KR20210070134A - 노칭장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 펀치가 하강하여 전극을 노칭가공하는 노칭장치에 있어서, 일면에 장착홈이 형성된 홀더; 상기 장착홈에 일단이 삽입되는 펀치; 및 상기 펀치와 함께 장착홈에 삽입되는 블럭;을 포함하고, 상기 블럭은 장착홈에 삽입될 때, 상기 펀치가 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 펀치와 함께 쐐기형의 블럭이 함께 장착홈에 삽입되어 상기 펀치를 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하므로 펀치의 흔들림을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 펀치와 함께 쐐기형의 블럭이 함께 장착홈에 삽입되어 상기 펀치를 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하므로 펀치의 흔들림을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 전극기재를 절단하여 전극탭이 형성된 개별 전극으로 가공하는 노칭장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 홀더에 고정장착된 펀치의 흔들림이 방지될 수 있는 노칭장치에 관한 것이다.
충방전이 가능하고 가벼우면서도 에너지 밀도 및 출력 밀도가 높은 리튬이차전지가 다양한 기기의 에너지원으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 기존 내연 기관 자동차의 대기오염 및 온실가스 문제를 해결하기 위한 대체방안으로 하이브리드 전기자동차(HEV), 플러그인 하이브리드 전기자동차(PHEV), 배터리 전기자동차(BEV), 전기자동차(EV) 등이 제시되고 있는데, 리튬이차전지는 이러한 내연기관 대체 자동차의 동력원으로서도 주목받고 있다.
이러한 이차전지는 일반적으로 전극(음극, 양극)과 분리막이 교대로 적층된 구조를 갖는 전극조립체, 전극들로 이온을 이동시키는 전해질 및 상기 전극조립체 및 전해질이 수용되는 케이스를 포함하는 구조를 갖는다.
그리고 상기 이차전지의 제조공정은 크게 양극과 음극을 각각 제조하는 극판공정, 양극과 음극을 전극조립체로 제조한 후 상기 전극조립체를 전해질과 함께 케이스 내에 삽입하는 조립공정, 전극조립체의 이온이동을 활성화시키는 화성공정으로 나눌 수 있으며, 상기 극판공정, 조립공정, 화성공정 각각은 개별 세부공정들로 나눠진다.
여기서 상기 극판공정은 활물질에 도전재, 바인더를 첨가하고 섞어주는 믹싱공정, 믹싱된 활물질을 집전체 위에 도포하는 코팅 공정, 상기 활물질을 집전체 표면에 가압하는 프레스 공정, 집전체 표면에 활물질이 접착되어 제조된 전극기재를 크기에 맞게 절단하고(또는 절단과 동시에) 전극탭을 형성하도록 전단가공하는 노칭 및 슬리팅 공정(노칭공정) 등을 포함한다.
이때, 집전체의 표면에 활물질이 도포된 전극기재는 일정한 규격으로 절단된 상태이되 활물질이 코팅된 유지부와 코팅되지 않은 무지부가 형성된다. 상기 전극기재에서 활물질은 집전체 보다 더 좁은 폭으로 코팅되어 상기 전극기재는 유지부를 가운데 두고 양측 테두리쪽에 무지부가 형성된 구조를 갖는다.
상기 전극기재를 절단하고 전극탭을 성형하는 노칭장치는 균일한 반복가공이 용이한 펀칭(프레스)금형으로 구성되는 것이 일반적이다.
노칭장치로 사용되는 펀칭금형은 상형과 하형을 포함하되(또는 상형과 하형 중 어느 하나만 갖고 다른 하나를 대신하여 받침장치를 구비하되), 상형과 하형 중 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 상하로 활주가능하게 구성되어 상기 상형과 하형 사이로 펀칭대상물이 되는 전극기재가 지나는 동안 주기적으로 하강하며 펀칭하도록 구성된다.
이때, 활주하는 상형 또는 하형은 판모양의 베이스(3)에 판모양의 홀더(2)가 결합된 구조를 갖되, 상기 홀더(2)에는 장착홈(2a)이 형성되고, 상기 장착홈(2a)에는 전극기재를 타격하여 모양을 형성하거나 절단하는 펀치(1)가 결합되는 구조를 갖는다.
즉, 홀더(2)의 장착홈(2a)에 펀치(1)가 결합된 모습이 도시된 도 1a 와 도 1a 에서 펀치(1)가 제거된 모습이 도시된 도 1b 및 도 1a 에서 펀치(1)가 장착된 부분의 단면모습이 도시된 도 1c 를 참조하면, 상기 펀치(1)는 장착홈(2a)에 끼여진 상태로써 상기 장착홈(2a)은 펀치(1)가 삽입되는 방향을 따라 동일한 크기를 갖도록 형성된다.
