시각적으로 표시되는 표시부(380)를 더 포함한다. 도 17을 참조하면, 전극의 품질에 관한 데이터(381)(예컨대, 전극 로딩량에 관한 데이터), 불량에 관한 데이터(382)(예컨대, 핀홀, 라인 등의 불량 데이터), 그리고 전극 로스에 관한 데이터(383)(최외곽 폐기구간에 관한 데이터)가 모두 롤맵 바(360) 상에 표시된다. 이로부터 당해 공정에서의 전극의 품질, 불량, 및 전극 로스에 관한 정보를 한눈에 파악할 수 있다. 실제로는 최외곽 폐기구간 외에도 상기 불량이 발생한 전극, 품질 기준을 만족하지 않은 전극을 삭제하고 이를 연결테이프(D) 등으로 연결하였으므로, 이러한 부분들에 대해서도 전극 로스가 발생하고 있다. 상기 롤맵(RM4)에서는 이러한 전극 로스를 상대좌표(372)로 모두 반영하고 있다. 따라서, 롤맵(RM4)의 상대좌표(372)와 절대좌표(371)를 대조함으로써, 전극 로스 길이를 파악할 수 있다. 이 때, 롤맵 상에 표시된 기준점(M1,M2,M3)을 참조하면 상기 전극 로스량을 더욱 용이하게 산출할 수 있다.
참고로, 도 17의 롤맵(RM4)이 표시된 화면에서는 롤맵 상단에 품질, 불량, 전극 로스에 관한 항목들을 일목요연하게 표시하고 있다. 따라서, 이 항목들과 롤맵을 참조하면, 상기 항목과 관련한 시각적 데이터들을 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 도 17의 롤맵(RM4)은 전극 코팅공정에서의 롤맵이지만, 상기 롤맵은 롤프레스 공정 및 슬리팅 공정에 관해서도 각각 작성할 수 있다. 이 경우, 각 공정의 롤맵을 대조하여, 각 공정에서 일어나는 이벤트 등을 용이하게 파악할 수 있다. 또한, 전공정의 롤맵을 참조하여 후공정의 롤맵 작성시 활용할 수 있다. 이때, 상기 프레스롤에 의한 압연 이후의 공정의 롤맵은 상기 압연에 의하여 변화된 기준점의 위치를 모사한 기준점이 그 롤맵 바 상에 표시되어야 한다. 즉, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 압연공정에 의하여 기준점의 위치가 변동되면, 롤프레스 공정 및 그 후속의 슬리팅공정의 롤맵은 그 변화된 기준점의 위치를 모사하여 롤맵 바 상에 표시하여야 롤맵의 위치 좌표에 왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 18은 본 발명에 따른 롤맵 작성장치의 개략도이다.
본 발명의 실시예에 따른 롤맵 작성장치(400)는, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동되는 전극(1)을 검사하여, 상기 전극 상에 마킹된 기준점을 감지하는 기준점 계측기(412); 상기 언와인더 또는 리와인더의 회전량에 따른 전극의 좌표값을 도출하고, 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기(420); 및 상기 이동하는 전극을 모사한 롤맵 바를 작성하고, 상기 도출된 기준점의 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 산출된 전극의 로스량을 상기 롤맵 바 상에 나타낸 롤맵을 작성하는 롤맵작성부(440)를 포함한다.
설명의 편의를 위하여 도 18에서는 전극 코팅공정에서 코터(C)에 의하여 전극 활물질이 집전체에 코팅되어 전극이 제조되는 것과, 상기 전극이 프레스롤에 의하여 압연되는 것을 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이의 하나의 전극 라인상에 함께 표시하고 있다.
하지만, 실제로는 전극 코팅은 별도의 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 상에서 행해지며, 이 때 별도의 기준점 계측기, 이음매 감지센서가 설치되어 해당 공정에서 전극 코팅공정의 롤맵이 작성된다. 전극 코팅공정이 종료되면 전극 코팅공정의 리와인더(RW)로부터 롤프레스공정의 언와인더(UW)로부터 전극 롤이 이동된다.
그러나, 도 18은 전극 제조 공정의 롤맵 작성과정을 종합적으로 설명하기 위한 것이므로, 실제 공정과는 달리 전극 코팅의 코터(C)와 롤프레스공정의 프레스롤(R)을 하나의 전극 상에 편의상 도시한 것일 뿐이다. 즉, 도 18에서 코터(C)를 제거하면 롤프레스 공정의 롤맵 작성시스템이 되고, 프레스롤(R)을 제거하면 전극 코팅공정의 롤맵 작성시스템이 되며, 실제 도 18과 같이 전극 공정이 진행되지는 않는다는 것을 이해하여야 할 것이다.
전극 코팅공정 전에 전극 롤을 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 롤투롤 상태로 설치할 때 상기 전극 롤의 로트 넘버를 포함하는 제원에 관한 데이터를 서버나 롤맵 작성부(440)에 입력하는 전극 롤 정보 등록 단계가 선행되는 것이 바람직하다. 예컨대, 전극 롤을 언와인더(UW)에 도입할 때 혹은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 설치할 때, 전극 롤의 로트 넘버를 포함하는 세부데이터를 서버 등에 입력할 수 있다. 상기 전극 롤에 관한 정보가 등록되면, 추후 작성된 롤맵 바와 함께 로트 넘버나, 공정, 설비 등 전극 (롤)에 관한 세부 데이터를 서버로부터 불러내어 화면에 함께 표시할 수 있다. 또한, 전극 롤의 세부데이터로부터 전극 롤의 길이와 폭에 관한 사양을 파악할 수 있으므로, 예컨대 생산관리시스템(MES) 등의 데이터 처리 시스템에 의하여 롤맵 바를 작성할 때, 상기 전극의 길이와 폭에 비례하는 소정 축척으로 롤맵 바의 형태 및 크기를 확정할 수 있다. 즉, 생산관리시스템 등에 저장된 축척 변환 스케일에 따라, 전극 롤의 길이와 폭에 부합하는 롤맵 바의 형태 및 크기가 화면상에 표시될 수 있다.
한편, 본 발명의 롤맵을 작성하기 위해서는, 전극 공정에서의 전극 로스에 관한 데이터 및 전극 상에 마킹된 기준점의 데이터를 취득하여야 하고 상기 데이터가 취득된 전극의 위치 데이터가 있어야 한다. 또한, 필요에 따라서, 품질 또는 불량에 관한 데이터도 취득할 수 있다.
이러한 데이터는 전극 공정에서 이동하는 전극(1)을 검사하는 것에 의하여 얻어질 수 있다.
전극(1)은 코팅 후에 또는 압연 후에 전극 이송 라인에 설치된 소정의 검사 및/또는 계측기(410)에 의하여 검사된다. 예컨대 상기 라인에 전극 슬러리 로딩량 계측기(411), 기준점 계측기(412), 외관 검사기(413)와 같은 검사 및/또는 계측기들이 설치될 수 있다. 전극 슬러리 로딩량 계측기(411)는, 초음파 센서, 변위센서, 레이저 센서, 공초점 두께 센서 등 비접촉식의 두께 측정센서가 채용될 수 있다.
비전 계측기로 상술한 바와 같이, 전극 상에 마킹된 기준점에 관한 데이터를 취득할 수 있고, 언와인더(UW)나 리와인더(RW) 등에 설치된 위치 계측기(420)에 의하여 기준점의 위치값이 검출되어 롤맵 작성부(440)로 전송될 수 있다. 전극 로스량 측정과 관련된 상술한 산출부(330)는 여기서 상기 롤맵작성부, 구체적으로 데이터 처리시스템 또는 그 시스템의 일 구성요소가 될 수 있다. 즉, 도 18의 롤맵작성장치(400)에서도 전극 로스량을 측정할 수 있다. 상기 취득된 전극 로스에 관한 데이터와 상기 기준점의 데이터는 위치 계측기인 로터리 엔코더(420R, 420U)로부터 롤맵작성부(440)로 직접, 혹은 상기 검사 및/또는 계측기(410)를 통하여 상기 롤맵작성부(440)로 전송될 수 있다. 혹은 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이송을 제어하는 PLC제어부가 상기 롤맵작성부(440)와 연결되고, PLC제어부에서 상기 로스에 관한 데이터 및 기준점의 데이터를 롤맵작성부로 송신할 수 있다.
이상과 같이, 각종 계측기에 의해서 데이터가 취득되면 이 데이터들을 롤맵작성부(440)로 전송한다. 이 때 데이터의 저장을 위해 도시하지는 않지만 서버가 적용될 수 있다. 혹은 상기 롤맵작성부(440)가 소정의 저장장치를 구비하여 상기 데이터를 저장할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 상기 리와인더(RW)의 엔코더는 외관 검사기(413) 외에 로딩량 계측기(411), 기준점 계측기(412), 치수 및 폭 계측기 등과도 데이터 교환이 가능하게 연결되어, 로딩량이 측정된 전극의 길이방향 위치 데이터, 치수 또는 폭이 측정된 전극의 길이방향 위치 데이터를 로딩량, 치수/폭 정보와 함께 취득할 수 있다. 필요에 따라서, 언와인더(UW)의 엔코더(420U)도 상기 각종 계측기(410)에 연결되도록 할 수 있다.
한편, 상기 전극 로스에 관한 데이터와 전극 상에 마킹된 기준점에 관한 데이터는 품질 또는 불량에 관한 다른 데이터들과 함께, 롤맵작성부(440)에 설치된 데이터 시각화 장치(443)에 의하여, 디스플레이부(450) 상에 롤맵으로 시각화하여 표시될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하여 기준점을 롤맵 상에 표시하고 전극 로스량에 관한 정보도 함께 표시함으로써, 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 상기 기준점과 관련하여 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 전극 공정의 각 세부공정에서 품질, 불량 관리, 후속공정처리시에 상기 기준점이 표시된 롤맵을 참조할 수 있으므로, 후속공정에서의 처리나 불량 제거 등을 정확하게 행할 수 있다.
전극 제조공정에서 이물이 활물질층에 혼입되거나, 도공 불량부가 발생하여 검사장치가 이를 포착한 경우, 종래에는 전극 상에 마킹을 하거나 혹은 작업자가 불량 태그를 부착하여 당해 코팅공정 또는 후속 공정에서 불량부를 제거할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 종래에는 품질이나 불량 등에 관련된 정보를 전극에 직접 표시하는 물리적인 마킹공정을 적용하였기 때문에, 전극이 조립되어 이차전지로 조립되어 버린 이후에는 후속공정에서 발생한 불량이 전극 공정에서의 불량에 기인한 경우라 하더라도 그 불량이 전극 제조공정에서의 실제 어떤 구간에서의 원인에 기인하였는지 파악하기 곤란하였다. 즉, 물리적으로 마킹된 전극이 조립되거나 소실된 이후에는 전극 제조공정의 각 공정간 그리고 그 후속공정간의 품질 연관성을 분석하기가 매우 힘들다.
한편, 전극 제조공정 완료 후에 이차전지 조립라인에서 당해 이차전지 상에 직접 잉크로 불량 여부를 마킹하여 이차전지 단위로 작업 이력을 파악하도록 하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나, 상기 종래 기술은 이차전지 조립 이후의 마킹에 관한 것이므로, 이차전지 조립 과정 및 그 이후의 이력은 파악할 수 있지만, 그 이전 공정인 전극 제조 공정에서의 불량 등에 관한 이력 정보는 파악할 수 없다는 한계가 있다.
따라서, 전극 제조공정의 각 세부공정간 및 전극 제조공정의 후속 공정과의 관계에서, 품질 연관성 분석 및 후속공정 진행에 참조할 수 있도록 품질 내지 불량에 관한 이력 정보를 나타낼 수 있는 기술이 요망된다 하겠다.
본 발명의 다른 측면으로서, 롤맵 보정시스템(500)은, 제1언와인더(UW1)와 제1리와인더(RW1) 사이에서 이동하며 제1 공정이 수행되는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 제1 공정에서 취득된 상기 전극의 검사 및/또는 계측데이터와 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 표시된 제1 공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 작성부(510); 및 제2언와인더(UW2)와 제2리와인더(RW2) 사이에서 상기 전극(1)이 이동하며 제2 공정이 수행될 때, 상기 제1공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표를 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 보정부(520)를 포함한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시형태로서 롤맵 보정시스템을 나타낸 개략도이다.
제1언와인더(UW1)와 제1리와인더(RW1) 사이에서 롤투롤 상태로 이동하며 제1 공정이 수행되는 전극(1)을 모사한 평면(롤맵 바) 형태의 롤맵 상에 소정간격마다 상기 전극(1)의 길이방향 치수를 좌표로 표시할 수 있다. 전극 위치, 즉 길이방향 치수는 언와인더(UW1) 또는 리와인더(RW1)를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치(엔코더값)를 추출하는 로터리 엔코더로부터 취득할 수 있다. 따라서, 제1 공정의 롤맵 작성부(510)에서는 롤맵에 소정간격마다 전극(10의 길이방향 치수를 좌표값으로 표시할 수 있다(도 20 참조). 또한, 롤맵 작성부(510)는 제1 공정에서 취득된 상기 전극(1)의 검사 및/또는 계측데이터가 그 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극(1) 위치에 해당하는 좌표값에 표시되도록 롤맵을 생성한다. 예컨대 위치 계측기(20)와 검사 및/또는 계측기(10)는 연동될 수 있으므로, 검사 및/또는 계측기(10)는 검사 및/또는 계측데이터와 함께 그 검사 및/또는 데이터를 취득한 전극의 좌표값 데이터도 함께 취득한다. 또는 제어부에서 상기 검사 및/또는 계측데이터가 상기 좌표값 데이터와 매칭될 수 있다. 롤맵 작성부(510)는 이 데이터를 롤맵에 표시하여 롤맵을 생성한다.
본 발명의 롤맵 보정시스템(500)은 제1 공정에서 생성된 롤맵을 제2 공정에 적용하기 위하여 제1 공정의 롤맵 좌표를 변환 보정하는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 19에 도시된 바와 같이, 제1 공정의 언와인더(UW1)와 리와인더(RW1) 사이에서 롤투롤 상태로 이동하는 전극으로부터 롤맵을 생성한다. 예컨대, 제1 공정은 도 19에 도시된 바와 같이 전극 코팅공정일 수 있다. 코터(C)에서 전극(1)에 전극 슬러리가 코팅되고 검사 및/또는 계측기(10)로 검사되어 제1 공정의 리와인더(RW1)에 전극 롤이 권취된다. 이 때, 언와인더(UW1)와 리와인더(RW1)의 엔코더값은 좌표값으로 특정되어 제어부(30)를 통하여 롤맵 작성부(510)로 송신될 수 있다. 검사 및/또는 계측기(10)로 취득된 검사 데이터도 좌표값 데이터와 함께 제어부(30)를 통하여 롤맵 작성부(510)로 송신될 수 있다.
본 발명은 제1 공정의 롤맵 작성부(510)에서 생성된 롤맵을 보정하여 제2 공정에서 참조할 수 있는 제2 공정의 롤맵으로 보정하는 것을 특징으로 한다. 롤맵 보정부(520)는 상기 롤맵 작성부(510)로부터 제1 공정의 롤맵을 취득하고, 상기 제1 공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표가 반대가 되도록 제1 공정의 롤맵을 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성한다.
이러한 변환 보정은 도 20에 잘 나타나 있다.
도 20은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 일례를 나타낸 개략도.
도 20(a)는 제1 공정(전극 코팅공정)의 롤맵이다. 전극(1)의 길이는 1200미터이고, 300,600,900 미터 지점에 기준점(M1,M2,M3)이 표시되어 있다. 또한, 400미터와 500미터 지점에 전극 불량 구간(NG) (예컨대, 외관 불량)이 표시되어 있다. 그러나, 이러한 좌표값의 제1 공정의 롤맵을 가지고 곧바로 제2 공정에 활용할 수는 없다. 왜냐하면, 제1 공정 롤맵에서 좌표값이 0으로 표시된 부분은 제1 공정에서는 시작부이지만, 제1 공정의 리와인더(RW)에서 먼저 감겨 전극 롤 내측에 위치하므로 제2 공정의 언와인더(UW2)에서 풀릴 때에는 전극(1)의 종료부가 된다. 반대로, 제1 공정의 리와인더(RW)에 마지막으로 감기는 부분인 1200미터 지점은 제1 공정에서는 종료부이지만, 제2 공정의 언와인더(UW2)에서 풀릴 때에는 전극(1)의 시작부가 된다. 만약, 제1 공정의 롤맵을 그대로 제2 공정에 적용하면 상기 기준점의 좌표값 및 불량 구간(NG)의 좌표값이 실제 전극의 치수와 불일치하게 된다. 따라서, 도 20(b)와 같이, 제1 공정 롤맵 시작부의 좌표값(0)을 종료부 좌표값(1200)으로, 종료부 좌표값(1200)을 시작부 좌표값(0)이 되도록 역순으로 변환 보정한다. 이에 따라, 제1 공정 롤맵의 기준점 좌표값도 M3가 900미터에서 300미터로, M1이 300미터에서 900미터로 좌표가 바뀐다. 그리고, 불량 구간(NG)의 좌표값도 400~500미터로부터 700~800미터로 변환된다. 이러한 역순 보정에 의하여 도 20(b)와 같이 제2 공정의 롤맵을 생성할 수 있다.
만약, 제1 공정 종료 후 제2 공정 시작 전에 전극 끝단의 일부가 제거되면, 이를 반영하여 롤맵 좌표 보정을 하여야 한다. 전극 끝단은 품질이 균일하지 않은 경우가 많기 때문에 특정 공정 종료 후에 전극 끝단 일부를 제거하는 경우가 있다. 이를 공정중 전극이 제거되는 경우와 구별하여 완공후 제거라 한다.
도 21은 본 발명의 롤맵 보정시스템에 의한 롤맵 좌표변화의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 20은 본 발명의 롤맵 보정시스템(500)에 의한 롤맵 좌표변화의 다른 예를 나타낸 개략도로서 완공후 제거가 표시되어 있다. 즉, 제1 공정에서 전극 끝단부가 50미터 제거되어 있으며, 제1 공정의 롤맵에는 이러한 사항이 반영되어 있다. 전극 끝단 제거는 예컨대 작업자가 제거하여 소정의 입력장치에 그 길이 및 좌표값을 입력할 수 있고 입력장치에서 상기 롤맵 작성부(510)에 이 데이터들을 전달하여 롤맵 작성부(510)에서 도 21(a)와 같은 제1 공정 롤맵을 생성할 수 있다.
혹은 전극 끝단 일부 제거에도 불구하고, 제1 공정 롤맵이 도 21(a)와 같은 상태라면, 제2 공정 시작 전에 도 21(b)와 같은 롤맵 보정을 해주어야 한다. 이 경우에는 제1 공정의 롤맵에서 제거된 전극 끝단 일부의 좌표값을 제거(즉, 1150~1200미터의 좌표를 제거)하고, 제1 공정 롤맵 시작부(0미터)와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부(1150미터)의 좌표값이 반대가 되도록 역순으로 좌표 보정한다. 또한, 기준점과 불량 구간(NG)의 좌표값도 동일한 방식으로 역순 보정하면 도 21(b)와 같이 된다. 즉, 보정된 제2 공정의 롤맵에서는 시작부부터 M3 기준점까지 250미터의 거리가 되고, M2는 550미터, M1은 850미터의 좌표값을 가진다. 불량 구간(NG)도 650~750미터가 된다.
본 발명은 상기 롤맵 보정부에 의해서 도 20(b) 또는 도 21(b)와 같이 제2 공정의 롤맵을 생성할 수 있다. 도 19를 참조하면 롤맵 보정부(520)는 이를 제2 공정의 제어부(30')로 전달하여 제2 공정 수행에 활용할 수 있다. 예컨대, 후술하는 바와 같이, 제1 공정의 불량 구간(NG)을 제2 공정에서 제거할 경우 상기 제2 공정의 롤맵을 활용할 수 있다. 도 19에서 제2 공정은 프레스롤(R)에 의해서 전극이 압연되는 롤프레스 공정이고, 제2언와인더(UW2)와 제2리와인더(RW2) 사이에서 전극(1)이 롤투롤 이동되고, 제2 언와인더(UW2) 및 리와인더(RW2)의 엔코더(20U2,20R2)가 각각 도시되어 있다. 전극(1) 상에 소정의 검사 및/또는 계측기(10')도 개시되어 있다. 본 발명은 상기 제1,2 공정간에서 제1 공정의 롤맵을 적절하게 보정하여, 제2 공정 수행시 착오가 없도록 하고 있다.
도 22는 전극 코팅공정에서 발생한 불량을 후공정인 롤프레스 공정에서 제거하는 것을 나타낸 개략도이다.
전극 제조공정에 있어서, 전공정에서 발생한 불량이 후공정에서 제거되는 경우가 있다. 예컨대, 롤프레스 공정의 언와인더와 리와인더 사이에 거치된 전극은 롤투롤 상태로 진행되어 프레스롤에 의하여 압연되어 리와인더측으로 권취된다. 작업자는 프레스롤 전에 설치된 불량 제거 포트에서 전공정의 코팅공정에서 발생한 불량 구간의 전극을 제거하여 폐기한다. 이 때, 작업자는 전공정에서 전극 상에 부착된 불량 구간 태그(TAG)를 확인하여 불량 구간을 제거한다.
그러나, 작업자가 불량 구간을 확인하기 위하여 수시로 태그를 확인하고, 그 때마다 롤프레스 설비를 서행 및 정지시키는 조작을 하여야 하므로, 불량 제거 작업은 실제로 매우 불편하였다(도 22의 케이스 1).
또한, 작업자가 전극 불량 구간이 불량 제거 포트에 도착한 시점에서 다른 위치에 있었을 때는, 불량 태그가 있는 전극이 그대로 프레스롤에서 압연되어 버리는 문제가 있었다(도 22의 케이스 2).
그리고, 어떤 원인으로 전공정의 불량 태그가 유실된 경우에는, 작업자가 불량 구간을 체크하여 제거할 수 없었다(도 22의 케이스 3).
따라서, 전극 제조공정에서 불량 구간에 대한 이력 및 정보를 손쉽게 확인하여 불량 구간의 전극을 용이하게 제거할 수 있는 기술의 개발이 필요하다 하겠다.
도 23은 본 발명의 또 다른 실시형태로서 전극 불량 제거장치의 개념을 나타낸 개략도이고, 도 24는 본 발명의 전극 불량 제거장치를 나타낸 개략도이다.
도 21과 같이, 예컨대, 전극 코팅공정에서 발생된 불량 구간(NG)에 태그(G)를 붙이고, 이 전극(1)의 불량 구간(NG)을 롤프레스 공정에서 제거하는 경우를 상정하면, 도 22와 같이 작업자는 불량 제거 포트에서 상기 불량 구간(NG)의 태그(G)가 도착하는 것을 기다려야 한다. 하지만, 이러한 대기 자체가 인력 낭비이고, 태그(G)가 유실한 경우에는 해당 불량 구간(NG)을 작업자가 찾지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 본 발명은 전공정의 롤맵(전극 코팅공정의 롤맵) 정보를 활용하여 제2 공정에서 상기 불량 구간(NG)이 불량 제거 포트에 도착할 경우, 전극(1) 이동을 정지시키거나 도착 전에 서행운전시키거나 알람을 발하도록 하여, 작업자가 상기 불량 구간(NG)을 누락시키는 일이 없도록 하고 있다. 도 23은 이러한 전공정 롤맵을 불량 제거에 활용하는 상황을 나타낸 개념도이다.
도 24는 본 발명의 전극 불량 제거장치를 보다 구체적으로 나타낸 개략도이다.
본 실시형태의 전극 불량 제거장치(600)는, 제1언와인더(UW1)와 제1리와인더(RW1) 사이에서 이동하여 제1 공정(100)이 수행된 전극의 제2 공정에서의 불량 제거장치로서, 제2언와인더(UW2)와 제2리와인더(RW2) 사이에 위치하며 상기 제1 공정에서 발생한 전극의 불량 구간(NG)이 제거되는 불량 제거 포트(port);(610) 및 상기 제2언와인더(UW2)와 제2리와인더(RW2) 사이의 전극 이동을 제어하는 제2 공정 제어부(640)를 포함하고, 상기 제2 공정 제어부(640)는, 상기 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표 정보에 기초하여, 상기 제2 언와인더(UW2)로부터 불량 제거 포트(610)로 상기 불량 구간(NG)의 전극(1)이 도착하는 시점을 계산하고, 상기 불량 구간(NG)이 상기 불량 제거 포트(610)에 도착하였을 때 상기 불량 제거 포트에서 전극(1)의 불량 구간(NG)을 제거할 수 있도록 제2 공정의 전극 이동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
도 24에 도시된 바와 같이, 제2 공정의 언와인더(UW2) 및 리와인더(RW2)(제2 언와인더(UW2) 및 제2 리와인더(RW2)) 사이의 소정 위치에 불량 제거 포트(610)가 위치한다. 도 24에 도시된 롤프레스 공정에서는 통상 언와인더(UW2)와 프레스롤(R) 사이의 위치에 불량 제거 포트(610)가 마련된다. 불량 제거 포트(610)는 작업자가 불량 구간(NG)의 전극(1)을 제거하여 버리는 일종의 작업대일 수 있으며, 제거된 전극(1)을 버리는 폐기함 또는 제거된 전극(1)을 감는 권취기 등이 설치될 수 있다.
또한, 상기 전극 불량 제거장치(600)는 제2언와인더(UW2)와 제2리와인더(RW2) 사이의 전극 이동을 제어하는 제2 공정 제어부(640)(예컨대, PLC제어부)를 포함한다. 상기 제2 공정 제어부(640)는, 제1 공정의 롤맵에 기초하여 불량 구간(NG)의 전극(1)이 불량 제거 포트(610)에 도착하는 시점을 계산한다. 상기 제1 공정의 롤맵에는 전극(1)의 길이방향 치수 및 불량 구간(NG)의 위치가 좌표값으로 표시되어 있으므로, 상기 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표 정보에 기초하여 제2 언와인더(UW2)로부터 불량 제거 포트(610)로 불량 구간(NG)의 전극(1)이 도착하는 시점을 계산할 수 있다. 즉, 전극 시작부와 불량 구간(NG)의 거리를 알고, 제2 공정 제어부(640)는 언와인더(UW2) 및 리와인더(RW2)의 회전속도(즉, 전극 이송속도)를 알고 있으므로, 불량 구간(NG)이 불량 제거 포트(610)에 도착하는 시점을 계산할 수 있다. 여기서, 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표 정보에 기초한다는 의미는, 반드시 그 좌표 자체로부터 도착 시점을 계산한다는 의미는 아니며, 후술하는 바와 같이, 상기 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표 정보에 기초하여 소정의 보정을 거친 좌표를 적용할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 도 20 및 도 21과 관련하여 설명한 바와 같이, 롤투롤 상태로 이송되는 전공정과 후공정의 롤맵 좌표값은 역순이 되는 관계에 있다. 따라서, 본 발명에서도 불량 구간(NG)의 도착 시점을 계산하기 위하여, 제1 공정(100)의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하여야 한다. 이를 위해 본 발명의 불량 제거장치(600)는 상기 보정을 행하는 롤맵 보정부(650);를 더 포함하고, 상기 제2 공정 제어부(640)는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표에 기초하여 전극 이동을 정지시킬 수 있다. 롤맵 보정부(650)는 도 20에 도시된 바와 같이, 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표 정보에 기초하여, 그 좌표값을 역순으로 보정함으로써, 불량 구간(NG)의 좌표값을 특정할 수 있다. 따라서, 제2 공정 제어부(640)는 이에 기초하여 제1 공정에서 표시된 불량 구간(NG)이 불량 제거 포트에 도착하는 시점을 계산하여 불량 구간(NG)이 불량 제거 포트(610)에 도착하였을 때, 제2 공정의 전극 이동을 정지시킬 수 있다. 즉, 제2언와인더(UW2) 및 제2리와인더(RW2)의 작동을 중단할 수 있다.
한편, 만약 제1 공정 완료 후 제2 공정 시작 전에 상기 전극 끝단 일부가 제거된 경우, 상기 롤맵 보정부(650)는, 도 21에 도시된 바와 같이 상기 제1 공정의 롤맵에서 상기 제거된 전극 끝단 일부에 해당하는 좌표값을 제거하고, 상기 제1 공정의 롤맵 시작부와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하고, 상기 제2 공정 제어부(640)는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간(NG)의 좌표값에 기초하여 전극 이동을 정지시킬 수 있다.
제1 공정(100)에서는, 제2 공정 이전에 제1 언와인더(UW1)와 제1리와인더(RW1) 사이에서 롤투롤 상태로 전극이 이동하면서 해당 공정이 수행되고, 그 좌표값 데이터들은 롤맵 작성부(40)에서 롤맵으로 생성된다. 상술한 바와 같이, 상기 롤맵 작성부(40)는 MES 또는 SPC 등의 데이터 처리시스템 또는 그 시스템의 일 구성요소일 수 있다. 롤맵 작성부(40)에서 생성된 롤맵은 서버 또는 데이터베이스와 같은 롤맵 저장부(80)에 저장될 수 있다. 저장시에는 해당 전극의 로트번호 등의 식별정보가 함께 저장될 수 있다. 따라서, 예컨대 제2 공정의 언와인더(UW2)에서 상기 전극(1)의 식별정보를 스캔하여 취득하면 상기 제2 공정의 제어부(640)는 롤맵 저장부(80)로부터 상기 식별정보의 전극(1)의 롤맵을 다운로드받을 수 있다. 상기 식별정보의 전극 롤맵은 롤맵 보정부(650)에서 보정되어 제어부(640)로 전송되고, 제어부(640)는 이 롤맵을 활용하여 불량 제거포트(610)에서 불량 구간(NG)의 전극(1)을 정지시킨다. 제2 공정에서는 롤프레스 공정을 수행하기 위하여 제2언와인더(UW2) 및 제2리와인더(RW2)가 설치되고, 소정의 검사 및/또는 계측기(630)도 전극 상부에 설치될 수 있다. 상기 검사 및/또는 계측기(630)는 예컨대 전극 두께를 측정하는 검사기 또는 주름발생을 인식하기 위한 비전 검사기일 수 있다.
또한, 상기 제2 공정 제어부(640)는, 상기 불량 구간(NG)이 상기 불량 제거 포트(610)에 도착하기 전 소정시점과 도착 시점 사이의 소정 시간 구간 동안 상기 제2 공정의 전극이 서행 이동되도록 제어할 수 있다. 작업자가 불량 제거 포트(610)에서 불량 제거작업을 할 여유를 주기 위하여 서행 이동 제어한다. 혹은 작업자는 제2 공정에서 전극(1)이 서행 이동하면 불량 구간(NG)이 곧 불량 제거 포트(610)에 도착한다는 것을 인식하여 불량 제거 포트로 작업자가 이동할 수 있다. 상기 소정시점 또는 소정 시간 구간은 제2언와인더(UW2)와 불량 제거 포트의 거리 등을 고려하여 적절하게 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 불량 제거장치(600)는, 상기 불량 구간(NG)의 불량 제거 포트(610) 도착시, 상기 제2 공정의 전극(1) 이동 정지 시, 및 상기 제2 공정의 전극 이동 정지후 소정 시간 경과 후 중 적어도 하나의 경우에 알람을 발하는 경보부(660)를 더 포함할 수 있다. 필요에 따라서는, 상기 전극(1)의 서행운전이 시작되는 시점 등에 알람을 발하도록 할 수 있다. 제거 포트 도착시 또는 전극 이동 정지시에 알람이 울리면 작업자는 불량 구간(NG)을 제거할 수 있다.
이 경우, 불량 태그(G)가 유실되어도, 작업자는 상기 제1 공정의 롤맵(정확히는 좌표 보정된 제1 공정 롤맵)을 참조하여 불량 구간(NG)을 제거할 수 있다. 상기 롤맵에는 불량 구간(NG)의 길이가 좌표값으로 표시되어 있으므로, 이를 참조하여 불량 구간(NG)을 제거할 수 있다. 혹은 전극 이동 정지 후 소정시간이 경과하였음에도 불량 제거 작업이 행해지지 않는 경우에 알람을 발할 수 있다. 이 경우 작업자는 알람을 듣고 불량 제거포트(610)로 이동하여 불량 구간을 제거할 수 있다. 상기 경보부(660)의 알람 작동은 상기 제2 공정 제어부(640)에 의하여 제어될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하여, 전공정의 롤맵 좌표를 보정함으로써, 전공정의 롤맵을 후공정에서 착오없이 활용할 수 있다.또한, 상기 롤맵 정보 및 롤맵 좌표 보정에 의하여 전공정에서 발생한 불량을 후공정에서 누락 없이 확실하고 용이하게 제거할 수 있다.
노칭 공정에서 탭이 형성되면, 양극과 음극 사이에 분리막을 개재시켜 전극 조립체로 된 다음, 이 전극 조립체를 스태킹 또는 폴딩하여 파우치나 캔 등으로 포장하고 전해액을 주액하는 조립공정을 통해 이차전지의 형태가 만들어진다. 이후 조립된 이차전지는 충방전되어 전지 특성을 부여하는 활성화공정을 거쳐 최종적인 완제품의 이차전지가 된다.
도 25는 이러한 전극 제조공정을 거치는 전극의 상태가 도시되어 있다.
코터(C)에서 집전체에 활물질이 코팅되어 코팅부(1a)가 형성됨으로써 코팅 전극(1)이 제조된다. 활물질이 코팅되지 않은 비코팅부(1b)에는 기준점이 마킹될 수 있다. 활물질은 통상 전극(1)의 상면과 이면에 모두 코팅된다. 코팅 전극(1)은, 롤프레스 공정에서 프레스롤에 의하여 가압되며, 슬리팅 공정에서 슬리터에 의하여 전극(1)의 길이방향을 따라 절단된다.
이후, 노칭 공정에서 프레스 등에 의하여 타발되어 전극 탭(2)이 형성된다. 상기 노칭 공정에서는, 전지 셀로 제조되는 단위 전극별로 커팅되거나 혹은 후속 공정에서 커팅될 수 있도록 단위 전극별로 상기 전극 탭(2)이 형성된다. 단위 전극의 폭은 프레스가 가공하는 피치(P)(pitch)에 해당된다.
이러한 전극 제조공정은 언와인더에서 풀려나온 전극이 이동하여 리와인더에서 감기는 공정들이 순차적으로 반복 진행되는, 일련의 롤투롤공정을 통해 이루어진다. 즉, 코팅공정의 언와인더에서 리와인더로 전극이 이동하면서 코팅되고 상기 리와인더에 전극이 감겨서 코팅공정의 전극 롤이 완공된다. 다음으로, 상기 전극 롤은 롤프레스공정의 언와인더에 거치되어 롤프레스공정의 리와인더로 이동한다. 상기 전극 롤은 롤프레스공정의 리와인더에 감겨서 롤프레스공정의 전극 롤로서 완공된다. 이후, 상기 전극 롤은 후속공정(예컨대, 제2차 롤프레스공정, 슬리팅공정 또는 노칭공정 등)의 언와인더에서 다시 롤투롤상태로 이동하여 후속공정의 리와인더에 감겨서 후속공정의 전극 롤로 완공된다. 이와 같이, 전극 제조공정은 언와인더에서 풀려나온 전극이 이동하여 리와인더에서 감기는 공정(롤투롤공정)들이 순차적으로 반복 진행되는, 일련의 롤투롤공정으로 이루어진다.
롤맵은 이러한 전극의 진행을 모사하여 바(BAR) 형태로 나타낸 것이고, 상기 롤맵 상에는 전극의 길이방향 위치 및 폭방향 위치가 좌표로 도시된다. 이러한 롤맵은 전극 제조공정에서 발생하는 불량, 품질, 전극 파단 등에 관한 정보가 상기 좌표와 함께 도시되어 있어, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
도 5를 참조하면, 핀홀 불량(f1), 라인 불량(f2)과 같은 외관 불량 정보가 그 불량이 발생한 좌표에 시각적으로 표시되어 있다. 또한, 코팅부와 비코팅부의 미스매치 부분(f3)도 표시되어 있다. 기타 로딩량 불량 등도 표시되어 있으며, 최외곽에서 전극이 폐기된 부분도 나타나 있다.
또한, 전극(1) 상에 마킹된 기준점(M1,M2,M3)이 소정간격으로 표시될 수 있다. 전극(1)에 파단이 발생하여 이를 이음매 연결부재로 연결할 경우, 전극 길이가 파단된 길이만큼 감소된다. 상술한 바와 같이, 외관 불량이 발생한 지점도 제거하여 작업자가 이를 연결할 수 있다. 롤맵에는 이러한 상황도 모사하여 롤맵 상의 좌표를 수정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기와 같은 전극 제거 부분이 반영되지 않은 좌표와 반영된 좌표가 하나의 롤맵에 함께 도시되어 있다. 전자를 절대좌표(A), 후자를 상대좌표(B)로 칭한다. 도 5와 같이, 상기 상대좌표(A)와 절대좌표(B)는 하나의 롤맵 상에 병기하여 표시할 수 있지만, 별개로 나타낼 수도 있다. 상대좌표(B)로 표시된 롤맵이 실물(實物) 전극의 상태를 나타낸다.
이러한 롤맵은 상기한 각 세부공정마다 작성할 수 있다. 그런데, 상기 롤투롤공정은 전공정에서 감긴 전극이 후공정에서 풀리기 때문에, 전공정의 전극 롤을 표상하는 롤맵의 종료부가 후공정의 전극 롤을 표상하는 롤맵의 시작부가 되는 등 롤투롤공정을 거치면서 전극의 시작부 및 종료부가 반전된다. 또한, 전극의 양면에 전극 활물질이 코팅되는 양면전극의 경우, 전공정의 상면전극이 후공정에서는 이면전극이 되는 등 전극 표면이 반전될 수 있다. 즉, 전공정의 전극 권취방향과 후공정의 전극 권출방향에 따라, 전극의 시종반전과 표면반전이 발생할 수 있다. 각 공정들의 롤맵은 이렇게 반전된 전극을 기초로 작성되므로, 각 공정들의 롤맵의 좌표도 서로 반전된다. 더욱이, 일련의 롤투롤공정을 거치면서 불량구간 또는 파단구간을 제거하는 등에 의하여 전극은 길이방향으로 여러 번 절단되고 연결되는 등 전극 길이가 변화된다. 각 공정의 롤맵은 이러한 반전 및 길이변화를 반영하므로, 각각 좌표값이 상이하다.
전극 제조공정의 최종공정(예컨대, 노칭공정)에서는 이전 공정에서 제거된 전극 부분들을 제외한 나머지 전극(생존전극)만이 남게 된다. 전지는 상기 생존전극으로 제조되므로, 완성품 또는 반제품의 전지에서 문제가 발생한 경우, 상기 최종전극의 롤맵을 참조하여 문제의 원인을 추적할 수 있다. 또한, 상술한 각 공정의 롤맵을 참조하여 상기 문제의 유래가 된 전극 부분을 역으로 추적할 수 있다. 이와 같이 롤맵은 품질 및 불량 파악은 물론 품질 추적을 위한 유용한 도구이다.
그러나, 상술한 바와 같이, 일련의 롤투롤공정을 통하여, 전극의 시종 및/또는 표면이 반전되고, 길이가 변화하므로, 각 공정의 롤맵의 좌표가 일치하지 않는다. 이 때문에, 각 공정에 대하여 롤맵을 작성하였더라도, 최종 생존전극의 롤맵과 대비하여 문제 발생의 원인을 추적하기가 곤란하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 일련의 롤투롤공정에 있어서 각 공정의 롤맵들의 좌표값을 최종공정의 좌표값과 일치되도록 함으로써, 최종공정에서 살아남은 생존전극의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 용이하게 파악할 수 있는 롤맵 작성시스템을 제공하고자 한다.
도 26은 본 발명의 롤맵 작성시스템의 일 실시예의 개략도이고, 도 27은 전극 코팅공정에서의 롤맵 작성장치 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다이고, 도 28은 검사기에 의한 검사데이터 및 해당 검사데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도이고, 도 29는 롤맵작성부의 일례를 나타낸 개략도이다.
본 발명의 롤맵 작성시스템(1000)은, 상술한 바와 같이 언와인더(UW)에서 풀려나온 전극(1)이 이동하여 리와인더(RW)에서 감기는 공정들이 순차적으로 반복 진행되는, 일련의 롤투롤공정에서의 롤맵 작성시스템이다. 도 26에는 일련의 롤투롤공정으로서 코팅공정, 롤프레스(R/P)공정, 노칭공정을 예시로 들고 있다. 롤프레스공정은 1회 또는 필요에 따라 복수회 행해질 수 있다. 또한, 롤프레스공정 후에 전극(1)을 길이방향으로 절단하는 슬리팅공정이 개재될 수 있다. 따라서, 본 발명의 대상이 되는 일련의 롤투롤공정은 도 26의 예에 한하지 않으며, 전극(1)의 종류나 제조설비에 따라 더 많거나 적은 수의 롤투롤공정 또는 다른 롤투롤공정들을 포함할 수 있다.
본 발명의 롤맵 작성시스템(1000)은, 전극(1)의 길이방향축과 폭방향축의 2개의 좌표축을 가지는 좌표평면으로 정의되고 각 공정에서의 전극(1)의 위치를 상기 좌표평면의 좌표값으로 표시할 수 있는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵 작성장치(1100); 및 일련의 롤투롤공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 롤맵매칭부(1200);를 포함한다.
롤맵은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 롤투롤상태로 이동하는 전극(1)을 모사하여 바(BAR)형태로 시각적으로 나타낸 것이다. 따라서, 롤맵의 길이와 폭은 실물 전극의 길이와 폭에 대응된다. 즉, 롤맵은 전극(1)의 길이방향축과 폭방향축의 2개의 좌표축을 가지는 좌표평면으로 정의된다. 또한, 전극(1)의 위치를 상기 좌표평면의 좌표값으로 표시할 수 있다. 이에 따라 예컨대 전극(1)의 특정 위치에 불량이 생길 경우 도 5와 같이, 롤맵 상에 상기 불량의 위치를 특정 좌표값으로 표시할 수 있다. 도 5에서 길이방향 좌표가 롤맵 하부에 표시된다. 도 5에는 도시의 간략화를 위하여 폭방향 좌표를 수치로서 롤맵 상에 나타내지는 않았다. 그러나, 핀홀 불량(f1), 라인 불량(f2)과 같은 외관 불량이 그 불량이 발생한 길이방향 및 폭방향 좌표에 시각적으로 표시되어 있다. 이와 같이, 롤맵은 2개의 좌표축으로 대표되는 좌표평면 상의 소정위치(길이방향 좌표 및 축방향 좌표)에 불량 등을 명확하게 나타낼 수 있다.
이러한 롤맵은 롤투롤공정들의 각 공정마다 작성할 수 있다. 도 26을 참조하면, 코팅공정의 롤맵 작성장치(1110), 롤프레스공정의 롤맵 작성장치(1120), 및 노칭 공정의 롤맵 작성장치(1130)가 도시되어 있다. 이들 각 공정의 롤맵 작성장치(1110,1120,1130)가 본 발명의 롤맵 작성장치(1100)를 구성한다.
도 27에는, 전극 코팅공정에서의 롤맵 작성장치(1110)의 일례가 도시되어 있다.
상기 롤맵 작성장치(1110)는, 위치계측기(20), 검사 및/또는 계측기(10) 및 롤맵작성부(40)를 포함한다.
롤투롤공정에서 전극(1)은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 거치된다. 상기 언와인더(UW)로부터 전극(1)이 풀려나오고, 코터(C)에 의하여 활물질이 코팅된다. 코팅 후에 상기 전극(1)의 비코팅부(1b) 상에는 마킹기(MM)에 의하여 소정 간격으로 기준점들이 마킹된다. 파단 또는 불량 제거 등에 의하여 전극 길이에 변화가 있을 경우, 상기 기준점(M) 간의 간격 변동으로 상기 변화된 전극 길이를 파악할 수 있다. 전극(1)은 언와인더(UW)와 리와인더(RW)의 회전에 따라 이동하므로, 상기 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)의 회전량에 따라 전극(1)의 길이방향 위치를 특정할 수 있다. 위치계측기(20)는 이러한 전극(1)의 길이방향 위치를 전극 길이방향축의 좌표값으로 취득할 수 있다. 예컨대, 1200미터 길이의 전극(1)에서, 상기 위치계측기(20)에 의하여 취득된 좌표가 0이라면 전극(1)의 시작부를 나타내고, 1200미터의 좌표가 취득되었다면 전극(1)의 종료부를 의미한다. 위치계측기(20)로서, 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에 설치된 로터리 엔코더(20U,20R)를 사용할 수 있다. 통상 로터리 엔코더(20U,20R)는 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)를 구동하는 모터 구동부에 설치되어 모터 회전수(회전량)에 따른 전극 이동 거리를 검출할 수 있다. 따라서, 전극(1)이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동할 경우 그 이동거리는 상기 로터리 엔코더(10U,10R) 에 의하여 검출 가능하다. 도 27에서는 설명의 편의를 위하여 언와인더 엔코더(20U) 및 리와인더 엔코더(20R)가 각각 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)의 외부에 배치한 것을 도시하였지만, 상기 엔코더들은 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에 각각 내장될 수 있다. 다만, 롤맵은 리와인더(RW)에 전극(1)이 완전히 권취되어 전극 권취롤이 완공된 후, 즉 전극 길이를 따른 모든 좌표데이터 및 모든 검사 및/또는 계측데이터가 입력된 후에 작성될 수 있다. 따라서, 롤맵 작성을 위한 위치계측기(20)로서 리와인더(RW)에 설치된 로터리 엔코더(20R)를 이용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 롤맵 작성 및 후술하는 롤맵 매칭을 상기 리와인더 기준으로 취득된 좌표값에 따라 설명하기로 한다.
상기 롤맵 작성장치(1110)는 또한, 전극 이송라인에 인접하여 전극(1)의 품질이나 불량을 측정하는 소정의 검사 및/또는 계측기(10)를 포함한다.
상기 검사 및/또는 계측기(10)는 전극(1)을 검사하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하며, 상기 위치계측기(20)와 유선 또는 무선으로 연결되어 상기 검사 및/또는 계측데이터와 함께 그 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 길이방향축 좌표값을 함께 취득할 수 있다. 상기 검사 및/또는 계측데이터는, 전극(1)의 품질, 불량에 관한 데이터 및 상술한 기준점위치에 관한 데이터를 포함할 수 있다.
