WO2015005561A1 - 에어 마이크로미터 - Google Patents

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WO2015005561A1
WO2015005561A1 PCT/KR2014/001724 KR2014001724W WO2015005561A1 WO 2015005561 A1 WO2015005561 A1 WO 2015005561A1 KR 2014001724 W KR2014001724 W KR 2014001724W WO 2015005561 A1 WO2015005561 A1 WO 2015005561A1
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WO
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air
receiving slot
measured
ceiling surface
packaging material
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/001724
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English (en)
French (fr)
Inventor
김정환
우정규
이신화
이우용
김민수
이향목
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Publication date
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Priority to US14/302,965 priority patent/US9482523B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
    • G01B13/02—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness
    • G01B13/06—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an air micrometer, and more particularly, to an air micrometer having a high speed of thickness measurement, high repeatability and accuracy.
  • a lithium secondary battery may cause an explosion of the battery due to high temperature and high pressure inside the battery, which may be caused by abnormal operating conditions of the battery such as internal short circuit, overcharge, exposure to high temperature, dropping, or the like. . Therefore, one of the main tasks in such a secondary battery is to improve the safety of the battery.
  • the thickness measurement of the polymer battery packaging material 103 and the sealing portion 105 of the polymer battery packaging material is necessary in the manufacturing process of the pouch-type lithium ion polymer battery 101 (see the structure of the lithium ion polymer battery. See FIG. 2). If the thickness of the polymer battery packaging material 103 is out of an allowable range or more, a problem of a product or a decrease in uniformity may occur, and this may cause a problem such as poor assemblability. Furthermore, there is a greater risk of battery explosion that can occur in abnormal operating conditions of the battery as mentioned above.
  • the sealing portion 105 (hereinafter referred to as the 'sealing portion') of the polymer battery packaging material is outside the allowable range, it means that the sealing portion 105 is defective.
  • the sealing unit 105 is defective, moisture in the air easily penetrates into the battery, thereby degrading the performance of the battery and deteriorating the long-term storage stability of the battery such as corrosion of the battery. Therefore, it is necessary to measure the thickness of the polymer battery packaging material 103 and the sealing portion 105 to screen defective products and investigate the defective rate.
  • the measurement of the thickness of the polymer battery packaging material 103 and the sealing portion 105 was performed by hand using a contact micrometer.
  • the contact micrometer is used in this way, there is a problem that the measurement speed is slow, and the reproducibility of the measurement is inferior.
  • the trace of the measurement remains on the measurement object, and the accuracy of the measurement is inferior.
  • the present invention has been made to solve the above problems, the problem of the present invention, when measuring the thickness of the polymer battery packaging material and the sealing object to be measured, the measurement speed is fast, the reproducibility of the measurement is excellent and efficient,
  • the present invention provides an air micrometer capable of determining the thickness distribution of the polymer battery packaging material and the sealing portion, which is an object to be measured on a specific line or a specific surface, without leaving a trace of the measurement.
  • An air micrometer device includes a polymer cell packaging material or a sealing part of a polymer battery packaging material, and includes a bottom surface and a ceiling surface to receive at least a portion of an object to be measured between the bottom surface and the ceiling surface. And an air ejection unit having a water receiving slot and a nozzle opened in the bottom surface or the ceiling surface to inject air toward the object to be received received between the bottom surface and the ceiling surface.
  • the air micrometer according to the present invention includes a measuring object accommodating slot and an air ejection unit suitable for measuring the thickness of a sealing material of a polymer battery packaging material to be measured, and thus the measurement speed is high, the reproducibility of the measurement is excellent and efficient, No trace of the measurement is left, and the accuracy of the measurement is excellent, and the thickness distribution of the polymer battery packaging material and the sealing portion, which is the object to be measured on a specific line or a specific surface, can be grasped.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the principle of an air micrometer (or air gauge)
  • FIG. 2 is a perspective view of an air micrometer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of an object injection slot and an air injection unit included in the air micrometer shown in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a plan view of the object receiving slot and the air injection unit provided in the air micrometer shown in FIG.
  • FIG. 5 is a right side view of the object receiving slot and the air injection unit provided in the air micrometer shown in FIG. 2; FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view of a partial configuration of a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8E-E are cross-sectional views according to FIGS. 8E-E
  • FIG. 10 is a perspective view of an air micrometer according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line C-C of FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line D-D of FIG. 10.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the principle of an air micrometer (or air gauge).
  • 2 is a perspective view of an air micrometer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of an object receiving slot and an air injection unit included in the air micrometer shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view of an object receiving slot and an air injection unit provided in the air micrometer shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a right side view of the object receiving slot and the air injection unit included in the air micrometer shown in FIG. 2.
  • 6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3.
  • 7 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 3.
