KR102091274B1

KR102091274B1 - 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치

Info

Publication number: KR102091274B1
Application number: KR1020190158611A
Authority: KR
Inventors: 김준섭; 이영철
Original assignee: (주)피엔티
Priority date: 2019-12-02
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-03-19

Abstract

본 발명은 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치에 관한 것이다. 이는, 외부로부터 연속 공급되는 이차전지용 전극막소재를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 상부금형 및 하부금형과; 상기 상부금형 및 하부금형을 작동시켜 전극막소재를 트리밍 가공하는 금형구동부와; 상기 상부금형 및 하부금형의 작동 시 발생하는 힘에 의해 상하부금형이 기울어지는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상하부금형을 중심으로 대칭을 이룬 상태로 상하부금형을 지지하는 4개 이상의 수직컬럼과; 상기 수직컬럼을 수직으로 지지하는 프레임과; 상기 상부금형과 하부금형의 최대 벌어짐 간격을 조절하는 금형간격조절부를 포함한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치는, 전극막을 펀칭하는 상부금형과 하부금형 사이의 미세 간격 조절이 가능하므로, 시간이 오래되더라도 상하부금형의 간격이 최적 유지되므로 전체적인 동작 정밀성이 유지된다. 또한, 다수의 수직컬럼을 상하부금형의 둘레에 대칭으로 배치하여 상하부금형을 지지함으로써, 작동 시 미세하게 발생하는 상하부금형의 기울어짐 현상을 방지할 수 있어 그만큼 트리밍 정밀성이 뛰어나다.

Description

이차전지 전극막 트리밍용 금형장치{Mold device for trimming electrode film for secondary battery}

본 발명은 이차전지에 사용되는 전극막을 트리밍 가공하는 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상하부금형의 간격을 정밀 조절할 수 있는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치에 관한 것이다.

각종 모바일 전자기기의 전원으로 사용되는 리튬이차전지는, 작동 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 크며, 기억효과가 없어 완전히 방전시키지 않고 어느 정도 충전되어 있는 상태에서도 충전이 가능하다는 여러 장점을 갖는다. 더욱이 소형화가 가능하여 휴대전화는 물론 태블릿피씨나 노트북 컴퓨터와 같은 소형 전자기기에 채택되고 있다.

리튬이차전지는, 양극활물질을 금속박막 형태의 양극집전체에 도포하고, 음극활물질을 금속박막 형태의 음극집전체에 도포하여, 양극판과 음극판을 제조한 후, 양극판과 음극판 사이에 분리막을 끼운 상태로, 각형 또는 원통형 용기나 알루미늄 파우치에 삽입하고, 전해액을 충진 후 밀봉하는 과정으로 제작된다.

상기 금속박막 형태의 집전체는, 연속적으로 공급되는 일정폭의 전극막 소재를, 금형장치 내부로 통과시키며 트리밍 하여 제작된다. 상기 금형장치는, 펀치를 갖는 상부금형과 펀치홀이 형성된 하부금형을 구비하며, 얇은 막 형태의 연속된 소재가 상하부금형의 사이를 통과하는 동안, 소재를 펀칭하는 구조를 갖는다.

그런데 상기 전극막의 두께는 매우 얇기 때문에, 펀치와 펀치홀이 정확하게 맞아야 정상적인 시어링(shearing)이 가능하다. 예를 들어 펀치나 펀치홀이 마모된 경우, 절단면이 매끄럽지 못하고 절단면에 버(burr)가 남기 쉽다. 전극막에 남아 있는 버는, 전지의 작동 중, 전극막의 팽창에 의해 분리막을 관통하여 반대 전극에 접촉함으로써 내부 단락을 유발하기도 한다.

이와 같이, 전극막의 정밀한 절단이 그만큼 중요한데, 이를 위해 금형을 주기적으로 연마하는 것이 일반적이다. 그런데, 금형의 연마가 반복될수록 펀치의 길이가 점점 짧아져, 펀치홀에 대한 펀치의 간격이 커지게 된다. 간격이 벌어지면, 펀치가 펀치홀 내부에 충분하게 삽입될 수 없어 절단이 제대로 이루어지지 않게 되기 때문에, 연마와 함께 금형의 행정거리를 미세하게 증가시켜야 한다. 그런데 종래의 금형장치는, 상하부 금형의 간격을 미세 조절하기 위한 기능이 거의 없었다.

