KR20010069368A - 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰등에 사용되는 충전용 밧데리 케이스를 제조하는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상기 충전용 밧데리 케이스의 표면에 일정이상의 내압에 견딜 수 있는 내압부를 형성시키는 성형장치에 관한 것이며, 이를 위해 본 발명은 공정에 따른 다수의 펀치(150)가 설치되어 일체로 상하운동하는 크램프(100)와; 내압부형성공정 펀치부의 정면에 상기 크램프(100)의 하면에 형성되는 스프링부재(200)와; 상기 스프링부재(200)의 하측에 접하여 설치되는 가압체(300)와; 상기 가압체(300)의 하측에 형성되어 상기 크램프(100)가 하강함에 따라 상기 가압체(300)와 접촉되어 힘을 전달하는 수직전달부재(400)와; 상기 수직전달부재(400)의 하측에 일단이 접하여 설치되고 상기 수직전달부재(400)의 상하이동에 따라 면접촉에 의해 좌우변위가 발생하게 되고 타단은 금형(600)과 테이프진 면접촉으로 상기 금형(600)을 가압하여 내압부를 형성시키는 수평전달부재(500);를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하여 스프링부재에 의한 일정한 힘만이 작용토록 함으로 정밀한 치수의 내압부를 형성시키는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치에 관한 것이다.

Description

충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치{anti-pressure part manufacturing apparatus for rechargable battery case}

본 발명은 충전용 밧데리 케이스의 내압부를 형성시키는 제조장치에 관계되며, 보다 상세하게는 휴대폰 밧데리에 사용되는 케이스의 표면에 내부압력에 견딜수 있도록 일정깊이와 형상으로 내부로 함몰된 내압부를 제조하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치에 관한 것이다.

일반적으로, 휴대폰용 충전용 밧데리는 리튬 이온계전지를 의미하고 상기 리틀 이온계 전지는 소형, 경량이며 충전과 방전의 반복 사용으로 사용기간이 긴 반면에 내부압력이 높다.

상기 리튬전지는 양극성활성물질로 리튬이온을 사용하는 전지를 말하는데,이 리튬이온은 작은 이온 반지름을 가지기 때문에 고체 속에 확산되기 쉬워 비프로톤성 고체전해질을 주로 사용하게 되며, 음극활성물질로 이산화망간 등을 사용한다.

이와 같은 양극성활성물질, 음극성 활성물질, 전해질로 이루어진 전지본체는 반응생성물의 누출을 막고, 수분등의 유입을 막기위해 밀봉시켜야 하기 때문에 외부와의 차단이 중요시되는 한편, 전지내부를 밀봉시켰을 때 전지내의 전해질 또는 반응생성물의 기화로 인해 기체생성물이 발생되거나 내부로 유입된 수분등이 내부 물질과 반응하여 기체생성물이 발생되어 전지내압이 증가됨으로 인해 폭발할 위험성이 상존하게 된다.

때문에 리튬전지의 내부공간을 완전하게 밀폐시킬수 있고, 일정내압 이하에서는 폭발되지 않고 내압에 저항하는 방안이 연구되어 왔다.

그리고, 충전용 밧데리 케이스의 측면에 일정한 깊이와 형태를 가지는 내압부를 형성시킴과 동시에 특정부위에 일정 압력이상에서는 인위적으로 만들어진 안전홈이 개구되도록 하는 방법도 있었다.

이하에서는, 일반적으로 행해지는 충전용 밧데리 케이스 내압부 제조장치의 공정에 대해 설명하고자 한다.

기본적으로, 상기 충전용 밧데리 케이스 내압부의 제조방법은 프레스가공에 의해 이루어지며 전공정이 하나의 기계상에서 연속적으로 이루어지게 된다.

