卷绕电极组件的设备及控制该设备的方法
【专利摘要】提供一种用于卷绕电极组件的设备和用于控制该设备的方法，该设备包括：用于供应选自负极板、正极板和隔板中的一个基板的供应卷轴；卷绕中心部，该卷绕中心部旋转以绕所述卷绕中心部的外周界卷绕由所述供应卷轴供应的所述基板，其中所述卷绕中心部具有长半径和短半径；以及位于所述基板从所述供应卷轴前进到所述卷绕中心部的路径上的张力控制器，其中所述张力控制器进行直线往复运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状产生的张力差，从而将所述基板以恒定张力卷绕在所述卷绕中心部上。
【专利说明】卷绕电极组件的设备及控制该设备的方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2012年7月27日提交于韩国知识产权局的第10-2012-0082784号韩国专利申请的权益，该申请的公开内容通过引用全部合并于此。
【技术领域】
[0003]本发明的一个或更多实施例涉及用于卷绕电极组件的设备及控制该设备的方法。【背景技术】
[0004]不同于一次电池，可再充电电池是被充电和放电的电池，广泛用在诸如蜂窝电话、笔记本电脑或可携式摄像机的尖端科技电子装置中，并且最近用作车辆电池。
[0005]这种可再充电电池每个包括电极组件和电解液，其中电极组件包括正极板、负极板和隔板。最近，为了充满和释放高容量电流，包括多个正极板和多个负极板。例如，正极板、负极板和隔板被卷绕多次以提供高容量的电极组件。
[0006]为了制造安全和高质量的二次电池，需要改进电极组件的卷绕质量。
【发明内容】
[0007]本发明的一个或更多实施例包括用于卷绕电极组件的设备和控制该设备的方法。
[0008]其他方面将部分在下面的说明书中提出，并部分根据说明书是明显的，或者可通过实施所介绍的实施例而获悉。
[0009]根据本发明的一方面，一种用于卷绕电极组件的设备包括:用于供应选自用作负极板的基板、用作正极板的基板和用作隔板的基板中的一个基板的供应卷轴；卷绕中心部，该卷绕中心部旋转从而绕所述卷绕中心部的外周界卷绕由所述供应卷轴供应的所述基板，其中所述卷绕中心部具有长半径和短半径；以及位于所述基板从所述供应卷轴前进到所述卷绕中心部的路径上的张力控制器，其中所述张力控制器进行直线往复运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状而产生的张力差，从而使所述基板以恒定张力绕所述卷绕中心部卷绕。
[0010]根据本发明的一方面，所述卷绕中心部可绕贯穿所述卷绕中心部的中心的轴以恒
定速率旋转。
[0011]根据本发明的另一方面，所述供应卷轴可以恒定速率供应所述基板。
[0012]根据本发明的另一方面，所述张力控制器可包括:运输单元，该运输单元沿着平行于所述基板的前进方向的方向沿直线往复运动；以及移动所述运输单元的驱动马达。
[0013]根据本发明的另一方面，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述短半径对应的部分卷绕时，所述运输单元可沿着所述基板的所述前进方向移动。
[0014]根据本发明的另一方面，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述长半径对应的部分卷绕时，所述运输单元可沿着与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。[0015]根据本发明的另一方面，所述设备可进一步包括用于控制所述张力控制器的控制器，其中基于根据所述卷绕中心部的所述长半径和所述端半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，所述控制器控制所述张力控制器。
[0016]根据本发明的另一方面，所述卷绕中心部的所述外周界可包括:第一平坦表面，该第一平坦表面对应于所述长半径；第二平坦表面，该第二平坦表面平行于所述第一平坦表面延伸；第一曲面，该第一曲面对应于所述短半径，并连接到所述第一平坦表面的一端和所述第二平坦表面的一端；以及第二曲面，该第二曲面面向所述第一曲面，并连接到所述第一平坦表面的另一端和所述第二平坦表面的另一端。
[0017]根据本发明的另一方面，所述设备可进一步包括位于所述基板的从所述供应卷轴移动到所述卷绕中心部的前进路径上的辅助张力控制器，其中所述辅助张力控制器进行圆弧运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状产生的张力差。
[0018]根据本发明的另一方面，一种用于卷绕电极组件的设备包括:正极板供应单元，用于供应用作正极板的基板；负极板供应单元，用于供应用作负极板的基板；隔板供应单元，用于供应用作隔板的基板；卷绕中心部，该卷绕中心部进行旋转运动，以绕所述卷绕中心部的外周界卷绕由所述负极板供应单元、所述正极板供应单元和所述隔板供应单元供应的所述基板；以及张力控制器，该张力控制器位于选自下述路径的至少一个路径上:由所述正极板供应单元供应的用作所述正极板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第一路径、由所述负极板单元供应的用作所述负极板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第二路径以及由所述隔板供应单元供应的用作所述隔板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第三路径，其中所述张力控制器补偿由于所述卷绕中心部的形状而施加到所述基板上的张力的差；并且其中所述张力控制器包括:运输单元，该运输单元进行直线往复运动，以便绕所述卷绕中心部以恒定张力卷绕沿着所述张力控制器所在路径移动的所述基板；以及用于使所述运输单元移动的驱动马达。
