KR102455256B1 - 전극 제조용 전단금형 - Google Patents

전극 제조용 전단금형 Download PDF

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KR102455256B1 KR1020220042587A KR20220042587A KR102455256B1 KR 102455256 B1 KR102455256 B1 KR 102455256B1 KR 1020220042587 A KR1020220042587 A KR 1020220042587A KR 20220042587 A KR20220042587 A KR 20220042587A KR 102455256 B1 KR102455256 B1 KR 102455256B1
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Abstract

개시되는 전극 제조용 전단금형은, 연속적으로 공급되는 극판을 목적한 형상으로 전단 가공한다. 이러한 전극 제조용 전단금형은 하형; 하형 측으로 승강 구동하는 상형; 및 극판 전단 가공 시 측방력에 의한 상형의 펀치의 휨을 방지하는 펀치 밀림방지 수단;을 포함한다.

Description

전극 제조용 전단금형{SHEAR MOLD FOR MANUFACTURING ELECTRODE}
본 발명(Disclosure)은, 전극 제조용 전단금형에 관한 것으로, 상세하게는 측방력(side thrust)에 의한 펀치의 휨을 방지해 가공 정밀도를 높일 수 있게 하는 전극 제조용 전단금형에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
일반적으로, 이차전지(secondary battery)는 전극공정(electrode process), 조립공정(assembly process), 화성공정(formation process) 등을 거쳐 제조된다.
그리고 전극공정에서 제조된 양극판 또는 음극판(이하 '극판'이라 한다.)의 무지부(전극활물질이 코팅되지 않은 부분)에는 후행하는 조립공정에서 전극탭이 성형 가공된다.
전술한 전극탭을 성형 가공하는 장비로는 전단금형을 사용해 전극탭을 성형 가공하는 프레스 노칭장비와, 레이저를 사용해 전극탭을 성형 가공하는 레이저 노칭장비로 구분된다.
도 1은 종래 프레스 노칭장비의 전단금형을 개략적으로 나타낸 도면으로, 종래 전단금형(10)은 포켓(22)이 형성된 다이(20)와, 포켓(22)의 내부 및 외부로 승강 구동하면서 극판(P)에 전극탭(T)이 성형 가공되게 하는 펀치(30)를 포함한다.
즉, 다이(20)와 펀치(30) 사이로 극판(P)이 공급되면 펀치(30)는 주기적으로 포켓(22) 내부 및 외부로 진출입하는데, 이때 포켓(22) 내부로 삽입된 펀치(30)에 의해 극판(P)의 무지부에는 전극탭(T) 부분을 제외한 나머지 부분이 따내어지면서 전극탭(T)이 성형 가공된다.
그런데, 종래 전단금형(10)에서는 전극탭(T) 성형 가공 시 펀치(30)에 작용하는 측방력(side thrust)에 의해 펀치(30)에 휨이 발생하는 문제점이 있었으며, 이러한 문제로 인해 다이(20)와 펀치(30)의 클리어런스(clearance)에 변화가 생겨 가공 품질이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고 전술한 문제로 인해 펀치(30)와 다이(20)가 파손되는 또 다른 문제점이 있었을 뿐만 아니라 전단면에 버어(burr) 등이 발생하거나 전극탭(T)이 가공되지 않는 또 다른 문제점이 있었다.
한국공개특허공보 제10-2021-0070134호. 한국등록특허공보 제10-1857096호. 한국등록특허공보 제10-1691937호. 한국등록특허공보 제10-2252980호.
