WO2022014934A1 - 전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법 - Google Patents

전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법 Download PDF

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이진수
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrode connection device and an electrode connection automation method using the same, and specifically, in an electrode manufacturing process performed as a roll-to-roll process, a new standby electrode roll at the end of the traveling electrode roll
  • An electrode connection device capable of performing the process of connecting the electrodes as an automated process, and an electrode connection automation method using the same.
  • Lithium secondary batteries that can be charged and discharged are widely used as an energy source for wireless mobile devices or wearable devices worn on the body, as well as existing gasoline and diesel vehicles that cause air pollution. It is also used as an energy source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, etc.
  • the lithium secondary battery may be stacked with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and may be repeatedly charged and discharged while lithium ions move between the positive electrode and the negative electrode.
  • the manufacturing process of the electrode including the positive electrode and the negative electrode includes the steps of coating the electrode agent on the remaining portions of the electrode sheet wound in the form of a roll except for the portion where the electrode tab is to be formed, drying and rolling the electrode agent, and the Slitting the electrode sheet, and notching the slitted electrode sheet into a unit electrode.
  • the manufacturing process of such an electrode proceeds as a roll-to-roll continuous process.
  • an electrode is manufactured in a continuous process using an electrode roll, when all the electrode rolls wound in a roll form are exhausted, the operator is equipped with the equipment. After stopping and connecting the end of the electrode roll in use and the end of the new electrode roll with tape, the equipment is restarted.
  • Patent Document 1 discloses a secondary battery electrode production system capable of continuous processing by connecting a first electrode material mounted on a reel for supplying a first electrode material and a second electrode material mounted on a reel for supplying a second electrode material.
  • a method of performing a tape suction plate for attaching a tape to the first electrode material and the second electrode material as an automated process has not been specifically disclosed.
  • Patent Document 2 discloses that the end of the electrode film in use and the end of the new electrode film are automatically bonded and connected when the electrode film is almost exhausted in the process of manufacturing a secondary battery by continuously transferring the rolled electrode film. It relates to an electrode film automatic replacement device that allows the manufacturing process of a secondary battery to be continuously performed without interruption.
  • Patent Document 2 can implement a bonding connection when the electrode film in use and the new electrode film are moved and disposed to face each other, but when the electrode film in use is not disposed to face the new electrode film, the new electrode A device for transferring and disposing the film to the electrode film in use has not been disclosed.
  • the electrode rolls are automatically connected without operator intervention even when the electrode rolls are not arranged to face each other, so that the electrode connection quality can be made uniformly regardless of the skill of the operator.
  • the need for technology is high.
  • Patent Document 1 Korean Public Registration No. 1857396 (2018.05.04)
  • Patent Document 2 Korean Patent Publication No. 2016-0133264 (2016.11.22)
  • the present invention is to solve the above problems, and by continuously supplying the electrode roll in the electrode manufacturing process without interruption, productivity is improved, and an electrode capable of preventing defects from occurring in the electrode roll connection process
  • An object of the present invention is to provide a connection device and an electrode connection automation method using the same.
  • the electrode connection device for achieving this object is a transfer unit for holding and transferring the start portion of the standby electrode roll, and a leading unit for holding the start portion of the standby electrode roll transferred by the transfer unit and moving upwards (leading unit) unit), a first connection unit for fixing the standby electrode roll transferred by the reading unit, a second connection unit for fixing the distal end of the traveling electrode roll, and a taping unit for connecting the standby electrode roll and the traveling electrode roll can do.
  • the transfer unit moves in a first direction toward the standby electrode roll, and a second direction opposite to the first direction while holding both ends of the starting part of the standby electrode roll It may be of a structure movable in the direction.
  • the reading unit may move downward to grasp the start end of the standby electrode roll and move upward.
  • the first connection unit may be fixed by adsorbing the standby electrode roll start portion.
  • the first connection unit may include a moving cutter for cutting the standby electrode roll.
  • the standby electrode roll is fixed to a first surface of the first connection unit, the moving cutter is disposed on a second surface opposite to the first surface, the moving cutter is A slit may be formed in the first connection unit to cut the standby electrode roll while moving.
  • the first connection unit may move toward the second connection unit so that the end of the standby electrode roll start part comes into contact with the distal end of the traveling electrode roll fixed to the second connection unit.
  • the end of the traveling electrode roll is fixed to the second surface of the second connection unit, and the taping unit may be disposed on the outside of the first surface opposite to the second surface have.
  • the second connection unit may have a structure in which a penetrating portion through which the tape of the taping unit can pass is formed.
  • the taping unit includes a supply unit for supplying the tape, a tape gripper for transferring the tape supplied from the supply unit to the following attachment unit, and an attachment unit that moves to the electrode roll connection unit while the tape is fixed. and a tape cutter for cutting the tape may be provided in the tape gripper.
