KR100604681B1 - 금속판 천공용 디스크롤, 그 디스크롤을 사용하는 금속판천공 장치, 금속판 천공 방법, 및 천공 금속판 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 긴 벨트 형상의 금속판 또는 금속박에 연속으로 구멍을 천공하기 위한 금속판 천공용 디스크롤, 그 디스크롤을 사용하는 금속판 천공 장치, 금속판 천공 방법, 및 그러한 금속판 천공 장치 및 천공 방법에 의해 제조된 천공 금속판에 관한 것이다.

상기 금속판 천공용 디스크롤 (1) 은 복수의 천공용 블레이드를 갖고 있는 데, 이 천공용 블레이드는, 소정의 두께를 갖는 디스크롤의 외주면상에, 원주방향으로 간격을 갖도록 배치되어 반경 외측방향으로 돌출되어 있으며, 상기 각 천공용 블레이드 (2) 를 위에서 보았을 때의 형상은, 단일 폐색선에 의해서 둘러싸이는 기하 형상으로 되어 있고, 상기 천공용 블레이드 (2) 를 측면에서 본 형상은, 천공용 블레이드 외주에 있어서 양(兩) 단부의 높이가 다른 부분의 높이보다 높아서 외주의 양 단부에서 중앙 부분으로 갈수록 천공용 블레이드의 높이가 점차 감소하도록 오목하게 되어 있다.

Description

금속판 천공용 디스크롤, 그 디스크롤을 사용하는 금속판 천공 장치, 금속판 천공 방법, 및 천공 금속판{METAL SHEET DRILLING DISK ROLL, METAL SHEET DRILLING DEVICE USING THE ROLL, METAL SHEET DRILLING METHOD, AND DRILLED METAL SHEET}

본 발명은, 긴 벨트 형상의 금속판 또는 금속박(金屬箔)에 연속적으로 구멍을 내기 위한 금속판 천공용 디스크롤(disk roll), 그 디스크롤을 사용하는 금속판 천공 장치, 금속판 천공 방법, 및 그 금속판 천공 장치 및 금속판 천공 방법에 의해 제조된 천공 금속판에 관한 것이다.

최근, 2차 전지의 전극용 기체(基體)로 사용될 수 있게 다수의 구멍이 난 천공 금속판에 대한 수요가 증가되어 왔다. 2차 전지 전극의 기체용 천공 금속판은, 그 천공 금속판의 표면에 부착된 활물질(活物質)과 함께 권취되어 전지 케이스내에 충전된다. 천공 금속판에 구멍을 내는 목적은, 활물질이 금속판에 더 잘 부착되게 하는 앵커링 효과(anchoring effect) 를 제공하고 또한 그 구멍에 활물질이 충전되게 하기 위한 것이다. 전지의 용량을 증가시키기 위해서는, 전지 케이스내에 활물질을 가능한 한 최대로 많이 충전시켜야 하므로, 천공되어 전극의 기체로 사용될 금속판으로는, 가능한 최대로 얇은 금속판이 요구된다.

종래에는, 펀칭 프레스를 이용하여 금속판을 천공하는 방법이 천공 금속판의 제조 방법으로서 일반적으로 사용되어 왔다. 그러나, 프레스를 이용하는 이용하는 천공 방법에 있어서는, 천공될 금속판이 단속적(斷續的)으로 공급되어야 하고, 프레스가공이 실시되는 동안 천공될 금속판이 정지해 있어야 한다. 또한, 프레스에 상당한 힘이 가해지기는 하지만, 천공 속도를 높여서 천공 금속판의 생산성을 향상시키기가 매우 어렵다.

일본 특개소 제 60-133936 호의 공보는, 천공 속도를 높여서 천공 금속판의 생산성을 향상시키는 방법으로서, 다수의 돌기를 갖는 천공 롤러를 회전시켜서 천공 금속판을 연속으로 제조하는 방법을 개시하고 있는 데, 이 방법은 하기의 방식으로 천공 금속판을 제조한다. 먼저, 외주면에 다수의 톱니 형상의(saw-tooth-like) 돌기가 설치되어 있는 롤러와 수동(受動) 롤러의 사이로 금속판을 연속적으로 통과시킴으로써, 상기 돌기에 의해서 천공이 이루어지고, 그와 동시에 버어(burr)가 일어난다. 천공 금속판이 계속 전진하면, 상기 버어가, 천공 금속판의 전방에 설치되어 있는 스크래치 지그(scratch jig) 의 선단에 충돌하여 접히게 된다. 그 금속판은, 계속적으로 더 전진하여 전방에 설치되어 있는 압연 롤러에 공급되어 압연되고, 상기 접힌 부위는 그 금속판으로 말려 들어가서, 버어 없는 천공 금속판이 만들어진다. 상기와 같이 천공 금속판을 제조하면, 천공 작업의 연속 실시가 가능하며, 천공 속도를 증가시켜서 천공 금속판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

그러나, 상기의 돌기가 있는 천공 롤러를 회전시켜서 천공 금속판을 연속으 로 제조하는 상기의 방법은, 여전히 해결해야할 문제점을 갖고 있다.

즉, 버어가 접힌 부분의 두께는, 버어가 없는 금속판의 나머지 부분 두께의 거의 두 배가 된다. 그러한 금속판이, 2 차 전지 전극의 기체용 천공 금속판으로 사용되면, 표면에 활물질이 부착된 채로 권취된 금속판이 전지 케이스내에 충전될 때, 금속판 자체의 체적은 크고, 전지 케이스에 충전되는 활물질의 양은 작기 때문에, 상기 방법은 전지의 용량을 증가시키기에 바람직하지 않다.

