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버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴{METHOD FOR MANUFACTURING BUSBAR AND MANUFACTURING BUSBAR THROUGH THE SAME AND REEL}

명정용

2020-08-12

2008

명정용

본 발명은 버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴(reel)에 관한 것이다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단조 방식을 생략하고 대상재료를 선가공 후에 후가공 방식으로 이루어지는 제조방식을 사용하여 버스 바를 제작함으로써, 단조 방식에 의한 소성변형 및 물성저하를 근본적으로 방지할 수 있으면서도 상대적으로 얇은 두께로 제조가 가능한 버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또, 본 발명은 종래의 단조 방식에 의한 물성변화를 방지하여 가공 후에도 전기전도성의 성질 변화를 크게 감소시킬 수 있는 버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴(reel)을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 단조 방식에 의한 가공 시에 발생될 수 있는 소성변형을 최소화하면서도 상대적으로 보다 얇은 두께로 버스 바의 제조가 가능한 버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 버스 바의 제조방법의 일실시예는, 버스 바 제조방법으로써, 제1 전도성 재료를 제공하는 단계; 상기 제1 전도성 재료를 공급하되, 단조 성형이 생략된 상태로 복수 회의 절삭 및 연삭 가공 중 적어도 하나를 포함하여 수행되는 제1 가공하는 단계; 상기 제1 가공과정이 수행되되, 상기 제1 전도성 재료 두께 대비 70% 이하의 두께를 갖고, 재료의 물성을 변화시키지 않는 범위에서 폭 방향으로 불규칙적이고 비균일하게 복수의 상이한 두께를 갖고 만곡 또는 라운드 부위가 제거된 형태의 단차가 형성된 제2 전도성 재료를 회수하는 단계; 및 회수된 상기 제2 전도성 재료를 공급하여 제2 가공하는 단계;를 포함할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제2 전도성 재료는 2T 이하의 두께를 갖을 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 제2 가공 처리는 프레스(press) 가공일 수 있다. 또, 본 발명은 상기의 버스 바 제조방법으로 제조된 버스 바를 제공할 수 있다. 한편, 본 발명은 단조 성형이 생략된 상태로 폭 방향으로 비균일한 두께를 갖도록 복수의 상이한 두께를 갖고 만곡 또는 라운드 부위가 제거된 단차가 형성되도록 가공되되, 적어도 1회 이상 수행되는 절삭 및 연삭 가공 중 적어도 하나를 포함하여 제조되는 전도성 재료로부터 프레스(press) 가공을 위하여 공급되는 릴(reel)을 제공할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 릴을 포함하여 제조되는 버스 바를 제공할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 버스 바의 제조방법 및 이를 통해 제조된 버스 바, 및 릴의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 버스 바의 제조과정을 나타내는 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 ‘A’ 부분의 부분 단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭이 수행된 전도성 재료의 단면도가 도시되어 있으며, 도 4 내지 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 버스 바 제조방법으로 제조된 버스 바의 다양한 