  • the present invention also provides an electrode connection automation method using the electrode connection device, specifically, the electrode connection automation method includes the steps of (a) holding and transferring the start part of the standby electrode roll, (b) reading The unit descends, grips the start of the standby electrode roll and transfers the start of the standby electrode roll to the first connection unit, (c) cutting off the start of the standby electrode roll, and (d) the standby electrode roll and connecting the traveling electrode roll.
  • the electrode connection automation method according to the present invention may include, after step (c), moving the standby electrode roll in the direction of the traveling electrode roll.
  • the step (d) includes the process of mounting the tape on the attachment part of the taping unit and the connection part where the start part of the standby electrode roll and the end part of the traveling electrode roll are connected. It may include the process of attaching a tape.
  • the electrode connection device includes a conveying unit and a reading unit, the connection of the electrode rolls is automatic even if the start part of the standby electrode roll and the end part of the running electrode roll do not face each other in parallel. can be made with
  • the connection process can be simplified and productivity can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrode connection device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a process of transferring the standby electrode roll to the transfer unit and the reading unit of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a process of cutting the standby electrode roll with the first connection unit of FIG. 1 .
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the movement of the cut standby electrode roll in FIG. 3 to the second connection unit of FIG. 1 .
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a process of attaching a tape to an electrode roll connection part.
  • FIG. 6 is a plan view showing a state in which the standby electrode roll and the traveling electrode roll are connected.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrode connection device according to the present invention.
  • the electrode connection device includes a transfer unit 200 that grips and transfers the start part 111 of the standby electrode roll, and the start part 111 of the standby electrode roll transferred by the transfer unit 200 .
  • a transfer unit 200 that grips and transfers the start part 111 of the standby electrode roll, and the start part 111 of the standby electrode roll transferred by the transfer unit 200 .
  • the first connection unit 400 for fixing the standby electrode roll 110 transferred by the reading unit 300, and the fixing part of the distal end of the traveling electrode roll 120 is the second It includes two connection units (500).
  • the electrode connection automation method using the electrode connection device includes the steps of (a) holding and transporting the starting part 111 of the standby electrode roll, (b) the reading unit 300 descends and the starting part 111 of the standby electrode roll ) and transferring the starting part 111 of the standby electrode roll to the first connection unit 400, (c) cutting off the starting part 111 of the standby electrode roll, and (d) the standby electrode roll and connecting the 110 and the traveling electrode roll 120 to each other.
  • step (c) includes the process of moving the standby electrode roll 110 in the direction of the traveling electrode roll 120
  • step (d) is a process of mounting the tape on the attachment part of the taping unit. and attaching the tape to a connection portion where the start portion of the standby electrode roll and the end portion of the traveling electrode roll are connected.
  • the transfer unit 200, the reading unit 300, the first connection unit 400, and the second connection unit 500 shown in FIG. 1 are one embodiment, and if they can exhibit the functions described below, the The structure of the units is not limited to the structure shown in this specification.
  • the transfer unit 200 includes two transfer grippers 210 .
  • Each of the transfer grippers 210 is disposed to be spaced apart from each other so as to grip both ends of the standby electrode roll in the traveling direction.
  • the transfer grippers 210 are mounted on the transfer unit 200 , they move toward the standby electrode roll 110 within a certain section, grip the standby electrode roll 110 , and transfer in the direction of the reading unit.
  • the transfer unit 200 moves toward the standby electrode roll 110 in the first direction, which is the x+ direction, and grips both ends of the start part 111 of the standby electrode roll with the transfer gripper 210, and in this state, the x-direction When moving in the second direction, the standby electrode roll 110 is taken out.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating a process of transferring the standby electrode roll to the transfer unit and the reading unit of FIG. 1 .
  • the transfer gripper 210 rotates in the direction of the arrow so that the end of the start part 111 of the standby electrode roll faces the reading unit 300 . do. Therefore, even if the reading unit 300 moves only in the vertical direction, the process of the reading unit 300 holding the start portion 111 of the standby electrode roll can be easily performed.
  • the reading unit 300 In order for the reading unit 300 to grip the start part 111 of the standby electrode roll, the length of the length adjusting part 320 of the reading unit 300 is increased, and the reading gripper 310 is a stand-by with the tip bent upward.
  • the start portion 111 of the electrode roll may be gripped.
  • the leading gripper 310 When the length of the length adjusting part 320 is reduced while gripping the end of the starting part 111 of the standby electrode roll, the leading gripper 310 may move the starting part 111 of the standby electrode roll upward.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a process of cutting the standby electrode roll with the first connection unit of FIG. 1 .
  • the start part 111 of the standby electrode roll moved upward by the reading unit 300 is fixed to the first surface 401 of the first connection unit 400 .
  • the first surface 401 may be configured as an adsorption unit, for example, a vacuum hole may be formed in the second surface 402 , and a vacuum pressure reducing cylinder may be coupled to the first connection unit 400 . Accordingly, the standby electrode roll 110 may be fixed to the first surface 401 by the adsorption of the adsorption unit.
  • the first connection unit 400 may include a moving cutter 420 for cutting the standby electrode roll 110 , the position of the electrode roll connecting portion where the standby electrode roll 110 and the traveling electrode roll 120 are connected Taking into consideration, the cutting position of the standby electrode roll 110 may be determined, and cutting may be performed by the moving cutter 420 .
