KR20240059575A - 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치는 전극 조립체가 안착되는 컵부를 파우치 시트에 형성하기 위한 파우치 포밍 장치에 있어서, 포밍홈을 갖고, 포밍홈 상에 파우치 시트가 안착되는 다이, 상기 파우치 시트에 컵부를 형성하도록 포밍홈 내부로 파우치 시트를 가압하는 펀치 및 펀치가 포밍홈 내부로 진입될 때, 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 복수 개의 슬라이더를 포함한다.

Description

파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법{POUCH FORMING APPARATUS AND POUCH FORMING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 파우치 시트에 전극 조립체를 수용하는 컵부를 형성하기 위한 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법에 관한 것이다.
이차전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 코인형 이차전지, 각형 이차전지, 원통형 이차전치 및 파우치형 이차전지 등으로 구분할 수 있다.
파우치형 이차전지는 구조가 간단하고 단위 부피당 전기 용량이 크며, 낮은 제조비, 작은 중량, 용이한 형태 변경이 용이한 이점이 있다.
상기 파우치형 이차전지는 복수개의 전극(양극, 음극) 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체 및 상기 전극 조립체를 둘러싸는 파우치를 포함하며, 상기 파우치는 알루미늄 파우치일 수 있다.
상기 파우치형 이차전지는 슬러리 믹싱(slurry mixing), 전극(양극재/음극재) 코팅(coating), 극판 프레스(pressing), 극판 슬리팅(slitting) 및 극판 노칭/펀칭(punching/notching), 극판 드라이(drying), 극판 라미네이션(lamination), 극판 스태킹(stackign), 파우치 패키징(pouch packaging), 전해액 주액, 활성화(formation), 파우치 디가싱(pouch degassing) 의 공정 순으로 진행되어 형성된다.
상기 파우치형 이차전지의 패키징 공정에서는 파우치 시트에 전극 조립체가 수용되는 컵부를 형성하기 위한 파우치 포밍(forming) 작업이 수행된다.
도 1은 종래 파우치 포밍 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 파우치 포밍 장치(1)는 파우치 시트(10)가 안착되는 다이(11; Die), 다이(11)에 안착된 파우치 시트(10)를 고정시키는 스트리퍼(12; stripper) 및 파우치 시트(10)의 일부 영역을 가압하여 컵부(10a)를 형성하기 위한 펀치(13)를 포함한다.
도 2는 종래 파우치 포밍 장치(1)를 이용하여 파우치 시트(10)에 컵부(10a)를 형성하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 3의 (a)는 도 2의 선 A-A를 따라 절취한 상태의 도면이고, 도 3의 (b)는 도 2의 선 B-B를 따라 절취한 상태의 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 파우치 포밍 장치(1)는 다이(11) 위에 파우치 시트(10)를 안착시키고 스트리퍼(12)로 고정시킨다. 다이(11)와 스트리퍼(12)에 의해 파우치 시트(10)가 맞물린 상태에서 펀치(13)를 파우치 시트(10) 쪽으로 하강시켜서 파우치 시트(10)를 가압함으로써 파우치 시트(10)에 컵부(10a)를 형성하게 된다.
이때, 파우치 시트(10)에 형성된 컵부(10a)의 모서리 영역(10b, '코너부'라고도 함)에서 가장 많은 연신이 발생하게 된다. 이로 인하여, 컵부(10a)의 모서리 영역(10b)에서의 두께가 감소되고, 크랙(crack) 등의 파단 불량이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 파우치 시트(10)에 컵부(10a)를 형성할 때, 파우치 시트(10)의 성형 깊이가 제한되는 문제점이 있다.
(특허 문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2022-0066469호(2022.05.24.공개)
본 발명은 파우치 시트에 컵부를 형성할 때, 컵부의 모서리 영역에 크랙(crack)이 발생되는 것을 최소화할 수 있는 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치는 전극 조립체가 안착되는 컵부를 파우치 시트에 형성하기 위한 파우치 포밍 장치에 있어서, 포밍홈을 갖고, 포밍홈 상에 파우치 시트가 안착되는 다이, 상기 파우치 시트에 컵부를 형성하도록 포밍홈 내부로 파우치 시트를 가압하는 펀치 및 펀치가 포밍홈 내부로 진입될 때, 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 복수 개의 슬라이더를 포함한다.