검사 및/또는 계측데이터는 다음 중 하나 이상일 수 있다.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터, , 또는 전극 상의 이음매에 관한 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터
각 공정에 설치되는 검사 및/또는 계측기(10)는 상이할 수 있다. 따라서, 각 공정에서 행하는 처리에 따라, 각 공정에서 검사되는 검사 및/또는 계측데이터도 상이할 수 있다.
도 27에는 검사 및/또는 계측기(10)로서 로딩량 계측기(11), 기준점 계측기(12) 및 외관검사기(13)가 도시되어 있다.
코팅공정에서는 슬러리 코팅시의 코팅량, 즉 로딩량이 중요하다. 따라서, 코팅공정에서는 로딩량 계측기(11)에 의하여 슬러리 로딩량을 측정하고 있다. 로딩량이 설정범위를 벗어날 경우 불량으로 판단하여 후술하는 시각화 장치에 의하여 이를 다른 부분과 구분하여 시각적으로 표시할 수 있다. 혹은, 불량이 아닌 정상범위의 로딩량이라도 그 양에 따라 범위를 구분하여 각각 다른 색으로 시각적으로 표시할 수 있다. 이러한 의미에서 본 발명의 검사 및/또는 계측데이터는 불량에 한하지 않으며 품질에 관한 데이터를 포괄하는 것이다. 도 27에서는 롤맵 상에 어두운 색으로부터 밝은 색으로 명암을 달리하여 로딩량을 표시하고 있다. 즉, 가장 어두운 색이 과다 로딩량, 그 다음 어두운 색이 정상 로딩량, 가장 밝은 색이 과소 로딩량을 나타낸다. 그러나, 이는 로딩량에 관한 시각적표현의 일례일 뿐, 색상, 채도, 명암 등 다양한 방법에 의하여 로딩량을 나타낼 수 있다.
또한, 전극(1) 상에 소정 간격으로 기준점(M)을 마킹하여, 전극 파단길이 산출 등에 활용하는 경우가 있다. 이러한 기준점(M)의 위치를 감지하는 기준점 계측기(12)도 검사 및/또는 계측기(10)로서 구비될 수 있다.
한편, 공정 중에 전극이 끊어져 이를 이음매 연결부재(연결테이프)로 이은 경우, 그 이음매를 감지하는 이음매 계측기도 검사 및/또는 계측기(10)의 하나로서 구비될 수 있다.
또한, 코팅부 및 비코팅부의 치수 및 폭을 계측하는 치수 및 폭 계측기도 검사 및/또는 계측기(10)로서 구비할 수 있다. 치수 및 폭 계측기 역시 설정 범위를 벗어난 것을 불량 데이터로, 혹은 정상 범위이지만, 치수 및 폭의 범위에 따라 구분하여 각각 다른 시각적이미지로 표출할 수 있다. 치수 및 폭 계측기에 의하여 전극(1) 상의 코팅부와 비코팅부의 미스매치 등에 관한 데이터도 취득할 수 있다.
또한, 전극 외관의 핀홀 불량, 라인 불량 등 외관상 결함을 포함하는 전극 외관에 관한 데이터를 얻기 위하여 전극 외관 검사기(13)도 구비될 수 있다.
이상의 검사기는 전극 코팅공정에서 주로 사용되는 것들을 예시한 것이며, 공정이 상이한 경우 예컨대 롤프레스공정에서는 상기한 로딩량검사기 대신 프레스롤에 의한 압연 후의 전극 두께에 관한 데이터를 얻기 위한 검사기를 채용할 수 있다.
검사 및/또는 계측기(10)는 상기에서 설명한 것에 한정되지 않으며, 전극(1)으로부터 얻을 수 있는 다른 측정 파라미터가 있다면 이를 검사 내지 감지할 수 있는 소정의 다른 검사 및/또는 계측기(10)들도 본 발명의 롤맵 작성장치(1100)에 적용될 수 있다. 또한, 상술한 검사 및/또는 계측기(10)는 반드시 각각 별개로 구비되는 것은 아니고, 하나의 검사 및/또는 계측기(10)로 복수개의 검사 및/또는 계측데이터를 취득할 수 있으며, 이 경우 필요로 하는 검사 및/또는 계측기(10)의 개수를 줄일 수 있다. 혹은 동일한 명칭의 검사 및/또는 계측기(10)라도 용도에 따라 복수개 구비될 수 있다. 즉, 이음매 계측기로서 칼라센서는 외관을 검사하므로 외관 검사기(13)로도 간주할 수 있다. 또한, 비전 계측기는 미스매치를 측정할 수 있어 치수 및 폭 계측기로 볼 수 있지만, 해당 계측기에 포함되는 비전 센서에 따라 기준점도 감지할 수 있으므로, 기준점 계측기로 간주할 수도 있다.
이러한 전극 검사 및/또는 계측기(10)들은 상기 위치계측기(20)와 연동되어, 그 검사 및/또는 계측데이터와 함께 해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값(위치 데이터)를 당해 롤투롤 이송공정을 제어하는 제어부(30)를 통하여 혹은 직접 후술하는 롤맵작성부(40)로 전송할 수 있다. 롤맵작성부(40)는 이러한 검사 및/또는 계측데이터 및 좌표값을 코팅공정의 롤맵 상에 시각적으로 표시할 수 있다.
도 28은 검사기에 의한 검사데이터 및 해당 검사데이터의 좌표값을 취득하는 원리를 나타낸 개략도이다.
도 27 및 도 28에서 상기 검사 및/또는 계측기가 전극(1) 상을 검사하여 검사데이터를 취득하였을 때, 그 전극 부분의 위치가 리와인더(RW)의 위치계측기(20)에서 감지된다. 그러나, 검사데이터를 취득한 시점에서 그 전극 부분은 아직 리와인더(RW)에 도착한 상태가 아니다. 본 실시예에서 롤맵 좌표는 리와인더(RW)를 기준으로 하므로, 상기 전극 부분이 실제 리와인더(RW)에 도착하였을 때 감지되는 길이방향의 좌표가 해당 전극 부분의 길이방향의 좌표가 된다. 따라서, 검사데이터가 취득된 전극 부분의 길이방향 좌표값은, 그 데이터 취득시점의 리와인더(RW)의 엔코더값(길이방향 좌표값)에 각 검사기들로부터 리와인더(RW)까지의 거리(옵셋(offset) 거리)를 더해주어야 한다. 예컨대, 로딩량 계측기(11)에서 로딩량이 감지된 전극 부분(a)의 길이방향 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값(좌표값) A에 로딩량검사기(11)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L1)을 더해준 값이 된다. 동일한 원리로, 기준점 계측기(12)에서 기준점이 감지된 전극 부분(b)의 길이방향 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값 B에 기준점 계측기(12)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L2)을 더해준 값이 된다. 또한, 외관검사기(13)에서 예컨대 외관불량이 감지된 전극 부분(c)의 길이방향 좌표값은 감지시점의 리와인더(RW)의 엔코더값 C에 외관검사기(13)와 리와인더(RW) 사이의 옵셋거리(L3)을 더해준 값이 된다.
한편, 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득될 수 있다.
예컨대, 도 27에 도시된 외관검사기 등의 검사 및/또는 계측기(10)는 전극(1)의 폭방향 전체를 따라 전극 외관을 스캔하여 검사할 수 있는 프로그램을 구비할 수 있다. 혹은, 검사기 자체가 전극 폭방향을 따라서 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는, 전극의 폭방향을 따라서 검사기가 복수개 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 검사 및/또는 계측기(10)는 전극의 폭방향의 각 지점에 대하여 품질 또는 불량에 관련된 데이터(예컨대, 로딩량 데이터나 외관 불량 데이터)를 취득할 수 있으며, 또한, 당해 데이터가 취득된 폭방향의 위치 데이터(좌표값)도 상기 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다. 이에 따라, 상기 각 검사 및/또는 계측기(10)는, 검사 및/또는 계측데이터(예컨대, 품질 또는 불량에 관련된 데이터), 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극(1)의 길이방향 좌표값 및 폭방향 좌표값을 모두 취득하여 후술하는 롤맵작성부(40)로 전송할 수 있다.
도 29는 롤맵작성부(40)의 일례를 나타낸 개략도이다.
상기 롤맵작성장치(1110)는, 상기 위치계측기(20) 및 검사 및/또는 계측기(10)와 연동되어 롤맵을 작성하는 롤맵작성부(40)를 포함한다. 상기 롤맵작성부(40)는 검사 및/또는 계측기(20) 및 위치계측기(10)로부터 취득된 데이터를 저장하거나, 정상 전극의 품질이나 치수 등에 관한 데이터가 저장된 데이터베이스(41)를 구비할 수 있다. 또한, 상기 롤맵작성부(40)는 취득된 데이터를 처리하여 롤맵작성부(40)에 구비된 시각화장치(43)에 시각화하도록 지령하는 중앙 처리부(42)를 구비할 수 있다.
상기 롤맵작성부(40)는 전극(1)을 모사한 롤맵의 좌표평면을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 상기 정의된 영역 상에 전극의 길이방향축 좌표값, 폭방향축 좌표값 및 검사데이터를 시각적으로 표시할 수 있는 시각화 장치(43)를 구비한다. 상기 시각화 장치(43)는 상기 검사 및/또는 계측데이터의 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측이터를 시각화하여 나타낼 수 있다. 상기 시각화장치(43)는 중앙 처리부(42)와 연결되며 중앙 처리부로부터의 지시에 따라 검사 및/또는 계측데이터 및 좌표 데이터를 시각화하여 나타낼 수 있다.
도 29를 참조하면, 상기 시각화 장치(43)는 취득 데이터 입력부(43a), 롤맵 상 좌표 파악부(43b) 및 이미지 작성부(43c) 등을 구비할 수 있다.
상기 취득 데이터 입력부(43a)는 데이터 베이스(41) 또는 이와 연결된 중앙 처리부로부터(42)로부터 데이터를 입력받는다.
롤맵 상 좌표 파악부(43b)는, 롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 취득된 원천 데이터의 각 데이터 요소에 대하여 시각화 영역 내의 픽셀 좌표값을 정의할 수 있다. 이때, 전극 롤의 로트 번호나 길이, 폭 등의 사양에 관한 데이터가 전극 롤 정보 등록에 의하여 제어부(30)나 서버 등에 입력되면, 상기 롤맵 상 좌표 파악부(43b)가 이러한 전극(1)의 크기에 관한 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정할 수 있다. 혹은, 상술한 전극(1)의 길이방향 및 폭방향 좌표값 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정하는 것도 가능하다.
상기 좌표 파악부(43b)는 취득된 품질 또는 불량에 관한 데이터와 전극(1)의 (폭방향 및 길이방향) 위치 데이터를 맵핑하고, 상기 시각화영역(롤맵) 상에 상기 맵핑된 데이터들을 픽셀 좌표에 따라 할당할 수 있다.
이미지 작성부(43c)는 시각화 영역 내 각 픽셀 좌표에 할당된 상기 맵핑된 데이터 요소를 적어도 하나 이상의 범례(legend)로 표현할 수 있다. 범례란 시각화 영역에 표시되는 원, 사각형, 삼각형 등의 다양한 형상이나, 색상이 부여된 상기 형상 등을 의미한다. 따라서, 상기 이미지 작성부(43c)에 의하여, 롤맵이라고 하는 시각화 영역에 있어서, 실제 전극(1)의 각 위치 데이터에 대응하는 픽셀 좌표(롤맵 상 좌표)에 품질 또는 불량에 관련된 각종 데이터가 각 데이터별로 지정된 모양, 형상, 색상의 표시부로 시각적으로 표시되어 롤맵 상에 구현됨으로써, 본 발명의 롤맵을 작성할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(41)와 같은 저장부에 저장된 데이터를 기초로, 상기 롤맵의 특정범위와 연동하여 그 특정범위에 해당하는 데이터들을 저장부로부터 불러들여 화면 상에 표시(이미지 작성)할 수 있다. 이 때, 상기 중앙 처리부(42)는 데이터 베이스(41)에 저장된 정상 데이터와 대비하여 비정상으로 판명된 검사데이터를 다른 데이터와 구별되게 시각화하여 나타내도록 상기 시각화장치(43)에 지령을 내릴 수 있다.
상기한 시각화 영역의 크기 설정이나, 시각화 영역의 좌표를 파악하여 이미지를 작성하는 것은 종래의 다양한 사용자 인터페이스나, 데이터 할당-처리-분석 및 시각화에 관한 여러 가지 프로그램이나 처리 툴에 의하여 행할 수 있다. 따라서, 상술한 롤맵작성부(40)는 하나의 예일 뿐, 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
상술한 롤맵작성부(40)는, 예컨대 생산관리시스템(MES) 등과 같은 데이터 처리 시스템 또는 해당 데이터 처리 시스템의 일 구성요소일 수 있다. 데이터 처리 시스템은 데이터에 대하여 일련의 조작을 행하기 위해 입력(input), 처리(processing), 출력(output), 통신(communication) 등을 행하는 시스템(하드웨어 또는 소프트웨어를 포함)을 말한다. 전극(1) 제조공정에서는 코팅, 프레스, 슬리팅 등 일련의 전극 제조공정을 관리하는 전극 MES, 조립 MES 등이 구비되어 있다. 따라서, 상술한 좌표값 데이터, 검사데이터 등을 MES에 송출하면 MES에서 상술한 롤맵을 작성할 수 있다.
상기 롤맵 작성장치(1110)는, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부(PLC 제어부)(30)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(30)는, 상기 위치계측기(20) 및 검사 및/또는 계측기(10)와 연동되어 상기 검사 및/또는 계측데이터 및 해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 상기 롤맵작성부(40)로 전송할 수 있다. 이 경우 상기 제어부(30)는 상기 좌표값과 검사 및/또는 계측데이터를 매칭하거나, 롤맵작성부(40)에서 가공이 용이한 형태로 상기 검사데이터 및 좌표 데이터를 가공할 수 있다. PLC 제어부(30)는 상기 검사 및/또는 계측기(10)나 엔코더 등과 연결되어 전극의 롤투롤 이송을 제어하므로, 검사 및/또는 계측기(10), 엔코더 등에서 직접 MES와 같은 데이터 처리 시스템으로 데이터를 전송하기 보다는 제어부(30)를 통하여 데이터를 전송하는 것이 데이터 처리 및 관리면에서 보다 효율적이다.
또한, 각 롤투롤공정의 제어부(30)는 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향, 언와인더(UW)에서의 전극 권출방향에 관한 정보가 저장된다. 즉, 전극 권취방향이 정방향(시계방향) 또는 역방향(반시계방향)인지, 전극 권출방향이 정방향 또는 역방향인지에 관한 정보가 해당 롤투롤공정을 제어하는 제어부(30)에 자동적으로 저장이 된다. 전극 권취방향 및 권출방향에 따라 후술하는 바와 같이, 선후행 공정에 있어서, 전극의 시작부와 종료부가 반전되거나 전극(1)의 상면과 이면이 반전되는 형태가 상이하게 된다. 따라서, 이러한 정보들을 후술하는 롤맵매칭부(1200)로 전송함으로써 롤맵 좌표값의 매칭시에 이를 반영하여 각 공정의 롤맵들을 매칭시킬 수 있다.
롤맵작성부(40)는 상술한 데이터들로 롤맵을 작성한다. 도 27에는 이러한 롤맵의 일례가 나타나 있다.
도 27의 최상단에는 코팅공정의 절대좌표 롤맵(R1)이 도시되어 있고, 그 아래쪽에는 상대좌표 롤맵(r1)이 도시되어 있다. 절대좌표 롤맵(R1)은, 각 공정 중 및 각 공정 사이에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극의 좌표값을 상기 좌표공간에 함께 나타낸 롤맵을 말한다. 상대좌표 롤맵(r1)은 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극의 좌표값만을 상기 좌표공간에 나타낸 롤맵을 말한다.
상대좌표 롤맵(r1)은 해당 공정을 마치고 살아남은 생존전극을 표상하므로, 상대좌표 롤맵(r1)이 실물 전극을 표상하는 롤맵이 된다.
도 27은 총 길이 1200미터의 전극에 대한 롤맵이 도시되어 있다. 전극의 25%, 50%, 75% 지점인 300,600,900미터 지점에 기준점(M)이 마킹되었으며, 기준점계측기(12)에 의하여 감지된 데이터에 기초하여 해당 좌표값의 롤맵에 기준점(M)이 각각 표시되어 있다. 또한, 로딩량도 대응하는 좌표구간에 걸쳐 명암을 달리하여 표시되어 있다. 다만, 명암이 없이 백색으로 표시된 구간(v)은 로딩량 계측기(21)가 검사하지 못한 구간을 의미한다. 전극이 롤투롤상태로 이동할 때, 전극의 출렁거림, 검사기의 민감도, 데이터 통신상의 문제와 같은 여러 원인들로 인하여 이와 같이 검사기가 데이터를 취득하지 못한 구간이 생길 수 있다.
한편, 롤맵(R1,r1)의 우측 끝단의 좌표는 시작부로서 좌표값이 0이고, 좌측 끝단이 종료부로서 좌표값이 1200미터로 되어 있다. 시작부에서 리와인더(RW)의 권취가 시작되며 이때의 리와인더(RW) 엔코더값(좌표값)이 0이다. 권취가 종료되었을 때 리와인더 엔코더값은 1200이 된다. 그러나, 실제로는 1100미터만큼 전극(1)을 권취하였을 때, 전극 끝부분을 100미터만큼 잘라내었다. 이와 같이 전극 롤이 완공한 후에 전극을 잘라내는 것을 완공후 제거라 한다. 전극의 시작부와 종료부는 품질이 균일하지 않은 경우가 많기 때문에, 권취 시작전 또는 권취 종료시점에 전극(1)을 잘라내는 경우가 종종 있다. 이에 대하여, 해당 공정 중에 불량구간 등을 잘라내고 전극(1)을 연결하는 경우도 있으며, 이를 자공정제거라 한다. 롤맵에는 이러한 전극 길이변화에 관한 정보도 표시된다. 이러한 전극 길이변화는 상술한 기준점(M)의 간격 변화를 감지(검사)함으로써 파악할 수 있다. 절대좌표 롤맵(R1)은 완공후 제거된 100미터 길이의 전극도 표시하고 있지만, 상대좌표 롤맵(r1)에서는 제거된 전극을 제외한 나머지 전극(생존전극)만을 나타내고 있다. 상대좌표 롤맵에서는 전극 종료부가 1100미터로 표시된다.
또한, 도 27의 롤맵에는 불량구간(NG)도 표시되어 있다. 전극 코팅공정에서 외관검사기(13)에 의하여 혹은 작업자의 육안검사에 의하여 800미터와 1000미터 사이 구간이 불량구간(NG)으로 판명되었고 이 불량구간(NG)에는 불량태그 등을 붙일 수 있다. 이러한 불량태그 등을 검사기가 감지함에 의하여, 롤맵 상에 해당 불량구간(NG)의 좌표를 표시할 수 있다.
후술하는 롤맵 매칭 및 오버레이롤맵 작성시 대비의 기준을 마련하기 위하여, 상기 롤맵 상의 특정 위치인 650미터 지점을 별표로 나타내었다. 상기 별표는 외관 불량 지점일 수도 있고, 품질과 관련한 특정 특성을 나타내는 레퍼런스포인트(reference point)일 수 있다. 상기 별표로 표시된 지점의 길이방향축 좌표값은 650미터이다. 상기 전극의 폭을 60cm로 하였을 때, 별표 지점의 폭방향축 좌표값은 전극 하단으로부터 40cm(0.4m)이다. 별표 지점의 좌표값은 상술한 바와 같이, 해당 별표를 감지할 수 있는 특정 검사기에 의하여 취득될 수 있다.
도 29에 도시된 바와 같이, 상기 롤맵 작성장치(1100)는 작성된 롤맵을 디스플레이부(1300)에 현출함으로써, 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
도 27에서는 검사 및/또는 계측기(10)가 전극 상면에 위치하도록 되어 있으며, 이를 이용하여 전극 상면의 롤맵을 작성할 수 있다. 그러나, 검사 및/또는 계측기들을 전극 이면에 설치함으로써 전극 이면의 롤맵도 작성할 수 있다. 혹은 공장 설비 레이아웃에 따라서, 전극 상면을 위로 하여 검사 및/또는 계측기 아래를 통과시킨 다음, 가이드롤 등에 의하여 전극을 반전시켜 전극 이면을 위로 하고 동일 검사 및/또는 계측기 아래를 통과시킴으로써, 전극 상면 및 이면의 롤맵을 각각 작성할 수 있다.
도 30은 전극의 상면과 이면의 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 30에서 도면 위쪽부분은 롤맵이 아니라 롤맵과 대조하여 나타낼 수 있도록 원재료의 투입 현황을 나타낸 것이다. 즉, 도면 위쪽부분에서 c는 집전체를 나타낸 것이고, 1a 부분은 집전체의 상면 및 이면에 코팅되는 코팅부를 나타낸 것이다. 도 30의 도면 아래쪽 부분은 전극 상면(T) 및 이면(B)의 롤맵이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 동일 전극이라 하더라도, 그 상면과 이면의 로딩량, 외관 불량의 모습이 다르게 나타난다. 이 때문에, 전극 코팅공정에서 롤맵은 상면 및 이면의 양쪽면에 대하여 모두 작성할 필요가 있다.
도 31은 선행공정의 권취방향 및 후행공정의 권출방향에 따른 전극 반전태양을 나타낸 개략도이다.
도 31에 도시된 바와 같이, 선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향은 상권취방향(정방향: 시계방향) 및 하권취방향(역방향: 반시계방향)으로 나뉜다. 이와 같이 상이한 2개의 방향으로 감겨진 전극 권취롤은, 후행공정의 언와인더(UW)에서 상권출방향(정방향: 시계방향) 및 하권출방향(역방향: 반시계방향)으로 각각 풀려나올 수 있다.
선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향과 후행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권출방향에 따라, 전극 경로는 총 4가지로 나뉜다.
첫번째, 선행공정에서 리와인더 권취방향이 상권취이고 후행공정에서 언와인더 권출방향이 상권출인 경우, 선행공정의 전극의 시작부(S: Start)와 종료부(E:End)가 반전된다. 전극의 시종이 반전된다는 것은, 롤맵의 좌표평면을 구성하는 좌표축이 대칭이동된다는 것을 뜻한다.
도 32에는 선행공정 및 후행공정에서의 롤맵의 좌표축이 반전되는 것을 하나의 도면으로 나타내고 있다. 도 32의 롤맵 상부는 선행공정의 좌표축(X축 및 Y축) 및 좌표값들을 나타낸 것이다. 선행공정에서 전극은 언와인더(UW)로부터 리와인더로 이동하고 리와인더(RW)에서 권취된다. 이 때 삼각형 포인트의 좌표값은 길이방향축(X축) 좌표가 700미터, 폭방향축(Y축) 좌표가 전극 하단으로부터 2미터로 측정되었다(전극 폭은 3미터로 가정하였다). 선행공정의 언와인더(UW)에서 전극 롤이 완전히 권취되고 이 전극 롤이 후행공정의 리와인더(RW)에 거치될 경우, 선행공정의 전극 롤의 종료부인 1200미터 지점은 후행공정에서 시작부인 0미터가 된다. 즉, 전극 롤의 특성상 선행공정과 후행공정의 시종이 반전된다. 선행공정과 후행공정의 좌표평면을 기준으로 상기 반전을 설명하면, 선행공정의 길이방향축(X축)이 폭방향축(Y축)에 대하여 대칭이동되어 후행공정의 길이방향축(X'축)이 되고, 선행공정의 폭방향축(Y축)이 길이방향축(X축)에 대하여 대칭이동되어 후행공정의 폭방향축(Y'축)이 된 것으로 볼 수 있다. 따라서, 선행공정의 삼각형 포인트의 좌표값(700미터,2미터)도 후행공정에서는 (500미터,1미터)로 반전된다.
이러한 시종반전은 4가지의 전극 경로 모두에서 발생한다.
도 31의 첫번째, 선행공정에서 상권취이고 후행공정에서 상권출인 전극 경로의 경우 검은색 점이 선후행공정간에 이동되며, 이는 선행공정의 전극이 후행공정에서 길이방향 및 폭방향으로 반전되었다는 것을 나타낸다. 즉, 전극의 시종반전이 발생하였다. 이 경우 전극(1)의 상면과 이면은 반전되지 않는다.
두번째, 선행공정에서 리와인더 권취방향이 상권취(시계방향으로 감음)이고 후행공정에서 언와인더(UW) 권출방향이 하권출(반시계방향으로 풀어냄)인 경우, 전극(1)의 시종 반전과 동시에 전극(1)의 상면과 이면 반전도 동시에 발생한다. 예컨대, 코팅공정에서 상면으로 진행되던 전극(1)이 롤프레스공정에서는 뒤집어져서 하면으로 진행된다. 따라서, 후술하는 롤맵 매칭시 이러한 점이 고려되어야 한다.
세번째, 선행공정에서 리와인더 권취방향이 하권취(반시계반향으로 감음)이고 후행공정에서 언와인더 권출방향이 상권출(시계방향으로 풀어냄)인 경우, 둘째의 경우와 동일하게 전극(1)의 시종 반전과 동시에 전극(1)의 상면과 이면 반전도 동시에 발생한다.
네번째, 선행공정에서 리와인더 권취방향이 하권취이고 후행공정에서 언와인더 권출방향이 하권출인 경우, 첫번째의 경우와 같이 전극(1)의 시종 반전만이 발생한다.
도 33은 롤프레스공정에서의 롤맵 작성장치(1120) 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
롤프레스공정에서도 상술한 코팅공정과 동일하게, 위치계측기(20), 검사 및/또는 계측기(10) 및 롤맵작성부(40)를 구비한다.
롤프레스공정은 코팅공정에서 코팅된 전극(1)을 프레스롤(R)에 의하여 압연하는 공정이므로, 압연후 전극 두께가 중요하다. 따라서, 롤프레스공정에서는 로딩량 계측기가 아닌 두께 계측기(14)를 구비하고 있다. 그 외 기준점 계측기(12)와 외관검사기(13)를 구비한 점은 코팅공정에서와 동일하다. 두께 계측기(14)로서는 소정의 변위센서 혹은 공초점 두께센서 등을 채용할 수 있다.
롤프레스공정의 롤맵작성부(40)도 위치계측기(20) 및 검사 및/또는 계측기(10)와 연동되어 롤맵의 좌표평면을 형성한다. 도 33의 상부도면에는 이러한 롤프레스공정의 롤맵(R2,r2)이 나타나 있다. 상기 롤맵에서는 전극 두께에 따라 해칭을 달리하여 시각적으로 나타내었다. 이 롤맵에서도 검사 및/또는 계측데이터가 반영되지 않은 부분(v)이 존재할 수 있다.
도 33의 최상단의 롤맵이 절대좌표 롤맵(R2), 그 아래의 롤맵이 상대좌표 롤맵(r2)이다.
코팅공정의 말미 또는 코팅공정 완료 후에 전극 종료부가 100미터 제거되었으므로, 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2)의 종료부 좌표값도 1100미터로 되어 있다. 또한, 코팅공정과 롤프레스공정의 전극 롤 시작부와 종료부가 반전되었기 때문에, 롤프레스공정의 롤맵 좌표도 반전되어 있다. 이에 따라, 코팅공정의 기준점(M) 좌표값과 롤프레스 공정의 기준점(M) 좌표값도 변경되었다. 또한, 시종 반전에 따라 별표 지점의 좌표도 (650, 0.4)로부터 (450,0.2)로 바뀌었다. 롤프레스공정에서는 선행공정인 코팅공정에서 불량구간(NG)으로 표시된 800~1000미터 구간이 반전되어 100~300미터 구간이 되었다. 이러한 불량구간은 불량구간 처리포트의 테이블(t)에서 제거되고 불량제거포트(스크랩포트: P)로 버려진다.
이러한 불량구간(NG)의 제거에 관한 사항은 입력장치(60)에 의하여 제어부(30) 및 롤맵작성부(40)로 보고될 수 있다. 100~300미터 구간의 불량이 제거됨에 따라 불량구간 내의 기준점인 200미터(M) 지점도 함께 제거되었다.
도 33의 상대좌표의 롤맵(r2)에는 이러한 불량구간이 제거되고 남은 생존전극의 좌표만이 나타나있다.
롤프레스공정에서도 전극(1)의 상면과 이면 각각에 대하여 롤맵을 작성할 수 있다.
이 경우, 상술한 바와 같이, 코팅공정의 리와인더 권취방향이 상권취방향-롤프레스공정의 언와인더 권출방향이 하권출방향인 경우, 코팅공정의 전극 상면이 롤프레스공정의 전극 이면으로 반전된다. 또한, 코팅공정의 리와인더 권취방향이 하권취방향-롤프레스공정의 언와인더 권출방향이 상권출방향인 경우, 코팅공정의 전극 상면이 롤프레스공정의 전극 이면으로 반전된다. 이러한 반전에 관한 사항은 코팅공정의 제어부(30) 및 롤프레스공정의 제어부(30)에 저장되며, 롤맵작성부(40) 및 롤맵매칭부(1200)는 이러한 정보를 참조하여 각 공정의 롤맵을 작성하고 후술하는 바와 같이, 각 공정의 롤맵을 매칭할 수 있다.
도 34는 롤프레스공정 완료후 전극(1)이 제거된 경우의 롤맵을 나타낸 개략도이다. 이 경우는 롤프레스공정 후에 전극 종료부를 50미터 제거한 것이다. 이러한 전극 제거가 절대좌표 롤맵(r2) 및 상대좌표 롤맵(r2')에 잘 나타나 있다.
도 35는 노칭공정에서의 롤맵 작성장치(1130) 및 롤맵의 일례를 나타낸 개략도이다.
노칭공정에서는 롤투롤상태로 이동하는 전극을 타발기(BM)로 펀칭하여 전극 탭을 형성한다. 또한, 기준점 계측기(12)를 구비하여 노칭공정 전후 또는 노칭공정 중의 전극 길이변화를 파악할 수 있다.
도 35의 상부에는 노칭공정에서의 롤맵의 일례가 나타나 있다. 롤프레스공정후 노칭공정에서 다시 전극(1)의 시종반전이 발생하였다. 이에 따라, 별표의 좌표가 (450,0.2)로부터 (600,0.4)로 다시 변경되었다. 또한, 노칭 후에 전극 종료부를 100미터 제거하였다. 노칭공정의 절대좌표 롤맵(R3)에는 제거된 전극 부분의 좌표가 함께 표시되지만, 상대좌표 롤맵(r3)에는 나머지 생존전극의 롤맵 좌표만 도시되어 있다. 코팅공정, 롤프레스공정 및 노칭공정을 거치면서, 전극 일부를 총 4회 제거하였다. 이에 따라, 1200미터 길이의 전극이, 최종적으로 750미터 길이가 되었음을 알 수 있다.
한편, 노칭공정에서는, 코팅공정이나 롤프레스공정과 달리, 전극 상면과 이면의 롤맵을 각각 작성할 필요가 없다. 노칭공정에서는 전극 상면과 이면에 대하여 특별한 처리를 행하지 않고 타발만을 행한다. 따라서, 이전의 공정과 같이 전극 상태를 나타내는 복잡한 검사 및/또는 계측기를 설치하지 않고 길이변화에 관련한 기준점 계측기 등만 설치하고 있다. 즉, 전극 상면과 이면의 성상은 코팅공정 및 롤프레스공정의 롤맵으로 충분히 파악할 수 있고, 노칭공정에서는 노칭에 의하여 특별히 상면과 이면의 성상이 달라지지 않는다. 따라서, 노칭공정에서는 전극 상면 및 이면과 무관하게 상기 좌표평면에 좌표값만을 표시한 단일 평면의 롤맵을 작성하면 충분하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 롤맵 작성시스템(1000)은 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵 작성장치(1100)를 포함한다. 도 26을 다시 참조하면, 코팅공정, 롤프레스공정 및 노칭공정 각각 롤맵 작성장치(1110,1120,1130)를 포함한다. 상기 각 공정의 롤맵 작성장치(1110,1120,1130)가 합쳐져서 본 발명의 롤맵 작성장치(1100)를 구성한다. 도 26에서 설명의 편의를 위하여 각 공정의 롤맵작성부(40)가 따로 구비된 것처럼 표시하였다. 그러나, 상술한 바와 같이, 상기 롤맵작성부(40)는 MES 또는 MES의 한 구성요소일 수 있으며, 하나의 통합된 시스템이 각 공정의 롤맵을 모두 작성할 수 있다. 도 26에서는 각 롤맵작성부를 묶어서 전체적으로 통합된 하나의 롤맵작성부(40)를 구성할 수 있음을 사각형의 큰 박스로 표시하였다.
상술한 바와 같이, 롤프레스공정과 노칭공정 사이에는 제2 롤프레스공정 또는 슬리팅공정 등 다른 롤투롤공정이 포함될 수 있다. 이에 따라, 일련의 롤투롤공정에서 전극 롤의 시종반전, 표면반전이 더 많이 발생할 수 있다. 상기 롤맵작성부(40)는 이러한 반전정보를 모두 반영하여 각각의 공정에 대한 롤맵을 작성할 수 있다.
본 발명의 롤맵 작성시스템(1000)은, 일련의 롤투롤공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 롤맵매칭부(1200)를 포함한다.
도 26 내지 도 35와 관련하여 설명한 바와 같이, 롤투롤공정이 연속되면, 선행공정의 전극 롤과 후행공정의 전극 롤의 시종반전이 반드시 발생하며, 선행공정의 권취방향 및 후행공정의 권출방향에 따라 표면반전도 발생할 수 있다. 이에 더하여, 각 공정에서 전극이 제거됨에 따라, 각 공정의 롤맵 길이와 좌표값도 각각 변한다. 이에 따라, 각 공정의 롤맵 좌표값이 변하여 이러한 롤맵들을 동일한 기준에서 비교하기 어렵다. 중요한 것은 최종공정에서 살아남아 실제 전지로 제작되는 전극 부분이다. 이러한 생존전극으로 제조된 전지에서 문제가 발생하였을 경우, 사후적으로 그 전지가 전극 제조공정의 각 세부공정 중 어떤 전극 부분에서 유래하여 제조된 것인지 조사할 필요가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 각 공정의 롤맵은 좌표값이 상이하여 전극의 특정 위치에 대한 품질추적을 하기 곤란하였다.
본 발명은, 각 공정의 롤맵을 동일한 기준 내지 동일 좌표값으로 비교하기 위하여 롤맵매칭부(1200)를 구비한다. 상기 롤맵매칭부(1200)는, 일련의 롤투롤공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 각 공정의 롤맵을 매칭시킨다. 즉, 최종공정의 실물 전극(생존전극)과 그 이전의 각 공정의 실물 전극이 대응되도록 롤맵을 매칭시킨다. 이러한 관점에서, 상기 롤맵매칭부(1200)는 각 공정과 최종공정의 실물 전극과 이에 대응하는 롤맵을 각각 매칭시키는 것이다. 롤맵의 매칭은 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 것에 의하여 행해진다.
도 36 내지 도 38은 본 발명에 따른 롤맵 매칭과정을 나타내는 개략도이다.
도 36에는 위에서부터 차례로 코팅공정의 절대좌표 롤맵(R1) 및 상대좌표 롤맵(r1), 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2), 노칭공정의 절대좌표 롤맵(R3) 및 상대좌표 롤맵(r3)가 나타나 있다. 상기 롤맵들은 도 27, 도 33 및 도 35의 롤맵 작성장치(1100)에 의하여 각각 작성된 것이다.
상술한 바와 같이, 상대좌표 롤맵은 각 공정 중 또는 각 공정 사이에서 제거된 전극 부분을 제외한 각 공정에서의 실물 전극을 표상한다. 따라서, 상기 롤맵매칭부(1200)의 롤맵 매칭작업은 최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시키는 것이다.
도 26을 참조하면, 롤맵매칭부(1200)는, 롤맵 길이 매칭부(1210), 좌표축 매칭부(1220), 상면 및 이면 매칭부(1230)를 포함할 수 있다.
일련의 롤투롤공정에서는 실물 전극들이 불량 또는 품질 불균일 등을 이유로 각 공정 전후 또는 해당 공정 내에서 제거된다. 이로 인하여 최종공정의 롤맵 좌표값과 각 공정의 롤맵 좌표값이 달라진다. 중요한 것은 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극(생존전극)과, 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 각 공정의 롤맵 좌표값을 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치시켜야 한다는 점이다. 롤투롤공정의 시작공정과 최종공정 사이에 전극 길이의 변화가 없다면 롤맵 길이 매칭은 필요하지 않다. 그러나, 양산공정의 특성상 전극의 시작부 및 종료부는 품질이 불균일한 경우가 많으며, 양산 전의 시험 생산부분 등은 제거되는 경우가 많다. 따라서, 실제로는 어떤 이유로든 시작공정과 최종공정 사이에 전극 길이가 달라질 수 밖에 없다. 롤맵매칭부(1200)는 이를 감안하여 전극 길이 변화에 따른 롤맵 길이 매칭부(1210)를 구비하고 있다.
롤맵 길이 매칭을 위해서는 각 공정의 롤맵으로부터, 일련의 롤투롤공정에서 누적적으로 제거된 실물 전극 부분들에 대응하는 좌표구간을 모두 제거할 필요가 있다. 그리고, 각 공정의 롤맵에서 제거되고 남은 나머지 좌표구간들의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값에 부합하도록 보정함으로써, 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 매칭시킬 수 있다.
또한, 선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더(UW)에서의 전극 권출방향에 따라, 최종공정 이전의 특정 공정의 롤맵 좌표축의 시작방향이 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향으로부터 반전된 경우, 상기 롤맵매칭부(1200)는, 상기 특정 공정의 롤맵 좌표축 시작방향을 상기 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향에 부합하도록 매칭시킨다. 이를 위하여, 상기 롤맵매칭부(200)는 좌표축을 매칭시키는 좌표축 매칭부(1220)를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 롤투롤공정의 특성상 선행공정의 롤맵과 후행공정의 롤맵은 필연적으로 시작부와 종료부가 반전되는 시종반전이 일어난다. 좌표축 매칭은 최종공정의 롤맵 좌표축 (시작)방향과 매칭시키는 것이므로, 최종공정 이전의 선행공정 중 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 반대되는 특정 공정의 롤맵 좌표축 시작방향만을 매칭시키면 된다. 예컨대, 상기 선행공정 중 최종공정의 롤맵 좌표축방향과 일치되는 공정의 롤맵의 경우 이러한 좌표축 매칭작업을 행할 필요가 없다.
도 36을 참조하면, 다음과 같이 전체 롤투롤공정에서 총 4회의 전극 제거작업이 있었다.
① 코팅공정 종료시 종료부 100미터 제거
② 롤프레스공정 내에서 불량구간 200미터 제거
③ 롤프레스 공정 후 종료부 50미터 제거
④ 노칭공정 완료후 종료부 100미터 제거
최종공정인 노칭공정의 상대좌표 롤맵(r3)은 이러한 4회의 전극 제거로 인하여 총길이 750미터가 되었다. 또한, 대조를 위한 전극 부분인 별표 지점의 길이방향 좌표는 600미터, 폭방향 좌표는 40cm(0.4미터)였다.
최종공정의 롤맵 길이와 매칭시키기 위해서, 도 37에서 각 공정의 상대좌표 롤맵으로부터 전체 롤투롤공정에서 4회 제거된 전극 부분들의 좌표구간을 모두 제거하였다. 이 경우, 도 37에서 점선의 박스로 표시된 부분들이 최종적으로 생존한 실물 전극이 표상하는 롤맵 부분이 된다.
이 때, 코팅공정의 롤맵 좌표축의 시작방향은 노칭공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 동일하므로 좌표축 매칭은 필요하지 않다. 그러나, 롤프레스공정의 롤맵 좌표축의 시작방향은 반전되어 코팅공정 및 노칭공정과 좌표축 시작방향이 상이하므로 좌표축 매칭작업이 필요하다.
도 36 및 도 37에서 롤프레스 공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2)의 상단부분이 좌표축 매칭 전의 좌표값을 나타낸다. 이 좌표값들은 도 33에 도시된 롤맵의 좌표값과 일치한다. 이 좌표값들을 해당 롤맵의 하단부분과 같이 반전(보정)시키면 노칭공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 동일하게 된다. 롤맵 좌표축 매칭에 따라, 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵 및 상대좌표 롤맵의 기준점 좌표값, 불량구간의 좌표값, 별표 지점의 좌표값들이 모두 변동된다. 구체적으로는, 롤프레스공정의 롤맵 좌표축인 길이방향축 및 폭방향축이 모두 노칭공정의 좌표축 방향에 부합하도록 매칭된다. 도 36 및 도 37에서 R2-1, r2-1로 표시된 부호는 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2)의 좌표축이 반전된 것을 나타낸다. 즉 R2-1는 좌표축이 반전된 롤프레스 공정의 절대좌표 롤맵을 나타내고, r2-1은 좌표축이 반전된 롤프레스공정의 상대좌표 롤맵을 나타낸다.
도 37에서는 롤투롤공정이 홀수회(3회)로 구성되어, 제1공정(코팅공정)과 최종공정(노칭공정)의 롤맵 좌표축 방향이 일치하였다. 따라서, 좌표축 방향이 반전된 짝수회의 제2공정(롤프레스공정)의 롤맵 좌표축을 최종공정의 롤맵 좌표축에 일치시키도록 매칭하였다. 그러나, 공정이 추가되어 전체 롤투롤공정이 짝수회로 구성될 경우에는, 도 37과 달리, 제1공정 등의 홀수회의 공정의 롤맵 좌표축을 짝수회의 공정인 최종공정의 롤맵 좌표축과 매칭시킬 필요가 있다.
이와 같이, 좌표축 매칭은 최종공정을 기준으로 상대적으로 행해지는 것이다.
도 38에는 이러한 롤맵 매칭작업에 의하여 최종적으로 매칭된 롤맵들이 나타나 있다. 코팅공정과 롤프레스공정의 롤맵에서 제거된 전극 구간에 대응하는 좌표구간을 제거하고, 롤맵 좌표축의 방향도 노칭공정의 롤맵 좌표축방향과 일치시켰다. 이에 따라, 최종공정인 노칭공정의 롤맵 좌표값과 그 이전의 선행공정인 코팅공정과 롤프레스공정의 롤맵 좌표값이 정확히 일치하고 있다. 별표 지점의 길이방향축 및 폭방향축 좌표값도 600미터, 0.4미터로 매칭된 3개의 롤맵에서 모두 일치하고 있다.
이와 같이, 최종공정의 생존전극의 롤맵 좌표값에 부합하도록 각 공정의 롤맵 좌표값을 일치시켜 한번에 볼 수 있도록 나란하게 배열한 것을 오버레이롤맵이라 칭한다. 본 발명의 롤맵매칭부(1200)는 결국 이러한 오버레이롤맵을 작성하기 위한 것이다. 이러한 오버레이롤맵을 디스플레이부(1300)에 나타내면, 최종적인 생존전극에 관한 품질 이력 내지 제조 이력을 한 눈에 파악할 수 있다.
도 38을 참조하면, 별표 지점의 전극으로 제조된 전지는, 롤프레스공정의 (오버레이)롤맵으로부터, 롤프레스공정에서 특정 해칭으로 표시된 압연두께(예컨대 정상범위의 압연두께)를 가진 전극에서 유래하였음을 알 수 있다. 또한, 코팅공정의 롤맵으로부터 코팅공정에서 정상범위보다 과다로 코팅된 과다 로딩량의 전극에서 별표 지점의 전극으로 만든 전지가 유래하였음을 알 수 있다. 예컨대, 별표 지점의 전극으로 제조된 전지에서 발화가 발생하였을 경우, 코팅공정의 제조이력으로부터 해당 전극에 문제가 있었다고 판단할 수 있는 것이다. 혹은, 별표 지점은 외관 내지 기타 불량부분일 수 있다. 즉, 별표 지점으로 제거된 전극에서 문제가 발생하였고, 이것이 외관불량에 기인한 경우, 그 외관불량에 해당하는 부분이 전극 제조공정에서 어떤 전극 부분에서 유래하였는지를 상기 오버레이롤맵으로부터 간단하게 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 각 공정의 롤맵을 작성하고, 각 공정의 롤맵을 롤맵매칭부(1200)에 의하여 매칭시킴으로써, 최종공정에서 살아남은 생존전극의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 이러한 매칭된 롤맵(오버레이롤맵)을 이용하여 전극 제조과정의 검사 이력을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 일련의 롤투롤공정을 거치면서 전극 롤의 시작부와 종료부가 반전되거나, 전극 길이가 변동되더라도, 상술한 롤맵 길이 매칭과 좌표축 매칭을 통하여 오버레이롤맵을 작성함으로써, 전극 품질에 문제가 있을 때 이를 직관적으로 신속하게 추적할 수 있다.
한편, 선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더(UW)에서의 전극 권출방향에 따라, 선행공정의 전극 상면이 후행공정에서 전극 이면으로 반전된 경우, 상기 롤맵매칭부(1200)는 이러한 표면 반전을 반영하여 롤맵을 매칭할 수 있다.
도 31에 도시된 바와 같이, 선행공정과 후행공정에서의 전극 권취 및 권출방향에 따라 선행공정 및 후행공정에서 전극의 상면과 이면이 반전되는 경우가 있다.
이 경우, 상기 롤맵매칭부(1200)에는 상기 전극 표면 반전에 관한 정보가 저장된다. 예컨대, 각 공정의 제어부(30)는 전극 이동, 전극 권취 및 권출을 제어하므로, 그 권취 및 권출방향에 관한 정보를 보유하고 있다. 롤맵매칭부(1200)는 상기 제어부로부터 표면 반전에 관한 정보를 전송받아 상면 및 이면 매칭부(1230)에 저장할 수 있다.
상기 롤맵매칭부(1200)의 상면 및 이면 매칭부(1230)는 상기 정보에 따라 상기 선행공정의 전극 상면에 대한 롤맵과 후행공정의 전극 이면에 대한 롤맵이 대응되도록 매칭시킨다.
도 39 내지 도 41에서는 이러한 표면 매칭에 의하여 오버레이 롤맵은 작성하는 예를 나타내고 있다.
