KR102023735B1 - 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전지셀의 전극을 노칭하는 장치로서, 상기 전극을 펀칭하기 위한 펀치를 포함하고 있고, 상하 이동하는 상부 기구부; 상기 상부 기구부가 수직 하강하도록 상부 기구부의 상부가 연결되어 있는 축 형상의 가이드 포스트들; 상기 가이드 포스트들의 하부에 연결되어 있고, 전극이 장착되며, 상부 기구부의 펀치에 대응하는 위치에 다이를 포함하고 있는 하부 기구부; 및 상기 상부 기구부와 하부 기구부 사이에 위치하고, 가이드 포스트에 연결되어 있으며, 펀칭하기 위한 전극을 하부 기구부 상에 가압 고정하는 스트리퍼(Stripper); 를 제공한다.

Description

일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치 {Notching Apparatus Having Integral Die and Stripper}

본 발명은 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치에 관한 것이다.

최근, 충방전이 가능한 이차전지는 와이어리스 모바일 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 이차전지는, 화석 연료를 사용하는 기존의 가솔린 차량, 디젤 차량 등의 대기오염 등을 해결하기 위한 방안으로 제시되고 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 에너지원으로서도 주목받고 있다. 따라서, 이차전지를 사용하는 애플리케이션의 종류는 이차전지의 장점으로 인해 매우 다양화되고 있으며, 향후에는 지금보다는 많은 분야와 제품들에 이차전지가 적용될 것으로 예상된다.

이러한 이차전지는 전극과 전해액의 구성에 따라 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지, 리튬 폴리머 전지 등으로 분류되기도 하며, 그 중 전해액의 누액 가능성이 적으며, 제조가 용이한 리튬이온 폴리머 전지의 사용량이 늘어나고 있다. 일반적으로, 이차전지는 전지케이스의 형상에 따라, 전극조립체가 원통형 또는 각형의 금속 캔에 내장되어 있는 원통형 전지 및 각형 전지와, 전극조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치형 케이스에 내장되어 있는 파우치형 전지로 분류되며, 전지케이스에 내장되는 전극조립체는 양극, 음극, 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막 구조로 이루어져 충방전이 가능한 발전소자로서, 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 젤리-롤형과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막에 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형, 또는 복합형(스택/폴딩형)의 구조로 분류된다.

이러한 전극조립체의 전극은 노칭 공정을 수행하여 제조된다. 노칭 공정에서 노칭 금형은 상부 판과 하부 판이 각각 프레스에 장착되고 상부 판이 상하 이동하여 전극을 컷팅한다. 노칭 금형의 상부판에는 펀치가 장착되어 있고 노칭 금형의 하부판에는 다이가 장착되어 펀치와 다이가 교차될 때 전극의 타발이 이루어진다.

도 1에는 종래의 노칭 장치가 모식적으로 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 노칭 장치(10)는, 전극(1)을 펀칭하기 위한 펀치(12)가 상하 이동하는 펀치 홀더(13)와 상부 베이스(11)에 장착되어 있다.

상부 베이스(11)는 하부 베이스(55)와 프레임(30)에 의해 고정되어 있고, 펀치(12)가 하강하면 펀치(12)의 측면에서 스트리퍼(70)가 하부를 향해 하강한다.

스트리퍼(70)는 하부에 있는 하부 베이스(55)와 하부 베이스(55) 상에 위치하는 다이 홀더(53)와 다이(51)를 가압한다. 전극(1)은 스트리퍼(70)에 의해 고정되고, 펀치(12)가 다이(51)의 구멍을 통해 관통하면서 전극(1)을 펀칭하는 구조로 이루어져 있다.

이러한 펀칭 또는 노칭 공정의 경우, 전극의 원활한 타발을 위하여 노칭 금형의 펀치와 다이 사이의 간격을 확보하는 기술이 필요하고, 펀치와 다이 사이 간격을 금형 클리어런스(Clearance)라고 한다.

종래의 노칭 금형에서 펀치와 다이는 개별적인 가공을 통하여 조립하므로 가공오차 및 조립오차에 의해 금형 클리어런스를 확보하기가 어렵다.

또한, 노칭 금형의 조립 조건에 따라 금형 클리어런스가 변화되는 문제가 발생된다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은 노칭 금형에 의해 금형 클리어런스가 변화되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 펀치를 장착하고 있는 부재들이 가이드 포스트들을 따라 이동하여 전극을 향해 수직 이동하여 전극을 노칭하는 노칭 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치는,

전지셀의 전극을 노칭하는 장치로서,

상기 전극을 펀칭하기 위한 펀치를 포함하고 있고, 상하 이동하는 상부 기구부;

상기 상부 기구부가 수직 하강하도록 상부 기구부의 상부가 연결되어 있는 축 형상의 가이드 포스트들;