압연전에 있어서, 버어가 접힌 부분은 나머지 부분에 비해 두 배의 두께를 가졌으므로, 버어가 접힌 부분의 두께가 금속판의 나머지 부분 두께와 동일해지도록, 압연력을 증가시켜서 압연을 실시하면, 버어가 접힌 부분은 나머지 부분에 비해 극단적으로 압연 및 연신된다. 따라서, 천공 작업에 의해 형성된 구멍간의 거리가 증가됨으로써 구멍 밀도가 감소하게 되는 데, 그러한 금속판을 2 차 전지 케이스용 천공 금속으로 사용하면, 앵커링 효과가 부족하고 구멍내에 충전되는 활물질의 양이 감소하므로, 그러한 천공 금속판은 2 차 전지 케이스용으로 바람직하지 않다.

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하고자 달성된 바, 긴 벨트 형상의 금속판의 두께를 균일하게 유지시키면서, 그 금속판, 특히 2차 전지 전극의 기체(基體)용 금속박(金屬箔)에 다수의 균일한 구멍을 연속적으로 천공할 수 있는 금속판 천공용 디스크롤, 그 디스크롤을 사용하는 금속판 천공 장치 및 금속판 천공 방법, 및 그 금속판 천공 장치 및 금속판 천공 방법에 의해 제조된 천공 금속판을 제공한다.

본 발명이 개시하는 바는 하기와 같다.

(1) 복수의 천공용 블레이드가 디스크롤(disk roll)의 원주방향으로 간격을 가지면서 그 디스크롤의 외주면상에 배치되어 반경 외측방향으로 돌출되어 있는 금속판 천공용 디스크롤로서, 상기 디스크롤의 외주면상에 있는 각 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 단일 폐색선(閉塞線)에 의해서 둘러싸이는 기하 형상으로 되어 있고, 상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상이, 상기 디스크롤의 원주방향을 따라서 상기 천공용 블레이드 양(兩) 단부의 높이가 다른 부분의 높이보다 높아서, 그 원주방향의 양 단부에서 중앙 부분으로 갈수록 천공용 블레이드의 높이가 점차 감소하도록 오목하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.

(2) 상기 (1) 항에 있어서, 상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상이, 상기 천공용 블레이드에 있어 상기 디스크롤 원주방향의 일 단부의 높이, 즉 디스크롤의 회전 방향을 기준으로 하여 전방에 있는 원주방향의 천공용 블레이드 단부 높이가, 상기 천공용 블레이드에 있어 상기 디스크롤의 원주방향의 또다른 일 단부의 높이, 즉 디스크롤의 회전 방향을 기준으로 하여 후방에 있는 원주방향의 천공용 블레이드 단부 높이보다 낮은 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.

(3) 상기 (1) 항에 있어서, 상기 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 직사각형 형상 또는 네개의 둥그스름한 모퉁이부를 갖는 실질적인 직사각형의 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.

(4) 상기 (1) 또는 (2) 항에 있어서, 상기 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 길게 늘어진 원 형상, 타원 형상, 정원(正圓) 형상, 마름모 형상, 또는 네개의 둥근 모퉁이부를 갖는 실질적인 마름모 형상중의 한 가지 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.

(5) 금속판 또는 금속박에 복수의 구멍을 내기 위한 금속판 천공 장치로서, 상기 (1) 항 내지 (3) 항에 따른 금속판 천공용 디스크롤이 상부 롤로서 배치되고, 그 상부 롤의 양측에는, 상기 천공용 디스크롤의 중심과 천공용 블레이드의 최하부 사이의 거리에 비해 적어도 금속판 또는 금속박의 두께에 상응하는 길이 만큼 작은 반경을 각각 갖는 한 쌍의 상부 가이드 롤이, 상기 상부 롤과 동일 축선을 갖도록 연결되어 상부 롤 유닛을 형성하고, 금속판 천공용 디스크롤보다 약간 큰 두께를 갖는 디스크롤이 가이드 롤로서 배치되고, 그 가이드 롤의 양측에는, 상기 디스크롤의 반경에 비해 적어도 금속판 또는 금속박의 두께와 천공용 블레이드 최상부와 최하부간의 돌출 높이 차이를 합한 길이 만큼 더 큰 반경을 각각 갖는 한 쌍의 하부 가이드 롤이, 상기 가이드 롤과 동일 축선을 갖도록 연결되어 하부 롤 유닛을 형성하고, 상기 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛이 서로 맞물려서, 금속판 또는 금속박이 상기 천공용 디스크롤의 아래를 통과할 때 그 금속판 또는 금속박을 천공할 수 있는 천공 영역이 형성되고, 상기 천공 영역의 전방과 후방에, 금속판 또는 금속박에 장력을 부가하는 장력 부가 수단으로 이루어진 장력 부가 유닛이 설치된 금속판 천공 장치.

(6) 상기 (5) 항에 있어서, 천공 유닛을 구성하는 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛의 세트(set) 복수 개가 동일 축선을 갖도록 함께 연결됨으로써, 금속판 또는 금속박에 복수 개의 열로 된 구멍을 천공할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.

(7) 상기 (5) 항 또는 (6) 항에 있어서, 상부 롤 유닛, 하부 롤 유닛, 및 장력 부가 수단이, 금속판 또는 금속박이 가이드 롤의 외주의 일부분을 따라 전진하여, 그 금속판 또는 금속박이 가이드 롤에 둥글게 권취될 때 그 금속판 또는 금속박이 천공되게 해주는 위치 관계를 갖게 설치된 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.

