WO2023229205A1 - 레이저 노칭 장치 - Google Patents

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WO2023229205A1
WO2023229205A1 PCT/KR2023/004531 KR2023004531W WO2023229205A1 WO 2023229205 A1 WO2023229205 A1 WO 2023229205A1 KR 2023004531 W KR2023004531 W KR 2023004531W WO 2023229205 A1 WO2023229205 A1 WO 2023229205A1
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scrap
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fixed drum
drum
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손종인
장경민
김용한
이소라
김민지
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a laser notching device, and more specifically, to a laser notching device for notching electrode tabs on an electrode sheet.
  • types of secondary batteries include nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. These secondary batteries are used not only for small products such as digital cameras, P-DVDs, MP3Ps, mobile phones, PDAs, Portable Game Devices, Power Tools, and E-bikes, but also for large products requiring high output such as electric vehicles and hybrid vehicles, as well as for surplus power generation. It is also applied and used in power storage devices that store power or renewable energy and backup power storage devices.
  • Secondary batteries are classified into pouch type and can type, etc., depending on the material of the case that accommodates the electrode assembly.
  • the can type is manufactured by housing the electrode assembly in a hard can, and a secondary battery with a cylindrical can can be called a cylindrical secondary battery.
  • can-type secondary batteries especially cylindrical secondary batteries
  • can-type secondary batteries include a jelly-roll-type electrode assembly.
  • the jelly roll-type electrode assembly can be manufactured by processing an electrode sheet manufactured by applying an electrode active material onto an electrode current collector having a sheet shape, processing it into a desired shape through a notching process, and then winding it together with a separator. Additionally, the notching process may be performed by physically cutting the electrode using a press mold or by cutting it by irradiating a laser.
  • One problem that the present invention seeks to solve is to provide a laser notching device that can quickly and reliably remove scrap and foreign substances.
  • the laser notching device can notch an electrode tab on an electrode sheet.
  • the laser notching device includes a laser unit that irradiates a laser beam to the electrode sheet; a rotating drum that contacts the electrode sheet and moves the electrode sheet; a fixed drum located on one axial side of the rotating drum; And it may include a scrap suction unit provided on the fixed drum and sucking in scrap cut from the electrode sheet by the laser beam.
  • the laser notching device may further include a mask jig provided on the fixed drum and facing the laser unit with the electrode sheet interposed therebetween.
  • the scrap suction unit may be located rearward of the mask jig with respect to the moving direction of the electrode sheet.
  • the scrap suction unit may be located between the mask jig and the lowermost end of the fixed drum with respect to the circumferential direction of the fixed drum.
  • the fixed drum and the rotating drum may be arranged to have the same axis.
  • the outer diameter of the fixed drum and the outer diameter of the rotating drum may correspond to each other.
  • the fixed drum may face a portion of the width direction edge side of the electrode sheet in its radial direction.
  • a mounting groove in which the scrap suction part is mounted may be formed in the fixed drum.
  • the scrap suction unit may include a suction hole extending along the circumferential direction of the fixed drum.
  • the laser notching device may further include a discharge unit connected to the scrap suction unit and discharging scrap sucked into the scrap suction unit.
  • the fixed drum may be formed with an extension part that extends in the axial direction of the fixed drum and is inserted into the interior of the rotating drum.
  • the rotating drum may surround the extension and rotate with respect to the extension.
  • a discharge passage may be formed to guide the scrap sucked into the scrap suction part.
  • scrap suction can be performed quickly and reliably compared to the case where the scrap suction unit is separately disposed outside the fixed drum.
  • the scrap suction unit since the scrap suction unit is mounted on the fixed drum, the scrap suction unit can suction and remove not only scrap but also foreign substances such as dust generated during the notching process of the electrode sheet.
  • the scrap suction unit may be located between the mask jig and the lowermost end of the fixed drum with respect to the circumferential direction of the fixed drum. As a result, the scrap can be quickly sucked into the scrap suction section before it falls down.
  • the suction hole of the scrap suction part may extend along the circumferential direction of the fixed drum. Accordingly, the scrap cut from the electrode sheet moving along the circumferential direction of the fixed drum can be more reliably sucked into the suction hole.
  • FIG. 1 is a side view of a laser notching device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the electrode sheet shown in FIG. 1 being notched.
  • Figure 3 is a perspective view of a laser notching device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of the drum unit shown in Figure 3.
  • Figure 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of Figure 4.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 4.
  • Figure 7 is a perspective view of a laser notching device according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken along line C-C' of Figure 7.
  • Figure 1 is a side view of a laser notching device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic diagram showing how the electrode sheet shown in Figure 1 is notched.
  • the laser notching device can notch the electrode tab T on the electrode sheet 10.
  • the laser notching device may include a drum unit 100 that moves the electrode sheet 10 and a laser unit 200 that radiates a laser beam to the electrode sheet 10.
  • the drum unit 100 and the laser unit 200 may be located on opposite sides of the electrode sheet 10.
  • the laser unit 200 may irradiate a laser beam L (see FIG. 3).
  • the laser unit 200 can adjust the position at which the laser beam L is irradiated, thereby notching the electrode sheet 10 into a preset shape. Since the configuration of the laser unit 200 is well-known, detailed description will be omitted.
