WO2023106641A1 - 파우치 성형설비 및 성형방법 - Google Patents

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강대형
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Definitions

  • the present invention relates to a pouch molding equipment and molding method capable of forming an accommodating part for accommodating an electrode assembly in a pouch film, and accurately measuring and inspecting the depth of the accommodating part molded in the pouch film.
  • a secondary battery refers to a battery that can be charged and discharged, unlike a primary battery that cannot be charged.
  • Such secondary batteries are widely used in the field of high-tech electronic devices such as phones, notebook computers and camcorders.
  • the secondary battery may be variously classified according to the structure of the electrode assembly.
  • secondary batteries may be classified into a stack type structure, a winding type (jelly roll type) structure, and a stack/folding type structure.
  • the secondary battery includes an electrode assembly and a pouch accommodating the electrode assembly, and the electrode assembly has a structure in which electrodes and separators are alternately stacked.
  • the method of manufacturing the pouch includes a supply process of continuously supplying a pouch film, a molding process of continuously forming an accommodating part for accommodating an electrode assembly in the supplied pouch film, and a process between the accommodating part formed in the pouch film and the accommodating part. It includes a cutting process of manufacturing a finished product pouch by cutting.
  • the method of manufacturing the pouch further includes an inspection process of measuring the depth of the receiving portion molded in the pouch film and inspecting whether or not it is defective when the cutting process is completed. The depth of the receiving part molded in the pouch film is being inspected.
  • the inspection process has a problem in that it takes a lot of work time. In particular, it is difficult to obtain accurate inspection results due to measurement errors for each operator, and since the inspection must be performed after the molding process is completed, there is a problem in that the continuity of work is poor.
  • the pouch molding equipment and molding method of the present invention for solving the above problems includes an inspection step of inspecting the depth of a receiving portion molded in a pouch film between a pouch film forming process and a pouch film cutting process, the inspection process comprising:
  • the inspection process comprising:
  • Pouch molding equipment of the present invention for achieving the above object includes a conveying device for conveying a pouch film; a molding device that presses an upper surface of the pouch film transported by the transport device to form an accommodation portion for accommodating the electrode assembly; and an inspection device that calculates a depth value of the receiving portion formed in the pouch film and compares the calculated depth value with a set input value to inspect whether or not there is a defect.
  • a distance measuring member for measuring a first measurement value, which is a distance from the reference point to the pouch film connected to the upper end of the accommodating part, and a second measurement value, which is a distance from the reference point to the bottom surface of the accommodating part, respectively; and subtracting the first measurement value from the second measurement value measured by the distance measuring member to calculate the depth value of the accommodating part, and if the calculated depth value is within the set input value, it is determined to be normal, and if it is outside the set value, it is determined to be defective.
  • An inspection member for discriminating may be included.
  • the distance measuring member may be provided as a displacement sensor.
  • the distance measuring member may measure a distance from a reference point to the pouch film connected to the upper end of the accommodating unit a plurality of times within a set range, and calculate a first measurement value as an average of the measured distance values.
  • the distance measuring member may measure a distance from a reference point to a bottom surface of the receiving part a plurality of times within a set range, and calculate a second measurement value as an average of the measured distance values.
  • the setting range may be set to 1 mm to 5 mm.
  • the inspection device may further include a full width adjusting member for adjusting a position by moving the distance measuring member in a full width direction of the pouch film orthogonal to a conveying direction of the pouch film.
  • the inspection device may further include a height adjusting member for adjusting a height of the distance measuring member based on the pouch film by moving the full width adjusting member toward the pouch film.
  • the pouch molding method of the present invention includes a transfer step of transferring the pouch film; A molding step of pressurizing the upper surface of the transferred pouch film to form an accommodation part for accommodating the electrode assembly; and an inspection step of calculating a depth value of the receiving portion formed in the pouch film and comparing the calculated depth value with a set input value to inspect whether or not there is a defect, wherein the inspection step includes a distance measuring member provided on the upper part of the pouch film.
  • the distance measuring member may be provided as a displacement sensor.
  • the distance from the reference point to the pouch film connected to the upper end of the accommodating unit is measured multiple times within a set range using a distance measuring member, and a first measurement value can be calculated as an average of the measured distance values. .
  • the distance from the reference point to the bottom surface of the accommodating unit may be measured multiple times within a set range using the distance measuring member, and a second measurement value may be calculated as an average of the measured distance values.
  • the setting range may be set to 1 mm to 5 mm.
  • the measuring process may further include a process of adjusting the position of the distance measuring member by moving it in the full width direction of the pouch film perpendicular to the conveying direction of the pouch film.
  • the measuring process may further include a process of adjusting a height of the distance measuring member based on the pouch film by moving the distance measuring member toward the pouch film.
  • a cutting step of manufacturing a pouch by cutting between accommodating portions of the pouch film and a removal step of discharging and removing the pouch having an accommodation portion determined to be defective in the inspection step among the pouches.
  • the molding equipment of the present invention can accurately measure and inspect the depth of the receiving part molded in the pouch film, thereby significantly reducing working time and increasing work continuity.