  • an air micrometer according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • An air micrometer is a comparator which changes the dimension change into the change of the flow volume and pressure of air, and measures and measures the flow volume and pressure change amount. 1 shows a typical air micrometer (or air gauge).
  • Air is blown through the nozzle D by maintaining a constant pressure P with a hydrostatic pressure control device using a water tank and entering the direction chamber C through a small hole B having a diameter of about 1 mm.
  • a hydrostatic pressure control device using a water tank and entering the direction chamber C through a small hole B having a diameter of about 1 mm.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a pouch-type lithium ion polymer battery 101 and shows a packaging material 103 and a sealing portion 105 of the polymer battery. Also shown in FIG. 2 is an air micrometer 110 for measuring the thickness of the packaging material 103 and the sealing portion 105 of the polymer battery.
  • the air micrometer 110 includes an object receiving slot 130, an air injection unit 140, and an air micrometer body 150.
  • 3 is an enlarged perspective view illustrating only a portion of the object receiving slot 130 and the air injection unit 140 in the air micrometer 110.
  • the object receiving slot 130 includes a bottom surface 131 and a ceiling surface 133.
  • the battery packaging material 103 or the sealing part 105 which is the object to be measured, is inserted between the bottom surface 131 and the ceiling surface 133 of the object receiving slot 130.
  • the lower surface facing the object to be measured is the bottom surface 131
  • the upper surface facing the object to be measured is the ceiling surface 133.
  • the air injection unit 140 includes a nozzle 141 which is opened on the bottom surface 131 or the ceiling surface 133, and the air from the air micrometer body 150 passes through the nozzle 141. It is injected to the thickness measurement position of the polymer battery packaging material 103 or sealing part 105 which is a to-be-measured object. As shown in FIG. 6, in the first embodiment, the nozzle 141 is formed on the ceiling surface 133. The pressure generated from the injected air is input to the air micrometer body 150. Through the input pressure value, the air micrometer body 150 may measure the thickness of the polymer battery packaging material 103 or the sealing part 105 which is the object to be measured.
  • Measuring the thickness of the part 105 has the following advantages compared to directly measuring by the operator's hand using a contact micrometer.
  • the measurement speed is slow and the reproducibility of the measurement becomes inefficient.
  • the air micrometer 110 of the present invention the polymer battery packaging material 103 or the sealing part 105 as the object to be measured is used.
  • the measurement speed is high because the thickness can be measured simply by inserting the product into the object receiving slot 130. Since air of the same pressure is always injected through the nozzle to the surface of the object to be measured, the reproducibility of the measurement is very excellent. . In this case, it becomes possible to measure the dimension by fully inspecting the manufactured product.
  • the air micrometer 110 can measure the thickness continuously, it is possible to grasp the thickness distribution of the polymer battery packaging material 103 and the sealing portion 105 to be measured on a specific line or a specific surface. .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state in which the upper block 161 including the ceiling surface 133 and the lower block 163 including the bottom surface 131 are coupled by a screwing method.
  • the object to be measured receiving slot 130 is partitioned by combining the upper block 161 and the lower block 163 which are separate members, and the object to be measured receiving slot 130 is formed in one member. It has the following advantages over the type.
  • the upper block 161 and the lower block 163 can be repaired after disassembly, which is much easier to repair.
  • the upper block 161 or the lower block 163 may be provided in various types to be used interchangeably. In this case, the upper block 161 or the lower block 163, which is most suitable for measuring the dimensions of a specific product, may be replaced.
  • FIG. 7 illustrates the upper block 161 and the lower block 163 assembled by screw coupling
  • the present invention is not only a case where the upper block 161 and the lower block 163 are integrally manufactured, but also a rivet coupling and the like. Of course, it is assumed that all of the cases are joined using a coupling means other than a screw.
  • FIGS. 8 and 9 are perspective views of a partial configuration of a second embodiment of the present invention.
  • 9 is a cross-sectional view according to FIGS. 8E-E.
  • the air micrometer according to the present embodiment has a configuration similar to the air micrometer 110 according to the first embodiment described above.
  • the second embodiment is different in that it further includes a guide rod 210 that can adjust the interval between the measurement object receiving slot 130.
  • the same (or equivalent) parts with the same (or equivalent) parts as those described above will be given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • an air micrometer according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the spacing between the slots may be adjusted using the height adjusting device 230 including the guide rod 210.
  • Two holes are formed through the upper block 201 including the ceiling surface 133 and the lower block 203 including the bottom surface 131, and the guide rod 210 passes through the holes. Through this, the upper block 201 and the lower block 203 is slidably coupled to the guide rod 210.
  • the upper block 201 and the lower block 203 are moved along the guide rod 210 in a direction closer or farther away from each other, so that the upper block 201 and the lower block 203 are spaced at appropriate intervals, and then the screw ( By tightening 211, the gap between the upper block 201 and the lower block 203 may be fixed.