본 발명(Disclosure)은, 측방력에 의한 펀치의 휨을 방지하는 수단을 제공함으로써, 가공 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 펀치와 다이의 장수명화를 도모할 수 있게 하는 전극 제조용 전단금형의 제공을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따르면 연속적으로 공급되는 극판을 목적한 형상으로 전단 가공하는 전극 제조용 전단금형에 있어서, 전극 제조용 전단금형은, 하형; 하형 측으로 승강 구동하는 상형; 및 극판 전단 가공 시 측방력에 의한 상형의 펀치의 휨을 방지하는 펀치 밀림방지 수단;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 펀치 밀림방지 수단은, 극판 전단 가공 시 펀치를 따라 승강 작동하는 가이드 블록; 및 가이드 블록을 사이에 두고 펀치와 마주하게 하형의 다이 플레이트의 상부면 상에 고정 장착되며, 승강 작동하는 가이드 블록과 선 접촉하는 서포트;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 가이드 블록은 수직한 판 형상으로 제공되며, 가이드 블록은 볼트를 매개로 측방력이 작용하는 펀치의 내측면에 대향하는 펀치의 외측면 상에 고정 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 가이드 블록은 승강 작동 시 서포트와 선 접촉상태를 유지할 수 있는 길이를 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 가이드 블록의 하단 측은 펀치 하강 시 하형에 형성된 포켓을 거쳐 스크랩 배출공 내부로 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 서포트는, 가이드 블록에 선 접촉되도록 구름운동하는 다수의 구름부재; 및 구름운동 가능하게 구름부재들을 지지하는 지지블록;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 지지블록은 다이 플레이트에 체결되는 지지블록 체결볼트들을 매개로 다이 플레이트의 상부면에 분리 가능하게 고정 장착되되, 지지블록에는 지지블록 체결볼트들이 관통하는 수직한 관통공들이 형성되며, 관통공들은 구름부재들과 가이드 블록의 접촉 압력을 조절할 수 있도록 펀치 측으로 연장된 장공의 형태로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 지지블록의 선단 측에는 구름부재들이 회전 가능하게 지지되는 절개홈들이 지지블록의 폭 방향을 따라 이격되게 형성되며, 구름부재들은 회전축을 매개로 각각의 절개홈에 상하 방향으로 구름운동 가능하게 장착될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 구름부재들을 원통형 롤러, 또는 베어링 또는 캠 팔로워로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 펀치 밀림방지 수단은, 극판 전단 가공 시 서포트의 밀림을 방지하는 지지블록 밀림방지 볼트;를 더 포함하되, 지지블록 밀림방지 볼트는 지지블록에 간섭되지 않게 지지블록의 후단 측에 인접한 다이 플레이트에 설치되는 수직한 판 형상의 밀림방지 블록에 관통 체결되어 지지블록의 후단에 접촉할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 전극 제조용 전단금형에서, 밀림방지 블록의 하부 측은 밀림방지 블록 체결볼트에 의해 다이 플레이트에 단부 측에 고정 장착되고, 밀림방지 블록의 상부 측은 지지블록의 후단과 대면하도록 다이 플레이트의 상부 외측으로 연장되되, 밀림방지 블록의 상부 측에는 지지블록 밀림방지 볼트가 관통 체결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 펀치에 가이드 블록이 고정 장착되고, 가이드 블록이 다이 플레이트에 고정 장착된 서포트에 구름운동 가능하게 선 접촉된 상태를 유지하기 때문에 극판 전단가공 시 측방력에 의한 펀치의 휨을 방지할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 전술한 효과에 의해 가공 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 펀치와 다이의 장수명화를 도모할 수 있으며, 그로 인해 전극 제조용 전단금형의 신뢰도를 높일 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래 프레스 노칭장비의 전단금형을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형을 개략적으로 나타낸 도면으로, 펀치가 상승한 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형을 개략적으로 나타낸 도면으로, 펀치가 하강한 상태를 나타낸 도면.
이하, 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형(100)은 연속적으로 공급되는 극판(P)을 목적한 형상으로 전단 가공하는 것으로, 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형(100)은 하형(110)과, 하형(110)의 측으로 승강 구동하는 상형(130) 및 극판(P) 전단 가공 시 펀치(136)의 휨(밀림)을 방지하는 펀치 밀림방지 수단(150)을 포함한다.
먼저, 하형(110)은 다이 홀더(112)와, 다이 홀더(112)의 상부면에 설치되는 다이 플레이트(116)를 포함한다.
다이 홀더(112)에는 도시된 바와 같이 스크랩 배출공(114)이 형성되며, 스크랩 배출공(114)과 마주하는 다이 플레이트(116)에는 다이 안착홀(118)이 형성된다.