상기 가이드 포스트들의 하부에 연결되어 있고, 전극이 장착되며, 상부 기구부의 펀치에 대응하는 위치에 다이를 포함하고 있는 하부 기구부; 및

상기 상부 기구부와 하부 기구부 사이에 위치하고, 가이드 포스트에 연결되어 있으며, 펀칭하기 위한 전극을 하부 기구부 상에 가압 고정하는 스트리퍼(Stripper);

를 포함하고 있는 구조로 구성되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치는, 금형의 조립 조건 및 가공 오차 등에 의해 발생하는 금형 클리어런스를 방지하기 위해 금형의 스트리퍼와 다이를 일체형으로 가공하여 정확성을 향상시킬 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 상부 기구부는,

전극을 펀칭하는 펀치;

상기 펀치를 고정하는 판상형의 펀치 홀더; 및

상기 판상형의 펀치 홀더의 상부에 위치하고 상하 이동하는 상부 베이스;

를 포함할 수 있고,

상기 하부 기구부는,

상기 상부 기구부의 펀치에 대응하는 구멍이 천공되어 있는 다이;

상기 다이를 고정하는 다이 홀더; 및

상기 다이 홀더를 하부에서 지지하는 하부 베이스;

를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 스트리퍼는 금형 클리어런스의 변화가 없도록 다이와 일체형으로 가공되는 구조일 수 있다.

이 경우에, 상기 스트리퍼는 다이와 동일한 가공 오차를 가질 수 있다.

이러한 구조에서, 상기 스트리퍼는 펀치가 관통된 상태로 상부 기구부와 함께 상하 왕복 이동할 수 있다.

이 때, 상기 스트리퍼는 펀치가 이동하는 방향에 인접한 부위가 초경합금으로 이루어진 내측 스트리퍼를 더 포함할 수 있다.

이 경우에, 내측 스트리퍼는 펀치와의 마찰면에 마찰열의 발생을 방지하고 스트리퍼 및 펀치의 변형을 방지할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 스트리퍼는 가이드 포스트에 고정되어 있고 상부 기구부 및 하부 기구부를 관통하여 연결되는 구조일 수 있다.

이 경우에, 상기 가이드 포스트들은 평면상 직사각형인 각각의 코너 부위들에 위치할 수 있다.

또, 상기 가이드 포스트들의 외부에 추가 가이드 포스트들을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 펀치는 볼트에 의해 체결될 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 펀치는 펀치 홀더에 클램프(Clamp)에 의해 결합될 수 있다.

이러한 구조에서, 상기 펀치는 다이와 일체형으로 가공된 스트리퍼의 면을 따라 다이에 삽입되어 있는 구조일 수 있다.

경우에 따라, 상기 노칭 장치는 상부 베이스를 고정하는 백 플레이트를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 노칭 장치에 의해 노칭된 전극들을 사용하여 제조된 전지셀을 제공한다.

본 발명은 또한, 전지셀을 포함하고 있는 전지팩을 제공한다.

본 발명은 또한, 전지팩을 포함하고 있는 디바이스를 제공한다.

상기 디바이스는 휴대폰, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 전자기기, 태플릿 PC, 스마트 패드, 넷북, LEV(Light Electronic Vehicle), 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 및 전력저장장치로 이루어진 군에서 선택되는 것일 수 있다.

이러한 디바이스의 구조 및 제작 방법은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치는, 금형의 스트리퍼와 다이를 일체형으로 가공하여 정확성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 다른 구성요소들을 추가하지 않고 간단한 구조 변경으로 비용 절감 및 공정의 효율성을 향상시켜 전지셀의 품질 및 비용절감 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 노칭 장치의 모식도이다;
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치의 모식도이다;
도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 장치를 구성하고 있는 상부 기구부의 모식도이다;
도 4는 도 2의 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 장치를 구성하고 있는 하부 기구부의 모식도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 일체형의 다이 및 스트리퍼를 포함하는 노칭 장치의 모식도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 따른 노칭 장치를 구성하고 있는 상부 기구부의 모식도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 2에 따른 노칭 장치를 구성하고 있는 하부 기구부의 모식도가 도시되어 있다.

도 2 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 노칭 장치(100)는 펀치들(111, 112)을 포함하고 있고, 상하 이동하는 상부 기구부(110), 상부 기구부(110)의 펀치들(111, 112)에 대응하는 위치에 다이들(151, 152)을 포함하고 있는 하부 기구부(150), 상부 기구부(110)와 하부 기구부(150)를 관통하여 연결하고 있는 축 형상의 가이드 포스트들(130), 및 상기 상부 기구부(110)와 하부 기구부(150) 사이에 위치하고 있는 스트리퍼(170)를 포함하여 구성되어 있다.

상부 기구부(110)는 전극을 펀칭하는 펀치들(111, 112), 펀치 홀더(113) 및 상부 베이스(115)를 포함하여 구성되어 있다. 상부 기구부(110)는 구동부(도시하지 않음)에 의해 구동력을 전달받아 상하 이동한다.