  • the upper block 201 and the lower block 203 are described as being movable along the guide rod 210 as an example, any one of the upper block 201 and the lower block 203 is described. It is assumed that the relative position is fixed to the guide rod 210, and only one other block is movable along the guide rod 210.
  • the upper block 201 and the lower block 203 can be moved and fixed by the necessary intervals as described above, the upper block 201 and the lower block 203 have various thicknesses even if they are not necessarily replaced.
  • An air micrometer capable of measuring the thickness of an object to be measured can be implemented.
  • FIG. 10 is a perspective view of an air micrometer according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line C-C of FIG. 10.
  • 12 is a cross-sectional view taken along line D-D of FIG. 10.
  • the same (or equivalent) parts with the same (or equivalent) parts as those described above will be given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • an air micrometer according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • the air micrometer 300 includes sidewalls 370 for limiting lateral fluctuations of the polymer battery packaging material 103 and the sealing part 105, which are the object to be inserted into the object receiving slot 330. It may further include. Due to the unstable motion of the human being, the polymer cell packaging material 103 and the sealing part 105, which are measured objects, may move left and right, and the side wall part 370 may prevent the same to allow accurate thickness measurement.
  • a plurality of nozzles 341 opened in the bottom surface 331 or the ceiling surface 333 may be provided.
  • three nozzles 341 are provided on the ceiling surface.
  • nozzles 341 are provided on both the ceiling surface 333 and the bottom surface 331, air may be injected to the object to be measured to be opposite to each other, and thus the object to be measured may not have a stable position. Large errors can occur when measuring thickness. Therefore, it is preferable that a plurality of nozzles 341 are provided only on the bottom surface 331 or a plurality of nozzles only on the ceiling surface 333.
  • the thicknesses of the polymer battery packaging material 103 and the sealing part 105 can be measured simultaneously in two or more places. It can also shorten the measurement time.
  • the air micrometer 300 further includes a guide portion 361 having an inclined surface 360 extending outwardly from an end of the ceiling surface 333. .
  • the guide part 361 is a means for allowing the polymer cell packaging material 103 or the sealing part 105, which is the object to be measured, to be more easily and quickly inserted into the object receiving slot 330. Since the inlet 363 of the guide portion 361 is wider than the interval between the object receiving slots 330, the polymer cell package 103 and the sealing portion 105 to be measured easily enter the guide portion 361. Thereafter, the object to be measured is guided by the guide part 361 and enters into the object receiving slot 330, thereby making it easier to insert the object into the object receiving slot 330.
  • the guide portion 361 having only the inclined surface 360 extending toward the outside from the end of the ceiling surface 333 is illustrated.
  • the guide portion may include an inclined surface extending downwardly from the end of the bottom surface 331.
  • the guide part 361 may include both an inclined surface 360 extending outwardly from an end of the ceiling surface 333 and an inclined surface extending outwardly from an end of the bottom surface 331.
  • the ceiling surface 333 and the bottom surface 331 of the object receiving slot 330 may be formed in parallel with each other so as to prevent an error from occurring during the thickness measurement.
  • the air micrometer 300 may further include a cylindrical roller 380 in at least a portion of the inclined surface 360 included in the guide part 361.
  • the roller may have other shapes such as spherical shape in addition to this.
  • the role of the guide part 361 is to guide the polymer cell packaging material 103 and the sealing part 105 to be measured so that the object to be measured can be more easily inserted into the object receiving slot 330.
  • the roller 380 serves as an assistant of the guide part 361. That is, due to the roller 380, the object to be measured may be guided to the object receiving slot 330 more smoothly and quickly.
  • the roller 380 may be installed at the inlet portion 381 of the object receiving slot 330 as well as a portion of the inclined surface 360 included in the guide 361. In this case, the roller 380 makes the object to be moved more smoothly in the object receiving slot 330.
  • the air micrometer 300 which measures the thicknesses of the polymer battery packaging material 103 and the sealing portion 105, which is the object to be measured, is inserted into the object receiving slot 330 of the object to be measured.
  • the stopper 390 may further include an insertion depth. As shown in FIG. 11, the stopper 390 is provided inside the object receiving slot 330.
  • the stopper 390 extends from the ceiling surface 333 or the bottom surface 331 of the object receiving slot 330.
  • the stopper may have a pillar shape or a partition wall connecting the ceiling surface 333 or the bottom surface 331 to each other.
  • the object to be inserted into the object receiving slot 330 is blocked by the stopper 390 so that it is not inserted into the object receiving slot 330 deeper.
  • the measurement target portion on the measurement target object can be quickly arranged at a position corresponding to the nozzle 341, and as a result, the thickness of the measurement target portion can be quickly measured.
  • the inner partition wall 190 in the measured object receiving slot 130 formed by the upper block 161 and the lower block 163 of Embodiment 1 also inserts the measured object more than a predetermined depth.
  • the inner partition 190 of Embodiment 1 also performs a kind of stopper.

