KR102405554B1

KR102405554B1 - 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치

Info

Publication number: KR102405554B1
Application number: KR1020220025437A
Authority: KR
Inventors: 안혁; 이상용; 엄태현
Original assignee: 안혁
Priority date: 2022-02-25
Filing date: 2022-02-25
Publication date: 2022-06-03
Also published as: CN116964764A; WO2023163294A1

Abstract

본 발명은 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단 금형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상부플레이트 위에서 타발유와, 타발유 분사의 동력원을 제공하는 분사에어가 삽입되고, 타발유가 분사에어와 결합되어 극판을 절단하는 초경펀치에서 배출되므로 원활한 타발유 공급이 이루어지는 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치에 관한 것이다.

Description

펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치{A battery electrode plate cutting device where oil is emitted from a punch}

하이브리드 전기자동차(HEV; Hybrid Electric Vehicle)의 보조 동력원으로써 리튬 이온 폴리머 전지 시스템에 대한 개발이 진행되고 있으며, 이러한 리튬 이온 폴리머 전지는 Ni-MH(니켈-금속수소) 전지에 비해 전압이 3배 이상 높고, 상온에서 출력이 매우 높은 것으로 알려져 있다. 따라서 고출력 고밀도 전지인 리튬 이온 폴리며 전지는 자동차 패키징 및 출력 특성을 보완할 수 있는 전지로 개발되고 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 구성되어 있다.

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.

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.

상기 '하이브리드 자동차용 리튬 이온 폴리머 전지의 극판가공유닛'의 구성을 간단히 살펴보면 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 구성된다.

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 극판부재가 가공될 수 있게 된다.

상기와 같은 종래의 극판가공유닛은 상부금형과 하부금형으로 구성되고 상부금형의 상부플레이트에는 그 하면부에 상부펀치홀더에 의해 지지되면서 고정 설치되는 커팅수단인 초경펀치가 구비되고, 하부금형의 하부플레이트에는 그 상부면으로 하부다이홀더에 의해 지지되도록 설치 고정되는 커팅수단인 다이펀치가 구비되는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 종래의 극판가공유닛은 상부펀치홀더에 초경펀치를 설치할 때 상기 상부펀치홀더에 상기 초경펀치가 정밀하게 삽설되도록 와이어커팅으로 삽설구멍을 절삭 가공하고 상기 삽설구멍 내부로 상기 초경펀치를 삽설한 후 상부플레이트를 통해 체결볼트로 체결 고정하는 구조로 되어 있다.

이러한 종래의 극판가공유닛은 극판소재가 상기 하부금형의 다이펀치 상부면으로 투입되면 상부금형의 초경펀치가 하강하면서 극판소재의 양단부를 절단하여 그 일단부는 극판의 바닥부인 바텀부가 형성되고, 타단부는 단자가 연결되는 탭부가 형성되는 극판부재를 가공하게 된다.

한편, 리튬 2차 전지 극판은 알루미늄으로 된 양극집전체 양면에 양극 활물질이 도포된 양극판과, 구리로 된 음극집전체의 양면에 음극 활물질이 도포된 음극판과, 양극판과 음극판의 사이에 개재되어 이들을 전기적으로 절연시키는 분리막으로 구성되며, 양극판, 분리막, 음극판 순으로 다수개를 적층하고 전해액과 함께 밀봉하여 리튬 2차 전지를 제조한다.

그리고 연속적으로 공급되는 전지 극판을 적당한 길이로 절단하거나 일부를 커팅하기 위해 극판가공유닛인 극판 타발금형을 사용하며, 상기 극판 타발금형은 프레싱 금형으로, 상하부 금형 사이로 스트랩 형상의 극판이 일측에서 연속적으로 투입되면, 상부금형에 구비된 펀치가 하강하면서 극판을 절단한다.

그런데 극판의 두께가 매우 얇기 때문에 펀치와 펀치홀 사이의 유격이 zero인 상태를 항상 유지해야 하며 이처럼 펀치와 펀치홀 사이의 유격을 최소화해야 하기 때문에 펀치와 펀치홀의 반복적인 상호 마찰로 인해 펀치는 마찰열이 발생하게 되고 이는 펀치의 변형을 가져올 수 있을 뿐 아니라 가공대상, 즉 극판을 열변형시키거나 눌러붙게 만드는 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해 작업 중에 펀치를 일정 온도 이하로 냉각시키도록 등록특허 제10-1943634호 '펀치냉각수단이 구비된 리튬 2차 전지 극판의 타발금형'은 펀치홀더에서 펀치가 관통하는 상부관통홀 하단으로부터 소정 높이에 요홈 형상의 배분유로가 내부면을 따라 둘러 형성되고 상기 배분유로 상에는 일정 간격으로 복수개의 상부미세통공이 하방 형성되며, 상기 배분유로의 상측에는 외부와 연통되어 냉매가 공급되는 냉매공급홀이 형성되고 상기 냉매공급홀로부터 상기 배분유로까지 상기 상부관통홀 내부면을 따라 냉각유로가 형성되어, 상기 냉각유로 및 배분유로를 흐르는 냉매가 상기 상부관통홀에 삽입되는 펀치의 외부면을 냉각시키고 상기 상부미세통공을 통해 하부관통홀로 유입되게 하는 펀치냉각수단이 구비된다.