도 39를 참조하면, 코팅공정의 리와인더(RW)에서 전극은 상권취방향으로 감기고, 롤프레스공정에서 하권출방향으로 풀려나온다. 즉, 코팅공정에서의 전극 상면이 롤프레스공정에서는 전극 이면으로 반전된다. 상면 및 이면 매칭부(1230)는 제어부(30)로부터 이러한 표면 반전에 관한 정보를 받아서 기록해둔다. 예컨대, 선후행공정 간에 표면 반전(TOP/BACK반전)이 일어나지 않는 경우의 제어로직값을 0으로 하고, 표면반전이 일어난 경우의 제어로직값을 1로 부여할 수 있다.
또한, 롤프레스공정의 리와인더(RW)에서 전극은 하권취방향으로 감기고, 노칭공정의 언와인더(UW)에서 상권출방향으로 풀려나온다. 이 경우, 다시 전극의 표면반전이 일어나며, 이 경우 상면 및 이면 매칭부(1230)에 의하여 1의 제어로직값이 다시 부여된다. 다만, 노칭공정의 롤맵은 전극의 표면과 무관하게 단일평면의 롤맵만을 작성하므로, 롤프레스공정과 노칭공정간에 표면반전이 일어났다 하더라도 오버레이롤맵 작성시 반전정보를 반영하지 않아도 큰 문제가 되지 않는다. 도 39를 참조하면, 코팅공정과 롤프레스공정, 롤프레스공정과 노칭공정 간에 시종(START/END) 반전도 각각 일어났음을 알 수 있다.
도 40 및 도 41은 상술한, 전극 길이변화 및 좌표축 변화를 반영하여 롤맵 길이 매칭 및 좌표축 매칭을 행한 오버레이롤맵의 한 예이다.
도 40은 코팅공정과 롤프레스공정간에 표면반전이 일어나지 않은 경우의 오버레이롤맵이고, 도 41은 표면반전이 발생한 경우의 오버레이롤맵이다.
도 40을 참조하면, 표면반전이 일어나지 않았으므로, 코팅공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅰ)과 롤프레스공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅲ)이 대응된다.
이 경우, 상면 및 이면 매칭부(1230)에서는 제어로직 0이 부여된다. 즉, 코팅공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅰ)은 롤프레스공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅲ)과 대응된다. 이 경우, 코팅공정~노칭공정의 전극 상면의 오버레이롤맵은 Ⅰ, Ⅲ, Ⅴ로 구성되어 각 공정 간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 전극 이면(B)의 오버레이롤맵은 Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ로 구성된다.
도 41을 참조하면, 표면반전이 발생하여, 코팅공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅰ)과 롤프레스공정의 전극 이면(B)에 관한 롤맵(Ⅳ)이 대응된다. 이 경우, 상면 및 이면 매칭부(1230)에서는 제어로직 1이 부여된다. 즉, 코팅공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅰ)은 롤프레스공정에서 B로 표시된 전극 이면의 롤맵(Ⅳ)과 대응된다. 이 경우, 코팅공정~노칭공정의 전극 상면의 오버레이롤맵은 Ⅰ, Ⅳ, Ⅴ로 구성되어 각 공정간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 전극 이면도 상기 표면반전정보를 반영하여 코팅공정에서 전극 이면의 롤맵(Ⅱ)이 롤프레스공정에서 전극 상면(T)의 롤맵(Ⅲ)와 대응된다. 따라서, 전극 이면의 오버레이롤맵은 Ⅱ, Ⅲ,Ⅴ로 구성된다.
이와 같이, 상면 및 이면 매칭부(1230)가 표면 반전에 관한 정보를 제공하여, 롤맵 간에 표면 반전 여부를 매칭시키지 않는다면, 코팅공정과 롤프레스공정에서 전혀 상이한 실물 전극 표면을 표상하는 롤맵끼리 비교하는 문제가 발생한다. 이렇게 되면, 오버레이롤맵을 이용한 품질 추적의 정합성이 훼손되므로 정확하게 품질 추적을 행할 수 없다.
본 발명의 롤맵매칭부(1200)는, 상술한 롤맵 길이 매칭 및 좌표축 매칭에 더하여, 상면 및 이면 매칭까지 행할 수 있다. 이에 의하여, 일련의 롤투롤공정에 있어서 전극의 표면과 이면이 반전되더라도 소정 로직의 롤맵 매칭에 의하여 오버레이롤맵을 작성함으로써, 전극의 품질에 문제가 있을 때 이를 신속하고 직관적으로 추적할 수 있다.
도 42 및 도 43은 다른 실시예의 일련의 롤투롤공정 및 해당 공정에서의 오버레이 롤맵을 나타낸 개략도이다. 본 실시예는 롤프레스공정이 2회 행해지는 경우를 나타낸다.
도 42를 참조하면, 코팅공정과 1차 롤프레스공정 사이에는 전극 표면의 반전이 발생하였다. 그러나, 1차 롤프레스공정의 리와인더(RW)에서 하권취방향으로 전극이 권취되고 2차 롤프레스공정의 언와인더(UW)에서 하권출방향으로 전극이 풀려나오기 때문에, 1,2차 롤프레스공정 간에는 전극 표면의 반전이 일어나지 않았다. 따라서, 상면 및 이면 매칭부(1230)는 코팅공정과 1차 롤프레스공정간에는 1의 제어로직값을 부여하고, 1차 롤프레스공정과 2차 롤프레스공정간에는 0의 제어로직값을 부여한다.
도 43은, 도 42의 일련의 롤투롤공정에 대한 오버레이롤맵을 나타낸 것이다.
도 43의 오버레이롤맵은, 코팅공정~노칭공정간에 발생한 전극 길이변화 및 좌표축 변화를 반영하여 롤맵 길이 매칭 및 좌표축 매칭을 행하였다.
이 경우, 코팅공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅰ)은 1차 롤프레스공정에서 표면이 반전되어 B로 표시된 전극 이면의 롤맵(Ⅳ)과 대응된다. 반면, 1차 롤프레스공정의 B로 표시된 전극 이면의 롤맵(Ⅳ)은 2차 롤프레스공정에서도 표면 반전 없이 B로 표시된 전극 이면의 롤맵(Ⅵ)에 대응된다. 따라서, 코팅공정~노칭공정의 전극 상면(T)의 오버레이롤맵은 Ⅰ,Ⅳ,Ⅵ,Ⅶ로 구성되어 각 공정간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다.
한편, 전극 이면(B)의 오버레이롤맵도 상기 표면반전정보를 반영하여 Ⅱ,Ⅲ,Ⅴ,Ⅶ로 구성되어 각 공정간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다.
상기 롤맵매칭부(1200)는 상술한 MES 또는 MES의 한 구성요소일 수 있다. 이 경우 상기 롤맵작성부(40)은 롤맵매칭부(1200)와 함께 MES를 구성할 수 있다. 또는 상기 롤맵매칭부(1200)는 MES와 별개 또는 그보다 상위시스템인 SPC, DW이거나 이에 포함되는 한 구성요소일 수 있다. 예컨대, 상기 롤맵매칭부(1200)는 SPC(Statistical Process Control) 장치/시스템일 수 있다. 여기서 SPC는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적인 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리 장치/시스템이다. 혹은 롤맵매칭부(1200)는 데이터베이스에 축적된 데이터를 공통의 형식으로 변환해서 관리하는 데이터 웨어하우스(DW)일 수 있다. 데이터 웨어하우스는 데이터에 기반한 의사결정이 가능하고, 여러 소스의 데이터를 통합해서 분석이 가능하다.
따라서, 노칭 공정의 생존전극과 각 공정의 생존전극이 매칭되도록, 상기 롤맵작성부(40)로부터 작성되는 각 공정의 롤맵 좌표값을 대조 및 정합시키는 매칭작업을 통해서 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치시킬 수 있다.
상기 롤맵 길이매칭부(1210), 좌표축 매칭부(1220), 상면 및 이면 매칭부(1230)는 소정의 연산 및 매칭작업을 행할 수 있는 소프트웨어 혹은 상기 소프트웨어가 내장된 컴퓨팅시스템일 수 있다. 예컨대, 각 매칭부는 ECS(Embedded Computer System)와 같은 실시간 시스템이 될 수 있으며, 그 중 마이크로컴퓨터를 각 매칭부로 채용할 수 있다. 상기 롤맵 길이매칭부(1210), 좌표축 매칭부(1220), 상면 및 이면 매칭부(1230)는 서로간에 유무선 통신이 가능하다. 도 26에서는 기능적인 구분을 위하여 매칭부들을 별개로 나타내었다. 하지만, 효율적인 컴퓨팅 처리를 위하여, 상기 매칭부들 중 하나 이상끼리 서로 통합될 수 있다. 예컨대, 롤맵 길이매칭 및 좌표축 매칭은 모두 좌표값 변환과 관계되므로, 하나의 매칭부로 통합 운용할 수 있다. 따라서, 롤맵매칭부의 구체적인 구성은 도 26의 예에 한정되지 않는다.
상기 롤맵 및 오버레이 롤맵은 예컨대 메모리와 같은 기록매체에 저장될 수 있다. 이러한 메모리는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 혹은 상기 기록매체는 하드디스크, CD-ROM, USB 메모리, SSD(Solid State Drive) 등일 수 있다. 열거한 기록매체는 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
기록매체에 저장된 롤맵, 오버레이 롤맵 및 관련 데이터들은 배터리 제조, 품질관리, 분석, 문제 추적시 자유롭게 사용될 수 있다.
도 44는 전극 제조공정에서의 롤맵의 일례를 도시한 것이다.
코팅공정, 롤프레스공정, 슬리팅공정 등에서 전극은 롤투롤 상태로 진행된다. 롤맵은 이러한 전극의 진행을 모사하여 바(BAR) 형태로 나타낸 것이고, 상기 롤맵 상에는 전극의 길이방향 치수가 좌표로 도시되어 있다. 이러한 롤맵은 전극 제조공정에서 발생하는 불량, 품질, 전극 파단 등에 관한 정보가 상기 좌표와 함께 도시되어 있어, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다. 예컨대, 도 44와 같이, 제1 공정에서 전극(1)에 파단이 발생하여 작업자가 이를 이음매 연결부재(D)로 연결할 경우, 전극 길이가 파단된 길이만큼 감소된다. 롤맵은 이러한 상황도 모사하여 롤맵 상의 좌표를 수정할 수 있다. 도 44를 참조하면, 제1 공정의 롤맵(R)이 보정되어 제2 공정의 롤맵(R')에서는 실제 전극과 동일하게 전체 바의 길이 및 전극 상에 표시된 기준점(M1.M2,M3)의 위치가 수정되어 있다. 이와 같이, 롤맵은 전극 파단 등의 전극 로스(loss)에 관한 정보를 포함한다. 또한, 롤맵의 좌표를 각 공정별로 전극 길이 변화가 반영된 상대좌표(도 44의 R' 참조)와 전극 길이 변화가 반영되지 않는 절대좌표로 표시할 수 있다. 상기 상대좌표와 절대좌표는 하나의 롤맵 상에 병기하여 표시할 수 있다. 또한, 절대좌표로 표시된 롤맵은 전극 파단 등으로 손실된 로스의 길이를 롤맵 바 상에 시각적으로 표시할 수 있다.
그런데, 전극 제조공정과 노칭 공정을 포함하는 종래의 전지 제조과정에서는 반제품 또는 완제품인 전지에 불량 등이 발생한 경우 노칭 공정까지는 불량 원인의 분석이 가능하였다. 예컨대, 전극 탭에 셀 아이디를 인쇄하고, 반제품 또는 완제품 전지에 문제가 생기면 이 셀 아이디를 확인하여 반제품 또는 완제품 제조 이전의 어떤 단계에서의 원인에 유래하였는지를 분석할 수 있다. 따라서, 노칭 공정 이후의 전지 제조과정에서는 상기 셀 아이디를 추적하여 상기 셀 아이디를 포함하는 반제품 또는 완제품이 어느 단계, 어느 위치에서 제조되었는지를 확인할 수 있으므로, 전지 셀 단위로 품질 추적이 가능하였다.
그러나, 이러한 전지 셀 단위의 품질추적은 노칭 공정까지만 가능하고, 노칭 공정 전의 전극 제조공정에서는 이루어지지 않았다. 노칭 공정 전에는 해당 전지 셀이 만들어진 전극 롤의 로트번호만 확인할 수 있었다. 이로 인하여, 불량품 전지 셀이 발견된 경우, 해당 전지 셀이 생산된 전극 제조공정라인의 전극 롤 전체를 폐기해야 하는 상황이 발생하였다.
따라서, 노칭 공정 이전의 전극 제조과정에서도 전지 셀 단위로 품질 추적을 할 수 있는 기술의 개발이 요망된다.
도 45는 본 발명의 배터리 제조시스템(2000)을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 배터리 제조시스템(2000)은, 노칭 공정에서 이송되는 전극 라인의 전극 좌표 정보 및 상기 단위 전극의 셀 아이디를 취득하는 노칭 제어부; 상기 노칭 가공되는 단위전극의 폭인 피치(pitch) 정보와 상기 셀 아이디로부터 상기 노칭 공정에서 이동하는 특정 단위 전극의 위치인 셀 아이디 좌표값을 연산하는 연산부(2200); 전극 위치가 좌표값으로 표시되어 노칭 공정 전의 전극 제조공정에서의 전극 길이변화를 파악할 수 있는 롤맵을 상기 노칭 제어부(2100)로부터 전달되는 전극 좌표 정보로부터 생성하는 롤맵 작성부; 및 상기 롤맵 좌표값과 상기 셀 아이디 좌표값을 대조하여 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 위치를 도출하는 매핑부(2400)를 포함한다.
본 발명은 노칭 공정 이전의 전극 제조과정을 셀 단위로 추적하기 위한 것이다. 따라서, 전극 위치 추적을 위하여 먼저 노칭 공정에서의 추적대상 전극의 위치가 특정되어야 한다. 노칭 공정에서는 연속적인 전극 시트가 단위 전극 간격으로 가공되므로, 상기 단위 전극 중 특정 단위 전극을 추적대상 전극으로 하여 설명한다.
본 발명의 배터리 제조시스템(2000)은, 노칭 제어부(200), 연산부(2200), 롤맵 작성부(2300) 및 매핑부(2400)를 포함한다.
상기 노칭 제어부(2100)는 노칭 공정에서 롤투롤 상태로 이송되는 전극 라인의 이송을 제어하기 위한 제어부(2100)이다. 예컨대, PLC 제어부이다. 상기 제어부(2100)에는 단위 전극 간격으로 노칭하기 위하여 단위 전극의 폭인 피치 정보가 저장되어 있다. 또한, 상기 제어부(2100)는 언와인더와 리와인더 사이에서 롤투롤 상태로 진행하는 전극 라인의 전극 좌표 정보를 취득할 수 있다. 상기 전극 좌표 정보는, 노칭 공정에서 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 이송될 때, 상기 언와인더와 리와인더의 회전량에 따른 전극 위치를 나타내는 엔코더값 정보로부터 취득할 수 있다. 노칭 제어부(2100)의 기능을 설명하기 위하여 통상의 노칭 공정에 대하여 설명한다.
도 46은 본 발명의 배터리 제조시스템(2000)에 따른 노칭 제어부(2100)가 제어하는 노칭 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
롤프레스 공정 또는 슬리팅 공정을 거친 전극은 도 46과 같이 언와인더(UW)로 로딩되어 상기 언와인더(UW)로부터 풀려나와 리와인더(RW)를 향하여 전진하면서 노칭 가공된다. 상기 전극(1)은 언와인더(UW)로부터의 권출, 리와인더(RW)에서 권취되므로 그 전극의 이동량 내지 각 전극(1)의 위치는 상기 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)의 회전량으로부터 계산될 수 있다. 상기 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에는 (로터리) 엔코더(20)가 설치되어 있다. 엔코더는 모터 회전량으로부터 전극의 변위나 위치값인 엔코더값을 추출할 수 있다. 즉, 상기 엔코더(20)는 언와인더(UW) 및 리와인더(RW)에 설치된 모터구동부에 연결되어 상기 언와인더(UW)와 리와인더(RW)의 회전량에 따른 전극 위치를 나타내는 엔코더값을 표출한다. 이 엔코더값 정보로부터 노칭 공정에서의 전극 라인의 전극 좌표 정보(즉, 전극 위치 정보)를 취득할 수 있다. 도 46과 같이, 언와인더 엔코더(20U) 및 리와인더 엔코더(20R)는 노칭 제어부(2100)에 연결되어 전극 이동에 따른 엔코더값을 노칭 제어부(2100)로 송출하고 있다. 이에 따라, 상기 노칭 제어부(2100)는 상기 엔코더값으로부터 롤투롤 상태로 이송되는 전극 라인의 전극 좌표 정보를 얻을 수 있으며, 전극 길이 정보도 취득할 수 있다.
한편, 상기 제어부(2100)는 노칭되는 각 단위 전극의 셀 아이디도 취득할 수 있다. 도 46을 참조하면, 노칭 공정에서 전극은 타발장치(BM)로 타발되어 단위 전극 별로 전극 탭이 형성된다. 상기 타발 후에 단위 전극의 전극 탭에는 소정의 식별표지가 구비된다. 예컨대, 전극 탭에 바코드를 인쇄하거나, 레이저 마킹한다. 상기 바코드나 레이저 마킹 등의 식별표지에 의해서 당해 단위 전극 또는 그 단위 전극으로 제조된 반제품이나 완제품의 전지 셀을 다른 반제품 및 완제품과 구별할 수 있다. 이러한 의미에서 상기 식별표지는 전지 셀의 정체성을 나타내는 셀 아이디라고 칭한다. 상기 셀 아이디를 인쇄하는 장치는 도 46에는 도시하지 않았다. 다만, 타발장치(BM)에서 타발 가공되고 식별표지가 인쇄된 단위 전극의 셀 아이디는 식별표지 스캐너(90)에 의해서 스캔되어 상기 노칭 제어부(2100)로 전송된다. 노칭 제어부(2100)는 이 셀 아이디와 피치 정보를 연산부(2200)에 보내며, 연산부(2200)에서는 상기 피치 정보와 셀 아이디로부터 노칭 공정에서 이동하는 특정 단위 전극의 위치인 셀 아이디 좌표를 연산할 수 있다.
구체적으로, 상기 연산부(2200)는 상기 식별표지(셀 아이디)로부터 특정 단위 전극의 순번을 구하고, 상기 피치를 곱하여 셀 아이디 좌표를 구할 수 있다. 예컨대, 식별표지로서 바코드가 노칭 공정의 전극 라인에서 순서대로 인쇄된다면, 상기 바코드가 단위 전극의 순번을 나타낸다. 통상 서버와 같은 저장부(2500)에는 상기 바코드(식별표지)와 단위 전극의 순번 관계가 저장되어 있어, 상기 바코드를 인식하면 단위 전극의 순서를 확인할 수 있다. 만약, 특정 바코드의 단위 전극이 누락되었다면, 이는 그 단위 전극이 노칭 라인에서 결손되었다는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 연산부(2200)는 상기 저장부(2500)에 저장된 순번과 식별표지 스캐너에 의해 취득된 식별표지를 대조하여 특정 단위 전극의 순번을 구할 수 있다.
예컨대, 노칭 공정의 피치가 0.1 미터이고 해당 특정 단위 전극의 순번이 5000번이라면, 상기 특정 단위 전극의 셀 아이디 좌표는 상기 순번과 피치를 곱하여 500미터가 된다. 이 때, 언와인더(UW)와 리와인더(RW)의 엔코더값으로부터 취득되는 전극 좌표 정보로부터 노칭 라인의 전극 길이가 760미터로 판명된 경우, 상기 특정 단위 전극은 760 미터에서 500미터 지점에 위치한 단위 전극으로 특정할 수 있는 것이다.
상기 연산부(2200)는 예컨대, ECS(Embedded Computer System)와 같은 실시간 시스템이 될 수 있으며, 마이크로컴퓨터를 상기 연산부(2200)로 채용할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 연산부2(200)는 셀 아이디 좌표를 연산하여 매핑부(2400)로 전송한다.
또한, 본 발명은 상기 노칭 제어부(2100)로부터 전달되는 전극 좌표 정보로부터 롤맵을 생성하는 롤맵 작성부(2300)를 포함한다. 본 발명은 노칭 공정 전의 전극 제조공정에서의 전극 위치를 추적하기 위한 것이므로, 상기 롤맵도 전극 제조공정의 각 세부공정별로 생성한다. 구체적으로 상기 노칭 공정 전의 전극 제조공정은 전극 활물질을 집전체에 코팅하여 코팅 전극을 형성하는 코팅공정, 코팅 전극을 프레스롤로 압연하는 롤프레스공정을 적어도 포함할 수 있다. 또한, 상기 노칭 공정 전의 전극 제조공정은 상기 롤프레스 공정 후에 압연된 전극을 길이방향을 따라 절단하는 슬리팅공정을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 롤맵은 롤투롤 상태로 진행되는 전극을 모사한 것으로서, 전극의 길이방향 치수가 좌표로 표시되어 이로부터 전극의 길이 변화를 파악할 수 있다.
노칭 공정의 전극은 그 이전의 슬리팅 공정, 롤프레스 공정 및 전극 코팅공정에서 롤투롤 이송되는 전극으로부터 제조된 것이므로, 전극 위치 추적을 위해서 상기 공정들의 전극 길이 변화에 관한 정보를 포함하고 있는 롤맵이 필요하다. 상기 롤맵은 전극 코팅공정, 롤프레스 공정 및 슬리팅 공정에서 각각 작성될 수 있다. 상기 롤맵에는 해당 공정시 전극이 파단되어 제거되거나 불량이 발생하여 작업자가 제거하는 등에 의해서 전극이 제거되는 공정중 전극 제거부에 관한 정보가 표시된다. 롤맵은 전극의 길이방향 치수가 좌표로 표시되어 있으므로, 실제 전극이 파단 및 연결 등에 의해서 해당 공정 중에 길이에 변화가 발생할 경우, 이를 롤맵 상에 표시할 수 있다. 또한, 롤맵에는 소정 간격으로 복수개의 기준점이 표시되어 있어, 이 기준점으로부터 전극의 파단 길이를 산출할 수 있다. 상기 기준점은 전극에 인쇄된 기준점을 모사하여 나타낸 것이다.
한편, 전극 제조공정의 각 세부 공정 간에 있어서, 공정 완료 후에 전극의 일정부분을 잘라내는 경우가 있다. 통상, 롤투롤 진행 초기와 종기의 전극은 품질이 균일하지 않은 경우가 많으므로, 해당 공정의 시작부 또는 종료부의 전극을 잘라내는 경우가 많다. 이러한 전극 제거부를 완공후 전극 제거부라 한다. 도 44와 관련하여 설명한 바와 같이, 롤맵에 표시되는 좌표는 이러한 전극 길이 변화가 반영된 상대좌표와 반영되지 않은 절대좌표가 있다. 따라서, 절대좌표로 표시되는 롤맵 상에는 좌표 데이터와 함께 제거된 전극부도 표시할 수 있으므로, 불량이나 파단에 관한 정보를 롤맵 상에 시각적으로 표시할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 전극의 길이 및 좌표 외에 다른 시각적 정보는 롤맵으로부터 생략하여 나타낸다. 복수개의 세부 공정으로 이루어진 전극 제조공정의 경우 선행하는 공정의 롤맵은 후행하는 공정의 롤맵 작성시 참조될 수 있다. 예컨대, 전극 코팅공정, 롤프레스공정 및 슬리팅공정에 의하여 전극이 제조되는 경우, 전극 코팅공정에서의 롤맵은 후행의 롤프레스공정에서 참조된다. 만약, 전극 코팅공정 중에 전극이 제거되거나 코팅공정 완공후 전극이 제거된 경우에는 롤프레스공정의 롤맵에는 이러한 사항이 반영(보정)되어야 한다. 즉, 롤프레스 공정의 롤맵은 전극 코팅공정의 절대좌표가 표시된 롤맵을 참조하여 기준점과 좌표를 표시하되, 전극 길이변화에 관한 사항을 반영하여 좌표를 보정하여야 한다. 이러한 의미에서 롤프레스 공정의 절대좌표를 가지는 롤맵은 선행공정의 전극 코팅공정에서 상대좌표를 가지는 롤맵이라 할 수 있다. 마찬가지로 롤프레스공정 중 또는 공정 후에 전극에 길이변화가 발생한 경우, 후행의 슬리팅공정 롤맵에서는 이러한 사항을 반영하여야 한다. 이를 반영한 슬리팅공정의 롤맵은 슬리팅공정 자체에서는 절대좌표의 롤맵일 수 있지만, 롤프레스 공정 기준으로는 상대좌표의 롤맵이라 할 수 있다.
이와 같이, 롤맵이 절대좌표 또는 상대좌표로 표시되는 것은 공정간의 관계와 관련하여 상대적인 것이다. 본 발명에서는 이러한 좌표의 종류를 적절하게 활용하여 전극의 위치를 추적할 수 있다.
상기 롤맵 작성부(2300)는 그 롤맵 작성부(2300)에 저장된 전극 제조공정에서의 전극 길이 변화에 관한 데이터를 상기 노칭 제어부(2100)로부터 전달되는 전극 좌표 정보에 반영하여 전극 제조공정의 각 세부공정, 예컨대, 코팅공정, 롤프레스공정 및 슬리팅공정에 있어서의 롤맵을 생성할 수 있다. 예컨대, 상기 롤맵 작성부(2300)는 전극 제조공정을 관리하는 생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System) 또는 상기 생산관리시스템의 하나의 구성요소일 수 있다. 상기 코팅공정, 롤프레스공정 및 슬리팅공정도, 도 46과 유사하게 언와인더와 리와인더(RW) 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 진행하면서 각 공정을 거치므로, 전극 라인의 전극 좌표 정보를 엔코더값 등으로부터 구할 수 있다. 또한, 전극이 당해 공정 중에 제거되거나(공정중 제거), 공정 종료후에 제거되는 경우(완공후 제거), 그 제거 길이도 전극 상에 표시된 기준점의 간격 변동으로 파악할 수 있다. 도 46과 같이, 기준점 계측기(12)가 전극 제조공정에서의 전극 라인에 배치되므로, 상기 기준점 계측기로 전극 제거길이를 측정할 수 있다. 이러한 정보들은 모두 전극 MES에 저장되어 있다. 따라서, 노칭 제어부(2100)로부터 전달되는 전극 좌표 정보만 특정되면, 이 정보에 상기 전극 제조공정에서 MES에 저장되었던 전극 길이 변화에 관한 데이터를 가감하여 당해 노칭 전극의 유래가 된 슬리팅 공정의 롤맵, 롤프레스 공정의 롤맵 및 전극 코팅공정의 롤맵을 역산하여 생성할 수 있다. 상기 생산관리시스템(MES)는 데이터 처리시스템으로서 중앙처리부, 연산부, 판정부 등을 구비하고 있어 상기 정보로부터 롤맵을 용이하게 생성할 수 있다. 또한, 소정의 데이터 시각화장치도 구비하여 상기 롤맵을 화면상에 시각화하여 표출할 수 있다. 소스가 되는 데이터로부터 도표나 그래프로 시각화하는 과정은 당해 기술분야에서 알려진 것이므로, 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 45를 다시 참조하면, 상기 노칭 제어부(2100)는 노칭 공정의 전극 라인의 좌표 정보를 조립공정의 MES(2600)로 보내고 상기 조립공정의 MES(2600)가 롤맵 작성부(2300)로 좌표 정보를 보낼 수 있다. 노칭 공정 이후부터는 전극 제조공정(이른바, 전극 공정)이 아니라 조립공정에 속하므로, 노칭 제어부(2100)는 조립공정의 MES(2600)와 연결될 수 있다. 또한, 노칭 공정에서는 롤맵을 작성하지 않아도, 상기 좌표정보와 셀 아이디로부터 전극 제조공정에서의 전극 위치 추적은 가능하다. 다만, 노칭 공정과 그 전의 공정(예컨대 슬리팅 공정이나 롤프레스 공정)과의 연속성 및 상관성을 파악하기 위해서 상기 조립공정의 MES(2600)에서 노칭 공정의 롤맵을 작성할 수도 있다. 이 경우, 상술한 노칭 공정에서 노칭 제어부(2100)가 취득한 엔코더값, 셀 아이디, 피치정보 등이 이용될 수 있다. 실질적으로 노칭 제어부(2100)가 노칭 전극 라인의 전극 좌표 정보를 취득하므로, 이를 좌표화하여 나타내면 그 자체로 노칭 공정의 롤맵이 된다(후술하는 도 48 참조).
매핑부(2400)는 상기 생성된 롤맵의 좌표와 셀 아이디 좌표를 대조하여 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 위치를 도출한다. 상기 매핑부(2400)는 데이터베이스에 축적된 데이터를 공통의 형식으로 변환해서 관리하는 데이터 웨어하우스(DW)일 수 있다. 데이터 웨어하우스는 데이터에 기반한 의사결정이 가능하고, 여러 소스의 데이터를 통합해서 분석이 가능하므로, 상기 연산부(2200)로부터 셀 아이디 좌표와 상기 롤맵 작성부(2300)로부터의 롤맵 좌표를 대조 및 정합시키는 매핑작업을 통해서 노칭 공정의 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 위치를 도출할 수 있다.
매핑부(2400)에 의한 전극 위치 추정과정은 하기와 같이 실시예와 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 48은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템(2000)의 전극 위치 추적과정을 나타낸 모식도이다.
도 48에 도시된 예에서, 노칭 제어부(2100)로부터 저장된 피치 정보는 0.1 미터이고, 노칭 공정에서 롤투롤 상태로 이송되는 전극 라인의 전극 좌표 정보로부터 노칭 전극 라인의 길이(좌표)는 760미터인 것을 확인하였다.
또한, ECS 연산부(2200)에서는 저장부(2500)에 입력된 바코드-순번 정보를 대조하여, 노칭 공정의 특정 단위 전극에 인쇄된 바코드(셀 아이디)로부터 상기 특정 단위 전극의 순번이 5000번인 것을 알아내었고, 상기 피치 정보(0.1미터)와 순번을 곱하여 셀 아이디 좌표를 500미터로 연산하였다.
또한, 노칭 제어부(2100)에 저장된 엔코더값 등을 롤맵 작성부(2300)인 전극 MES에 전송하여 상기 전극 MES에서 롤프레스 공정의 롤맵, 전극 코팅공정의 롤맵을 절대좌표, 상대좌표별로 각각 생성하였다. 상기 연산부(2200)에서 연산된 셀 아이디 좌표와 상기 전극 MES에서 생성된 롤맵 정보는 매핑부로 전송되어, 상기 매핑부(2400)에서 이하와 같은 대조 과정을 통하여, 노칭 공정의 셀 번호 5000번의 특정 단위 전극이 롤프레스 공정의 전극의 어떤 위치 혹은 전극 코팅공정의 전극의 어떤 위치에서 유래하였는 지를 추적하였다.
구체적으로, 상기 매핑부(2400)는 특정 단위 전극의 셀 아이디 좌표(500미터)에 전극 제조공정의 각 세부공정에서의 롤맵(롤프레스 롤맵, 코팅 롤맵)에 의해서 파악되는 전극 길이 감소값을 더한다. 통상, 전극 공정에서의 전극 길이 감소는 각 세부 공정 중의 전극 제거(공정중 제거) 또는 세부 공정 후의 전극 제거(완공후 제거) 중 적어도 하나에 의한 것이다.
상술한 바와 같이, 노칭 전극 라인의 특정 단위 전극의 셀 아이디 좌표는 500미터이다. 따라서, 이 500미터 지점에서 생산된 단위 전극에 기초한 반제품 또는 완제품 전지 셀에서 불량 등의 문제가 발생하였을 경우, 해당 셀을 분해하여 상기 셀 아이디를 확인함으로써, 전극 제조공정에서의 전극 위치를 추적할 수 있고, 이에 따라 불량이 어떤 전극 위치에서 유래하였는지 등의 셀 단위의 불량 원인 분석이 가능하다.
상기와 같이, 노칭 라인의 특정 단위 전극의 셀 아이디 좌표가 특정이 되면, 전극 제조공정의 각 세부 공정의 롤맵으로 파악되는 전극 길이 감소값을 더하여 상기 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 좌표를 구한다.
본 실시예에서는 상기 세부 공정으로 전극 코팅공정과 롤프레스 공정이 행해지고, 코팅공정의 롤맵과 롤프레스 공정의 롤맵을 사용하는 경우를 상정하였다. 참고로, 롤프레스 공정 후에 슬리팅 공정이 행해지고, 슬리팅 공정에서도 롤맵이 작성될 수 있지만, 전극 위치 추적공정의 원리는 동일하므로, 본 실시예에서는 슬리팅 공정에서의 전극 길이변화는 제외하고 전극 위치 추적과정을 설명하기로 한다. 또한, 슬리팅은 롤프레스된 전극을 길이방향으로 단순히 절단하는 것으로서, 전극 코팅공정이나 롤프레스공정에서와 같은 심한 전극 길이변화는 잘 발생하지 않는다. 따라서, 본 명세서에서는 슬리팅 공정의 롤맵은 제외하고 전극 위치추적과정을 설명한다. 하지만, 슬리팅 공정에서 롤맵이 작성되면, 본 실시예와 동일한 원리로 그 롤맵의 좌표를 대조하여 전극 위치를 추적할 수 있음은 물론이다.
도 48에서는 롤프레스 공정과의 대비를 위하여 노칭 전극 라인의 전극 좌표 정보와 셀 아이디 좌표를 이용하여 조립 MES에서 노칭 라인의 롤맵을 작성한 것이 도시되어 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 도 48에 도시된 노칭 공정의 롤맵은 설명의 편의를 위하여 도시한 것으로서, 전극 위치 추적에 있어서 반드시 필수적인 것은 아니다. 즉, 노칭 공정의 셀 아이디 좌표만 있으면, 전극 제조공정의 롤맵을 활용하여 전극 위치를 추적할 수 있다. 다만, 후술하는 바와 같이, 노칭 공정 내에서 전극이 제거된 경우 등에 있어서, 전극 제조공정과 유사하게 상기 전극 제거를 반영하는 노칭 공정의 롤맵을 작성하여 두면, 선행하는 롤프레스 공정의 롤맵과 연계하여 전극 위치 특정을 보다 용이하게 할 수 있다는 장점이 있다.
상기 노칭 공정에서 상기 특정 단위 전극의 셀 아이디 좌표가 변화된 이력이 없으면, 그 좌표를 기초로 전극 위치를 추적한다.
그러나, 노칭 공정 내에서 예컨대 전극을 일정 길이 제거한 공정중 제거가 있었던 경우에는, 그 제거된 전극의 길이를 더해 주어야 정확한 전극 위치 추적이 가능하다. 본 실시형태에는 노칭 공정 중에 전극이 제거된 것을 상정한 것이다. 노칭 공정 중에 제거된 전극은, 전극 상에 마킹된 복수개의 기준점 간격이 전극 제거로 인하여 변동되었을 때, 설정된 기준점 간격과 대비하는 것에 의하여 구할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 48을 참조하면, 노칭 라인의 5000번 셀의 좌표가 500미터이고, 노칭 라인에서 30미터 전극이 제거(노칭 공정중 제거)된 경우, 노칭 공정 전의 롤프레스 공정에서의 롤맵 좌표에서는 상기 단위 전극의 좌표가 530미터가 된다. 롤프레스 공정에서 상대좌표로 도시된 롤맵은 상술한 바와 같이, 노칭 공정을 기준으로 하면 절대좌표의 롤맵이 될 수 있다. 또한, 30미터 전극이 노칭 공정중 제거된 것을 감안하여 상대좌표로 도시된 롤프레스 롤맵의 전극 길이(좌표)는 790미터가 된다.
다음으로, 롤프레스 롤맵의 절대좌표로 도시된 롤맵을 참조한다. 롤프레스 공정후 20미터의 전극이 제거(완공후 제거)되었으므로, 이 제거된 길이를 더하면, 노칭 라인의 5000번 셀의 롤프레스 공정에서의 전극 좌표는 550미터가 되고, 전극 길이(좌표)는 810미터가 된다. 따라서, 노칭 라인 좌표가 500미터인 특정 단위 전극(셀 아이디 5000번)은 롤프레스 롤맵에서 550미터의 좌표를 가지는 전극에서 유래하였다는 것을 알 수 있다. 이로부터 적어도 롤프레스 공정에서의 전극 위치를 셀 단위로 추적할 수 있다.
나아가 전극 코팅공정에서의 전극 위치 추적과정을 설명한다. 롤프레스 롤맵의 절대좌표 기준으로 550미터의 전극 위치가 추적된 후, 롤프레스 공정중에 40미터의 전극이 제거된 것을 코팅공정의 상대좌표로 도시된 롤맵으로부터 확인할 수 있다. 따라서, 노칭 라인 좌표가 500미터인 특정 단위 전극(셀 아이디 5000번)의 전극 좌표는 550미터에서 590미터로 변경되고 전극 길이(좌표)는 850미터가 된다. 마지막으로 전극 코팅공정의 절대좌표로 도시된 롤맵과 상대좌표로 도시된 롤맵을 대조하여 전극 코팅공정후에 50미터 전극이 제거된 것을 확인하여, 전극 좌표를 수정한다. 이로부터 노칭 라인 좌표가 500미터인 특정 단위 전극(셀 아이디 5000번)의 전극 좌표는 590미터에서 640미터로 변경되고 전극 길이(좌표)는 900미터가 된다. 즉, 760미터의 노칭 라인의 전극은 원래 900미터의 길이를 가졌다는 것을 알 수 있으며, 셀 아이디 5000번의 단위 전극은 전극 코팅공정시 640미터 지점의 전극으로부터 제조되었다는 것을 파악할 수 있다.
이상과 같이, 특정 단위 전극의 노칭 라인의 좌표와, 상기 롤맵의 좌표를 대조하여 상기 특정 단위 전극이 유래한 롤프레스 공정의 전극 위치 또는 전극 코팅공정의 전극 위치를 추적할 수 있다.
도 47은 노칭 공정 중에 전극이 제거된 경우 그 제거 길이를 도출하는 과정을 설명하는 개략도이다.
노칭 공정의 전극에는 복수개의 기준점이 소정 간격으로 인쇄되어 있다. 도 46에는 이러한 기준점을 인식하는 기준점 계측기(12)가 도시되어 있다. 제1 기준점(M1)과 제2 기준점(M2) 사이에서 예컨대 전극 파단에 의하여 100미터의 전극 로스가 발생하였을 때, 제1 기준점(M1)의 위치값은 변하지 않지만, 제2, 제3 기준점(M2,M3)과 전극 종단부의 위치가 변동된다. 이러한 기준점 변동에 따라 상기 기준점 계측기(12) 및 이와 연동된 엔코더(20)가 변화된 기준점 위치값을 도출하면, 상기 노칭 제어부(2100)가 설정된 기준점 위치값과 대비하여 파단된 전극 로스량이 제1기준점과 제2 기준점 사이에서 100미터가 된다는 것을 산출할 수 있다.
따라서, 노칭 공정 중에 전극이 파단 등으로 제거되어 기준점 사이 간격이 변동되었을 때, 도출된 기준점 위치값과 설정된 기준점 위치값을 대비하여 전극의 로스량(제거된 전극의 길이)을 산출할 수 있다.
도 49는 전극 코팅후 롤프레스 공정에서 전극이 연신되는 것을 나타낸 개략도이고, 도 50은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 위치 추적방법을 나타낸 개략도이다.
도 49에 도시된 바와 같이, 전극 코팅공정에서 코팅된 전극은, 롤프레스 공정에서 프레스롤(도시하지 않음)에 의하여 압연되어 소정 비율로 연신된다. 따라서, 노칭 공정의 단위 전극의 셀 아이디 좌표에 기초하여 전공정의 전극 위치를 추적할 경우에는, 이러한 전극 연신에 의한 좌표 변화도 반영할 필요가 있다. 즉, 상기 매핑부(2400)는 전극 연신에 의하여 전극 길이가 증가되는 전극 증가분을 반영하여여 상기 특정 단위 전극이 유래한 전극 코팅공정에서의 전극 위치를 정확하게 도출할 수 있다.
도 50에는 롤프레스에 의한 전극 연신을 고려하여 전극 위치를 추적하는 실시예가 도시되어 있다. 도 50(c)는 상기 도 48에서 롤프레스 공정중 전극 제거를 반영하여 5000번의 단위 전극이 롤프레스 공정에서 590미터에서 유래하였고, 이 때의 전극 길이가 850미터로 된 것을 나타낸 것이다. 도 48에서는, 롤프레스에 의한 전극 연신을 고려하지 않았지만, 도 50에서는 이를 고려하여 전극 코팅공정의 전극 위치를 추적한 것이다.
도 50(a)는 전극 코팅공정이 완공된 후에 900미터의 전극 중 60미터가 제거된 것을 나타내는 절대좌표의 코팅공정 롤맵이다. 상기 완공후 제거부 60미터를 반영한 상대좌표의 코팅공정 롤맵이 도 50(b)이다. 도 50(b)의 롤맵은 전극 길이(좌표)가 840미터가 된다. 롤프레스에 의한 전극 연신이 생기면, 롤프레스 롤맵과 전극 코팅공정의 롤맵이 불일치하게 된다. 따라서, 전극이 연신된 만큼 롤맵을 보정하거나, 혹은 상기 연신에 따른 전극 길이 증가를 고려하여 전극 좌표를 구하여야 한다.
다시 도 50(c)를 참조하면, 롤프레스 공정에서 850미터의 길이를 가지는 전극에서 590미터의 좌표가 노칭 공정의 특정 단위 전극이 유래한 롤프레스 전극 위치이다.
이 롤프레스 전극 좌표 590미터를 전극이 연신된 소정 비율(850/840)로 나누면 583미터가 된다. 즉, 583미터가 노칭 공정의 단위 전극이 유래한 전극 코팅공정의 전극 위치가 된다. 다만, 이 경우에는 코팅공정 후에 60미터 전극이 제거되었으므로, 이 완공후 제거부의 전극 길이를 더하여야 진정한 코팅공정의 전극 좌표가 된다. 완공후 제거부 60미터를 더하면, 코팅공정의 전극 길이는 900미터이고, 상기 단위 전극이 유래한 전극 코팅공정의 전극 좌표는 643미터가 되어 전극 위치 추적이 완료된다.
리튬 이차전지는 한 쌍의 전극인 양극 및 음극과 이들 사이를 절연하는 분리막과 전해질을 구비한다. 이차전지의 전극인 양극 및 음극 각각은 알루미늄 또는 구리 박판으로 제조된 집전체의 표면에 전극 슬러리를 도포한 후 건조 과정을 거친 전극 기재에 탭을 가공하고 적당한 크기로 절단하여 제조된다. 상기 전극 슬러리는 용매와 활물질, 도전재, 바인더 등이 혼합된 형태로 집전체 표면에 도포되어 전극 기재로 제조된다. 예컨대 전극용 슬러리(페이스트)는 활물질과 다른 고형분을 혼합한 후, 얻어진 혼합분체와 NMP 혹은 물 등의 분산매를 함께 혼련함으로서 제조된다.
상기 전극 슬러리는 소정의 믹서에서 구성 성분을 투입하여 혼합된 후, 예컨대 슬러리 배치(batch) 용기에 의하여 메인 탱크로 이송된다. 이후 저장탱크, 이송탱크 및 공급 탱크로 순차 이송되며 최종적으로 슬러리를 집전체 상에 코팅하는 코터(코팅 다이)로 공급된다. 도 51은 이러한 복수개의 탱크 간의 슬러리 이송을 나타낸 개략도이다.
그런데, 현재 믹서로부터 상기 복수개의 탱크로 도입되는 전극 슬러리의 로트 정보(lot information), 즉 슬러리의 배치 아이디(batch id)는 코터에 공급되는 공급 탱크 기준이 아닌 저장 탱크 기준으로 관리되고 있다. 즉, 실제로는 메인 탱크-저장 탱크- 이송 탱크- 공급 탱크를 걸쳐 슬러리(물류)가 이송되지만, 현재의 물류이동 제어부 내지 관리 시스템에서는 중간의 저장 탱크에서 로트 정보를 관리하고 있는 관계로 코터로 투입되는 최종 공급 탱크 단계에서의 로트 정보 추적이 불가능하다.
예컨대, 메인 탱크에서 공급 탱크까지 배관이 일원화된 공정에서는 저장 탱크에서 로트 정보를 관리하더라도 공급 탱크에서의 로트 정보 추적인 가능하지만, 도 52와 같이 중간에 여러 탱크로 분기되는 공정의 경우, 최종 공급 탱크에서의 데이터(로트 정보) 확인이 불가능하다.
따라서, 이를 해결하기 위해서 메인 탱크로부터 공급 탱크로 이송되는 전극 슬러리의 로트 정보를 추적하고 공급 탱크 단계에서 그 로트 정보를 파악하여 최종적으로 관리할 수 있는 기술의 개발이 요망되는 실정이다.
도 52는 종래 기술과 본 발명의 전극 슬러리 로트 정보 추적관리 메커니즘의 차이를 나타내는 개략도이다.
도 52(a)를 참조하면, 종래에는 전극 슬러리의 로트 정보를 전극 슬러리가 실제로 코터에 공급되는 공급 탱크 기준이 아닌 저장 탱크 기준으로 관리하였다. 즉, 저장 탱크 단계에서 전극 슬러리의 로트 정보를 확인하여 이를 공장의 생산관리시스템(MES)에 보고하였다. 따라서, 종래의 기술로는 최종 공급 탱크 단계에서의 로트 정보 추적이 불가능하였다.
도 52(b)를 참조하면, 본 발명은 전극 슬러리의 로트 정보를 최종 공급 탱크에서 관리한다. 이를 위하여, 본 발명은 후술하는 바와 같이, 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 각 탱크별로 할당하여 기록한다. 또한, 탱크별로 기록된 로트 정보 이력을 참조하여 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 로트 정보를 검출할 수 있다. 따라서, 본 발명은 최종 공급 탱크 단계에서 로트 정보를 추적할 수 있고, 공급 탱크 단계에서 검출된 전극 슬러리의 로트 정보를 공장의 생산관리시스템을 전송하여, 사용된 전극 슬러리의 품질 관리나 추적, 전극 슬러리로 제조된 전극이나 전지의 품질 및 불량 관리 등에 활용할 수 있다.