  • the standby electrode roll is fixed to the first surface 401 of the first connection unit 400 , and the moving cutter 420 is disposed on the second surface 402 opposite to the first surface 401 .
  • the moving cutter 420 is arranged such that a part of the blade 421 protrudes outward from one end of the first surface 401, and in this state, the moving cutter 420 moves to the other end of the first surface 401. cuts the standby electrode roll 110 while moving. In this way, a slit 410 is formed in the first connection unit 400 so that the moving cutter 420 can move.
  • the remaining electrodes 112 cut by the moving cutter 420 are removed.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the movement of the cut standby electrode roll in FIG. 3 to the second connection unit of FIG. 1 .
  • the distal end 121 of the traveling electrode roll 120 is fixed to the second surface 502 of the second connection unit 500 , and the first surface ( The taping unit 600 is disposed on the outside of the 501 .
  • the second surface 502 of the second connection unit 500 may be configured as an adsorption unit, for example, a vacuum hole is formed in the second surface 502, and the vacuum pressure reducing cylinder is connected to the second connection unit ( 500) can be combined. Accordingly, the traveling electrode roll 120 may be fixed to the second surface 502 by the adsorption of the adsorption unit.
  • the first connecting unit 400 is directed toward the second connecting unit 500 so that the end of the starting portion 111 of the standby electrode roll is in contact with the distal end 121 of the traveling electrode roll fixed to the second connecting unit 500 . Move.
  • the standby electrode roll 110 is attached to the second surface 502 of the second connection unit 500 so that the start part 111 of the standby electrode roll and the end part 121 of the traveling electrode roll contact each other. At this time, the air suction of the adsorption unit that has been adsorbing the standby electrode roll 110 in the first connection unit 400 is stopped, and as the second connection unit 500 starts to adsorb the standby electrode roll 110 , the second connection The standby electrode roll 110 is fixed to the second surface 502 of the unit 500 .
  • the standby electrode roll and the traveling electrode roll attached to the second surface 501 of the second connection unit 500 by using the taping unit 600 on the outside of the first surface 501 of the second connection unit 500 .
  • a tape is attached to the connecting part of the electrode roll that meets this bar, and a penetrating part 510 through which the tape of the taping unit 600 can pass is formed in the second connection unit 500 .
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a process of attaching a tape to an electrode roll connection part.
  • the taping unit 600 includes a supply unit 610 for supplying a tape, and a tape gripper for holding and taking out the tape so that the tape supplied from the supply unit 610 is disposed on the outer surface of the attachment unit 630 . 620 , and an attachment part 630 that moves to the electrode roll connection part in a state in which the tape is fixed.
  • the tape gripper 620 is provided with a tape cutter (not shown) for cutting the tape.
  • the tape gripper 620 holds the end of the tape roll and arranges the non-adhesive surface of the tape on the outer surface of the attachment part 630 . At this time, the attachment part adsorbs and fixes the non-adhesive surface of the tape.
  • the adsorption of the attachment part may be operated in the same manner as the adsorption part of the first connection unit and the second connection unit, and a vacuum pressure reduction adsorption method may be used.
  • the tape gripper 620 returns to a position before transferring the tape, and cuts the tape while holding the tape taken out from the tape roll. At this time, the tape of the length for attaching to the electrode roll connection part is cut and attached to the attachment part 630 .
  • the tape may be attached to the electrode roll connection part by passing through the penetrating part 510 formed in the second connection unit 500 .
  • FIG. 6 is a plan view showing a state in which the standby electrode roll and the traveling electrode roll are connected.
  • a tape 640 is attached to the electrode roll connection part 150 to which the traveling electrode roll 120 and the standby electrode roll 110 are connected, showing a state in which both electrode rolls are connected.
  • the end of the standby electrode roll 110 is cut by a moving cutter moving along the slit formed in the first connection unit, it may be cut parallel to the width direction (a) of the electrode roll.
  • the line where both ends of the standby electrode roll and the traveling electrode roll meet may be in a straight line, and by minimizing overlap of both electrodes in the electrode roll connection part 150, the electrode roll connection part ( 150), it is possible to prevent the thickness difference from occurring.
  • the connection of the standby electrode roll and the running electrode roll can be performed by an automated method, so connecting the electrode rolls For this purpose, it is not necessary to stop the process, and since the electrode roll connection parts can be connected in a uniform shape, the productivity of the electrode manufacturing process can be improved.
  • the electrode connection device includes a conveying unit and a reading unit, the connection of the electrode rolls is automatic even if the start part of the standby electrode roll and the end part of the running electrode roll do not face each other in parallel. can be made with
  • the connection process can be simplified and productivity can be improved.

