KR20200000966A - 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리의 포밍시 상하 포밍 면적이 다를 경우 포밍 깊이를 다르게 성형과 동시에 접힘 라인을 간단하게 성형하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름이 올려지며 제1,2하부포밍금형이 형성된 하부금형, 상기 하부금형에 올려진 필름을 고정하는 동시에 제1,2상부포밍금형이 하강하여 제1,2하부포밍금형을 필름과 함께 가압하면서 파우치를 포밍(Forming) 성형하는 상부금형, 상기 상부금형의 제1,2상부포밍금형 사이에서 하강하여 제1,2하부포밍금형의 사이에 위치하는 필름을 가압하여 접힘라인을 형성하는 라인금형으로 포밍장치 및 포밍 방법을 구성하여; 대용량 배터리를 포장할 파우치 필름을 배터리 형태로 서로 다른 면적으로 포밍 성형과 동시에 접힘라인을 성형함으로써 공정의 간편화과 성형 시간이 증대되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 대용량 배터리 포밍에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포밍을 위해 배터리 삽입 면적이 비대칭일 경우 포밍 깊이를 다르게 성형 가능한 것으로 하이브리드나 전기 자동차에 사용하는 배터리의 포밍지를 생산하는 업체의 포밍장치에 적용가능한 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 화석 에너지의 고갈과 환경오염으로 인해 화석 에너지를 사용하지 않고 전기 에너지를 이용하여 구동할 수 있는 전기 제품에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라 전기 제품들에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차 배터리의 수요가 급격히 증가하고 있으며 수요의 형태 역시 다양해지고 있다.
따라서 다양한 요구에 부응할 수 있게 이차 배터리에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
이러한, 이차 배터리는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류되는데, 이 중 파우치형 이차 배터리는 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 이차 배터리이다. 파우치형 이차 배터리는 제조가 용이하고 제조 원가가 낮으며 복수의 단위 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 대용량의 배터리 팩을 구성하기 쉽다는 장점이 있다.
통상적으로 2차 배터리는 재충전이 가능하고 대용량화가 가능한 것으로 대표적인 것으로 니켈카드뮴, 니켈수소 및 리튬이온배터리 등이 있다. 이중에서 상기 리튬이온배터리는 장 수명, 고용량 등 우수한 특성으로 인하여 차세대 동력원으로 주목받고 있다. 이 중에서, 리튬 2차 배터리는 작동 전압이 3.6V 이상으로 휴대용 전자 기기의 전원으로 사용되거나, 또는 수개를 직렬 연결하여 고출력의 하이브리드 자동차에 사용되는데, 니켈-카드뮴 배터리나, 니켈-메탈 하이드라이드 배터리에 비하여 작동 전압이 3배가 높고, 단위 중량당 에너지 밀도의 특성도 우수하여 급속도로 사용이 증가되고 있는 추세이다.
상기 리튬 2차 배터리는 다양한 형태로 제조가능한데, 대표적인 형상으로는 리튬 이온 배터리에 주로 사용되는 원통형(cylinder type) 및 각형(prismatic type)을 들 수 있다. 최근 들어 각광받는 리튬 폴리머 배터리는 유연성을 지닌 파우치형(pouched type)으로 제조되어서, 그 형상이 비교적 자유롭다. 또한 리튬 폴리머 배터리는 안전성도 우수하고, 무게가 가벼워서 휴대용 전자 기기의 슬림화 및 경량화에 유리하다.
일반적으로, 이차 배터리 파우치 셀의 구조를 나타낸 도면으로서, 파우치 셀은 배터리부와, 상기 배터리부가 수용되는 공간을 제공하는 케이스를 포함하고 있다.
상기 배터리부는 양극판, 세퍼레이터, 음극판 순으로 배치되어서 일방향으로 와인딩되거나, 다수 장의 양극판, 세퍼레이터, 음극판이 적층된 형상이다. 상기 배터리부의 각 극판은 양극 및 음극탭과 전기적으로 연결되어 있다.
