WO2023033573A1 - 전극 연결원인 판정시스템 및 이를 이용한 롤맵 생성시스템 - Google Patents

전극 연결원인 판정시스템 및 이를 이용한 롤맵 생성시스템 Download PDF

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WO2023033573A1
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seam
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rewinder
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한기덕
한병은
전기영
이재환
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주식회사 엘지에너지솔루션
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a system for determining the cause of electrode connection when a seam is detected in an electrode during an electrode manufacturing process.
  • the present invention relates to a roll map generation system using the above decision system.
  • lithium secondary batteries are widely used as an energy source for various mobile devices as well as various electronic products in that they have high energy density and high operating voltage and excellent preservation and life characteristics.
  • the electrode manufacturing process for manufacturing an electrode of a lithium secondary battery includes a coating process of applying an active material and a predetermined insulating material to the surface of a metal electrode plate, which is a current collector, to form a positive electrode and a negative electrode, a roll press process of rolling the coated electrode, and a rolling process. It consists of a plurality of detailed processes of the slitting process of cutting the electrode according to the dimensions.
  • an electrode tab is formed by a notching process, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode assembly, and then the electrode assembly is stacked or folded to be packaged in a pouch or can, and the electrolyte is filled.
  • the shape of the secondary battery is created through the assembly process of injecting. Thereafter, the assembled secondary battery is charged and discharged to become a secondary battery as a final product through an activation process for imparting battery characteristics.
  • each detailed process is performed.
  • a joint may be formed in the electrode due to fracture or removal of a defective electrode portion. That is, in some cases, disconnected electrodes or defective electrode parts are removed and the electrodes are bonded with a connecting tape to connect the electrodes.
  • electrodes may be bonded with a connecting tape in a so-called splicing process of connecting the end of one electrode and the start of another electrode in order to replace materials.
  • a roll map is displayed in a form that mimics an electrode moving in a roll-to-roll state and data on the longitudinal position of the electrode is displayed in predetermined coordinates, and various events occurring on the electrode in the electrode manufacturing process are generated.
  • record information about If a roll map is created, information on electrode quality and defects can be displayed in the electrode coating process, roll pressing process, slitting process, and the like.
  • the roll map it is very convenient to analyze the quality correlation in the electrode manufacturing process because it is possible to know the electrode progress status, electrode length change status, and defect occurrence status of the entire process between each detailed process of the electrode manufacturing process.
  • the post-process can be efficiently performed by referring to the roll map information in the post-process.
  • the location of the seam may be indicated by displaying coordinates.
  • the cause of the seam can be displayed, it is possible to grasp the history information on the electrode connection in the electrode manufacturing process at a glance.
  • connection part occurs in an electrode during the electrode manufacturing process, it is necessary to develop a technology that can accurately identify the cause of the electrode connection part or seam or display it on a roll map.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and aims to provide a system for determining the cause of electrode connection that can simply and accurately determine the cause of electrode connection occurring in the electrode manufacturing process moving in a roll-to-roll state. do.
  • Another object of the present invention is to provide a roll map generation system capable of displaying the cause of electrode connection on a roll map using the system for determining the cause of electrode connection.
  • the electrode connection source determination system of the present invention for solving the above problems is to acquire the longitudinal position of the electrode according to the amount of rotation of the rewinder as coordinate value data when the electrode moves in a roll-to-roll state between the unwinder and the rewinder position meter; a signal generator for generating a connection notice signal generated in advance in relation to the electrode connection when an electrode is connected between the unwinder and the rewinder for a specific reason; a seam detector detecting a seam attached to an electrode after generating the signal; and a determination unit for determining that the connection of the electrodes by the seam is due to a specific reason when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated.
  • the position measuring device may be a rotary encoder that extracts the position of an electrode as coordinate value data from the amount of rotation of a motor driving the rewinder.
  • the signal generator and the seam detector may obtain electrode coordinate values at the time of signal generation and electrode coordinate values where the seam is attached, respectively, in association with the position measuring device.
  • the electrode connection source determination system controls the movement of the electrode between the unwinder and the rewinder, and further includes a control unit capable of acquiring the longitudinal position of the electrode as a coordinate value in conjunction with the position measuring device, ,
  • the control unit may be connected to the signal generator and the seam sensor to acquire electrode coordinate data at the time of signal generation and electrode coordinate values with the seam attached, respectively.
  • the determination unit may be provided in a control unit that controls electrode movement between the unwinder and the rewinder or a manufacturing execution system (MES) that manages an electrode manufacturing process.
  • MES manufacturing execution system
  • the production management system includes a roll map generating unit that generates a roll map displayed in a form simulating an electrode moving in a roll-to-roll state and displaying the electrode lengthwise position and the joint position as predetermined coordinates, and generating the roll map
  • the unit may display the cause of the electrode connection identified by the determination unit at the location of the seam on the roll map.
  • the specific cause is electrode disconnection due to electrode breakage
  • the signal generator is a tension sensor that senses the tension of an electrode moving in a roll-to-roll state
  • the determination unit generates a sensing signal by the tension sensor.
  • the signal generator is a manual input device installed in the defect removal port
  • the determination unit receives an input signal by the manual input device.
  • the specific reason is electrode splicing that connects an old electrode and a new electrode for electrode replacement
  • the signal generator is an automatic or manual input device capable of inputting whether or not to replace an electrode
  • the determination unit When the seam is detected within a distance obtained by adding the distance from the rewinder to the splicing part in the electrode coordinate value at the time of receiving the replacement signal by the automatic or manual input device, the electrode connection by the seam is splice for electrode replacement It can be determined by Singh.
  • the roll map generation system includes: a position measuring device for acquiring the longitudinal position of the electrode according to the amount of rotation of the rewinder as coordinate value data when the electrode moves between the unwinder and the rewinder in a roll-to-roll state; a signal generator for generating a connection notice signal generated in advance in relation to the electrode connection when an electrode is connected between the unwinder and the rewinder for a specific reason; a seam detector detecting a seam attached to an electrode after generating the signal; a determination unit for determining that the electrode connection by the seam is due to a specific reason when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated; and a roll map generation unit that generates a roll map displayed in a form simulating an electrode moving in a roll-to-roll state and in which the longitudinal position of the electrode and the location of the seam are displayed as predetermined coordinates, wherein the roll map generation unit generates the electrode identified by the determination unit.
  • the determining unit may be provided in the roll map generating unit or a control unit controlling electrode movement between the unwinder and the rewinder.
  • the controller further includes a control unit capable of controlling electrode movement between the unwinder and the rewinder, and obtaining a longitudinal position of the electrode as a coordinate value in conjunction with the position measuring unit, and the roll map generation unit controls the determination unit.
  • the control unit may be connected to the signal generator and the seam detector to acquire electrode coordinate data at the time of signal generation and electrode coordinate values with the seam attached, respectively, and transmit the obtained data to the determination unit.
  • the cause of the occurrence when a connection portion on an electrode occurs, the cause of the occurrence can be easily determined.
  • the information on the cause of occurrence can be utilized in a subsequent process, and the information can be used when tracking quality in the occurrence of defects.
  • the validity of the roll map information can be improved by displaying information on the location of the connection part and the reason for the occurrence of the connection part on the roll map.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a roll press process in an electrode manufacturing process.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a roll map simulating an electrode.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a judgment system as an electrode connection source in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a roll map generation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a roll map generating unit of the roll map generating system of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a splicing process for electrode replacement.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a roll press process in an electrode manufacturing process.
  • the electrode manufacturing process includes a coating process of applying an active material and a predetermined insulating material to the surface of a metal electrode plate, which is a current collector, to form positive and negative electrodes, a roll press process of rolling the coated electrode, and a rolling electrode. It consists of a plurality of detailed processes of the slitting process to be cut according to. The above processes are performed while the electrode 1 moves between the unwinder UW and the rewinder RW in a roll-to-roll state. For example, as shown in FIG. 1, the electrode 1 is moved between the unwinder UW and the rewinder RW, and is rolled by press rolls P1 and P2 disposed above and below the electrode 1.
  • the rolled electrode 1 After rolling, the rolled electrode 1 is moved to a rewinder RW and wound while being changed in direction by a predetermined guide roll R.
  • a dancer roll (Rd) for adjusting the tension of the electrode (1) may be installed in the transfer path of the electrode (1), and a tension sensor (20A) for detecting the tension of the electrode (1) is installed in the dancer roll.
  • the tension sensor 20A may detect disconnection of the electrode 1 by detecting a change in tension of the electrode 1.
  • the path of the roll press process shown in FIG. 1 is only an example, and is not limited thereto.
  • the electrode 1 In the manufacturing process of the electrode 1 including the roll press process, excessive tension may be applied to the electrode 1 moved in a roll-to-roll state or the electrode 1 may be broken due to the existence of a defective electrode part.
  • the electrode rolls mounted on the unwinder (UW) and the rewinder (RW) have a long running distance of about 2000 to 3000 meters, and in this process, the electrode is often disconnected.
