JP2018088411A - Spool tension control system of secondary battery manufacturing apparatus - Google Patents

Spool tension control system of secondary battery manufacturing apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spool control system of a secondary battery manufacturing apparatus for solving the problem of low responsiveness of a tension adjustment system of a conventional secondary battery manufacturing apparatus and the problem that change in diameter caused by winding-off is not reflected so that the system cannot be precisely controlled.SOLUTION: The spool control system of a secondary battery manufacturing apparatus includes: a spool that rotates a roll winding up materials of a secondary battery to wind off the materials and then supplies the materials to a winding-up part; a spool motor constituted to be able to adjust rotation speed of the spool; a flux sensor constituted to be able to measure a wound-off flux of the materials wound off; and a control part which controls the rotation speed of the spool motor so that the wound off flux can be adjusted corresponding to a decreased radius of the roll resulting from the winding off of the materials.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、二次電池製造装置のスプール張力制御システムに関し、より詳しくは、二次電池電極組立体の一素材が巻き取られているロールの巻き出し時、素材の張力を一定に維持するためのスプール張力制御システムに関する。   The present invention relates to a spool tension control system of a secondary battery manufacturing apparatus, and more particularly, to maintain a constant tension of a material when a roll on which a material of a secondary battery electrode assembly is wound is unwound. The present invention relates to a spool tension control system.

一般的に、二次電池は、化学エネルギを電気エネルギに変換する放電と逆方向である充電過程を介して繰り返し使用が可能な電池であり、その種類では、ニッケル−カドミウム(Ni−Cd)電池、ニッケル−水素(Ni−MH)電池、リチウム−金属電池、リチウム−イオン(Ni−Ion)電池及びリチウム−イオンポリマー電池(Li−Ion Polymer Battery、以下“LIPB”という)などがある。   Generally, a secondary battery is a battery that can be repeatedly used through a charging process that is opposite to a discharge that converts chemical energy into electrical energy. In this type, a secondary battery is a nickel-cadmium (Ni-Cd) battery. A nickel-hydrogen (Ni-MH) battery, a lithium-metal battery, a lithium-ion (Ni-Ion) battery, a lithium-ion polymer battery (Li-Ion Polymer Battery, hereinafter referred to as “LIPB”), and the like.

二次電池は、正極、負極、電解質、分離膜で構成され、互いに異なる正極及び負極素材の電圧差を利用して電気を貯蔵及び発生させる。ここで、放電とは、電圧が高い負極から低い正極へ電子を移動させることであり(両極の電圧差ほど電気を発生)、充電とは、電子を再び正極から負極へ移動させることであり、このとき、正極物質は、電子とリチウムイオンを受容して元来の金属酸化物に返るようになる。即ち、二次電池は、充電される時、金属原子が分離膜を介して正極から負極へ移動することによって充電電流が流れるようになり、それに対し、放電される時、金属原子は負極から正極へ移動して放電電流が流れるようになる。   The secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separation membrane, and stores and generates electricity using a voltage difference between positive and negative electrode materials different from each other. Here, discharging means moving electrons from a negative electrode having a high voltage to a low positive electrode (generating electricity as the voltage difference between both electrodes), and charging means moving electrons from the positive electrode to the negative electrode again. At this time, the positive electrode material accepts electrons and lithium ions and returns to the original metal oxide. That is, when the secondary battery is charged, a metal atom moves from the positive electrode to the negative electrode through the separation membrane so that a charging current flows, whereas when discharged, the metal atom is transferred from the negative electrode to the positive electrode. And the discharge current flows.

一方、このような二次電池の製造時、巻き取って製造する方式で大量生産が行われておる。このとき、各々の素材に作用する張力がバッテリ品質に大きい影響を及ぼすようになって張力を調節する必要性が発生された。このような張力制御装置に対し、大韓民国登録特許第1265196号に開示されている。しかし、このような張力制御装置は、ルーパーコントロールと張力コントロールが一つのバー(BAR)により同時に行われるため、応答性が低く、かつ素材の巻き出しによる直径変化を考慮しない精密でない制御が行われて高速生産に適しない問題点があった。   On the other hand, mass production is performed by winding and manufacturing the secondary battery. At this time, the tension acting on each material has a great influence on the battery quality, and the need to adjust the tension has arisen. Such a tension control device is disclosed in Korean Patent No. 1265196. However, in such a tension control device, the looper control and the tension control are simultaneously performed by one bar (BAR), so that the responsiveness is low, and inaccurate control is performed without considering the diameter change due to the unwinding of the material. There is a problem that is not suitable for high-speed production.