그리고 다이 안착홀(118)에는 성형 가공되는 극판(P)의 형상에 부합하는 다이(120)가 설치되며, 다이(120)와 다이 안착홀(118) 사이에는 극판(P) 전단 가공 시 상형(130)의 펀치(136)가 진출입하는 포켓(122)이 형성된다.
여기서, 극판(P) 전단 가공 시 발생하는 스크랩(S; 도 3 참조)은 포켓(122)을 거쳐 스크랩 배출공(114) 내로 낙하하고, 스크랩 배출공(114) 측으로 낙하한 스크랩(S)은 스크랩 배출공(114)과 연결되는 석션(suction; 도시되지 않음)에 의해 외부로 배출된다.
즉, 극판(P) 전단 가공 시 펀치(136)는 하강하면서 다이(120)에 놓여진 극판(P)을 전단시킴과 동시에 포켓(122) 내부로 진입하였다가 포켓(122) 외부로 상승하는데, 이때 펀치(136)와 다이(120)의 작용으로 인해 극판(P)은 목적한 형상으로 전단 가공된다.
여기서, 하형(110)를 구성하는 다이 홀더(112), 다이 플레이트(116) 및 다이(120)의 연결 관계는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상형(130)은 하부면이 다이 홀더(112)의 상부면과 마주하는 펀치 홀더(132)와, 펀치 홀더(132)의 하부면에 설치되는 펀치 플레이트(134) 및 전단 가공되는 극판(P)의 형상에 부합하는 펀치(136)를 포함한다.
펀치(136)는 상부면이 펀치 플레이트(134)의 하부면에 밀착되게 펀치 홀더(132) 및 펀치 플레이트(134)를 통해 삽입되는 펀치 체결 볼트(138)들에 의해 펀치 플레이트(134)의 하부면에 분리 가능하게 설치된다.
그리고 상형(130)은 펀치(136)에 간섭되지 않게 펀치 플레이트(134)의 하부에 배치되는 스트리퍼(도시되지 않음)을 더 포함한다. 스트리퍼는 펀치(136) 상승 시 펀치(136)를 따라 상승하는 극판(P)을 펀치(136)로부터 분리시킨다.
여기서, 상형(130)을 구성하는 펀치 홀더(132), 펀치 플레이트(134), 펀치(136) 및 스트리퍼의 연결 관계는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상형(130)의 승강 구동 역시 당 업계에서는 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고 도 2 내지 도 4에는 하나의 하형(110) 및 하나의 상형(130)만이 도시되어 있지만, 하형(110) 및 상형(130)은 극판(P)에 전극탭(T; 도 1 참조)이 가공되는 부분과 전극탭(T)에 대향하는 부분을 동시에 전단 가공할 수 있게 각각 한 쌍으로 제공될 수 있음을 누구나 알 수 있을 것이다.
한편, 펀치 밀림방지 수단(150)은 극판(P) 전단 가공 시 펀치(136)를 따라 승강 작동하는 가이드 블록(152)과, 승강 작동하는 가이드 블록(152)과 선 접촉상태를 유지해 측방력에 의한 펀치(136)의 휨을 방지하는 서포트(154)를 포함한다.
가이드 블록(152)은 도시된 바와 같이 대략 수직한 판 형상으로 제공되며, 통상의 볼트를 매개로 측방력이 작용하는 펀치(136)의 내측면에 대향하는 펀치(136)의 외측면 상에 분리 가능하게 고정 장착된다.
이러한 가이드 블록(152)는 극판(P) 전단 가공 시 펀치(136)를 따라 승강 작동하되, 가이드 블록(152)은 승강 작동 시 다이 플레이트(116)의 상부에 고정 장착된 서포트(154)와 항상 선 접촉상태를 유지할 수 있는 충분한 길이를 가지도록 형성된다.
즉, 가이드 블록(152)은 펀치(136)가 하강하거나 상승하더라도 서포트(154)와 항상 선 접촉상태를 유지할 수 있는 길이를 가지도록 형성된다.