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Abstract

본 발명은, 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 이송하는 이송 유닛, 상기 이송 유닛이 이송한 상기 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 상향 이동하는 리딩 유닛(leading unit), 상기 리딩 유닛이 이송한 상기 대기 전극롤을 고정하는 제1연결 유닛, 주행 전극롤의 말단부를 고정하는 제2연결 유닛, 및 상기 대기 전극롤과 주행 전극롤을 연결하는 테이핑 유닛을 포함하는 전극 연결 장치에 대한 것으로서, 롤-투-롤 공정으로 진행되는 전극의 제조 과정에서 전극롤을 연결하는 과정을 자동으로 진행할 수 있다. (대표도) 도 1

Description

전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법
본 출원은 2020년 7월 14일자 한국 특허 출원 제2020-0087016호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본원 발명은 전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법에 대한 것으로서, 구체적으로, 롤-투-롤(roll-to-roll) 공정으로 진행되는 전극 제조 공정에서, 주행 전극롤 말단에 새로운 대기 전극롤을 연결하는 과정을 자동화 과정으로 진행할 수 있는 전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법에 대한 것이다.
충방전이 가능한 리튬 이차전지는 와이어리스 모바일 기기(wireless mobile device) 또는 신체에 착용하는 웨어러블 기기(wearable device)의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있을 뿐만 아니라, 대기 오염을 유발하는 기존의 가솔린 차량 및 디젤 차량에 대한 대안으로 제시되는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로도 사용되고 있다.
상기 리튬 이차전지는 양극 및 음극 사이에 분리막이 개재되어 적층되고, 리튬 이온이 상기 양극과 음극 사이를 이동하면서 충방전이 반복적으로 이루어질 수 있다.
상기 양극 및 음극을 포함하는 전극의 제조 과정은, 롤 형태로 권취된 전극 시트에서 전극 탭이 형성될 부분을 제외한 나머지 부분에 전극제를 코팅하는 단계, 상기 전극제를 건조 및 압연하는 단계, 상기 전극 시트를 슬리팅하는 단계, 및 슬리팅된 상기 전극 시트를 단위 전극으로 노칭하는 단계를 포함한다.
이와 같은 전극의 제조 과정은, 롤-투-롤 연속공정으로 진행되는 바, 전극롤을 이용하여 연속적인 과정으로 전극을 제조할 때, 롤 형태로 감겨진 전극롤이 모두 소진되면, 작업자가 장비를 멈추고, 사용 중인 전극롤의 끝단과 새로운 전극롤의 끝단을 테이프로 연결한 후, 장비를 재가동하고 있다.
이와 같이, 전극롤의 교체를 위하여 전극 생산공정이 중지되었다가 재가동하는 경우에는 생산성이 저하되는 문제가 있다.
이와 관련하여, 특허문헌 1은 제1전극소재 공급용 릴에 장착된 제1전극소재와 제2전극소재 공급용 릴에 장착된 제2전극소재를 연결하여 연속공정이 가능한 이차 전지용 전극 생산 시스템을 개시하나, 상기 제1전극소재 및 제2전극소재에 테이프를 부착하기 위한 테이프석션플레이트를 자동화 공정으로 진행하는 방법을 구체적으로 개시하지 못하고 있다.
특허문헌 2는 롤 형태로 말려진 전극 필름을 연속적으로 이송하여 이차 전지를 제조하는 과정에서 전극 필름이 거의 다 소진되었을 때 사용중인 전극 필름의 끝단과 새로운 전극 필름의 끝단을 자동으로 접합하여 연결함으로써 이차 전지의 제조 공정이 중단되지 않고 연속적으로 이루어질 수 있도록 하는 전극 필름 자동 교체 장치에 관한 것이다.
그러나, 상기 특허문헌 2는 사용중인 전극 필름과 새로운 전극 필름이 서로 대면하도록 이동 및 배치될 때의 접합 연결을 구현할 수 있으나, 사용중인 전극 필름이 새로운 전극 필름과 대면하도록 배치되지 않을 때, 새로운 전극 필름을 사용중인 전극 필름으로 이송하여 배치하는 장치에 대해서는 개시하지 못하고 있다.