[0019]根据本发明的另一方面，所述正极板供应单元、所述负极板供应单元和所述隔板供应单元分别以恒定速率供应用作所述正极板的所述基板、用作所述负极板的所述基板和用作所述隔板的所述基板。
[0020]根据本发明的另一方面，所述卷绕中心部的所述外周界部分包括:第一平坦表面和第二平坦表面，该第一平坦表面和第二平坦表面对应于所述卷绕中心部的长半径并彼此平行地延伸；第一曲面，该第一曲面对应于所述卷绕中心部的短半径，并连接到所述第一平坦表面的一端和所述第二平坦表面的一端；以及第二曲面，该第二曲面面向所述第一曲面，并连接到所述第一平坦表面的另一端和所述第二平坦表面的另一端。
[0021]根据本发明的另一方面，所述卷绕中心部可关于贯穿所述卷绕中心部的中心的轴以恒定速度旋转。
[0022]根据本发明的另一方面，所述张力控制器的所述运输单元可沿着所述基板的前进方向或者与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。
[0023]根据本发明的另一方面，基于根据所述卷绕中心部的长半径和短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，所述张力控制器可被前馈式驱动。
[0024]根据本发明的另一方面，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的短半径对应的部分卷绕时，所述张力控制器的所述运输单元可沿着所述基板的所述前进方向移动。
[0025]根据本发明的另一方面，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的长半径对应的部分卷绕时，所述张力控制器的所述运输单元可沿着与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。
[0026]根据本发明的另一方面，所述设备可进一步包括位于所述基板的从所述供应卷轴移动到所述卷绕中心部的前进路径上的辅助张力控制器，其中所述辅助张力控制器进行圆弧运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状产生的张力差。
[0027]根据本发明的另一方面，所述辅助张力控制器可包括摆动部分，基于根据所述卷绕中心部的长半径和短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，该摆动部分旋转同时沿着所述基板的所述前进方向或者与所述前进方向相反的方向形成圆弧。
[0028]根据本发明的另一方面，一种控制用于卷绕电极组件的方法包括:供应选自用作负极板的基板、用作正极板的基板和用作隔板的基板中的至少一个基板；以及将所供应的基板卷绕在具有长半径和短半径的卷绕中心部的外周界上；其中所述卷绕包括:第一操作控制，在该第一操作控制中，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述长半径对应的部分卷绕时，位于所述基板朝向所述卷绕中心部前进的路径上的运输单元被控制沿与所述基板的所述前进方向相反的方向移动；以及第二操作控制，在该第二操作控制中，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述短半径对应的部分卷绕时，所述运输单元被控制沿所述基板的所述前进方向移动。
[0029]根据本发明的另一方面，随着所述卷绕中心部的旋转同步重复执行所述第一控制操作和所述第二控制操作。
[0030]根据本发明的另一方面，所述第一控制操作可包括将所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述长半径对应的部分卷绕的所述基板的速度和第一参考速度比较，并且包括控制所述运输单元以沿与所述基板的前进方向相反的方向移动；以及所述第二控制操作包括将所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述短半径对应的部分卷绕的所述基板的速度和第二参考速度比较，并且包括控制所述运输单元以沿所述基板的所述前进方向移动。
[0031]根据本发明的另一方面，可考虑所述卷绕中心部的所述长半径和所述短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度执行所述第一控制操作和所述第二控制操作。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]这些和/或其它方面从下面的各实施例的描述结合附图将变得明显和更易于理解，附图中:
[0033]图1为根据本明实施例的用于卷绕电极组件的设备的示意图；
[0034]图2为绕卷绕中心部被卷绕的正极板、负极板、第一隔板和第二隔板的示意性视图；