하지만, 연속적인 펀칭이 이뤄짐에 따라, 충격 및 진동이 누적되면 상기 장착홈(2a)과 펀치(1) 사이의 갭은 점차적으로 증가하여(장착홈이 미세하게 넓어져) 상기 펀치(1)의 흔들림이 발생하는 문제가 있었다.
이러한, 펀치(1)의 흔들림은 정확한 위치를 타격하지 못하게 되고 이에 따라 가공불량을 유발시키는 문제가 있었으며, 펀치(1) 및/또는 홀더(2)의 교환주기를 단축시켜 생산 원가를 증가시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 장착홈에서 발생하는 갭을 최소화하여 펀치의 흔들림을 방지할 수 있는 노칭장치를 제공하는 것에 주목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 펀치가 하강하여 전극을 노칭가공하는 노칭장치에 있어서, 일면에 장착홈이 형성된 홀더; 상기 장착홈에 일단이 삽입되는 펀치; 및 상기 펀치와 함께 장착홈에 삽입되는 블럭;을 포함하고, 상기 블럭은 장착홈에 삽입될 때, 상기 펀치가 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하는 것을 특징으로 한다.
상기 장착홈은, 홀더의 바닥면과 수직을 이루는 제1내면과 홀더의 바닥면과 경사를 이루는 제2내면을 포함하며, 상기 블럭은 제2내면에 맞닿은 상태로 진입하여 상기 펀치를 제1내면으로 가압한다.
상기 블럭은 상기 제2내면과 맞닿는 부분이 경사면으로 형성되고, 상기 경사면으로 형성된 부분이 제2내면에 맞닿게 될 때, 그 반대쪽 면은 펀치의 외주면과 평행을 이루며 밀착된다.
상기 블럭은 경사면에서 연장된 가상의 선과 반대쪽면에서 연장된 가상의 선이 연결되는 지점에서 각도가 0.5°내 2° 사이의 범위로 형성된다.
상기 블럭과 제2내면 사이에 마찰력은 상기 블럭과 제1내면 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성된다.
상기 블럭은 펀치보다 마찰계수가 더 큰 금속재로 제조될 수 있다.
그리고, 상기 블럭에는 결합홀이 타공되고, 상기 결합홀의 내주면에는 암나사산이 형성된다.
아울러, 상기 제2내면과 블럭 사이의 마찰력은 블럭과 펀치 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2내면과 블럭 사이에는 블럭과 펀치 사이보다 더 거친 표면이 형성되어 마찰력이 증가될 수 있다. 그리고, 상기 블럭은 홀더와 동일한 금속재로 제조된 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명은 위와 같은 구성을 갖는 노칭장치로 노칭가공된 전극 및 상기 전극이 복수 개 적층되어 제조된 전극조립체를 추가로 제공할 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 펀치와 함께 쐐기형의 블럭이 함께 장착홈에 삽입되어 상기 펀치를 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하므로 펀치의 흔들림을 방지할 수 있다.
상기 블럭과 제2내면 사이에 마찰력은 상기 블럭과 제1내면 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성되므로, 블럭의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 블럭에는 결합홀이 타공되고, 상기 결합홀의 내주면에는 암나사산이 형성되어 일반공구 또는 전용공구를 통해서 상기 블럭은 제거될 수 있다.
도 1a 는 홀더의 장착홈에 펀치가 결합된 모습이 도시된 사시도.
도 1b 는 도 1a 에서 펀치가 제거된 모습이 도시된 사시도.
도 1c 는 도 1a 에서 펀치가 장착된 부분의 모습이 도시된 단면도.
도 2 는 본 발명에 따라 블럭이 펀치와 함께 장착홈에 삽입된 모습이 도시된 단면도.
도 3 은 장착홈의 제2내면과 블럭의 접촉 상태를 확대하여 도시한 모습과 펀치와 블럭의 접촉상태를 확대하여 도시한 모습이 도시된 도면.
도 1b 는 도 1a 에서 펀치가 제거된 모습이 도시된 사시도.
도 1c 는 도 1a 에서 펀치가 장착된 부분의 모습이 도시된 단면도.
도 2 는 본 발명에 따라 블럭이 펀치와 함께 장착홈에 삽입된 모습이 도시된 단면도.
