KR20240067945A - 이차전지용 적층체 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
이차전지용 적층체를 고속으로 제조하는 기술을 제공하는 것. 띠형 세퍼레이터 S가 꾸불꾸불하게 되고 동형(同形)의 전극판을 교대로 끼워서 적층한, 이차전지용 적층체(2)를 제조하는 장치로서, 탑재대(41)에 음극판(91)을 순차적으로 이송탑재하는 이송탑재 로봇(12)과, 탑재대에 있는 양극판의 절곡선 방향의 변에 평행하게 되도록, 양극판(92)을 대기 위치(424)에 배치하는 수단과, 세퍼레이터를 처짐없이 공급하는 세퍼레이터 공급부(30)와, 절곡선 방향에 대향하여 배치한 2개의 개폐 척(432)에 의해, 양극판(92)과 음극판(91) 사이의 자유로운 세퍼레이터 부분의 길이가 전극판의 폭 길이가 되도록 하고, 대기 위치(424)에 있는 양극판(92)과 상공의 세퍼레이터 S를 함께 끼우고, 탑재대의 가장 위의 음극판 상에 순차적으로 이송탑재하는 로터리 척 기구(43)를 포함하는, 적층체 제조 장치(1).
Description
본 발명은, 전극판 사이에 세퍼레이터가 꾸불꾸불하게 되어 개재하는 이차전지용 적층체의 제조 장치에 관한 것이며, 특히, 안정적이면서 또한 고속으로 적층체를 형성 가능한 장치에 관한 것이다.
이차전지를 제조하는 데 있어서, 양극판과 음극판을, 세퍼레이터를 개재하여 교대로 중첩시킨 적층체가 작성된다.
예를 들면, 띠형의 세퍼레이터를 사용하는 기술에서는,
1) 양극판을 탑재한다
2) 세퍼레이터의 공급 롤러를 양극판의 좌측으로부터 우측으로 이동시켜서 세퍼레이터를 양극판의 폭 방향으로 펴서 씌운다
3) 세퍼레이터 위로부터 음극판을 탑재한다
4) 세퍼레이터의 공급 롤러를 음극판의 우측으로부터 좌측으로 이동시켜 세퍼레이터를 음극판의 폭 방향으로 펴서 씌운다
1) 세퍼레이터 위로부터 양극판을 탑재한다
로, 1)∼4)를 반복하여 적층체를 제조한다.
그러나, 종래 기술에서는 하기 문제점이 있었다.
양극판과 음극판은, 예를 들면, 1개의 암을 사용하여 교대로 이송탑재하기 때문에, 고속 탑재가 곤란한 문제점이 있었다.
또한, 세퍼레이터를 탑재 장소의 상공에서 왕복시키기 위하여, 왕복 기구(機構)의 사실 상의 점유 체적이 커지고, 암과의 간섭을 회피하기 위하여, 고속 구동을 하기 어렵고, 나아가서는, 시스템의 설계 자유도가 낮아지는 문제점도 있었다.
또한, 고속 구동을 실현하더라도, 간헐적인 왕복로 되므로, 기단(基端)의 세퍼레이터 롤의 회전이 지나치게 빨라서, 처짐을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 이차전지용 적층체를 고속으로 제조하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
청구항 1에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치는, 일방향으로 긴 띠형 세퍼레이터가 꾸불꾸불하게 되고, 직사각형 평판 기조(基調)의 전극판(A)과 전극판(B)을 교대로 끼워서 중첩시킨, 이차전지용 적층체를 제조하는 장치로서, 꾸불꾸불한 것의 절곡선 방향은 띠 폭 방향이며, 배향 방향을 동일하게 하여 탑재대에 전극판(A)을 순차적으로 이송탑재하는 제1 이송탑재 수단과, 탑재대에 있는 전극판(A)의 절곡선 방향의 변에 평행하게 되도록, 변의 방향을 정렬하여 전극판(B)을 대기 위치에 배치하는 배치 수단과, 세퍼레이터를, 조출원(繰出元)으로부터 연신(延伸)시키고, 대기 위치의 전극판(B)의 바로 위를 가로지르고, 조출선(繰出先)인 탑재대 상의 적층체까지, 처짐없이 공급하는 세퍼레이터 공급 수단과, 절곡선 방향에 대향하여 배치한 2개의 유지구에 의해, 대기 위치 상의 전극판(B)과 탑재 위치의 가장 위의 전극판(A) 사이의 자유로운 세퍼레이터 부분의 길이가 소정 길이로 되도록 하고, 대기 위치의 전극판(B)과 상공의 세퍼레이터를 함께 유지하고, 탑재대의 가장 위의 전극판(A) 위에 순차적으로 이송탑재하는 제2 이송탑재 수단과, 제1 이송탑재 수단에 의한 이송탑재와 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재가 교대로 되도록 이송탑재 순서를 제어하는 이송탑재 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 청구항 1에 따른 발명은, 전극판(B)의 이송탑재 운동에 의해, 세퍼레이터를 인출하면서, Z형으로 접어서 전극판(A)과의 사이에 순차적으로 끼워넣을 수 있고, 적층체를 고속으로 제조할 수 있다.
