KR102008871B1 - 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이차전지 전극 노칭시스템(1)으로, 더욱 상세하게는 이송 투입되는 전극 필름(F)의 레이저 양면 가공 및 가공 후 상기 필름(F)을 진공 롤러(Vacuum Feeding Roller)를 통해 이송시키는 시스템에 관한 것이다.

Description

진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템{ELECTRODE NOTCHING SYSTEM FOR SECONDARY BATTERY COMPRISING VACUUM ROLLER}

본 발명은 이차전지 전극 노칭시스템(1)으로, 더욱 상세하게는 이송 투입되는 전극 필름(F)의 레이저 양면 가공 및 가공 후 상기 필름(F)을 진공 롤러(Vacuum Feeding Roller)를 통해 이송시키는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지의 폴리머 전극용 필름을 전극 형태로 전단 가공하는 노칭(Notching) 시스템은 롤형태로 감겨 있는 전극 필름(F)을 풀어 이송시키는 언와인더부와, 레이저 가공 방식으로 미가공 필름(F)을 전극 형태로 전단 가공해주는 노칭가공부, 레이저 가공 완료된 필름(F)을 리와인더부 측으로 이송시키는 롤링부, 그리고 가공된 전극 필름(F)을 롤형태로 다시 감아주는 리와인더부 등으로 구성된다.

이하에서는 상기의 구성들로 이루어진 노칭 시스템에서 발생하는 문제점에 대하여 상세히 살펴보도록 한다.

도 1은 종래의 노칭시스템에서 한 개의 노칭장치만으로 전극 필름을 가공하는 단계를 설명하기 위한 참고도이다.

먼저 도 1을 참고하면, 종래의 노칭 시스템에서는 한 개의 노칭장치(81)가 상기 노칭장치(81)의 하측으로 투입되는 전극 필름(F)의 상부면에 레이저 조사하는 것이 일반적이다. 즉, 레이저 수평 가공이 아닌 수직 가공 방식을 통해 전극 필름(F)을 가공한다. 이는 레이저 조사 후 발생하는 이물질이, 가공된 전극 필름(F)으로부터 용이하게 제거되는 것이 상대적으로 비용이하게 만드는 일 요인이 된다.

더욱 상세하게 종래의 노칭 시스템을 살펴보면, 노칭장치(81)의 하측으로 전극 필름(F)이 대략 수평하게 투입되며, 투입되는 필름(F)의 하측에는 레이저 가공에 의하여 발생하는 스크랩을 제거하는 스크랩 제거부(미도시)가 배치된다. 다만, 도시된 바와 같이 필름(F)은 수평하게 투입되고, 레이저 가공면은 그 상부면에 통하여 이루어지므로, 발생하는 이물질 등이 상기 필름(F)으로부터 용이하게 제거되는 것이 쉽지 않다. 즉, 레이저 조사시, 상부면의 레이저 가공측과 인접한 측에 놓인 이물질은 스크랩 제거부 측으로 용이하게 이동하는 것이 불가능하다.

또한, 한 개의 노칭장치(81)만으로 전극 필름(F)의 일 면만을 고출력 레이저 가공함으로써, 상기 필름(F)의 가공면에 레이저가 집중되는 현상이 발생하며 이는 가공 측과 인접한 측 주변에 위치하는 금속 호일 및 코팅층에 열손상, 버(Burr) 및 전극 분진 등이 발생할 가능성이 상대적으로 높을 수밖에 없다.

그리고 고출력 가공에 따라 상대적으로 고가의 공정 수행 비용 역시 발생하기 때문에 해당 장비 사용자에게 부담으로 돌아온다.

도 2는 도 1에 따른 노칭시스템에서 레이저 가공된 전극 필름을 이송시키는 압착 피딩 롤러에 대한 참고도이다.

도 2를 참고하면, 추가적인 문제점으로 종래의 노칭 시스템은 필름(F)에 레이저 가공이 종료된 이후 리와인더부 측으로의 이송을 위한 한 쌍의 롤러(85) 사이로 상기 필름(F)이 투입되며, 이러한 롤러들(85)은 필름(F)을 압착하여 피딩하는 것이 일반적이다. 따라서, 필름(F) 가압에 따른 압착면의 파손 및 스크래치 발생을 피할 수 없으며 이는 공정 불량을 야기시키는 일 요인이 된다.

또한, 한 쌍의 롤러(85)는 동일 속도로 회전하여 필름(F)을 피딩하는 것이 이론적으로 가능할 수는 있으나, 실제 공정에서는 전 공정 시간동안 롤러 간 속도를 일치시키는 것이 쉽지 않다. 따라서, 속도 불일치 시 압착되는 필름(F)의 슬립 현상이 발생할 수밖에 없으며, 이는 전체 시스템(1)에서 상기 필름(F)이 일정속도로 이송되는 것을 방해한다. 결국, 노칭장치(310)로 투입되는 필름(F)의 이송 속도에 순간적인 변화가 발생하며, 결국 정교한 레이저 가공을 불가능하게 하는 문제점이 발생한다.