그러나, 상기 냉매공급홀로부터 배분유로까지 상부관통홀 내부면을 따라 형성된 냉각유로 및 배분유로로 냉매가 흐르는데 냉각유로가 외부로 개방되어 있어 냉매공급홀에서 배출되며 압력이 사라지므로 냉매의 이동 시간이 오래 걸리고, 긴 유로를 가지므로 냉매를 처음 공급한 이후 안정화 시간이 많이 소요되는 단점이 있다.

또한, 종래의 펀치냉각수단은 냉각유로에 흐르는 냉매가 천천히 이동하여 이물질이 삽입되는 경우 이동이 중지되기도 하고, 무엇보다도 냉매의 이동속도가 늦어 금형의 승하강을 빨리하는 승하강장치와 제어수단이 개발되어도 개선된 펀치의 승하강 속도에 따라 냉매 공급량을 조절하지 못하는 문제가 있었다.

한편, 종래의 펀치냉각수단이 구비된 리튬 2차 전지 극판의 타발금형에서는 초경으로 이루어지는 펀치와 이를 감싸는 펀치홀더 및 스트리퍼가 스틸로 이루어지고, 직사각형으로 이루어지는 펀치가 삽입되는 펀치홀더 및 스트리퍼에 직사각형의 홀이 형성되어, 복잡한 구조를 갖는 양극판 형성부분에는 사용하기 어려웠다.

KR 10-0908573 (등록번호) 2009.07.14. KR 10-1691937 (등록번호) 2016.12.27. KR 10-1943634 (등록번호) 2019.01.23.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,

냉각을 위한 타발유에 이동 속도를 제어하는 동력을 제공하여 금형의 승하강 속도에 따라 적절한 양의 타발유 공급이 가능한 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 타발유가 이동하는 작은 이동홀로 인하여 타발유의 이동속도를 제어하지 못하는 경우에도 금형의 승하강 속도에 적합한 원활한 타발유 공급이 이루어져, 초경펀치가 초경다이와 마찰시 발생되는 열을 제거하며, 극판 절단시 발생되는 알루미늄 분진을 방지하는 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기 초경펀치의 타발유공급홀을 통과해 하부면 또는 측면에 형성된 타발유배출구에서 직접 타발유가 분사되므로 분사유로가 짧아 셋업시간이 적게 걸리며 안정화 시간이 짧은 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 2차 전지의 음극판은 물론 복잡한 양극판 형성 부분에도 사용할 수 있는 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상부금형과 하부금형 사이로 공급되는 극판소재를 가공하는 전지 극판 절단장치에 있어서, 상기 상부금형(110)을 구성하고, 상부로부터 타발유와 에어를 공급받는 상부플레이트(110a)와; 상기 상부플레이트(110a)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 고정되는 상부펀치홀더(112)와; 상기 상부펀치홀더(112)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 관통하며 극판소재를 고정하는 스트리퍼(113)와; 상기 하부금형(120)을 구성하는 하부플레이트(120a)의 상부면에서 극판소재를 안착 절단시키는 초경다이(121)가 고정되는 하부다이홀더(122);를 포함하되; 상기 상부플레이트(110a)에는 타발유가 공급되는 제1타발유삽입홀(114a)과 스크랩 배출을 돕는 배출에어가 공급되는 제1스크랩분사에어홀(114b)이 형성되는 타발유분기블록(114)과, 상기 타발유분기블록(114) 내에 삽입되고 타발유에 분사력을 공급하는 분사에어가 공급되는 타발유분사에어홀(115a)이 형성되는 타발유에어블록(115)과, 상기 타발유분기블록(114) 하부에 배치되고 분사에어와 타발유가 각각 유입되어 결합되는 분기블록베이스(116)가 매립되고; 상기 상부펀치홀더(112)에는 상기 분기블록베이스(116)에서 이송된 분사에어와 결합된 분사타발유를 초경펀치(111)에 형성되는 타발유공급홀(111a)로 공급하는 제3타발유삽입홀(117a)이 형성되는 에어분기블록(117)이 매립설치된다.

본 발명의 상기 초경펀치(111)는 상기 제3타발유삽입홀(117a)에서 공급받은 분사타발유를 공급받는 타발유공급홀(111a)이 상하를 관통하여 그 하부면에 타발유배출구(111b)가 형성된다.

본 발명의 상기 타발유에어블록(115)의 하면에는 타발유에어블록(115)을 관통하는 타발유분사에어홀(115a)의 끝단에서 분사에어를 다수의 경로로 분리하는 에어분기유로(115c)가 형성되고, 상기 에어분기유로(115c)의 각 분기마다 상기 분기블록베이스(116)의 에어삽입홀(116a)과 연결되어 분사에어가 아래방향으로 이동된다.

본 발명의 상기 타발유분기블록(114)의 제1타발유삽입홀(114a)은 타발유분기블록(114)의 하면에서 상기 타발유에어블록(115)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성된 타발유분기유로(114c)에서 분기블록베이스(116)의 제2타발유삽입홀(116b)로 연결되어 타발유가 아래 방향으로 이동된다.

본 발명의 상기 에어분기블록(117)은 그 하면에 상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)에서 이송된 배출에어를 분기시키는 에어분기홀(117b)이 더 형성된다.

