KR101173869B1

KR101173869B1 - 스웨이징 장치

Info

Publication number: KR101173869B1
Application number: KR1020100083048A
Authority: KR
Inventors: 차정배; 정재호; 하경두
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-08-14
Also published as: CN102380568A; JP2012045619A; KR20120019687A; US20120047982A1; US8833125B2; JP5166504B2; CN102380568B

Abstract

본 발명의 일 측면은 구동부의 로드와 종동부의 콜릿 사이에서 설정치를 초과한 하중을 흡수하여, 스웨이징 공정을 원활하게 하는 스웨이징 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 직선에서 테이퍼 상태로 확장된 개구를 가진 캔에 전극 조립체를 삽입한 후, 상기 개구를 직선으로 좁히는 캔 스웨이징 공정에 사용되는 콜릿 하우징, 상기 콜릿 하우징에서 축 방향으로 투입되는 상기 캔의 상기 개구를 스웨이징 하는 콜릿, 상기 콜릿 하우징에 내장되어 상기 콜릿에 상기 축 방향으로 연결되는 완충부, 및 상기 콜릿의 반대측에서 상기 완충부에 상기 축 방향으로 연결되어 스웨이징 하중을 전달하는 로드를 포함한다.

Description

스웨이징 장치 {SWAGING APPARATUS}

본 기재는 이차 전지의 캔을 스웨이징 하는 스웨이징 장치에 관한 것이다.

일례를 들면, 스웨이징 장치는 스웨징 하중을 발생시키는 종동부, 및 종동부에 구동력을 전달하는 구동부를 포함한다. 일반적으로, 구동부의 로드는 종동부의 콜릿(collet)에 직접 연결된다. 즉 구동력은 구동부의 로드를 통하여 종동부의 콜릿에 스웨이징 하중으로 전달된다.

예를 들면, 이차 전지를 제조하는 공정은 전극 조립체의 삽입을 용이하게 하기 위하여, 원통의 끝부분에 테이퍼 상태로 확장된 개구를 가진 캔에 전극 조립체를 삽입한 후, 캔의 개구를 다시 원통 상태로 좁히는 캔 스웨이징 공정을 포함한다.

캔 스웨이징 공정은 캔의 개구를 소성 가공하는 종동부에서 고하중을 필요로 하며, 이로 인하여, 종동부와 구동부의 마찰면에 큰 하중을 작용시킨다.

캔 스웨이징 시, 구동부의 비정상적인 구동으로 인하여, 구동력이 과도하거나 구동력이 변동될 수 있다. 따라서 로드의 스트로크(stroke)가 변동될 수 있다. 또한, 구동부 또는 종동부의 오조립으로 인하여, 콜릿의 변위량이 적절하지 못하게 설정될 수 있다. 따라서 구동부와 종동부 사이에서 변위량의 차이가 발생될 수 있다.

즉, 구동부의 로드와 종동부의 콜릿이 직접 연결되어, 기구적으로 강체(rigid body)를 형성한 상황에서, 로드 스트로크의 변동 및 변위량의 차이는 캔에 스웨이징 불량을 발생시키거나, 종동부의 콜릿 및 하우징을 손상시킬 수 있다.

본 발명의 일 측면은 스웨이징 공정 중에 발생될 수 있는 구동부의 비정상적인 구동에서도, 스웨이징 공정을 원활하게 하는 스웨이징 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은 구동부의 로드와 종동부의 콜릿 사이에서 설정치를 초과한 하중을 흡수하여, 스웨이징 공정을 원활하게 하는 스웨이징 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 직선에서 테이퍼 상태로 확장된 개구를 가진 캔에 전극 조립체를 삽입한 후, 상기 개구를 직선으로 좁히는 캔 스웨이징 공정에 사용되는 콜릿 하우징, 상기 콜릿 하우징에서 축 방향으로 투입되는 상기 캔의 상기 개구를 스웨이징 하는 콜릿, 상기 콜릿 하우징에 내장되어 상기 콜릿에 상기 축 방향으로 연결되는 완충부, 및 상기 콜릿의 반대측에서 상기 완충부에 상기 축 방향으로 연결되어 스웨이징 하중을 전달하는 로드를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 상기 완충부와 상기 로드 사이에 설치되는 로드 셀을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 회전 운동하는 샤프트, 상기 샤프트에 장착되어 일체로 회전하고, 상기 콜릿 하우징을 복수로 장착하는 터릿, 상기 터릿의 일측으로 돌출되는 상기 로드에 장착되는 베어링, 및 상기 베어링의 일측에 상기 터릿의 회전 방향을 따라 형성 및 고정 설치되어, 상기 베어링을 통하여 상기 로드를 상기 축 방향으로 승강시키는 캠 트랙을 더 포함할 수 있다.