전술한 문제점들을 일거에 해결하기 위하여, 본 발명의 발명자는 전극 필름의 양면 가공을 통해 필름(F)의 가공면에 레이저가 집중되는 현상을 방지 가능하고 가공면과 인접한 측 주변 열 영향을 감소시키는 동시에, 진공 롤링부(50)를 통해 전극 필름(F)을 이송시킴으로써 필름(F) 이송 속도에 편차가 발생하는 것을 방지 가능하며 압착 과정이 없어 필름(F)에 파손 및 스크래치 등이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템(1)에 대하여 개시하고자 한다.

국내공기특허 제10-2013-0073326호 '이차전지의 전극 노칭시스템용 필름 이송장치'

앞서 본 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,

본 발명은 이송 투입되는 미가공 전극 필름을 양면 가공함으로써 전극 필름의 가공면에 열영향을 최소화하여 가공면과 인접한 측 주변에 금속 호일 및 코팅층이 열손상되는 것을 방지하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 미가공 전극 필름을 양면 가공함으로써 버 및 전극 분진 발생을 최소화하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전극 필름이 한 쌍의 노칭장치의 이격 공간 사이로 하방 투입되어 수평 가공되어 레이저 가공에 의하여 발생하는 이물질 등이 상기 필름으로부터 용이하게 제거 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 노칭장치를 통해 레이저 양면 가공함으로써 상대적으로 저출력 가공을 수행하여 공정 수행 비용을 절감 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 노칭장치가 제1 및/또는 제2 방향으로 이동 가능하여 전극 필름 소재 폭에 따라 양 노칭장치 간 이격 거리의 조절 및 레이저 조사 초점의 자유로운 조절이 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 작동명령부의 제어 하에, 양 노칭장치간 레이저 가공 초점을 상이하게 조정하여 필름의 양면을 상이한 패턴으로 가공 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 진공롤링부를 통해 레이저 가공 완료된 전극 필름을 이송시키며, 예를 들어 필름이 밀착하는 측의 롤링면을 흡기를 통해 상기 필름을 고정함으로써, 한 쌍의 롤러를 통해 필름을 압착 피딩하는 방식을 탈피하여 전체 시스템에서 필름이 일정속도로 이송 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 필름이 일정속도로 이송되어 전 단계에서 미가공 전극 필름이 정교한 레이저 가공이 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 한 개의 진공롤링부만을 활용함으로써, 한 쌍의 롤러를 통해 필름을 압착 피딩하는 방식에 의하여 필름 압착면의 파손 및 스크래치 발생을 미연에 방지 가능하도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 진공롤링부의 레이저 가공 완료된 전극 필름이 밀착하지 않는 측 면을 통해 공기를 배출함으로써 상기 필름의 가공부 측에 잔존하는 이물질이 상기 필름으로부터 용이하게 제거되도록 하는 이차전지 전극 노칭시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 앞서 상술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의하여 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템은 미가공 상태의 전극 필름을 롤 형태로 감은 상태에서 제어부의 제어 하 감겨진 상기 전극 필름이 풀려져 이송되도록 하는 언와인더부; 이송되는 상기 전극 필름을 레이저 가공하는 노칭부; 레이저 가공된 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면을 흡기를 통해 고정하여 이송시키는 진공롤링부; 및 터치롤에서 레이저 가공된 전극 필름을 되감는 리와인더부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 진공롤링부는 상기 레이저 가공된 전극 필름이 밀착하지 않는 측 롤링면은 배기를 통해 상기 기가공 필름의 가공부 측 이물질의 배출을 유도하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 진공롤링부는 바디를 형성하며 원통형으로 형성되는 몸체부; 상기 전극 필름이 밀착하는 측의 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 공기의 배출을 유도하는 관통공인 유출구; 일 단이 상기 유출구와 연통되며 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 형성되어 유출공기 유동 경로를 형성하는 제1 유로; 및 상기 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면에 다수 형성되며 상기 제1 유로의 일 측과 연통되어, 상기 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면으로부터 상기 제1 유로 측으로의 공기의 유동을 허용하는 기공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 유출구는 상기 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 상호 원주 방향으로 이격되어 다수 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 제1 유로는 상기 몸체부의 길이방향 중심축과 평행하게 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 진공롤링부는 바디를 형성하며 원통형으로 형성되는 몸체부; 상기 전극 필름이 밀착하는 측의 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 외측으로의 공기의 배출을 유도하는 관통공인 유출구; 상기 전극 필름이 밀착하지 않는 측 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 외측으로부터의 공기의 유입을 유도하는 관통공인 유입구; 일 단이 상기 유출구와 연통되며 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 형성되어 유출공기 유동 경로를 형성하는 제1 유로; 일 단이 상기 유입구와 연통되어 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 형성되어 유입공기 유동 경로를 형성하는 제2 유로; 및 상기 몸체부의 측면에 다수 형성되며 상기 제1 유로 및 제2 유로의 일 측과 각각 연통되어, 공기의 제1 유로 측으로의 유출 및 제2 유로로부터의 유입을 허용하는 기공부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 진공롤링부의 측면에 있어서, 롤링면이 비롤링면보다 더욱 큰 면적을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 제1 유로와 연통되는 기공부의 개수가 상기 제2 유로와 연통되는 기공부의 개수보다 상대적으로 다수 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 노칭부는 이송되는 미가공 전극 필름을 레이저 양면 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 시스템에 구비되는 상기 노칭부는 상호 이격된 공간 측으로 이송되는 전극 필름의 전면 및 배면을 레이저 가공하는 한 쌍의 노칭장치;를 포함하며, 상기 노칭장치는 연직 방향으로 이송 투입되는 미가공 전극 필름을 레이저 수평 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 구성에 의하여 다음과 같은 효과를 가진다.