도 1은 충전용 밧데리 케이스 내압부 제조장치의 일반적인 구성을 개략적으로 나타낸것으로 다수의 펀치(15)와 상하캔금형(20)으로 대별할 수 있다. 상기 다수의 펀치(15)는 하나의 왕복대(10)에 결합되어 상기 왕복대(10)의 상하이동에 따라 일체로 이동하게 된다. 그리고 상기 왕복대(10)의 하측에는 상기 펀치(15)에 대응하는 각각의 상하캔금형(20)이 고정설치 되어있으며, 상기 상하 캔 금형(20)사이에는 트랜스퍼(미도시)가 설치되어 소재의 이송을 담당하게 된다.

이하에서는 상기 종래기술에 따른 충전용 밧데리 케이스 내압부 제조장치에 의한 보다 상세한 공정에 대해 살펴보기로 한다. 소재로는 얇은 판이 사용되며, 일반적으로는 알루미늄이 사용되나 사용개소나 목적에 따라 적절한 소재를 사용할 수 있게 되고, 소재는 롤상태에서 그 감김이 풀리면서 지속적으로 공급되고 첫번째 펀치부에 의해 원형으로 컷팅이 이루어지게 된다. 컷팅된 원판은 상기 펀치(15)에 형성되는 핑거에 물려 상기 왕복대(10)가 상승됨에 따라 함께 상승되고 상하금형사이에 형성된 트랜스퍼(미도시)에 놓여지게 되고 상기 왕복대(10)는 상사점까지 상승하게 된다.

상기 왕복대(10)가 재차 하강하기 전에 상기 트랜스퍼(미도시)는 다음 공정으로 원형으로 컷팅된 소재를 이동시키며 다시 원위치로 복귀하게 되는 연속적인 좌우이동을 반복하게 됨에 의해 다음공정으로 소재를 이동시키게 된다.

첫번째 펀치에 의한 원소재로부터 원형판이 성형된 후 상기 원형판은 상기 트랜스퍼에 의한 다음공정으로의 연속적인 이송에 의해 점차 길다란 직사각형 단면의 케이스 형상으로 가공되어진다. 상기와 같은 연속적인 공정중 상기 충전용 밧데리 케이스의 외형치수가 완성되면 그 다음공정에서 상기 케이스의 외면에 내압부를 형성시키는 공정이 따르게 된다. 내압부가 형성되면 다음으로는 최종적으로 개구된상부측을 절단하는 공정이 이어지며 상기 절단공정은 프레스 가공에 의해 개개의 제품에 발생되는 변형으로 인한 상하길이를 일정하게 하기 위한 공정이다.

상술한 바와 같은 일련의 공정에 의해 상기 충전용 밧데리 케이스는 만들어지게 되며, 이하에서는 종래기술에 따른 충전용 밧데리 케이스에 내압부를 형성시키는 내압부 성형장치의 구조에 대해 설명하기로 한다.

도 2는 종래기술에 따른 충전용 밧데리 케이스 내압부 성형장치에 대한 개략적인 단면도를 나타내고 있으며, 그 구성은 다음과 같다. 종래기술에 있어서 상기 내압부 형성장치는 좌우한쌍의 금형(30)과 상기 금형(30)의 경사부에 결합되어 슬라이딩되면서 상기 금형(30)을 가압하는 테이프가이드(35)와 상기 테이프가이드(35)의 하면에 설치되는 스프링(40) 및 전달부재(37) 그리고 왕복대의 힘을 직접 상기 테이프가이드로 전달하게 되는 가압부(50)로 이루어진다.

상기와 같은 종래기술에 의한 밧데리 충전용 케이스 내압부 형성장치에 있어서는 상기 금형(30)에 가해지는 힘과 이동되는 거리의 조정은 상기 왕복대의 하사점을 조정하거나 가압부(50)에 스토퍼를 형성시켜 일정이상의 깊이로는 가압부(50)가 이동되지 않도록 하는 방법이 사용되어진다. 이러한 방법에 의한 금형의 변위조정은 장기간의 사용으로 스토퍼의 마모등으로 인해 정밀도가 떨어지게 되며 가압부가 스토퍼와 부딪히게 되면 급작스런 충격력이 금형에 전달되어 균일한 치수의 제품의 제작이 어렵게 되는 문제점이 있다.