  • the molding equipment of the present invention can inspect all the housing parts molded in the pouch film, so accurate inspection results can be obtained.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a pouch according to the present invention.
  • Figure 2 is a process diagram schematically showing a pouch molding equipment according to the present invention.
  • Figure 3 is a perspective view showing a slit cutting device of the pouch molding equipment according to the present invention.
  • Figure 4 is a perspective view showing a molding apparatus of a pouch molding equipment according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view showing a distance measuring member of the pouch molding equipment according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a distance measuring state of a distance measuring member
  • Figure 7 is a side view showing the full width adjusting member of the pouch molding equipment according to the present invention.
  • Figure 8 is a side view showing a height adjusting member of the pouch molding equipment according to the present invention.
  • Figure 9 is a perspective view showing the main cutting device of the pouch molding equipment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a flow chart showing a pouch molding method according to the present invention.
  • the pouch 10 of the present invention is for accommodating an electrode assembly (not shown). That is, the pouch 10 includes an accommodating portion 11 accommodating the electrode assembly and a sealing portion 12 sealing the accommodating portion 11 .
  • the pouch 10 may be manufactured by molding the pouch film 20 . That is, when the receiving part 11 provided with a pair of accommodating grooves for accommodating the electrode assembly is molded on the upper surface of the pouch film 20, and the pouch film 20 is folded in half so that the pair of accommodating grooves correspond to each other, A pouch 10 capable of accommodating the electrode assembly may be manufactured.
  • the pouch 10 having such a structure can be manufactured through the pouch molding equipment according to the present invention.
  • the pouch molding equipment according to the present invention has the receiving portion 11 formed in the pouch film 20 in the process of manufacturing the pouch. ) can be accurately inspected for defects. Accordingly, the working time can be greatly shortened, the continuity of the work can be increased, and all of the receiving parts 11 formed in the pouch film 20 can be inspected, so that accurate inspection results can be obtained.
  • the pouch molding equipment according to the present invention as shown in FIG. ) and a removal device 600.
  • the transfer device 100 passes the pouch film 20 in the form of a long sheet through the slit cutting device 200, the forming device 300, and the inspection device 400 to the main cutting device 500. ) to be transported. That is, the conveying device 100 may be provided as a conveyor belt on which the pouch film 20 is disposed on the upper surface and conveying the pouch film 20 to the slit cutting device 200 .
  • the slit cutting device 200 is used to partially cut between the accommodation portion to be formed in the pouch and the accommodation portion to increase efficiency and cutting performance when cutting the pouch film. That is, the slit cutting device 200 includes a rotating blade 210 that cuts a portion of the pouch film 20 in the entire width direction as seen in FIG. 4 .
  • the forming apparatus 300 presses the upper surface of the transferred pouch film 20 to form an accommodating portion for accommodating the electrode assembly. That is, the forming apparatus 300 is provided on the die 310 on which the pouch film 20 is disposed, and the upper surface of the die 310 and presses the upper surface of the pouch film 20 to form the electrode assembly accommodating portion 11. A punch 320 is included.
  • the depth of the accommodating portion 11 may change due to restoring force, and the accommodating portion formed in the pouch film 20 ( 11) may need to be checked to see if the change in depth has occurred.
  • the inspection device 400 is used.
  • the inspection device 400 inspects the depth of the receiving portion 11 formed in the pouch film 20 to determine whether or not it is defective. That is, the inspection device 400 calculates the depth value of the accommodating part 11 formed in the pouch film 20, compares the calculated depth value with the set input value, and inspects whether or not there is a defect.
  • the inspection device 400 includes a distance measuring member 410 and an inspection member 420 .
  • the distance measuring member 410 is provided at a reference point (O) set on the upper part of the pouch film 20, and is a distance from the reference point to the pouch film 20 connected to the upper end of the receiving part 11.
  • a first measurement value ⁇ and a second measurement value ⁇ that is the distance from the reference point O to the bottom surface of the accommodating part 11 are respectively measured.
  • the inspection member 420 calculates the depth value ⁇ of the accommodating part 11 by subtracting the first measurement value ⁇ from the second measurement value ⁇ measured by the distance measuring member 410, , If the calculated depth value is located within the set input value range, it is determined as normal, and if it is located outside the range, it is determined as defective.
  • the depth value ⁇ of the accommodating part 11 and the set input value may vary depending on the size and thickness of the electrode assembly to be accommodated in the pouch film 20 .
  • the distance measuring member 410 may be provided as a displacement sensor, and the first measurement value ⁇ and the second measurement value ⁇ can be accurately measured through the displacement sensor.
  • a displacement sensor is a sensor used to measure a linear distance or a linear position moved by an object, and includes a laser displacement sensor.
  • the distance measuring member 410 measures a straight line distance from a reference point to the pouch film 20 connected to the upper end of the accommodating part 11, but the set range A partitioned in the pouch film 20 , and calculates a first measurement value as an average of the measured distance values.
  • the distance measuring member 410 measures the straight line distance from the reference point to the set range A partitioned in the pouch film 20 four or more times, and measures the remaining distance values excluding the maximum and minimum values among the measured distance values.
  • the first measurement value may be calculated as an average.
