CN117597806A - 用于制造电能储存装置的方法和机器 - Google Patents
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Abstract
用于制造储存装置的机器包括：用于将多个带状元件(10)馈送到成组的临时储存辊(30)的装置(2)，所述个带状元件(10)形成至少一个阳极、至少一个阴极以及置于所述阳极与阴极之间的至少一个分隔元件；以及用于将卷绕在所述临时储存辊(30)上的所述带状元件(10)的给定长度的相应部分按尺寸切割的装置(9)。卷绕心轴(41)具有与所述临时储存辊(30)的轴线平行的旋转轴线，该卷绕心轴(41)能够旋转以对叠置的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分以柱形或类似形状进行卷绕以形成储存装置的电池单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造电能储存装置(例如柱形单元电池组等)的方法，以及用于实施这种方法的机器。
背景技术
目前已知，在电能储存装置领域中，使用由叠置的多个带状元件组成的电池组，叠置的多个带状元件形成至少一个阳极、一个阴极以及置于所述阳极与阴极之间的一个分隔元件。根据经常使用的实施方式，所述叠置的带状元件被卷绕以形成柱形或类似形状的电池单元，其例如是椭圆形或棱形的。
为了制造上述电池，已知一种方法，该方法提供了：将形成阳极、阴极以及一个或更多个分隔器元件的带状元件馈送到所述带状元件彼此叠置的区域中。带状元件以从相应卷轴解绕的柔性带的形式提供。叠置的带在自由端与可根据其纵向轴线旋转的心轴相关联。心轴的旋转决定了其上叠置的带的卷绕。当带的给定长度的一部分已经卷绕在卷绕心轴上时，合适的切割装置介入以切割所述带，随后通过粘合剂带或其他类似系统例如通过热密封来固定。
根据已知的实施方式，卷绕心轴由例如半柱形或棱柱形的两个半部形成，所述两个半部适于在间隔位置与接近位置之间交替地移动成彼此靠近地或彼此远离。在间隔位置处，可以将带状元件的给定长度的部分的自由端插入到卷绕心轴的两个半部之间；在靠近位置处，执行带状元件的所述自由端的收紧，使得卷绕心轴能够旋转以对所述卷起的带状元件进行卷绕从而形成柱形电池单元。替选地，带状元件可以通过合适的抽吸装置或热密封至先前供应至心轴的塑料元件而与卷绕心轴相关联。
这种类型的电池组例如在欧洲专利EP 0 494 147中示出。
美国专利申请US20170133703示出了一种用于卷绕柱形单元电池组的叠置带状元件的装置。
例如在美国专利号4,975,095和5,370,711以及国际专利申请WO 98/264662中示出了将带状元件卷绕在由两个半部形成的卷绕心轴上，所述两个半部可相对于彼此移动以夹持所述带状元件的自由端。
在制造电能储存装置的领域中，所描述的用于以柱形形式卷绕带状材料的工艺早已被广泛标准化。然而，由于待卷绕的叠置带的长度和卷绕心轴的较小的径向尺寸，该过程需要相对较长的时间。
通过示例的方式，目前，卷绕心轴的直径在3mm至12mm之间变化，并且在每一轮中，允许在第一轮中卷绕9mm至26mm之间的带状材料的部段。考虑到必须卷绕例如至少3m长度的叠置带的一部分，目前最快的机器能够在1.3秒时间内执行单次卷绕。
实际上，目前使用的最快机器能够卷绕每分钟约25圈，长度为3m。
相比之下，当前的需求需要能够确保实现高生产速度的机器，也涉及制造具有更大长度的卷绕材料的柱形单元电池组等的需要。
发明内容
本发明的目标是通过设计一种允许在电能储存装置的生产中对形成阳极、阴极和至少一个分隔元件的叠置的带状元件(例如，柱形单元电池组等)进行最佳地卷绕的方法来解决上述问题。
作为该目标的一部分，本发明的另一目的是提供一种用于制造柱形单元电池组等的方法，其确保实现高生产速度。
本发明的另一目的是提供一种用于制造能够进行卷绕材料的长度更长的卷绕的柱形单元电池组等的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于实施这种方法的机器，其具有简单的结构和功能设计、可靠的操作、通用的用途以及相对经济的成本。
