KR20090101007A

KR20090101007A - 배터리 베셀의 사출금형 및 이를 이용한 배터리 베셀사출성형방법

Info

Publication number: KR20090101007A
Application number: KR1020080026598A
Authority: KR
Inventors: 김순곤
Original assignee: (주) 천복금형
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2009-09-24
Also published as: KR100964011B1

Abstract

본 발명은 배터리 베셀의 내부에 전해액이 충전될 다수의 충전공간을 성형하기 위한 제1코어가 상면에 돌출되어 상호 이격되게 다수 배열된 하부금형과; 상기 하부금형의 일측에 슬라이딩 가능하게 위치되고, 슬라이딩시 상기 하부금형의 테두리에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 측면을 성형하는 제2코어를 구비한 다수의 코어유니트와; 상기 하부금형의 상측에 위치되어 승강되고, 하강시 테두리가 상기 제2코어에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 밑면을 성형하는 상부금형을 포함하고, 상기 상부금형 및 제1,2코어의 내부에는 냉각수가 지나는 냉각수로가 형성된다.

본 발명은 배터리 베셀의 측면을 성형하는 제2코어를 예열하여 캐비티내로 주입된 용융수지의 흐름성을 개선하였고, 제2코어의 냉각시 제2코어를 가열하는 가열부를 제2코어로부터 이격시켜 냉각수에 의한 제2코어의 급냉이 가능하기 때문에, 사출성형되는 배터리 베셀의 외면에 흐름자국 및 웰드라인의 발생을 최소화하여 외관결함이 없고, 기계적 강도 및 구조적 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

배터리 베셀, 사출금형, 예열, 코어, 웰드라인, 기계적 강도, 구조적 성능

Description

배터리 베셀의 사출금형 및 이를 이용한 배터리 베셀 사출성형방법{INJECTION MOLD FOR BATTERY VESSEL AND INJECTION MOLD METHOD USING THE SAME}

본 발명은 사출금형 및 이를 이용한 사출성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 배터리 베셀을 제조할 수 있는 배터리 베셀의 사출금형 및 이를 이용한 배터리 베셀 사출성형방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 배터리 베셀은 상부가 개방되고, 내부는 다수의 충전공간을 형성하도록 다수의 칸막이에 의해 구획되어 있다. 충전공간에는 전해액이 충전된다.

이러한 배터리 베셀을 사출성형하기 위해서는 용융수지를 배터리 베셀의 형상에 대응되는 캐비티를 형성한 금형내부에 사출하고, 금형을 냉각시키게 되면 캐비티내에서 용융수지가 배터리 베셀의 형상대로 고형화된다. 이후, 금형으로부터 고형화된 배터리 베셀을 분리시켜 얻게 된다.

특히, 금형의 냉각에 따라 캐비티내의 용융수지도 함께 냉각되어지는데, 이때, 용융수지가 수축되므로, 이러한 용융수지의 수축율을 감안하여 사출기의 압력 으로 여분의 용융수지를 캐비티에 더 공급하여야 하고, 냉각된 이후에는 금형으로부터 고형화된 배터리 베셀을 신속히 분리하여야 한다.

그러나, 용융수지가 금형의 낮은 온도조건에서 흘러갈 수 있는 길이의 한계가 있고, 용융수지가 금형내부에서 여러 갈래의 사출통로를 만나게 되었을 때, 배터리 베셀의 표면에 용융수지의 흐름자국, 웰드라인(weldline)등의 외관결함에 의해 기계적 강도 및 구조적 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같은 배터리 베셀의 외관결함은 금형의 온도를 필요한 온도만큼 순간적으로 상승시키지 못하거나, 금형을 짧은 시간내에 냉각시키지 못한 점에 기인하고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 금형내부의 캐비티내에서 용융수지의 흐름성을 개선하고, 금형을 단시간에 가온 또는 냉각시킬 수 있는 배터리 베셀의 사출금형 및 이를 이용한 배터리 베셀 사출성형방법을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리 베셀의 내부에 전해액이 충전될 다수의 충전공간을 성형하기 위한 제1코어가 상면에 돌출되어 상호 이격되게 다수 배열된 하부금형과; 상기 하부금형의 일측에 슬라이딩 가능하게 위치되고, 슬라이딩시 상기 하부금형의 테두리에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 측면을 성형하는 제2코어를 구비한 다수의 코어유니트와; 상기 하부금형의 상측에 위치되어 승강되고, 하강시 테두리가 상기 제2코어에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 밑면을 성형하는 상부금형을 포함하고, 상기 상부금형 및 제1,2코어의 내부에는 냉각수가 지나는 냉각수로가 형성된다.