상기 양극 및 음극 탭의 일단부는 케이스의 밀폐면을 통하여 외부로 돌출되어 있다. 돌출된 양극 및 음극 탭의 일단부는 도시되지 않은 보호 회로기판의 단자와 접속된다.
상기 케이스는 후막의 금속소재로 성형한 원통형이나 각형으로 된 캔 구조와는 달리, 중간층이 금속 호일이고, 금속 호일의 양면에 부착되는 내외피층이 절연성 필름으로 이루어진 파우치형 케이스이다. 파우치형 케이스는 성형성이 우수하여 자유자재로 구부림이 가능하다. 상기 케이스에는 상술한 바와 같이 배터리부가 수용가능한 공간이 형성되어 있으며, 상기 공간의 가장자리를 따라서 열융착되는 면에 제공하는 밀폐면이 형성되어 있다.
상기 파우치 셀을 제조하는 방법으로는 포장재의 한 쪽 면에 포밍 금형(Forming mold)을 이용하여 배터리부가 삽입되어 안착될 형상을 만들고, 포밍되지 않은 포장재의 다른 한 쪽을 반으로 접은 후 그 사이에 배터리부를 삽입하여 케이스 네 변 중 절곡부를 제외한 나머지 세 변 둘레에 형성되는 밀폐면을 밀폐하는 싱글 포밍(Single Forming) 방법과, 포장재의 양쪽 면에 포밍 금형(Forming mold)을 이용하여 배터리부가 삽입되어 안착될 형상을 만들고, 포밍된 두 안착부 사이 중앙을 접어 그 사이에 배터리부를 삽입하고 케이스의 네 변 둘레에 형성되는 밀폐면을 밀폐하는 더블 포밍(Double Forming) 방법으로 나눌 수 있다.
이때 상기 케이스는 배터리부가 안착되는 포밍부와 밀폐면과의 높이 차이로 인해 배터리부의 하단 양측부 케이스 상에는 단차가 발생하고, 포밍부와 밀폐면이 만나는 말단 부위는 접힘 또는 절곡으로 인한 크랙발생에 취약한 부위가 된다. 케이스 상에 크랙이 발생할 경우 파우치 셀의 기밀성이 해제되어 외기가 파우치 셀 내부로 침투하게 되면, 파우치 셀이 부풀거나 열화로 인해 성능이 떨어지게 된다.
상기 크랙의 가능성은 파우치 셀 제조 과정에서 뿐만 아니라 이후 포장 작업이나 파우치 셀을 팩으로 구성하는 과정 중에도 상존하게 되며, 파우치 셀의 손상은 미세하게 발생하는 경우도 있어 검출이 용이하지 않기 때문에 크랙이 검출되지 않고 배터리 팩으로 구성될 경우 이후 야기되는 문제 때문에 배터리 팩의 성능에 치명적인 영향을 주게 된다.
따라서 싱글 포밍 커팅 방법으로 파우치 셀을 제조함에 있어서, 크랙 발생을 줄일 수 있는 파우치 셀 제조에 관한 기술이 요구되고 있다.
종래 기술에 따른 배터리 포밍 성형은 배터리의 포밍 면적을 동일하게 성형하는 한계점이 있었으며, 포밍 성형과정을 거쳐야 하는 불편한 문제점이 있었다.
이로 인하여, 특히 대용량 배터리의 포밍 면적의 크기가 다르게 성형하는 동시에 접히는 라인을 안정적으로 성형할 수 있으며 성형과 함께 절단가능하도록 개선된 포밍장치가 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대용량 배터리를 포장할 파우치 필름을 배터리 형태로 서로 다른 면적으로 포밍 성형과 동시에 접힘라인을 성형하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 고정 및 포밍금형의 간단한 작동으로 필름의 고정과 포밍 성형 과정이 진행되도록 하는 데 있다.