  • the distance measuring member 410 measures the straight line distance from the reference point to the bottom surface of the accommodating part 11, but measures it multiple times within the set range partitioned on the bottom surface of the accommodating part 11, A second measurement value is calculated as an average of the measured distance values.
  • the distance measuring member 410 measures the straight line distance from the reference point to the bottom surface of the receiving part 11 of the pouch film 20 four or more times, and averages the remaining distance values excluding the maximum and minimum values among the measured distance values.
  • the second measured value can be calculated as
  • the setting range (A) can be set to 1mm ⁇ 5mm, preferably set to 2 ⁇ 3mm.
  • the setting range (A) is 1 mm or less, the distance value of the same position can be measured, and if the setting range (A) is 5 mm or more, the moving force of the distance measuring member 410 is greatly required, resulting in poor facility performance. there is.
  • the inspection device 400 can accurately inspect the depth of the receiving portion 11 formed in the pouch film 20 during the molding process of the pouch film 20 to determine whether or not there is a defect, thereby improving work efficiency and performance. Continuity can be increased.
  • the inspection device 400 is directed to the entire width direction of the pouch film 20 perpendicular to the transport direction of the pouch film 20 (as seen in FIG. 5, the pouch film 20)
  • a full width adjusting member 430 may be further included to adjust the position of the distance measuring member 410 by moving the distance measuring member 410 in the left and right direction of the distance.
  • the full width adjusting member 430 is for adjusting the position of the distance measuring member 410 in the full width direction of the pouch film 20 .
  • the full width adjusting member 430 may be provided as a guide rod provided in the full width direction of the pouch film 20 and movably coupled to the distance measuring member 410 . That is, when the distance measuring member 410 is moved in the longitudinal direction of the guide rod, the position of the distance measuring member 410 can be adjusted while moving in the full width direction of the pouch film 20 .
  • the inspection device 400 moves the full width adjusting member 430 toward the pouch film 20 and the distance measuring member fixed to the full width adjusting member 430.
  • a height adjusting member 440 for adjusting the height of the 410 relative to the pouch film 20 may be further included. That is, the height adjusting member 440 may be provided as a cylinder that lowers the full width adjusting member 430 toward the pouch film 20 . Accordingly, the distance measuring member 410 can be precisely aligned with the set reference point, and as a result, accurate first and second measurement values can be obtained.
  • the main cutting device 500 cuts between the accommodating portion 11 of the pouch film 20 passing through the inspection device 400 to manufacture a pouch. .
  • the cutting device cuts the pouch film 20 in the full width direction based on the cutting surface cut on the pouch film 20 by the slit cutting device 200, and thus cutting accuracy can be increased.
  • the pouch molding equipment according to the present invention is a removal device for removing the pouches having the receiving portion 11 determined to be defective by the inspection device 400 among the pouches cut by the main cutting device 500 on the process line ( 600) may be further included.
  • the removal device 600 can adsorb and remove the pouch from the process line when the pouch having the accommodating portion 11 determined to be defective by the inspection device 400 is cut. Accordingly, it is possible to prevent defective pouches from being transferred to a process line for manufacturing a secondary battery.
  • the pouch molding equipment according to the present invention can inspect whether or not the accommodation part 11 formed in the pouch film 20 is defective in the process of manufacturing the pouch, thereby shortening the work time and increasing the continuity of the work. can
  • the pouch molding method according to the present invention may include a transfer step, a slit cutting step, a molding step, an inspection step, a main cutting step, and a removal step.
  • the pouch film 20 in the form of a long sheet is transferred to the forming step by using a conveyor belt, which is the transfer device 100 .
  • the slit cutting device 200 is used to partially cut the space between the accommodation part to be formed in the pouch and the accommodation part.
  • the molding step the upper surface of the pouch film 20 is pressed by the molding device 300 to form the accommodating part 11 for accommodating the electrode assembly.
  • the molding device 300 continuously molds the receiving portion 11 at regular intervals on the upper surface of the pouch film 20 being transported. That is, when the pouch film 20 is placed on the die 310, the molding apparatus 300 presses the upper surface of the pouch film 20 while the punch 320 descends to form the accommodating portion 11 for accommodating the electrode assembly. to mold
  • the depth value of the accommodating part 11 formed in the pouch film 20 is calculated, and the calculated depth value is compared with the set input value to inspect whether or not there is a defect. That is, the inspection step includes a measurement process and an inspection process, and at this time, the inspection device 400 provided with the distance measuring member 410 and the inspection member 420 is used.
  • the measuring process is a first straight line distance at right angles from a reference point to the pouch film 20 connected to the upper end of the accommodating part 11 using the distance measuring member 410 provided on the upper part of the pouch film 20.
  • a distance value and a second distance value which is a straight line distance at right angles from the reference point to the bottom surface of the receiving part 11, are respectively measured.
  • the distance from the reference point to the pouch film 20 connected to the upper end of the accommodating part 11 is measured multiple times within a set range (A) using the distance measuring member 410, and the measured distance A first measured value may be calculated as an average of the values.