상기 코어유니트는 상기 제2코어와; 상기 제2코어에 슬라이딩되어 밀착될 때 상기 제2코어를 가열하는 가열부와; 상기 가열부가 슬라이딩되는 슬라이딩 공간을 형성하며 상기 제2코어에 결합되는 코어본체와; 상기 코어본체에 설치되어 상기 가열부를 슬라이딩시키는 구동부를 포함한다.

상기 가열부는 상기 슬라이딩 공간상에 슬라이딩가능하게 설치되어 상기 제2 코어에 밀착 또는 이격되는 슬라이딩판과; 상기 슬라이딩판의 전면에 인입되게 설치되고, 외부 전원을 공급받아 발열하는 히터와; 상기 슬라이딩판의 전면에 인입되게 설치되고, 상기 슬라이딩판이 상기 제2코어에 밀착될 때, 상기 제2코어의 온도를 측정하는 온도센서와; 상기 슬라이딩판의 후면에 설치되어 상기 슬라이딩판 후면으로 발산되는 열을 방열하는 방열판을 포함한다.

본 발명에 따른 배터리 베셀의 사출금형을 이용한 배터리 베셀의 사출성형방법은 배터리 베셀의 상/하면을 성형하기 위한 상/하부 금형과, 상기 배터리 베셀의 측면을 성형하기 위해 상기 상/하부 금형의 테두리에 밀착되는 제2코어가 구비된 코어유니트를 상호 형합하여 캐비티를 형성하는 캐비티 형성단계와; 상기 코어유니트를 예열시키는 코어유니트 예열단계와; 상기 캐비티내에 용융수지를 주입하는 용융수지 주입단계와; 상기 캐비티내의 용융수지를 냉각하여 상기 배터리 베셀을 성형하는 용융수지 냉각단계와; 상기 상/하부 금형 및 코어유니트를 형분리하여 고형화된 상기 배터리 베셀을 취출하는 취출단계로 이루어진다.

상기 코어유니트 예열단계는 상기 제2코어에 히터가 마련된 슬라이딩판을 밀착시키는 슬라이딩판 밀착단계와; 상기 히터에 전원을 공급하여 발열시키고, 제2코어를 가열하는 제2코어 가열단계로 이루어진다.

상기 용융수지 냉각단계는 상기 슬라이딩판을 슬라이딩시켜 상기 제2코어로부터 이격시키는 슬라이딩판 이격단계와; 상기 상부금형 및 제1,2코어의 내부에 마련된 냉각수로에 냉각수를 공급하여 상기 상부금형 및 제1,2코어를 냉각시키는 금형냉각단계로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 배터리 베셀 및 이를 성형하기 위한 사출금형의 구조를 첨부한 도 1 내지 도 3에 나타내 보였다.

도 1를 참조하면, 배터리 베셀(100)은 상부가 개방된 용기로서, 내부는 다수의 충전공간(110)을 형성하도록 다수의 칸막이에 의해 구획되어 있다. 충전공간(11)에는 전해액이 충전된다.

도 2, 도 3을 참조하면, 본 실시 예는 상기와 같이 형성된 배터리 베셀을 성형하기 위한 사출금형으로서, 상/하부 금형(200,300)과, 상/하부 금형의 테두리에 슬라이딩되어 밀착 또는 이격되는 다수의 코어유니트(400)로 이루어진다.

상부금형(200)은 하부금형(300)의 상측에 위치되어 승강되고, 승강시 테두리가 코어유니트(400)에 밀착 또는 이격된다.

하부금형(300)은 배터리 베셀의 내부에 전해액이 충전될 다수의 충전공간을 성형하기 위한 제1코어(310)가 상면에 돌출되어 상호 이격되게 다수 배열되어 있 다. 그리고, 하부금형(300)에는 사출성형 후 완제품인 배터리 베셀을 하부금형으로부터 분리하기 위한 이젝터 실린더(미도시)가 마련된다.

코어유니트(400)는 장방형으로 형성된 배터리 베셀의 형상으로 네 방향 측면을 성형하기 위해 네 개가 마련되고, 상/하부 금형의 네 방향 테두리에 각각 밀착된다.

이에, 상/하부 금형(200,300) 및 코어유니트(400)들의 형합시 내부에는 배터리 베셀에 대응되는 형상의 캐비티를 형성하게 된다.

도 4, 도 5를 참조하면, 코어유니트(400)는 상부금형(200)의 하강시 테두리에 밀착되고 상부금형(200)에 대해 직교하여 슬라이딩되는 제2코어(410)와, 제2코어(410)에 슬라이딩되어 밀착될 때 제2코어(410)를 가열하는 가열부(420)와, 가열부(420)가 슬라이딩되는 슬라이딩 공간을 형성하며 제2코어(410)에 결합되는 코어본체(430)와, 코어본체(430)에 마련되어 가열부(420)를 슬라이딩 구동시키는 구동부(440)로 이루어진다.