상기 로트 정보란 믹서로부터 메인 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 종류, 조성 등의 제원을 식별할 수 있는 식별정보를 말한다. 예컨대 해당 전극 슬러리의 로트 넘버, 로트 아이디, 배치 아이디(batch ID) 등을 포함할 수 있다. 통상 믹서로부터 메인 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 배치(batch) 용기에 배치 아이디 등의 로트 정보가 구비된다. 상기 로트 정보는 배치 용기에 구비된 인식표지(예컨대 바코드)를 스캔하여 인식하거나, 혹은 믹서와 메인 탱크 간에 설치된 센서 등에 의하여 인식될 수 있다. 인식된 로트 정보는 전극 슬러리 이송을 제어하는 제어부(PLCL 제어부)로 전송될 수 있고, 본 발명의 제어부는 이러한 로트 정보를 인식 및 식별하여 로트 정보 추적관리에 활용할 수 있다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템(3000)을 나타낸 블록도이다.
본 발명의 배터리 제조시스템(3000)은 전극 슬러리 재료가 혼합되어 전극 슬러리가 생산되는 믹서(M)로부터의 전극 슬러리가 코터로 이송될 때의 전극 슬러리 로트(lot) 정보를 관리하기 위한 것이다.
적용되는 전극 슬러리의 종류, 전극 슬러리가 코팅되는 집전체의 측면이 가변되고, 코터에서 코팅되는 전극 슬러리의 용량 등도 전극 종류나 코팅 속도나 타이밍에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 믹서(M)로부터 코터로 전극 슬러리가 바로 직결 이송되는 것은 곤란하며, 복수개의 탱크(3100)들이 믹서(M)와 상기 코터 사이에 배열된다. 즉, 믹서(M)와 코터 사이에서 배관으로 연결되며 상기 믹서(M)로부터 공급되는 전극 슬러리가 코터(50)를 향하여 순차 이송되는 복수개의 탱크(3100)가 구비된다.
도 53에 도시된 바와 같이, 상기 복수개의 탱크(3100)는 공급순서에 있어서 상위 탱크로부터 전극 슬러리가 분기되어 복수개의 하위의 탱크로 이송될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메인 탱크(3110)로부터 공급 탱크(3140)까지 배관이 일원화된 공정에서는 공급 탱크(40) 단계에서 로트 정보의 추적이 용이하지만, 도 52와 같이 전극 슬러리가 분기되어 하위 탱크로 순차 이송되는 경우는 최종 공급 탱크(3140) 단계에서 로트 정보의 추적이 쉽지 않다. 본 발명은 이를 위하여, 후술하는 바와 같이 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록함으로써, 최종 공급 탱크 단계에서 상기 로트 정보의 이력을 참조하여 최종 공급 탱크(3140)의 로트 정보를 검출하고 있다.
전극 집전체는 일측면에만 전극 슬러리가 코팅되는 경우도 있지만, 용량 증대 및 스택 셀의 제조를 위하여 집전체의 상면 및 하면에 각각 전극 슬러리가 코팅되는 경우가 많다. 도 53에는 전극 슬러리가 집전체의 상면에 코팅되는 탑(top) 슬러리와 집전체의 하면에 코팅되는 백(back) 슬러리로 분기되어 복수개의 하위 탱크로 이송되는 것이 나타나 있다. 이러한 슬러리의 분기는 최상위 탱크에서 차상위탱크로 이송되는 과정에서 바로 분기될 수도 있고, 차상위탱크 이후의 중위-하위 탱크로 슬러리가 이송되는 과정에서 분기되는 경우도 있다. 이러한 전극 슬러리의 분기 및 이에 따른 복수개의 탱크 배열 및 설계는, 코터 개수, 코터 배치, 코터 종류 등과 연계하여 무수한 경우의 수가 가능하다. 즉, 도 53에 도시된 것 외에도 전극 슬러리의 분기라인, 이에 따른 탱크 라인 내지 배열 설계는 다양하게 이루어질 수 있다.
도 53을 참조하면, 믹서(M)로부터 코터(C)로의 전극 슬러리 이송의 전형적인 예로서, 메인 탱크(3110)-저장 탱크(3120)-이송 탱크(3130)-공급 탱크(3140)가 도시되어 있다. 메인 탱크(3110)는 전극 슬러리의 출발점이며, 메인 탱크(3110)로 투입되는 전극 슬러리의 로트 정보는 용이하게 파악할 수 있다. 따라서, 본 발명은 주로 저장 탱크(3120)로부터 공급 탱크(3140)로의 전극 슬러리 로트 정보를 추적관리할 수 있다. 본 발명의 로트 정보 추적관리 대상이 되는 복수개의 탱크(3100)는, 메인 탱크(3110)로부터 전극 슬리리가 도입되는 저장 탱크(3120), 상기 저장 탱크(3120)로부터 전극 슬러리가 도입되는 이송 탱크(3130), 및 상기 이송 탱크(3130)로부터 전극 슬러리가 도입되며 코터(C)로 전극 슬러리를 공급하는 공급탱크(3140)를 포함할 수 있다. 도 53에서는 메인 탱크(3110)로부터 전극 슬러리가 2개의 저장 탱크(3120A, 3120B)로 분기되고, 상기 저장 탱크(3120A,3120B)에서 탑 슬러리와 백 슬러리가 분기되어 탑 슬러리 이송 탱크 및 백 슬러리 이송 탱크로 분기되고 있다. 상기 이송 탱크(3130)들로부터 공급 탱크(3140)는 1:1로 이송되어 코터(C)로 각 슬러리들이 공급되고 있다. 그러나, 이는 메인 탱크-저장 탱크-이송 탱크-공급 탱크의 배열의 일례일 뿐, 슬러리 공급을 위한 탱크 라인의 배열은 얼마든지 변경이 가능하다. 본 발명에 의하면, 이러한 다양한 탱크 라인 배열에 대응해서 공급 탱크 단계에서의 전극 슬러리 로트 정보를 검출할 수 있다.
본 발명에서는, 제어부(3200)가, 상기 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하고, 상기 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 로트 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부(3200)는 예컨대 상기 전극 슬러리의 이송을 제어하기 위한 제어부(PLC 제어부)일 수 있다. 상기 슬러리 이송 제어부(3200)는 예컨대 탱크 사이를 연결하는 배관에 설치된 개폐 밸브(도시하지 않음)를 제어함으로써 전극 슬러리 이송을 제어할 수 있다. 혹은 각 탱크에 커버가 부착되어 있는 경우 상기 제어부(3200)는 이 커버의 개폐도 제어할 수 있다. 이러한 제어부(3200)로서 전형적으로 PLC 제어부를 들 수 있다.
믹서(M)와 메인 탱크(3110)가 배관으로 연결된 경우 상기 제어부(3200)는 배관 내 개폐밸브를 개방하고 메인 탱크(3110)에 커버가 설치된 경우 그 커버를 개방하도록 제어하여 전극 슬러리를 이송시킨다. 혹은 믹서(M)로부터의 슬러리가 슬러리 배치(batch) 용기(도시하지 않음)로 메인 탱크(2110)로 이송될 경우에는, 상기 제어부(3200)는 슬러리 배치 용기의 컨베이어 이송 등을 제어할 수 있다. 또한, 상기 메인 탱크(3110)-저장 탱크(3120)-이송 탱크(3130)-공급 탱크(3140)-코터(C) 사이에 설치된 각 배관의 개폐를 상기 제어부(3200)가 제어하여 전극 슬러리가 코터(C)로 공급될 수 있도록 한다. 상기 개폐 밸브에 의한 배관 이송은 공지된 사항이므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제어부(3200)는 전극 슬러리의 이송을 제어하므로, 믹서(M)로부터 메인 탱크(3110)로 전극 슬러리가 이송될 때, 그리고 각 탱크 간에 전극 슬러리가 이송될 때, 해당 탱크에 투입되는 전극 슬러리에 관한 로트 정보를 취득할 수 있다.
믹서(M)로부터 메인 탱크(3110)로 전극 슬러리가 직접 이송되는 것은 믹서(M)와 메인 탱크(3110)의 용량 차이 등으로 인하여 곤란한 경우가 있다. 따라서, 믹서(M)로부터 전극 슬러리가 슬러리 배치 용기에 의하여 메인 탱크(3110)로 이송될 수 있다. 이 때, 상기 슬러리 배치 용기는 해당 전극 슬러리에 관한 정보(로트 정보 등)가 기록된 인식표지(예컨대, 바코드)(도시하지 않음)를 구비할 수 있고, 메인 탱크(3110)에서는 상기 인식표지를 스캔하여 전극 슬러리의 로트 정보 등을 취득할 수 있다. 이를 위하여 상기 메인 탱크(310)는 인식표지 스캐너(예컨대, 바코드 스캐너)(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 혹은 상기 메인 탱크(3110)에 인접한 장소에 인식표지 스캐너를 설치할 수 있다. 상기 인식표지 스캐너는 인식된 전극 슬러리의 로트 정보를 상기 제어부(3200)로 송신함으로써, 상기 제어부(3200)가 상기 전극 슬러리의 로트 정보를 인식할 수 있다.
상기 제어부(3200)에 의한 전극 슬러리의 로트 정보 인식 내지 각 탱크로의 로트 정보 할당은 상기 제어부(3200)의 전극 슬러리 이송과정에 적용되는 개폐 밸브의 신호를 감지함으로써 가능하다. 예컨대 상기 복수개 탱크(3100) 사이의 연결 배관에는 솔레노이드 밸브와 같은 전자적 개폐 밸브가 설치된다. 제어부(3200)는 상기 솔레노이드 밸브가 개방되었을 때, 특정 로트 정보를 가지는 전극 슬러리가 탱크 간에 이송되는 것을 감지할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(3200)는 감지된 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크에 할당하여 기록할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극 슬러리 이송을 제어하는 상기 제어부(3200)는 인식표지 스캐너 혹은 솔레노이드 밸브의 개방 신호로부터 특정 전극 슬러리의 로트 정보를 인식할 수 있고, 인식된 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록한다. 도 53과 같이 상류로부터 하류로 연결되는 복수개의 탱크 라인에 이러한 로트 정보가 전극 슬러리의 흐름에 따라 각 탱크별로 할당 및 기록된다. 이러한 로트 정보는 슬러리 이송에 따라 최종 공급 탱크(3140) 단계까지 순차 기록된다. 따라서, 본 발명의 제어부(3200)는 상기 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크 단계에서의 전극 슬러리의 로트 정보를 파악 내지 검출할 수 있게 되는 것이다.
이하에서는 각 탱크에서의 구체적인 전극 슬러리 로트 정보의 할당 및 기록 과정에 대하여 설명한다.
도 54는 본 발명에 따른 전극 슬러리의 로트 정보 할당 및 기록과정을 나타내는 개략도이다.
본 발명에서는 제어부(3200)가 특유의 알고리즘에 따라 각 탱크별로 전극 슬러리의 로트 정보를 할당하고 기록한다.
도 53에서는 전극 슬러리가 각 탱크로 분기되어 이송되는 것이 나타나 있으나, 상기 제어부(3200)의 알고리즘은 원칙적으로 하나의 수직적인 탱크 이송라인을 따르는 슬러리 이송을 전제로 한다. 즉, 메인 탱크(3110)-저장 탱크(3120)-이송 탱크(3130)-공급 탱크(3140)가 각 1개의 탱크씩 직렬로 연결되어 있음을 전제로 전극 슬러리의 로트 정보를 할당하고 기록한다. 직렬로 연결된 탱크 이송 라인의 전극 슬러리 흐름을 파악하면 최종 공급 탱크(3140)에서의 전극 슬러리 로트 정보를 검출할 수 있다.
이러한, 직렬 탱크 이송라인에서의 로트 정보 할당 알고리즘은 전극 슬러리 분기라인에서도 동일하게 적용된다. 즉, 상위 메인 탱크(3110)에서 A, B의 저장 탱크(3120)로 분기되었다면, 상기 직렬 탱크 이송라인은 메인 탱크(3110)-A의 저장 탱크(3120A)-하위의 이송 탱크-공급 탱크로 구성되는 A탱크 이송 라인과, 메인 탱크(3110)-B의 저장 탱크-(3120B)-하위의 이송 탱크-공급 탱크의 B 탱크 이송 라인의 2개로 분기된다. 이 경우 A 탱크 이송 라인 및 B 탱크 이송 라인 각각에 대해서 상기 로트 정보 할당 알고리즘이 적용된다. 상기 A탱크 이송 라인 및 B탱크 이송 라인의 중간 위치의 탱크(예컨대 이송 탱크(3130)) 단계에서 다시 전극 슬러리가 분기되면 직렬의 탱크 이송 라인은 그만큼 더 늘어날 것이며, 늘어난 직렬의 탱크 이송 라인에 대해서도 하기의 로트 정보 할당 알고리즘이 각각 적용되어 최종 공급 탱크 단계의 로트 정보를 검출할 수 있다. 통상 전극 슬러리는 각 탱크로 1:1로 분기되므로, 본 발명의 로트 정보 할당 알고리즘도 전극 슬러리가 1:1로 분기된다는 가정 하에 적용된다.
도 54를 참조하면, 상기 제어부(3200)에 의한 각 탱크에의 로트 정보 할당 및 기록 시에, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보는, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 없으면 할당된 로트 정보가 갱신되지 않고 유지되고, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 없는 상태에서 상위 탱크로부터 전극 슬러리가 추가로 투입될 경우, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보에 더하여 추가 투입된 전극 슬러리의 로트 정보가 각 탱크에 추가로 할당된다.
구체적으로, 각 탱크에 할당된 로트 정보는, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 없으면 할당된 로트 정보가 갱신되지 않고 유지된다(할당 원칙 1).
도 54의 케이스 1의 이전 단계에서 로트 A의 전극 슬러리가 메인 탱크(3110)로 도입되는 것을 가정한다. 로트 A의 로트 정보는 인식표지 스캐너에 의하여 제어부(3200)로 전송되어 제어부(3200)는 이 로트 A의 정보를 메인 탱크(3110)에 할당한다. 도 54의 케이스 1은 메인 탱크(3110)로부터 저장 탱크(3120)로 로트 A의 전극 슬러리가 투입되고 후속 탱크(이송 탱크, 공급 탱크)로의 슬러리 투입 이력이 없는 것을 나타낸다. 이 경우 할당 원칙 1에 의하여 저장 탱크(3120)에 할당된 로트 A의 정보는 유지된다.
상기 각 탱크에 할당된 로트 정보는, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 없는 상태에서 상위 탱크로부터 전극 슬러리가 추가로 투입될 경우, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보에 더하여 추가 투입된 전극 슬러리의 로트 정보가 각 탱크에 추가로 할당된다(할당 원칙 2).
도 54의 케이스 2에서, 로트 A의 전극 슬러리가 저장 탱크(3120)에 투입된 상태에서, 저장 탱크(3120)에 다시 로트 B의 전극 슬러리가 투입된 경우, 상기 저장 탱크(3120)로부터 다음 탱크로의 슬러리 투입이 없으므로, 저장 탱크에는 로트 A의 로트 정보에 더하여 로트 B가 할당된다(할당 원칙 2)
또한, 본 발명의 로트 정보 할당 알고리즘은 하기 할당 원칙을 포함한다. 즉, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보는, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 있어도 그보다 상위 탱크로부터의 전극 슬러리 투입이 없으면 각 탱크에 할당된 로트 정보가 갱신되지 않고 유지된다(할당 원칙 3)
또한, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보는, 다음 탱크로의 전극 슬러리 투입 이력이 있고 그보다 상위 탱크로부터의 전극 슬러리 투입이 있을 경우, 각 탱크에 할당된 로트 정보는 상위 탱크로부터 투입된 전극 슬러리의 로트 정보로 갱신된다(할당 원칙 4).
도 54의 케이스 3에서, 로트 A의 정보가 할당된 저장 탱크(20)에서 이송 탱크(3130)로 로트 A의 전극 슬러리를 이송한다. 하지만, 이 경우 저장 탱크(3120)에 할당된 로트 A의 정보가 바로 삭제되는 것은 아니며, 상위 탱크인 메인 탱크(3110)로부터 저장 탱크(20)로의 슬러리 투입이 없으므로, 저장 탱크(3120)에 할당된 로트 A의 정보는 할당 원칙 3에 따라 유지된다.
케이스 4에서, 저장 탱크(3120)에 메인 탱크(3110)로부터 로트 B의 슬러리가 투입되면 이 경우에 비로소 저장 탱크(3120)의 로트 정보가 갱신된다(할당 원칙 4). 이 경우는 케이스 3에서 이송 탱크(3130)로의 슬러리 투입 이력이 있고, 케이스 4에서 상위 탱크인 메인 탱크(3110)로부터 전극 슬러리가 저장 탱크(3120)로 투입되었으므로, 할당 원칙 4가 적용되어 저장 탱크(20)의 로트 정보가 로트 A에서 로트 B로 갱신된다.
한편, 상기 각 탱크에 할당된 로트 정보에 더하여 추가 투입된 전극 슬러리의 로트 정보가 추가로 할당된 경우, 상기 각 탱크로부터 다음 탱크로 전극 슬러리가 투입될 때, 선입선출(先入先出)의 원칙에 의해서 상기 각 탱크에 대하여 먼저 할당된 전극 슬러리의 로트 정보가 삭제되고 추가로 할당된 전극 슬러리의 로트 정보만이 각 탱크에 대하여 유지된다(할당 원칙 5).
이는 케이스 2에서 케이스 4로 전극 슬러리가 이동하는 경우에 해당한다.
케이스 2에서 저장 탱크(3120)에서 로트 A, 로트 B의 정보가 할당된 경우, 케이스 4와 같이 상기 저장 탱크(3120)에서 이송 탱크(3130)로 전극 슬러리가 이송된 경우, 선입선출의 원칙에 따라서, 로트 A의 전극 슬러리가 이송 탱크(3130)로 이동되며, 이에 따라 저장 탱크(3120)의 로트 A의 정보는 삭제되고 로트 B의 정보만이 유지된다.
메인 탱크(3110)와 코터(C) 사이의 저장 탱크(3120)-이송 탱크(3130)-공급 탱크(3140) 간의 슬러리 이송은 상기 할당 원칙 1~5에 의하여 모두 설명될 수 있다. 따라서, 이러한 할당 원칙들을 알고리즘 내지 프로그램화하여 각 탱크에 로트 정보를 할당 및 기록하고, 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 최종 공급 탱크(3140)의 로트 정보도 검출할 수 있다. 제어부(3200)는 이를 위하여, 상기 할당 원칙 1~5에 관한 프로그램 내지 소프트웨어를 구비하거나, 상기 소프트웨어가 기억된 기억장치와 연결될 수 있다.
케이스 5를 참조하면, 케이스 4의 상태에서 로트 A의 슬러리가 이송 탱크(3130)로부터 공급 탱크(3140)로 공급되었다. 이 경우, 이송 탱크(3130)에 할당된 로트 A의 정보는 할당 원칙 3에 의하여 유지된다. 케이스 5에서 최종 공급 탱크(3140)의 로트 정보가 로트 A로 파악(검출)되었으므로, 이를 제어부(3200)가 검출한다. 검출된 로트 정보는 제어부(3200)가 공장의 생산관리시스템(MES)으로 보고한다.
케이스 4에서 케이스 6으로 슬러리가 이송되는 경우, 저장 탱크(3120)에서 이송 탱크(3130)로 로트 B의 슬러리가 추가로 투입되었다. 이 경우에는 할당 원칙 2에 의해서 이송 탱크(3130)에 로트 A의 정보에 로트 B의 정보가 추가로 할당된다.
케이스 5에서 케이스 7로의 슬러리 이송 과정을 상정하면, 이송 탱크(310)에 저장 탱크(3120)로부터 로트 B의 슬러리가 투입되었다. 이 경우는 할당 원칙 4에 해당되어 이송 탱크(3130)의 로트 정보가 로트 B로 갱신된다.
이상과 같이, 본 발명은 특유의 로트 정보 할당 알고리즘에 의하여 전극 슬러리가 이송되며 가변되는 각 탱크의 로트 정보를 기록하고, 그 로트 정보 이력을 참조하여 최종 공급 탱크의 로트 정보를 검출할 수 있다.
도 55는 본 발명의 다른 실시예의 배터리 제조시스템을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 배터리 제조시스템(3000)의 제어부(3200)는 상기 최종 공급 탱크(3140)의 전극 슬러리의 로트 정보와 연계하여, 상기 최종 공급 탱크(3140)로 전극 슬러리를 투입하는 상위 탱크의 식별 정보를 기록하여 관리할 수 있다.
상기 할당 원칙 1~5의 알고리즘에 의하여, 본 발명은 전극 슬러리를 이송하는 각 탱크에 대하여 로트 정보를 할당 및 기록하고, 최종 공급 탱크(3140)의 로트 정보를 검출할 수 있다. 또한, 메인 탱크(3110)와 코터(C) 사이의 저장 탱크(3120)-이송 탱크(3130)-공급 탱크(3140)의 탱크 이송 라인(3100)의 구체적인 탱크 배열 설계사항은 제어부(3200)에 저장되어 있으므로, 상기 제어부(3200)는 탱크 이송 라인의 각 탱크의 식별정보(탱크 ID)도 제어부(3200)에 저장되어 있다.
상기 제어부(3200)는 각 탱크의 로트 정보를 할당하여 데이터화하여 기록하고 있고, 또한 각 탱크의 식별정보도 입력되어 있으므로, 각 탱크의 탱크 식별정보와 그 탱크에 입력된 로트 정보를 매칭시킬 수 있다. 특히, 최종 공급 탱크(40)로 전극 슬러리를 투입하는 상위 탱크의 식별 정보도 기록하여 관리할 수 있다. 구체적으로, 도 55(a)를 참조하면, 점선의 박스로 표시된 부분에서, 각 공급 탱크(3140)로 투입되는 전극 슬러리의 로트 정보를 상기 할당 알고리즘에 의하여 파악하고, 또한 상기 공급 탱크로 투입되는 상위 탱크인 이송 탱크의 식별정보도 상기 로트 정보와 매칭시켜 기록하고 관리할 수 있다.
예컨대, 도 55(a)에서 로트 A와 로트 B의 전극 슬러리가 저장 탱크 3120A와 310B로 분기된 경우에, 공급 탱크 단계에서 로트 A의 슬러리 중 탑 슬러리를 공급하는 공급 탱크(3130AT), 로트 A의 슬러리 중 백 슬러리를 공급하는 공급 탱크(3130AB), 로트 B 슬러리 중 탑 슬러리를 공급하는 공급 탱크(3130BT), 로트 B의 슬러리 중 백 슬러리를 공급하는 공급 탱크(3130BB)를 식별할 수 있다. 또한, 이에 더하여, 상기 각 공급 탱크로의 투입 탱크인 이송 탱크도 공급 탱크(3130AT,3130AB,3130BT,3130BB)에 대응하여 이송 탱크(3140AT,3140AB,3140BT,3140BB)의 각 탱크 ID를 제어부(3200)에서 기록할 수 있다. 구체적으로 상기 이송 탱크의 ID를 공급 탱크의 ID, 공급 탱크의 슬러리 로트 정보와 연계하여 기록할 수 있다.
혹은, 도 55(b)와 같은 형태로 이송 탱크와 공급 탱크 라인이 구성되면, 공급 탱크 1(3141)의 투입 탱크로서 이송 탱크 1(3131)(공급 탱크 1- 이송 탱크 1의 조합), 공급 탱크 2(3142)의 투입 탱크로서 이송 탱크 1(3131)((공급 탱크 2-이송 탱크 1의 조합), 공급 탱크 3(3143)의 투입 탱크로서 이송 탱크 2(3132)(공급 탱크 3- 이송 탱크 2의 조합)의 연계가 이루어진다. 본 발명은 제어부(3200)에 저장된 탱크 이송 라인으로부터 상기 각 탱크의 배열 정보를 파악하고, 또한 상기 로트 정보 할당 알고리즘에 의하여 각 탱크에 할당된 로트 정보를 상기 각 탱크의 배열 정보와 연계할 수 있다. 이에 의하여, 상기 제어부(3200)는 상기 최종 공급 탱크의 전극 슬러리의 로트 정보와 연계하여, 상기 최종 공급 탱크로 전극 슬러리를 투입하는 상위 탱크의 식별 정보를 기록하여 관리할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명은 믹서(M)로부터의 전극 슬러리가 배관으로 연결된 복수개의 탱크를 거쳐 코터로 이송될 때의 전극 슬러리 로트 정보를 관리하기 위한 방법으로서, 배터리 제조방법을 제공한다.
먼저 믹서(M)로부터 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 기록한다. 이 경우 복수개의 탱크(3100) 중 예컨대 메인 탱크(3110)에서, 전극 슬러리 이송용기(배치 용기)에 구비된 인식표지를 스캔하여 해당 전극 슬러리의 로트 정보를 인식할 수 있다. 이를 위하여 메인 탱크(3110) 측에 인식표지 스캐너가 구비될 수 있으며, 상기 스캐너로 인식된 로트 정보는 제어부(3200)로 전송되어 제어부(3200)에서 이를 기록할 수 있다.
다음으로, 상기 전극 슬러리가 복수개의 탱크(3100)를 따라 순차 이송될 때, 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록한다. 상기 할당 및 기록은 전극 슬러리를 탱크 간에 이송하는 제어부(3200)에 의하여 행해질 수 있다.
이 로트 정보의 할당은 상술한 할당 원칙 1~5에 의하여 행해질 수 있다.
마지막으로 상기 각 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크(3140)의 로트 정보를 검출한다. 제어부(3200)는 상기 할당 원칙 1~5에 의하여 각 탱크별로 기록된 로트 정보를 참조하여 최종 공급 탱크(40)의 로트 정보를 검출할 수 있다. 또한, 검출된 로트 정보는 공장의 생산관리시스템(MES)으로 전송하여 전극 슬러리 품질관리, 전극 및 최종 제품 관리, 그리고 불량원인 분석 등에 활용할 수 있다.
본 발명에 의하여 상기 제어부(3200)가 최종 공급 탱크 단계에서 전극 슬러리 로트 정보를 검출하면 코터 별로 어떤 종류의 전극 슬러리가 투입되었는지를 파악할 수 있다. 또한, 상기 전극 슬러리 로트 정보를 서버 또는 공장의 생산관리시스템(MES)으로 전송하여 이를 전극 및 전지의 품질관리에 활용할 수 있다. 구체적으로, 특정 코터에서 코팅된 전극에 외관 불량 등의 불량이 발생하였을 경우, 그 전극의 기원이 된 전극 슬러리의 로트 정보를 확인하여 전극 슬러리의 품질을 역으로 추적할 수 있다. 또한, 최종 제품인 전지에서 불량이 발생한 경우, 전극 및 전극 슬러리의 로트 정보를 추적하여 불량 발생 원인을 규명할 수 있다.
배터리 셀의 음극은 제조 과정 중, 레이저 장치가 음극의 Foil에 고유의 물리적 ID를 마킹하여, 마킹된 물리적 ID를 기초로 복수의 음극 각각의 추적성을 확보할 수 있다. 그러나 양극의 Foil은 알류미늄 소재로 형성되어 마킹 시 화재나 그을음 또는 티끌이 발생하는 문제가 있어 물리적 ID 발번이 불가능하여 양극 각각의 추적성 확보가 불가능한 문제가 있다.
본 문서에 개시되는 실시예들의 일 목적은 양극의 규격 정보를 기초로 가상의 ID를 발번하여 양극의 데이터의 추적성 확보가 가능한 배터리 제조시스템 및 배터리 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 문서에 개시된 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 문서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 56은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 공정 시스템을 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들에 따르면, 배터리는 전기 에너지를 충방전하여 사용할 수 있는 배터리의 기본 단위인 배터리 셀을 포함할 수 있다. 배터리 셀은 리튬이온(Li-iOn) 전지, 리튬이온 폴리머(Li-iOn polymer) 전지, 니켈 카드뮴(Ni-Cd)전지, 니켈 수소(Ni-MH) 전지 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 배터리 셀은 대상 장치(미도시)에 전원을 공급할 수 있다. 이를 위해, 배터리 셀은 대상 장치와
전기적으로 연결될 수 있다. 여기서, 대상 장치는 복수의 배터리 셀들을 포함하는
배터리 팩(미도시)으로부터 전원을 공급받아 동작하는 전기적, 전자적, 또는 기계
적인 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 대상 장치는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품
뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제
품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치나 백업용 전력
저장 장치일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리 셀은 전극 조립체, 전극 조립체가 내부에 수용되는 전지 케이스, 전지 케이스 내부에 주액되어 전극 조립체를 활성화시키는 전해액으로 구성될 수 있다. 전극 조립체란 양극 집전체에 양극 활물질이 코팅되어 형성된 양극판과, 음극 집전체에 음극 활물질이 코팅되어 형성된 음극판의 사이에 분리막이 개재되어 형성된 것으로, 전극 조립체는 전지 케이스의 종류에 따라, 젤리롤 형(jelly roll type), 스택 형(stack type) 등으로 제작되어 전지 케이스의 내부에 수용될 수 있다. 전지 케이스는 전지의 형태를 유지하고 외부의 충격으로부터 보호하는 외장재의 역할을 하는 것으로, 배터리 셀은 전지 케이스의 종류에 따라 원통형, 각형, 파우치형으로 분류될 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 셀은 전극 제조 공정, 조립 공정 및 화성 정 등을 포함하는 일련의 제조 공정을 통하여 제조될 수 있다. 여기서 조립 공정(Assembly Process)은 전극 제조 공정을 통해 만들어진 양극판과 음극판을 조립해서 전해액을 주입하는 과정을 포함할 수 있으며, 노칭 과정, 와인딩 과정, 조립 과정, 패키징 과정을 포함할 수 있다.
조립 공정의 노칭(Notching) 과정은 양극 탭과 음극 탭을 제조하기 위해 양극판과 음극판을 배터리 모양에 맞춰 자르는 과정으로 정의할 수 있다. 전극 제조 공정을 마친 롤 형태의 양극판 및 음극판은 노칭 과정에서 무지부(Non-Coating)가 잘리며, 다양한 배터리의 모양 맞춰 롤 형태의 양극판 및 음극판을 노칭한다.
이하에서는 배터리 공정 시스템이 조립 공정에 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 배터리 공정 시스템은 조립 공정 시스템 중 노칭 과정에 이용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 56을 참조하면, 배터리 공정 시스템은 배터리 제조시스템(4100), 제1 센서(4200), 제2 센서(4300) 및 서버(4400)를 포함할 수 있다.
배터리 제조시스템(4100)은 배터리 제조 공정에서 발생하는 전극의 데이터를 실시간으로 수집하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 배터리 제조시스템(4100)은 배터리 공정 시스템의 공정 진행 상황, 알람 발생 유무, 온도, 압력, 수량 등과 같은 배터리 공정 시스템에서 발생하는 데이터 또는 그래프 데이터를 수집하여 분석할 수 있다.
배터리 제조시스템(4100)은 전극 조립체의 제조 공정 중 발생하는 적어도 하나의 전극 각각의 데이터를 관리하기 위해 전극 각각을 추적할 수 있다. 먼저 음극의 경우, 배터리 조립 공정의 노칭 과정에서 레이저 장치로부터 음극의 탭(Tab)에 바코드 형태의 물리적 ID를 발번받을 수 있다. 즉, 음극은 각각 노칭 과정에서 고유의 물리적 ID가 마킹되고, BCR(Bar Code Reader) 장치를 통해 양극 탭에 마킹된 바코드 ID가 인식될 수 있다. 따라서 복수의 음극은 각각 물리적인 ID와 매칭되어 물리적인 ID에 기초하여 상위 시스템에서 데이터의 추적성 확보가 가능하다. 배터리 제조시스템(4100)은 음극의 경우, 음극의 탭에 마킹된 물리적 ID에 기초하여 각각의 음극을 관리할 수 있다.
한편 양극의 경우, 배터리 제조시스템(4100)은 배터리 공정 시스템의 제1 센서(4200) 및 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 양극의 각각의 데이터를 수신하고, 수신한 데이터에 기초하여 양극을 추적 및 관리할 수 있다.
구체적으로 배터리 제조시스템(4100)은 양극의 규격 정보를 확인할 수 있는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 양극의 규격 정보를 수신할 수 있다.
제1 센서(4200)는 탭 센서(4210) 및 트리거 보드(4220)를 포함할 수 있다. 먼저 탭 센서(4210)는 양극의 탭의 규격 정보를 판단할 수 있다. 구체적으로 탭 센서(4210)는 양극의 탭 각각의 길이, 즉 피치(Pitch)를 판단할 수 있다. 탭 센서(4210)는 감지한 양극의 탭 각각의 길이를 트리거 보드(4220)에 전송할 수 있다. 트리거 보드(4220)는 탭 센서(4210)로부터 수신한 양극의 탭 각각의 길이에 기초하여, 양극 탭의 카운트 정보를 생성할 수 있다. 즉, 트리거 보드(4220)는 수신한 양극의 탭 각각의 길이 별로 카운트 값을 증가시킬 수 있다. 트리거 보드(4220)는 양극의 탭 각각의 길이 별 카운트 값이 증가할 때마다 BCD(Binary Coded Decimal) 코드를 1씩 증가시킬 수 있다. 트리거 보드(4220)는 생성한 양극의 탭의 각각의 길이 별 카운트 값을 BCD 코드의 형태로 변환하여 배터리 제조시스템(4100)에 전송할 수 있다.
또한, 배터리 제조시스템(4100)은 양극의 위치 좌표를 판단할 수 있는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신할 수 있다.
제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극 각각의 위치 좌표를 산출할 수 있다. 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치의 리와인더(RW,Rewinder)에 설치된 엔코더(Encoder)를 포함할 수 있다. 제2 센서(4300)는 전극의 직선 이동 거리를 기초로 전극의 위치 좌표를 산출할 수 있다.
배터리 제조시스템(4100)은 양극의 규격 정보 및 위치 좌표에 기초하여 적어도 하나의 양극 각각의 가상의 식별 정보를 생성할 수 있다. 즉, 배터리 제조시스템(4100)은 양극의 규격 정보 및 위치 좌표에 기초하여 생성한 양극의 가상의 식별 정보에 기초하여 양극의 데이터를 추척 및 관리할 수 있다.
또한, 배터리 제조시스템(4100)은 생성한 양극의 가상의 식별 정보 및 양극의 가상의 식별 정보에 기초하여 추적한 양극의 데이터를 상위 시스템인 서버(4400)로 전송할 수 있다. 여기서 서버(4400)는 배터리 제조시스템(4100)으로부터 양극의 데이터를 양극 각각의 품질, 불량 여부 및 검사 정보를 통합하여 관리할 수 있다. 서버(4400)는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 기술을 포함할 수 있다.
이하에서 배터리 제조시스템(4100)의 전극의 가상의 식별 정보를 생성하여, 전극의 데이터를 수집 및 관리하는 동작에 대해 설명한다. 또한, 이하에서는 전극은 양극을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 57은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템(4100)의
구성을 보여주는 블록도이다.
도 57을 참조하면, 배터리 제조시스템(4100)은 설비 제어 장치(4110), 검사 장치(4120) 및 컨트롤러(4130)를 포함할 수 있다.
설비 제어 장치(PLC, Programmable Logic Controller)(4110)는 배터리 공정 시스템의 유지, 관리, 자동 제어 및 모니터링에 사용하는 제어 장치로 정의할 수 있다. 예를 들어, 설비 제어 장치(4110)는 전극 노칭 장치(미구비)의 구동을 관리할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 복수의 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 설비 제어 장치(4110)는 내장된 소프트웨어를 이용하여 복수의 제어 신호들을 동시에 또는 순차적으로 처리할 수 있다. 설비 제어 장치(4110)의 소프트웨어는 휘발성 또는 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 설비 제어 장치(4110)의 소트프웨어는 입력된 제어 신호를 실시간으로 처리할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극 탭의 길이, 즉 피치 정보를 수신할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 길이에 기초하여 생성된 적어도 하나의 전극의 카운트 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 전극의 길이에 따른 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신할 수 있다. 여기서 전극의 수량 카운트 값은 BCD 코드를 포함할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신할 수 있다. 여기서 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 설치된 엔코더를 포함할 수 있다. 도 58은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 노칭 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 58을 참조하면, 노칭 장치(4500)는 전극을 커팅하여 전극을 가공할 수 있다. 전극은 전극 활물질이 코팅된 코팅부와, 전극 활물질이 없는 무지부를 포함한다. 노칭 장치(4500)는 전극에 구비된 무지부를 커팅하여 전극 탭으로 가공할 수 있다.
제1 센서(4200)는 노칭 장치(4500)를 통해 가공된 전극의 탭의 길이 및 탭의 길이에 따른 수량 카운트 값을 포함하는 규격 정보를 생성할 수 있다.
제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 생성할 수 있다. 여기서 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치(4500)의 리와인더(RW, Rewinder)에 설치된 엔코더(Encoder)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 여기서 엔코더는 노칭 장치(4500)의 언와인더(UW, Unwinder) 또는 리와인더(RW)의 외부에 설치될 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 엔코더는 노칭 장치의 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)에 내장될 수 있다.
제2 센서(4300)는 엔코더로부터 입력된 펄스 개수를 기초로 적어도 하나의 전극 각각의 위치 좌표를 산출할 수 있다. 구체적으로 엔코더는 노칭 장치의 리와인더(RW)를 구동하는 구동 모터에 설치되어 구동 모터의 회전수에 따른 전극의 이동 거리를 산출할 수 있다. 엔코더는 구동 모터의 회전판의 복수의 슬릿들을 통과하는 빛을 포착하여 펄스 신호를 생성할 수 있다. 제2 센서(4300)는 엔코더로부터 입력된 펄스 신호를 기초로 구동 모터의 회전수를 산출하고, 구동 모터의 회전수를 기초로 전극이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동한 직선 이동거리를 산출할 수 있다. 제2 센서(4300)는 전극의 직선 이동 거리를 기초로 전극의 위치 좌표를 산출할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 엔코더를 포함하는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 설비 제어 장치(4110)는 엔코더를 포함하는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 롤맵(Roll Map) 좌표를 수신할 수 있다.
도 59는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 롤맵 좌표를 나타내는 도면이다.
도 59를 참조하면, 설비 제어 장치(4110)는 엔코더를 포함하는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 롤맵(Roll Map) 좌표를 수신할 수 있다. 여기서 롤맵은 전극 제조 공정에서의 전극의 품질, 불량 또는 전극의 제조와 관련된 데이터를 롤투롤 상태의 전극을 모사한 롤맵 바에 표시한 것을 의미한다. 전극 제조공정에서 제조된 전극으로 배터리를 제조하여 배터리에 불량이 발생한 경우 어떤 원인으로 불량이 발생하였는지를 파악하기 위해 전극의 제조 이력 데이터가 필요하다. 롤맵은 전극 코팅 공정, 롤 프레스 공정 및 노칭 공정 등 연속적인 전극 제조 공정의 전극 제조 이력 데이터를 기록하여 후속 공정간의 관계에 있어서 불량 발생 원인을 특정할 수 있다.
예를 들어, 롤맵은 전극 노칭 공정 중, 노칭 장치(4500)의 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 롤투롤 상태로 설치되어 이동하는 실제 전극을 모사한 바 형태의 롤맵 바 상에 표시할 수 있다. 또한, 롤맵은 노칭 장치(4500)의 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하는 전극 경로와 동기화되어 화면상에 표시될 수 있다.
제2 센서(4300)는 적어도 하나의 노칭된 전극이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동된 위치 좌표, 즉 롤맵 좌표를 생성할 수 있다.
예를 들어, 설비 제어 장치(4110)는 제2 센서(4300)로부터 도 59에 도시된 전극 ③의 롤맵 좌표로서 '22037'을 수신할 수 있다. 또한, 예를 들어, 설비 제어 장치(4110)는 제2 센서(4300)로부터 도 59에 도시된 전극 ②의 롤맵 좌표로서 '18978'을 수신할 수 있다. 또한, 예를 들어, 설비 제어 장치(4110)는 제2 센서(4300)로부터 도 59에 도시된 전극 ①의 롤맵 좌표로서 '9004'를 수신할 수 있다.
설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 수신한 적어도 하나의 전극 각각의 규격 정보 및 제2 센서(4300)로부터 수신한 적어도 하나의 전극 각각의 위치 좌표에 기초하여 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 수신한 적어도 하나의 양극 탭의 규격 정보 및 제2 센서(4300)로부터 수신한 적어도 하나의 양극의 롤맵 좌표에 기초하여 적어도 하나의 전극 각각의 가상의 ID를 생성할 수 있다.
검사 장치(4120)는 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성할 수 있다. 여기서 검사 장치(4120)는 예를 들어 비전(Vision) 검사 센서를 포함할 수 있다. 여기서 비전 검사 센서는 산업용 카메라를 이용하여 검사 대상의 형태, 크기, 문자, 패턴 등을 사람의 눈처럼 판별하여 제품의 물리적 결함, 부품 누락 여부 또는 품질을 검사할 수 있다. 검사 장치(4120)는 비전 검사 센서를 이용하여 적어도 하나의 전극의 품질을 검사하여, 검사 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로 검사 장치(4120)는 전극을 촬영하여 촬영한 이미지를 획득하고, 전극의 이미지를 분석하여 불량 여부 또는 품질을 검사할 수 있다. 여기서 불량이란, 전극 및 전극의 품질 불량뿐만 아니라, 정렬 불량, 크기 불량 등 다양한 불량을 포함할 수 있다.
검사 장치(4120)는 노칭 장치(4500)에 의해 노칭되어 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정할 수 있다.
검사 장치(4120)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격정보를 수신할 수 있다. 검사 장치(4120)는 생성한 적어도 하나의 전극의 검사 정보에 수신한 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 부가할 수 있다. 검사 장치(4120)는 적어도 하나의 전극의 검사 정보에 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 부가하여 컨트롤러(4130)에 전송할 수 있다.
컨트롤러(4130)는 설비 제어 장치(4110)로부터 적어도 하나의 전극 각각의 규격 정보 및 적어도 하나의 전극의 가상의 식별 정보를 수신할 수 있다. 또한, 컨트롤러(4130)는 검사 장치(4120)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 수신할 수 있다. 컨트롤러(4130)는 설비 제어 장치(4110)로부터 수신한 적어도 하나의 전극의 가상의 식별 정보 및 검사 장치(4120)로부터 수신한 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다. 구체적으로 컨트롤러(4130)는 적어도 하나의 전극의 ID 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다.
컨트롤러(4130)는 적어도 하나의 전극의 ID 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성할 수 있다.
도 60은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 통합 검사 데이터를 나타내는 도면이다.
도 60을 참조하면 컨트롤러(4130)는 노칭된 적어도 하나의 전극 각각의 노칭 시간, 가상의 전극 ID, 전극을 생성하기 위해 투입된 Lot의 ID 및 롤맵 좌표 정보를 통합하여 통합 검사 데이터를 생성할 수 있다. 여기서 투입된 Lot의 ID는 전극 롤을 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 롤투롤 상태로 설치할 때 전극 롤의 로트 넘버를 의미한다.
컨트롤러(4130)는 생성한 통합 검사 정보를 서버(4400)로 전송할 수 있다. 여기서 서버(4400)는 예를 들어 SPC(Statistical Process Control) 장치일 수 있다. 여기서 SPC는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적인 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리 방법/장치이다. 서버(4400)는 컨트롤러(4130)를 통해 획득한 적어도 하나의 전극 각각의 통합 검사 데이터를 통계적으로 관리하여 전극의 품질 및 전극의 위치 좌표를 확인할 수 있고, 전극의 제조 현황을 함께 모니터링할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템에 따르면 양극의 규격 정보를 기초로 가상의 ID를 발번하여 양극의 데이터의 추적성 확보가 가능하다.
배터리 제조시스템은 음극 추적 시스템과 동일한 방법으로 가상의 양극 아이디를 발번하여 상위 시스템으로 데이터를 전송하여 양극과 음극의 추적성 확보 및 분석 분석 환경을 제공할 수 있다.
또한, 배터리 제조시스템은 양극의 검사 데이터뿐만 아니라 설비 데이터 등 노칭 공정에서 발생 및 수집되는 모든 양극 데이터를 통합하여 상위 시스템에서 통합 관리할 수 있다.
도 61은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조방법을 보여주는 흐름도이다.
이하에서는 도 56 내지 도 60을 참조하여 배터리 제조방법에 대해 설명한다.
배터리 제조시스템(4100)은 도 56 내지 도 59를 참조하여 설명한 시스템(4100)와 실질적으로 동일할 수 있으므로, 이하에서는 설명의 중복을 피하기 위하여 간략히 설명한다.
도 61을 참조하면, 배터리 제조방법은 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계(S101), 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신하는 단계(S102), 규격 정보 및 위치 좌표에 기초하여 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계(S103), 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계(S104) 및 적어도 하나의 전극의 식별 정보 및 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계(S105)를 포함하는 단계를 포함할 수 있다.
S101 단계에서, 설비 제어 장치(PLC, Programmable Logic Controller)(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신할 수 있다. 설비 제어 장치(4110)는 배터리 공정 시스템의 유지, 관리, 자동 제어 및 모니터링에 사용하는 제어 장치로 정의할 수 있다. 예를 들어, 설비 제어 장치(4110)는 전극 노칭 장치의 구동을 관리할 수 있다.
S101 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 복수의 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 설비 제어 장치(4110)는 내장된 소프트웨어를 이용하여 복수의 제어 신호들을 동시에 또는 순차적으로 처리할 수 있다. S101 단계에서, 설비 제어 장치(4110)의 소프트웨어는 휘발성 또는 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 설비 제어 장치(4110)의 소트프웨어는 입력된 제어 신호를 실시간으로 처리할 수 있다.
S101 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신할 수 있다. 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극 탭의 길이, 즉 피치 정보를 수신할 수 있다.
S101 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 길이에 기초하여 생성된 적어도 하나의 전극의 카운트 정보를 생성할 수 있다. S101 단계에서, 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 전극의 길이에 따른 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신할 수 있다. 여기서 전극의 수량 카운트 값은 BCD 코드를 포함할 수 있다.
S102 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신할 수 있다. 여기서 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 설치된 엔코더를 포함할 수 있다.
S102 단계에서, 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 생성할 수 있다. 여기서 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치(4500)의 리와인더(RW, Rewinder)에 설치된 엔코더(Encoder)를 포함할 수 있다.
