KR101737790B1 - 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 자동차에 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 극판을 한번에 복수개 가공하는 프레스 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절단수단이 구비된 상부금형부와 이를 보조하는 하부금형부를 설치하고 이들 사이로 얇은 판형상의 극판소재가 연속적으로 공급되면서 전지에 구비되는 극판부재를 동시에 복수 개 가공할 수 있도록 구성함으로써, 한 번에 복수개의 극판을 정밀하고 균일하면서도 연속적으로 가공 생산할 수 있어 자동차용 전지의 극판부재에 대한 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수개 가공하는 프레스 금형장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하이브리드 자동차에 사용되는 리튬 이온 폴리머 전지의 극판을 한번에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절단수단이 구비된 상부금형부와 이를 보조하는 하부금형부를 설치하고 이들 사이로 얇은 판형상의 극판소재가 연속적으로 공급되면서 전지에 구비되는 극판부재를 동시에 복수 개 가공할 수 있도록 구성함으로써, 한 번에 복수개의 극판을 정밀하고 균일하면서도 연속적으로 가공 생산할 수 있어 자동차용 전지의 극판부재에 대한 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 관한 것이다.
최근 하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 보조 동력원으로써 리튬 이온 폴리머 전지 시스템에 대한 개발이 진행되고 있는 실정이다.
이러한 리튬 이온 폴리머 전지는 Ni-MH(니켈-금속수소) 전지에 비해 전압이 3배 이상 높으며, 상온에서 출력이 매우 높은 것으로 알려지고 있다. 따라서 고출력 고밀도 전지인 리튬 이온 폴리며 전지는 자동차 패키징 및 출력 특성을 보완할 수 있는 전지로 개발이 진행되고 있다.
통상의 연료 전지를 사용하는 하이브리드 전기자동차(FCHEV)는 주동력으로 스택(stack)을 사용하며, 보조 동력원으로 전술한 리튬 이온 폴리머 전지 시스템을 사용하게 된다. 리튬 이온 폴리머 전지 시스템은 리튬 이온 폴리머 전지의 직렬 및 병렬로 연결되어 원하는 전압 범위 및 전지 용량을 가지게 되며, 전지 관리를 위해 배터리 관리시스템, 퓨즈, 안전 스위치 등이 있고, 차량과의 인터페이스를 위해 릴레이와 케이블 커넥터들로 구성되어있다.
그리고 연료 전지 하이브리드 전기자동차는 주동력원인 스택에 의해 구동 시 가속, 출발 등에 리튬 이온폴리머 전지 시스템의 동력을 합하여 모터를 구동하게 되어 있다.
이러한 리튬 이온 폴리머 전지의 주요 구성요소 중 하나인 극판 조립체의 구성을 살펴보면, 극판 조립체는 양극판 및 음극판을 구비하는데, 양극판 및, 음극판은 통상적으로 활물질과 도전재와 바인더를 습식 방법에 의해서 혼합함으로써 제조된다. 구체적으로는 먼저 리튬 복합 산화물과 같은 양극 활물질 또는, 카본과 같은 음극 활물질을 카본블랙과 같은 도전제 및 폴리비닐리덴플루오라이드와 같은 바인더와 함께 N-메틸피롤리돈과 같은 유기용매에 용해시켜서 활물질 슬러리 조성물을 만들고, 다음에 슬러리 조성물을 알루미늄 또는 구리 호일과 같은 집전체상에 도포하고 고온에서 소성한 다음 적당한 크기로 절단하여 양극 및 음극판을 제조한다.
그리고 이렇게 만들어진 양극 및 음극판을 유기 전해액을 함유한 겔형 고분자 전해질과 같은 적당한 종류의 전해질과 함께 조립함으로써 극판 조립체가 이루어진다.
여기서, 양극판 및 음극판을 적당한 크기로 절단하는 장치로는 통상적으로 노칭(notching) 장치가 이용된다. 이러한 노칭장치는 연속적으로 공급되는 극판소재의 일단 및 타단을 커팅하며, 커팅된 일단에는 단자가 연결되는 탭이 형성되는 구조를 이루게 된다.
상기와 같은 종래의 노칭장치는 본 출원인이 출원하여 등록된 등록특허 제10-0908573호의 '하이브리드 자동차용 리튬 이온 폴리머 전지의 극판가공유닛'이 공지되어 있다.