그리고, 전극판(A)과 전극판(B)은, 한쪽이 양극판이 되고 다른 쪽이 음극판이 되는 전극판이다. 양자는 대략 동일한 모양이지만, 음극판을 양극판보다 크게 한 태양인 것을 방해하지 않는다. 세퍼레이터에 대해서도, 절연신뢰성을 높이기 위해, 절곡선 방향의 길이가 전극판보다 긴 태양인 것을 방해하지 않는다.
소정 길이란, 꾸불꾸불한 것이 실현되는 길이인 것은 말할 필요도 없고, 대략 전극판(A) 또는 전극판(B)의 폭 길이이지만, 적절하게 되접을 수 있는 여유를 가지게 한 길이로 하는 것이 바람직하다.
유지구에 의한 유지의 방법은, 전극판(B)과 세퍼레이터를 함께 유지할 수 있으면 특별히 한정되지 않으며, 협지(挾持)하는 것을 예로 들 수 있다. 이 외에, 세퍼레이터가 다공질인 경우 등에는 흡착도 가능하다.
또한, 유지구는, 유지와 릴리즈를 행하지만, 적층체 등과의 완충을 피하기 위하여, 적절하게, 빼냄이나 진입과 같은 동작이 따르는 것을 방해하지 않는다.
청구항 2에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치는, 일방향으로 긴 띠형 세퍼레이터가 꾸불꾸불하게 되고, 직사각형 평판 기조의 전극판(A)과 전극판(B)을 교대로 끼워서 중첩시킨, 이차전지용 적층체를 제조하는 장치로서, 꾸불꾸불한 것의 절곡선 방향은 띠 폭 방향이며, 적층체가 형성되어 가는 탑재대와, 탑재대 상의 적층체의 절곡선 방향의 변에 평행하게 되도록, 변의 방향을 정렬하여 전극판(B)을 대기 위치에 배치하는 배치 수단과, 세퍼레이터를, 조출원으로부터 연신시키고, 대기 위치의 전극판(B)의 바로 위를 가로지르고, 조출선인 탑재대 상의 적층체까지, 처짐없이 공급하는 세퍼레이터 공급 수단과, 세퍼레이터를 끼우고, 배향 방향을 맞추어서 대기 위치에 있는 전극판(B) 상에 전극판(A)을 이송탑재하는 제1 이송탑재 수단과, 절곡선 방향에 대향하여 배치한 2개의 유지구에 의해, 대기 위치 상의 전극판(B)과 탑재 위치의 가장 위의 전극판(A) 사이의 자유로운 세퍼레이터 부분의 길이가 소정 길이로 되도록 하고, 대기 위치에 있는 전극판(B)과 세퍼레이터와 전극판(A)을 함께 유지하고, 탑재대의 가장 위의 전극판(A) 위에 순차적으로 이송탑재하는 제2 이송탑재 수단과, 제1 이송탑재 수단에 의한 이송탑재와 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재가 교대로 되도록 이송탑재 순서를 제어하는 이송탑재 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 청구항 2에 따른 발명은, 전극판(B)과 전극판(A)을 함께 이송탑재함으로써, 사이에 끼운 세퍼레이터를 인출하면서, Z형으로 접어서 탑재대 상에 순차적으로 중첩시킬 수 있고, 적층체를 고속으로 제조할 수 있다.
청구항 3에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치에 있어서, 탑재대의 최상면(最上面)의 높이가 일정하게 되도록, 이송탑재에 따라 탑재대를 순차적으로 강하(降下)시키는 강하 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 청구항 3에 따른 발명은, 중첩에 의한 위치 어긋남을 발생시키지 않고, 적층체를 안정적으로 제조할 수 있다.
그리고, 강하는, 탑재대 자체를 동적으로 하강시키는 경우 외에, 이송탑재에 따른 압입에 의해, 수동적으로 강하해 가는 경우도 포함된다. 따라서, 사용의 태양에 따라서는, 이송탑재 수단이 강하 수단을 겸하는 경우도 있다.
청구항 4에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치에 있어서, 탑재대의 가장 위의 전극판과 대기 위치에 있는 전극판은, 사실상 동일한 높이에 정렬되어 있고, 제2 이송탑재 수단은, 기단이 축회전하는 2기(基)의 대향하는 2방향 암이며, 유지구는 암 선단에 각각 식설(植設)되어 있고, 회전축을 절곡선 방향의 동일 직선 상에 정렬한 2방향 암과, 2방향 암을 축회전시키는 구동 수단과, 유지구에 의한 유지와 릴리즈를 반바퀴 간격으로 행하는 개폐 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 청구항 4에 따른 발명은, 위상과 위치를 맞춘 회전 구동에 의해 이송탑재와 회귀(回歸)를 실현하고, 안정적인 고속 제조를 실현한다.
사실 상 동일한 높이란, 청구항 1의 장치의 경우에는, 탑재대의 가장 위의 전극판(A)의 높이와, 대기 위치 상의 전극판(B)의 높이가 대략 동일한 것을 일컬으며, 청구항 2의 장치의 경우에는, 탑재대의 가장 위의 전극판(A)의 높이와, 대기 위치 상의 전극판(A)의 높이가 대략 동일한 것을 일컫는다.