본 발명은 이송 투입되는 미가공 전극 필름을 양면 가공함으로써 전극 필름의 가공면에 열영향을 최소화하여 가공면과 인접한 측 주변에 금속 호일 및 코팅층이 열손상되는 것을 방지하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 미가공 전극 필름을 양면 가공함으로써 버 및 전극 분진 발생을 최소화하도록 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 전극 필름이 한 쌍의 노칭장치의 이격 공간 사이로 하방 투입되어 수평 가공되어 레이저 가공에 의하여 발생하는 이물질 등이 상기 필름으로부터 용이하게 제거 가능하도록 하는 효과가 도출된다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 노칭장치를 통해 레이저 양면 가공함으로써 상대적으로 저출력 가공을 수행하여 공정 수행 비용을 절감 가능하도록 하는 효과를 보인다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 노칭장치가 제1 및/또는 제2 방향으로 이동 가능하여 전극 필름 소재 폭에 따라 양 노칭장치 간 이격 거리의 조절 및 레이저 조사 초점의 자유로운 조절이 가능하도록 하는 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명은 작동명령부의 제어 하에, 양 노칭장치간 레이저 가공 초점을 상이하게 조정하여 필름의 양면을 상이한 패턴으로 가공 가능하도록 하는 효과가 도출된다.

또한, 본 발명은 진공롤링부를 통해 레이저 가공 완료된 전극 필름 이송시키며, 예를 들어 필름이 밀착하는 측의 롤링면을 흡기를 통해 상기 필름을 고정함으로써, 한 쌍의 롤러를 통해 필름을 압착 피딩하는 방식을 탈피하여 전체 시스템에서 필름이 일정속도로 이송 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 필름이 일정속도로 이송되어 전 단계에서 미가공 전극 필름이 정교한 레이저 가공이 가능하도록 하는 효과를 나타낼 수 있다.

또한, 본 발명은 한 개의 진공롤링부만을 활용함으로써, 한 쌍의 롤러를 통해 필름을 압착 피딩하는 방식에 의하여 필름 압착면의 파손 및 스크래치 발생을 미연에 방지 가능하도록 하는 효과를 가진다.

또한, 본 발명은 진공롤링부의 레이저 가공 완료된 전극 필름이 밀착하지 않는 측 면을 통해 공기를 배출함으로써 상기 필름의 가공부 측에 잔존하는 이물질이 상기 필름으로부터 용이하게 제거되도록 하는 효과를 가진다.

도 1은 종래의 노칭시스템에서 한 개의 노칭장치만으로 전극 필름을 가공하는 단계를 설명하기 위한 참고도이고;
도 2는 도 1에 따른 노칭시스템에서 레이저 가공된 전극 필름을 이송시키는 압착 피딩 롤러에 대한 참고도이고;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭시스템의 전체적인 개략도이고;
도 4는 도 3에 따른 노칭시스템의 블럭도이고;
도 5는 도 4에 따른 노칭부의 블럭도이고;
도 6은 도 4에 따른 노칭부의 사시도이고;
도 7은 도 4에 따른 노칭장치의 일 방향 사시도이고;
도 8은 도 4에 따른 노칭장치의 측면도이고;
도 9는 도 4에 따른 노칭장치의 타 방향 사시도이고;
도 10은 도 5에 따른 노칭부를 통하여 전극 필름이 가공되는 단계를 설명하기 위한 참고도이고;
도 11는 도 3에 따른 진공롤링부의 사시도이고;
도 12는 도 11에 따른 진공롤링부의 AA' 단면도이고;
도 13은 도 11에 따른 진공롤링부를 통하여 전극 필름이 이송되는 단계를 설명하기 위한 참고도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며 청구범위에 기재된 사항을 기준으로 해석되어야 한다. 또한, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭시스템(1)에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극 노칭시스템의 전체적인 개략도이고; 도 4는 도 3에 따른 노칭시스템의 블럭도이다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명은 이차전지 전극 노칭시스템(1)으로, 더욱 상세하게는 이송 투입되는 전극 필름(F)의 레이저 양면 가공 및 가공 후 상기 필름(F)을 진공 롤러(Vacuum Feeding Roller)를 통해 이송시키는 시스템에 관한 것이다.