  • UW unwinder
  • RW rewinder
  • the electrode since excessive force is applied to the electrode 1 before and after the press rolls P1 and P2, electrode breakage and the like often occur.
  • a scrap disposal process of removing defective parts of electrodes generated in the electrode coating process of the previous process may be performed.
  • a splicing process is performed to connect the end of the consumed electrode and the start of a new electrode in order to continuously manufacture electrodes.
  • the electrodes are connected by attaching a connection tape coated with an adhesive to the disconnected electrode 1, for example.
  • electrodes can be connected using double-sided tape. In this way, connections (seams) are generated in the electrodes due to various causes.
  • the electrode connection portion may be measured by a seam detector such as a color sensor. Since the color of the connection tape is different from that of the electrode, the position thereof can be easily detected by a color sensor.
  • a rotary encoder capable of deriving an electrode position from a rotation amount of a motor is installed in the unwinder and/or the rewinder. Therefore, the position of the electrode at the time of detecting the seam can be specified as an encoder value (position coordinate value) by the seam detector and the rotary encoder.
  • the present invention is to specify and determine the cause of the occurrence of the electrode connection portion or seam.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a roll map simulating an electrode.
  • the roll map RM is created by a predetermined roll map generating system.
  • the longitudinal dimension X of the electrode is shown as coordinates at predetermined intervals.
  • information on defects and quality occurring in the electrode manufacturing process is shown together with the coordinates, so that data related to quality or defects in the electrode manufacturing process can be visually and easily grasped at a glance.
  • appearance defect information such as a pinhole defect (f1) and a line defect (f2) is visually displayed at the coordinates where the defect occurs.
  • a mismatched portion f3 of the holding portion and the uncoated portion is also indicated.
  • Other loading defects are also indicated, and the location of the electrode connection part is also indicated. Since a plurality of electrode connection units may be displayed along the electrode, the effectiveness of the roll map information can be improved if the cause of each connection unit can be visually displayed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a determination system 100, which is an electrode connection source in an embodiment of the present invention.
  • the electrode connection source determination system 100 of the present invention when the electrode 1 moves in a roll-to-roll state between the unwinders UW1 and UW2 and the rewinder RW, the electrode 1 according to the rotation amount of the rewinder a position measuring instrument (10) for acquiring the position in the longitudinal direction as coordinate value data;
  • a position measuring instrument 10 for acquiring the position in the longitudinal direction as coordinate value data;
  • a signal generator 20 for generating a pre-generated connection notice signal related to the electrode connection;
  • a seam detector 30 for detecting a seam attached to the electrode 1 after the signal is generated;
  • a determining unit 40 that determines that the electrode connection by the seam is due to a specific reason when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated.
  • the present invention includes a position measuring device 10 that acquires the longitudinal position of the electrode according to the amount of rotation of the rewinder as coordinate value data.
  • a rotary encoder that extracts the position of an electrode as coordinate value data from the amount of rotation of a motor driving the rewinder (RW) may be used.
  • the electrode position can also be extracted as coordinates by the rotary encoder installed in the unwinder.
  • the present invention since the present invention is also applied to splicing due to material replacement in the unwinder, it is difficult to apply the rotary encoder of the unwinder to derive coordinate values.
  • the seam detector 30 needs to detect an electrode seam after generating a signal related to electrode connection, the electrode 1 is disposed near the rewinder RW where the electrode 1 is finally wound. Since the present invention determines the cause of electrode connection based on the signal and the detection data of the electrode connection part by the seam detector 30, the coordinate value data is obtained by using the rotary encoder of the rewinder RW adjacent to the seam detector 30. are acquiring
  • the electrode connection source determination system 100 of the present invention also includes a signal generator 20 for generating a connection notice signal generated in advance in relation to electrode connection.
  • a signal generator 20 for generating a connection notice signal generated in advance in relation to electrode connection.
  • the tension sensor 20A can detect the tension and determine the disconnection of the electrode.
  • the sensing signal detected by the tension sensor 20A becomes a connection notice signal generated in advance in relation to the electrode connection.
  • the tension sensor 20A becomes the signal generator 20 that generates the signal.
  • tension sensor 20A is shown on the electrode as a signal generator.
  • an alarm unit 21 is also shown that issues an alarm about electrode disconnection when electrode breakage is detected by a tension sensor.
  • the operator inputs a scrap disposal operation signal to a predetermined input device before starting the operation.
  • the input device 20B may be, for example, a human machine interface (HMI) control button displayed on a touch screen.
  • HMI human machine interface
  • the operation start signal by the operator becomes a connection notice signal generated in advance in relation to the electrode connection.
  • an electrode connection portion is also generated during a so-called splicing operation in which an old electrode and a new electrode are connected in order to supply a new electrode when one type of electrode is exhausted.
  • 3 schematically shows that the electrodes of the old electrode roll and the extension electrode roll are connected.
  • the splicing operation may be performed manually or automatically. For example, in the case of exchanging the old electrode roll and the new electrode roll on one unwinder, stop the operation of the equipment and scan the barcode of the new electrode roll with the barcode reader installed in the unwinder to manage the production of information on the new electrode roll. It can be transmitted to the system (MES), etc.
  • the coupling between the bobbin on which the old electrode roll is wound and the chuck of the unwinder may be released, and the bobbin on which the extension electrode roll is wound may be coupled to the chuck of the unwinder.
  • the end of the old electrode may be cut with the cutter 20C after connecting the electrodes.
  • the electrode replacement signal can be appropriately selected.
  • a scan signal by a barcode reader may be a replacement signal.
  • the signals for engagement and release of the chuck of the unwinder may become replacement signals.
  • the rising and falling signals of the cutter 20C may be replacement signals.
  • the electrode connection occurs later by splicing. Accordingly, the signals become connection notice signals generated in advance in relation to electrode connection (splicing).
  • the signal generator 20 may be a barcode reader, a motion sensor connected to a chuck or a cutter, and the like.
  • the signal generator 20 and the seam sensor 30 may interwork with the position measuring device 10 to acquire electrode coordinate values at the time of signal generation and electrode coordinate values with the seam attached, respectively. That is, the electrode coordinate values at the time of generating the signal can be obtained by acquiring the encoder value of the position measuring device 10 (the rotary encoder of the rewinder) at the time when the signal generator 20 generates the signal. It should be noted that the electrode coordinate value is the signal value of the encoder, not the actual position of the actual electrode when the electrode is actually broken. That is, for example, when the tension sensor 20A detects a sharp decrease in tension, the tension sensor may interlock with the position measuring device to acquire the electrode coordinate values at that time.
  • the electrode coordinates at that point are the electrode break point even if the tension has decreased rapidly, and there is usually a time difference between the sensing of the tension sensor and the point at which the actually broken electrode reaches the tension sensor due to electrode travel. . Therefore, the actual electrode breakage occurs not at the signal generating (sensing) point but at a later portion.
  • the seam detector 30 may also derive electrode coordinate values (encoder values) at the time of seam detection in conjunction with the position measuring device 10 .
  • the present invention includes a determination unit 40 that determines that the electrode connection by the seam is due to a specific reason when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated.
  • a connection notice signal must be received by the determination unit 40 inevitably.
  • the operation of the device is stopped, and an operation of connecting the electrode 1 with a connecting tape proceeds.
  • a sensing signal by a predetermined signal generator 20 tension sensor
  • the electrode coordinate values are directly input to the determination unit 40 from the signal generator 20 interlocked with the position measuring instrument 10 or, as will be described later, to the determination unit 40 through the control unit 40 that controls electrode movement. can be entered.
  • the determination unit 40 must also receive the detection signal from the seam detector 30 and the electrode coordinate values of the seam. Since the determination unit 40 determines the cause of electrode connection when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated, that is, when the position of the seam is grasped, the electrode coordinate value of the seam.
  • the electrode coordinate values of the seam are directly input to the determination unit 40 from the seam detector 30 interlocked with the seam detector, or, as will be described later, the determination unit through the control unit 50 that controls electrode movement. can be entered into
  • FIG. 3 it is well shown that the electrode coordinate values by the signal generator 20 and the seam detector 30 are transmitted to the determination unit 40 .
  • the electrode connection source determination system 100 controls the electrode movement between the unwinder UW and the rewinder RW, and obtains the longitudinal position of the electrode as a coordinate value in conjunction with the position measuring device 10.
  • a control unit 50 may be further included.
  • the control unit 50 such as a PLC control unit, controls roll-to-roll electrode transfer, it is connected to the position measuring instrument 10 and can acquire the longitudinal position of the electrode as a coordinate value from the position measuring instrument at any time. Therefore, when the control unit 50 is connected to the signal generator 20 and the seam detector 30, the electrode coordinate data at the time of signal generation and the electrode coordinate value with the seam attached are acquired through the control unit 50, respectively. can do.