여기서 상기 '하이브리드 자동차용 리튬 이온 폴리머 전지의 극판가공유닛'의 구성을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
제1 및 제2커터가 일단 및 타단에 형성되는 상부플레이트로 이루어지는 절단수단과,
상기 절단수단이 하강할 때 제1 및 제2커터가 삽입되면서 판 형상의 극판소재를 절단하도록 제1 및 제2개구부가 형성되는 하부플레이트로 이루어지는 받침수단으로 구성되어 있다.
따라서 상기 절단수단이 상기 받침수단의 상부측으로 상승할 때 이들 사이로 극판소재가 유입되고 이어 상기 절단수단이 하강하면서 제1 및 제2커터가 극판소재를 절단하도록 함으로써 일단부에 단자가 연결되는 탭이 형성되는 하나의 극판이 가공될 수 있게 된다.
상기와 같은 종래의 극판가공유닛은 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 극판부재(E)의 일단부에 구비되어 단자가 연결되는 탭부(T)과 상기 탭부(T)와 대향되는 극판부재(E)의 타단부가 상기 절단수단의 1회 작동에 의해 절단 가공되는 구조로 되어 있다.
따라서 종래의 극판가공유닛은 상기 절단수단의 1회 작동에 의해 탭이 형성되는 하나의 극판부재(E)가 가공되게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 극판가공유닛은 절단수단의 1회 작동에 의해 탭이 형성되는 하나의 극판부재(E)가 가공되게 되는 구조로, 다수의 극판부재를 가공 생산하기 위해서는 절단수단을 다수 회 작동시켜야 하기 때문에 가공 효율이 떨어진다고 하는 문제가 있다.
즉, 종래의 극판가공유닛에 구비되는 절단수단은 그 일측면에 1개의 커터날이 구비되고 타측면에도 탭을 형성하도록 하면서 절단하는 1개의 커터날이 구비되어 절단수단의 1회 작동으로 극판부재의 전체가 동시에 절단되면서 하나의 극판부재만 가공되기 때문에 가공효율이 더 이상 좋아질 수가 없게 된다.
또한 종래의 극판가공유닛은 절단수단에 구비되는 초경합금의 커터가 일정길이(약 20cm 정도, 한계길이) 이상 길게 형성되면 기포발생 등 극판부재의 절단 가공 정밀도가 떨어져 품질 불량으로 인한 경제성이 급격하게 떨어진다고 하는 문제도 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
절단수단이 구비된 상부금형부와 이를 보조하는 하부금형부를 설치하되, 상기 절단수단은 상부금형부의 일측면에 n/2(n은 2의 배수)개의 커터날을 연속적으로 구비하고 타측면에 n+1개의 커터날을 구비하여, 상부금형부와 하부금형부 사이로 판 형상의 극판소재를 연속적으로 공급하면서 절단수단의 1회 작동으로 극판부재를 n개씩 절단함으로써 가공효율을 획기적으로 높일 수 있도록 하는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수개 가공하는 프레스 금형장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명은 커터날을 조정하는 조정수단을 구비하여 상부 커터날과 하부 커터날의 교차 간격을 신속하게 조절 위치세팅이 용이하도록 함으로써 극판소재의 가공효율을 높일 수 있도록 하는 동시에 커터날의 몸체크기를 최소화하여 제조비용을 줄일 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부금형과 하부금형 사이로 하이브리드 자동차용 전지 극판소재(M)를 공급하고 상부금형의 커터수단이 승하강하면서 사각형의 극판부재(E)를 동시에 복수 개로 절단 가공하는 프레스 금형장치에 있어서,
상하 승강하면서 극판소재를 절단 가공하는 상부금형과, 상기 상부금형의 하부측에 구비되어 공급되는 상기 극판소재가 절단가능하도록 안착시켜 주는 하부금형으로 구성되고, 상기 상부금형의 하부면에는, 그 일측면부에 상기 극판소재의 일단면부를 절단하는 제1커터수단이 설치되고, 상기 일측면부와 마주보는 타측면에는 상기 극판소재의 타단면부에 볼록한 탭이 형성되도록 하여 절단하는 제2커터수단이 설치되되, 상기 마주보는 제1커터수단 및 제2커터수단에 의해 절단되는 2개면을 제외한 나머지 마주보는 2개면의 극판소재는 절단되지 않고, 상기 제1커터수단(111)에는 가공하고자 하는 극판부재를 한번에 복수 개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n/2개의 제1커터날이 구비되고, 상기 제2커터수단에는 가공하고자 하는 극판부재를 한번에 복수 개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n+1개의 제2커터날이 구비되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수개 가공하는 프레스 금형장치는 절단수단의 한 번 작동으로 복수개의 극판을 정밀하고 균일하면서도 연속적으로 가공 생산할 수 있어 자동차용 전지의 극판부재에 대한 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 커터날을 조정하는 조정수단을 구비하여 상부 커터날과 하부 커터날의 교차 간격을 신속하게 조절 위치세팅이 용이하도록 함으로써 극판소재의 가공효율을 높일 수 있도록 하는 동시에 커터날의 몸체크기를 최소화하여 제조비용을 줄일 수 있어 가공성과 경제성이 좋아지는 장점도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치 및 이를 이용하여 극판소재가 연속적으로 가공되는 개략적인 상태도이고,
