KR20230094054A - 파우치 성형 장치 및 방법 - Google Patents

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김범수
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박동혁
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Abstract

본 발명은 파우치 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 파우치 성형 과정에서 특정 공정을 추가하여 파우치를 변형시킴으로써, 기존보다 많은 양의 클리어런스를 확보하여 깊이 성형에 유리해진 상태에서 용량을 증대할 수 있으므로 파우치의 성형성을 향상시켜 파우치 컵부의 깊이 및 용량을 증대할 수 있는 파우치 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 파우치 성형 장치는, 파우치가 성형되는 모양으로 만입된 다이홈이 형성된 다이, 다이홈의 상측에 배치되는 펀치를 포함하고, 펀치는, 다이와 펀치 사이에 배치되는 파우치 필름과 함께 다이홈에 삽입되는 몸체부 및 몸체부의 양 측면에 각각 구비되어 다이홈의 내측면을 향해 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함한다.

Description

파우치 성형 장치 및 방법{THE APPARATUS AND THE METHOD FOR FORMING POUCH}
본 발명은 파우치 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 이차 전지의 제조에 사용되는 파우치를 성형하는 파우치 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.
근래에는 화석 연료의 고갈에 의한 에너지원의 가격 상승, 환경 오염의 관심이 증폭되며, 친환경 대체 에너지원에 대한 요구가 미래 생활을 위한 필수 불가결한 요인이 되고 있다. 이에 태양광, 풍력, 조력 등 다양한 전력 생산 기술들에 대한 연구가 지속되고 있으며, 이렇게 생산된 전기 에너지를 더욱 효율적으로 사용하기 위한 전지 등의 전력 저장 장치 또한 지대한 관심이 이어지고 있다.
더욱이, 전지를 사용하는 전자 모바일 기기와 전기 자동차에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그에 따라 다양한 요구에 부응할 수 있는 전지에 대한 많은 연구가 행해지고 있다.
전기 에너지를 저장하는 전지는 일반적으로 일차 전지와 이차 전지로 구분될 수 있다. 일차 전지는 일회용 소모성 전지인 반면에, 이차 전지는 전류와 물질 사이의 산화 및 환원 과정이 반복 가능한 소재를 사용하여 제조되는 충전식 전지이다. 즉, 전류에 의해 소재에 대한 환원 반응이 수행되면 전원이 충전되고, 소재에 대한 산화 반응이 수행되면 전원이 방전되는데, 이와 같은 충전-방전이 반복적으로 수행되면서 전기가 생성된다.
일반적으로, 이차 전지의 종류로는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 폴리머 전지 등이 있는데 특히, 재료 면에서는 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차 전지에 대한 수요가 높다.
이차 전지는 적층된 단위 셀들이 모여 만들어진 전극 조립체가 특정 케이스에 수용되어 제조된다. 이차 전지는 전극 조립체를 수용하는 케이스의 재질에 따라, 파우치 형(Pouch Type) 및 캔 형(Can Type) 등으로 분류된다.
이 중 파우치 형 이차 전지는 형태가 일정하지 않은 연성의 폴리머 재질로 제조된 파우치에 전극 조립체를 수용하는 방식으로 제조된다. 파우치 형 이차 전지의 케이스인 파우치는, 연성의 재질을 가지는 파우치 필름에 컵부를 형성하여 제조된다. 즉, 전극 조립체를 수용하는 수용 공간이 마련된 컵부가 파우치 필름에 형성되면, 상기 컵부의 수용 공간에 전극 조립체를 수납하고 실링부를 실링하여 이차 전지를 제조한다.
이와 같이 파우치 필름에 컵부를 형성하는 공정에서 파우치 성형 장치가 필요한데, 종래의 파우치 성형 장치에 의해 형성된 컵부는 깊이 및 용량이 충분하지 못한 문제점이 존재하였다.
이러한 문제점의 해결을 위하여 파우치 성형에 의해 형성된 컵부의 성형 깊이 및 용량을 증대할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 과제는 파우치 성형 과정에서 특정 공정을 추가하여 파우치를 변형시킴으로써, 기존보다 많은 양의 클리어런스(Clearance)를 확보하여 깊이 성형에 유리해진 상태에서 용량을 증대할 수 있다. 즉, 파우치의 성형성을 향상시켜 파우치 컵부의 깊이 및 용량을 증대할 수 있는 파우치 성형 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 파우치 성형 장치는, 파우치가 성형되는 모양으로 만입된 다이홈이 형성된 다이, 다이홈의 상측에 배치되는 펀치를 포함하고, 펀치는, 다이와 펀치 사이에 배치되는 파우치 필름과 함께 다이홈에 삽입되는 몸체부 및 몸체부의 양 측면에 각각 구비되어 다이홈의 내측면을 향해 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함할 수 있다.
