배터리 제조 분야, 특히 최종 조립 분야에 종사하고 계시다면 배터리 포장 장비가 생산 라인을 원활하게 운영하는 숨은 영웅이라는 사실을 아실 것입니다. 저는 해당 장비의 공급업체입니다. 고객으로부터 가장 많이 받는 질문 중 하나는 "내 포장 기계에 실제로 어떤 종류의 윤활유가 필요한가요?"입니다. 셀 처리량, 밀봉 무결성 및 비용이 드는 가동 중지 시간 방지에 집중할 때 전체 의미 윤활을 간과하기 쉽습니다. 그러나 올바른 윤활유를 건너뛰면 조기 마모, 잘못 정렬된 셀, 심지어 고객에게 배송되는 손상된 팩까지 보게 됩니다. 이를 분해하여 우리가 만드는 기계에 연결하고 무엇이 효과가 있고 무엇이 효과가 없는지, 그리고 일반적인 실수를 피하는 방법에 대해 이야기해 봅시다.
먼저, 이를 배터리 포장 장비가 실제로 수행하는 작업에 근거해 살펴보겠습니다. 우리는 다양한 기계에 대해 이야기하고 있습니다. 리튬 이온 전지 주위에 보호 필름을 감싸는 원통형 셀 슬리빙 기계, 로딩 셀, 레이저 필링 및 필름 포장을 처리하는 완전 자동 라인, 셀을 필름으로 덮는 기계, 심지어 포장하기 전에 먼지나 부스러기를 제거하는 청소 스테이션까지 있습니다. 예를 들어 원통형 셀 슬리빙 기계를 생각해 보십시오. 셀을 잡고 필름을 단단히 잡아당기는 작고 움직이는 롤러, 조립 라인에서 셀을 이동시키는 선형 액추에이터, 필름을 정확한 길이로 자르는 전동 커터도 있습니다. 이러한 부품 각각은 분당 수백 개의 셀에 도달할 수 있는 라인 속도를 유지하기 위해 반복적으로, 때로는 고속으로 움직입니다. 해당 부품에 윤활유를 제대로 바르지 않으면 마찰이 쌓이고 열이 급증하며 일관되지 않은 물결 모양의 슬리빙 필름, 잘못 정렬된 랩, 부품이 낭비되고 라인이 중단되는 찢어진 재료가 생길 수 있습니다.
여기의 윤활 요구 사항도 모든 경우에 적용되는 것은 아닙니다. 기본적인 것부터 시작해 보겠습니다. 마찰을 줄이는 것 이상으로 이러한 기계에 윤활이 어떤 역할을 하는지 살펴보겠습니다. 공장에서 연중무휴 24시간 가동되는 경우가 많은 배터리 포장 장비의 경우 윤활은 부식을 방지하고 지속적인 부품 움직임으로 인한 충격을 흡수하며 좁은 공간에 오염 물질이 들어가지 않도록 해줍니다. 구형 조립 기계와 달리 최신 배터리 포장 장비는 얇은 셀 필름, 깨지기 쉬운 원통형 셀, 심지어 기계 자체의 전자 부품까지 민감한 재료와 함께 작동합니다. 잘못된 윤활유는 필름이나 셀에 달라붙는 잔여물을 남겨서 용지 걸림을 일으키거나 누출이 있는 경우 배터리 케이스를 오염시킬 수도 있습니다. 아주 작은 양의 잔류물이라도 장기적으로 전지 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문에 이는 큰 금기 사항입니다.
이제 고객이 관심을 갖는 부분이므로 머신 유형별로 구체적으로 알아보겠습니다. 첫째, 원통형 셀 슬리빙 기계는 PVC 또는 폴리올레핀 필름으로 원통형 셀을 포장하는 데 사용되는 기계입니다. 주요 이동 부품에는 셀 인덱싱을 위한 선형 가이드 레일, 필름 공급을 위한 구동 벨트, 필름 트리밍을 위한 블레이드 메커니즘, 슬리브 작업 중 셀을 제자리에 고정하는 롤러 어셈블리가 포함됩니다. 이러한 부품의 경우 롤러나 레일 슬라이드 사이의 좁은 틈을 막는 두껍고 무거운 그리스를 원하지 않습니다. ISO VG 10 또는 22와 같이 기유 점도가 낮은 가벼운 합성 그리스를 권장합니다. 먼지나 필름 입자를 끌어들이지 않고 작은 틈에도 침투하기 때문입니다. 여기서 흔한 실수는 과도한 윤활유를 너무 많이 사용하면 필름에 달라붙어 공급 중에 필름이 미끄러져 슬리브가 잘못 정렬될 수 있다는 것입니다. 빠르게 움직이고 날카로운 절단을 하는 블레이드 메커니즘의 경우 건성 윤활제(예: PTFE 스프레이)가 그리스보다 더 잘 작동합니다. 필름에 잔류물이 남지 않으며 블레이드를 끈적거리게 하지 않고 마찰을 줄여줍니다.
