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KR-20260061705-A - ELECTRODE NOTCHING APPARATUS

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Abstract

본 개시는 이차전지 전극을 절단하는 전극 노칭 장치에 있어서, 구동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 캠부, 상기 캠부에 연동하여 상하 구동되는 가압 실린더부, 상기 가압 실린더부와 결합되며, 상기 가압 실린더부와 연동하여 상하 구동되는 랙부, 상기 랙부와 맞물리도록 결합되며, 상기 랙부의 상하 구동을 회전 운동으로 전환하는 피니언부 및 상기 피니언부와 결합되며, 상기 피니언부의 회전 운동에 따라 전극을 노칭하는 펀치부를 포함하고, 상기 펀치부는 상기 피니언부로부터 분리 가능하다.

Inventors

  • 정준호
  • 김상섭

Assignees

  • (주)제이스로보틱스

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241028

Claims (12)

  1. 이차전지 전극을 절단하는 전극 노칭 장치에 있어서, 구동력을 제공하는 모터; 상기 모터의 구동력을 전달받아 회전하는 캠부; 상기 캠부에 연동하여 상하 구동되는 가압 실린더부; 상기 가압 실린더부와 결합되며, 상기 가압 실린더부와 연동하여 상하 구동되는 랙부; 상기 랙부와 맞물리도록 결합되며, 상기 랙부의 상하 구동을 회전 운동으로 전환하는 피니언부; 및 상기 피니언부와 결합되며, 상기 피니언부의 회전 운동에 따라 전극을 노칭하는 펀치부를 포함하고, 상기 펀치부는, 상기 피니언부로부터 분리 가능한 전극 노칭 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상부에 전극이 놓이는 다이가 마련되는 제1 베이스 플레이트; 및 상기 제1 베이스 플레이트의 상부에서 이격되어 구비되는 제2 베이스 플레이트를 더 포함하는 전극 노칭 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 캠부는, 캠 샤프트; 상기 캠 샤프트의 일 측에 구비되는 제1 편심 캠; 상기 캠 샤프트의 타 측에 구비되는 제2 편심 캠; 및 상기 제1 편심 캠과 상기 제2 편심 캠의 사이에 구비되며, 캠 샤프트에 모터의 동력을 전달하는 풀리 를 포함하는 전극 노칭 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가압 실린더부는 실린더 바디; 상기 실린더 바디의 상부에 구비되며 상기 캠부의 회전 운동을 상하 왕복 운동으로 전환하는 캠 팔로워; 및 상기 실린더 바디의 하부에 구비되며, 상기 가압 실린더부와 상기 랙부를 결합하는 결합 바를 포함하는 전극 노칭 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 랙부는, 상기 가압 실린더부와 결합되는 상부 바디; 상하 방향으로 연장되며, 일 단이 상기 상부 바디의 하부와 결합되는 랙 기어; 및 상기 랙 기어의 타 단이 결합되는 하부 바디 를 포함하는 전극 노칭 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 