大韓民国登録特許第1265196号Korean registered patent No. 1265196

本発明は、従来の二次電池製造装置の張力調節システムの低い応答性及び巻き出しによる直径変化が反映されなくて精密に制御できない問題点を解決するための二次電池製造装置のスプール制御システムを提供することに目的がある。   The present invention relates to a spool control system of a secondary battery manufacturing apparatus for solving the problems of low responsiveness of a tension adjusting system of a conventional secondary battery manufacturing apparatus and a change in diameter due to unwinding that cannot be precisely controlled. The purpose is to provide.

前記課題の解決手段として、二次電池の素材が巻き取られているロールを回転して巻き出させて巻き取り部に供給するスプール、スプールの回転速度を調節することができるように構成されるスプールモータ、巻き出される素材の巻き出し線束を測定するように構成される線束センサ、及び素材の巻き出しによってロールの減少された半径に対応して巻き出し線束を調節することができるようにスプールモータの回転速度を制御する制御部を含む二次電池製造装置のスプール制御システムが提供される。   As a means for solving the above-mentioned problems, a spool that rolls and unwinds a roll on which a material of the secondary battery is wound, and is configured to be able to adjust the rotation speed of the spool and to supply the winding portion. A spool motor, a wire bundle sensor configured to measure the unwinding wire bundle of the material being unwound, and a spool so that the unwinding wire bundle can be adjusted in response to the reduced radius of the roll by unwinding the material A spool control system of a secondary battery manufacturing apparatus including a control unit that controls the rotation speed of a motor is provided.

ここで、制御部は、目標巻き出し線束の入力を受け、ロールの初期直径によるスプールモータの初期回転速度を計算してスプールモータを駆動するように構成される。   Here, the control unit is configured to receive the input of the target unwinding wire bundle, calculate the initial rotational speed of the spool motor based on the initial diameter of the roll, and drive the spool motor.

ここで、線束センサは、素材がスプールから巻き出された以後、移動する巻き出し線束を測定するエンコーダで構成され、制御部は、巻き出し線束が目標巻き出し線束になるようにスプールモータの回転速度を制御するように構成される。   Here, the wire bundle sensor is composed of an encoder that measures the unwinding wire bundle that moves after the material is unwound from the spool, and the control unit rotates the spool motor so that the unwinding wire bundle becomes the target unwinding wire bundle. Configured to control speed.

また、スプールの回転角を測定するように構成される角度センサをさらに含み、ロールの直径は、
により計算される。
And an angle sensor configured to measure a rotation angle of the spool, and the diameter of the roll is
Is calculated by

また、ロールの直径の変化によるスプールの回転角速度は、
により計算される。
In addition, the rotational angular velocity of the spool due to the change in roll diameter is
Is calculated by

一方、スプールから巻き出された素材に作用する張力測定センサからセンシングされた張力値とロールの減少された半径値とを同時にセンシングして回転速度を制御するように構成される。   Meanwhile, the rotational speed is controlled by simultaneously sensing the tension value sensed from the tension measuring sensor acting on the material unwound from the spool and the reduced radius value of the roll.

また、ロールの直径を測定することができるようにレーザまたは超音波センサで構成される。   Moreover, it is comprised with a laser or an ultrasonic sensor so that the diameter of a roll can be measured.

さらに、ロールから巻き出された素材が据え置きされて経由して所定範囲内のテンションが適用されるように構成されるダンサーをさらに含み、制御部は、ロールの半径の減少によってスプールモータの回転速度を増加させて、素材に作用する張力によって変化されるダンサーの角度に対応してスプールモータの回転速度を変化させるように制御する。   Furthermore, the dancer is further configured to apply a tension within a predetermined range after the material unwound from the roll is deferred, and the controller may rotate the spool motor by reducing the radius of the roll. And the rotational speed of the spool motor is controlled to change in accordance with the angle of the dancer changed by the tension acting on the material.

本発明による二次電池製造装置のスプール制御システムは、素材の巻き出しによるロールの減少された半径を反映してスプールの回転速度を制御するようになるため、精密な制御が可能である。また、テンション変化によるダンサーの回転角変化を測定する前にあらかじめ直径を計算して回転速度を制御するようになるため、高速で精密にテンション制御が可能である。したがって、二次電池の生産性及び品質を向上させることができる効果がある。   Since the spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention controls the rotation speed of the spool reflecting the reduced radius of the roll due to the unwinding of the material, precise control is possible. Further, since the diameter is calculated in advance and the rotation speed is controlled before measuring the change in the rotation angle of the dancer due to the tension change, the tension can be controlled at high speed and precisely. Therefore, there is an effect that the productivity and quality of the secondary battery can be improved.