[0035]图3为卷绕中心部的示意性透视图；
[0036]图4为张力控制器的示意性透视图；[0037]图5为根据本发明实施例的用于示意性地例示控制器的操作的视图，并且为了方便描述，该视图仅例示了卷绕中心部和张力控制器；
[0038]图6A和图6B为用于解释被控制器控制的张力控制器的概念图；
[0039]图7为根据本发明另一实施例示意性例示用于卷绕电极组件的设备的张力控制器和辅助张力控制器的视图；
[0040]图8为示意性例示图7的辅助张力控制器的结构的主视图；以及
[0041]图9A和图9B为示意性例示通过图7的辅助张力控制器的驱动的视图。
【具体实施方式】
[0042]现在将详细参照各实施例，各实施例的示例例示在附图中，其中相似的附图标记自始至终指代相似的元件。为此目的，当前各实施例可具有不同形式，并且不应被解释成限于在此提出的描述。相应地，通过参照附图，各实施例在下文中仅被描述成用于解释本说明书的各方面。诸如“至少一个”的表述放在一系列元件之前时修饰整个一系列的元件，而不是修饰该系列中的单个元件。
[0043]在下文中，将通过参照附图解释本发明的各实施例来详细描述本发明。然而，本发明可以实施为不同的形式，并且不应被解释为限于在此提出的各实施例；相反，这些实施例被提供以使本公开内容将是全面和完整的，并将本发明的概念充分传达给本领域普通技术人员。同时，在此所使用的术语用于描述特定实施例，并非意在限制本发明。如在此所使用的那样，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文另有清楚指明。将进一步理解，当在说明书中使用时，用语“包括”和/或“包含”说明存在规定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或更多其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。而且，将理解，尽管用语“第一”、“第二”等在此可用于描述各种元件，这些元件不应被这些用语限制。这些用语仅用于将一个元件与其他元件区分开。
[0044]图1为根据本发明实施例的用于卷绕电极组件的设备的示意图，图2为绕卷绕中心部50被卷绕的正极板1、负极板2、第一隔板3和第二隔板4的示意透视图，图3为卷绕中心部50的示意透视图。
[0045]参照图1，根据本发明的设备可包括正极板供应单元10、负极板供应单元20、第一隔板供应单元30、第二隔板供应单元40、卷绕中心部50、第一至第四张力控制器14、24、34和44、第一至第四测压元件15、25、35和45、第一和第二边缘位置控制器16和26、第一和第二刀具运输单元17和27以及控制器18。
[0046]正极板供应单元10包括第一供应卷轴101和用于旋转第一供应卷轴101的驱动马达102。正极板I可绕第一供应卷轴101卷绕，并且绕第一供应卷轴101卷绕的正极板I可被供应朝向卷绕中心部50。驱动马达102可连接到第一供应卷轴101的中心轴，以使第一供应卷轴101沿着顺时针方向(或逆时针方向)旋转。第一供应卷轴101可通过被驱动马达102以恒定速率旋转而匀速供应正极板I。正极板I可通过利用正极活性材料涂覆金属板(例如铝板)的两个表面而形成。
[0047]由第一供应卷轴101供应的正极板I朝向卷绕中心部50前进。多个运输辊13a、13b、13c、13d、13e、13f、13g、13h、131、13j和13k位于正极板供应单元10与卷绕中心部50之间，并可引导正极板I的前进。[0048]第一张力控制器14可位于从正极板供应单元10松开的正极板I朝向卷绕中心部50前进的路径上。第一张力控制器14可包括运输单元141和用于驱动运输单元141的驱动马达142，运输单元141进行直线往复运动，从而允许正极板I以恒定张力绕卷绕中心部50卷绕。由于卷绕中心部50的形状而产生并且影响基板的张力差可由于运输单元141的直线往复运动而被补偿。
[0049]为了获得安全和可靠的电极组件，围绕卷绕中心部50的外周界的正极板I需要以恒定张力进行卷绕。根据本发明实施例的卷绕中心部50具有参照图2和图3所描述的平坦形状，并且由于该形状，正极板I根据卷绕位置可具有可变张力。然而，根据本发明实施例，第一张力控制器14位于正极板I的前进路径上，以补偿由卷绕中心部50的形状所产生的张力差。在下文中参照图4和图5描述第一张力控制器14的详细结构和操作。
[0050]第一测压元件15可位于正极板I的前进路径上。第一测压元件15可检测作用到第一测压元件15上的重量，以确定正极板I是否正常前进。
[0051]第一边缘位置控制器16位于正极板I的前进路径上。当正极板I绕卷绕中心部50卷绕时，第一边缘位置控制器16可精确地设置正极板I的边缘位置。由于第一边缘位置控制器16的操作，可增大后续过程的精度，例如正极板I绕卷绕中心部50的卷绕的精度。
[0052]第一刀具运输单元17可位于正极板I的前进路径上且靠近卷绕中心部50。正极板I绕卷绕中心部50卷绕几十次之后,第一刀具运输单元17可切割正极板I。
[0053]负极板供应单元20包括第二供应卷轴201和用于旋转第二供应卷轴201的驱动马达202。负极板2可绕第二供应卷轴201卷绕，并且卷绕的负极板2可通过第二供应卷轴201的旋转朝向卷绕中心部50供应。驱动马达202连接到第二供应卷轴201的中心轴，以使第二供应卷轴201沿着顺时针方向(或逆时针方向)旋转。第二供应卷轴201可通过被驱动马达202以恒定速率旋转而匀速供应负极板2。
