用于卷绕电极组件的设备的制作方法

本发明的实施方式的各方面涉及用于卷绕电极组件的设备。

背景技术：

不同于一次电池，可再充电电池可以反复地充电和放电。例如，以电池包类型封装的具有单个电池单元的低容量电池可以用于各种便携式电子装置，如蜂窝电话或摄像放像机。例如，高容量电池可以用作电机驱动器的电源，如在电动自行车、电动滑板车、混合动力车辆或者电动车辆中。

可再充电电池可以分类成不同类型，如圆柱形电池和棱柱形电池。可再充电电池大体上通过将电极组件与电解质一起容纳在壳体内而构成，该电极组件具有正电极和负电极以及夹置在它们之间的作为绝缘体的隔板。

电极组件可以通过将包括正电极板、负电极板和隔板的叠层卷绕成果冻卷形状而制造。在卷绕电极组件的过程中，施加到电极板上的张力可以根据心轴(mandrel)的角度而变化，这会降低电极组件的质量。因此，需要开发用于改善电极组件的卷绕质量的装置。

技术实现要素：

根据本发明的实施方式的一方面，一种用于卷绕电极组件的设备可以恒定地调节卷绕速度。

本发明的实施方式的上述和其他方面将在一些示例性实施方式的以下描述中被描述，或者将从一些示例性实施方式的以下描述中变得明显。

根据本发明的一个或多个实施方式，一种用于卷绕电极组件的设备包括：卷绕单元，包括用于供给卷绕动力的电机单元；凸轮单元，连接到电机单元并被构造成在电机单元供给卷绕动力时旋转；动力传输单元，连接到凸轮单元；以及心轴，连接到动力传输单元，并被构造成接收卷绕在其上的第一电极板、第二电极板和隔板。

凸轮单元可以包括：盘形基本凸轮，连接到电机单元；在基本凸轮的表面的一侧上处的凸轮从动件；以及心轴驱动凸轮，具有连接到凸轮从动件的一个端部以及连接到动力传输单元的另一端部。

心轴驱动凸轮可以在一个端部处具有孔，并且凸轮从动件可以被插入到所述孔内，以连接到心轴驱动凸轮，凸轮从动件被构造成在旋转的同时通过所述孔移动。

心轴驱动凸轮可以围绕与基本凸轮不同的旋转轴线旋转。

当凸轮从动件可以位于最靠近心轴驱动凸轮的旋转轴线时，心轴可以定位成与叠置在心轴上的包括第一电极板、第二电极板和隔板的基本元件被供给的方向平行，并且当凸轮从动件最远离心轴驱动凸轮的旋转轴线定位时，心轴可以被定位成垂直于其中叠置在心轴上的包括第一电极板、第二电极板和隔板的基本元件被供给的方向。

动力传输单元可以包括第一辊、第二辊和带，第一辊的圆周可以是第二辊的圆周的二倍，且第一辊和第二辊可以通过所述带连接。

心轴驱动凸轮可以包括凸轮从动件联接单元、旋转轴线联接单元和链接单元，凸轮从动件可以穿过凸轮从动件联接单元的一个端部以与其联接并旋转，旋转轴线联接单元可以连接到动力传输单元，并且链接单元可以将凸轮从动件联接单元与旋转轴线联接单元连接。

凸轮单元可以包括：基本凸轮，该基本凸轮包括连接到电机单元的第一齿轮和连接到第一齿轮的第二齿轮；链，所述链将第一齿轮和第二齿轮彼此连接；以及心轴驱动凸轮，心轴驱动凸轮包括连接到链的一个端部以及连接到动力传输单元的另一端部。

心轴驱动凸轮可以包括链联接单元、旋转轴线联接单元和链接单元，链联接单元的一个端部可以联接到链，旋转轴线联接单元可以连接到动力传输单元，且链接单元可以将链联接单元与旋转轴线联接单元连接。

心轴驱动凸轮可以围绕与基本凸轮相同的旋转轴线旋转。

心轴可以具有板形状。

根据本发明的实施方式的一个方面，用于卷绕电极组件的设备包括：凸轮，该凸轮能够调节心轴的旋转速度以保持基本元件的卷绕速度以及施加到基本元件上的张力，其中包括正电极板、负电极板和隔板的基本元件被卷绕在心轴上，由此改善电极组件的卷绕质量。