  • the electrode sheet 10 may include a holding portion 11 to which an active material is applied on an electrode current collector, and an uncoated portion 12 to which the active material is not applied and the electrode current collector is exposed.
  • Each uncoated portion 12 may be located on both sides of the holding portion 11 in the width direction. However, it may be possible for the uncoated portion 12 to be located only on one side of the holding portion 11 in the width direction.
  • the laser notching device can notch a portion of the width direction edge side of the electrode sheet 10.
  • the laser unit 200 may irradiate a laser beam to the electrode sheet 10 to notch a portion of the width direction edge side of the electrode sheet 10.
  • a portion of the width direction edge side of the electrode sheet 10 will be described as a notching area.
  • the laser unit 200 may be provided with a pair spaced apart in the width direction of the electrode sheet 10, and each notched area can be notched.
  • the notched area of the electrode sheet 10 may include an uncoated region 12 . Accordingly, the uncoated portion 12 provided on one side in the width direction of the electrode sheet 10 can be processed into an electrode tab T. The uncoated portion 12 provided on the other side of the electrode sheet 10 in the width direction may be notched and removed using a laser notching device, but is not limited thereto.
  • the laser notching device may include a scrap suction unit 140 that suctions the scrap 19.
  • the laser notching device may further include a mask jig 130 facing the laser unit 200 with the electrode sheet 10 interposed therebetween.
  • the mask jig 130 and the scrap suction unit 140 may be provided in the drum unit 100, and more specifically, in the fixed drum 120 (see FIG. 3), which will be described later. With respect to the direction of movement of the electrode sheet 10, the scrap suction unit 140 may be located rearward of the mask jig 130.
  • Figure 3 is a perspective view of a laser notching device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a perspective view of the drum unit shown in Figure 3.
  • the drum unit 100 includes a rotating drum 110 that contacts the electrode sheet 10 and moves the electrode sheet 10, and a fixed drum 120 located on one side in the axial direction of the rotating drum 110. can do.
  • the rotating drum 110 may be rotated by a driving device such as a motor (not shown), and the fixed drum 120 may be fixed and not rotate. That is, the rotating drum 110 can rotate with respect to the fixed drum 120.
  • a driving device such as a motor (not shown)
  • the fixed drum 120 may be fixed and not rotate. That is, the rotating drum 110 can rotate with respect to the fixed drum 120.
  • the rotating drum 110 and the fixed drum 120 may be arranged to be coaxial with each other.
  • the axial direction of the rotating drum 110 and the fixed drum 120 may be parallel to the width direction of the electrode sheet 10.
  • the radial step difference between the outer circumference of the rotating drum 110 and the outer circumference of the fixed drum 120 may be very small.
  • the outer circumference of the rotating drum 110 and the outer circumference of the fixed drum 120 may be located on the same curved surface. That is, the outer diameter of the fixed drum 120 and the outer diameter of the rotating drum 110 may correspond to each other, and here, corresponding means being similar or identical to each other.
  • a part of the electrode sheet 10 may face the rotating drum 110, and the other part may face the fixed drum 120.
  • the fixed drum 120 may face the notched area of the electrode sheet 10 in its radial direction.
  • the notched area may include an uncoated area 12 that is processed into an electrode tab T.
  • the mask jig 130 may be provided on the fixed drum 120.
  • the mask jig 130 may face the notched area of the electrode sheet 10.
  • the laser unit 200 may face the mask jig 130 with the notched area of the electrode sheet 10 interposed therebetween.
  • the mask jig 130 may be in close contact with the notched area of the electrode sheet 10. As a result, it is possible to prevent the electrode sheet S from flowing unnecessarily during the notching process.
  • a cutting hole 131 may be formed in the mask jig 130.
  • a foreign matter collection hole 132 may be further formed in the mask jig 130.
  • the laser unit 200 may face the cutting hole 131 with the notched area of the electrode sheet 10 interposed therebetween. Accordingly, the laser beam L radiated from the laser unit 200 and cutting the notched area may pass through the cutting hole 311.
  • the shape of the cutting hole 131 may be determined according to the shape of the electrode tab T.
  • the foreign matter collection hole 132 may be located around the cutting hole 131. Foreign substances such as dust generated as the notching process progresses may be collected in the foreign matter collection hole 132.
  • the foreign matter collection hole 132 is not formed in the mask jig 130, and foreign matter such as dust is collected in the suction hole 141 of the scrap suction part 140, which will be described later.
  • the scrap suction unit 140 may be provided on the fixed drum 120.
  • a mounting groove 121 in which the scrap suction part 140 is mounted may be formed in the fixed drum 120.
  • the mounting groove 121 may be formed by recessing or cutting out a portion of the outer circumference of the fixed drum 120 inward. Additionally, the mounting groove 121 may be open toward the side opposite to the rotating drum 110 in the axial direction of the fixed drum 120.
  • the mask jig 130 may be mounted together with the scrap suction part 140 in the mounting groove 121.
  • the scrap suction part 140 may be formed integrally with the mask jig 130 or may be mounted in the mounting groove 121 while being fastened to each other.
  • the present invention is not limited to this, and it is of course possible for a separate groove to be formed in the fixed drum 120 into which the mask jig 130 is mounted.
  • the scrap suction unit 140 can continuously remove the scrap 19 from the notched electrode sheet 10 by sucking in the scrap 19 (see FIG. 2).