또한, 복수 개의 슬라이더는 상기 펀치의 적어도 일부가 포밍홈 내부로 진입될 때, 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
또한, 복수 개의 슬라이더는 상기 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때까지 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
또한, 복수 개의 슬라이더는 펀치가 포밍홈 내부에 위치될 때 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
또한, 복수 개의 슬라이더는, 상기 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때의 위치에서, 포밍홈의 모서리 영역으로부터 소정 간격 떨어져 위치될 수 있다.
또한, 상기 펀치는 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때까지 가장자리의 모서리 영역이 내측으로 함몰된 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 펀치가 포밍홈 내부로의 진입이 완료될 때까지, 컵부의 모서리 영역은 펀치에 의해 가압되지 않을 수 있다.
또한, 상기 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료되면, 각각의 슬라이더는 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료된 때의 위치에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향해서 이동되어 포밍홈 내에 위치된 컵부의 모서리 영역을 가압하도록 마련된다.
또한, 복수 개의 슬라이더는 상기 펀치의 각각의 모서리 영역에 배치될 수 있다.
또한, 상기 펀치는 블록 형태를 갖고, 복수 개의 슬라이더는 펀치의 둘레방향을 따라 4개의 모서리 영역에 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 펀치의 모서리 영역에는 내부에 공간을 형성하는 복수 개의 가이드홈이 마련되고, 복수 개의 슬라이더는 복수 개의 가이드홈 각각에 이동 가능하게 배치되며, 각각의 슬라이더는 가이드홈을 따라 모서리 영역의 내측에서 외측으로 이동될 수 있다.
또한, 각각의 슬라이더에 의해 컵부 내에 위치된 파우치 시트의 모서리 영역이 가압되면, 상기 모서리 영역은 외측으로 연신되어 컵부의 형성이 완료될 수 있다.
또한, 각각의 슬라이더에는, 슬라이더가 가이드홈을 따라서 포밍홈의 모서리 영역을 향해서 이동되도록 하는 슬라이더 구동부가 연결될 수 있다. 상기 슬라이더 구동부는 모터 또는 실린더를 포함할 수 있고, 상기 실린더는 유압 실린더일 수 있다.
또한, 상기 슬라이더 구동부는 상기 펀치 내에 배치될 수 있다.
또한, 상기 파우치 포밍 장치는 파우치 시트의 상부에 위치되며, 펀치에 의해 가압되는 파우치 시트의 외곽 부분을 다이에 고정시키기 위한 스트리퍼를 추가로 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 적어도 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
파우치 시트에 컵부를 형성할 때, 펀치를 이용하여 컵부의 모서리 영역을 제외한 나머지 영역을 1차로 성형하고, 슬라이더를 이용하여 컵부의 모서리 영역을 2차로 성형함으로써, 컵부의 모서리 영역에 크랙이나 주름이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한, 컵부의 모서리 영역은 슬라이더에 의해 가압되고 연신되는 과정을 통해서 형성되기 때문에, 다양한 깊이의 컵부를 갖는 파우치 시트를 형성할 수 있다.
도 1은 종래 파우치 포밍 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는 도 1에 도시한 파우치 포밍 장치를 이용하여 파우치 시트를 포밍하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 2의 (b)는 포밍 공정이 완료되어, 컵부가 성형된 파우치 시트를 나타낸 도면이다.
도 3의 (a)는 도 2의 (a)에 도시한 A-A 단면이고, 도 3의 (b)는 도 2의 (b)에 도시한 B-B 단면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치가 사용되는 공정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치의 일 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 파우치 포밍 장치를 상측에서 바라본 상태를 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는 도 6에 도시한 파우치 포밍 장치의 작동 상태를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 포밍 공정이 완료된 파우치 시트를 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는 도 6에 도시한 선 A-A 를 따라 절취한 상태를 나타낸 도면이고, 도 8의 (b)는 도 7에 도시한 선 B-B 를 따라 절취한 상태를 나타낸 도면이며, 도 8의 (c)는 도 7에 도시한 선 C-C를 따라 절취한 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치의 또 다른 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 9의 선 D-D를 따라 절취한 상태의 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치 및 이를 이용한 파우치 포밍 방법을 설명한다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예와 관련된 파우치 포밍 장치(100)의 일 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 파우치 포밍 장치를 상측에서 바라본 상태를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치(100)는 파우치형 이차전지를 제조하는 공정 중에서, 복수 개의 전극(양극, 음극) 및 분리막이 교대로 적층된 전극 조립체를 형성하기 위한 극판 스태킹 공정과 전극 조립체를 포장한 파우치에 전해액을 주액하는 전해액 주액 공정 사이에 수행되는 파우치 패키징 공정 중에 사용될 수 있다.
