KR102446928B1

KR102446928B1 - 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법

Info

Publication number: KR102446928B1
Application number: KR1020220071289A
Authority: KR
Inventors: 서수용; 민병철; 민정훈
Original assignee: 상신이디피(주)
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2022-09-23
Also published as: WO2023243916A1

Abstract

본 발명은 대상물을 가압하는 펀치, 가압되는 대상물이 압출되는 압출부를 포함하며, 상기 펀치가 대상물을 가압하여 대상물이 상기 압출부로 유입되는 경우, 상기 압출부의 폭이 증가되도록 탄성 변형되고, 상기 펀치가 대상물을 계속 가압하여 대상물이 상기 압출부로부터 이탈되는 경우, 상기 압출부의 폭이 초기값으로 복원되도록 탄성 변형되는 다이 및 상기 다이의 압출부를 통하여 승강되고, 대상물이 안착되며, 대상물을 상승 또는 하강시키고, 대상물이 상기 다이에 간섭되어 상기 펀치와 대상물이 서로 분리되면, 상기 대상물을 상승시키는 녹아웃 유닛을 포함하는 이차 전지용 케이스 제조 장치에 관한 것이다.

Description

이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법{APPRATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING RECHARGEABLE BATTERY CASE}

본 발명은 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이차 전지 제조에 사용되는 케이스를 제조할 수 있는 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.

이차 전지(rechargeable battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능한 전지이다. 저용량의 이차 전지는 휴대폰이나 노트북 컴퓨터 및 캠코더와 같이 휴대가 가능한 소형 전자기기에 사용되고, 대용량 전지는 전기 자동차 등의 모터 구동용 전원으로 널리 사용되고 있다.

전지 모듈은 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대전력을 필요로 하는 기기 예컨대, 전기 자동차 등의 모터 구동에 사용될 수 있도록 고출력 전지셀을 복수개 직렬로 연결하여 이차 전지용 케이스에 수납하여 중대형의 전지 모듈을 구성하게 된다. 이러한 케이스는 전지셀의 열을 효과적으로 냉각하거나 경량화를 위해 알루미늄으로 제조된다.

이러한 이차 전지용 케이스는 딥드로잉(deep drawing) 공법을 이용하여 제조하는 것이 일반적이다. 기존의 딥드로잉 공법에 따르면, 대상물이 펀치에 의해 가압되며 다이를 하방으로 통과하는 1차 드로잉 공정과, 이후 펀치가 대상물에 삽입된 상태로 다이를 재차 통과하며 상방으로 배출되는 2차 드로잉 공정이 진행된다. 그러나, 1차 드로잉 공정 이후 2차 드로잉 공정이 추가적으로 진행됨에 따라 대상물에 예기지 않은 형상 변형이 발생되며, 최종 제품인 이차 전지용 케이스의 품질이 저하되는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 제조과정에서 대상물의 예기치 않은 형상 변형을 방지할 수 있는 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치는, 대상물을 가압하는 펀치, 가압되는 대상물이 압출되는 압출부를 포함하며, 상기 펀치가 대상물을 가압하여 대상물이 상기 압출부로 유입되는 경우, 상기 압출부의 폭이 증가되도록 탄성 변형되고, 상기 펀치가 대상물을 계속 가압하여 대상물이 상기 압출부로부터 이탈되는 경우, 상기 압출부의 폭이 초기값으로 복원되도록 탄성 변형되는 다이 및 상기 다이의 압출부를 통하여 승강되고, 대상물이 안착되며, 대상물을 상승 또는 하강시키고, 대상물이 상기 다이에 간섭되어 상기 펀치와 대상물이 서로 분리되면, 상기 대상물을 상승시키는 녹아웃 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 다이는, 상기 압출부가 상하방향으로 관통되도록 형성되는 베이스부, 상기 베이스부에서 상기 압출부가 위치되는 부분의 상측에 라운드지게 형성되어 대상물을 상기 압출부로 가이드하는 가이드부 및 상기 베이스부에서 상기 압출부가 위치되는 부분의 하측에 경사지게 형성되고, 대상물의 상단과 접촉된 상태에서, 특정 크기 이상의 외력이 대상물에 가해지지 않으면, 대상물이 상기 압출부로 이동되는 것을 제한하는 걸림부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 걸림부는 상기 베이스부의 길이 방향에 대해 70도 내지 80도 범위에 포함되는 각도로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 펀치의 폭(P), 상기 압출부를 통해 드로잉된 대상물의 두께(T) 및 상기 압출부의 폭의 초기값(D1)은 하기의 수학식을 충족할 수 있다.