[0054]负极板2可通过利用负极活性材料涂覆金属板(例如铜板)的两个表面而形成。由第二供应卷轴201供应的负极板2可朝向卷绕中心部50前进。负极板2可通过介于负极板供应单元20与卷绕中心部50之间的多个运输辊23a、23b、23c、23d、23e、23f、23g、23h、231、23j、23k、231和23m朝向卷绕中心部50前进。
[0055]第二张力控制器24可位于从负极板供应单元20松开的负极板2朝向卷绕中心部50前进的路径上，并可允许负极板2以恒定张力绕卷绕中心部50的外周界卷绕。第二张力控制器24的详细结构和操作与第一张力控制器14的详细结构和操作相同。
[0056]第二测压元件25可位于负极板2的前进路径上。第二测压元件25可检测作用到第二测压元件25上的重量，以确定负极板2是否正常前进。
[0057]第二边缘位置控制器26位于负极板2的前进路径上。当负极板2绕卷绕中心部50卷绕时，第二边缘位置控制器26可精确地设置负极板2的边缘位置。由于第二边缘位置控制器26的操作，可增大后续过程的精度，例如负极板2绕卷绕中心部50的卷绕的精度。
[0058]第二刀具运输单元27可位于负极板2的前进路径上且靠近卷绕中心部50。负极板2绕卷绕中心部50卷绕几十次之后,第二刀具运输单元27可切割负极板2。
[0059]第一隔板供应单元30包括第三供应卷轴301和用于使第三供应卷轴301旋转的驱动马达302。第一隔板3可绕第三供应卷轴301卷绕，并且卷绕的第一隔板3可通过第三供应卷轴301的旋转朝向卷绕中心部50供应。驱动马达302可连接到第三供应卷轴301的中心轴，以使第三供应卷轴301沿着顺时针方向(或逆时针方向)旋转。被驱动马达302旋转的第三供应卷轴301可在以恒定速率旋转的同时匀速供应第一隔板3。第一隔板3可通过位于第一隔板3的前进路径上的多个运输辊33a、33b、33c、33d、33e、33f、33g、33h、331、33 j和33k朝向卷绕中心部50前进。
[0060]第三张力控制器34位于从第一隔板供应单元30松开的第一隔板3朝向卷绕中心部50前进的路径上，并可允许第一隔板3以恒定张力绕卷绕中心部50的外周界卷绕。第三张力控制器34的详细结构和操作与第一张力控制器14的详细结构和操作相同。
[0061]第三测压元件35可位于第一隔板3的前进路径上。第三测压元件35可检测作用到第三测压元件35上的重量，以确定第一隔板3是否正常前进。
[0062]尽管未例示，边缘位置控制器还可位于第一隔板3的前进路径上。
[0063]第二隔板供应单元40包括第四供应卷轴401和用于使第四供应卷轴401旋转的驱动马达402。第二隔板4可绕第四供应卷轴401卷绕，并且卷绕的第二隔板4可通过第四供应卷轴401的旋转朝向卷绕中心部50供应。驱动马达402可连接到第四供应卷轴401的中心轴，以使第四供应卷轴401沿着顺时针方向(或逆时针方向)旋转。被驱动马达402旋转的第四供应卷轴401可在以恒定速率旋转的同时匀速供应第二隔板4。第二隔板4可通过位于第二隔板4的前进路径上的多个运输辊43a、43b、43c、43d、43e、43f、43g、43h、431、43j、43k和341朝向卷绕中心部50前进。
[0064]第四张力控制器44位于从第二隔板供应单元40松开的第二隔板4朝向卷绕中心部50前进的路径上，并可允许第二隔板4以恒定张力绕卷绕中心部50的外周界卷绕。第四张力控制器44的详细结构和操作与第一张力控制器14的详细结构和操作相同。
[0065]第四测压元件45可位于第二隔板4的前进路径上。第四测压元件45可检测作用到第四测压元件45上的重量，以确定第二隔板4是否正常前进。
[0066]尽管未例示，边缘位置控制器还可位于第二隔板4的前进路径上。
[0067]朝向卷绕中心部50前进的正极板1、负极板2、第一隔板3和第二隔板4绕卷绕中心部50的外周界卷绕。卷绕中心部50绕贯穿卷绕中心部50的中心的轴原地旋转。为此，轴可机械连接到马达(未示出)。由于马达的旋转，卷绕中心部50可绕该轴以恒定速率原地旋转。
[0068]参照图2，正极板1、第一隔板3、负极板2和第二隔板4可以按照该顺序绕卷绕中心部50的外周界顺序地卷绕。为此目的，第一隔板3和第二隔板4中的每一个介于正极板I与负极板2之间，以防止正极板I与负极板2之间发生电短路。在正极板1、第一隔板3、负极板2和第二隔板4绕卷绕中心部50卷绕之后，正极板1、第一隔板3、负极板2和第二隔板4中的每一个被切割，由此完成电极组件的制造。
[0069]参照图3，卷绕中心部50可类似于具有短轴(短半径)和长轴(长半径)的椭圆圆柱体。在一个实施例中，卷绕中心部50可类似于与长半径和短半径对应的表面部分均为曲形的椭圆圆柱体。在另一实施例中，卷绕中心部50类似于具有平坦表面和曲形表面的椭圆圆柱体。卷绕中心部50可具有对应于长半径的第一平坦表面51和第二平坦表面52，以及对应于短半径的第一曲面53和第二曲面54。例如，卷绕中心部50的侧表面可包括连接到第一平坦表面51的第一端和第二平坦表面52的第一端的第一曲面53，以及连接到第一平坦表面51的第二端和第二平坦表面52的第二端的第二曲面54。[0070]由于卷绕中心部50的平坦形状，通过将正极板1、第一隔板3、负极板2和第二隔板4绕卷绕中心部50卷绕几十次而制造的电极组件可类似于椭圆圆柱体。