(8) 상기 (5) 항 내지 (7) 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장력 부가 수단이, 금속판 또는 금속박을 사이에 물기 위한 상부 핀치롤(pinch roll) 및 하부 핀치롤, 또는 상부 브라이들 롤(bridle roll) 및 하부 브라이들 롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.

(9) 상기 (5) 항 내지 (8) 항 중의 어느 한 항에 기재된 금속판 천공 장치를 사용하여 금속판 또는 금속박을 천공하는 방법으로서, 상기 천공 유닛의 전방 및 후방에 설치된 2 개의 장력 부가 유닛을 통하여 금속판 또는 금속박을 통과시키고, 상기 각각의 장력 부가 유닛을 구성하는 각각의 장력 부가 수단에 의해서 상기 금속판 또는 금속박에 장력이 부가되는 동안, 상기 천공 유닛을 구성하는 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛을 회전시킴에 의해서 금속판 또는 금속박을 연속으로 천공하는 방법.

(10) 상기 (5) 항 내지 (8) 항 중의 어느 한 항에 기재된 금속판 천공 장치 와 상기 (9) 항에 기재된 금속판 천공 방법을 사용하여 제작된 천공 금속판.

도 1 은, 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤에 의해 금속판이 천공되는 상태의 일 예를 보여주는 개략도이다.

도 2 는, 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤의 외주면상에 돌출 상태로 제공되는 천공용 블레이드의 형상에 대한 일 예를 보여주는 사시도이다.

도 3 은, 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤에 의해 금속판이 천공되는 상태의 또 다른 예를 보여주는 개략도이다.

도 4 는, 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤을 이용하여 금속판을 천공할 때, 금속판이 천공되는 방식을 보여주는 개략도이다.

도 5 는, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 천공 유닛에 대한 일 예를 보여주는 개략도이다.

도 6 은, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 일 예를 보여주는 개략도이다.

도 7 은, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 천공 유닛에 대한 또 다른 예를 보여주는 개략도이다.

도 8 은, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 또 다른 예를 보여주는 개략도이다.

도 9 는, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 또 다른 예를 보여주는 개략도이다.

여기서는, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

약 0.02∼0.2 mm 두께의 금속판 또는 금속박에 다수의 구멍을 내기 위하여 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤을 설치한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 디스크롤 (1) 의 외주면상에는, 복수의 천공용 블레이드 (2) 가, 그 디스크롤의 원주 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 그 디스크롤의 반경 외측방향으로 돌출한다.

상기 디스크롤의 외주면상에 있는 각 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상, 즉 천공된 구멍의 단면 형상은, 단일 폐색선에 의해서 둘러싸이는 기하 형상으로 되어 있는 데, 이 실시예에 있어서는 그 형상이 직사각형으로 되어 있다.

도 1 과 도 2 에 도시된 바와 같이, 상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상은, 천공용 블레이드에 있어 디스크롤 원주방향의 양(兩) 단부를 구성하는 전단면선(前端面線) (21) 과 후단면선(後端面線) (22) 이 다른 부분보다 높아서 그 전단면선과 후단면선으로부터 중앙 부분으로 갈수록 천공용 블레이드의 높이가 점차 감소하도록 오목하게 되어 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 천공용 블레이드 (2) 는, 디스크롤 (1) 의 두께 방향을 따라 서로 대향하는 양(兩) 폐색선 부분에 상응하는 천공용 블레이드의 양 측단면선(側端面線) (23) 이, 디스크롤 (1) 의 원주 방향을 따라 서로 대향하는 양(兩) 폐색선 부분에 상응하는 전단면선 (21) 과 후단면선 (22) 을 연결한 가상선 (24) 보다 낮게 돌출되도록 형성된다.

또한, 천공용 블레이드 (2) 를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상, 즉 천공된 구멍의 단면 형상은, 도 2 에 도시된 바와 같이, 전단면선 (21), 측단면선 (22), 및 후단면선 (23) 을 갖는 완전한 직사각형, 또는 그러한 직사각형에 있어서 네 개의 모퉁이가 둥글게 된 실질적인 직사각형의 형상으로 될 수 있다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 디스크롤 (1) 의 외주면상에서 그 디스크롤의 원주방향을 따라 천공용 블레이드 (22) 의 양 단부를 구성하는 전단면선 (21) 과 후단면선 (22) 이, 전단면선 (21) 의 높이, 즉 천공용 블레이드 (22) 에 있어 디스크롤 (1) 의 회전에 따라 금속판 또는 금속박 (이하 금속판으로 약칭) (10) 에 먼저 물려 들어가는 디스크롤 원주방향의 선행 단부의 높이가, 후단면선 (22) 의 높이, 즉 그 선행 단부보다 나중에 금속판 (10) 에 물려 들어가는 디스크롤 원주방향의 후행 단부의 높이보다 낮게 형성될 수 있다. 천공용 블레이드 (2) 를 측면에서 본 형상이 상기와 같게 만들어지면, 도 3 에 도시된 바와 같이, 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 이 일시적으로 금속판 (10) 에 동시에 물려 들어갈 수 있다.

또한, 천공용 블레이드 (2) 를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상은, 전술한 직사각형 또는 실질적인 직사각형의 형상으로 만들어지지 않고, 금속판의 특성에 따라, 예컨대 길게 늘어진 원 형상, 타원 형상, 정원(正員) 형상, 마름모 형상, 또는 네 개의 모퉁이가 둥글게 된 실질적인 마름모 형상 등과 같은 다른 형태의 원하는 기하 형상으로 만들어질 수도 있다.

여기서, 도 6 을 참조하면서, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 구성에 대하여 설명하고자 한다.