국내 공개특허공보 제10-2019-0047999호 (이차 전지용 전극 절단 투입 장치 및 이를 갖는 이차 전지 제조 장치) 국내 등록특허공보 제10-0901540호 (절단된 리튬 이온 이차전지 전극 경계부 제거장치) 국내 등록특허공보 제10-1660203호 (이차 전지의 제조 방법 및 전극 시트의 절단장치)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 상하부 금형의 간격을 간단한 방법으로 미세 조절할 수 있어, 효율적인 트리밍 가공을 가능하게 하는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 과제의 해결수단으로서의 본 발명의 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치는, 외부로부터 연속 공급되는 이차전지용 전극막소재를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 상부금형 및 하부금형과; 상기 상부금형 및 하부금형을 작동시켜 전극막소재를 트리밍 가공하는 금형구동부와; 상기 상부금형 및 하부금형의 작동 시 발생하는 힘에 의해 상하부금형이 기울어지는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상하부금형을 중심으로 대칭을 이룬 상태로 상하부금형을 지지하는 4개 이상의 수직컬럼과; 상기 수직컬럼을 수직으로 지지하는 프레임과; 상기 상부금형과 하부금형의 최대 벌어짐 간격을 조절하는 금형간격조절부를 포함한다.

또한, 상기 상부금형을 지지하는 상부승강판, 상기 상부승강판의 하부에 위치하며 하부금형을 지지하는 하부승강판을 더 포함하고, 상기 금형구동부는; 상기 하부승강판의 아래에 축회전 가능하도록 수평 지지되며, 상호 다른 회전중심축을 갖는 다수의 제1편심축부 및 제2편심축부를 구비한 평행한 한 쌍의 메인샤프트와, 상기 한 쌍의 메인샤프트를 동시에 축회전시키는 샤프트구동부와, 상기 메인샤프트의 축회전시 제1편심축부의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 상기 상부승강판에 승강운동력을 전달하는 제1승강유도부와, 상기 메인샤프트의 축회전시 제2편심축부의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 상기 하부승강판에 승강운동력을 전달하는 제2승강유도부를 구비한다.

또한, 상기 수직컬럼은 프레임에 지지된 상태로 승강운동 가능하고, 그 상단부가 상기 상부승강판과 결합하며, 상기 제1승강유도부는; 상기 메인샤프트의 제1편심축부에 링크되고 하향 연장되는 제1커넥팅아암, 상기 제1커넥팅아암의 하단부에 링크됨과 동시에 수직컬럼의 하단부에 고정되어, 제1커넥팅아암의 승강운동력을 수직컬럼으로 유도하는 승강력전달판을 포함하고, 상기 제2승강유도부는; 상기 메인샤프트의 제2편심축부에 링크되고, 상향 연장되어 상기 하부승강판에 핀연결되는 제2커넥팅아암을 구비한다.

아울러, 상기 제1커넥팅아암의 하단부에는 링크홀이 형성되고, 상기 승강력전달판에는 상기 링크홀에 대응하는 조절샤프트구멍이 마련되며, 상기 금형간격조절부는; 상기 링크홀과 조절샤프트구멍을 관통하여, 제1커넥팅아암을 승강력전달판에 링크시키는 것으로서, 상기 링크홀에 수용되는 미세편심축부를 갖는 한 쌍의 조절샤프트와, 상기 한 쌍의 조절샤프트를 동시에 축회전시키는 간격조절모터를 포함한다.

또한, 상기 미세편심축부는, 조절샤프트 자체의 회전중심축에 대해 편심된 편심축을 갖는 부분으로서, 상기 링크홀의 내주면에 밀착한 상태로 축회전하여 승강력전달판의 높이를 변화시킨다.

또한, 상기 양측 조절샤프트의 단부에는 풀리가 고정되어 있고, 상기 풀리는 조절샤프트를 동일한 회전속도로 회전시키는 타이밍벨트로 연결된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치는, 전극막을 펀칭하는 상부금형과 하부금형 사이의 미세 간격 조절이 가능하므로, 시간이 오래되더라도 상하부금형의 간격이 최적 유지되므로 전체적인 동작 정밀성이 유지된다.