根据本发明，上述目的是通过根据权利要求1所述的用于制造电能储存装置(例如柱形单元电池组等)的方法和根据权利要求4所述的用于制造电能储存装置(例如柱形单元电池组等)的机器来实现的。
用于制造电能储存装置的方法包括以下步骤：
a.通过连续运动对多个带状元件进行馈送，多个带状元件形成至少一个阳极、至少一个阴极以及置于所述阳极与阴极之间的至少一个分隔器元件；
b.将所述带状元件卷绕在被承载于可旋转构件的外周部处的相应的临时储存辊上，所述可旋转构件具有根据与所述临时储存辊的相应轴线平行的轴线进行的连续运动；
c.将卷绕在所述临时储存辊上的所述带状元件(10)的给定长度的相应部分切割成一定尺寸；
d.将卷绕在所述带状元件的给定长度的相应部分上的所述临时储存辊布置在卷绕心轴处，所述卷绕心轴由所述可旋转构件承载；
e.将所述带状元件的给定长度的所述部分的自由端与所述卷绕心轴相关联；
f.对所述卷绕心轴进行旋转，以将彼此叠置的所述带状元件的给定长度的所述部分卷绕在所述卷绕心轴上；
g.在合适的相位关系中，在所述可旋转构件旋转的过程中，完成对叠置在所述卷绕心轴上的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分的卷绕，以形成电能储存装置的电池单元，直到所述带状元件(10)的给定长度的所述部分完全从所述临时储存辊(30)解绕。
有利地，将所述临时储存辊布置在所述卷绕心轴处的步骤提供了：所述临时储存辊的至少一部分从远离所述卷绕心轴运动的位置移动到靠近所述卷绕心轴的位置，在远离所述卷绕心轴运动的位置，执行所述带状元件卷绕在相应的临时储存辊上。
优选地，在远离所述卷绕心轴运动的所述位置处，所述临时储存辊被布置成沿着相对于所述可旋转构件的旋转轴线的同心圆周弧彼此对准。
优选地，在所述靠近位置处，所述临时储存辊与所述卷绕心轴等距。
有利地，该方法还提供了：
先将形成分隔器元件的至少一个所述带状元件的给定长度的部分的自由端与所述卷绕心轴相关联；
对所述卷绕心轴进行旋转，以开始将形成分隔器元件的至少一个所述带状元件的给定长度的部分卷绕在所述卷绕心轴上；
将所述卷绕心轴与形成至少一个阳极和至少一个阴极的所述带状元件的给定长度的所述部分的自由端相关联。
本发明还涉及一种用于制造电能储存装置的机器，所述机器包括：
用于通过连续运动对多个带状元件进行馈送的装置，所述多个带状元件形成至少一个阳极、至少一个阴极以及置于所述阳极与阴极之间的至少一个分隔器元件；
至少一组临时储存辊，至少一组临时储存辊承载在可旋转构件的外周部处，所述可旋转构件具有根据与所述临时储存辊的相应轴线平行的轴线进行的连续运动，并且至少一组临时储存辊能够分别对由馈送装置馈送的所述带状元件进行接收和卷绕；
用于将卷绕在所述临时储存辊上的所述带状元件的给定长度的相应部分按尺寸切割的装置；
至少一个卷绕心轴，至少一个卷绕心轴由所述可旋转构件承载，并且至少一个卷绕心轴适于以旋转的方式驱动以卷绕所述叠置带状元件的给定长度的所述部分；
用于将所述临时储存辊布置在所述卷绕心轴处的装置；
用于将所述带状元件的给定长度的所述部分的自由端与所述卷绕心轴相关联的装置，以对叠置的所述带状元件的给定长度的所述部分以柱形方式进行卷绕；
卸出装置，所述卸出装置被配置成用于将如此制造的电能储存装置的电池单元与所述卷绕心轴分离。
优选地，所述卷绕心轴具有以与所述临时储存辊的相应旋转轴线平行的方式布置的旋转轴线。
优选地，所述卷绕心轴可旋转，以对叠置的所述带状元件的给定长度的所述部分以柱形的方式进行卷绕。
有利地，所述可旋转构件承载有规则地分布在外周部处的多个成组的所述临时储存辊，多个成组的所述临时储存辊适于以适当的相位关系顺序地对由所述馈送装置馈送的所述带状元件的给定长度的部分进行接收和卷绕，并且将所述带状元件的给定长度的所述部分转移到由所述可旋转构件承载的对应的多个卷绕心轴。