도 3 은 장착홈의 제2내면과 블럭의 접촉 상태를 확대하여 도시한 모습과 펀치와 블럭의 접촉상태를 확대하여 도시한 모습이 도시된 도면.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 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, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 펀치가 하강하여 전극을 노칭가공하는 노칭장치에 관한 것으로써, 이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
제1실시예
이 실시예의 노칭장치는 위에서 설명된 바와 같이 상형과 하형(또는 상형과 하형 중 적어도 어느 하나)을 포함하는 펀칭금형으로 제공된다. 즉, 상형과 하형 중 어느 하나는 고정되고 다른 하나는 상하로 활주가능하게 구성되어 상기 상형과 하형 사이로 펀칭대상물이 되는 전극기재가 지나는 동안 주기적으로 하강하며 펀칭하도록 구성된다. 이 실시예에서, 펀치(10)와 홀더(20)는 상형과 하형 중 상승 및 하강하며 펀칭하는 것에 장착된다.
상형 또는 하형 중 활주하는 어느 하나는 판모양의 베이스(30)에 판모양의 홀더(20)가 결합된 구조를 갖는다.
그리고, 본 발명에 따라 블럭(40)이 펀치(10)와 함께 장착홈(23)에 삽입된 모습이 도시된 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 홀더(20)에는 장착홈(23)이 형성되고, 상기 장착홈(23)에는 전극기재를 타격하여 모양을 형성하거나 절단하는 펀치(10) 및 블럭(40)이 삽입되는 구조를 갖는다.
상기 블럭(40)은 장착홈(23)에 삽입될 때, 상기 펀치(10)가 장착홈(23)의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압시킬 수 있게 길이방향을 따라 일측으로 갈 수록 뾰족해지는 쐐기(wedge) 구조를 갖는다.
즉, 상기 블럭(40)은 장착홈(23)에 진입하는 방향을 따라 점차적으로 뾰족해지도록 일면은 경사면(41)으로 형성되고, 대향쪽(반대쪽 면)은 수직면(42)으로 형성된다.
따라서, 상기 블럭(40)은 경사면(41)에서 연장된 가상의 선과 반대쪽면에서 연장된 가상의 선이 연결되는 지점에서 사잇각(α)이 형성된다. 이 실시예에서 상기 사잇각(α)은 0.5°내 2° 사이의 범위로 형성된다. 참고적으로, 도 2 와 3 에서는 경사면(41)이 형성된 모습이 명확하게 나타나도록 상기 사잇각(α)을 과장하여 도시한 것이나, 실제 상기 사잇각(α)이 형성되는 범위는 0.5°내 2° 사이인 것이 바람직하고, 상기 사잇각(α)은 최대 20°를 넘지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 장착홈(23)은 홀더(40)의 바닥면 및/또는 상면과 수직을 이루는 제1내면(21)과 홀더(20)의 바닥면 및/또는 상면과 경사를 이루는 제2내면(22)을 포함한다.
따라서, 상기 블럭(40)의 경사면(41)이 장착홈(23)의 제2내면(22)에 맞닿은 상태로 진입하면, 상기 펀치(10)는 제1내면(21)에 밀착되도록 가압된다. 즉, 상기 블럭(40)의 경사면(41)이 제2내면(22)을 활주하여 삽입되면, 상기 블럭(40)은 도 2 에서 왼쪽으로 펀치(10)를 가압하게 되고, 상기 펀치(10)는 제1내면(21)에 가압되어 밀착된다.
그리고, 상기 블럭(40)이 삽입됐을 때 노출되는 상면에는 일정깊이로 결합홀(43)이 타공되고 상기 결합홀(43)의 내주면에는 암나사산이 형성된다. 상기 암나사산은 펀치(10)를 탈거하기 위해 블럭(40)을 빼낼 때, 상기 블럭(40)을 탈거하기 위한 전용공구의 수나사가 치합하여 고정될 수 있다.
제2실시예
이 실시예의 노칭장치는 제1실시예에서 제공된 노칭장치와 동일한 구조를 갖되, 상기 블럭(40)의 이탈을 더 효율적으로 방지할 수 있는 구성을 제공한다.
즉, 장착홈(23)의 제2내면(22)과 블럭(40)의 접촉 상태를 확대하여 도시한 모습과 펀치(10)와 블럭(40)의 접촉상태를 확대하여 도시한 모습이 각각 나타난 도 3 을 참조하면, 이 실시예에서 블럭(40)의 경사면(41)과 장착홈(23)의 제2내면(22)은 상대적으로 더 울퉁불퉁한 표면을 가짐으로써(높은 표면거칠기를 가짐으로써), 마찰력이 더 증대될 수 있다.