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 대한 개략적인 사시상태도이고,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에서 극판소재가 연속적으로 가공된 상태에서 상부측 금형수단이 분리된 개략적인 상태도이고,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치의 상부금형측으로부터 절단수단이 분리된 개략적인 상태도이고,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치를 통해 극판소재가 연속적으로 공급되면서 4개씩 극판부재가 가공되는 개략도이고,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 구비되는 커터날 조정수단에 대한 상태도이고,
도 7은 종래의 극판가공유닛에 대한 상태도이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 대한 개략적인 사시상태도이고,
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에서 극판소재가 연속적으로 가공된 상태에서 상부측 금형수단이 분리된 개략적인 상태도이고,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치의 상부금형측으로부터 절단수단이 분리된 개략적인 상태도이고,
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치를 통해 극판소재가 연속적으로 공급되면서 4개씩 극판부재가 가공되는 개략도이고,
도 6은 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치에 구비되는 커터날 조정수단에 대한 상태도이고,
도 7은 종래의 극판가공유닛에 대한 상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치(100)는 도 1 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이,
연속적으로 공급되는 극판소재(M)를 상하 승강되면서 가공하도록 설치되는 상부금형(110)과,
상기 상부금형(110)의 하부측에 구비되어 공급되는 상기 극판소재(M)가 절단가능하도록 안착시켜 주는 하부금형(120)으로 구성되고,
상기 상부금형(110)의 하부면에는, 그 일측면부에 상기 극판소재(M)의 일단면부를 절단하는 제1커터수단(111)이 설치되고, 타측면에는 상기 극판소재(M)의 타단면부에 볼록한 탭(T)이 형성되도록 절단하는 제2커터수단(112)이 설치되되,
상기 제1커터수단(111)에는 가공하고자 하는 극판부재(E)를 한번에 복수개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n/2개의 제1커터날(111a)이 구비되고, 상기 제2커터수단(112)에는 가공하고자 하는 극판부재(E)를 한번에 복수개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n+1개의 제2커터날(112a)이 구비되는 구조로 되어 있다.
여기서 상기 상부금형(110)에는 일측면에 상기 제1커터수단(111)을 고정하는 제1커터홀더(113a)와 타측면에 상기 제2커터수단(112)을 고정하는 제2커터홀더(미도시)가 상부플레이트(113)의 하부측에 설치 구비되고, 또 상기 상부플레이트(113)의 하부측으로는 스트리퍼(114)가 배치된다. 상기 스트리퍼(114)는 극판소재(M)를 절단하고 나서 위로 올라갈 때 극판소재(M)를 상기 제1커터수단(111) 및 상기 제2커터수단(112)으로부터 떨어지게 한다.
여기서 상기 스트리퍼(114)는 상기 상부플레이트(113)에서 연장되어 설치되는 가이드포스트(미도시)에 의해 슬라이딩 가능하도록 구비된다. 이는 상기 상부플레이트(113)가 통상의 유압 또는 공압 실린더 등과 같은 통상의 구동수단(미도시) 등에 의해서 상하 승강될 때 동시에 작동되도록 설치 구비된다.
이러한 구성은 공지수단으로 통상의 기술자가 용이하게 설치 구성할 수 있어 상세한 구성의 설명은 생략한다.