이와 같이, 전극의 연속 공정을 진행할 때, 전극롤이 대면하도록 배치되지 않은 경우에도 작업자의 개입없이 전극롤들의 연결이 자동으로 이루어짐으로써, 작업자의 숙련도와 관계없이 전극 연결 품질이 균일하게 이루어질 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 1) 한국 공등록허공보 제1857396호 (2018.05.04)
(특허문헌 2) 한국 공개특허공보 제2016-0133264호 (2016.11.22)
본원 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전극 제조 공정에서 전극롤의 공급이 중단되지 않고 연속적으로 이루어짐으로써, 생산성이 향상되고, 전극롤 연결 과정에서 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 전극 연결 장치 및 이를 이용한 전극 연결 자동화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에 따른 전극 연결 장치는, 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 이송하는 이송 유닛, 상기 이송 유닛이 이송한 상기 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 상향 이동하는 리딩 유닛(leading unit), 상기 리딩 유닛이 이송한 상기 대기 전극롤을 고정하는 제1연결 유닛, 주행 전극롤의 말단부를 고정하는 제2연결 유닛, 및 상기 대기 전극롤과 주행 전극롤을 연결하는 테이핑 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 이송 유닛은 상기 대기 전극롤을 향해 제1방향으로 이동하고, 상기 대기 전극롤의 개시부 양측 끝단을 파지한 상태로 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 이동 가능한 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 리딩 유닛은 하향 이동하여 상기 대기 전극롤의 개시부 끝단을 파지하고 상향 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제1연결 유닛은, 상기 대기 전극롤 개시부를 흡착하여 고정할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제1연결 유닛은, 대기 전극롤을 컷팅하는 무빙 커터(moving cutter)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제1연결 유닛의 제1면에 상기 대기 전극롤이 고정되고, 상기 제1면의 반대쪽 외면인 제2면에 상기 무빙 커터가 배치되며, 상기 무빙 커터가 이동하면서 상기 대기 전극롤을 컷팅할 수 있도록 상기 제1연결 유닛에 슬릿이 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제1연결 유닛은, 상기 대기 전극롤 개시부 끝단이 상기 제2연결 유닛에 고정된 주행 전극롤의 말단부와 접하도록 상기 제2연결 유닛을 향해 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제2연결 유닛의 제2면에 상기 주행 전극롤의 말단이 고정되고, 상기 제2면의 반대쪽 외면인 제1면의 외측에 상기 테이핑 유닛이 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 제2연결 유닛은, 상기 테이핑 유닛의 테이프가 통과할 수 있는 관통부가 형성되어 있는 구조일 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 장치에서, 상기 테이핑 유닛은, 테이프를 공급하는 공급부, 상기 공급부에서 공급하는 테이프를 하기 부착부로 이송하는 테이프 그립퍼, 및 상기 테이프를 고정한 상태로 전극롤 연결부로 이동하는 부착부를 포함하고, 상기 테이프 그립퍼에는 상기 테이프를 컷팅하는 테이프 커터가 구비될 수 있다.
본 발명은, 또한, 상기 전극 연결 장치를 이용한 전극 연결 자동화 방법을 제공하는 바, 구체적으로, 상기 전극 연결 자동화 방법은, (a) 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 이송하는 단계, (b) 리딩 유닛이 하강하여 상기 대기 전극롤의 개시부를 파지하고 제1연결 유닛으로 상기 대기 전극롤의 개시부를 이송하는 단계, (c) 상기 대기 전극롤의 개시부를 절취하는 단계 및 (d) 상기 대기 전극롤과 주행 전극롤을 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 자동화 방법은, 상기 (c) 단계 이후에, 상기 대기 전극롤을 상기 주행 전극롤 방향으로 이동하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전극 연결 자동화 방법에서, 상기 (d) 단계는, 테이핑 유닛의 부착부 상에 테이프를 장착하는 과정 및 상기 대기 전극롤의 개시부와 상기 주행 전극롤의 말단부가 연결되는 연결부에 상기 테이프를 부착하는 과정을 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전극 연결 장치는 이송 유닛 및 리딩 유닛을 포함하기 때문에, 대기 전극롤의 개시부와 주행 전극롤의 말단부가 서로 평행하게 대면하고 있지 않더라도 전극롤들의 연결이 자동으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 연결 장치를 사용하는 경우에는, 대기 전극롤과 주행 전극롤의 일면에만 테이프를 부착하기 때문에 연결 과정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전극 연결 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이송 유닛과 리딩 유닛으로 대기 전극롤을 이송하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1의 제1연결 유닛으로 대기 전극롤을 컷팅하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에서 컷팅된 대기 전극롤을 도 1의 제2연결 유닛으로 이동하는 것을 나타내는 사시도이다.
도 5는 전극롤 연결부에 테이프를 부착하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 6은 대기 전극롤과 주행 전극롤이 연결된 상태를 나타내는 평면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 구성요소를 한정하거나 부가하여 구체화하는 설명은, 특별한 제한이 없는 한 모든 발명에 적용될 수 있으며, 특정한 발명으로 한정하지 않는다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.
또한, 본원의 발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 "또는"은 별도로 언급되지 않는 한 "및"을 포함하는 것이다. 그러므로 "A 또는 B를 포함하는"은 A를 포함하거나, B를 포함하거나, A 및 B를 포함하는 상기 3가지 경우를 모두 의미한다.
또한, 모든 수치 범위는 명확하게 제외한다는 기재가 없는 한, 양 끝의 값과 그 사이의 모든 중간값을 포함한다.
본원 발명을 도면에 따라 상세한 실시예와 같이 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전극 연결 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 연결 장치는 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 이송하는 이송 유닛(200), 이송 유닛(200)이 이송한 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 상향 이동하는 리딩 유닛(300), 리딩 유닛(300)이 이송한 대기 전극롤(110)을 고정하는 제1연결 유닛(400), 주행 전극롤(120)의 말단부를 고정부는 제2연결 유닛(500)을 포함한다.