附图说明

通过参照附图进一步详细描述一些示例性实施方式，本发明的上述和其他方面将变得更清楚，图中：

图1是示出根据本发明的实施方式的用于卷绕电极组件的设备的示意图；

图2是图1所示的电极组件卷绕设备的卷绕单元的侧视图；

图3是示出未应用本发明的心轴和基本元件彼此接合的状态的视图；

图4是示出当未应用本发明的与电机单元组装在一起的心轴以正常速度旋转时，基本元件的传送速度的曲线；

图5A至5E是依次示出图1中所示的电极组件卷绕设备的卷绕过程的视图；

图6是示出当根据本发明的实施方式的用于卷绕电极组件的设备的电机单元以正常速度旋转时基本元件的传送速度的曲线；

图7是根据本发明的另一实施方式的用于卷绕电极组件的设备的卷绕单元的侧视图；以及

图8是根据本发明的再一实施方式的用于卷绕电极组件的设备的卷绕单元的侧视图。

具体实施方式

下面，将参照附图进一步详细地描述本发明的一些示例性实施方式，使得本领域技术人员能够容易地获得和使用它们。

但是，本发明可以以很多不同形式来实施，且不应理解为限于在此陈述的实施方式。而是，这些实施方式被提供，使得本公开将全面和完整，并将本发明的概念全面传达给本领域技术人员。

在附图中，为了清晰，层和区域的厚度可以被夸大。相同的附图标记始终指代相同的元件。如在此使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目中的任一个和所有组合。还将理解，当元件A被称为“连接到”元件B时，元件A可以直接连接到元件B，或者可以存在中间元件C，并且元件A和元件B可以彼此间接地连接。

在此使用的术语是出于描述特定实施方式的目的，而不意在限制本发明。如在此使用的，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有所指。将进一步理解，术语“包含”、“包含……的”、“包括”和/或“包括……的”当用在本说明书中时，表明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。

将理解，虽然术语“第一”、“第二”等可以在此用于描述各种构件、元件、区域、层和/或部分，但是这些构件、元件、区域、层和/或部分不应受到这些术语限制。而是，这些术语用于将一个构件、元件、区域、层和/或部分与另一个相区分。因而，例如，下面讨论的第一构件、第一元件、第一区域、第一层和/或第一部分可以被称为第二构件、第二元件、第二区域、第二层和/或第二部分，而不背离本公开的教导。

为了便于描述，空间关系术语，如“在……之下”、“在……下面”、“下”、“在……之上”、“上”等可以在此被使用，来描述一个元件或特征与另一元件或特征如图中所示的关系。将理解，空间关系术语意在涵盖除了图中描述的取向外，装置在使用或操作中的其它不同取向。例如，如果图中的装置被颠倒，则被描述为“在”其它元件或特征“之下”或“下面”的元件将取向为“在”其它元件或特征“上面”或“之上”。因而，示例性术语“在……之下”可以涵盖之上和之下两种取向。

图1是示出根据本发明的实施方式的用于卷绕电极组件的设备的示意图。

参照图1，根据本发明的实施方式的电极组件卷绕设备10可以包括卷绕单元100、层叠单元400和供给单元500。

在使用中，卷绕单元100将从层叠单元400供给的基本元件150卷绕在心轴140上。卷绕过程将在后面被更详细描述。

在使用中，层叠单元400利用夹送辊(nip roller)层叠第一电极板、第二电极板和隔板。包括第一电极板、第二电极板和隔板的叠层的基本元件150被传送到卷绕单元100。

供给单元500可以包括第一供给辊510、第二供给辊520、第三供给辊530和第四供给辊540。在使用中，第一供给辊510展开第一电极板并将展开的第一电极板供给到层叠单元400，第二供给辊520展开第二电极板并将展开的第二电极板供给到层叠单元400，第三供给辊530和第四供给辊540展开隔板并将展开的隔板供给层叠单元400。因此，形成卷绕的电极组件，使得隔板被夹置在第一电极板和第二电极板之间。

图2是图1中所示的电极组件卷绕设备的卷绕单元的侧视图。

参照图2，根据本发明的实施方式，卷绕单元100可以包括电机单元110、凸轮单元120、动力传输单元130和用于卷绕基本元件150的心轴140。

电机单元110可以将用于卷绕基本元件150的动力提供到心轴140。电机单元110可以包括电机，并将用于产生恒定角速度的动力传递到凸轮单元120。

凸轮单元120可以包括基本凸轮121、凸轮从动件122和心轴驱动凸轮123。

基本凸轮121可以基本上是盘形的。基本凸轮121的表面的中心连接到电机单元110。因此，来自电机单元110的动力被传递到基本凸轮121，使得基本凸轮121绕作为旋转轴线的中心旋转。

凸轮从动件122可以是具有基本上圆柱形形状的突起。该凸轮从动件122可以被固定到基本凸轮121的另一表面的边缘上，使得凸轮从动件122沿着基本凸轮121围绕作为旋转轴线的基本凸轮121的中心旋转。