2방향 암은 넓은 의미이며, 2개의 유지구가 원을 그리고, 회전축이 한바퀴 도는 동안 이송탑재가 2회 행해지는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 180°회전 대칭의 2방향 암으로 하는 것 외에, 원반면에 2개의 유지구를 장착하는 태양도 포함된다.
그리고, Z형 접기를 실현하기 위하여, 유지구도 암 축회전과는 반대 방향의 축회전을 시키는 등의 위상의 상쇄 기구를 구비하여, 전극판의 방향을 변경하지 않도록 한다. 또한, 암 선단의 2개의 유지구의 이격 거리는 Z형의 접기를 가능하게 하는 간격으로 한다(유지구의 중심끼리의 거리가 전극 폭의 2배 정도임).
청구항 5에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 이차전지용 적층체 제조 장치에 있어서, 세퍼레이터 공급 수단은, 절곡선 방향을 축으로 한, 대기 위치에서 볼 때 탑재대 측과는 반대 측에 배치한 원통체로서, 세퍼레이터를 권취시켜 전극판(B)의 바로 위를 가로지르는 원통체와, 원통체 축의 방향을 변경하지 않고 원통체를 대략 수평으로 전후로 이동시켜, 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재 시의 세퍼레이터의 장력의 변동을 완화하는 왕복 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
즉, 청구항 5에 따른 발명은, 세퍼레이터의 조출 속도를 등속(等速) 혹은 일정 범위 내로 할 수 있고, 처짐없이 안정적이면서 또한 고속의 제조를 실현한다.
그리고, 세퍼레이터는 원통체보다 적절하게 높은 위치로부터 공급하고, 원통체의 하측에서 90°정도의 중심각분 권취시키고 수평으로 방향을 변경하여 대기 위치의 바로 위에 가로지르는 예를 들 수 있다.
대략 수평이란 간섭 등을 회피하기 위하여 적절하게 수직 방향의 변위(變位)가 포함되어도 되는 것을 일컫는다.
본 발명은, 이차전지용 적층체를 고속으로 제조하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 실시형태 1의 이차전지용 적층체 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 2는 실시형태 1의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 3은 실시형태 1의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 4는 실시형태 2의 이차전지용 적층체 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 5는 실시형태 2의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 6은 실시형태 2의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 7은 실제 적층체의 예를 나타낸 평면도 및 정면도이다.
도 2는 실시형태 1의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 3은 실시형태 1의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 4는 실시형태 2의 이차전지용 적층체 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 5는 실시형태 2의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 6은 실시형태 2의 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다.
도 7은 실제 적층체의 예를 나타낸 평면도 및 정면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
<실시형태 1>
도 1은, 이차전지용 적층체 제조 장치의 개략 사시도이다. 도 2 및 도 3은, 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다(좌측에 좌면도를, 우측에 평면도를 나타내고 있다). 그리고, 도면에서는, 설명의 편의 상 적절하게 구성 내지 묘화를 간략화하여 표시하고 있다.
이후에 있어서, 이차전지용 적층체 제조 장치를 단지 적층체 제조 장치로 적절하게 표현하기로 한다.
실시형태 1에서는, 음극판이 탑재대에서 대기하고 있고, 양극판이 세퍼레이터를 권취하면서 음극판 상에 이송탑재되어 적층체를 형성해 가는 적층체 제조 장치에 대하여 설명한다.
적층체 제조 장치(1)는, 음극판 공급부(10)와, 양극판 공급부(20)와, 세퍼레이터 공급부(30)와, 적층부(40)와, 시퀀스 제어부(50)를 주요한 구성으로 하고 있고, 띠형의 세퍼레이터 S가 꾸불꾸불하게 되고, 음극판(91)과 양극판(92)을 교대로 끼워서 적층된 적층체(2)를 제조한다.
음극판(91)은, 직사각형 기조(基調)의 구리박판이며, 직사각형의 단변(短邊)의 중앙으로부터 벗어난 위치에 설편(舌片)(91z)이 설치되어 있다.
양극판(92)도, 직사각형 기조의 알루미늄 박판이며, 직사각형의 단변의 중앙으로부터 벗어난 위치에 설편(92z)이 설치되어 있다.
본 실시형태에서는, 음극판(91)이 양극판(92)보다 크게 되어 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 음극판(91)을 세로 146mm, 가로(폭) 96mm, 두께 0.02mm의 구리박판, 양극판(92)을 세로 142mm, 가로(폭) 92mm, 두께 0.02mm의 알루미늄 박판으로 할 수 있다.
그리고, 이후에는, 음극판(91)과 양극판(92)을 구별하지 않을 때에는, 전극판(90)으로 적절하게 표기하기로 한다.
또한, 세퍼레이터 S의 폭은, 단락(短絡)을 발생시키 않기 위하여, 음극판(91)의 세로 길이보다 길게 하고 있다. 예를 들면, 세퍼레이터 S를 폭 150mm, 두께 0.02mm로 할 수 있다. 다만, 도면에서는, 설명의 편의 상, 세퍼레이터 S의 폭을 전극판(90)보다 적절하게 짧게 묘화하고 있다. 그리고, 도 7에, 실제에 가까운 비율로 한 적층체(2)의 평면도와 정면도를 나타내었다.