  • the distance from the reference point to the bottom surface of the accommodating part 11 is measured multiple times using the distance measuring member 410 within a set range, and the second measured value is an average of the measured distance values. can be calculated.
  • the setting range (A) may be set to 1 mm to 5 mm.
  • the measuring process may further include a process of adjusting the position of the distance measuring member 410 by moving it in the full width direction of the pouch film 20 orthogonal to the conveying direction of the pouch film 20 . Accordingly, measurement accuracy may be increased by adjusting the position of the distance measuring member 410 in the entire width direction of the pouch. Also, in the measuring process, the height of the distance measuring member 410 may be adjusted with respect to the pouch film 20 by lowering the distance measuring member 410 toward the pouch film 20 . Accordingly, the height of the distance measuring member 410 may be adjusted to match the reference point.
  • the depth value of the accommodating part 11 is calculated by subtracting the first measurement value from the second measurement value measured in the measurement process using the inspection member 420, and the calculated depth value is set within an input value range. If it is located within the range, it is determined to be normal, and if it is located outside the range, it is determined to be defective.
  • the distance measuring member 410 may be provided as a displacement sensor, and accordingly, the first and second measurement values may be accurately measured.
  • the pouch 10 is manufactured by cutting the pouch film 20 between the accommodating portion 11 that has passed the inspection process and the accommodating portion 11 using the main cutting device 500 . At this time, the pouch film 20 is cut based on the cut portion of the pouch film 20 formed in the slit cutting step.
  • the pouch having the accommodation portion 11 determined to be defective among the pouches cut by the main cutting step is adsorbed using the removal device 600 to be removed on the process line. Accordingly, it is possible to prevent defective pouches from being transported to an assembly line for assembling a secondary battery.

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Abstract

본 발명은 파우치 성형설비로서, 파우치 필름을 이송하는 이송장치; 이송장치에 의해 이송된 파우치 필름의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하는 성형장치; 및 상기 파우치 필름에 형성된 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사하는 검사장치를 포함하며, 상기 검사장치는, 상기 파우치 필름의 상부에 설정된 기준점에 마련되고, 상기 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리인 제1 측정값과 상기 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값을 각각 측정하는 거리 측정부재; 및 상기 거리 측정부재에 의해 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 외에 위치하면 불량으로 판별하는 검사부재를 포함한다.

Description

파우치 성형설비 및 성형방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2021년 12월 06일자 한국특허출원 제10-2021-0173290호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 파우치 필름에 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하되, 상기 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 정확하게 측정하고 검사할 수 있는 파우치 성형설비 및 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 이차전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지를 말한다. 이러한 이차전지는 폰, 노트북 컴퓨터 및 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
그리고 상기 이차전지는 전극 조립체의 구조에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지는 스택형 구조, 권취형(젤리롤형) 구조, 스택/폴딩형 구조로 분류될 수 있다.
상기 이차전지는 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 파우치를 포함하고, 상기 전극조립체는 전극과 분리막이 교대로 적층되는 구조를 가진다.
한편, 상기 파우치의 제조방법은 파우치 필름을 연속하여 공급하는 공급공정, 공급된 파우치 필름에 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 연속하여 성형하는 성형공정, 파우치 필름에 성형된 수용부와 수용부 사이를 커팅하여 완제품 파우치를 제조하는 커팅공정을 포함한다.
여기서 상기 파우치의 제조방법은 상기 커팅공정이 완료되면, 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 측정하여 불량여부를 검사하는 검사공정을 더 포함하며, 상기 검사공정은 작업자가 눈금자 또는 버니어 캘리퍼스를 이용하여 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 검사하고 있다.
그러나 상기 검사공정은 작업시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 특히 작업자 마다 측정 오차가 발생하여 정확한 검사결과를 얻기 어렵고, 성형공정이 완료된 후, 검사를 진행해야 하기 때문에 작업의 연속성이 떨어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 파우치 성형설비 및 성형방법은 파우치 필름 성형공정과 파우치 필름 커팅공정 사이에 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 검사하는 검사공정을 포함하고, 상기 검사공정은 변위센서를 이용함으로써 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 정확하게 측정하고 검사할 수 있고, 이에 따라 작업시간을 크게 단축할 수 있으며, 특히 작업의 연속성을 높일 수 있다. 또한 파우치 필름에 성형된 수용부를 모두 검사할 수 있어 검사 정확도를 높일 수 있는 것을 과제로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파우치 성형설비는 파우치 필름을 이송하는 이송장치; 이송장치에 의해 이송된 파우치 필름의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하는 성형장치; 및 상기 파우치 필름에 형성된 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사하는 검사장치를 포함하며, 상기 검사장치는, 상기 파우치 필름의 상부에 설정된 기준점에 마련되고, 상기 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리인 제1 측정값과 상기 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값을 각각 측정하는 거리 측정부재; 및 상기 거리 측정부재에 의해 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 외에 위치하면 불량으로 판별하는 검사부재를 포함할 수 있다.
상기 거리 측정부재는 변위센서로 마련될 수 있다.
상기 거리 측정부재는, 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리를 설정 범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출할 수 있다.
상기 거리 측정부재는, 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리를 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출할 수 있다.