  • the determining unit 40 is a control unit 50 that controls electrode movement between the unwinder (UW) and the rewinder (RW) or a manufacturing execution system (MES) that manages the electrode manufacturing process.
  • UW unwinder
  • RW rewinder
  • MES manufacturing execution system
  • the determination unit 40 can be included as one component of the PLC control unit 50 or included as one component of the production management system that manages the electrode manufacturing process.
  • the production management system displays a roll map (RM) displayed in a form that mimics the electrode 1 moving in a roll-to-roll state and displays the electrode longitudinal position and seam position as predetermined coordinates. It may include a roll map generation unit 60 that generates.
  • RM roll map
  • the roll map generator 60 may display the cause of electrode connection determined by the control unit 50 or the determination unit 40 included in the roll map generator 60 itself at the location of the seam on the roll map RM. there is. The process of displaying the cause of electrode connection on the roll map will be described later in relation to the second embodiment.
  • the determination unit 40 may determine the cause of the electrode connection by the seam when the seam is detected within a predetermined distance from the electrode coordinate value at the time when the connection notice signal is generated.
  • the predetermined distance may be applied differently depending on the cause of electrode connection.
  • the specification of the predetermined distance for determining the cause of the electrode connection is equally applied to the roll map generation system of the second embodiment. Therefore, determination of a specific and specific electrode connection source of a predetermined distance will be described in more detail in relation to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a roll map generating system 200 in one embodiment of the present invention.
  • the roll map generation system 200 of the present invention when the electrode moves between the unwinder and the rewinder in a roll-to-roll state, the position measuring device 10 for acquiring the longitudinal position of the electrode according to the amount of rotation of the rewinder as coordinate value data ;
  • a signal generator (20) for generating a pre-generated connection notice signal related to the electrode connection;
  • a seam detector 30 for detecting a seam attached to an electrode after generating the signal;
  • a determination unit 40 determines that the electrode connection by the seam is due to a corresponding specific reason;
  • a roll map generation unit 60 that generates a roll map displayed in a form simulating an electrode moving in a roll-to-roll state and in which the longitudinal position of the electrode and the position of the seam are displayed as predetermined coordinates, the roll map generation unit 60 comprising:
  • the roll map generation unit 60 comprising:
  • the position measuring device 10 the signal generator 20, the seam detector 30, and the determination unit 40 are the same as the electrode connection cause determination system of the first embodiment, so that each corresponding component Elements are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the present embodiment includes a roll map generation unit 60 that generates a roll map RM displayed in a form simulating an electrode moving in a roll-to-roll state and in which the longitudinal position of the electrode and the position of the seam are displayed as predetermined coordinates.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a roll map generating unit of the roll map generating system of FIG. 4 .
  • the roll map generation unit 60 is configured by a database 61 in which coordinate data of electrodes, data on quality or defects of normal electrodes, etc. are stored, and data from the database or a seam detector, an appearance detector, or other sensors.
  • the central processing unit 62 instructs the visualization device to visualize and display the roll map based on the acquired data, and the visualization device 63 to visualize and display the roll map so as to be visually confirmed.
  • the visualization device 63 defines a visualization area to form a roll map RM simulating an electrode and displays coordinate data on the defined area.
  • the visualization device 63 may match and visualize various inspection data acquired on the electrode and coordinate data obtained from the data.
  • the visualization device 63 is connected to the central processing unit 62 and can visualize and display inspection data and coordinate data according to instructions from the central processing unit 62 .
  • the visualization device 63 includes an acquisition data input unit 63a, a roll map coordinate acquisition unit 63b, and an image generation unit 63c.
  • the acquisition data input unit 63a receives data from the central processing unit 62 .
  • the coordinate acquisition unit 63b on the roll map may define a visualization area to form a roll map, and may define pixel coordinate values within the visualization area for each data element of the acquired original data.
  • the coordinate determination unit 63b maps the obtained quality or defect data and the (width and length directions) positional data of the electrode 1, and converts the mapped data to pixel coordinates on the visualization area (roll map). can be assigned according to
  • the image generator 63c may express the mapped data elements assigned to each pixel coordinate in the visualization area as at least one legend.
  • the legend refers to various shapes such as circles, squares, and triangles displayed in the visualization area, or the shapes to which colors are assigned.
  • a visualization area called a roll map
  • various data related to quality or defect are displayed at pixel coordinates (coordinates on the roll map) corresponding to each position data of the actual electrode 1.
  • the roll map RM according to the present invention can be created by being visually displayed in a display unit of a shape, shape, and color designated for each star and implemented on the roll map.
  • the central processing unit 62 may give a command to the visualization device 63 to visualize and display the test data determined to be abnormal in comparison with the normal data stored in the database 61 to be distinguished from other data. .
  • the above-described roll map generating unit 60 may be one component of a data processing system such as, for example, a production management system (MES).
  • a data processing system refers to a system (including hardware or software) that performs input, processing, output, communication, and the like in order to perform a series of manipulations on data.
  • an electrode MES is provided to manage a series of electrode manufacturing processes such as coating, pressing, and slitting. Accordingly, when the above-described coordinate data, inspection data, and the like are transmitted to the electrode MES, the above-described roll map can be generated by the electrode MES.
  • the generated roll map RM may be displayed on the display unit.
  • the roll map generating unit 60 of the present invention may generate the roll map RM by displaying the cause of electrode connection identified by the determination unit on the seam position of the generated roll map.
  • the roll map generation unit 60 may include the determination unit 40 .
  • the central processing unit 62 may include the determination unit 40, and the determination unit of the central processing unit may determine the connection cause according to a predetermined logic and display it on the roll map.
  • the determination unit 40 may be included in the control unit 50 that controls electrode movement.
  • the roll map generation unit 60 may receive information about the cause of the electrode connection from the determination unit provided in the control unit and display the information on the roll map.
  • the determination unit 40 may obtain the position of the electrode in the longitudinal direction as a coordinate value in conjunction with the position measuring device 10 from the control unit 50.
  • the cause of the electrode connection can be determined by acquiring electrode coordinate data at the time of signal generation and electrode coordinate values with the seam attached, respectively.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows that the electrodes are connected when the electrodes are broken between the unwinder and the rewinder.
  • the tension sensor (signal generator) 20A When the tension sensor (signal generator) 20A receives a signal for rapidly decreasing tension (tension sensor on signal), electrode coordinate values at that time are derived. This signal of rapid decrease in tension becomes a connection notice signal. For example, when the tension sensor signal is received from the encoder value of the rewinder at electrode coordinates of 104 m, the tension sensor signal continues to be turned on until the electrode is connected again, and is turned off after the electrode is connected. Then, the joint (connecting tape: T) and its electrode coordinate values are detected by the joint sensor 30 installed adjacent to the rewinder. In this case, the joint T is positioned within at least the entire equipment distance (the entire equipment offset distance) from the electrode coordinate value (104m) at the time when the connection notice signal is generated.
  • the determination unit 40 determines that the electrode seam (connecting tape) is at breakage. It can be determined by electrode connection by In FIG.
  • the cause of the electrode connection can be displayed as 'break connection' on the roll map formed by the roll map generator 60. .
  • the predetermined distance for determining the source of electrode connection becomes the 'full facility distance'.
  • the cause of the electrode connection can be displayed not only in letters, but also visually by changing the color and hatching pattern of the connection tape T according to each cause.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map according to another embodiment of the present invention.
  • the scrap start button on the manual input device 20B (signal generator) installed in the defect removal port 23 (scrap port)
  • the input signal and the electrode coordinate value at the time of receiving the input signal are converted to the manual input device. It is transmitted to the determination unit 40 directly from the electrode or through the control unit 50 that controls electrode transfer.
  • the scrap port input signal becomes a connection notice signal. For example, when the scrap port input signal is received at electrode coordinates of 104m from the encoder value of the rewinder, the scrap port input signal continues to be turned on until the electrode is connected again, and is turned off after the electrode is connected. Thereafter, the joint and its electrode coordinate values are detected by a joint sensor installed adjacent to the rewinder.
  • the distance from the rewinder to the defect removal port 23 where scrap disposal is performed is preset. For example, if the distance from the rewinder to the defect removal port 23 is 40 m, the seam is located within 40 m (i.e., 144 m) of the electrode coordinate value 104 m at the time the scrap port input signal is received. . In this case, the predetermined distance for determining the electrode connection source is the distance from the 'rewinder to the defect removal port.
  • the determination unit 40 determines the electrode seam (connecting tape) (T) can be determined by electrode connection by scrap disposal.
  • the seam T is detected at 115m, which is a point within a predetermined distance of 40m from 104m by the seam detector 30, 'scrap discard connection' is displayed on the roll map formed by the roll map generator 60, which is the cause of the electrode connection. can be displayed.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an automatic splicing process for electrode replacement.
  • the electrode end portion 1A led out from the old electrode roll (not shown) and the electrode start portion 1B led out from the extension electrode roll UW2 are connected.