상기 전극 연결 장치를 이용한 전극 연결 자동화 방법은, (a) 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 이송하는 단계, (b) 리딩 유닛(300)이 하강하여 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 제1연결 유닛(400)으로 대기 전극롤의 개시부(111)를 이송하는 단계, (c) 대기 전극롤의 개시부(111)를 절취하는 단계, 및 (d) 대기 전극롤(110)과 주행 전극롤(120)을 연결하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c) 단계 이후에, 대기 전극롤(110)을 주행 전극롤(120) 방향으로 이동하는 과정을 포함하며, 상기 (d) 단계는 테이핑 유닛의 부착부 상에 테이프를 장착하는 과정 및 대기 전극롤의 개시부와 주행 전극롤의 말단부가 연결되는 연결부에 테이프를 부착하는 과정을 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 이송 유닛(200), 리딩 유닛(300), 제1연결 유닛(400) 및 제2연결 유닛(500)은 하나의 실시예로서, 하기에서 설명하는 기능을 발휘할 수 있다면, 상기 유닛들의 구조는 본 명세서에 도시된 구조로 한정되지 않는다.
하나의 구체적인 예에서, 이송 유닛(200)은 2개의 이송 그립퍼(210)를 포함한다. 이송 그립퍼들(210) 각각은 대기 전극롤의 주행 방향 양측 끝단을 파지할 수 있도록 서로 이격된 상태로 배치된다. 또한 이송 그립퍼들(210)은 이송 유닛(200)에 장착된 상태로, 일정한 구간 내에서 대기 전극롤(110)을 향해 이동하고, 대기 전극롤(110)을 파지하여 리딩 유닛 방향으로 이송한다.
이송 유닛(200)이 대기 전극롤(110)을 향해 x+방향인 제1방향으로 이동하여 대기 전극롤의 개시부(111) 양측 끝단을 이송 그립퍼(210)로 파지하고, 이 상태로 x-방향인 제2방향으로 이동하면 대기 전극롤(110)이 취출된다.
도 2는 도 1의 이송 유닛과 리딩 유닛으로 대기 전극롤을 이송하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 대기 전극롤(110)의 개시부(111) 양측 끝단을 이송 유닛(200)의 이송 그립퍼(210)가 파지하고 x-방향으로 이동하면, 대기 전극롤(110)이 취출된다.
대기 전극롤의 개시부(111)가 리딩 유닛(300)의 하부에 도달하면, 대기 전극롤의 개시부(111) 끝단이 리딩 유닛(300)을 향하도록 이송 그립퍼(210)가 화살표 방향으로 회전한다. 따라서, 리딩 유닛(300)이 상하 방향으로만 이동하더라도, 리딩 유닛(300)이 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하는 과정이 쉽게 이루어질 수 있다.
리딩 유닛(300)이 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하기 위하여, 리딩 유닛(300)의 길이조절부(320)의 길이가 늘어나는 바, 리딩 그립퍼(310)는 끝단이 상향 절곡된 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지할 수 있다. 리딩 그립퍼(310)는 대기 전극롤의 개시부(111) 끝단을 파지한 상태로 길이조절부(320)의 길이가 줄어들면, 대기 전극롤의 개시부(111)를 상향 이동할 수 있다.
도 3은 도 1의 제1연결 유닛으로 대기 전극롤을 컷팅하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 리딩 유닛(300)에 의해 상향 이동한 대기 전극롤의 개시부(111)는 제1연결 유닛(400)의 제1면(401)에 고정된다.
제1면(401)은 흡착부로 구성될 수 있는 바, 예를 들어, 제2면(402)에는 진공홀이 형성되어 있으며, 진공감압실린더가 제1연결 유닛(400)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 흡착부의 흡착에 의해 대기 전극롤(110)이 제1면(401)에 고정될 수 있다.
제1연결 유닛(400)은 대기 전극롤(110)을 컷팅하는 무빙 커터(420)를 구비할 수 있는 바, 대기 전극롤(110)과 주행 전극롤(120)이 연결되는 전극롤 연결부의 위치를 고려하여 대기 전극롤(110)의 컷팅 위치를 결정하고 무빙 커터(420)에 의한 컷팅이 이루어질 수 있다.
제1연결 유닛(400)의 제1면(401)에 대기 전극롤이 고정되고, 제1면(401)의 반대쪽 외면인 제2면(402)에 무빙 커터(420)가 배치된다. 무빙 커터(420)는 칼날(421)의 일부가 제1면(401)의 일측 끝단부에서 외측으로 돌출되도록 배치되는 바, 이 상태로 제1면(401)의 타측 끝단부로 무빙 커터(420)가 이동하면서 대기 전극롤(110)을 컷팅한다. 이와 같이 무빙 커터(420)가 이동할 수 있도록 제1연결 유닛(400)에는 슬릿(410)이 형성되어 있다.
무빙 커터(420)에 의해 컷팅된 잔여 전극(112)은 제거된다.