상기 설정 범위는 1mm~5mm로 설정될 수 있다.
상기 검사장치는, 상기 파우치 필름의 이송방향과 직교되는 파우치 필름의 전폭방향으로 상기 거리 측정부재를 이동시켜서 위치를 조절하는 전폭 조절부재를 더 포함할 수 있다.
상기 검사장치는, 상기 파우치 필름을 향하게 상기 전폭 조절부재를 이동시켜서 상기 파우치 필름을 기준으로 상기 거리 측정부재의 높이를 조절하는 높이 조절부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 파우치 성형방법은 파우치 필름을 이송하는 이송단계; 이송된 파우치 필름의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하는 성형단계; 상기 파우치 필름에 형성된 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사하는 검사단계를 포함하며, 상기 검사단계는, 상기 파우치 필름의 상부에 마련된 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리인 제1 측정값과, 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값을 각각 측정하는 측정공정; 및 상기 측정공정에서 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 외에 위치하면 불량으로 판별하는 검사공정을 포함할 수 있다.
상기 측정공정에서 상기 거리 측정부재는 변위센서로 마련될 수 있다.
상기 측정공정는, 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리를 설정 범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출할 수 있다.
상기 측정공정는, 상기 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리를 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출할 수 있다.
상기 설정 범위는 1mm~5mm로 설정될 수 있다.
상기 측정공정은, 상기 파우치 필름의 이송방향과 직교되는 파우치 필름의 전폭방향으로 거리 측정부재를 이동시켜서 위치를 조절하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 측정공정은, 상기 파우치 필름을 향하게 상기 거리 측정부재를 이동시켜서 상기 파우치 필름을 기준으로 상기 거리 측정부재의 높이를 조절하는 공정을 더 포함할 수 있다.
상기 검사단계가 완료되면, 상기 파우치 필름의 수용부와 수용부 사이를 커팅하여 파우치를 제조하는 커팅단계; 및 상기 파우치 중 검사단계에서 불량으로 판별된 수용부가 형성된 파우치를 배출시켜서 제거하는 제거단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 성형설비는 변위센서를 포함함으로써 파우치 필름에 성형된 수용부의 깊이를 정확하게 측정하고 검사할 수 있고, 이에 따라 작업시간을 크게 단축할 수 있으며, 작업의 연속성을 높일 수 있다. 특히 본 발명의 성형설비는 파우치 필름에 성형된 수용부를 모두 검사할 수 있어 정확한 검사결과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 파우치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 파우치 성형설비를 대략적으로 도시한 공정도.
도 3은 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 슬릿 커팅장치를 도시한 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 성형장치를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 거리 측정부재를 도시한 사시도.
도 6은 거리 측정부재의 거리 측정상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 전폭 조절부재를 도시한 측면도.
도 8는 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 높이 조절부재를 도시한 측면도.
도 9는 본 발명에 따른 파우치 성형설비의 메인 커팅장치를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 파우치 성형방법을 나타낸 순서도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 파우치]
본 발명의 파우치(10)는 도 1에 도시되어 있는 것과 같이, 전극조립체(미도시)를 수용하기 위한 것이다. 즉, 파우치(10)는 전극조립체를 수용하는 수용부(11)와, 상기 수용부(11)를 밀봉하는 실링부(12)를 포함한다.
한편, 파우치(10)는 파우치 필름(20)을 성형하여 제조될 수 있다. 즉, 파우치 필름(20)의 상면에 전극조립체를 수용하기 위한 한 쌍의 수용홈으로 마련된 수용부(11)를 성형하고, 한 쌍의 수용홈이 대응되도록 파우치 필름(20)을 반으로 접으면 전극조립체를 수용할 수 있는 파우치(10)를 제조할 수 있다.
이와 같은 구조를 가진 파우치(10)는 본 발명에 따른 파우치 성형설비를 통해 제조될 수 있다, 특히 본 발명에 따른 파우치 성형설비는 파우치를 제조하는 과정에서 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 불량여부를 정확히 검사할 수 있다. 이에 따라 작업시간을 크게 단축할 수 있고, 작업의 연속성을 높일 수 있으며, 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)를 모두 검사할 수 있어 정확한 검사결과를 얻을 있다.
[본 발명에 따른 파우치 성형설비]
일례로, 본 발명에 따른 파우치 성형설비는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 이송장치(100), 슬릿 커팅장치(200), 성형장치(300), 검사장치(400), 메인 커팅장치(500) 및 제거장치(600)를 포함한다.
이송장치
이송장치(100)는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이, 긴 시트 형태의 파우치 필름(20)을 슬릿 커팅장치(200), 성형장치(300), 검사장치(400)를 거쳐서 메인 커팅장치(500)까지 이송하기 위한 것이다. 즉, 이송장치(100)는 파우치 필름(20)이 상면에 배치되고, 파우치 필름(20)을 슬릿 커팅장치(200)까지 이송하는 컨베이어벨트로 마련될 수 있다.