아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 라인금형을 이용하여 파우치 케이스의 접힘을 위한 라인을 간단히 성형하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하부금형의 분사홀을 통해 압축공기를 분사시켜 필름을 성형시 필름의 고정력을 증대시키는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법은 다양한 분야에 이용하는 대용량 배터리를 알루미늄 파우치를 포밍하는 장치에 있어서, 길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2하부포밍금형을 형성하고, 상기 제1,2하부포밍금형의 사이에서 라인홈을 형성한 하부금형, 상기 하부금형의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름을 고정 및 파우치를 성형하는며 제1,2하부포밍금형과 대응하도록 길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2상부포밍금형을 형성하고, 상기 제1,2상부포밍금형의 사이에서 승하강하며 라인홈에 삽입되는 라인금형을 형성한 상부금형, 상기 상부금형의 하강 작동으로 하부금형에 올려진 필름의 고정 및 제1,2하부포밍금형과 제1,2상부포밍금형의 서로 다른 이동 거리에 의해 서로 다른 포밍 면적으로 성형이 완료되면, 라인금형이 하부로 이동하면서 필름을 라인홈에 삽입하여 접힘라인을 성형하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
그리고, 상기 하부금형은 고정된 상태를 유지하는 하부베이스금형, 상기 하부베이스금형의 상부에 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2하부포밍금형이 설치되는 사이에 라인홈을 형성하는 하부포밍틀, 상기 제1하부포밍금형과 제2하부포밍금형은 하부포밍틀과 별개로 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
아울러, 상기 하부포밍금형틀의 외측 부분에는 필름의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 상부금형에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름을 흡착과 분리하는 흡입분사홀을 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
더불어, 상기 상부금형은 승하강 작동하는 상부베이스금형, 상기 상부베이스금형의 하부에서 이격 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2상부포밍금형이 설치되며, 제1,2상부포밍금형의 사이에 판 형태의 라인금형을 형성한 상부포밍틀, 상기 제1,2상부포밍금형과 라인금형은 상부포밍틀과 별개로 승하강하며, 상기 제1상부포밍금형과 제2상부포밍금형은 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
또한, 상기 상부포밍틀의 모서리 부분에는 필름의 사방 끝단이 하부금형에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 분사홀을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
그리고, 상기 제1하부포밍금형은 필름이 올려진 제1상부포밍금형의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제1포밍공간을 형성하고, 상기 제2하부포밍금형은 필름이 올려진 제2상부포밍금형의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제2포밍공간을 형성하여, 상기 제1포밍공간의 포밍 깊이가 제2포밍공간의 포밍 깊이보다 더 크도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 제공한다.
한편, 다양한 분야에 이용하는 대용량 배터리를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치를 이용한 포밍 방법에 있어서, 하부금형에서 상부금형이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정단계, 상기 포지션 설정한 후 하부금형의 제1,2하부포밍금형의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름을 필름설치단계, 상기 상부금형(20)을 하강시켜 필름의 테두리 부분을 상,하부포밍틀의 사이에서 가압 고정하는 필름고정단계, 상기 필름이 고정되면 제1,2상부포밍금형이 상부포밍틀을 통해 각각 하강하여 제1,2하부포밍금형에 올려진 필름을 가압하여 제1,2하부포밍금형이 하부포밍틀에서 하부로 이동하면서 성형하는 포밍성형단계, 상기 필름의 포밍 성형을 위한 상부금형의 작동이 유지된 상태에서 라인금형이 상부포밍틀을 통과해 하부로 이동하는 라인금형하강단계, 상기 라인금형의 하강하면서 제1,2하부포밍금형에 위치한 필름을 가압하여 라인홈으로 삽입시키면서 접힘라인을 형성하는 라인형성단계, 상기 라인홈의 성형이 완료되면 상부금형이 전체적으로 상승하면서 제1,2상부포밍금형 및 라인금형과 제1,2하부포밍금형이 단독적으로 상승하여 원위치하는 복귀단계를 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법을 제공한다.
상기 제1,2상부포밍금형은 상부포밍에서 하부로 이동하여 돌출되도록 설정하되, 상기 제1상부포밍금형이 제2상부포밍금형보다 더 많이 돌출되도록 설정하며, 제1,2하부포밍금형은 하부포밍에서 하부로 이동하여 삽입되도록 설정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 대용량 배터리를 포장할 파우치 필름을 배터리 형태로 서로 다른 면적으로 포밍 성형과 동시에 접힘라인을 성형함으로써 공정의 간편화과 성형 시간이 증대되는 효과가 있다.