도 4는 도 3에서 컷팅된 대기 전극롤을 도 1의 제2연결 유닛으로 이동하는 것을 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 제2연결 유닛(500)의 제2면(502)에 주행 전극롤(120)의 말단부(121)가 고정되고, 제2면(502)의 반대쪽 외면인 제1면(501)의 외측에 테이핑 유닛(600)이 배치된다.
제2연결 유닛(500)의 제2면(502)은 흡착부로 구성될 수 있는 바, 예를 들어, 제2면(502)에는 진공홀이 형성되어 있으며, 진공감압실린더가 제2연결 유닛(500)에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 흡착부의 흡착에 의해 주행 전극롤(120)이 제2면(502)에 고정될 수 있다.
대기 전극롤의 개시부(111) 끝단이 제2연결 유닛(500)에 고정된 주행 전극롤의 말단부(121)와 접하도록, 제1연결 유닛(400)이 제2연결 유닛(500)을 향해 이동한다.
대기 전극롤의 개시부(111)와 주행 전극롤의 말단부(121)가 접촉되도록 대기 전극롤(110)이 제2연결 유닛(500)의 제2면(502)에 부착된다. 이때, 제1연결 유닛(400)에서 대기 전극롤(110)을 흡착하던 흡착부의 공기흡입이 중단되고, 제2연결 유닛(500)에서 대기 전극롤(110)을 흡착하기 시작하면서, 제2연결 유닛(500)의 제2면(502)에 대기 전극롤(110)이 고정된다.
제2연결 유닛(500)의 제1면(501)의 외측에 있는 테이핑 유닛(600)을 이용하여 제2연결 유닛(500)의 제2면(501)에 부착된 대기 전극롤과 주행 전극롤이 만나는 전극롤 연결부에 테이프를 부착하는 바, 제2연결 유닛(500)에는 테이핑 유닛(600)의 테이프가 통과할 수 있는 관통부(510)가 형성되어 있다.
도 5는 전극롤 연결부에 테이프를 부착하는 과정을 나타내는 사시도이다.
도 5를 도 4와 함께 참조하면, 테이핑 유닛(600)은 테이프를 공급하는 공급부(610), 공급부(610)에서 공급하는 테이프가 부착부(630) 외면에 배치되도록 테이프를 잡고 취출하는 테이프 그립퍼(620), 및 테이프를 고정한 상태로 전극롤 연결부로 이동하는 부착부(630)를 포함한다. 또한, 테이프 그립퍼(620)에는 테이프를 컷팅하는 테이프 커터(도시하지 않음)가 구비되어 있다.
테이프 그립퍼(620)는 테이프롤의 끝단을 잡고 부착부(630)의 외면에 테이프의 비점착면이 위치하도록 배치한다. 이때, 부착부는 상기 테이프의 비점착면을 흡착하여 고정한다. 상기 부착부의 흡착은 상기 제1연결 유닛 및 상기 제2연결 유닛의 흡착부와 동일한 방법으로 작동할 수 있는 바, 진공감압흡착 방법을 사용할 수 있다.
테이프 그립퍼(620)는 테이프를 이송하기 이전 위치로 복귀하고, 상기 테이프롤에서 취출된 테이프를 파지한 상태에서 테이프를 컷팅한다. 이 때 상기 전극롤 연결부에 부착하기 위한 길이의 테이프가 절단되면서 부착부(630)에 부착이 된다.
부착부(630)는 이송수단에 의해 이동가능한 형태인 바, 제2연결 유닛(500)에 형성된 관통부(510)를 통과하여 전극롤 연결부에 테이프를 부착할 수 있다.
도 6은 대기 전극롤과 주행 전극롤이 연결된 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6을 참조하면, 주행 전극롤(120)과 대기 전극롤(110)이 연결된 전극롤 연결부(150)에 테이프(640)가 부착되어 양 전극롤들을 연결한 상태를 도시하고 있다.
대기 전극롤(110)은 제1연결 유닛에 형성된 슬릿을 따라 이동하는 무빙 커터에 의해 끝단이 절단되기 때문에, 전극롤의 폭 방향(a)과 평행하게 절단될 수 있다.
따라서, 전극롤 연결부(150)에서 대기 전극롤과 주행 전극롤의 양 끝단이 만나는 선이 직선 형태일 수 있는 바, 전극롤 연결부(150)에서 양 전극이 중첩되는 것을 최소화함으로써, 전극롤 연결부(150)에서 두께 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 전극 연결 장치 및 상기 전극 연결 장치를 이용한 전극 연결 자동화 방법을 사용하는 경우에는, 대기 전극롤과 주행 전극롤의 연결을 자동화 방법으로 진행할 수 있는 바, 전극롤을 연결하기 위하여 공정을 정지하지 않아도 되고, 전극롤 연결부가 균일한 형태로 연결될 수 있으므로, 전극 제조 공정의 생산성이 향상될 수 있다.
본원 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.