상기 완충부는, 상기 로드의 상단에 구비되는 피스톤, 상기 콜릿에 연결되고 상기 피스톤을 내장하는 실린더, 및 상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 개재되어 상기 로드를 상향시키고 상기 콜릿을 하강시키는 방향으로 상기 피스톤을 지지하는 제1 탄성부재를 포함할 수 있다.

상기 제1 탄성부재는, 상기 로드를 관통시켜서 상기 실린더에 내장되는 복수의 디스크 스프링으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 상기 콜릿 하우징과 상기 완충부 사이에 개재되어, 상기 로드를 상향시키는 방향으로 상기 실린더를 지지하는 제2 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치는, 상기 콜릿에 투입되는 상기 캔의 상단을 지지하도록 상기 샤프트의 상단에 장착되는 캔 푸셔를 더 포함할 수 있다.

상기 콜릿은, 강재의 원통형 캔을 스웨이징 하도록 300kgf±50kgf의 스웨이징 하중을 작용시킬 수 있다.

상기 콜릿은, 상기 테이퍼 상태의 개구를 직선으로 좁혀서, 상기 캔을 원통으로 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 콜릿 하우징에서 캔의 개구를 스웨이징 하는 콜릿과 스웨이징 하중을 전달하는 로드 사이에 완충부를 구비하여, 스웨이징 공정 중, 구동부의 비정상적인 구동시, 로드에 작용하는 하중 중 설정치를 초과하는 하중을 완충부에서 흡수함으로써, 캔 개구의 스웨이징 공정을 원활하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다.
도 3은 도 1의 스웨이징 장치에 의하여 제조되는 이차 전지의 단면도이다.
도 4는 도 2의 완충부가 강체로 작동하는 상태의 단면도이다.
도 5는 도 2의 완충부가 완충 작동하는 상태의 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 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. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스웨이징 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 스웨이징 장치는 이차 전지(100)의 캔(20)을 스웨이징 하는 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2), 콜릿(2)에 스웨이징 하중을 전달하는 로드(3), 및 콜릿(2)과 로드(3) 사이에 구비되는 완충부(4)를 포함한다.

한편, 스웨이징 장치로 투입되는 캔(20)은 전극 조립체(10)(도 3 참조)를 삽입한 상태이다. 캔(20)은 전극 조립체(10)의 손상을 방지하고 전극 조립체(10)의 삽입을 용이하게 하기 위하여, 전극 조립체(10)를 삽입하기 전에 개구를 확장한 상태를 가진다.

따라서 캔(20)에 전극 조립체(10)를 삽입한 후, 스웨이징 장치는 캔(20)의 개구를 확장되지 않은 상태로 스웨이징 가공한다. 즉 캔(20)의 개구는 테이퍼 형상의 관에서 일정한 직경을 가지는 관으로 소성 변형된다. 예를 들면, 캔(20)은 도 2에서 우측의 확장된 개구 상태에서, 좌측의 좁아진 개구 상태로 스웨이징 된다.

콜릿(2)에 투입되는 캔(20)은 전극 조립체(10)를 조립하고, 개구를 확장하여, 개구가 콜릿(2)을 향하는 상태로 투입된다. 로드(3)의 스웨이징 하중은 완충부(4)를 통하여 콜릿(2)으로 전달되어 콜릿 하우징(1) 내에서 캔(20)의 개구를 스웨이징 한다.