음극판 공급부(10)는, 음극판(91)을 방향을 맞추고 등간격(等間隔)으로 간헐적으로 이송하는 무단 컨베이어(11)와, 무단 컨베이어(11)의 최하류의 위치에 도래한 음극판(91)을 바로 위에서 흡착하고, 적층부(40)의 탑재대(41)에 이송탑재하고 릴리즈하는 동작을 반복하는 이송탑재 로봇(12)을 가진다.
양극판 공급부(20)는, 양극판(92)을 방향을 맞추고 등간격으로 간헐적으로 이송하는 무단 컨베이어(21)를 가진다.
세퍼레이터 공급부(30)는, 한쪽에 직사각형의 띠형의 세퍼레이터 S를 축(31a)에 권취하여 형성된 세퍼레이터 롤(31)과, 세퍼레이터 롤(31)로부터 풀어낸 세퍼레이터 S를 무단 컨베이어(21)의 하류 부근까지 적절하게 방향을 변경하면서 건내주는 배향 롤러 군(32)과, 무단 컨베이어(21)의 최하류 부근의 상공에 위치한 원통형의 댄서 롤러(33)와, 왕복 구동부(34)를 가진다.
배향 롤러 군(32)의 마지막 배향 롤러(32f)는, 댄서 롤러(33)보다 높은 위치에 설치되어 있고, 세퍼레이터 S를 댄서 롤러(33)의 위로부터 공급하도록 하여 있다. 위로부터 공급된 세퍼레이터 S는, 댄서 롤러(33)의 하측의 주면(周面)에 권취시키고 방향을 대략 수평으로 변경하고, 후술하는 대기 위치(424)에 있는 양극판(92)의 바로 위를 가로지르도록 하고 있다.
세퍼레이터 롤(31)의 축(31a)은 수평으로 배치되고, 세퍼레이터 롤(31)로부터 본 경우, 세퍼레이터 S는, 적층체(2)에 이를 때까지 상하로 움직이지만, 가로 방향 즉 축(31a) 방향(이 방향은 세퍼레이터 S의 폭 방향이기도 함)으로 어긋나지 않아, 이러한 의미에서 일직선으로 풀려진다.
그리고, 적층체(2)에서는 세퍼레이터 S가 꾸불꾸불하게 되어 있고, 이 꾸불꾸불하게 된 것의 절곡선 방향은, 전술한 축(31a) 방향 또는 세퍼레이터 S의 폭 방향과 동일한 방향(평행)이다. 댄서 롤러(33)의 축(33a)나 배향 롤러 군(32)의 축도 절곡선 방향과 평행하다.
왕복 구동부(34)는, 댄서 롤러(33)의 축(33a)의 방향을 변경하지 않도록 유지하면서, 무단 컨베이어(21)의 상공을 왕복한다. 세퍼레이터 S는 조출원인 세퍼레이터 롤(31)로부터, 조출선인 적층체(2)까지 처짐없이 쳐지고 있지만, 양극판(92)이 세퍼레이터 S를 권취하고 탑재대(41)에 적층될 때에는 장력이 크게 변동한다. 왕복 구동부(34)는, 이 장력 변동을 흡수 내지 완화하여, 세퍼레이터 S의 단렬(斷裂)이나, 세퍼레이터 롤(31)의 관성에 의한 과잉의 풀림을 막는다. 왕복 운동에 대해서는 후술한다.
적층부(40)는, 탑재대(41)와, 로터리 척(chuck) 기구(機構)(43)를 가진다.
탑재대(41)는, 받침대(411)와, 유지 클로우(claw)(412)와, 하강 구동부(413)를 가진다.
받침대(411)는, 적층체(2)를 형성하는 장소이며, 세퍼레이터 S를 꾸불꾸불하게 하여 개재시키면서 양극판(92)과 음극판(91)을 교대로 중첩시키는 받침대이다. 이 중첩은, 음극판(91)에 대해서는 이송탑재 로봇(12)에 의해 행해지고, 양극판(92)에 대해서는 로터리 척 기구(43)에 의해 세퍼레이터 S를 권취하면서 행해진다.
그리고, 양극판(92)도 음극판(91)도, 장변(長邊)이 절곡선 방향을 향한 방향으로 하고 있다.
유지 클로우(412)는, 받침대(411)의 가장 위에 있는 음극판(91)이 어긋나지 않도록 적층체(2)의 측면을 규제하면서 위로부터 가압하는, L자형의 클로우다. 음극판(91)이 이송탑재 로봇(12)으로부터 이송탑재되면, 유지 클로우(412)는 일단 뽑히고, 다시 가장 위의 음극판(91)을 위로부터 가압한다. 그 후 음극판(91) 위에 세퍼레이터 S와 양극판(92)이 다발로 되어 적층되지만, 다음 음극판(91)이 이송탑재 로봇(12)으로부터 이송탑재될 때되기까지, 유지 클로우(412)는 그대로의 상태이다.
하강 구동부(413)는, 받침대(411)의 가장 위의 음극판(91)이, 대기 위치(424)의 높이에 정렬되도록, 매회의 음극판(91)의 적층 시마다 순차적으로 하강시킨다. 이로써, 가장 위의 전극판(90)의 높이가 항상 일정하게 되어, 이송탑재 안정성이 높아진다. 하강 간격은 음극판(91)과 양극판(92)과 세퍼레이터 2장분의 두께이다. 하강은 유지 클로우(412)가 가장 위의 양극판(92)을 가압한 직후에 행하면 적층체(2)의 자세안정성이 높아진다.