도시된 바와 같이, 금속판 천공 장치는, 천공 유닛, 그 천공 유닛 (20) 의 전방 및 후방에 장력 부가 수단으로서 설치된 상부 및 하부 핀치롤 (6a, 6b), 및 "17a" 와 "17b" 를 갖는 장력 부가 유닛 (30) 을 포함한다. 한편, 천공 유닛 (20) 은, 상부 및 하부 롤 (11, 12) 의 외주면상에 그 롤의 원주방향을 따라 간격을 두고 천공용 블레이드 (2) 를 배치함으로써 형성된다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 상부 브라이들 롤 (16a, 17a) 및 하부 브라이들 롤 (16b, 17b) 도, 장력 부가 수단으로서 사용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 금속판 천공 장치에 있어서, 천공용 블레이드 (2) 가, 예컨대 도 5 에 도시된 것과 같이 구성될 수 있다.

즉, 도 5 에 도시된 바와 같이, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 중심과 천공용 블레이드의 최하부 (측단면선 (23) 의 최하부) 사이의 거리보다 적어도 금속판 (10) 의 두께에 상응하는 길이 만큼 짧은 반경을 각각 갖는 한 쌍의 디스크롤 (3) 을, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 양측에 상부 가이드 롤로서 동일 축선을 갖도록 연결함으로써, 상부 롤 유닛 (11) 이 형성된다.

금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 디스크 두께보다 약간 두꺼운 두께를 갖는 디스클 롤이 가이드 롤 (4) 로서 설치되고, 그 가이드 롤 (4)의 반경보다, 적어도, 금속판 (10) 의 두께 및 천공용 블레이드 (2) 의 최상부 (전단면선 (21) 또는 후단면선 (22)) 와 최하부 (측단면선 (23)) 간의 돌출 길이 차이를 더한 것에 상응하는 길이 만큼 긴 반경을 갖는 한 쌍의 디스크롤 (5) 이, 상기 가이드 롤 (4) 의 양측에 동일 축선을 갖도록 연결되어 하부 롤 유닛 (12) 을 형성한다.

상기 상부 롤 유닛 (11) 및 하부 롤 유닛 (12) 이 함께 맞물려서 천공 유닛 (20) 을 형성하게 된다.

도 7 에는, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치의 천공 유닛 (20) 의 또다른 예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 천공 유닛 (20) 은, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 및 그 금속판 천공용 디스크롤 (1) 에 대하여 금속판 (10) 을 기준으로 수직 대칭 배열된 가이드 롤 (4) 에 의하여 형성된다. 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 디스크보다 약간 더 두꺼운 두께를 갖는 가이드 롤 (4) 의 외주면에 있어서, 반경 외측방향으로 돌출하는 각 천공용 블레이드 (2) 에 대향하는 각 부분에는, 천공용 블레이드 (2) 를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상 (즉, 천공된 구멍의 단면 형상) 과 동일한 형상의 단면 형상을 갖는 복수의 오목부 (42) 가 형성되어 있다.

또한, 고무와 같은 탄성 재료로 된 가이드 롤 (4) 이, 천공 구멍과 동일한 단면 형상을 갖는 오목부 (42) 가 배치되지 않은 평평한 외주면을 갖는 디스크로 형성될 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 상에 설치된 천공용 블레이드 (2) 는, 천공 작업이 진행되는 동안, 상부 롤 유닛 (12) 의 외주면에 물리고, 상기 가이드 롤 (4) 의 외주부는 천공용 블레이드 (2) 의 형상에 따라 탄성 변형된다. 그러나, 천공 작업이 종료되어 상기 천공용 블레이드 (2) 가 가이드 롤 (4) 로부터 분리되면, 상기 천공용 블레이드 (2) 의 형상이, 평평한 외주면을 가졌던 원래의 디스크 형상으로 돌아간다.

금속판 (10) 의 폭방향을 따라 평행하게 이격된 복수 개 열의 구멍을 그 금속판에 천공하기 위해서, 도 8 에 도시된 바와 같이, 전술한 천공 유닛 (20) 을 구성하는 상부 및 하부 롤 세트(set) 복수 개를, 각 롤 샤프트의 축선 방향이 동일해지도록 상호 연결시켜서, 금속판 천공 장치를 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 천공용 블레이드 (2) 는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 디스크롤 (1) 의 외주면상에, 디스크롤 (1) 의 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되어 반경 외측방향으로 돌출하도록 구성된다. 디스크롤 (1) 이 회전하면, 등간격의 미천공부(未穿孔部)가 있는 금속판 (10) 이 천공되기 시작한다. 또한, 천공용 블레이드 (2) 를, 금속판의 외주면상에 원주 방향을 따라 등간격으로 배치하지 않고, 일부분이 나머지 부분에 비해 더 큰 간격을 갖도록 배치할 수도 있다. 즉, 디스크롤 (1) 외주면의 일부분에 천공용 블레이드가 배치되지 않게 만들어서, 그 디스크롤을 회전시키면, 금속판 (10) 의 길이방향을 따라, 미(未)천공부가 천공부보다 넓은 간격으로 형성되도록 금속판 (10) 이 천공될 수 있다. 따라서, 금속판에 있어서, 하나의 미천공부가 다른 미천공부보다 더 큰 일정 간격을 갖도록 배치할 수 있으며, 상당히 큰 간격을 갖도록 배치된 미천공부에서 그 금속판을 절단할 수 있게 된다. 특히, 전술한 바와 같이 천공 유닛 (20) 을 구성하는 상부 롤 (11) 및 하부 롤 (12) 세트 복수 개를 각 롤이 동일한 축선 방향을 갖도록 상호 연결시켜서 만들어진 금속판 천공 장치를 사용하여, 금속판 (10) 의 폭방향으로 간격을 두면서 그 금속판 (10) 을 천공하는 경우, 금속판상에 간격을 두면서 배열된 천공부의 존재 여부에 관계없이, 그 금속판 (10) 의 목적 부분을 절단할 수 있다. 금속판 (10) 이 전지의 코아(core)로서 사용되는 경우, 다른 부분의 간격보다 큰 간격을 갖는 미천공부를 소정의 간격으로 배치하여, 천공부간의 간격이 전지 1 개에 필요한 코아의 길이와 일치하게 만들 수 있다. 이는, 금속판 (10) 절단에 있어, 금속판의 길이방향의 양 단부가 천공부에 떨어지지 않게 하면서 그 금속판을 절단할 수 있게 해준다. 다른 미천공부의 간격보다 큰 간격을 갖는 상기 미천공부의 간격은, 디스크롤의 직경을 선택함에 의해서 임의로 변경될 수 있다.