예를 들면, 구동부가 정상적으로 구동하는 상태에서, 완충부(4)는 강체로 작동하여 설정 범위 내의 스웨이징 하중을 로드(3)에서 콜릿(2)으로 전달한다. 구동부가 비정상적으로 구동하 상태에서, 완충부(4)는 완충 작동하여, 설정 범위를 초과하는 하중을 흡수하고, 설정 범위 내의 스웨이징 하중을 로드(3)에서 콜릿(2)으로 전달한다.

일 실시예의 스웨이징 장치는, 스웨이징 하중이 과도하게 큰 비정상적인 구동 상태에서도, 완충부(4)의 완충 작동을 통하여, 콜릿 하우징(1) 및 콜릿(2)의 파손을 방지하면서, 캔 스웨이징 공정을 원활히 수행할 수 있다.

또한 스웨이징 장치는 완충부(4)와 로드(3) 사이에 설치되는 로드 셀(6)을 더 포함할 있다. 캔 스웨이징 공정시, 로드 셀(6)은 콜릿(2)에 형성되는 스웨이징 하중을 측정하여, 스웨이징 하중의 적정 여부를 확인하여, 필요한 조치를 취할 수 있게 한다.

도 3은 도 1의 스웨이징 장치에 의하여 제조되는 이차 전지의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 이차 전지(100)는 전류를 충전 및 방전하는 전극군(10), 전극군(10)을 내장하는 캔(20), 및 캔(20)에 결합되어 전극군(10)에 전기적으로 연결되는 캡 조립체(30)를 포함한다.

전극군(10)은 순차적으로 적층 배치되는 양극(11), 세퍼레이터(12) 및 음극(13)을 포함한다. 예를 들면, 전극군(10)은 양극(11)과 음극(13) 및 이들 사이에 배치되는 절연체인 세퍼레이터(12)를 젤리롤(Jelly Roll) 상태로 권취하여 형성된다. 일례로서, 전극군(10)은 원통으로 형성된다. 원통형 전극군(10)의 중심에는 섹터 핀(14)이 배치되어, 전극군(10)의 원통 형상을 유지시킨다.

양극(11)과 음극(13)은 박판의 금속 호일로 형성되는 집전체의 양면에 활물질이 도포된 코팅부(11a, 13a), 및 활물질을 도포하지 않아 집전체가 노출된 영역으로서 서로 반대측에 위치하는 무지부(11b, 13b)를 포함한다. 젤리롤(Jelly Roll) 상태에서, 양극(11)의 무지부(11b)에 양극 집전판(11d)이 연결되고, 음극(13)의 무지부(13b)에 음극 집전판(13d)이 연결된다.

캔(20)은 전극군(10)을 삽입할 수 있도록 일측이 개방되고, 원통형 전극군(10)을 수용하도록 원통으로 형성된다. 캔(20)은 음극 집전판(13d)에 연결되어, 이차 전지(100)에서 음극 단자로 작용한다. 캔(20)은 도전성 금속, 예를 들면, 강재(steel)로 형성될 수 있다.

캡 조립체(30)는 개스킷(40)을 개재하여 캔(20)의 개방 측에 결합되어, 전극군(10)과 전해액을 내장하는 캔(20)을 밀폐한다. 또한 캡 조립체(30)는 전류차단장치를 구비하며, 전류차단장치를 통하여 전극군(10)에 전기적으로 연결된다.

예를 들면, 캡 조립체(30)는 캡 플레이트(31), 벤트 플레이트(32), 절연판(33), 서브 플레이트(34), 양성 온도 소자(positive temperature coefficient element)(35) 및 미들 플레이트(38)를 포함한다.

캡 플레이트(31)는 최종적으로 양극 집전판(11d)에 연결되어, 이차 전지(100)에서 양극 단자로 작용한다. 캡 플레이트(31)는 캔(20)의 외부로 돌출되는 돌출부(31a)와, 돌출부(31a)의 측방으로 개방되는 배기구(31b)를 형성한다.

실질적으로, 전류차단장치는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)에 의하여 형성되며, 전류차단장치의 연결부는 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 용접에 의하여 형성된다. 전류차단장치의 일측을 형성하는 벤트 플레이트(32)는 캡 플레이트(31)의 내측에 설치되어, 전류차단장치의 다른 일측을 형성하는 서브 플레이트(34)에 전기적으로 연결된다.