S102 단계에서, 제2 센서(4300)는 엔코더로부터 입력된 펄스 개수를 기초로 적어도 하나의 전극 각각의 위치 좌표를 산출할 수 있다. 제2 센서(4300)는 엔코더로부터 입력된 펄스 신호를 기초로 구동 모터의 회전수를 산출하고, 구동 모터의 회전수를 기초로 전극이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동한 직선 이동거리를 산출할 수 있다. 제2 센서(4300)는 전극의 직선 이동 거리를 기초로 전극의 위치 좌표를 산출할 수 있다.
S102 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 엔코더를 포함하는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표를 수신할 수 있다. 실시예에 따라, 설비 제어 장치(4110)는 엔코더를 포함하는 제2 센서(4300)로부터 적어도 하나의 전극의 롤맵(Roll Map) 좌표를 수신할 수 있다. 여기서 롤맵은 전극 제조 공정에서의 전극의 품질, 불량 또는 전극의 제조와 관련된 데이터를 롤투롤 상태의 전극을 모사한 롤맵 바에 표시한 것을 의미한다. 전극 제조 공정에서 제조된 전극으로 배터리를 제조하게 되며, 이때 최종 배터리에 불량이 발생한 경우 어떤 원인에서 불량이 발생하였는지를 파악하기 위해 전극의 제조 이력 데이터가 필요하다. 롤맵은 전극 코팅 공정, 롤 프레스 공정 및 노칭 공정 등 연속적인 전극 제조 공정의 전극제조 이력 데이터 기록하여 후속 공정간의 관계에 있어서 불량 발생 원인을 특정할 수 있다.
S102 단계에서, 제2 센서(4300)는 적어도 하나의 노칭된 전극이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동된 위치 좌표, 즉 롤맵 좌표를 생성할 수 있다.
S103 단계에서, 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 수신한 적어도 하나의 전극 각각의 규격 정보 및 제2 센서(4300)로부터 수신한 적어도 하나의 전극 각각의 위치 좌표에 기초하여 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성할 수 있다. S103 단계에서, 구체적으로 설비 제어 장치(4110)는 제1 센서(4200)로부터 수신한 적어도 하나의 양극 탭의 규격 정보 및 제2 센서(4300)로부터 수신한 적어도 하나의 양극의 롤맵 좌표에 기초하여 적어도 하나의 전극 각각의 가상의 ID를 생성할 수 있다.
S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성할 수 있다. 여기서 검사 장치(4120)는 예를 들어 비전(Vision) 검사 센서를 포함할 수 있다. S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 비전 검사 센서를 이용하여 적어도 하나의 전극의 품질을 검사하여, 검사 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로 검사 장치(4120)는 전극을 촬영하여 촬영한 이미지를 획득하고, 전극의 이미지를 분석하여 불량 여부 또는 품질을 검사할 수 있다.
S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 노칭 장치(4500)에 의해 노칭되어 형성된 복수개의 탭의 피치를 측정할 수 있다.
S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 제1 센서(4200)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신할 수 있다. S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 생성한 적어도 하나의 전극의 검사 정보에 수신한 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 부가할 수 있다. S104 단계에서, 검사 장치(4120)는 적어도 하나의 전극의 검사 정보에 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 부가하여 컨트롤러(4130)에 전송할 수 있다.
S105 단계에서, 컨트롤러(4130)는 설비 제어 장치(4110)로부터 적어도 하나의 전극 각각의 규격 정보 및 적어도 하나의 전극의 가상의 식별 정보를 수신할 수 있다.
S105 단계에서, 또한, 컨트롤러(4130)는 검사 장치(4120)로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 수신할 수 있다.
S105 단계에서, 컨트롤러(4130)는 설비 제어 장치(4110)로부터 수신한 적어도 하나의 전극의 가상의 식별 정보 및 검사 장치(4120)로부터 수신한 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다. S105 단계에서, 구체적으로 컨트롤러(4130)는 적어도 하나의 전극의 ID 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리할 수 있다.
S105 단계에서, 컨트롤러(4130)는 적어도 하나의 전극의 ID 및 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성할 수 있다. S105 단계에서, 컨트롤러(4130)는 노칭된 적어도 하나의 전극 각각의 노칭 시간, 가상의 ID, 전극을 생성하기 위해 투입된 Lot의 ID 및 롤맵 좌표 정보를 통합하여 통합 검사 데이터를 생성할 수 있다. 여기서 투입된 Lot의 ID 전극 롤을 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 롤투롤 상태로 설치할 때 전극 롤의 로트 넘버를 의미한다.
S105 단계에서, 컨트롤러(4130)는 생성한 통합 검사 정보를 서버(4400)로 전송할 수 있다. 여기서 서버(4400)는 예를 들어 SPC(Statistical Process Control) 장치일 수 있다. 여기서 SPC는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적인 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리 방법이나 해당 방법을 실행하기 위한 장치/시스템을 말한다.
S105 단계에서, 서버(4400)는 컨트롤러(4130)를 통해 획득한 적어도 하나의 전극 각각의 통합 검사 데이터를 통계적으로 관리하여 전극의 품질 및 전극의 위치 좌표를 확인할 수 있고 전극의 제조 현황을 함께 모니터링할 수 있다.
도 62는 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템을 구현하는 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 62를 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(4600)은 MCU(4610), 메모리(4620), 입출력 I/F(4630) 및 통신 I/F(4640)를 포함할 수 있다.
MCU(4610)는 메모리(4620)에 저장되어 있는 각종 프로그램(예를 들면, 양극의 규격 정보를 판단하는 프로그램)을 실행시키고, 이러한 프로그램들을 각종 데이터를 처리하며, 전술한 도 57에 나타낸 배터리 제조시스템(4100)의 기능들을 수행하도록 하는 프로세서일 수 있다.
메모리(4620)는 작동에 관한 각종 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(4620)는 작동 데이터를 저장할 수 있다.
이러한 메모리(4620)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리(4620)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(4620)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(4620)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(4620)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(4630)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(4610) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(4640)는 서버와 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다. 예를 들면, 통신I/F(4640)를 통해 별도로 마련된 외부 서버로부터 저항 측정 및 이상 진단을 위한 프로그램이나 각종 데이터 등을 송수신할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(4620)에 기록되고, MCU(4610)에 의해 처리됨으로써, 예를 들면 도 56 및 도 57을 참조하여 설명한 배터리 제조시스템(4100)의 각 기능들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
배터리의 제조 공정은 미리 정해진 공정 순서에 따라 시계열적으로 진행되며, 각 공정마다 배터리에 대응하여 수집되는 공정 데이터는 상위 제어기로 시계열적으로 보고될 수 있다. 상위 제어기는 보고된 공정 데이터를 분석하여 해당 배터리에 대한 품질을 예측하거나 품질 저하의 원인을 분석할 수 있다. 이러한 분석의 정확성을 위해서는 배터리와 공정 데이터 간의 정합성이 보장될 수 있어야 한다.
본 문서에 개시된 실시예들의 일 목적은 상위 제어기로 보고되는 공정 데이터와 배터리 간의 정합성을 보장할 수 있는 배터리 제조 방법 및 배터리 제조 시스템을 제공하는데 일 목적이 있다.
도 63은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템 및 상위 제어 시스템을 블록도이다.
도 63을 참조하면, 배터리 제조 시스템(5100)과 상위 제어 시스템(5050)이 도시되어 있다.
배터리 제조 시스템(5100)은 전력을 저장할 수 있는 배터리를 제조하기 위한 공정 시스템일 수 있다. 예를 들어, 배터리는 배터리 팩(battery pack) 형태로 제조될 수 있고, 배터리 팩은 배터리의 양극과 음극을 만드는 전극 공정, 배터리 형태(예컨대, 원통형, 각형, 파우치형)에 따라 극판을 쌓고 전해질을 주입하여 밀봉하는 조립 공정, 조립된 배터리를 전기에너지를 이용하여 활성화하는 활성화 공정, 및 배터리 셀들을 모듈화하여 팩 단위로 제조하는 팩 공정을 거쳐 제조될 수 있다. 본 개시에서는 배터리 제조 시스템(4100)이 조립 공정 중 NND(Notching AND Dryer) 공정 및/또는 라미네이션(lamination) 공정을 수행하는 공정 시스템임을 전제로 설명하나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
상위 제어 시스템(5050)은 배터리 제조 시스템(5100)으로부터 배터리 제조 시스템(5100)이 수행하는 배터리 제조 공정을 모니터링할 수 있는 공정 데이터를 보고 받고, 공정 데이터를 기초로 배터리의 품질 저하 원인을 분석할 수 있다. 이를 위해 상위 제어 시스템(5050)은 배터리 제조 시스템(5100)과 통신하여 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 공정 데이터는 배터리 제조 시스템(4100)이 수행하는 각 공정에서 배터리에 대한 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 상위 제어 시스템(5050)은 ECS(Edge Computer System) 시스템 및/또는 EDC(Equipment Data Collection) 시스템일 수 있다.
도 64는 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수행되는 공정 순서를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 65는 도 63의 배터리 제조 시스템을 제어하는 공정 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 66는 도 63의 배터리 제조 시스템에서 수집되는 공정 데이터의 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 64 내지 도 66을 참조하면, 도 64에는 배터리 제조 시스템(5100)에서 수행되는 공정 순서가 개략적으로 도시되어 있고, 도 65에는 배터리 제조 시스템(5100)이 수행하는 공정들을 제어할 수 있는 공정 컨트롤러(5200)의 구성이 도시되어 있다. 공정 컨트롤러(5200)는 배터리 제조 시스템(5100) 내부에 포함된 구성일 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않고 공정 컨트롤러(5200)의 적어도 일부는 배터리 제조 시스템(5100)의 외부에 위치할 수도 있다.
공정 컨트롤러(5200)는 주제어부(5210), 가상 ID 생성부(5220), 가상 ID 관리부(5230), 공정 데이터 수집부(5240), 셀 ID 수집부(5250) 및 통신부(5260)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 공정 컨트롤러(5200)는 PLC(Programmable Logic Controller)일 수 있다.
주제어부(5210)는 공정 컨트롤러(5200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있고, 특히 각 배터리 셀(CL)에 대한 공정 순서, 현재 상태 등 공정의 전체적인 흐름을 제어할 수 있다. 이하의 설명에서 특별히 언급되지 않는 한, 공정 컨트롤러(5200)의 동작은 주제어부(5210)에 의해 수행되는 동작일 수 있다. 공정 컨트롤러(5200)의 나머지 구성의 동작은 이하의 도 64에 대한 설명에서 후술하기로 한다.
도 64에 도시된 바와 같이, 배터리 제조 시스템(5100)은 공정 라인(process line; PL)을 포함할 수 있으며, 각 공정은 공정 라인(PL) 상에서 순차적으로 수행될 수 있다. 즉, 배터리 셀(CL)이 공정 라인(PL) 상에 투입되면 시작 공정(PR0)부터 제1 내지 제n(n은 2 이상의 정수) 공정(PR1~PRn)이 순차적으로 수행될 수 있고, 마무리 공정으로 바코드 공정(PRb)이 수행될 수 있다. 배터리 셀(CL)은 전극, 분리막 및 전해액이 특정 형태(원통형, 각형, 파우치형 등)로 완전히 조립된 형태일 수도 있고, 완전히 조립되기 전 일부 구성(예컨대, 전극 및 분리막)만을 포함하는 상태일 수 있으나 본 개시에서는 완전히 조립되기 전의 상태도 배터리 셀(CL)에 포함되는 개념으로 설명하기로 한다.
시작 공정(PR0)에서 배터리 셀(CL)에 대해 제1 내지 제n 공정(PR1~PRn)의 준비를 위한 공정(예컨대, 클리닝)이 수행될 수 있고, 가상 ID 생성부(5220)는 배터리 셀(CL)에 대응하는 가상 ID(VID)를 생성할 수 있다. 가상 ID(VID)는 배터리 셀(CL)을 식별하기 위한 정보로서, 예를 들어 배터리 셀(CL)이 공정 라인(PL)에 투입된 시각을 이용하여 생성될 수 있으나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 가상 ID 생성부(5220)는 배터리 셀(CL)에 대응하여 생성된 가상 ID(VID)를 가상 ID 관리부(5230)로 제공할 수 있다. 가상 ID 관리부(5230)는 최초 수신된 가상 ID(VID)를 시작 공정(PR0)을 나타내는 공정 단계 정보와 매칭하여 저장할 수 있다. 공정 단계 정보는 가상 ID(VID)에 해당하는 배터리 셀(CL)에 대해 현재 수행되는 공정이 전체 공정 중 어느 공정인지 나타내는 정보일 수 있다.
시작 공정(PR0)이 완료되면, 배터리 셀(CL)은 제1 공정(PR1)을 위해 이동할 수 있으며 배터리 셀(CL)의 이동과 동기화되어 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)도 제1 공정(PR1)으로 쉬프트할(shift) 수 있다. 여기서, 쉬프트한다는 의미는 가상 ID(VID)에 매칭된 시작 공정(PR0)의 공정 단계 정보를 제1 공정(PR1)의 공정 단계 정보로 대체하여 저장하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 이러한 쉬프트의 목적은 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)에 대응하는 공정 단계 정보를 배터리 셀(CL)에 대해 수행 중인 공정에 일치되도록 하기 위함이다.
제1 공정(PR1)을 수행하는 공정 설비(미도시)는 제1 공정(PR1)의 수행 중 배터리 셀(CL)에 대한 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함하는 공정 데이터(PD1)를 생성할 수 있고, 공정 데이터 수집부(5240)는 제1 공정(PR1)을 수행하는 공정 설비(미도시)로부터 수신된 공정 데이터(PD1)를 가상 ID 관리부(5230)에 저장된 정보를 참조하여 가상 ID(VID)와 매칭하여 저장할 수 있다. 즉, 공정 데이터 수집부(5240)는 제1 공정(PR1)을 수행하는 공정 설비(미도시)로부터 수신된 공정 데이터(PD1)를 수신하면, 가상 ID 관리부(5230)로부터 제1 공정(PR1)의 공정 단계 정보와 매칭된 가상 ID(VID)를 제공받을 수 있으며, 가상 ID(VID)와 공정 데이터(PD1)를 매칭하여 저장할 수 있다.
제1 공정(PR1)이 완료되면, 배터리 셀(CL)은 제2 공정(PR2)을 위해 이동할 수 있으며 배터리 셀(CL)의 이동과 동기화되어 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)도 제2 공정(PR2)으로 쉬프트할 수 있다.
이후의 제2 공정을 수행하는 공정 설비(미도시)는 제2 공정(PR2)의 수행 중 배터리 셀(CL)에 대한 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함하는 공정 데이터(PD2)를 생성할 수 있고, 공정 데이터 수집부(5240)는 제2 공정(PR2)을 수행하는 공정 설비(미도시)로부터 수신된 공정 데이터(PD2)를 가상 ID 관리부(5230)에 저장된 정보를 참조하여 가상 ID(VID)와 매칭하여 저장할 수 있다. 즉, 공정 데이터 수집부(5240)는 제2 공정(PR2)을 수행하는 공정 설비(미도시)로부터 수신된 공정 데이터(PD2)를 수신하면, 가상 ID 관리부(5230)로부터 제2 공정(PR2)의 공정 단계 정보와 매칭된 가상 ID(VID)를 제공받을 수 있으며, 가상 ID(VID)와 공정 데이터(PD2)를 매칭하여 저장할 수 있다.
즉, 가상 ID 관리부(5230)의 쉬프트 동작 및 공정 데이터 수집부(5240)의 공정 데이터 저장 동작은 제n 공정(PRn)이 완료될 때까지 제1 내지 제n 공정(PR1~PRn) 각각에 대해 순차적으로 수행될 수 있다.
도 66의 (a)에 나타난 바와 같이, 제n 공정(PRn)이 완료되면, 공정 데이터 수집부(5240)에는 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn) 각각이 가상 ID(VID)와 매칭되어 저장될 수 있다.
제n 공정(PRn)이 완료되면, 배터리 셀(CL)은 바코드 공정(PRb)을 위해 이동할 수 있으며 배터리 셀(CL)의 이동과 동기화되어 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)도 바코드 공정(PRb)으로 쉬프트할 수 있다.
바코드 공정(PRb)에서 배터리 셀(CL)에 대해 마무리를 위한 공정(예컨대, 클리닝)이 수행될 수 있고, 바코드 리더기(미도시)는 배터리 셀(CL)에 부착된 바코드 형태의 셀 ID(CID)를 리드(read)할 수 있다. 본 개시에서는 셀 ID(CID)가 바코드 형식으로 배터리 셀(CL)에 부착되는 것으로 예시되나, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않으며 다른 형식(예컨대, QR 코드, 식별 번호 등)으로 배터리 셀(CL)에 부착될 수 있으며 이 경우 바코드 리더기(미도시)는 다른 형식의 셀 ID(CID)를 리드할 수 있는 장치로 대체될 수 있다.
한편, 바코드 형태의 셀 ID(CID)는 제1 내지 제n 공정(PR1~PRn) 중 어느 하나의 공정 수행 중 배터리 셀(CL)에 부착될 수 있다. 여기서, 바코드 형태의 셀 ID(CID)는 배터리 셀(CL)에 직접 부착될 수도 있고, 다른 실시예에 따라 배터리 셀(CL)을 운반하는 장치에 부착될 수도 있다.
바코드 리더기(미도시)는 배터리 셀(CL)에 부착된 바코드 형태의 셀 ID(CID)를 리드하여 셀 ID(CID)를 추출할 수 있고, 추출된 셀 ID(CID)를 셀 ID 수집부(5250)로 전달할 수 있다.
셀 ID 수집부(5250)는 셀 ID(CID)를 수신하면, 가상 ID 관리부(5230)에 저장된 정보를 참조하여 바코드 공정(PRb)의 공정 단계 정보와 매칭된 가상 ID(VID)를 추출하고, 추출된 가상 ID(VID)와 셀 ID(CID)를 주제어부(5210)로 전달할 수 있다.
주제어부(5210)는 셀 ID 수집부(5250)로부터 가상 ID(VID)와 셀 ID(CID)를 수신하면, 공정 데이터 수집부(5240)로부터 가상 ID(VID)에 매칭된 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)를 제공받아 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)와 셀 ID(CID)를 매칭하여 배터리 셀(CL)에 대한 공정 정보(PI)를 생성할 수 있다.
즉, 도 66의 (a)에서 공정 데이터 수집부(5240)는 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn) 각각을 가상 ID(VID)와 매칭하여 저장할 수 있고, 주제어부(5210)는 셀 ID(CID)와 함께 수신된 가상 ID(VID)에 매칭된 배터리 셀(CL)에 대해 수행된 각 공정에서 시계열적으로 수집된 공정 데이터(PD1~PDn)를 공정 데이터 수집부(5240)로부터 제공받아, 도 66의 (b)에 도시된 바와 같이 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)와 셀 ID(CID)를 매칭하여 배터리 셀(CL)에 대한 공정 정보(PI)를 생성할 수 있다.
통신부(5260)는 공정 컨트롤러(5200)와 상위 제어 시스템(5050) 간의 유선 통신 채널 및/또는 무선 통신 채널을 수립하고, 수립된 통신 채널을 통해 상위 제어 시스템(5050)과 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(5260)는 적어도 하나의 무선 접속 기술(radio access technology, RAT)에 기반하여 다른 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신부(5260)는 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)와 셀 ID(CID)를 포함하는 공정 정보(PI)를 상위 제어 시스템(5050)으로 전송(또는 보고)할 수 있다.
본 개시에 따르면, 공정 컨트롤러(5100)는 배터리 셀(CL)에 대해 가상 ID(VID)를 부여하여 관리하고, 각 공정이 완료될 때마다 공정 데이터(PD1~PDn)를 가상 ID(VID)와 매칭하여 임시 저장하였다가, 배터리 셀(CL)의 셀 ID(CID)와 매칭되는 가상 ID(VID)를 통해 배터리 셀(CL)에 대응하는 공정 데이터(PD1~PDn)를 추출하여 공정 정보(PI)를 생성함으로써, 공정 데이터(PD1~PDn)와 배터리 셀(CL) 간의 정합성을 확보할 수 있다. 정합성이 확보된 공정 정보(PI)는 상위 제어 시스템(5050)으로 전달될 수 있고, 상위 제어 시스템(5050)은 셀 ID(CID)를 조회하여 배터리 셀(CL)에 정확히 매칭되는 공정 데이터(PD1~PDn)를 검색할 수 있어 배터리 셀(CL)에 대한 품질 관련 분석의 정확성을 높일 수 있다.
만일 가상 ID(VID)를 이용하지 않고 공정 데이터(PD1~PDn)를 시계열적으로 상위 제어 시스템(5050)으로 보고한 뒤, 상위 제어 시스템(5050)이 각 공정이 완료된 시간 등으로부터 배터리 셀(CL)에 해당하는 공정 데이터(PD1~PDn)를 추정하는 방식을 이용할 경우, 공정 데이터(PD1~PDn)에 대한 전처리에 많은 시간과 리소스가 소모되고 데이터 간의 정합성이 저하될 우려가 있다.
도 67은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 67을 참조하면, 시작 공정(PR0)에서 가상 ID 생성부(5220)는 배터리 셀(CL)에 대응하는 가상 ID(VID)를 생성할 수 있다. 가상 ID 생성부(5220)는 배터리 셀(CL)에 대응하여 생성된 가상 ID(VID)를 가상 ID 관리부(5230)로 제공하고, 가상 ID 관리부(5230)는 최초 수신된 가상 ID(VID)를 시작 공정(PR0)의 공정 단계 정보와 매칭하여 저장할 수 있다(S10).
시작 공정(PR0)이 완료되면, 배터리 셀(CL)은 제1 공정(PR1)을 위해 이동할 수 있으며 배터리 셀(CL)의 이동과 동기화되어 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)도 제1 공정(PR1)으로 쉬프트할 수 있다(S20). 즉, 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)와 매칭된 공정 단계 정보가 배터리 셀(CL)에 대해 수행 중인 공정을 나타낼 수 있도록 공정 단계 정보를 설정할 수 있다.
제1 공정(PR1)을 수행하는 공정 설비(미도시)는 제1 공정(PR1)의 수행 중 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1)를 생성할 수 있고, 공정 데이터 수집부(5240)는 제1 공정(PR1)을 수행하는 공정 설비(미도시)로부터 수신된 공정 데이터(PD1)를 가상 ID 관리부(5230)에 저장된 정보를 참조하여 제1 공정(PR1)의 공정 단계 정보에 대응하는 가상 ID(VID)와 매칭하여 저장할 수 있다(S30).
공정 데이터의 수집이 완료될 수 있는 제n 공정(PRn)이 완료되기 전에는(S40의 No) S20 단계 및 S30 단계가 반복적으로 수행될 수 있다.
공정 데이터의 수집이 완료될 수 있는 제n 공정(PRn)이 완료되면(S40의 Yes), 배터리 셀(CL)은 바코드 공정(PRb)을 위해 이동할 수 있으며 배터리 셀(CL)의 이동과 동기화되어 가상 ID 관리부(5230)는 배터리 셀(CL)의 가상 ID(VID)도 바코드 공정(PRb)으로 쉬프트할 수 있다.
바코드 공정(PRb)에서 바코드 리더기(미도시)는 배터리 셀(CL)에 부착된 바코드 형태의 셀 ID(CID)를 리드하여 셀 ID(CID)를 추출할 수 있고, 추출된 셀 ID(CID)를 셀 ID 수집부(5250)로 전달할 수 있다.
셀 ID 수집부(5250)는 셀 ID(CID)를 수신하면, 가상 ID 관리부(5230)에 저장된 정보를 참조하여 바코드 공정(PRb)의 공정 단계 정보와 매칭된 가상 ID(VID)를 추출하고, 추출된 가상 ID(VID)와 셀 ID(CID)를 매칭하여 주제어부(5210)로 전달할 수 있다(S50).
주제어부(5210)는 셀 ID 수집부(5250)로부터 가상 ID(VID)와 셀 ID(CID)를 수신하면, 공정 데이터 수집부(5240)로부터 가상 ID(VID)에 매칭된 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)를 제공받아 배터리 셀(CL)에 대한 공정 데이터(PD1~PDn)와 셀 ID(CID)를 매칭하여 배터리 셀(CL)에 대한 공정 정보(PI)를 생성하고, 생성된 공정 정보(PI)를 상위 제어 시스템(5050)으로 전송할 수 있다(S60).
본 개시에서는 하나의 배터리 셀(CL)을 중심으로 배터리 제조 방법을 설명하였으나, 배터리 제조 시스템(4100)은 복수의 배터리 셀들에 대한 공정을 동시에 진행할 수 있으며, 복수의 배터리 셀들 각각에 대해 본 개시에서 설명된 배터리 제조 방법이 적용될 수 있다. 물론 이 경우 복수의 배터리 셀들은 상이한 가상 ID(VID)와 셀 ID(CID)를 가질 수 있다.
도 68은 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 배터리 제조 시스템의 동작 방법을 수행하기 위한 컴퓨팅 시스템의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도이다.
도 68을 참조하면, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨팅 시스템(5300)은 MCU(5310), 메모리(5320), 입출력 I/F(5330) 및 통신 I/F(5340)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 컴퓨팅 시스템(5300)은 앞서 설명한 배터리 제조 시스템(5100), 또는 공정 컨트롤러(5200)(이하 '해당 장치'라 함)의 동작을 수행하기 위한 시스템일 수 있다.
MCU(5310)는 메모리(5320)에 저장되어 있는 각종 프로그램을 실행하는 프로세서일 수 있다.
예를 들어, MCU(5310)는 공정 컨트롤러(5200)의 동작을 수행하는데 필요한 각종 데이터 및/또는 신호를 처리하는 프로세서일 수 있다
메모리(5320)는 해당 장치를 관리 및 제어하는데 필요한 각종 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리(5320)는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수 있다.
메모리(5320)는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리(5320)는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리(5320)는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리(5320)들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
입출력 I/F(5330)는, 키보드, 마우스, 터치 패널 등의 입력 장치(미도시)와 디스플레이(미도시) 등의 출력 장치와 MCU(5310) 사이를 연결하여 데이터를 송수신할 수 있도록 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
통신 I/F(5340)는 서버를 비롯한 외부 구성과 각종 데이터를 송수신할 수 있는 구성으로서, 유선 또는 무선 통신을 지원할 수 있는 각종 장치일 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은 메모리(5320)에 기록되고, MCU(5310)에 의해 실행 및 처리됨으로써, 상기 도 63 내지 도 67의 각 동작들을 수행하는 모듈로서 구현될 수도 있다.
롤맵은 전극 제조공정 및 조립공정에서 이동하는 전극의 위치를 좌표값으로 나타낼 수 있는 유용한 도구이다. 이동하는 전극에 대하여 각종 처리를 행하는 개별 공정의 공정데이터를 상기 좌표값에 매칭하여 롤맵 상에 나타낼 수 있다. 이에 의하여, 예컨대, 코팅공정, 롤프레스공정, 슬리팅 공정과 같은 전극 제조공정은 물론, 전극에 탭을 형성하는 노칭공정과 같은 복수의 롤투롤공정에 있어서, 전극 품질을 직관적으로 용이하게 분석 및 관리할 수 있다. 또한, 전극을 좌표값 단위로 특정하여 나타낼 수 있으므로, 이 좌표값과 특정 단위전극을 나타내는 식별표지(예컨대, 전극 ID)를 연계한다면, 전극 제조공정 이후의 조립공정은 물론, 활성화공정, 모듈/팩 공정의 후속공정까지 전극과 이를 포함하는 상위 어셈블리(예컨대, 전극 어셈블리, 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀, 모듈, 팩 등)의 품질 변화 이력까지 용이하게 분석 및 추적할 수 있다. 또한, 사후적으로, 상기 상위 어셈블리에 문제가 발생한 경우에는, 상기 식별표지 및 이에 대응되는 좌표값 데이터를 이용하여 상위 어셈블리에 포함되는 특정 전극의 제조이력을 파악할 수 있다. 따라서, 사후적인 품질추적이 가능하게 된다. 결론적으로, 롤맵에 의하면 전극 제조시부터 배터리 팩의 최종 제조공정에 이르는 모든 제조과정에서의 제조대상 목적물의 품질을 용이하게 분석 및 관리할 수 있게 된다.
롤맵은 기본적으로 전극을 모사한 평면(롤맵 바) 상에 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 표시되고, 이 좌표값과 전극 제조공정 또는 노칭공정 등의 공정데이터가 매칭되어 표시된다. 상기 공정데이터는, 전극 제조공정 또는 노칭공정에서 전극에 대하여 행하는 공정의 진행에 따라 취득되는 데이터이다.
필요에 따라서, 롤맵 상에 공정데이터의 일부 데이터만 표시하고 상기 일부 데이터와 연관되는 나머지 데이터 또는 다른 종류의 데이터를 상기 롤맵 상에 추가적으로 표시할 수 있다. 예컨대, 상기 일부 데이터를 제1 데이터라 칭하고, 상기 추가적인 데이터를 제2 데이터라 칭할 수 있다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도이고, 도 70은 전극 제조공정 및 노칭공정에서의 제1 롤맵 작성에 관한 개략도이고, 도 71은 제1롤맵작성부에 포함되는 시각화장치의 개략도이고, 도 72는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 데이터 흐름도이다.
본 발명의 배터리 제조시스템(6000)은 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵(RⅠ)을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제1롤맵작성부(6110); 및 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 제1데이터와 연관되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵(RⅡ)을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제2롤맵작성부(6120)를 포함한다.
상기 공정데이터는, 각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터;
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
설비데이터는, 각 공정을 행하는 설비 제어부(30)(설비 제어장치, 예컨대 PLC 제어부/제어장치)로부터 취득된 데이터이다. PLC 설비 제어장치는 전극 제조공정, 조립공정, 활성화공정, 모듈/팩 공정 등의 각 공정에서 공정시스템의 유지, 관리, 자동제어 및 모니터링에 사용되는 제어장치이다. 이러한 설비 제어장치는 예컨대, 전극 이동에 필요한 모터의 구동, 모터회전속도의 조절 등을 제어한다. 혹은 각 공정에서 필요한 공정 파라미터의 관리를 행한다. 예컨대, 전극 코팅공정에서는 전극 건조온도 및/또는 전극 온도의 관리를 행하고, 롤프레스공정에서는 롤프레스 압력 등을 조절할 수 있다. 따라서, 설비데이터는 각 공정에서 설비 제어부(30)가 관리하는 모든 공정 파라미터들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정데이터는, 각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터를 포함할 수 있다. 예컨대, 전극 코팅공정에서는 전극 슬러리 로딩량을 계측하거나 전극 상에 마킹되는 기준점을 계측할 수 있다. 롤프레스 공정에서는 프레스 후의 전극 두께를 계측할 수 있다. 또한, 코팅공정, 롤프레스공정, 슬리팅공정, 노칭 공정 등에는 공통적으로 외관 검사기(12)(비전 검사기) 등을 채용할 수 있다. 이와 같이, 검사 및/또는 계측데이터란, 각 공정에서 소정의 검사기, 계측기, 또는 검사 및 계측기에 의하여 검사 내지 계측되는 모든 데이터를 포함한다. 바꾸어 말하면, 상기 검사 및/또는 계측데이터란, 각 공정에서 행한 작업결과 및/또는 테스트결과를 포함한다.
상기 공정데이터는, 각 공정에서 취득되는 시계열 데이터를 또한 포함할 수 있다. 예컨대 PLC 제어부는 각 공정의 순서, 공정의 전체적인 흐름을 제어할 수 있다. 따라서, 공정의 시간적인 흐름에 따라 발생하는 이벤트, 또는 데이터 발생시점(취득시점)을 취득할 수 있다. 즉, 각 공정에서 취득된 모든 데이터에 그 데이터 발생시점에 관한 데이터(시계열 데이터)를 얻을 수 있다.
이러한 공정데이터는 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며, 각 개별공정마다 이러한 공정데이터가 취득된다.
롤맵은 이러한 공정데이터를 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터과 매칭시켜 시각화하여 나타낸 것이다.
도 70에는, 코팅공정, 롤프레스공정 및 노칭공정에서의 제1롤맵 작성과정이 도시되어 있다.
이러한 일련의 공정은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 전극이 이동하는 이른바 롤투롤공정에 의하여 진행될 수 있다.
각각의 공정은 PLC 제어부(30)에 의하여 제어되며, PLC제어부는 언와인더와 리와인더의 구동을 제어할 수 있다. 각 공정의 PLC 제어부를 합쳐서 통합 설비제어부라 칭할 수 있다.
상기 언와인더(UW) 및/또는 리와인더(RW)에는, 그 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 전극의 길이방향 좌표값으로 취득할 수 있는 위치계측기(20)가 설치된다. 예컨대, 위치계측기로서 로터리 엔코더(2OU,20R)을 채용할 수 있다. 로터리 엔코더(20U,20R)는 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)를 구동하는 모터 구동부에 설치되어 모터 회전수(회전량)에 따른 전극 이동 거리를 검출할 수 있다. 따라서, 전극 이동거리에 따른 각 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있다. 로터리 엔코더는 취득된 좌표값 데이터를 직접 제1롤맵작성부(6110)로 또는 PLC 제어부(30)를 통하여 제1롤맵작성부(6110)로 송신할 수 있다. 이에 따라, 각 공정에서 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터가 취득될 수 있다.
또한, 각 롤투롤공정에서, 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하는 검사 및/또는 계측기(10)가 구비된다. 검사 및/또는 계측기의 종류나 개수는 도 69에 도시한 바와 같이 동일 또는 상이할 수 있다. 예컨대, 코팅공정에서 로딩량 계측기(11)에 의하여 전극의 로딩량 데이터가 취득된다. 롤프레스 공정에서는 두께 계측기(14)에 의하여 전극의 두께 데이터가 취득된다. 도 69에 도시된 모든 공정에서는 외관검사기(12)가 구비되어 전극의 외관 데이터가 취득된다.
또한, PLC제어부(30)에서는 상술한 바와 같이, 각 공정에서 발생 내지 취득되는 설비데이터와 시계열데이터가 수집된다.
상술한 공정데이터는 상기 좌표값 데이터와 미리 연계되거나, 혹은 제1롤맵작성부(6110)에서 매칭될 수 있다.
예컨대, 각 공정에서 취득한 모든 공정데이터는 PLC제어부(30)로 보내지고, PLC제어부는 상기 공정데이터를 상기 좌표값 데이터와 연계(맵핑)할 수 있다. 혹은, 검사 및/또는 계측기(10)의 종류에 따라서는 상기 위치계측기(20)와 연동되어, 검사 및/또는 계측기(10) 자체적으로 좌표값 데이터와 검사 및/또는 계측데이터와 연계(맵핑)하는 경우도 있다.
한편, 이동하는 전극의 폭방향 좌표값은, 검사 및/또는 계측기(10)에서 취득할 수 있다.
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다. 예컨대, 도 69에 도시된 외관검사기(12) 등의 검사 및/또는 계측기(10)는 전극(1)의 폭방향 전체를 따라 전극 외관을 스캔하여 검사할 수 있는 프로그램을 구비할 수 있다. 혹은, 검사 및/또는 계측기 자체가 전극 폭방향을 따라서 이동 가능하게 설치될 수 있다. 또는, 전극의 폭방향을 따라서 검사 및/또는 계측기가 복수개 설치될 수 있다. 이에 따라, 상기 검사 및/또는 계측기들(10)은 전극의 폭방향의 각 지점에 대하여 공정데이터(예컨대, 로딩량 데이터나 외관 불량 데이터)를 취득할 수 있으며, 또한, 당해 데이터가 취득된 폭방향의 위치 데이터(좌표값)도 취득할 수 있다. 이에 따라, 각 검사 및/또는 계측기(10)는, 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극(1)의 길이방향 좌표값 및 폭방향 좌표값을 모두 취득하여 후술하는 제1롤맵작성부(6110)로 송신할 수 있다.
각 공정에서 취득한 공정데이터는, 제1롤맵작성부(6110)에서 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 매칭될 수 있다.
상기 제1롤맵작성부(6110)는, 취득한 공정데이터를 저장하거나, 전극의 품질이나 치수 등에 관한 데이터가 저장된 데이터베이스(41)를 구비할 수 있다(도 71 참조). 또한, 상기 제1롤맵작성부(6110)는 취득된 데이터를 처리하여 제1롤맵작성부(6110)에 구비된 시각화장치(43)에 시각화하도록 지령하는 중앙처리부(42)를 구비할 수 있다.
상기 제1롤맵작성부(6110)는 전극(1)을 모사한 제1롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하여 상기 정의된 영역 상에 좌표값을 표시하는 시각화 장치(43)를 구비할 수 있다. 상기 시각화 장치(43)는 상기 좌표값 데이터에 상기 공정데이터를 매칭하여 나타낼 수 있다. 상기 시각화장치(43)는 중앙 처리부(42)와 연결되며 중앙 처리부로부터의 지시에 따라 공정데이터와 상기 좌표값 데이터를 시각화하여 나타낼 수 있다.
도 71에 도시된 바와 같이, 상기 시각화 장치(43)는 취득 데이터 입력부(43a), 롤맵 상 좌표 파악부(43b) 및 이미지 생성부(43c)를 구비할 수 있다.
취득 데이터 입력부(43a)는 중앙 처리부로부터(42)로부터 데이터를 입력받을 수 있다.
롤맵 상 좌표 파악부(43b)는, 롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 취득된 원천 데이터의 각 데이터 요소에 대하여 시각화 영역 내의 픽셀 좌표값을 정의할 수 있다. 이때, 전극 롤의 로트 번호나 길이, 폭 등의 제원(specifications)에 관한 데이터가 전극 롤 정보 등록에 의하여 제어부(30)나 DB 혹은 도시하지 않은 서버 등에 입력되면, 상기 롤맵 상 좌표 파악부(43b)가 이러한 전극(1)의 크기에 관한 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정할 수 있다. 혹은, 상술한 전극(1)의 길이방향 및 폭 방향 좌표값 데이터로부터 소정 축척 변환 스케일에 따라 롤맵의 시각화 영역을 계산하여 확정하는 것도 가능하다.
상기 좌표 파악부(43b)는 취득된 검사 및/또는 계측데이터와 전극(1)의 (폭방향 및 길이방향) 좌표값 데이터를 맵핑하고, 상기 시각화영역(롤맵) 상에 상기 맵핑된 데이터들을 픽셀 좌표에 따라 할당할 수 있다.
이미지 생성부(43c)는 시각화 영역 내 각 픽셀 좌표에 할당된 상기 맵핑된 데이터 요소를 적어도 하나 이상의 범례(legend)로 표현할 수 있다. 따라서, 상기 이미지 생성부(43c)에 의하여, 롤맵이라고 하는 시각화 영역에 있어서, 실제 전극(1)의 각 위치 데이터(좌표값 데이터)에 대응하는 픽셀 좌표(제1롤맵 상 좌표)에 공정데이터가 각 데이터별로 지정된 모양, 형상, 색상 등으로 시각적으로 표시되어 구현됨으로써, 본 발명에 따른 제1롤맵(RⅠ)을 생성할 수 있다.
상술한 제1롤맵작성부(6110)는, 예컨대 생산관리시스템(MES) 등과 같은 데이터 처리 시스템 또는 그 시스템의 한 구성요소일 수 있다. 혹은 제1롤맵작성부(6110)는 상기 데이터 처리 시스템의 작동 로직을 구비한 소프트웨어 또는 해당 소프트웨어를 포함하는 하드웨어, 기계장치 등일 수 있다.
전극(1) 제조공정에서는 코팅, 롤프레스, 슬리팅 등 일련의 전극 제조공정을 관리하는 전극 MES가 구비되어 있으며, 이러한 전극 MES 또는 전극 MES의 한 구성요소는 전극 제조공정에서의 제1롤맵작성부(6110)가 될 수 있다.
또한, 조립공정에서는, 조립 MES가 구비되며, 이러한 조립 MES 또는 조립 MES의 한 구성요소는 예컨대 노칭 공정에서의 제1롤맵작성부(6110')가 될 수 있다.
상기 MES에 의하여 각 개별공정에 대한 제1롤맵(RⅠ)이 작성될 수 있다.
롤맵 작성시에 롤맵 상에 필요로 하는 모든 데이터를 표시할 수 없는 경우가 있다. 예컨대, 전극을 모사한 롤맵 바 상에 필요한 공정데이터를 디스플레이할 공간이 부족할 수 있다. 혹은 1차적으로 일부 데이터(제1 데이터)를 롤맵 상에 표시하고, 상기 제1 데이터와 연관되는 추가적인 데이터(제2 데이터)를 롤맵 또는 롤맵과 인접한 공간 상에 표시함으로써, 데이터 분석을 용이하게 행할 수 있다. 제1 데이터와 제2 데이터가 연관된다는 것은, 예컨대 동일한 전극 위치를 표상하는 동일 좌표값 데이터에 제1 및 제2 데이터가 각각 매칭된다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 롤맵 상의 동일 좌표구간에서의 로딩량 데이터를 제1 데이터라 할 때, 상기 좌표구간에서 전극 코팅부와 비코팅부의 미스매치 여부를 파악할 수 있다. 이 미스매치 데이터를 제2 데이터라 할 수 있다. 로딩량 데이터가 정상인 경우에도 미스매치 데이터가 비정상이면 상기 좌표구간의 전극은 불량이 될 수 있다. 이와 같이, 롤맵 상에 하나의 데이터를 표시하고, 이와 연관되는 다른 데이터를 별도로 표시함으로써, 전극 품질을 종합적으로 분석할 수 있다. 편의를 위하여 하나의 데이터(제1 데이터)가 표시된 롤맵을 제1롤맵이라 칭하고, 다른 데이터(제2 데이터)가 상기 제1롤맵 상에 추가적으로 표시된 롤맵을 제2롤맵이라 칭할 수 있다. 제1롤맵 및 제2롤맵에는 좌표값 데이터가 동일하게 표시될 수 있다.
제1 데이터와 제2 데이터는 동일 종류일 수도 상이한 종류일 수도 있다. 상술한 로딩량 데이터(제1 데이터)와 미스매치 데이터(제2 데이터)는 제1,2 데이터가 상이한 종류의 예이다.
제1,2 데이터가 동일한 종류의 경우에는 제1,2 데이터는 그 자체로 연관이 있다. 예컨대, 특정 좌표구간에 대한 로딩량 데이터의 대표값, 평균값, 판정값이 제1 데이터이고, 제2 데이터가 특정 좌표구간에 대하여 취득한 전제 로딩량 데이터(로 데이터)일 수 있다. 이 경우, 제1,2 데이터는 동일한 종류, 동일한 좌표구간에 관한 데이터라는 연관성을 가진다. 이와 같이, 용량이 작은 데이터를 제1 데이터로, 용량이 큰 데이터를 제2 데이터로 하여 롤맵 상에 각각 표시할 수 있다. 대표값, 평균값, 판정값과 같은 데이터로는 특정 좌표구간에 관한 로딩량 데이터의 일부 정보만을 파악할 수 있지만, 전체 로딩량 데이터로부터는 해당 구간에 관한 로딩량 데이터의 전체적인 변화를 파악할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 상기 제2 데이터는 제1 데이터의 가공데이터일 수 있다.
예컨대, 로딩량을 단순히 색상이나 명암으로 나타낼 수도 있지만, 전극 레인별, 전극 표면별 로딩량을 일목 요연하게 표시할 수 있도록 제1롤맵과 별도로 그래픽화 또는 그래프로 가공하여 나타낼 수 있다. 혹은 제1롤맵 상에서 단순히 점(제1 데이터)으로만 표시되는 핀홀 불량에 대하여, 그 확대이미지와 상세 정보를 연계한 세부 정보(제2 데이터)를 제1롤맵의 롤맵 바 또는 이와 별도로 표시하여 나타낼 수 있다(도 73 및 도 74 참조).
이와 같이, 제1 데이터를 시각적, 통계적으로 가공하거나 품질 분석 및 관리를 위하여 다른 형태로 가공한 데이터를 제2 데이터로 하여 제2롤맵(RⅡ) 상에 표시할 수 있다. 이 경우에는 상기 제1 데이터를 가공하기 위한 소정의 프로그램이 상기 제2롤맵작성부(6120)에 구비될 수 있다. 혹은, 로데이터 등을 저장하는 서버(6310,6330)에 상기 프로그램이 구비되어, 서버에서 제2 데이터를 가공하고, 제2롤맵작성부(6120)에서 가공된 데이터를 좌표값 데이터와 매칭하여 표시할 수도 있다. 상기 제2 데이터인 가공데이터는 제1 데이터와 동일하거나 상이한 종류의 데이터일 수 있다.
이상과 같이 데이터 분석을 위하여 연관이 있는 두 개의 데이터(제1 및 제2 데이터)를 롤맵에 각각 표시할 때, 제1 데이터가 표시된 롤맵을 제1롤맵으로, 제2 데이터가 표시된 롤맵을 제2롤맵이라 칭할 수 있다. 정보제공의 관점에서 제2롤맵이 제1롤맵보다 종합적이고 유용한 결과를 제공할 수 있다.
한편, 데이터 처리시스템의 구성상 용량이 큰 데이터를 제1롤맵 상에 표시할 수 없는 경우가 있다.
예컨대, 공장의 생산관리시스템(MES)은 제조대상물의 생산관리에 주목적이 있다. 따라서, 생산관리에 필요한 소프트웨어, 서버, 제어장치 등을 구비하고 있으며, 생산관리 외의 롤맵 작성을 위한 데이터 처리나 저장에 생산관리시스템의 서버 등을 할당하는데는 한계가 있다. 생산관리 외에 롤맵 작성을 위해 필요한 공정데이터 취득 및 저장에 필요 이상의 데이터 처리용량을 사용한다면, 생산관리시스템 자체의 작동에 차질을 빚을 수 있다. 혹은, 과도한 데이터 처리부하로 인하여 롤맵 시스템의 동작속도가 느려질 수 있다.
상술한 배터리 제조시스템은 롤맵을 제1롤맵과 제2롤맵으로 나누어 작성함으로써, 이러한 문제를 해결할 수 있다.
MES 환경 하에서는, MES 본연의 작동을 위하여 제1롤맵(RⅠ) 작성을 위하여 공정데이터를 전부 활용하기 어렵다. 공정데이터의 양이나 개수가 많으면, MES 자체의 작동에 영향을 미차거나 롤맵작성을 위한 데이터 매칭에 시간이 소요되어 롤맵 작동속도가 느려질 수 있다.