로터리 척 기구(43)는, 무단 컨베이어(21)의 최하류에 이동해 온 양극판(92)을 집어 올리고, 탑재대(41)에 적층한다. 편의 상, 이 최하류의 위치를 대기 위치(424)로 칭하기로 한다.
그리고, 대기 위치(424)의 양극판(92)과 받침대(411) 상의 음극판(91) 사이의 간격은, 음극판(91)의 폭(단변 길이)＋α가 되도록 설계되어 있다. 즉, 대기 위치(424)의 양극판(92)과 받침대(411) 상의 음극판(91) 사이에 있는, 자유로운 세퍼레이터 S의 길이가 대략 전극판(90)의 폭 길이(단변 길이)인 위치 관계로 하고 있다. 이로써, 양극판(92)의 이송탑재 시에, 세퍼레이터 S가 사실상 적정한 길이로 음극판(91)과의 사이에 끼워넣어지게 된다.
로터리 척 기구(43)는, 한 쌍의 2방향 암(431)과, 2조(組)의 개폐 척(432)과, 구동 모터(433)와, 척 제어부(434)에 의해 구성된다.
2방향 암(431)은, 축(431a)을 중심으로 회전하고, 도중에 두 갈래로 나뉜 암(431b)을 가진다. 2개의 2방향 암(431)의 선단에는 각각 개폐 척(432)이 식설(植設)되어 있다.
2방향 암(431)은, 개폐 척(432)을 포함하여 180°회전 대칭으로서, 세퍼레이터 S를 사이로 두고, 대향한 관계로 배치되어 있다.
각각의 축(431a)은, 대기 위치(424)와 받침대(411)의 최상면과 동일한 높이에서, 절곡선 방향의 동일 직선 상에 있고, 대기 위치(424)와 받침대(411)의 중간에 위치하고 있다.
또한, 마주 보는 개폐 척(432)의 위상은 맞추어지도록 하고 있다. 즉, 개폐 척(432)은, 대향한 개폐 척(432)과 동일한 높이로 되도록 하고 있다.
이와 같은 위치관계로 하고 있으므로, 축(431a)의 회전에 의해 2방향 암(431)이 원을 그리면, 반바퀴마다, 한쪽이 대기 위치(424), 다른 쪽이 받침대(411)의 최상면의 위치에 도래한다.
이 때, 척 제어부(434)는, 대기 위치(424)에 있는 대향하는 2개의 개폐 척(432)을 닫고(상측 플랩(flap)을 쓰러뜨리고), 양극판(92)의 단변과 바로 위에 있는 세퍼레이터 S의 단변를 중첩시켜 각각 파지(把持)하도록 제어한다.
또한 받침대(411)의 최상면에 있는 대향하는 2개의 개폐 척(432)에 대해서는, 탈력(脫力)시킨 후 뽑고, 양극판(92)의 받침대(411)로의 이송탑재를 완료하는 제어를 행한다. 그리고, 상측 플랩은 다음 반바퀴까지 기립시킨다.
이 반바퀴의 회전에 의해, 양극판(92)과 음극판(91) 사이에 있던 세퍼레이터 S는 적절한 길이로 Z형으로 접히고, 받침대(411)의 음극판(91) 위에 삽감(揷嵌)된다.
그리고, 개폐 척(432)은 양극판(92)의 상면을 항상 위로 향한 채로 파지하고 이송탑재를 행하도록 하고 있다.
시퀀스 제어부(50)는, 양극판(92)과 음극판(91)의 이송탑재가 교대로 되도록 전체의 구동의 제어를 행한다.
먼저, 무단 컨베이어(11), 이송탑재 로봇(12), 무단 컨베이어(21)를 동기하여 간헐 구동시킨다.
이 간헐 구동과 동일한 시간 간격으로, 시퀀스 제어부(50)는, 구동 모터(433), 척 제어부(434), 왕복 구동부(34), 하강 구동부(413) 등을 제어하여, 적층체(2)를 순차적으로 형성해 간다.
이하에서는, 시퀀스 제어부(50)의 제어 하, 주로 적층부(40)의 움직임에 대하여 설명한다.
먼저, 이송탑재 로봇(12)이 음극판(91)을 받침대(411)에 이송탑재한다(도 2의 (a)). 댄서 롤러(33)는 양극판 공급부(20) 측으로 후퇴한다(무단 컨베이어(21)의 상류측으로 이동함).
다음으로, 적층체(2)의 유지 클로우(412)가 뽑히고, 다음 가압을 위해 상승한다(도 2의 (b)). 또한, 받침대(411) 측의 개폐 척(432)은, 상측 플랩이 탈력하는 것과 동시에 슬라이드하여 적층체(2)로부터 뽑힌다. 한편 이 때, 세퍼레이터 S와 적층체(2)는, 이송탑재 로봇(12)이 가압하고 있으므로, 자세안정성은 유지된다.
한편, 대기 위치(424) 측의 개폐 척(432)의 상측 플랩은 닫히고, 세퍼레이터 S와 양극판(92)을 함께 파지한다.