펀치들(111, 112)은 다른 형상을 가지고, 평면을 기준으로 길이 방향 중심선의 상측 및 하측에 2개가 위치하고 있다. 펀치들(111, 112)은 평면상으로 각각 직사각형 및 'ㄷ'자 형상이다. 펀치들(111, 112)은 다이들(151, 152)과 일체형으로 가공된 내측 스트리퍼들(172, 173)의 면을 따라 다이들(151, 152)에 각각 삽입된다.

상부 기구부(110)에 대응하는 하부 기구부(150)는, 펀치들(111, 112)에 대응하는 구멍이 천공되어 있는 다이들(151, 152), 다이 홀더(153) 및 하부 베이스(155)를 포함하여 구성되어 있다.

스트리퍼(170)는 상부 기구부(110)와 하부 기구부(150)를 관통하는 가이드 포스트들(130)이 관통하고, 펀치들(111, 112)이 관통된 상태로 상부 기구부(110)와 함께 상하 왕복 이동한다. 가이드 포스트들(130)은 상부 기구부(110)의 상부 홀더(113)의 관통 영역들(A 영역들)에 대응되는 스트리퍼(170)와 하부 기구부(150)의 부위들을 관통한다.

스트리퍼(170)는 펀칭하기 위한 전극을 하부 기구부(150)의 다이들(151, 152)에 삽입되기 직전에 전극을 가압 고정하고, 고정되면 펀치들(111, 112)이 펀칭한다.

스트리퍼(170)는 펀치들(111, 112)이 왕복 이동하면 마찰면에 마찰열이 발생하므로, 마찰열 발생을 억제하고 변형을 방지하기 위해 펀치들(111, 112)이 이동하여 접하는 부위에 초경합금으로 이루어진 내측 스트리퍼들(172, 173)이 장착되어 있다. 내측 스트리퍼들(172, 173)은 스트리퍼(170)에 장착되어 다이들(151, 152)의 상부에 위치한다.

내측 스트리퍼들(172, 173)은 금형 클리어런스의 변화가 없도록 다이들(151, 152)과 일체형으로 가공되고, 다이들(151, 152)과 동일한 가공 오차를 가지는 구조이다.

가이드 포스트들(130)은 평면상 직사각형인 각각의 코너 부위들에 위치하고 있다. 스트리퍼(170)는 가이드 포스트들(130)에 의해 고정되어 있고 상부 기구부(110) 및 하부 기구부(150)를 관통하여 연결되어 있다. 평면상의 중심선을 기준으로 가이드 포스트들(130)의 외측에는 상부 베이스(115)와 하부 베이스(155)에 연결되는 추가 가이드 포스트들(131)이 장착되어 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (17)

1. 전지셀의 전극을 노칭하는 장치로서,
   상기 전극을 펀칭하기 위한 펀치를 포함하고 있고, 상하 이동하는 상부 기구부;
   상기 상부 기구부가 수직 하강하도록 상부 기구부의 상부가 연결되어 있는 축 형상의 가이드 포스트들;
   상기 가이드 포스트들의 하부에 연결되어 있고, 전극이 장착되며, 상부 기구부의 펀치에 대응하는 위치에 다이를 포함하고 있는 하부 기구부; 및
   상기 상부 기구부와 하부 기구부 사이에 위치하고, 가이드 포스트에 연결되어 있으며, 펀칭하기 위한 전극을 하부 기구부 상에 가압 고정하는 스트리퍼(Stripper);
   를 포함하고 있고,
   상기 상부 기구부는,
   전극을 펀칭하는 펀치;
   상기 펀치를 고정하는 판상형의 펀치 홀더; 및
   상기 판상형의 펀치 홀더의 상부에 위치하고 상하 이동하는 상부 베이스;
   를 포함하고,
   상기 하부 기구부는,
   상기 상부 기구부의 펀치에 대응하는 구멍이 천공되어 있는 다이;
   상기 다이를 고정하는 다이 홀더; 및
   상기 다이 홀더를 하부에서 지지하는 하부 베이스;
   를 포함하고,
   상기 스트리퍼는 펀치가 관통된 상태로 상부 기구부와 함께 상하 왕복 이동하고,
   상기 스트리퍼는 펀치가 이동하는 방향에 인접한 부위가 초경합금으로 이루어진 내측 스트리퍼를 더 포함하고,
   상기 내측 스트리퍼는, 금형 클리어런스(Clearance)의 변화가 없도록 다이와 일체형으로 가공되어, 다이와 동일한 가공 오차를 가지며,
   상기 펀치는 다이와 일체형으로 가공된 내측 스트리퍼의 면을 따라 다이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 상기 스트리퍼는 상부 기구부 및 하부 기구부를 관통하여 연결되는 가이드 포스트를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드 포스트들은 평면상 직사각형인 각각의 코너 부위들에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 펀치는 볼트에 의해 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 펀치는 펀치 홀더에 클램프(Clamp)에 의해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
12. 삭제
13. 제 1 항에 있어서, 상기 노칭 장치는 상부 베이스를 고정하는 백 플레이트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 노칭 장치.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

Images