본 발명에서는, 이를 해결하기 위하여, 공정데이터 중 제1 데이터만 포함하는 롤맵, 즉 제1롤맵(RⅠ)을 작성하고 있다. 상술한 바와 같, 제1 데이터는 특정 공정데이터의 대표값, 평균값 및 그 공정데이터에 기초한 판정값 중 적어도 하나일 수 있다.
예를 들어, 각 공정에서 전극이 이동할 때, 전극의 온도가 전극 위치에 따라 변할 수 있다. 혹은, 코팅공정에서 전극 로딩량 데이터, 롤프레스공정에서 전극 두께 데이터가 전극의 특정구간 또는 전체구간에 걸쳐 취득될 수 있다. 이러한 데이터 전체(raw data)를 곧바로 제1롤맵작성부(6110,6110')로 보내면, 롤맵 작성이 지연되고, 제1롤맵작성부(6110,6110') 내지 이를 포함한 시스템의 작동에 과부하가 발생할 수 있다. 이를 회피하기 위하여, 최초의 롤맵 작성 시에는 전극의 좌표값 데이터에 공정데이터 중 일부의 데이터만 매칭시켜 제1롤맵(RⅠ)을 작성할 수 있다. 즉, 공정데이터 중 중요하거나 용량이 작은 데이터만을 선택하여 좌표값 데이터와 매칭시키면, 시스템에 큰 부하를 가하지 않으면서 신속하게 제1롤맵(RⅠ)을 작성할 수 있다.
상술한, 로딩량 데이터, 두께 데이터는 소정의 계측기에 의하여 1회 스캔을 하는 것 만으로도 수천개의 로 데이터가 발생한다. 수천회 스캔을 할 경우에는 데이터의 개수가 기하급수적으로 늘어난다. 예컨대, 상기 특정 데이터의 평균값을 구하고, 그 평균값을 제1롤맵(RⅠ)에 표시하면 처리해야 할 데이터의 양이 대폭 감소될 수 있다. 혹은, 복수개의 로딩량 데이터나 두께 데이터를 대표할 수 있는 대표값만 표시하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 예컨대, 공정에 따라 특정 데이터의 최대값, 최소값, 중간값 등을 대표값으로 정할 수 있다. 통계적으로 혹은 전극의 품질 특성에 따라서, 특정 데이터의 속성을 잘 보여주는 값을 대표값으로 정할 수 있다.
또한, 복수개의 데이터에 대하여 양부 판정하여, 불량 또는 양호로 판정된 판정값만을 제1롤맵(RⅠ) 상에 표시할 수 있다. 이러한 대표값, 평균값, 판정값 중 어느 하나 이상을 상기 좌표값과 매칭하여 롤맵 상에 표시할 수 있다. 이 때, 상기 제1 데이터는 전극을 모사한 롤맵 바의 전체 구간에 걸쳐 표시하거나, 혹은 일부 구간에만 표시할 수도 있다.
상기 제1 데이터는 공정데이터 중 특정 종류의 데이터일 수 있다. 예컨대, 시계열 데이터, 설비데이터, 검사 및/또는 계측데이터 중 검사 및/또는 계측데이터만 롤맵 상에 표시하고, 나머지 데이터들은 표시하지 않을 수 있다. 혹은 검사 및/또는 계측데이터 중 일부의 데이터(외관데이터) 만 표시하고 나머지 데이터는 표시하지 않을 수 있다. 즉, 제1롤맵(RⅠ)에 표시되는 제1 데이터는 공정데이터 중 일부 종류의 데이터를 의미하거나, 선택된 특정 데이터의 대표값 등 특정 데이터로부터 추출된 추출데이터일 수 있다.
도 69를 참조하면, 상기 제1 데이터의 흐름은 점선으로 표시하고 있다. 도 1에서, 전극 제조공정(코팅, 롤프레스, 슬리팅)의 제1롤맵작성부(6110)(예컨대, 전극 MES)가 각 공정의 PLC 제어부(30)와 연결되어 위치하고, 노칭공정의 제1롤맵작성부(6110')(예컨대, 조립MES)가 노칭공정의 PLC 제어부(30)와 연결되어 위치한다. 상기 전극 MES와 조립 MES가 합쳐져 본 발명의 제1롤맵작성부(6110,6110')를 구성한다. 공정데이터 중 시계열 데이터와 설비데이터의 제1 데이터는 각각 상기 제1롤맵작성부(6110,6110')로 전달된다. 또한, 각종 검사 및/또는 계측기(10)로부터 취득된 검사 및/또는 계측데이터의 제1 데이터가 상기 제1롤맵작성부(6110,6110')로 전달된다.
도 73에는 이러한 제1롤맵(RⅠ)이 표시되어 있다. 즉, 제1롤맵(RⅠ)의 특정 구간에 색상, 명암, 해칭 등을 달리하여 표시된 모습은, 특정 전극 구간 또는 전체 전극 구간의 평균값, 대표값, 판정값 등을 나타낸다. 이를 통하여, 직관적으로 해당 공정의 전극의 상태를 용이하게 파악할 수 있다.
도 73에 도시된 바와 같이, 본 발명의 배터리 제조시스템은, 상기 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵(RⅡ)을 작성하는 제2롤맵작성부(6120)를 포함한다.
상기 제2 데이터는, 전극에 대한 이미지 데이터, 전극의 특정구간 또는 전체 구간에 대하여 취득된 로데이터, 공정데이터의 가공데이터 또는 로데이터의 가공데이터 중 적어도 하나일 수 있다. 즉, 주로 용량이 큰 데이터를 제1롤맵(RⅠ)에 추가하여 제2롤맵(RⅡ)을 작성할수 있다.
이미지 데이터는 대체로 용량이 크므로, 제2 데이터로서 별도의 서버(6320)에 저장하고 필요할 때마다 서버(6320)로부터 이를 호출하여 제1롤맵(RⅠ) 상에 표시할 수 있다. 또한, 특정 파라미터(예컨대, 전극 두께)의 전체 로데이터도 호출하여 예컨대 그 파라미터의 평균값 데이터와 대비하여 해당 파라미터의 변화 추이를 파악할 수 있다.
혹은, 공정데이터 중 일부 종류의 데이터(예컨대, 검사 및/또는 계측데이터) 외에 다른 종류의 데이터(예컨대, 시계열 데이터나 설비데이터)를 제2 데이터로 제1롤맵(RⅠ)에 추가하여 제2롤맵(RⅡ)을 작성할수 있다. 일부 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 좌표값에 해당 데이터가 취득된 시점을 나타내는 시계열 데이터를 불러와서 제2롤맵(RⅡ)으로 나타낼 수 있다.
혹은, 설비데이터 중 로딩량이나 전극 두께(제1 데이터) 등과 밀접한 파라미터, 예컨대 전극 온도데이터(제2 데이터)를 불러와서 해당 데이터와 연계하여 제2롤맵(RⅡ)으로 표시할 수 있다.
제2롤맵작성부(6120)는, 상술한 MES 시스템의 다른 구성요소일 수 있다. 예컨대, 대용량의 서버를 MES 내에 증설함으로써, 제2 데이터를 처리 및 표시할 수 있다. 혹은, 상기 제2롤맵작성부(6120)는 제1롤맵작성부(6110)와 별개의 시스템이나 상위제어시스템일 수 있다. 예컨대, SPC 또는 SPC의 한 구성요소를 제2롤맵작성부(6120)로 할 수 있다. SPC는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 통계적인 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리 방법 혹은 시스템이다. 이 경우, 예컨대 MES인 제1롤맵작성부(6110)에서 좌표값 데이터와 제1 데이터를 매칭하여 제1롤맵(RⅠ)을 작성하고, SPC인 제2롤맵작성부(6120)에서 추가 데이터를 상기 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값과 매칭하여 제2롤맵(RⅡ)을 작성할 수 있다. 상기 제1롤맵작성부(6110)는 제2롤맵작성부(6120)와 송수신할 수 있으며, 이에 따라 제1롤맵(RⅠ)의 데이터(좌표값, 제1 데이터, 제1롤맵 자체)가 제2롤맵작성부(6120)로 보내진다. 제2롤맵(RⅡ)은 상기 제1롤맵(RⅠ)의 데이터와, 제2 데이터를 포함한다. 제2롤맵작성부(6120)도 제1롤맵작성부와 유사하게, 데이터 베이스, 중앙처리부, 시각화장치를 구비할 수 있다.
도 69 및 도 72에서, 제1롤맵작성부(6110)로 보내지는 제1 데이터는 점선으로 표시되고, 제2롤맵작성부(6120)로 보내지는 제2 데이터는 실선으로 표시되어 있다.
도 69에서는, 전극 제조공정을 간략하게 표시하기 위하여 하나의 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 이동하는 것으로 도시하였다. 그러나, 실제로는 복수개의 언와인더와 리와인더가 제공되는 복수개의 세부공정이 행해진다. 도 72는 이러한 복수개의 세부공정이 시계열적으로 진행될 때, 해당 데이터의 흐름을 간략화하여 도시한 것이다.
용량이 큰 제2 데이터를 저장하기 위하여 별도의 서버부(6300)가 구비될 수 있다. 예컨대, 이미지 데이터를 제외한 전극 제조공정의 제2 데이터를 저장하기 위하여 제1서버(6310)가 구비될 수 있다. 혹은 이미지 데이터 저장 전용의 제2서버(6320)가 구비될 수 있다. 또한, 노칭공정에서의 제2 데이터를 저장하기 위하여 제3서버(6330)가 구비될 수 있다. 도 72와 같이, 이미지 데이터 외의 모든 제2 데이터를 저장하기 위하여, 제1서버 및 제3서버(6310,6330)가 통합될 수도 있다.
상기 서버들은 제2 데이터를 저장할 수 있도록 각 공정의 제어부(30)와 검사 및/또는 계측기(10)와 연결될 수 있다. 또한, 상기 서버들은 제어부와 검사 및/또는 계측기로부터 전달받은 데이터들을 제2롤맵작성부(6120)로 송신할 수 있다. 이러한 제2 데이터의 흐름은 상술한 바와 같이, 도 69 및 도 72에서 실선으로 표시된다.
상기 제2롤맵작성부(6120)는 제1롤맵(RⅠ)에 제2 데이터를 표시하여 제2롤맵(RⅡ)을 작성한다. 이러한 제1롤맵(RⅠ) 및 제2롤맵(RⅡ)은 적어도 1개의 공정에 대하여 작성된다. 복수개의 공정이 행해질 때, 선후행공정 간에 상기 롤맵의 좌표값 데이터를 매칭하여 전극 위치에 따른 품질관리 및 추적을 행할 필요가 있다. 이를 위하여, 후술하는 바와 같이, 상기 배터리 제조시스템(6000)은 롤맵매칭부(6200)를 구비할 수 있다.
도 73 및 도 74에는 제1롤맵(RⅠ) 및 제2롤맵(RⅡ)의 예들이 도시되어 있다.
도 73에서, 2개의 전극 레인(L1,L2)을 모사한 제1롤맵(RⅠ)이 도시되어 있다. 상기 제1롤맵(RⅠ)의 하단에는 좌표값 데이터가 표시되어 있고, 각 좌표값에 매칭하여 전극의 외관, 로딩량 데이터 등이 명암, 해칭을 달리하여 표시되어 있다.
제1롤맵(RⅠ)의 좌측 하단에는 제1롤맵(RⅠ)의 특정 구간에 대한 제2 데이터가 표시된다. 좌측 하단에는, 로딩량-미스매치-전극 폭과 관련한 세부 데이터가 2개의 전극레인에 대하여 표시되어 있다. 또한, 제1롤맵(RⅠ)의 우측 하단에는 제1롤맵(RⅠ)의 특정 개소에 대한 외관 불량의 상세 이미지가 표시되어 있다. 상기 제1롤맵(RⅠ)은 제1롤맵작성부(6110)가 작성한 것이다. 도 73 상부의 제1롤맵(RⅠ)을 포함하여, 하부의 추가 데이터들은 제2롤맵작성부(6120)가 부가한 것이고, 이를 위하여 상기 제2롤맵작성부(6120)는 제1서버(6310) 및 제3서버(6330)와 연결되어 필요한 제2 데이터를 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값 및 제1 데이터와 연계한 종합적인 정보(즉, 제2롤맵(RⅡ))을 작성할 수 있다.
도 74의 상부에는 전극 상면과 하면에 대하여 로딩량 데이터를 해칭을 달리하여 표시한 제1롤맵(RⅠ)이 개시되어 있다. 제1롤맵(RⅠ) 하단에는 좌표값이 표시된다. 제1롤맵(RⅠ)의 아래에는, 상면과 하면에 대한 로딩량을 그래프로 가공한 가공데이터가 표시되어 있다. 이로부터, 전극 길이에 따른 로딩량의 변화를 보다 쉽게 파악할 수 있다.
한편, 도 69 및 도 72에는 믹서로부터 전극 재료가 전극 코팅공정으로 투입되는 것이 나타나 있다. 즉, 전극 제조를 위하여 믹서로부터 재료가 코팅공정에서 코터로 투입된다. 이 경우,
1)전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터,
2)상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및
3) 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터가 상기 코팅공정의 PLC 제어부로 보내질 수 있다.
도 53을 참조하면, 상기 믹서와 코터 사이에는 복수개의 탱크가 배치되어 있다.
구체적으로, 전극 제조용 투입재료의 제원이란, 믹서에서 제조되는 전극 슬러리의 로트 정보 또는 배치용기의 배치 ID(batch ID) 등일 수 있다. 상기 전극 제조용 투입재료의 제원에 관한 데이터는, 믹서로 도입되는 운반도구나 믹서에서 탱크(메인탱크)로 이동하는 슬러리 배치(batch) 용기에 바코드나 기타 다른 표현 형식 등으로 기재될 수 있다.
또한, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터는, 믹싱과정에서 믹싱 제어부가 취득한 설비데이터와 믹싱 공정의 검사 및/또는 계측데이터, 또는 믹싱 공정에서 취득한 시계열 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 도 53과 같이, 믹서로부터 코터에 이르는 이송경로는 믹서와 코터 사이에 배치된 복수개의 탱크 이송경로를 의미할 수 있다. 이러한 경로에 관한 데이터는 도 53 및 이와 관련하여 설명된 전극 슬러리 로트 정보를 검출하는 제어부에 의하여 취득될 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템(6000)은, 상기 믹서 제어부, 슬러리 로트 정보 검출 제어부와 연결되어, 상술한 투입재료에 관련된 데이터들을 제1롤맵(RⅠ) 또는 제2롤맵(RⅡ)에 표시할 수 있다.
따라서, 상기 전극 제조를 위한 투입재료에 관련된 데이터들은, 제1롤맵작성부(6110) 또는 제2롤맵작성부(6120)에 의하여, 상기 제1롤맵(RⅠ) 및/또는 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값 및 상기 좌표값에 매칭된 데이터와 매칭하여 관리될 수 있다.
한편, 전극 슬러리가 코팅되는 집전체 롤(코팅공정), 또는 전극 롤(롤프레스, 슬리팅, 노칭공정)의 로트 번호나 길이, 폭 등의 제원(specifications)도 상기 제1,제2롤맵작성부(6110,6120)로 보내져, 롤맵 좌표값 및 다른 공정데이터와 매칭되어 관리될 수 있다.
이에 의하여, 전극 제조용 투입재료의 믹싱, 슬러리 등의 투입재료 이송, 투입재료에 의한 전극 제조(코팅, 롤프레스, 슬리팅) 및 노칭 공정에 이르기까지의 모든 공정들에 관한 데이터가 상기 제1롤맵(RⅠ) 및 제2롤맵(RⅡ) 상에 표시될 수 있다. 따라서, 믹싱~노칭까지의 모든 공정에 대한 품질 관리 및 추적을 용이하게 행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예의 배터리 제조시스템은, 복수개의 공정간에 제1롤맵(RⅠ) 또는 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값을 매칭하는 롤맵매칭부(6200)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부(6200)를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 제1롤맵(RⅠ)이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제1롤맵(RⅠ)이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값을 후행공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제1롤맵(RⅠ)이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제1롤맵(RⅠ)이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
또한, 상기 배터리 제조시스템은, 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부(6200)를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 제2롤맵(RⅡ)이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제2롤맵(R*RⅡ)이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값을 후행공정의 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제2롤맵(RⅡ)이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제2롤맵(RⅡ)이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
이와 같이, 롤맵매칭부(6200)가 선후행공정 또는 최종공정과 각 공정의 제1롤맵(RⅠ))의 좌표값 또는 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값을 매칭함으로써, 동일한 실물 전극을 기준으로, 각 공정의 정보들을 비교할 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 75를 참조하면, 본 발명의 배터리 제조방법은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 좌표값 데이터와 매칭되며 상기 전극에 대하여 행해진 공정의 진행에 따라 생성되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵(RⅠ)을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계(S201);
상기 공정데이터 중 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 저장하는 단계(S202); 및
상기 제2 데이터를 상기 좌표값 데이터와 매칭함으로써, 상기 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값 데이터 및 제1 데이터에 더하여 상기 제2 데이터를 포함하는 제2롤맵(R*RⅡ)을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계(S203)를 포함한다.
상술한 바와 같이, 각 공정에서 로터리 엔코더와 같은 위치계측기, 설비제어부, 검사 및/또는 계측기에 의하여 좌표값 데이터, 공정데이터가 취득된다. 좌표값 데이터와 공정데이터는 예컨대 MES 또는 MES의 일 구성요소인 제1롤맵작성부(6110,6110')에서 소정의 좌표변환 및 시각화 툴에 의하여 제1롤맵(RⅠ)으로 작성된다. 이 경우, 제1롤맵작성부의 데이터 처리용량을 줄이기 위하여, 상기 공정데이터 중 예컨대, 대표값, 평균값, 판정값과 같은 제1 데이터만 각 공정의 좌표값에 매칭하게 된다.
상기 제1 데이터와 연관된 제2 데이터는, 상기 설비제어부나 검사 및/또는 계측기에 의하여 서버(6300)에 의하여 저장된다. 상기 서버는 상기 제1롤맵작성부(6110,6110') 내에 구비되거나, 제1롤맵작성부(6110)와 별도로 구비될 수 있다. 상기 서버는 추가되는 데이터의 종류에 따라서 복수개로 구비될 수 있다.
서버에 저장된 제2 데이터는 상기 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값과 매칭되어 제1롤맵(RⅠ) 상에 또는 제1롤맵(RⅠ)과 별도로 표시될 수 있다. 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값 데이터 및 제1 데이터와 상기 제2 데이터를 포함하는 롤맵을 제2롤맵(RⅡ)이라 칭한다. 상기 제2롤맵작성부(6120)는, 상기 제1롤맵작성부(6110)와 별개의 상위 제어시스템 또는 그 시스템의 일 구성요소일 수 있다. 상기 제2롤맵작성부(6120)는, 상기 제2 데이터가 저장된 서버와 연결되어 해당 서버로부터 제2 데이터를 제공받아 제2롤맵(RⅡ)을 작성할 수 있다.
롤맵은 각 공정마다 작성할 수 있다. 그런데, 롤투롤공정은 선행공정에서 감긴 전극이 후행공정에서 풀리기 때문에, 선행공정의 전극 롤을 표상하는 롤맵의 종료부가 후행공정의 전극 롤을 표상하는 롤맵의 시작부가 되는 등 롤투롤공정을 거치면서 전극의 시작부 및 종료부가 반전된다. 또한, 전극의 양면에 전극 활물질이 코팅되는 양면전극의 경우, 선행공정의 상면전극이 후행공정에서는 이면전극이 되는 등 전극 표면이 반전될 수 있다. 즉, 선행공정의 전극 권취방향과 후행공정의 전극 권출방향에 따라, 전극의 시종반전과 표면반전이 발생할 수 있다. 각 공정들의 롤맵은 이렇게 반전된 전극을 기초로 작성되므로, 각 공정들의 롤맵의 좌표도 서로 반전된다. 더욱이, 일련의 롤투롤공정을 거치면서 불량구간 또는 파단구간을 제거하는 등에 의하여 전극은 길이방향으로 여러 번 절단되고 연결되는 등 전극 길이가 변화된다. 각 공정의 롤맵은 이러한 반전 및 길이변화를 반영하므로, 각각 좌표값이 상이하다.
전극 제조공정의 최종공정(예컨대, 노칭공정)에서는 이전 공정에서 제거된 전극 부분들을 제외한 나머지 전극(생존전극)만이 남게 된다. 전지는 상기 생존전극으로 제조되므로, 완성품 또는 반제품의 전지에서 문제가 발생한 경우, 상기 최종전극의 롤맵을 참조하여 문제의 원인을 추적할 수 있다. 또한, 상술한 각 공정의 롤맵을 참조하여 상기 문제의 유래가 된 전극 부분을 역으로 추적할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 일련의 롤투롤공정에서는 전극의 시종 및/또는 표면이 반전되고, 길이가 변화하므로, 각 공정의 롤맵의 좌표가 일치하지 않는다. 이 때문에, 각 공정에 대하여 롤맵을 작성하였더라도, 최종 생존전극의 롤맵과 대비하여 문제 발생의 원인을 추적하기가 곤란하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 일련의 롤투롤공정에 있어서 선후행공정의 롤맵들의 좌표값을 서로 일치시키거나, 각 공정의 롤맵들의 좌표값을 최종공정의 좌표값과 일치되도록 함으로써, 최종공정에서 살아남은 생존전극의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 용이하게 파악할 수 있는 배터리 제조시스템을 제공하고자 한다.
도 76은 본 발명의 일 실시예의 배터리 제조시스템에 포함되는 롤맵매칭부의 개략도이고, 도 77은 롤맵매칭부에 의한 롤맵 길이 및 좌표축 매칭과정을 나타내는 개략도이고, 도 78은 선후행공정 간에 전극 표면이 반전되는 것을 나타내는 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 배터리 제조시스템(6000)은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와, 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터,를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵 작성부(6100); 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부(6200)를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
상기 좌표값 데이터는 상술한 바와 같이 로터리 엔코더와 같은 위치계측기(20)에 의하여 취득될 수 있다. 또한, 공정데이터는 각 공정의 설비제어부(30)와 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다. 롤맵작성부(6100)는 상기 공정데이터를 상기 좌표값 데이터에 매칭하여 롤맵을 작성한다(도 70 참조). 이를 위하여 상기 롤맵작성부(6100)는, 데이터 베이스, 중앙처리부, 시각화장치 등을 구비할 수 있다(도 71 참조).
상기 공정데이터는, 상술한 바와 같이,
각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 롤맵작성부(6100)는, 도 69에 도시된 바와 같이 제1롤맵작성부(6110) 또는 제2롤맵작성부(6120), 또는 이 둘 모두를 포함할 수 있다. 즉, 상기 롤맵작성부(6100)는, 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되고 상기 좌표값과 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵(RⅠ)을 작성하는 제1롤맵작성부(6110)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 롤맵작성부(6100)는, 상기 제1롤맵(RⅠ)의 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되며 상기 좌표값과 매칭되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵(RⅡ)을 작성하는 제2롤맵작성부(6120)를 더 포함할 수 있다(도 69 및 도 72 참조).
제1롤맵작성부(6110) 및 제2롤맵작성부(6120)에 대해서는 상술한 바 있으므로, 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 롤맵작성부(6100)는, 각 공정 중, 공정간, 또는 최종공정 후에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극 부분의 좌표값을 롤맵 상에 함께 나타낸 절대좌표 롤맵과, 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극 부분의 좌표값만을 롤맵 상에 나타낸 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성할 수 있다.
도 70의 각 공정 도면의 최상단에는 절대좌표 롤맵이 도시되어 있고 아래쪽에는 상대좌표 롤맵이 도시되어 있다. 즉, 도 70(a)에는 코팅공정의 절대좌표 롤맵(R1)이 도시되어 있고, 그 아래쪽에는 상대좌표 롤맵(r1)이 도시되어 있다.
도 70(b)에는 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2)이 도시되어 있고, 그 아래쪽에는 상대좌표 롤맵(r2)이 도시되어 있다. 도 70(c)에는 노칭공정의 절대좌표 롤맵(R3)이 도시되어 있고, 그 아래쪽에는 상대좌표 롤맵(r3)이 도시되어 있다.
상대좌표 롤맵(r1,r2,r3)은 해당 공정을 마치고 살아남은 생존전극을 표상하므로, 상대좌표 롤맵(r1,r2,r3)이 실물 전극을 표상하는 롤맵이 된다.
도 70(a)의 코팅공정에서, 총 길이 1200미터의 전극에 대한 롤맵이 도시되어 있다. 전극의 25%, 50%, 75% 지점인 300,600,900미터 지점에 기준점(M)이 마킹되었으며, 기준점계측기(12)에 의하여 감지된 데이터에 기초하여 해당 좌표값의 롤맵에 기준점(M)이 각각 표시되어 있다. 또한, 로딩량도 대응하는 좌표구간에 걸쳐 명암을 달리하여 표시되어 있다. 다만, 명암이 없이 백색으로 표시된 구간(v)은 로딩량 계측기(11)가 검사하지 못한 구간을 의미한다. 전극이 롤투롤상태로 이동할 때, 전극의 출렁거림, 검사기의 민감도, 데이터 통신상의 문제와 같은 여러 원인들로 인하여 이와 같이 검사기가 데이터를 취득하지 못한 구간이 생길 수 있다.
한편, 롤맵(R1,r1)의 우측 끝단의 좌표는 시작부로서 좌표값이 0이고, 좌측 끝단이 종료부로서 좌표값이 1200미터로 되어 있다. 시작부에서 리와인더(RW)의 권취가 시작되며 이때의 리와인더(RW) 엔코더값(좌표값)이 0이다. 권취가 종료되었을 때 리와인더 엔코더값은 1200이 된다. 그러나, 실제로는 1100미터만큼 전극(1)을 권취하였을 때, 전극 끝부분을 100미터만큼 잘라내었다. 이와 같이 전극 롤이 완공한 후에 전극을 잘라내는 것을 완공후 제거라 한다. 이에 대하여, 해당 공정 중에 불량구간 등을 잘라내고 전극(1)을 연결하는 경우도 있으며, 이를 자공정제거라 한다. 롤맵에는 이러한 전극 길이변화에 관한 정보도 표시된다. 이러한 전극 길이변화는 상술한 기준점(M)의 간격 변화를 감지(검사)함으로써 파악할 수 있다. 절대좌표 롤맵(R1)은 완공후 제거된 100미터 길이의 전극도 표시하고 있지만, 상대좌표 롤맵(r1)에서는 제거된 전극을 제외한 나머지 전극(생존전극)만을 나타내고 있다. 상대좌표 롤맵에서는 전극 종료부가 1100미터로 표시된다.
코팅공정의 말미 또는 코팅공정 완료 후에 전극 종료부가 100미터 제거되었으므로, 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2)의 종료부 좌표값도 1100미터로 되어 있다. 또한, 코팅공정과 롤프레스공정의 전극 롤 시작부와 종료부가 반전되었기 때문에, 롤프레스공정의 롤맵 좌표도 반전되어 있다. 이에 따라, 코팅공정의 기준점(M) 좌표값과 롤프레스 공정의 기준점(M) 좌표값도 변경되었다. 또한, 시종 반전에 따라 별표 지점의 좌표도 (650, 0.4)로부터 (450,0.2)로 바뀌었다. 롤프레스공정에서는 선행공정인 코팅공정에서 불량구간(NG)으로 표시된 800~1000미터 구간이 반전되어 100~300미터 구간이 되었다. 이러한 불량구간은 불량구간 처리포트의 테이블(t)에서 제거되고 불량제거포트(스크랩포트: P)로 버려진다.
이러한 불량구간(NG)의 제거에 관한 사항은 입력장치(60)에 의하여 설비 제어부(30) 및 롤맵작성부(6100)로 보고될 수 있다. 100~300미터 구간의 불량이 제거됨에 따라 불량구간 내의 기준점인 200미터(M) 지점도 함께 제거되었다.
도 70(b)의 상대좌표의 롤맵(r2)에는 이러한 불량구간이 제거되고 남은 생존전극의 좌표만이 나타나있다.
노칭공정에서는 롤투롤상태로 이동하는 전극을 타발기(BM)로 펀칭하여 전극 탭을 형성한다. 또한, 기준점 계측기(12)를 구비하여 노칭공정 전후 또는 노칭공정 중의 전극 길이변화를 파악할 수 있다.
롤프레스공정후 노칭공정에서 다시 전극(1)의 시종반전이 발생하였다. 이에 따라, 별표의 좌표가 (450,0.2)로부터 (600,0.4)로 다시 변경되었다. 또한, 노칭 후에 전극 종료부를 100미터 제거하였다. 노칭공정의 절대좌표 롤맵(R3)에는 제거된 전극 부분의 좌표가 함께 표시되지만, 상대좌표 롤맵(r3)에는 나머지 생존전극의 롤맵 좌표만 도시되어 있다. 코팅공정, 롤프레스공정 및 노칭공정을 거치면서, 전극 일부를 총 4회 제거하였다. 이에 따라, 1200미터 길이의 전극이, 최종적으로 750미터 길이가 되었음을 알 수 있다.
한편, 노칭공정에서는, 코팅공정이나 롤프레스공정과 달리, 전극 상면과 이면의 롤맵을 각각 작성할 필요가 없다. 노칭공정에서는 전극 상면과 이면에 대하여 특별한 처리를 행하지 않고 타발만을 행한다. 따라서, 이전의 공정과 같이 전극 상태를 나타내는 복잡한 검사 및/또는 계측기를 설치하지 않고 길이변화에 관련한 기준점 계측기 등만 설치하고 있다. 즉, 전극 상면과 이면의 성상은 코팅공정 및 롤프레스공정의 롤맵으로 충분히 파악할 수 있고, 노칭공정에서는 노칭에 의하여 특별히 상면과 이면의 성상이 달라지지 않는다. 따라서, 노칭공정에서는 전극 상면 및 이면과 무관하게 상기 좌표평면에 좌표값만을 표시한 단일 평면의 롤맵을 작성하면 충분하다.
본 발명은, 각 공정의 롤맵을 동일한 기준 내지 동일 좌표값으로 비교하기 위하여 롤맵매칭부(6200)를 구비한다. 상기 롤맵매칭부(6200)는, 선후행공정의 롤맵의 좌표값을 서로 일치하도록 매칭하거나, 복수개의 공정 중 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭한다.
선후행공정의 롤맵 좌표값 매칭은 크게 보아서, 각 공정의 롤맵 좌표값을 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치하도록 매칭하는 과정에 포함된다고 볼 수 있다. 따라서, 이하에서는 후자를 기준으로 롤맵 좌표값의 매칭과정을 설명하기로 한다.
복수개의 일련의 롤투롤공정이 진행되는 경우를 상정한다.
이 경우, 복수개 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵을 매칭시킨다. 즉, 최종공정의 실물 전극(생존전극)과 그 이전의 각 공정의 실물 전극이 대응되도록 롤맵의 좌표값을 매칭시킨다. 롤맵의 매칭은 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 것에 의하여 행해진다.
도 76을 참조하면, 롤맵매칭부(6200)는, 롤맵 길이 매칭부(6210), 좌표축 매칭부(6220), 전극 표면 매칭부(6230)를 포함할 수 있다.
도 77은 본 발명에 따른 롤맵 매칭과정을 나타내는 개략도이다.
도 77에는 위에서부터 차례로 코팅공정의 절대좌표 롤맵(R1) 및 상대좌표 롤맵(r1), 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2), 노칭공정의 절대좌표 롤맵(R3) 및 상대좌표 롤맵(r3)가 나타나 있다. 상기 롤맵들은 도 69의 롤맵 작성부(6100)에 의하여 각각 작성된 것이다.
상술한 바와 같이, 상대좌표 롤맵은 각 공정 중 또는 각 공정 사이에서 제거된 전극 부분을 제외한 각 공정에서의 실물 전극을 표상한다. 따라서, 상기 롤맵매칭부(6200)의 롤맵 매칭작업은 최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시키는 것이다.
일련의 롤투롤공정에서는 실물 전극들이 불량 또는 품질 불균일 등을 이유로 각 공정 전후 또는 해당 공정 내에서 제거된다. 이로 인하여 최종공정의 롤맵 좌표값과 각 공정의 롤맵 좌표값이 달라진다. 중요한 것은 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극(생존전극)과, 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 각 공정의 롤맵 좌표값을 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치시켜야 한다는 점이다. 롤투롤공정의 시작공정과 최종공정 사이에 전극 길이의 변화가 없다면 롤맵 길이 매칭은 필요하지 않다. 그러나, 양산공정의 특성상 전극의 시작부 및 종료부는 품질이 불균일한 경우가 많으며, 양산 전의 시험 생산부분 등은 제거되는 경우가 많다. 따라서, 실제로는 어떤 이유로든 시작공정과 최종공정 사이에 전극 길이가 달라질 수 밖에 없다. 롤맵매칭부(6200)는 이를 감안하여 전극 길이 변화에 따른 롤맵 길이 매칭부(6210)를 구비하고 있다.
롤맵 길이 매칭을 위해서는 각 공정의 롤맵으로부터, 일련의 롤투롤공정에서 누적적으로 제거된 실물 전극 부분들에 대응하는 좌표구간을 모두 제거할 필요가 있다. 그리고, 각 공정의 롤맵에서 제거되고 남은 나머지 좌표구간들의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값에 부합하도록 보정함으로써, 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 매칭시킬 수 있다.
또한, 선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더(UW)에서의 전극 권출방향에 따라, 최종공정 이전의 특정 공정의 롤맵 좌표축의 시작방향이 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향으로부터 반전된 경우, 상기 롤맵매칭부(6200)는, 상기 특정 공정의 롤맵 좌표축 시작방향을 상기 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향에 부합하도록 매칭시킨다. 이를 위하여, 상기 롤맵매칭부(6200)는 좌표축을 매칭시키는 좌표축 매칭부(6220)를 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이, 롤투롤공정의 특성상 선행공정의 롤맵과 후행공정의 롤맵은 필연적으로 시작부와 종료부가 반전되는 시종반전이 일어난다. 좌표축 매칭은 최종공정의 롤맵 좌표축 (시작)방향과 매칭시키는 것이므로, 최종공정 이전의 선행공정 중 최종공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 반대되는 특정 공정의 롤맵 좌표축 시작방향만을 매칭시키면 된다. 예컨대, 상기 선행공정 중 최종공정의 롤맵 좌표축방향과 일치되는 공정의 롤맵의 경우 이러한 좌표축 매칭작업을 행할 필요가 없다.
도 77을 참조하면, 다음과 같이 전체 롤투롤공정에서 총 4회의 전극 제거작업이 있었다.
① 코팅공정 종료시 종료부 100미터 제거
② 롤프레스공정 내에서 불량구간 200미터 제거
③ 롤프레스 공정 후 종료부 50미터 제거
④ 노칭공정 완료후 종료부 100미터 제거
최종공정인 노칭공정의 상대좌표 롤맵(r3)은 이러한 4회의 전극 제거로 인하여 총길이 750미터가 되었다. 또한, 대조를 위한 전극 부분인 별표 지점의 길이방향 좌표는 600미터, 폭방향 좌표는 40cm(0.4미터)였다.
최종공정의 롤맵 길이와 매칭시키기 위해서, 각 공정의 상대좌표 롤맵으로부터 전체 롤투롤공정에서 4회 제거된 전극 부분들의 좌표구간을 모두 제거하였다. 이 경우, 도 77에서 점선의 박스로 표시된 부분들이 최종적으로 생존한 실물 전극이 표상하는 롤맵 부분이 된다.
이 때, 코팅공정의 롤맵 좌표축의 시작방향은 노칭공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 동일하므로 좌표축 매칭은 필요하지 않다. 그러나, 롤프레스공정의 롤맵 좌표축의 시작방향은 반전되어 코팅공정 및 노칭공정과 좌표축 시작방향이 상이하므로 좌표축 매칭작업이 필요하다.
도 77에서 롤프레스 공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2)의 상단부분이 좌표축 매칭 전의 좌표값을 나타낸다. 이 좌표값들을 해당 롤맵의 하단부분과 같이 반전(보정)시키면 노칭공정의 롤맵 좌표축 시작방향과 동일하게 된다. 롤맵 좌표축 매칭에 따라, 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵 및 상대좌표 롤맵의 기준점 좌표값, 불량구간의 좌표값, 별표 지점의 좌표값들이 모두 변동된다. 구체적으로는, 롤프레스공정의 롤맵 좌표축인 길이방향축 및 폭방향축이 모두 노칭공정의 좌표축 방향에 부합하도록 매칭된다. 도 9에서 R2-1, r2-1로 표시된 부호는 롤프레스공정의 절대좌표 롤맵(R2) 및 상대좌표 롤맵(r2)의 좌표축이 반전된 것을 나타낸다. 즉 R2-1는 좌표축이 반전된 롤프레스 공정의 절대좌표 롤맵을 나타내고, r2-1은 좌표축이 반전된 롤프레스공정의 상대좌표 롤맵을 나타낸다.
도 77에서는 롤투롤공정이 홀수회(3회)로 구성되어, 제1공정(코팅공정)과 최종공정(노칭공정)의 롤맵 좌표축 방향이 일치하였다. 따라서, 좌표축 방향이 반전된 짝수회의 제2공정(롤프레스공정)의 롤맵 좌표축을 최종공정의 롤맵 좌표축에 일치시키도록 매칭하였다. 그러나, 공정이 추가되어 전체 롤투롤공정이 짝수회로 구성될 경우에는, 도 77과 달리, 제1공정 등의 홀수회의 공정의 롤맵 좌표축을 짝수회의 공정인 최종공정의 롤맵 좌표축과 매칭시킬 필요가 있다.
이와 같이, 좌표축 매칭은 최종공정을 기준으로 상대적으로 행해질 수 있다.
도 77의 하단에는 이러한 롤맵 매칭작업에 의하여 최종적으로 매칭된 롤맵들이 나타나 있다. 코팅공정과 롤프레스공정의 롤맵에서 제거된 전극 구간에 대응하는 좌표구간을 제거하고, 롤맵 좌표축의 방향도 노칭공정의 롤맵 좌표축방향과 일치시켰다. 이에 따라, 최종공정인 노칭공정의 롤맵 좌표값과 그 이전의 선행공정인 코팅공정과 롤프레스공정의 롤맵 좌표값이 정확히 일치하고 있다. 별표 지점의 길이방향축 및 폭방향축 좌표값도 600미터, 0.4미터로 매칭된 3개의 롤맵에서 모두 일치하고 있다.
이와 같이, 최종공정의 생존전극의 롤맵 좌표값에 부합하도록 각 공정의 롤맵 좌표값을 일치시켜 한번에 볼 수 있도록 나란하게 배열한 것을 오버레이롤맵이라 칭한다. 본 발명의 롤맵매칭부(6200)는 결국 이러한 오버레이롤맵을 작성하기 위한 것이다. 이러한 오버레이롤맵을 디스플레이부에 나타내면, 최종적인 생존전극에 관한 품질 이력 내지 제조 이력을 한 눈에 파악할 수 있다. 도 77을 참조하면, 별표 지점의 전극으로 제조된 전지는, 롤프레스공정의 (오버레이)롤맵으로부터, 롤프레스공정에서 특정 해칭으로 표시된 압연두께(예컨대 정상범위의 압연두께)를 가진 전극에서 유래하였음을 알 수 있다. 또한, 코팅공정의 롤맵으로부터 코팅공정에서 정상범위보다 과다로 코팅된 과다 로딩량의 전극에서 별표 지점의 전극으로 만든 전지가 유래하였음을 알 수 있다. 예컨대, 별표 지점의 전극으로 제조된 전지에서 발화가 발생하였을 경우, 코팅공정의 제조이력으로부터 해당 전극에 문제가 있었다고 판단할 수 있는 것이다. 혹은, 별표 지점은 외관 내지 기타 불량부분일 수 있다. 즉, 별표 지점으로 제거된 전극에서 문제가 발생하였고, 이것이 외관불량에 기인한 경우, 그 외관불량에 해당하는 부분이 전극 제조공정에서 어떤 전극 부분에서 유래하였는지를 상기 오버레이롤맵으로부터 간단하게 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 각 공정의 롤맵을 작성하고, 각 공정의 롤맵을 롤맵매칭부(6200)에 의하여 매칭시킴으로써, 최종공정에서 살아남은 생존전극의 품질 또는 불량에 관한 데이터를 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 이러한 매칭된 롤맵(오버레이롤맵)을 이용하여 전극 제조과정의 검사 이력을 용이하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 일련의 롤투롤공정을 거치면서 전극 롤의 시작부와 종료부가 반전되거나, 전극 길이가 변동되더라도, 상술한 롤맵 길이 매칭과 좌표축 매칭을 통하여 오버레이롤맵을 작성함으로써, 전극 품질에 문제가 있을 때 이를 직관적으로 신속하게 추적할 수 있다.
한편, 선행공정의 리와인더(RW)에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더(UW)에서의 전극 권출방향에 따라, 선행공정의 전극 상면이 후행공정에서 전극 이면으로 반전된 경우, 상기 롤맵매칭부(6200)는 이러한 표면 반전을 반영하여 롤맵을 매칭할 수 있다.
도 78에 도시된 바와 같이, 선행공정과 후행공정에서의 전극 권취 및 권출방향에 따라 선행공정 및 후행공정에서 전극의 상면과 이면이 반전되는 경우가 있다.
이 경우, 상기 롤맵매칭부(6200)에는 상기 전극 표면 반전에 관한 정보가 저장된다. 예컨대, 각 공정의 설비 제어부(30)는 전극 이동, 전극 권취 및 권출을 제어하므로, 그 권취 및 권출방향에 관한 정보를 보유하고 있다. 롤맵매칭부(6200)는 상기 설비 제어부로부터 표면 반전에 관한 정보를 전송받아 전극 표면매칭부(6230)에 저장할 수 있다.
상기 롤맵매칭부(6200)의 전극 표면매칭부(6230)는 상기 정보에 따라 상기 선행공정의 전극 상면에 대한 롤맵과 후행공정의 전극 이면에 대한 롤맵이 대응되도록 매칭시킨다.
도 78에는 이러한 표면 매칭에 의하여 오버레이 롤맵은 작성하는 예를 나타내고 있다.
도 78을 참조하면, 코팅공정의 리와인더(RW)에서 전극은 상권취방향으로 감기고, 롤프레스공정에서 하권출방향으로 풀려나온다. 즉, 코팅공정에서의 전극 상면이 롤프레스공정에서는 전극 이면으로 반전된다. 전극 표면 매칭부(6230)는 제어부(30)로부터 이러한 표면 반전에 관한 정보를 받아서 기록해둔다. 예컨대, 선후행공정 간에 표면 반전(TOP/BACK반전)이 일어나지 않는 경우의 제어로직값을 0으로 하고, 표면반전이 일어난 경우의 제어로직값을 1로 부여할 수 있다.
또한, 롤프레스공정의 리와인더(RW)에서 전극은 하권취방향으로 감기고, 노칭공정의 언와인더(UW)에서 상권출방향으로 풀려나온다. 이 경우, 다시 전극의 표면반전이 일어나며, 이 경우 전극 표면매칭부(6230)에 의하여 1의 제어로직값이 다시 부여된다. 다만, 노칭공정의 롤맵은 전극의 표면과 무관하게 단일평면의 롤맵만을 작성하므로, 롤프레스공정과 노칭공정간에 표면반전이 일어났다 하더라도 오버레이롤맵 작성시 반전정보를 반영하지 않아도 큰 문제가 되지 않는다. 도 78을 참조하면, 코팅공정과 롤프레스공정, 롤프레스공정과 노칭공정 간에 시종(START/END) 반전도 각각 일어났음을 알 수 있다.
도 79는 상술한, 전극 길이변화 및 좌표축 변화를 반영하여 롤맵 길이 매칭 및 좌표축 매칭을 행한 오버레이롤맵의 한 예이다.
도 79(a)는 코팅공정과 롤프레스공정간에 표면반전이 일어나지 않은 경우의 오버레이롤맵이고, 도 79(b)는 표면반전이 발생한 경우의 오버레이롤맵이다.
도 79(a)을 참조하면, 표면반전이 일어나지 않았으므로, 코팅공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅰ)과 롤프레스공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅲ)이 대응된다.
이 경우, 전극 표면 매칭부(6230)에서는 제어로직 0이 부여된다. 즉, 코팅공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅰ)은 롤프레스공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅲ)과 대응된다. 이 경우, 코팅공정~노칭공정의 전극 상면의 오버레이롤맵은 Ⅰ, Ⅲ, Ⅴ로 구성되어 각 공정 간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 전극 이면(B)의 오버레이롤맵은 Ⅱ,Ⅳ,Ⅴ로 구성된다.
도 79(b)를 참조하면, 표면반전이 발생하여, 코팅공정의 전극 상면(T)에 관한 롤맵(Ⅰ)과 롤프레스공정의 전극 이면(B)에 관한 롤맵(Ⅳ)이 대응된다. 이 경우, 전극 표면매칭부(6230)에서는 제어로직 1이 부여된다. 즉, 코팅공정에서 T로 표시된 전극 상면의 롤맵(Ⅰ)은 롤프레스공정에서 B로 표시된 전극 이면의 롤맵(Ⅳ)과 대응된다. 이 경우, 코팅공정~노칭공정의 전극 상면의 오버레이롤맵은 Ⅰ,Ⅳ,Ⅴ로 구성되어 각 공정간에 품질 및 제품 이력을 확인할 수 있다. 마찬가지로, 전극 이면도 상기 표면반전정보를 반영하여 코팅공정에서 전극 이면의 롤맵 B(Ⅱ)가 롤프레스공정에서 전극 상면(T)의 롤맵(Ⅲ)와 대응된다. 따라서, 전극 이면의 오버레이롤맵은 Ⅱ, Ⅲ,Ⅴ로 구성된다.
이와 같이, 전극 표면 매칭부(6230)가 표면 반전에 관한 정보를 제공하여, 롤맵 간에 표면 반전 여부를 매칭시키지 않는다면, 코팅공정과 롤프레스공정에서 전혀 상이한 실물 전극 표면을 표상하는 롤맵끼리 비교하는 문제가 발생한다. 이렇게 되면, 오버레이롤맵을 이용한 품질 추적의 정합성이 훼손되므로 정확하게 품질 추적을 행할 수 없다.