본 발명은 고정 및 포밍금형의 간단한 작동으로 필름의 고정과 포밍 성형 과정이 진행되도록 하여 성형 품질이 우수한 효과가 있다.
본 발명은 라인금형을 이용하여 파우치 케이스의 접힘을 위한 라인을 간단히 성형하는 효과가 있다.
본 발명은 하부금형의 분사홀을 통해 압축공기를 분사시켜 필름을 성형시 필름의 고정력을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 하부금형 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 상부금형 저면도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 단면도,
도 5 및 도 7은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 과정도 중 포지션 설정 및 필름설치를 나타낸 단면도,
도 8은 도 7의 A 부분 확대 단면도로 라인금형에 의한 접힘라인 성형 과정도,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 과정도 중 금형복귀단계 및 케이스 파우치 분리를 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법에 의해 제작된 파우치 케이스의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 하부금형 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 상부금형 저면도,
도 4는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치의 단면도,
도 5 및 도 7은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 과정도 중 포지션 설정 및 필름설치를 나타낸 단면도,
도 8은 도 7의 A 부분 확대 단면도로 라인금형에 의한 접힘라인 성형 과정도,
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 과정도 중 금형복귀단계 및 케이스 파우치 분리를 나타낸 단면도,
도 11은 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법의 순서도,
도 12는 본 발명에 따른 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법에 의해 제작된 파우치 케이스의 사시도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구성을 첨부되는 도면을 참조로 설명하면, 다양한 분야에 이용하는 배터리를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치에 관한 것으로, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)이 올려지며 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 형성된 하부금형(10), 상기 하부금형(10)에 올려진 필름(1)을 고정하는 동시에 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 하강하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)을 필름(1)과 함께 가압하면서 파우치를 포밍(Forming) 성형하는 상부금형(20), 상기 상부금형(10)의 제1,2상부포밍금형(21)(22) 사이에서 하강하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)의 사이에 위치하는 필름(1)을 가압하여 접힘라인을 형성하는 라인금형(23)으로 포밍장치(100)를 구성한다.
상기 필름(1)은 알루미늄 라미네이트 시트로서 금속층(1a)의 양 면에 고분자 물질로 이루어진 절연층(1b)이 접합된 구조로 이루어진다. 상기 절연층(1b)은 대략 30 내지 40 마이크로미터(um)의 두께를 가지며, 금속층(1a)에 코팅 또는 라미네이팅 할 수 있다. 상기 절연층(1b) 중 상부에 있는 것은 열융착이 가능한 고분자 필름층이고, 하부에 있는 것은 외부 보호층으로서 기능하는 고분자 필름층으로 형성된다.
상기 금속층(1a)의 재질은철, 탄소, 크롬 및 망간의 합금, 철, 크롬 및 니켈의 합금, 알루미늄 또는 그 등가물 중 선택된 어느 하나가 이용될 수 있는데, 알루미늄 금속 포일이 널리 사용된다.
상기 배터리(이차 배터리)는 외장재의 종류에 따라 파우치형, 원통형, 각형 등으로 분류되는데, 이 중 파우치형 이차 배터리는 전극 조립체가 금속 라미네이트 시트의 파우치 케이스에 내장되어 있는 이차 배터리이다. 파우치형 이차 배터리는 제조가 용이하고 제조 원가가 낮으며 복수의 단위 셀을 직렬 및/또는 병렬로 연결하여 대용량의 배터리 팩을 구성한다.
이때, 상기 하부금형(10)은 길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2하부포밍금형(11)(12)을 형성하며, 상기 제1,2하부포밍금형(11)(12)의 사이에서 라인홈(13)을 형성한다.
더욱 자세하게, 상기 하부금형(10)은 고정된 상태를 유지하는 하부베이스금형(14)을 형성한다.