그리고 상기 하부금형(120)에는 상기 상부플레이트(113)와 마찬가지로 수평한 판 형상의 하부플레이트(121)를 구비한다. 상기 하부플레이트(121)의 상부면 일단 및 타단에는 제1커팅보드(121a) 및 제2커팅보드(121b)가 마련된다.
상기 제1커팅보드(121a) 및 제2커팅보드(121b)에는 하강하는 상기 제1커터날(111a) 및 상기 제2커터날(112a)이 삽입되는 제1개구부(121ah) 및 제2개구부(121bh)가 형성된다.
한편, 상기 상부플레이트(113)에는 극판소재(M)를 원활하게 안내 공급할 수 있게 하고, 제조된 극판부재(E)를 원활하게 안내 배출할 수 있게 하는 텐션가이드부(미도시)가 더 구비된다. 여기서 상기 텐션가이드부는 상기 상부플레이트(113)의 일측 및 타측에 장착되되, 상기 상부플레이트(112)의 일측에 장착된 텐션가이드부는 극판소재(M)를 원활하게 안내 공급할 수 있도록 하며, 상기 상부플레이트(112)의 타측에 장착된 텐션가이드부는 제조된 극판부재(E)를 원활하게 안내 배출할 수 있도록 한다.
이러한 텐션가이드부는 공지 기술에 의해 통상의 기술자가 용이하게 설치 구성할 수 있어 상세한 구성의 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성된 본 발명은 상기 상부금형(110)과 상기 하부금형(120) 사이로 판 형상의 극판소재(M)를 공급하면 상기 상부금형(110)이 하강하면서 상기 제1커터날(111a)과 상기 제2커터날(112a)이 극판소재(M)의 일측면과 타측면을 절단하게 된다. 이때 상기 제2커터날(112a)은 극판소재(M)의 타측면을 절단하면서 단자가 연결되는 탭(T)을 형성시키게 된다.
이때 상기 마주보는 제1커터수단(111) 및 제2커터수단(112)에 의해 절단되는 2개면을 제외한 나머지 마주보는 2개면(도 5의 점선부)의 극판소재(M)는 절단되지 않고, 또 상기 탭(T)을 형성하는 점선부도 절단되지 않게 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 상기 제1커터수단(111)에는 가공하고자 하는 극판부재(E)를 한번에 복수개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n/2개의 제1커터날(111a)이 구비되고, 상기 제2커터수단(112)에는 가공하고자 하는 극판부재(E)를 한번에 복수개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n+1개의 제2커터날(112a)이 구비되는 구조로 되어 있다.
그리고 상기 제1커터날(111a)은 극판소재(M)의 일측면을 직선으로 커팅할 수 있도록 일직선 형상으로 형성되고, 상기 제2커터날(112a)은 극판소재(M)의 타측면을 커팅하되 단자가 연결될 수 있도록 볼록한 탭(T)이 형성될 수 있도록 'ㄱ'자 형상 및 'ㄷ'자 형상과 같은 곡선형으로 형성되어 있다.
여기서 상기 제1커터날(111a)에는 상기 극판부재(E)의 경계를 표시하는 노치부(e1)가 형성되어 있다.
또한 상기 제2커터날(112a)은 탭(T)이 형성될 수 있도록 곡선형으로 형성되되, 전방커터날(k1)과 중간커터날(k2) 및 후방커터날(k3)로 나뉘어 설치된다.
그리고 상기 전방커터날(k1)은 가로부(a1)와 세로부(a2) 및 이들을 연결하는 곡면라운드부(a12)로 하여 'ㄱ'자 형상으로 형성되되 상기 세로부(a2)는 1차수직부(a21)와 상기 1차수직부(a21)의 끝단부에서 일측으로 경사지게 형성되는 경사부(a22) 및 상기 경사부(a22)의 끝단부에서 수직하게 형성되는 2차수직부(a23)로 형성되는 구조로 되어 있다.