여기서, 도 4 를 참조하면서, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 천공용 블레이드 (2) 를 위에서 본 형상 (천공된 구멍의 단면 형상) 이 직사각형이 되는 경우를 일 예로 하여, 본 발명에 따른 금속판 천공용 디스크롤 (1) 및 금속판 천공 장치를 사용하여 금속판 (10) 에 다수의 구멍을 연속적으로 천공하는 방법에 대하여 설명하고자 한다.

본 발명에 따르면, 약 0.02∼0.2 mm 두께의 금속판, 특히 두께 0.1 mm 이하의 극도로 얇은 금속박이 천공된다.

전술한 바 있지만, 본 발명에 따른 금속판 천공 장치는, 도 6 에 도시된 바와 같이, 천공 유닛 (20), 그 천공 유닛의 전방에 설치된 한 쌍의 핀치롤 (6a, 6b), 상기 천공 유닛 (20) 의 후방에 설치된 한 쌍의 핀치롤 (7a, 7b) 로 이루어진 장력 부가 유닛 (30) 을 포함한다. 전술한 바 있지만, 도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 핀치롤을 상부 및 하부 브라이들 롤로 대체할 수도 있다.

금속판 (10) 을 천공하기 위해서는, 먼저, 금속판 (10) 중에서, 장력 부가 수단을 구성하는 핀치롤 (6a, 6b) 및 핀치롤 (7a, 7b) 의 사이에 있는 부분에 장력을 부가한다. 그 금속판 (10) 을, 장력이 부가된 상태를 유지시키면서, 장력 부가 유닛 (30) 을 구성하는 상부 및 하부 롤 (6a, 6b) 과 천공 유닛 (20) 의 사이, 및 천공 유닛 (20) 과 장력 부가 유닛 (30) 을 구성하는 상부 및 하부 롤 (7a, 7b) 의 사이를 연속으로 통과시킨다.

장력이 부가된 금속판 (10) 이 금속판 천공용 디스크롤 (1) 인 천공 유닛의 상부 롤 (11) 에 접촉하면, 금속판 (10) 이, 먼저, 도 4 의 ⅰ) 에 도시된 바와 같이 천공용 블레이드 (2) 의 전단면선 (21) 및 그 전단면선으로부터 연장되는 측단면선 (23) 의 일 부분에 물려 들어가 그 부분에 절단선이 나타난다.

금속판 천공용 디스크롤 (1) 이 계속 회전하면, 금속판이, 도 4 의 ⅱ) 에 도시된 바와 같이, 상기 천공용 블레이드 (2) 의 후단면선 (22) 으로부터 연장되는 측단면선 (23) 의 부분에 추가로 물려 들어가고, 그 부분에 이미 발생된 절단선이 신장되며, 상기 천공용 블레이드 (2) 의 후단면선 (22) 및 그 후단면선 (22) 으로부터 연장되는 측단면선 (23) 의 부분에 금속판이 물려 들어가서 그 부분에 새로운 절단선이 나타난다.

금속판 천공용 디스크롤 (1) 이 더 회전하면, 도 4 의 ⅲ) 에 도시된 바와 같이, 금속판이, 상기 천공용 블레이드 (2) 의 전단면선 (21) 으로부터 연장되는 측단면선 (23) 의 부분에 더 물려 들어가고, 그 부분에 있던 절단선이 신장되며, 상기 천공용 블레이드 (2) 의 후단면선 (22) 으로부터 연장되는 측단면선 (23) 의 부분에 금속판이 더 물려 들어가서, 그 부분에 이미 발생된 절단선이 신장된다.

금속판 천공용 디스크롤 (1) 이 더 회전하면, 도 4 의 ⅳ) 에 도시된 바와 같이, 각각, 전단면선 (21) 과 후단면선 (22) 로부터 연장되는 측단면선 (23) 부분에 있는 절단선끼리 함께 연결되어, 금속판 (10) 에 사각형 모양의 구멍이 형성된다.

금속판 천공용 디스크롤 (1) 이 더 회전하면, 금속판 (10) 이 후속하는 천공용 블레이드 (2) 에 물리고, 전술한 방식과 동일하게 그 금속판 (10) 에 사각형 모양의 홀이 형성된다.

상기와 같은 방식으로 금속판 천공용 디스크롤 (1) 이 회전하면, 금속판상에 사각형 모양의 구멍이 소정의 간격을 갖고 연속으로 형성될 수 있다.