여기서, 가이드 블록(152)의 하단 측은 극판(P) 전단 가공 시 펀치(136)를 따라 하강하면서 포켓(122)을 거쳐 스크랩 배출공(114) 내부로 삽입되는데, 이렇게 스크랩 배출공(114) 내부로 삽입되는 가이드 블록(152)에 의해 스크랩(S)이 포켓(122)에 걸리는 것을 막을 수 있게 된다.
서포트(154)는 도시된 바와 같이 가이드 블록(152)을 사이에 두고 펀치(136)와 마주하게 다이 플레이트(116)의 상부면 상에 설치된다.
서포트(154)는 구름부재(164)들과, 구름부재(164)들을 지지하는 지지블록(156)을 포함한다.
지지블록(156)은 도시된 바와 같이 소정의 두께를 가지는 대략 수평한 판 형상으로 제공된다.
이렇게 제공되는 지지블록(156)은 다이 플레이트(116)에 체결되는 지지블록 체결볼트(158)들을 매개로 다이 플레이트(116)의 상부면에 분리 가능하게 고정 장착되는데, 지지블록(156)에는 지지블록 체결볼트(158)들이 관통하는 수직한 관통공(160), 즉 지지블록 체결볼트(158)의 나사부가 관통하며 지지블록 체결볼트(158)의 머리부가 걸쳐지는 관통공(160)이 형성된다.
이때, 관통공(160)들은 구름부재(164)들과 가이드 블록(152)의 접촉 압력을 조절할 수 있도록 펀치(136) 측으로 연장된 장공의 형태로 형성된다.
구름부재(164)들은 가이드 블록(152)과 대면하는 지지블록(156)의 선단 측에 장착된다.
이를 위해서, 지지블록(156)의 선단 측에 구름부재(164)들이 회전 가능하게 지지되는 절개홈(162)들이 지지블록(156)의 폭 방향을 따라 소정의 간격으로 이격되게 형성된다.
그리고 구름부재(164)들은 회전축(166)을 매개로 각각 절개홈(162)에 상하 방향으로 구름운동 가능하게 장착된다.
이렇게 지지블록(156)에 장착된 구름부재(164)들은 가이드 블록(152)에 구름 운동 가능하게 선 접촉하는데, 구름부재(164)들은 가이드 블록(152)의 승강을 안내하면서 지지블록(156)과 함께 측방력에 의한 펀치(136)의 휨을 방지한다.
본 발명에서는 구름부재(164)들을 특별히 한정하지 않지만, 구름부재(164)들은 원통형 롤러, 또는 통상의 베어링 또는 통상의 캠 팔로워 일 수 있다.
한편, 펀치 밀림방지 수단(150)은 극판(P) 전단 가공 시 서포트(154)의 밀림을 방지하는 지지블록 밀림방지 볼트(168; set screw)를 더 포함한다.
지지블록 밀림방지 볼트(168)는 지지블록(156)에 간섭되지 않게 지지블록(156)의 후단 측에 인접한 다이 플레이트(116)에 설치되는 밀림방지 블록(170)에 관통 체결된다.
이때, 밀림방지 블록(170)은 도시된 바와 같이 수직한 판 형상으로 제공되며, 밀림방지 블록(170)의 하부 측은 밀림방지 블록 체결볼트(172)에 의해 다이 플레이트(116)에 단부 측에 고정 장착된다.
그리고 밀림방지 블록(170)의 상부 측은 지지블록(156)의 후단과 대면하도록 다이 플레이트(116)의 상부 외측으로 연장되는데, 지지블록 밀림방지 볼트(168)는 다이 플레이트(116)의 상부 외측으로 연장된 밀림방지 블록(170)을 관통 체결된다.
