CN111052282A - 用于制造电能存储装置的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于制造电能存储装置的设备，包括：用于以间歇馈送的方式馈送材料的路径和在馈送路径中一个接一个地布置的两个加工站，其中，每个加工站能够在马达的命令下在线性引导件上移动，以改变其沿着馈送路径的位置并且使得两个加工站之间的相互距离能够根据材料的间歇馈送的步长被调节，使得该设备可适应于产品尺寸的变化。

Description

用于制造电能存储装置的设备
背景技术
本发明涉及一种加工设备，特别是用于加工连续材料(网状、条状、片状等的形式)的加工设备。
具体地，但非排他地，本发明可以应用于制造电能存储装置，特别地，假设用所讨论的设备加工的材料被卷绕或堆叠以制造电能存储装置。特别地，本发明可以应用在生产电能存储单元诸如例如锂电池和电容器时用于卷绕和/或堆叠的设备中。
现有技术包括一种用于制造电能存储装置的设备，在该设备中沿着用于使要加工的材料(例如电极)前进的路径一个接一个地布置有至少两个加工站。加工站以悬臂方式固定在限定基准加工平面的竖直延伸的板上。
现有技术的问题之一是使设备适应产品尺寸的变化，由于通常尺寸变化(特别是电极的长度尺寸)能够引起加工步长的变化，并且因此引起材料的间歇馈送的步长的变化，因而需要以某种方式补偿该改变，使得在材料的每次停止期间，可以在所有加工站中基本上同时执行加工。
为了克服该问题，已知使用设置有一个或更多个长度可变的路径部分的馈送路径，其中，材料能够在可移动滑轮上滑动，可移动滑轮的移动使得包括在加工站之间的路径部分的长度能够被修改，使得该长度始终是材料的间歇馈送的步长的倍数。
然而这种已知的解决方案具有某些限制和缺点。首先，需要设置材料的相对长的路径，并且通常需要设置设备的大的纵向尺寸。其次，长度可变的路径部分的布置涉及材料的前进方向的各种改变，从而增加了材料的大的张紧和转向的风险，此外，材料的路径的大的长度引起移动材料的质量增加，因此，通常不能使用太脆和/或太薄的材料。此外，已知类型的设备具有一定的结构复杂性，这特别是由于馈送路径和相应的调节系统的复杂性而导致的，从而导致加工不精确和成品(电能储存装置)中有缺陷的风险增加。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种设备，该设备用于加工以间歇馈送的方式馈送的材料，特别是用于制造电能存储装置，该设备设置有两个或更多个加工站，该设备可容易适应产品尺寸的变化。
一个优点是允许连续的加工站之间的距离相对减小，使得穿过加工站的材料的路径部分的总长度将被减小。
一个优点是提供一种加工设备，特别是用于制造电能存储装置的加工设备，该加工设备可适应加工步长的变化并且因此可适应使材料前进的步长的变化。
一个优点是在加工设备的出口处获得如下产品，该产品已经被正确定位以在连续线上被布置在该设备的下游的另一加工系统接收。
一个优点是提高了如下加工设备的灵活性和多功能性，该加工设备具有成直线的对间歇地馈送的材料进行加工——特别地用于制造电能存储装置——的两个或更多个加工站。
一个优点是使设置有相对减小的纵向尺寸的加工设备可用。
一个优点是产生用于以高生产率加工连续材料的加工设备和/或方法。
一个优点是产生一种结构上简单且实用并即时使用的加工设备。
一个优点是减小要加工的材料的大的张紧和转向的风险，并且使得相对脆和/或薄的材料能够被使用。
一个优点是使得能够以高生产率制造高品质和高精度的电能存储装置。
通过根据如下所列的权利要求中的一项或更多项的加工设备和/或方法来实现这样的目的和优点以及其他的目的和优点。
在一个实施方式中，加工设备尤其是用于制造电能存储装置的加工设备包括：用于以间歇馈送的方式馈送材料的路径和沿着馈送路径一个接一个地布置的至少两个加工站，其中，至少一个加工站能够在马达装置的命令下在引导装置上移动，以改变其沿着馈送路径的位置并且使得两个加工站之间的相互距离能够根据材料的间歇馈送的步长被调节，特别是在改变加工产品的尺寸的情况下有利于设备的适应以及/或者使包括在两个或更多个加工站之间的被加工的材料的长度最小化。
附图说明
可以参照附图更好地理解和实现本发明，附图通过非限制性示例的方式示出了本发明的一些实施方式，在附图中：
图1是根据本发明产生的加工设备的第一实施方式的垂直立面图；
图2是图1的加工设备处于不同的操作配置下的图；
图3示意性地示出了图1的设备的两个加工站的工具在材料的间歇馈送的步长改变时的四种不同的操作配置；
图4是根据本发明产生的加工设备的第二实施方式的垂直立面图；