피니언부는, 제1 피니언 샤프트와 제2 피니언 샤프트가 커플링되어 구비되는 피니언 샤프트; 상기 피니언 샤프트의 양 측에 구비되며, 상기 랙부와 맞물리도록 결합되어 상기 피니언 샤프트를 회전시키는 피니언 기어; 및 상기 피니언 샤프트에 결합되는 베어링; 을 포함하는 전극 노칭 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 펀치부는, 상기 피니언 샤프트의 반경 방향에 구비되며, 상기 피니언 샤프트와 함께 회전하여 전극을 노칭하는 펀치; 상기 펀치를 상기 피니언 샤프트에 결합시키는 펀치 결합블록; 상기 피니언 샤프트의 반경 방향에 구비되되, 상기 펀치 외측의 적어도 일부를 둘러싸도록 구비되는 스트리퍼; 및 상기 스트리퍼를 상기 피니언 샤프트에 결합시키는 스트리퍼 결합블록; 을 포함하는 전극 노칭 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 펀치는, 전극을 노칭하는 펀치날; 상기 펀치날의 일 측에서 구비되며, 상기 제1 피니언 샤프트에 상기 펀치날을 결합시키는 제1 펀치 연결부; 및 상기 펀치날의 타 측에서 구비되며, 상기 제2 피니언 샤프트에 상기 펀치날을 결합시키는 제2 펀치 연결부를 포함하고, 상기 펀치 결합블록은, 상기 제1 펀치 연결부와 함께 결합되어 제1 피니언 샤프트에 상기 펀치날을 결합시키는 제1 펀치 결합블록; 및 상기 제2 펀치 연결부와 함께 결합되어 제2 피니언 샤프트에 상기 펀치날을 결합시키는 제2 펀치 결합블록을 포함하는 전극 노칭 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 펀치 연결부와 상기 제1 펀치 결합블록은, 상기 제1 피니언 샤프트와 맞닿은 상태에서 결합되고, 상기 제2 펀치 연결부와 상기 제2 펀치 결합블록은, 상기 제2 피니언 샤프트와의 사이에 상기 베어링을 구비한 상태에서 결합되는 전극 노칭 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 스트리퍼는, 전극을 고정시키는 스트리퍼 몸체; 상기 스트리퍼 몸체의 일 측에서 구비되며, 상기 제1 피니언 샤프트에 상기 스트리퍼 몸체를 결합시키는 제1 스트리퍼 연결부; 및 상기 스트리퍼 몸체의 타 측에서 구비되며, 상기 제2 피니언 샤프트에 상기 스트리퍼 몸체를 결합시키는 제2 스트리퍼 연결부를 포함하고, 상기 스트리퍼 결합블록은, 상기 제1 스트리퍼 연결부와 함께 결합되어 제1 피니언 샤프트에 상기 스트리퍼 몸체를 결합시키는 제1 스트리퍼 결합블록; 및 상기 제2 스트리퍼 연결부와 함께 결합되어 제2 피니언 샤프트에 상기 스트리퍼 몸체를 결합시키는 제2 스트리퍼 결합블록을 포함하는 전극 노칭 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 스트리퍼 연결부와 상기 제1 스트리퍼 결합블록은, 상기 제1 피니언 샤프트와의 사이에 상기 베어링을 구비한 상태에서 결합되고, 상기 제2 스트리퍼 연결부와 상기 제2 스트리퍼 결합블록은, 상기 제2 피니언 샤프트와 맞닿은 상태에서 결합되는 전극 노칭 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 펀치부에 가압력 및 복원력을 제공하는 쿠션 실린더를 더 포함하는 전극 노칭 장치.