従来二次電池巻き取り時の張力制御に対する概念図である。It is a conceptual diagram with respect to tension control at the time of winding up a conventional secondary battery. 本発明によるスプール制御システムのスプール及びダンサーが開示された図面である。3 is a diagram illustrating a spool and a dancer of a spool control system according to the present invention; 本発明によるスプールモジュールの斜視図である。It is a perspective view of the spool module by this invention. 本発明による回転速度制御のブロック線図である。It is a block diagram of the rotational speed control by this invention. 素材の張力を調節するためのダンサー型張力制御装置の斜視図である。It is a perspective view of a dancer type tension control device for adjusting the tension of a material. 従来技術と本発明による目標巻き出し速度とスプール回転速度を示すグラフである。It is a graph which shows the target unwinding speed and spool rotational speed by a prior art and this invention.

以下、本発明の実施例に 二次電池製造装置のスプール制御システム に対して、添付図面を参照して詳細に説明する。また、以下の実施例の説明で各々の構成要素の名称は、当業界で他の名称で呼ばれる場合がある。しかし、これらの機能的な類似性及び同一性がある場合は、変形された実施例を採用しても均等な構成とみなすことができる。また、各々の構成要素に付加された符号は、説明の便宜のために記載される。しかし、これらの符号が記載された図面上の図示内容が各々の構成要素を図面内の範囲に限定するものではない。同様に、図面上の構成を一部変形した実施例が採用されても機能的な類似性及び同一性がある場合は、均等な構成とみなすことができる。また、当該技術分野の一般的な技術者において、当然含まれるべき構成要素と認められる場合、これに対しては説明を省略する。   Hereinafter, a spool control system of a secondary battery manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the embodiments, the names of the respective components may be referred to by other names in the industry. However, if these functional similarities and identities exist, even if the modified embodiment is adopted, it can be regarded as an equivalent configuration. Moreover, the code | symbol added to each component is described for convenience of description. However, the illustrated contents on the drawings in which these symbols are described do not limit the respective components to the scope in the drawings. Similarly, even if an embodiment in which the configuration on the drawing is partially modified is adopted, if there is a functional similarity and identity, it can be regarded as an equivalent configuration. In addition, when a general engineer in the technical field recognizes a component that should be included as a matter of course, a description thereof will be omitted.

図1は、従来二次電池巻き取り時の張力制御に対する概念図である。   FIG. 1 is a conceptual diagram for tension control during winding of a conventional secondary battery.

図示されたように、二次電池の製造時には正極板、負極板、及び二つの分離膜が順序通りに重なって巻き取りが行われる。このとき、巻芯部の回転によって複数の素材を巻き取るようになって、巻き取り部の回転による素材の線速度が変わるようになる。これは巻芯の形状が原形でない楕円形または多角形である場合に偏差が一層大きく発生するようになる。   As shown in the figure, at the time of manufacturing the secondary battery, the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the two separation membranes are overlapped in the order and wound. At this time, a plurality of materials are wound up by the rotation of the winding core portion, and the linear velocity of the materials by the rotation of the winding portion changes. This causes a larger deviation when the shape of the core is an ellipse or polygon that is not the original shape.

一方、各々の素材は、スプール100から巻き取り部まで互いに異なる経路を介して移送され、最終的に適切なテンションを維持しながら巻き取られるように線束が制御される。素材のテンションは、連続的に供給される工程で各部分別に相対的な線束差によって発生することができ、したがって、適切なテンションを維持させることができるように経路上にドライビングローラなどが備えられて線束を増加させ、または直接テンションを調節することができるようにテンションバーなどが備えられる。   On the other hand, each material is transferred from the spool 100 to the winding unit via different paths, and the wire bundle is controlled so as to be finally wound while maintaining an appropriate tension. The tension of the material can be generated due to the relative flux difference of each part in the continuous feeding process, therefore driving rollers etc. are provided on the path so that the appropriate tension can be maintained. A tension bar or the like is provided so that the wire bundle can be increased or the tension can be adjusted directly.

図2は、本発明によるスプール100制御システムのスプール100及びダンサーが開示された図面である。   FIG. 2 illustrates a spool 100 and a dancer of the spool 100 control system according to the present invention.

