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KR101689645B1 - 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치 - Google Patents

전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치 Download PDF

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KR101689645B1
KR101689645B1 KR1020150087143A KR20150087143A KR101689645B1 KR 101689645 B1 KR101689645 B1 KR 101689645B1 KR 1020150087143 A KR1020150087143 A KR 1020150087143A KR 20150087143 A KR20150087143 A KR 20150087143A KR 101689645 B1 KR101689645 B1 KR 101689645B1
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KR
South Korea
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edge
web
electrode
electrode layer
layer
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KR1020150087143A
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English (en)
Inventor
김준섭
권용철
Original Assignee
(주)피엔티
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Publication date
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Abstract

이격된 복수의 전극층을 구비한 웹(web)에서 서로 인접한 전극층의 엣지(edge)를 보호하는 보호층을 코팅(coating)하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치가 개시된다. 개시된 전극층 엣지 코팅 장치는, 전극 지지층과, 전극 지지층의 하측면에 적층되고 서로 이격되어 전극 지지층의 길이 방향으로 연장된 복수의 전극층을 구비한 웹(web)을 진행시키는 웹 피딩 유닛(web feeding unit), 복수의 전극층의 폭 방향으로 엣지(edge)의 위치를 감지하는 복수의 엣지 감지 센서, 및 엣지와 경계를 이루는 전극 지지층 하측면의 일 부분에 보호층 형성을 위한 절연성 코팅제를 도포하는 것으로, 웹의 진행 방향을 따라 복수의 엣지 감지 센서보다 하류에 배치되며, 복수의 엣지 감지 센서와 일대일 대응되는 복수의 그라비아 롤러를 구비한다. 복수의 엣지 감지 센서 중 하나의 엣지 감지 센서에 의해 감지된 엣지의 위치에 따라, 엣지 감지 센서에 대응되는 그라비아 롤러가 전극층의 폭 방향으로 미세 이동하여 절연성 코팅제를 도포한다.

Description

전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치{Apparatus for coating edge of electrode layer web with electrode layer}
본 발명은 이격된 복수의 전극층을 구비한 웹(web)에서 서로 인접한 전극층의 엣지(edge)를 보호하는 보호층을 코팅(coating)하는 장치에 관한 것이다.
예컨대, 연료 전지(fuel cell)의 막-전극 조립체(MEA: membrane-electrode assembly)는 전해질막과, 상기 전해질막의 양 측면에 접합되는 양극과 음극 전극층을 구비하는데, 막-전극 조립체를 롤투롤 방식(roll-to-roll type)으로 생산될 수 있다.
도 1은 롤투롤 방식 생산 라인을 따라 진행하는 전극층을 구비한 웹의 일 예를 도시한 사시도로서, 도 1을 참조하면, 전극층을 구비한 웹(1)은, 전극 지지층(2)과, 상기 전극 지지층(2)의 양 측면에 적층된 전극층(4)을 구비한다. 도 1에 도시된 전극층을 구비한 웹(1)은 막-전극 조립체일 수 있으며, 상기 전극 지지층(2)은 전해질막일 수 있다. 그러나, 전극층을 구비한 웹(1)이 전극 지지층(2)의 양 측면에 전극층(4)이 적층된 것에 한정되는 것은 아니고, 전극 지지층(2)의 일 측면에만 전극층(4)이 적층될 수도 있으며, 상기 전극 지지층(2)이 반드시 전해질막에 한정되는 것도 아니다.
한편, 상기 웹(1)은 좁은 공간 내에서 고밀도로 수용될 수 있게 이후의 공정에서 인접한 전극층(4) 사이의 간격(7)을 따라 연장된 접음선(FL)을 따라 접힌다. 그런데, 이와 같이 웹(1)을 접게 되면 인접한 전극층(4)의 엣지(edge)(5)가 파손되거나 손상될 수 있고, 단선(short)이 발생할 수도 있다. 상기 엣지(5) 부분의 손상이나 단선을 방지하기 위하여 엣지(5) 부분에 절연 테이프(미도시)을 붙일 수도 있으나, 수작업에 의존하게 되므로 작업 신뢰성과 작업 속도가 저하되어 생산성이 저하되고, 생산 원가가 높아진다.