또한, 상기 압출부는, 폭이 최대로 증가한 경우의 값(D2)과 폭의 초기값(D1)의 차이는 0.1mm 내지 0.5mm 범위에 포함될 수 있다.

또한, 다이가 결합되는 프레임, 상기 펀치를 상하방향으로 이동시키는 구동 유닛 및 상기 녹아웃 유닛과 상기 구동 유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 다이의 상부에 결합되는 상부 플레이트 및 상기 다이의 하부에 결합되고, 상기 프레임과 결합되는 하부 플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 대상물의 상단이 상기 다이의 걸림부에 접촉될 때까지 상기 펀치를 하강시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 대상물의 상단이 상기 다이의 걸림부에 접촉된 상태에서, 상기 펀치가 상승되도록 상기 구동 유닛을 제어하면서, 상기 녹아웃 유닛의 동작을 기준 시간 동안 정지시킨 다음, 대상물이 상승되도록 상기 녹아웃 유닛을 제어할 수 있다.

또한, 상기 기준 시간은 1.0초 내지 1.5초의 범위에 포함될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치는, 적어도 1회 이상의 드로잉 공정이 수행되어 상측이 개구된 입체 형상을 갖는 대상물을 이차 전지용 케이스로 제조하는 장치에 있어서, 펀치, 압출부 및 상기 압출부의 하측에 경사지게 형성된 걸림부를 구비한 다이 및 상기 압출부로 승강된 상태에서 대상물이 안착되는 녹아웃 유닛을 포함하고, 상기 펀치는, 상기 대상물의 내부에 삽입된 상태에서 상기 녹아웃 유닛과 함께 하강함으로써, 상기 대상물이 상기 압출부를 통과하여 상기 걸림부에 접촉되도록 하며, 이후 녹아웃 유닛이 고정된 상태에서 다시 단독 상승함으로써 상기 걸림부에 의해 상기 대상물과 분리되며, 상기 녹아웃 유닛은, 상기 펀치와 상기 대상물이 분리된 이후 상승함으로써, 상기 압출부를 통해 상기 대상물을 상측으로 배출시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 방법은, 적어도 1회 이상의 드로잉 공정이 수행되어 상측이 개구된 입체 형상을 갖는 대상물을 이차 전지용 케이스로 제조하는 방법에 있어서, 이송 유닛에 의해 상기 대상물이 다이의 압출부에 위치한 녹아웃 유닛 상에 위치되는 단계, 상기 대상물의 내부에 펀치가 삽입되고, 상기 펀치와 상기 녹아웃 유닛이 함께 하강함으로써, 상기 대상물이 상기 압출부를 통과하여 상기 압출부의 하측에 경사지게 형성된 걸림부에 접촉되도록 위치되는 단계, 상기 펀치가 상승함으로써 상기 걸림부에 의해 고정된 대상물로부터 분리되는 단계 및 상기 녹아웃 유닛이 상승하여 상기 압출부를 통해 상기 대상물을 상측으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 제조 신뢰성이 향상될 수 있는 이차 전지용 케이스 제조 장치 및 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 이차 전지용 케이스 제조 장치에서 펀치, 다이 및 녹아웃 유닛을 발췌하여 도시한 분해사시도이다.
도 3은 도 1의 이차 전지용 케이스 제조 장치를 도시한 수직 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스의 제조 방법을 도시한 순서도이다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 방법의 각 단계를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명과 관련된 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. "연결", "결합" 또는 "접속"의 경우, 물리적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것뿐만 아니라 필요에 따라 전기적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"되는 것으로 이해될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예들과 관련된 도면들을 참고하여, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 이차 전지용 케이스 제조 장치에서 펀치, 다이 및 녹아웃 유닛을 발췌하여 도시한 분해사시도이며, 도 3은 도 1의 이차 전지용 케이스 제조 장치를 도시한 수직 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 펀치(110), 다이(120) 및 녹아웃 유닛(150)을 포함할 수 있다.

펀치(110)는 대상물(M)을 가압할 수 있다. 펀치(110)는 막대 형상일 수 있다. 펀치(110)는 후술할 다이(120)의 상방에 위치되어 대상물(M)을 향하여 하강되거나 상승될 수 있다.