상기 파우치 패키징 공정에서는 파우치 시트(110)의 포밍(forming) 및 웰딩(welding) 등의 공정이 수행될 수 있다.
상기 파우치 포밍 장치(100)는 스태킹 공정에서 형성된 전극 조립체(미도시)가 안착되어 수용되는 컵부(112)를 파우치 시트(110)에 형성하기 위한 포밍(forming) 공정에 사용될 수 있다. 즉, 상기 파우치 포밍 장치(100)는 전극 조립체가 안착되는 컵부(112)를 파우치 시트(110)에 성형하기 위한 장치이다.
도 7의 (a)는 도 6에 도시한 파우치 포밍 장치의 작동 상태를 나타낸 것이고, 도 7의 (b)는 포밍 공정이 완료된 파우치 시트를 나타낸 도면이고, 도 8은 도 6 및 도 7에 도시한 선 A-A(도 8의 (a)), 선 B-B(도 8의 (b)) 및 선 C-C(도 8의 (c))를 따라 절취한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치(100)는 파우치 시트(110)가 안착되는 다이(120), 파우치 시트(110)에 컵부(112)를 형성하도록 파우치 시트(110)를 가압하는 펀치(140) 및 상기 펀치(140)에 마련되어 컵부(112)의 모서리 영역(111)을 가압하는 복수 개의 슬라이더(150)를 포함한다.
본 문서에서, 도 5 내지 도 8에 기재된 X축과 Y축은 슬라이더(150)가 이동하는 가상의 평면을 형성하는 직교 축을 의미하고, Z축 방향은 파우치 시트(110)에 대한 펀치(140)의 가압 방향을 의미할 수 있다. 또한, 포밍 공정 시, 펀치(140)가 다이(120) 상에 안착된 파우치 시트(110)에 대하여 수직방향으로 이동(승하강)되는 경우, 각각의 슬라이더(140)는 상기 펀치(140)의 이동방향에 직교하는 방향, 즉, 다이(120) 상에 안착된 파우치 시트(110)에 대하여 수평방향으로 이동될 수 있다.
상기 다이(120)에는 파우치 시트(110)가 안착된다. 또한, 다이(120)는 포밍홈(122)을 갖고, 다이(120)의 상측 일부 영역에 포밍홈(122)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 포밍홈(122)은 바닥면(123)을 갖고, 각각의 코너부에 모서리 영역(121)를 가질 수 있다. 일예로, 상기 포밍홈(122)은 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다.
상기 다이(120)에 형성된 포밍홈(122)의 크기 및 형태에 따라 파우치 시트(110)에 형성되는 컵부(112)의 크기 및 형태가 달라질 수 있다.
상기 펀치(140)는 파우치 시트(110)의 상부에 위치된 상태에서 파우치 시트(110)를 포밍홈(122)의 내부로 가압한다. 이때, 펀치(140)는 파우치 시트(110)의 상부에 위치한 상태에서, 파우치 시트(110)의 일면과 직교하는 방향(Z축 방향)으로 파우치 시트(110)와 가까워지도록 하강될 수 있다. 그러면, 펀치(140)의 가압면(148)을 포함하는 단부가 다이(120)의 포밍홈(122)에 삽입되며, 파우치 시트(110)에는 포밍홈(122)의 형상에 대응되는 컵부(112)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 펀치(140)의 단부의 폭 방향(도 5 및 도 6에서 Z축 방향) 길이는 포밍홈(122)의 폭 방향(도 5 및 도 6에서 Z축 방향) 길이보다 작은 길이로 마련될 수 있다.
또한, 상기 펀치(140)에 의해 파우치 시트(110)를 가압하는 가압 깊이를 달리함으로써 파우치 시트(110)에 형성되는 컵부(112)의 깊이를 변경할 수 있다.
