KR-102960214-B1 - Manufacturing method of terminal rivets for electric vehicle batteries

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Abstract

본 발명은 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은 금속 와이어를 일정한 길이로 반복 절단하여 소정의 길이를 갖는 가공소재를 연속적으로 생산하는 절단단계(S10);와, 상기 가공소재를 제1고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제1펀치를 통해 타격하여 가공소재의 하부 둘레에 제1라운드를 형성하는 제1차 가공단계(S20);와, 상기 제1차 가공단계(S20)를 거친 가공소재를 뒤집은 상태에서 제2고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제2펀치를 통해 타격하여 제1라운드의 반대쪽에 위치되는 가공소재의 하부 둘레에 제2라운드를 형성하는 제2차 가공단계(S30);와, 상기 제2차 가공단계(S30)를 거친 가공소재를 뒤집은 상태에서 제3고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제3펀치를 통해 타격하여 제1라운드가 형성된 가공소재의 하부 중심에 오목한 환형의 홈이 형성되면서 가공소재의 하부 둘레에는 하부로 연장되는 제1예비 성형부가 형성되도록 하는 제1예비 가공단계(S40);와, 상기 제1예비 가공단계(S40)를 거친 가공소재를 제4고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제4펀치를 통해 타격하여 제2라운드가 형성된 가공소재의 상부에 측면 둘레에 부드러운 라운드가 형성되면서 바깥쪽으로 연장된 형태의 제2예비 성형부를 형성하는 제2예비 가공단계(S50);와, 상기 제2예비 가공단계(S50)를 거친 가공소재를 제5고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제5펀치를 통해 타격하여 가공소재 상부의 제2예비 성형부는 평평한 판 형상을 가지되 내부에 오목한 상부 홈부가 형성되는 환형의 접촉부로 변형되도록 하며, 가공소재 하부의 제1예비 성형부는 가공소재의 하부 둘레에서 하부로 수직 연장되면서 클린치부를 형성하되, 그 클린치부의 상부 내주면에는 상방으로 길게 연장되는 환형의 변형 연장홈이 형성되도록 가공하는 제3차 가공단계(S60);와, 상기 제3차 가공단계(S60)를 거친 가공소재를 제6고정 다이의 성형홈에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제6펀치를 통해 타격하여 가공소재 상부의 접촉부 가장자리를 부위를 절단하여 완제품인 전기차 배터리용 터미널 리벳으로 제작하는 제4차 가공단계(S70);로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것으로서, 연속적으로 가공 공정을 수행할 수 있는 단조 방식으로 제품을 제작함으로써 제품의 우수한 생산성을 확보하는 동시에 제품의 불량 발생률을 저감시켜 제품의 우수한 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 하부 둘레에서 하부로 연장되는 클린치부를 형성함으로써 배터리 측에 배치하여 제품의 하부 펀칭시, 클린치부가 용이하게 변형되면서 배터리 측에 압착 고정될 수 있어 종래의 전기차 배터리용 터미널 리벳을 배터리 측에 설치하기 위해 너무 강하게 펀칭하여 터미널 리벳이나 배터리 측이 손상 또는 파손되는 현상이나, 터미널 리벳의 하부가 제대로 변형되지 않아 배터리 측에 견고히 압착 고정되지 못하는 현상을 미연에 방지하여 배터리 셀의 우수한 품질을 확보할 수 있는 효과가 있다. 또한, 제품에서 매우 얇은 두께를 갖는 클린치부를 안정적으로 형성하기 위해 예비 가공 공정을 마련함과 함께 적합한 가공 수치(두께, 길이, 깊이 등)를 설정함으로써 제품의 불량은 방지하면서 안정적인 생산을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한, 제품에 형성되는 상부 홈부를 통해 제품의 용이한 이송을 확보하여 배터리 셀의 제작 편의성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 하부를 펀칭하는 과정에서 제품의 중심이 한쪽으로 치우치는 현상을 방지하여 클린치부가 전체적으로 균일하게 변형되면서 배터리 측에 안정적으로 압착 고정될 수 있도록 하는 부가적인 효과를 기대할 수 있다.