슬릿 커팅장치
슬릿 커팅장치(200)는 도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 필름 커팅시 효율성과 커팅성을 높이기 위해 파우치에 형성될 수용부 자리와 수용부 자리 사이를 일부 커팅하기 위한 것이다. 즉, 슬릿 커팅장치(200)는 도 4에서 보았을 때 파우치 필름(20)의 전폭방향으로 일부를 커팅하는 회전 칼날(210)을 포함한다.
성형장치
성형장치(300)는 도 4에 도시되어 있는 것과 같이, 이송된 파우치 필름(20)의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 형성하기 위한 것이다. 즉, 성형장치(300)는 파우치 필름(20)이 배치되는 다이(310), 다이(310)의 상부에 구비되고 파우치 필름(20)의 상면을 가압하여 전극조립체 수용부(11)를 성형하는 펀치(320)를 포함한다.
한편, 성형장치(300)에 의해 수용부(11)가 형성된 파우치 필름(20)은 복원력에 의해 수용부(11)의 깊이에 변화가 발생할 수 있고, 상기 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 깊이 변화가 발생했는지 검사가 필요할 수 있다. 이때 검사장치(400)를 사용한다.
검사장치
검사장치(400)는 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 깊이를 검사하여 불량여부를 검사하기 위한 것이다. 즉, 검사장치(400)는 상기 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사한다.
일례로, 검사장치(400)는 거리 측정부재(410)와 검사부재(420)를 포함한다.
상기 거리 측정부재(410)는, 상기 파우치 필름(20)의 상부에 설정된 기준점(O)에 마련되고, 상기 기준점에서 상기 수용부(11)의 상단에 연결된 상기 파우치 필름(20)까지의 거리인 제1 측정값(α)과 상기 기준점(O)에서 상기 수용부(11)의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값(β)을 각각 측정한다.
상기 검사부재(420)는 상기 거리 측정부재(410)에 의해 측정된 제2 측정값(β)에서 제1 측정값(α)을 빼서 상기 수용부(11)의 깊이값(γ)을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 범위 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 범위 외에 위치하면 불량으로 판별한다.
한편, 깊이값(γ) 계산공식은 (β)-(α)= (γ) 이다.
한편, 상기 수용부(11)의 깊이값(γ)과 설정된 입력값은 파우치 필름(20)에 수용될 전극조립체의 크기 및 두께에 따라 달라질 수 있다.
여기서 상기 거리 측정부재(410)는 변위센서로 마련될 수 있으며, 상기 변위센서를 통해 제1 측정값(α)과 제2 측정값(β)을 정확하게 측정할 수 있다. 한편, 변위센서(displacement sensor)는 물체가 이동한 직선 거리 또는 직선 위치를 계측하는데 사용하는 센서로, 레이저 변위센서 등이 있다.
한편, 상기 거리 측정부재(410)는, 기준점에서 상기 수용부(11)의 상단에 연결된 상기 파우치 필름(20)까지의 직선 거리를 측정하되, 파우치 필름(20)에 구획된 설정 범위(A) 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출한다. 예로, 거리 측정부재(410)는 기준점에서 파우치 필름(20)에 구획된 설정 범위(A)까지의 직선 거리를 4회 이상 측정하고, 측정된 거리값 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 거리값의 평균으로 제1 측정값을 산출할 수 있다.
한편, 상기 거리 측정부재(410)는, 기준점에서 상기 수용부(11)의 바닥면까지의 직선 거리를 측정하되, 수용부(11)의 바닥면에 구획된 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출한다. 예로 거리 측정부재(410)는 기준점에서 파우치 필름(20)의 수용부(11) 바닥면까지의 직선 거리를 4회 이상 측정하고, 측정된 거리값 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 거리값의 평균으로 제2 측정값을 산출할 수 있다.
한편, 상기 설정 범위(A)는 1mm~5mm로 설정되고, 바람직하게는 2~3mm로 설정될 수 있다. 여기서 설정 범위(A)가 1mm 이하이면, 동일 위치의 거리값이 측정될 수 있고, 설정범위(A)가 5mm이상이면, 거리 측정부재(410)의 이동력이 크게 필요하여 설비성이 떨어질 수 있다.
따라서 상기 검사장치(400)는, 파우치 필름(20)의 성형과정에서 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 깊이를 정확하여 불량여부를 정확하게 검사할 수 있고, 이에 따라 작업의 효율성과 연속성을 높일 수 있다.
한편, 상기 검사장치(400)는, 도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 파우치 필름(20)의 이송방향과 직교되는 파우치 필름(20)의 전폭방향(도 5에서 보았을 때 파우치 필름(20)의 좌우방향)으로 상기 거리 측정부재(410)를 이동시켜서 거리 측정부재(410)의 위치를 조절하는 전폭 조절부재(430)를 더 포함할 수 있다.
즉, 전폭 조절부재(430)는 상기 파우치 필름(20)의 전폭방향으로 거리 측정부재(410)의 위치를 조절하기 위한 것이다. 전폭 조절부재(430)는 상기 파우치 필름(20)의 전폭방향으로 마련되고 거리 측정부재(410)가 이동 가능하게 결합되는 가이드봉으로 마련될 수 있다. 즉, 상기 가이드봉의 길이방향으로 거리 측정부재(410)를 이동시키면, 상기 파우치 필름(20)의 전폭방향으로 거리 측정부재(410)가 이동하면서 위치를 조절할 수 있다.