图5是根据本发明产生的加工设备的第三实施方式的垂直立面图。
具体实施方式
参照前述附图，为了更加清楚地表达，即使相同的元件属于不同的实施方式，也用相同的附图标记来表示它们。
参照图1，总体上示出了一种加工设备，特别是用于加工网状、条状、片状等形式的材料M的加工设备。加工设备1尤其可以用于生产电能存储装置，例如用于加工包括电极带(阴极和/或阳极)和/或至少一个分离器的材料M。材料M可以包括连续材料，连续材料旨在卷绕在在卷绕装置2中旋转的芯周围以形成电能存储装置，或者旨在被挑选出然后被堆叠以形成电能存储装置。
加工设备1尤其可以包括材料M的馈送路径。馈送路径尤其可以包括用于沿着馈送路径拖拉材料M的装置(例如，已知的且未示出的类型)、用于沿着路径引导材料M的装置(例如，辊子类型)、用于沿着路径使材料M张紧的装置(例如，已知的且未示出的类型)、用于对材料执行检查和/或检验的装置(例如，已知的且未示出的类型)等。
馈送路径尤其可以被配置成用于以间歇馈送的方式馈送材料M，间歇馈送使材料M的停止和前进的时段交替。特别地，材料M的间歇馈送与沿着路径成直线布置的至少两个加工站处的一系列加工周期的执行相关联。特别地，如在具体实施方式中，在每个停止期间，可以对材料M的在两个或更多个加工站中停止的两个或更多个预设部分进行加工，而在每个前进(受控步长P)期间，合适的材料M可以被定位以在相同的加工站处执行后续的加工周期的加工任务。
在这些具体示例中，材料的受第一加工影响的部分可以与材料的随后将必须经历第二加工的部分基本上相同。换言之，为了使第一加工和第二加工能够同时被执行——在第一加工站中对材料的第一部分(第一部分随后必须被定位在第二加工站的中心上)的第一加工以及在第二加工站中对材料的第二部分(第二部分先前已经被定位在第一加工站的中心上)的第二加工，两个加工站之间的距离必须是材料沿着馈送路径的间歇馈送的步长P的倍数。
加工设备1尤其可以包括沿着馈送路径一个接一个地布置的至少两个加工站3和4。如在这些实施方式中，每个加工站3和4可以被配置成用于执行一系列加工周期，其中，每个加工周期包括材料M的停止阶段和材料M的前进阶段。在材料M的每个停止阶段中，每个加工站3和4可以采用操作位置(例如，对材料进行操作的成对的工具30和40的关闭位置)，在该操作位置中，每个加工站对材料M的一部分执行加工任务。在使材料M前进的每个阶段中，每个加工站可以采用非操作位置(例如，工具30和40的打开位置)，在该非操作位置中，每个加工站使材料自由前进步长P，以将材料的下一部分定位在合适的位置中以进行加工。
在这些具体实施方式中，两个加工站之一是焊接站(例如，用于通过焊接将网状物或片状物施加至材料的站)，而另一个是布置在焊接站的下游的剪切站(例如，用于通过剪切形成电极片的站)。除焊接站和/或剪切站之外或代替焊接站和/或剪切站，可以设置其他加工站，例如布置在这些加工站之前和/或之后和/或之间的用于施加保护材料的站。在这些实施方式中，加工站也可以被理解为加工的检验站和/或品质控制站。
每个加工站3和4可以包括可用于工具30和40的操作的驱动和馈送装置(例如，已知的且未示出的类型)。
两个加工站中的至少一个能够在引导装置5上移动，以改变其沿馈送路径的位置并且使两个加工站3与4之间的相互距离能够被调节。
如在这些实施方式中，两个加工站中的另一个也能够在引导装置5(例如，与以上提到的引导装置5相同)上移动，以改变其沿馈送路径的位置并且使两个加工站3与4之间的相互距离能够被调节。
调节两个加工站的可能性使得将在出口处从加工设备获得的已经处于期望的参考位置的产品能够以在连续的线上被另一个加工系统(例如，卷绕装置2)正确地接收，该另一个加工系统针对对继续间歇地前进的材料进行加工的步骤被布置在设备的下游。换言之，在第二个(或最后一个)加工站的出口处加工的材料可能已经布置在用于下一个加工任务的合适的参考位置(例如零位置)中。
如在这些实施方式中，上述引导装置5可以包括与材料M沿着馈送路径的前进方向F平行的至少一个线性滑动引导件。
加工设备1尤其可以包括可编程电子控制装置(例如，未示出的电子处理器)，可编程电子控制装置适合于根据与材料M的间歇馈送的步长P有关的至少一个数据调节两个加工站3与4之间的上述相互距离。
控制装置可以被配置成接收与前进的步长P有关的数据，并且被配置成使一个或两个加工站3和4移动，使得两个加工站3与4之间的距离适合于在材料M的每个停止阶段期间在两个加工站3和4中同时执行相应的加工任务。特别地，沿着材料M的馈送路径测量的两个加工站3与4之间的距离可以与步长P的倍数相同。