일반적인 딥드로잉 공정은 여러 단계를 거쳐서 연속적으로 대상물(M)을 압출할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)에 의해 대상물(M)이 가공되기 이전에도 대상물(M)을 적어도 1회 이상 드로잉하는 공정이 실시될 수 있고, 이때 가공된 대상물(M)의 형상은 상측이 개구된 입체(예를 들어, 육면체) 형상일 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 적어도 1회 이상 압출된 대상물(M)을 최종적으로 압출하여 이차전지용 케이스를 제조하는 장치일 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 이송 유닛(170)을 포함할 수 있다. 이송 유닛(170)은 각 공정에서 가공된 대상물(M)을 다음 공정으로 이송할 수 있다. 예를 들어, 이송 유닛(170)은 한 쌍으로 구성되어 대상물(M)의 양측면을 각각 파지하도록 설계될 수 있으며, 일정 구간마다 왕복 이동되면서 대상물(M)을 이전 공정에서 다음 공정으로 이동시킬 수 있다.

다이(120)는 펀치(110)에 의해 가압되는 대상물(M)을 압출시킨다. 이를 위하여 다이(120)는 가압되는 대상물(M)이 압출되는 압출부(122)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 압출부(122)는 다이(120)의 내부에 형성된 개구 영역으로 정의될 수 있으며, 이러한 압출부(122)의 크기 및 형상은 제조하려는 이차 전지용 케이스의 목표 형상에 맞게 설계될 수 있다. 대상물(M)은 펀치(110)에 의해 가압되어 압출부(122)를 통하여 압출되면서 목표 형상으로 제조될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)에서는 상기 펀치(110)가 대상물(M)을 가압하여 대상물(M)이 상기 압출부(122)로 유입되는 경우, 상기 압출부(122)의 폭이 증가되도록 다이(120)가 탄성 변형될 수 있다. 그리고, 상기 펀치(110)가 대상물(M)을 계속 가압하여 대상물(M)이 상기 압출부(122)로부터 이탈되는 경우, 상기 압출부(122)의 폭이 초기값으로 복원되도록 다이(120)가 탄성 변형될 수 있다.

이를 위한 다이(120)는 일례로 베이스부(121), 가이드부(123) 및 걸림부(124)를 포함할 수 있다.

베이스부(121)는 다이(120)의 몸체가 될 수 있다. 베이스부(121)의 형상은 일례로 블록 형상일 수 있다. 전술한 압출부(122)는 펀치(110)에 의해 가압되는 대상물(M)이 삽입되도록 상기 베이스부(121)를 상하방향으로 관통하는 형태를 가질 수 있다.

가이드부(123)는 상기 베이스부(121)에서 상기 압출부(122)가 위치되는 부분의 상측에 라운드지게 형성되어 대상물(M)을 상기 압출부(122)로 가이드할 수 있다. 이러한 가이드부(123)와 압출부(122)의 형상은 제조하려는 이차 전지용 케이스의 목표 형상에 맞게 설계될 수 있다.

대상물(M)이 펀치(110)에 의해 가압되어 가이드부(123)와 압출부(122)를 통하여 압출되면서 목표 형상으로 제조될 수 있다. 이를 위한 가이드부(123)의 곡률 반경(R)은 이차 전지용 케이스의 설계에 따라 변경될 수 있으므로, 특정 값으로 한정하지는 않는다.

걸림부(124)는 상기 베이스부(121)에서 상기 압출부(122)가 위치되는 부분의 하측에 경사지게 형성될 수 있다. 걸림부(124)는 대상물(M)의 상단과 접촉된 상태에서, 특정 크기 이상의 외력이 대상물(M)에 가해지지 않으면, 대상물(M)이 상기 압출부(122)로 이동되는 것을 제한할 수 있다. 즉, 후술할 녹아웃 유닛(150)에 의해 특정 크기 이상의 외력이 대상물(M)에 가해지면, 대상물(M)은 압출부(122)로 유입될 수 있다.

이를 위한 상기 걸림부(124)는 상기 베이스부(121)의 길이 방향(좌우 방향 또는 수평 방향)에 대해 70도 내지 80도 범위에 포함되는 각도(A)로 이루어질 수 있다.