펀치는, 몸체부의 저면과 가압부의 저면은 일 평면상에 위치할 수 있다.
가압부는, 몸체부의 상측에 위치한 수평부 및 수평부에서 일측에서 하방 연장되어 몸체부의 외측면에 위치하며 파우치 필름의 내측면을 가압하는 수직부를 포함할 수 있다.
펀치는, 수평부의 저면과 몸체부의 상면이 서로 이격될 수 있다.
펀치는, 몸체부의 상면과 수평부의 저면 사이에 배치되며 가압부의 이동을 가이드하는 리니어 모션 가이드(Linear Motion Guide)를 더 포함할 수 있다.
펀치는, 가압부와 인접하게 배치되고, 가압부에 의해 가압된 파우치 필름에 열을 가하는 가열부를 더 포함할 수 있다.
가열부는, 가압부를 기준으로 몸체부의 반대편에 배치될 수 있다.
파우치 성형 장치는, 몸체부의 상측에 배치되어 가압부를 다이홈의 내측면을 향해 이동시키는 실린더를 더 포함할 수 있다.
파우치 성형 장치는, 펀치의 상부에 연결되어 펀치를 다이홈에 접근 및 이격시키는 승강기를 더 포함하고, 실린더는, 승강기의 둘레에 결합될 수 있다.
펀치는, 실린더와 가압부를 결합시키는 결합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 파우치 성형 방법은, 파우치 필름을 다이홈이 형성된 다이와, 다이홈의 상측에 배치된 펀치의 사이에 배치하는 배치 단계, 펀치의 몸체부가 파우치 필름과 함께 다이홈에 삽입되면서 파우치 필름을 성형하는 1차 성형 단계, 1차 성형 단계 후, 몸체부의 양 측면에 구비되는 복수의 가압부가 다이홈의 내측면을 향해 파우치 필름을 가압하는 2차 성형 단계를 포함할 수 있다.
2차 성형 단계는, 가압부가 파우치 필름을 가압하는 동시에 가압부에 구비되는 가열부가 열을 가할 수 있다.
2차 성형 단계는, 가압부가 다이홈의 내측면을 향해 파우치 필름을 가압한 상태로 기설정된 시간 동안 유지시킬 수 있다.
본 발명에 따른 파우치 성형 장치는, 파우치가 성형되는 모양으로 만입된 다이홈이 형성된 다이, 다이홈의 상측에 배치되는 펀치를 포함하고, 펀치는, 다이와 펀치 사이에 배치되는 파우치 필름과 함께 다이홈에 삽입되는 몸체부 및 몸체부의 양 측면에 각각 구비되어 다이홈의 내측면을 향해 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함한다.
그에 따라, 파우치 성형 장치가 파우치 성형 과정에서 특정 공정을 추가하여 파우치를 변형시킴으로써, 기존보다 많은 양의 클리어런스를 확보하여 깊이 성형에 유리해진 상태에서 용량을 증대할 수 있다. 따라서, 파우치의 성형성을 향상시켜 파우치 컵부의 깊이 및 용량을 증대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 개략적으로 도시한 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치의 펀치가 다이홈으로 접근한 모습을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치의 가압부가 파우치 필름을 가압하는 모습을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하의 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분 또는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서는, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
실시예 1
본 발명은 파우치 성형 장치를 실시예 1로 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)를 개략적으로 도시한 정면도이다.
파우치 성형 장치(10)는 이차 전지의 제조에 사용되는 파우치를 성형하기 위한 장치인데 구체적으로는, 전극 조립체를 수용하는 수용 공간이 마련된 컵부를 형성하기 위한 성형에 사용될 수 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치는 다이(100), 펀치(200) 및 승강기(300)를 포함할 수 있다.
파우치의 성형을 위해 전극 조립체를 수용하는 수용 공간과 동일한 형상으로 만입된 공간이 필요할 수 있다. 이러한 공간을 포함하는 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 다이(100)를 포함할 수 있다.