또한, 다수의 수직컬럼을 상하부금형의 둘레에 대칭으로 배치하여 상하부금형을 지지함으로써, 작동 시 미세하게 발생하는 상하부금형의 기울어짐 현상을 방지할 수 있어 그만큼 트리밍 정밀성이 뛰어나다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 금형장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이다.
도 4는 도 2의 메인샤프트를 별도로 도시한 사시도이다.
도 5a는 도 4의 A-A선, 도 5b는 B-B선, 도 5c는 C-C선 단면도이다.
도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.
도 7은 도 2에 도시한 금형간격조절부의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 8b는 도 7의 금형간격조절부의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

기본적으로, 본 발명의 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치는, 외부로부터 연속적으로 공급되는 전극막소재를 트리밍 가공하는 것으로서, 상부금형과 하부금형의 간격을 최적 유지함으로써, 필요에 따라 상하부 금형의 간격을 조절할 수 있는 구조를 갖는 것이다.

이러한 금형장치의 기본 구조는, 외부로부터 연속 공급되는 이차전지용 전극막소재를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 상부금형 및 하부금형과; 상기 상부금형 및 하부금형을 작동시켜 전극막소재를 트리밍 가공하는 금형구동부와; 상기 상부금형 및 하부금형의 작동 시 발생하는 힘에 의해 상하부금형이 기울어지는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상하부금형을 중심으로 대칭을 이룬 상태로 상하부금형을 지지하는 4개 이상의 수직컬럼과; 상기 수직컬럼을 수직으로 지지하는 프레임과; 상기 상부금형과 하부금형의 최대 벌어짐 간격을 조절하는 금형간격조절부로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 트리밍장치의 측면도이다. 또한, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이며, 도 4는 도 2의 메인샤프트를 별도로 도시한 사시도이다. 그리고, 도 5a는 도 4의 A-A선, 도 5b는 B-B선, 도 5c는 C-C선 단면도이고, 도 6은 도 2의 Ⅵ-Ⅵ선 단면도이다.

도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치(10)는, 상하부금형(51b,53b), 금형구동부, 금형간격조절부(40)를 포함한다.

상부금형(51b) 및 하부금형(51b)은, 외부로부터 연속 공급되는 이차전지용 전극막소재(A)를 사이에 두고 위아래에서 상호 대향 배치된다. 아울러, 상부금형(51b)은 상부승강판(51a)의 저면에 고정되고, 하부금형(53b)은 하부승강판(53a)의 상면에 장착된다. 상기 하부승강판(53a)은 수직컬럼(27)에 지지된 상태로 슬라이딩 가능하고 상부승강판(53a)의 수직 하부에 위치한다.

금형구동부는, 상부금형(51b) 및 하부금형(51b)을 작동시켜 상하부금형이 전극막소재를 트리밍 가공하게 하는 것으로서, 한 쌍의 메인샤프트(14), 샤프트구동부, 제1승강유도부, 제2승강유도부를 포함한다.

메인샤프트(14)는, 하부승강판(53a)의 아래에 축회전 가능하도록 수평 지지되며, 상호 다른 회전중심축을 갖는 다수의 제1편심축부(14c) 및 제2편심축부(14b)를 구비한 샤프트로서 그에 관한 설명은 후술된다.

샤프트구동부는 메인샤프트를 동시에 축회전시키는 역할을 하는 것으로서, 메인모터(17)와 풀리(16)와 타이밍벨트(15)를 구비한다.

제1승강유도부는, 메인샤프트의 축회전시 제1편심축부(14c)의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 상부승강판(51a)에 승강운동력을 전달하는 것으로서, 메인샤프트의 제1편심축부에 링크되고 하향 연장되는 제1커넥팅아암(23), 제1커넥팅아암의 하단부에 링크됨과 동시에 수직컬럼(27)의 하단부에 고정되어, 제1커넥팅아암의 승강운동력을 수직컬럼으로 유도하는 승강력전달판(31a)을 포함한다.

제2승강유도부는, 제2편심축부(14b)의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 하부승강판(53a)에 승강운동력을 전달하는 것이며, 메인샤프트의 제2편심축부(14b)에 링크되고, 상향 연장되어 상기 하부승강판(53a)에 핀연결되는 제2커넥팅아암(25)을 갖는다.

금형간격조절부는, 상부금형과 하부금형의 최대 벌어짐 간격을 조절하는 것으로서 이에 대한 설명은 후술하기로 한다.