본 발명의 상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)은 분기블록베이스(116)의 제2스크랩분사에어홀(116c)과 연결되고, 상기 제2스크랩분사에어홀(116c)은 상부플레이트(110a)를 관통하여 상기 에어분기홀(117b)과 연결되며, 상기 에어분기홀(117b)은 상부펀치홀더(112)를 관통하여 초경펀치(111)의 제4스크랩분사에어홀(111c)과 연결된다.

본 발명의 상기 분기블록베이스(116)는 에어삽입홀(116a)이 관통형성되어 분사에어가 이동되고, 상기 제2타발유삽입홀(116b)이 에어삽입홀(116a) 방향으로 경사지게 형성되어 타발유가 이동되며, 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 상기 분기블록베이스(116)의 내부에서 결합되는 제1타발유배출홀(116d)에서 분사타발유가 형성된다.

본 발명의 상기 분기블록베이스(116)는 상기 제2타발유삽입홀(116b)이 관통형성되어 타발유가 이동되고, 상기 에어삽입홀(116a)이 제2타발유삽입홀(116b) 방향으로 경사지게 형성되어 분사에어가 이동되며, 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 상기 분기블록베이스(116)의 내부에서 결합되는 제1타발유배출홀(116d)에서 분사타발유가 형성된다.

본 발명의 상기 초경펀치(111)는 상기 제3타발유삽입홀(117a)에서 공급받은 분사타발유를 공급받는 타발유공급홀(111a)이 내부를 이동하다가 그 측면에 타발유배출구(111b)가 형성된다.

본 발명의 상기 타발유분기블록(114)과 타발유에어블록(115)은 동일 평면상으로 배치되고, 상기 타발유에어블록(115)은 그 하부에 배치되는 분기블록베이스(116)와 그 외곽형상이 동일하다.

따라서, 본 발명의 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치는 냉각을 위한 타발유에 이동 속도를 제어하는 동력을 제공하여 금형의 승하강 속도에 따라 적절한 양의 타발유 공급이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 타발유가 이동하는 작은 이동홀로 인하여 타발유의 이동속도를 제어하지 못하는 경우에도 금형의 승하강 속도에 적합한 원활한 타발유 공급이 이루어져, 초경펀치가 초경다이와 마찰시 발생되는 열을 제거하며, 극판 절단시 발생되는 알루미늄 분진을 방지하는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 초경펀치의 타발유공급홀을 통과해 하부면 또는 측면에 형성된 타발유배출구에서 직접 타발유가 분사되므로 분사유로가 짧아 셋업시간이 적게 걸리며 안정화 시간이 짧은 효과가 있다.

또한, 본 발명은 2차 전지의 음극판은 물론 복잡한 양극판 형성 부분에도 사용할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치의 개략적인 사시상태도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치의 분리사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치에서 상부플레이트에 매립되는 타발유에어블록, 타발유분기블록, 분기블록베이스가 분리된 상태를 상부에서 바라본 사시도이고,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치에서 상부플레이트에 매립되는 타발유에어블록, 타발유분기블록, 분기블록베이스가 분리된 상태를 하부에서 바라본 사시도이고,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 타발유에어블록, 타발유분기블록, 분기블록베이스의 분리사시도이고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 타발유에어블록의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 타발유분기블록의 사시도이고,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 분기블록베이스의 사시도이고,
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 에어분기블록의 사시도이고,
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 타발유분기블록과 분기블록베이스가 결합되는 상태를 나타낸 분리사시도이고,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 타발유에어블록과 분기블록베이스가 결합되는 상태를 나타낸 분리사시도이고,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 에어분기블록과 초경펀치가 결합되는 상태를 나타낸 분리사시도이고,
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 펀치에서 타발유가 배출되는 전기 극판 절단장치에서 타발유와 에어가 공급되어 초경펀치의 하부면에서 배출되는 상태를 나타낸 단면도이고,
도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초경펀치의 사시도이고,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따라 펀치에서 타발유가 배출되는 전기 극판 절단장치에서 타발유와 에어가 공급되어 초경펀치의 측면에서 배출되는 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.

본 발명은 연속적으로 공급되는 극판소재를 상하 승강하면서 절단하는 상부금형(110)과, 상기 상부금형(110)의 하부측에 구비되어 공급되는 극판소재가 절단가능하도록 안착시켜 주는 하부금형(120) 사이로 극판소재가 공급되면 상부금형의 펀치가 승강하면서 극판을 가공하는 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치(100)에 있어서, 도 1 내지 도 15에 도시된 바와 같이,

상기 상부금형(110)을 구성하고, 상부로부터 타발유와 에어를 공급받는 상부플레이트(110a)와;

상기 상부플레이트(110a)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 고정되는 상부펀치홀더(112)와;

상기 상부펀치홀더(112)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 관통하며 극판소재를 고정하는 스트리퍼(113)와;

상기 하부금형(120)을 구성하는 하부플레이트(120a)의 상부면에서 극판소재를 안착 절단시키는 초경다이(121)가 고정되는 하부다이홀더(122);를 포함하되;