다이(100)는 파우치 성형 장치(10)의 하부에 배치되는 구성으로, 후술할 펀치(200)와 마주하는 면이 평평한 판 형상을 가질 수 있다. 그러나, 이는 하나의 예시에 불과하며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
다이(100)는 상면의 중심부에 파우치 필름(20)이 성형되는 모양으로 만입된 다이홈(110)이 형성될 수 있다. 즉, 다이홈(110)은 펀치(200)가 내부로 진입할 수 있는 공간으로 형성될 수 있다. 펀치(200)가 다이(100)에 형성된 다이홈(110)의 내부로 이동하면서 다이(100)의 상부에 배치되는 파우치 필름(20)을 가압할 수 있고, 이를 통해 파우치 필름(20)이 다이홈(110)의 형상으로 성형될 수 있다.
일반적으로, 파우치형 이차 전지의 제조에 사용되는 파우치는 전극 조립체를 수용하기 위하여 상부에서 내려다 볼 때 직사각형의 형상을 갖는 공간을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명의 다이(100)에 형성된 다이홈(110)은 직육면체 형상의 빈 공간을 형성할 수 있다. 그러나, 다이홈(110)의 공간이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 필요한 파우치의 형상에 따라 다양할 수 있다.
도 2는 도 1의 A 부분을 개략적으로 도시한 확대도이다.
앞서 설명한 다이(100)를 가압하는 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 펀치(200)를 포함할 수 있다.
펀치(200)는 다이(100)에 형성된 다이홈(110)에 삽입되면서 파우치 필름(20)을 성형하기 때문에 다이홈(110)이 형성하는 공간과 동일한 형상을 가질 수 있다. 다만, 펀치(200)는 다이홈(110)의 내부로 진입하면서 파우치 필름(20)을 가압하므로, 펀치(200)의 저면의 면적은 다이홈(110)의 저면의 면적보다 작을 수 있다.
펀치(200)가 파우치 필름(20)을 가압하는 방법으로는 펀치(200)가 하강하여 다이홈(110)에 삽입되는 경우뿐만 아니라, 다이(100)가 상승하여 펀치(200)가 다이홈(110)의 내부로 삽입되면서 파우치 필름(20)이 가압될 수도 있다. 본 발명에서는, 펀치(200)가 하강하여 다이홈(110)의 특정 깊이까지 삽입되는 경우를 예시로 들어 설명한다.
펀치(200)는 다이홈(110)의 상측에 배치되어 상하로 이동할 수 있다. 성형되는 파우치 필름(20)은 다이(100)의 상면에 배치되거나 다이(100)와 펀치(200)의 사이에 배치될 수 있는데, 펀치(200)는 정해진 위치에 배치된 파우치 필름(20)을 향해 하강할 수 있다. 펀치(200)가 파우치 필름(20)을 향해 하강하다가 파우치 필름(20)과 접촉하는 순간부터 파우치 필름(20)과 함께 하강할 수 있다. 펀치(200)는 파우치 필름(20)과 함께 설정된 깊이의 다이홈(110) 내부까지 하강할 수 있고, 파우치 필름(20)이 펀치(200)와 함께 설정된 깊이까지 하강하면서 성형된 후 펀치(200)의 하강이 멈출 수 있다. 파우치 필름(20)의 성형이 완료되면, 펀치(200)는 다시 원위치를 향하여 상승할 수 있다.
다이홈(110)의 상측에 배치된 펀치(200)를 상하로 이동시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 승강기(300)를 포함할 수 있다.
승강기(300)는 펀치(200)의 상부에 연결되어 펀치(200)를 상하로 이동시키면서 다이홈(110)에 접근 및 이격시킬 수 있다.
승강기(300)는 펀치(200)에 연결되어 펀치(200)를 이동시킬 수만 있다면 특별히 형상에 제한을 받지 않는다. 바람직하게는, 승강기(300)는 압력 등을 이용하여 펀치(200)를 상하로 이동시킬 수 있는 실린더 형태가 될 수 있으므로, 원기둥 형상을 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 펀치(200)는 파우치의 성형 공정에 필요한 여러가지 구성들을 포함할 수 있다. 그 중, 펀치(200)의 몸체부(210)는 다이(100)와 펀치(200) 사이에 배치되는 파우치 필름(20)과 함께 다이홈(110)에 삽입될 수 있다.