한편, 도시한 바와 같이, 본 실시예의 이차전지 전극막 트리밍용 그형장치는, 프레임(12), 네 개의 수직컬럼(27), 메인샤프트(14), 샤프트구동부, 승강력전달판(31), 금형간격조절부(40), 상부승강체(51), 하부승강체(53), 제1커넥팅아암(23), 제2커넥팅아암(25)을 포함한다.

프레임(12)은 전극막소재(A)의 이송경로에 배치되며, 수직컬럼(27)을 수직으로, 메인샤프트(14)를 수평으로 지지한다.

수직컬럼(27)은 프레임(12)에 지지된 상태로 수직으로 연장된 환봉형 부재로서 네 개가 동일한 사이즈를 갖는다. 수직컬럼(27)의 중심축선을 연결한 수평면상의 가상의 직선은 사각형을 이룬다. 아울러, 수직컬럼(27)은 그 상하단부가 상부승강판(51a) 및 조절승강판(31a)과 결합하여 하나의 몸체를 이루며, 제1커넥팅아암(23)에 의해 승강운동 한다. 상부승강판(51a)의 저면에 상부금형(51b)이 고정되어 있으므로, 결국, 상부금형(51b)이 전극막소재(A)의 상부에서 승강운동 하는 것이다.

메인샤프트(14)는, 수직컬럼(27)의 사이에서, 두 개가 상호 평행하게 수평 지지되며 샤프트구동부로부터 회전력을 전달받아 동시에 같은 방향으로 축회전 한다.

도 4 및 도 5a 내지 5c를 통해 메인샤프트(14)의 구성에 대해 설명하면 아래와 같다.

도시한 바와 같이, 메인샤프트(14)는, 길이방향으로 연장되며, 일단부에 베어링끼움부(14d), 타단부에 베어링끼움부(14d) 및 모터연결부(14e)를 갖는다.

베어링끼움부(14d)는 도 2에 도시한 바와 같이, 메인샤프트(14)를 프레임(12)에 지지시키는 베어링(19)이 고정되는 부분이다. 또한 모터연결부(14e)에는 풀리(16)와 커플러(18)의 일부가 고정된다. 커플러(18)는 메인샤프트(14)와 메인모터(17)의 구동축을 연결하는 기계요소이다. 메인모터에 직결되지 않은 측부 메인샤프트(14)에는 커플러(18)가 장착되지 않는다.

상기 풀리(16)는 동일한 직경을 가지며 타이밍벨트(15)를 통해 연결된다. 타이밍벨트(15)는 일측 메인샤프트(14)의 회전력을 타측 메인샤프트(14)로 전달한다. 풀리(16)의 사이즈가 동일하므로 메인샤프트(14)의 회전속도도 동일하다.

아울러, 메인샤프트(14)에는, 지지축부(14a), 제1편심축부(14c), 제2편심축부(14b)가 마련되어 있다.

지지축부(14a)는, 메인샤프트(14) 자체의 회전중심축(S)과 동일한 회전중심축을 가지며, 샤프트방진체(21)가 채워지는 부분이다. 샤프트방진체(21)는 지지축부(14a)를 축회전 가능하게 감싼 상태로 프레임(12)에 고정되는 부재로서, 회전하는 메인샤프트(14)의 떨림을 방지한다. 지지축부(14a)와 지지축부(14a)가 접하는 부분에 베어링이 구비됨은 당연하다.

또한, 제1편심축부(14c)는 제1커넥팅아암(23)이 연결되는 부분이고, 제2편심축부(14b)는 제2커넥팅아암(25)이 연결되는 부분이다. 제1편심축부(14c) 및 제2편심축부(14b)는 쌍을 이루며, 지지축부(14a)를 기준으로 반대편에 대칭으로 배치된다.

제1편심축부(14c)의 중심축인 제1편심축(S1)과, 제2편심축부(14b)의 회전중심축인 제2편심축(S2)는 회전중심축(S)을 기준으로 180도 각도에 위치한다. 회전중심축(S)는 메인샤프트(14) 자체의 회전중심축이다.

아울러, 지지축부(14a)를 기준으로 좌측에 위치한 제1편심축부(14c)의 제1편심축(S1)과 우측 제1편심축부(14c)의 제1편심축(S1)은 일치한다. 마찬가지로 지지축부(14a) 좌측의 제2편심축부(14b)의 제2편심축(S2)과 우측 제2편심축부(14b)의 제2편심축(S2)도 일치한다.