Description

전극 노칭 장치{ELECTRODE NOTCHING APPARATUS} 본 개시(disclosure)는 전극 노칭 장치에 관한 것이다. 전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 휴대폰, 노트북PC, 와이어리스 기기 등 다양한 휴대용 전자통신 기기들이 개발되고 있으며, 이들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차 전지의 수요가 나날이 증가하고 있다. 최근에는 화석연료의 사용에 따른 대기오염, 에너지 고갈로 인한 대체에너지 개발이 전세계적으로 화두가 되고 있으며, 화석연료의 대안으로 생산된 전기 에너지를 저장할 수 있는 이차 전지에 관한 수요가 더욱 증가하고 있다. 충방전이 가능한 이차전지는 모바일 기기뿐 아니라, 전기 자동차, 드론을 포함한 항공 우주 장치에 사용되는 등 일상의 다양한 분야에서 밀접하게 사용되고 있다. 이러한 이차전지는 양극, 세퍼레이터(분리막), 음극을 순차적으로 적층한 전극조립체를 전해액에 함침시켜 제조하는데, 이와 같은 전극조립체는 구조 및 제작 방식에 따라 다양하게 분류될 수 있다. 일례로 이차전지의 전극조립체는 긴 시트 형태의 양극, 분리막, 음극, 분리막을 적층한 후 와인딩(winding)하여 젤리롤(jelly roll) 형태로 제작될 수 있다. 반면에 필요한 크기에 따라 양극과 음극을 컷팅하여 적층하는 스택형 구조로도 제작할 수 있는데, 전극과 분리막을 스택하는 방식에 따라 라미 앤드 스택(lamination & stacking), 스택 앤드 폴딩(stack & folding), Z-폴딩 등으로 분류할 수 있다. 이러한 전극조립체를 만들기 위해서는 전극 탭이 형성된 양극과 음극을 먼저 제조하는 것이 필요하다. 즉, 전극 탭이 형성된 단위 전극을 제조하기 위해서는 먼저 일면 또는 양면에 전극 활물질이 도포되어 있는 유지부와 전극 활물질이 도포되지 않은 무지부를 포함하는 전극 시트를 노칭(notching)하여 전극 탭을 형성하는 노칭 공정이 필요하다. 상기 노칭 공정을 수행하는 노칭 장치는 일반적으로 다이 상에 전극 시트를 위치시키고, 프레스를 사용하여 전극 시트의 일부를 타발하여 이루어진다. 여기서, 전극 시트는 프레스의 동작에 동기화 되어 주행하는 롤러에 의해 이송되고, 순차적으로 타발되어 전극 탭들을 형성한다. 그러나 프레스 방식으로 동작하는 노칭 장치는 필연적으로 프레스 금형의 마모를 야기하며, 그로 인한 전극 절단면 품질의 저하가 동반된다. 따라서, 프레스 금형의 마모 및 전극 품질 저하를 개선하고, 프레스 금형 헤드의 교체 및 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 전극 노칭 장치의 개발이 필요하다. 도 1은 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 방향을 따라 절단하여 바라본 모습을 도시한 도시한 도면이다. 도 3은 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치를 도시한 정면도이다. 도 4a는 일 실시예에 따른 피니언부 및 펀치부의 모습을 도시한 사시도이다. 도 4b는 일 실시예에 따른 피니언부에서 펀치부를 분해한 모습을 도시한 분해 사시도이다. 도 5a는 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치에서 스트리퍼가 회전하여 전극을 가압하기 전 모습을 측면에서 도시한 좌측면도이다. 도 5b는 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치에서 스트리퍼가 회전하여 전극을 가압하는 모습을 측면에서 도시한 좌측면도이다. 이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향을 향하여 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 또한, 본 출원에서 사용되는 제1이나 제2와 같은 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 출원에서 상부 및 하부와 같은 방향을 가리키는 단어는, 편의상 명세서 내에서 임의로 정의한 것으로 권리범위가 이러한 명칭에 한정되는 것은 아닐 것이다. 이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치를 설명한다. 도 1은 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 방향을 따라 절단하여 바라본 모습을 도시한 도시한 도면이다. 