상기 펀치(140)는 포밍홈(122)의 내부로 진입이 완료될 때까지 모서리 영역(141)이 내측으로 함몰된 형상을 갖는다. 일 예로, 상기 펀치(140)는 모서리 영역(141)이 내측으로 함몰된 형상을 가지므로, 포밍홈(122)의 내부로 진입이 완료될 때까지, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)은 펀치(140)와 접촉되지 않고, 즉, 상기 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)의 위치한 파우치 시트(110) 영역은 펀치(140)에 의해 접촉되지 않는다.
한편, 상기 펀치(140)에는 유압 실린더 또는 모터 등과 같은 펀치 이동부(142)가 연결될 수 있다.
상기 펀치(140)는 펀치 이동부(142)의 구동력에 의해 파우치 시트(110)의 상부에서 파우치 시트(110)와 가까운 쪽으로 이동되거나, 파우치 시트(110)와 멀어지는 쪽으로 이동될 수 있다.
한편, 상기 파우치 포밍 장치(100)는 다이(120) 상부에 위치되며, 펀치(140)에 의해 가압되는 파우치 시트(110)의 외곽 부분을 다이(120)에 고정시키기 위한 스트리퍼(130)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 다이(120)에 안착되어 펀치(140)에 의해 가압되는 파우치 시트(110)의 외곽 부분은 스트리퍼(130)에 의해 고정 지지될 수 있다.
상기 스트리퍼(130)는 다이(120) 상에 안착된 파우치 시트(110)의 상부에 위치된다.
또한, 상기 스트리퍼(130)는 파우치 시트(110)의 상부로부터 파우치 시트(110)와 가까운 쪽으로 하강되어 다이(120)에 안착된 파우치 시트(110)의 외곽 부분을 가압함으로써, 상기 펀치(140)에 의해 가압되는 영역의 외곽 부분을 지지할 수 있고, 이에 따라, 파우치 시트(110)를 다이(120)에 고정시킬 수 있다. 여기서, 상기 파우치 시트(110)의 외곽 부분은 파우치 시트(110)에 컵부(112)가 형성되지 않은 컵부(112) 주변의 가장 자리 영역을 의미한다.
이와 같이, 파우치 시트(110)의 외곽 부분이 스트리퍼(130)에 의해 가압되어 다이(120)에 고정 지지됨으로써, 파우치 시트(110)가 다이(120)와 스트리퍼(130) 사이에 안정적으로 위치되며, 펀치(140)에 의해 파우치 시트(110)를 가압하여 컵부(112)를 형성하는 공정을 수행할 수 있게 된다.
상기 스트리퍼(130)에는 모터 또는 실린더 등과 같은 스트리퍼 이동부(132)가 연결될 수 있다. 이에 따라, 스트리퍼(130)는 스트리퍼 이동부(132)의 구동력에 의해 다이(120) 상에 안착된 파우치 시트(110)의 상부로부터 파우치 시트(110)와 가까운 쪽으로 이동되거나 먼쪽으로 이동될 수 있고, 파우치 시트(110)의 외곽 부분을 계속적으로 가압할 수 있게 된다.
예를 들어, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 펀치 이동부(142) 및 상기 스트리퍼 이동부(132)는 패키징 공정 장치의 메인 몸체부(미도시)에 고정될 수 있다.
한편, 상기 펀치(140)에는 복수 개의 슬라이더(150)가 마련될 수 있다. 상기 복수 개의 슬라이더(150)는 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입될 때, 펀치(140) 내부에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다. 전술한 바와 같이, 복수 개의 슬라이더(150)는 펀치(140)의 진입 방향(Z축 방향)에 직교하는 방향, 즉 포밍홈(122)의 바닥면(123)에 수평한 방향으로 이동 가능하게 펀치(140) 내에 마련될 수 있다. 본 문서에서, 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입된다는 의미는, 펀치(140)의 가압면(148)이 포밍홈(122) 내부에 위치하는 때를 의미할 수 있다.
즉, 복수 개의 슬라이더(150)는 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부에 위치될 때 상기 펀치(140) 내부에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
도 5의 (a)는 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입할 때를 나타낸 도면이고, 도 5의 (b)는 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료된 때를 나타낸 도면이다.
또한, 도 6은 컵부(112)의 모서리영역(111)을 가압하는 공정에서, 슬라이더(150)의 초기 위치를 나타내고, 도 7의 (a)는 슬라이드(150)가 포밍홈(122)의 내측에서 외측 방향으로 이동을 완료한 상태를 나타낸다.