  • the scrap suction part 140 is mounted on the fixed drum 120, the suction of the scrap 19 is fast compared to the case where the scrap suction part is disposed outside the drum unit 100 separately from the drum unit 100. And it can be done reliably.
  • the laser beam L is irradiated toward the mask jig 130 and notches the notched area of the electrode sheet 10, and scrap 19 may be generated in this process. Therefore, removal of the scrap 19 must be performed after the notching process, and for this purpose, the scrap suction part 140 may be located behind the mask jig 130 with respect to the moving direction of the electrode sheet 10.
  • the scrap suction unit 140 may be located between the mask jig 130 and the lowermost end of the fixed drum 120 in the circumferential direction of the fixed drum 120. Accordingly, before the scrap 19 falls down, the scrap suction unit 140 can quickly suction the scrap 19.
  • a suction hole 141 for sucking the scrap 19 may be formed in the scrap suction unit 140. Negative pressure acts on the suction hole 141 to suction the scrap 19.
  • the suction hole 141 can suction and remove not only the scrap 19 but also foreign substances such as dust generated during the notching process of the electrode sheet 10.
  • the suction hole 141 may extend along the circumferential direction of the fixed drum 120. Accordingly, the scrap 19 cut from the electrode sheet 10 moving along the circumferential direction of the fixed drum 120 can be more reliably sucked into the suction hole 141.
  • the laser notching device may further include a discharge unit 150 that is connected to the scrap suction unit 140 and discharges the scrap 19 sucked into the scrap suction unit 140.
  • the discharge unit 150 may have a pipe shape.
  • the discharge unit 150 may be connected to the scrap suction unit 140 on the axial outer side of the fixed drum 120.
  • a pair of laser units 200 may be provided as described above.
  • the fixed drum 120 may be provided as a pair located on both sides in the axial direction of the rotating drum 110, and each fixed drum 120 may be provided with a mask jig 130 and a scrap suction part 140.
  • a discharge unit 150 may be connected to each fixed drum 120.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 4.
  • the rotating drum 110 may have a hollow interior. Additionally, an extension portion 122 may be formed on the fixed drum 120, extending in the axial direction of the fixed drum 120 and inserted into the inside of the rotating drum 110.
  • Rotating drum 110 may surround extension 122 and may rotate relative to extension 122 .
  • the inner circumference of the rotating drum 110 and the outer circumference of the extension portion 122 may face each other.
  • a bearing (not shown) may be provided between the inner circumference of the rotary drum 110 and the outer circumference of the extension portion 122.
  • the fixed drum 120 and the rotating drum 110 can be easily connected, and the coaxial relationship between the fixed drum 120 and the rotating drum 110 can be stably maintained.
  • the fixed drum 120 and the extension part 122 may have a hollow interior. Although not shown in FIGS. 5 and 6 , a rotary shaft that rotates together with the rotary drum 110 may be disposed in the inner hollow of the fixed drum 120 and the extension portion 122 .
  • a predetermined chamber communicating with the suction hole 141 may be formed inside the scrap suction unit 140. Accordingly, the scrap 19 can be sucked into the chamber through the suction hole 141.
  • the chamber may be a space defined by the scrap suction part 140 covering the mounting groove 121 of the fixed drum 120.
  • the internal space surrounded by the scrap suction part 140 may be defined as the chamber.
  • the chamber may be in communication with the interior of the mask jig 130. Therefore, foreign substances such as dust can be sucked into the chamber through the foreign matter collection hole 132 of the mask jig 130.
  • a separate chamber it is not limited to this, and of course, it is possible for a separate chamber to be formed within the mask jig 130.
  • a connection hole 142 to which the discharge unit 150 is connected may be formed in the scrap suction unit 140.
  • the connection hole 142 communicates with the chamber and may be formed to penetrate toward the axial outer side of the fixed drum 120. Accordingly, the scrap 19 sucked into the chamber through the suction hole 141 of the scrap suction unit 140 can be discharged to the discharge unit 150 through the connection hole 142.
  • a suction device (not shown) that generates negative pressure may be connected to the discharge unit 150. Accordingly, negative pressure may act inside the discharge unit 150, and the negative pressure may act to the chamber and suction hole 141 through the connection hole 142. Accordingly, foreign substances such as dust and scrap 19 generated during the notching process of the electrode sheet 10 can be quickly sucked into the suction hole 141.
  • Figure 7 is a perspective view of a laser notching device according to another embodiment of the present invention
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken along line C-C' of Figure 7.
  • the laser notching device is similar to the embodiment described above, except that the scrap 19 is discharged through the passage 123 inside the drum unit 100' instead of the discharge unit 150. same. Therefore, hereinafter, content that overlaps with the content described above will be omitted and the explanation will focus on the differences.
  • a discharge passage 123 that guides the scrap 19 sucked into the scrap suction part 140 may be formed in the extension 122 of the fixed drum 120 according to another embodiment of the present invention.
  • the discharge passage 123 may be formed between the outer circumference and the inner circumference of the extension portion 122. Since the extension part 122 is fixed without rotating like the fixed drum 120, the discharge passage 123 does not shake, and the scrap 19 can be stably discharged into the discharge passage 123.