상기 상부플레이트(110a)에는 타발유가 공급되는 제1타발유삽입홀(114a)과 스크랩 배출을 돕는 배출에어가 공급되는 제1스크랩분사에어홀(114b)이 형성되는 타발유분기블록(114)과, 상기 타발유분기블록(114)에 삽입되고 타발유에 분사력을 공급하는 분사에어가 공급되는 타발유분사에어홀(115a)이 형성되는 타발유에어블록(115)과, 상기 타발유분기블록(114) 하부에 배치되고 분사에어와 타발유가 각각 유입되어 결합되는 분기블록베이스(116)가 매립되고;

상기 상부펀치홀더(112)에는 상기 분기블록베이스(116)에서 이송된 분사에어와 결합된 분사타발유를 초경펀치(111)에 형성되는 타발유공급홀(111a)로 공급하는 제3타발유삽입홀(117a)과, 상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)에서 이송된 배출에어를 분기시키는 에어분기홀(117b)이 하면에 형성되는 에어분기블록(117)이 매립설치된다.

본 발명은 상부금형으로 타발유와 에어를 공급하고, 이를 초경금속에서 배출하기 전에 서로 결합시켜 타발유의 이동속도와 이동량을 제어할 수 있으며, 이와 별도로 극판을 가공한 이후에 극판소재에서 절단된 스크랩(scrap)의 배출을 보조하는 별도의 에어를 상부금형에서 공급받는다. 용어의 혼동을 피하기 위하여 상부금형으로 공급되는 타발유와 에어의 결합전 공정을 지칭하는 경우에 ‘타발유’및 ‘에어’라 한다. '에어'에는 타발유와 결합하여 타발유 공급 속도를 제공하는 에어와 스크랩을 분리시키기 위한 에어가 각각 별도로 공급받고 별도의 유로를 따라 이동하며, 전체를 통합하여 설명하는 경우에는 ‘에어’로 표기하고, 타발유와 결합되는 에어만을 지칭하는 경우에는 ‘분사에어’라 하며, 스크랩을 분리시키기 위한 에어만을 지칭하는 경우에는 ‘배출에어’라 한다. 또한, 분사에어와 결합된 이후의 타발유를 ‘분사타발유’라 지칭한다.

‘극판소재’는 상부금형의 하강에 의하여 펀치가 절단하기 이전까지이고, 펀치에 의해 절단된 이후부터는 ‘극판’이라 한다. 또한 극판에서 돌출부가 있는 경우를 ‘양극판’돌출부가 없는 경우를 ‘음극판’으로 한다.

본 발명은 음극판을 물론 양극판에도 타발유를 필요한 양과 속도로 제공할 수 있는 장점이 있으며, 보다 복잡한 구조의 양극판을 위주로 도시하고 설명하나 이에 한정된 것은 아니다.

한편, 본 발명은 전기자동차용 배터리 이외에 핸드폰 배터리, 하이브리드용 배터리, 기타 전지, 차세대 전지(전고체, 리튬메탈, 리튬황, 수소전지 등)등 다양한 분야의 배터리 극판 제조용 금형에서 사용할 수 있다.

상기 상부금형(110)은 상하 승강하면서 연속적으로 유입되는 극판소재를 가합하여 절단하도록 하고, 상기 하부금형(120)은 상부금형(110)의 하부측에 구비되어 상부금형(110)와 맞물려 극판소재가 절단되도록 안착시켜준다. 상기 상부금형(110)을 구성하는 상부플레이트(110a)와 하부금형(120)을 구성하는 하부플레이트(120a)는 펀치와 다이를 정확하게 맞추기 위한 다수의 메인 가이드포스트(110b)에 의해 상하로 연결된다.

이와 같이 상기 상부금형(110)과 하부금형(120)은 메인 가이드포스트(110b)에 의해 상하로 연결된 구조를 가져 상기 하부금형(120)이 고정된 상태에서 상부금형(110)이 하강하면서 공급된 극판소재를 초경펀치(111)가 하부금형의 초경다이(121)과 맞물려 펀칭하면서 절단하는 구조이다.

상기 상부금형(110)과 하부금형(120) 사이로 극판소재가 공급되고, 상부금형(110)의 초경펀치(111)가 승강하면서 극판소재의 양단부를 절단하여 가공하되, 일단부는 극판의 바닥부인 바텀부(음극판)가 형성되고 타단부는 단자가 연결되는 탭부(양극판)가 형성된다. 이에 상기 상부금형(110)에는 바텀초경펀치와 탭초경펀치로 구분되어 각각 설치된다.

본 발명에서는 탭초경펀치가 극판소재에서 돌출형성되는 양극부분인 탭부를 가공 절단하기 위해서는 두 개의 초경펀치(111)로 분할되어 이격형성되고, 상기 초경펀치(111) 상부면을 상부펀치홀더(112)가 고정하고, 주변부를 스트리퍼(113)가 잡아주며 결합설치된다. 상기 초경펀치(111)는 하나로 구비될 수 있고, 본 발명은 이를 배제하지 않는다.