Inventors

박성배

Assignees

(주)삼일이엔지
(주)두원

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20250710

Claims (4)

금속 와이어를 가공하여 전기차 배터리에 사용되는 리벳 형상의 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법에 있어서, 금속 와이어를 일정한 길이로 반복 절단하여 소정의 길이를 갖는 가공소재(10)를 연속적으로 생산하는 절단단계(S10); 상기 가공소재(10)를 제1고정 다이(Fixed Die:211)의 성형홈(211a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제1펀치(Punch:212)를 통해 타격하여 가공소재(10)의 하부 둘레에 제1라운드(11)를 형성하는 제1차 가공단계(S20); 상기 제1차 가공단계(S20)를 거친 가공소재(10)를 뒤집은 상태에서 제2고정 다이(221)의 성형홈(221a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제2펀치(212)를 통해 타격하여 제1라운드(11)의 반대쪽에 위치되는 가공소재(10)의 하부 둘레에 제2라운드(12)를 형성하는 제2차 가공단계(S30); 상기 제2차 가공단계(S30)를 거친 가공소재(10)를 뒤집은 상태에서 제3고정 다이(231)의 성형홈(231a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제3펀치(232)를 통해 타격하여 제1라운드(11)가 형성된 가공소재(10)의 하부 중심에 오목한 환형의 홈이 형성되면서 가공소재(10)의 하부 둘레에는 하부로 연장되는 제1예비 성형부(20)가 형성되도록 하는 제1예비 가공단계(S40); 상기 제1예비 가공단계(S40)를 거친 가공소재(10)를 제4고정 다이(241)의 성형홈(241a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제4펀치(242)를 통해 타격하여 제2라운드(12)가 형성된 가공소재(10)의 상부에 측면 둘레에 부드러운 라운드가 형성되면서 바깥쪽으로 연장된 형태의 제2예비 성형부(30)를 형성하는 제2예비 가공단계(S50); 상기 제2예비 가공단계(S50)를 거친 가공소재(10)를 제5고정 다이(251)의 성형홈(251a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재를 제5펀치(252)를 통해 타격하여 가공소재(10) 상부의 제2예비 성형부(30)는 평평한 판 형상을 가지되 내부에 오목한 상부 홈부(41)가 형성되는 환형의 접촉부(40)로 변형되도록 하며, 가공소재(10) 하부의 제1예비 성형부(20)는 가공소재(10)의 하부 둘레에서 하부로 수직 연장되면서 클린치부(50)를 형성하되, 그 클린치부(50)의 상부 내주면에는 상방으로 길게 연장되는 환형의 변형 연장홈(60)이 형성되도록 가공하는 제3차 가공단계(S60); 및 상기 제3차 가공단계(S60)를 거친 가공소재(10)를 제6고정 다이(261)의 성형홈(261a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제6펀치(262)를 통해 타격하여 가공소재(10) 상부의 접촉부(40) 가장자리를 부위를 절단하여 완제품인 전기차 배터리용 터미널 리벳(200)으로 제작하는 제4차 가공단계(S70);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 제1예비 가공단계(S40)에서 가공소재(10)의 직경(D1)은 7.8 내지 7.9㎜이고 길이(L)는 8.15 내지 8.25㎜이며, 상기 제1예비 성형부(20)의 두께(T1)는 0.45 내지 0.55㎜이고, 상기 제1예비 성형부(20) 내부 홈의 깊이(DP1)는 0.48 내지 0.52㎜로 가공되며, 상기 제2예비 가공단계(S50)에서 가공소재(10)의 길이(L)는 5 내지 5.2㎜이고, 상기 제2예비 성형부(30)의 두께(T2)는 2.85 내지 2.95㎜이고 직경(D2)은 11.5 내지 12.5㎜로 가공되는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 제3차 가공단계(S60)에서 가공소재(10)의 길이(L)는 4.3 내지 4.5㎜이고, 상기 제2예비 성형부(30)로부터 변형되는 상기 접촉부(40)의 두께(T2)는 0.95 내지 1.05㎜이고 직경(D2)은 18.9 내지 19㎜이며, 상기 제1예비 성형부(20)로부터 변형되는 상기 클린치부(50)의 두께(T1)는 0.55 내지 0.65㎜이고 상기 클린치부(50) 내부 홈의 깊이(DP1)는 0.95 내지 1.05㎜이며 상기 클린치부(50) 내부에 형성되는 상기 변형 연장홈(60)의 폭(W)은 0.55 내지 0.66㎜이고 깊이(DP2)는 0.45 내지 0.55㎜인 것을 특징으로 하는 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서, 상기 제3차 가공단계(S60)를 거친 가공소재(10)의 클린치부(50) 하부에서 상방으로 절개하여 상기 클린치부(50)의 둘레에 등각 간격으로 적어도 둘 이상의 절개부(70)를 형성하는 절개단계(S80);를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법.