  • the discharge passage 123 may be in communication with a chamber within the scrap suction unit 140. Accordingly, the scrap 19 sucked into the chamber through the suction hole 141 of the scrap suction unit 140 may be discharged into the discharge passage 123.
  • the discharge passage 123 may extend to the end of the extension portion 122.
  • the end of the extension portion 122 may be located within the rotating drum 110 or may protrude beyond the rotating drum 110 in the axial direction of the rotating drum 110.
  • a suction device (not shown) that generates negative pressure may be connected to the discharge passage 123. Accordingly, negative pressure may act on the inside of the discharge passage 123, and the negative pressure may act up to the chamber and the suction hole 141. Accordingly, foreign substances such as dust and scrap 19 generated during the notching process of the electrode sheet 10 can be quickly sucked into the suction hole 141.
  • Electrode tab 100 Drum unit
  • Discharge passage 130 Mask jig

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 노칭 장치는, 전극 시트에 전극 탭을 노칭할 수 있다. 상기 레이저 노칭 장치는, 상기 전극 시트에 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛; 상기 전극 시트와 접촉하여 상기 전극 시트를 이동시키는 회전 드럼; 상기 회전 드럼의 축방향 일측에 위치하는 고정 드럼; 및 상기 고정 드럼에 구비되며 상기 레이저 빔에 의해 상기 전극 시트에서 절삭된 스크랩을 흡입하는 스크랩 흡입부를 포함할 수 있다.

Description

레이저 노칭 장치
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2022년 05월 27일자 한국특허출원 제10-2022-0065686호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 레이저 노칭 장치에 관한 것으로, 좀 더 상세히는 전극 시트에 전극 탭을 노칭하는 레이저 노칭 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있다. 이러한 이차 전지는 디지털 카메라, P-DVD, MP3P, 휴대폰, PDA, Portable Game Device, Power Tool 및 E-bike 등의 소형 제품뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차와 같은 고출력이 요구되는 대형 제품과 잉여 발전 전력이나 신재생 에너지를 저장하는 전력 저장 장치와 백업용 전력 저장 장치에도 적용되어 사용되고 있다.
이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다. 특히, 캔 형(Can Type)은 경질의 캔에 전극 조립체를 수용하여 제조되며, 캔이 원통형인 이차전지는 원통형 이차전지로 명명할 수 있다.
일반적으로, 캔 형 이차 전지, 특히 원통형 이차 전지는 젤리롤 형 전극 조립체를 포함한다. 젤리롤 형 전극 조립체는, 시트 형상을 갖는 전극 집전체 상에 전극 활물질이 도포되어 제조된 전극 시트를 노칭 공정(notching)에 의해 원하는 형태로 가공한 후, 분리막과 함께 권취하여 제조될 수 있다. 그리고, 상기 노칭 공정은 프레스 금형을 이용하여 전극을 물리적으로 커팅하는 방식 또는 레이저를 조사하여 커팅하는 방식으로 수행될 수 있다.
특히 레이저에 의한 노칭 공정의 경우, 전극 시트에서 절삭된 스크랩 또는 커팅 과정에서 발생하는 분진 등의 이물질에 의해 레이저가 외란(disturbance)될 우려가 있다. 이러한 우려를 방지하기 위해, 상기 스크랩 및 이물질을 신속하게 신속하고 신뢰성있게 제거할 수 있는 레이저 노칭 장치가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는, 스크랩 및 이물질을 신속하게 신속하고 신뢰성있게 제거할 수 있는 레이저 노칭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 노칭 장치는, 전극 시트에 전극 탭을 노칭할 수 있다. 상기 레이저 노칭 장치는, 상기 전극 시트에 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛; 상기 전극 시트와 접촉하여 상기 전극 시트를 이동시키는 회전 드럼; 상기 회전 드럼의 축방향 일측에 위치하는 고정 드럼; 및 상기 고정 드럼에 구비되며 상기 레이저 빔에 의해 상기 전극 시트에서 절삭된 스크랩을 흡입하는 스크랩 흡입부를 포함할 수 있다.
상기 레이저 노칭 장치는, 상기 고정 드럼에 구비되며 상기 전극 시트를 사이에 두고 상기 레이저 유닛을 마주보는 마스크 지그를 더 포함할 수 있다. 상기 스크랩 흡입부는, 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마스크 지그보다 후방에 위치할 수 있다.
상기 스크랩 흡입부는, 상기 고정 드럼의 원주 방향에 대해 상기 마스크 지그와 상기 고정 드럼의 최하단부의 사이에 위치할 수 있다.
상기 고정 드럼 및 회전 드럼은 동축을 갖도록 배치될 수 있다.
상기 고정 드럼의 외경과 상기 회전 드럼의 외경은 서로 대응될 수 있다.
상기 고정 드럼은, 그 반경 방향에 대해 상기 전극 시트의 폭 방향 가장자리측 일부를 마주볼 수 있다.
상기 고정 드럼에는, 상기 스크랩 흡입부가 장착되는 장착홈이 형성될 수 있다.
상기 스크랩 흡입부는, 상기 고정 드럼의 원주 방향을 따라 연장된 흡입홀을 포함할 수 있다.
상기 레이저 노칭 장치는, 상기 스크랩 흡입부에 연결되며 상기 스크랩 흡입부로 흡입된 스크랩을 배출하는 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 고정 드럼에는, 상기 고정 드럼의 축 방향으로 연장되어 상기 회전 드럼의 내부에 삽입되는 연장부가 형성될 수 있다.