상기 하부베이스금형(14)의 상부에 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 설치되는 사이에 라인홈(13)을 형성하는 하부포밍틀(15)을 형성한다.
즉, 상기 하부포밍틀(15)에는 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 승하강 작동하도록 설치하는 제1,2하부금형홀(15a)(15b)이 이격된 상태로 형성되며, 상기 제1,2하부금형홀(15a)(15b)의 사이에는 라인홈(13)이 형성된다.
상기 제1하부포밍금형(11)과 제2하부포밍금형(12)은 하부포밍틀(15)과 별개로 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 형성한다.
이때, 상기 하부베이스금형(14)의 상부면으로 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 별도의 유압장치나 공압장치에서 작동력을 공급받아 승하강하도록 설치하며, 하부포밍틀(15)의 제1,2하부금형홀(15a)(15b)에 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 삽입되도록 설치한다.
그리고, 상기 하부포밍틀(15)의 외측 부분에는 필름(1)의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 상부금형(20)에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름(1)을 흡착과 분리하는 흡입분사홀(16)을 구성한다.
즉, 상기 하부금형(10)의 흡입분사홀(16) 및 을 통해 공기를 흡입과 공기를 분사하기 위해서는 별도의 진공장치와 같은 공기 흡입장치와 압축공기 공급장치와 연결한다.
한편, 상기 하부금형(10)의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 고정 및 파우치를 성형하는며 제1,2하부포밍금형(11)(12)과 대응하도록 길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2상부포밍금형(21)(22)을 형성하고, 상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)의 사이에서 승하강하며 라인홈(13)에 삽입되는 라인금형(23)을 형성한 상부금형(20)을 형성한다.
더욱 자세하게, 상기 상부금형(20)은 승하강 작동하는 상부베이스금형(24)을 형성한다.
상기 상부베이스금형(24)의 하부에서 이격 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 설치되며, 제1,2상부포밍금형(21)(22)의 사이에 판 형태의 라인금형(23)을 형성한 상부포밍틀(25)을 형성한다.
상기 상부포밍틀(25)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 분사홀(25d)을 형성한다.
즉, 상기 상부포밍틀(25)에는 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 승하강 작동하도록 설치하는 제1,2상부금형홀(25a)(25b)이 이격된 상태로 형성되며, 상기 제1,2상부금형홀(25a)(25b)의 사이에는 라인금형(23)이 승하강 작동하도록 설치하는 라인금형홀(25c)이 형성된다.
이러한, 상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)과 라인금형(23)은 상부포밍틀(25)과 별개로 승하강하며, 상기 제1상부포밍금형(21)과 제2상부포밍금형(22)은 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 구성한다.
이때, 상기 상부베이스금형(24)의 하부면으로 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 별도의 유압장치나 공압장치에서 작동력을 공급받아 승하강하도록 설치하며, 상부포밍틀(25)의 제1,2상부금형홀(25a)(25b)에 제1,2상부포밍금형(21)(22)을 각각 삽입하고, 라인금형홀(25c)에 라인금형(23)이 삽입되도록 설치한다.
아울러, 상기 제1하부포밍금형(11)은 필름(1)이 올려진 제1상부포밍금형(21)의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제1포밍공간(3)을 형성한다.
상기 제2하부포밍금형(12)은 필름(1)이 올려진 제2상부포밍금형(22)의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제2포밍공간(4)을 형성한다.
상기 제1포밍공간(3)의 포밍 깊이가 제2포밍공간(4)의 포밍 깊이보다 더 크도록 형성한다.
아울러, 상기 하부베이스금형(14), 상부베이스금형(24) 및 제1,2상부포밍금형(21)(22) 및 제1,2하부포밍금형(11)(12), 라인금형(23)에는 도면에 도시되지 않은 공압실린더와 연결하며 공압실린더에는 별도의 콤프레샤 장치와 같은 압축공기 공급장치에 연결되어 독립적으로 승하강 작동하도록 구성하는 것이다.
상기와 같이 구성되는대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.