댄서 롤러(33)는 계속해서 양극판 공급부(20) 측으로 후퇴한다.
다음으로, 유지 클로우(412)가 가장 위의 음극판(91)을 다시 가압하고, 하강 구동부(413)가 받침대(411)를 1단 강하시킨다(도 2의 (c)). 또한, 받침대(411) 측의 개폐 척(432)의 상측 플랩을 기립시킨다. 이 동안에도 세퍼레이터 S와 적층체(2)는, 이송탑재 로봇(12)이 계속 가압하여 자세를 유지하도록 하고 있다.
다음으로, 2방향 암(431)을 회전시켜, 개폐 척(432)에 의해 끼워진 양극판(92)과 세퍼레이터 S를 받침대(411)의 가장 위의 음극판(91)에 중첩한다(도 3의 (d), 도 3의 (e)). 또한, 2방향 암(431)의 회전에 맞추어서, 댄서 롤러(33)는 전진시키고, 이송탑재 로봇(12)은 상승시켜 다음 음극판(91)의 이송탑재 모션에 들어가도록 한다.
무단 컨베이어(21)를 구동하여, 다음 양극판(92)을 대기 위치(424)에 도래시킨다.
다음으로, 대기 위치(424) 측의 개폐 척(432)이 밀어넣어진다(도 3의 (f)). 이로써, 원래의 상태(도 2의 (a))가 된다.
2방향 암(431)의 회전에 맞추어서, 시퀀스 제어부(50)가, 왕복 구동부(34)를 제어하므로, 세퍼레이터 S의 과도한 장력 증대를 완충하고, 세퍼레이터 S의 단렬, 세퍼레이터 롤(31)의 과회전을 방지한다. 반대로 말하면, 단렬이나 과회전을 발생시키지 않도록 하기 위하여 댄서 롤러(33)의 전진 및 후퇴 제어가 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 실시형태 1의 적층체 제조 장치(1)에 의하면, 로터리 척 기구(43)에 의해, 양극판(92) 측의 이송탑재와 동시에 세퍼레이터 S를 꾸불꾸불하게 하여 음극판(91)과의 사이에 개재시킬 수 있고, 위상을 맞춘 적층체(2)의 고속 제조가 가능하게 된다.
<실시형태 2>
실시형태 2에서는, 세퍼레이터가 가로놓여진 양극판 위에, 음극판이 중첩되고, 이 3개를 함께 탑재대에 이송탑재하여 적층체를 형성해 가는 적층체 제조 장치에 대하여 설명한다.
도 4는, 실시형태 2의 음극판의 이송탑재의 모습을 나타낸 설명도이다. 도 5및 도 6은, 동작의 시퀀스를 나타낸 설명도이다(좌측에 좌면도를, 우측에 평면도를 나타내고 있다).
실시형태 2에서는, 실시형태 1와 상이한 부분을 설명하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하여 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시형태에서는, 이송탑재 로봇(12)은, 무단 컨베이어(11)의 최하류의 위치에 도래한 음극판(91)을 바로 위로부터 흡착하고, 적층부(40)의 대기 위치(424)에 이송탑재하여 릴리즈하는 동작을 반복한다.
받침대(411)는, 적층체(2)를 형성하는 장소이며, 세퍼레이터 S를 꾸불꾸불하게 하여 개재시키면서 음극판(91)과 세퍼레이터 S와 양극판(92)을 함께 중첩해 가기 위한 받침대이다.
유지 클로우(412)는, 받침대(411)의 가장 위에 있는 음극판(91)이 어긋나지 않도록 적층체(2)의 측면을 규제하면서 위로부터 가압하는, L자형의 클로우이다. 다음 음극판(91)이 세퍼레이터 S와 양극판(92)과 함께 받침대(411)에 중첩하면, 유지 클로우(412)는 일단 뽑히고, 다시 가장 위의 음극판(91)을 위로부터 가압한다. 유지 클로우(412)는 순차적으로 이 운동을 반복한다.
하강 구동부(413)는, 받침대(411)의 가장 위의 음극판(91)이, 대기 위치(424)의 높이에 정렬되도록, 매회의 음극판(91)-세퍼레이터 S-양극판(92)의 다발의 중첩마다 순차적으로 하강시킨다. 이로써, 가장 위의 전극판(90)의 높이가 항상 일정하게 되어, 이송탑재 안정성이 높아진다.
대기 위치(424)에 있는 개폐 척(432)은, 양극판(92)과 그 위의 세퍼레이터 S와, 이송탑재 로봇(12)에 의해 이송탑재된 음극판(91)을 함께 끼운다. 2방향 암(431)의 회전에 의해 이들 전극판(90)의 조는 반원을 그리면서 새로이 상류로부터 세퍼레이터 S를 인출하면서, 받침대(411) 상의 적층체(2) 상에 중첩된다. 이 때, 자유로운 세퍼레이터 S 부분이 적절한 길이로 Z형으로 접히고, 절연이 확보된다.
탑재 후에는, 개폐 척(432)은 전극판(90)의 조를 릴리즈하고, 다시 2방향 암(431)의 회전에 의해 반원을 그리며 대기 위치(424)에 되돌아간다.