二次電池製造装置のスプール100モジュールは、スプール100、スプールモータ200、制御部300を含んで構成される。スプール100は、正極板、負極板、及び分離膜を各々ロールの形態で据え置きできるように構成される。二次電池を製造する時、連続的かつ効率的に製造できるように素材をロールの形態で供給して製造に利用するようになる。   The spool 100 module of the secondary battery manufacturing apparatus includes a spool 100, a spool motor 200, and a control unit 300. The spool 100 is configured such that the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separation membrane can each be placed in the form of a roll. When the secondary battery is manufactured, the raw material is supplied in the form of a roll so that it can be manufactured continuously and efficiently.

二次電池の生産が開始されると、巻き取り部で巻き取られる量に比例してスプール100では各々の素材を巻き出すようになる。このとき、巻き取り部で引っ張る引張力のみが作用される場合には、素材の経路が長くなることによってスプール100から巻き出される前に過度な張力が作用することで、素材が破損される恐れがある。したがって、適切な張力が提供されながら素材が巻き出されるようにスプール100が回転される。一方、このときの素材は、二次電池組立体を構成する正極板、負極板、及び分離膜を含むことができる。   When the production of the secondary battery is started, each material is unwound from the spool 100 in proportion to the amount wound by the winding unit. At this time, when only the tensile force pulling at the winding portion is applied, the material may be damaged by excessive tension acting before the material is unwound from the spool 100 due to the length of the material path. There is. Accordingly, the spool 100 is rotated so that the material is unwound while providing an appropriate tension. On the other hand, the raw material at this time can include a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separation membrane constituting the secondary battery assembly.

図3は、本発明によるスプール100モジュールの斜視図である。図示されたように、スプール100モジュールは、スプール100、スプールモータ200、線束センサ、角度センサ、複数のアイドルローラ及び制御部300を含んで構成される。   FIG. 3 is a perspective view of a spool 100 module according to the present invention. As illustrated, the spool 100 module includes a spool 100, a spool motor 200, a line bundle sensor, an angle sensor, a plurality of idle rollers, and a control unit 300.

スプール100は、ロール形態であり、巻き取られている素材が据え置きされるように構成され、フレームの面に垂直方向に突出されて形成される。このとき、ロールを据え置きして回転時に固定させることができるように中心部分にチャックが備えられる。一方、ロールが据え置きされた場合、素材の巻き出しによって変わる外径を測定することができるようにセンサが備えられる。   The spool 100 is in the form of a roll, and is configured such that a wound material is stationary, and is formed so as to protrude in a direction perpendicular to the surface of the frame. At this time, a chuck is provided at the center so that the roll can be fixed and fixed at the time of rotation. On the other hand, when the roll is deferred, a sensor is provided so that an outer diameter that changes due to unwinding of the material can be measured.

スプールモータ200は、スプール100と連結されてスプール100に適切な回転力を伝達することができるように構成される。スプールモータ200は、後述する制御部300の入力によってスプール100を適切な速度で回転させるように構成される。   The spool motor 200 is configured to be connected to the spool 100 and transmit an appropriate rotational force to the spool 100. The spool motor 200 is configured to rotate the spool 100 at an appropriate speed in response to an input of a control unit 300 described later.

線束センサは、スプール100から巻き出された素材が移動する時に線束を測定することができるように構成される。素材ロールは、連続的な生産のために多い量が巻き取られており、二次電池の生産によって外径が大きく減少するようになる。したがって、スプール100の回転速度と巻き出される素材の線束は、外径の変化が大きくなることによってその差が発生するようになり、このとき、素材の速度を正確に測定できるように構成される。一方、これを介して特定時間間隔から移動した素材の距離が導出される。   The wire bundle sensor is configured to measure the wire bundle when the material unwound from the spool 100 moves. A large amount of the material roll is wound up for continuous production, and the outer diameter is greatly reduced by the production of the secondary battery. Therefore, the difference between the rotational speed of the spool 100 and the wire bundle of the material to be unwound is caused by a large change in the outer diameter, and at this time, the speed of the material can be accurately measured. . On the other hand, the distance of the material moved from the specific time interval is derived through this.

角度センサは、スプール100の回転による角速度または回転角度を測定することができるように構成され、例えば、アブソリュートエンコーダ400で構成されて絶対角を測定することができるように構成される。一方、このような角度センサは、一例に過ぎず、一定時間の間に相対的な角度を測定することができる多様な構成で適用される。   The angle sensor is configured so as to be able to measure an angular velocity or a rotation angle due to the rotation of the spool 100. For example, the angle sensor is configured by the absolute encoder 400 so as to be able to measure an absolute angle. On the other hand, such an angle sensor is only an example, and is applied in various configurations capable of measuring a relative angle during a certain time.