  • the old electrode end portion ( 1A) is driven to approach the compression roll R1 and the compression roll R2 to which the extension electrode starting end 1B is compressed (see FIG. 8(b)). Since the double-sided tape 2 is attached to the starting end 1B of the extension electrode roll, the old electrode and the extension electrode are bonded by the compression of the compression roll.
  • FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a mechanism of determining an electrode connection source and generating a roll map in the case of the splicing.
  • a predetermined electrode replacement signal is input by an automatic or manual input device.
  • the replacement signal may be an operation signal of a motion detection sensor installed in an elevating cylinder connected to the cutter 20C for cutting the old electrode.
  • the input signal may become an electrode replacement signal.
  • the electrode coordinate value of that point is transmitted to the determination unit together.
  • the electrode replacement signal becomes a connection notice signal. For example, when the electrode replacement signal is received at electrode coordinates of 104m from the encoder value of the rewinder, the replacement signal continues to be turned on until the electrode is connected again, and is turned off after the electrode is connected. Then, the joint T and its electrode coordinate values are detected by the joint sensor 30 installed adjacent to the rewinder.
  • the distance from the rewinder to the splicing unit is preset. For example, if the distance from the rewinder to the splicing unit is 45 m, the seam is positioned within 45 m (ie, 149 m) of the electrode coordinate value 104 m at the time the material replacement signal is received. In this case, the predetermined distance for determining the electrode connection source is the distance from the rewinder to the splicing unit.
  • the determination unit 40 determines the cause of the connection of the electrode seam (connecting tape) It can be determined by electrode connection by splicing.
  • the cause of the electrode connection is displayed as 'splicing connection' on the roll map formed by the roll map generator 60. can do.
  • the cause of the connection when a connection part is formed on an electrode in each detailed process of an electrode manufacturing process in which an electrode is moved in a roll-to-roll state, the cause of the connection can be easily determined along with the location of the connection part.
  • the identified cause of the electrode connection may be displayed on the roll map to increase the effectiveness of the roll map information.
  • the identification of the cause of electrode connection in the case of electrode breakage, scrap disposal, and splicing has been typically described, but the present invention can also be applied to cases of electrode connection caused by other causes.
  • the 'predetermined distance' for determining the cause of connection and the connection notice signal generated in advance in relation to the electrode connection may be different.
  • the connection cause can be identified by selecting an appropriate signal generator capable of detecting a signal generated in accordance with the cause and appropriately setting a predetermined distance.

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Abstract

본 발명의 전극 연결원인 판정시스템은, 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기; 상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기; 상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기; 및 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부를 포함한다.

Description

전극 연결원인 판정시스템 및 이를 이용한 롤맵 생성시스템
본 발명은 전극 제조공정에서 전극에 이음매가 감지된 경우 전극의 연결원인을 판정하는 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 판정시스템을 이용한 롤맵 생성시스템에 관한 것이다.
본 출원은 2021.9.02 자 한국 특허 출원 제10-2021-0117213호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
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 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 슬리팅공정의 복수개의 세부 공정으로 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 제조공정에서 전극은 언와인더와 리와인더 사이에서 롤투롤 상태로 이동하면 각 세부 공정을 거친다. 이 과정에서 예컨대, 파단이나 불량 전극부 제거에 의하여 전극에 이음매가 형성되는 경우가 있다. 즉, 단선된 전극이나 불량 전극부를 제거하고 전극을 연결테이프로 접착하여 전극을 잇는 경우가 있다. 혹은 재료 교체를 위하여 하나의 전극의 종단부와 다른 전극의 시단부를 연결하는 이른바 스플라이싱공정에서 전극을 연결테이프로 접착할 수 있다.
그러나, 종래에는 이음매 감지기에 의하여 상기 이음매(연결테이프)의 위치만을 파악할 수 있을 뿐, 실제 그 이음매 발생의 원인을 파악하기 어려웠다. 이음매가 어떠한 사유로 생성되었는지에 관한 정보를 알면, 후속공정에서 전극의 품질을 추적하기 용이하다. 또한, 상기 전극으로 제조된 전지 셀에 불량이 발생하였을 경우, 그 불량의 원인을 추적할 때, 상기 이음매에 관한 정보가 필요할 수 있다.
최근 상기 전극 제조공정에 있어서 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 전극의 길이방향 위치에 관한 데이터가 소정 좌표로 표시하는 롤맵을 생성하여, 전극 제조공정에서의 전극에 발생한 각종 이벤트에 관한 정보를 기록하는 경우가 있다. 롤맵을 만들면, 전극 코팅공정, 롤프레스공정, 슬리팅 공정 등에서 전극 품질 및 불량에 관한 정보를 표시할 수 있다. 상기 롤맵에 의하면, 전극 제조공정의 각 세부공정간에 전공정의 전극 진행상황, 전극 길이 변화에 관한 상황, 불량 발생 상황을 알 수 있어, 전극 제조공정에서의 품질 연관성을 분석하기 매우 편리하다. 또한, 롤맵 정보를 후공정에서 참조하여 효율적으로 후공정을 행할 수 있다.
한편, 상기 롤맵에는 상기한 이음매의 위치를 좌표로 표시하여 나타낼 수 있다. 이 경우, 그 이음매가 어떠한 원인에 의하여 발생하였는지를 표시할 수 있다면, 전극 제조공정에서의 전극 연결에 관한 이력정보를 한눈에 파악할 수 있다.
따라서, 전극 제조공정에서 전극에 연결부가 발생하였을 경우, 그 전극 연결부 내지 이음매의 발생원인을 정확하게 파악하거나 롤맵 상에 표시할 수 있는 기술의 개발이 필요하다 하겠다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0059026호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 롤투롤 상태로 이동하는 전극 제조공정에서 발생하는 전극 연결의 원인을 간편하고 정확하게 판정할 수 있는 전극 연결원인 판정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 전극 연결원인 판정시스템을 이용하여 롤맵 상에 전극 연결원인을 표시할 수 있는 롤맵 생성시스템을 제공하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전극 연결원인 판정시스템은, 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기; 상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기; 상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기; 및 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부를 포함한다.
하나의 예로서, 상기 위치 계측기는 리와인더를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 좌표값 데이터로 추출하는 로터리 엔코더일 수 있다.
구체적으로, 상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기는 상기 위치 계측기와 연동하여, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표값과 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 전극 연결원인 판정시스템은 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하며, 상기 위치 계측기와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기와 연결되어, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득할 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 판정부는 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부 또는 전극 제조공정을 관리하는 생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System) 에 구비될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 생산관리시스템은, 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치를 소정 좌표로 표시된 롤맵을 생성하는 롤맵 생성부를 포함하고, 상기 롤맵 생성부는 상기 판정부에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵 상의 이음매 위치에 표시할 수 있다.
하나의 실시예로서, 상기 특정 사유는 전극 파단에 의한 전극 단선이고, 상기 시그널 생성기는 롤투롤 상태로 이동하는 전극의 장력을 센싱하는 장력센서이며, 상기 판정부는 상기 장력센서에 의한 센싱신호 생성시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 언와인더까지의 설비 전체 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 파단에 의한 것으로 판정할 수 있다.
다른 실시예로서, 상기 특정 사유는 전극의 불량 부분을 제거하여 폐기하는 스크랩 폐기이고, 상기 시그널 생성기는 불량제거포트에 설치되는 수동입력장치이고, 상기 판정부는 상기 수동입력장치에 의한 입력신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 상기 불량제거포트까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 스크랩 폐기에 의한 것으로 판정할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 특정 사유는 전극 교체를 위하여 구전극과 신전극을 연결하는 전극 스플라이싱이고, 상기 시그널 생성기는 전극 교체 여부를 입력할 수 있는 자동 또는 수동입력장치이고, 상기 판정부는 상기 자동 또는 수동입력장치에 의한 교체신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 교체를 위한 스플라이싱에 의한 것으로 판정할 수 있다.
본 발명의 다른 측면으로서 롤맵 생성시스템은, 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기; 상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기; 상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기; 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부; 및 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치가 소정 좌표로 표시된 롤맵을 생성하는 롤맵 생성부를 포함하고, 상기 롤맵 생성부는 상기 판정부에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵 상의 이음매 위치에 표시하여 롤맵을 생성할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 판정부는, 상기 롤맵 생성부 또는 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부에 구비될 수 있다.
구체적인 예로서, 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하며, 상기 위치 계측기와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부를 더 포함하고, 상기 롤맵 생성부는 상기 판정부를 구비하며, 상기 제어부는 상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기와 연결되어, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득하여 상기 판정부에 송신할 수 있다.
본 발명에 의하여, 전극 상의 연결부가 발생한 경우 그 발생원인을 용이하게 판정할 수 있다. 이에 의하여, 후속공정에서 상기 발생원인에 관한 정보를 활용할 수 있으며, 불량 발생 등에 있어서 품질을 추적할 때 상기 정보를 이용할 수 있다.