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Abstract

본 발명 따른 에어마이크로미터는 바닥면과 천장면을 구비하여 바닥면과 천장면 사이에 피측정물의 적어도 일부 영역을 수용하는 피측정물 수용 슬롯, 및 바닥면과 천장면 사이에 수용된 피측정물을 향하여 공기를 분사할 수 있도록 바닥면 또는 천장면에 개구되어 있는 노즐을 갖는 공기 분사 유닛을 포함한다.

Description

에어 마이크로미터
본 발명은 에어 마이크로미터에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 두께 측정의 속도가 빠르고 반복성 및 정확성이 뛰어난 에어 마이크로미터에 관한 것이다.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가하고 있고, 이차 전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 특성이 있기 때문에 이러한 모바일 기기를 비롯한 전기전자 기기의 에너지원으로서의 수요가 급격히 증가하고 있으며, 근래에 많은 연구개발이 이루어지고 있다.
특히, 전지의 형상을 기준으로 했을 때, 얇은 두께로 휴대폰 등과 같은 제품들에 적용될 수 있는 각형 전지와 파우치형 전지에 대한 수요가 높고, 전지의 재료를 기준으로 했을 때, 에너지 밀도, 방전 전압, 안전성이 우수한 리튬 코발트 폴리머 전지와 같은 리튬 이차전지에 대한 수요가 높다.
일반적으로, 리튬 이차 전지는 내부 단락, 과충전, 고온에의 노출, 낙하 등에 의한 충격 등과 같은 전지의 비정상적인 작동 상태로 인해 유발될 수 있는 전지 내부의 고온 및 고압에 의해 전지의 폭발이 초래될 수 있다. 따라서 이러한 이차전지에서 주요 연구과제 중의 하나는 전지의 안전성을 향상시키는 것이다.
안전성을 위해 파우치형 리튬 이온 폴리머 전지(101) 제조 과정에 있어서 폴리머 전지 포장재(103) 및 폴리머 전지 포장재의 실링(sealing)부(105)에 대한 두께 측정이 필요하다(리튬 이온 폴리머 전지의 구조에 대해서는 도 2 참조). 폴리머 전지 포장재(103) 두께가 허용 범위 이상 벗어날 경우 제품의 불량 또는 균일성 저하 문제가 생기고, 또 이로 인해 조립성 불량 등의 문제가 발생한다. 나아가 상기 언급된 것과 같은 전지의 비정상적인 작동상태에서 발생할 수 있는 전지 폭발의 위험성은 더욱 커진다.
폴리머 전지 포장재의 실링부(105, 이하 '실링부'라 한다)의 두께가 허용 범위 이상 벗어날 경우 그것은 실링부(105)의 불량을 의미한다. 실링부(105) 불량시 공기중의 수분이 전지 내로 쉽게 침투 하여 전지의 성능이 저하되며, 전지가 부식되는 등 전지의 장기적인 보존 안정성이 저하된다. 따라서 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)에 대한 두께 측정을 하여 불량품 선별 및 불량률 조사를 할 필요가 있다.
종래에는 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께를 측정하는 작업이 접촉식 마이크로미터를 사용한 수작업으로 이루어졌다. 그러나, 이렇게 접촉식 마이크로미터를 사용할 경우 측정 속도가 느리고, 측정의 재현성이 떨어져 비효율적이라는 문제가 있다. 또한 접촉식 마이크로미터를 사용하여 측정할 경우 측정대상에 측정의 흔적이 남으며, 측정의 정확성이 떨어진다는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께 분포를 파악하기 위해서는 무수히 많은 측정 포인트에 대한 측정을 수행해야 하기 때문에, 사실상 특정한 선 상 또는 특정한 면 상에서 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께 분포를 파악할 수 없는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는, 피측정물인 폴리머 전지 포장재 및 실링부의 두께 측정시, 측정의 속도가 빠르고, 측정의 재현성이 뛰어나 효율적 이고, 측정대상에 측정의 흔적이 남지 않으며, 또한 측정의 정확성이 뛰어나고, 특정 선 상 또는 특정 면 상에서 피측정물인 폴리머 전지 포장재 및 실링부의 두께 분포를 파악할 수 있는 에어 마이크로미터를 제공하는 것이다.
본 발명 따른 에어마이크로미터 장치는 폴리머 전지 포장재 또는 폴리머 전지 포장재의 실링부를 피측정물로 하며, 바닥면과 천장면을 구비하여 바닥면과 천장면 사이에 피측정물의 적어도 일부 영역을 수용하는 피측정물 수용 슬롯, 및 바닥면과 천장면 사이에 수용된 피측정물을 향하여 공기를 분사할 수 있도록 바닥면 또는 천장면에 개구되어 있는 노즐을 갖는 공기 분사 유닛을 포함한다.