アイドルローラは、スプール100から巻き出された素材が既設定された経路に沿って移動できるように素材を支持する。アイドルローラは、別途の駆動部なく素材の移動時に共に回転することで、素材に損傷を最小化しながら移動させることができる。   The idle roller supports the material so that the material unwound from the spool 100 can move along the preset route. The idle roller can be moved while minimizing damage to the material by rotating together when the material is moved without a separate driving unit.

制御部300は、線束センサ及び角度センサから測定された値をフィードバックし、素材の移動時、基準となる目標巻き出し速度で素材が移動できるようにスプールモータ200の駆動力を制御する。一方、制御部300は図示していないが、二次電池製造装置の全体制御部300のうち、このような機能を遂行するマスター制御部300で構成され、またはスプールモジュール10のみを制御するスレーブ制御部300が本機能を遂行するように構成される。   The control unit 300 feeds back the values measured from the wire bundle sensor and the angle sensor, and controls the driving force of the spool motor 200 so that the material can move at the reference unwinding speed when the material moves. On the other hand, although not shown, the control unit 300 is configured by the master control unit 300 that performs such a function among the overall control unit 300 of the secondary battery manufacturing apparatus, or the slave control that controls only the spool module 10. The unit 300 is configured to perform this function.

以下、本発明による二次電池製造装置のスプール100制御システムの制御部300の機能に対して詳細に説明する。   Hereinafter, functions of the control unit 300 of the spool 100 control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail.

図4は、本発明による回転速度制御のブロック線図である。   FIG. 4 is a block diagram of rotational speed control according to the present invention.

図示されたように、制御部300は、目標巻き出し線束の入力を受け、線束センサ及び角度センサから測定された現在素材の移動速度との差を計算し、変化されるべきスプール100の回転速度を算出するようになる。   As shown in the figure, the control unit 300 receives the input of the target unwinding line bundle, calculates the difference between the moving speed of the current material measured from the line bundle sensor and the angle sensor, and the rotation speed of the spool 100 to be changed. Will be calculated.

一方、現在スプール100の回転速度をセンシングし、回転角速度の変化量を計算してこれを反映するようになる。   On the other hand, the current rotational speed of the spool 100 is sensed, and the amount of change in the rotational angular speed is calculated and reflected.

ここで、目標巻き出し線束はVline、スプール100の角速度はωspl、スプール100の直径はDsplとすると、目標巻き出し線束で素材を巻き出すためにスプール100が有するべき角速度Vsplは、下記の通りである。   Here, when the target unwinding line bundle is Vline, the angular speed of the spool 100 is ωspl, and the diameter of the spool 100 is Dspl, the angular speed Vspl that the spool 100 should have in order to unwind the material with the target unwinding line bundle is as follows. is there.

このとき、ロールからの素材の巻き出しによって直径が段々減るようになり、これによる直径の値は、レーザセンサ、または線束、スプール100の角度変化から計算される。一方、ここで、直径は、スプール100の回転中心から素材ロールの最外殻面までの距離である。   At this time, the diameter gradually decreases due to the unwinding of the material from the roll, and the value of the diameter is calculated from the angle change of the laser sensor, the wire bundle, or the spool 100. On the other hand, the diameter is a distance from the rotation center of the spool 100 to the outermost shell surface of the material roll.

変化されたロールの直径をレーザセンサで測定する場合、簡単に現在ロールの半径が測定されるため、以下では、素材の線束及びスプール100の角度を測定して現在素材の半径を算出する方法に対して説明する。   When the diameter of the changed roll is measured by a laser sensor, the radius of the current roll is easily measured. Therefore, in the following, a method of calculating the radius of the current material by measuring the line bundle of the material and the angle of the spool 100 will be described. The explanation is as follows.

素材の巻き出しによって線束センサでは以前ステップと現在スタッフでの累積移動量の差を求めるようになる。   With the unwinding of the material, the line bundle sensor calculates the difference in the accumulated movement amount between the previous step and the current staff.

また、以前ステップと現在スタッフでの回転角度の差は、下記の通りである。   The difference in rotation angle between the previous step and the current staff is as follows.

なお、ロールの変化角と線束の関係によって、ロールの現在直径は、下記の数式により求められる。   Note that the current diameter of the roll can be obtained by the following mathematical formula based on the relationship between the change angle of the roll and the wire bundle.