한편, 상기 검사장치(400)는, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 파우치 필름(20)을 향하게 상기 전폭 조절부재(430)를 이동시켜서 전폭 조절부재(430)에 고정된 상기 거리 측정부재(410)의 높이를 상기 파우치 필름(20)을 기준으로 조절하는 높이 조절부재(440)를 더 포함할 수 있다. 즉, 높이 조절부재(440)는 상기 전폭 조절부재(430)를 파우치 필름(20)을 향해 하강시키는 실린더로 마련될 수 있다. 이에 따라 거리 측정부재(410)를 설정된 기준점에 정확하게 일치시킬 수 있고, 그 결과 정확한 제1 및 제2 측정값을 얻을 수 있다.
메인 커팅장치
메인 커팅장치(500)는 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 검사장치(400)를 통과한 상기 파우치 필름(20)의 수용부(11)와 수용부(11) 사이를 커팅하여 파우치를 제조한다. 이때 커팅장치는 슬릿 커팅장치(200)에 의해 파우치 필름(20)에 커팅된 커팅면을 기준으로 파우치 필름(20)을 전폭방향으로 커팅하며, 이에 따라 커팅 정확도를 높일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 파우치 성형설비는 메인 커팅장치(500)에 의해 커팅된 파우치 중 검사장치(400)에 의해 불량으로 판별된 수용부(11)가 있는 파우치를 공정라인 상에서 제거하는 제거장치(600)를 더 포함할 수 있다.
제거장치
상기 제거장치(600)는 검사장치(400)에 의해 불량으로 판별된 수용부(11)가 형성된 파우치가 커팅되면, 이를 흡착하여 공정라인에서 제거할 수 있다. 이에 따라 불량 파우치가 이차전지를 제조하는 공정라인으로 이송되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 파우치 성형설비는 파우치를 제조하는 과정에서 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 불량여부를 검사할 수 있고, 이에 따라 작업의 시간을 단축하고, 작업의 연속성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 파우치 성형설비를 이용한 파우치 설형방법을 설명한다.
[본 발명에 따른 파우치 성형방법]
본 발명에 따른 파우치 성형방법은 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 이송단계, 슬릿 커팅단계, 성형단계, 검사단계, 메인 커팅단계 및 제거단계를 포함할 수 있다.
이송단계는 도 2를 참조하면, 이송장치(100)인 컨베이어벨트를 이용하여 긴 시트 형태의 파우치 필름(20)을 성형단계까지 이송한다.
슬릿 커팅단계는 도 3을 참조하면, 슬릿 커팅장치(200)를 이용하여 파우치에 형성될 수용부 자리와 수용부 자리 사이를 일부 커팅한다.
성형단계는 성형장치(300)를 통해 파우치 필름(20)의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부(11)를 성형한다. 이때 성형장치(300)는 이송되는 파우치 필름(20) 상면에 일정한 간격으로 수용부(11)를 연속하여 성형한다. 즉, 성형장치(300)는 파우치 필름(20)이 다이(310)에 배치되면 펀치(320)가 하강하면서 파우치 필름(20)의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부(11)를 성형한다.
검사단계는, 상기 파우치 필름(20)에 형성된 수용부(11)의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사한다. 즉, 검사단계는 측정공정과 검사공정을 포함하며, 이때 거리 측정부재(410)와 검사부재(420)로 마련된 검사장치(400)를 사용한다.
상기 측정공정은 상기 파우치 필름(20)의 상부에 마련된 거리 측정부재(410)를 이용하여 기준점에서 상기 수용부(11)의 상단에 연결된 상기 파우치 필름(20)까지의 직각으로 직선 거리인 제1 거리값과, 기준점에서 상기 수용부(11)의 바닥면까지의 직각으로 직선 거리인 제2 거리값을 각각 측정한다.
여기서 상기 측정공정는 거리 측정부재(410)를 이용하여 기준점에서 상기 수용부(11)의 상단에 연결된 상기 파우치 필름(20)까지의 거리를 설정 범위(A) 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 측정공정는 상기 거리 측정부재(410)를 이용하여 기준점에서 상기 수용부(11)의 바닥면까지의 거리를 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출할 수 있다.
한편, 설정 범위(A)는 1mm~5mm로 설정될 수 있다.
한편, 상기 측정공정은, 상기 파우치 필름(20)의 이송방향과 직교되는 파우치 필름(20)의 전폭방향으로 거리 측정부재(410)를 이동시켜서 위치를 조절하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 파우치의 전폭방향으로 거리 측정부재(410)의 위치를 조절하여 측정 정확도를 높일 수 있다. 또한 측정공정은 상기 파우치 필름(20)을 향하게 거리 측정부재(410)를 하강시켜서 파우치 필름(20)을 기준으로 거리 측정부재(410)의 높이를 조절할 수 있다. 이에 따라 거리 측정부재(410)의 높이를 조절하여 기준점에 일치시킬 수 있다.