예시들을 나타내는 도면들이 모식적으로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 버스 바 제조장치는 롤 타입의 제1 릴(110), 제1 릴(110)로부터 공급되면서 일측으로부터 피딩(feeding)되는 제1 전도성 재료(S), 제1 전도성 재료(S)가 진행되는 방향을 따라서 연속적으로 형성되어 있는 적어도 하나 이상 각각 마련되는 절삭부(120) 및 연삭부(130), 제1 전도성 재료(S)가 가공되어 형성되는 제2 전도성 재료(S2), 제2 전도성 재료(S2)가 회수되는 제2 릴(150) 및 제2 전도성 재료(S2)를 소정의 형상으로 제조하는 프레스부(140)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 버스 바 제조장치는 릴 투 릴(reel to reel) 타입으로 제조될 수 있다. 상기 릴 투 릴 방식은 제1 릴(110) 및 제2 릴(150) 사이에 전도성 재료가 공급되면서 공정을 수행하는 방식으로써, 제1 릴(110)에는 롤 타입의 제1 전도성 재료(S)가 권취될 수 있다. 각각 적어도 하나 이상 각각 마련되는 절삭부(120) 및 연삭부(130)는 제1 전도성 재료(S)의 절삭 및 연삭 가공 중 각각 적어도 하나 이상의 가공을 수행하기 위해 제공될 수 있다. 제2 릴(150)에는 가공된 제1 전도성 재료(S), 즉 제2 전도성 재료(S2)가 다시 재권취될 수 있다. 이 때, 절삭부(120) 및 연삭부(130)는 각각 적어도 하나 이상 각각 마련될 수 있고, 이를 통하여 절삭과 연삭 가공이 동시 또는 적어도 1회 이상 선택적으로 수행될 수 있다. 이러한 적어도 1회 이상의 절삭 및 연삭 가공이 단속적 또는 연속적으로 수행되는 일실시예에 따른 가공 과정에 대해서는 하기에서 도 3을 참조하여 보다 설명한다. 여기서, 본 발명이 제시하는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 전도성 재료(S2)는 폭(W) 방향으로 비균일한 두께(t)를 갖고 권취될 수 있다. 예를 들어, 제2 전도성 재료(S2)는 복수의 단차부(S-5)가 형성된 제1 층(S-1), 제2 층(S-2) 및 제3 층(S-3)으로 형성될 수 있다. 프레스부(140)는 제2 전도성 재료(S2)를 프레싱(pressing) 가공하기 위해 제공될 수 있다. 이러한 프레싱 가공은 릴 투 릴(reel to reel) 방식을 이용하여 프레스(press)로, 펀칭(punching), 파단(fracture) 또는 절곡(bending) 등을 수행하여 외형을 형성시키는 단계일 수 있다. 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭 가공이 수행되는 과정에 따른 전도성 재료의 단면도들이 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 버스 바 제조장치는 롤 타입의 제1 릴(110), 제1 릴(110)로부터 공급되면서 일측으로부터 공급(feeding)되는 제1 전도성 재료(S), 제1 전도성 재료(S)가 진행되는 방향을 따라서 연속적으로 각각 형성되어 있는 적어도 하나 이상 마련되는 절삭부(120) 및 연삭부(130), 제1 전도성 재료(S)가 적어도 1회 이상 절삭 및 연삭 가공되어 형성되는 제2 전도성 재료(S2), 제2 전도성 재료(S2)가 회수되는 제2 릴(150) 및 제2 전도성 재료(S2)를 소정의 형상으로 제조하는 프레스부(140)를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 버스 바 제조장치는 릴 투 릴(reel to reel) 타입으로 제조될 수 있다. 상기 릴 투 릴 방식은 제1 릴(110) 및 제2 릴(150) 사이에 전도성 재료가 공급되면서 가공 공정 등을 수행하는 방식으로써, 제1 릴(110)에는 롤 타입의 제1 전도성 재료(S)가 권취될 수 있다. 적어도 하나 이상 각각 마련되는 절삭부(120) 및 연삭부(130)는 제1 전도성 재료(S)의 절삭 및 연삭 가공 중 각각 적어도 1회 이상의 가공 과정을 수행하기 위해 제공될 수 있다. 