したがって、ロールの直径の変化によって、目標線速を満たすためのスプール100の回転速度は、下記の通りである。   Therefore, the rotation speed of the spool 100 for satisfying the target linear velocity by the change in the diameter of the roll is as follows.

これは素材の張力に作用する張力によって、回転線速を制御する前、一次的に素材の巻き出しによる直径の変化に対応してスプール100の回転速度を制御することである。   This is to control the rotational speed of the spool 100 in accordance with the change in the diameter due to the unwinding of the material before the rotational linear velocity is controlled by the tension acting on the material tension.

結果的に、スプール100に据え置きされている素材の種類及び厚さが多様に適用される場合にも、回転角と素材移動量によって減少される直径が算出されてこれを制御に反映するようになるため、使用によって順次にスプール100の回転速度を増加させるようになって同じ巻き出し線束を維持することができるようになる。これは、結局、張力を一定に維持させることができる速度制御となる。   As a result, even when various types and thicknesses of the material placed on the spool 100 are applied, the diameter reduced by the rotation angle and the material movement amount is calculated and reflected in the control. Therefore, the rotation speed of the spool 100 is sequentially increased by use, so that the same unwinding line bundle can be maintained. This eventually results in speed control that can keep the tension constant.

図5は、素材の張力を調節するためのダンサー型張力制御装置の斜視図である。このとき、スプール100から巻き出された素材は、所定の経路を経るようになり、このとき、張力測定センサが備えられて素材に作用する張力を測定するようになる。   FIG. 5 is a perspective view of a dancer type tension control device for adjusting the tension of the material. At this time, the material unwound from the spool 100 passes through a predetermined path, and at this time, a tension measuring sensor is provided to measure the tension acting on the material.

一方、張力が測定され、基準張力より高い張力が測定される場合、直ちにスプールモータ200の回転速度を増加させて素材を緩くし、それに対し、基準張力より低い張力が測定される場合、直ちにスプールモータ200の回転速度を減少させて素材をきつくして張力を増加させる補償制御が行われるようになる。このような張力測定センサが図5のようにダンサー型で構成され、一側が固定されてピボット動きで角度を制御する時、ダンサーがスプール100側に傾くと、張力が低くなった場合であるため、回転速度を低くする。また、ダンサーがスプール100側に遠ざかる角度に傾くと、張力が増加された場合であるためスプール100の回転速度を増加させるようになる。   On the other hand, if the tension is measured and a tension higher than the reference tension is measured, the rotational speed of the spool motor 200 is immediately increased to loosen the material, whereas if a tension lower than the reference tension is measured, the spool is immediately increased. Compensation control is performed in which the rotational speed of the motor 200 is decreased to tighten the material and increase the tension. Such a tension measuring sensor is composed of a dancer type as shown in FIG. 5, and when one side is fixed and the angle is controlled by pivot movement, if the dancer tilts to the spool 100 side, the tension becomes low. Reduce the rotation speed. Further, when the dancer leans to an angle away from the spool 100, the rotation speed of the spool 100 is increased because the tension is increased.

この場合にも、素材の使用によって、回転速度変化による線束の変化が著しく変わることができる。即ち、ロール素材の初期と末期に同じ回転量による巻き出される長さが大きく変わるため、ロール素材の使用によって、スプール100の回転角は、段々大きく制御されなければならない。したがって、本発明による直径の変化を算出して張力制御と同時に活用されると、より正確な張力制御も行われるようになる。このとき、張力の測定による回転速度制御は、一般的なPID制御を介して実行される。   Also in this case, the change in the flux due to the change in the rotation speed can be remarkably changed by using the material. That is, since the unwinding length with the same amount of rotation varies greatly between the initial stage and the final stage of the roll material, the rotation angle of the spool 100 must be controlled step by step by using the roll material. Therefore, when the change in diameter according to the present invention is calculated and used simultaneously with the tension control, more accurate tension control is performed. At this time, the rotational speed control by measuring the tension is executed through general PID control.

即ち、一次的に直径の変化を測定して先補償し、これによって張力の変化が必要な場合、回転速度を二次的に変化させて制御することで、目標巻き出し線束の追従性能が向上する。   In other words, when the change in tension is necessary by measuring the change in diameter first, and the change in tension is necessary, the follow-up performance of the target unwinding wire bundle is improved by controlling the rotation speed secondarily. To do.