제2코어(410)와, 코어본체(430)의 밀착면에는 상호 결합시 슬라이딩 공간을 형성하도록 형합되는 요홈(450)이 형성되어 있다.

가열부(420)는 슬라이딩 공간상에 슬라이딩 가능하게 설치되고, 제2코어(410)에 밀착 또는 이격되는 슬라이딩판(421)과, 슬라이딩판(421)의 전면에 인입되고 외부전원을 공급받아 발열하는 히터(422)와, 슬라이딩판(421)의 전면에 설치되어 제2코어(410)의 온도를 측정하는 온도센서(423)와, 슬라이딩판(421)의 후면에 설치된 방열판(424)으로 이루어진다.

슬라이딩판(421)에는 히터(422)가 인입되는 인입홈(421a)이 형성되어 있다.

히터(422)는 다수개 구비되고, 각각 개별로 제어됨으로써, 제2코어(410)의 일부분 가열이 가능하고 제2코어(410)의 부분별 온도제어가 가능하게 된다.

온도센서(423)는 제2코어의 온도를 측정하고, 히터 제어를 위한 데이터를 제공한다.

구동부(440)는 공압액츄에이터가 사용되고, 코어본체(430)에는 공압액츄에이터가 설치되는 설치홀(431)이 슬라이딩 공간에 연통되게 형성된다.

상부금형(200) 및 제1,2코어(310,410)의 내부에는 냉각수가 지나는 냉각수로(500)가 형성되어 있다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 본 실시 예를 이용한 배터리 베셀의 사출성형방법에 대해 설명한다.

도 6를 참조하면, 본 실시 예인 배터리 베셀의 사출금형을 이용한 배터리 베셀의 사출성형방법은 아래의 과정을 거치게 된다.

1. 캐비티 형성단계

캐비티 형성단계는 상/하부 금형(200,300)과 코어유니트(400)를 형합하여 내부에 배터리 베셀의 형상에 대응되는 캐비티를 형성하는 단계이다.

즉, 코어유니트(400)를 슬라이딩시켜 하부금형의 네방향 테두리에 코어유니트(400)의 제2코어(410)를 밀착시킨다. 그리고, 상부금형(200)을 하강시켜 상부금형(200)의 테두리에 코어유니트(400)를 밀착시킨다.

따라서, 상/하부 금형(200,300)과, 코어유니트(400)의 형합으로 내부에는 장 방형의 캐비티가 형성된다.

2. 코어유니트 예열단계

코어유니트 예열단계는 캐비티의 일부분 즉, 배터리 베셀의 측면을 형성하는 코어유니트(400)의 제2코어(410)를 가열하는 단계이다.

코어유니트 예열단계는 코어본체(430)에 마련된 공압액츄에이터를 구동시켜 슬라이딩판(421)을 제2코어(410)에 밀착시키는 슬라이딩판 밀착단계와, 슬라이딩판(421)이 제2코어(410)에 밀착될 때 슬라이딩판(421)의 히터(422)에 전원을 공급하여 발열시키고 제2코어(410)를 가열하는 제2코어 가열단계로 이루어진다.

히터(422)는 대략 350℃까지 가열된다. 이는 제2코어(410)를 80℃∼120℃범위로 급가온하기 위함이다. 또한, 슬라이딩판(421)에 마련된 다수의 히터(422)는 각각 독립제어가 가능하므로 각각의 히터(422)를 제어하여 배터리 베셀의 두께가 박막화되어지는 부분을 더 가열할 수도 있다.

3. 용융수지 주입단계

용융수지 주입단계는 상부금형(200)에 마련된 스프루 및 런너를 통해 캐비티내에 용융수지를 주입하는 단계이다.

이때, 제2코어(410)가 예열되어 있어, 용융수지는 캐비티내에 채워지는 동안 가열되어 냉각되지 않고, 캐비티내에서의 흐름성이 개선된다. 따라서, 성형되는 캐비티의 표면에 용융수지의 흐름자국 및 웰드라인의 발생이 방지되고, 성형되는 배터리 베셀의 기계적 강도 및 구조적 성능을 향상시키게 된다.

4. 용융수지 냉각단계

용융수지 냉각단계는 상부금형(200) 및 제1,2코어(310,410)를 급냉하여 캐비티내의 용융수지를 냉각시켜 배터리 베셀을 성형하는 단계이다.

용융수지 냉각단계는 슬라이딩판(421)을 슬라이딩시켜 제2코어(410)로부터 이격시키는 슬라이딩판 이격단계와, 상부금형(200) 및 제1,2코어(310,410)의 내부에 마련된 냉각수로(500)에 냉각수를 공급하여 상부금형(200) 및 제1,2코어(310,410)를 냉각시키는 금형냉각단계로 이루어진다.

