KR102547042B1 - 원통형 배터리용 크림핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통형 배터리용 크림핑 장치에 관한 것으로, 원통형 배터리의 캡 조립체를 원통형 캔에 결합하기 위해 상기 원통형 캔의 개방 상단부를 크림핑하는 크림핑 장치로서, 상기 크림핑 장치는 내부에 수용공이 형성되는 헤드와, 상기 헤드의 상단에 형성되어 별도의 회동장치에 연결가능하게 구비되는 척, 상기 헤드의 하방으로 돌출되고 하부에는 조립홀이 형성되는 암을 구비하는 몸체부; 및 상기 조립홀에 체결되는 샤프트와, 상기 샤프트에 회동가능하게 연결되는 크림퍼를 구비하는 크림핑부를 포함한다. 이러한 본 발명은 원통형 캔의 크림핑 공정 중에 금속 부스러기를 발생시키지 않고, 원통형 캔의 크림핑 면이 균등하고 부드럽게 형성되도록 함으로써 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

Description

원통형 배터리용 크림핑 장치{Crimping device for cylindrical battery}

본 발명은 원통형 배터리용 크림핑 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 원통형 리튬 배터리의 제조에 사용되는 원통형 캔의 개방 상단부를 절곡하여 캡 조립체에 압착시켜주는 원통형 배터리용 크림핑 장치에 관한 것이다.

일반적으로 이차전지는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리, 충방전이 가능한 전지를 말하는 것으로서, 소형 첨단 전자기기 분야에서 널리 사용되고 있다.

이러한 이차전지는 전극조립체가 금속 캔에 내장되는 캔형 이차전지와, 전극조립체가 파우치에 내장되는 파우치형 이차전지로 분류된다.

도 1은 크림핑 작업이 완료된 원통형 배터리를 도시한 도면이고, 도 2는 크림핑 작업이 완료되기 전의 원통형 배터리를 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 캔형 이차전지인 원통형 배터리(1)는 전극조립체, 전극조립체를 수용하는 원통형 캔(2), 원통형 캔(2)의 개구부에 실장되는 캡 조립체(6), 및 가스켓(8)를 포함한다.

이때, 캡 조립체(6)는 원통형 캔(2)의 개구부에 실장되는데, 이를 위해 원통형 캔(2)의 개구부에 캡 조립체(6)와 가스켓(8)을 삽입한 다음 원통형 캔(2)의 개방 상단부(4)를 크림핑하는 공정이 수행된다.

그런데 종래의 크림핑 장치를 활용한 크림핑 공정에서는 크림핑 장치와 원통형 캔(2) 사이의 마찰로 인하여 금속 부스러기가 발생하거나 원통형 캔(2)에 주름이 생기는 문제가 있다. 또한, 종래의 크림핑 장치는 원통형 캔(2)의 개방 상단부(4)를 균등하게 크림핑하지 못하고 쏠림이 발생하게 되는 문제가 있다.

이러한 종래 장치는 상부 캡을 보호하고 배터리의 내부 압력을 견딜 수 있도록 하여야 하는 크림핑 공정의 목적을 달성하지 못하는 한계가 있어 새로운 방식의 크림핑 장치의 도입이 요구되고 있는 실정이다.

한국공개특허 제10-2019-0007988호(2019.01.23)

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 회전하는 크림퍼를 통해 원통형 캔의 개방 상단부를 순차적으로 절곡하여 금속 부스러기가 발생되지 않고, 균등하고 부드럽게 크림핑 면이 형성되도록 하는 원통형 배터리용 크림핑 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 원통형 배터리의 캡 조립체를 원통형 캔에 결합하기 위해 상기 원통형 캔의 개방 상단부를 크림핑하는 크림핑 장치로서, 상기 크림핑 장치는 내부에 수용공이 형성되는 헤드와, 상기 헤드의 상단에 형성되어 별도의 회동장치에 연결가능하게 구비되는 척, 상기 헤드의 하방으로 돌출되고 하부에는 조립홀이 형성되는 암을 구비하는 몸체부; 및 상기 조립홀에 체결되는 샤프트와, 상기 샤프트에 회동가능하게 연결되는 크림퍼를 구비하는 크림핑부를 포함하고, 상기 크림퍼는 상기 몸체부의 회전시 상기 개방 상단부에 접하여 상기 개방 상단부를 절곡 및 압착시키는 것을 특징으로 하는 크림핑 장치를 제공한다.