상기와 같은 경우에 있어서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 디스크롤 (1) 의 회전에 따라서 금속판 (10) 이 맨 처음에 물리는 원주방향 선행 단부를 형성하는 전단면선 (21) 의 높이가, 금속판 (10) 이 나중에 물리는 원주방향 후행 단부를 형성하는 후단면선 (22) 의 높이보다 낮게 설정되면, 금속판 (10) 이 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 에 동시에 물리는 것이 가능해지고, 더 정확하고 확실하게 사각형 모양의 구멍을 금속판 (10) 에 천공할 수 있게 된다.

금속판 (10) 에 장력을 부가하지 않으면서, 특히 0.1 mm 이하의 극히 얇은 두께를 갖는 금속박으로 이루어진 금속판을 천공하는 경우에 있어서는, 도 2 에 도시된 바와 같이, 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 사이의 중간 부분의 높이가 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 의 높이보다 낮게 설정되어 있을 때 조차도, 즉, 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 블레이드에 있어, 측단면선 (23) 에 상응하는 부분이, 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 에 상응하는 부분의 최고점(最高點)을 함께 연결한 가상의 직선보다 낮게 돌출되어 있다 해도, 금속판의 강성이 낮다. 그 결과, 블레이드에 있어 전단면선 (21) 및 후단면선 (22) 에 상응하는 부분에 금속판이 물리기 어려워지고, 구멍을 정확하게 연속적으로 천공하기가 어려워진다. 따라서, 0.1 mm 이하의 극히 얇은 두께를 갖는 금속박을 천공하는 경우에는, 그 금속박에 장력을 제공하는 것이 바람직하다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 금속판 (10) 이 가이드 롤 (2) (하부 롤 (12)) 의 외주의 일부분에 권취되도록 그 금속판을 이동시켜서, 그 금속판이 상기 하부 롤 (12) 에 밀착되게 하여 그 금속판을 천공하면, 0.1 mm 이하의 극히 얇은 두께를 갖는 금속박을 확실하게 천공할 수 있게 된다. 그러한 경우에 있어서, 장력 부가 수단으로 기능하는 상부 및 하부 브라이들 롤 (16a, 16b) 과 상부 및 하부 브라이들 롤 (17a, 17b), 및 상부 롤 (11) 및 하부 롤 (12) 은, 천공 유닛 (20) 및 장력 부가 유닛 (30) 의 사이로 금속판 (10) 을 직선적으로 이동시킬 수 있는 위치 관계 (도 6 참조) 를 갖지 않고, 가이드 롤 (2) (하부 롤 (12)) 외주의 일부분을 따라 금속판을 전진시킬 수 있는 위치 관계를 갖도록 설치된다.

도 5 및 도 7 은, 금속판 (10) 에 구멍이 하나의 열을 이루도록 형성되는 경우를 보여준다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 금속판 천공 유닛을 이루는 상부 롤 (11) 및 하부 롤 (12) 세트 복수 개를 각 롤이 동일 방향의 축선을 갖도록 배열시킴으로써 금속판 천공 장치를 구성시킬 수 있고, 실질적으로 직사각형의 형상을 갖는 구멍이 금속판의 길이 방향을 따라 간격을 가지면서 배열되어 하나의 열을 이루고, 그러한 열이 금속판의 폭 방향으로 복수 개 만큼 형성되도록 그 금속판에 구멍을 천공할 수 있다.

그러한 경우에 있어서는, 인접한 금속판 천공용 디스크롤 (1) 의 천공용 블레이드 (2) 의 간격을 상호 조절함으로써, 일정 간격을 갖는 배열이나 격자 무늬의 배열 등과 같은 임의로 배열 형태로 구멍을 천공할 수 있다.

전술한 금속판 천공용 디스크롤 (1) 을 갖는 금속판 천공 장치 및 금속판 천공 방법을 사용하여, 본 발명에 따른 다수의 구멍을 갖는 천공 금속판을 제작할 수 있다. 본 발명에 따른 다수의 구멍을 갖는 천공 금속판은, 특히 0.1 mm 이하의 극히 얇은 두께를 갖는 금속박에 균일한 구멍을 연속적으로 정확하게 천공함으로써 제작될 수 있는 데, 그러한 천공 금속판은, 접혀들어간 부분(folded-back portion) 등과 같은 돌출 부분을 갖지 않으므로, 2차 전지 전극의 기체용으로 적당하다.

(실시예)

합금공구강(SKS1) 소재를 이용하여, 1 mm 의 두께 및 80 mm 의 직경을 갖는 디스크 형태로 된 금속판 천공용 디스크롤 (상부 롤) 30 세트를 제작하였고, 그 외주면에는, 1.59 mm 의 간격을 가지면서 각각 반경 외측방향으로 돌출하도록 60 개의 천공용 블레이드를 배치하였다. 각 블레이드는, 2.6 mm (길이) ×1 mm (폭) 의 사각형 모양으로 된 천공 단면을 갖도록 만들어졌다.

각 천공용 블레이드는, 그 천공용 블레이드에 있어서 상기 디스크롤의 두께 방향을 기준으로 전방부와 후방부에 돌출된 사각형 형상의 전단면(前端面)과 후단면(後端面)의 높이 (최대 높이) 가 1 mm 이고, 상기 블레이드에 있어서 상기 디스크롤의 원주 방향을 기준으로 좌우 부분에 돌출된 측단면(側端面)의 중심부 높이 (최소 높이) 가 0.5 mm 되어, 그 천공용 블레이드의 높이가, 전단면에서 측단면의 중심을 거쳐 후단면까지 연속하는 호의 형태로 변화하도록 만들었다.