도 3은 종래의 기술에 따른 충전용 밧데리 케이스의 하면에 안전홈(60)이 형성되어 있는 제품의 단면도를 나타내고 있으나 여기에서는 케이스의 측면에 내압부는 형성되어있지 않고 하면에 형성된 안전홈(60)에 의해 지나친 압력상승에 대처하고있다.

도 3에 도시된 바와 같은 구성에 의한 충전용 밧데리 케이스의 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다. 상기 케이스의 압력이 상승할 경우에는 대부분의 힘이 넓은 측면으로 작용하게 되며 상대적으로 하면으로는 작용하는 힘이 미약하게 되며, 이로인해 일정한 압력이상까지 상기 케이스의 변형이 방지되어야 하고 또한 그 이상의 압력하에서는 상기 안전홈(60)이 개구되어 폭발의 위험을 방지해야 한다는 필요조건을 충족시키기에는 부족하다는 문제점이 있다.

특히, 휴대폰의 사용이 급증하고 있는 현실에서 충전용 밧데리 케이스의 폭발로 인한 안전사고는 빈번히 발생하고 있으며, 이런 현상은 상기 안전홀이 일정압력이상에서 확실히 개구되지 않게 됨으로 인해 발생하게 되는 사고가 대부분이다. 따라서, 최종제품을 만드는 업체는 이러한 필요조건을 충족시킬 수 있는 밧데리 충전용 케이스를 요구하고 있는 추세이다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 상기 충전용 밧데리 케이스가 일정압력 이하에서는 그 변형이 발생되지 않는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 내압부를 형성시킴과 아울러 일정압력 이상에서는 상기 충전용 밧데리 케이스가 그 압력에 의해 개구될 수 있는 안전홈을 가진 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

도 1 - 일반적인 충전용 밧데리 케이스 내압부 제조장치의 개략적인 구성도.

도 2 - 종래기술에 따른 충전용 밧데리 케이스 내압부 성형장치의 개략 단면도.

도 3 - 종래기술에 따른 충전용 밧데리 케이스의 하면에 안전홈이 형성되는 제품의 단면도.

도 4 - 본 발명의 일 실시예에 따른 충전용 밧데리 케이스 내압부 성형장치에 있어서의 측면 개략단면도.

도 5 - 도 4에 있어서의 평면도.

도 6 - 본 발명의 일 실시예에 따른 충전용 밧데리 케이스 내압부 성형장치에 있어서의 수평전달부재의 사시도.

도 7 - 본 발명의 일 실시예에 사용되는 금형의 개략적인 사시도.

도 8 - 본 발명의 또 다른 실시예에 사용되는 보조금형과 금형의 분리 사시도.

도 9 - 도 8에 의한 보조금형 및 금형으로 본 발명의 내압부 성형장치에 의해 제조된 충전용 밧데리 케이스의 사시도.