이를 위하여, 상기 노칭시스템(1)은 언와인더부(10), 사행방지부(20), 노칭부(30), 비전검사부(40), 진공 롤링부(50), 리와인더부(60), 제어부(미도시; 70)를 포함할 수 있다.

이하에서 상세하게 설명하겠지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 노칭시스템(1)은 노칭부(30) 측으로 이송되는 전극 필름(F)을 레이저 양면 가공할 수 있다. 따라서 전극 필름(F)의 일 방향이 아닌, 양 방향에 레이저를 가함으로써 필름(F)의 가공 측에 레이저가 집중되는 현상을 방지 가능하고 이는 가공 측과 인접한 측 주변 열 영향을 감소시킬 수 있다. 또한, 양면 가공을 통해 일 방향 가공보다 상대적으로 저출력 가공을 수행하여 가공 후 이물질 발생 최소화 등을 수행하는 것 역시 가능하다.

그리고, 상기 노칭시스템(1)은 진공 롤링부(50)를 통해 전극 필름(F)을 이송시킴으로써 필름(F) 이송 속도에 편차가 발생하는 것을 방지 가능하며, 필름(F)에 파손 및 스크래치 등이 발생하는 것을 최소화할 수 있다.

여기에서 설명하지 않은 추가적인 특징은 하기에서 상세히 설명하도록 한다.

언와인더부(10)는 미가공 상태의 전극 필름(F)을 롤 형태로 감고 있다가 제어부(70)에 제어 하에 일 방향 회전함으로써 감겨긴 필름(F)이 풀려져 이송되도록 하는 구성이다. 예를 들어, 언와인더부(10)가 회전하여 전극 필름(F)이 사행방지부(20) 측으로 이송될 수 있다.

사행방지부(20)는 투입되는 전극 필름(F)이 틸팅(Tilting)하는 것을 방지하여 노칭부(30) 측으로 직선형으로 투입되도록 하는 구성으로, 공지된 또는 공지될 임의의 구성을 통하여 상기 목적을 실행할 수 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

도 5는 도 4에 따른 노칭부의 블럭도이고; 도 6은 도 4에 따른 노칭부의 참고도이고; 도 7은 도 4에 따른 노칭장치의 일 방향 사시도이고; 도 8은 도 4에 따른 노칭장치의 측면도이고; 도 9는 도 4에 따른 노칭장치의 타 방향 사시도이고; 도 10은 도 5에 따른 노칭부를 통하여 전극 필름이 가공되는 단계를 설명하기 위한 참고도이다.

도 5 및 도 6을 참고하면, 노칭부(30)는 이송되는 전극 필름(F)을 레이저 가공하며 바람직하게 레이저 양면 가공하는 구성으로, 투입되는 전극 필름(F)의 양 측면과 (좌우 방향으로) 일정 거리 이격되어 한 쌍이 배치된다. 전술한 바와 같이 이러한 레이저 양면 조사는, 저출력 가공을 통하여 전극 필름(F)의 레이저 조사 위치와 인접한 측에 열 영향(예를 들어 금속 호일 및 코팅층이 열손상되는 것 등) 및 이물질(예를 들어 버(Burr) 및 전극 분진 등) 등의 발생을 최소화하는 것이 가능하다(도 10(a) 참고).

또한, 종래의 노칭 시스템에서는, 전술한 바와 같이 한 개의 노칭장치(81)가 상기 노칭장치(81)의 하측으로 투입되는 전극 필름(F)의 상부면 일 측을 레이저 조사하는 것이 일반적이며, 레이저 조사 후 발생하는 이물질이 가공된 전극 필름(F)으로부터 용이하게 제거되는 것이 상대적으로 비용이하다. 더욱 상세하게는, 종래의 노칭 시스템은, 노칭장치(81)의 하측으로 전극 필름(F)이 대략 수평하게 투입되며, 투입되는 필름(F)의 하측에는 레이저 가공에 의하여 발생하는 스크랩을 제거하는 스크랩 제거부(미도시)가 배치된다(도 1 참조). 다만, 상기와 같이 필름(F)은 수평하게 투입되고, 레이저 가공면은 그 상부면에 해당하므로, 발생하는 이물질 등이 상기 필름(F)으로부터 용이하게 제거되는 것이 쉽지 않다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 6을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노칭시스템(1)은 전극 필름(F)이 노칭부(30) 측으로 대략 연직방향으로 이송 투입되도록 하며, 후술할 노칭장치(310)가 투입되는 전극 필름(F)의 양 측면에 각각 한개씩 이격되어 위치하도록 한다. 따라서, 레이저 가공으로 발생한 이물질이 중력에 의하여 하측으로 용이하게 제거 가능하도록 할 수 있다. 예를 들어, 전극 필름(F)은 상측으로부터 하방으로 이송 투입되도록 할 수 있다.