더 나아가 두 개의 메인샤프트(14)의 설치방향도 동일하다. 이를테면, 일측 메인샤프트(14)의 제1편심축부(14c)가 12시 방향을 가리킬 때, 타측 메인샤프트(14)의 제1편심축부(14c)도 12시 방향을 가리키는 것이다.

한편, 상기 샤프트구동부는, 양측 메인샤프트(14)를 동시에 동일한 방향으로 축회전 시키는 것으로서, 커플러(18)를 통해 일측 메인샤프트(14)와 직결되는 메인모터(17), 양측 메인샤프트의 단부에 고정되는 풀리(16), 양측 풀리를 연결하는 타이밍벨트(15)를 포함한다. 타이밍벨트(15)는 양측 메인샤프트(14)의 풀리(16)를 연결하며 메인모터(17)의 회전력을 양측 메인샤프트(14)로 동시에 전달한다.

또한 승강력전달판(31)는, 메인샤프트(14)의 하부에 설치된 상태로 수직컬럼(27)과 제1커넥팅아암(23)의 하단부에 결합하고, 메인샤프트(14)의 축회전시 제1커넥팅아암(23)의 승강 운동력을 받아 수직컬럼(27)으로 전달한다.

승강력전달판(31)는, 조절승강판(31a)과 아암홀더(31c)를 갖는다. 조절승강판(31a)은 사각판의 형태를 취하며 네 개의 제1커넥팅아암(23)의 연장부(23b)를 각각 하향 통과시키는 수직통로(31b)를 제공한다. 또한 아암홀더(31c)는 조절승강판(31a)의 저면에 고정되되, 각 수직통로(31b)의 아래쪽 측부에 위치하며, 도 7에 도시한 바와 같이 조절샤프트구멍(31d)을 갖는다. 조절승강판(31a)과 아암홀더(31c)는 일체로 구성될 수 있다.

상기 조절샤프트구멍(31d)은, 수직통로(31b)를 하향 통과한 연장부(23b) 하단의 링크홀(23c)과 대응하는 구멍으로서 조절샤프트(41)를 통과시킨다. 승강력전달판(31)와 제1커넥팅아암(23)은 조절샤프트(41)에 의해 링크된다.

한편, 금형간격조절부(40)는, 메인샤프트(14)에 대한 조절승강판(31a)의 간격을 미세 조절하는 역할을 한다. 위에 언급한 바와 같이, 조절승강판(31a)과 수직컬럼(27)과 상부승강판(51a)는 상호 결합하여 일체를 이루므로, 메인샤프트(14)에 대한 조절승강판(31a)의 간격이 1mm 만큼 늘었다면, 상부승강판(51a)에 고정되어 있는 상부금형(51b)이 1mm 만큼 하강한 상태로 작동한다.

금형간격조절부(40)를 통해 하부금형(53b)에 대한 상부금형(51b)의 간격을 조절할 수 있는 것이다. 금형간격조절부(40)는 메인샤프트(14)가 정지한 상태에서 사용하는 것이다.

도 7은 상기 금형간격조절부(40)의 구조 일부를 설명하기 위한 도면이고, 도 8a,8b는 금형간격조절부의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도시한 바와 같이, 금형간격조절부(40)는, 각 메인샤프트(14)의 연직방향 하부에 수평으로 배치되는 조절샤프트(41)와, 조절샤프트(41)를 동시에 축회전 시키는 간격조절모터(도 2의 43)를 포함한다. 간격조절모터(43)는 조절승강판(31a)의 하부에 고정된다.

상기 조절샤프트(41)는 일정직경을 갖는 환봉형 부재로서, 상기한 조절샤프트구멍(31d)과 링크홀(23c)을 관통하여, 승강력전달판(31)에 제1커넥팅아암(23)을 링크시키는 역할을 한다.

또한, 각 조절샤프트(41)에는 두 개의 미세편심축부(41a)를 갖는다. 미세편심축부(41a)는, 조절샤프트(41) 자체의 중심축(S4)로부터 편심된 편심축(S5)을 중심축으로 갖는 일정 부분이다. 미세편심축부(41a)도 일정 직경을 갖는다. 상기 미세편심축부(41a)는 링크홀(23c)의 내주면에 면접하며, 링크홀(23c) 내부에서 축회전한다.