도 3은 일 실시예에 따른 전극 노칭 장치를 도시한 정면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따르면 이차전지 전극(1)을 절단하는 전극 노칭 장치(10)는 모터(100), 캠부(200), 가압 실린더부(300), 랙부(400), 피니언부(500), 펀치부(600)를 포함한다. 모터(100)는 구동력을 제공한다. 캠부(200)는 상기 모터(100)의 구동력을 전달받아 회전한다. 가압 실린더부(300)는 상기 캠부(200)에 연동하여 상하 구동된다. 랙부(400)는 상기 가압 실린더부(300)와 결합되며, 상기 가압 실린더부(300)와 연동하여 상하 구동된다. 피니언부(500)는 상기 랙부(400)와 맞물리도록 결합되며, 상기 랙부(400)의 상하 구동을 회전 운동으로 전환한다. 펀치부(600)는 상기 피니언부(500)와 결합되며, 상기 피니언부(500)의 회전 운동에 따라 전극을 노칭하며, 상기 피니언부(500)로부터 분리 가능하다. 본 개시에 따른 전극 노칭 장치(10)는 피니언부(500)의 회전 운동에 의해 펀치부(600)가 전극(1) 노칭을 수행함으로써, 전극(1)의 절단면 품질을 개선할 수 있으며 전극(1)을 절단하는 펀치부(600)의 마모 현상을 개선할 수 있다. 또한, 펀치부(600)가 피니언부(500)로부터 분리 가능하도록 결합됨으로써, 펀치부(600)의 유지 보수 및 교체가 용이할 수 있다. 또한 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상부에 전극(1)이 놓이는 다이(730)가 마련되는 제1 베이스 플레이트(710) 및 상기 제1 베이스 플레이트(710)의 상부에서 이격되어 구비되는 제2 베이스 플레이트(720)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 제2 베이스 플레이트(720)는 상기 제2 베이스 플레이트(720)의 상부면에 구비되며, 상기 캠부(200)를 지지하는 캠 지지대(721) 및 상기 제2 베이스 플레이트(720)의 하부면에 구비되며, 상기 피니언부(500)를 지지하는 피니언 지지대(722)를 포함할 수 있다. 이하에서는, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 전극 노칭 장치(10)의 각 구성에 대해 상세히 설명한다. 상기 캠부(200)는 캠 샤프트(210), 제1 편심 캠(220-1), 제2 편심 캠(220-2) 및 풀리(230)를 포함할 수 있다. 캠 샤프트(210)는 X 방향을 따라 길이를 갖도록 배치되고 상술한 캠 지지대(721)에 의해 지지되며, 보다 상세하게는 캠 샤프트(210)가 캠 지지대(721)에 형성된 관통홀에 삽입된 상태에서 지지될 수 있다. 다음으로 제1 편심 캠(220-1)은 캠 샤프트(210)의 일 측에 구비될 수 있고, 제2 편심 캠(220-2)은 상기 캠 샤프트(210)의 타 측에 구비될 수 있다. 또한 풀리(230)는 상기 제1 편심 캠(220-1)과 상기 제2 편심 캠(220-2)의 사이에 구비되며, 캠 샤프트(210)에 모터(100)의 동력을 전달할 수 있다. 다음으로 가압 실린더부(300)는 실린더 바디(310), 캠 팔로워(320) 및 결합 바(330)를 포함할 수 있다. 가압 실린더부(300)는 제1 편심 캠(220-1) 및 제2 편심 캠(220-2)과 적어도 일부가 맞닿아 연동될 수 있다. 또한 가압 실린더부(300)는 X 방향을 따라 이격되어 제1 가압 실린더부 및 제2 가압 실린더부 한 쌍이 구비될 수 있으며, 하나는 제1 편심 캠(220-1)과 연동되고, 다른 하나는 제2 편심 캠(220-2)과 연동될 수 있다. 가압 실린더부(300)는 X 방향 일 측에 제1 가압 실린더부가 구비되고, X 방향 타 측에 제2 가압 실린더부가 구비될 수 있다. 먼저 실린더 바디(310)는 Y방향을 따라 길이를 갖도록 형성되며, 위에서 바라보았을 때 후술하는 랙부(400)의 상부 바디(410)와 겹쳐질 수 있다 다음으로 캠 팔로워(320)는 상기 실린더 바디(310)의 상부에 구비되며 상기 캠부(200)의 회전 운동을 상하 왕복 운동으로 전환할 수 있다. 보다 상세하게는 캠 팔로워(320)는 상술한 제1 편심 캠(220-1) 또는 제2 편심 캠(220-2)과 맞닿도록 형성될 수 있으며, 제1 편심 캠(220-1) 또는 제2 편심 캠(220-2)의 회전운동을 상하 운동으로 전환시키는 기능을 할 수 있다. 이를