KR20200070921A - 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비 - Google Patents

극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비를 제공하고자 하는 것으로, 본 발명의 구성은 극판(2)이 롤형태로 감겨진 언와이딩롤을 구비한 언와인더 유닛(20); 상기 언와인더 유닛(20)에서 연속 이동되는 극판(2)에 노칭 가공하는 노칭부(30);를 포함하여 구성되며, 상기 언와인더 유닛(20)은 세워져서 배치된 베이스(50)에 장착되고, 상기 베이스(50)는 상기 극판(2)의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동 가능하도록 구성되며, 상기 노칭부(30)는 상기 베이스(50)와 분리된 고정 베이스(56)에 장착된 것을 특징으로 한다.

Description

극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비{Notching apparatus with increased electrode derailment correction efficiency}
본 발명은 극판 사행 교정 효율을 향상시키는 노칭 복합장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 극판의 이송중에 극판 사행 발생시 신속하고 정밀하게 극판 사행을 교정할 수 있는 새로운 구성의 노칭 복합장비에 관한 것이다.
본 발명은 이차전지용 극판의 노칭 이후 실시간 비전 검사한 코팅하이트(Coating height) 편차를 양품 범위에 도달하도록 직관적으로 반응하여 불량율을 낮춰 생산성을 극대화 할 수 있는 신개념 노칭 복합장비이다.
이차전지는 외부 케이스의 형태에 따라 캔형이나 파우치형 이차전지로 구분할 수 있는데, 파우치형 이차전지는 극판(양극판과 음극판)의 일측에 전극탭이 형성되는 전지셀 및 전극탭이 외부로 인출되도록 극판을 감싸서 밀봉하는 파우치로 이루어진다. 전지셀은 복수장의 양극판과 음극판 사이에 세퍼레이터가 개재된 것으로, 파우치에 전지셀이 내장되어 밀봉되고 전지셀 일측의 전극탭은 파우치의 외측으로 인출된 구조를 가진다. 이러한 전지셀이 파우치에 내장된 것을 파우치형 이차전지라 한다. 복수장의 양극판과 음극판을 세퍼레이터를 사이에 두고 복수장으로 적층하여 전지셀을 만들게 된다.
이차전지용 전지셀을 만들기 위해서는 노칭 복합장비를 이용한다. 노칭 복합장비는 극판이 롤형태로 감겨진 언와이딩롤을 구비한 언와인더 유닛와, 상기 극판 언와인더 유닛에서 리일 극판(이하에서는 편의상 리일 극판을 극판으로 통칭하기로 함)을 연속적으로 이동되도록 하는 이송 작동부와, 상기 극판 언와인더 유닛와 극판 이송부 사이에 배치된 EPC(엣지 포지션 컨트롤러)와, 상기 이송 작동부에 의해 연속 이동되는 극판에 노칭 가공에 의해 전극탭을 형성하는 노칭부와, 상기 노칭부에 의해 전극탭이 형성된 극판을 개별 극판으로 절단하는 컷팅부를 구비한다. 이때, 상기 언와인더 유닛와 이송 작동부와 EPC와 노칭부 및 컷팅부는 세워져 있는 베이스에 장착된다.
상기 노칭 복합장비에 의하면, 상기 이송 작동부에 의해 극판이 언와인더 유닛의 언와인딩롤로부터 EPC를 거쳐서 노칭부로 투입되어 극판에 연속적으로 복수개의 전극탭이 일정 간격으로 형성되고, 상기 전극탭이 형성된 극판은 컷팅부로 들어가서 전극탭이 있는 개별 극판으로 형성된다. 이때, 상기 극판에는 활물질이 코팅된 면과 활물질이 코팅되지 않은 비코팅면이 구비되고, 비코팅면은 극판의 끝단 부분(엣지)에 형성되는데, 상기 극판이 고속으로 지나가는 동안 극판이 이송 경로를 따라 똑바로 가지 못하고 틀어지는 사행 현상이 생기는데, 이러한 극판의 사행 현상은 상기 EPC를 지나가면서 교정되도록 구성된다. 극판이 고속으로 EPC를 지나가는 동안 EPC가 유동되어 극판의 사행 현상이 교정되도록 한다. EPC는 극판의 이송방향과 교차되는 방향으로 좌우 유동되도록 구성되어, 상기 EPC 부분을 고속의 극판이 지나갈 때에 EPC가 좌우 유동되면서 극판의 사행을 방지하도록 되어 있다.