각 조절샤프트(41)의 양단부에는 같은 사이즈의 종동풀리(45b)가 장착된다. 종동풀리(45b)는 타이밍벨트(46)를 통해 연결된다. 특히 도 6에 도시한 바와 같이, 조절샤프트(41)의 가운데에는 간격조절모터(43)가 설치된다. 간격조절모터(43)는 양측 조절샤프트(41)를 축회전 시키기 위한 것으로서, 구동축(43a)에 두 개의 구동풀리(45a)를 갖는다.

두 개의 구동풀리(45a) 중 하나의 구동풀리(45a)는 좌측 종동풀리(45b)에, 나머지 하나의 구동풀리(45a)는 우측 구동풀리(45a)에 대응하며 타이밍벨트(46)로 연결된다. 결국 양측 조절샤프트(41)는 하나의 간격조절모터(43)에 의해 동시에 동일한 속도로 축회전 하게 된다.

금형간격조절부(40)를 이용한 상하부금형(51b,53b) 사이의 간격 조절은, 메인샤프트(14)와 미세편심축부(41a)의 간격이 제1커넥팅아암(23)에 의해 일정하게 유지되어 있고, 또한 미세편심축부(41a)가 제1커넥팅아암(23)의 하단부에 잡혀 있기 때문에 가능하다.

가령 도 8a의 상태에서 조절샤프트(41)를 축회전시키면, 조절샤프트(41)는 편심축(S5)을 중심축으로 삼아 축회전하게 된다. 이 때, 상기한 중심축(S4)은 편심축(S5)의 주위를 공전하게 된다. 중심축(S4)이 편심축이 되고, 편심축(S5)이 실질적인 중심축이 되는 것이다.

도 8a에 도시한 바와 같이, 조절샤프트(41) 자체의 중심축(S4)이, 미세편심축부(41a)의 편심축(S5)의 수직 상부에 위치한 상태에서, 조절샤프트(41)를 180도 회전시키면, 도 8b에 나타낸 것처럼, 중심축(S4)이 편심축(S5)의 수직 하부로 내려가게 된다. 조절샤프트(41)를 지지하고 있는 아암홀더(31c)가 화살표 n방향으로 하강하는 것이다. 이 상태에서 조절샤프트(41)를 180도만큼 다시 회전시키면, 아암홀더(31c)가 다시 상승한다.

결국 조절샤프트(41)의 회전운동을 통해 승강력전달판(31)의 높이를 조절할 수 있게 된다. 승강력전달판(31)는 수직컬럼(27)을 통해 상부승강체(51)와 하나의 몸체를 이루므로, 상부금형(51b)의 높이 조절이 이루어지는 것이다.

한편, 상기 상부승강체(51)는, 사각판 형태의 상부승강판(51a)과, 상부승강판(51a)의 네 귀퉁이부에 구비되는 고정보스(51c)를 갖는다. 고정보스(51c)는 상부승강판(51a)을 수직컬럼(27)에 고정시키는 역할을 한다. 또한 상부승강판(51a)의 하부에는 상부금형(51b)이 고정된다. 위에 설명한 바와 같이, 상부승강체(51)는 수직컬럼(27)을 통해 승강력전달판(31)와 연결되므로, 승강력전달판(31)의 높이 변화는 상부승강체(51)의 높이에 반영된다.

하부승강체(53)는, 상부승강체(51)의 하부에 이격 배치되며, 네 귀퉁이부가 수직컬럼(27)에 지지되되 수직컬럼에 대해 미끄럼 운동이 가능하다. 하부승강체(53)는, 사각판 형태의 하부승강판(51a), 하부승강판(51a)의 네 귀퉁이부에 설치된 가이드보스(53c)를 갖는다.

가이드보스(53c)는 수직컬럼(27)을 통과시키는 원통형 부재로서, 수직컬럼(27)의 외주면에 대해 슬라이딩 가능하다. 상부승강체는 수직컬럼(27)에 대한 상대운동이 가능한 것이다.

또한 하부승강판(51a)에는 네 개의 끼움구멍(53d)이 마련되어 있다. 끼움구멍(53d)은 제2커넥팅아암(25)의 연장단부가 끼워지는 공간으로서, 연장단부는 끼움구멍(53d)에 삽입된 상태로 고정핀(53e)으로 고정된다. 아울러, 하부승강판(51a)의 상면에는 하부금형(53b)이 설치된다. 하부금형(53b)은 상부금형(51b)의 연직 하부에 위치하며 상부금형과의 사이로 전극막소재(A)를 통과시킨다.