図6は、従来技術と本発明による目標巻き出し速度とスプール100回転速度を示すグラフである。   FIG. 6 is a graph showing the target unwinding speed and spool 100 rotational speed according to the prior art and the present invention.

従来ダンサーの角度変化のみをセンシングしてスプール100の速度を制御する時(a)、本発明によって張力とロールの直径変化を同時に測定してスプール100の速度を制御する時(b)の素材の巻き出し速度とスプール100の回転速度が図示されている。   When the speed of the spool 100 is controlled by sensing only the angle change of a conventional dancer (a), and when the speed of the spool 100 is controlled by simultaneously measuring the tension and the diameter change of the roll according to the present invention (b) The unwinding speed and the rotation speed of the spool 100 are shown.

図6(a)に示すように、生産が開始されると、素材の移動速度である目標巻き出し速度を追従することができるようにスプール100の回転速度が増加するようになる。このとき、時間の経過によってスプール100の回転速度も増加するようになる。これは張力の変化のみを測定して張力の増減によって回転速度を制御するようになって、その変動幅が非常に大きく、巻き出し速度の変化の振動周期も非常に短く現れる。ここで、素材は、連続的に供給されるため、巻き出し速度の変化量は、張力の変化量の傾向と同じまたは類似するようになる。したがって、持続的に張力の変化が大きく、かつ頻繁に行われて二次電池の生産品質に悪影響を及ぼすようになる。また、素材が巻き取り部まで連結されて持続的な張力変化が発生するようになると、スプールモジュール10以外の多様な作業が行われるモジュールにも影響を及ぼすようになるため、全体的な制御に不要なリソースが浪費される。   As shown in FIG. 6A, when production is started, the rotational speed of the spool 100 increases so that the target unwinding speed, which is the moving speed of the material, can be followed. At this time, the rotational speed of the spool 100 also increases with the passage of time. This is because only the change in tension is measured, and the rotational speed is controlled by increasing or decreasing the tension. The fluctuation range is very large, and the oscillation cycle of the change in unwinding speed appears very short. Here, since the material is continuously supplied, the amount of change in the unwinding speed becomes the same as or similar to the tendency of the amount of change in tension. Therefore, the tension changes continuously and is frequently performed, which adversely affects the production quality of the secondary battery. In addition, when the material is connected to the winding unit and a continuous tension change occurs, the module that performs various operations other than the spool module 10 is also affected. Unnecessary resources are wasted.

それに対し、図6(b)を参照すると、スプール100の回転速度が素材の使用によって減少された直径(半径)を反映して先補償して回転速度を増加することができるようになる。この場合、一定に線束を維持することができる。これと同時に、張力の変化に対応して回転速度を制御するようになる場合、既に先反映された回転速度に変化があって張力変化周期も長くなるようになり、張力の変化幅も減少するようになる。   On the other hand, referring to FIG. 6B, the rotational speed of the spool 100 can be increased by performing a pre-compensation reflecting the diameter (radius) reduced by the use of the material. In this case, the wire bundle can be maintained constant. At the same time, when the rotational speed is controlled in response to a change in tension, the rotational speed already reflected is changed, the tension change cycle becomes longer, and the tension change width is also reduced. It becomes like this.

以上で説明した二次電池製造装置のスプール100制御システムは、素材の使用による直径変化をあらかじめ反映することで、一次的にスプール100の回転速度を変化させて一定の巻き出し速度を維持することができ、瞬間的に変化される張力の変化に対応して二次的に回転速度を変化させることができ、一定の張力を維持しながら素材を巻き出させることができるため、二次電池の品質を大きく向上させることができる。また、高速生産時にも素材の張力変化量を最小化することができため、生産性を大きく向上させることができる効果がある。   The spool 100 control system of the secondary battery manufacturing apparatus described above reflects the change in diameter due to the use of the material in advance, thereby temporarily changing the rotation speed of the spool 100 to maintain a constant unwinding speed. Since the rotation speed can be changed secondarily in response to a change in the tension that changes instantaneously, and the material can be unwound while maintaining a constant tension, The quality can be greatly improved. Further, since the amount of change in tension of the material can be minimized even during high-speed production, there is an effect that productivity can be greatly improved.