걸림부(124)가 상기 베이스부(121)의 길이 방향에 대해 70도 미만의 경사면인 경우, 대상물(M)이 걸림부(124)에 걸린 상태를 유지하다가 녹아웃 유닛(150)에 의해 승강되는 과정에서 걸림부(124)로부터 자연스럽게 이탈되지 않으면서 대상물(M)이 파손될 수 있다. 그리고, 걸림부(124)가 상기 베이스부(121)의 길이 방향에 대해 80도를 초과하는 경사면인 경우, 대상물(M)이 걸림부(124)에 걸린 상태를 유지하지 못하고 펀치(110)와 함께 상승될 수 있다.

그러나, 걸림부(124)가 상기 베이스부(121)의 길이 방향에 대해 70도 내지 80도 범위에 포함되는 각도(A)로 이루어짐으로써, 펀치(110) 상승 시 대상물(M)이 걸림부(124)에 의해 펀치(110)와 자연스럽게 분리될 수 있을 뿐만 아니라, 펀치(110)가 대상물(M)로부터 분리된 이후 녹아웃 유닛(150)이 상승됨에 따라 대상물(M)이 압출부(122)로 자연스럽게 유입될 수 있다.

녹아웃 유닛(150)은 상기 다이(120)의 압출부(122)를 통하여 승강된다. 녹아눗 유닛(150)이 압출부(122)로 승강된 상태에서 대상물(M)이 안착될 수 있다. 녹아웃 유닛(150)은 대상물(M)을 상승 또는 하강시킬 수 있다. 대상물(M)이 상기 다이(120)에 간섭되어 상기 펀치(110)와 대상물(M)이 서로 분리되면, 녹아웃 유닛(150)은 상기 대상물(M)을 상승시킬 수 있다.

이를 위한 녹아웃 유닛(150)은 일례로, 지지판(151)과 액추에이터(152)를 포함할 수 있다. 지지판(151)은 다이(120)의 압출부(122)에 수용될 수 있는 형상으로 이루어질 수 있다. 액추에이터(152)는 지지판(151)의 하측과 결합되고, 지지판(151)을 상승 또는 하강시킨다. 액추에이터(152)는 일례로 유압 실린더, 공압 실린더, 래크와 피니언 기어 및 웜과 웜기어일 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

이와 같은 녹아웃 유닛(150)과 펀치(110)의 동작에 대해 다시 설명하면, 전술한 펀치(110)는 상기 대상물(M)의 내부에 삽입된 상태에서 상기 녹아웃 유닛(150)과 함께 하강할 수 있다. 이에 따라, 펀치(110)는 상기 대상물(M)이 상기 압출부(122)를 통과하여 상기 걸림부(124)에 접촉되도록 하며, 이후 녹아웃 유닛(150)이 고정된 상태에서 다시 단독 상승함으로써 상기 걸림부(124)에 의해 상기 대상물(M)과 분리될 수 있다.

그리고, 상기 녹아웃 유닛(150)은 상기 펀치(110)와 상기 대상물(M)이 분리된 이후 상승함으로써, 상기 압출부(122)를 통해 상기 대상물(M)을 상측으로 배출시킬 수 있다.

종래의 이차 전지용 케이스 제조 장치는 펀치가 하강하였다가 상승하는 과정에서 대상물도 펀치와 함께 상승하여 다시 드로잉되면서 펀치와 다이 사이에서의 마찰에 의하여 추가 변형이 발생하였다. 그러나, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 1차 드로잉 공정 이후 펀치(110)가 상승하는 경우 걸림부(124)를 통해 대상물(M)이 펀치(110)와 자동적으로 분리되므로, 대상물(M)이 제거된 상태의 펀치(110)만이 압출부(122)를 통과하여 상측으로 이동될 수 있다. 이후 펀치(110)와 분리된 대상물(M)은 다이(120)의 걸림부(124)에 일정 시간 걸린 상태를 유지하였다가 녹아웃 유닛(150)의 상승 동작에 의해 다이(120)의 상방으로 배출될 수 있다. 즉, 상술한 제조 공정에 따르는 경우 펀치(110)에 의한 2차 드로잉 공정이 제거되어 대상물(M)의 추가 변형을 방지할 수 있다.