제1커넥팅아암(23)은 모두 네 개가 적용되며, 각각, 메인샤프트(14)의 제1편심축부(14c)에 결합한 상태로 하향 연장되어 상기 미세편심축부(41a)에 링크된다. 제1커넥팅아암(23)은 제1편심축부(14c)의 회전력을 조절샤프트(41)로 전달한다.

참고로, 메인샤프트(14)가 축회전 하는 동안에는 조절샤프트(41)는 고정되어 있다. 상하부금형(51b,53b)이 전극막소재(A)을 펀칭하고 있는 상황에서, 상하부금형의 간격을 조절하지는 않기 때문이다.

제1커넥팅아암(23)은, 제1편심축부(14c)에 채워지는 샤프트결합부(23a)와, 샤프트결합부(23a)에 일체를 이루며 하향 연장되고 연장단부에 링크홀(도 7의 23c)을 갖는 연장부(23b)로 구성되고, 메인샤프트의 축회전에 종동하여 승강력전달판과 금형간격조절부와 수직컬럼과 상부승강체를 승강 운동시킨다.

제2커넥팅아암(25)은, 메인샤프트(14)의 제2편심축부(14b)에 결합하고, 상향 연장되어 하부승강체(53)에 연결되는 것으로서, 메인샤프트의 축회전에 종동하여 하부승강체(53)를 승강시키는 역할을 한다.

이러한 제2커넥팅아암(25)은, 메인샤프트(14)의 제2편심축부(14b)에 채워지는 샤프트결합부(25a)와, 샤프트결합부(25a)에 일체를 이루며 상향 연장되어 하부승강체에 고정핀(53e)으로 연결되는 연장부(25b)로 구성된다.

상기 구성을 갖는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치(10)의 작동은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상기 상하부금형(51b,53b)의 사이로 전극막소재(A)를 통과시키며 트리밍 가공하여 원하는 형상의 전극막을 따낸다. 이를 위해 상하부금형(51b,53b)을 반복적으로 승강시켜야 함은 물론이다. 말하자면, 상부금형(51b)이 하강할 때 하부금형(53b)은 상승시키고, 상부금형(51b)이 상승할 때 하부금형(53b)은 하강시키는 것이다.

이러한 상하부금형(51b,53b)의 승하강 운동은 메인모터(17)를 구동함으로서 이루어진다. 즉, 메인모터(17)를 작동하면 메인모터의 회전력이 타이밍벨트(15)를 통해 양측 메인샤프트(14)로 전달되고, 메인샤프트(14)의 회전력이 제1커넥팅아암(23)과 제2커넥팅아암(25)을 통과해 승강력전달판(31)와 하부승강체(53)로 전달됨으로서 이루어지는 것이다.(승강력전달판은 수직컬럼(27)을 통해 상부승강체(51)에 연결되어 있다.)

결국 하나의 메인모터(17)를 구동함에 의해 상하부금형의 작동이 구현되어 전극막소재의 트리밍 가공이 이루어진다.

한편, 상하부금형의 사용이 오래되어, 금형 사이의 간격을 줄여야 하는 상황이 발생한다면, 일단 메인모터(17)를 정지시키고 금형간격조절부(40)를 이용해 상부금형(51b)과 하부금형(53b)의 간격을 좁힌다.

즉, 조절샤프트(41)를 회전시켜, 도 8a와 같이 최대로 올라가 있는 중심축(S4)을 하강시키는 것이다. 중심축(S4)의 하강에 따라 아암홀더(31c)도 동시에 하강함은 물론이다. 중심축의 하강량은 필요에 따라 달라진다. 상기와 같은 미세조절이 완료되었다면, 간격조절모터(43)를 정지시키고, 트리밍 과정을 다시 시작한다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10:금형장치 12:프레임 14:메인샤프트
14a:지지축부 14b:제2편심축부 14c:제1편심축부
14d:베어링끼움부 14e:모터연결부 15:타이밍벨트
16:풀리 17:메인모터 18:커플러
19:베어링 21:샤프트방진체 23:제1커넥팅아암
23a:샤프트결합부 23b:연장부 23c:링크홀
25:제2커넥팅아암 25a:샤프트결합부 25b:연장부
27:수직컬럼 31:승강력전달판 31a:조절승강판
31b:수직통로 31c:아암홀더 31d:조절샤프트구멍
40:금형간격조절부 41:조절샤프트 41a:미세편심축부
43:간격조절모터 43a:구동축 45a:구동풀리
45b:종동풀리 46:타이밍벨트 51:상부승강체
51a:승강판 51b:상부금형 51c:고정보스
53:하부승강체 53a:승강판 53b:하부금형
53c:가이드보스 53d:끼움구멍 53e:고정핀
S:회전중심축 S1:제1편심축 S2:제2편심축
S4:중심축 S5:편심축