또한, 벤트 플레이트(32)는 기설정된 압력 조건에서 파손되어 이차 전지(100) 내부의 가스를 방출하고, 서브 플레이트(34)와의 전기적 연결을 차단할 수 있도록 형성되는 벤트(32a)를 포함한다. 전류차단장치 작동시, 즉 벤트(32a) 파손으로 벤트 플레이트(32)와 서브 플레이트(34)의 연결부가 분리될 때, 전극군(10)과 캡 플레이트(31)는 전기적으로 분리된다.

예를 들면, 벤트(32a)는 벤트 플레이트(32)에서 캔(20)의 내측을 향하여 돌출 형성된다. 벤트 플레이트(32)는 벤트(32a) 주위에 벤트(32a)의 파손을 안내하는 노치(32b)를 구비한다. 노치(32b)는 캔(20) 내에서 발생되는 가스에 의하여 압력이 상승하는 경우, 미리 파손되어 가스를 배출하여 이차 전지(100)의 폭발을 방지한다.

양성 온도 소자(35)는 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에 설치되어, 캡 플레이트(31)와 벤트 플레이트(32) 사이에서 전류 흐름을 단속한다. 기설정된 온도 초과 상태에서, 양성 온도 소자(35)는 무한대까지 커지는 전기 저항을 가지며, 이로 인하여, 충전 또는 방전 전류의 흐름을 차단한다.

서브 플레이트(34)는 절연판(33)을 사이에 두고 벤트 플레이트(32)와 마주하여, 벤트(32a)에 전기적으로 연결된다. 미들 플레이트(38)는 절연판(33)과 서브 플레이트(34) 사이에 배치된다. 절연판(33)과 미들 플레이트(38)의 관통구들을 통하여 돌출되는 벤트(32a)는 서브 플레이트(34)에 연결된다.

따라서 미들 플레이트(38)는 일측으로 서브 플레이트(34) 및 벤트(32a)를 통하여 벤트 플레이트(32)에 전기적으로 연결되고, 다른 일측으로 연결부재(37)를 통하여 양극 집전판(11d)에 연결된다.

결국, 양극 집전판(11d)은 연결부재(37), 미들 플레이트(38), 서브 플레이트(34), 벤트(32a), 벤트 플레이트(32) 및 양성 온도 소자(35)를 통하여 캡 플레이트(31)에 전기적으로 연결된다.

이와 같이 형성되는 캡 조립체(30)는 전극 조립체(10)를 내장하는 캔(20)의 스웨이징 공정을 경유한 후, 캔(20)의 개구에 조립된다. 따라서 이차 전지(100)는 캔(20)에 비딩부(21)와 클램핑부(22)를 형성한다.

다시 도1 및 도 2를 참조하면, 스웨이징 대상인 캔(20)은 전극 조립체(10)를 조립하고, 캡 조립체(30)를 조립하기 전 상태로 투입된다. 일 실시예의 스웨이징 장치는 콜릿 하우징(1), 콜릿(2), 로드(3) 및 완충부(4)로 형성될 수도 있으나, 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2) 및 로드(3)를 복수로 구비하고 로드들(3)을 작동시키는 구성을 더 포함하여, 캔 스웨이징 공정의 효율을 높일 수 있다.

이하에서 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2) 및 로드(3)를 복수로 구비한 스웨이징 장치를 예로 들어 설명한다. 또한, 설명의 편의를 위하여, 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2) 및 로드(3)를 각각 2개씩 구비한 스웨이징 장치를 예로 들어 설명한다.

일 실시예의 스웨이징 장치는 복수로 구비되는 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2) 및 로드(3)를 작동시키기 위하여, 샤프트(51), 터릿(52), 베어링(53), 캠 트랙(54), 및 캔 푸셔(55)을 더 포함한다.

예를 들면, 샤프트(51)는 구동부(미도시)에 연결되어 회전 운동하며, 캔 스웨이징을 효과적으로 수행할 수 있도록 수직 상태로 설치된다. 또한 터릿(52)은 샤프트(51)에 장착되어 샤프트(51)와 일체로 회전하며, 콜릿 하우징(1)을 복수로 장착하는 원판 형상을 가진다.