또한, 롤맵 상에 연결부의 위치와 상기 연결부의 발생사유에 관한 정보를 표시하여 롤맵 정보의 유효성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 전극 제조공정 중의 롤프레스 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 전극을 모사한 롤맵의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 전극 연결원인 판정시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 롤맵 생성시스템의 개략도이다.
도 5는 도 4의 롤맵 생성시스템의 롤맵 생성부의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
도 8은 전극 교체를 위한 스플라이싱 과정을 나타내는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
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 제조공정 중의 롤프레스 공정의 일례를 나타내는 모식도이다.
상술한 바와 같이, 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 슬리팅공정의 복수개의 세부 공정으로 이루어진다. 상기 공정들은 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 전극(1)이 롤투롤 상태로 이동하면서 행해진다. 예컨대, 도 1과 같이, 전극(1)이 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이에서 이동하면서, 전극(1) 상하에 배치된 프레스롤(P1,P2)에 의해서 압연된다. 압연 후에 압연된 전극(1)은 소정 가이드롤(R)에 의하여 방향전환되면서 리와인더(RW)로 이동하여 권취된다. 상기 전극(1) 이송 경로에는 전극(1)의 장력을 조정하는 댄서롤(Rd)이 설치될 수 있으며, 상기 댄서롤에는 전극(1)의 장력을 검출하는 장력센서(20A)가 설치된다. 상기 장력센서(20A)는 전극(1)의 장력 변화를 감지함으로써 전극(1)의 단선을 검출할 수 있다. 도 1에 도시된 롤프레스 공정의 경로는 일례일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니다.
롤프레스 공정을 비롯한 전극(1) 제조공정에서는 롤투롤 상태로 이동되는 전극(1)에 과도한 장력이 가해지거나 불량 전극부의 존재로 인하여 전극(1)이 파단되는 경우가 있다. 통상, 언와인더(UW)와 리와인더(RW)에 거치되는 전극 롤은 2000미터 내지 3000미터 정도의 긴 주행거리를 가지며, 이 과정에서 전극이 단선되는 경우가 종종 발생한다. 특히, 프레스롤(P1,P2) 전후에서는 과도한 힘이 전극(1)에 가해지기 때문에, 전극 파단 등이 잘 일어난다. 혹은 롤프레스 공정에서 전공정의 전극 코팅공정에서 발생하는 전극의 불량 부분을 제거하는 스크랩 폐기 공정이 행해질 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 하나의 전극(1)이 다 소모되면 연속적인 전극 제조를 위하여 소모 전극의 종단부와 새로운 전극의 시단부를 연결하는 스플라이싱 공정을 행한다.
상기 전극 파단이나 스크랩 폐기 공정의 경우에 예컨대 접착제가 도포된 연결테이프를 단선된 전극(1)에 부착하여 전극을 연결한다. 스플라이싱 공정에서도 양면테이프를 이용하여 전극을 연결할 수 있다. 이와 같이, 다양한 원인에 의하여 전극에 연결부(이음매)가 발생한다. 상기 전극 연결부는 칼라센서와 같은 이음매 감지기에 의하여 측정할 수 있다. 연결테이프는 전극과 색상이 상이하므로, 칼라센서에 의하여 용이하게 그 위치를 검출할 수 있다.
통상적으로 롤투롤 상태로 전극을 이송하는 경우, 언와인더 및/또는 리와인더에는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 도출할 수 있는 로터리 엔코더가 설치된다. 따라서, 상기 이음매 감지기와 로터리 엔코더에 의하여 이음매 감지시점의 전극 위치를 엔코더값(위치 좌표값)으로 특정할 수 있다.
그러나, 전극 연결은 상기와 같이 다양한 원인에 의하여 발생하므로, 실제로 이음매가 감지기에 의하여 검출된다 하더라도, 그 이음매가 어떤 원인에 의하여 발생되었는지를 특정하기 어렵다. 본 발명은 상기 전극 연결부 내지 이음매의 발생원인을 특정하여 판정하기 위한 것이다.
도 2는 전극을 모사한 롤맵의 일례를 나타내는 도면이다.
상기 롤맵(RM)은 소정의 롤맵 생성시스템에 의하여 작성된 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 롤맵(RM) 상에는 전극의 길이방향 치수(X)가 소정간격마다 좌표로 도시되어 있다. 이러한 롤맵(RM)은 전극 제조공정에서 발생하는 불량, 품질 등에 관한 정보가 상기 좌표와 함께 도시되어 있어, 전극 제조공정에서의 품질이나 불량과 관련한 데이터들을 한눈에 시각적으로 용이하게 파악할 수 있다.
도 2를 참조하면, 핀홀 불량(f1), 라인 불량(f2)과 같은 외관 불량 정보가 그 불량이 발생한 좌표에 시각적으로 표시되어 있다. 또한, 유지부와 무지부의 미스매치 부분(f3)도 표시되어 있다. 기타 로딩량 불량 등도 표시되어 있으며, 전극 연결부의 위치도 표시되어 있다. 상기 전극 연결부는 전극을 따라 복수개 표시될 수 있는 바, 각 연결부가 어떤 원인에 의하여 발생한 것인지를 시각적으로 표시할 수 있다면 롤맵 정보의 유효성을 향상시킬 수 있다.
(제1 실시형태)
도 3은 본 발명의 일 실시형태의 전극 연결원인 판정시스템(100)의 개략도이다.
본 발명의 전극 연결원인 판정시스템(100)은, 언와인더(UW1,UW2)와 리와인더(RW) 사이에서 전극(1)이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극(1)의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기(10); 상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극(1)이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기(20); 상기 시그널 생성 후 전극(1) 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기(30); 및 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부(40)를 포함한다.
본 발명은 전극 연결원인을 판정하기 위하여, 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기(10)를 구비한다.
이러한 위치 계측기의 예로서 리와인더(RW)를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 좌표값 데이터로 추출하는 로터리 엔코더를 사용할 수 있다. 전극 위치는 언와인더에 설치된 로터리 엔코더에 의해서도 좌표로 추출할 수 있다. 그러나, 본 발명의 경우 언와인더에서의 재료 교체로 인한 스플라이싱의 경우에도 적용되기 때문에, 좌표값을 도출하기 위하여 언와인더의 로터리 엔코더를 적용하기 곤란하다. 특히, 이음매 감지기(30)는 전극 연결에 관련된 시그널 발생 후에 전극 이음매를 감지하여야 하기 때문에, 전극(1)이 최종적으로 권취되는 리와인더(RW) 부근에 배치된다. 본 발명은 상기 시그널과 이음매 감지기(30)에 의하여 전극 연결부의 감지 데이터에 기초하여 전극 연결원인을 판정하는 것이므로, 이음매 감지기(30)에 인접한 리와인더(RW)의 로터리 엔코더를 이용하여 좌표값 데이터를 취득하고 있다.
본 발명의 전극 연결원인 판정시스템(100)은 또한 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기(20)를 구비한다. 전극(1)이 어떠한 형태로든 종료되고 다른 전극 혹은 파단된 전극 부분을 연결할 경우, 그 연결 전에 소정의 시그널이 발생한다. 예컨대, 전극 파단시에는 전극의 장력이 급감하므로, 장력센서(20A)가 장력을 검출하여 전극 단선을 파악할 수 있다. 전극(1)이 단선되면 연결테이프로 전극(1)을 연결하므로, 상기 장력센서(20A)가 검출한 센싱신호가 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널이 된다. 또한, 상기 장력센서(20A)가 상기 시그널을 생성하는 시그널 생성기(20)가 된다. 도 3에서, 장력센서(20A)가 시그널 생성기로 전극 상에 도시되어 있다. 도 3에서는 장력센서에 의한 전극 파단 검출시에 전극 단선에 관한 경보를 발하는 경보부(21)도 도시되어 있다.
또는, 도 3과 같은 롤프레스 공정에서 전공정에서 발생한 전극의 불량 부분을 제거하는 스크랩 폐기작업을 진행할 경우, 작업자는 작업 시작 전에 소정 입력 장치에 스크랩 폐기작업신호를 입력한다. 상기 입력장치(20B)는 예컨대, 터치스크린 상에 표시되는 HMI(Human Machine Interface) 제어버튼일 수 있다. 작업자는 불량제거포트(23)에 설치된 작업테이블(22) 상에서 불량 부분을 제거하고 나머지 전극(1)을 연결테이프로 연결한다. 상기 제거된 불량 부분은 불량제거포트(23)에 폐기한다.
따라서, 스크랩 폐기작업시에는 작업자에 의한 작업개시신호가 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널이 된다.