그리고, 여기서도, 개폐 척(432)은 전극판(90)의 조의 상면을 항상 위로 향한 채로 파지하고 이송탑재를 행하도록, 위상의 상쇄가 행해진다.
시퀀스 제어부(50)는, 음극판(91)의 이송탑재와, 음극판(91)과 세퍼레이터 S와 양극판(92)의 다발의 받침대(411)로의 이송탑재가 교대로 되도록 전체의 구동의 제어를 행한다.
이하에서는, 시퀀스 제어부(50)의 제어 하에, 주로 적층부(40)의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 이송탑재 로봇(12)이 음극판(91)을 대기 위치(424)에 있는 세퍼레이터 S 위에 이송탑재한다(도 5의 (a)).
또한, 적층체(2)의 유지 클로우(412)가 뽑히고, 다음 가압을 위하여 상승한다.
댄서 롤러(33)는 양극판 공급부(20) 측에 후퇴한다.
다음으로, 유지 클로우(412)가 가장 위의 음극판(91)을 다시 가압한다(도 5의 (b)). 이 때, 적층체(2)는, 유지 클로우(412)가 뽑힌 상태라도, 받침대(411) 측의 개폐 척(432)이 가압하고 있으므로, 자세는 흐트러지지 않는다.
대기 위치(424) 측의 개폐 척(432)의 상측 플랩은 폐쇄되고, 음극판(91)과 세퍼레이터 S와 양극판(92)을 함께 파지한다.
댄서 롤러(33)는 계속해서 양극판 공급부(20) 측에 후퇴한다.
다음으로, 받침대(411) 측의 개폐 척(432)은 상측 플랩이 탈력하는 것과 동시에 슬라이드하여 적층체(2)로부터 뽑힌다(도 5의 (c)). 이 때, 적층체(2)는, 개폐 척(432)이 뽑혀도, 유지 클로우(412)가 가장 위의 음극판(91)을 다시 가압하고 있으므로, 자세는 흐트러지지 않는다.
다음으로, 2방향 암(431)을 회전시켜, 개폐 척(432)에 의해 끼워진 음극판(91)과 세퍼레이터 S와 양극판(92)의 다발은, 받침대(411)의 가장 위의 음극판(91)에 중첩된다(도 6의 (d), 도 6의 (e)).
또한, 2방향 암(431)의 회전에 맞추어, 댄서 롤러(33)는 전진시키고, 하강 구동부(413)는 받침대(411)를 1단 강하시킨다.
또한, 무단 컨베이어(21)를 구동하여, 다음 양극판(92)을 대기 위치(424)에 도래시킨다.
다음으로, 대기 위치(424) 측의 개폐 척이 압입된다(도 6의 (f)). 이로써, 원래의 상태가 된다(도 5의 (a)).
2방향 암(431)의 회전에 맞추어, 시퀀스 제어부(50)가, 왕복 구동부(34)를 제어하므로, 세퍼레이터 S의 과도한 장력 증대를 완충하고, 세퍼레이터 S의 단렬, 세퍼레이터 롤(31)의 과회전을 방지한다. 반대로 말하면, 단렬이나 과회전을 발생시키지 않도록 댄서 롤러(33)의 전진 및 후퇴 제어가 행해진다.
이상 설명한 바와 같이, 실시형태 2의 적층체 제조 장치(1)에 의하면, 로터리 척 기구(43)에 의해, 전극판(90)의 조의 이송탑재와 동시에 세퍼레이터 S를 꾸불꾸불하게 하여 적층체(2)에 끼워넣을 수 있고, 위상을 맞춘 적층체(2)의 고속 제조가 가능하게 된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명을 응용함으로써, 컨덴서를 제조할 수도 있다.
1: 적층체 제조 장치
2: 적층체
10: 음극판 공급부
11: 무단 컨베이어
12: 이송탑재 로봇
20: 양극판 공급부
21: 무단 컨베이어
30: 세퍼레이터 공급부
31: 세퍼레이터 롤(31a: 세퍼레이터 롤(31)의 축)
32: 배향 롤러 군
32f: 배향 롤러
33: 댄서 롤러(33a: 댄서 롤러(33)의 축)
34: 왕복 구동부
40: 적층부
41: 탑재대
411: 받침대
412: 유지 클로우
413: 하강 구동부
424: 대기 위치
43: 로터리 척 기구
4312: 방향 암
431a: 2방향 암(431)의 축
431b: 2방향 암(431)의 암
432: 개폐 척
433: 구동 모터
434: 척 제어부
50: 시퀀스 제어부
90: 전극판
91: 음극판(91z: 음극판의 설편)
92: 양극판(92z: 양극판의 설편)
S: 세퍼레이터
2: 적층체
10: 음극판 공급부
11: 무단 컨베이어
12: 이송탑재 로봇
20: 양극판 공급부
21: 무단 컨베이어
30: 세퍼레이터 공급부
31: 세퍼레이터 롤(31a: 세퍼레이터 롤(31)의 축)
32: 배향 롤러 군
32f: 배향 롤러
33: 댄서 롤러(33a: 댄서 롤러(33)의 축)
34: 왕복 구동부
40: 적층부
41: 탑재대
411: 받침대
412: 유지 클로우
413: 하강 구동부
424: 대기 위치
43: 로터리 척 기구
4312: 방향 암
431a: 2방향 암(431)의 축
431b: 2방향 암(431)의 암