각각의 슬라이더(150)는 상기 펀치(140)가 파우치 시트(110)를 가압하기 위해 포밍홈(122)의 내부에 위치된 상태(예를 들어, 도 5의 (b) 상태)에서, 펀치(140)의 내부에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
이때, 각각의 슬라이더(150)는 펀치(140)가 포밍홈(122)의 내부로 진입이 완료될 때의 초기 위치(도 6 참조)에서, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)으로부터 소정 간격 떨어져 위치된다.
여기서, 각각의 슬라이더(150)는 펀치(140)가 파우치 시트(110)를 가압하여 컵부(112)를 형성하는 과정에서, 컵부(112)의 모서리 영역(111)과 접촉하여 직접적인 압력을 인가하지 않을 정도로 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)과 이격되어 위치될 수 있다.
복수 개의 슬라이더(150)는 펀치(140)의 각각의 모서리 영역(141)에 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 펀치(140)는 블록 형태를 갖고, 복수 개의 슬라이더(150)는 펀치(140)의 둘레방향을 따라 4개의 모서리 영역(141)에 각각 배치될 수 있다. 즉, 4개의 슬라이더(150)가 펀치(140)의 둘레방향을 따라 4개의 모서리 영역(141)에 각각 1개씩 배치될 수 있다.
상기한 바와 같이, 각각의 슬라이더(150)가 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되면, 컵부(112)의 모서리 영역(111)이 가압되고, 가압된 컵부(112)의 모서리 영역(111)은 외측(포밍홈의 모서리영역을 향하는 방향)으로 가압되며, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121) 측으로 연신됨으로써, 컵부(112)의 성형이 완료된다.
구체적으로, 복수 개의 슬라이더(150)는, 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료될 때의 위치(도 5의 (b) 참조)에서, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)으로부터 소정 간격 떨어져 위치될 수 있다(도 6 참조).
본 문서에서, 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료되는 깊이는 포밍홈(122)의 깊이 또는 컵부(112)의 깊이를 고려하여 미리 설정될 수 있으며, 예를 들어, 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입함에 따라 파우치 시트(110)가 포밍홈(122)의 바닥면(123)에 접촉하는 깊이일 수 있다.
상기 펀치(140)는 상기 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료될 때까지 가장자리의 모서리 영역(141)이 내측으로 함몰된 형상을 가질 수 있다. 이러한 형상은 슬라이더(150)가 이동 가능하게 장착되는 가이드홈(144) 내에 슬라이더(150)의 초기 위치를 설정함으로써 구현할 수 있다. 즉, 상기 슬라이더(150)의 초기 위치(컵부의 모서리 영역을 가압하기 위하여 이동하기 전의 초기 위치)를 펀치(140)의 모서리 영역(141)의 내측으로 마련할 수 있다.
이와 같은 구조에서, 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료될 때까지, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)에 배치된 파우시 시트의 영역은 펀치(140)에 의해 직접 접촉 가압되지 않을 수 있다. 즉, 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료되고, 컵부(112)의 모서리 영역(111)은 포밍홈(122)의 모서리영역(121)과 이격되고, 각각의 슬라이더(150)는 펀치(140)가 포밍홈 내부로 진입이 완료된 때의 위치에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향해서 이동될 수 있고, 그 결과 포밍홈(122) 내에 위치된 컵부(112)의 모서리 영역(111)을 외측으로 연신시킬 수 있다.
각각의 슬라이더(150)에 의해 컵부(112)의 모서리 영역(111)이 가압되면, 상기 모서리 영역(111)은 외측으로 연신되어 컵부(112)의 형성이 완료될 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수 개의 슬라이더(150)는 상기 펀치(140)의 4개의 모서리 영역(141)에 각각 마련될 수 있다.
상기 펀치(140)의 모서리 영역(141)에는 내부에 공간을 형성하는 복수 개의 가이드홈(144)이 마련될 수 있다. 이때, 복수 개의 슬라이더(150)는 복수 개의 가이드홈(144) 각각에 이동 가능하게 배치되며, 각각의 슬라이더(150)는 가이드홈(1440)을 따라 모서리 영역(141)의 내측에서 외측을 향하는 방향으로 이동될 수 있다.