또한, 하나의 종류의 전극 소진시에 새로운 전극을 공급하기 위하여 구전극과 신전극을 연결하는 이른바 스플라이싱 작업 시에도 전극 연결부가 발생한다. 도 3에서는 구전극롤과 신전극롤의 전극이 연결되는 것을 개략적으로 나타내고 있다. 상기 스플라이싱 작업은 수동 또는 자동으로 행할 수 있다. 예컨대, 하나의 언와인더 상에서 구전극롤과 신전극롤을 교체하는 경우, 설비 작동을 중단하고 신전극롤의 바코드를 언와인더에 설치된 바코드 리더기로 스캔하여 신전극롤에 관한 정보를 생산관리시스템(MES) 등에 전송할 수 있다. 또한, 구전극롤이 권취되어 있던 보빈과 언와인더의 척의 결합을 해제하고 신전극롤이 권취된 보빈은 언와인더의 척과 결합시킬 수 있다. 혹은 2개의 언와인더(UW1,UW2)를 이용하여 자동으로 구전극과 신전극을 연결하는 자동 스플라이싱의 경우에 전극 연결후 구전극의 단부를 커터(20C)로 절단할 수 있다. 이상의 수동 또는 자동 스플라이싱작업의 경우, 전극 교체신호는 적절하게 선택할 수 있다. 예컨대, 바코드 리더기에 의한 스캔신호가 교체신호가 될 수 있다. 혹은 언와인더의 척의 결합 및 해제신호가 교체신호가 될 수 있다. 혹은 자동 스플라이싱에 있어서, 커터(20C)의 상승 및 하강신호가 교체신호가 될 수 있다. 어떠한 경우이든 스플라이싱에 의하여 전극 연결이 후행하여 발생한다. 따라서, 상기 신호들은 전극 연결(스플라이싱)에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널이 된다. 이 경우 시그널 생성기(20)는, 바코드 리더기, 척 또는 커터에 연결된 동작감지센서 등이 될 수 있다.
상기 시그널 생성기(20) 및 이음매 감지기(30)는 상기 위치 계측기(10)와 연동하여, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표값과 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득할 수 있다. 즉, 시그널 생성기(20)가 시그널을 생성한 시점의 위치 계측기(10)(리와인더의 로터리 엔코더)의 엔코더값을 취득하여 그 시그널 생성시점의 전극 좌표값을 취득할 수 있다. 주의할 것은, 상기 전극 좌표값은 엔코더의 신호값이지 실제로 전극이 파단된 경우의 실물 전극의 실제 위치가 아니라는 점이다. 즉, 예컨대 장력센서(20A)가 장력 급감을 감지한 시점에서 장력센서가 위치 계측기와 연동하여 그 시점에서의 전극 좌표값은 취득할 수 있다. 그러나 장력이 급감하였다고 하여 그 지점(시점)에서의 전극 좌표가 전극 파단지점이라고 할 수는 없으며, 대개 장력센서의 센싱과 실제 파단된 전극이 장력센서에 도달하는 시점은 전극 주행에 따른 시차가 있다. 따라서, 실제 전극 파단은 시그널 생성(센싱) 지점이 아닌 그 후의 부분에서 발생한다. 상기 이음매 감지기(30)도 상기 위치 계측기(10)와 연동하여 이음매 감지시점에서의 전극 좌표값(엔코더값)을 도출할 수 있다.
본 발명은 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부(40)를 포함한다.
상기한 바와 같이, 전극 연결원인을 판정하기 위해서는 필연적으로 연결 예고 시그널이 판정부(40)에 수신되어야 한다. 예컨대, 전극 파단시 장치 작동이 중단되고, 연결테이프로 전극(1)을 연결하는 작업이 진행된다. 이 경우, 소정의 시그널 생성기(20)(장력센서)에 의한 센싱신호가 판정부에 수신되고, 그 시점에서의 전극 좌표값이 취득된다. 상기 전극 좌표값은 위치 계측기(10)와 연동한 시그널 생성기(20)로부터 직접 판정부(40)에 입력되거나 후술하는 바와 같이, 전극 이동을 제어하는 제어부(40)를 통하여 판정부(40)에 입력될 수 있다. 또한, 상기 시그널 수신 후에 실제 전극(1(이 연결된 것을 확인할 수 있어야 한다. 이를 위해서, 상기 판정부(40)에는 이음매 감지기(30)로부터의 감지신호 및 이음매의 전극 좌표값도 수신되어야 한다. 상기 판정부(40)는 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에 상기 이음매가 감지된 경우, 즉 상기 이음매의 위치가 파악된 경우 전극 연결원인을 판정하기 것이므로, 이음매의 전극 좌표값도 특정되어야 한다. 상기 이음매의 전극 좌표값은 이음매 감지기와 연동되는 이음매 감지기(30)로부터 직접 판정부(40)에 입력되거나 후술하는 바와 같이, 전극 이동을 제어하는 제어부(50)를 통하여 판정부에 입력될 수 있다.
도 3에서는, 상기 시그널 생성기(20)와 이음매 감지기(30)에 의한 전극 좌표값이 판정부(40)에 전달되는 것이 잘 나타나 있다.
상기 전극 연결원인 판정시스템(100)은 상기 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이의 전극 이동을 제어하며, 상기 위치 계측기(10)와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부(50)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, PLC제어부와 같은 제어부(50)는 롤투롤 전극 이송을 제어하므로, 위치 계측기(10)와 연결되어 상기 위치 계측기로부터 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 수시로 취득할 수 있다. 따라서, 상기 제어부(50)를 상기 시그널 생성기(20) 및 이음매 감지기(30)와 연결하면, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 제어부(50)를 통하여 각각 취득할 수 있다.
구체적으로서, 상기 판정부(40)는 상기 언와인더(UW)와 리와인더(RW) 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부(50) 또는 전극 제조공정을 관리하는 생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System)에 구비될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 판정부(40)가 PLC 제어부(50)의 한 구성요소로서 포함되거나, 전극 제조공정을 관리하는 생산관리시스템의 일 구성요소로서 포함될 수 있음이 잘 나타나있다. 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 생산관리시스템은, 롤투롤 상태로 이동하는 전극(1)을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치를 소정 좌표로 표시된 롤맵(RM)을 생성하는 롤맵 생성부(60)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 롤맵 생성부(60)는 제어부(50) 또는 롤맵 생성부(60) 자체에 구비된 판정부(40)에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵(RM) 상의 이음매 위치에 표시할 수 있다. 롤맵 상에 전극 연결원인을 표시하는 과정은 제2 실시형태와 관련하여 후술하기로 한다.
상기 판정부(40)는 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결의 원인을 판정할 수 있다. 상기 소정거리는 전극 연결원인에 따라서 다르게 적용할 수 있다. 또한, 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 위치(전극 좌표값)로부터 전극 연결원인과 관련하여 소정 관계를 가지고 연결테이프를 확실하게 감지할 수 있는 거리로 소정거리를 정할 필요가 있다.
전극 연결원인 판정을 위한 소정 거리의 특정은 제2 실시형태의 롤맵 생성시스템에서도 동일하게 적용되는 것이다. 따라서, 소정 거리의 특정 및 구체적인 전극 연결원인 판정은 제2 실시형태와 관련하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
(제2 실시형태)
도 4는 본 발명의 일 실시형태의 롤맵 생성시스템(200)의 개략도이다.
본 발명의 롤맵 생성시스템(200)은, 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기(10); 상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기(20); 상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기(30); 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부(40); 및 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치가 소정 좌표로 표시된 롤맵을 생성하는 롤맵 생성부(60)를 포함하고, 상기 롤맵 생성부(60)는 상기 판정부(40)에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵 상의 이음매 위치에 표시하여 롤맵(RM)을 생성할 수 있다.
상기 롤맵 생성시스템(200)에서, 위치 계측기(10), 시그널 생성기(20), 이음매 감지기(30) 및 판정부(40)는 제1 실시형태의 전극 연결원인 판정시스템과 동일하므로 대응되는 각 구성요소에 대하여 동일한 도면부호를 붙이고, 그에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
본 실시형태는 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치가 소정 좌표로 표시된 롤맵(RM)을 생성하는 롤맵 생성부(60)를 포함한다.
도 5는 도 4의 롤맵 생성시스템의 롤맵 생성부의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
상기 롤맵 생성부(60)는, 전극의 좌표데이터, 정상 전극의 품질이나 불량에 관한 데이터 등이 저장되는 데이터 베이스(61)와, 상기 데이터 베이스로부터의 데이터 혹은 이음매 감지기나 외관 감지기 기타 감지기에 의하여 취득한 데이터에 기초하여 시각화장치에 롤맵을 시각화하여 나타내도록 지령하는 중앙처리부(62)와, 롤맵은 육안으로 확인할 수 있도록 시각화하여 나타내는 시각화장치(63)를 포함할 수 있다.
상기 시각화장치(63)는 전극을 모사한 롤맵(RM)을 형성할 시각화 영역을 정의하고 상기 정의된 영역 상에 좌표 데이터를 표시한다. 상기 시각화 장치(63)는 상기 전극 상에서 취득된 각종 검사 데이터와 그 데이터가 취득된 좌표 데이터를 매칭 및 시각화하여 나타낼 수 있다. 상기 시각화장치(63)는 중앙 처리부(62)와 연결되며 중앙 처리부(62)로부터의 지시에 따라 검사 데이터 및 좌표 데이터를 시각화하여 나타낼 수 있다.