이를 위하여, 노칭부(30)는 노칭장치(310), 롤러부(330)와, 작동명령부(350)를 포함할 수 있다.

도 6 내지 도 9를 참고하면, 노칭장치(310)는 상호 이격된 공간 측으로 이송되는 전극 필름(F)의 양 측면을 레이저 가공하는 한 쌍의 구성으로, 이를 위하여 레이저 공급부(311), 제1 방향 이송부(312), 제1 레일부(313), 제2 방향 이송부(314)와, 제2 레일부(315)를 포함할 수 있다.

도 7을 참고하면, 레이저 공급부(311)는 내측으로 투입되는 레이저를 외측으로 공급하여 투입되는 전극 필름(F)의 양 측면을 레이저 가공되도록 하는 구성으로, 공지된 또는 공지될 임의의 구성을 통하여 이루어질 수 있다. 예를 들어, 케이블을 통하여 투입되는 레이저를 증폭시키는 증폭부(311a)와, 상기 증폭부(311a)의 일단과 결합되어 하우징(311c) 내측 공간으로 반사시키는 반사부(311b)와, 내측으로 투입된 레이저를 외부로 조사 가능하도록 하는 하우징(311c)을 포함할 수 있다. 다만 본 발명의 범위가 상기 예시에 의하여 제한되는 것은 아님에 유의하여야 한다.

도 8을 참고하면, 제1 방향 이송부(312)는 그 상부면에 레이저 공급부(311)의 하측을 안착시켜 작동명령부(350)의 제어에 의하여 제1 방향으로 이동함으로써 레이저 공급부(311)의 제1 방향 이동을 가능하도록 하는 구성이다. 여기에서 '제1 방향'이란 좌우 방향일 수도, 전후 방향일 수도 있다. 또한, '제1 방향'이 좌우 방향을 지칭하는 경우에는 후술할 '제2 방향'이 전후 방향을 의미하며, 이와 반대로 '제1 방향'이 전후 방향을 지칭하는 경우에는 '제2 방향'이 좌우 방향을 의미한다. 즉, 제2 방향은 제1 방향과 동일 수평면 상에서 서로 직교하는 방향을 의미한다.

제1 방향 이송부(312)는 상부면이 레이저 공급부(311)의 하측과 직간접적으로 결합되는 제1 안착판(312a)과, 상기 제1 안착판(312a)의 하부면과 결합되어 내측에 제1 방향을 따라 삽입공이 형성되는 제1 수용부(312b)를 포함할 수 있다. 제1 수용부(312b)는 내측 삽입공에 제1 레일부(313)의 일 측을 수용함으로써 작동명령부(350)의 제어명령에 따라 제1 방향으로의 이동, 예를 들어 좌우 방향으로의 이동이 가능하다.

제1 레일부(313)는 제1 방향 이송부(312)의 하측에 위치하여 상기 제1 방향 이송부(312)의 제1 방향 이동을 가이드 하는 구성이다. 전술한 바와 같이, 제1 레일부(313)는 일 측이 제1 수용부(312b)의 내측 삽입공 측에 삽입된다.

도 9를 참고하면, 제2 방향 이송부(314)는 그 상부면에 제1 레일부(313)의 하측을 안착시켜 작동명령부(350)의 제어에 의하여 제2 방향으로 이동함으로써 레이저 공급부(311)의 제2 방향 이동을 가능하도록 하는 구성이다. 제2 방향 이송부(314)는 전체적으로 제1 방향 이송부(312)와 동일/유사한 구조를 가진다. 즉, 그 상부면이 제1 레일부(313)의 하측과 직간접적으로 결합되는 제2 안착판(314a)과, 상기 제2 안착판(314a)의 하부면과 결합되어 내측에 제2 방향을 따라 삽입공이 형성되는 제2 수용부(314b)를 포함할 수 있다.