상기 회전 드럼은, 상기 연장부를 둘러싸며 상기 연장부에 대해 회전할 수 있다.
상기 연장부에는, 상기 스크랩 흡입부로 흡입된 스크랩을 안내하는 배출 통로가 형성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스크랩 흡입부가 고정 드럼에 장착되므로, 스크랩 흡입부가 고정드럼의 외부에 별도로 배치되는 경우와 비교하여, 스크랩의 흡입이 신속하고 신뢰성있게 이뤄질 수 있다.
또한, 스크랩 흡입부가 고정 드럼에 장착되므로, 스크랩 흡입부는 스크랩뿐만 아니라, 전극 시트의 노칭 과정에서 발생하는 분진 등의 이물질들도 함께 흡입하여 제거할 수 있다.
또한, 스크랩 흡입부는, 고정 드럼의 원주 방향에 대해 마스크 지그와 고정 드럼의 최하단부의 사이에 위치할 수 있다. 이로써, 스크랩이 아래로 쳐지기 이전에 스크랩 흡입부로 신속하게 흡입될 수 있다.
또한, 스크랩 흡입부의 흡입홀은 고정 드럼의 원주 방향을 따라 연장될 수 있다. 이로써, 고정 드럼의 원주 방향을 따라 이동하는 전극 시트로부터 절삭된 스크랩이 보다 신뢰성있게 흡입홀로 흡입될 수 있다.
이 외에도, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성들로부터 당업자가 용이하게 예측 가능한 효과들을 포함할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전극 시트가 노칭되는 모습을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 드럼 유닛의 사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A'에 대한 단면도이다.
도 6은 도 4의 B-B'에 대한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 사시도이다.
도 8은 도 7의 C-C'에 대한 단면도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전극 시트가 노칭되는 모습을 도시한 개략도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 노칭 장치는, 전극 시트(10)에 전극 탭(T)을 노칭할 수 있다.
상기 레이저 노칭 장치는, 전극 시트(10)를 이동시키는 드럼 유닛(100) 및 상기 전극 시트(10)에 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛(200)을 포함할 수 있다. 드럼 유닛(100) 및 레이저 유닛(200)은 전극 시트(10)에 대해 서로 반대편에 위치할 수 있다.
레이저 유닛(200)은 레이저 빔(L)(도 3 참조)을 조사할 수 있다. 레이저 유닛(200)은 레이저 빔(L)이 조사되는 위치를 조절할 수 있고, 이로써 전극 시트(10)를 기 설정된 형상으로 노칭할 수 있다. 레이저 유닛(200)의 구성은 주지 기술이므로 자세한 설명은 생략한다.
도 2를 참고하면, 전극 시트(10)는 전극 집전체 상에 활물질이 도포된 유지부(11)와, 활물질이 미도포되어 전극 집전체가 노출된 무지부(12)를 포함할 수 있다. 각 무지부(12)는 유지부(11)의 폭 방향 양측에 위치할 수 있다. 다만, 무지부(12)가 유지부(11)의 폭 방향 일측에만 위치하는 것도 가능할 것이다.
레이저 노칭 장치는 전극 시트(10)의 폭 방향 가장자리측 일부를 노칭할 수 있다. 좀 더 상세히, 레이저 유닛(200)은 전극 시트(10)에 레이저 빔을 조사하여 전극 시트(10)의 폭 방향 가장자리측 일부를 노칭할 수 있다. 이하에서는, 상기 전극 시트(10)의 폭 방향 가장자리측 일부를 노칭 영역으로 명명하여 설명한다.
전극 시트(10)의 노칭 영역이 전극 시트(10)의 폭 방향 양측에 구비되는 경우, 레이저 유닛(200)은 전극 시트(10)의 폭 방향으로 이격된 한 쌍이 구비될 수 있고, 각 노칭 영역을 노칭할 수 있다.
전극 시트(10)의 노칭 영역은, 무지부(12)를 포함할 수 있다. 따라서, 전극 시트(10)의 폭 방향 일측에 구비된 무지부(12)는 전극 탭(T)으로 가공될 수 있다. 전극 시트(10)의 폭 방향 타측에 구비된 무지부(12)는 레이저 노칭 장치에 의해 노칭되어 제거될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
전극 시트(10)의 노칭 영역이 노칭되면, 전극 시트(10)에서 절삭되는 스크랩(19)이 형성될 수 있다. 스크랩(19)은 연속적으로 형성되어 길게 연장될 수 있다. 레이저 노칭 장치는, 이러한 스크랩(19)을 흡입하는 스크랩 흡입부(140)를 포함할 수 있다. 레이저 노칭 장치는, 전극 시트(10)를 사이에 두고 레이저 유닛(200)을 마주보는 마스크 지그(130)를 더 포함할 수 있다.
마스크 지그(130) 및 스크랩 흡입부(140)는, 드럼 유닛(100), 좀 더 상세히는 후술할 고정 드럼(120)(도 3 참조)에 구비될 수 있다. 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해, 스크랩 흡입부(140)는 마스크 지그(130)보다 후방에 위치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 드럼 유닛의 사시도이다.