432: 개폐 척
433: 구동 모터
434: 척 제어부
50: 시퀀스 제어부
90: 전극판
91: 음극판(91z: 음극판의 설편)
92: 양극판(92z: 양극판의 설편)
S: 세퍼레이터
Claims (5)
- 일방향으로 긴 띠형 세퍼레이터가 꾸불꾸불하게 되고, 직사각형 평판 기조(基調)의 전극판(A)과 전극판(B)을 교대로 끼워서 중첩시킨, 이차전지용 적층체를 제조하는 장치로서,
꾸불꾸불한 것의 절곡선 방향은 띠 폭 방향이며,
배향 방향을 동일하게 하고 탑재대에 전극판(A)을 순차적으로 이송탑재하는 제1 이송탑재 수단과,
탑재대에 있는 전극판(A)의 절곡선 방향의 변에 평행하게 되도록, 변의 방향을 정렬하여 전극판(B)을 대기 위치에 배치하는 배치 수단과,
세퍼레이터를, 조출원(繰出元)으로부터 연신(延伸)시키고, 대기 위치의 전극판(B)의 바로 위를 가로지르고, 조출선(繰出先)인 탑재대 상의 적층체까지, 처짐없이 공급하는 세퍼레이터 공급 수단과,
절곡선 방향에 대향하여 배치한 2개의 유지구(維持具)에 의해, 대기 위치 상의 전극판(B)과 탑재 위치의 가장 위의 전극판(A) 사이의 자유로운 세퍼레이터 부분의 길이가 소정 길이로 되도록 하고, 대기 위치의 전극판(B)과 상공의 세퍼레이터를 함께 유지하고, 탑재대의 가장 위의 전극판(A) 위에 순차적으로 이송탑재하는 제2 이송탑재 수단과,
제1 이송탑재 수단에 의한 이송탑재와 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재가 교대로 되도록 이송탑재 순서를 제어하는 이송탑재 제어 수단
을 포함하는, 이차전지용 적층체 제조 장치. - 일방향으로 긴 띠형 세퍼레이터가 꾸불꾸불하게 되고, 직사각형 평판 기조의 전극판(A)과 전극판(B)을 교대로 끼워서 적층한, 이차전지용 적층체를 제조하는 장치로서,
꾸불꾸불한 것의 절곡선 방향은 띠 폭 방향이며,
적층체가 형성되어 가는 탑재대와,
탑재대 상의 적층체의 절곡선 방향의 변에 평행하게 되도록, 변의 방향을 정렬하여 전극판(B)을 대기 위치에 배치하는 배치 수단과,
세퍼레이터를, 조출원으로부터 연신시키고, 대기 위치의 전극판(B)의 바로 위를 가로지르고, 조출선인 탑재대 상의 적층체까지, 처짐없이 공급하는 세퍼레이터 공급 수단과,
세퍼레이터를 끼우고, 배향 방향을 맞추어서 대기 위치에 있는 전극판(B) 상에 전극판(A)을 이송탑재하는 제1 이송탑재 수단과,
절곡선 방향에 대향하여 배치한 2개의 유지구에 의해, 대기 위치 상의 전극판(B)과 탑재 위치의 가장 위의 전극판(A) 사이의 자유로운 세퍼레이터 부분의 길이가 소정 길이로 되도록 하고, 대기 위치에 있는 전극판(B)과 세퍼레이터와 전극판(A)을 함께 유지하고, 탑재대의 가장 위의 전극판(A) 위에 순차적으로 이송탑재하는 제2 이송탑재 수단과,
제1 이송탑재 수단에 의한 이송탑재와 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재가 교대로 되도록 이송탑재 순서를 제어하는 이송탑재 제어 수단
을 포함하는, 이차전지용 적층체 제조 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
탑재대의 최상면(最上面)의 높이가 일정하게 되도록, 이송탑재에 따라 탑재대를 순차적으로 강하(降下)시키는 강하 수단을 포함하는, 이차전지용 적층체 제조 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
탑재대의 가장 위의 전극판과 대기 위치에 있는 전극판은, 사실상 동일한 높이에 정렬되어 있고,
제2 이송탑재 수단은,
기단(基端)이 축회전하는 2기(基)의 대향하는 2방향 암으로서, 유지구는 암 선단에 각각 식설(植設)되어 있고, 회전축을 절곡선 방향의 동일 직선 상에 정렬한 2방향 암과,
2방향 암을 축회전시키는 구동 수단과,
유지구에 의한 유지와 릴리즈를 반바퀴 간격으로 행하는 개폐 제어 수단
을 포함하는, 이차전지용 적층체 제조 장치. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
세퍼레이터 공급 수단은,
절곡선 방향을 축으로 한, 대기 위치에서 볼 때 탑재대 측과는 반대측에 배치한 원통체로서, 세퍼레이터를 권취시키고 전극판(B)의 바로 위를 가로지르는 원통체와,
원통체의 축의 방향을 변경하지 않고 원통체를 대략 수평으로 전후로 이동시켜, 제2 이송탑재 수단에 의한 이송탑재 시의 세퍼레이터의 장력의 변동을 완화하는 왕복 수단
을 포함하는, 이차전지용 적층체 제조 장치.
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