도 5에 나타난 바와 같이, 상기 시각화 장치(63)는 취득 데이터 입력부(63a), 롤맵 상 좌표 파악부(63b) 및 이미지 생성부(63c)를 구비하고 있다.
취득 데이터 입력부(63a)는 중앙 처리부로부터(62)로부터 데이터를 입력받는다. 롤맵 상 좌표 파악부(63b)는, 롤맵을 형성할 시각화 영역을 정의하고, 취득된 원천 데이터의 각 데이터 요소에 대하여 시각화 영역 내의 픽셀 좌표값을 정의할 수 있다. 상기 좌표 파악부(63b)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 생성부(63c)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(63c)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 롤맵(RM)을 생성할 수 있다.
또한, 데이터 베이스(61)와 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(62)는 데이터 베이스(61)에 저장된 정상 데이터와 대비하여 비정상으로 판명된 검사 데이터를 다른 데이터와 구별되게 시각화하여 나타내도록 상기 시각화장치(63)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 생성부(60)는 하나의 예일 뿐, 상술한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
상술한 롤맵 생성부(60)는, 예컨대 생산관리시스템(MES) 등과 같은 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 MES가 구비되어 있다. 따라서, 상술한 좌표 데이터, 검사 데이터 등을 전극 MES에 송출하면 전극 MES에서 상술한 롤맵을 생성할 수 있다. 생성된 롤맵(RM)은 디스플레이부에 표출될 수 있다.
본 발명의 롤맵 생성부(60)는 생성된 롤맵의 이음매 위치 상에 상기 판정부에 의하여 파악된 전극 연결원인을 표시하여 롤맵(RM)을 생성할 수 있다. 이를 위하여, 상기 롤맵 생성부(60)는 상기 판정부(40)를 구비할 수 있다. 예컨대, 상기 중앙처리부(62)가 판정부(40)를 포함할 수 있으며, 중앙처리부의 판정부가 소정의 로직에 따라 연결원인을 판정하여 롤맵 상에 이를 표시하도록 할 수 있다.
혹은 상기 판정부(40)는 전극 이동을 제어하는 제어부(50)에 구비될 수 있다. 이 경우 상기 롤맵 생성부(60)는 제어부에 구비된 판정부로부터 전극 연결원인에 관한 정보를 전달받아 롤맵 상에 표시할 수 있다. 혹은, 상기 판정부(40)가 중앙처리부에 구비된 경우, 위치 계측기(10)와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부(50)로부터 상기 판정부(40)가 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득하여 전극 연결원인을 판정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
도 6은 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 파단된 경우에 전극이 연결되는 것을 나타내고 있다.
장력센서(시그널 생성기)(20A)에 의하여 장력 급감 신호(장력센서 온 신호)를 수신하면 그 때의 전극 좌표값이 도출된다. 이 장력 급감 신호가 연결 예고 시그널이 된다. 예컨대, 리와인더의 엔코더값으로부터 장력센서 신호가 104m의 전극 좌표에서 수신된 경우, 전극이 다시 연결될 때까지 장력센서 신호는 계속 온이 되며, 전극 연결 후에 오프가 된다. 이후, 리와인더에 인접하게 설치된 이음매 감지기(30)에 의하여 이음매(연결테이프:T) 및 그 전극 좌표값이 감지된다. 이 경우, 상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값(104m)로부터 적어도 설비 전체거리(설비 전체 옵셋거리) 내에 상기 이음매(T)가 위치하게 되어 있다. 즉, 전극의 연결은 설비 내에서 행해지므로, 설비 전체거리를 벗어난 지점에서 이음매(T)가 발견되는 경우는, 상기 장력센서 신호를 유발한 경우(전극 파단의 경우)의 전극 연결이라고 보기 어렵다. 따라서, 상기 이음매(T)가 장력센서 신호가 생성된 전극 좌표값(104m)으로부터 설비 전체거리, 예컨대 50m 내의 거리에서 발견된 경우, 판정부(40)는 상기 전극 이음매(연결테이프)는 파단에 의한 전극 연결로 판정할 수 있다. 도 6에서는, 이음매 감지기에 의하여 이음매가 104m로부터 설비 전체거리인 50m 내의 지점인 115m에서 감지되었으므로, 롤맵 생성부(60)에 의하여 형성된 롤맵 상에 '파단 연결'이라고 전극 연결원인을 표시할 수 있다. 이 경우, 전극 연결원인 판단을 위한 소정 거리는 '설비 전체거리'가 된다.
전극 연결원인의 표시는 도 6과 같이 문자로 표시할 수 있는 것은 물론, 각 원인에 따라 연결테이프(T)의 색상, 해칭 패턴 등을 달리하여 시각적으로 표시할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
도 7에서는 전극의 불량 부분을 제거하는 스크랩 폐기의 경우 전극이 연결되는 것을 나타내고 있다.
불량제거포트(23)(스크랩 포트)에 설치된 수동입력장치(20B)(시그널 생성기)에 작업자가 스크랩 개시버튼을 누르면, 그 입력신호 및 그 입력신호 수신시점에서의 전극 좌표값이 상기 수동입력장치로부터 직접 또는 전극 이송을 제어하는 제어부(50)를 통하여 상기 판정부(40)에 전달된다. 본 실시예에서는 상기 스크랩 포트 입력신호가 연결 예고 시그널이 된다. 예컨대, 리와인더의 엔코더값으로부터 상기 스크랩 포트 입력신호가 104m의 전극 좌표로 수신된 경우, 전극이 다시 연결될 때까지 스크랩 포트 입력신호는 계속 온이 되며, 전극 연결 후에 오프가 된다. 이후, 리와인더에 인접하게 설치된 이음매 감지기에 의하여 이음매 및 그 전극 좌표값이 감지된다.
리와인더로부터 스크랩 폐기 작업이 이루어지는 불량제거포트(23)까지의 거리는 기 설정되어 있다. 예컨대, 리와인더로부터 불량제거포트(23)까지의 거리가 40m라고 하면, 상기 스크랩 포트 입력신호가 수신된 시점의 전극 좌표값(104m)으로부터 40m 내(즉, 144m)에는 상기 이음매가 위치하게 되어 있다. 이 경우 전극 연결원인 판단을 위한 소정 거리는 '리와인더로부터 불량제거포트까지의 거리가 된다.
따라서, 상기 이음매가 상기 수동입력장치에 의한 입력신호 수신시점의 전극 좌표값(104m)으로부터 소정 거리인 40m 내의 거리에서 발견된 경우, 판정부(40)는 상기 전극 이음매(연결테이프) (T)는 스크랩 폐기에 의한 전극 연결로 판정할 수 있다. 도 7에서는, 이음매 감지기(30)에 의하여 이음매(T)가 104m로부터 소정 거리 40m 내의 지점인 115m에서 감지되었으므로, 롤맵 생성부(60)에 의하여 형성된 롤맵 상에 '스크랩 폐기 연결'이라고 전극 연결원인을 표시할 수 있다.
도 8은 전극 교체를 위한 자동 스플라이싱 과정을 나타내는 개략도이다.
도시된 바와 같이, 구전극롤(도시하지 않음)로부터 도출된 전극 종단부(1A)와 신전극롤(UW2)로부터 도출된 전극 시단부(1B)가 연결된다. 예컨대, 도 8(a)와 같은 신전극롤(UW2)의 대기상태에서, 구전극롤에 설치된 권경센서(도시하지 않음)에 의하여 구전극롤의 전극 종료신호가 수신되면, 구전극 종단부(1A)가 권취되는 압착롤(R1)과 신전극 시단부(1B)가 압착되는 압착롤(R2)이 접근하도록 구동된다(도 8(b) 참조). 신전극롤의 시단부(1B)에는 양면테이프(2)가 부착되어 있으므로, 상기 압착롤의 압착에 의하여 구전극과 신전극이 접착된다. 접착 완료 후에 구전극 종단부(1A) 부근에 설치된 커터(20C)가 하강하여 구전극을 절단하면, 구전극롤과 이어진 상기 신전극롤의 전극이 도시되지 않은 리와인더를 향하여 롤투롤 상태로 이동한다. 이에 의하여, 언와인더로부터 리와인더로의 롤투롤 이송이 중단되지 않고 연속적으로 행해질 수 있다. 상기 커터(20C)가 전극을 용이하게 절단할 수 있도록 상기 전극 이면에는 지지대(20D)가 설치된다. 이러한 스플라이싱의 경우에도 필연적으로 전극 연결이 발생한다.
도 9는 상기 스플라이싱의 경우 전극 연결원인 판정 및 롤맵 생성의 메커니즘을 설명하는 개략도이다.
전극 교체를 위하여 구전극과 신전극이 스플라이싱 테이블(스플라이싱부)에서 자동 또는 수동으로 스플라이싱되면, 자동 또는 수동입력장치에 의하여 소정의 전극 교체신호(스플라이싱 신호)가 입력된다.