콜릿 하우징(1)은 터릿(52)의 중심에서 직경 방향으로 이격되어 터릿(52)의 원주 방향을 따라 등 간격으로 배치된다. 터릿(52)의 직경이 클수록 더 많은 개수의 콜릿 하우징(1)과 콜릿(2)을 구비할 수 있다.

따라서 샤프트(51) 및 터릿(52)이 회전함에 따라, 하나의 콜릿 하우징(1)에서 캔 스웨이징 공정이 진행되고, 다른 콜릿 하우징(1)에서 스웨이징 대상 캔(20)이 투입되거나 스웨이징 완료된 캔(20)이 인출될 수 있다.

콜릿 하우징(1)은 터릿(52)에 수직 방향으로 설치되고, 콜릿(2)은 콜릿 하우징(1)에서 수직 방향(즉, 축 방향)으로 투입되는 캔(20)의 개구를 스웨이징 하도록 형성된다.

예를 들면, 콜릿(2)은 강재의 원통형 캔(20)의 개구를 스웨이징 하도록 300kgf±50kgf 스웨이징 하중을 작용시킬 수 있도록 구성된다. 콜릿 하우징(1) 및 콜릿(2)은 공지의 구성을 적용할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 다만, 원통형 캔(20)를 사용하는 경우, 콜릿(2)은 캔(20)의 테이퍼진 개구를 수용하여, 직선의 원통 개구로 스웨이징 할 수 있도록 형성된다.

완충부(4)는 콜릿 하우징(1)에 내장되어 콜릿(2)에 축 방향으로 연결되고, 로드(3)는 콜릿(2)의 반대측에서 완충부(4)에 축 방향으로 연결된다. 즉 콜릿(2)은 완충부(4)를 개재하여 스웨이징 하중을 전달하는 로드(3)에 연결된다. 따라서 스웨이징 하중은 로드(3) 및 완충부(4)를 경유하여 콜릿(2)으로 전달된다. 이때, 완충부(4)는 스웨이징 하중의 크기에 따라 강체로 작동하거나 완충 작동한다.

베어링(53)은 콜릿(2)의 반대측, 즉 콜릿 하우징(1)을 통하여 터릿(52)의 하방으로 돌출되는 로드(3)에 장착된다. 로드(3)는 축 방향으로 설치되고, 베어링(53)은 로드(3)의 하단에 직각 상태로 장착된다. 예를 들면, 베어링(53)은 원통형으로 형성되고, 원통의 중심 연장선은 샤프트(51)를 향한다.

캠 트랙(54)은 베어링(53)의 일측에 구비되어, 터릿(52)의 회전 방향을 따라 호 상태로 형성되어 고정 설치된다. 즉 샤프트(51) 및 터릿(52)이 회전 운동하는데, 캠 트랙(54)은 베어링(53)을 지지하여 승강시키도록 설정된 위치에 고정 상태를 유지한다. 따라서 터릿(52)의 회전에 따라 베어링들(53)은 캠 트랙(54)을 순차적으로 경유하면서 로드(3)로 스웨이징 하중을 전달할 수 있다.

예를 들면, 캠 트랙(54)은 리브(541)를 통하여 샤트트(51)의 외측에 위치하는 외측 샤프트(542)에 고정 장착된다. 외측 샤프트(542)는 샤프트(51)의 회전을 방해하지 않도록 베어링(543)을 개재하여, 스웨이징 장치에 고정 장착된다. 또한 캠 트랙(54)은 베어링(53)의 원활한 승강을 위하여 양단에 경사면(544)을 형성한다.

따라서 샤프트(51) 및 터릿(52)이 회전함에 따라 콜릿(2)에 연결된 로드(3)가 베어링(53)에 지지되면서 캠 트랙(54)을 따라 승강 작동한다. 도 2를 참조하면, 캠 트랙(54)을 벗어난 우측의 로드(3)는 후술하는 제2 탄성부재(44)의 탄성력에 의하여 상승되고, 캠 트랙(54)에 지지되는 좌측의 로드(3)는 캠 트랙(54)에 의하여 하강된다.