복수 개의 가이드홈(144) 각각은 펀치(140)의 4개소 모서리 영역(141) 각각에 형성되며, 내부에 적어도 하나의 슬라이더(150)가 삽입될 수 있는 공간이 마련된다.
상기 가이드홈(144)에 삽입된 슬라이더(150)는 가이드홈(144)을 따라서 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료된 때의 위치에서, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)을 향하여 이동된다.
상기 펀치(140)가 파우치 시트(110)의 상부로부터 파우치 시트(110)의 일면과 직교하는 방향으로 하강되어 포밍홈(122)의 내부로 파우치 시트(110)를 가압하면, 파우치 시트(110)에는 컵부(112)의 모서리 영역(111)은 펀치(140)에 의해 직접 가압되지 않을 수 있다.
이때, 모서리 영역(111)이 펀치에 의해 직접 가압되지 않은 상태에서, 각각의 슬라이더(150)는 가이드홈(144)을 따라서 포밍홈(122)의 바닥면에 대해 평행하도록 이동되며, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)을 향하는 방향으로 컵부(112)의 모서리 영역(111)을 가압하게 된다.
그러면, 슬라이더(150)의 가압에 의해 컵부(112)의 모서리 영역(111)이 연신되어 컵부(112)가 최종적으로 성형된다.
각각의 슬라이더(150)에는, 슬라이더(150)가 가이드홈(144)을 따라서 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)을 향해서 이동되도록 하는 슬라이더 구동부(170)가 연결될 수 있다.
상기와 같은, 슬라이더(150)는 슬라이더 구동부(170)에 의해 이동될 수 있다. 상기 슬라이더 구동부(170)는 슬라이더(150)가 펀치(140) 내 가이드홈(144)을 따라서 포밍홈(122)의 모서리 영역(111)으로 이동되도록 하는 구동력을 제공한다. 이러한, 슬라이더 구동부(152)는 유압 실린더로 마련될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 슬라이더 구동부(170)는 펀치(150) 내에 배치될 수 있다. 일 예로, 펀치(140)는 가압면(148)을 포함하는 일 단부 및 펀치 이동부(142)와 연결된 타 단부를 포함할 수 있고, 상기 일 단부와 타 단부가 조립된 상태로 제작될 수 있다. 이때, 상기 일 단부에 가이드 홈(144)을 형성하여 슬라이더(150)를 배치시키고, 별도의 장착홈 등을 추가로 형성하여, 슬라이더 구동부(170)를 장착시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치(100)는 상기 펀치 이동부(142), 스트리퍼 이동부(132) 및 슬라이더 구동부(152)를 각각 제어하기 위한 제어부(180)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(180)는 펀치 이동부(142), 스트리퍼 이동부(132) 및 슬라이더 구동부(170)의 작동 및 동작 상태를 제어하고, 이에 따라 파우치 시트(110)에 형성되는 컵부(112)의 깊이를 조절할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 파우치 포밍 장치의 또 다른 작동 상태를 나타낸 도면이고, 도 10은 도 9의 선 D-D를 따라 절취한 상태의 개략적인 단면도이다.
도 7의 (b) 및 도 9를 참조하면, 각각의 슬라이더(160)는 컵부(112)의 모서리영역(111)을 가압하기 위한 헤드부(161) 및 슬라이더 구동부(170)와 헤드부(161)를 연결하는 로드부(162)를 포함할 수 있다.
이때, 복수 개의 슬라이더(160)는 상기 펀치(150)의 적어도 일부가 포밍홈(122) 내부로 진입될 때, 상기 펀치(140) 내부에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
이와 같이 방식으로, 슬라이더(160)가 수평방향을 따라 이동되는 제1 힘(F1)과 펀치(140)의 진입방향으로 작용하는 제2 힘(F2)이 합산된 제3 힘(F3)이 컵부(112)의 모서리영역(111)에 적용될 수 있다.
또한, 복수 개의 슬라이더(160)는 펀치(140)가 포밍홈(122) 내부로 진입이 완료될 때까지 펀치(140) 내부에서 포밍홈(122)의 각각의 모서리 영역(121)을 향하여 이동되도록 마련될 수 있다.