그런데, 기존의 노칭 복합장비의 경우 극판의 사행 교정이 제대로 되지 못하는 단점이 있다. 극판을 상당히 고속으로 이송되면서 노칭 등의 작업이 이루어지는데, 극판이 상당한 고속 이동이다보니 상기 EPC에 의해 사행 교정을 한다 하더라도 반응 속도가 느려서 극판의 사행 교정에 제대로 되지 못하는 문제가 있다. 기존에는 상기 언와인더 유닛와 이송 작동부와 EPC와 노칭부 및 컷팅부는 세워져 있는 베이스에 장착되고, 상기 베이스는 단일의 몸체로 구성되어 수직 방향으로 세워진 상태로 고정되어 있다보니 상기 EPC를 통해서 지나갈 때에 EPC 부분에서 극판의 사행 교정이 이루어져야 하지만 EPC 부분의 반응 속도가 느리기 때문에 극판의 사행 교정이 제대로 이루어지지 못하는 것이다.
한국공개특허 제10-2013-0048419호(2013.05.10 공개) 한국공개실용신안 제20-2015-0003358호(2015.09.11 공개) 한국등록특허 제10-1096773호(2011.12.14 등록) 한국등록특허 제10-0251078호(2000.01.10 등록)
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 극판의 이송중에 극판 사행 발생시에 반응이 빠르게 이루어져서 극판의 사행 현상을 신속하고 정밀하게 교정할 수 있는 새로운 구성의 노칭 복합장비를 제공하고자 하는 것이다. 본 발명의 목적은 이차전지 극판 공정의 고속 노칭기에 적용하는 발명으로 종래 Two Roll EPC에 의한 노칭금형 전 극판 사행 보정의 효과 미흡을 보완하기 위한 발명을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 극판이 롤형태로 감겨진 언와이딩롤을 구비한 언와인더 유닛; 상기 언와인더 유닛에서 극판을 연속적으로 이동되도록 하는 이송 작동부; 상기 이송 작동부에 의해 연속 이동되는 극판에 노칭 가공에 의해 전극탭을 형성하는 노칭부;를 포함하여 구성되며, 상기 언와인더 유닛은 세워져서 배치된 베이스에 장착되고, 상기 베이스는 상기 극판의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 이송 작동부와 상기 노칭부는 상기 베이스와 분리된 고정 베이스에 장착된 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비가 제공된다.
상기 베이스는 엘엠 가이드에 의해 지지되어 세워지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 베이스는 상기 극판의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동하도록 베이스 이동수단에 의해 상기 엘엠 가이드를 따라 슬라이드되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 극판의 이송중에 상기 극판의 사행을 감지하는 센서가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 센서는 EPC 센서인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 노칭 복합장비는 극판의 사행 발생이 되는 경우에 베이스 전체가 움직이면서 극판의 사행 교정 반응 속도가 충분히 빠르게 이루어지게 되므로, 극판의 사행 교정이 제대로 이루어지는 효과가 있다. 본 발명은 언와인더 유닛(Unwinder unit) 전체를 EPC 센싱에 의해 구동하여 직관적인 극판 Web 주행 보정을 통해 금형으로 진입하는 극판 코팅라인의 주행성을 빠르게 안정화하여 양품율 향상으로 생산성 극대화 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비에서 언와인딩 유닛과 노칭부를 보여주는 정면도
도 2는 도 1에 도시된 베이스와 언와인딩 유닛을 확대하여 보여주는 정면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 상기 본 발명의 목적과 특징 및 장점은 첨부도면 및 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 더욱 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 예를 들어, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비는 리일 극판(2)(이하에서는 리일 극판(2)을 편의상 극판(2)이라 함)이 언와인더 유닛(20)의 언와인딩롤(22)로부터 노칭부(30)로 투입되고, 노칭부(30)에서는 극판(2)에 연속적으로 복수개의 전극탭을 일정 간격으로 형성되도록 한다. 한편, 상기 전극탭이 형성된 극판(2)은 컷팅부로 들어가서 전극탭이 있는 개별 극판(2)으로 형성될 수 있다.