도 4 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 하부베이스금형(14), 상부베이스금형(24) 및 제1,2상부포밍금형(21)(22) 및 제1,2하부포밍금형(11)(12), 라인금형(23)과 흡입분사홀(16)에는 승하강 작동을 위해 공기 흡입장치와 압축공기 공급장치를 연결하여 포밍장치(100)의 설치를 완료한다.
하부금형(10)에서 상부금형(20)이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정단계(S1)를 시행한다.
즉, 상기 포지션 설정단계(S1)에서는 제1,2상부포밍금형(21)(22)은 상부포밍틀(25)에서 하부로 이동하여 돌출되도록 설정하되, 상기 제1상부포밍금형(21)이 제2상부포밍금형(22)보다 더 많이 돌출되도록 설정한다.
그리고, 제1,2하부포밍금형(11)(12)은 하부포밍틀(15)에서 하부로 이동하여 삽입되도록 설정하도록 구성한다.
이후, 상기 포지션 설정단계(S1)를 통해 포지션 설정한 후 하부금형(10)의 제1,2하부포밍금형(11)(12)의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 주름지지 않도록 펼쳐서 필름설치단계(S2)를 시행한다.
다음으로, 상기 필름설치단계(S2)를 거친 후 상부금형(20)을 하강시켜 필름(1)의 테두리 부분을 상,하부포밍틀(25)(15)의 사이에서 가압 고정하는 필름고정단계(S3)를 시행한다.
이때, 상기 하부포밍틀(15)의 흡입분사홀(16)을 통해 공기를 흡입시켜 필름(1)의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 상부금형(20)에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공하는 특징이 있다.
아울러, 상기 상부포밍틀(25)의 분사홀(25d)을 통해 압축공기를 분사하여 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않는 특징이 있다.
그 다음으로, 상기 필름고정단계(S3)를 거쳐 필름(1)이 고정되면 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 상부포밍틀(25)을 통해 각각 하강하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)에 올려진 필름(1)을 가압하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 하부포밍틀(15)에서 하부로 이동하면서 성형하는 포밍성형단계(S4)를 시행한다.
이때, 상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)은 각각 별개로 하강작동 가능하지만 본 발명에서는 제1,2상부포밍금형(21)(22)은 동시에 하강 작동하여 필름(1)을 포밍 작업을 시행하며, 본 발명에서 제1상부포밍금형(21)이 제2상부포밍금형(22)보다 더 많이 하강되어 필름(1)을 성형한다.
이후, 상기 필름(1)의 포밍 성형을 위한 상부금형(10)의 작동이 유지된 상태에서 라인금형(23)이 상부포밍틀(25)을 통과해 하부로 이동하는 라인금형하강단계(S5)를 거친다.
다음으로, 상기 라인금형(23)의 하강하면서 제1,2하부포밍금형(11)(12)에 위치한 필름(1)을 가압하여 라인홈(13)으로 삽입시키면서 접힘라인(5)을 형성하는 라인형성단계(S6)를 거친다.
마지막으로, 상기 라인홈(13)의 성형이 완료되면 상부금형(10)이 전체적으로 상승하면서 제1,2상부포밍금형(21)(22) 및 라인금형(23)과 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 단독적으로 상승하여 원위치하는 복귀단계(S7)를 거친다.
즉, 상기 필름(1)은 제1,2상부포밍금형(21)(22)에 서로 포밍 공간이 다르게 성형되는 제1,2포밍공간(3)(4)이 형성되고 라인금형(23)의 성형으로 제1,2포밍공간(3)(4)의 사이에 접힘라인(5)이 형성되는 파우치 케이스(2)의 제작을 완료하는 것이다.
이렇게, 상기 복귀단계(S7)를 거친 후 하부포밍틀(15)의 흡입분사홀(16)을 통해 공기를 분사시켜 파우치 케이스(2)를 하부금형(10)의 하부포밍틀(15)에 분리하여 수거를 용이하도록 하는 특징이 있다.