대한민국 등록특허공보 제10-0493991호
본 발명은, 전극 지지층과 전극층을 구비한 웹(web)의 전극층의 엣지를 보호하는 보호층을 자동으로 코팅(coating)하는 장치를 제공한다.
또한 본 발명은 전극 지지층과 전극층을 구비한 웹의 인접한 전극층 사이를 따라 상기 웹을 접더라도 상기 전극층의 엣지 부분의 손상이나 단선(short)이 방지되는 웹을 형성하는, 전극층 엣지 코팅 장치를 제공한다.
본 발명은, 전극 지지층과, 상기 전극 지지층의 하측면에 적층되고 서로 이격되어 상기 전극 지지층의 길이 방향으로 연장된 복수의 전극층을 구비한 웹(web)을 진행시키는 웹 피딩 유닛(web feeding unit), 상기 복수의 전극층의 폭 방향으로 엣지(edge)의 위치를 감지하는 복수의 엣지 감지 센서, 및 상기 엣지와 경계를 이루는 상기 전극 지지층 하측면의 일 부분에 보호층 형성을 위한 절연성 코팅제를 도포하는 것으로, 상기 웹의 진행 방향을 따라 상기 복수의 엣지 감지 센서보다 하류에 배치되며, 상기 복수의 엣지 감지 센서와 일대일 대응되는 복수의 그라비아 롤러를 구비하고, 상기 복수의 엣지 감지 센서 중 하나의 엣지 감지 센서에 의해 감지된 엣지의 위치에 따라, 상기 엣지 감지 센서에 대응되는 그라비아 롤러가 상기 전극층의 폭 방향으로 미세 이동하여 상기 절연성 코팅제를 도포하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치는, 상기 엣지 감지 센서 하나와 상기 엣지 감지 센서에 대응되는 상기 그라비아 롤러 하나를 지지하는, 상기 엣지 감지 센서와 같은 개수의 브라켓(bracket), 및 상기 복수의 브라켓을 개별적으로 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동 가능하게 지지하는 리니어 스테이지(linear stage)를 더 구비하여, 상기 리니어 스테이지가 상기 브라켓을 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동시키면 상기 브라켓에 지지된 엣지 감지 센서와 그라비아 롤러가 상기 브라켓과 함께 이동할 수 있다.
상기 복수의 브라켓은 인접한 브라켓과 충돌하지 않도록 상기 웹의 폭 방향 이동 범위가 제한될 수 있다.
본 발명에 따른 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치는, 상기 웹의 폭 방향으로 연장되어 상기 복수의 브라켓을 모두 관통하는 동력 전달 샤프트, 및 상기 동력 전달 샤프트를 회전 구동하는 모터를 더 구비하고, 상기 동력 전달 샤프트가 회전하면 그 회전력에 의해 상기 복수의 그라비아 롤러가 회전할 수 있다.
상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 상기 그라비아 롤러로 전달하는 회전력 전달 수단은, 상기 브라켓에 지지되고 상기 동력 전달 샤프트가 관통하여 체결되는 볼 스플라인(ball spline)을 포함하여, 상기 브라켓이 상기 동력 전달 샤프트의 회전을 방해하지 않고 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동할 수 있다.
상기 복수의 엣지 감지 센서는, 상기 전극층의 좌측 엣지와 우측 엣지의 위치를 감지하는 좌측 엣지 감지 센서와 우측 엣지 감지 센서로 구분되고, 상기 좌측 엣지 감지 센서와 우측 엣지 감지 센서 중 한 종류의 엣지 감지 센서는 다른 종류의 엣지 감지 센서보다 상기 웹의 진행 방향을 따라 상류에 배치될 수 있다.
상기 엣지 감지 센서는 상기 전극층과 상기 전극 지지층 간의 광 반사율 차이로 상기 엣지의 위치를 감지하는 포토 센서(photo sensor)일 수 있다.