몸체부(210)는 파우치 필름(20)을 가압하여 다이홈(110)까지 삽입하기 쉬운 형상을 가질 수 있다. 그 일례로, 몸체부(210)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 따라서, 몸체부(210)의 저면이 파우치 필름(20)을 가압하여 설정된 깊이의 다이홈(110)의 내부까지 하강시키므로, 몸체부(210)는 바람직하게는 평평한 저면을 가질 수 있다. 본 발명에서 설명하는 몸체부(210)의 형상은 예시에 불과하므로, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 파우치 성형 장치(10)는 펀치(200)의 하강으로 인한 성형 이후에 양 측면을 향해 가압하는 추가적인 성형 공정을 할 수 있는 것이 특징이다. 이러한 추가적인 성형 공정을 위한 구성의 일례로, 펀치(200)는 가압부(220)를 포함할 수 있다.
가압부(220)는 몸체부(210)의 양 측면에 각각 구비되어 다이홈(110)의 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다. 구체적으로, 펀치(200)가 파우치 필름(20)과 함께 설정된 깊이의 다이홈(110) 내부까지 하강한 후에, 가압부(220)는 다이홈(110)의 양쪽에 형성된 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다.
여기서, 몸체부(210)가 직사각형의 저면을 갖는 직육면체 형상을 가질 때, 저면의 직사각형이 갖는 네 변 중에서 길이가 긴 두 변을 포함하는 두 측면이 몸체부(210)의 양 측면이 될 수 있다.
펀치(200)의 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압하는 공정을 통해 가압부(220)와 다이홈(110) 사이의 간격이 줄어들 수 있다. 즉, 파우치 필름(20)과 다이홈(110)의 내측면 사이의 간격이 줄어들고, 파우치 필름(20)의 성형된 용량이 증대될 수 있다.
가압에 의한 변형의 예를 들면, 가압부(220)의 가압 전에는 약 2.5mm였던 가압부(220)와 다이홈(110) 사이의 간격이 가압 후에는 약 0.5mm로 감소될 수 있다. 즉, 양 측면을 합쳐서 가압부(220)와 다이홈(110) 사이는 대략 4mm 정도의 간격이 줄어들고, 그만큼 파우치 필름(20)의 성형 정도가 변경될 수 있다.
파우치형 이차 전지에 사용되는 파우치를 성형할 때, 다이(100)와 펀치(200) 사이의 틈새인 클리어런스를 크게 확보하는 것이 전극 조립체가 수용되는 공간의 깊이 성형에 유리할 수 있다. 본 발명의 파우치 성형 장치(10)는 펀치(200)의 가압부(220)를 활용한 성형 공정을 통해 클리어런스를 확보한 상태에서 용량을 증대할 수 있는 효과를 발생시킬 수 있다.
펀치(200)의 하강으로 인한 파우치 필름(20)의 성형 시, 파우치 필름(20)의 하부가 평평한 형상으로 성형되기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)의 펀치(200)는 몸체부(210)의 저면과 가압부(220)의 저면이 일 평면상에 위치할 수 있다.
펀치(200)의 몸체부(210)와 가압부(220)는 동시에 하강하여 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다. 따라서, 몸체부(210)와 가압부(220)의 저면은 모두 파우치 필름(20)과 접촉할 수 있다. 몸체부(210)와 가압부(220)의 저면이 일 평면상에 위치한다면, 몸체부(210)와 가압부(220)의 저면에 의해 가압되는 파우치 필름(20)의 일면은 평평한 표면으로 성형될 수 있다. 그러나, 몸체부(210)와 가압부(220)의 저면이 일 평면상에 위치하지 않는다면, 각각의 저면의 높이 차이에 의해 파우치 필름(20)의 일면에 울퉁불퉁한 표면이 형성될 수도 있다.
따라서, 일 평면에 위치하는 몸체부(210) 및 가압부(220)의 저면은 성형된 파우치의 고른 표면을 형성하는 효과를 발생시킬 수 있다.
가압부(220)의 저면 중에서 파우치 필름(20)과 접촉하는 모서리는 라운드 가공된 형상을 가질 수 있다. 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압하는 공정은 펀치(200)가 하강하면서 파우치 필름(20)을 가압한 후에 추가되는 공정이다. 따라서, 이미 성형이 된 상태의 파우치 필름(20)의 표면은 가압부(220)의 저면 중에서 파우치 필름(20)과 접촉하는 모서리에 의해 의해 찢어지는 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제가 발생할 가능성을 줄이기 위해 가압부(220)의 모서리 일부는 라운드 가공될 수 있다.