〈도면에 사용된 주요부호에 대한 설명〉

100 : 크램프 150 : 펀치

200 : 스프링부재 250 : 라이너

300 : 가압체 400 : 수직전달부재

440 : 모따기부 500 : 수평전달부재

510 : 슬라이딩면부 520 : 압착면부

600 : 금형 610 : 경사부

650 : 보조금형 700 : 스토퍼

800 : 안전홈

상술한 목적달성을 위한 본 발명은, 공정에 따른 다수의 펀치가 설치되어 일체로 상하운동하는 크램프와; 다수의 공정중 내압부 형성공정 펀치부의 정면에 상기 크램프의 하면에 내설되어 일정한 힘을 발생시키는 스프링부재와; 상기 스프링부재의 하측에 접하여 설치되고 그 단부가 상기 크램프의 하면으로부터 돌출되는 가압체와; 상기 가압체의 하측에 형성되어 상기 크램프가 하강함에 따라 상기 가압체와 접촉되어 힘을 전달하는 수직전달부재와; 상기 수직전달부재의 하측에 일단이 접하여 설치되고 상기 수직전달부재의 상하이동에 따라 면접측에 의해 좌우변위가 발생하게 되고 타단은 금형과 테이프진 면접촉으로 상기 금형을 가압하여 내압부를 형성시키는 수평전달부재;를 포함하여 구성됨을 기술적 요지로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치는, 액체가 케이스의 내부에 충진되는 충전용 밧데리의 케이스의 측면에 일정압력을 견딜 수 있어 케이스의 변형을 방지할 수 있는 내압부를 금형의 형상에 따라 다양하게 형성시킬 수 있게 된다.

또한, 금형에 삽입되어 설치될 수 있는 보조금형을 설치함으로써 내압부가 견딜 수있는 최대한계압력을 초과하는등의 경우에 일부가 개구되어 폭발의 위험을 방지할 수 있는 안전홈을 상기 내압부의 성형과 동시에 형성시킬 수 있는 제조장치를 제공할 수 있는 이점이 있게된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 충전용 밧데리 케이스의내압부 성형장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내압부 성형부의 측면 개략 단면도를 나타내고 있으며, 도 5는 상기 도 4의 평면도를 나타내고있다.

소재의 공급이나 각 공정으로의 소재의 연속적인 이송등의 일련의 프레스 가공법은 공지의 기술인 바 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

공정에 따라 일련의 다수의 펀치(150)는 크램프(100)의 하단부에 형성되며 상기 크램프(100)는 상하이동을 하면서 소재로부터 단계적으로 프레스하여 충전용 밧데리 케이스를 제작하도록 반복적인 운동을 하게된다.

이하에서는, 보다 구체적으로 본 발명에 따른 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치에 있어서의 내압부를 성형하는 장치의 구조 및 그 작동관계에 대해 설명하고자 한다.

내압부 성형부를 나타낸 도 4에 도시된 바와 같이, 펀치(150)의 정면에 내압부 성형장치가 설치되는 구조이며, 상기 내압부 성형장치는 크게 스프링부재(200), 가압체(300), 수직전달부재(400), 수평전달부재(500), 스토퍼(700), 금형(600) 및 하중을 가하는 크램프(100)로 이루어진다.

먼저, 상기 스프링부재(200)에 대해 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 스프링부재(200)로 접시스프링을 사용하고 있으나 발생되는 하중등을 고려하여 다른 스프링을 사용할 수도 있음을 밝혀둔다. 상기 스프링 부재(200)는 상기 크램프(100)의 하면에 형성된 함몰부(130)에 내설되며 그 하면에 가압체(300)가 설치되고 혹은 라이너(250)가 상기 스프링부재(200)와 가압체(300)의 사이에 삽입될 수 있다. 상기 크램프(100)의 상하 이송거리는 일정하게 셋팅되어 상사점과 하사점사이를 움직이게 되고 또한 일정한 하중을 반복적으로 발생시키게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 크램프(100)에 의해 발생되는 하중은 대략 64톤이며 실제 내압부를 형성함에 요구되는 하중은 그다지 크지않다. 상기 크램프(100)에 의해 발생되는 64톤의 하중은 전프레스공정을 수행하는데 요구되는 힘이고 또한 신속하게 상하이동을 함으로 충격력이 발생된다.

따라서, 상기 스프링부재(200)는 그 자신이 가지는 탄성영역내에서 작동이 이루어지도록 함으로서 상기 크램프(100)에 의해 발생되는 충격력을 감쇄시키면서 일정한 힘으로 내압부를 성형할 수 있도록 하는 기능을 하게된다.

한편, 상기 스프링부재(200)와 가압체(300)의 사이에는 판상의 라이너(250)가 삽입되어 설치될 수 있으며 이것은 상기 크램프(100)에 의해 발생되는 일정한 하중에 대해 내압부 성형장치로 전달되는 하중을 조절할 수 있는 기능을 하게된다.