드럼 유닛(100)은, 전극 시트(10)와 접촉하여 전극 시트(10)를 이동시키는 회전 드럼(110)과, 상기 회전 드럼(110)의 축방향 일측에 위치하는 고정 드럼(120)을 포함할 수 있다.
회전 드럼(110)은 모터(미도시) 등과 같은 구동장치에 의해 회전할 수 있고, 고정 드럼(120)은 고정되어 회전하지 않을 수 있다. 즉, 회전 드럼(110)은 고정 드럼(120)에 대해 회전할 수 있다.
회전 드럼(110) 및 고정 드럼(120)은 서로 동축을 갖도록 배치될 수 있다. 회전 드럼(110) 및 고정 드럼(120)의 축 방향은, 전극 시트(10)의 폭 방향과 나란할 수 있다.
회전 드럼(110)의 외둘레와 고정 드럼(120)의 외둘레 간 반경 방향 단차는 매우 작을 수 있다. 바람직하게는, 회전 드럼(110)의 외둘레와 고정 드럼(120)의 외둘레는 동일 곡면상에 위치할 수 있다. 즉, 고정 드럼(120)의 외경과 회전 드럼(110)의 외경은 서로 대응될 수 있으며, 여기서 대응된다는 것은 서로 유사하거나 동일한 것을 의미한다.
전극 시트(10)의 일부는 회전 드럼(110)을 마주보고, 다른 일부는 고정 드럼(120)을 마주볼 수 있다. 좀 더 상세히, 고정 드럼(120)은, 그 반경 방향에 대해 전극 시트(10)의 노칭 영역을 마주볼 수 있다. 상기 노칭 영역은, 전극 탭(T)으로 가공되는 무지부(12)를 포함할 수 있다.
마스크 지그(130)는 고정 드럼(120)에 구비될 수 있다. 마스크 지그(130)는 전극 시트(10)의 노칭 영역을 향할 수 있다. 레이저 유닛(200)은, 전극 시트(10)의 노칭 영역을 사이에 두고 마스크 지그(130)를 마주볼 수 있다. 마스크 지그(130)는 전극 시트(10)의 노칭 영역에 밀착될 수 있다. 이로써, 노칭 공정의 진행 중에 전극 시트(S)가 불필요하게 유동하는 것을 방지할 수 있다.
마스크 지그(130)에는 커팅홀(131)이 형성될 수 있다. 마스크 지그(130)에는 이물질 포집홀(132)이 더 형성될 수 있다.
레이저 유닛(200)은, 전극 시트(10)의 노칭 영역을 사이에 두고 커팅홀(131)를 마주볼 수 있다. 따라서, 레이저 유닛(200)에서 조사되어 노칭 영역을 커팅한 레이저 빔(L)은 커팅홀(311)을 통과할 수 있다. 이동 중인 전극 시트(10)의 노칭 영역을 기설정된 형상으로 노칭하여 전극 탭(T)을 형성하기 위해, 커팅홀(131)의 형상은 전극 탭(T)의 형상에 따라 정해질 수 있다.
이물질 포집홀(132)은 커팅홀(131)의 주변에 위치할 수 있다. 이물질 포집홀(132)에는 노칭 공정이 진행되면서 발생하는 분진 등의 이물질들이 포집될 수 있다.
다만, 마스크 지그(130)에 이물질 포집홀(132)이 형성되지 않고, 후술할 스크랩 흡입부(140)의 흡입홀(141)에 분진 등의 이물질들이 포집되는 것도 가능하다.
스크랩 흡입부(140)는 고정 드럼(120)에 구비될 수 있다. 좀 더 상세히, 고정 드럼(120)에는 스크랩 흡입부(140)가 장착되는 장착홈(121)이 형성될 수 있다.
장착홈(121)은 고정 드럼(120)의 외둘레 일부가 내측으로 함몰 또는 컷아웃되어 형성될 수 있다. 또한, 장착홈(121)은 고정 드럼(120)의 축방향에 대해 회전 드럼(110)의 반대측을 향해 개방될 수 있다.
장착홈(121)에는 마스크 지그(130)가 스크랩 흡입부(140)와 함께 장착될 수 있다. 예를 들어, 스크랩 흡입부(140)는 마스크 지그(130)와 일체로 형성되거나 서로 체결된 상태로 장착홈(121)에 장착될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 고정 드럼(120)에 마스크 지그(130)가 장착되는 별도의 홈이 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
스크랩 흡입부(140)는 스크랩(19)(도 2 참조)을 흡입하여 노칭된 전극 시트(10)로부터 스크랩(19)을 연속적으로 제거할 수 있다.
스크랩 흡입부(140)가 고정 드럼(120)에 장착되므로, 스크랩 흡입부가 드럼 유닛(100)과 별개로 드럼 유닛(100)의 외부에 배치되는 경우와 비교하여, 스크랩(19)의 흡입이 신속하고 신뢰성있게 이뤄질 수 있다.
레이저 빔(L)은 마스크 지그(130)를 향해 조사되며 전극 시트(10)의 노칭 영역을 노칭하고 이러한 과정에서 스크랩(19)이 발생할 수 있다. 따라서, 스크랩(19)의 제거는 노칭 공정 이후에 이뤄져야 하며, 이를 위해, 스크랩 흡입부(140)는, 전극 시트(10)의 이동 방향에 대해 마스크 지그(130)의 후방에 위치할 수 있다.