控制装置还可以被配置成使两个加工站3和4移动，使得离开第二个(或最后一个)加工站4的材料相对于将在线上特别地在卷绕装置2中执行的后续加工任务以相应的期望参考位置被定位。换言之，在第二个(或最后一个)加工站中执行的加工可以在沿馈送路径的确定的位置——即，对设备进行外部参考而选定的位置，即指示的位置——上执行，使得离开设备1的材料可以由布置在设备1的线下游上的另一加工装置接收，而不需要进一步调节沿馈送路径前进的材料。
加工设备1尤其可以包括材料M的至少一个退绕辊子6。
辊子6可以可移动地耦接在与材料M沿着馈送路径的前进方向F平行的线性辊子引导装置7上，以便改变其位置并且使其距两个加工站3和4的距离能够被调节。如在这些实施方式中，辊子引导装置7可以包括与材料M沿着馈送路径的前进方向F平行的至少一个线性滑动引导件。
如在这些实施方式中，每个加工站3和4可以包括用于驱动相应的加工站3或4在引导装置5上的移动的马达装置8。马达装置8可以被装配至相应的加工站3和4(如在这种情况下)，或者可以在加工站外部。加工站3和4在引导装置5上的移动系统可以包括例如齿条输送系统、或具有柔性输送构件的输送系统(例如，带、线缆、链条等输送系统)、或具有流体致动器的移动系统(例如，线性致动器，特别是液压或气压缸)、或传送器系统(例如，具有螺钉和螺母)或另一种移动系统。
如图4中的示例中，加工设备1尤其可以包括用于以间歇馈送的方式馈送另外的材料M'的另外的馈送路径。在该实施方式中，加工设备1尤其可以包括沿着所述另外的馈送路径一个接一个地布置的至少两个另外的加工站3'和4'(例如，类似于加工站3和4)。材料M可以包括例如一种符号的电极(阴极或阳极)，以及材料M'可以包括例如相反符号的电极(阳极或阴极)。
上述另外的加工站3'和4'中的每一个尤其可以被配置成用于执行加工周期，加工周期中的每个加工周期包括至少一个停止阶段和至少一个使材料M'进一步前进的阶段。每个另外的加工站3'和4'可以在另外的引导装置5'上可移动(根据另外的马达装置8'的命令)，以改变其沿着另外的馈送路径的位置并且使得两个另外的加工站3'与4'之间的相互距离能够被改变。每个另外的加工站3'和4'尤其可以包括根据另外的马达装置8'的命令在另外的辊子引导装置7'上可移动的另外的辊子6'。
如图4中的示例中，馈送路径和另外的馈送路径可以汇聚到材料M和另外的材料M'的相同的加工区域。该加工区域尤其可以包括被配置成用于将来自馈送路径的材料M和来自另外的馈送路径的另外的材料M'(以及其他可能的材料)卷绕在一起的卷绕装置2。
一种用于制造电能存储装置的能够通过使用在此公开的加工设备被促使的方法可以包括沿馈送路径间歇馈送材料的阶段，间歇馈送使停止阶段和前进阶段交替。
该方法可以包括沿着馈送路径成直线且一个接一个地布置至少两个加工站的阶段。
该方法可以包括以下阶段：改变两个上述加工站中的至少一个或两个沿馈送路径的位置，以根据与材料M的间歇馈送的步长P有关的至少一个数据来调节两个加工站之间的相互距离。
在操作中，材料M以步长P间歇地前进。加工站3和4被定位成使得馈送路径的包括在站本身之间的部分中的长度是步长P的倍数。在材料M的停止阶段期间，两个加工站3和4的工具30和40可以同时对材料M进行操作，使得材料的在第二加工站中处理的部分是在先前停止阶段期间已经在第一加工站中处理的部分。以这种方式，可以在停止阶段中对材料M执行两个同时的加工操作。
当例如由于要制造的产品的尺寸改变而必须改变材料的加工步长以及因此改变材料的馈送步长P时，可以调节两个加工站中的至少一个的位置(在馈送路径的长度的方向上)，使得加工站的相对位置还允许在这种情况下在两个加工站中并在相同的停止阶段中同时加工材料。
该调节可以在可编程电子控制装置以及可以在控制装置上实现的计算机程序指令的控制下自动地发生。
图3示出了加工站3和4的工具30和40的可能的位置的四个示例，该四个示例允许在材料的四个不同的处理步长P下同时加工。
在本文中描述的示例中，每个材料供给线包括两个加工站，尽管在相同发明的范围内，可以提供成直线布置的三个或更多个加工站以供使用。
除了根据加工步长P调节每个加工站的位置之外，每个加工站可以设置有用于根据传感器装置(例如，视觉系统)的信号执行另外的调节的另外的调节手段(例如，计算机程序指令)，传感器装置检测对来自先前加工站的材料M进行加工的实际位置，以便补偿加工误差并相对于材料M的公差减少加工的变化性。
图5示出了第三示例，其中，设备包括至少两个加工站3和4(在该示例中为三个站)以及至少两个加工站3'和4'(在该示例中为三个站)，所述加工站3和4被布置在上方，悬挂在固定在上方的引导件7(线性滑动)上，所述加工站3'和4'布置在下方，驻留在固定在下方的引导件7'(线性滑动)上。还可以为辊子6(悬挂在上引导件7上的上线圈)和辊子6'(驻留在下引导件7'上的下辊子)设置相同的配置。在该配置下，在上加工站3、4与下加工站3'、4'之间存在大的自由空间。