검사공정은 검사부재(420)를 이용하여 상기 측정공정에서 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부(11)의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 범위 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 범위 외에 위치하면 불량으로 판별한다.
한편, 상기 거리 측정부재(410)는 변위센서로 마련될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1 및 제2 측정값을 정확하게 측정할 수 있다.
메인 커팅단계는 메인 커팅장치(500)를 이용하여 검사공정을 통과한 수용부(11)와 수용부(11) 사이의 파우치 필름(20)을 커팅하여 파우치(10)를 제조한다. 이때 슬릿 커팅단계에서 형성된 파우치 필름(20)의 커팅부를 기준으로 파우치 필름(20)을 커팅한다.
제거단계는 제거장치(600)를 이용하여 메인 커팅단계에 의해 커팅된 파우치 중 불량으로 판별된 수용부(11)가 형성된 파우치를 흡착하여 공정라인 상에서 제거할 수 있다. 이에 따라 불량 파우치가 이차전지를 조립하기 위한 조립라인으로 이송되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
[부호의 설명]
10: 파우치
20: 파우치 필름
11: 수용부
12: 실링부
100: 이송장치
200: 슬릿 커팅장치
210; 회전 칼날
300: 성형장치
310: 다이
320: 펀치
400: 검사장치
410: 거리 측정부재
420: 검사부재
430: 전폭 조절부재
440: 높이 조절부재
500: 메인 커팅장치
600: 제거장치

Claims (15)

  1. 파우치 필름을 이송하는 이송장치;
    이송장치에 의해 이송된 파우치 필름의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하는 성형장치; 및
    상기 파우치 필름에 형성된 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사하는 검사장치를 포함하며,
    상기 검사장치는,
    상기 파우치 필름의 상부에 설정된 기준점에 마련되고, 상기 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리인 제1 측정값과 상기 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값을 각각 측정하는 거리 측정부재; 및
    상기 거리 측정부재에 의해 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 외에 위치하면 불량으로 판별하는 검사부재를 포함하는 파우치 성형설비.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리 측정부재는 변위센서로 마련되는 파우치 성형설비.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리 측정부재는, 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리를 설정 범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출하는 파우치 성형설비.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리 측정부재는, 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리를 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출하는 파우치 성형설비.
  5. 청구항 3 또는 4에 있어서,
    상기 설정 범위는 1mm~5mm로 설정되는 파우치 성형설비.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사장치는, 상기 파우치 필름의 이송방향과 직교되는 파우치 필름의 전폭방향으로 상기 거리 측정부재를 이동시켜서 위치를 조절하는 전폭 조절부재를 더 포함하는 파우치 성형설비.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 검사장치는, 상기 파우치 필름을 향하게 상기 전폭 조절부재를 이동시켜서 상기 파우치 필름을 기준으로 상기 거리 측정부재의 높이를 조절하는 높이 조절부재를 더 포함하는 파우치 성형설비.
  8. 파우치 필름을 이송하는 이송단계;
    이송된 파우치 필름의 상면을 가압하여 전극조립체를 수용하기 위한 수용부를 성형하는 성형단계;
    상기 파우치 필름에 형성된 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값과 설정된 입력값을 대비하여 불량여부를 검사하는 검사단계를 포함하며,
    상기 검사단계는,
    상기 파우치 필름의 상부에 마련된 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리인 제1 측정값과, 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리인 제2 측정값을 각각 측정하는 측정공정; 및
    상기 측정공정에서 측정된 제2 측정값에서 제1 측정값을 빼서 상기 수용부의 깊이값을 계산하고, 계산된 깊이값이 설정된 입력값 내에 위치하면 정상으로 판별하고, 외에 위치하면 불량으로 판별하는 검사공정을 포함하는 파우치 성형방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정공정에서 상기 거리 측정부재는 변위센서로 마련되는 파우치 성형방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정공정는, 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 상단에 연결된 상기 파우치 필름까지의 거리를 설정 범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제1 측정값을 산출하는 파우치 성형방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정공정는, 상기 거리 측정부재를 이용하여 기준점에서 상기 수용부의 바닥면까지의 거리를 설정범위 내에서 복수번 측정하고, 측정된 거리값들의 평균으로 제2 측정값을 산출하는 파우치 성형방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 설정 범위는 1mm~5mm로 설정되는 파우치 성형방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정공정은, 상기 파우치 필름의 이송방향과 직교되는 파우치 필름의 전폭방향으로 거리 측정부재를 이동시켜서 위치를 조절하는 공정을 더 포함하는 파우치 성형방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 측정공정은, 상기 파우치 필름을 향하게 상기 거리 측정부재를 이동시켜서 상기 파우치 필름을 기준으로 상기 거리 측정부재의 높이를 조절하는 공정을 더 포함하는 파우치 성형방법.
  15. 청구항 8에 있어서,
    상기 검사단계가 완료되면, 상기 파우치 필름에 형성된 수용부와 수용부 사이를 커팅하여 파우치를 제조하는 커팅단계; 및
    상기 파우치 중 검사단계에서 불량으로 판별된 수용부가 형성된 파우치를 배출시켜서 제거하는 제거단계를 더 포함하는 파우치 성형방법.
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