제2 레일부(315)는 제 방향 이송부(314)의 하측에 위치하여 상기 제2 방향 이송부(314)의 제2 방향 이동을 가이드 하는 구성이다. 상기 제2 레일부(315)는 일 측이 제2 수용부(314b)의 내측 삽입공 측에 삽입된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 노칭장치(310)가 제1 및 제2 방향으로 이동 가능함으로써 발생하는 이점에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 제1 방향이 이송되는 필름(F)의 양 측면과 가까워지고 멀어지는 좌우 방향이며, 제2 방향이 전후 방향으로 지칭한다.

먼저, 전극 필름(F) 소재는 그 종류에 따라 두께/폭이 다양하다. 이 때 노칭장치(310)의 제1 방향 이동을 통해 소재 폭에 따라 양 장치(310) 간 이격 거리의 조절이 가능하여, 활용의 유연성이 담보될 수 있다. 즉, 전극 필름(F)의 종류에 따라 장비의 교체가 불필요하다. 또한, 노칭장치(310)의 제2 방향 이동을 통하여 레이저 조사 초점의 자유로운 조절이 가능하다.

도 6을 참고하면, 롤러부(330)는 양 노칭장치(310)의 이격 공간 내에 한 쌍 위치하여 상기 노칭장치(310) 측으로 이송 투입되는 전극 필름(F)의 사행을 방지하는 구성이다. 이를 위하여, 롤러부(330)는 제1 롤러(331)와 제2 롤러(333)를 포함할 수 있다.

제1 롤러(331)는 연직 방향으로 투입되는 전극 필름(F)의 일 측면에 접촉하여 상기 필름(F)의 사행을 방지하는 구성이며, 제2 롤러(333)는 투입되는 필름(F)의 타 측면에 접촉하여 상기 필름(F)의 사행을 방지하는 구성이다. 여기에서, 상기 필름(F)의 사행을 방지하기 위해서는 제1 및 제2 롤러(331, 333)가 동일 높이에서 형성되는 것이 아니라, 배치되는 높이를 달리하여 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 및 제2 롤러(331, 333)는 전극 필름(F)이 노칭장치(310)에 투입되는 측과 인접한 측에 형성되고, 그 하측에 소정 거리 이격되어 추가적인 제1 및 제2 롤러(331, 333)가 형성되는 것이 상기 필름(F)의 사행 방지를 통한 정교한 레이저 가공상 더욱 바람직하다.

도 5를 참고하면, 작동명령부(350)는 한 쌍의 노칭장치(310)의 제1 및/또는 제2 방향 이동에 대한 제어명령을 수행하는 구성으로, 상기 제어부(70)와 동일 구성일 수도, 별도의 구성일 수도 있으며 이에 별도의 제한이 있는 것은 아니다.

이러한 작동명령부(350)의 제어에 의하여, 일 노칭장치(310)와 타 노칭장치(310)의 수월한 초점 조절 및 소재 폭에 따른 위치 조절이 가능하다. 또한, 상기 작동명령부(350)에 양 노칭장치(310) 간 레이저 가공 초점을 상이하게 조정하여 필름(F)의 양면을 상이한 패턴으로 가공하는 것이 가능하다(도 10(b) 참고). 따라서, 활용의 폭이 넓어지는 이점이 발생한다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 비전검사부(40)는 가공된 전극 필름(F)의 전극을 촬영하여 검사하는 구성으로, 예를 들어 노칭부(30)의 하측에 배치되는 것이 바람직하다.

도 11는 도 3에 따른 진공롤링부의 사시도이고; 도 12는 도 11에 따른 진공롤링부의 길이방향 단면도이고; 도 13은 도 11에 따른 진공롤링부를 통하여 전극 필름이 이송되는 단계를 설명하기 위한 참고도이다.

도 11 내지 도 13을 참고하면, 진공롤링부(50)는 레이저 가공이 종료된 전극 필름(F)이 밀착하는 측의 롤링면은 흡기를 통해 상기 필름(F)을 고정하고, 밀착하지 않는 측의 면은 배기를 통해 상기 필름(F)의 가공면에 잔존하는 이물질이 상기 필름(F)으로부터 용이하게 떨어져 나가도록 하는 구성이다. 상기 '롤링면'은 진공롤링부(50)에 필름(F)이 밀착하는 면을 지칭한다. 여기에서 진공롤링부(50)의 전 측면에서, 롤링면이 비롤링면보다 더욱 큰 면적을 가지도록 구성되어 가공된 필름(F)의 안전한 이송을 도모하는 것이 바람직하다.

종래의 노칭시스템은 필름(F)에 레이저 가공이 종료된 이후 리와인더부 측으로의 이송을 위한 한 쌍의 롤러(85) 사이로 상기 필름(F)이 투입되며, 이러한 롤러들(85)은 필름(F)을 압착하여 피딩하는 것이 일반적이다(도 2 참고). 따라서, 필름(F) 가압에 따른 압착면의 파손 및 스크래치 발생을 피할 수 없으며 이는 공정 불량을 야기시키는 일 요인이 된다.