[0071]当平坦的卷绕中心部50绕其轴以恒定速率原地旋转时，诸如正极板1、第一隔板
3、负极板2和第二隔板4的基板可绕卷绕中心部50的外周界卷绕。为此目的，尽管卷绕中心部50以恒定速率旋转，但由于卷绕中心部50的形状，卷绕速度可根据卷绕位置而变化。例如，当基板绕卷绕中心部50的第一曲面53和/或第二曲面54卷绕时，卷绕速度相对高。另一方面，当基板绕卷绕中心部50的第一平坦表面51和/或第二平坦表面52卷绕时，卷绕速度相对低。如上所述，基板的卷绕速度可根据卷绕基板所绕的卷绕中心部50的位置而变化。相应地，如果在不考虑卷绕速度的这种变化的情况下供应基板，则施加在卷绕在第一曲面53和/或第二曲面54上的基板上的张力可不同于施加在卷绕在第一平坦表面51和/或第二平坦表面52上的基板上的张力。为了形成具有高稳定性和可靠性的电极组件，构成电极组件的正极板1、第一隔板3、负极板2和第二隔板4应利用相同张力被卷绕。为此，第一至第四张力控制器14、24、34和44被驱动。
[0072]在下文中，参照图4和图5描述根据本发明实施例的第一张力控制器14的操作。
[0073]图4为第一张力控制器14的示意透视图，图5为根据本发明实施例用于示意性解释第一张力控制器14的操作的视图。为了描述的方便，图5仅例示了卷绕中心部50和第一张力控制器14。
[0074]参照图4，第一张力控制器14包括运输单元141、驱动马达142、基部143和导向部144。至少一个导向部144可位于基部143上，运输单元141沿着与导向部144的延伸方向垂直的方向布置，并可沿着导向部144往复运动。运输单元141可通过驱动马达142而沿着导向部144往复运动(前后移动)，以控制基板的流动。例如，当驱动马达142沿着顺时针方向(或逆时针方向)旋转时，运输单元141可沿着X方向移动，当驱动马达142沿着逆时针方向(或顺时针方向)旋转时，运输单元141可沿着-X方向移动。运输单元141沿着X方向和-X方向的直线运动可根据卷绕中心部50的旋转而重复执行。例如，当卷绕中心部50完成一次全程旋转时，运输单元141完成两次全程往复运动。
[0075]参照图5，根据卷绕中心部50的旋转，基板可绕卷绕中心部50的外周界的部分卷绕，这些部分以卷绕中心部50的第一曲面53、第一平坦表面51、第二曲面54和第二平坦表面52的顺序对应于卷绕中心部50的第一曲面53、第一平坦表面51、第二曲面54和第二平坦表面52。
[0076]首先，基板相对于卷绕中心部50的第一曲面53的卷绕速度相对高于基板相对于第一平坦表面51的卷绕速度。相应地，当基板绕卷绕中心部50的第一曲面53卷绕时，对应于基板的卷绕速度，运输单元41沿着基板的前进方向(B卩，X方向)移动，并且由于运输单元141的这种运动，基板可被较快地供应到卷绕中心部50。
[0077]随后，当基板绕卷绕中心部50的第一平坦表面51卷绕时，运输单元141可沿着与基板的前进方向相反的方向(即，-X方向)移动，并且由于运输单元141的这种运动，基板可被较慢地供应到卷绕中心部50。
[0078]因而，当卷绕中心部50旋转并且基板绕卷绕中心部50的第二曲面54卷绕时，运输单元141沿着X方向移动，因而，基板可被较快地供应。
[0079]随后，当卷绕中心部50旋转并且基板绕卷绕中心部50的第二平坦表面52卷绕时，运输单元141沿着-X方向移动，以控制基板的流动，例如基板的供应速度。
[0080]如上所述，第一张力控制器14可通过利用运输单元141的直线往复运动控制基板的供应速度。由于第一张力控制器14的操作，基板的供应速率被控制，因而，无论卷绕位置如何，基板可以以恒定张力绕卷绕中心部50的外周界卷绕。
[0081]运输单元141沿着X方向和-X方向移动的直线运动根据驱动马达142的旋转而确定，并且驱动马达142的旋转可根据控制器18的控制操作而变化。
[0082]在下文中，参照图6A和图6B描述控制器18的控制操作。
[0083]图6A和图6B为用于解释控制器18针对第一张力控制器14的控制机制的概念图。控制机制和相应数据被提前存储在控制器18中，根据本发明实施例的第一张力控制器14可基于提前存储在控制器18中的数据进行前馈控制。
[0084]控制器18具有参考值，该参考值被设定为控制运输单元141的直线运动位移。控制器18将根据卷绕中心部50的旋转的基板的供应与参考值进行比较来控制基板的流动。通过控制基板的流动，控制器18以使绕卷绕中心部50卷绕的基板的张力保持恒定的方式控制第一张力控制器14。
[0085]首先，在下文中描述设定在控制器18中的参考值。
[0086]根据本发明实施例的平坦的卷绕中心部50可用图6A中例示的圆形虚拟等效卷绕中心部IC替代。基板绕圆形卷绕中心部(例如虚拟等效卷绕中心部IC)的卷绕如下所述执行。当基板绕虚拟等效卷绕中心部IC卷绕时，由于虚拟等效卷绕中心部IC为圆形，因而基板可具有与卷绕位置无关的恒定张力。也就是，当以恒定速率/速度供应的基板绕卷绕中心部IC卷绕时，基板具有恒定张力。例如，基板可在以大约800mm/s的速率供应的同时绕虚拟等效卷绕中心部IC卷绕(参照图6B)。
[0087]基于通过比较上述参考值和供应到卷绕中心部50的基板的流动而获得的数据，控制器18如下所述控制第一张力控制器14。
[0088]由于卷绕中心部50具有平坦表面,如上所述,基板在第一曲面53或第二曲面54上的卷绕事件发生较短的一段时间。相应地，为了使基板以恒定张力进行卷绕，基板的供应速度需要高于800mm/s。基板在第一曲面53上的卷绕事件发生在图6B的A区段，基板在第二曲面54上的卷绕事件发生在图6B的C区段。
[0089]在基板绕第一曲面53卷绕的A区段中，控制器18控制图5所例示的运输单元141使得运输单元141沿着X方向(基板的前进方向)移动，从而使基板的供应速度高于800mm/
S。在此情况下，运输单元141的位移可与基板绕第一曲面53卷绕时的所需速度与800mm/s的参考速度之间的差成比例。例如，当基板需要更快速供应时，运输单元141沿着X方向的位移可进一步被增大。同样，在基板绕第二曲面54卷绕的C区段中，控制器18控制图5所例示的运输单元141使得运输单元141沿着X方向移动。
[0090]然而，基板在第一平坦表面51或第二平坦表面52上的卷绕事件可发生较长一段时间，从而以恒定张力卷绕基板，基板的供应速度需要低于800mm/s。也就是，基板在第一平坦表面51上的卷绕事件可发生在图6B的B区段，基板在第二平坦表面52上的卷绕事件可发生在图6B的D区段。
[0091 ] 在基板绕第一平坦表面51卷绕的B区段中，为了使基板的供应速度低于800mm/s，控制器18控制图5所例示的运输单元141使得运输单元141沿着-X方向(与基板的前进方向相反的方向)移动。在此情况下，运输单元141的位移可与基板绕第一平坦表面51卷绕时的所需速度与800mm/s的参考速度之间的差成比例。例如，当基板需要更慢速供应时，运输单元141沿着-X方向的位移可进一步被增大，在基板绕第二平坦表面52卷绕的D区段中，控制器18控制图5所例示的运输单元141使得运输单元141沿着-X方向移动。
[0092]在控制器18中，基于参考速度和图6B中例示的区段中的基板的供应速度的驱动马达142的控制信息，以及运输单元141的直线运动位移被提前存储在例如查询表中。考虑卷绕中心部50的长半径和短半径、卷绕中心部50的旋转速度和基板的供应速度计算数据。控制器18可基于上述数据控制运输单元141的运动。
[0093]当卷绕中心部50完成一次全程旋转时，基板绕第一曲面53、第一平坦表面51、第二曲面54和第二平坦表面52以第一曲面53、第一平坦表面51、第二曲面54和第二平坦表面52的顺序进行卷绕。为此目的，控制器18基于存储的数据控制第一张力控制器14，并且根据控制器18的控制操作,第一张力控制器14的运输单元141沿着X轴方向、-X轴方向、再次沿着X轴方向以及再次沿着-X轴方向移动。由于运输单元141的直线往复运动，基板的流动是可控制的，当基板绕平坦的卷绕中心部50卷绕时，无论卷绕位置如何，基板可具有恒定张力。
[0094]图7为根据本发明另一实施例用于示意性示例用于卷绕电极组件的设备的第一张力控制器14和辅助张力控制器64的视图，图8为示意性例示图7的辅助张力控制器64的结构的前视图。在图7中，为了描述方便，从构成用于卷绕电极组件的设备的元件中，例示出位于正极板I朝向卷绕中心部50移动的前进路径上的第一张力控制器14和辅助张力控制器64，但本发明不限于此。参照图7描述的结构还可位于负极板2的前进路径上、第一隔板3的前进路径上和第二隔板4的前进路径上。
[0095]参照图7，如参照图4所述的第一张力控制器14可包括运输单元141、驱动马达142、基部143和导向部144，并且如参照图5所述，根据卷绕中心部50的旋转，运输单元141可重复执行直线运动。由于根据本实施例的第一张力控制器14与参照图4和图5所述的一样，因而在此不介绍其详细描述。
[0096]辅助张力控制器64和第一张力控制器14 一起可使绕卷绕中心部50的外周界卷绕的基板的张力恒定。例如，通过同时驱动第一张力控制器14和辅助张力控制器64，将要由相应的控制器14和64控制的基板的张力可被共享和分散。第一张力控制器14和辅助张力控制器64的同时驱动可使得基板的流动控制能够执行更短时间。
[0097]参照图7和图8，辅助张力控制器64可包括摆动部分641、驱动马达642、基部643和传感器644。摆动部分641的端部被固定地连接到基部643的与驱动马达642连接的轴643a，摆动部分641摆动且相对于摆动部分641的固定端形成圆弧。摆动部分641包括至少一个辊641a，基板可直接接触辊641a前进。基板的流动根据摆动部分641的运动是可控制的。
[0098]传感器644可被附接到辅助张力控制器64的侧部，并可监控摆动部分641的旋转角。驱动马达642的旋转基于存储在控制器18中的数据是可控制的，并且控制器18的控制操作可结合传感器644的检测信号而执行。
[0099]参照图9A和图9B描述辅助张力控制器64的驱动。
[0100]图9A和图9B为示意性例示通过图7的辅助张力控制器的驱动的视图。[0101 ] 如上所述，基板绕卷绕中心部50的第一曲面53和第二曲面54卷绕的该基板的速度比该基板绕第一平坦表面51和第二平坦表面52卷绕的基板的速度相对较高。
[0102]首先，当基板绕卷绕中心部50的第一曲面53卷绕时，与基板的卷绕速度对应，摆动部分641旋转同时沿基板的前进方向(也就是r方向)形成圆弧，由于摆动部分641的旋转，基板可较快速地供应到卷绕中心部50 (参照图9A)。
[0103]随后，当基板绕卷绕中心部50的第一平坦表面51卷绕时，摆动部分641旋转同时沿与基板的前进方向相反的方向(也就是_r方向)形成圆弧，由于摆动部分641的旋转，基板可较慢地供应到卷绕中心部50 (参照图9B)。
[0104]然后，当卷绕中心部50旋转并且基板绕卷绕中心部50的第二曲面54卷绕时，摆动部分641沿r方向旋转，因而，基板可被快速供应。随后，当卷绕中心部50旋转并且基板绕卷绕中心部50的第二平坦表面51卷绕时，摆动部分641沿-r方向旋转，以控制基板的供应速度。
[0105]可基于存储在控制器18中的数据执行辅助张力控制器64的操作。
[0106]如上所述，根据上文中本发明的一个或更多实施例，可防止或最小化由于平坦的卷绕中心部的旋转而可能发生的基板的过度供应或者供应不足，因而无论卷绕位置如何，基板可以以恒定张力绕卷绕中心部进行卷绕。
[0107]张力控制基于提前存储的数据而执行，由此使得能够制造具有均匀质量的电极组件。
[0108]应理解，在此描述的示例性实施例应被视为仅以描述含义而非限制目的。每个实施例内的特征或方面的描述应典型地视为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。
【权利要求】
1.一种用于卷绕电极组件的设备，该设备包括: 用于供应选自用作负极板的基板、用作正极板的基板和用作隔板的基板中的一个基板的供应卷轴； 卷绕中心部，该卷绕中心部旋转从而将所述卷绕中心部的外周界卷绕由所述供应卷轴供应的所述基板，其中所述卷绕中心部具有长半径和短半径；以及 位于所述基板从所述供应卷轴前进到所述卷绕中心部的路径上的张力控制器，其中所述张力控制器进行直线往复运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状而产生的张力差，从而使所述基板以恒定张力绕所述卷绕中心部卷绕。
2.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述卷绕中心部绕贯穿所述卷绕中心部的中心的轴以恒定速率旋转。
3.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述供应卷轴以恒定速率供应所述基板。
4.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述张力控制器包括: 运输单元，该运输单元沿着平行于所述基板的前进方向的方向沿直线往复运动；以及 移动所述运输单元的驱动马达。
5.如权利要求4所述的用于卷绕电极组件的设备，其中当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述短半径对应的部分卷绕时，所述运输单元沿着所述基板的所述前进方向移动。
6.如权利要求4所述的用于卷绕电极组件的设备，其中当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述长半径对应的部分卷绕时，所述运输单元沿着与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。
7.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，进一步包括用于控制所述张力控制器的控制器， 其中基于根据所述卷绕中心部的所述长半径和所述短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，所述控制器控制所述张力控制器。
8.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述卷绕中心部的所述外周界包括: 第一平坦表面，该第一平坦表面对应于所述长半径； 第二平坦表面，该第二平坦表面平行于所述第一平坦表面延伸； 第一曲面，该第一曲面对应于所述短半径，并连接到所述第一平坦表面的一端和所述第二平坦表面的一端；以及 第二曲面，该第二曲面面向所述第一曲面，并连接到所述第一平坦表面的另一端和所述第二平坦表面的另一端。
9.如权利要求1所述的用于卷绕电极组件的设备，进一步包括位于所述基板的从所述供应卷轴移动到所述卷绕中心部的前进路径上的辅助张力控制器，其中所述辅助张力控制器进行圆弧运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状产生的张力差。
10.一种用于卷绕电极组件的设备，该设备包括: 正极板供应单元，用于供应用作正极板的基板； 负极板供应单元，用于供应用作负极板的基板；隔板供应单元，用于供应用作隔板的基板； 卷绕中心部，该卷绕中心部进行旋转运动，以绕所述卷绕中心部的外周界卷绕由所述负极板供应单元、所述正极板供应单元和所述隔板供应单元供应的所述基板；以及 张力控制器，该张力控制器位于选自下述路径的至少一个路径上:由所述正极板供应单元供应的用作所述正极板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第一路径、由所述负极板单元供应的用作所述负极板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第二路径以及由所述隔板供应单元供应的用作所述隔板的所述基板朝向所述卷绕中心部前进的第三路径，其中所述张力控制器补偿由于所述卷绕中心部的形状而施加到所述基板上的张力的差；并且 其中所述张力控制器包括: 运输单元，该运输单元进行直线往复运动，以便绕所述卷绕中心部以恒定张力卷绕沿着所述张力控制器所在的路径移动的所述基板；以及 用于使所述运输单元移动的驱动马达。
11.如权利要求10所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述正极板供应单元、所述负极板供应单元和所述隔板供应单元分别以恒定速率供应用作所述正极板的所述基板、用作所述负极板的所述基板和用作所述隔板的所述基板。
12.如权利要求10所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述卷绕中心部的所述外周界包括: 第一平坦表面和第二平坦表面，该第一平坦表面和第二平坦表面对应于所述卷绕中心部的长半径并彼此平行地延伸； 第一曲面，该第一曲面对应于所述卷绕中心部的短半径，并连接到所述第一平坦表面的一端和所述第二平坦表面的一端；以及 第二曲面，该第二曲面面向所述第一曲面，并连接到所述第一平坦表面的另一端和所述第二平坦表面的另一端。
13.如权利要求12所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述卷绕中心部关于贯穿所述卷绕中心部的中心的轴以恒定速度旋转。
14.如权利要求10所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述张力控制器的所述运输单元沿着所述基板的前进方向或者与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。
15.如权利要求14所述的用于卷绕电极组件的设备，其中基于根据所述卷绕中心部的长半径和短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，所述张力控制器被前馈式驱动。
16.如权利要求14所述的用于卷绕电极组件的设备，其中当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的短半径对应的部分卷绕时，所述张力控制器的所述运输单元沿着所述基板的所述前进方向移动。
17.如权利要求14所述的用于卷绕电极组件的设备，其中当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的长半径对应的部分卷绕时，所述张力控制器的所述运输单元沿着与所述基板的所述前进方向相反的方向移动。
18.如权利要求10所述的用于卷绕电极组件的设备，进一步包括位于所述基板的从所述供应卷轴移动到所述卷绕中心部的前进路径上的辅助张力控制器，其中所述辅助张力控制器进行圆弧运动，以补偿由于所述卷绕中心部的形状产生的张力差。
19.如权利要求18所述的用于卷绕电极组件的设备，其中所述辅助张力控制器包括摆动部分，基于根据所述卷绕中心部的长半径和短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度得到的数据，该摆动部分旋转同时沿着所述基板的所述前进方向或者与所述前进方向相反的方向形成圆弧。
20.一种控制用于卷绕电极组件的设备的方法，该方法包括: 供应选自用作负极板的基板、用作正极板的基板和用作隔板的基板中的至少一个基板；以及 将所供应的所述基板卷绕在具有长半径和短半径的卷绕中心部的外周界上； 其中所述卷绕包括: 第一控制操作，在该第一控制操作中，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述长半径对应的部分卷绕时，位于所述基板朝向所述卷绕中心部前进的路径上的运输单元被控制沿与所述基板的所述前进方向相反的方向移动；以及 第二控制操作，在该第二控制操作中，当所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述短半径对应的部分卷绕时，所述运输单元被控制沿所述基板的所述前进方向移动。
21.如权利要求20所述的控制用于卷绕电极组件的设备的方法，其中随着所述卷绕中心部的旋转同步重复执行所述第一控制操作和所述第二控制操作。
22.如权利要求20所述的控制用于卷绕电极组件的设备的方法，其中 所述第一控制操作包括将所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述长半径对应的部分卷绕的所述基板的速度和第一参考速度比较，并且包括控制所述运输单元以沿与所述基板的前进方向相反的方向移动；以及 所述第二控制操作包括将所述基板绕所述卷绕中心部的所述外周界的与所述卷绕中心部的所述短半径对应的部分卷绕的所述基板的速度和第二参考速度比较，并且包括控制所述运输单元以沿所述基板的所述前进方向移动。
23.如权利要求22所述的控制用于卷绕电极组件的设备的方法，其中考虑所述卷绕中心部的所述长半径和所述短半径、所述卷绕中心部的旋转速度和所述基板的供应速度执行所述第一控制操作和所述第二控制操作。
【文档编号】H01M10/04GK103579659SQ201310119677
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年4月8日 优先权日:2012年7月27日
【发明者】苏珍镐, 张以炫, 朴景都, 黃淳学, 金焕 申请人:三星Sdi株式会社