물론, 블럭(40)의 수직면(42)과 펀치가 맞닿는 영역에서도 거친 표면을 가짐으로써 마찰력을 높일 수도 있으나, 차후 펀치(10)를 교체하기 위해 블럭(40)을 탈거할 때 상기 블럭(40)의 양면 모두에서 너무 높은 마찰력이 형성되면 탈거가 어려워지는 점을 고려하여 블럭(40)의 수직면(42)과 펀치(10)가 맞닿는 면 사이는 상대적으로 더 매끄러운 표면(낮은 표면거칠기를 갖는 표면)을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
비록, 도 3 에서는 블럭(40)의 경사면(41)과 장착홈(23)의 제2내면(22) 사이는 울퉁불통한 표면을 갖는 반면, 블럭(40)의 수직면(42)과 펀치(10)가 맞닿는 영역은 매끈한 표면을 갖는 것으로 도시되었으나, 블럭(40)의 경사면(41)과 장착홈(23)의 제2내면(22) 사이가 매끄러운 표면을 갖고 블럭(40)의 수직면(42)과 펀치(20)가 맞닿는 영역에 울퉁불통한 표면이 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 표면거칠기 및 블럭(40)과 펀치(10)의 재질에 따라, 블럭(40)의 경사면(41)과 장착홈(23)의 제2내면(22) 사이 및 블럭(40)의 수직면(42)과 펀치(10)가 맞닿는 면 사이 모두 적절한 거칠기를 가질 수 있다.
참고적으로, 상기 블럭(40)은 외부에서 가해지는 충격과 열에 의해 변형이 가급적 최소화되도록 홀더(20)와 동일한 금속재질로 제조되는 것이 바람직하나, 위에 설명한 바와 같이 제조 시 표면의 거칠기를 다르게 하여 마찰력을 높임으로써 이탈이 방지될 수 있다.
아울러, 상기 블럭(40)은 펀치(10)보다 마찰계수가 더 큰 금속재로 제조될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 펀치(10)와 함께 쐐기형의 블럭(40)이 함께 장착홈(23)에 삽입되어 상기 펀치(10)를 장착홈(23)의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하므로 펀치(10)의 흔들림을 방지할 수 있다.
상기 블럭(40)과 제2내면(22) 사이에 마찰력은 상기 블럭(40)과 제1내면(21) 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성되므로, 블럭(40)의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 블럭(40)에는 결합홀(43)이 타공되고, 상기 결합홀(43)의 내주면에는 암나사산이 형성되어 일반공구 또는 전용공구를 통해서 상기 블럭은 제거될 수 있다.
아울러, 본 발명은 극판공정에 본 발명에 따른 노칭장치를 제공함으로써, 위와 같은 구성을 갖는 노칭장치로 노칭가공된 전극 및 상기 전극이 복수 개 적층되어 제조된 전극조립체를 추가로 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10 : 펀치
20 : 홀더
23 : 장착홈
40 : 블럭
43 : 결합홀
20 : 홀더
23 : 장착홈
40 : 블럭
43 : 결합홀
Claims (12)
- 펀치가 하강하여 전극을 노칭가공하는 노칭장치에 있어서,
일면에 장착홈이 형성된 홀더;
상기 장착홈에 일단이 삽입되는 펀치; 및
상기 펀치와 함께 장착홈에 삽입되는 블럭;을 포함하고,
상기 블럭은 장착홈에 삽입될 때, 상기 펀치가 장착홈의 내면 중 어느 한 곳에 밀착되도록 가압하는 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 장착홈은, 홀더의 바닥면과 수직을 이루는 제1내면과 홀더의 바닥면과 경사를 이루는 제2내면을 포함하며,
상기 블럭은 제2내면에 맞닿은 상태로 진입하여 상기 펀치를 제1내면으로 가압하는 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 블럭은 상기 제2내면과 맞닿는 부분이 경사면으로 형성되고, 상기 경사면으로 형성된 부분이 제2내면에 맞닿게 될 때, 그 반대쪽 면은 펀치의 외주면과 평행을 이루며 밀착되는 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 블럭은 경사면에서 연장된 가상의 선과 반대쪽면에서 연장된 가상의 선이 연결되는 지점에서 각도가 0.5°내 2° 사이의 범위로 형성된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 블럭과 제2내면 사이에 마찰력은 상기 블럭과 제1내면 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 블럭에는 결합홀이 타공되고, 상기 결합홀의 내주면에는 암나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 블럭은 펀치보다 마찰계수가 더 큰 금속재로 제조된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제2내면과 블럭 사이의 마찰력은 블럭과 펀치 사이의 마찰력 보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제2내면과 블럭 사이에는 블럭과 펀치 사이보다 더 거친 표면이 형성되어 마찰력이 증가된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 블럭은 홀더와 동일한 금속재로 제조된 것을 특징으로 하는 노칭장치.
- 제 1 항에 따른 노칭장치로 노칭가공된 전극.
- 제 11 항에 따른 전극이 복수 개 적층되어 제조된 전극조립체.
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