또한, 한 쌍의 롤러(85)는 동일 속도로 회전하여 필름(F)을 피딩하는 것이 이론적으로 가능할 수는 있으나, 실제 공정에서는 전 공정 시간동안 속도를 일치시키는 것이 쉽지 않다. 따라서, 압착되는 필름(F)의 슬립 현상이 발생할 수밖에 없으며, 이는 전체 시스템(1)에서 상기 필름(F)이 일정속도로 이송되는 것을 방해한다. 결국, 노칭장치(310)로 투입되는 필름(F)의 이송 속도에 변화가 발생하며, 정교한 레이저 가공을 불가능하게 하는 문제점이 발생한다.

이와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(1)은 한 개의 롤러를 활용하여 레이저 가공된 필름(F)의 이송을 도모하여 상기 필름(F)의 용이한 이송 속도 컨트롤을 가능하게 하는 동시에, 압착이 아닌 진공 피딩을 구현하는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여, 진공롤링부(50)는 몸체부(510), 유출구(520), 유입구(530), 제1 유로(540), 제2 유로(550), 기공부(560)를 포함할 수 있다.

도 12를 참고하면, 몸체부(510)는 바디를 형성하며 원통형으로 형상되는 구성으로, 예를 들어 그 내측에 길이방향으로 관통공이 형성되는 링 형상의 구성으로 형성될 수도 있다. 이하에서는, 원통형 몸체부(510)에 있어서, 길이방향 양 말단부에 형성되는 원형 면을 '전면' 및 '배면'으로, 상기 전면 및 배면 사이에 형성되어 일 측에 필름(F)이 밀착하는 원통면을 '측면'으로 지칭한다.

유출구(520)는 전극 필름(F)이 밀착하는 측의 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 공기의 배출을 허용하는 관통공이다. 따라서, 유출구(520)에서 공기가 배출됨으로써 롤링면 측에 형성되는 기공부(560)를 통해 전극 필름(F)의 진공 흡착이 가능하다. 이러한, 유출구(520)는 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 상호 원주 방향으로 이격되어 다수 형성되는 것이 바람직하다.

유입구(530)는 전극 필름(F)과 밀착하지 않는 측, 즉 롤링면 이외의 측의 면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 공기의 유입을 허용하는 관통공이다. 이러한 유입구(530)를 통해 공기가 유입되어 필름(F)이 밀착하지 않는 측면에 형성되는 기공부(560)를 통해 공기가 배출된다. 따라서, 전술한 바와 같이 유입구(530)를 통하여 외부로 배출되는 공기에 의하여 전극 필름(F)에 부착된 이물질이 상기 전극 필름(F)으로부터 용이하게 떨어져 나가도록 한다. 유입구(530) 역시 롤링면 이외의 측 전면 및/또는 배면에 상호 원주 방향으로 이격되어 다수 형성되는 것이 바람직하다.

제1 유로(540)는 일 단이 유출구(520)와 연통되어 몸체부(510)의 길이 방향을 따라 형성되어 유출공기 유동 경로를 형성하는 구성이다. 이러한 제1 유로(540)는 예를 들어 몸체부(510)의 길이방향 중심축과 평행하도록 연장 형성될 수 있다. 따라서, 유출구(520)를 통해 공기의 배출을 유도하면, 롤링면 측에 형성된 기공부(560)로 유입된 공기가 제1 유로(540)를 따라 유동하여 유출구(520) 측으로 배출된다. 따라서, 롤링면에서 필름(F)의 진공 흡착이 가능하다.

제2 유로(550)는 일 단이 유입구(530)와 연통되어 몸체부(510)의 길이 방향을 따라 형성되어 유입공기 유동 경로를 형성하는 구성이다. 제2 유로(550) 역시 몸체부(510)의 길이방향 중심축과 평행하도록 연장 형성될 수 있다. 따라서, 유입구(530)로부터 공기가 유입되면, 제2 유로(550)를 통해 전극 필름(F)과 밀착하지 않는 측 면에서 형성된 다수의 기공부(560)를 통해 공기가 배출된다. 그러므로, 전극 필름(F)에 부착된 이물질이 상기 전극 필름(F)으로부터 용이하게 제거될 수 있다. 제1 및 제2 유로(540, 550)는 다수 형성되며, 각각의 유출구(520) 및 유입구(530)와 연통되는 것이 바람직하다.