대상물(M)의 소재는 연성이 있으면서, 약한 변형에 대해서는 탄성 복원될 수 있는 소재가 사용되는 것이 일반적이므로, 다이(120)에 의해 미세하게 가압이 되더라도, 다이(120)로부터 배출된 이후에 원래 형상으로 복원될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 종래와 다르게 대상물(M)이 펀치(110)와 함께 상승하여 다시 드로잉되지 않으므로, 대상물(M)이 변형되지 않고 목표 형상에 대응되는 케이스로 제조될 수 있다.

이를 위한 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)에 대해 상세하게 설명하면, 상기 펀치(110)의 폭(P), 압출부(122)를 통해 드로잉된 대상물(M)의 두께(T) 및 상기 압출부(122)의 폭의 초기값(D1)은 하기의 수학식을 충족할 수 있다.

여기서, 압출부(122)의 폭의 초기값(D1)은 펀치(110)와 대상물(M)이 압출부(122)를 통과하지 않는 상태에서의 압출부(122)의 폭(도면에 도시된 기준으로 좌우 방향의 폭)이다. 상기의 수학식 1에 기재된 바와 같이, 압출부(122)의 폭의 초기값(D1)은 압출부(122)를 통과하며 드로잉된 대상물(M)의 두께(T)의 두배에 펀치(110)의 폭(P)을 합한 것보다 작은 값일 수 있다.

펀치(110)가 대상물(M)을 가압하여 압출부(122)에 의해 압출되는 과정에서, 대상물(M)이 펀치(110)와 다이(120)에 의해 가압되면서 대상물(M)의 내벽의 두께가 감소되어 설계상의 목표 수치(예를 들어, T)로 변경될 수 있다. 이때, 압출부(122)의 폭은 D1에서 D2로 다소 증가될 수 있다.

이에 따라, 드로잉된 대상물(M)의 두께는 목표 수치(T)로 변경되며, 상술한 수학식 1을 만족함에 따라 펀치(110)가 상승하여도 대상물(M)은 압출부(122)를 통과하지 못하고 걸림부(124)에 걸린 상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 압출부(122)는 폭이 최대로 증가한 경우의 값(D2)과 폭의 초기값(D1)의 차이는 0.1mm 내지 0.5mm 범위에 포함될 수 있다.

상기와 다르게, D2와 D1 값의 차이가 0.1mm 미만인 경우, 다이(120)가 거의 변형되지 않아서 대상물(M)에 과도한 압력이 가해짐으로써, 대상물(M)의 내벽의 두께가 설계상의 수치보다 과도하게 감소될 수 있다. 또한, 펀치(110)와 대상물(M)이 다이(120)의 압출부(122)를 통과하기 어려울 수 있다.

그리고, D2와 D1 값의 차이가 0.5mm를 초과하는 경우, 다이(120)가 지나치게 변형되어 대상물(M)에 충분한 압력이 가해지지 않아서 대상물(M)의 내벽의 두께가 설계치까지 감소되기 어려울 수 있다.

그러나, 상기와 같이 D2와 D1 값의 차이가 0.1mm 내지 0.5mm 범위에 포함됨으로써, 대상물(M)의 내벽이 적절하게 가압되면서 설계상의 수치로 제조될 수 있다.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)에 대해 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 프레임(140), 구동 유닛(160) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

프레임(140)은 다이(120)와 결합될 수 있다. 프레임(140)은 지면 또는 작업 공간에 설치될 수 있다. 전술한 녹아웃 유닛(150)이 프레임(140)의 하부에 설치될 수 있다.

구동 유닛(160)은 상기 펀치(110)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 구동 유닛(160)은 펀치(110)의 상측과 결합될 수 있다. 구동 유닛(160)은 펀치(110)를 대상물(M)로 하강시키거나, 대상물(M)이 압출된 이후에 펀치(110)를 상승시킬 수 있다. 구동 유닛(160)은 펀치(110)와 직접적으로 결합되거나, 미도시된 펀치(110) 홀더에 의해 펀치(110)와 간접적으로 결합되는 것도 가능할 수 있다.

제어부(130)는 상기 녹아웃 유닛(150)과 상기 구동 유닛(160)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(130)는 녹아웃 유닛(150)의 액추에이터(152)를 동작시켜서 지지판(151)을 승강시킬 수 있고, 구동 유닛(160)을 동작시켜서 펀치(110)를 상하방향으로 이동시킬 수 있다. 이를 위한 제어부(130)는 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182)를 더 포함할 수 있다.