스크랩 흡입부(140)는, 고정 드럼(120)의 원주 방향에 대해 마스크 지그(130)와 고정 드럼(120)의 최하단부의 사이에 위치할 수 있다. 따라서, 스크랩(19)이 아래로 쳐지기 이전에, 스크랩 흡입부(140)는 스크랩(19)을 신속하게 흡입할 수 있다.
스크랩 흡입부(140)에는 스크랩(19)을 흡입하는 흡입홀(141)이 형성될 수 있다. 흡입홀(141)에는 음압이 작용하여 스크랩(19)을 흡입할 수 있다. 흡입홀(141)은 스크랩(19)뿐만 아니라, 전극 시트(10)의 노칭 과정에서 발생하는 분진 등의 이물질들을 함께 흡입하여 제거할 수 있다.
흡입홀(141)은 고정 드럼(120)의 원주 방향을 따라 연장될 수 있다. 이로써, 고정 드럼(120)의 원주 방향을 따라 이동하는 전극 시트(10)로부터 절삭된 스크랩(19)이 보다 신뢰성있게 흡입홀(141)로 흡입될 수 있다.
한편, 레이저 노칭 장치는, 스크랩 흡입부(140)에 연결되며 스크랩 흡입부(140)로 흡입된 스크랩(19)을 배출하는 배출부(150)를 더 포함할 수 있다.
배출부(150)는 배관 형태를 가질 수 있다. 배출부(150)는 고정 드럼(120)의 축방향 외측에서 스크랩 흡입부(140)와 연결될 수 있다.
한편, 전극 시트(10)의 폭 방향 양측 가장자리부를 노칭하는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 레이저 유닛(200)은 한 쌍이 구비될 수 있다. 이 경우, 고정 드럼(120)은 회전 드럼(110)의 축방향 양측에 위치하는 한 쌍이 구비될 수 있고, 각 고정 드럼(120)에는 마스크 지그(130) 및 스크랩 흡입부(140)가 구비될 수 있으며, 각 고정 드럼(120)에는 배출부(150)가 연결될 수 있다.
도 5는 도 4의 A-A'에 대한 단면도이고, 도 6은 도 4의 B-B'에 대한 단면도이다.
회전 드럼(110)은 내부에 중공을 가질 수 있다. 그리고, 고정 드럼(120)에는, 고정 드럼(120)의 축 방향으로 연장되어 회전 드럼(110)의 내부에 삽입되는 연장부(122)가 형성될 수 있다.
회전 드럼(110)은 연장부(122)를 둘러쌀 수 있고, 연장부(122)에 대해 회전할 수 있다. 회전 드럼(110)의 내둘레와 연장부(122)의 외둘레는 서로 마주볼 수 있다. 회전 드럼(110)의 원활한 회전을 위해, 회전 드럼(110)의 내둘레와 연장부(122)의 외둘레의 사이에 베어링(미도시)이 구비될 수도 있다.
이로써, 고정 드럼(120)과 회전 드럼(110)이 용이하게 연결될 수 있고, 고정 드럼(120)과 회전 드럼(110)의 동축 관계를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
고정 드럼(120) 및 연장부(122)는 내부에 중공을 가질 수 있다. 도 5 및 도 6에는 도시되어 있지 않으나, 고정 드럼(120) 및 연장부(122)의 내부 중공에는 회전 드럼(110)과 함께 회전하는 회전축이 배치될 수 있다.
한편, 스크랩 흡입부(140)의 내부에는, 흡입홀(141)과 연통되는 소정의 챔버가 형성될 수 있다. 따라서, 스크랩(19)은 흡입홀(141)을 통해 챔버 내로 흡입될 수 있다.
상기 챔버는 고정 드럼(120)의 장착홈(121)을 스크랩 흡입부(140)가 커버함으로써 정의되는 공간일 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 스크랩 흡입부(140)로 둘러싸인 내부 공간이 상기 챔버로서 정의되는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 상기 챔버는 마스크 지그(130)의 내부와 연통될 수 있다. 따라서, 분진 등과 같은 이물질은 마스크 지그(130)의 이물질 포집홀(132)을 통해 상기 챔버로 흡입될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 마스크 지그(130) 내에 별도의 챔버가 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
스크랩 흡입부(140)에는, 배출부(150)가 연결되는 연결홀(142)이 형성될 수 있다. 연결홀(142)은 상기 챔버와 연통되며, 고정 드럼(120)의 축방향 외측을 향해 관통 형성될 수 있다. 이로써, 스크랩 흡입부(140)의 흡입홀(141)을 통해 상기 챔버로 흡입된 스크랩(19)은, 연결홀(142)을 통해 배출부(150)로 배출될 수 있다.
배출부(150)에는 음압을 발생시키는 흡입 장치(미도시)가 연결될 수 있다. 따라서, 배출부(150)의 내부에는 음압이 작용할 수 있고, 상기 음압은 연결홀(142)을 통해 상기 챔버 및 흡입홀(141)까지 작용할 수 있다. 이로써, 전극 시트(10)의 노칭 과정에서 발생하는 분진 등의 이물질과 스크랩(19)은 흡입홀(141)로 신속하게 흡입될 수 있다.
