KR101328019B1

KR101328019B1 - 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계

Info

Publication number: KR101328019B1
Application number: KR1020110141067A
Authority: KR
Inventors: 정영태; 박동호; 김영곤; 강전영
Original assignee: 주식회사 디에이테크놀로지
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-11-13
Also published as: KR20130073294A

Abstract

본 발명은 2차 전지의 폴리머 전극필름의 무지부 부분을 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 노칭 공정(notching processing)용 프레스 기계에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계는, 전극필름이 통과하는 경로 하에 배치되는 베이스와, 상기 베이스의 상부면에 설치되어 전극필름의 하부면을 지지하는 다이를 구비한 본체와; 상기 베이스의 상측에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 다이 상에 놓여진 전극필름을 전단 가공하는 펀치를 구비한 펀치홀더와; 상기 베이스의 각 모서리 부분을 상하 방향으로 관통하며 상단부가 상기 펀치홀더의 각 모서리 부분에 결합된 복수개의 승강샤프트와; 상기 베이스의 하측에서 상기 복수개의 승강샤프트의 하단부와 동시에 결합된 구동력 전달블록과; 상기 구동력 전달블록의 하측에서 구동샤프트를 매개로 구동력 전달블록에 결합된 엘리베이팅블록과; 상단부가 상기 엘리베이팅블록에 수평한 축을 매개로 회전 가능하게 연결되고, 하부에 원형의 홀이 형성된 컨넥팅블록과; 상기 컨넥팅블록의 홀 내측에서 편심 회전하도록 되어 컨넥팅블록의 상하 방향 운동을 발생시키는 편심축과; 상기 편심축을 회전시키는 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계{Press Machine for Electrode Notching Processing of Secondary Battery}

본 발명은 이차전지의 전극 노칭 가공을 수행하기 위한 프레스 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차 전지의 폴리머 전극필름의 무지부 부분을 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 노칭 공정(notching processing)을 수행하는 프레스 기계에 관한 것이다.

일반적으로, 2차 전지의 폴리머 전극용 필름을 전극 형태로 전단 가공하는 노칭(notching) 시스템은 롤형태로 감겨 있는 폴리머 전극용 필름을 풀어주는 언와인더부(unwinder)와, 프레스 기계를 이용하여 폴리머 전극용 필름을 전극 형태로 전단 가공해주는 노칭가공부, 그리고 가공된 전극이 정상적으로 가공되었는지를 검사하는 비전검사부와, 가공된 전극을 롤형태로 다시 감아주는 리와인더부(rewinder)등으로 구성된다.

상기 노칭가공부에서는 미가공된 폴리머 전극 필름을 프레스 기계의 펀치 아래에 정렬한 후, 펀치를 하강 작동시켜 전극 필름의 활물질이 도포되지 않은 무지부를 소정의 형상으로 전단 가공하여 일정 간격으로 전극 탭을 형성한다.

그런데, 종래의 노칭 공정을 수행하는 프레스 기계는 펀치를 구동시키는 구동부가 상부에 구성되기 때문에 펀치를 하강시켜 전단 가공을 수행할 때 진동이 발생하게 되고, 이로 인하여 정밀도가 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 펀치를 하측에서 잡아 당기는 방식으로 펀치를 구동하여 진동을 억제하고, 정밀도를 향상시킬 수 있는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 2차 전지의 전극필름의 무지부 부분을 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 노칭 가공용 프레스 기계에 있어서, 전극필름이 통과하는 경로 하에 배치되는 베이스와, 상기 베이스의 상부면에 설치되어 전극필름의 하부면을 지지하는 다이를 구비한 본체와; 상기 베이스의 상측에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 다이 상에 놓여진 전극필름을 전단 가공하는 펀치를 구비한 펀치홀더와; 상기 베이스의 각 모서리 부분을 상하 방향으로 관통하며 상단부가 상기 펀치홀더의 각 모서리 부분에 결합된 복수개의 승강샤프트와; 상기 베이스의 하측에서 상기 복수개의 승강샤프트의 하단부와 동시에 결합된 구동력 전달블록과; 상기 구동력 전달블록의 하측에서 구동샤프트를 매개로 구동력 전달블록에 결합된 엘리베이팅블록과; 상단부가 상기 엘리베이팅블록에 수평한 축을 매개로 회전 가능하게 연결되고, 하부에 원형의 홀이 형성된 컨넥팅블록과; 상기 컨넥팅블록의 홀 내측에서 편심 회전하도록 되어 컨넥팅블록의 상하 방향 운동을 발생시키는 편심축과; 상기 편심축을 회전시키는 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계를 제공한다.