Description

전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법{Manufacturing method of terminal rivets for electric vehicle batteries} 본 발명은 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속적으로 가공 공정을 수행할 수 있는 단조 방식으로 제품을 제작함으로써 제품의 우수한 생산성을 확보하는 동시에 제품의 불량 발생률을 저감시켜 제품의 우수한 품질을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 하부 둘레에서 하부로 연장되는 클린치부를 형성함으로써 배터리 측에 배치하여 제품의 하부 펀칭시, 클린치부가 용이하게 변형되면서 배터리 측에 압착 고정될 수 있어 종래의 전기차 배터리용 터미널 리벳을 배터리 측에 설치하기 위해 너무 강하게 펀칭하여 터미널 리벳이나 배터리 측이 손상 또는 파손되는 현상이나, 터미널 리벳의 하부가 제대로 변형되지 않아 배터리 측에 견고히 압착 고정되지 못하는 현상을 미연에 방지하여 배터리 셀의 우수한 품질을 확보할 수 있는 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법에 관한 것이다. 최근 기후변화 문제가 심각해지고 환경규제가 강화됨에 따라, 전기차의 수요가 점점 증가하고 있다. 이러한 전기차는, 엔진을 사용하지 않는 순수한 의미의 전기차와, 엔진과 전기모터를 함께 사용하는 하이브리드 차량으로 구분할 수 있다. (이하, 통칭하여 '전기차'라 한다) 상기한 전기차는 엔진을 구비하는 차량의 엔진룸에 장착되는 배터리와 다른 전기차용 배터리를 구비하고 있다. 상기 전기차 배터리로는 리튬이온 배터리가 널리 사용되고 있는데, 상기 리튬이온 배터리는 양극재와, 음극재와, 전해질과, 분리막을 포함하여 구성된다. 상기한 전기차 배터리 하나를 셀(Cell)이라 하고, 이러한 셀을 12 내지 48개로 합친 것을 모듈(Module)이라 하며, 그 모듈을 8 내지 40개로 묶은 것을 배터리 팩(Pack)이라 하며, 이러한 배터리 팩이 전기차에 통상 1개가 탑재된다. 이러한 상기 모듈에서 배터리와 다른 배터리를 전기적으로 서로 연결하기 위해 양극 및 음극 단자를 구비하고 있는데, 이러한 단자는 '전기차 배터리용 터미널 리벳'으로 제작된다. 상세하게는, 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 전기차 배터리용 터미널 리벳은 원기둥 형상의 몸체(a)와, 그 몸체(a)의 상부에 환형으로 형성되는 헤드(b)를 포함하여 구성되어, 배터리 측에 위치된 후에 상기 몸체(a)의 하부를 펀칭하여 상기 몸체(a)의 하부가 배터리 측으로 압착되면서 배터리 측에 단자로 구성되도록 한다. 이러한 상기 전기차 배터리용 터미널 리벳은 통상 절삭공구를 통해 소재를 깎는 방식으로 제작하였으나, 이는 가공에 소요되는 시간이 너무 많아 제품의 생산성이 다소 낮을 뿐만 아니라, 불량 발생률이 다소 높아 제품의 품질이 다소 낮다는 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같은 절삭 방식으로 제작되는 전기차 배터리용 터미널 리벳은 배터리 측에 설치하기 위해 펀칭하는 과정에서 다소 강하게 펀칭되는 경우엔 터미널 리벳이나 배터리 측에 충격에 손상 또는 파손되는 현상이 종종 발생하였고, 반대로 다소 약하게 펀칭되는 경우엔 터미널 리벳의 하부가 제대로 변형되지 않아 배터리 측에 견고히 압착 고정되지 못하는 현상이 종종 발생하여 배터리 셀을 제작함에 있어 불량 발생률을 증대시키거나 배터리 셀의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다. 