상기 상부플레이트(110a) 하부에 결합된 상부펀치홀더(112)와 하부플레이트(120a) 상부에 결합된 하부다이홀더(122) 사이에서 초경펀치(111)를 설치하기 위해 상부펀치홀더(112)와 하부다이홀더(122) 사이에는 다수의 서브 가이드포스트(110f)가 결합되고, 상기 서브 가이드포스트(110f)에 의해 상부펀치홀더(112)는 탄성지지되며, 상기 상부펀치홀더(112)의 정확한 하강을 안내하고 복귀를 수행하게 된다. 이에 상기 하부다이홀더(122)에 형성된 초경다이(121)와 상부펀치홀더(112)에 형성된 초경펀치(111)가 밀착된 상태로 절단작업이 이루어지게 된다.

상기 초경펀치(111)가 승강하면서 극판소재를 절단할 때 하부금형(120)의 초경다이(121)와 반복적인 상호 마찰로 인해 마찰열이 발생되며, 온도가 상승하게 된다. 이는 초경펀치(111)의 변형을 가져올 뿐만 아니라 극판의 열 변형이 발생될 수 있으므로, 상기 초경펀치(111)와 초경다이(121)가 마찰시 발생되는 마찰열을 제거하고, 절단시 발생되는 알루미늄 분진을 방지하기 위해 타발유를 공급한다. 상기 타발유는 점성이 있어서 작은 공급홀(공급홀이 크면 타발유의 양이 너무 많아지는 문제가 있다)을 통해 신속한 이동이 어렵고, 이물질이 공급홀 내로 유입될 경우에 타발유의 공급이 불가능하거나 매우 적게 공급되는 문제가 발생한다. 이러한 경우에는 금형 전체를 분해하여 이물질을 제거하여야 하는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 타발유를 적절하게 밀어주는 동력원을 제공하기 위해 분사에어를 공급한다. 분사에어는 콤프레샤에 의하여 그 공급양을 쉽게 제어할 수 있어 원하는 양과 속도의 타발율를 극판소재에 제공할 수 있다. 타발유가 단독으로 공급이 원활할 때는 분사에어를 공급하지 않을 수도 있다.

이와 같이 본 발명은 상부플레이트(110a) 상부에서 타발유를 초경펀치(111)까지 원활하게 공급하기 위한 에어투입라인, 즉 에어공급부(140)와, 타발유투입라인, 즉 타발유공급부(130)가 각각 구비되어 중간분기지점에서 만나 결합되어 빠르게 이동하며 초경펀치(111)로 공급된다. 이때, 에어공급부(140)와 타발유공급부(130)는 반대로 각각 타발유와 분사에어의 위치를 변경하여도 동일한 효과를 갖는다. 타발유 공급이 단독으로 원활한 경우에는 분사에어의 공급을 중지하고 타발유공급부(130)만 작동하여 타발유만을 투입할 수 있다.

한편, 상기 초경펀치(111)에서 분사에어와 결합된 분사타발유가 공급되는 타발유공급홀(111a)은 도 12에 도시된 바와 같이 초경펀치(111)를 관통하여 그 하부면에 타발유배출구(111b)를 형성시켜, 분사타발유가 초경펀치(111)의 하부면에서 배출되게 할 수 있다. 또한, 도 14에 도시된 바와 같이 초경펀치(111)를 관통하여 내려오다가 그 측면에 타발유배출구(111b)를 형성시켜 초경펀치(111)의 측면에서 분사타발유가 배출되게 할 수 있다.

상기 초경펀치(111)에는 극판소재가 타발되는 구간을 따라 타발유공급홀(111a)이 형성되고, 타발유공급홀(111a)의 갯수는 설계에 따라 변환가능하며, 도면상에서는 하나의 초경펀치(111)에 6~7개의 타발유공급홀(111a)과 타발유배출구(111b)가 형성된다.

상기 초경펀치(111)는 극판까지 분사타발유를 공급하는 타발유공급홀(111a)이 형성되고, 상기 타발유배출구(111b)까지 개방된 공간이 없으므로 분사에어와 결합된 분사타발유를 빠르게 배출할 수 있다.

한편, 상기 스트리퍼(113)에는 초경펀치(111)의 일부가 돌출되며 초경펀치(111)가 슬라이딩 가능하도록 구비된다.

상기 상부금형(110)이 하강하면 초경펀치(111)가 상부펀치홀더(112)의 하부면에 결합된 상태에서 상부펀치홀더(112)와 같이 하강하고 동시에 스트리퍼(113)도 하강하여 극판소재를 가압하여 고정시킨다. 이때, 상기 스트리퍼(113)의 하부면과 동일 평면상에 배치되어 있던 초경펀치(111)가 스트리퍼(113)의 하측으로 계속 하강하면서 하부다이홀더(122)의 펀치홀로 삽입되어 극판소재를 펀칭, 절단한다.

상기 상부플레이트(110a)의 하부에 배치되는 스트리퍼(113)는 스틸로 이루어지고, 극판소재를 고정하되, 초경펀치(111)가 극판소재를 절단하고 나서 위로 올라갈 때 극판소재를 상기 초경펀치(111)로부터 쉽게 떨어져 상부측으로 올라가는 것을 막아 준다. 상기 스트리퍼(113)는 상부플레이트(110a)에서 연장되어 설치되는 서브 가이드포스트(110f)에 의해 탄성적으로 슬라이딩 가능하도록 구비된다. 이는 상기 상부플레이트(110a)가 통상의 유압 또는 공압 실린더와 같은 통상의 구동수단(미도시) 등에 의해 상하 승강될 때 탄성력으로 극판소재를 눌러 상부측으로 올라가지 못하도록 제어한다.