상기 스프링부재(200)의 하측 혹은 라이너(250)의 하면에 가압체(300)가 형성되며 상기 가압체(300)는 상기 스프링부재(200)에 의해 발생되는 하중을 수직전달부재(400)로 전달시키게된다. 상기 가압체(300)는 스프링부재(200)의 탄성에 의해 상기 수직전달부재(400)와 부딪힐 때 상하로 유동하게 된다.

이어서, 상기 가압체(300)의 하측에는 수직전달부재(400)가 설치되고 가압체(300)와 접하는 상부면은 중앙부가 볼록하게 돌출된 형상을 이루고 있어 중앙으로 힘이 전달될 수 있도록 하며, 상기 수직전달부재(400)의 하부는 일측면에 경사지게 모따기가 이루어져 있는 구조이다.

다음으로 상기 수직전달부재(400)의 하측면에 형성되는 모따기부(440)에 대응하여 가로로 수평전달부재(500)가 설치되며, 도 6은 상기 수평전달부재의 사시도를 나타내고 있다. 상기 수평전달부재(500)는 상기 수직전달부재(400)와 면접촉을 하면서 슬라이딩되어 상부로부터 전해오는 힘을 수평방향으로 전달시키게 된다. 상기 수평전달부재(500)는 크게 슬라이딩면부(510)와 압착면부(520)로 구성되어, 슬라이딩면부(510)는 상기 수직전달부재(400)와 면접촉되고 압착면부(520)는 금형(600)을 가압하게 된다.

상기 수평전달부재(500)는 좌우측에 한쌍으로 설치되며 이에 대응하는 금형(600)도 좌우측 한쌍으로 구성되어 하중이 가해지면 동시에 좌우측의 금형(600)이 소재를 압착하게 된다.

상술한 바와 같은 경로에 의해 상기 크램프(100)에서 발생되는 하중이 상기 수평전달부재(500)까지 전달되게 되고 이어서, 상기 수평전달부재(500)의 압착면부(520)가 금형(600)과 슬라이딩되어 내압부를 형성시키는 것에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 금형(600)의 개략적인 사시도를 나타내고 상기 압착면부(520)와 면접촉되면서 슬라이딩되는 경사부(610)가 형성되어 상기 수평전달부재(500)가 전진하게되면 좌우측의 금형(600)은 동시에 소재를 가압하게 되어 금형(600)에 양각된 형상으로 소재표면을 성형하게 되는 것이다. 한편, 크램프(100)가 하강하게 되면 상기 내압부 성형장치가 작동됨과 동시에 펀치가 소재의 내부로 삽입되어 상기 금형(600)이 소재를 가압할 때 소재의 지나친 변형이방지되도록 지지하게 된다.

그리고 상기 좌우측 금형(600)의 사이에 스토퍼(700)가 설치되어 있으며, 상기 스토퍼(700)는 상기 금형(600)의 최대 이동거리를 제한하고 예기치못한 기계의 오작동에 의한 지나친 가압력이 소재에 작용되는 것을 방지하게 된다.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치에 대해 설명했으며, 다음으로는 본 발명의 또 다른 실시예로서 상기 충전용 케이스에 내압부의 형성과 동시에 상기 케이스의 일 측면에 안전홈(800)을 형성시키는 장치에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 의해 상기 안전홈(800)을 형성시키는 보조금형(650)과 금형(600)의 분리사시도이며 도 9는 도 8에 의한 보조금형(650) 및 금형(600)으로 본 발명의 내압부 성형장치에 의해 제조된 충전용 밧데리 케이스의 사시도를 나타내고 있다. 상기 도 8에서는 상기 금형(600)의 우측부와 그에 삽입되는 보조금형(650)만을 도시했으나, 이에 대응되는 좌측부에는 또 하나의 금형(600)이 설치되어 상기 수평전달부재(500)에 의해 동시에 상기 좌우금형(600)및 보조금형(650)은 전진 혹은 후퇴하게 된다. 한편, 상기 수직전달부재(400), 수평전달부재(500), 금형(600) 및 보조금형(650)은 상기 크램프(100)가 상승하게되면 각 부위에 설치되는 스프링(미도시)에 의해 탄성력으로 원위치로 복귀하도록 구성된다.