(부호의 설명)
110: 대기 전극롤
111: 대기 전극롤의 개시부
112: 잔여 전극
120: 주행 전극롤
121: 주행 전극롤의 말단부
150: 전극롤 연결부
200: 이송 유닛
210: 이송 그립퍼
300: 리딩 유닛
310: 리딩 그립퍼
320: 길이조절부
400: 제1연결 유닛
401: 제1면
402: 제2면
410: 슬릿
420: 무빙 컷터
421: 칼날
500: 제2연결 유닛
501: 제1면
502: 제2면
510: 관통부
600: 테이핑 유닛
610: 공급부
620: 테이프 그립퍼
630: 부착부
640: 테이프
이상에서 설명한 바와 같이, 본원 발명에 따른 전극 연결 장치는 이송 유닛 및 리딩 유닛을 포함하기 때문에, 대기 전극롤의 개시부와 주행 전극롤의 말단부가 서로 평행하게 대면하고 있지 않더라도 전극롤들의 연결이 자동으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전극 연결 장치를 사용하는 경우에는, 대기 전극롤과 주행 전극롤의 일면에만 테이프를 부착하기 때문에 연결 과정을 간소화하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (13)

  1. 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 이송하는 이송 유닛(200);
    상기 이송 유닛이 이송한 상기 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 상향 이동하는 리딩 유닛(leading unit)(300);
    상기 리딩 유닛(300)이 이송한 상기 대기 전극롤(110)을 고정하는 제1연결 유닛(400);
    주행 전극롤의 말단부(121)를 고정하는 제2연결 유닛(500); 및
    상기 대기 전극롤(110)과 주행 전극롤(120)을 연결하는 테이핑 유닛(600);
    을 포함하는 전극 연결 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이송 유닛(200)은 상기 대기 전극롤(110)을 향해 제1방향으로 이동하고, 상기 대기 전극롤의 개시부(111) 양측 끝단을 파지한 상태로 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 이동 가능한 구조로 이루어진 전극 연결 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리딩 유닛(300)은 하향 이동하여 상기 대기 전극롤의 개시부(111) 끝단을 파지하고 상향 이동하는 전극 연결 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1연결 유닛(400)은, 상기 대기 전극롤 개시부(111)를 흡착하여 고정하는 전극 연결 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제1연결 유닛(400)은, 대기 전극롤(110)을 컷팅하는 무빙 커터(moving cutter)(420)를 포함하는 전극 연결 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1연결 유닛(400)의 제1면(401)에 상기 대기 전극롤(110)이 고정되고, 상기 제1면(401)의 반대쪽 외면인 제2면(402)에 상기 무빙 커터(420)가 배치되며,
    상기 무빙 커터(420)가 이동하면서 상기 대기 전극롤(110)을 컷팅할 수 있도록 상기 제1연결 유닛에 슬릿(410)이 형성되어 있는 전극 연결 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1연결 유닛(400)은, 상기 대기 전극롤 개시부(111) 끝단이 상기 제2연결 유닛(500)에 고정된 주행 전극롤의 말단부(121)와 접하도록 상기 제2연결 유닛(500)을 향해 이동하는 구조로 이루어진 전극 연결 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제2연결 유닛(500)의 제2면(502)에 상기 주행 전극롤(121)의 말단이 고정되고, 상기 제2면(502)의 반대쪽 외면인 제1면(501)의 외측에 상기 테이핑 유닛(600)이 배치되는 전극 연결 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제2연결 유닛(500)은, 상기 테이핑 유닛(600)의 테이프가 통과할 수 있는 관통부(510)가 형성되어 있는 전극 연결 장치
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 테이핑 유닛(600)은,
    테이프를 공급하는 공급부(610);
    상기 공급부에서 공급하는 테이프를 하기 부착부(630)로 이송하는 테이프 그립퍼(620); 및
    상기 테이프를 고정한 상태로 전극롤 연결부로 이동하는 부착부(630);
    를 포함하고,
    상기 테이프 그립퍼(620)에는 상기 테이프를 컷팅하는 테이프 커터가 구비되어 있는 전극 연결 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 전극 연결 장치를 이용한 전극 연결 자동화 방법으로서,
    (a) 대기 전극롤의 개시부를(111) 파지하고 이송하는 단계;
    (b) 리딩 유닛(300)이 하강하여 상기 대기 전극롤의 개시부(111)를 파지하고 제1연결 유닛(400)으로 상기 대기 전극롤의 개시부(111)를 이송하는 단계;
    (c) 상기 대기 전극롤의 개시부(111)를 절취하는 단계; 및
    (d) 상기 대기 전극롤(110)과 주행 전극롤(120)을 연결하는 단계;
    를 포함하는 전극 연결 자동화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 (c) 단계 이후에, 상기 대기 전극롤(110)을 상기 주행 전극롤(120) 방향으로 이동하는 과정을 포함하는 전극 연결 자동화 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 (d) 단계는, 테이핑 유닛(600)의 부착부(630) 상에 테이프(640)를 장착하는 과정 및 상기 대기 전극롤의 개시부(111)와 상기 주행 전극롤의 말단부(121)가 연결되는 연결부에 상기 테이프(640)를 부착하는 과정을 포함하는 전극 연결 자동화 방법.
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