또한, 흡입홀(141)로 흡입된 이물질 및 스크랩(19)은 배출부(150)로 배출되므로, 이물질 및 스크랩(19)을 제거하기 위한 설비의 부동 시간을 감소시켜 노칭 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 노칭 장치의 사시도이고, 도 8은 도 7의 C-C'에 대한 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 노칭 장치는, 배출부(150) 대신 드럼 유닛(100') 내부의 통로(123)를 통해 스크랩(19)이 배출되는 것을 제외하고는 앞서 설명한 일 실시예와 동일하다. 따라서, 이하에서는 앞서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고정 드럼(120)의 연장부(122)에는, 스크랩 흡입부(140)로 흡입된 스크랩(19)을 안내하는 배출 통로(123)가 형성될 수 있다.
배출 통로(123)는 연장부(122)의 외둘레와 내둘레 사이에 형성될 수 있다. 연장부(122)는 고정 드럼(120)과 마찬가지로 회전하지 않고 고정되므로 배출 통로(123)는 흔들리지 않고, 스크랩(19)이 배출 통로(123)로 안정적으로 배출될 수 있다.
배출 통로(123)는, 스크랩 흡입부(140) 내의 챔버와 연통될 수 있다. 따라서, 스크랩 흡입부(140)의 흡입홀(141)을 통해 상기 챔버로 흡입된 스크랩(19)은, 배출 통로(123)로 배출될 수 있다.
배출 통로(123)는 연장부(122)의 단부까지 연장될 수 있다. 연장부(122)의 단부는 회전 드럼(110) 내에 위치하거나, 회전 드럼(110)의 축 방향으로 회전 드럼(110)보다 돌출될 수 있다.
배출 통로(123)에는, 음압을 발생시키는 흡입 장치(미도시)가 연결될 수 있다. 따라서, 배출 통로(123)의 내부에는 음압이 작용할 수 있고, 상기 음압은 상기 챔버 및 흡입홀(141)까지 작용할 수 있다. 이로써, 전극 시트(10)의 노칭 과정에서 발생하는 분진 등의 이물질과 스크랩(19)은 흡입홀(141)로 신속하게 흡입될 수 있다.
또한, 흡입홀(141)로 흡입된 이물질 및 스크랩(19)은 배출 통로(123)로 배출되므로, 이물질 및 스크랩(19)을 제거하기 위한 설비의 부동 시간을 감소시켜 노칭 공정의 효율성이 향상될 수 있다.
본 실시예의 경우, 고정 드럼(120)에 별도의 배출부(150)를 연결할 필요가 없으므로, 배출부(150)의 설치에 필요한 공간을 절감할 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
[부호의 설명]
10: 전극 시트 11: 유지부
12: 무지부 19: 스크랩
T: 전극 탭 100: 드럼 유닛
110: 회전 드럼 120: 고정 드럼
121: 장착홈 122: 연장부
123: 배출 통로 130: 마스크 지그
131: 커팅홀 132: 이물질 포집홀
140: 스크랩 흡입부 141: 흡입홀
142: 연결홀 150: 배출부
200: 레이저 유닛

Claims (12)

  1. 전극 시트에 전극 탭을 노칭하는 레이저 노칭 장치에 있어서,
    상기 전극 시트에 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛;
    상기 전극 시트와 접촉하여 상기 전극 시트를 이동시키는 회전 드럼;
    상기 회전 드럼의 축방향 일측에 위치하는 고정 드럼; 및
    상기 고정 드럼에 구비되며 상기 레이저 빔에 의해 상기 전극 시트에서 절삭된 스크랩을 흡입하는 스크랩 흡입부를 포함하는 레이저 노칭 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 드럼에 구비되며 상기 전극 시트를 사이에 두고 상기 레이저 유닛을 마주보는 마스크 지그를 더 포함하고,
    상기 스크랩 흡입부는, 상기 전극 시트의 이동 방향에 대해 상기 마스크 지그보다 후방에 위치하는 레이저 노칭 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스크랩 흡입부는, 상기 고정 드럼의 원주 방향에 대해 상기 마스크 지그와 상기 고정 드럼의 최하단부의 사이에 위치하는 레이저 노칭 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 드럼 및 회전 드럼은 동축을 갖도록 배치된 레이저 노칭 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고정 드럼의 외경과 상기 회전 드럼의 외경은 서로 대응되는 레이저 노칭 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 드럼은, 그 반경 방향에 대해 상기 전극 시트의 폭 방향 가장자리측 일부를 마주보는 레이저 노칭 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 드럼에는, 상기 스크랩 흡입부가 장착되는 장착홈이 형성된 레이저 노칭 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크랩 흡입부는, 상기 고정 드럼의 원주 방향을 따라 연장된 흡입홀을 포함하는 레이저 노칭 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크랩 흡입부에 연결되며 상기 스크랩 흡입부로 흡입된 스크랩을 배출하는 배출부를 더 포함하는 레이저 노칭 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 드럼에는, 상기 고정 드럼의 축 방향으로 연장되어 상기 회전 드럼의 내부에 삽입되는 연장부가 형성된 레이저 노칭 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 회전 드럼은,
    상기 연장부를 둘러싸며 상기 연장부에 대해 회전하는 레이저 노칭 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 연장부에는, 상기 스크랩 흡입부로 흡입된 스크랩을 안내하는 배출 통로가 형성된 레이저 노칭 장치.
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