이와 같이 상기 상부플레이트(110a), 초경펀치(111), 상부펀치홀더(112) 및 스트리퍼(113)가 상부금형(110)을 구성하고, 상기 하부플레이트(120a), 초경다이(121), 하부다이홀더(122)가 하부금형(120)을 구성한다.

한편, 상기 상부플레이트(110a) 상부에는 분기블록삽입홈(110c)이 형성되고, 상기 분기블록삽입홈(110c)으로 타발유공급부(130)와 연결되어 타발유가 공급되는 타발유분기블록(114)와 에어공급부(140)와 연결되어 분사에어가 공급되는 타발유에어블록(115)이 동일 평면(동일 높이)상에 배치되고, 타발유분기블록(114)과 타발유분기블록(114) 하부에 타발유와 분사에어가 결합되는 분기블럭베이스(116)가 삽입된다.

이와 같이 상기 상부플레이트(110a)에는 도 3 내지 5와 같이, 타발유가 공급되는 제1타발유삽입홀(114a)과 스크랩 배출을 돕는 배출에어가 공급되는 제1스크랩분사에어홀(114b)이 형성되는 타발유분기블록(114)과, 상기 타발유분기블록(114)과 동일 평면상에 배치되되 타발유분기블록(114) 내부의 중공인 에어블록삽입홈(114d)에 삽입되고 타발유 이동의 동력원을 제공하는 분사에어가 공급되는 타발유분사에어홀(115a)이 형성되는 타발유에어블록(115)과, 상기 타발유분기블록(114) 하부에 배치되고 분사에어와 타발유가 결합되는 분기블록베이스(116)가 매립된다. 따라서, 내부에 타발유분기블록(114)가 삽입되는 타발유에어블록(115)과 그 하부에서 단독으로 배치되는 분기블록베이스(116)는 그 외곽 형상이 동일하다.

상기 타발유분기블록(114)은 도 7과 같이, 상부면에서 하부면까지 관통형성되는 제1타발유삽입홀(114a)이 하면에 형성되는 타발유분기유로(114c)와 만나 타발유분기블록(114)의 주변부에서 타발유가 분기된다. 상기 타발유분기유로(114c)는 타발유분기블록(114)의 하면에서 상기 타발유에어블록(115)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성된다. 상기 타발유분기유로(114c)에서 이동하는 타발유는 펌프(미도시)에 의하여 강하게 타발유공급부(130)로 공급되어도 동일 평면상으로 형성된 상기 타발유분기유로(114c)을 이동하면서 이동력이 약화되어 별도의 동력원이 없으면 천천히 이동할 수밖에 없다.

상기 타발유분기블록(114)에 삽입되는 타발유에어블록(115)은 도 6과 같이, 상부면에서 하면까지 관통형성되는 타발유분사에어홀(115a)이 하면에 형성되는 에어분기유로(115c)와 연결되어 다수개로 분기된다. 상기 에어분기유로(115c)는 타발유에어블록(115)의 하면에서 방사상으로 형성된다. 상기 에어분기유로(115c)에서 이동하는 분사에어는 콤프레샤(미도시)를 제어하여 적절한 압력으로 에어공급부(140)로 공급되며 타발유분사에어홀(115a) 및 동일 평면상으로 형성된 에어분기유로(115c)을 지나면서도 계속적인 가압력을 유지할 수 있어, 분기블록베이스(116)에서 결합하는 분사타발유에 필요에 따른 적절한 이동력을 제공할 수 있다.

상기 분기블록베이스(116)는 도 5 및 8과 같이, 상부에서 타발유분기블록(114)과 타발유에어블록(115)이 결합되고, 직선방향으로 관통되는 에어삽입홀(116a)과, 상기 에어삽입홀(116a) 방향으로 하향경사지는 제2타발유삽입홀(116b)이 형성되며, 내부에서 상기 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 만나 하나의 제1타발유배출홀(116d)이 형성된다.

이에 상기 타발유에어블록(115)의 타발유분사에어홀(115a)은 도 11과 같이, 에어분기유로(115c)를 통해 다수개로 분기되고, 그 분기된 가지마다 분기블록베이스(116)의 에어삽입홀(116a)과 연결되어 분사에어가 이동되고, 상기 타발유분기블록(114)의 제1타발유삽입홀(114a)은 타발유분기블록(114)의 하부면에서 타발유에어블록(115)의 가장자리를 따라 형성된 타발유분기유로(114c)에서 분기블록베이스(116)의 제2타발유삽입홀(116b)로 연결되어 타발유가 이동된다. 상기 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)은 일대일로 결합될 수도 있고, 어느 하나의 삽입홀에 다른 매체가 이동하는 삽입홀이 다수개가 결합될 수도 있다.

그리고, 상기 분기블록베이스(116)의 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 만나며 빠르게 이동하는 분사에어와 천천히 이동하는 타발유가 결합되어 에어삽입홀(116a)의 끝부분인 제1타발유배출홀(116d)을 분사타발유가 통과하고 상부플레이트(110a)의 제2타발유배출홀(110e)을 통과해 하부로 이동한다. 이때 상부플레이트(110a)의 제2타발유배출홀(110e)를 형성하지 않고, 제1타발유배출홀(116d)에서 분사타발유가 분사되게 구비될 수도 있다.