그리고 상기 중간커터날(k2)은 상기 극판부재(E)의 경계를 표시하는 노치부(e1)가 형성되는 가로부(b1)와 상기 가로부(b1)의 일단부에 제1라운드부(b12)로 절곡되어 형성되는 제1세로부(b2) 및 상기 가로부(b1)의 타단부에 제2라운드부(b13)로 절곡되어 형성되는 제2세로부(b3)로 하여 'ㄷ'자 형상으로 형성되되 상기 세로부(b3)는 1차수직부(b31)와 상기 1차수직부(b31)의 끝단부에서 일측으로 경사지게 형성되는 경사부(b32) 및 상기 경사부(b32)의 끝단부에서 수직하게 형성되는 2차수직부(b33)로 형성되는 구조로 되어 있다.
그리고 상기 후방커터날(k3)은 가로부(c1)와 세로부(c2) 및 이들을 연결하는 곡면라운드부(c12)로 하여 'ㄱ'자 형상으로 형성되는 구조로 되어 있다.
여기서 상기 제2커터날(112a)을 구성하는 상기 중간커터날(k2)은 복수 개(n개, n은 2의 배수)의 극판부재(E)를 가공 절단할 수 있도록 n-1개의 커터날이 구비되고 이들은 모두 동일한 형상의 커터날로 형성되어 있다. 즉, 극판부재(E)를 2개씩 가공할 때에는 상기 중간커터날(k2)은 1개가 설치되고 극판부재(E)를 4개씩 가공할 때에는 상기 중간커터날(k2)은 3개가 설치되되 이들 3개가 모두 동일한 모양으로 형성되는 것이다.
따라서 상기 상부금형(110)과 상기 하부금형(120) 사이로 판 형상의 극판소재(M)를 공급하면 상기 상부금형(110)이 하강하면서 상기 제1커터날(111a)날이 극판소재(M)의 일측면을 절단하면서 상기 노치부(e1)을 형성하고 동시에,
상기 제2커터날(112a)이 극판소재(M)의 타측면을 절단하면서 상기 노치부(e1)와 상기 탭(T)을 형성시키게 된다.
여기서 상기 제1커터날(111a)이나 상기 제2커터날(112a)을 구성하는 상기 전방커터날(k1)과 상기 중간커터날(k2) 및 상기 후방커터날(k3)은 이들의 몸체의 모서리부에 형성되게 된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 상기 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이로 상기 극판소재(M)를 공급하면서 복수 개(n개, n은 2의 배수)의 극판부재(E)를 절단 가공하게 된다.
이와 같이 본 발명의 절단장치는 상기 극판소재(M)를 공급하여 상기 상부금형(110)과 상기 하부금형(120)을 통해 한 번에 2배수씩 상기 극판부재(E)를 가공 생산하게 된다.
즉, 상기 상부금형(110)과 상기 하부금형(120)을 통해 한 번에 상기 극판부재(E)를 2개씩 가공하는 경우, 상기 제1커터날(111a)은 1개가 설치되고 상기 제2커터날(112a)은 3개가 설치된다. 이는 상기 제1커터날(111a)은 n/2개이고 상기 제2커터날(112a)은 n+1개로 설치되는 구성에서 n=2인 경우이다.
그리고 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이,
상기 상부금형(110)과 상기 하부금형(120)을 통해 한 번에 상기 극판부재(E)를 4개씩 가공하는 경우, 상기 제1커터날(111a)은 2개가 설치되고 상기 제2커터날(112a)은 5개가 설치된다. 이는 상기 제1커터날(111a)은 n/2개이고 상기 제2커터날(112a)은 n+1개로 설치되는 구성에서 n=4인 경우이다.
여기서 상기 극판부재(E)를 4개 이상씩 가공하는 경우, 상기 제2커터날(112a)은 5개 이상의 개수로 설치되되, 최전방에 설치되는 상기 전방커터날(k1)과 최후방에 설치되는 상기 후방카타날(k3)를 제외한 중간부에 3개 이상의 상기 중간커터날(k2)는 모두 동일한 형상으로 설치되게 된다.
즉, 상기 극판부재(E)를 6개씩 가공하는 경우, 상기 제2커터날(112a)은 7개 (n+1에서 n=6인 경우)로 설치되되, 최전방에 설치되는 상기 전방커터날(k1)과 최후방에 설치되는 상기 후방카타날(k3)를 제외한 중간부에 5개의 상기 중간커터날(k2)이 모두 동일한 형상으로 설치되게 된다.