다음으로 전자동 배터리 로딩 레이저 필링 및 필름 포장 재작업 라인입니다. 이것은 더 복잡한 라인입니다. 트레이에 셀을 로딩하고 레이저를 사용하여 오래된 라벨이나 코팅을 벗겨낸 다음 완성된 팩을 포장합니다. 여기서 움직이는 부품에는 픽 앤 플레이스 로봇 팔, 레이저 조정 메커니즘 및 고속 컨베이어 벨트가 포함됩니다. 로봇 팔 관절의 경우 레이저가 표준 작동 온도보다 훨씬 더 높은 열(때로는 해당 영역에서 최대 180°F)을 생성할 수 있으므로 고온 합성 그리스가 필요합니다. 표준 미네랄 기반 그리스는 여기에서 분해되어 암의 베어링을 막는 바니시를 남깁니다. 우리는 이러한 조인트에 낙하점이 120°C인 폴리우레아 기반 그리스를 사용합니다. 이는 열에도 안정적으로 유지되며 다른 그리스만큼 레이저 잔해(예: 벗겨진 코팅의 작은 플라스틱 입자)를 끌어당기지 않습니다. 이 라인의 컨베이어 벨트의 경우 건식 윤활유(PTFE 또는 실리콘 기반)가 액체 오일보다 낫습니다. 오일은 셀 트레이에 떨어질 수 있으며 실리콘은 나중에 포장 재료에 사용되는 접착제를 방해할 수 있습니다.
그런 다음 조립된 팩을 보호 필름으로 덮고 배송을 위해 쌓아 두는 배터리 자동 필름 덮고 수집 기계가 있습니다. 이 기계에는 필름을 고정하는 진공 컵, 팩을 제자리로 회전시키는 회전 테이블, 필름 롤을 이동시키는 벨트 드라이브와 같은 부품이 있습니다. 진공 컵은 까다로운 부분입니다. 암 메커니즘에 기름기가 많은 윤활유를 사용하면 과도한 그리스가 흡입 표면에 묻어 그립력이 떨어지고 필름이 미끄러져 커버 작업이 망가질 수 있습니다. 따라서 이러한 암 피봇의 경우 저점도 합성 오일(ISO VG 32)이 이상적입니다. 이는 잔여물을 남기지 않을 만큼 가볍지만 암 회전 부품의 마찰을 줄여줍니다. 필름을 공급하기 위해 지속적으로 회전하는 필름 롤 롤러의 경우 리튬 복합 그리스가 잘 작동합니다. 이는 방수 기능이 있어 공장에서 가끔 습도 변화가 있을 때 유용하며 롤 샤프트의 지속적인 비틀림으로 인해 파손되지 않습니다.
청소 기계도 잊지 마세요. 깨끗한 배터리 팩은 안전한 배터리 팩이고 움직이는 부품에도 적절한 윤활유가 필요하기 때문에 이것들은 매우 중요합니다. 우리는 두 가지 주요 기기를 가지고 있습니다: 일반적인 셀 청소를 위한 배터리 청소 기계와 작은 동전 모양 셀을 위한 버튼 배터리 청소 기계입니다. 일반 배터리 청소 기계에는 셀 케이싱을 문지르는 브러시 롤러, 고압 스프레이 암 및 셀을 청소 스테이션을 통해 이동시키는 컨베이어 벨트와 같은 부품이 있습니다. 스프레이 암은 물과 세척액에 가깝기 때문에 조인트의 윤활유는 방수 처리되어야 합니다. 여기에 있는 칼슘 설폰산 그리스는 완벽하게 작동합니다. 물을 밀어내므로 세척액에 씻겨 나가지 않으며 습기에 노출되더라도 팔 축의 마찰을 줄여줍니다. 더 작고 간격이 좁은 버튼 배터리 청소 기계의 경우 브러시 롤러가 작기 때문에 보푸라기나 작은 잔해물이 달라붙지 않는 윤활유가 필요합니다. 우리는 점도가 매우 낮은 식품 등급 합성 그리스(예, 오염 물질이 있을 수 없는 작은 부품을 다루기 때문에 여기서는 식품 등급이 적합합니다)를 권장합니다. 따라서 브러시 강모에 쌓이지 않고 롤러가 걸리게 됩니다.