상기 교체신호는 도 9의 경우 구전극을 절단하는 커터(20C)에 연결된 승강실린더 등에 설치되는 동작감지센서의 동작신호일 수 있다. 혹은, 작업자가 수동으로 스플라이싱 테이블에서 전극을 연결하기 전에 스플라이싱 개시버튼을 누르면 그 입력신호가 전극 교체신호가 될 수 있다.
상기 교체신호가 입력되면 그 지점의 전극 좌표값이 상기 판정부로 함께 전송된다. 상기 전극 교체신호가 연결 예고 시그널이 된다. 예컨대, 리와인더의 엔코더값으로부터 상기 전극 교체신호가 104m의 전극 좌표로 수신된 경우, 전극이 다시 연결될 때까지 교체신호는 계속 온이 되며, 전극 연결 후에 오프가 된다. 이후, 리와인더에 인접하게 설치된 이음매 감지기(30)에 의하여 이음매(T) 및 그 전극 좌표값이 감지된다.
리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리는 기 설정되어 있다. 예컨대, 리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리가 45m라고 하면, 상기 재료 교체신호가 수신된 시점의 전극 좌표값(104m)으로부터 45m 내(즉, 149m)에는 상기 이음매가 위치하게 되어 있다. 이 경우 전극 연결원인 판단을 위한 소정 거리는 '리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리가 된다.
따라서, 상기 이음매(T)가 상기 재료 교체신호 수신시점의 전극 좌표값(104m)으로부터 소정 거리인 45m 내의 거리에서 발견된 경우, 판정부(40)는 상기 전극 이음매(연결테이프)의 연결원인을 스플라이싱에 의한 전극 연결로 판정할 수 있다. 도 9에서는, 이음매 감지기(30)에 의하여 이음매가 104m로부터 소정 거리 45m 내의 지점인 115m에서 감지되었으므로, 롤맵 생성부(60)에 의하여 형성된 롤맵 상에 '스플라이싱 연결'이라고 전극 연결원인을 표시할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하여, 롤투롤 상태로 전극이 이동되는 전극 제조공정의 각 세부공정에서 전극에 연결부가 형성될 경우, 그 연결부의 위치와 함께 그 연결원인을 용이하게 판정할 수 있다. 또한, 상기 파악된 전극 연결원인을 롤맵 상에 표시하여 롤맵 정보의 유효성을 높일 수 있다.
상술한 실시예에서는, 대표적으로 전극 파단, 스크랩 폐기, 스플라이싱의 경우 전극 연결원인 파악에 관하여 설명하였지만, 그 외의 원인에 의한 전극 연결의 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 다만, 전극 연결의 원인이 달라지면, 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널 및 연결원인 파악을 위한 '소정 거리'가 달라질 수 있다. 이 경우에는, 그 원인에 부합하여 발생하는 신호를 검출할 수 있는 적절한 시그널 생성기를 선정하고, 소정 거리를 적합하게 설정함으로써, 그 연결원인을 파악할 수 있다.
이상, 도면과 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하였다. 그러나, 본 명세서에 기재된 도면 또는 실시예 등에 기재된 구성은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
(부호의 설명)
1: 전극
10: 위치 계측기(로타리 엔코더)
UW1,UW2: 언와인더
RW: 리와인더
20: 시그널 생성기
20A: 장력센서
20B: 수동입력장치
20C: 커터
30: 이음매 감지기
40: 판정부
50: 제어부
60: 롤맵 생성부
61: 데이터베이스
62: 중앙처리부
63: 시각화장치
70: 디스플레이부
T: 이음매(연결테이프)
RM: 롤맵

Claims (15)

  1. 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기;
    상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기;
    상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기; 및
    상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부를 포함하는 전극 연결원인 판정시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 계측기는 리와인더를 구동하는 모터 회전량으로부터 전극 위치를 좌표값 데이터로 추출하는 로터리 엔코더인 전극 연결원인 판정시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기는 상기 위치 계측기와 연동하여, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표값과 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득할 수 있는 전극 연결원인 판정시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하며, 상기 위치 계측기와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기와 연결되어, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득할 수 있는 전극 연결원인 판정시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부 또는 전극 제조공정을 관리하는 생산관리시스템(MES: Manufacturing Execution System) 에 구비되는 전극 연결원인 판정시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 생산관리시스템은, 롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치를 소정 좌표로 표시된 롤맵을 생성하는 롤맵 생성부를 포함하고,
    상기 롤맵 생성부는 상기 판정부에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵 상의 이음매 위치에 표시하는 전극 연결원인 판정시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극 파단에 의한 전극 단선이고,
    상기 시그널 생성기는 롤투롤 상태로 이동하는 전극의 장력을 센싱하는 장력센서이며,
    상기 판정부는 상기 장력센서에 의한 센싱신호 생성시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 언와인더까지의 설비 전체 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 파단에 의한 것으로 판정하는 전극 연결원인 판정시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극의 불량 부분을 제거하여 폐기하는 스크랩 폐기이고,
    상기 시그널 생성기는 불량제거포트에 설치되는 수동입력장치이고,
    상기 판정부는 상기 수동입력장치에 의한 입력신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 상기 불량제거포트까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 스크랩 폐기에 의한 것으로 판정하는 전극 연결원인 판정시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극 교체를 위하여 구전극과 신전극을 연결하는 전극 스플라이싱이고,
    상기 시그널 생성기는 전극 교체 여부를 입력할 수 있는 자동 또는 수동입력장치이고,
    상기 판정부는 상기 자동 또는 수동입력장치에 의한 교체신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 교체를 위한 스플라이싱에 의한 것으로 판정하는 전극 연결원인 판정시스템.
  10. 언와인더와 리와인더 사이에서 전극이 롤투롤 상태로 이동할 때, 상기 리와인더 회전량에 따른 전극의 길이방향 위치를 좌표값 데이터로 취득하는 위치 계측기;
    상기 언와인더와 리와인더 사이에서 특정 사유로 전극이 연결될 때, 상기 전극 연결에 관련되어 선행 생성되는 연결 예고 시그널을 생성하는 시그널 생성기;
    상기 시그널 생성 후 전극 상에 부착된 이음매를 감지하는 이음매 감지기;
    상기 연결 예고 시그널이 생성된 시점의 전극 좌표값으로부터 소정 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 해당 특정 사유에 의한 것으로 판정하는 판정부; 및
    롤투롤 상태로 이동하는 전극을 모사한 형태로 표시되고 상기 전극 길이방향 위치 및 이음매 위치가 소정 좌표로 표시된 롤맵을 생성하는 롤맵 생성부를 포함하고,
    상기 롤맵 생성부는 상기 판정부에 의하여 파악된 전극 연결원인을 상기 롤맵 상의 이음매 위치에 표시하여 롤맵을 생성하는 롤맵 생성시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 판정부는, 상기 롤맵 생성부 또는 상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하는 제어부에 구비되는 롤맵 생성시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 언와인더와 리와인더 사이의 전극 이동을 제어하며, 상기 위치 계측기와 연동하여 전극의 길이방향 위치를 좌표값으로 취득할 수 있는 제어부를 더 포함하고,
    상기 롤맵 생성부는 상기 판정부를 구비하며,
    상기 제어부는 상기 시그널 생성기 및 이음매 감지기와 연결되어, 상기 시그널 생성 시점의 전극 좌표 데이터와 상기 이음매가 부착된 전극 좌표값을 각각 취득하여 상기 판정부에 송신하는 롤맵 생성시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극 파단에 의한 전극 단선이고,
    상기 시그널 생성기는 롤투롤 상태로 이동하는 전극의 장력을 센싱하는 장력센서이며,
    상기 판정부는 상기 장력센서에 의한 센싱신호 생성시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 언와인더까지의 설비 전체 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 파단에 의한 것으로 판정하는 롤맵 생성시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극의 불량 부분을 제거하여 폐기하는 스크랩 폐기이고,
    상기 시그널 생성기는 불량제거포트에 설치되는 수동입력장치이고,
    상기 판정부는 상기 수동입력장치에 의한 입력신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 상기 불량제거포트까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 스크랩 폐기에 의한 것으로 판정하는 롤맵 생성시스템.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 특정 사유는 전극 교체를 위하여 구전극과 신전극을 연결하는 전극 스플라이싱이고,
    상기 시그널 생성기는 전극 교체 여부를 입력할 수 있는 자동 또는 수동입력장치이고,
    상기 판정부는 상기 자동 또는 수동입력장치에 의한 교체신호 수신시점의 전극 좌표값에서 상기 리와인더로부터 스플라이싱부까지의 거리를 더한 거리 이내에서 상기 이음매가 감지된 경우 상기 이음매에 의한 전극 연결을 전극 교체를 위한 스플라이싱에 의한 것으로 판정하는 롤맵 생성시스템.
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