캔 푸셔(55)는 샤프트(51)의 상단에 장착되어 콜릿들(2) 각각을 향하여 구비된다. 로드(3)에 연결된 콜릿(2)이 제2 탄성부재(44)의 탄성력에 의하여 콜릿 하우징(1)으로부터 상승한 상태에서, 캔 푸셔(55)는 투입된 캔(20)의 상단을 콜릿(2)의 상승력에 대한 반작용으로 가압하여 캔(20)을 콜릿(2) 내에 위치시킨다. 캔 푸셔(55)의 가압으로, 캔(20)은 콜릿(2)으로부터 이탈되지 않고 스웨이징 될 수 있다.

터릿(52)이 회전하면 베어링(53)이 캠 트랙(54)의 지지를 받으면서 로드(3)를 하강시킨다. 로드(3)에 연결된 콜릿(2)이 하강하면서 캔(20)을 스웨이징 한다. 이때, 캔 푸셔(55)는 스웨이징 되는 캔(20)의 상단으로부터 이격된다.

도 4는 도 2의 완충부가 강체로 작동하는 상태의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 완충부(4)는 로드(3)의 상단에 구비되는 피스톤(41), 콜릿(2)에 연결되어 피스톤(41)을 내장하는 실린더(42), 및 실린더(42) 내에서 피스톤(41)을 지지하는 제1 탄성부재(43)를 포함한다.

제1 탄성부재(43)는 피스톤(41) 및 로드(3)를 상향시키고 콜릿(2)을 하향시키도록 피스톤(41)과 실린더(42) 사이에 설치된다. 즉 제1 탄성부재(43)는 피스톤(41)의 하측 면과 이에 마주하는 실린더(42)의 하측 상면 사이에 개재된다.

예를 들면, 제1 탄성부재(43)는 로드(3)를 관통시켜서 실린더(42)에 내장되는 디스크 스프링으로 형성될 수 있다. 제1 탄성부재(43)는 피스톤(41)의 하측 면 실린더(42)의 대향면 사이의 간격에 따라 복수로 구비될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제2 탄성부재(44)는 콜릿 하우징(1)과 완충부(4) 사이에 개재되어, 로드(3) 및 완충부(4)를 상향시키는 방향으로 완충부(4)의 실린더(42)를 지지한다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 샤프트(51)의 회전으로 터릿(52)이 회전하면, 로드(3)에 장착된 베어링(53)이 캠 트랙(54)의 지지를 받으면서 하강한다(도 2의 좌측). 이때, 로드(3)를 통하여 완충부(4)의 피스톤(41), 제1 탄성부재(43) 및 실린더(42)에 정상적이 하중이 전달되면, 완충부(4)가 강체로 작동한다.

즉 완충부(4)와 로드(3)는 동일 거리(A1=A2)(화살표 길이로 표시)만큼 하강한다. 따라서 베어링(53) 및 로드(3)로 전달되는 스웨이징 하중은 콜릿(2)에 그대로 전달되어 캔(20)을 정상적으로 스웨이징 한다.

도 5는 도 2의 완충부가 완충 작동하는 상태의 단면도이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 로드(3)에 장착된 베어링(53)이 캠 트랙(54)의 지지를 받으면서 하강할 때(도 2의 좌측), 로드(3)를 통하여 완충부(4)의 피스톤(41), 제1 탄성부재(43) 및 실린더(42)에 비정상적이 하중, 즉 설정치 보다 큰 하중이 전달되면, 완충부(4)는 완충 작동한다.

베어링(53) 및 로드(3)를 통하여 피스톤(41)에 작용하는 비정상적인 하중 중 설정된 하중의 초과치는 제1 탄성부재(43)에서 흡수되고, 설정된 하중은 제1 탄성부재(43) 및 실린더(42)를 통하여 콜릿(2)으로 전달된다.