본 발명에 따르면, 구동유닛과 연결된 엘리베이팅블록과 구동력 전달블록이 베이스의 하측에서 상하로 왕복 운동하면서 베이스 상측의 펀치를 하측으로 당겨서 전극필름의 전단 가공을 수행하게 된다. 따라서, 구동부가 상측에 구성되어 있는 종래의 노칭 가공용 프레스 기계에 비하여 노칭 공정 수행 중 진동 발생을 최소화할 수 있고, 정밀한 가공을 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계의 측면에서 본 요부 단면도이다.
도 2는 도 1의 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계의 정면에서 본 요부 단면도이다.
도 3은 도 1의 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전극 노칭 가공용 프레스 기계는, 전극필름(F)이 통과하는 경로 하에 배치되는 베이스(11)를 구비하는 본체(10)와, 상기 베이스(11)의 상측에 상하로 이동 가능하게 구성된 펀치홀더(20)와, 상기 베이스(11)의 각 모서리 부분을 상하 방향으로 관통하는 복수개(이 실시예에서 4개)의 승강샤프트(30)와, 상기 4개의 승강샤프트(30)의 하단부와 동시에 결합된 구동력 전달블록(40)과, 상기 구동력 전달블록(40)의 하측에서 구동샤프트(55)를 매개로 구동력 전달블록(40)에 결합된 엘리베이팅블록(50)과, 상단부가 상기 엘리베이팅블록(50)에 수평한 축(51)을 매개로 회전 가능하게 연결되고 하부에 원형의 홀(61)이 형성된 컨넥팅블록(60)과, 상기 컨넥팅블록(60)의 홀(61) 내측에서 편심 회전하도록 되어 컨넥팅블록(60)의 상하 방향 운동을 발생시키는 편심축(70)과, 상기 편심축(70)을 회전시키는 구동유닛을 포함한다.

그리고, 상기 본체(10)의 하단부에는 상기 엘리베이팅블록(50)의 하강 이동시 구동샤프트(55)의 하단부와 접촉하면서 충격을 흡수하는 완충용 공압실린더(80)가 추가로 설치된다.

상기 본체(10)의 베이스(11) 상부면에는 전단 가공시 전극필름(F)의 하부면을 지지하는 다이(12)가 설치된다.

상기 펀치홀더(20)의 하부면에는 상기 다이(12) 상에 놓여진 전극필름(F)을 전단 가공하는 펀치(21)가 장착된다. 상기 펀치홀더(20)는 네 코너부가 상기 승강샤프트(30)의 상단부와 결합되어, 베이스(11)의 상측에서 상기 승강샤프트(30)의 상하방향 운동에 의해 상하방향으로 일정 거리만큼 수직 왕복 운동한다.

상기 베이스(11)의 네 코너부에는 상기 4개의 승강샤프트(30)의 상하 방향 이동을 안내하기 위한 4개의 상측 가이드부(14)가 설치된다. 상기 승강샤프트(30)의 하단부는 상기 구동력 전달블록(40)의 네 코너부에 고정되어 구동력 전달블록(40)의 상하방향 이동에 의해 상하로 승강 운동한다.

상기 엘리베이팅블록(50)은 2개가 본체(10)의 양측부에 대칭되게 구성되며, 각각의 양끝 단부가 구동샤프트(55)에 의해 상기 구동력 전달블록(40)의 네 코너부에 연결된다. 상기 구동샤프트(55)는 본체(10)의 모서리 부분에 설치된 하측 가이드부(15) 내측의 부싱(미도시)에 의해 안내된다. 상기 구동샤프트(55)들은 승강샤프트(30)들과 동축상으로 배치된다.

또한, 상기 구동력 전달블록(40)과 엘리베이팅블록(50)은 서로 간의 간격 조절을 통해 펀치(21)의 높이 조절이 이루어질 수 있도록 되어 있는데, 이를 위해 상기 엘리베이팅블록(50)의 중심부에는 상기 구동력 전달블록(40)의 일측 모서리 중심부에 상하로 상대 이동이 가능하게 삽입되며 외주면에 나사산(45c)이 형성되어 있는 간격조정축(45)이 상측으로 연장되게 형성되어 있으며, 상기 간격조정축(45)에는 구동력 전달블록(40)의 중심부 하부면이 안착되는 기어부(46)가 나선 결합되어 있다. 상기 간격조정축(45)은 상기 엘리베이팅블록(50)의 중앙부 상단에 결합된 수직축(45a)과, 상기 수직축(45a)의 상단에 고정되며 하단부 외주면에 나사산(45c)이 형성되어 있는 기어캡(45b)으로 구성된다. 그리고, 상기 구동력 전달블록(40)에는 상기 기어부(46)를 원하는 방향으로 회전시켜 간격조정축(45)에 대한 기어부(46)의 위치를 가변시킴으로써 구동력 전달블록(40)의 높이를 조정하는 레벨조정유닛이 구성된다. 이 실시예에서, 상기 레벨조정유닛은 상기 기어부(46)에 치합되는 워엄기어(47)와, 상기 워엄기어(47)를 회전시키는 모터(48)로 구성된다.