펀치(200)의 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향해 수평 방향으로 파우치 필름(20)을 가압하기 쉬운 구성의 일례로, 본 발명의 펀치(200)의 가압부(220)는 수평부(221) 및 수직부(222)를 포함할 수 있다.
수평부(221)는 몸체부(210)의 상측에 위치할 수 있고, 수직부(222)는 수평부(221)의 일측에서 하방 연장되어 몸체부(210)의 외측면에 위치할 수 있다.
수평부(221)는 도 2를 기준으로 정면에서 봤을 때, 가로가 세로보다 긴 직사각형의 단면을 가지는 직육면체 형상일 수 있고, 수직부(222)는 도 2를 기준으로 정면에서 봤을 때, 가로가 세로보다 짧은 직사각형의 단면을 가지는 직육면체 형상일 수 있다. 따라서, 가압부(220)는 정면에서 봤을 때 기역(ㄱ) 또는 좌우가 반전된 기역 형상의 단면을 가질 수 있다. 실시예 1에 따른 가압부(220)의 형상은 하나의 예시에 불과하므로 이에 한정되는 것은 아니다.
가압부(220)는, 가압부(220)의 수평부(221)로 인하여 수평 방향으로의 가압에 필요한 힘을 전달받기 쉽고, 수직부(222)로 인하여 파우치 필름(20)의 내측면을 가압하기 쉬운 효과가 발생될 수 있다.
가압부(220)를 수평 방향으로 쉽게 이동시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)의 펀치(200)는 수평부(221)의 저면과 몸체부(210)의 상면이 서로 이격될 수 있다.
수평부(221)의 저면과 몸체부(210)의 상면이 서로 이격되게 배치되어 수평부(221)와 몸체부(210)의 사이에 빈 공간이 형성된다면, 가압부(220)가 수평 방향으로 이동하여 파우치 필름(20)을 가압할 때 수평부(221)와 몸체부(210) 사이에 마찰이 발생하기 않기 때문에 가압부(220)의 수평 방향 이동이 효율적일 수 있다. 또한, 가압부(220)의 수평 방향 이동의 효율성을 높이기 위한 추가적인 구성이 배치될 수도 있다.
가압부(220)의 수평 방향 이동의 효율성을 높이기 위한 추가적인 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)의 펀치(200)는 리니어 모션 가이드(230)를 더 포함할 수 있다. 리니어 모션 가이드(230)는 직선 운동을 가이드할 수 있는 구성으로 내부의 볼이 무한 순환 운동을 하도록 도와주는 직선 운동을 할 수 있다.
리니어 모션 가이드(230)는 몸체부(210)의 상면과 수평부(221)의 저면 사이에 배치될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 수평부(221)의 저면과 몸체부(210)의 상면이 서로 이격되게 배치되는 경우에는 수평부(221)와 몸체부(210) 사이에 형성되는 빈 공간에 리니어 모션 가이드(230)가 배치될 수 있다.
리니어 모션 가이드(230)는 가압부(220)의 수평 방향 이동을 가이드할 수 있다. 즉, 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압할 때, 가압부(220)의 이동이 효율적인 효과가 발생될 수 있다.
파우치 필름(20)의 형상을 효율적으로 성형하기 위한 추가적인 공정에 사용되는 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)의 펀치(200)는 가열부(240)를 더 포함할 수 있다.
가열부(240)는 가압부(220)와 인접하게 배치되어 가압부(220)에 의해 가압된 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있다. 즉, 가열부(240)는 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압하는 공정이 진행된 후 추가적으로 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있다.
가열부(240)가 열을 가함으로 인하여, 파우치 필름(20)을 압력으로만 성형할 때보다 성형의 효율성이 증가하는 효과가 발생될 수 있다.
가열부(240)가 파우치 필름(20)에 열을 가하는 방식은 다양할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
효율적으로 파우치 필름(20)에 열을 가하기 위한 구성의 일례로, 가열부(240)는 가압부(220)를 기준으로 몸체부(210)의 반대편에 배치될 수 있다. 즉, 가열부(240)는 가압부(220)가 가압하는 파우치 필름(20)의 내측면과 접촉하도록 배치될 수 있다.
가열부(240)가 가압부(220)를 기준으로 몸체부(210)의 반대편에 배치되면, 가열부(240)는 가압부(220)가 파우치 필름(20)의 내측면을 가압할 때 함께 파우치 필름(20)의 내측면을 가압한 후에 열을 가할 수 있다.