상기 안전홈(800)은 과도한 케이스내부 압력의 상승으로 인한 폭발을 예방하기 위한 것으로 일정이상 압력에서는 상기 안전홈(800)이 개구되는 구조를 가지고 있다. 기본적으로 상기 안전홈(800)은 내압부의 최가장자리의 일 모서리부에 형성되도록 함이 바람직하다. 상기 안전홈(800)은 일측의 금형(600)에 개구된 부위에 보조금형(650)이 설치되어 상기 금형(600)과 일체로 이동되면서 안전홈(800)이 형성되며, 내압부보다 깊게 형성되어 상기 케이스의 전체부위중 가장 취약한 부위로 형성된다.

도 8에 도시된 것처럼 상기 보조금형(650)이 금형(600)에 삽입되어 자유로이 이동이 될 수 있는 구조를 이루고 있다. 즉, 상기 보조금형(650)은 상기 수평전달부재(500)의 압착면부(520)와의 접촉에 의해 슬라이딩되면서 금형(600)과 동시에 움직이게 되는 것이다.

본 발명은 충전용 밧데리 케이스의 내압부를 제조하는 장치로서, 종래의 장치와 달리 내압부를 일정한 치수로 생산할 수 있어 불량발생을 줄일 수 있으며, 또한 내압부의 형성과 동시에 안전홈을 동시에 가공할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 제조장치는 스프링부재에 의해 일정한 힘이 전달되고 충격력이 발생치 않게되어 작업안전성을 높일 수 있고 정밀한 치수로의 연속적인 가공이 가능하다는 효과도 있다.

Claims (5)

1. 일련의 연속적인 공정의 프레스 작업에 의해 충전용 밧데리 케이스의 표면에 내압부를 성형시키는 제조장치에 있어서,

   공정에 따른 다수의 펀치가 설치되어 일체로 상하운동하는 크램프와;

   다수의 공정중 내압부형성공정 펀치부의 정면에 상기 크램프의 하면에 내설되어 일정한 힘을 발생시키는 스프링부재와;

   상기 스프링부재의 하측에 접하여 설치되고 그 단부가 상기 크램프의 하면으로부터 돌출되는 가압체와;

   상기 가압체의 하측에 형성되어 상기 크램프가 하강함에 따라 상기 가압체와 접촉되어 힘을 전달하는 수직전달부재와;

   상기 수직전달부재의 하측에 일단이 접하여 설치되고 상기 수직전달부재의 상하이동에 따라 면접촉에 의해 좌우변위가 발생하게 되고 타단은 금형과 테이프진 면접촉으로 상기 금형을 가압하여 내압부를 형성시키는 수평전달부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치.
2. 제 1항에 있어서 상기 스프링부재는,

   그 하면에 판상의 라이너가 상기 가압체와의 사이에 설치되어 상기 수직전달부재 및 수평전달부재로의 하중을 조절할 수 있음을 특징으로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 수직전달부재는,

   그 하단부가 테이프진 경사부가 형성되어 이와 대응하는 경사부가 형성된 수평전달부재와 슬라이딩되면서 힘이 전달됨을 특징으로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 금형은,

   좌우금형 사이에 스토퍼가 형성되어 있음을 특징으로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 금형은,

   일측의 금형의 내압부형성 모서리부가 개구되어 있고 상기 금형보다 미소하게 깊은 안전홈을 형성시킬 수 있도록 안전홈성형 금형이 삽입됨을 특징으로 하는 충전용 밧데리 케이스의 내압부 성형장치.