그리고 본 발명의 상기 제1커터날(111a)과 상기 제2커터날(112a)을 통해 한 번에 복수 개의 극판부재(E)를 절단 가공한 후에는 그 다음 공정에서 상기 극판부재(E)들 사이에 형성되는 상기 노치부(e1)를 연결하는 점선부와 상기 탭(T)의 여분(점선부)을 별도의 절단수단을 통해 절단하여 단일의 극판을 완성하여 생산된다.
그리고 상기 하부플레이트(121)에 구비되는 상기 제1커팅보드(121a)에는 상기 제1커터홀더(113a)에 구비되는 상기 제1커터날(111a)에 대응되도록 하부커터날(122)이 설치되고, 상기 제1커터홀더(113a)에는 상기 제1커터날(111a)을 고정하는 커터고정볼트(115)가 삽설되는 홀더구멍(113b)이 형성되며, 상기 하부플레이트(121)에는 상기 제1커터날(111a)을 밀어 이동시키는 가압수단(130)이 구비되어 있다.
여기서 상기 홀더구멍(113b)은 그 직경이 상기 커터고정볼트(115)의 볼트부보다는 크고 머리부보다는 작게 형성되고, 상기 가압수단(130)은 상기 제1커터날(111a)을 밀어주는 가압부(131)와 상기 가압부(131)를 전후 슬라이딩 시키는 작동손잡이부(132)로 구성되어 있다.
따라서 상기 작동손잡이부(132)를 정역회전시킴으로써 상기 가압부(131)가 상기 제1커터날(111a)을 밀어주도록 전진(소위 '커팅원점조정'이라 한다)하거나 후퇴할 수 있게 된다.
이와 같이 상기 가압수단(130)이 설치되는 것은 상기 제1커터날(111a)이 상기 하부커터날(122)의 측면으로 밀착되면서 하강하도록 하여 공급되는 극판소재(M)의 절단 가공효율을 향상시킬 수 있도록 하기 위함이다.
이는 가위날이 서로 밀착하면서 작동될 때 절삭효율이 최고로 좋아지는 원리와 동일하다.
이와 같은 구성으로, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 제1커터날(111a)의 측면을 가압하여 커팅원점조정을 하기 위해서는 상기 커터고정볼트(115)를 상기 홀더구멍(113b)을 통해 상기 제1커터날(111a)을 체결하되 완전히 고정하지 않고 가(假)고정을 한 후 상기 제1커터날(111a)을 상기 하부커터날(122)의 측면으로 하강시킨다. 이어 상기 가압수단(130)의 작동손잡이(132)를 돌려 주면 상기 가압부(131)가 전진하면서 상기 제1커터날(111a)을 측면에서 밀어주게 된다.
이때 상기 제1커터날(111a)과 상기 하부커터날(122) 사이에 갭(d)이 있는 경우 상기 제1커터날(111a)이 상기 갭(d) 만큼 이동하여 밀착된다. 이는 상기 홀더구멍(113b)이 상기 커터고정볼트(115)의 볼트부보다 크기 때문에 이동이 가능하게 된다. 이어 상기 커터고정볼트(115)를 완전히 체결한다.
그러면 상기 제1커터날(111a)과 상기 하부커터날(122) 사이에 갭(d)이 최소화되는 상태로 커팅원점이 조정되게 된다. 본 발명에서 갭은 통상 1 ~ 2μm (통상 2μm 이내)가 된다. 이와 같이 조정됨으로써 상기 제1커터날(111a)의 절단 효율이 배가된다.
이러한 조정수단의 구성은 상기 제2커터날(112a)도 동일하게 적용된다.
그리고 상기와 같이 조정된 상기 제1커터날(111a) 및 상기 제2커터날(112a)은 다수 회 반복적으로 사용한 후 다시 재조정하여 사용함으로써 이들의 내구성이 향상되게 된다. 초경합금으로 이루어진 커터날은 100만회 펀칭동작(기간으로는 7일)한후 위치조정을 하게 되는바, 이와 같이 자주 위치 조정을 할 경우에, 커터고정볼트(115)를 상기 홀더구멍(113b)을 통해 제1커터날(111a)을 가(假)고정을 한 후 상기 제1커터날(111a)을 상기 하부커터날(122)의 측면으로 하강시키고 이어 상기 가압수단(130)의 작동손잡이(132)를 돌려 상기 가압부(131)가 전진하면서 상기 제1커터날(111a)을 측면에서 밀어 위치 조정을 완료할 수 있으므로 매우 간단하다.