본 발명에 따른 에어 마이크로미터는 피측정물인 폴리머 전지 포장재 및 실링부의 두께 측정에 알맞은 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛을 포함함으로써 측정의 속도가 빠르고, 측정의 재현성이 뛰어나 효율적이고, 측정대상에 측정의 흔적이 남지 않으며, 또한 측정의 정확성이 뛰어나고, 특정 선 상 또는 특정 면 상에서 피측정물인 폴리머 전지 포장재 및 실링부의 두께 분포를 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 에어 마이크로미터(또는 에어 게이지)의 원리를 나타내는 개념도
도 2은 본 발명의 실시예 1에 따른 에어 마이크로미터의 사시도
도 3은 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의 확대 사시도
도 4는 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의 평면도
도 5는 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의의 우측면도
도 6은 도 3의 A-A에 따른 단면도
도 7는 도 3의 B-B에 따른 단면도
도 8은 본 발명의 실시예 2의 일부구성에 대한 사시도
도 9는 도 8 E-E에 따른 단면도
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터의 사시도
도 11은 도 10의 C-C에 따른 단면도
도 12는 도 10의 D-D에 따른 단면도
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
실시예 1
도 1은 에어 마이크로미터(또는 에어 게이지)의 원리를 나타내는 개념도 이다. 도 2은 본 발명의 실시예 1에 따른 에어 마이크로미터의 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의 확대 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의 평면도이다. 도 5는 도 2에 도시된 에어 마이크로미터에 구비된 피측정물 수용 슬롯 및 공기 분사 유닛의의 우측면도이다. 도 6은 도 3의 A-A에 따른 단면도이다. 도 7는 도 3의 B-B에 따른 단면도이다. 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예 1에 따른 에어 마이크로미터에 대해 상술한다.
에어 마이크로미터란 치수의 변화를 공기의 유량·압력의 변화로 바꾸고, 유량·압력 변화량을 측정하여 치수를 재는 비교측정기이다. 도 1은 일반적인 에어 마이크로미터(또는 에어 게이지)를 도시하고 있다.
공기를, 물탱크를 사용한 정압제어장치로 일정압(P)를 유지하여 지름이 약 1mm인 작은 구멍(B)를 통해서 지시실(C)에 넣어 노즐(D)을 통하여 분출시킨다. 노즐(D) 가까이에 피측정물을 놓고, 노즐과의 틈새를 h로 하면, 이 h가 변화할 경우 지시실(C)내의 압력(Pc)이 변화한다. 따라서 이 압력(Pc)을 측정함으로써 h를 알 수 있다.
실제로 측정할 경우에는, 표준게이지를 노즐 밑에 놓고 Pc를 읽은 다음 표준게이지를 제거하고 피측정물을 노즐 밑에 놓으면 h가 변하므로 Pc가 변한다. 따라서 이 Pc의 변화를 계속 측정함으로써 피측정물의 치수를 알 수 있다.
도 2에는 파우치형 리튬 이온 폴리머 전지(101)의 개략도가 도시되고 있으며 폴리머 전지의 포장재(103) 및 실링부(105)가 도시되어 있다. 또 도 2에는 폴리머 전지의 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께를 측정하기 위한 에어 마이크로미터(110)가 도시되어 있다. 이 에어 마이크로미터(110)는 피측정물 수용 슬롯(130), 공기 분사 유닛(140)및 에어 마이크로미터 본체(150)를 포함한다. 도 3은 에어 마이크로미터(110)에서 피측정물 수용 슬롯(130) 및 공기 분사 유닛(140) 부분만을 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 6에서 도시 되듯이 피측정물 수용 슬롯(130)은 바닥면(131)과 천장면(133)을 포함한다. 피측정물인 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)는 피측정물 수용 슬롯(130)의 바닥면(131)과 천장면(133) 사이에 삽입된다. 여기서, 피측정물을 마주보는 하부 면이 바닥면(131)이고, 피측정물을 마주보는 상부 면이 천장면(133)이다. 피측정물이 바닥면(131)과 천장면(133) 사이에 삽입되어 있는 상태에서 에어 마이크로미터 본체(150)로부터 나온 공기는 공기 분사 유닛(140)을 통과한다.
한편, 공기 분사 유닛(140)은 바닥면(131) 또는 천장면(133)에 개구되어 있는 노즐(141)을 포함하며, 에어 마이크로미터 본체(150)로부터 나온 공기는 이 노즐(141)을 통해 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)의 두께 측정 위치로 분사된다. 도 6에서 도시되는 것과 같이 실시예 1에서는 천장면(133)에 노즐(141)이 형성되어 있다. 분사된 공기로부터 발생하는 압력은 에어 마이크로미터 본체(150)에 입력된다. 이렇게 입력된 압력값을 통해 에어 마이크로미터 본체(150)는 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)의 두께를 측정할 수 있다.