본 발명의 롤맵매칭부(6200)는, 상술한 롤맵 길이 매칭 및 좌표축 매칭에 더하여, 전극 표면 매칭까지 행할 수 있다. 이에 의하여, 일련의 롤투롤공정에 있어서 전극의 표면과 이면이 반전되더라도 소정 로직의 롤맵 매칭에 의하여 오버레이롤맵을 작성함으로써, 전극의 품질에 문제가 있을 때 이를 신속하고 직관적으로 추적할 수 있다.
상기 롤맵매칭부(6200)는, 예컨대 제1롤맵작성부(6110)로부터 데이터를 제공받아, 선행공정의 제1롤맵(RⅠ)과 후행공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나, 복수개의 공정 중 각 공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵(RⅠ)의 좌표값과 일치하도록 매칭할 수 있다.
또한, 상기 롤맵매칭부(6200)는, 상기 제1롤맵작성부(6110) 및 제2롤맵작성부(6120)로부터 데이터를 제공받아서, 선행공정의 제2롤맵(RⅡ)과 후행공정의 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나, 복수개의 공정 중 각 공정의 제2롤(RⅡ)RⅡ)맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵(RⅡ)의 좌표값과 일치하도록 매칭할 수 있다.
도 80에는 본 발명에 의한 배터리 제조방법이 개시되어 있다. 본 발명의 배터리 제조방법은, 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와, 상기 전극에 대하여 행해지는 복수개의 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값과 매칭되는 공정데이터를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 단계(S301; 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나의 매칭을 행하는 단계를 포함한다.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함(S302).
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함(S301').
예컨대, 도 69 및 도 72에 도시된 제1롤맵작성부(6110) 및/또는 제2롤맵작성부(6120)에 의하여 각 공정의 좌표값 데이터와 공정데이터를 매칭하여 각 공정에 대한 제1롤맵(RⅠ) 또는 제2롤맵(RⅡ)을 작성할 수 있다.
또한, 롤맵매칭부(6200)에 의하여, 선후행공정의 롤맵 좌표값이 일치하도록 매칭하거나, 복수개의 공정 중 각 공정의 롤맵 좌표값을 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치하도록 매칭시킬 수 있다. 매칭과정에서 상술한 바와 같이, 롤맵의 길이를 후행공정 또는 최종공정에 일치하도록 매칭시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 롤맵매칭부(6200)는 롤맵 길이 매칭부(6210)를 구비할 수 있다. 또한, 공정 진행에 따라 롤맵 좌표축이 반전되었을 경우, 이를 감안한 좌표축 매칭을 상기 롤맵길이 매칭과 함께 행한다. 이를 위하여, 상기 롤맵매칭부(6200)는 좌표축 매칭부(6220)를 구비할 수 있다. 또한, 공정 진행에 따라, 선후행공정 간에 전극의 표면이 반전된 경우, 롤맵의 표면을 반전상태에 부합하도록 매칭하는 표면 매칭을 행한다. 이를 위하여, 상기 롤맵매칭부(6200)는 전극 표면 매칭부(6230)를 구비할 수 있다.
상기 롤맵작성부(6100), 롤맵매칭부(6200)는, 데이터 처리시스템(MES, SPC,DW) 또는 해당 시스템의 일 구성요소일 수 있다.
예컨대, 상기 롤맵작성부(6100) 및 롤맵 매칭부는 MES의 한 구성요소일 수 있다. 이 경우 상기 롤맵작성부(6100)는 도 69와 같이 각 공정의 설비 제어부, 위치계측기, 검사 및/또는 계측기와 연결되어 롤맵 작성을 위한 데이터를 주고 받을 수 있다.
그러나, MES의 경우 주목적이 생산관리에 있으므로, 과도한 데이터를 보유하기 곤란하다. 이 점을 감안하여, 상기 MES 또는 그 구성요소인 롤맵작성부, 예컨대 제1롤맵작성부(6110)는 비교적 용량이 작은 데이터만을 할당한 제1롤맵을 작성할 수 있다. 데이터 처리용량이 큰 서버를 MES가 구비한다면, 상기 MES는 상기 제1롤맵작성부(6110) 및 제2롤맵작성부(6120)을 모두 포함할 수 있다. 그러나, MES의 구성상 데이터 처리용량이 큰 서버를 설치하기 곤란하다면, 제2롤맵작성부(6120)를 별도의 상위 제어시스템 또는 그 상위 제어시스템의 일 구성요소로 할 수 있다. 마찬가지로, 롤맵매칭부(6200) 역시 적절한 서버가 없다면 별도의 상위 제어시스템 또는 그 상위 제어시스템의 일 구성요소로 할 수 있다.
예컨대, SPC와 같은 상위 제어시스템에 상기 제2롤맵작성부(6120) 및/또는 롤맵 매칭부(6200)를 설치할 수 있다. 즉, 제2롤맵작성부(6120) 또는 롤맵 매칭부(6200)는 SPC 또는 SPC의 일 구성요소로 할 수 있다. 이 경우에는, 제1롤맵(RⅠ)에 데이터를 추가하여 상위 제어시스템에 속하는 제2롤맵작성부(6120)에서 제2롤맵(RⅡ)을 작성할 수 있다. 또한, SPC 내의 롤맵매칭부(6200)가 상기 제1롤맵작성부(6110) 및 제2롤맵작성부(6120)로부터 필요한 데이터를 전달받아 복수개 공정에 대한 제1롤맵 또는 제2롤맵을 매칭할 수 있다. 이에 따라 복수개 공정 간에 롤맵 좌표가 동일한 기준으로 보정되어 예컨대 오버레이롤맵의 형태로 나타낼 수 있다. 따라서, 복수개 공정의 좌표값 및 이에 해당하는 각 공정에서의 전극의 대응 부분을 용이하게 파악할 수 있다. 나아가서, 각 전극 대응부분(좌표값)에 매칭된 각 공정의 공정데이터도 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 상기 롤맵매칭부(6200)는 SPC보다 상위의 제어시스템일도 수 있다. 예컨대, 상기 롤맵매칭부(6200)는 데이터베이스에 축적된 데이터를 공통의 형식으로 변환해서 관리하는 데이터 웨어하우스(DW)일 수 있다. 데이터 웨어하우스는 데이터에 기반한 의사결정이 가능하고, 여러 소스의 데이터를 통합해서 분석이 가능하다.
상기 롤맵 길이매칭부(6210), 좌표축 매칭부(6220), 전극 표면매칭부(6230)는 소정의 연산 및 매칭작업을 행할 수 있는 소프트웨어 혹은 상기 소프트웨어가 내장된 컴퓨팅시스템일 수 있다. 예컨대, 각 매칭부는 ECS(Embedded Computer System)와 같은 실시간 시스템이 될 수 있으며, 그 중 마이크로컴퓨터를 각 매칭부로 채용할 수 있다. 상기 롤맵 길이매칭부(6210), 좌표축 매칭부(6220), 전극 표면매칭부(6230)는 서로간에 유무선 통신이 가능하다. 도 76에서는 기능적인 구분을 위하여 매칭부들을 별개로 나타내었다. 하지만, 효율적인 컴퓨팅 처리를 위하여, 상기 매칭부들 중 하나 이상끼리 서로 통합될 수 있다. 예컨대, 롤맵 길이매칭 및 좌표축 매칭은 모두 좌표값 변환과 관계되므로, 하나의 매칭부로 통합 운용할 수 있다. 따라서, 롤맵매칭부(6200)의 구체적인 구성은 도 76의 예에 한정되지 않는다.
한편, 도 69 및 도 72에 도시된 바와 같이, 믹서로부터 전극 재료가 전극 코팅공정으로 투입되는 것이 나타나 있다. 이 경우, 전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를 상기 오버레이 롤맵의 각 매칭된 좌표값 및 상기 좌표값에 매칭된 각 공정의 공정데이터와 매칭하여 관리할 수 있다.
상기 제원에 관한 데이터, 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 이송경로에 관한 경로데이터는 도 53 등을 인용하여 상술한 바 있으므로, 그에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 배터리 제조시스템은, 믹서 제어부, 슬러리 로트 정보 검출 제어부와 연결되어, 상술한 투입재료에 관련된 데이터들을 제1롤맵 또는 제2롤맵에 표시할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 데이터들을 제1,2롤맵을 매칭하여 표시한 오버레이 롤맵의 각 좌표값 및 공정데이터와 매칭하여 표시할 수 있다.
도 81에는, 복수개의 공정에서 취득한 데이터들이 서로 연관(즉, 매칭)되어 표시되어 있다. 참고로, 도 81에 기재된 데이터는 데이터 종류만 구분할 수 있도록 알파벳으로 표시하였을 뿐, 구체적인 수치 등으로 표시하지는 않았다.
도 81에는, 믹싱 및 탱크이송에 있어서, 제원에 관한 데이터(예컨대, 전극롤 로트번호, 슬러리 로트 번호)와 탱크 이송경로 등에 관한 데이터가 기재되어 있다.
이러한 믹싱 및 탱크이송 과정의 데이터와 매칭되어, 전극 제조공정 및 노칭공정에 있어서의 각 롤맵 관련 데이터도 표시되어 있다. 좌표값 데이터는 상술한 롤맵 매칭과정을 거쳐 예컨대 오버레이 롤맵 상에서 매칭된 좌표값일 수 있다.
검사 및/또는 계측데이터는 해당 좌표값에 대응되는 각 공정의 전극 부분에 대한 검사 및/또는 계측데이터일 수 있다. 예컨대, 코팅공정에서 D1은 코팅공정 좌표값 C1에서의 로딩량 데이터이고, 롤프레스공정에서 D2는 롤프레스 좌표값 C2에서의 전극 두께 데이터일 수 있다. 이 때 상기 C1과 C2는 동일한 실물 전극 위치를 나타낸다.
설비데이터는 해당 좌표값에 대응되는 각 공정의 전극 부분에 대하여 취득한 예컨대 온도데이터일 수 있다.
시계열 데이터는 각 데이터가 취득한 시점을 나타낼 수 있다. 이러한 설비데이터와 시계열 데이터는 상술한 바와 같이, 각 공정의 설비제어부에 의하여 취득될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 배터리 제조시스템(6000) 및 제조방법에 의하면, 후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 후행 공정데이터와, 상기 후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 선행공정의 좌표값에 매칭되는 선행 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
혹은, 최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 최종 공정데이터와, 상기 최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다.
즉, 복수개의 공정이 진행될 때, 각 공정에서 이동하는 전극의 좌표값을 매개로 하여 필요한 데이터들을 서로 연계하여 파악할 수 있다. 이에 따라, 전극 제조공정 및 조립공정에서의 품질관리, 분석, 모니터링, 추적 등을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 시계열 데이터와 다른 데이터만을 연계하여 처리하던 일반적인 PLC 제어의 한계를 극복하고 있다. 시계열 데이터를 비교 기준으로 하면, 선후행공정 간에 일어나는 변화를 구체적으로 파악할 수 없다. 또한, 시계열 데이터와 각 공정의 이벤트에 의하여 발생하는 데이터는 정확하게 대응되지 않는 경우가 많다. 이 경우, 시계열 데이터와 각 발생데이터를 매칭하기 위한 별도의 처리작업이 필요하다. 이러한 작업은 시간이 많이 소요될 뿐 아니라, 정확성도 떨어진다.
본 발명은 좌표값을 기준으로 복수개의 공정간에 이를 매칭시키고, 또한 각 좌표값에 각 공정데이터를 매칭시켜서 배터리 제조에 활용하므로, 배터리 제조 전반에 걸쳐 보다 종합적이고, 직관적이며 효율성 있게 배터리를 제조할 수 있게 해 준다.
상기 제1롤맵, 제2롤맵, 및/또는 오버레이 롤맵은 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장될 수 있다.
상기 롤맵들은 롤맵작성부(6100)의 데이터 베이스 또는 별도의 기록매체에 저장될 수 있다. 상기 데이터 베이스 또는 기록매체는 예컨대, 메모리일 수 있다. 이러한 메모리는 필요에 따라서 복수 개 마련될 수도 있을 것이다. 메모리는 휘발성 메모리일 수도 있으며 비휘발성 메모리일 수 있다. 휘발성 메모리로서의 메모리는 RAM, DRAM, SRAM 등이 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리로서의 메모리는 ROM, PROM, EAROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리 등이 사용될 수 있다. 상기 열거한 메모리들의 예를 단지 예시일 뿐이며 이들 예로 한정되는 것은 아니다. 혹은 상기 기록매체는 하드디스크, CD-ROM, USB 메모리, SSD(Solid State Drive) 등일 수 있다.
기록매체에 저장된 롤맵 및 관련 데이터들은 배터리 제조, 품질관리, 분석, 문제 추적시 자유롭게 사용될 수 있다.
도 82는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템의 구성도이다.
본 실시예의 배터리 제조시스템(7000)은,
전극에 대하여 행해지는 공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 저장된 좌표값 데이터 서버(7100);
전극에 대하여 소정 간격으로 식별표지를 부여하는 식별표지 부여장치(7200); 및
상기 식별표지에 대응되는 상기 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리하는 데이터 관리서버(7300)를 포함한다.
상기 배터리 제조시스템(7000)은, 상술한 롤맵의 좌표값과 이에 매칭된 공정데이터를 전극의 식별표지와 연계하여 식별표지 생성공정은 물론, 식별표지가 생성된 이후의 후속공정까지 상기 롤맵에 연관된 데이터를 활용할 수 있도록 한 것이다. 또한, 상기 식별표지와 매칭된 후속공정의 공정데이터들도 식별표지 생성공정 및 식별표지 생성 이전 공정의 공정데이터를 상기 롤맵 좌표값과 식별표지를 기초로 하여 서로 매칭시킴으로써, 전지의 거의 모든 생산과정을 모니터링할 수 있도록 한 것이다.
상기 좌표값은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에 이동하는 전극(1)을 모사한 롤맵 상에 표시되는 롤맵 좌표값일 수 있다. 예컨대, 전극 슬러리가 코팅되는 전극 코팅공정, 전극이 압연되는 롤프레스공정, 압연된 전극을 절단하는 슬리팅공정의 전극 제조공정에서 롤투롤 이송되는 전극(1)을 모사한 롤맵을 작성할 수 있다. 이 롤맵 상에 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터를 부여할 수 있다. 롤맵 좌표값은 언와인더(UW) 또는 리와인더(RW)에 설치된 위치계측기(20)(예컨대, 로터리엔코더)과 각 공정에 설치된 설비제어부(30), 또는 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다. 예컨대, 전극의 길이방향 좌표값은 상기 로터리엔코더에 의하여 취득될 수 있다. 예컨대, 전극의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기(10)에 의하여 취득될 수 있다.
본 발명의 좌표값 데이터 서버(7100)에는, 전극에 대하여 행해지는 공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 이러한 롤맵 좌표값이 저장되어 있다.
도 82를 참조하면, 상기 좌표값 데이터 서버(7100)는 롤맵작성부(7110), 롤맵매칭부(7120), 또는 필요한 데이터 저장 서버들(7130)을 포함할 수 있다.
예컨대, 각종 검사 및/또는 계측기(10) 및 위치계측기(20)와 연결된 롤맵작성부(7110)는, 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하는 전극(1) 위치를 나타내는 좌표값 데이터를 송신받아 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 좌표값과 공정데이터들을 매칭하여 롤맵이라는 시각화 영역 상에 상기 좌표값과 상기 공정데이터를 나타낼 수 있다. 공정데이터의 일부만을 롤맵상에 표시한 것을 제1롤맵(RⅠ)상기 제1 데이터와 연관되며 좌표값과 매칭되는 추가적인 데이터를 제1롤맵 상에 부가하여 표시한 것을 제2롤맵(RⅡ)이라 칭할 수 있다. 롤맵작성부(7110)는, 제1롤맵작성부 및/또는 제2롤맵작성부(7112)를 포함할 수 있다. 상기 제1,2롤맵작성부는 하나의 통합된 데이터 처리시스템 내에 구현될 수 있다. 또는, 제1,2롤맵작성부는 서로 별도의 데이터 처리시스템에 속할 수 있다. 예컨대, 제1롤맵작성부(7111)는 MES에, 제2롤맵작성부(7112)는 SPC에 위치할 수 있다. 즉, 상기 제1롤맵작성부(7111)는, MES 또는 MES의 일 구성요소일 수 있으며 제2롤맵작성부(7112)는 SPC 또는 SPC의 일 구성요소일 수 있다.
상기 공정데이터는,
각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 설비데이터는, 각 공정을 행하는 설비 제어부(30)로부터 취득될 수 있다. 상기 설비데이터는 각 공정에서 설비제어부가 관리하는 모든 파라미터들을 포함할 수 있다.
검사 및/또는 계측데이터는 각 공정에서 소정의 검사기, 계측기, 또는 검사 및 계측기에 의하여 검사 내지 계측되는 모든 데이터를 포함한다.
상기 공정데이터는, 각 공정에서 취득되는 시계열 데이터를 또한 포함할 수 있다. 각 공정에서 취득된 모든 데이터에 그 데이터 발생시점에 관한 데이터(시계열 데이터)를 얻을 수 있다. 각 공정의 흐름을 제어 및 관리하는 설비 제어부(30)는 상기 시계열 데이터를 취득할 수 있다.
이러한 공정데이터는 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며, 각 개별공정마다 이러한 공정데이터가 취득된다.
롤맵은 이러한 공정데이터를 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 매칭시켜 시각화하여 나타낸 것이다.
이와 같이, 상기 좌표값 데이터 서버(7100)에는 각 공정에서의 롤맵 좌표값과 이에 매칭되는 공정데이터가 저장될 수 있다.
일련의 롤투롤공정에서는 도 70과 관련하여 설명한 바와 같이, 자공정제거, 공정후 제거에 의하여 공정간에 전극의 길이가 변화하고, 전극의 시작부와 종료부가 반전되며, 전극의 표면이 반전될 수 있다. 따라서, 상기 좌표값 데이터 서버(7100)는 이러한 길이변화, 시종반전, 표면 반전을 감안하여, 각 공정의 롤맵 좌표값을 동일한 기준으로 비교할 수 있도록 매칭하는 롤맵 매칭부(7120)를 구비할 수 있다.
상기 롤맵 매칭부(7120)는, 롤맵 길이 매칭부, 좌표축 매칭부, 전극 표면 매칭부를 구비하여, 선후행공정 또는 복수개공정의 롤맵들의 좌표값을 후행공정 또는 최종공정의 실물 전극에 부합하도록 매칭시킨다.
따라서, 상기 좌표값 데이터 서버(7100)에는, 이러한 롤맵 매칭에 의하여 선행공정의 롤맵 좌표값과 후행공정의 롤맵 좌표값이 일치하도록 매칭되어 저장될 수 있다. 또는, 복수개의 공정 중 각 공정의 롤맵 좌표값이 최종공정의 롤맵 좌표값과 일치하도록 매칭되어 저장될 수 있다.
데이터 처리용량을 고려하여, 롤맵 매칭부(7120)는 MES와 별도의 상위 제어시스템(예컨대, SPC) 또는 상위 제어시스템의 일 구성요소로 할 수 있다.
상기 제2롤맵작성부(7112) 및 롤맵 매칭부(7120)를 모두 하나의 통합된 시스템(SPC)에 설치할 수 있다. 이 경우에는, 작성된 제1롤맵(RⅠ)에 제2 데이터를 부가하여 상위 제어시스템에 속하는 제2롤맵작성부(7112)에서 제2롤맵(RⅡ)을 작성할 수 있다. 또한, SPC 내의 롤맵매칭부(7120)가 상기 제1롤맵작성부(7111) 및 제2롤맵작성부(7112)로부터 필요한 데이터를 전달받아 복수개 공정에 대한 제1롤맵(RⅠ) 또는 제2롤맵(RⅡ)을 매칭할 수 있다. 이에 따라 복수개 공정 간에 롤맵 좌표값이 동일한 기준으로 보정되어 예컨대 오버레이롤맵으로 데이터를 표현할 수 있다.
제2롤맵(RⅡ) 작성을 위한 데이터(제2 데이터) 저장을 위하여 필요한 서버부(7130)(예컨대, 이미지 데이터 저장 서버(7132), 로데이터 저장 서버(7131,7133) 등을 추가로 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 좌표값 데이터 서버(7100)에는 하기와 같은 롤맵 중 하나 이상이 저장될 수 있다.
a) 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵(RⅠ)
b) 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵(RⅡ)
c)롤맵 좌표값이 일치하도록 매칭된 선후행공정의 롤맵을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵
d) 각 공정의 롤맵 좌표값이 최종공정의 롤맵좌표값과 일치하도록 매칭된 각 공정의 롤맵을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵
도 83은 전극에 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도이고, 도 84 및 도 85는 전극에 가상의 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도이다.
일련의 전극 제조공정 후에 전극 상의 소정 위치에는 식별표지가 부여될 수 있다. 예컨대, 상기 식별표지는 전극의 탭 부분에 부여될 수 있다. 전극 탭은 집전체 상의 전극 슬러리가 코팅되지 않은 부분을 노칭 가공하여 형성할 수 있다. 상기 노칭가공도 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하는 전극에 대하여 행해질 수 있다. 따라서, 식별표지를 부여하는 공정에서 상기 롤맵(노칭 공정 롤맵)을 작성할 수 있다. 따라서, 식별표지를 부여하는 공정 이전의 1개 또는 복수개의 선행공정(예컨대, 코팅, 롤프레스, 슬리팅)은 물론, 식별표지를 부여하는 노칭 공정에서도 롤맵 좌표값을 취득할 수 있고, 각 롤맵 좌표값과 각 공정의 공정데이터를 매칭시킬 수 있다. 상기 좌표값 데이터 서버(7100)에는 전극 제조공정의 롤맵과 노칭공정의 롤맵도 저장될 수 있다. 또한, 노칭공정의 롤맵에 부합하도록 그 이전공정의 롤맵 좌표를 보정하여 오버레이 롤맵를 작성할 수도 있다(도 79 참조). 따라서, 좌표값 데이터 서버(7100)에는, 식별표지 작성 및 작성 이전의 모든 공정의 롤맵 좌표값, 공정데이터, 공정간에 매칭된 오버레이 롤맵 좌표값 등이 저장될 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템(7000)은 또한, 전극(1)에 대하여 소정간격으로 식별표지를 부여하는 식별표지 부여장치(7200)를 포함한다.
상기 식별표지는 전극에 실제로 마킹되는 전극 ID 또는 소정 피치마다 가상으로 부여되는 가상 전극 ID일 수 있다.
도 82 및 도 83에서는, 식별표지 부여장치로서, 소정 피치마다 전극 상에 전극 ID를 마킹하는 ID 마킹기(7200)가 개시되어 있다.
ID 마킹기(7200)로서는 예컨대 잉크젯 방식의 잉크마킹기 또는 레이저 방식의 레이저 마킹기를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 시인성이 우수하고 전극에 손상이 가지 않는 범위에서 적절한 마킹기를 선택하여 사용할 수 있다.
식별표지인 전극 ID로서 바코드를 부여할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, QR코드, 식별번호 등 전극을 식별할 수 있는 다른 종류의 식별표지도 채용 가능하다.
도 83을 참조하면, 노칭공정에서 전극(1)이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하며, 타발기(BM)에 의하여 펀칭되어 전극(1) 상에 전극 탭이 형성된다. 이러한 노칭 가공 후에 ID 마킹기(7200)는 예컨대 레이저에 의하여 각 전극 탭에 전극 ID를 마킹할 수 있다. 이 경우, 상기 ID 마킹(7200)기는 위치계측센서(예컨대, 리와인더에 설치된 로터리 엔코더(20R))와 연결되어, 마킹하는 전극 ID에 해당하는 전극 탭의 좌표값을 취득할 수 있다. 즉, 상기 ID 마킹기(7200) 또는 상기 ID 마킹기와 연결된 노칭 설비제어부(30)에서 상기 위치계측센서로부터 ID 마킹시의 엔코더값을 수신할 수 있으며, 이 엔코더값이 해당 전극 ID의 위치 좌표값이 된다. 이를 선행공정의 전극 좌표값과 구별하여 제1 위치 좌표값이라 칭하기로 한다.
혹은, ID 마킹기(7200)에 의한 전극 ID 마킹후에 바코드 리더기(BCR)와 같은 ID 인식기에 의하여 해당 ID가 인식된 경우에 상기 전극 ID에 대응되는 제1위치 좌표값을 취득할 수 있다. 이 경우에는 ID 인식기(BCR)와 상기 위치계측센서가 연결되어, 상기 ID 인식기(BCR) 또는 이와 연결되는 노칭 설비제어부(30)에서 위치계측센서로부터 ID 마킹시의 엔코더값(제1 위치 좌표값)을 취득할 수 있다.
한편, 상기 ID 마킹기(7200) 또는 ID 인식기(BCR)는, 탭 센서와 트리거 보드를 구비하여 전극 ID의 순번(카운트) 정보를 취득할 수 있다.
탭 센서는 전극의 탭 각각의 길이, 즉 피치(Pitch)를 판단할 수 있다. 트리거 보드는 탭 센서로부터 수신한 전극 탭 각각의 길이에 기초하여 카운트 값을 증가시킬 수 있다. 트리거 보드는 전극 탭 각각의 길이 별 카운트값을 BCD코드의 형태로 변환하여 ID 마킹기(7200), ID 인식기(BCR) 또는 노칭 설비 제어부(30)로 보낼 수 있다.
이와 같이, ID 마킹기(7200) 또는 ID 인식기(BCR)는 전극의 규격정보(피치 정보)를 수신하고, 해당 피치마다 카운트 값(순번 정보)을 취득하여, 해당 피치의 전극 탭 마다 ID를 마킹하거나 ID를 인식할 수 있다.
노칭 설비제어부(30)는, 이러한 전극 ID의 순번과 제1위치 좌표값을 연계(맵핑) 시킬 수 있다. 연계된 전극 ID와 제1위치 좌표값은 후술하는 데이터 관리서버(7300)로 송신된다.
상기 전극 ID와 제1위치 좌표값, 피치 정보 등은 데이터 관리서버(7300)로 송신되기 전에 소정의 중간 서버(7210)를 거칠 수 있다. 상기 중간 서버(7210)에서는, 노칭 공정에서 취득한 공정데이터가 상기 제1위치 좌표값, 전극 ID 등과 매칭될 수 있다. 따라서, 전극 ID, 제1위치 좌표값, 노칭공정의 공정데이터가 상기 중간 서버(7210)로부터 데이터 관리서버(7300)로 보내질 수 있다.
혹은, 상기 노칭공정의 공정데이터와 전극 ID, 제1위치 좌표값과의 매칭은 상술한 좌표값 데이터 서버(7100)에 저장된 정보를 활용하여 행할 수 있다. 예컨대, 도 82의 좌표값 데이터 서버에는 노칭공정에서 취득된 공정데이터와, 좌표값 데이터가 매칭된 노칭 공정 롤맵이 저장되어 있다. 따라서, 전극 ID에 해당하는 제1위치 좌표값을 파악하면, 그 제1위치 좌표값에 대응되는 공정데이터를 롤맵으로부터 취득할 수 있다. 이 경우는, 노칭 설비제어부(30) 등에서 중간 서버(7210)를 거치지 않고, 전극 ID와 제1위치 좌표값만을 데이터 관리서버(7300)로 송신할 수 있다. 데이터 관리서버(7300)는, 좌표값 데이터 서버(7100)로부터 좌표값 데이터 및 공정데이터를 전달받아, 상기 전극 ID와 제1위치 좌표값을 매칭시킬 수 있다. 이 때, 상기 제1 위치 좌표값을 좌표값 데이터 서버(7100)에 저장된 노칭공정 이전의 공정에서의 좌표값과 매칭하는 작업을 행할 수 있다. 이러한 작업은 롤맵 매칭부(7120)에 의해서 행해질 수 있다.
따라서, 상기 데이터 관리서버(7300)는, 상기 전극 ID에 대응하는 상기 제1 위치 좌표값과, 이에 대응하는 상기 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다. 이에 더하여, 노칭공정 롤맵이나 상기 중간 서버(7210)를 활용하여 당해 노칭공정에서의 공정데이터도 상기 선행공정 좌표값, 제1위치 좌표값 및 전극 ID와 매칭할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 좌표값 등에 매칭된 선행공정의 공정데이터와 상기 노칭공정의 공정데이터도 서로 매칭할 수 있다.
이상과 같이, 상기 데이터 관리서버(7300)는 식별표지(전극 ID)에 대응되는 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리할 수 있다.
상기 데이터 관리서버(7300)는, MES, SPC, DW와 같은 데이터 처리시스템 또는 그 구성요소일 수 있다.
상기 좌표값 데이터 서버(7100)와 데이터 관리서버(7300)를 하나의 통합된 데이터 처리시스템에 구현할 수 있다. 그러나, 각 데이터 처리시스템의 목적, 데이터 처리용량이 상이하므로, 좌표값 데이터 서버(7100)와 데이터 관리서버(7300)가 별도의 데이터 처리 시스템에 위치할 수도 있다.
예컨대, 좌표값 데이터 서버(7100)를 MES 또는 SPC 시스템에 설치하고, 데이터 관리서버(7300)를 DW에 설치할 수 있다. 이 경우 DW는 SPC의 상위 제어시스템이 될 수 있다.
상술한 바와 같이, DW는 데이터베이스에 축적된 데이터를 공통의 형식으로 변환해서 관리하는 데이터 웨어하우스이며, 데이터에 기반한 의사결정이 가능하고, 여러 소스의 데이터를 통합해서 분석이 가능하다. 따라서, 본 발명과 같이, 전극 제조공정, 조립공정의 공정데이터를 좌표값 및 전극 ID와 매칭하여 관리하기 용이하다. 후술하는 바와 같이, 상기 식별표지 및 좌표값은 식별표지 생성 이후의 후속 공정들의 데이터까지 연관될 수 있다. 이러한 데이터 매칭 및 관리 작업은 방대한 데이터 처리능력과 연산능력을 필요로 할 수 있다. 이러한 관점에서 데이터 관리서버(7300)로서 상위 제어시스템인 DW 또는 DW의 구성요소를 채용하는 것이 바람직하다.
도 84 및 도 85는 전극에 가상의 식별표지를 부여하는 과정을 나타낸 개략도이다.
음극 탭의 경우, 상술한 바와 같이, 전극 ID를 마킹하여 마킹된 전극 ID를 기초로 전극 추적성을 확보할 수 있다. 그러나, 예컨대 알루미늄 소재로 된 양극 집전체의 경우 마킹시에 화재나 그을음이 발생할 수 있다. 이와 같이 물리적 ID의 발번이 곤란한 경우, 하기와 같이 가상의 식별표지(가상 전극 ID)를 부여할 수 있다.
가상의 식별표지 부여장치(7200')는 예컨대 노칭공정에서의 설비 제어부(30)일 수 있다. 본 발명의 명세서에서는 노칭공정의 설비 제어부를 포함하여 각 공정의 설비 제어부를 부호 30으로 도시하였다. 그러나, 본 실시예에서는 상기 설비 제어부가 가상 식별표지 부여장치(7200')로도 기능하므로, 본 실시예에서는 설비 제어부에 대하여 7200'(30)과 같이 도면번호를 이중으로 붙여 설명하기로 한다. 가상 전극 ID 발번을 위하여, 각 전극 탭에 대한 규격정보(피치정보)와 카운트 정보가 특정될 필요가 있다. 이를 위하여, 설비 제어부(7200'(30))는 제1센서(7220)로부터 적어도 하나의 전극(예컨대, 양극)의 규격정보를 수신할 수 있다.
제1센서(7220)는 탭 센서(TS) 및 트리거 보드(TB)를 포함할 수 있다. 탭 센서(TS)는 양극 탭의 규격정보를 판단할 수 있다. 구체적으로 탭 센서(TS)는 양극 탭 각각의 길이, 즉 피치를 판단할 수 있다. 탭 센서(TS)는 감지한 양극 탭 각각의 길이를 트리거 보드(TB)에 전송할 수 있다. 트리거 보드(TB)는 탭 센서(TS)로부터 수신한 양극 탭 각각의 길이에 기초하여 양극 탭의 카운트정보를 생성할 수 있다. 트리거보드(TB)는 양극 탭 각각의 길이 별 카운트값이 증가할 때마다 BCD코드를 1씩 증가시킬 수 있다. 트리거 보드(TB)는 생성한 양극 탭 각각의 길이 별 카운트 값을 BCD 코드 형태로 변환하여 설비 제어부(7200'(30))로 전송할 수 있다.
또한, 상기 설비 제어부(7200'(30))는 위치계측센서(예컨대 로터리엔코더(20R)인 제2 센서로부터 적어도 하나의 전극의 위치 좌표값을 수신할 수 있다. 설비 제어부(7200'(30)는 상기 규격정보 및 위치 좌표값에 기초하여, 적어도 하나의 양극 각각에 가상의 식별표지, 즉 가상 전극 ID를 생성할 수 있다. 이러한 가상 전극 ID 및 해당 ID의 위치 좌표값은 설비 제어부(7200'(30))로부터 직접 또는 상기 중간서버(7210)를 통하여 상기 데이터 관리서버(7300)로 보내질 수 있다.
따라서, 상기 데이터 관리서버(7300)는, 상기 가상 전극 ID에 대응하는 위치 좌표값과, 이에 대응하는 상기 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 공정데이터를 매칭하여 관리할 수 있다. 이에 더하여, 노칭공정 롤맵이나 상기 중간 서버(7210)를 활용하여 당해 노칭공정에서의 공정데이터도 노칭공정 이전의 선행공정 좌표값과 매칭할 수 있다. 또한, 상기 좌표값 등에 매칭된 선행공정의 공정데이터와 상기 노칭공정의 공정데이터도 서로 매칭할 수 있다.
상기 데이터 관리서버(7300)는, 상술한 전극 ID 또는 가상 ID에 기초하여 추적한 전극의 각 공정에서의 좌표값 데이터 및 공정데이터를 매칭하여, 전극 각각의 품질, 불량 여부 및 검사 정보를 통하여 관리할 수 있다. 데이터 관리서버(7300)는 예를 들어 클라우드 컴퓨팅 기술 및/또는 인공 지능 기술을 포함할 수 있다.
도 86은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조시스템에 따른 데이터 흐름도이고, 도 87은 후속 공정데이터 매칭부의 개략도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 시스템(7000)은 전극 ID(가상 ID 또는 실제 ID)를 생성하고, 상기 전극 ID 생성 공정의 공정데이터를 포함하여, 그 이전의 선행공정의 공정데이터까지 통합하여 매칭 관리할 수 있다. 이 때, 상기 전극 ID에 대응하는 좌표값을 선행공정 및 전극 ID 생성공정에서 각각 취득할 수 있다. 이러한 각 공정의 좌표값들은 상술한 롤맵매칭부(7120)에 의하여 동일한 실물 전극 부분들을 표상하도록 서로 매칭될 수 있다.
더 나아가서 본 발명은 식별표지(전극 ID) 생성 이후의 후속공정에서 취득된 데이터까지 상기 식별표지를 매개로 하여 관리할 수 있다. 도 86을 참조하면, 전극 ID 생성후의 후속공정에서 상기 전극 ID를 구비한 단위전극들이 소정의 공정들을 거치게 된다. 예컨대, 특정의 실제 전극 ID 또는 가상 전극 ID를 구비한 전극은 커팅되어 단위 전극으로 될 수 있다.
이러한, 단위 전극(양극 또는 음극)들은 라미네이션 공정에서 적층되어 전극 어셈블리가 된다.
혹은 단위 전극이 와인딩되어 젤리롤 형태의 전극 어셈블리를 구성할 수 있다.
상기 전극 어셈블리는 전극 케이스에 수납되어 전해질이 주입되어 배터리 셀 반제품(예컨대, 패키징 셀)을 형성한다. 이러한 배터리 셀 반제품은 전지 특성을 부여하기 위한 소정공정(예컨대, 활성화, 에이징 등 화성공정)을 거쳐서 비로소 배터리 셀이 된다.
배터리 셀을 적층하여 적층체를 구성할 수 있고, 이러한 적층체를 모듈 하우징에 수용하여 배터리 모듈을 형성할 수 있다. 상기 배터리 모듈을 팩 케이스에 설치하여 ESS나 자동차 장치 등에 적용할 수 있는 배터리 팩을 만들 수 있다.
이와 같이, 식별표지 부여 후에도 상기 전극은 크게 적층공정, 화성공정, 모듈 및 팩 공정을 거치게 되고, 각 공정 안에서도 세부공정들을 거치게 된다.
이러한 공정의 진행에 있어서, 상기 전극은 각각 ID를 구비하고 있으므로, 해당 공정에서 취득하는 공정데이터와 상기 전극 ID를 매칭하여 저장할 수 있다.
본 발명의 배터리 제조시스템은 예컨대, 도 87과 같은 후속 공정데이터 매칭부(7400)를 구비할 수 있다. 후속 공정데이터 매칭부(7400)는, 각각의 후속공정을 관장하는 공정 컨트롤러일 수 있다. 구체적으로 상기 공정 컨트롤러는 PLC 설비 제어부일 수 있다. PLC 설비 제어부는, 배터리 제조를 위한 공정시스템의 유지, 관리, 자동제어 및 모니터링에 사용하는 제어장치로 정의할 수 있다. 이러한 공정 컨트롤러는 도 87과 같이 주제어부(7410)를 포함할 수 있다. 주제어부(7410)는 공정 컨트롤러의 전반적인 동작과 전체적인 공정의 흐름을 제어할 수 있다. 또한, 후속 공정데이터 매칭부(7400)는 전극 ID 수집부(7420)와 공정데이터 수집부(7430)를 구비할 수 있다. 전극 ID 수집부(7420)는, 물리적 ID의 경우 예컨대 바코드 리더기(BCR)가 될 수 있다. 가상 전극 ID의 경우, 상술한 노칭 공정의 설비 제어부, 중간서버, 또는 상기 데이터 관리서버 등의 가상 전극 ID 저장장치와 연결되어, 해당 가상 전극 ID 정보를 각 공정마다 수신할 수 있는 공정 서버가 될 수 있다. 또한, 공정데이터 수집부(7430)는, 각 공정마다 설치된 소정의 검사 및/또는 계측기가 될 수 있다. 예컨대, 활성화공정에서 활성화 대상 셀의 충방전용량, 온도 등을 측정하는 계측기로부터 소정의 검사 및/또는 계측데이터를 취득할 수 있다. 또는, 각 공정의 PLC 설비 제어부 자체가 설비데이터, 시계열 데이터 등의 공정데이터를 수집할 수 있다.
후속 공정데이터 매칭부(7400)에서 상기 공정데이터는 상기 전극 ID와 매칭될 수 있다. 매칭된 전극 ID와 각 후속공정 데이터는 상기 데이터 관리서버(7300)로 보내질 수 있다. 데이터 관리서버(7300)는 상기 전극 ID와 각 후속 공정데이터를 좌표값 데이터 서버(7100)에 저장된 좌표값 및/또는 상기 좌표값에 매칭되는 (선행)공정데이터와 매칭할 수 있다.
각각의 후속공정 데이터는 각 공정별로 데이터 관리서버(7300)에 송신되어 상기 좌표값 및 좌표값과 매칭된 공정데이터와 매칭될 수도 있다. 그러나, 2개 이상의 공정데이터를 하나의 전극 ID에 대하여 묶은 공정 정보 패키지의 형태로 상기 데이터 관리서버(7300)로 보낼 수도 있다. 예컨대, 화성공정 내의 복수개의 세부공정의 각 공정데이터를 묶어서 하나의 화성공정데이터로 전극 ID와 매칭하여 데이터 관리서버(7300)로 보내는 것도 가능하다.
한편, 후속공정으로 갈수록 전극은 복수개로 묶여져 전극 어셈블리가 되거나, 상기 전극 어셈블리가 다시 묶여져 보다 큰 단위(예컨대, 배터리 셀, 배터리 셀 적층체, 배터리 모듈, 배터리 팩)이 된다. 식별표지가 부여된 전극을 포함하는 이러한 상위 단위체들을 상위 어셈블리라 칭할 수 있다. 이러한 상위 어셈블리에는 다수의 전극이 포함된다. 필요에 따라서, 다수의 전극을 하나로 묶어서 새로운 식별표지를 부여할 수 있다. 즉, 상위 어셈블리를 식별할 수 있는 상위 식별표지를 부여할 수 있다. 예컨대, 전극 어셈블리에 대하여 어셈블리 ID, 배터리 셀에 대하여 셀 ID, 모듈에 대하여 모듈 ID, 팩에 대하여 팩 ID 와 같은 상위 식별표지를 부여할 수 있다. 각각의 상위 식별표지는 그보다 하위의 식별표지와 매칭될 수 있다. 궁극적으로 각 상위 식별표지는 해당 상위 어셈블리가 포함하고 있는 전극들의 각 전극 ID와 매칭될 수 있다. 대체적으로 하나의 상위 식별표지는 복수개의 전극 식별표지(전극 ID, 가상 전극 ID)와 매칭될 것이다. 상기 후속 공정의 공정 컨트롤러는 이러한 상위 식별표지 생성부, 즉 상위 ID 생성부(7440)를 가질 수 있다. 상위 ID 생성부(7440) 역시 실제 ID 또는 가상 ID를 생성할 수 있다. 상위 ID 생성부는 상술한 ID 마킹기일 수 있다. 혹은, 상기 탭 센서나 트리거 보드를 이용하여 소정의 카운트정보 등을 생성하여 상위 어셈블리를 특정할 수 있는 다른 가상 ID 생성장치를 상위 ID 생성부로 할 수 있을 것이다.
도 88은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 제조방법의 흐름도이고,
도 89는 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 매칭의 일례를 나타낸 개략도이고, 도 90은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 관리과정을 나타낸 개략도이다.
본 실시예의 배터리 제조방법은, 공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터를 취득하는 단계(S401);
상기 전극에 대하여 소정 간격으로 식별표지를 부여하는 단계(S402); 및
상기 식별표지에 대응되는 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리하는 단계(S403)를 포함한다.
전극 제조공정이나 노칭공정 등에서 이동하는 전극의 위치는 로터리 엔코더와 같은 엔코더값으로 취득할 수 있고, 이를 예컨대 롤맵 좌표값으로 취득할 수 있다. 이러한 좌표값 데이터는 롤맵작성부(7110) 및 롤맵매칭부(7120) 등을 구비한 좌표값 데이터 서버(7100)에 저장될 수 있다.
또한, 전극에 대하여 소정 간격(예컨대 피치 간격)으로 식별표지를 부여할 수 있다. 식별표지는 실제 ID를 마킹하거나, 해당 피치의 카운트정보에 좌표값을 부여함으로써, 가상 ID 를 발번할 수도 있다. 어떠한 ID이든 소정의 좌표값을 가진다.
이러한 식별표지는 식별표지를 부여하는 공정에서의 좌표값을 가지며 이 공정 좌표값은 이전 공정의 좌표값과 매칭될 수 있다. 예컨대, 롤맵 매칭부(7120)는 이러한 각 공정의 좌표값들을 매칭하여 관리할 수 있다.
또한, 각 공정의 좌표값들은 롤맵 등의 시각화 도구에 의하여 각 공정의 공정데이터와 매칭되어 있다. 따라서, 상기 식별표지와, 그 식별표지와 매칭된 각 공정의 좌표값을 이용하여, 각 공정의 공정데이터를 종합적으로 매칭시킬 수 있다.
상기 데이터 관리서버(7300)는 좌표값-식별표지-공정데이터(선행공정, 노칭공정, 후속공정)를 매칭할 뿐 아니라, 소정의 분석프로그램, 시각화프로그램, 통계프로그램을 추가로 구비할 수 있다. 이에 의하여 매칭된 데이터를 기초로 품질, 불량, 문제의 원인 등을 분석하거나 통계화할 수 있다. 따라서, 본 발명의 배터리 제조시스템 및 제조방법에 따르면, 전지의 생산과정 거의 모두에 걸친 종합적인 생산관리 및 품질분석 툴을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터는 각 공정의 롤맵 좌표값 내지 오버레이롤맵의 각 매칭된 좌표값 및 상기 좌표값, 그리고 이 좌표값들에 매칭된 각 공정의 공정데이터와 매칭하여 관리할 수 있다.
또한, 상기 데이터 관리서버(7300) 역시 이러한 제원에 관한 데이터, 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 이송경로에 관한 경로데이터를 전달받아 상기 식별표지 및 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값과 매칭하여 관리할 수 있다.
도 89에는, 복수개의 공정에서 취득한 데이터들이 서로 연관(즉, 매칭)되어 표시되어 있다. 참고로, 도 89에 기재된 데이터는 데이터 종류만 구분할 수 있도록 알파벳으로 표시하였을 뿐, 구체적인 수치 등으로 표시하지는 않았다.
도 89에서, 믹싱 및 탱크이송에 관한 데이터(예컨대, 전극롤 로트번호, 슬러리 로트 번호)와 탱크 이송경로 등에 관한 데이터가 기재되어 있다.
믹싱 및 탱크이송 과정의 데이터와 매칭되어, 전극 제조공정 및 노칭공정에 있어서의 각 롤맵 관련 데이터(좌표값 및 공정데이터)도 표시되어 있다. 좌표값 데이터는 상술한 롤맵 매칭과정을 거쳐 예컨대 오버레이 롤맵 상에서 매칭된 좌표값일 수 있다.
또한, 노칭공정에서의 전극 ID와 노칭이전의 선행공정의 전극 좌표값이 매칭되어 있다. 따라서, 상기 전극 ID에 대응되는 전극 부분(전극 좌표)의 코팅, 롤프레스, 슬리팅 공정에서의 공정데이터를 검색할 수 있다.
이에 더하여, 상기 전극 ID는 노칭 후속공정인 활성화공정, 모듈공정, 팩 공정의 공정데이터와 매칭되어 있다. 또한, 상기 전극 ID는 후속공정의 상위 ID(활성화공정의 ID(%1), 모듈공정의 상위 ID(@1), 팩 공정의 상위 ID(▲1)과 매칭되어 있다. 도 89에 도시된 ID의 표시는 각 ID를 구별하기 위하여 나타낸 예시적인 표시일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라 각 공정의 ID를 다른 형식(예컨대, 바코드, QR코드, 식별번호 등)으로 다르게 표시할 수 있다.