이와 같은 파우치 포밍 장치를 이용한 파우치 포밍 방법은 파우치 시트의 안착 단계, 컵부의 1차 성형 단계 및 컵부 모서리 영역에 대한 2차 성형단계를 포함할 수 있다.
다이(120)의 포밍홈(122) 상에 파우치 시트(110)가 안착된 상태에서, 상기 펀치(140)가 포밍홈(122) 내로 삽입되면, 파우치 시트(110)에는 컵부(112)가 1차로 성형된다. 1차 성형 시, 컵부(112)의 모서리 영역(111)은 펀치에 의해 직접 가압(접촉)되지 않는다.
이후, 컵부 모서리 영역에 대한 2차 성형단계에서, 펀치(140)의 내부에서 슬라이더(150)가 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)을 향해서 이동된다.
또한, 포밍홈(122)의 모서리 영역(121)을 향해서 이동된 슬라이더(150)는 컵부(112)의 모서리 영역(111)을 가압한다. 이때, 컵부(112)의 모서리 영역(111)은 슬라이더(150)에 의해 외측으로 연신되어 최종적으로 컵부(112)가 성형될 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 파우치 포밍 장치
110: 파우치 시트
120: 다이
130: 스트리퍼
140: 펀치
150: 슬라이더

Claims (15)

  1. 전극 조립체가 안착되는 컵부를 파우치 시트에 형성하기 위한 파우치 포밍 장치에 있어서,
    포밍홈을 갖고, 포밍홈 상에 파우치 시트가 안착되는 다이;
    상기 파우치 시트에 컵부를 형성하도록 포밍홈 내부로 파우치 시트를 가압하는 펀치; 및
    상기 펀치가 포밍홈 내부로 진입될 때, 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 복수 개의 슬라이더를 포함하는, 파우치 포밍 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    복수 개의 슬라이더는 펀치의 적어도 일부가 포밍홈 내부로 진입될 때, 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    복수 개의 슬라이더는 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때까지 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    복수 개의 슬라이더는 펀치가 포밍홈 내부에 위치될 때 펀치 내부에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향하여 이동되도록 마련된 파우치 포밍 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    복수 개의 슬라이더는, 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때의 위치에서, 포밍홈의 모서리 영역으로부터 소정 간격 떨어져 위치된, 파우치 포밍 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 펀치는 포밍홈 내부로 진입이 완료될 때까지 가장자리의 모서리 영역이 내측으로 함몰된 형상을 갖는, 파우치 포밍 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 펀치가 포밍홈 내부로의 진입이 완료될 때까지, 컵부의 모서리 영역은 펀치에 의해 가압되지 않는, 파우치 포밍 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료되면, 각각의 슬라이더는 펀치가 포밍홈 내부로 진입이 완료된 때의 위치에서 포밍홈의 각각의 모서리 영역을 향해서 이동되어 포밍홈 내에 위치된 컵부의 모서리 영역을 가압하는, 파우치 포밍 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    복수 개의 슬라이더는 상기 펀치의 각각의 모서리 영역에 배치되는 파우치 포밍 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 펀치는 블록 형태를 갖고,
    복수 개의 슬라이더는 상기 펀치의 둘레방향을 따라 4개의 모서리 영역에 각각 배치되는 파우치 포밍 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 펀치의 모서리 영역에는 내부에 공간을 형성하는 복수 개의 가이드홈이 마련되고,
    복수 개의 슬라이더는 복수 개의 가이드홈 각각에 이동 가능하게 배치되며,
    각각의 슬라이더는 가이드홈을 따라 모서리 영역의 내측에서 외측으로 이동되는, 파우치 포밍 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    각각의 슬라이더에 의해 컵부 내에 위치된 파우치 시트의 모서리 영역이 가압되면, 상기 모서리 영역은 외측으로 연신되어 컵부의 형성이 완료되는, 파우치 포밍 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    각각의 슬라이더에는, 슬라이더가 가이드홈을 따라서 포밍홈의 모서리 영역을 향해서 이동되도록 하는 슬라이더 구동부가 연결되는, 파우치 포밍 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬라이더 구동부는 펀치 내에 배치되는 파우치 포밍 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    파우치 시트의 상부에 위치되며, 펀치에 의해 가압되는 파우치 시트의 외곽 부분을 다이에 고정시키기 위한 스트리퍼를 추가로 포함하는, 파우치 포밍 장치.
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