상부 플레이트(181)는 상기 다이(120)의 상부에 결합될 수 있다. 상부 플레이트(181)에서 상기 다이(120)의 압출부(122)와 대응되는 부분은 대상물(M)과 간섭되지 않도록 대상물(M)보다 상대적으로 큰 크기로 관통될 수 있다.

하부 플레이트(182)는 상기 다이(120)의 하부에 결합되고, 상기 프레임(140)과 결합될 수 있다. 이러한 하부 플레이트(182)에 의해 다이(120)가 프레임(140)에 안정적으로 고정될 수 있다. 여기서, 하부 플레이트(182)와 상부 플레이트(181)는 다이(120)와 추후 서로 분리가 가능하도록 볼트에 의해 체결될 수 있다.

한편, 상기와 다르게 상부 플레이트, 다이, 하부 플레이트가 일체형으로 이루어진 이차 전지용 케이스 제조 장치에서는 제조하려는 이차 전지용 케이스의 형상의 변화가 필요한 경우, 상부 플레이트, 다이, 하부 플레이트 전체를 교체해야 하기 때문에 많은 비용이 소요될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)는 다이(120)의 상하부 각각에 상부 플레이트(181)와 하부 플레이트(182)가 분리 가능하도록 결합되어 있으므로, 다이(120)가 손상되거나 반복적인 사용에 의하여 마모되는 경우, 다이(120)만 교체하여 사용할 수 있다. 또한, 제조하려는 이차 전지용 케이스의 형상의 변화가 필요한 경우, 기존의 다이(120)를 제거하고 다른 형상의 다이(120)를 설치하여 사용하는 것도 가능할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 장치(100)를 이용한 이차 전지용 케이스의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스의 제조 방법을 도시한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스의 제조 방법(S100)은 이송 유닛에 의해 상기 대상물이 다이의 압출부에 위치한 녹아웃 유닛 상에 위치되는 단계(S110), 상기 대상물의 내부에 펀치가 삽입되고, 상기 펀치와 상기 녹아웃 유닛이 함께 하강함으로써, 상기 대상물이 상기 압출부를 통과하여 상기 압출부의 하측에 경사지게 형성된 걸림부에 접촉되도록 위치되는 단계(S120), 상기 펀치가 상승함으로써 상기 걸림부에 의해 고정된 대상물로부터 분리되는 단계(S130) 및 상기 녹아웃 유닛이 상승하여 상기 압출부를 통해 상기 대상물을 상측으로 이동시키는 단계(S140)를 포함할 수 있다.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 이차 전지용 케이스 제조 방법의 각 단계를 도시한 도면이다. 구체적으로, 도 5는 대상물이 녹아웃 유닛에 안착된 상태를 도시한 도면이고, 도 6는 대상물이 펀치에 의해 하강되는 상태를 도시한 도면이며, 도 7은 다이의 걸림부가 대상물의 상단과 접촉된 상태를 도시한 도면이고, 도 8은 대상물이 펀치와 분리되고, 펀치만 상승하는 상태를 도시한 도면이며, 도 9은 대상물이 다이의 상방으로 배출되는 상태를 도시한 도면이다.

우선 도 5를 참조하면, 이송 유닛(170)에 의해 상기 대상물(M)이 다이(120)의 압출부(122)에 위치한 녹아웃 유닛(150) 상에 위치되는 단계(S110, 도 4 참조)에서는, 녹아웃 유닛(150)의 지지판(151)이 액추에이터(152)에 의해 상승하여 다이(120)에 대응되도록 위치된 상태에서, 이전 공정에서 가공된 대상물(M)이 이송 유닛(170)에 의해 지지판(151) 상에 위치될 수 있다. 이때, 대상물(M)이 녹아웃 유닛(150) 상에 위치된 상태에서 펀치(110)가 하강하기 시작한다.

다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 대상물(M)의 내부에 펀치(110)가 삽입되고, 상기 펀치(110)와 상기 녹아웃 유닛(150)이 함께 하강함으로써, 상기 대상물(M)이 상기 압출부(122)를 통과하여 상기 압출부(122)의 하측에 경사지게 형성된 걸림부(124)에 접촉되도록 위치되는 단계(S120, 도 4 참조)에 대해 설명한다. 상기 단계(S120, 도 4 참조)에서는 대상물(M)이 펀치(110)에 의해 하강되어 대상물(M)의 하단이 가이드부(123)에 접촉된다. 가이드부(123)는 대상물(M)이 압출부(122)로 자연스럽게 삽입되게 한다.