도 90은 본 발명의 배터리 제조시스템에 의한 데이터 관리과정을 나타낸 개략도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 배터리 제조시스템(7000) 및 제조방법에 의하면, 전극 제조재료가 입고되는 과정부터, 전극이 제조되는 과정, 그 이후의 후속공정까지 거의 모든 공정의 데이터들을 롤맵 좌표값과 식별표지(전극 ID)를 기초로 서로 연계시켜 관리할 수 있다.
이에 따라, 전극 및 전지제조공정에서의 품질관리, 분석, 모니터링, 추적 등을 종합적으로 행할 수 있다.
도 91은 전극 식별표지를 구비한 전극 및 전극 어셈블리의 개략도이고, 도 92는 전극 식별표지를 구비한 폴딩셀, 스택셀의 개략도이고, 도 93은 전극 식별표지를 구비한 패키징 셀의 개략도이고, 도 94는 전극 식별표지를 구비한 배터리 셀의 개략도이고, 도 95는 전극 식별표지를 구비한 다른 종류의 배터리 셀의 개략도이고, 도 96은 배터리 모듈 및 배터리 팩의 개략도이다.
도 91은, 노칭공정에서 타발된 전극(1)의 탭 부분(2)에 전극 ID를 마킹한 것을 도시한 것이다. 상술한 바와 같이, 상기 전극 ID는 실제로 마킹한 물리적 ID 뿐만 아니라, 노칭 설비 제어부 등에 의해서 부여되는 가상 전극 ID도 포함된다.
상기 전극 ID는 좌표값 데이터 서버(100)에 저장된 좌표값, 예컨대 롤맵 좌표값과 매칭되어 있다. 또한, 상기 전극 ID는 상기 롤맵 좌표값과 매칭된 각 공정의 공정데이터와도 매칭될 수 있다. 즉, 전극 ID는 롤맵 좌표값을 매개로 전극 제조공정, 조립공정, 후속의 여러 공정들의 각 공정데이터와 매칭될 수 있다. 따라서, 이러한 전극 ID를 구비한 전극이나, 상기 전극을 포함하는 상위 어셈블리를 입수한다면, 그 전극 ID를 분석하여 사후적으로 상기 전극 ID가 유래한 각 공정의 전극 부분(좌표값으로 특정됨)과 이에 매칭된 각 공정의 공정데이터를 분석하여, 품질 분석 내지 문제 발생의 원인을 찾아낼 수 있다.
도 91의 아래에는 전극을 구비하는 모노셀(MC), 바이셀(BC), 하프셀(HC)이 도시되어 있다. 하나의 전극과 분리막이 적층된 것을 하프셀(HC), 분리막을 개재하여 상이한 극성의 2개 전극이 적층된 것을 모노셀(MC), 동일 극성의 2개 전극과 이와 상이한 극성의 1개 전극이 분리막을 개재하여 적층된 것을 바이셀(BC)이라 한다. 하프셀(HC), 모노셀(MC), 바이셀(BC)은 그 자체로 전극 어셈블리를 구성한다. 그러나, 하프셀(HC), 모노셀(MC), 바이셀(BC)이 다시 적층되거나, 다른 종류의 전극 어셈블리와 적층되어 보다 상위 차원의 전극 어셈블리를 구성한다. 이러한 의미에서, 하프셀(HC), 모노셀(MC), 바이셀(BC)은 단위 전극 어셈블리라 칭할 수 있다.
도 92는, 상기 단위 전극 어셈블리가 다시 적층되어 새로운 형태의 전극 어셈블리를 구성한 것을 나타내고 있다. 복수개의 단위 전극 어셈블리를 긴 분리막 내에 위치시키고 순차적으로 폴딩한 것을 폴딩형 전극 어셈블리(폴딩셀(FC)), 단위 전극 어셈블리들을 다시 적층하여 묶음 테이프 등으로 묶은 것을 스택형 전극 어셈블리(스택셀(SC))이라 칭할 수 있다. 단위 전극 어셈블리이든, 그보다 상위의 전극 어셈블리이든 모두, 상술한 전극 ID를 구비한 전극 탭(2)을 포함하고 있다. 전극 어셈블리에는 복수개의 전극이 포함되므로, 각각의 전극 ID와 상위 식별표지로서 전극 어셈블리에 어셈블리 ID를 부여하여 서로 매칭시킬 수 있다. 예컨대, 상기 묶음 테이프(X) 상에 물리적으로 상위 ID를 인쇄하거나, 가상의 상위 ID를 부여할 수 있다. 혹은, 적층된 전극 중 최상단의 전극의 탭 부분이 구비한 전극 ID를 대표 전극 ID 또는 상위 ID로 규정할 수도 있다. 상위 ID는 전극 또는 전극 어셈블리를 운반하거나, 포함하는 외장재 등에 부가할 수도 있다.
도 93은, 상기 전극 어셈블리를 전지 케이스에 수납하여 배터리 셀 반제품으로 한 것을 나타낸 것이다.
전극 어셈블리가 파우치형 케이스에 수납되는 파우치셀의 경우, 전극 어셈블리를 케이스(m1,m2)에 수납하고 전해액을 주액한 후 케이스 주변을 실링한다. 이러한 상위 어셈블리는 아직 전지특성이 부여되지 않은 것으로서, 활성화공정이나 에이징 등의 화성공정을 거칠 필요가 있다. 따라서, 이를 배터리 셀 반제품이라 칭할 수 있다. 최종제품이 되기 전의 배터리 셀을 패키징 셀(PC1) 등으로 칭할 수 있다.
도 94에는, 화성공정 후 가스포집부를 제거하고 실링하여 최종제품인 파우치셀(PC)로 제조된 배터리 셀이 도시되어 있다.
이러한 배터리 셀 반제품이나 배터리 셀에서는 예컨대 셀 케이스(m1,m2)에 상위 ID를 부여할 수 있다.
한편, 상술한 단위 전극이나 전극 어셈블리는 와인딩되어 이른바 젤리롤 형태의 전극 어셈블리를 구성할 수 있다. 젤리롤 형태의 전극 어셈블리(J/R)도 전극 ID를 구비하고 있으므로, 본 발명의 대상인 전극 어셈블리가 된다. 젤리롤 형태 전극 어셈블리는 원통형 또는 각형의 전지 캔에 수용되어 도 95와 같이 원통형 전지 셀(CB), 각형 전지 셀(PB)을 구성할 수 있다.
도 96에는, 상기 배터리 셀들이 다시 적층되어 배터리 셀 적층체(810)를 구성하거나, 상기 배터리 셀 적층체(810)가 모듈 케이스(820,830,840,850)에 수용되어 배터리 모듈(800)을 구성하는 것이 도시되어 있다. 또한, 배터리 모듈(800)이 팩 케이스에 수용되어 배터리 팩(900)을 구성하는 것이 나타나 있다.
이 경우에도, 각각의 전극 ID와 상위 식별표지로서 적층체 ID, 모듈 ID나 팩 ID를 부여하여 서로 매칭시킬 수 있다.
도 91 내지 도 96에 있어서, 상위 어셈블리에 부여되는 각 상위 어셈블리의 ID는 그보다 하위의 어셈블리의 ID와 수직계열적으로 순차 매칭될 수 있다. 최종적으로는 가장 하부 단위인 전극 ID와 매칭될 수 있다.
상기 상위 어셈블리가 구비한 전극의 전극 ID는 후속 공정데이터 매칭부(7400) 등에 의하여 상위 어셈블리의 각 제조공정의 공정데이터와 매칭된다. 또한, 상기 전극 ID는 좌표값 데이터 서버(7100)의 좌표값 및 선행공정의 공정데이터와 매칭된다.
따라서, 상술한 전극 식별표지 및 롤맵 좌표값을 기초로 롤맵 좌표값과 매칭되는 공정데이터와, 식별표지와 매칭되는 후속공정의 공정데이터가 매칭될 수 있다.
본 발명은, 상술한 각종 방법들을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체를 제공한다.
일 실시예로서, 롤맵 작성방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 롤맵 작성방법은,
언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측 데이터를 취득하고, 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 단계; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부와 상기 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 전극 로스량 측정방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 전극 로스량 측정방법은,
언와인더와 리와인더 사이에서 이송되는 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹하는 단계;
기준점 계측기로 상기 전극 상의 기준점을 계측하여 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 단계; 및
전극 일부의 로스로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
믹서로부터 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 기록하는 단계;
상기 전극 슬러리가 복수개의 탱크를 따라 순차 이송될 때, 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하는 단계; 및
상기 각 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 전극 슬러리의 로트 정보를 검출하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계;
제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계;
상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계 및
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 단계;
상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계; 및
상기 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 상위 제어 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 좌표값 데이터와 매칭되며 상기 전극에 대하여 행해진 공정의 진행에 따라 생성되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계;
상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 제2 데이터를 상기 좌표값 데이터와 매칭함으로써, 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터에 더하여 상기 제2 데이터를 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
일 실시예로서, 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
공정 중에 이동하는 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터를 취득하는 단계;
상기 전극에 대하여 소정 간격으로 식별표지를 부여하는 단계; 및
상기 식별표지에 대응되는 좌표값과 상기 식별표지를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체가 제공된다.
상기에서 설명된 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체 (magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기의 하드웨어 장치는 본 개시의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
다양한 실시예에 따르면, 개시된 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 S/W 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터는, 기록매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 개시된 실시예에 따른 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 비일시적(non-transitory) 기록매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 기록매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 기록매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.
이상의 설명은 본 문서에 개시된 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 문서에 개시된 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 문서에 개시된 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
Claims (134)
- 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부를 표시하여 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함하는 롤맵 작성장치. - 제1항에 있어서,
상기 언와인더 및/또는 리와인더 회전량에 따른 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 위치계측기를 더 포함하는 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 위치계측기는, 언와인더 또는 리와인더를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 계측하는 로터리 엔코더인 롤맵 작성장치. - 제1항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터는 하기 중 하나인 롤맵 작성장치.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터 - 제1항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측기는,
상기 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 계측하는 기준점 계측기;
상기 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 계측기;
전극 슬러리 로딩량을 계측하는 로딩량 계측기;
치수 및 폭 계측기;
전극 외관 검사기; 및
전극 두께 계측기 중 적어도 하나인 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측기는,
상기 위치계측기와 연결되어 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 함께 취득하고,
상기 검사 및/또는 계측 데이터와 상기 좌표값을 상기 롤맵 작성부로 송신하는 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 검사 및/또는 계측데이터와, 상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 매칭하고,
상기 매칭된 좌표값과 검사 및/또는 계측데이터를 상기 롤맵작성부로 송신하는 롤맵 작성장치. - 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값은, 해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 시점의 리와인더 회전량에 따른 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측기와 리와인더와의 거리인 옵셋(offset)거리를 더한 값인 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는, 상기 롤맵 상에 상기 좌표값과, 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부를 표시하는 롤맵 작성장치. - 제9항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는, 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시하는 롤맵 작성장치. - 제9항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는, MES(Manufacturing Execution System) 또는 SPC(Statistical Process Control)인 롤맵 작성장치. - 제9항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
상기 롤맵의 평면을 형성할 시각화 영역을 정의하여 상기 정의된 영역 상에 상기 좌표값을 표시하고, 상기 검사 및/또는 계측데이터를 시각화하여 나타내는 시각화장치를 포함하는 롤맵 작성장치. - 제12항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
상기 검사 및/또는 계측 데이터를 정상 데이터와 대비하고, 비정상으로 판명된 데이터를 상기 시각화장치에 의하여 시각화하여 나타내도록 하는 중앙처리부를 더 포함하는 롤맵 작성장치. - 제1항에 있어서,
수동으로 검사 및/또는 계측한 전극의 검사 및/또는 계측데이터가 입력되는 수동 입력장치를 포함하고,
상기 수동 입력장치는, 수동으로 검사 및/또는 계측한 검사 및/계측 데이터를 상기 롤맵 작성부로 직접 송신하거나, 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 통하여 상기 롤맵 작성부로 송신하는 롤맵 작성장치. - 제1항에 있어서,
상기 롤맵 작성부와 연결되어 상기 롤맵을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 위치계측기에 의하여 취득된 좌표값은 전극의 길이방향 위치에 대한 값인 롤맵 작성장치. - 제2항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는 롤맵 상에 전극의 폭방향 위치를 좌표값으로 표시하는 롤맵 작성장치. - 제17항에 있어서,
상기 폭방향 위치에 관한 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득되는 롤맵 작성장치. - 제9항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
전극 제거부분과 제거되고 남은 생존전극 부분의 좌표값을 함께 표시한 절대좌표 롤맵과
생존전극 부분의 좌표값만을 표시한 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성하는 롤맵 작성장치. - 제9항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
전극 상면(top sufrface)에 대한 롤맵 및 전극 이면(back surface)에 대한 롤맵 중 적어도 하나를 작성하는 롤맵 작성장치. - 언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측 데이터를 취득하고, 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 단계; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부와 상기 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 단계를 포함하는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측 데이터 취득 및 좌표값 취득단계 이전에, 언와인더에 설치되는 전극 롤의 제원(specifications)을 등록하는 전극 롤 정보 등록단계가 선행되는 롤맵 작성방법. - 제22항에 있어서,
상기 롤맵에 상기 전극 롤의 제원 중 적어도 일부의 정보가 함께 표시되는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터는 소정의 검사 및/또는 계측기에 의하여 자동으로 또는 작업자에 의하여 수동으로 취득되는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점을 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 상 위치에 표시하는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터를 정상 데이터와 대비하고, 비정상으로 판명된 데이터를 다른 데이터와 시각적으로 구분되도록 롤맵 상에 표시하는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
전극 제조공정에 투입되는 투입재료의 투입현황에 관한 데이터를 상기 롤맵과 병행하여 나타내는 롤맵 작성방법. - 제21항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터 중 하나 이상에 관한 세부데이터, 또는
전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터를 상기 롤맵의 특정 좌표값 또는 특정 데이터 표시부와 연계하여 나타내는 롤맵 작성방법. - 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 모사하여 바(bar)형태로 표시되는 롤맵 바(roll map bar)를 포함하고,
상기 이동하는 전극을 검사 및/또는 계측하여 취득한 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부가 그 데이터가 취득된 전극의 위치에 대응하는 상기 롤맵 바 상의 소정 위치에 표시되는 롤맵. - 제29항에 있어서,
상기 롤맵 바의 길이방향으로 전극의 길이방향 위치를 나타내는 좌표값이 표시되는 롤맵. - 제29항에 있어서,
상기 전극의 제원, 제조공정, 제조설비 중 적어도 하나에 관한 정보가 상기 롤맵 바와 함께 표시되는 롤맵. - 제29항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측 데이터는 하기 중 하나 이상인 롤맵.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터 - 제29항에 있어서,
상기 전극 레인별로 및/또는 전극의 상면과 이면 별로 각각 롤맵 바가 구비되고,
각 롤맵 바에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부가 표시되는 롤맵. - 제29항에 있어서,
전극 제조공정에 투입되는 투입재료의 투입현황에 관한 데이터가 상기 롤맵 바와 병행하여 표시되는 롤맵. - 제30항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측 데이터 중 하나 이상에 관한 세부데이터, 또는
전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터가 상기 롤맵 바의 특정 좌표값 또는 특정 데이터 표시부와 연계하여 표시되는 롤맵. - 제35항에 있어서,
상기 롤맵 바의 특정 범위를 지정하면, 상기 특정 범위와 연계된 검사 및/또는 계측데이터 또는 전극 제조시의 각 세부공정에 대한 공정데이터가 현출되는 롤맵. - 제35항에 있어서,
상기 롤맵 바 상의 특정 개소를 지정하면, 해당 개소에 관한 외관 이미지가 현출되는 롤맵. - 제29항에 있어서,
전극 상에 소정 간격으로 마킹되는 기준점을 모사하여 해당 기준점의 좌표값에 대응되는 롤맵 바 상 위치에 해당 기준점이 표시되는 롤맵. - 제38항에 있어서,
코팅된 전극이 롤프레스되어 연신됨에 따라 상기 전극 상의 기준점의 위치가 변화되었을 때, 그 변화된 기준점을 모사한 기준점이 상기 롤맵 바 상의 변화된 위치에 대응되는 좌표 위치에 표시되는 롤맵. - 제29항 내지 제39항 중 어느 한 항의 롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
- 언와인더와 리와인더 사이에서 이송되며 전극 시작부와 종료부 사이에 복수개의 기준점이 소정 간격으로 마킹된 전극;
상기 전극에 마킹된 상기 기준점을 계측하는 기준점 계측기;
상기 언와인더 또는 리와인더의 회전량에 따른 전극의 좌표값을 도출하고, 상기 기준점 계측기와 연동하여 상기 기준점 계측기가 기준점을 계측할 때, 해당 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기; 및
전극 일부의 로스(loss)로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 산출부를 포함하는 전극 로스량 측정장치. - 언와인더와 리와인더 사이에서 이송되는 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹하는 단계;
기준점 계측기로 상기 전극 상의 기준점을 계측하여 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 단계; 및
전극 일부의 로스로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 단계를 포함하는 전극 로스량 측정방법. - 언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사하여, 상기 전극 상에 마킹된 기준점을 감지하는 기준점 계측기;
상기 언와인더 또는 리와인더의 회전량에 따른 전극의 좌표값을 도출하고, 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 위치계측기; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 롤맵 바를 작성하고, 상기 도출된 기준점의 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 산출된 전극의 로스량을 상기 롤맵 바 상에 나타낸 롤맵을 작성하는 롤맵 작성부를 포함하는 롤맵 작성장치. - 제1언와인더와 제1리와인더 사이에서 이동하며 제1 공정이 수행되는 전극을 모사한 평면 형태로 표현되고, 상기 제1 공정에서의 전극 검사 및/또는 계측 데이터와 전극의 위치를 나타내는 좌표값이 표시된 제1공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 작성부; 및
제2언와인더와 제2리와인더 사이에서 상기 전극이 이동하며 제2 공정이 수행될 때, 상기 제1공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표를 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 보정부;를 포함하는 롤맵 보정시스템. - 제44항에 있어서,
상기 제1 공정 완료 후 제2 공정 시작 전에 상기 전극 끝단 일부가 제거된 경우,
상기 롤맵 보정부는, 상기 제1 공정의 롤맵에서 상기 제거된 전극 끝단 일부에 해당하는 좌표값을 제거하고, 상기 제1 공정의 롤맵 시작부와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환하여 제2 공정의 롤맵을 생성하는 롤맵 보정시스템. - 제1언와인더와 제1리와인더 사이에서 이동하여 제1 공정이 수행되는 전극의 제2 공정에서의 불량 제거장치로서,
제2언와인더와 제2리와인더 사이에 위치하며 상기 제1 공정에서 발생한 전극의 불량 구간이 제거되는 불량 제거 포트(port); 및
상기 제2언와인더와 제2리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제2 공정 제어부를 포함하고,
상기 제2 공정 제어부는, 상기 제1 공정의 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표 정보에 기초하여, 상기 제2 언와인더로부터 상기 불량 제거 포트로 상기 불량 구간의 전극이 도착하는 시점을 계산하고, 상기 불량 구간이 상기 불량 제거 포트에 도착하였을 때 상기 상기 불량 제거 포트에서 전극의 불량 구간을 제거할 수 있도록 제2 공정의 전극 이동을 정지시키는 전극 불량 제거장치. - 제46항에 있어서,
상기 제1공정의 롤맵의 시작부와 종료부의 좌표가 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하는 롤맵 보정부;를 더 포함하고,
상기 제2 공정 제어부는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표값에 기초하여 전극 이동을 정지시키는 전극 불량 제거장치. - 제 47항에 있어서,
상기 제1 공정 완료 후 제2 공정 시작 전에 상기 전극 끝단 일부가 제거된 경우,
상기 롤맵 보정부는, 상기 제1 공정의 롤맵에서 상기 제거된 전극 끝단 일부에 해당하는 좌표값을 제거하고, 상기 제1 공정의 롤맵 시작부와 상기 전극 끝단 일부가 제거된 종료부의 좌표값이 반대가 되도록 상기 제1 공정의 롤맵 좌표값을 역순으로 변환 보정하고,
상기 제2 공정 제어부는 상기 보정된 롤맵에 표시된 불량 구간의 좌표값에 기초하여 전극 이동을 정지시키는 전극 불량 제거장치. - 제46항에 있어서,
상기 제2 공정 제어부는, 상기 불량 구간이 상기 불량 제거 포트에 도착하기 전 소정시점과 도착 시점 사이의 소정 시간 구간 동안 상기 제2 공정의 전극이 서행 이동되도록 제어하는 전극 불량 제거장치. - 제46항에 있어서,
상기 불량 구간의 불량 제거 포트 도착시, 상기 제2 공정의 전극 이동 정지 시, 및 상기 제2 공정의 전극 이동 정지후 소정 시간 경과 후 중 적어도 하나의 경우에 알람을 발하는 경보부를 더 포함하는 전극 불량 제거장치. - 제48항에 있어서,
상기 제1 공정은 전극 활물질을 집전체에 도포하여 코팅 전극을 형성하는 전극 코팅공정이고, 상기 제2 공정은 코팅 전극을 프레스롤에 의하여 압연하는 롤프레스공정인 전극 불량 제거장치. - 언와인더에서 풀려나온 전극이 이동하여 리와인더에서 감기는 공정들이 순차적으로 반복 진행되는, 일련의 롤투롤공정에서의 롤맵 작성시스템으로서,
전극의 길이방향축과 폭방향축의 2개의 좌표축을 가지는 좌표평면으로 정의되고 각 공정에서의 전극의 위치를 상기 좌표평면의 좌표값으로 표시할 수 있는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵작성장치; 및
일련의 롤투롤공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시키는 롤맵매칭부;를 포함하는 롤맵 작성시스템. - 제52항에 있어서,
상기 롤맵작성장치는,
각 공정의 언와인더 및 리와인더 중 하나의 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득하는 위치계측기;
언와인더와 리와인더 사이에서 이동하는 전극을 검사하여 검사 및/또는 계측데이터를 취득하는 검사 및/또는 계측기; 및,
상기 롤맵의 좌표평면을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 상기 시각화 영역 상에 상기 검사 및/또는 계측데이터의 적어도 일부 및 전극의 길이방향 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 롤맵작성부를 포함하는 롤맵 작성시스템. - 제53항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터는 다음 중 하나 이상이고,
해당 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값이 상기 검사 및/또는 계측데이터와 함께 각 공정의 롤맵 상에 표시되는 롤맵 작성시스템.
ⅰ) 전극 치수 및 폭 중 적어도 하나에 관한 데이터,
ⅱ) 전극 유지부와 무지부의 미스매치에 관한 데이터,
ⅲ) 전극 상의 슬러리 로딩량 데이터,
ⅳ) 전극 외관에 관한 데이터,
ⅴ) 전극 단선구간 위치 또는 전극간 연결위치에 관한 데이터, 또는 전극 상의 이음매에 관한 관한 데이터,
ⅵ) 샘플 검사부 위치에 관한 데이터,
ⅶ) 전극 폐기구간 위치에 관한 데이터,
ⅷ) 전극 슬러리 코팅 후에 행해지는 절연물질 코팅공정에서의 절연 품질 또는 불량에 관한 데이터,
ⅸ) 기타 불량 데이터,
ⅹ) 전극 상에 소정 간격으로 마킹된 기준점에 관한 데이터
ⅹⅰ) 롤프레스 후의 전극 두께에 관한 데이터 - 제53항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 길이방향 좌표값은, 해당 검사 및/또는 계측데이터가 감지된 시점의 리와인더 회전량에 따른 전극 길이방향 좌표값에 해당 검사 및/또는 계측기와 리와인더와의 거리인 옵셋(offset)거리를 더한 값인 롤맵 작성시스템. - 제53항에 있어서,
상기 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 폭방향 좌표값은 상기 검사 및/또는 계측기에 의하여 취득되는 롤맵 작성시스템. - 제53항에 있어서,
상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 검사 및/또는 계측데이터와, 검사 및/또는 계측데이터가 취득된 전극 부분의 좌표값을 매칭하여 상기 롤맵작성부로 송신하는 롤맵 작성시스템. - 제52항에 있어서,
상기 롤맵작성장치는,
각 공정 중 및 각 공정 사이에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극 부분의 좌표값을 상기 좌표평면에 함께 나타낸 절대좌표 롤맵과,
상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극 부분의 좌표값만을 상기 좌표평면에 나타낸 상대좌표 롤맵을 작성하는 롤맵 작성시스템. - 제58항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는,
최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시키는 롤맵 작성시스템. - 제52항에 있어서,
상기 롤맵작성장치는,
전극 상면(top surface)에 대한 롤맵과, 전극 이면(back surface)에 대한 롤맵을 각각 작성하는 롤맵 작성시스템. - 제60항에 있어서,
상기 최종공정이 노칭공정인 경우,
상기 롤맵작성장치는, 상기 전극 상면 및 이면과 무관하게 상기 좌표평면에 좌표값만을 표시한 단일 평면의 롤맵을 작성하는 롤맵 작성시스템. - 제52항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는,
각 공정의 롤맵으로부터, 일련의 롤투롤공정에서 누적적으로 제거된 실물 전극 부분들에 대응하는 좌표구간을 모두 제거하고,
제거되고 남은 나머지 좌표구간들의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값에 부합하도록 보정함으로써, 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 매칭시키는 롤맵 작성시스템. - 제62항에 있어서,
선행공정의 리와인더에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더에서의 전극 권출방향에 따라, 최종공정 이전의 특정 공정의 롤맵 좌표의 시작방향이 최종공정의 롤맵 좌표 시작방향으로부터 반전된 경우,
상기 롤맵매칭부는, 상기 특정 공정의 롤맵 좌표 시작방향을 상기 최종공정의 롤맵 좌표 시작방향에 부합하도록 매칭시키는 롤맵 작성시스템. - 제62항에 있어서,
선행공정의 리와인더에서의 전극 권취방향과 후행공정의 언와인더에서의 전극 권출방향에 따라, 선행공정의 전극 상면이 후행공정에서 전극 이면으로 반전된 경우,
상기 롤맵매칭부에 상기 전극 표면 반전에 관한 정보가 저장되고,
상기 롤맵매칭부는 상기 정보에 따라 상기 선행공정의 전극 상면에 대한 롤맵과 후행공정의 전극 이면에 대한 롤맵이 대응되도록 매칭시키는 롤맵 작성시스템. - 제61항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는,
최종공정의 롤맵과, 상기 최종공정의 롤맵과 매칭된 각 공정의 롤맵들을 나란하게 배열하여 오버레이롤맵으로서 나타내는 롤맵 작성시스템. - 제61항에 있어서,
상기 오버레이롤맵이 디스플레이되는 디스플레이부를 더 포함하는 롤맵 작성시스템. - 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 이동하는 롤투롤 공정이 순차적으로 반복 진행되는 일련의 롤투롤공정의 롤맵들을 나란하게 배열한 오버레이 롤맵으로서,
상기 롤맵들 중 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵들은,
상기 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전의 각 공정의 롤맵이 표상하는 각 실물 전극이 매칭되도록, 상기 각 공정의 롤맵의 좌표값이 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치시킨 롤맵 매칭에 의하여 매칭된 롤맵들인 오버레이 롤맵. - 제67항의 오버레이 롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
- 노칭 공정에서 이송되는 전극 라인의 전극 좌표 정보 및 상기 단위 전극의 셀 아이디를 취득하는 노칭 제어부;
노칭 가공되는 단위 전극의 폭인 피치(pitch)정보와 상기 셀 아이디로부터 상기 노칭 공정에서 이동하는 특정 단위 전극의 위치인 셀 아이디 좌표값을 연산하는 연산부;
전극 위치가 좌표값으로 표시되어 노칭 공정 전의 전극 제조공정에서의 전극 길이변화를 파악할 수 있는 롤맵을 상기 노칭 제어부로부터 전달되는 전극 좌표 정보로부터 생성하는 롤맵작성부; 및
상기 롤맵 좌표값과 상기 셀 아이디 좌표값을 대조하여 특정 단위 전극이 유래한 전극 제조공정에서의 전극 위치를 도출하는 매핑부를 포함하는 배터리 제조시스템. - 믹서와 코터 사이에서 배관으로 연결되며 상기 믹서로부터 공급되는 전극 슬러리가 코터를 향하여 순차 이송되는 복수개의 탱크; 및
상기 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하고, 상기 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 전극 슬러리 로트 정보를 검출하는 제어부를 포함하는 배터리 제조시스템. - 믹서로부터 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 기록하는 단계;
상기 전극 슬러리가 복수개의 탱크를 따라 순차 이송될 때, 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하는 단계; 및
상기 각 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 전극 슬러리의 로트 정보를 검출하는 단계를 포함하는 배터리 제조방법. - 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하고, 제2 센서로부
터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하고, 상기 규격 정보 및 상
기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는
설비 제어 장치(PLC);
상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 검사 장치; 및
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여
관리하는 컨트롤러를 포함하는 배터리 제조시스템. - 제72항에 있어서,
상기 설비 제어 장치는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극 탭
(Tab)의 길이에 따른 상기 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신하고,
상기 전극의 수량 카운트 값은 BCD(Binary Coded Decimal) 코드를 포함하는
것을 특징으로 하는 배터리 제조시스템. - 제73항에 있어서,
상기 설비 제어 장치는 상기 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 구
비된 리와인더에 설치된 엔코더(Encoder)로부터 상기 적어도 하나의 전극의 롤맵(Roll Map) 좌표를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조시스템. - 제74항에 있어서,
상기 설비 제어 장치는 적어도 하나의 양극 탭의 상기 규격 정보 및 상기 롤맵 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 ID를 생성하는 것을 특징으로하는 배터리 제조시스템. - 제75항에 있어서,
상기 검사 장치는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 규격 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 검사 정보에 상기 규격 정보를 부가하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조시스템. - 제76항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조시스템. - 제77항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의전극의 검사 정보를 매칭하여 상기 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성하고, 상기 통합 검사 정보를 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조시스템. - 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계;
제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계;
상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계 및
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 배터리 제조방법. - 제79항에 있어서,
상기 제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극 탭의 길이에 따른 상기 적어도 하나의 전극의 수량 카운트 값을 수신하고, 상기 전극의 수량 카운트 값은 BCD코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 제80에 있어서,
상기 제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계는
상기 적어도 하나의 전극을 노칭하는 노칭 장치에 구비된 리와인더에 설치된 엔코더로부터 상기 적어도 하나의 전극의 롤맵 좌표를 수신하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 제81항에 있어서,
상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계는 적어도 하나의 양극 탭의 상기 규격 정보 및 상기 롤맵 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 ID를 생성하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 제82항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계는 상기 제1 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 규격 정보를 수신하고, 상기 적어도 하나의 전극의 상기 검사 정보에 상기 규격 정보를 부가하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 제83항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 관리하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 제84항에 있어서,
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계는 상기 적어도 하나의 전극의 상기 ID 및 상기 적어도 하나의 전극의 검사 정보를 매칭하여 상기 적어도 하나의 전극의 통합 검사 정보를 생성하고, 상기 통합 검사 정보를 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 배터리 제조방법. - 배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 단계;
상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계; 및
상기 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 상위 제어 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는, 배터리 제조 방법. - 제86항에 있어서,
상기 가상 ID를 생성하는 단계 후에, 상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정을 나타내는 공정 단계 정보를 상기 가상 ID와 매칭하는 단계를 더 포함하는, 배터리 제조 방법. - 제87항에 있어서,
상기 가상 ID를 쉬프트하는 단계는,
상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정이 변경될 경우, 상기 가상 ID와 매칭된 공정 단계 정보를 변경하는 단계를 포함하는, 배터리 제조 방법. - 제86항에 있어서,
상기 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대한 공정의 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함하는, 배터리 제조 방법. - 제86항에 있어서,
상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계는,
상기 배터리 셀에 부착된 바코드 형태의 셀 ID를 리드하는 단계를 포함하는, 배터리 제조 방법. - 제86항에 있어서,
상기 셀 ID와 매칭되는 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대해 수행된 각 공정에서 시계열적으로 수집된 공정 데이터인, 배터리 제조 방법. - 제86항에 있어서,
상기 배터리 셀에 대한 공정은, NDD 공정 및/또는 라미네이션 공정을 포함하는, 배터리 제조 방법. - 배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 가상 ID 생성부;
상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 가상 ID 관리부;
상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 공정 데이터 수집부;
상기 배터리 셀로부터 추출된 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 공정 정보를 생성하는 주제어부를 포함하는, 배터리 제조 시스템. - 제93항에 있어서,
상기 가상 ID 관리부는, 상기 가상 ID가 생성된 후, 상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정을 나타내는 공정 단계 정보를 상기 가상 ID와 매칭하는, 배터리 제조 시스템. - 제94항에 있어서,
상기 가상 ID 관리부는,
상기 배터리 셀에 대해 수행 중인 공정이 변경될 경우, 상기 가상 ID와 매칭된 공정 단계 정보를 변경하는, 배터리 제조 시스템. - 제93항에 있어서,
상기 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대한 공정의 작업 결과 및/또는 테스트 결과를 포함하는, 배터리 제조 시스템. - 제93항에 있어서,
상기 셀 ID와 매칭되는 공정 데이터는 상기 배터리 셀에 대해 수행된 각 공정에서 시계열적으로 수집된 공정 데이터인, 배터리 제조 시스템. - 제93항에 있어서,
상기 배터리 셀에 대한 공정은, NDD 공정 및/또는 라미네이션 공정을 포함하는, 배터리 제조 시스템. - 제93항에 있어서,
상기 공정 정보를 상위 제어 시스템으로 전송하는 통신부를 더 포함하는, 배터리 제조 시스템. - 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제1롤맵작성부; 및
상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 제2롤맵작성부를 포함하는 배터리 제조시스템. - 제100항에 있어서,
상기 공정데이터는,
각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 제조시스템. - 제100항에 있어서,
상기 제1 데이터와 제2 데이터는 동일한 좌표값 데이터에 매칭되는 배터리 제조시스템. - 제102항에 있어서,
상기 제2 데이터는 다음 중 하나의 데이터인 배터리 제조시스템.
ⅰ) 제1 데이터보다 용량이 큰 데이터
ⅱ) 제1 데이터의 가공데이터
ⅲ) 제1 데이터와 상이한 종류의 데이터 - 제100항에 있어서,
상기 제2 데이터를 저장하고, 상기 제2 데이터를 상기 제2롤맵작성부로 전송하는 서버부를 포함하는 배터리 제조시스템. - 제100항에 있어서,
전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를 상기 제1롤맵 및/또는 제2롤맵의 좌표값 데이터 및 상기 좌표값 데이터에 매칭된 데이터와 매칭하여 관리하는 배터리 제조시스템. - 제100항에 있어서,
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함하는 배터리 제조시스템.
ⅰ) 선행공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제1롤맵의 좌표값을 후행공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제1롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 제1롤맵의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함. - 제100항에 있어서,
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함하는 배터리 제조시스템.
ⅰ) 선행공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극이 각각 대응되도록, 선행공정의 제2롤맵의 좌표값을 후행공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 제2롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 제2롤맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함. - 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 좌표값 데이터와 매칭되며 상기 전극에 대하여 행해진 공정의 진행에 따라 생성되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계;
상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 제2 데이터를 상기 좌표값 데이터와 매칭함으로써, 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터에 더하여 상기 제2 데이터를 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계를 포함하는 배터리 제조방법. - 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와, 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터,를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 롤맵 작성부; 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 롤맵매칭부를 포함하는 배터리 제조시스템.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함. - 제109항에 있어서,
상기 공정데이터는,
각 공정설비에서 취득된 설비데이터;
각 공정에서 취득된 공정관련 검사 및/또는 계측데이터; 및
각 공정에서 취득되는 시계열 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 배터리 제조시스템. - 제109항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
각 공정 중, 공정간, 또는 최종공정 후에 제거된 전극 부분의 좌표값과 상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존(生存)전극 부분의 좌표값을 롤맵 상에 함께 나타낸 절대좌표 롤맵과,
상기 제거된 전극 부분을 제외한 생존전극 부분의 좌표값만을 롤맵 상에 나타낸 상대좌표 롤맵 중 적어도 하나를 작성하는 배터리 제조시스템. - 제109항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는, 하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나를 행하는 배터리 제조시스템.
ⅰ) 선행공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 후행공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시킴.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정 이전의 각 공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값을 최종공정의 상대좌표 롤맵의 좌표값과 일치시킴. - 제109항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는, 하기 a), b), c) 중 적어도 하나의 매칭을 행하는 배터리 제조시스템.
a) 선행공정의 롤맵 길이와 후행공정의 롤맵의 길이를 일치시키는 롤맵 길이 매칭
b)선행공정의 롤맵 좌표 시작방향을 후행공정의 롤맵 좌표 시작방향에 일치시키는 좌표축 매칭
c) 후행공정의 전극 표면의 롤맵과, 상기 후행공정의 전극 표면에 대응하는 선행공정의 전극 표면에 대한 롤맵을 대응시키는 전극 표면 매칭. - 제113항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는,
후행공정의 롤맵과,
상기 후행공정의 롤맵과 매칭된 선행공정의 롤맵을 나란하게 배열하여 오버레이롤맵으로 나타내는 배터리 제조시스템. - 제109항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는, 하기 a)', b)', c)' 중 적어도 하나의 매칭을 행하는 배터리 제조시스템.
a)' 각 공정의 롤맵 길이와 최종공정의 롤맵 길이를 일치시키는 롤맵 길이 매칭
b)' 각 공정의 롤맵 좌표 시작방향을 최종공정의 롤맵 좌표 시작방향에 일치시키는 좌표축 매칭
c)' 최종공정의 전극 표면에 대한 롤맵과, 상기 최종공정의 전극 표면에 대응하는 각 공정의 전극 표면에 대한 롤맵을 대응시키는 전극 표면 매칭. - 제115항에 있어서,
상기 롤맵매칭부는,
최종공정의 롤맵과,
상기 최종공정의 롤맵과 매칭된 각 공정의 롤맵을 나란하게 배열하여 오버레이롤맵으로 나타내는 배터리 제조시스템. - 제109항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 전극에 대하여 행해지는 공정의 진행에 따라 생성되고 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 작성하는 제1롤맵작성부를 포함하고,
상기 롤맵매칭부는,
선행공정의 제1롤맵과 후행공정의 제1롤맵의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나,
복수개의 공정 중 각 공정의 제1롤맵의 좌표값을 최종공정의 제1롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭하는 배터리 제조시스템. - 제117항에 있어서,
상기 롤맵 작성부는,
상기 제1롤맵의 데이터를 포함하고, 상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되며 상기 좌표값과 매칭되는 제2 데이터를 더 포함하는 제2롤맵을 작성하는 제2롤맵작성부를 더 포함하고,
상기 롤맵매칭부는,
선행공정의 제2롤맵과 후행공정의 제2롤맵의 좌표값을 일치하도록 매칭하거나,
복수개의 공정 중 각 공정의 제2롤맵의 좌표값을 최종공정의 제2롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭하는 배터리 제조시스템. - 제109항에 있어서,
후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 후행 공정데이터와, 상기 후행공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 선행공정의 좌표값에 매칭되는 선행 공정데이터를 매칭하여 관리하거나,
최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 최종 공정데이터와, 상기 최종공정의 롤맵의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 좌표값에 매칭되는 각 공정의 공정데이터를 매칭하여 관리하는 배터리 제조시스템. - 제114항 또는 제116항에 있어서,
전극 제조를 위한 투입재료의 제원에 관한 데이터, 상기 투입재료의 혼합공정에 관한 공정데이터 및 혼합된 투입재료를 전극 코터로 이송하는 이송경로에 관한 경로데이터 중 적어도 하나의 데이터를 상기 오버레이 롤맵의 각 매칭된 좌표값 및 상기 좌표값에 매칭된 각 공정의 공정데이터와 매칭하여 관리하는 배터리 제조시스템. - 전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와, 상기 전극에 대하여 행해지는 복수개의 공정의 진행에 따라 생성되며 상기 좌표값 데이터와 매칭되는 공정데이터를 포함하는 롤맵을 각 공정마다 작성하는 단계; 및
하기 ⅰ) 및 ⅱ) 중 적어도 하나의 매칭을 행하는 단계를 포함하는 배터리 제조방법.
ⅰ) 선행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 후행공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 선행공정의 롤맵의 좌표값을 후행공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함.
ⅱ) 복수개의 공정 중 최종공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극과, 최종공정 이전에 선행하는 각 공정의 롤맵이 표상하는 실물 전극이 대응되도록, 각 공정의 롤맵의 좌표값을 최종공정의 롤맵의 좌표값과 일치하도록 매칭함. - 제100항 내지 제107항 중 어느 한 항에 따른 제1롤맵 및/또는 제2롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
- 제114항 또는 제116항에 따른 롤맵 및/또는 오버레이롤맵을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
- 전극의 위치를 나타내는 롤맵의 좌표값 및 상기 롤맵 좌표값과 매칭되는 공정데이터 중 적어도 하나와 매칭되는 전극 식별표지를 포함하는 전극.
- 제124항에 있어서,
상기 전극 식별표지가 후속 공정데이터와 매칭되는 것에 의하여, 상기 전극 식별표지 및 롤맵 좌표값을 기초로 롤맵 좌표값과 매칭되는 공정데이터와 상기 후속 공정데이터가 매칭될 수 있는 전극. - 제124항 또는 제125항에 기재된 전극을 포함하는 상위 어셈블리.
- 제126항에 있어서,
상기 상위 어셈블리는, 상기 전극 식별표지가 부여된 전극이 포함된 전극 어셈블리, 상기 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀 반제품, 상기 전극 어셈블리를 포함하는 배터리 셀, 상기 배터리 셀을 포함하는 배터리 셀 적층체 또는 상기 배터리 셀 적층체를 포함하는 배터리 모듈, 상기 배터리 셀 적층체 또는 배터리 모듈을 포함하는 배터리 팩 중 적어도 하나인 상위 어셈블리. - 제126항에 있어서,
상기 상위 어셈블리는, 상기 전극 식별표지에 매칭되는 상위 식별표지를 더 포함하는 상위 어셈블리. - 롤맵 작성방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 롤맵 작성방법은,
언와인더와 리와인더 사이에서 이동되는 전극을 검사 및/또는 계측하여 검사 및/또는 계측 데이터를 취득하고, 이동되는 전극의 위치를 좌표값으로 취득하는 단계; 및
상기 이동하는 전극을 모사한 평면 상에 상기 검사 및/또는 계측 데이터의 적어도 일부와 상기 좌표값을 표시하여 롤맵을 작성하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체. - 전극 로스량 측정방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 전극 로스량 측정방법은,
언와인더와 리와인더 사이에서 이송되는 전극의 시작부와 종료부 사이에서 소정 간격으로 복수개의 기준점을 마킹하는 단계;
기준점 계측기로 상기 전극 상의 기준점을 계측하여 상기 기준점의 좌표값을 도출하는 단계; 및
전극 일부의 로스로 인하여 전극 시작부와 종료부 사이의 기준점 간격이 설정된 기준점 간격으로부터 변동되었을 때, 상기 도출된 기준점 좌표값과 설정된 기준점 좌표값을 대비하여 상기 전극의 로스량을 산출하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체. - 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
믹서로부터 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 인식하여 기록하는 단계;
상기 전극 슬러리가 복수개의 탱크를 따라 순차 이송될 때, 각 탱크로 공급되는 전극 슬러리의 로트 정보를 각 탱크별로 할당하여 기록하는 단계; 및
상기 각 탱크별로 기록된 로트 정보의 이력을 참조하여 상기 코터로 전극 슬러리를 공급하는 최종 공급 탱크의 전극 슬러리의 로트 정보를 검출하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체. - 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
제1 센서로부터 적어도 하나의 전극의 규격 정보를 수신하는 단계;
제2 센서로부터 상기 적어도 하나의 전극의 상기 위치 좌표를 수신하는 단계;
상기 규격 정보 및 상기 위치 좌표에 기초하여 상기 적어도 하나의 전극 각각의 식별 정보를 생성하는 단계;
상기 적어도 하나의 전극을 검사하여 검사 정보를 생성하는 단계 및
상기 적어도 하나의 전극의 상기 식별 정보 및 상기 검사 정보를 매칭하여 관리하는 단계를 포함하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체. - 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
배터리 셀에 대응하는 가상 ID를 생성하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 공정의 진행에 따라, 상기 가상 ID를 쉬프트(shift)하는 단계;
상기 쉬프트된 가상 ID와 상기 배터리 셀에 대해 생성된 공정 데이터를 매칭하여 저장하는 단계;
상기 배터리 셀에 대한 셀 ID를 추출하는 단계; 및
상기 셀 ID에 대응하는 가상 ID와 매칭된 공정 데이터를 상기 셀 ID와 매칭하여 상위 제어 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체. - 배터리 제조방법을 실행하기 위한 프로그램을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체에 있어서,
상기 배터리 제조방법은,
전극의 위치를 나타내는 좌표값 데이터와 상기 좌표값 데이터와 매칭되며 상기 전극에 대하여 행해진 공정의 진행에 따라 생성되는 공정데이터 중 제1 데이터를 포함하는 제1롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계;
상기 공정데이터 중 상기 제1 데이터와 연관되는 제2 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 제2 데이터를 상기 좌표값 데이터와 매칭함으로써, 상기 제1롤맵의 좌표값 데이터 및 제1 데이터에 더하여 상기 제2 데이터를 포함하는 제2롤맵을 적어도 1개의 공정에 대하여 작성하는 단계를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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| US18/241,098 US20240097218A1 (en) | 2022-09-15 | 2023-08-31 | Systems and methods for generating roll map and manufacturing battery using roll map |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015002149A (ja) | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社豊田自動織機 | マーキング装置、検査装置、及び電極製造方法 |
| KR101731983B1 (ko) | 2014-11-24 | 2017-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 이력을 표시하는 마킹 장치, 이를 통한 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조공정 관리시스템 |
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2023
- 2023-06-09 KR KR1020230074504A patent/KR20240037826A/ko not_active Application Discontinuation
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2015002149A (ja) | 2013-06-18 | 2015-01-05 | 株式会社豊田自動織機 | マーキング装置、検査装置、及び電極製造方法 |
| KR101731983B1 (ko) | 2014-11-24 | 2017-05-02 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지의 이력을 표시하는 마킹 장치, 이를 통한 이차전지 제조방법 및 이차전지 제조공정 관리시스템 |
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