본 발명에 다른 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치는, 상기 보호층의 두께와 폭을 제어하기 위하여 상기 그라비아 롤러의 외주면에 도포된 절연성 코팅제의 두께를 제한하는 닥터 블레이드(doctor blade)를 더 구비할 수 있다.
상기 전극층의 두께에 대한 상기 보호층의 두께의 비는 0.4 내지 0.7일 수 있다.
본 발명의 전극층 엣지 코팅 장치는, 전극 지지층과 전극층을 구비한 웹(web)의 전극층의 엣지를 보호하는 보호층을 자동으로 코팅(coating)함으로써, 상기 웹의 인접한 전극층 사이를 따라 상기 웹을 접더라도 전극층 엣지 부분의 손상이나 단선(short)이 방지된다. 또한, 엣지 부분의 손상이나 단선을 방지하기 위하여 수작업으로 엣지 부분에 절연 테이프를 붙이지 않아도 되므로, 작업 속도와 생산성이 향상되고, 생산 원가가 절감된다.
도 1은 롤투롤 방식 생산 라인을 따라 진행하는 전극층을 구비한 웹의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 전극층 엣지 코팅 장치를 이용한 엣지 코팅 작업을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극층 엣지 코팅 장치의 구성도이다.
도 4는 도 3의 브라켓과, 상기 브라켓에 지지되는 센서 및 그라비아 롤러를 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 브라켓의 내부를 확대 도시한 평단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 전극층 엣지 코팅 장치를 이용한 엣지 코팅 작업을 개략적으로 도시한 사시도이다. 본 발명의 전극층 엣지 코팅 장치(20)(도 3 참조)를 이용하여 수행하는 작업은, 전극 지지층(12)과, 전극 지지층(12)의 하측면에 적층되고 서로 일정 간격을 두고 이격되어 전극 지지층(12)의 길이 방향으로 연장된 복수의 전극층(14)을 구비한 웹(web)(10)을 그 길이 방향(화살표 WMD 참조)으로 진행시키면서, 상기 전극층(14)의 엣지(15A, 15B)와 경계를 이루는 전극 지지층(12) 하측면의 부분에 그라비아 롤러(47A, 47B)를 이용하여 보호층(18A, 18B) 형성을 위한 절연성 코팅제를 연속적으로 도포하는 작업이다. 그라비아 롤러(47A, 47B)는 웹(10)의 진행 방향(WMD)에 역행하는 방향으로 회전하면서 상기 절연성 코팅제를 도포하게 된다. 절연성 코팅제가 도포된 웹(10)은 전극층 엣지 코팅 장치(20)를 지나 열에 의해 보호층(18A, 18B)으로 건조 경화된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전극층 엣지 코팅 장치의 구성도이고, 도 4는 도 3의 브라켓과, 상기 브라켓에 지지되는 센서 및 그라비아 롤러를 도시한 평면도이며, 도 5는 도 4의 브라켓의 내부를 확대 도시한 평단면도이다. 도 2 내지 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전극층 엣지 코팅 장치(20)는, 웹 피딩 유닛(web feeding unit), 복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B), 복수의 그라비아 롤러(47A, 47B), 복수의 브라켓(bracket)(31A, 31B), 리니어 스테이지(linear stage)(30), 모터(55), 동력 전달 샤프트(57), 코팅제 호퍼(hopper)(67), 및 콘트롤러(controller)(69)를 구비한다.
상기 웹 피딩 유닛은, 웹(10)을 자신의 폭 방향에 직교하는 방향, 즉 Y축에 직교하는 방향으로 진행시키는 유닛으로, 복수의 롤러(21, 23, 25, 29)를 구비한다. 상기 복수의 롤러들(21, 23, 25, 29) 중에서 적어도 하나는 상기 웹(10)이 진행하도록 동력 회전하는 피딩 롤러(feeding roller)이고, 나머지 롤러들은 상기 웹(10)의 진행 속도에 맞춰 순행 회전하며 상기 웹(10)의 진행 방향을 안내하는 가이드 롤러일 수 있다. 도 3 내지 도 5에 도시되진 않았으나, 웹(10)의 진행 방향(WMD)을 따라 그라비아 롤러(47A, 47B)보다 하류에 배치된 롤러(29)를 통과한 웹(10)은 경화 유닛으로 진행할 수 있다. 상기 경화 유닛은, 그라비아 롤러(47A, 47B)에 의해 도포된 절연성 코팅제를 가열 건조하여 보호층(18A, 18B)을 형성한다.