상기 상부플레이트(110a)의 하부면에 배치되는 상부펀치홀더(112)는 상부면에 에어분기블록삽입홈(112a)이 형성되고, 상기 에어분기블록삽입홈(112a)에 스크랩을 밀어내기 위한 배출에어가 분기되는 에어분기블록(117)이 매립된다.

상기 에어분기블록(117)은 타발유와 분사에어가 결합된 분사타발유 상태로 내려오는 제3타발유삽입홀(117a)과, 스크랩을 배출하기 위한 배출에어를 분사하는 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)을 통과하고, 상기 분기블록베이스(116)의 제2스크랩분사에어홀(116c)을 통과하여 상기 상부플레이트(110a)의 제3스크랩분사에어홀(110d)과 연결되는 에어분기홀(117b)이 구비된다.

그리고, 상기 상부펀치홀더(112)의 에어분기블록삽입홈(112a)에는 분사타발유가 유입되어 분사되는 제3타발유삽입홀(117a)과, 제1스크랩분사에어홀(114b)에서 연장형성되어 초경펀치(111)의 제4스크랩분사에어홀(111c)까지 연결되는 에어분기홀(117b)이 형성된다. 상부펀치홀더(112)에서 설명하지 않는 다수개의 큰 홀은 볼트 체결홀이며, 분사타발유 및 배출에어와 관계가 없다.

이와 같이 상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)은 분기블록베이스(116)의 제2스크랩분사에어홀(116c)과 연결되고, 상기 제2스크랩분사에어홀(116c)은 상부플레이트(110a)를 관통하여 상기 에어분기홀(117b)과 연결되며, 상기 에어분기홀(117b)은 상부펀치홀더(112)를 관통하여 초경펀치(111)의 제4스크랩분사에어홀(111c)과 연결되어 배출에어를 분사한다.

이와 같이 상기 제3타발유삽입홀(117a)을 통과한 분사타발유는 초경펀치(111)의 타발유공급홀(111a)로 이동되고, 상기 에어분기홀(117b)을 통과한 배출에어는 제4스크랩분사에어홀(111c)을 관통하여 초경펀치(111) 하단까지 이동된다.

이에 상기 타발유공급홀(111a)을 통과해 타발유배출구(111b)에서 배출되는 분사타발유는 극판소재에 먼저 닿으면서 퍼지고 초경펀치(111) 및 초경다이(121)에 고르게 묻혀지며, 상기 제4스크랩분사에어홀(111c)에서 분사된 배출에어는 극판을 자르고 남은 스크랩을 배출시킨다.

이와 같이 본 발명은 타발유공급부(130)에서 공급된 타발유가 에어공급부(140)에서 공급된 분사에어와 결합되어 타발유공급홀(111a)의 타발유배출구(111b)까지 분사타발유를 빠르고 원활하게 공급된다.

그리고, 분사타발유가 먼저 극판소재와 접촉되고, 극판소재에서 퍼지며 초경펀치(111)가 극판소재를 절단하고, 초경펀치(111)와 초경다이(121)가 서로 접촉하며 분사타발유가 초경펀치(111)와 초경다이(121)의 측면에 닿게 된다. 이때, 배출되는 분사타발유의 공급양과 공급속도는 극판소재의 이동 속도 및 상부금형의 상하 이동 속도에 따라 분사에어를 제어하여 조절이 가능하다.

한편, 상기 타발유배출구(111b)가 초경펀치(111) 측면에 형성되었을 때는 스트리퍼(113)에도 분사타발유가 묻혀질 수 있다.

상기 타발유공급부(130)는 타발유분기블록(114)의 제1타발유삽입홀(114a)에 결합되고, 상기 에어공급부(140)는 타발유에어블록(115)의 타발유분사에어홀(115a)과 결합되되, 위치를 바꿔서 사용가능하다. 이에 상기 분기블록베이스(116)에서 타발유가 직진으로 이동하여 분사되고, 타발유보다 빠른 분사에어가 경사방향에서 타발유와 결합되어 타발유를 밀어주는 동력원으로 제공될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 분사타발유에 의해 펀치로 극판을 절단할 때 발생하는 열을 제거하고 미세한 알루미늄 분말이 날리는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치(100)는 냉각을 위한 타발유에 이동 속도를 제어하는 동력을 제공하여 금형의 승하강 속도에 따라 적절한 양의 타발유 공급이 가능한 효과가 있다.