상기 컨넥팅블록(60)은 상기 엘리베이팅블록(50)의 중앙부에 수평한 축(51)에 의해 회전 가능하게 연결된다. 상기 홀(61)의 내주면에는 상기 편심축(70)이 결합되는 베어링(62)이 설치된다. 상기 편심축(70)은 상기 베어링(62) 내측에서 상기 홀(61)의 중심축으로부터 일정 거리 편심된 축을 중심으로 편심 회전 운동하도록 설치된다. 따라서, 상기 편심축(70)이 회전 운동하게 되면, 컨넥팅블록(60)이 엘리베이팅블록(50) 상단의 축(51)을 중심으로 회전하면서 상하로 왕복 운동하게 된다.

상기 편심축(70)을 회전시키기 위한 구동유닛은, 본체(10)의 일측에 설치된 구동모터(91)와, 상기 구동모터(91)에 축결합되어 회전하는 구동풀리(92)와, 편심축(70)의 외주면에 결합된 종동풀리(93)와, 상기 구동풀리(92)와 종동풀리(93)에 감겨져 구동풀리(92)의 회전력을 종동풀리(93)에 전달하는 동력전달벨트(94)를 포함하여 구성된다.

상기 완충용 공압실린더(80)는 본체(10)의 하단부에 설치되어 상기 엘리베이팅블록(50)의 하강 이동시 구동샤프트(55)의 하단부와 접촉하면서 충격을 흡수하는 작용을 한다. 상기 완충용 공압실린더(80)의 피스톤로드(81) 상단부에는 완충 효과를 배가시키기 위하여 실리콘, 또는 고무 등의 유연한 재질로 된 탄성패드(82)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 전극 노칭 가공용 프레스 기계는 다음과 같이 작동한다.

구동유닛의 구동모터(91)가 작동하여 편심축(70)이 컨넥팅블록(60)의 홀(61) 내측에서 회전하면, 컨넥팅블록(60)이 수평한 축(51)을 중심으로 엘리베이팅블록(50)에 대해 회전 운동함과 동시에 상하로 왕복 운동하게 된다.

이에 따라 컨넥팅블록(60) 상단에 연결된 엘리베이팅블록(50)이 상하의 연직방향으로 왕복 운동하게 되고, 엘리베이팅블록(50)과 연결된 구동샤프트(55), 구동력 전달블록(40), 승강샤프트(30), 그리고 펀치홀더(20)가 상하의 연직방향으로 왕복 운동하게 된다.

상기 펀치홀더(20)가 상하로 왕복 운동하게 됨에 따라 펀치홀더(20) 하부면에 설치된 펀치(21)가 다이(12) 위의 정위치에 놓여진 전극필름(F)을 전단 가공하게 된다.

이와 같이 본 발명의 전극 노칭 가공용 프레스 기계는 구동유닛과 연결된 엘리베이팅블록(50)과 구동력 전달블록(40)이 베이스(11)의 하측에서 상하로 왕복 운동하면서 베이스(11) 상측의 펀치(21)를 하측으로 당겨서 전극필름(F)의 전단 가공을 수행하게 된다. 따라서, 구동부가 상측에 구성되어 있는 종래의 노칭 가공용 프레스 기계에 비하여 노칭 공정 수행 중 진동 발생을 최소화할 수 있고, 정밀한 가공을 할 수 있게 된다.

상기 엘리베이팅블록(50)과 구동력 전달블록(40)의 상하 왕복 운동에 의한 노칭 공정을 수행할 때, 구동샤프트(55)의 하단부는 완충용 공압실린더(80)의 피스톤로드(81) 상단에 접촉되면서 피스톤로드(81)를 하측으로 가압하게 되고, 완충용 공압실린더(80) 내부의 공기에 의해 충격이 흡수된다. 이 때, 상기 구동샤프트(55) 하단부는 피스톤로드(81) 상단의 탄성패드(82)에 접촉하게 되므로 더욱 우수한 완충효과를 얻을 수 있다.

이러한 완충용 공압실린더(80)와 탄성패드(82)의 완충 작용에 의해 전극필름(F)의 전단 가공이 진동없이 부드럽게 이루어질 수 있다.