본 발명에 따른 피측정물 수용 슬롯(130), 공기 분사 유닛(140) 및 에어 마이크로미터 본체(150)를 포함하는 에어 마이크로미터(110)를 이용하여 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께를 측정하면 접촉식 마이크로미터를 사용하여 일일이 작업자의 손으로 직접 측정하는 것과 비교하여 아래와 같은 장점이 있다.
즉, 접촉식 마이크로미터를 사용할 경우 측정의 속도가 느리고, 측정의 재현성이 떨어져 비효율적이게 되나 본 발명의 에어 마이크로미터(110)를 사용하면 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)를 피측정물 수용 슬롯(130)에 삽입하는 것만으로도 두께 측정이 가능하므로 측정 속도가 빠르며, 항상 동일한 압력의 공기가 노즐을 통하여 피측정물의 표면에 분사되므로 측정의 재현성이 매우 뛰어난 장점이 있다. 이 경우 제조된 제품을 전수 검사하여 치수를 측정하는 것도 가능해진다.
접촉식 마이크로미터를 사용하여 측정할 경우 측정대상에 측정의 흔적이 남는 문제가 있으나 본 발명에 따를 경우 공기를 사용하여 비접촉식으로 측정하기 때문에 측정대상인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)에 측정의 흔적이 남지 않는다. 또한 접촉식 마이크로미터보다 측정 과정에서 좀더 안정적인 방식을 사용하므로 측정의 정확성이 뛰어나다.
또, 본 발명에 따른 에어 마이크로미터(110)는 연속적인 두께 측정이 가능하므로, 특정 선 상 또는 특정 면 상에서 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께 분포를 파악할 수 있다.
도 7은 천장면(133)을 포함하는 상부 블록(161)과 바닥면(131)을 포함하는 하부 블록(163)이 나사결합 방식에 의하여 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
이와 같이 별도의 부재인 상부 블록(161)과 하부 블록(163)을 결합하는 것에 의하여 피측정물 수용 슬롯(130)이 구획되는 타입은, 하나의 부재에 피측정물 수용 슬롯(130)이 형성되는 타입에 비하여 다음과 같은 장점이 있다.
첫째는 피측정물 수용 슬롯(130) 내부에서 문제 발생시 상부 블록(161)과 하부 블록(163)을 분해 후 수리할 수 있어서 수리가 훨씬 용이하다. 둘째로는 상부 블록(161) 또는 하부 블록(163)을 여러 종류별로 마련하여 서로 교체하여 사용하도록 할 수 있다. 이 경우 특정 제품의 치수를 측정하는 데에 가장 적합한 상부 블록(161) 또는 하부 블록(163)을 교체하여 사용할 수 있다.
비록 도 7에서는 나사 결합으로 조립된 상부 블록(161)과 하부 블록(163)을 도시하고 있지만, 본 발명은 상부 블록(161)과 하부 블록(163)이 일체형으로 제작된 경우뿐 아니라 리벳 결합 등의 나사가 아닌 다른 결합 수단을 사용하여 결합된 경우도 모두 상정하고 있음은 물론이다.
실시예 2
도 8은 본 발명의 실시예 2의 일부 구성에 대한 사시도이다. 도 9는 도 8 E-E에 따른 단면도이다. 본 실시예에 따른 에어 마이크로미터는 전술한 실시예 1에 따른 에어 마이크로미터(110)와 유사한 구성을 가진다. 다만, 실시예 2는 피측정물 수용 슬롯(130) 사이의 간격을 조절할 수 있는 가이드 봉(210)을 더 포함한다는 점에서 차이가 있다. 참고로 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예 2에 따른 에어 마이크로미터에 대해 상술한다.
피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께가 크게 달라진 제품의 경우를 대비하여 에어 마이크로미터에서 피측정물 수용 슬롯(130) 사이의 간격을 조절하여 사용할 필요가 있다. 도 8에 도시된 것과 같이 가이드 봉(210)을 포함하는 높이 조절 장치(230)를 사용하여 슬롯 사이의 간격을 조정할 수 있다. 천장면(133)을 포함하는 상부 블록(201) 및 바닥면(131)을 포함하는 하부 블록(203)을 관통하는 두 개의 구멍을 형성하고, 그 구멍을 통해 가이드 봉(210)이 통과시킨다. 이를 통해, 상부 블록(201) 및 하부 블록(203)은 가이드 봉(210)에 슬라이딩 가능하게 결합된다.
상부 블록(201) 및 하부 블록(203)은 가이드 봉(210)을 따라 서로 가까워지거나 멀어지는 방향을 따라 이동시켜 상부 블록(201) 및 하부 블록(203)을 적절한 간격으로 이격시킨 후에 측면에서 나사(211)를 조여줌으로써 상부 블록(201) 및 하부 블록(203) 사이의 간격을 고정시킬 수 있다.