이때, 상기 크림핑부는 일측면이 상기 암의 내측에 접하는 샤프트 플랜지가 형성된 샤프트, 상기 조립홀에 삽입되고, 내측으로 상기 샤프트의 일측이 끼워져 상기 샤프트가 상기 조립홀에 장착되도록하는 샤프트 홀더, 및 상기 샤프트의 타측에 회전가능하도록 결합되는 크림퍼를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 크림퍼는 상기 샤프트에 결합된 상태에서 상기 헤드의 내측방향을 향해 돌출되는 크림핑 돌기를 구비하고, 상기 크림핑 돌기에는 오목한 홈의 형태로 형성되어 상기 개방 상단부가 접하는 크림핑 홈이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 중심축이 상기 몸체부의 중심축과 일치되어 상기 중심축을 중심으로 회전가능하도록 상기 몸체부에 설치되고, 상기 헤드의 하방을 향해 돌출되어 하단이 상기 원통형 캔에 수납된 상태의 상기 캡 조립체의 상부면에 접하도록 구비되는 센터핀 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센터핀 조립체는 상기 헤드의 하단에 결합되는 하우징, 상기 중심축을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징에 결합되고, 하단이 상기 캡 조립체의 상부면에 접하는 센터핀을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 원통형 캔의 크림핑 공정 중에 금속 부스러기를 발생시키지 않고, 원통형 캔의 크림핑 면이 균등하고 부드럽게 형성되도록 함으로써 제품의 품질을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 크림핑 작업이 완료된 원통형 배터리를 도시한 도면이다.
도 2는 크림핑 작업이 완료되기 전의 원통형 배터리를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 저면도이다.
도 8은 도 3의 A-A 단면도이다.
도 9는 도 6의 B-B 단면도이다.
도 10은 크림퍼의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치에 의해 원통형 캔의 개방 상단부가 크림핑되는 과정을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 분해사시도이며, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 정면도이다. 또한, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치의 저면도이고, 도 8은 도 3의 A-A 단면도, 도 9는 도 6의 B-B 단면도, 도 10은 크림퍼의 확대도이다.

이하, 도 3 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치(10, 이하, '크림핑 장치'라 함)에 대해 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크림핑 장치(10)는 몸체부(100), 센터핀 조립체(200) 및 크림핑부(300)를 포함한다.

구체적으로 몸체부(100)는 헤드(102), 척(104) 및 암(106)으로 이루어진다.

여기서 헤드(102)는 내부에 수용공(110)이 형성되고, 수용공(110)에는 센터핀 조립체(200)의 하우징(206)이 수용된다. 도면에는 헤드(102)가 원뿔대의 형상으로 도시되어 있으나, 헤드(102)의 형상은 이에 국한되지 않는다.

척(104)은 헤드(102)의 상단에 형성되며 공구를 회전시키는 별도의 회동장치(미도시)에 연결가능하게 구비된다. 척(104)을 통해 별도의 회동장치에 연결된 헤드(102)가 회전함에 따라 몸체부(100)에 연결된 크림핑부(300)가 회전하면서 원통형 캔(2)의 개방 상단부(4)를 크림핑하게 된다.

이와 같은 척(104)은 공지된 구조에 따라 형성될 수 있으며, 회동장치에 탈착 가능한 구조를 갖는다면 어떠한 형상으로 형성되어도 무방하다.

암(106)은 헤드(102)의 테두리 부분에서 하방으로 돌출되고 하부에는 조립홀(108)이 형성된다. 이러한 암(106)은 2개소에 서로 마주보도록 배치하여 크림핑 작업의 효율을 높이고, 안정적으로 크림핑 작업이 진행되도록 하는 것이 바람직하다.