10 スプールモジュール
100 スプール
200 スプールモータ
300 制御部
400 エンコーダ
410 ダンサー
Vline 目標巻き出し線束(mm/sec)
ωspl スプールの基本角速度(deg/sec)
Dspl スプール直径
L′ 以前スプール半径計算時、エンコーダまたはドライビングローラの進行長さ
L″ 現在エンコーダまたはドライビングローラの進行長さ
A′ 以前スプール半径計算時、スプールの角度(deg)
A″ 現在スプールの角度(deg)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spool module 100 Spool 200 Spool motor 300 Control part 400 Encoder 410 Dancer Vline Target unwinding line bundle (mm / sec)
ωspl Spool basic angular velocity (deg / sec)
Dspl Spool diameter L 'Previous length of encoder or driving roller when calculating spool radius L' Previous current length of encoder or driving roller A 'Previous angle of spool when calculating spool radius (deg)
A ″ Angle of current spool (deg)

Claims (8)

二次電池の素材が巻き取られているロールを回転して巻き出させて巻き取り部に供給するスプール;
前記スプールの回転速度を調節することができるように構成されるスプールモータ;
巻き出される素材の巻き出し線束を測定するように構成される線束センサ;及び、
前記素材の巻き出しによって前記ロールの減少された半径に対応して前記巻き出し線束を調節することができるように前記スプールモータの回転速度を制御する制御部;を含む二次電池製造装置のスプール制御システム。
A spool that rotates and unwinds a roll on which the material of the secondary battery is wound, and supplies it to the winding portion;
A spool motor configured to be capable of adjusting a rotation speed of the spool;
A flux sensor configured to measure an unwinding flux of the material being unwound; and
A spool for a secondary battery manufacturing apparatus, comprising: a controller for controlling a rotation speed of the spool motor so that the unwinding wire bundle can be adjusted in accordance with a reduced radius of the roll by unwinding the material; Control system.
前記制御部は、目標巻き出し線束の入力を受け、前記ロールの初期直径による前記スプールモータの初期回転速度を計算して前記スプールモータを駆動することを特徴とする請求項1に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。   2. The secondary according to claim 1, wherein the controller receives an input of a target unwinding wire bundle, calculates an initial rotational speed of the spool motor based on an initial diameter of the roll, and drives the spool motor. 3. Spool control system for battery manufacturing equipment. 前記線束センサは、前記素材がスプールから巻き出された以後、移動する巻き出し線束を測定するエンコーダで構成され、
前記制御部は、前記巻き出し線束が前記目標巻き出し線束になるように前記スプールモータの回転速度を制御することを特徴とする請求項2に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。
The wire bundle sensor is composed of an encoder that measures an unwinding wire bundle that moves after the material is unwound from the spool,
The spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls a rotation speed of the spool motor so that the unwinding wire bundle becomes the target unwinding wire bundle.
前記スプールの回転角を測定するように構成される角度センサをさらに含み、
前記ロールの直径は、
により計算されることを特徴とする請求項2に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。
An angle sensor configured to measure a rotation angle of the spool;
The diameter of the roll is
The spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the spool control system is calculated by:
前記ロールの直径の変化による前記スプールの回転角速度は、
により計算されることを特徴とする請求項4に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。
The angular velocity of rotation of the spool due to the change in the diameter of the roll is
The spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the spool control system is calculated by:
前記スプールから巻き出された素材に作用する張力測定センサからセンシングされた張力値と前記ロールの減少された半径値とを同時にセンシングして前記回転速度を制御することを特徴とする請求項5に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。   6. The rotational speed is controlled by simultaneously sensing a tension value sensed from a tension measuring sensor acting on a material unwound from the spool and a reduced radius value of the roll. The spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus as described. 前記ロールの直径を測定することができるようにレーザまたは超音波センサで構成されることを特徴とする請求項2に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。   The spool control system of the secondary battery manufacturing apparatus according to claim 2, wherein the spool control system includes a laser or an ultrasonic sensor so that the diameter of the roll can be measured. 前記ロールから巻き出された素材が据え置きされて経由して所定範囲内のテンションが適用されるように構成されるダンサーをさらに含み、
前記制御部は、前記ロールの半径の減少によって前記スプールモータの回転速度を増加させて、
前記素材に作用する張力によって変化される前記ダンサーの角度に対応して前記スプールモータの回転速度を変化させるように制御することを特徴とする請求項2に記載の二次電池製造装置のスプール制御システム。
And further comprising a dancer configured to apply a tension within a predetermined range via the material unwound from the roll being deferred,
The control unit increases the rotation speed of the spool motor by reducing the radius of the roll,
The spool control of the secondary battery manufacturing apparatus according to claim 2, wherein control is performed so as to change a rotation speed of the spool motor in accordance with an angle of the dancer that is changed by a tension acting on the material. system.
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