가열부(240)는 가압부(220)가 파우치 필름(20)의 내측면을 가압하는 면의 일부에 배치될 수도 있고, 면의 전체에 배치될 수도 있다.
이러한 가열부(240)의 배치로 인하여, 가열부(240)가 파우치 필름(20)의 표면에 직접적으로 열을 가할 수 있기 때문에 열을 가하는 공정의 효율성이 증가하는 효과가 발생될 수 있다.
가압부(220)가 파우치 필름(20)의 내측면을 가압하기 위한 압력을 제공하는 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 실린더(400)를 더 포함할 수 있다.
실린더(400)는 몸체부(210)의 상측에 배치되어 가압부(220)를 다이홈(110)의 내측면을 향해 이동시켜 가압부(220)가 파우치 필름(20)의 내측면을 가압하도록 할 수 있다. 즉, 실린더(400)가 가압부(220)의 수평 방향 이동을 위한 힘을 제공할 수 있다.
실린더(400)는 가압부(220)를 다이홈(110)의 내측면 방향으로 밀어주거나, 가압부(220)를 다시 원위치로 당겨줄 수 있어야 한다. 예를 들면, 실린더(400)는 피스톤 등의 구성을 통해 가압부(220)에 수평 방향의 힘을 제공할 수 있는 가압 실린더 또는 유압 실린더 등이 될 수 있다. 가압 실린더 또는 유압 실린더는 일반적으로 사용되는 주지한 구성이므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 이는 실런더(400)의 예시들에 불과하므로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 다른 방식으로 가압부(220)에 힘을 제공할 수 있다.
실린더(400)는 안정성을 확보하기 위해 승강기(300)의 둘레에 결합될 수 있다. 실린더(400)가 승강기(300)에 결합되면, 실린더(400)가 가압부(220)의 이동을 위한 힘을 제공할 때 실린더(400)에 발생할 수 있는 진동 등의 움직임을 감소시킬 수 있다.
효율적으로 실린더(400)에 의해 가압부(220)를 이동시키기 위한 구성의 일례로, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)의 펀치(200)는 결합부(250)를 더 포함할 수 있다.
결합부(250)는 수평부(221)의 상측에 배치되어 실린더(400)와 가압부(220)를 결합시킬 수 있다. 구체적으로, 결합부(250)는 일측이 가압부(220)와 연결될 수 있고, 타측이 실린더(400)와 연결되어 가압부(220)와 실린더(400)를 결합할 수 있다. 결합부(250)의 일측이 가압부(220)와 연결될 때, 핀 또는 볼트 등의 부품이 결합부(250)의 일측과 가압부(220)의 수평부(221)를 상하 방향으로 관통하여 서로 연결될 수 있다. 또한, 결합부(250)의 타측이 실린더(400)와 연결될 때, 결합부(250)를 향해 연장된 실린더(400)의 일부가 끼워지는 등의 방식으로 연결될 수 있다. 이는 연결 방식에 대한 하나의 예시에 불과하므로, 결합부(250)와 가압부(220), 결합부(250)와 실린더(400)가 연결되는 방식은 다양할 수 있다.
수평부(221)의 하부에 리니어 모션 가이드(230) 등의 추가적인 구성이 배치되는 경우 실린더(400)가 가압부(220)에 직접적으로 연결되어 힘을 가하기 어려울 수 있다. 결합부(250)는 이러한 경우에도 실린더(400)가 제공하는 힘이 가압부(220)에 효율적으로 전달될 수 있는 효과를 발생시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치의 펀치가 다이홈으로 접근한 모습을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치의 측면부가 파우치 필름을 가압하는 모습을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3 및 4를 참조하여 각각의 공정에 따른 파우치 성형 장치(10)의 상태를 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 승강기(300)에 의해 펀치(200)가 다이(100)를 향하는 방향으로 하강하면서 파우치 펀치(200)의 일부가 필름(20)과 함께 다이(100)에 형성된 다이홈(110)으로 삽입될 수 있다. 따라서, 펀치(200)의 저면은 파우치 필름(20)과 함께 설정된 깊이의 다이홈(110) 내부까지 하강할 수 있다. 이러한 공정에 의해 성형의 깊이를 확보할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 펀치(200)의 저면이 다이(100)에 형성된 설정된 깊이의 다이홈(110) 내부까지 하강한 상태에서 펀치(200)의 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향하여 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다. 구체적으로, 실린더(400)가 결합부(250)를 가압하게 되면, 결합부(250)와 연결된 가압부(220)가 리니어 모션 가이드(230)에 의해 다이홈(110)의 내측면 방향으로 이동하면서 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다.