제2 릴(150)에는 가공된 제1 전도성 재료(S), 즉 제2 전도성 재료(S2)가 다시 재권취될 수 있다. 여기서, 본 발명에 따르면, 상기 전도성 재료는 적어도 하나 이상 구비된 절삭부(120)를 통하여 단속적 또는 연속적으로 적어도 1회 이상의 절삭 가공이 수행될 수 있다. 또, 상기 전도성 재료는 적어도 하나 이상 구비된 연삭부(130)를 통하여 단속적 또는 연속적으로 적어도 1회 이상의 연삭 가공이 수행될 수 있다. 상기 전도성 재료는 상기 절삭 및 연삭이 적어도 1회 이상 각각 또는 동시에 랜덤(random)으로 수행될 수도 있다. 이어서, 상기 전도성 재료(S2)는 프레스부(140)를 통하여 프레싱(pressing)이 수행될 수 있다. 이러한 프레싱 가공은 릴 투 릴(reel to reel) 방식을 이용하여 릴 프레스(press)로, 펀칭(punching), 파단(fracture) 또는 절곡(bending) 등을 수행하여 외형을 형성시킬 수 있다. 구체적인 예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 릴(110)에 롤 타입의 제1 전도성 재료(S)가 가공된 후에 권취되기 전에 절삭부(120)을 통하여 2 회 이상의 절삭 가공이 수행될 수 있다. 즉, 먼저 대략 2T(T1) 두께를 가지는 제1 전도성 재료(S)가 제공되고, 절삭부(120)를 통하여 1차적으로 대략 1.5T(T2)의 두께를 가지도록 제1 전도성 재료(S)의 제1 차 절삭 가공이 수행될 수 있다. 이어서, 연속적으로 기설정된 두께 값에 따라서 대략 0.8T(T3)의 두께를 가지도록 제1 전도성 재료(S)의 제2 차 절삭 가공(적색 점선 참조)이 수행될 수 있다. 이러한 상기 제2 차 절삭 가공은 상기 제1 절삭 가공이 수행된 동일 위치에서 기 설정된 폭(W) 및 두께(T) 등으로 추가적으로 연속 가공될 수 있다. 이 때, 상기 제1 차 절삭 가공 및 제2 차 절삭 가공은 기설정된 가공 방식, 두께, 가공 길이, 가공 폭 및 가공 횟수 등에 따라서 단속적 또는 연속적으로 적어도 1회 이상 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 가공 방식은 상기 전도성 재료로부터 최종 제조되는 버스 바의 형상 및 종류 등에 따라, 절삭 또는 연삭 가공이 동시 또는 선택적으로 적어도 1회 이상 수행될 수 있도록 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 절삭-절삭-연삭-절삭 또는 절삭-연삭-절삭 등의 다양한 방식으로 설정된 후에 수행될 수 있다. 또, 본 발명에서는 가공 방식으로 절삭 또는 연삭 가공을 설명하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 금속 판재를 가공하는 공지된 방식으로 본 발명에서 개시하는 목적을 달성할 수 있는 금속 가공 방식이면 특별히 한정되지 않음은 물론이다. 참고로, 상기 절삭 가공은 성형하고자 하는 금속보다 경도(hardness)가 큰 밀링머신(milling machine), 선반(lathe) 등 절삭공구(cutting tools)를 이용하여 금속으로부터 칩(chip)을 깎아내어 원하는 형상의 금속을 만드는 것을 의미한다. 이러한 절삭 가공은 대표적으로 밀링머신 테이블 위에 금속을 고정시킨 후 회전식 절삭공구인 밀링커터(milling cutter)로 회전시켜 불규칙하고 복잡한 면을 깎거나 드릴의 홈, 기어의 이빨을 깎을 수 있는 밀링 머신 가공을 들 수 있다. 이하에서는 이러한 버스 바 제조장치의 제조과정에 대해서 설명하기로 한다. 도 5에는 본 발명의 일실시예에 따른 버스 바 제조과정을 나타내는 흐름도가 모식적으로 도시되어 있다. 도 5를 도 1 내지 도 4와 함께 참조하여 설명하면, 먼저, 전도성 재료가 코팅된 금속재의 제1 전도성 재료(S)가 준비된다. 제1 전도성 재료(S)는 제1 릴(110) 상에서 일측으로부터 일방향으로 연속적으로 공급될 수 있다(S100). 이 때, 제1 전도성 재료(S)는 폭 방향으로 동일한 두께를 갖도록 가공될 수 있다. 