특히, 냉각수를 공급하기 전에, 히터(422)가 마련된 슬라이딩판(421)을 제2코어(410)로부터 이격시키기 때문에, 제2코어(410)를 급냉시킬 수가 있다. 따라서, 제2코어(410)의 급냉으로 인해 성형되는 배터리 베셀의 측면에 광택이 형성된다.

5. 배터리 베셀 취출단계

상/하부 금형(200,300) 및 코어유니트(400)를 형분리하고 고형화된 배터리 베셀을 취출하는 단계이다.

즉, 상부금형(200)은 상승되고, 코어유니트(400)는 하부금형(300)으로부터 이격되게 슬라이딩된다. 그리고, 하부금형(300)에 마련된 이젝트 실린더에 의해 배터리 베셀을 하부금형(300)으로부터 분리하게 된다.

앞에서 설명된 본 발명의 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하 게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배터리 베셀의 사출금형에 의해 사출성형된 배터리 베셀을 도시한 도면,

도 2, 도 3은 도 1의 배터리 베셀의 사출금형을 도시한 도면,

도 4, 도 5는 도 1의 배터리 베셀의 사출금형에서 코어유니트의 구조를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 배터리 베셀의 사출금형을 이용한 배터리 베셀의 사출성형방법의 작업공정을 나타낸 순서도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 배터리 베셀 200 : 상부금형

300 : 하부금형 400 : 코어유니트

500 : 냉각수로

Claims

배터리 베셀의 내부에 전해액이 충전될 다수의 충전공간을 성형하기 위한 제1코어가 상면에 돌출되어 상호 이격되게 다수 배열된 하부금형과;

상기 하부금형의 일측에 슬라이딩 가능하게 위치되고, 슬라이딩시 상기 하부금형의 테두리에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 측면을 성형하는 제2코어를 구비한 다수의 코어유니트와;

상기 하부금형의 상측에 위치되어 승강되고, 하강시 테두리가 상기 제2코어에 밀착되어 상기 배터리 베셀의 밑면을 성형하는 상부금형을 포함하고,

상기 상부금형 및 제1,2코어의 내부에는 냉각수가 지나는 냉각수로가 형성되며,

상기 코어유니트는

상기 제2코어와;

상기 제2코어에 슬라이딩되어 밀착될 때 상기 제2코어를 가열하는 가열부와;

상기 가열부가 슬라이딩되는 슬라이딩 공간을 형성하며 상기 제2코어에 결합되는 코어본체와;

상기 코어본체에 설치되어 상기 가열부를 슬라이딩시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 베셀의 사출금형.
제 1항에 있어서,

상기 가열부는

상기 슬라이딩 공간상에 슬라이딩가능하게 설치되어 상기 제2코어에 밀착 또는 이격되는 슬라이딩판과;

상기 슬라이딩판의 전면에 인입되게 설치되고, 외부 전원을 공급받아 발열하는 히터와;

상기 슬라이딩판의 전면에 인입되게 설치되고, 상기 슬라이딩판이 상기 제2코어에 밀착될 때, 상기 제2코어의 온도를 측정하는 온도센서와;

상기 슬라이딩판의 후면에 설치되어 상기 슬라이딩판 후면으로 발산되는 열을 방열하는 방열판을 포함하는 것을 특징으로 하는 배터리 베셀의 사출금형.
배터리 베셀의 상/하면을 성형하기 위한 상/하부 금형과, 상기 배터리 베셀의 측면을 성형하기 위해 상기 상/하부 금형의 테두리에 밀착되는 제2코어가 구비된 코어유니트를 상호 형합하여 캐비티를 형성하는 캐비티 형성단계와;

상기 코어유니트를 예열시키는 코어유니트 예열단계와;

상기 캐비티내에 용융수지를 주입하는 용융수지 주입단계와;

상기 캐비티내의 용융수지를 냉각하여 상기 배터리 베셀을 성형하는 용융수지 냉각단계와;

상기 상/하부 금형 및 코어유니트를 형분리하여 고형화된 상기 배터리 베셀 을 취출하는 취출단계로 이루어지고,

상기 코어유니트 예열단계는

상기 제2코어에 히터가 마련된 슬라이딩판을 밀착시키는 슬라이딩판 밀착단계와;

상기 히터에 전원을 공급하여 발열시키고, 제2코어를 가열하는 제2코어 가열단계로 이루어지며,

상기 용융수지 냉각단계는

상기 슬라이딩판을 슬라이딩시켜 상기 제2코어로부터 이격시키는 슬라이딩판 이격단계와;

상기 상부금형 및 제1,2코어의 내부에 마련된 냉각수로에 냉각수를 공급하여 상기 상부금형 및 제1,2코어를 냉각시키는 금형냉각단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배터리 베셀의 사출금형을 이용한 배터리 베셀 사출성형방법.