센터핀 조립체(200)는 센터핀(202)과, 센터핀(202)을 몸체부(100)에 회동가능하도록 결합시키는 하우징(206)을 구비한다.

구체적으로 센터핀(202)은 기다란 로드의 형태로 형성되며, 가운데 부분에는 센터핀(202)이 하우징(206)에 결합될 때 하우징(206)으로의 삽입깊이를 제한하는 스토퍼(204)이 구비된다.

하우징(206)은 헤드(102) 내부의 수용공(110)에 삽입되고, 하우징(206)의 하단에는 헤드(102)의 하부면에 결합되는 하우징 플랜지(208)가 형성된다.

하우징(206)의 내부에는 2개의 제1 베어링(210a,210b)이 구비되고, 제1 베어링(210a,210b)에는 센터핀(202)의 상부 부분이 삽입된다.

이때, 2개의 제1 베어링(210a,210b) 사이에는 제1 베어링들(210a,210b) 사이를 이격시키는 스페이서(212)가 개재된다.

또한, 상부의 제1 베어링(210b)에는 와셔(214)가 배치되며, 센터핀(202)의 상부 부분에는 와셔(214)를 관통하는 스크류(미도시)가 체결됨으로써 센터핀(202)이 하우징(206)에 연결된 상태로 회전가능한 구조를 이루게 된다.

이와 같이 조립된 센터핀 조립체(200)는 종방향 중심축이 몸체부(100)의 중심축과 일치되기 때문에 센터핀(202)이 중심축을 중심으로 회전가능하게 된다.

또한, 센터핀(202)은 크림핑 작업시 하단이 원통형 캔(2)에 수납된 상태의 캡 조립체(6)의 상부면에 접하게 되고, 이 상태에서 몸체부(100)가 회전하더라도 센터핀(202)은 회전하지 않고 캡 조립체(6)에 접한 상태를 유지하게 된다.

크림핑부(300)는 일측면이 암(106)의 내측에 접하는 샤프트 플랜지(304)가 형성된 샤프트(302)와, 조립홀(108)에 삽입되고 내측으로는 샤프트(302)의 일측이 끼워져 샤프트(302)가 조립홀(108)에 장착되도록하는 샤프트 홀더(306), 샤프트(302)의 타측에 회전가능하도록 결합되는 크림퍼(310)를 구비한다.

이때, 샤프트(302)의 일측에는 샤프트 홀더(306)의 분리를 방지하는 너트(308)가 체결된다.

또한, 크림퍼(310)의 내부에는 한 쌍의 제2 베어링(320a,320b)이 구비되고, 샤프트(302)의 타측이 제2 베어링(320a,320b)에 삽입된다. 샤프트(302)의 타측에는 제2 베어링(320a,320b)의 이탈을 방지하는 스냅링(미도시)이 설치된다.

이때, 크림퍼(310)는 샤프트(302)에 결합된 상태에서 헤드(102)의 내측방향을 향해 돌출되는 크림핑 돌기(312)를 구비하고, 크림핑 돌기(312)에는 오목한 홈의 형태로 형성되어 원통형 캔(2)의 개방 상단부(4)가 접하는 크림핑 홈(314)이 구비된다. 개방 상단부(4)는 크림핑 홈(314)에 접하면서 내측을 향해 점진적으로 절곡된다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원통형 배터리용 크림핑 장치에 의해 원통형 캔의 개방 상단부가 크림핑되는 과정을 도시한 도면이다.

이하, 도 11을 참고하여 본 발명의 크림핑 장치(10)에 의해 원통형 캔(2)의 개방 상단부(4)가 크림핑 되는 과정을 설명한다.

먼저, 도 11(a)에 도시된 바와 같이 원통형 캔(2)이 준비되면, 원통형 캔(2)의 내부에 캡 조립체(6)와 가스켓(8)이 수용된다. 도 11에는 이해의 편의를 위해 캡 조립체(6)와 가스켓(8)을 도시하지 않았음을 유념하여야 한다.