이러한, 상기 파우치 케이스(2)는 제1포밍공간(3)의 면적이 크고 제2포밍공간(4)의 면적은 작게 형성되어 배터리의 포밍시 제1포밍공간(3)은 몸체의 기능을 수행하며 제2포밍공간(4)은 덮개 기능을 수행하되 접힘라인(5)을 통해 파우치 케이스(2)의 찌그러짐이나 불균형한 상태로 접히는 문제를 해결하는 동시에 쉽게 접힐 수 있도록 하는 특징이 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본원발명인대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법을 설명함에 있어 특정형상 및 방향을 위주로 설명하였으나, 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 필름
1a : 금속층
1b : 절연층 2 : 파우치 케이스
3 : 제1포밍공간 4 : 제2포밍공간
5 : 접힘라인 10 : 하부금형
11 : 제1하부포밍금형 12 : 제2하부포밍금형
13 : 라인홈 14 : 하부베이스금형
15 : 하부포밍틀 15a : 제1하부금형홀
15b : 제2하부금형홀 16 : 흡입분사홀
20 : 상부금형 21 : 제1상부포밍금형
22 : 제2상부포밍금형 23 : 라인금형
24 : 상부베이스금형 25 : 상부포밍틀
25a : 제1상부금형홀 25b : 제2상부금형홀
25c : 라인금형홀 25d : 분사홀
S1 : 포지션 설정단계 S2 : 필름설치단계
S3 : 필름고정단계 S4 : 포밍성형단계
S5 : 라인금형하강단계 S6 : 라인형성단계
S7 : 복귀단계 100 : 포밍장치
1b : 절연층 2 : 파우치 케이스
3 : 제1포밍공간 4 : 제2포밍공간
5 : 접힘라인 10 : 하부금형
11 : 제1하부포밍금형 12 : 제2하부포밍금형
13 : 라인홈 14 : 하부베이스금형
15 : 하부포밍틀 15a : 제1하부금형홀
15b : 제2하부금형홀 16 : 흡입분사홀
20 : 상부금형 21 : 제1상부포밍금형
22 : 제2상부포밍금형 23 : 라인금형
24 : 상부베이스금형 25 : 상부포밍틀
25a : 제1상부금형홀 25b : 제2상부금형홀
25c : 라인금형홀 25d : 분사홀
S1 : 포지션 설정단계 S2 : 필름설치단계
S3 : 필름고정단계 S4 : 포밍성형단계
S5 : 라인금형하강단계 S6 : 라인형성단계
S7 : 복귀단계 100 : 포밍장치
Claims (8)
- 다양한 분야에 이용하는 대용량 배터리를 알루미늄 파우치를 포밍하는 장치에 있어서,
길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2하부포밍금형(11)(12)을 형성하고, 상기 제1,2하부포밍금형(11)(12)의 사이에서 라인홈(13)을 형성한 하부금형(10),
상기 하부금형(10)의 상부에 올려지는 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 고정 및 파우치를 성형하는며 제1,2하부포밍금형(11)(12)과 대응하도록 길이 방향을 따라 중앙에 서로 이동거리가 다르게 형성된 제1,2상부포밍금형(21)(22)을 형성하고, 상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)의 사이에서 승하강하며 라인홈(13)에 삽입되는 라인금형(23)을 형성한 상부금형(20),
상기 상부금형(20)의 하강 작동으로 하부금형(10)에 올려진 필름(1)의 고정 및 제1,2하부포밍금형(11)(12)과 제1,2상부포밍금형(21)(22)의 서로 다른 이동 거리에 의해 서로 다른 포밍 면적으로 성형이 완료되면, 라인금형(23)이 하부로 이동하면서 필름(1)을 라인홈(13)에 삽입하여 접힘라인을 성형하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 하부금형(10)은 고정된 상태를 유지하는 하부베이스금형(14),
상기 하부베이스금형(14)의 상부에 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 설치되는 사이에 라인홈(13)을 형성하는 하부포밍틀(15),
상기 제1하부포밍금형(11)과 제2하부포밍금형(12)은 하부포밍틀(15)과 별개로 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 하부포밍틀(15)의 외측 부분에는 필름(1)의 찌그럼 방지와 펴짐을 유도하는 동시에 상부금형(20)에 의한 성형시 사방 테두리 부분에 성형 형태를 균일하게 유지하도록 진공력의 제공과 포밍 성형이 완료된 케이스를 배출하기 쉽도록 압축공기를 분사하여 필름(1)을 흡착과 분리하는 흡입분사홀(16)을 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 상부금형(20)은 승하강 작동하는 상부베이스금형(24),