Claims

외부로부터 연속 공급되는 이차전지용 전극막소재를 사이에 두고 상호 대향 배치되는 상부금형 및 하부금형과;
상기 상부금형 및 하부금형을 작동시켜 전극막소재를 트리밍 가공하는 금형구동부와;
상기 상부금형 및 하부금형의 작동 시 발생하는 힘에 의해 상하부금형이 기울어지는 것을 방지하기 위한 것으로서, 상하부금형을 중심으로 대칭을 이룬 상태로 상하부금형을 지지하는 4개 이상의 수직컬럼과;
상기 수직컬럼을 수직으로 지지하는 프레임과;
상기 상부금형과 하부금형의 최대 벌어짐 간격을 조절하는 금형간격조절부를 포함하는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.
제1항에 있어서,
상기 상부금형을 지지하는 상부승강판, 상기 상부승강판의 하부에 위치하며 하부금형을 지지하는 하부승강판을 더 포함하고,
상기 금형구동부는;
상기 하부승강판의 아래에 축회전 가능하도록 수평 지지되며, 상호 다른 회전중심축을 갖는 다수의 제1편심축부 및 제2편심축부를 구비한 평행한 한 쌍의 메인샤프트와,
상기 한 쌍의 메인샤프트를 동시에 축회전시키는 샤프트구동부와,
상기 메인샤프트의 축회전시 제1편심축부의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 상기 상부승강판에 승강운동력을 전달하는 제1승강유도부와,
상기 메인샤프트의 축회전시 제2편심축부의 회전력을 전달 받아 승강운동하며 상기 하부승강판에 승강운동력을 전달하는 제2승강유도부를 포함하는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.
제2항에 있어서,
상기 수직컬럼은 프레임에 지지된 상태로 승강운동 가능하고, 그 상단부가 상기 상부승강판과 결합하며,
상기 제1승강유도부는;
상기 메인샤프트의 제1편심축부에 링크되고 하향 연장되는 제1커넥팅아암, 상기 제1커넥팅아암의 하단부에 링크됨과 동시에 수직컬럼의 하단부에 고정되어, 제1커넥팅아암의 승강운동력을 수직컬럼으로 유도하는 승강력전달판을 포함하고,
상기 제2승강유도부는;
상기 메인샤프트의 제2편심축부에 링크되고, 상향 연장되어 상기 하부승강판에 핀연결되는 제2커넥팅아암을 구비하는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.
제3항에 있어서,
상기 제1커넥팅아암의 하단부에는 링크홀이 형성되고, 상기 승강력전달판에는 상기 링크홀에 대응하는 조절샤프트구멍이 마련되며,
상기 금형간격조절부는;
상기 링크홀과 조절샤프트구멍을 관통하여, 제1커넥팅아암을 승강력전달판에 링크시키는 것으로서, 상기 링크홀에 수용되는 미세편심축부를 갖는 한 쌍의 조절샤프트와,
상기 한 쌍의 조절샤프트를 동시에 축회전시키는 간격조절모터를 포함하는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.
제4항에 있어서,
상기 미세편심축부는,
조절샤프트 자체의 회전중심축에 대해 편심된 편심축을 갖는 부분으로서, 상기 링크홀의 내주면에 밀착한 상태로 축회전하여 승강력전달판의 높이를 변화시키는 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.
제5항에 있어서,
상기 양측 조절샤프트의 단부에는 풀리가 고정되어 있고,
상기 풀리는 조절샤프트를 동일한 회전속도로 회전시키는 타이밍벨트로 연결된 이차전지 전극막 트리밍용 금형장치.