이후, 별도의 회동장치(미도시)에 연결되어 원통형 캔(2)의 상부에 배치된 본 발명의 크림핑 장치(10)는 몸체부(100)가 회전하면서 원통형 캔(2)을 향해 하강하게 된다.

이 과정에서 크림퍼(310)의 크림핑홈(314)은 개방 상단부(4)에 접하게 되고, 개방 상단부(4)는 도 11(b)와 같이 점진적으로 내측을 향해 절곡된다.

크림핑 장치(10)는 도 9에 도시된 바와 같이 센터핀(202)이 캡 조립체(6)의 상부면에 접할때까지 하강하게 되고, 최하단까지 하강한 크림퍼(310)는 개방 상단부(4)를 압착시켜 캡 조립체(6)와 가스켓(8)이 원통형 캔(2)에 결합되게 만든다.

이때, 크림퍼(310)들은 몸체부(100)와 함께 센터핀(202)을 중심으로 회전하기 때문에 개방 상단부(4)를 균등하면서도 부드럽게 절곡시켜 금속 부스러기를 발생시키지 않게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 원통형 배터리(1)의 크림핑 공정에서의 작업 효율을 상승시키고 불량 발생률 및 부스러기 발생량을 최소화할 수 있다는 점에서 매우 유용한 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 원통형 배터리 2: 원통형 캔
4: 개방 상단부 6: 캡 조립체
8: 가스켓
10: 원통형 배터리용 크림핑 장치
100: 몸체부 102: 헤드
104: 척 106: 암
108: 조립홀 110: 수용공
200: 센터핀 조립체 202: 센터핀
204: 스토퍼 206: 하우징
208: 하우징 플랜지 210a,210b: 제1 베어링
212: 스페이서 214: 와셔
300: 크림핑부 302: 샤프트
304: 샤프트 플랜지 306: 샤프트 홀더
308: 너트 310: 크림퍼
312: 크림핑 돌기 314: 크림핑홈
320a,320b: 제2 베어링

Claims (5)

1. 원통형 배터리의 캡 조립체를 원통형 캔에 결합하기 위해 상기 원통형 캔의 개방 상단부를 크림핑하는 크림핑 장치로서,
   상기 크림핑 장치는
   내부에 수용공이 형성되는 헤드와, 상기 헤드의 상단에 형성되어 별도의 회동장치에 연결가능하게 구비되는 척, 상기 헤드의 하방으로 돌출되고 하부에는 조립홀이 형성되는 암을 구비하는 몸체부; 및
   일측면이 상기 암의 내측에 접하는 샤프트 플랜지가 형성된 샤프트와, 상기 조립홀에 삽입되고, 내측으로 상기 샤프트의 일측이 끼워져 상기 샤프트가 상기 조립홀에 장착되도록 하는 샤프트 홀더, 및 상기 샤프트의 타측에 회전가능하도록 결합되는 크림퍼를 구비하는 크림핑부를 포함하고,
   상기 크림퍼는 상기 몸체부의 회전시 상기 개방 상단부에 접하여 상기 개방 상단부를 절곡 및 압착시키는 것을 특징으로 하는 크림핑 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 크림퍼는
   상기 샤프트에 결합된 상태에서 상기 헤드의 내측방향을 향해 돌출되는 크림핑 돌기를 구비하고,
   상기 크림핑 돌기에는 오목한 홈의 형태로 형성되어 상기 개방 상단부가 접하는 크림핑 홈이 구비되는 것을 특징으로 하는 크림핑 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   중심축이 상기 몸체부의 중심축과 일치되어 상기 중심축을 중심으로 회전가능하도록 상기 몸체부에 설치되고,
   상기 헤드의 하방을 향해 돌출되어 하단이 상기 원통형 캔에 수납된 상태의 상기 캡 조립체의 상부면에 접하도록 구비되는 센터핀 조립체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 크림핑 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 센터핀 조립체는
   상기 헤드의 하단에 결합되는 하우징,
   상기 중심축을 중심으로 회전가능하도록 상기 하우징에 결합되고, 하단이 상기 캡 조립체의 상부면에 접하는 센터핀을 구비하는 것을 특징으로 하는 크림핑 장치.

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