이제 윤활 일정에 대해 이야기해 보겠습니다. 올바른 윤활유라도 잘못 적용하면 도움이 되지 않기 때문입니다. 많은 고객이 윤활유를 과도하게 사용하거나(우리가 접촉하여 잔류물과 걸림이 발생함) 윤활유를 부족하게 사용합니다(마모로 이어짐). 대부분의 배터리 포장 장비의 경우 가이드 레일 및 벨트 드라이브에는 매주 가벼운 그리스 도포, 로봇 조인트 및 롤러 어셈블리에 대한 월간 점검, 열이나 습기에 노출된 부품에 대한 분기별 재도포를 권장합니다. 연중무휴 24시간 운영되는 고속선의 경우 가이드 레일이 논스톱으로 이동하므로 이를 3일마다로 단축할 수 있습니다. 여기서 중요한 점은 달력에 따라 확인하는 것이 아니라 정기적으로 확인하는 것입니다. 기계에서 이상한 소음이 들리거나 필름 배치가 일관되지 않은 경우 이는 예정된 시간이 아니더라도 윤활유 수준을 확인해야 한다는 신호입니다.
또 다른 중요한 점은 교차 오염을 피하는 것입니다. 배터리 포장 장비는 다양한 셀 크기와 유형에 걸쳐 사용되므로 언젠가는 원통형 셀을 실행하고 다음에는 버튼 셀을 실행할 수 있습니다. 버튼 배터리 청소 기계의 원통형 셀 슬리빙용 그리스를 사용하는 경우 해당 그리스에는 작은 버튼 셀에 잔류물을 남겨 성능에 영향을 미칠 수 있는 첨가제가 포함될 수 있습니다. 항상 윤활유 용기에 라벨을 붙이고 유지보수 팀이 어떤 기계에 어떤 윤활유가 들어가는지 확인하십시오. 또한 범용 윤활유(공장 지게차에 사용하는 오래된 그리스 통)를 절대 사용하지 마십시오. 포장 장비에 넣지 마십시오. 지게차 그리스는 너무 걸쭉하고 셀이나 필름을 오염시킬 수 있는 첨가제가 포함되어 있습니다.
잠깐, 추운 기온은 어때요? 일부 공장은 추운 겨울 지역에 있으므로 기계가 50°F 미만일 때 느리게 작동하거나 문제가 발생할 수 있습니다. 이 경우 유동점이 -20°F 이하인 저온 윤활합성 그리스가 필요합니다. 그래야 너무 두꺼워져 움직임이 느려지지 않습니다. 반대로, 공장이 따뜻하다면(85°F 이상) 윤활유가 분해되는 것을 방지하기 위해 앞서 언급한 것처럼 고온 합성 소재를 사용하십시오.
나는 많은 고객이 적절한 윤활을 건너뛰고 피할 수 있었던 문제로 끝나는 것을 보았습니다. 작년에 한 고객이 완전 자동 배터리 로딩 레이저 필링 및 필름 포장 재작업 라인을 운영하고 있었고 로봇 팔 관절에 표준 미네랄 그리스를 사용하고 있었습니다. 6개월 후, 레이저 열로 인해 그리스가 분해되어 팔의 움직임을 불안정하게 만드는 광택제가 남았습니다. 바니시를 청소하기 위해 암을 분해하는 동안 라인이 8시간 동안 중단되어 약 12,000달러의 생산 손실이 발생했습니다. 올바른 합성 그리스로 교체하고 매달 점검만 했다면 이런 일은 방지할 수 있었을 것입니다.
또 다른 예: 버튼 배터리를 만드는 소규모 고객은 버튼 배터리 청소 기계의 브러시 롤러에 그리스를 너무 많이 사용하고 있었습니다. 과도한 그리스가 브러시 강모에 들어가서 작은 버튼 셀이 뭉쳐지고 긁힐 수 있습니다. 결국 매달 결함이 있는 셀이 2% 더 많아졌고 이로 인해 수천 달러의 수익 손실이 발생했습니다. 더 가벼운 식품 등급 그리스를 사용하고 롤러당 아주 작은 방울을 적용하는 간단한 조정으로 일주일 이내에 이 문제가 해결되었습니다.
그래서 여기서 테이크 아웃은 무엇입니까? 배터리 포장 장비의 경우 윤활은 단순한 유지 관리 작업이 아니라 라인을 효율적으로 운영하고 결함을 줄이며 가동 중지 시간을 방지하는 핵심 부분입니다. 윤활유를 기계의 특정 부품과 작동 조건에 맞추고, 범용 제품으로 무리하게 사용하지 말고, 정기적인 점검으로 일관된 일정을 준수하십시오. 귀하의 설정에 무엇이 적합한지 확신할 수 없다면 장비를 제작하는 사람들(그런데 바로 우리입니다)에게 연락하여 맞춤형 조언을 얻으십시오.
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참고자료
- 배터리제조협회. (2022). 팩 조립 장비에 대한 유지 관리 모범 사례.
- 합성윤활유산업협회. (2021). 대량 생산 환경의 산업 기계 윤활에 대한 지침.
- 국제표준화기구. (2020). ISO 12924: 배터리 제조에 사용되는 기계용 윤활제.
- 산업 유지보수 및 플랜트 운영 매거진. (2023). 배터리 조립 라인에서 흔히 발생하는 윤활 실수.