心轴驱动凸轮123可以是基本上杆形的。凸轮从动件122穿过其的孔123a形成在心轴驱动凸轮123的一个端部处。孔123a在从心轴驱动凸轮123朝向所述中心延伸的方向上延长。凸轮从动件122插入到孔123a内，以然后旋转并可以沿着孔123a的长度方向(例如上下方向)移动。

心轴驱动凸轮123的另一端部被固定到动力传输单元130，使得传递到基本凸轮121的动力被传递到动力传输单元130。在一个实施方式中，连接到动力传输单元130的心轴驱动凸轮123的另一端部固定到动力传输单元130的第一辊131，该第一辊131具有与基本凸轮121的旋转轴线不同的旋转轴线。

心轴驱动凸轮123的旋转轴线可以分别在x轴和y轴方向上与基本凸轮121的旋转轴线间隔开距离a和b。当凸轮从动件122最靠近心轴驱动凸轮123的旋转轴线定位时，动力传输单元130的第一辊131和与其连接的心轴140以最大速度旋转。另外，当凸轮从动件122最远离心轴驱动凸轮123的旋转轴线定位时，动力传输单元130的第一辊131和心轴140以最小速度旋转。因此，心轴140以最大和最小旋转速度旋转所处位置处凸轮从动件122的位置可以根据距离a和b是不同的。

根据实施方式，当心轴140定位成与x轴方向平行时，基本元件150以最小速度卷绕在心轴140上，并且当心轴140定位成与y轴方向平行时，基本元件150以最大速度卷绕在心轴140上。

因此，为了使得基本元件150的卷绕速度以及施加到基本元件150上的张力的差异最小，当凸轮从动件122最靠近心轴驱动凸轮123的旋转轴线定位时，心轴140应该被定位成与x轴平行，而当凸轮从动件122最远离心轴驱动凸轮123的旋转轴线定位时，心轴140应该定位成与y轴平行，这将在后面被更详细描述。

根据实施方式，动力传输单元130可以包括第一辊131、第二辊132和带133。

第一辊131的旋转轴线被固定到心轴驱动凸轮123的旋转轴线被形成的端部上。因此，从基本凸轮121传递到心轴驱动凸轮123的动力被传递到第一辊131，使得基本凸轮121与心轴驱动凸轮123一起旋转。

根据实施方式，第二辊132通过带133连接到第一辊131。因此，传递到第一辊131的动力通过带133被传递到第二辊132，并且第二辊132相应地旋转。在一个实施方式中，当第一辊131旋转一圈时，第二辊132旋转半圈，并且第二辊132的圆周是第一辊131的圆周的两倍。第一辊131和第二辊132的旋转过程将在后面被更详细地描述。

根据实施方式，心轴140可以成形为板。心轴140的一个端部连接到第二辊132。因此，传递到第二辊132的动力被传递到心轴140，心轴140旋转。

根据实施方式，基本元件150在平行于x轴的方向上被供给到卷绕单元100。基本元件150可以连接到心轴140的侧表面上，并可以根据心轴140的旋转而卷绕在心轴140的侧表面上。基本元件150围绕心轴140卷绕以形成电极组件。

下面将更详细地描述根据本发明的实施方式的将基本元件150卷绕在心轴140上的过程。

图3是示出未应用本发明的心轴和基本元件彼此接合的状态的视图；图4是示出与电机单元相结合的未应用本发明的心轴以正常速度旋转时基本元件的传送速度的曲线。

参照图3和4，电机单元1的恒定角速度被传递到心轴2，使得心轴2以恒定角速度旋转。

由于心轴2是板形的，所以根据心轴2的位置，基本元件3以变化速度卷绕在心轴2上。同时，基本元件3的卷绕速度等于基本元件3的传送速度。于是，基本元件3的传送速度Vp可以从V1变化到V2、V3、V4并变化到V5。

当心轴2逆时针旋转180°时(这被定义为一个循环(T))，基本元件3的传递速度Vp相对变化到V1、V2、V3、V4和V5。

当心轴2定位成与x轴平行时，基本元件3的传送速度V1变成最小传送速度。当心轴2处于x轴和y轴之间的第一象限时，基本元件3的传送速度V2大于最小传送速度V1。当心轴2定位成平行于y轴时，基本元件3的传送速度V3变成最大传送速度。当心轴2定位在x轴和y轴之间的第二象限内时，基本元件3的传送速度V4小于最大传送速度V3。当心轴2再次定位成平行于x轴时，基本元件3的传递速度V5再次变成最小传送速度。即，根据心轴2的位置，在基本元件3的传送速度上存在差异。