복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B)는 웹(10)에 적층된 복수의 전극층(14)의 폭 방향으로 엣지(edge)(15A, 15B)의 위치를 감지한다. 복수의 전극층(14)은 각각, 좌측 엣지(15A)와 우측 엣지(15B)를 구비한다. 하나의 전극층(14)의 좌측 엣지(15A)는 상기 하나의 전극층(14)의 좌측에 인접하여 이격 배치된 다른 전극층(14)의 우측 엣지(15B)를 마주보게 되고, 상기 하나의 전극층(14)의 우측 엣지(15B)는 상기 하나의 전극층(14)의 우측에 인접하여 이격 배치된 또 다른 전극층(14)의 좌측 엣지(15A)를 마주보게 된다. 서로 마주보게 되는 좌측 엣지(15A)와 우측 엣지(15B) 사이의 간격은 10 내지 20mm 이다.
상기 복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B)는 복수의 전극층(14)의 좌측 엣지(15A)의 위치를 감지하는 좌측 엣지 감지 센서(35A)와, 복수의 전극층(14)의 우측 엣지(15B)의 위치를 감지하는 우측 엣지 감지 센서(35B)로 구분된다. 상기 좌측 엣지(15A)와 우측 엣지(15B)는 웹(10)의 진행 방향을 따라 리니어 스테이지(30)보다 상류에 배치된 하나의 롤러(23) 아래에 배치되어 상기 롤러(23)에 감겨 진행하는 웹(10)의 전극층 엣지(15A, 15B)를 감지한다. 상술한 바와 같이 서로 마주보는 좌측 엣지(15A)와 우측 엣지(15B) 사이의 간격이 10 내지 20mm로 좁아서, 좌측 엣지 감지 센서(35A)와 우측 엣지 감지 센서(35B)를 웹(10)의 진행 방향을 따라 동등한 위치에 배치하기가 물리적으로 어려우므로, 모든 우측 엣지 감지 센서(35B)가 모든 좌측 엣지 감지 센서(35A)보다 웹(10)의 진행 방향을 따라 상류에 배치된다. 다시 말해, 모든 좌측 엣지 감지 센서(35A)의 X축 위치 좌표값이 모든 우측 엣지 감지 센서(35B)의 X축 위치 좌표값보다 크다.
엣지 감지 센서(35A, 35B)는 비접촉식 센서의 종류 중 하나인 포토 센서(photo sensor)로서, 센서(35A, 35B)의 감지면(36A, 36B)은 롤러(23)의 외주면과 대면한다. 통상적으로, 전극층(14)은 탄소(C) 소재를 포함하여 전극 지지층(12)보다 광 반사율이 낮은데, 엣지 감지 센서(35A, 35B)는 상기 전극층(14)과 전극 지지층(12) 간의 광 반사율 차이로 엣지(15A, 15B)의 위치를 감지한다.
복수의 그라비아 롤러(47A, 47B)는 웹(10)의 진행 방향에 역행하는 방향으로 회전하며, 엣지(15A, 15B)와 경계를 이루는 전극 지지층(12) 하측면의 일 부분에 보호층(18A, 18B) 형성을 위한 절연성 코팅제를 도포한다. 상기 도포된 절연성 코팅제가 가열 경화되어 보호층(18A, 18B)이 형성된다. 복수의 그라비아 롤러(47A, 47B)는 엣지 감지 센서(35A, 35B)와 마찬가지로, 좌측 엣지(15A)에 접하는 보호층(18A)을 형성하기 위한 좌측 그라비아 롤러(47A)와, 우측 엣지(15B)에 접하는 보호층(18B)을 형성하기 위한 우측 그라비아 롤러(47B)로 구분된다.