도 1은 종래의 전기차 배터리용 터미널 리벳을 도시한 도면 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법의 블록도 도 3은 도 2에 도시된 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 설명하기 위한 도면 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 설명하기 위한 도면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다. 도 2 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 도시한 것으로, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법의 블록도를, 도 3은 도 2에 도시된 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 설명하기 위한 도면을, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법을 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기차 배터리용 터미널 리벳 제조방법(100)은 절단단계(S10)와, 제1차 가공단계(S20)와, 제2차 가공단계(S30)와, 제1예비 가공단계(S40)와, 제2예비 가공단계(S50)와, 제3차 가공단계(S60)와, 제4차 가공단계(S70)를 포함하고 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 절단단계(S10)는 금속 와이어를 일정한 길이로 반복 절단하여 소정의 길이를 갖는 가공소재(10)를 연속적으로 생산하는데, 본 발명의 완제품인 전기차 배터리용 터미널 리벳(200)의 크기를 고려하여 상기 가공소재의 직경(D1)은 대략 7.6㎜, 길이(L)는 대략 8.1㎜로 제작될 수 있다. 여기서, 가공소재(10)를 통해 가공 제작되는 완제품인 전기차 배터리용 터미널 리벳(200)은 배터리(3)에 설치되어 다른 배터리(3)와 전기적으로 연결되는 단자로 사용되는 특성상, 상기 금속 와이어는 전기 전도성이 우수한 알루미늄, 구리 등으로 제작되도록 하나 이러한 재질로 한정하여 제작하는 것은 물론 아니다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제1차 가공단계(S20)는 상기 가공소재(10)를 제1고정 다이(211)의 성형홈(211a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제1펀치(Punch:212)를 통해 타격하여 가공소재(10)의 하부 둘레에 제1라운드(11)를 형성하도록 한다. 여기서, 가공소재(10)의 하부에 형성되는 제1라운드(11)는 대략 2㎜의 반경으로 형성되며, 이때 상기 제1고정 다이(211)의 성형홈(211a)의 하부 둘레에는 가공소재(10)의 하부 둘레에 상기 제1라운드(11)가 형성되도록 라운드가 형성된다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제2차 가공단계(S30)는 상기 제1차 가공단계(S20)를 거친 가공소재(10)를 뒤집은 상태에서 제2고정 다이(221)의 성형홈(221a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제2펀치(212)를 통해 타격하여 제1라운드(11)의 반대쪽에 위치되는 가공소재(10)의 하부 둘레에 제2라운드(12)를 형성하도록 한다. 