이렇게 밀림방지 블록(170)에 관통 체결되는 지지블록 밀림방지 볼트(168)의 연장단, 즉 지지블록 밀림방지 볼트(168)의 헤드부에 대향하는 연장단은 지지블록(156)의 후단에 접촉해 극판(P) 전단 가공 시 서포트(154)가 밀리는 것을 방지한다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 전극 제조용 전단금형(100)은 펀치(136)에 가이드 블록(152)이 고정 장착되고, 가이드 블록(152)이 다이 플레이트(116)에 고정 장착된 서포트(154)에 구름운동 가능하게 선 접촉된 상태를 유지하기 때문에 극판(P) 전단가공 시 측방력에 의한 펀치(136)의 휨을 방지할 수 있으며, 그로 인해 가공 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 펀치(136)와 다이(120)의 장수명화를 도모할 수 있게 하는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Claims (11)

  1. 연속적으로 공급되는 극판을 목적한 형상으로 전단 가공하는 전극 제조용 전단금형에 있어서,
    상기 전극 제조용 전단금형은,
    하형;
    상기 하형 측으로 승강 구동하는 상형; 및
    상기 극판 전단 가공 시 측방력에 의한 상기 상형의 펀치의 휨을 방지하는 펀치 밀림방지 수단;을 포함하며,
    상기 펀치 밀림방지 수단은,
    상기 극판 전단 가공 시 상기 펀치를 따라 승강 작동하는 가이드 블록; 및
    승강 작동하는 상기 가이드 블록에 선 접촉되도록 구름운동하는 다수의 구름부재와, 상기 가이드 블록을 사이에 두고 상기 펀치와 마주하게 상기 하형의 다이 플레이트의 상부면 상에 고정 장착되되, 상기 구름부재들을 구름운동 가능하게 지지하는 지지블록을 가지는 서포트;를 포함하고,
    상기 지지블록은 상기 다이 플레이트에 체결되는 지지블록 체결볼트들을 매개로 상기 다이 플레이트의 상부면에 분리 가능하게 고정 장착되되, 상기 지지블록에는 상기 지지블록 체결볼트들이 관통하는 수직한 관통공들이 형성되며, 상기 관통공들은 상기 구름부재들과 상기 가이드 블록의 접촉 압력을 조절할 수 있도록 상기 펀치 측으로 연장된 장공의 형태로 형성되는 전극 제조용 전단금형.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 블록은 수직한 판 형상으로 제공되며,
    상기 가이드 블록은 볼트를 매개로 측방력이 작용하는 상기 펀치의 내측면에 대향하는 상기 펀치의 외측면 상에 고정 장착되는 전극 제조용 전단금형.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드 블록은 승강 작동 시 상기 서포트와 선 접촉상태를 유지할 수 있는 길이를 가지도록 형성되는 전극 제조용 전단금형.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드 블록의 하단 측은 상기 펀치 하강 시 상기 하형에 형성된 포켓을 거쳐 스크랩 배출공 내부로 삽입되는 전극 제조용 전단금형.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지블록의 선단 측에는 상기 구름부재들이 회전 가능하게 지지되는 절개홈들이 상기 지지블록의 폭 방향을 따라 이격되게 형성되며,
    상기 구름부재들은 회전축을 매개로 각각의 상기 절개홈에 상하 방향으로 구름운동 가능하게 장착되는 전극 제조용 전단금형.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 구름부재들을 원통형 롤러, 또는 베어링 또는 캠 팔로워로 제공되는 전극 제조용 전단금형.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 펀치 밀림방지 수단은,
    상기 극판 전단 가공 시 상기 서포트의 밀림을 방지하는 지지블록 밀림방지 볼트;를 더 포함하되,
    상기 지지블록 밀림방지 볼트는 상기 지지블록에 간섭되지 않게 상기 지지블록의 후단 측에 인접한 상기 다이 플레이트에 설치되는 수직한 판 형상의 밀림방지 블록에 관통 체결되어 상기 지지블록의 후단에 접촉하는 전극 제조용 전단금형.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 밀림방지 블록의 하부 측은 밀림방지 블록 체결볼트에 의해 상기 다이 플레이트에 단부 측에 고정 장착되고,
    상기 밀림방지 블록의 상부 측은 상기 지지블록의 후단과 대면하도록 상기 다이 플레이트의 상부 외측으로 연장되되, 상기 밀림방지 블록의 상부 측에는 상기 지지블록 밀림방지 볼트가 관통 체결되는 전극 제조용 전단금형.
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