그라비아 롤러(47A, 47B)는 웹(10)의 진행 방향(WMD)을 따라 복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B)보다 하류에 배치되며, 복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B)와 일대일 대응된다. 그라비아 롤러(47A, 47B)의 폭(RW)은 1.6 내지 2.2mm 이고, 그라비아 롤러(47A, 47B)에 의해 적층된 보호층(18A, 18B)의 폭(PW)은 1.5 내지 2.0mm 이며, 보호층(18A, 18B)의 두께(PT)는 3 내지 15㎛ 이다. 전극층(14)의 두께에 대한 보호층(18A, 18B)의 두께(PT)의 비는 0.4 내지 0.7 이다. 상기 두께비가 0.4보다 작으면 보호층(18A, 18B)이 너무 미세하여 보호층(18A, 18B) 형성 작업의 수율(收率)을 낮을 뿐 아니라, 엣지(15A, 15B) 보호 및 단선 방지 효과도 미흡하다. 한편, 상기 두께비가 0.7보다 크면 절연성 코팅제 소모량이 증대되고, 추후의 절연성 코팅제 가열 경화에 필요한 열량도 증대되어 생산 비용이 증가되고, 작업 속도도 지연되며, 웹(10)을 전극층(14) 사이의 간격을 따라 접을 때 방해가 될 수 있다.
그라비아 롤러(47A, 47B)의 상측에는 웹(10)이 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면 측으로 밀착되도록 가압하는 가압 롤러(54)가 구비된다. 웹(10)이 그라비아 롤러(47A, 47B)와 가압 롤러(54) 사이를 통과하며 절연성 코팅제가 도포될 때 웹(10)의 진행 방향이 급격하게 굴절되면 도포된 절연성 코팅제가 전극 지지층(12)에 고르게 분산되어 안착되지 않고 뭉치거나 흘러내릴 수 있으므로, 가압 롤러(54)의 전방과 후방에는 웹(10)이 그라비아 롤러(47A, 47B)와 가압 롤러(54) 사이를 통과하면서 평행하게 진행하도록 전방 및 후방 코팅 가이드 롤러(27, 28)가 구비된다.
코팅제 호퍼(67)에는 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면에 공급되는 절연성 코팅제가 수용된다. 그라비아 롤러(47A, 47B)가 회전하면서 코팅제 호퍼(67)에 수용된 절연성 코팅제가 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면에 묻고, 다시 엣지(15A, 15B)에 인접한 전극 지지층(12) 하측면에 전사(傳寫)된다.
닥터 블레이드(53)는 그라비아 롤러(47A, 47B)와 일대일 대응되게 같은 개수로 구비되며, 코팅제 호퍼(67)에서 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면으로 전사된 절연성 코팅제의 두께를 제한하기 위해 상기 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면에 과잉 도포된 절연성 코팅제를 긁어냄으로써, 보호층(18A, 18B)의 두께(PT)와 폭(PW)을 제어한다.
복수의 브라켓(31A, 31B)은 복수의 엣지 감지 센서(35A, 35B) 및 복수의 그라비아 롤러(47A, 47B)와 마찬가지로, 좌측 엣지(15A)의 위치를 추종하여 웹(10)의 폭 방향으로 미세 이동하는 좌측 브라켓(31A)과, 우측 엣지(15B)의 위치를 추종하여 웹(10)의 폭 방향으로 미세 이동하는 우측 브라켓(31B)으로 구분된다. 좌측 브라켓(31A)은 좌측 엣지 감지 센서(35A) 하나와, 상기 좌측 엣지 감지 센서(35A)에 대응되는 좌측 그라비아 롤러(47A) 하나를 지지한다. 우측 브라켓(31B)은 우측 엣지 감지 센서(35B) 하나와, 상기 우측 엣지 감지 센서(35B)에 대응되는 우측 그라비아 롤러(47B) 하나를 지지한다. 따라서, 좌측 브라켓(31A), 좌측 엣지 감지 센서(35A), 좌측 그라비아 롤러(47A)의 개수는 각각 5개로 서로 같고, 우측 브라켓(31B), 우측 엣지 감지 센서(35B), 우측 그라비아 롤러(47B)의 개수는 각각 5개로 서로 같다.