또한 본 발명은 상부금형과 하부금형에 커터날을 조정하는 상기 커터고정볼트(115)와 가압수단(130) 등으로 구성되는 조정수단을 구비하여 상부 커터날과 하부 커터날의 교차 간격을 신속하게 조절 위치세팅이 용이하도록 함으로써 극판소재의 가공효율과 커터날의 내구성을 높일 수 있도록 하는 동시에 커터날의 몸체크기를 최소화하여 제조비용을 줄일 수 있게 된다.
즉, 커터날 몸체를 커터홀더 내부로 삽설하는 구성에서 커터홀더 외측으로 설치 고정할 수 있도록 구성함으로써 몸체 크기를 작게 할 수 있어 제작 비용이 절감된다.
본 발명에서 상기 제1커터날(111a)과 상기 제2커터날(112a)을 복수 개로 설치하는 것은 초경합금을 이용하여 커터날을 제조하는데 초경합금의 특성상 일정길이 이상 제조하기가 현재의 여건상 불가능하기 때문이다. 현재의 여건으로는 초경합금으로 제조되는 커터날의 길이는 약 20cm정도이며 그 이상에서는 불량이 많이 발생되어 사용이 불가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수개 가공하는 프레스 금형장치는 절단수단이 구비된 상부금형부와 이를 보조하는 하부금형부를 설치하고 이들 사이로 얇은 판 형상의 극판소재가 연속적으로 공급되면서 전지에 구비되는 극판 부재를 동시에 복수 개 가공할 수 있도록 구성함으로써, 한 번에 복수 개의 극판을 정밀하고 균일하면서도 연속적으로 가공 생산할 수 있어 자동차용 전지의 극판부재에 대한 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있도록 하는 에 관한 것이다.
100:하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수개 가공하는 프레스 금형장치
110:상부금형
111:제1커터수단 111a:제1커터날 112:제2커터수단
112a:제2커터날 113:상부플레이트 114:스프리퍼
113a:제1커터홀더 113b:홀더구멍 115:커터고정볼트
k1:전방커터날
a1:가로부 a2:세로부 a12:곡면라운드부
a21:1차수직부 a22:경사부 a23:2차수직부
k2:중간커타날
b1:가로부 b2:제1세로부 b12:제라운드부 b13:제2라운드부
b3:제2세로부 b31:1차수직부 b32:경사부 b33:2차수직부
k3:후방커터날 c1:가로부 c2:세로부 c12:곡면라운드부
M:극판소재 E:극판부재 T:탭 e1:노칭부
120:하부금형
121:하부플레이트 121a:제1커팅보드 121b:제2커팅보드
121ah:제1개구부 121bh:제2개구부 122:하부커터날
130:가압수단
131:가압부 132:작동손잡이
110:상부금형
111:제1커터수단 111a:제1커터날 112:제2커터수단
112a:제2커터날 113:상부플레이트 114:스프리퍼
113a:제1커터홀더 113b:홀더구멍 115:커터고정볼트
k1:전방커터날
a1:가로부 a2:세로부 a12:곡면라운드부
a21:1차수직부 a22:경사부 a23:2차수직부
k2:중간커타날
b1:가로부 b2:제1세로부 b12:제라운드부 b13:제2라운드부
b3:제2세로부 b31:1차수직부 b32:경사부 b33:2차수직부
k3:후방커터날 c1:가로부 c2:세로부 c12:곡면라운드부
M:극판소재 E:극판부재 T:탭 e1:노칭부
120:하부금형
121:하부플레이트 121a:제1커팅보드 121b:제2커팅보드
121ah:제1개구부 121bh:제2개구부 122:하부커터날
130:가압수단
131:가압부 132:작동손잡이
Claims (7)
- 상부금형과 하부금형 사이로 하이브리드 자동차용 전지 극판소재(M)를 공급하고 상부금형의 커터수단이 승하강하면서 사각형의 극판부재(E)를 동시에 복수 개로 절단 가공하는 절단장치에 있어서,
상하 승강하면서 극판소재를 절단 가공하는 상부금형과,
상기 상부금형의 하부측에 구비되어 공급되는 상기 극판소재가 절단가능하도록 안착시켜 주는 하부금형으로 구성되고,
상기 상부금형의 하부면에는, 그 일측면부에 상기 극판소재의 일단면부를 절단하는 제1커터수단이 설치되고, 상기 일측면부와 마주보는 타측면에는 상기 극판소재의 타단면부에 볼록한 탭이 형성되도록 하여 절단하는 제2커터수단이 설치되되,