기공부(560)는 몸체부(510)의 측면에 다수 형성되어 공기의 배출 및 유입을 가능하게 하는 구성이다. 각각의 기공부(560)는 모두 제1 유로(540) 또는 제2 유로(550)와 연통된다. 제1 유로(540)와 연통되는 기공부(560)는 롤링면 측에 형성되며, 제2 유로(550)와 연통되는 기공부(560)는 롤링면 이외의 측면에 형성되는 것이 바람직하다. 진공롤링부(50)의 전 측면에서, 롤링면이 비롤링면보다 더욱 큰 면적을 가지도록 구성되기 때문에, 제1 유로(540)와 연통되는 기공부(560)의 개수 역시 제2 유로(55)와 연통되는 기공부(560)의 개수보다 상대적으로 많이 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 리와인더부(60)는 터치롤에서 전극을 되감는 롤러 형상의 구성으로, 언와인더부(10)와 실질적으로 동일 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다.

1 : 이차전지 전극 노칭시스템
10 : 언와인더부 20 : 사행방지부
30 : 노칭부
310 : 노칭장치
311 : 레이저 공급부 311a : 증폭부
311b : 반사부 311c : 하우징
312 : 제1 방향 이송부 312a : 제1 안착판
312b : 제1 수용부
313 : 제1 레일부 314 : 제2 방향 이송부
314a : 제2 안착판 314b : 제2 수용부
315 : 제2 레일부
330 : 롤러부
331 : 제1 롤러 333 : 제2 롤러
350 : 작동명령부
40 : 비전검사부 50 : 진공롤링부
510 : 몸체부 520 : 유출구
530 : 유입구 540 : 제1 유로
550 : 제2 유로 560 : 기공부
60 : 리와인더부 70 : 제어부

Claims (10)

1. 미가공 상태의 전극 필름을 롤 형태로 감은 상태에서 제어부의 제어 하 감겨진 상기 전극 필름이 풀려져 이송되도록 하는 언와인더부;
   이송되는 상기 전극 필름을 레이저 가공하는 노칭부;
   레이저 가공된 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면을 흡기를 통해 고정하여 이송시키는 진공롤링부; 및
   터치롤에서 레이저 가공된 전극 필름을 되감는 리와인더부;를 포함하며,
   상기 진공롤링부는 바디를 형성하며 원통형으로 형성되는 몸체부; 상기 전극 필름이 밀착하는 측의 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 외측으로의 공기의 배출을 유도하는 관통공인 유출구; 상기 전극 필름이 밀착하지 않는 측 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 형성되어 외측으로부터의 공기의 유입을 유도하는 관통공인 유입구; 일 단이 상기 유출구와 연통되며 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 형성되어 유출공기 유동 경로를 형성하는 제1 유로; 일 단이 상기 유입구와 연통되어 상기 몸체부의 길이 방향을 따라 형성되어 유입공기 유동 경로를 형성하는 제2 유로; 및 상기 몸체부의 측면에 다수 형성되며 상기 제1 유로 및 제2 유로의 일 측과 각각 연통되어, 공기의 제1 유로 측으로의 유출 및 제2 유로로부터의 유입을 허용하는 기공부;를 포함하며,
   상기 노칭부는 상호 이격된 공간 측으로 이송되는 전극 필름의 양 측면을 레이저 가공하는 한 쌍의 노칭장치; 및 상기 한 쌍의 노칭장치의 제1 또는 제2 방향 이동에 대한 제어명령을 수행하는 작동명령부;를 포함하고,
   상기 제1 유로와 연통되는 기공부는 상기 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면에 형성되고, 상기 제2 유로와 연통되는 기공부는 상기 전극 필름이 밀착하지 않는 측 롤링면에 형성되며,
   상기 노칭장치는 내측으로 투입되는 레이저를 외측으로 공급하여 상기 노칭부 측으로 투입되는 전극 필름의 양 측면을 레이저 가공되도록 하는 레이저 공급부;를 포함하여, 레이저 조사 초점의 조절 및 전극 필름 소재 폭에 따른 상기 노칭장치 간 이격 거리 조절이 가능한, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 유출구는 상기 전극 필름이 밀착하는 측 롤링면과 인접한 측 전면 및/또는 배면에 상호 원주 방향으로 이격되어 다수 형성되는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 유로는 상기 몸체부의 길이방향 중심축과 평행하게 연장 형성되는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 진공롤링부의 측면에 있어서, 롤링면이 비롤링면보다 더욱 큰 면적을 가지도록 구성되는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 유로와 연통되는 기공부의 개수가 상기 제2 유로와 연통되는 기공부의 개수보다 상대적으로 다수 형성되는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 노칭부는 이송되는 미가공 전극 필름을 레이저 양면 가공하는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 노칭부는 상호 이격된 공간 측으로 이송되는 전극 필름의 전면 및 배면을 레이저 가공하는 한 쌍의 노칭장치;를 포함하며,
    상기 노칭장치는 연직 방향으로 이송 투입되는 미가공 전극 필름을 레이저 수평 가공하는, 진공롤링부를 구비하는 이차전지 전극 노칭시스템.
    

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