리니어 스테이지(linear stage)(30)는 웹(10)의 폭 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 개별적으로 왕복 운동 가능한 복수의 무빙 슬라이드(moving slide)(미도시)를 구비하여, 복수의 브라켓(31A, 31B)을 개별적으로 웹(10)의 폭 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 미세 이동 가능하게 지지한다. 상기 복수의 무빙 슬라이드는 같은 개수의 리니어 모터(linear motor)와 일대일로 동력 전달 가능하게 연결되어 구동된다. 구체적으로, 각 브라켓(31A, 31B)의 하단부가 상기 무빙 슬라이드의 상단부에 볼트(33)로 고정 체결된다. 이에 따라, 리니어 스테이지(30)의 무빙 슬라이드가 개별적으로 웹(10)의 폭 방향으로 미세 이동하면 상기 무빙 슬라이드에 체결된 브라켓(31A, 31B)에 지지된 엣지 감지 센서(35A, 35B)와 그라비아 롤러(47A, 47B)가 브라켓(31A, 31B)과 함께 상기 무빙 슬라이드의 이동 방향과 이동 거리만큼 미세 이동하게 된다.
복수의 브라켓(31A, 31B)은 인접한 브라켓(31A, 31B)과 충돌하지 않도록 웹(10)의 폭 방향으로 이동 범위가 제한된다. 예를 들어, 리니어 스테이지(30) 내부에 인접한 브라켓(31A, 31B)을 각각 지지하는 인접한 무빙 슬라이드 사이에 리미트 스위치(limit switch)(미도시)를 설치하여, 무빙 슬라이드가 리미트 스위치와 충돌하면 무빙 슬라이드가 멈추도록 구성될 수 있다.
콘트롤러(69)는 엣지 감지 센서(35A, 35B)에서 감지된 웹(10)의 엣지(15A, 15B) 위치에 관한 감지 신호를 수신하여 전극층(14)의 폭 방향으로 엣지(15A, 15B) 위치의 편향 정도를 산출하고, 엣지(15A, 15B) 위치의 편향 정도에 따라서 리니어 스테이지(30)의 무빙 슬라이드(미도시)이 미세 이동을 제어하여 편향된 엣지(15A, 15B)를 감지한 엣지 감지 센서(35A, 35B)에 대응되는 그라비아 롤러(47A, 47B)가 전극층(14)의 폭 방향으로 미세 이동하도록 한다.
구체적으로, 하나의 브라켓(31A, 31B)에 지지된 엣지 감지 센서(35A, 35B)와 그라비아 롤러(47A, 47B)는 웹(10)의 진행 방향(WND)과 평행한 하나의 라인(line)(LA, LB) 상에 정렬된다. 부연하면, 상기 라인(LA, LB)은 서로 대응되는 감지면(36A, 36B)의 중심과 그라비아 롤러(47A, 47B) 외주면의 모서리를 연결한 직선으로, X축과 평행한 직선이다. 따라서, 엣지 감지 센서(35A, 35B)가 롤러(23)를 통과하는 웹(10)의 전극층 엣지(15A, 15B)의 위치를 감지하고, 콘트롤러(69)가 상기 엣지(15A, 15B) 위치에 대응하여 엣지 감지 센서(35A, 35B)를 지지하는 브라켓(31A, 31B)을 전극층(14)의 폭 방향으로 이동시키면 브라켓(31A, 31B)에 지지된 그라비아 롤러(47A, 47B)가 엣지 감지 센서(35A, 35B)와 같은 범위만큼 전극층(14)의 폭 방향으로 이동하여 절연성 코팅제를 코팅(coating)하게 된다. 즉, 브라켓(31A, 31B)의 미세 이동으로 상기 라인(LA, LB)은 실시간으로 엣지(15A, 15B)와 전극 지지층(12) 하측면의 경계선을 추종하게 된다.