그리고, 대상물(M)이 펀치(110)에 의해 계속해서 하강되는 과정에서, 압출부(122) 사이의 간격이 D1에서 D2로 증가될 수 있다. 대상물(M)은 압출부(122)를 통과하면서 다이(120)와 압출부(122) 사이의 압력에 의해 두께가 T값으로 변경될 수 있다. 이때, 상기 제어부(130)는 대상물(M)의 상단이 상기 다이(120)의 걸림부(124)에 접촉될 때까지 상기 펀치(110)를 하강시킬 수 있다.

이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 대상물(M)이 압출부(122)로부터 이탈되면서 압출부(122)의 폭이 D2에서 D1으로 감소되고, 대상물(M)의 상단이 상기 다이(120)의 걸림부(124)에 접촉될 수 있다. 이에 따라, 걸림부(124)가 대상물(M)의 상단의 일측과 상하방향으로 간섭되도록 위치될 수 있다.

다음으로, 도 8을 참조하여 상기 펀치(110)가 상승함으로써 상기 걸림부(124)에 의해 고정된 대상물(M)로부터 분리되는 단계(S130, 도 4 참조)에 대해 설명한다. 제어부(130)는 대상물(M)의 상단이 상기 다이(120)의 걸림부(124)에 접촉된 상태에서, 상기 펀치(110)가 상승되도록 상기 구동 유닛(160)을 제어할 수 있다. 이때, 대상물(M)은 걸림부(124)에 의해 펀치(110)와 분리되고, 펀치(110)는 독립적으로 상승될 수 있다.

최종적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 녹아웃 유닛(150)이 상승하여 상기 압출부(122)를 통해 상기 대상물(M)을 상측으로 이동시키는 단계(S140, 도 4 참조)에서는, 제어부(130)가 상기 녹아웃 유닛(150)의 동작을 기준 시간 동안 정지시킨 다음, 대상물(M)이 상승되도록 상기 녹아웃 유닛(150)을 제어할 수 있다.

여기서, 상기 기준 시간은 1.0초 내지 1.5초의 범위에 포함될 수 있다. 기준 시간이 1.0초 미만인 경우, 펀치(110)가 대상물(M)과 분리되지 않은 상태에서 녹아웃 유닛(150)이 동작되어 대상물(M)을 상승시킬 수 있다. 반면, 기준 시간이 1.5초를 초과하는 경우, 공정을 진행하는 시간이 증가되어 생산성이 낮아질 수 있다.

그러나, 상기와 같이 기준 시간이 1.0초 내지 1.5초의 범위에 포함됨으로써, 펀치(110)와 대상물(M)이 충분히 분리된 상태에서 녹아웃 유닛(150)이 동작될 수 있으면서, 생산성이 감소되는 것도 방지할 수 있다.

계속해서 설명하면, 녹아웃 유닛(150)의 액추에이터(152)가 동작되어 지지판(151)이 상승하고, 대상물(M)이 지지판(151)에 의해 상승하면서 걸림부(124, 도 3 참조)로부터 이탈될 수 있다. 대상물(M)은 압출부(122)와 가이드부(123)를 순차적으로 통과하여 다이(120)의 상방으로 배출될 수 있다. 이후 녹아웃 유닛(150) 상에 위치한 대상물(M)은 별도의 인출 유닛(미도시)을 통하여 인출될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이지 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 이차 전지용 케이스 제조 장치
110: 펀치 120: 다이
121: 베이스부 122: 압출부
123: 가이드부 124: 걸림부
130: 제어부 140: 프레임
150: 녹아웃 유닛 160: 구동 유닛
170: 이송 유닛 181: 상부 플레이트
182: 하부 플레이트 M: 대상물