합금공구강(SKS1) 소재를 이용하여, 1 mm 의 두께 및 80 mm 의 직경을 갖는 디스크롤 (상부 측면 가이드 롤) 31 세트를 제작하였다. 상기 금속판 천공용 디스크롤의 양측에 상기 측면 가이드 롤이 놓이도록, 상기 금속판 천공용 디스크롤 및 측면 가이드 롤을, 동일 축선을 갖도록 교대로 배열하였고, 그 사이에 스페이서를 삽입하여 간격을 조절함으로써 및 각 측면 가이드 롤과 각 금속판 천공용 디스크롤 사이의 거리는 0.5 mm 가 되게 함으로써, 상부 롤을 구성하였다.

한편, 합금공구강(SKS1) 소재를 이용하여, 1 mm 의 두께 및 80 mm 의 직경을 갖는 디스크롤 (가이드 롤) 30 세트를 제작하였으며, 또한, 합금공구강(SKS1) 소재를 이용하여, 1 mm 의 두께 및 81 mm 의 직경을 갖는 디스크롤 (하부 측면 가이드 롤) 31 세트를 제작하였다. 상기 가이드 롤의 양측에 상기 하부 측면 가이드 롤이 놓이도록, 상기 가이드 롤 및 하부 측면 가이드 롤을, 동일 축선을 갖도록 교대로 배열함으로써 하부 롤을 구성하였다.

그렇게 제작된 상부 롤 과 하부 롤을 서로 물리게 함으로써 천공 유닛을 구성하였다. 인접한 상부 롤의 천공용 블레이드를 원주방향을 따라 반 피치의 간격으로 정렬되게 배열시킴으로써, 천공 작업후에 형성된 구멍이 간격을 두고 배열되게 하였다.

또한, 도 9 에 도시된 바와 같이, 천공 유닛의 전방 및 후방에 한 쌍의 브라이들 롤을 장력 부가 유닛으로서 설치하여, 금속판이 이동하면, 그 금속판이 천공 유닛의 하부 롤 외주의 일부분을 따라 권취되게 만들었다. 전방 브라이들 롤의 회전속도를 후방 브라이들 롤의 회전 속도보다 약간 빠르게 하여, 금속판에 있어서 상기 양 브라이들 롤의 사이에 있는 부분에 항상 장력이 가해지게 만들었다. 상기와 같이 금속판 천공 장치를 구성하였다.

그런 다음, 그 금속판 천공 장치를 이용하여, 0.035 mm 의 두께와 65 mm 의 폭을 갖는, 긴 벨트 형상의 니켈도금된 강박(鋼箔)을 천공하였다. 장력 부가 유닛을 구성하는 전방 브라이들 롤 및 후방 브라이들 롤의 회전 속도와 천공 유닛을 구성하는 상부 및 하부 롤의 회전속도를 각각 설정하여, 상기 강박이 1 m/sec 의 속도로 전진하게 만들었다. 상기 브라이들 롤의 회전속도는, 상기 금속박 중에서 전방 브라이들 롤과 후방 브라이들 롤의 사이에 있는 부분에 2 kgf 의 장력이 가해지도록 설정하였다. 결과적으로, 2.6 mm (길이) ×1 mm (폭) 의 사각형 모양의 구멍이, 길이방향을 따라 1. 59 mm 의 간격으로 천공되었고, 폭방향으로 1.1 mm 의 간격을 갖는 30 개의 열의 형태로 천공된 구멍을 갖는 니켈도금 강박이 얻어졌다.

본 발명은, 천공용 블레이드가 디스크롤의 원주방향으로 간격을 둔 채 그 디스크롤의 외주면상에 배열되어 반경 외측방향으로 돌출하게 구성된 금속판 천공용 디스크롤을 이용하는 금속판 천공 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금속판 천공 장치 및 방법을 사용하면, 긴 벨트 형상의 금속판, 특히 2 차 전지 전극용 기체로서 사용되는 금속박에, 일정 깊이를 갖는 다수의 균일한 구멍을 연속으로 천공할 수 있다.

Claims (11)

1. 복수의 천공용 블레이드가 디스크롤의 원주방향으로 간격을 가지면서 그 디스크롤의 외주면상에 배치되어 반경 외측방향으로 돌출되어 있고,

   상기 디스크롤의 외주면상에 있는 각 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 단일 폐색선에 의해서 둘러싸이는 기하 형상으로 되어 있고,

   상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상은, 그 천공용 블레이드의 높이가 양(兩) 원주방향 단부로부터 중앙 부분을 향하여 점차 낮아져서, 그 천공용 블레이드의 양 원주방향 단부 높이가 다른 부분의 높이보다 크게 되도록, 오목면 형상으로 되어 있으며,

   상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상이, 상기 디스크롤의 회전 방향에 대해 선행하는 일방의 원주방향 단부 높이가, 상기 디스크롤의 회전 방향에 대해 후행하는 타방의 원주방향 단부 높이보다 낮은 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 나타낸 평면도상의 그 블레이드 형상이, 직사각형 형상, 또는 네개의 둥근 모퉁이부를 갖는 실질적인 직사각형의 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 길게 연장된 원 형상, 타원 형상, 정원(正圓) 형상, 마름모 형상, 또는 네개의 둥근 모퉁이부를 갖는 실질적인 마름모 형상중의 한 가지 형상으로 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공용 디스크롤.
5. 금속판 또는 금속박에 복수의 구멍을 천공하는 금속판 천공 장치로서,

   제 1 항에 따른 금속판 천공용 디스크롤이 상부 롤로서 배치되고, 그 상부 롤의 양측에는, 상기 금속판 천공용 디스크롤의 중심으로부터 천공용 블레이드의 최하부까지의 거리보다도 적어도 금속판 또는 금속박의 두께에 상응하는 길이 만큼 반경을 작게한 한 쌍의 상부 가이드 롤이, 상기 상부 롤과 동축으로 연결되어, 상부 롤 유닛을 형성하고,