추가적으로, 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압한 상태에서 가열부(240)가 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있다.
본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)는 파우치의 성형 깊이 및 용량을 증대할 수 있어, 전극 조립체를 수용하는 공간에 대한 성형성이 향상되는 효과를 발생시킨다.
실시예 2
본 발명은 파우치 성형 방법을 실시예 2로 제공한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예 1에 따른 파우치 성형 장치(10)와 동일한 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 파우치 성형 방법은 배치 단계(S10), 1차 성형 단계(S20) 및 2차 성형 단계(S30)를 포함하여 진행될 수 있다.
먼저, 파우치 성형 장치(10)에 성형하고자 하는 파우치 필름(20)을 배치하는 단계가 진행될 수 있다. 배치 단계(S10)에서는 파우치 필름(20)을 다이홈(110)이 형성된 다이(100) 및 다이홈(110)의 상측에 배치된 펀치(200)의 사이에 배치할 수 있다.
파우치 필름(20)을 배치할 때, 파우치 필름은 다이홈(110)의 상측에서 다이(100)의 상면과 접촉하도록 배치될 수 있고, 다른 구성에 의해 팽창된 상태로 다이(100)와 펀치(200)의 사이에서 다이(100)와 접촉하지 않도록 배치될 수도 있다.
파우치 필름(20)을 배치하는 배치 단계(S10) 이후에는 1차 성형 단계(S20)가 진행될 수 있다. 1차 성형 단계(S20)에서 펀치(200)의 몸체부(210)가 파우치 필름(20)과 함께 다이홈(110)에 삽입되면서 파우치 필름(20)이 성형될 수 있다.
펀치(200)는 파우치 필름(20)과 함께 다이홈(110)으로 삽입되어 파우치 필름(20)에 전극 조립체를 수용할 수 있는 공간이 형성되도록 성형할 수 있는 구성이다. 펀치(200)의 상부에 연결되는 승강기(300)가 펀치(200)를 상하로 이동시킬 수 있는데, 승강기(300)에 의해 펀치(200)가 하강하면서 1차 성형 단계(S20)가 진행될 수 있다.
몸체부(210)는 펀치(200)의 하부에서 파우치 필름(20)과 접촉하며 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다. 따라서, 1차 성형 단계(S20)가 진행된 후에는 몸체부(210)의 저면이 설정된 깊이의 다이홈(110) 내부까지 하강된 상태일 수 있다.
1차 성형 단계(S20)에 의해 파우치 필름(20)의 깊이 성형이 완료된 후에는, 2차 성형 단계(S30)가 진행될 수 있다. 2차 성형 단계(S30)에서는 1차 성형 단계(S20) 후 몸체부(210)의 양 측면에 구비되는 복수의 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향해 파우치 필름(20)을 가압할 수 있다.
가압부(220)는 몸체부(210)의 양쪽 측면에 각각 구비될 수 있다. 가압부(220)가 몸체부(210)에서 멀어지는 방향으로 수평 이동하면서 파우치 필름(20)을 가압하게 되어 파우치 필름(20)에 추가적인 성형이 가능할 수 있다.
2차 성형 단계(S30)에 의해 파우치에 형성되는 전극 조립체 수용 공간은 더 많은 용량을 확보할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법의 2차 성형 단계(S30)에서 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압하는 동시에 가열부(240)는 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있다.
구체적으로, 가열부(240)는 가압부(220)의 외측면에 구비되어 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있다. 가열부(240)가 가압부(220)의 외측면에 구비되면 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압할 때 가열부(240)도 파우치 필름(20)과 접촉하며 가압부(220)와 함께 파우치 필름(20)을 가압할 수 있고, 이와 동시에 파우치 필름(20)에 열을 가할 수 있게 된다.
가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압하는 동시에 가열부(240)가 파우치 필름(20)에 열을 가하면 2차 성형 단계에 따른 공정의 성형 효율성을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법은 2차 성형 단계(S30)에서 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압한 상태를 일정 시간 동안 유지할 수 있다.