Claims

대상물을 가압하는 펀치;
가압되는 대상물이 압출되는 압출부를 포함하며, 상기 펀치가 대상물을 가압하여 대상물이 상기 압출부로 유입되는 경우, 상기 압출부의 폭이 증가되도록 탄성 변형되고, 상기 펀치가 대상물을 계속 가압하여 대상물이 상기 압출부로부터 이탈되는 경우, 상기 압출부의 폭이 초기값으로 복원되도록 탄성 변형되는 다이; 및
상기 다이의 압출부를 통하여 승강되고, 대상물이 안착되며, 대상물을 상승 또는 하강시키고, 대상물이 상기 다이에 간섭되어 상기 펀치와 대상물이 서로 분리되면, 상기 대상물을 상승시키는 녹아웃 유닛; 을 포함하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 다이는,
상기 압출부가 상하방향으로 관통되도록 형성되는 베이스부;
상기 베이스부에서 상기 압출부가 위치되는 부분의 상측에 라운드지게 형성되어 대상물을 상기 압출부로 가이드하는 가이드부; 및
상기 베이스부에서 상기 압출부가 위치되는 부분의 하측에 경사지게 형성되고, 대상물의 상단과 접촉된 상태에서, 특정 크기 이상의 외력이 대상물에 가해지지 않으면, 대상물이 상기 압출부로 이동되는 것을 제한하는 걸림부; 를 포함하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제2항에 있어서,
상기 걸림부는 상기 베이스부의 길이 방향에 대해 70도 내지 80도 범위에 포함되는 각도로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 펀치의 폭(P), 상기 압출부를 통해 드로잉된 대상물의 두께(T) 및 상기 압출부의 폭의 초기값(D1)은 하기의 수학식을 충족하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제1항에 있어서,
상기 압출부는,
폭이 최대로 증가한 경우의 값(D2)과 폭의 초기값(D1)의 차이는 0.1mm 내지 0.5mm 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제1항에 있어서,
다이가 결합되는 프레임;
상기 펀치를 상하방향으로 이동시키는 구동 유닛; 및
상기 녹아웃 유닛과 상기 구동 유닛의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 다이의 상부에 결합되는 상부 플레이트; 및
상기 다이의 하부에 결합되고, 상기 프레임과 결합되는 하부 플레이트; 를 더 포함하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는,
대상물의 상단이 상기 다이의 걸림부에 접촉될 때까지 상기 펀치를 하강시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제8항에 있어서,
상기 제어부는,
대상물의 상단이 상기 다이의 걸림부에 접촉된 상태에서, 상기 펀치가 상승되도록 상기 구동 유닛을 제어하면서, 상기 녹아웃 유닛의 동작을 기준 시간 동안 정지시킨 다음, 대상물이 상승되도록 상기 녹아웃 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
제9항에 있어서,
상기 기준 시간은 1.0초 내지 1.5초의 범위에 포함되는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
적어도 1회 이상의 드로잉 공정이 수행되어 상측이 개구된 입체 형상을 갖는 대상물을 이차 전지용 케이스로 제조하는 장치에 있어서,
펀치;
압출부 및 상기 압출부의 하측에 경사지게 형성된 걸림부를 구비한 다이; 및
상기 압출부로 승강된 상태에서 대상물이 안착되는 녹아웃 유닛; 을 포함하고,
상기 펀치는,
상기 대상물의 내부에 삽입된 상태에서 상기 녹아웃 유닛과 함께 하강함으로써, 상기 대상물이 상기 압출부를 통과하여 상기 걸림부에 접촉되도록 하며, 이후 녹아웃 유닛이 고정된 상태에서 다시 단독 상승함으로써 상기 걸림부에 의해 상기 대상물과 분리되며,
상기 녹아웃 유닛은,
상기 펀치와 상기 대상물이 분리된 이후 상승함으로써, 상기 압출부를 통해 상기 대상물을 상측으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 이차 전지용 케이스 제조 장치.
적어도 1회 이상의 드로잉 공정이 수행되어 상측이 개구된 입체 형상을 갖는 대상물을 이차 전지용 케이스로 제조하는 방법에 있어서,
이송 유닛에 의해 상기 대상물이 다이의 압출부에 위치한 녹아웃 유닛 상에 위치되는 단계;
상기 대상물의 내부에 펀치가 삽입되고, 상기 펀치와 상기 녹아웃 유닛이 함께 하강함으로써, 상기 대상물이 상기 압출부를 통과하여 상기 압출부의 하측에 경사지게 형성된 걸림부에 접촉되도록 위치되는 단계;
상기 펀치가 상승함으로써 상기 걸림부에 의해 고정된 대상물로부터 분리되는 단계; 및
상기 녹아웃 유닛이 상승하여 상기 압출부를 통해 상기 대상물을 상측으로 이동시키는 단계; 를 포함하는 이차 전지용 케이스의 제조 방법.