   금속판 천공용 디스크롤의 두께보다 약간 큰 두께를 갖는 디스크롤이 가이드 롤로서 배치되고, 그 가이드 롤의 양측에는, 상기 디스크롤의 반경보다도 적어도 금속판 또는 금속박의 두께에 천공용 블레이드 최상부의 돌출량과 최하부의 돌출량의 차이를 합한 길이 만큼 반경을 크게한 한 쌍의 하부 가이드 롤이, 상기 가이드 롤과 동축으로 연결되어, 하부 롤 유닛을 형성하고,

   상기 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛이 서로 맞물려서, 금속판 또는 금속박이 상기 천공용 디스크롤의 아래를 통과할 때 그 금속판 또는 금속박을 천공할 수 있는 천공 영역이 형성되고,

   상기 천공 영역의 전방과 후방에, 금속판 또는 금속박에 장력을 부가하는 장력 부가 수단으로 이루어진 장력 부가 유닛이 설치된 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 천공 유닛을 구성하는 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛의 복수 세트가 동축으로 연결됨으로써, 금속판 또는 금속박에 복수 개의 열로 된 구멍을 천공할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상부 롤 유닛, 하부 롤 유닛, 및 장력 부가 수단이, 금속판 또는 금속박이 가이드 롤의 외주의 일부분을 따라 전진하여, 그 금속판 또는 금속박이 가이드 롤에 둥글게 권취되면서 천공되게 해주는 위치 관계로 설치된 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 장력 부가 수단이, 금속판 또는 금속박을 그 사이에 지지하기 위한 상부 핀치롤 및 하부 핀치롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.
9. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 장력 부가 수단이, 한 쌍의 상부 브라이들 롤 및 하부 브라이들 롤로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속판 천공 장치.
10. 제 5 항 또는 제 6 항에 기재된 금속판 천공 장치를 사용하여 금속판 또는 금속박을 천공하는 금속판 천공 방법으로서,

    상기 천공 유닛의 전방 및 후방에 설치된 2 개의 장력 부가 유닛을 통하여 금속판 또는 금속박을 통과시키고, 상기 각각의 장력 부가 유닛을 구성하는 각각의 장력 부가 수단에 의해서 상기 금속판 또는 금속박에 장력을 부가하면서, 상기 천공 유닛을 구성하는 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛을 회전시켜, 금속판 또는 금속박을 연속으로 천공하는 금속판 천공 방법.
11. 복수의 천공용 블레이드가 디스크롤의 원주방향으로 간격을 가지면서 그 디스크롤의 외주면상에 배치되어 반경 외측방향으로 돌출되어 있는 금속판 천공용 디스크롤에 있어서,

    상기 디스크롤의 외주면상에 있는 각 천공용 블레이드를 위에서 본 모습을 도시한 평면도상의 그 블레이드 형상이, 단일 폐색선에 의해서 둘러싸이는 기하 형상으로 되어 있고,

    상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상은, 그 천공용 블레이드의 높이가 양(兩) 원주방향 단부로부터 중앙 부분을 향하여 점차 낮아져서, 그 천공용 블레이드의 양 원주방향 단부 높이가 다른 부분의 높이보다 크게 되도록, 오목면 형상으로 되어 있으며,

    상기 천공용 블레이드를 측면에서 본 형상이, 상기 디스크롤의 회전 방향에 대해 선행하는 일방의 원주방향 단부 높이가, 상기 디스크롤의 회전 방향에 대해 후행하는 타방의 원주방향 단부 높이보다 낮은 형상으로 된 금속판 천공용 디스크롤을 상부 롤로 하고,

    그 상부 롤의 양측에는, 상기 금속판 천공용 디스크롤의 중심으로부터 천공용 블레이드의 최하부까지의 거리보다도 적어도 금속판 또는 금속박의 두께에 상응하는 길이 만큼 반경을 작게한 한 쌍의 상부 가이드 롤이, 상기 상부 롤과 동축으로 연결되어, 상부 롤 유닛을 형성하고,

    상기 상부 롤의 디스크롤의 두께보다 약간 큰 두께를 갖는 디스크롤이 가이드 롤로서 배치되고, 그 가이드 롤의 양측에는, 상기 디스크롤의 반경보다도 적어도 금속판 또는 금속박의 두께에 천공용 블레이드 최상부의 돌출량과 최하부의 돌출량의 차이를 합한 길이 만큼 반경을 크게한 한 쌍의 하부 가이드 롤이, 상기 가이드 롤과 동축으로 연결되어, 하부 롤 유닛을 형성하고,

    상기 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛이 서로 맞물려서, 상기 금속판 또는 금속박이 상기 천공용 디스크롤의 아래를 통과할 때 그 금속판 또는 금속박을 천공할 수 있는 천공 영역이 형성되고,

    상기 천공 영역의 전방과 후방에, 상기 금속판 또는 금속박에 장력을 부가하는 장력 부가 수단으로 이루어진 장력 부가 유닛이 설치되고,

    상기 천공 유닛의 전방 및 후방에 설치된 2 개의 장력 부가 유닛을 통하여 금속판 또는 금속박을 통과시키고, 상기 각각의 장력 부가 유닛을 구성하는 각각의 장력 부가 수단에 의해서 상기 금속판 또는 금속박에 장력을 부가하면서, 상기 천공 유닛을 구성하는 상부 롤 유닛 및 하부 롤 유닛을 회전시켜, 금속판 또는 금속박을 연속으로 천공하여 제작된 천공 금속판.

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