본 발명은 극판(2)이 롤형태로 감겨진 언와이딩롤을 구비한 언와인더 유닛(20)과, 상기 언와인더 유닛(20)의 언와인딩롤(22)로부터 연속적으로 공급되어 이동하는 극판(2)에 노칭 가공에 의해 극판(2)에 전극탭을 형성하는 노칭부(30)를 구비한다. 한편, 본 발명에서는 상기 언와인더 유닛(20)에서 극판(2)을 연속적으로 이동되도록 하는 이송 작동부를 포함할 수 있다. 이송 작동부에 의해 극판(2)이 연속 이동되고, 상기 노칭부(30)에서 노칭 가공으로 극판(2)에 전극탭을 형성한다. 상기 노칭부(30)에 노칭 금형이 구비되어, 상하 이동하는 노칭 금형으로 극판(2)에 전극탭을 형성한다.
본 발명에서는 센서(40)(EPC 센서)를 구비한다. 본 발명은 Auto splicing part(오토 스플라이싱부)와 구동형 가이드롤러를 더 구비할 수 있다.
상기 센서(40)(EPC 센서)는 언와인딩Unwinding)된 극판(2) 코팅라인을 인식하여 금형에서 정확한 위치를 타발 할 수 있도록 위치를 보정하는 장치이다. 상기 센서(40)는 극판(2)의 연속 이동중에 극판(2)의 사행 여부를 센싱하여 극판(2)의 위치를 보정한다.
상기 오토 스플라이싱부는 베이스(50)에 장착된 것으로 극판(2) 자동연결 장치이다.
상기 구동형 가이드롤러도 베이스(50)에 장착된 것으로, 가이드롤러에 구동을 주어 단속 구동시 발생되는 회전관성에 의한 극판(2) 표면손상을 최소화하는 가이드롤러 장치이다.
본 발명에서 특징이 되는 것은 베이스(50)와 고정 베이스(56)가 분리되어 있고, 고정 베이스(56)와 분리되어 독립적으로 베이스(50)가 이동된다는 것이다. 상기 베이스(50)에는 언와인더 유닛(20)이 장착되고 고정 베이스(56)에는 노칭부(30)가 장착된다.
본 발명의 노칭 복합장비는 메인 바텀 베이스(52)를 구비한다. 메인 바텀 베이스(52)에 엘엠 가이드를 매개로 베이스(50)가 연결된다. 메인 바텀 베이스(52) 위에 연결 바텀 베이스(50)가 구비되고, 연결 바텀 베이스(50)에 엘엠 가이드를 매개로 베이스(50)의 하단부가 연결된다. 연결 바텀 베이스(50)가 메인 바텀 베이스(52)의 구성이므로, 상기 베이스(50)의 하단부가 메인 바텀 베이스(52)에 엘엠 가이드를 매개로 연결된 구조가 된다. 상기 엘엠 가이드는 극판(2)의 이송 방향과 교차되는 방향으로 배치된다. 본 발명에서는 엘엠 가이드가 극판(2)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 배치된다. 상기 베이스(50)는 엘엠 가이드에 의해 지지되어 메인 바텀 베이스(52)에 세워진 상태로 배치된다. 세워져 있는 베이스(50)의 좌우 폭방향에 대해 엘엠 가이드가 직교하는 방향으로 배치된다.