여기서, 뒤집어 진 상기 가공소재(10)의 하부에 형성되는 제2라운드(12)는 대략 2㎜의 반경으로 형성되며, 이때 상기 제2고정 다이(221)의 성형홈(221a)의 하부 둘레에는 가공소재(10)의 하부 둘레에 상기 제2라운드(12)가 형성되도록 라운드가 형성된다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제1예비 가공단계(S40)는 상기 제2차 가공단계(S30)를 거친 가공소재(10)를 뒤집은 상태에서 제3고정 다이(231)의 성형홈(231a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제3펀치(232)를 통해 타격하여 제1라운드(11)가 형성된 가공소재(10)의 하부 중심에 오목한 환형의 홈이 형성되면서 가공소재(10)의 하부 둘레에는 하부로 연장되는 제1예비 성형부(20)가 형성되도록 한다. 종래의 전기차 배터리용 터미널 리벳을 배터리에 설치하기 위해 하부를 너무 강하게 펀칭하여 터미널 리벳이나 배터리 측이 손상 또는 파손되는 현상이나, 터미널 리벳의 하부가 제대로 변형되지 않아 배터리 측에 견고히 압착 고정되지 못하는 현상이 발생할 수 있고, 이를 방지하고자 가공소재(10)의 하부 둘레에 얇은 두께(대략 0.6㎜)로 하방으로 길게 연장되는 형태의 클린치부(50)를 제작함으로써 완제품인 전기차 배터리용 터미널 리벳(200)을 배터리(3)에 설치하기 위해 배터리(3) 측에 배치한 후에 완제품(200)의 하부를 펀칭시, 상기 클린치부(50)가 용이하게 변형되면서 하부가 배터리(3) 측으로 견고히 압착 고정될 수 있도록 유도하고자 한다. 물론, 상기 가공소재(10)의 하부에 얇은 두께의 클린치부(50)를 곧바로 단조 가공하여 형성할 수 있으나, 이러한 경우엔 상기 클린치부(50)의 정밀하고 안정적인 가공이 곤란하므로 상기와 같은 제1예비 가공단계(S40)를 통해 상기 가공소재(10)의 직경(D1)은 7.8 내지 7.9㎜, 길이(L)는 8.15 내지 8.25㎜, 상기 제1예비 성형부(20)의 두께(T1)는 0.45 내지 0.55㎜, 상기 제1예비 성형부(20) 내부 홈의 깊이(DP1)는 0.48 내지 0.52㎜로 형성되도록 예비 가공한다. 여기서, 상기 제1예비 성형부(20)의 두께(T1)는 클린치부(50)의 최종 두께인 대략 0.6㎜로 용이하게 가공될 수 있도록 상기와 같이 0.45 내지 0.55㎜로 형성하는데, 만약 두께가 0.45㎜ 미만으로 형성되면 후설될 상기 제3차 가공단계(S60)를 통해 클린치부(50)를 형성하는 과정에서 균열이 발생하거나 원하는 길이의 클린치부(50)로 변형하기 곤란하고, 두께가 0.55㎜를 초과하면 단조 가공에 있어 불필요하게 과한 단조 하중이 요구되거나 최종 클린치부(50)에서 요구되는 두께를 초과하는 문제점이 있으므로 상기와 같이 제1예비 성형부(20)의 두께(T1)는 0.45 내지 0.55㎜로 형성함이 바람직하다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 제2예비 가공단계(S50)는 상기 제1예비 가공단계(S40)를 거친 가공소재(10)를 제4고정 다이(241)의 성형홈(241a)에 안치한 후, 그 안치된 가공소재(10)를 제4펀치(242)를 통해 타격하여 제2라운드(12)가 형성된 가공소재(10)의 상부에 측면 둘레에 부드러운 라운드가 형성되면서 바깥쪽으로 연장된 형태의 제2예비 성형부(30)를 형성하도록 한다. 즉, 상기 제2예비 가공단계(S50)에서 형성되는 상기 제2예비 성형부(30)는 대략 1㎜의 두께를 가지면서 상부 중심에 상부 홈부(41)가 형성되는 접촉부(40)로 용이하게 가공하기 위한 예비 공정으로, 이 공정으로 제작되는 가공소재(10)의 길이(L)는 5 내지 5.2㎜이고, 상기 제2예비 성형부(30)의 두