图5A至5E是依次示出根据本发明的实施方式的图1所示的电极组件卷绕设备10的卷绕过程的视图；图6是示出当根据本发明的实施方式的用于卷绕电极组件的设备的电机单元以正常速度旋转时基本元件的传送速度的曲线。

参照图5A至5E，凸轮从动件122的位置可以利用基本凸轮121的旋转轴线作为原点，由基于y轴的负(-)方向的凸轮从动件122的变化角度θ来表示。

心轴驱动凸轮123的旋转轴线可以分别在x轴方向和y轴方向上与基本凸轮121的旋转轴线间隔开距离a和b(参见图2)。在图5A至5E的所示实施方式中，为了说明根据本发明的卷绕过程，心轴驱动凸轮123在x轴方向上未间隔开，即，a＝0。

当凸轮从动件122逆时针方向旋转360°时(这将被定义为一个循环(T))，心轴驱动凸轮123的旋转速度Vs相对变化成Va、Vb、Vc、Vd和Ve。

参照图5A，凸轮从动件122的角度θ是0°，且心轴140定位成平行于x轴。

当凸轮从动件最靠近心轴驱动凸轮123的旋转轴线定位时，相对于心轴驱动凸轮123的旋转轴线的旋转半径变得最小，使得心轴驱动凸轮123的旋转速度Vs变成最大旋转速度Va。

如果凸轮单元120不存在，则由于心轴140定位成平行于x轴，所以基本元件的传送速度将变成最小传送速度V1。

参照图5B，凸轮从动件122的角度θ是90°，且心轴140定位在x轴和y轴之间的第一象限内。

由于相对于心轴驱动凸轮123的旋转轴线的旋转半径比最小旋转半径长，所以心轴驱动凸轮123的旋转速度Vb小于最大旋转速度Va。

如果凸轮单元120不存在，则由于心轴140定位在x轴和y轴之间的第一象限内，所以基本元件的传递速度V2将大于最小传送速度V1。

参照图5C，凸轮从动件122的角度θ是180°，且心轴140定位成平行于y轴。在这个位置，凸轮从动件122定位成最远离心轴驱动凸轮123的旋转轴线。因此，相对于心轴驱动凸轮123的旋转轴线的旋转半径变得最大，使得心轴驱动凸轮123的旋转速度Vs是最小旋转速度Vc。

如果凸轮单元120不存在，由于心轴140定位成平行于y轴，所以基本元件的传送速度将变成最大传送速度V3。

参照图5D，凸轮从动件122的角度θ是270°，且心轴140定位在x轴和y轴之间的第二象限内。

由于相对于心轴驱动凸轮123的旋转轴线的旋转半径比最大旋转半径短，所以心轴驱动凸轮123的旋转速度Vd大于最小旋转速度Vc。

如果凸轮单元120不存在，则由于心轴140定位在x轴和y轴之间的第二象限内，所以基本元件的传送速度V4将小于最大传送速度V3。

参照图5E，凸轮从动件122的角度θ是360°，且心轴140再次定位成平行于x轴。

凸轮从动件122再次定位成最靠近心轴驱动凸轮123的旋转轴线。因此，相对于心轴驱动凸轮123的旋转轴线的旋转半径再次变得最小，使得心轴驱动凸轮123的旋转速度Vs再次变成最大旋转速度Ve。

如果凸轮单元120不存在，则由于心轴140定位成平行于x轴，所以基本元件的传送速度将变成最小传送速度V5。

当凸轮从动件122在一个循环或时间段T期间旋转一圈时，心轴140旋转半圈。参照图6，在各个时间点处心轴驱动凸轮123的旋转速度Va、Vb、Vc、Vd和Ve可以根据心轴140的位置来补偿基本元件的传送速度V1、V2、V3、V4和V5。因此，心轴驱动凸轮123的旋转速度Va、Vb、Vc、Vd和Ve以及基本元件的传送速度V1、V2、V3、V4和V5可以变成互补的，由此恒定地保持基本元件150的传送速度Vm。因此，基本元件150的卷绕速度可以被保持，且施加到基本元件150上的张力的差异可以被最小化或减小。

图7是根据本发明的另一实施方式的用于卷绕电极组件的设备的卷绕单元的侧视图。

参照图7，根据本发明的另一实施方式的卷绕单元200可以包括电机单元110、凸轮单元220、动力传输单元130和用于卷绕基本元件150的心轴140。相同的功能部件由相同的附图标记来标识，并且以下描述将集中于本实施方式和前面描述的实施方式之间的差异上。