본 발명의 노칭 복합장비를 정면에서 볼 때에 베이스(50)는 세워져서 배치되고, 상기 베이스(50)의 옆에는 고정 베이스(56)가 세워진 상태로 배치된다. 상기 고정 베이스(56)는 메인 바텀 베이스(52)에 연결된다. 고정 베이스(56)의 하단부가 메인 바텀 베이스(52)에 연결된다.
상기 고정 베이스(56)는 메인 바텀 베이스(52)에 고정되어 움직이지 않는 반면, 상기 베이스(50)는 메인 바텀 베이스(52)에 엘엠 가이드를 매개로 연결되어 베이스(50)가 엘엠 가이드를 따라서 전후 방향으로 이동되도록 구성된다. 상기 베이스(50)는 극판(2)의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동하도록 베이스 이동수단에 의해 엘엠 가이드를 따라 슬라이드되도록 구성된다. 상기 베이스(50)의 후면에 베이스 이동수단이 연결될 수 있다. 이때, 베이스 이동수단은 실린더로 구성될 수 있다. 베이스(50)의 후면에 실린더의 실린더 로드가 연결되어, 실린더 로드의 전후진 작동에 따라 상기 베이스(50)가 엘엠 가이드를 따라 전후진될 수 있다. 상기 극판(2)은 언와인더 유닛(20)에서부터 상기 노칭부(30) 쪽으로 연속 이동하며, 상기 베이스 이동수단에 의해 베이스(50)가 직교하는 방향으로 전후진 작동된다. 상기 극판(2)이 이송되는 방향을 길이 방향이라 하면 상기 베이스(50)가 이동하는 방향은 전후 방향이 되며, 상기 베이스(50)가 극판(2)의 이송 방향인 길이 방향과 직교하는 전후 방향으로 이동할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서는 극판(2)이 언와인더 유닛(20)에서 노칭부(30) 쪽으로 연속이동하도록 극판 이송 지지부를 구비할 수 있다. 상기 극판 이송 지지부는 베이스(50)에 장착될 수 있다. 언와인더 유닛(20)과 노칭부(30) 사이에 상기 극판 이송 지지부가 배치되어, 상기 언와인더 유닛(20)의 언와인딩롤(22)에서부터 극판(2)이 연속적으로 극판 이송 지지부를 통과하여 상기 노칭부(30)로 공급될 수 있다.
한편, 상기 극판(2)의 이송중에 극판(2)의 사행을 감지하는 센서(40)가 더 구비된다. 상기 센서(40)는 EPC(Edge position controller) 센서이다. 상기 언와인더 유닛(20)으로부터 극판(2)이 공급되어 상기 노칭부(30) 쪽으로 이동하는 동안 EPC 센서가 극판(2)의 사행 여부를 센싱하게 된다. 상기 센서(40)는 노칭부(30)와 언와인더 유닛(20) 사이에 배치된다. 상기 고정 베이스(56)에 센서(40)가 장착되도록 구성될 수 있다.
본 발명에서는 언와인더 유닛(20)의 언와인딩롤(22)에서 극판(2)을 연속적으로 공급하도록 극판(2) 이송 작동부가 더 구비될 수 있다. 극판(2) 이송 작동부는 상기 고정 베이스(56)에 장착되도록 구성된다. 언와인더 유닛(20)과 노칭부(30) 사이에 극판(2) 이송 작동부가 배치될 수 있다.
상기한 구성의 본 발명에 의하면, 상기 이송 작동부에 의해 극판(2)이 언와인더 유닛(20)의 언와인딩롤(22)로부터 극판 이송 지지부를 거쳐서 노칭부(30)로 투입된다. 베이스(50)에 구비된 극판 이송 지지부를 거쳐서 극판(2)이 노칭부(30)로 투입될 수 있다.
상기 노칭부(30)로 극판(2)이 들어오면 노칭부(30)의 상하 운동하는 노칭 금형의 펀치와 다이에 의해 극판(2)의 일부를 절단하여 극판(2)에 전극탭을 형성하고, 상기 전극탭이 형성된 극판(2)은 컷팅부로 들어가서 전극탭이 있는 사각형의 개별 극판(2)으로 형성된다.