모터(55)는 모든 그라비아 롤러(47A, 47B)를 회전시키는 동력을 제공한다. 동력 전달 샤프트(57)는 웹(10)의 폭 방향, 즉 Y축과 평행하게 연장되어 모든 브라켓(31A, 31B)을 관통하며, 일 단부가 모터(55)의 샤프트(미도시)와 동력 전달 가능하게 연결된다. 모터(55)의 샤프트가 회전하면 동력 전달 샤프트(57)가 회전하고, 그 회전력에 의해 모든 그라비아 롤러(47A, 47B)가 회전하게 된다. 도 5에는 동력 전달 샤프트(57)에 하나의 좌측 브라켓(31A)만 연결된 것처럼 도시되어 있으나, 이는 하나의 좌측 브라켓(31A)만 발췌하여 도시한 것이며, 실제로는 전극층 엣지 코팅 장치(20)의 모든 브라켓(31A, 31B)이 동력 전달 샤프트(57)에 연결된다.
도 5를 참조하면, 동력 전달 샤프트(57)의 회전력을 좌측 브라켓(31A)에 지지된 좌측 그라비아 롤러(47A)로 전달하는 회전력 전달 수단은, 볼 스플라인(ball spline)(50)과, 그라비아 롤러(47A)와 동축(同軸) 회전하는 그라비아 롤러 동축 기어(45)와, 상기 볼 스플라인(50)과 그라비아 롤러 동축 기어(45) 사이에 개재된 제1 및 제2 연결 기어(41, 43)를 구비한다. 볼 스플라인(50), 제1 및 제2 연결 기어(41, 43), 및 그라비아 롤러 동축 롤러(45)는 브라켓(31A)에 회전 가능하게 지지된다.
볼 스플라인(50)은 샤프트와 볼 스플라인을 통해 연결된 부재 사이에 회전 운동과 함께 샤프트 길이 방향의 직선 운동도 전달하는 기계 요소로서, 동력 전달 샤프트(57)가 볼 스플라인(50)의 회전륜을 관통하여 상기 회전륜에 체결된다. 상기 회전륜의 말단 외주면(52)은 기어치(gear teeth)가 형성되어 제1 연결 기어(41)에 치합되고, 제1 연결 기어(41)는 제2 연결 기어(43)에 치합되며, 제2 연결 기어(43)는 그라비아 롤러 동축 기어(45)에 치합된다. 따라서, 동력 전달 샤프트(57)가 회전하면 그 회전력이 볼 스플라인(50)의 회전륜, 제1 연결 기어(41), 제2 연결 기어(43), 및 그라비아 롤러 동축 기어(45)를 매개로 그라비아 롤러(47A)에 전달된다.
한편, 상기 볼 스플라인(50)의 회전륜은 브라켓(31A)에 대해 동력 전달 샤프트(57)의 길이 방향, 즉 Y축과 평행한 방향으로 상대 운동 가능하다. 따라서, 리니어 스테이지(30)의 무빙 슬라이드가 웹(10)의 폭 방향으로 이동하면 브라켓(31A)이 상기 무빙 슬라이드와 함께 웹(10)의 폭 방향으로 이동할 수 있다.