根据实施方式，凸轮单元220可以包括基本凸轮121、凸轮从动件122和心轴驱动凸轮223。

心轴驱动凸轮223可以包括凸轮从动件联接单元223a、旋转轴线联接单元223b和链接单元(link unit)223c。

凸轮从动件联接单元223a可以基本上是杆形的。凸轮从动件122可以穿过凸轮从动件联接单元223a的一个端部以与其联接，并可以旋转。

旋转轴线联接单元223b可以基本上是杆形的。旋转轴线联接单元223b的一个端部连接到动力传输单元130。旋转轴线联接单元223b的连接到动力传输单元130的所述一个端部可以形成与基本凸轮121的旋转轴线不同的旋转轴线。因为心轴驱动凸轮223的旋转轴线不同于基本凸轮121的旋转轴线，所以心轴140的旋转速度可以变化。

链接单元223c将凸轮从动件联接单元223a连接到旋转轴线联接单元223b。因此，当凸轮从动件122旋转时，凸轮从动件联接单元223a和旋转轴线联接单元223b可以相对于链接单元223c形成恒定角度。

因此，心轴驱动凸轮223可以将传递到基本凸轮121上的动力传递到动力传输单元130。另外，当凸轮从动件122定位成最靠近心轴驱动凸轮223的旋转轴线时，凸轮从动件联接单元223a和旋转轴线联接单元223b之间形成的角度变成0°。另外，当凸轮从动件122定位成最远离心轴驱动凸轮223的旋转轴线时，凸轮从动件联接单元223a和旋转轴线联接单元223b之间形成的角度变成180°。

由于心轴驱动凸轮223包括链接单元223c，所以心轴驱动凸轮223可以在心轴140的旋转速度的变化方面具有比心轴驱动凸轮123更大的自由度。

图8是根据本发明的再一实施方式的用于卷绕电极组件的设备的卷绕单元的侧视图。

参照图8，根据本发明的再一实施方式的卷绕单元300可以包括电机单元110、凸轮单元320、动力传输单元130和用于卷绕基本元件150的心轴140。相同的功能部件由相同的附图标记来标识，且下面的描述将集中于本实施方式与先前描述的实施方式之间的差异上。

根据实施方式，凸轮单元320可以包括基本凸轮321、链322和心轴驱动凸轮323。

基本凸轮321可以包括盘形第一齿轮321a和盘形第二齿轮321b。第一齿轮321a的表面的中心连接到电机单元110。因此，电机单元110的动力被传递到第一齿轮321a，使得电机单元110利用第一齿轮321a的中心作为旋转轴线以恒定角速度旋转。

第二齿轮321b通过链322连接到第一齿轮321a，使得链322与第二齿轮321b一起以恒定角速度旋转。

心轴驱动凸轮323可以包括链联接单元323a、旋转轴线联接单元323b和链接单元223c。

链联接单元323a可以基本上是杆形的。链联接单元323a的一个端部联接到链322。

旋转轴线联接单元323b可以基本上是杆形的。旋转轴线联接单元323b的一个端部连接到动力传输单元130。旋转轴线联接单元323b的连接到动力传输单元130的所述一个端部可以形成与基本凸轮321的第一齿轮321a的旋转轴线相同的旋转轴线。

心轴驱动凸轮323沿着围绕第一齿轮321a和第二齿轮321b旋转的链322旋转。因此，即使基本凸轮321的第一齿轮321a和心轴驱动凸轮323形成相同的旋转轴线，心轴140的旋转速度也可以变化。即，第一齿轮321a和第二齿轮321b具有与心轴驱动凸轮123和223的旋转轴线相同的构造和效果，所述心轴驱动凸轮123和223的旋转轴线与基本凸轮121的旋转轴线间隔开。

另外，通过根据心轴140的位置调节心轴驱动凸轮123、223的旋转轴线与基本凸轮121的旋转轴线之间的距离a和b，可以实现调节第二齿轮321b的位置的相同效果。因此，心轴140的位置可以基于第二齿轮321b的位置来确定。

由于基本凸轮321包括第一齿轮321a和第二齿轮321b，所以心轴140的旋转速度可以变化，同时允许心轴驱动凸轮323的旋转轴线与基本凸轮321的旋转轴线重合。

虽然已经参照本发明的一些示例性实施方式具体显示并描述了根据本发明的用于卷绕电极组件的设备，但是本领域技术人员将理解，在不背离如权利要求书限定的本发明的精髓和范围的情况下，可以在形式和细节上做出各种变化。

本申请要求2015年11月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0157468号的优先权和权益，该在先申请的全部内容通过引用结合于此。