이때, 본 발명에서는 언와인더 유닛(20)이 구비된 베이스(50)가 노칭부(30)가 장착된 고정 베이스(56)와는 독립적으로 극판(2)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 전후진될 수 있도록 구성되어, 상기 극판(2)이 연속 이송되다가 극판(2)의 사행 현상이 발생(즉, 극판(2)이 이송 경로를 따라 제대로 이송되지 않고 이송 경로에서 이탈되는 현상이 발생)되면, 상기 베이스(50)를 극판(2)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 전진 또는 후진함으로써 극판(2)의 사행을 신속하게 교정한다. 본 발명에서는 상기 센서(40)(EPC 센서)에 의해 극판(2)의 사행한 것으로 센싱되면 상기 베이스 이동수단(예를 들어, 상기 실린더 등)의 작동에 의해 베이스(50)가 즉시 극판(2) 이송 방향과 직교하는 방향으로 전진 또는 후진하면서 극판(2)의 사행이 즉시 교정될 수 있다. 상기 베이스 이동수단이 실린더인 경우 실린더의 전후진 작동에 의해 상기 베이스(50)와 이에 장착된 언와인더 유닛(20)(극판(2) 이송 서포트부가 베이스(50)에 장착된 경우 언와인더 유닛(20)과 극판(2) 이송 서포트부)이 극판(2)의 이송 방향과 직교하는 방향으로 이동할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 의한 노칭 복합장비는 극판(2)의 사행시 EPC에 의해 부분적으로 사행 교정이 이루어진 기존에 비하여 베이스(50) 전체가 움직이도록 구성되어, 극판(2)의 고속 이송 중에 극판(2)의 사행 교정 반응 속도가 충분히 빠르기 때문에 극판(2)의 사행 교정이 제대로 이루어지는 효과가 있다. 기존에 EPC 부분만에 의해 극판(2)의 사행을 교정하려 한 경우에는 EPC 부분의 반응 속도가 느리기 때문에 극판(2)의 사행 교정이 제대로 이루어지지 못하였으나, 본 발명에서는 베이스(50) 전체를 이동시킴으로써 반응 속도가 빠르게 되며, 이처럼 반응 속도가 빠르게 됨으로 인하여 고속 이송중인 극판(2)의 사행 교정이 제대로 이루어지는 것이다. 극판(2)의 사행 교정에 있어서 오류가 생기는 경우를 방지함으로써 기존에 비하여 극판(2)의 사행 교정에 있어서 매우 신뢰성이 높은 것이라 하겠다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
2. 극판 20. 언와인더 유닛
22. 언와인딩롤 30. 노칭부
40. 센서 50. 베이스
56. 고정 베이스

Claims (5)

  1. 극판(2)이 롤형태로 감겨진 언와이딩롤을 구비한 언와인더 유닛(20);
    상기 언와인더 유닛(20)에서 연속 이동되는 극판(2)에 노칭 가공하는 노칭부(30);를 포함하여 구성되며,
    상기 언와인더 유닛(20)은 세워져서 배치된 베이스(50)에 장착되고, 상기 베이스(50)는 상기 극판(2)의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동 가능하도록 구성되며,
    상기 노칭부(30)는 상기 베이스(50)와 분리된 고정 베이스(56)에 장착된 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스(50)는 엘엠 가이드에 의해 지지되어 세워지도록 구성된 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스(50)는 상기 극판(2)의 이송 방향과 교차되는 방향으로 이동하도록 베이스 이동수단에 의해 상기 엘엠 가이드를 따라 슬라이드되도록 구성된 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 극판(2)의 이송중에 상기 극판(2)의 사행을 감지하는 센서(40)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 센서(40)는 EPC 센서인 것을 특징으로 하는 극판 사행 교정 효율을 향상시킨 노칭 복합장비.
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