이상에서 도 5를 참조하여 좌측 그라비아 롤러(47A)가 회전하는 구성과, 이를 지지한 좌측 브라켓(31A)이 Y축과 평행하게 이동하는 구성에 대해 설명하였으나, 우측 그라비아 롤러(47B)가 회전하는 구성과, 이를 지지한 우측 브라켓(31B)이 Y축과 평행하게 이동하는 구성도 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다. 한편, 모든 브라켓(31A, 31B)을 관통하도록 Y축과 평행하게 연장된 한 쌍의 LM 가이드(61, 62)는 브라켓(31A, 31B)의 웹(10)의 폭 방향 이동을 가이드하고, 브라켓(31A, 31B)을 처지지 않게 구조적으로 지지한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 웹 12: 전극 지지층
14: 전극층 15A, 15B: 전극층 엣지
18A, 18B: 보호층 20: 전극층 엣지 코팅 장치
30: 리니어 스테이지 31A, 31B: 브라켓
35A, 35B: 엣지 감지 센서 47A, 47B: 그라비아 롤러
55: 모터 57: 동력 전달 샤프트

Claims (9)

  1. 전극 지지층과, 상기 전극 지지층의 하측면에 적층되고 서로 이격되어 상기 전극 지지층의 길이 방향으로 연장된 복수의 전극층을 구비한 웹(web)을 진행시키는 웹 피딩 유닛(web feeding unit); 상기 복수의 전극층의 폭 방향으로 엣지(edge)의 위치를 감지하는 복수의 엣지 감지 센서; 및, 절연성 코팅제로 이루어진 보호층을 도포하는 것으로, 상기 웹의 진행 방향을 따라 상기 복수의 엣지 감지 센서보다 하류에 배치되며, 상기 복수의 엣지 감지 센서와 일대일 대응되는 복수의 그라비아 롤러;를 구비하고,
    상기 보호층은, 상기 엣지와 접하면서 상기 전극 지지층 하측면에 도포되는 반면 전극층 상에는 도포되지 않고, 상기 인접하여 마주보는 보호층 사이는 서로 이격되고,
    상기 전극층의 두께에 대한 상기 보호층의 두께의 비는 0.4 내지 0.7이며,
    상기 복수의 엣지 감지 센서 중 하나의 엣지 감지 센서에 의해 감지된 엣지의 위치에 따라, 상기 엣지 감지 센서에 대응되는 그라비아 롤러가 상기 전극층의 폭 방향으로 미세 이동하여 상기 절연성 코팅제를 도포하는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 엣지 감지 센서 하나와 상기 엣지 감지 센서에 대응되는 상기 그라비아 롤러 하나를 지지하는, 상기 엣지 감지 센서와 같은 개수의 브라켓(bracket); 및, 상기 복수의 브라켓을 개별적으로 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동 가능하게 지지하는 리니어 스테이지(linear stage);를 더 구비하여,
    상기 리니어 스테이지가 상기 브라켓을 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동시키면 상기 브라켓에 지지된 엣지 감지 센서와 그라비아 롤러가 상기 브라켓과 함께 이동하는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 브라켓은 인접한 브라켓과 충돌하지 않도록 상기 웹의 폭 방향 이동 범위가 제한되는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 웹의 폭 방향으로 연장되어 상기 복수의 브라켓을 모두 관통하는 동력 전달 샤프트; 및, 상기 동력 전달 샤프트를 회전 구동하는 모터;를 더 구비하고,
    상기 동력 전달 샤프트가 회전하면 그 회전력에 의해 상기 복수의 그라비아 롤러가 회전하는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 동력 전달 샤프트의 회전력을 상기 그라비아 롤러로 전달하는 회전력 전달 수단은, 상기 브라켓에 지지되고 상기 동력 전달 샤프트가 관통하여 체결되는 볼 스플라인(ball spline)을 포함하여,
    상기 브라켓은 상기 동력 전달 샤프트의 회전을 방해하지 않고 상기 웹의 폭 방향으로 미세 이동하는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 엣지 감지 센서는, 상기 전극층의 좌측 엣지와 우측 엣지의 위치를 감지하는 좌측 엣지 감지 센서와 우측 엣지 감지 센서로 구분되고,
    상기 좌측 엣지 감지 센서와 우측 엣지 감지 센서 중 한 종류의 엣지 감지 센서는 다른 종류의 엣지 감지 센서보다 상기 웹의 진행 방향을 따라 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 엣지 감지 센서는 상기 전극층과 상기 전극 지지층 간의 광 반사율 차이로 상기 엣지의 위치를 감지하는 포토 센서(photo sensor)인 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께와 폭을 제어하기 위하여 상기 그라비아 롤러의 외주면에 도포된 절연성 코팅제의 두께를 제한하는 닥터 블레이드(doctor blade);를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 전극층을 구비한 웹의 전극층 엣지 코팅 장치.
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