상기 제1커터수단(111)은 하단부와 탭(T)이 형성되는 상단부 및 길이방향의 양측면부로 형성되는 극판부재(E)의 상기 하단부만 절단하도록 설치되고, 또 상기 제2커터수단(112)은 탭(T)이 형성되는 상기 상단부만 절단하도록 설치되어 상기 제1,2커터수단(111,112)으로는 상기 길이방향의 양측면부가 절단되지 않도록 설치되며,
상기 제1커터수단(111)에는 가공하고자 하는 극판부재의 상기 하단부를 한번에 복수 개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n/2개의 초경합금으로 된 제1커터날이 구비되고, 상기 제2커터수단에는 가공하고자 하는 극판부재의 상기 상단부를 한번에 복수 개(n개, n은 2의 배수) 절단 가공할 수 있도록 n+1개의 초경합금으로 된 제2커터날이 구비되며,
상기 제1커터날은 극판소재의 일측면을 직선으로 커팅할 수 있도록 일직선 형상으로 형성되고, 상기 제2커터날은 극판소재의 타측면을 커팅하되 단자가 연결되는 볼록한 탭이 형성될 수 있도록 'ㄱ'자 형상 및 'ㄷ'자 형상의 곡선으로 형성되며,
상기 하부금형의 하부플레이트 상부면에 구비되는 제1커팅보드에는 상기 제1커터수단의 제1커터홀더에 설치되는 상기 제1커터날에 대응되는 하부커터날이 설치되고, 상기 제1커터홀더에는 상기 제1커터날을 고정하는 커터고정볼트가 삽설되는 홀더구멍이 형성되며, 상기 홀더구멍은 그 직경이 상기 커터고정볼트의 볼트부보다는 크고 머리부보다는 작게 형성되고,
상기 하부플레이트에는 상기 제1커터날을 가압시켜 위치를 조정시키는 가압수단이 구비되고, 상기 가압수단은 상기 제1커터날을 상기 하부커터날과 밀착하도록 이동시키는 가압부와 상기 가압부를 전후로 슬라이딩 시키는 작동손잡이부로 구성 설치되는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2커터날은 탭이 형성될 수 있도록 곡선으로 형성되되, 전방커터날과 중간커터날 및 후방커터날로 나뉘어 설치되고,
상기 전방커터날은 가로부와 세로부 및 이들을 연결하는 곡면라운드부로 하여 'ㄱ'자 형상으로 형성되되, 상기 세로부는 1차수직부와 상기 1차수직부의 끝단부에서 일측으로 경사지게 형성되는 경사부 및 상기 경사부의 끝단부에서 수직하게 형성되는 2차수직부로 형성되고,
상기 중간커터날은 가로부와 상기 가로부의 일단부에 제1라운드부로 절곡되어 형성되는 제1세로부 및 상기 가로부의 타단부에 제2라운드부로 절곡되어 형성되는 제2세로부로 하여 'ㄷ'자 형상으로 형성되되, 상기 세로부는 1차수직부와 상기 1차수직부의 끝단부에서 일측으로 경사지게 형성되는 경사부 및 상기 경사부의 끝단부에서 수직하게 형성되는 2차수직부로 형성되며,
상기 후방커터날은 가로부와 세로부 및 이들을 연결하는 곡면라운드부로 하여 'ㄱ'자 형상으로 형성되는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치.
- 제3항에 있어서,
상기 제1커터날 및 상기 중간커터날에는 상기 극판부재의 경계를 표시하는 노치부가 형성되는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치.
- 제4항에 있어서,
상기 제2커터날을 구성하는 상기 중간커터날은 복수 개(n개, n은 2의 배수)의 극판부재를 가공 절단할 수 있도록 n-1개의 커터날이 구비되고 이들은 모두 동일한 형상의 커터날로 형성되는 하이브리드 자동차용 전지 극판을 동시에 복수 개 가공하는 프레스 금형장치.
- 삭제
- 삭제
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Legal Events
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AMND | Amendment | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |