專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制造可再充電電池的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可再充電電池的制造裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及能夠在可再充電電池的制造過(guò)程的卷繞過(guò)程中恒定地保持施加于材料的張力的可再充電電池的制造裝置。
背景技術(shù)：
近來(lái)，諸如移動(dòng)電話(huà)、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)、上網(wǎng)本、膝上型電腦等等之類(lèi)的便攜式設(shè)備的使用已經(jīng)增長(zhǎng)。通過(guò)使用可以重復(fù)充電和放電的可再充電電池為便攜式設(shè)備供 H1^ ο可再充電電池被設(shè)計(jì)為具有由包括陽(yáng)極板、隔板和陰極板的三層結(jié)構(gòu)制成的電極組件。而且，可再充電電池可以被設(shè)計(jì)為具有由包括陽(yáng)極板、隔板、陰極板、隔板和陽(yáng)極板的五層結(jié)構(gòu)制成的電極組件。作為用于制造多層結(jié)構(gòu)的電極組件的方法，存在一種通過(guò)將卷到退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的隔板卷繞到包括陽(yáng)極板和陰極板的單元電池上來(lái)將隔板插入陽(yáng)極板與陰極板之間的方法。而且，存在一種在一個(gè)方向上卷繞陽(yáng)極板、隔板和陰極板的同時(shí)擠壓陽(yáng)極板、隔板和陰極板的電極組件制造方法。如上所述，在可再充電電池制造過(guò)程中，需要這樣一種卷繞過(guò)程在諸如隔板、陽(yáng)極板和陰極板之類(lèi)的材料被卷到退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上時(shí)，通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行卷繞來(lái)使它們相結(jié)合。由以下方法執(zhí)行該卷繞過(guò)程在展開(kāi)卷到退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)材料。這里，必須恒定地保持施加于材料的張力。如果沒(méi)有恒定地保持施加于材料的張力，則材料會(huì)松開(kāi)或起皺，使得成品率可能會(huì)降低。具體而言，決定可再充電電池的性能和安全性的隔板被制造成盡可能薄，因此，隔板在物理上是不結(jié)實(shí)的，從而在卷繞過(guò)程中，隔板在張力變化很小的情況下也可能容易變形。為了在卷繞過(guò)程中恒定地保持施加于材料的張力，退繞電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度彼此應(yīng)當(dāng)同步。然而，雖然退繞電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度初始彼此同步以執(zhí)行卷繞過(guò)程，但卷到退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑隨著卷繞過(guò)程而逐漸減小，使得在從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)拉動(dòng)材料的卷繞速度與從退繞電動(dòng)機(jī)展開(kāi)材料的退繞速度之間產(chǎn)生差，結(jié)果，施加于材料的張力可能變化。該背景部分中所公開(kāi)的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明背景的理解，因此，它可以包含不構(gòu)成在本國(guó)已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能夠在可再充電電池的制造過(guò)程的卷繞過(guò)程中恒定地保持施加于材料的張力的可再充電電池的制造裝置。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于制造可再充電電池裝置包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于卷繞材料；退繞電動(dòng)機(jī)，用于退繞所述材料；浮動(dòng)輥單元，用于緩沖所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的卷繞速度與所述退繞電動(dòng)機(jī)的退繞速度之間的差，并且恒定地保持施加于所述材料的張力；以及控制器，從所述浮動(dòng)輥單元接收根據(jù)所述浮動(dòng)輥單元的位置變化的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，以計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度，通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到所述退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑，并且根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)木砝@到所述卷筒上的所述材料的半徑控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。所述浮動(dòng)輥單元可以以一側(cè)由旋轉(zhuǎn)軸固定的條狀形成，從而相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述浮動(dòng)輥單元可以包括在與所述旋轉(zhuǎn)軸分隔開(kāi)預(yù)定距離的位置處引導(dǎo)所述材料的第一滑輪。所述浮動(dòng)輥單元可以進(jìn)一步包括與所述第一滑輪對(duì)應(yīng)的在所述旋轉(zhuǎn)方向的固定位置處引導(dǎo)所述材料的第二滑輪，并且所述材料可以由所述第一滑輪和所述第二滑輪以Z 字形圖案懸掛。所述浮動(dòng)輥單元可以進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)角傳感器，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器根據(jù)由所述第一滑輪和所述第二滑輪懸掛的所述材料的長(zhǎng)度變化來(lái)產(chǎn)生包括所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)信息的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)。所述旋轉(zhuǎn)角傳感器可以是測(cè)量由磁場(chǎng)產(chǎn)生的電阻效應(yīng)變化的磁阻(MR)傳感器。所述控制器可以包括比例積分微分(PID)測(cè)量單元，通過(guò)利用所述浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)測(cè)量所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角；計(jì)算處理器，基于所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的所述材料的長(zhǎng)度，并且通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的所述材料的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算用于補(bǔ)償卷繞到所述卷筒上的材料的半徑的補(bǔ)償值；以及PID控制器，根據(jù)由所述補(bǔ)償值反映的卷繞到所述卷筒上的材料的半徑來(lái)控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。所述控制器可以進(jìn)一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)單元，將從所述旋轉(zhuǎn)角傳感器傳輸?shù)乃龈?dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以將所述數(shù)字信號(hào)傳輸至所述PID測(cè)量單兀。所述PID測(cè)量單元可以基于指示所述浮動(dòng)輥單元的參考位置的控制變量與所述數(shù)字信號(hào)之間的誤差來(lái)計(jì)算所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角。所述計(jì)算處理器可以通過(guò)利用表示由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度與所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系的多項(xiàng)式來(lái)計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度。所述PID控制器可以控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以使所述浮動(dòng)輥單元位于所述參考位置處。所述PID控制器可以控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以保持所述卷繞速度和所述退繞速度相等。所述PID控制器可以控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以恒定地保持施加于所述材料的張力。所述材料可以是形成所述可再充電電池的電極組件的陽(yáng)極板、陰極板和隔板中至少之一。在可再充電電池的制造過(guò)程的卷繞過(guò)程中，計(jì)算卷繞到所述退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑，使得可以恒定地保持施加于所述材料的張力，并且可以提高所述可再充電電池的成品率。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于制造可再充電電池的方法，包括緩沖用于卷繞材料的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的卷繞速度與用于退繞所述材料的退繞電動(dòng)機(jī)的退繞速度之間的差，并且恒定地保持施加于所述材料的張力；從所述浮動(dòng)輥單元接收根據(jù)所述浮動(dòng)輥單元的位置變化的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，以計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度；通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到所述退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑；并且根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)木砝@到所述卷筒上的材料的半徑控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。


圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造裝置的框圖。圖2是控制根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造裝置的控制器的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下文將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，只要不背離本發(fā)明的精神或范圍，就可以以各種不同的方式修改所描述的實(shí)施例。進(jìn)一步，在若干示例性實(shí)施例中，通過(guò)使用相同的附圖標(biāo)記在第一示例性實(shí)施例中有代表性地描述具有相同配置的構(gòu)成元件，并且在其它實(shí)施例中將僅僅描述除第一示例性實(shí)施例所描述的構(gòu)成元件以外的構(gòu)成元件。為了使本發(fā)明清楚，省略了對(duì)該描述來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要的元件，并且相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中始終表示相同的元件。在整個(gè)該說(shuō)明書(shū)及隨后的權(quán)利要求書(shū)中，當(dāng)描述一元件“連接”至另一元件時(shí)，該元件可以“直接連接”至該另一元件，或者通過(guò)第三元件“電連接”至該另一元件。另外，除非明確地描述為相反含義，否則詞語(yǔ)“包括”及其變體應(yīng)當(dāng)理解為意指包括陳述的元件，但不排除其它任何元件。圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造裝置的框圖。參見(jiàn)圖1，可再充電電池制造裝置包括用于卷繞材料(L)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(DM) 10、用于恒定地保持施加于材料(L)的張力的浮動(dòng)輥(dancer)單元20、用于朝著驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10 退繞材料(L)的退繞電動(dòng)機(jī)(UM) 30以及用于控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10和退繞電動(dòng)機(jī)30的控制
器40。材料(L)可以是形成可再充電電池的電極組件的陽(yáng)極板、陰極板和隔板中的至少之一。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10對(duì)從退繞電動(dòng)機(jī)30退繞的材料(L)進(jìn)行卷繞。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10可以根據(jù)從控制器40傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)控制信號(hào)以恒定的線(xiàn)速度卷繞材料(L)。浮動(dòng)輥單元20被提供在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10與退繞電動(dòng)機(jī)30之間，以緩沖從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10拉動(dòng)材料(L)的卷繞速度與從退繞電動(dòng)機(jī)30退繞材料(L)的退繞速度之間的速度差， 使得可以恒定地保持施加于材料(L)的張力。浮動(dòng)輥單元20制成條狀，其一側(cè)由旋轉(zhuǎn)軸固定，使得浮動(dòng)輥單元20可以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸在左方向上和右方向上旋轉(zhuǎn)。卷繞速度意味著由
6驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞材料(L)的線(xiàn)速度。退繞速度意味著由退繞電動(dòng)機(jī)10退繞材料(L)的線(xiàn)速度。浮動(dòng)輥單元20包括在與旋轉(zhuǎn)軸分隔開(kāi)預(yù)定距離的位置處引導(dǎo)材料(L)的第一滑輪R2和R4中至少之一。與第一滑輪R2和R4對(duì)應(yīng)的第二滑輪Rl、R3和R5中至少之一被提供在浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)方向上，并且材料(L)由第一滑輪R2和R4以及第二滑輪R1、 R3和R5以Z字形圖案進(jìn)行懸掛。第二滑輪Rl、R3和R5以及額外的滑輪R6在固定位置處引導(dǎo)材料(L)。如果向驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的卷繞速度大于由退繞電動(dòng)機(jī)30 退繞的材料(L)的退繞速度，則第一滑輪R2和R4被拉向第二滑輪Rl、R3和R5的一側(cè)，使得浮動(dòng)輥單元20相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至第二滑輪Rl、R3和R5的一側(cè)。相應(yīng)地，在從驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10拉動(dòng)材料(L)時(shí)的卷繞速度與從退繞電動(dòng)機(jī)30退繞材料(L)時(shí)的退繞速度之間產(chǎn)生差，施加于材料(L)的張力被恒定地保持。浮動(dòng)輥單元20包括用于測(cè)量浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器25。旋轉(zhuǎn)角傳感器25根據(jù)由第一滑輪R2和R4以及第二滑輪R1、R3和R5懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度變化來(lái)產(chǎn)生包括浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)信息的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)。根據(jù)卷繞速度與退繞速度之間的差來(lái)產(chǎn)生由第一滑輪R2和R4以及第二滑輪R1、R3和R5懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度變化。 旋轉(zhuǎn)角傳感器25將包括浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)信息的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?0。旋轉(zhuǎn)角傳感器25可以用利用了施加與流入半導(dǎo)體的電流垂直的磁場(chǎng)以產(chǎn)生電壓的霍爾效應(yīng)的霍爾元件來(lái)實(shí)現(xiàn)、可以是測(cè)量由磁場(chǎng)產(chǎn)生的電阻效應(yīng)變化的MR(磁阻)傳感器或者可以是使用超導(dǎo)體的約瑟夫森(Jowphson)設(shè)備。退繞電動(dòng)機(jī)30使卷繞材料(L)所卷繞的卷筒31進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以朝著驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10 的方向退繞材料(L)。退繞電動(dòng)機(jī)30根據(jù)從控制器40傳輸?shù)耐死@控制信號(hào)改變驅(qū)動(dòng)速度， 用以以恒定速度從卷筒31退繞材料(L)。控制器40從旋轉(zhuǎn)角傳感器25接收浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，將驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10，并且將退繞控制信號(hào)傳輸?shù)酵死@電動(dòng)機(jī)30。浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)是根據(jù)浮動(dòng)輥單元 20的變化產(chǎn)生的測(cè)量信號(hào)。驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)是用于控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10與退繞電動(dòng)機(jī)30同步以所確定的速度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)。退繞控制信號(hào)是用于調(diào)節(jié)退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度用以以恒定速度退繞卷繞到卷筒31上的材料(L)的控制信號(hào)。卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑隨著卷繞過(guò)程的進(jìn)展而逐漸減小。當(dāng)利用相同速度驅(qū)動(dòng)退繞電動(dòng)機(jī)30時(shí)，從卷筒31上退繞材料(L)的速度隨著材料(L)的半徑減小而逐漸減小?？刂破?0將退繞控制信號(hào)傳輸至退繞電動(dòng)機(jī)30，以隨著卷繞到卷筒31上的材料(L)半徑的逐漸減小而逐漸增大退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，使得以恒定速度從卷筒31 上退繞材料(L)。當(dāng)卷繞過(guò)程進(jìn)展到補(bǔ)償圍繞卷筒31卷繞的材料(L)的半徑使得根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)牟牧?L)的半徑來(lái)控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度時(shí)，控制器40通過(guò)利用從旋轉(zhuǎn)角傳感器25傳輸?shù)母?dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度。也就是說(shuō)， 控制器40控制浮動(dòng)輥單元20在卷繞過(guò)程中在參考位置處不變化，并且可以實(shí)時(shí)控制施加于材料(L)的張力保持恒定。圖2是控制根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造裝置的控制器的框圖。參見(jiàn)圖1和圖2，可再充電電池制造裝置的控制器40包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 單元41、比例積分微分(PID)測(cè)量單元42、計(jì)算處理器43、PID控制器44和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)單元45。在旋轉(zhuǎn)角傳感器25中產(chǎn)生的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)是模擬信號(hào)，例如，取決于電阻效應(yīng)變化的輸出電壓變化的信號(hào)。ADC單元41將從旋轉(zhuǎn)角傳感器25傳輸?shù)哪M信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以將數(shù)字信號(hào)傳輸至PID測(cè)量單元42。PID測(cè)量單元42通過(guò)利用從ADC單元41傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)測(cè)量浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角。PID測(cè)量單元42可以基于控制變量值與輸入數(shù)字信號(hào)之間的誤差來(lái)計(jì)算浮動(dòng)輥單元 20的旋轉(zhuǎn)角?？刂谱兞恐悼梢杂糜谥甘靖?dòng)輥單元20的參考位置。PID測(cè)量單元42將計(jì)算出的浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角傳輸?shù)接?jì)算處理器43。浮動(dòng)輥單元20的參考位置可以是在開(kāi)始卷繞過(guò)程時(shí)的初始位置，或者是在考慮了浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)范圍時(shí)預(yù)定的中間位置。計(jì)算處理器43基于浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L) 的長(zhǎng)度。由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度為由第一滑輪R2和R4以及第二滑輪R1、 R3和R5以Z字形圖案懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度。第二滑輪R1、R3和R5被固定，并且第一滑輪R2和R4的位置隨著浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)而變化，使得由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L) 的長(zhǎng)度被轉(zhuǎn)變成浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角。計(jì)算處理器43可以通過(guò)利用由浮動(dòng)輥單元20 懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度與浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系來(lái)計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20 懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度?？梢杂脤?shí)驗(yàn)方法計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度與浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系。由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度與浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系可以由多項(xiàng)式來(lái)表示，該多項(xiàng)式根據(jù)浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角，從在浮動(dòng)輥單元20被布置在參考位置處時(shí)材料(L)的長(zhǎng)度計(jì)算材料(L)的長(zhǎng)度增加。例如，可以通過(guò)利用多項(xiàng)式y(tǒng) = b+c1x+c2x2+c3x3+c4x4+c5x5+c6x6來(lái)計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度。這里，y是由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度，χ是浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角，b是在浮動(dòng)輥單元20被布置在參考位置處時(shí)由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度，并且C1-C6是用實(shí)驗(yàn)方法確定的比例常數(shù)。當(dāng)浮動(dòng)輥單元20從參考位置向第二滑輪R1、R3和R5旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角χ被設(shè)置為負(fù)值，而當(dāng)浮動(dòng)輥單元20在第二滑輪R1、R3和R5的相反方向上從參考位置旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角χ 被設(shè)置為正值。上述比例常數(shù)可以根據(jù)從旋轉(zhuǎn)軸到第一滑輪R2和R4的距離以及第一滑輪 R2和R4與第二滑輪Rl、R3和R5之間的位置關(guān)系進(jìn)行計(jì)算?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)以不同方式確定用于計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度的多項(xiàng)式的維數(shù)。根據(jù)浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角計(jì)算的由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料的(L)的長(zhǎng)度可以被提供為查找表，并且計(jì)算處理器43可以根據(jù)從PID測(cè)量單元42傳輸?shù)母?dòng)輥單元20 的旋轉(zhuǎn)角來(lái)搜索由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度。計(jì)算處理器43通過(guò)考慮由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度的變化來(lái)修正卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑。計(jì)算處理器43可以參照初始卷繞到卷筒31上的材料 (L)的半徑來(lái)計(jì)算隨著退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)而減小的材料(L)的半徑。這里，計(jì)算處理器 43在考慮由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度的變化的同時(shí)，補(bǔ)償卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑。例如，當(dāng)浮動(dòng)輥單元20在卷繞過(guò)程的初始點(diǎn)被布置在參考位置處時(shí)，卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑是r，并且材料(L)的厚度是d。如果浮動(dòng)輥單元20在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 10將材料(L)卷繞了長(zhǎng)度k的時(shí)間期間從參考位置旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)角X，則由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度從χ = 0處的長(zhǎng)度yl ( = b)的參考位置變化為在位置χ的旋轉(zhuǎn)角處的長(zhǎng)度y2。相應(yīng)地，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10將材料(L)卷繞長(zhǎng)度k時(shí)，從卷筒31退繞的材料(L)的長(zhǎng)度變成k+(y2-yl)。如果y2_yl = _2pr，則從卷筒31退繞的材料(L)的長(zhǎng)度比由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的長(zhǎng)度小2pr。相應(yīng)地，卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑比材料 (L)從卷筒31退繞時(shí)大d，例如，由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的厚度。也就是說(shuō)，卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑根據(jù)由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料 (L)的長(zhǎng)度而變化，并且計(jì)算處理器43計(jì)算補(bǔ)償值，以通過(guò)考慮由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度變化來(lái)補(bǔ)償卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑。計(jì)算處理器43將考慮了補(bǔ)償值的材料(L)的半徑信息傳輸至PID控制器44。PID控制器44根據(jù)考慮了補(bǔ)償值的材料(L)的半徑控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度。PID控制器44可以控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，用以使浮動(dòng)輥單元20位于參考位置處。PID控制器44可以控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，用以保持由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的線(xiàn)速度和由退繞電動(dòng)機(jī)30退繞的材料(L)的線(xiàn)速度相等。PID控制器44可以控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，用以恒定地保持施加于卷繞材料(L)的張力。PID控制器44通過(guò)DAC單元45向退繞電動(dòng)機(jī)30傳輸包括退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度的退繞控制信號(hào)。DAC單元45將數(shù)字信號(hào)的退繞控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的退繞控制信號(hào)。PID控制器 44可以通過(guò)根據(jù)PID控制方法改變退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度使得浮動(dòng)輥單元20位于參考位置處來(lái)控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，并且保持由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的線(xiàn)速度和由退繞電動(dòng)機(jī)30退繞的材料(L)的線(xiàn)速度相等。圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的可再充電電池制造方法的流程圖。參見(jiàn)圖1至圖3，在制造可再充電電池的卷繞過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10以預(yù)定線(xiàn)速度卷繞材料(L)，并且退繞電動(dòng)機(jī)30與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10同步以初始速度退繞卷繞到卷筒31上的材料(L)。卷繞到卷筒31上的材料(L)的半徑隨著卷繞過(guò)程的進(jìn)展而減小。相應(yīng)地，由退繞電動(dòng)機(jī)30從卷筒31退繞的材料(L)的線(xiàn)速度逐漸減小，由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L) 的長(zhǎng)度逐漸減小，并且浮動(dòng)輥單元20相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸逐漸向第二滑輪Rl、R3和R5的一側(cè)傾斜。浮動(dòng)輥單元20相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸逐漸傾斜，從而旋轉(zhuǎn)角傳感器25產(chǎn)生浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)并將其傳輸至控制器40。浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)是模擬信號(hào)，并且由控制器40的ADC單元41 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并被傳輸至PID測(cè)量單元42。PID測(cè)量單元42通過(guò)利用從ADC單元41傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)來(lái)測(cè)量浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角(S110)。PID測(cè)量單元42可以基于指示浮動(dòng)輥單元20 的參考位置的控制變量與輸入數(shù)字信號(hào)之間的誤差來(lái)計(jì)算浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角。PID測(cè)量單元42將計(jì)算出的浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角傳輸?shù)接?jì)算處理器43。計(jì)算處理器43基于浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L) 的長(zhǎng)度。可以利用由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度與浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角的相互關(guān)系來(lái)計(jì)算由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度(S120)。由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度與浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系可以由多項(xiàng)式表示，該多項(xiàng)式用于根據(jù)浮動(dòng)輥單元20的旋轉(zhuǎn)角從在浮動(dòng)輥單元20被布置在參考位置處時(shí)材料(L)的長(zhǎng)度確定材料(L)的長(zhǎng)度增大或減小。計(jì)算處理器43通過(guò)反映由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到退繞電動(dòng)機(jī)30的卷筒31上的材料(L)的半徑(S130)。計(jì)算處理器43計(jì)算用于補(bǔ)償卷繞到退繞電動(dòng)機(jī)30的卷筒31上的材料(L)的半徑的補(bǔ)償值，并且向PID控制器44傳輸反映該補(bǔ)償值的材料(L)的半徑信息。PID控制器44根據(jù)反映該補(bǔ)償值的材料(L)的半徑信息來(lái)控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度(S140)。也就是說(shuō)，PID控制器44根據(jù)反映該補(bǔ)償值的材料(L)的半徑信息來(lái)控制卷繞到卷筒31上的材料(L)的退繞速度。PID控制器44可以通過(guò)根據(jù)PID控制方法改變退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度使得浮動(dòng)輥單元20位于參考位置處來(lái)控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，并且保持由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)10卷繞的材料(L)的線(xiàn)速度和由退繞電動(dòng)機(jī)30退繞的材料(L)的線(xiàn)速度相等。如上所述，反映由浮動(dòng)輥單元20懸掛的材料(L)的長(zhǎng)度變化，以補(bǔ)償卷繞到卷筒 31上的材料(L)的半徑，并據(jù)此控制退繞電動(dòng)機(jī)30的驅(qū)動(dòng)速度，使得在驅(qū)電動(dòng)機(jī)10處卷繞的材料(L)的線(xiàn)速度和由退繞電動(dòng)機(jī)30退繞的材料(L)的線(xiàn)速度可以進(jìn)一步恰當(dāng)?shù)匾恢拢?并且可以恒定地保持施加于材料(L)的張力。相應(yīng)地，在可再充電電池的卷繞過(guò)程中可以最小化由于卷繞速度與退繞速度的不匹配而導(dǎo)致的誤差，從而可以提高可再充電電池的成品率。以上描述的附圖和詳細(xì)描述是本發(fā)明的實(shí)例，且被提供用于說(shuō)明本發(fā)明，并且在權(quán)利要求書(shū)中描述的本發(fā)明的范圍不限于此。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行各種修改，并且其它等同實(shí)施例也是可用的。相應(yīng)地，本發(fā)明的實(shí)際范圍必須由所附權(quán)利要求的精神來(lái)確定?！捶?hào)的描述〉10:驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)20 浮動(dòng)輥單元25:MR (磁阻)傳感器30 退繞電動(dòng)機(jī)31 卷筒40 控制器。
權(quán)利要求
1.一種用于制造可再充電電池的裝置，包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于卷繞材料；退繞電動(dòng)機(jī)，用于退繞所述材料；浮動(dòng)輥單元，用于緩沖所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的卷繞速度與所述退繞電動(dòng)機(jī)的退繞速度之間的差，并且恒定地保持施加于所述材料的張力；以及控制器，用于從所述浮動(dòng)輥單元接收根據(jù)所述浮動(dòng)輥單元的位置變化的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，以計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度，通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到所述退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑，并且根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)木砝@到所述卷筒上的材料的半徑控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述浮動(dòng)輥單元以一側(cè)由旋轉(zhuǎn)軸固定的條狀形成，從而相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述浮動(dòng)輥單元包括在與所述旋轉(zhuǎn)軸分隔開(kāi)預(yù)定距離的位置處引導(dǎo)所述材料的第一滑輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述浮動(dòng)輥單元進(jìn)一步包括與所述第一滑輪對(duì)應(yīng)的在所述旋轉(zhuǎn)方向的固定位置處引導(dǎo)所述材料的第二滑輪，并且所述材料由所述第一滑輪和所述第二滑輪以Z字形圖案懸掛。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述浮動(dòng)輥單元進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)角傳感器，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器根據(jù)由所述第一滑輪和所述第二滑輪懸掛的材料的長(zhǎng)度變化來(lái)產(chǎn)生包括所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)信息的所述浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)角傳感器是測(cè)量由磁場(chǎng)產(chǎn)生的電阻效應(yīng)變化的磁阻傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述控制器包括比例積分微分測(cè)量單元，通過(guò)利用所述浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)測(cè)量所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角；計(jì)算處理器，基于所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度，并且通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算用于補(bǔ)償卷繞到所述卷筒上的材料的半徑的補(bǔ)償值；以及比例積分微分控制器，根據(jù)由所述補(bǔ)償值反映的卷繞到所述卷筒上的材料的半徑來(lái)控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述控制器進(jìn)一步包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器單元，將從所述旋轉(zhuǎn)角傳感器傳輸?shù)乃龈?dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)以將所述數(shù)字信號(hào)傳輸至所述比例積分微分測(cè)量單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述比例積分微分測(cè)量單元基于指示所述浮動(dòng)輥單元的參考位置的控制變量與所述數(shù)字信號(hào)之間的誤差來(lái)計(jì)算所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述計(jì)算處理器通過(guò)利用表示由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度與所述浮動(dòng)輥單元的旋轉(zhuǎn)角之間的相互關(guān)系的多項(xiàng)式來(lái)計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述比例積分微分控制器控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以使所述浮動(dòng)輥單元位于參考位置處。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述比例積分微分控制器控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以保持所述卷繞速度和所述退繞速度相等。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述比例積分微分控制器控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，用以恒定地保持施加于所述材料的張力。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制造可再充電電池的裝置，其中所述材料是形成所述可再充電電池的電極組件的陽(yáng)極板、陰極板和隔板中至少之一。
15.一種用于制造可再充電電池的方法，包括緩沖用于卷繞材料的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的卷繞速度與用于退繞所述材料的退繞電動(dòng)機(jī)的退繞速度之間的差，并且恒定地保持施加于所述材料的張力；從所述浮動(dòng)輥單元接收根據(jù)所述浮動(dòng)輥單元的位置變化的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，以計(jì)算由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度；通過(guò)利用計(jì)算出的由所述浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到所述退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑；并且根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)木砝@到所述卷筒上的材料的半徑控制所述退繞電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制造可再充電電池的裝置和方法。該裝置包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于卷繞材料；退繞電動(dòng)機(jī)，用于退繞材料；浮動(dòng)輥單元，用于緩沖驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的卷繞速度與退繞電動(dòng)機(jī)的退繞速度之間的差，并且恒定地保持施加于材料的張力；以及控制器，從所述浮動(dòng)輥單元接收根據(jù)浮動(dòng)輥單元的位置變化的浮動(dòng)輥旋轉(zhuǎn)信號(hào)，以計(jì)算由浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度，通過(guò)利用計(jì)算出的由浮動(dòng)輥單元懸掛的材料的長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償卷繞到卷筒上的材料的半徑，并且根據(jù)經(jīng)補(bǔ)償?shù)牟牧系陌霃娇刂仆死@電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度。在可再充電電池的制造過(guò)程的卷繞過(guò)程中，卷繞到退繞電動(dòng)機(jī)的卷筒上的材料的半徑被計(jì)算為使得可以恒定地保持施加于材料的張力并且可以增加可再充電電池的成品率。
文檔編號(hào)H01M10/04GK102479970SQ201110037650
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者李至鏞, 蘇珍鎬 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社