한편, 가공 대상 전극필름의 종류나 크기가 변하거나 전단력을 가변시킬 필요가 발생하는 경우 등 어떠한 요인에 의해 펀치(21)의 행정거리(stroke)를 조정할 필요가 발생할 경우에는 모터(48)에 전원을 인가하여 워엄기어(47)를 원하는 방향과 원하는 양만큼 회전시킨다. 상기 워엄기어(47)의 회전에 의해 기어부(46)가 회전하게 되면, 기어부(46)가 간격조정축(45)의 나사산(45c)을 따라 회전하면서 상측 또는 하측으로 이동하게 된다. 이에 따라 기어부(46) 상에 안착되어 있는 구동력 전달블록(40)이 상측 또는 하측으로 이동하게 되고, 승강샤프트(30)에 의해 구동력 전달블록(40)과 연결되어 있는 펀치홀더(20) 및 펀치(21)의 높이가 가변되어 펀치(21)의 행정거리가 조절될 수 있게 된다.

이러한 구동력 전달블록(40)의 높이 조정에 따른 펀치(21)의 높이(레벨) 조정에 의해 더욱 정밀한 노칭 공정을 수행할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

10 : 본체 11 : 베이스
12 : 다이 20 : 펀치홀더
21 : 펀치 30 : 승강샤프트
40 : 구동력 전달블록 45 : 간격조정축
45c : 나사산 46 : 기어부
47 : 워엄기어 48 : 모터
50 : 엘리베이팅블록 51 : 축
60 : 컨넥팅블록 61 : 홀
62 : 베어링 70 : 편심축
80 : 완충용 공압실린더 81 : 피스톤로드
82 : 탄성패드 91 : 구동모터
92 : 구동풀리 93 : 종동풀리
94 : 동력전달벨트 F : 전극필름

Claims

2차 전지의 전극필름의 무지부 부분을 전단 가공하여 전극 탭을 형성하는 노칭 가공용 프레스 기계에 있어서,
전극필름(F)이 통과하는 경로 하에 배치되는 베이스(11)와, 상기 베이스(11)의 상부면에 설치되어 전극필름(F)의 하부면을 지지하는 다이(12)를 구비한 본체(10)와;
상기 베이스(11)의 상측에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 다이(12) 상에 놓여진 전극필름(F)을 전단 가공하는 펀치(21)를 구비한 펀치홀더(20)와;
상기 베이스(11)의 각 모서리 부분을 상하 방향으로 관통하며 상단부가 상기 펀치홀더(20)의 각 모서리 부분에 결합된 복수개의 승강샤프트(30)와;
상기 베이스(11)의 하측에서 상기 복수개의 승강샤프트(30)의 하단부와 동시에 결합된 구동력 전달블록(40)과;
상기 구동력 전달블록(40)의 하측에서 구동샤프트(55)를 매개로 구동력 전달블록(40)에 결합된 엘리베이팅블록(50)과;
상단부가 상기 엘리베이팅블록(50)에 수평한 축(51)을 매개로 회전 가능하게 연결되고, 하부에 원형의 홀(61)이 형성된 컨넥팅블록(60)과;
상기 컨넥팅블록(60)의 홀(61) 내측에서 편심 회전하도록 되어 컨넥팅블록(60)의 상하 방향 운동을 발생시키는 편심축(70)과;
상기 편심축(70)을 회전시키는 구동유닛과;
상기 엘리베이팅블록(50)의 중앙부 상단에 결합된 수직축(45a)과, 상기 구동력 전달블록(40)의 중심부에 상하로 상대 이동이 가능하게 삽입되며 상기 수직축(45a)의 상단이 고정되고 하단부 외주면에는 나사산(45c)이 형성되어 있는 기어캡(45b)을 구비한 간격조정축(45)과;
상기 구동력 전달블록(40)의 중심부 하부면이 안착되며, 상기 간격조정축(45)의 나사산(45c)에 나선 결합되는 기어부(46)와;
상기 구동력 전달블록(40)에 설치되어, 상기 기어부(46)를 원하는 방향으로 회전시켜 간격조정축(45)에 대한 기어부(46)의 위치를 가변시킴으로써 구동력 전달블록(40)의 높이를 조정하는 레벨조정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계.
삭제
제1항에 있어서, 상기 레벨조정유닛은 상기 기어부(46)에 치합되는 워엄기어(47)와, 상기 워엄기어(47)를 회전시키는 모터(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계.
제1항에 있어서, 상기 구동샤프트(55)와 승강샤프트(30)는 동축상으로 배치된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계.
제1항에 있어서, 상기 본체(10)의 하단부에 설치되어 상기 엘리베이팅블록(50)의 하강 이동시 구동샤프트(55)의 하단부와 접촉하면서 충격을 흡수하는 완충용 공압실린더(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계.
제5항에 있어서, 상기 완충용 공압실린더(80)의 상단부에는 상기 구동샤프트(55)의 하단부와 접촉하는 유연한 재질의 탄성패드(82)가 설치된 것을 특징으로 하는 이차전지의 전극 노칭 가공용 프레스 기계.