즉, 가압부(220)가 다이홈(110)의 내측면을 향하여 이동하면서 파우치 필름(20)을 가압한 상태에서 기설정된 일정 시간 동안 가압부(220)를 정지시키고, 일정 시간이 경과하면 가압부(220)를 원위치로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법은 2차 성형 단계(S30) 이후에 승강기(300)의 상승 운동을 통해 펀치(200)가 다이(100)와 이격되면서 다시 원위치로 상승하는 단계 등이 추가적으로 진행될 수 있다. 이와 같이, 일반적으로 포함될 수 있는 단계들에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 파우치 성형 방법은 1차 성형 단계(S20)에서 큰 클리어런스를 확보하여 성형의 깊이를 유리하게 확보한 상태에서 2차 성형 단계(S30)에 의해 용량을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 파우치 성형 장치를 사용한 파우치 성형 방법에 따라 성형되는 파우치의 형상은 펀치(200)의 가압부(220)가 파우치 필름(20)을 가압하는 공정이 추가되지 않을 때와 비교하여, 파우치 필름(20)의 내면이 펀치(200)의 외면의 형상에 더 가깝도록 성형될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 실시가 가능하다.
10: 파우치 성형 장치
20: 파우치 필름
100: 다이
110: 다이홈
200: 펀치
210: 몸체부
220: 가압부
221: 수평부
222: 수직부
230: 리니어 모션 가이드
240: 가열부
250: 결합부
300: 승강기
400: 실린더

Claims (13)

  1. 파우치가 성형되는 모양으로 만입된 다이홈이 형성된 다이; 및
    상기 다이홈의 상측에 배치되는 펀치를 포함하고,
    상기 펀치는,
    상기 다이와 상기 펀치 사이에 배치되는 파우치 필름과 함께 상기 다이홈에 삽입되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 양 측면에 각각 구비되어 상기 다이홈의 내측면을 향해 상기 파우치 필름을 가압하는 가압부를 포함하는 파우치 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 몸체부의 저면과 상기 가압부의 저면은 일 평면상에 위치한 파우치 성형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가압부는,
    상기 몸체부의 상측에 위치한 수평부; 및
    상기 수평부에서 일측에서 하방 연장되어 상기 몸체부의 외측면에 위치하며 상기 파우치 필름의 내측면을 가압하는 수직부를 포함하는 파우치 성형 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 수평부의 저면과 상기 몸체부의 상면이 서로 이격된 파우치 성형 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 몸체부의 상면과 상기 수평부의 저면 사이에 배치되며 상기 가압부의 이동을 가이드하는 리니어 모션 가이드를 더 포함하는 파우치 성형 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 가압부와 인접하게 배치되고, 상기 가압부에 의해 가압된 상기 파우치 필름에 열을 가하는 가열부를 더 포함하는 파우치 성형 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가열부는,
    상기 가압부를 기준으로 상기 몸체부의 반대편에 배치된 파우치 성형 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 상측에 배치되어 상기 가압부를 상기 다이홈의 내측면을 향해 이동시키는 실린더를 더 포함하는 파우치 성형 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펀치의 상부에 연결되어 상기 펀치를 상기 다이홈에 접근 및 이격시키는 승강기를 더 포함하고,
    상기 실린더는,
    상기 승강기의 둘레에 결합되는 파우치 성형 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 펀치는,
    상기 실린더와 상기 가압부를 결합시키는 결합부를 더 포함하는 파우치 성형 장치.
  11. 파우치 필름을 다이홈이 형성된 다이와, 상기 다이홈의 상측에 배치된 펀치의 사이에 배치하는 배치 단계;
    상기 펀치의 몸체부가 상기 파우치 필름과 함께 상기 다이홈에 삽입되면서 상기 파우치 필름을 성형하는 1차 성형 단계;
    상기 1차 성형 단계 후, 상기 몸체부의 양 측면에 구비되는 복수의 가압부가 다이홈의 내측면을 향해 상기 파우치 필름을 가압하는 2차 성형 단계를 포함하는 파우치 성형 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차 성형 단계는,
    상기 가압부가 상기 파우치 필름을 가압하는 동시에 상기 가압부에 구비되는 가열부가 열을 가하는 파우치 성형 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 2차 성형 단계는,
    상기 가압부가 상기 다이홈의 내측면을 향해 상기 파우치 필름을 가압한 상태로 기설정된 시간 동안 유지시키는 파우치 성형 방법.
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