상기 상부베이스금형(24)의 하부에서 이격 설치되며 중앙에 이격된 상태로 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 설치되며, 제1,2상부포밍금형(21)(22)의 사이에 판 형태의 라인금형(23)을 형성한 상부포밍틀(25),
상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)과 라인금형(23)은 상부포밍틀(25)과 별개로 승하강하며, 상기 제1상부포밍금형(21)과 제2상부포밍금형(22)은 서로 하부방향으로 이동거리를 다르게 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 제 4항에 있어서, 상기 상부포밍틀(25)의 모서리 부분에는 필름(1)의 사방 끝단이 하부금형(10)에 밀착시키며 설치 위치의 변동이 발생하지 않도록 압축공기를 분사하는 분사홀(25d)을 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 제1하부포밍금형(11)은 필름(1)이 올려진 제1상부포밍금형(21)의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제1포밍공간(3)을 형성하고,
상기 제2하부포밍금형(12)은 필름(1)이 올려진 제2상부포밍금형(22)의 상부로 위치하여 하부로 가압 이동하여 제2포밍공간(4)을 형성하여,
상기 제1포밍공간(3)의 포밍 깊이가 제2포밍공간(4)의 포밍 깊이보다 더 크도록 구성하는 것을 특징으로 하는 배터리 파우치 필름 포밍 장치.
- 다양한 분야에 이용하는 대용량 배터리를 알루미늄 파우치로 포밍하는 장치를 이용한 포밍 방법에 있어서,
하부금형(10)에서 상부금형(20)이 이격되도록 상승시키는 포지션 설정단계(S1),
상기 포지션 설정한 후 하부금형(10)의 제1,2하부포밍금형(11)(12)의 상부로 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 필름(1)을 필름설치단계(S2),
상기 상부금형(20)을 하강시켜 필름(1)의 테두리 부분을 상,하부포밍틀(25)(15)의 사이에서 가압 고정하는 필름고정단계(S3),
상기 필름(1)이 고정되면 제1,2상부포밍금형(21)(22)이 상부포밍틀(25)을 통해 각각 하강하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)에 올려진 필름(1)을 가압하여 제1,2하부포밍금형(11)(12)이 하부포밍틀(15)에서 하부로 이동하면서 성형하는 포밍성형단계(S4),
상기 필름(1)의 포밍 성형을 위한 상부금형(10)의 작동이 유지된 상태에서 라인금형(23)이 상부포밍틀(25)을 통과해 하부로 이동하는 라인금형하강단계(S5),
상기 라인금형(23)의 하강하면서 제1,2하부포밍금형(11)(12)에 위치한 필름(1)을 가압하여 라인홈(13)으로 삽입시키면서 접힘라인(5)을 형성하는 라인형성단계(S6),
상기 라인홈(13)의 성형이 완료되면 상부금형(10)이 전체적으로 상승하면서 제1,2상부포밍금형(21)(22) 및 라인금형(23) 및 제1,2하부포밍금형(11)(12)가 단독적으로 상승하여 원위치하는 복귀단계(S7)를 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법. - 제 7항에 있어서, 상기 제1,2상부포밍금형(21)(22)은 상부포밍틀(25)에서 하부로 이동하여 돌출되도록 설정하되, 상기 제1상부포밍금형(21)이 제2상부포밍금형(22)보다 더 많이 돌출되도록 설정하며,
제1,2하부포밍금형(11)(12)은 하부포밍틀(15)에서 하부로 이동하여 삽입되도록 설정하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치를 이용한 포밍 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180073334A KR102137541B1 (ko) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | 대용량 배터리 파우치 필름 포밍 장치 및 포밍 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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