즉 완충부(4)는 도 4의 정상적인 하중 작용시의 하강 거리(A1)와 동일 거리(A1)로 하강하고, 로드(3)는 완충부(4)의 하강 거리(A1)에 추가 거리(A2)만큼 더 하강한다(A1+A2)(화살표 길이로 표시). 이때, 피스톤(41)은 실린더(42)의 상측 내면으로부터 이격되어 제1 탄성부재(43)를 압축시킨다. 추가 거리(A2)는 피스톤(41)의 하강 거리 또는 제1 탄성부재(43)의 압축 거리이다.

로드(3)의 하강 중, 추가 거리(A2)는 비상적인 하중에 따라 증감되고, 초과 하중에 비례한다. 이와 같이 로드(3)가 추가 거리(A2)만큼 더 하강함에 따라 로드(3)에 설정치보다 큰 하중이 작동하는 경우에도, 캔(20)의 스웨이징이 정상적으로 진행될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1 : 콜릿 하우징 2 : 콜릿
3 : 로드 4 : 완충부
6 : 로드 셀 20 : 캔
41 : 피스톤 42 : 실린더
43, 44 : 제1, 제2 탄성부재 51 : 샤프트
52 : 터릿 53, 543 : 베어링
54 : 캠 트랙 55 : 캔 푸셔
100 : 이차 전지 541 : 리브
542 : 외측 샤프트 544 : 경사면

Claims

직선에서 테이퍼 상태로 확장된 개구를 가진 캔에 전극 조립체를 삽입한 후, 상기 개구를 직선으로 좁히는 캔 스웨이징 공정에 사용되는 콜릿 하우징;
상기 콜릿 하우징에서 축 방향으로 투입되는 상기 캔의 상기 개구를 스웨이징 하는 콜릿;
상기 콜릿 하우징에 내장되어 상기 콜릿에 상기 축 방향으로 연결되는 완충부; 및
상기 콜릿의 반대측에서 상기 완충부에 상기 축 방향으로 연결되어 스웨이징 하중을 전달하는 로드
를 포함하는 스웨이징 장치.
제1 항에 있어서,
상기 완충부와 상기 로드 사이에 설치되는 로드 셀을 더 포함하는 스웨이징 장치.
제1 항에 있어서,
회전 운동하는 샤프트,
상기 샤프트에 장착되어 일체로 회전하고, 상기 콜릿 하우징을 복수로 장착하는 터릿,
상기 터릿의 일측으로 돌출되는 상기 로드에 장착되는 베어링, 및
상기 베어링의 일측에 상기 터릿의 회전 방향을 따라 형성 및 고정 설치되어, 상기 베어링을 통하여 상기 로드를 상기 축 방향으로 승강시키는 캠 트랙
을 더 포함하는 스웨이징 장치.
제3 항에 있어서,
상기 완충부는,
상기 로드의 상단에 구비되는 피스톤,
상기 콜릿에 연결되고 상기 피스톤을 내장하는 실린더, 및
상기 피스톤과 상기 실린더 사이에 개재되어 상기 로드를 상향시키고 상기 콜릿을 하강시키는 방향으로 상기 피스톤을 지지하는 제1 탄성부재
를 포함하는 스웨이징 장치.
제4 항에 있어서,
상기 제1 탄성부재는,
상기 로드를 관통시켜서 상기 실린더에 내장되는 복수의 디스크 스프링으로 형성되는 스웨이징 장치.
제4 항에 있어서,
상기 콜릿 하우징과 상기 완충부 사이에 개재되어, 상기 로드를 상향시키는 방향으로 상기 실린더를 지지하는 제2 탄성부재를 더 포함하는 스웨이징 장치.
제3 항에 있어서,
상기 콜릿에 투입되는 상기 캔의 상단을 지지하도록 상기 샤프트의 상단에 장착되는 캔 푸셔를 더 포함하는 스웨이징 장치.
제1 항에 있어서,
상기 콜릿은
강재의 원통형 캔을 스웨이징 하도록 300kgf ± 50kgf 스웨이징 하중을 작용시키는 스웨이징 장치.
제1 항에 있어서,
상기 콜릿은,
상기 테이퍼 상태의 개구를 직선으로 좁혀서, 상기 캔을 원통으로 형성하는 스웨이징 장치.