실시예 2에 대하여, 상부 블록(201) 및 하부 블록(203) 모두가 가이드 봉(210)을 따라 이동 가능한 것을 예로 들어 설명하였으나, 상부 블록(201) 및 하부 블록(203) 중 어느 하나의 블록은 가이드 봉(210)에 대하여 상대위치가 고정되고, 다른 하나의 블록만 가이드 봉(210)을 따라 이동 가능한 경우도 상정하고 있음은 물론이다.
실시예 2에 따르면, 이와 같이 필요한 간격만큼 상부 블록(201) 및 하부 블록(203)을 이동시켜서 고정할 수 있으므로, 상부 블록(201) 및 하부 블록(203)을 굳이 교체하지 않더라도 다양한 두께를 갖는 피측정물의 두께 측정이 가능한 에어 마이크로미터를 구현할 수 있다.
실시예 3
도 10은 본 발명의 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터의 사시도이다. 도 11은 도 10의 C-C에 따른 단면도이다. 도 12는 도 10의 D-D에 따른 단면도이다. 본 실시예에서 전술한 구성과 동일한 (또는 상당한) 부분에 대해서는 동일한 (또는 상당한) 참조 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하에서는 도 10 내지 도 12을 참조하여 본 발명의 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터에 대해 상술한다.
실시예 3에 따른 에어 마이크로미터(300)는 피측정물 수용 슬롯(330)으로 삽입되는 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 횡방향 요동을 제한하는 측벽부(370)를 더 포함할 수 있다. 인간의 불안정한 동작으로 인해 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)가 좌우로 움직일 수 있는데, 측벽부(370)는 이를 막아주어 정확한 두께 측정이 가능하도록 한다.
도 10을 참조하면, 바닥면(331) 또는 천장면(333)에 개구되어 있는 노즐(341)은 복수 개 구비될 수 있다. 도 10에 도시된 실시예 3에서는 3개의 노즐(341)이 천장면에 구비되어 있다.
만약 천장면(333)과 바닥면(331) 모두에 노즐(341)이 있게 되면 피측정물을 향해 서로 반대로 공기를 분사하게 되어 피측정물이 안정된 위치를 갖지 못할 수 있고, 이로 인해 피측정물의 두께 측정 시에 큰 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 노즐(341)은 바닥면(331)에만 복수 개 구비되거나 천장면(333)에만 복수 개 구비되는 것이 바람직하다.
노즐(341)이 복수 개 구비될 경우 두 곳 이상에서 동시에 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께를 측정할 수 있고, 이를 통해 복수의 위치에서 두께 측정을 할 경우에 측정 시간을 더욱 짧게 줄여줄 수도 있다.
도 10 및 도 11에서 도시되듯이 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터(300)는 천장면(333)의 단부로부터 외측 상방을 향하여 연장되는 경사면(360)을 갖는 가이드부(361)를 더 포함한다.
가이드부(361)는 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)를 피측정물 수용 슬롯(330)으로 더 쉽고 빠르게 삽입되도록 하기 위한 수단이다. 가이드부(361)의 입구(363)가 피측정물 수용 슬롯(330)의 간격보다 더 넓기 때문에 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)는 가이드부(361) 내로 쉽게 들어간다. 그 후 피측정물은 가이드부(361)에 의해 안내를 받으며 피측정물 수용 슬롯(330) 내로 들어가기 때문에 더욱 쉽게 피측정물을 피측정물 수용 슬롯(330) 내로 삽입할 수가 있게 된다.
도 10 내지 도 12의 실시예에서는 천장면(333)의 단부로부터 외측 상방을 향하여 연장되는 경사면(360)만을 갖는 가이드부(361)가 도시되고 있다. 비록 도면에는 도시되고 있지 않지만 가이드부는 바닥면(331)의 단부로부터 외측 하방을 향하여 연장되는 경사면을 포함할 수도 있다. 또한 가이드부(361)는 천장면(333)의 단부로부터 외측 상방을 향하여 연장되는 경사면(360) 및 바닥면(331)의 단부로부터 외측 하방을 향하여 연장되는 경사면을 둘 다 포함할 수도 있다. 다만 이 경우에도 두께 측정시 오차 발생하는 것을 방지할 수 있도록 피측정물 수용 슬롯(330)의 천장면(333)과 바닥면(331)은 여전히 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직하다.
도 11 및 도 12를 참조하면 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터(300)는 가이드부(361)가 포함하는 경사면(360)의 적어도 일부 구간에 원통형의 롤러(roller)(380)가 더 구비될 수 있다. 롤러는 이외에도 구형 등 다른 형태를 가져도 무방하다. 이미 설명 하였듯이, 가이드부(361)의 역할은 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)를 안내하여 피측정물이 피측정물 수용 슬롯(330)으로 좀더 쉽게 삽입되도록 하는 것인데, 롤러(380)는 이러한 가이드부(361)의 보조 역할을 수행한다. 즉, 롤러(380)가 있음으로 인하여 피측정물은 좀더 부드럽고 신속하게 피측정물 수용 슬롯(330)으로 안내될 수 있다.