이어서, 평면상에서 공급되는 제1 전도성 재료(S)는 적어도 하나 이상의 절삭부(120) 및 연삭부(130)를 통과하면서 평면가공이 수행될 수 있다. 이 때, 제1 전도성 재료(S)는 기설정된 조건에 따라서 적어도 하나 이상의 절삭부(120) 및 연삭부(130)를 통하여 동시 또는 선택적으로 적어도 1회 이상의 절삭 및 연삭 가공이 수행될 수 있다(S200). 여기서, 본 발명에 따르면, 이러한 절삭 및 연삭 공정이 수행되는 경우, 제1 전도성 재료(S)는 폭 방향으로 불규칙적이고 비균일한 두께(t)를 갖도록 가공됨으로써, 제2 전도성 재료(S2)로 가공될 수 있다(S300). 본 발명이 도시하는 도면에는 제1 전도성 재료(S)가 절삭 및 연삭될 수 있는 예시를 나타내고 있으나 전도성 재료로써, 예를 들어 금속판재의 물성을 변화시키지 않는 범위에서 폭 방향으로 상이한 두께를 갖는 형상을 달성할 수 있는 가공 방식이면 특별히 한정되지 않는다. 이 후, 제2 전도성 재료(S2)는 비균일한 두께(t)를 갖도록 가공된 상태로 제2 릴(150)에 회수될 수 있다. 이 때, 전술한 바와 같이, 제2 전도성 재료(S2)는 폭 방향으로 비균일한 두께를 가지고 있으므로 제2 릴(150) 상에 불규칙한 두께를 가지고 권취될 수 있다. 그 다음으로, 제2 릴(150)에 권취되어 있는 제2 전도성 재료(S2)는 다시 공급되면서 프레스부(140)를 통하여 프레싱 가공될 수 있다. 이를 통하여 버스 바(100)를 제조하기 위한 외형이 최종 결정될 수 있다. 경우에 따라서, 이러한 프레스 가공 진행 후, 배터리 단자와 연결될 수 있는 단자 연결부(미도시)에 도금처리 및 열처리 될 수 있다. 배터리 단자 연결부의 도금처리 및 열처리를 위해 그전에 마스킹(masking)이 포함될 수 있다. 마스킹을 위해 상기 단자 연결부 및 기 결정된 부분을 제외한 영역에 도금처리를 위한 마스크(미도시)가 도포될 수 있다. 도금처리 및 열처리를 위해 그전에 행하는 마스킹 처리는 상기 마스크 이외의 테이프(미도시)를 부착하는 방식으로 행할 수도 있다. 도금은 니켈(Ni), 금(Au), 구리(Cu) 및 주석(Sn) 중 적어도 하나의 금속으로 도금 될 수 있다. 도금은 전기 도금으로 진행될 수 있으며, 도금처리가 진행된 후, 금속판(10)에 도포된 상기 마스크 및 테이프는 제거될 수 있다. 상기와 같이 제조방법으로 제조된 버스 바는 가공시의 소성변형을 최소화하면서 얇은 두께의 제조가 가능할 뿐만 아니라, 가공 후에도 물성의 큰 변화 없이 높은 전기 전도성을 유지할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따른 버스 바 제조방법 및 이를 통해 제조되는 버스 바는 종래의 단조 방식에서 발생되는 문제점들을 해결할 수 있다. 즉, 종래에는 단조 공정을 적용하여 도전성 재료인 금속판재의 두께 대비 대략 30% 정도로만 가공이 가능하였으나 단조 공정을 제거하고 연삭 및 절삭을 통하여 상기 금속판재 두께의 상대적으로 더욱 얇게 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 도전성 재료인 금속판재의 두께 대비 대략 70% 이하, 예를 들어 2T 이하의 두께를 갖도록 가공이 가능한 점에 특징이 있다. 이는 버스 바 제조 시에, 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 소망하는 다양한 형상의 구현이 가능하도록 함으로써, 상기 금속판재의 폭 변경부에 대한 정밀도가 향상될 수 있다. 이는 종래의 단조 가공에서 발생되는 단차 부위의 만곡 되는 형상의 라운드 부위를 제거함으로써, 평탄도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제조방법은 종래의 대량으로만 생산이 가능한 단조 방식을 생략함으로써, 릴 투 릴 방식으로 대량 생산뿐만 아니라 소량 생산도 가능할 수 있다. 100: 버스 바 110: 제1 릴 120: 절삭부 130: 연삭부 140: 프레스부 150: 제2 릴 S: 제1 전도성 재료 S2: 제 2 전도성 재료 S-1: 제1 층 S-2: 제2 층 S-3: 제1 층 S-5: 단차부