Claims (11)

1.一种用于制造电能存储装置的设备(1)，包括：用于以间歇馈送的方式馈送材料(M)的至少一个馈送路径，所述间歇馈送使所述材料(M)的停止和前进交替；以及沿着所述馈送路径一个接一个地布置的至少两个加工站(3；4)，所述至少两个加工站(3；4)中的每一个被配置成执行一系列加工周期，其中，每个加工周期包括使所述材料(M)停止的阶段和使所述材料(M)前进的阶段，所述至少两个加工站(3；4)中的至少一个能够在引导装置(5)上移动，以改变其沿所述馈送路径的位置并且允许调节所述至少两个加工站(3；4)之间的相互距离。
2.根据权利要求1所述的设备，包括可编程电子控制装置，所述可编程电子控制装置适用于根据与所述材料(M)的间歇前进的步长(P)有关的至少一个数据来调节所述至少两个加工站(3；4)之间的相互距离。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述至少两个加工站(3；4)中的另一个能够在引导装置(5)上移动，以改变其沿所述馈送路径的位置并且允许调节所述至少两个加工站(3；4)之间的相互距离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少两个加工站(3；4)中的至少一个能够在其上移动的所述引导装置(5)包括与所述材料(M)的馈送方向(F)平行的至少一个线性滑动引导件。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括所述材料(M)的至少一个退绕辊子(6)，所述退绕辊子(6)能够沿着与所述材料(M)的馈送方向(F)平行的线性辊子引导装置(7)移动，以改变所述退绕辊子(6)的位置并且允许调节所述退绕辊子(6)距所述至少两个加工站(3；4)的距离。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述至少两个加工站中的一个加工站(3)是焊接站，并且所述至少两个加工站中的另一个加工站(4)是布置在所述焊接站的下游的剪切站。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括用于驱使所述至少两个加工站(3；4)中的至少一个在所述引导装置(5)上移动的马达装置(8)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，包括：用于以间歇馈送的方式馈送另外的材料(M')的另外的馈送路径；以及沿着所述另外的馈送路径一个接一个地布置的至少两个另外的加工站(3'；4')，所述至少两个另外的加工站(3'；4')中的每一个被配置成执行加工周期，所述加工周期中的每一个包括所述另外的材料(M')的至少一个停止阶段和至少一个前进阶段，所述至少两个另外的加工站(3'；4')中的至少一个能够在另外的引导装置(5')上移动，以改变其沿着所述另外的馈送路径的位置并且允许调节所述至少两个另外的加工站(3'；4')之间的相互距离，所述馈送路径和所述另外的馈送路径朝向所述材料(M)和所述另外的材料(M')的相同的加工区域汇聚。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述加工站(3；4)被布置在所述另外的加工站(3'；4')上方，并且其中，所述加工站(3；4)可滑动地悬挂在所述引导装置(5)上，并且所述另外的加工站(3'；4')可滑动地支承在所述另外的引导装置(5')上。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其中，所述加工区域包括卷绕装置(2)，所述卷绕装置(2)被配置成将来自所述馈送路径的材料(M)和来自所述另外的馈送路径的另外的材料(M')卷绕在一起；以及/或者，其中，所述加工区域包括用于使所述材料(M)和所述另外的材料(M')单一化并且对单一化后的块进行堆叠的装置。
11.一种用于制造电能存储装置的方法，包括：沿着至少一个馈送路径间歇地馈送材料(M)；沿着所述馈送路径一个接一个地布置至少两个加工站(3；4)；以及改变所述至少两个加工站(3；4)中的至少一个沿所述馈送路径的位置，以根据与所述材料(M)的间歇馈送的步长(P)有关的至少一个数据来调节所述至少两个加工站(3；4)之间的相互距离。
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