이러한 롤러(380)는 가이드부(361)가 포함하는 경사면(360)의 일부 구간뿐만 아니라 피측정물 수용 슬롯(330)의 입구부(381)에 설치될 수도 있다. 이 경우 롤러(380)는 피측정물 수용 슬롯(330) 내에서 피측정물이 이동하는 것을 좀더 부드럽게 만들어 준다.
도 11을 참조하면, 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 및 실링부(105)의 두께를 측정하는 실시예 3에 따른 에어 마이크로미터(300)는 피측정물의 피측정물 수용 슬롯(330)에의 삽입 깊이를 제한하는 스토퍼(390)를 더 포함할 수 있다. 도 11에서 도시 되듯이 스토퍼(390)는 피측정물 수용 슬롯(330) 내부에 마련 된다. 스토퍼(390)는 피측정물 수용 슬롯(330)의 천장면(333) 또는 바닥면(331)으로부터 연장되어 형성된다. 스토퍼는 천장면(333) 또는 바닥면(331)을 서로 잇는 기둥형태나 격벽의 형태를 가질 수도 있다.
만약, 스토퍼(390)가 없다면 피측정물의 측정대상부위를 노즐(341)의 위치에 대응되도록 배치하기 위하여 피측정물인 폴리머 전지 포장재(103) 또는 실링부(105)를 이리저리 움직이는 과정이 필요하게 되는데, 그 과정에서 쓸데 없이 많은 시간이 소요될 수 있다.
실시예 3과 같이 스토퍼(390)가 있는 경우는 피측정물 수용 슬롯(330) 내로 삽입된 피측정물이 스토퍼(390)에 막혀서 더 깊이 피측정물 수용 슬롯(330) 내로 삽입되지 않게 되며, 그 결과 피측정물 상의 측정대상부위가 노즐(341)과 대응되는 위치에 신속하게 배치될 수 있고, 결국, 측정대상부위의 두께를 신속하게 측정할 수가 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 실시예 1의 상부 블록(161) 및 하부 블록(163)이 만나서 이루는 피측정물 수용 슬롯(130)내의 내측 격벽(190)도 피측정물을 일정 깊이 이상 삽입되지 않도록 하는 역할을 할 수 있는데, 이러한 측면에서 보면 실시예 1의 내측 격벽(190)도 일종의 스토퍼 역할을 수행한다고 볼 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (8)

  1. 피측정물에 분사되는 공기의 압력 변화를 이용하여 상기 피측정물의 두께를 측정하는 에어 마이크로미터에 있어서,
    상기 에어 마이크로 미터는 폴리머 전지 포장재 또는 폴리머 전지 포장재의 실링부를 피측정물로 하며,
    바닥면과 천장면을 구비하여, 상기 바닥면 천장면 사이에 상기 피측정물의 적어도 일부 영역을 수용하는 피측정물 수용 슬롯; 및
    상기 바닥면과 천장면 사이에 수용된 상기 피측정물을 향하여 공기를 분사할 수 있도록 상기 바닥면 또는 천장면에 개구되어 있는 노즐을 갖는 공기 분사 유닛;을 포함하는 에어 마이크로미터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 바닥면과 상기 천장면 사이의 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 에어 마이크로미터.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 바닥면과 상기 천장면 사이의 간격 조절을 위한 가이드 봉을 더 구비하며,
    상기 바닥면을 갖는 하부 블록 및 상기 천장면을 갖는 상부 블록 중 적어도 어느 하나의 블록은 다른 블록을 향하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 상기 가이드 봉에 슬라이딩 가능하게 결합된 것을 특징으로 하는 에어 마이크로 미터.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 피측정물 수용 슬롯에 수용된 상기 피측정물을 측면에서 지지하여 횡방향 요동을 제한하는 적어도 하나의 측벽부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 마이크로미터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐은 상기 바닥면에만 복수 개 구비되거나 또는 상기 천장면에만 복수 개 구비되는 것을 특징으로 하는 에어 마이크로미터.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 천장면의 단부로부터 외측 상방을 향하여 연장되는 경사면 및 상기 바닥면의 단부로부터 외측 하방을 향하여 연장되는 경사면 중 적어도 어느 하나의 경사면을 갖는 가이드부를 더 포함하는 에어 마이크로미터.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 경사면의 적어도 일부 구간 또는 상기 피측정물 수용 슬롯의 입구부에 설치된 구형 또는 원통형의 롤러(roller)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 에어 마이크로미터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 피측정물 수용 슬롯의 내부에 형성되어 상기 피측정물의 피측정물 수용 슬롯에의 삽입 깊이를 제한하는 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 마이크로미터.
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