100 : 펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치
110 : 상부금형 110a : 상부플레이트
110b : 메인 가이드포스트 110c : 분기블록삽입홈
110d : 제3스크랩분사에어홀 110e : 제2타발유배출홀
110f : 서브 가이드포스트
111 : 초경펀치 111a : 타발유공급홀
111b : 타발유배출구 111c : 제4스크랩분사에어홀
112 : 상부펀치홀더 112a : 에어분기블록삽입홈
113 : 스트리퍼 114 : 타발유분기블록
114a : 제1타발유삽입홀 114b : 제1스크랩분사에어홀
114c : 타발유분기유로 114d : 에어블록삽입홈
115 : 타발유에어블록 115a : 타발유분사에어홀
115b : 체결홀 115c : 에어분기유로
116 : 분기블록베이스 116a : 에어삽입홀
116b : 제2타발유삽입홀 116c : 제2스크랩분사에어홀
116d : 제1타발유배출홀 117 : 에어분기블록
117a : 제3타발유삽입홀 117b : 에어분기홀
117c : 볼트홀
120 : 하부금형 120a : 하부플레이트
121 : 초경다이 122 : 하부다이홀더
130 : 타발유공급부 140 : 에어공급부

Claims

상부금형과 하부금형 사이로 공급되는 극판소재를 가공하는 전지 극판 절단장치에 있어서,
상기 상부금형(110)을 구성하고, 상부로부터 타발유와 에어를 공급받는 상부플레이트(110a)와; 상기 상부플레이트(110a)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 고정되는 상부펀치홀더(112)와; 상기 상부펀치홀더(112)의 하부에 배치되며 초경펀치(111)가 관통하며 극판소재를 고정하는 스트리퍼(113)와; 상기 하부금형(120)을 구성하는 하부플레이트(120a)의 상부면에서 극판소재를 안착 절단시키는 초경다이(121)가 고정되는 하부다이홀더(122);를 포함하되;
상기 상부플레이트(110a)에는 타발유가 공급되는 제1타발유삽입홀(114a)과 스크랩 배출을 돕는 배출에어가 공급되는 제1스크랩분사에어홀(114b)이 형성되는 타발유분기블록(114)과, 상기 타발유분기블록(114) 내에 삽입되고 타발유에 분사력을 공급하는 분사에어가 공급되는 타발유분사에어홀(115a)이 형성되는 타발유에어블록(115)과, 상기 타발유분기블록(114) 하부에 배치되고 분사에어와 타발유가 각각 유입되어 결합되는 분기블록베이스(116)가 매립되고;
상기 상부펀치홀더(112)에는 상기 분기블록베이스(116)에서 이송된 분사에어와 결합된 분사타발유를 초경펀치(111)에 형성되는 타발유공급홀(111a)로 공급하는 제3타발유삽입홀(117a)이 형성되는 에어분기블록(117)이 매립설치되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 초경펀치(111)는 상기 제3타발유삽입홀(117a)에서 공급받은 분사타발유를 공급받는 타발유공급홀(111a)이 상하를 관통하여 그 하부면에 타발유배출구(111b)가 형성되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 타발유에어블록(115)의 하면에는 타발유에어블록(115)을 관통하는 타발유분사에어홀(115a)의 끝단에서 분사에어를 다수의 경로로 분리하는 에어분기유로(115c)가 형성되고,
상기 에어분기유로(115c)의 각 분기마다 상기 분기블록베이스(116)의 에어삽입홀(116a)과 연결되어 분사에어가 아래방향으로 이동되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제3항에 있어서,
상기 타발유분기블록(114)의 제1타발유삽입홀(114a)은 타발유분기블록(114)의 하면에서 상기 타발유에어블록(115)의 가장자리를 따라 연속적으로 형성된 타발유분기유로(114c)에서 분기블록베이스(116)의 제2타발유삽입홀(116b)로 연결되어 타발유가 아래 방향으로 이동되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 에어분기블록(117)은 그 하면에 상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)에서 이송된 배출에어를 분기시키는 에어분기홀(117b)이 더 형성되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제5항에 있어서,
상기 타발유분기블록(114)의 제1스크랩분사에어홀(114b)은 분기블록베이스(116)의 제2스크랩분사에어홀(116c)과 연결되고,
상기 제2스크랩분사에어홀(116c)은 상부플레이트(110a)를 관통하여 상기 에어분기홀(117b)과 연결되며,
상기 에어분기홀(117b)은 상부펀치홀더(112)를 관통하여 초경펀치(111)의 제4스크랩분사에어홀(111c)과 연결되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제4항에 있어서,
상기 분기블록베이스(116)는 에어삽입홀(116a)이 관통형성되어 분사에어가 이동되고, 상기 제2타발유삽입홀(116b)이 에어삽입홀(116a) 방향으로 경사지게 형성되어 타발유가 이동되며, 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 상기 분기블록베이스(116)의 내부에서 결합되는 제1타발유배출홀(116d)에서 분사타발유가 형성되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제4항에 있어서,
상기 분기블록베이스(116)는 상기 제2타발유삽입홀(116b)이 관통형성되어 타발유가 이동되고, 상기 에어삽입홀(116a)이 제2타발유삽입홀(116b) 방향으로 경사지게 형성되어 분사에어가 이동되며, 에어삽입홀(116a)과 제2타발유삽입홀(116b)이 상기 분기블록베이스(116)의 내부에서 결합되는 제1타발유배출홀(116d)에서 분사타발유가 형성되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 초경펀치(111)는 상기 제3타발유삽입홀(117a)에서 공급받은 분사타발유를 공급받는 타발유공급홀(111a)이 내부를 이동하다가 그 측면에 타발유배출구(111b)가 형성되는
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 타발유분기블록(114)과 타발유에어블록(115)은 동일 평면상으로 배치되고,
상기 타발유에어블록(115)은 그 하부에 배치되는 분기블록베이스(116)와 그 외곽형상이 동일한
펀치에서 타발유가 배출되는 전지 극판 절단장치.