该解决方案允许将从成组的临时储存辊解绕的形成至少阳极、至少阴极和分隔器元件的所述带状元件卷绕在相对的卷绕心轴上，同时，所述带状元件的给定长度的另外的对应部分被卷绕在另外的成组的临时储存辊组上。
优选地，所述卷绕心轴包括形状互补的一对本体，在使卷绕心轴本身进行旋转以执行带状元件的卷绕之前，所述一对本体适于在间隔位置与接近位置之间交替地移动成彼此靠近和彼此远离，所述间隔位置用于将所述带状元件的给定长度的所述部分中的至少一个部分的自由端插入到所述一对本体内，所述接近位置用于对带状元件的给定长度的所述部分中的至少一个部分的所述自由端进行夹持。
优选地，所述一对互补成形本体包括一对的半柱形本体，所述一对的半柱形本体具有适于在所述接近位置中彼此夹持的相对的平坦表面。
优选地，所述卷绕心轴可在缩回位置与前进位置之间以轴向运动的方式操作。
有利地，按尺寸切割的所述装置适于与相应的交换辊配合，所述交换辊适于从所述馈送装置接收所述带状元件并将所述带状元件分别传送到所述临时储存辊。
优选地，所述交换辊分别具有一对空闲区域，该一对空闲区域适于保持所述带状元件的置于由所述按尺寸切割的装置限定的切割线上游和下游的相应自由端，随后对所述带状元件的给定长度的所述部分进行切割。
优选地，适于将所述临时储存辊布置在所述卷绕心轴处的所述装置包括：夹持装置，所述夹持装置相应地布置在所述交换辊处，并且所述夹持装置可以在夹持位置与释放位置之间移动，在夹持位置中，带状元件的给定长度的部分的的所述自由端置于由所述按尺寸切割的装置限定的切割线下游，在释放位置中，所述自由端被置于所述卷绕心轴。
优选地，所述临时储存辊具有设置成处于空闲(vacuum)的相应夹持区域，该夹持区域适于保持待卷绕的所述带状元件的前向端。
根据本发明的另一有利方面，该机器包括位于所述馈送装置的下游的缓冲装置或缓冲器，所述缓冲装置或缓冲器适于分别容纳所述带状元件的可变储备部分。
优选地，所述缓冲装置中的每个缓冲装置均包括一对表面，一对表面彼此面对地展开以伴随所述相应带状元件的解绕，在一对表面之间形成环状部，并且一对表面与适于使得表面本身的部段减压的抽吸装置相关联，从而以附着的方式对在一对表面上滑动带状元件进行保持。
优选地，所述带状元件在所述缓冲装置中的每个缓冲装置的一对表面之间形成环状部。
有利地，所述缓冲器或缓冲装置和所述交换辊由摆动框架承载，摆动框架在横向于所述交换辊的旋转轴线的竖向平面上，并且摆动框架在所述可旋转构件的所述旋转轴线上枢转，以在将所述带状元件的给定长度的所述部分卷绕在所述临时储存辊上的所述卷绕步骤期间，跟随所述可旋转构件的运动。
有利地，适于将所述临时储存辊布置在所述卷绕心轴处的所述装置包括夹持装置，所述夹持装置相应地布置在所述交换辊处，并且所述夹持装置可以夹持位置与释放位置之间移动，在所述夹持位置中，所述带状元件的给定长度的所述部分的所述自由端置于由所述按尺寸切割的装置限定的切割线的下游，在所述释放位置中，所述自由端被置于所述卷绕心轴。
优选地，所述卸出装置包括可旋转分配器构件，所述可旋转分配器构件适于将电能储存装置的所述电池单元按顺序连续地传送至带式输送机。
附图说明
根据对用于制造柱形单元电池组的机器的优选实施方式的详细描述，本发明的细节将变得更加明显，本发明的细节在附图中以示例的方式示出，其中：
图1示出了根据本发明的用于制造柱形单元电池组的机器的侧视图；
图2示出了所讨论的机器的操作区域的放大侧视图，在操作区域中执行对所述卷起的带状元件的给定长度的部分馈送并且以柱形形式进行卷绕以形成所述柱形电池单元。
图3、图4、图5和图6分别示出了机器操作区域的部分的详细视图。
具体实施方式
特别参考这些附图，用于制造电能储存装置(例如特别是根据本发明的柱形单元电池组等)的机器已整体用附图标记1表示。
该机器包括用于馈送带状材料的装置2，该带状材料由多个带状元件10组成，多个带状元件10形成阳极、阴极和至少一个介电材料分隔器元件。带状元件10分别以柔性带的形式被馈送，以便被叠置并且以柱形的方式进行卷绕。带状元件10设置在相应的卷轴3上。
在所示的示例中，用于制造每个电池组的带状元件10包括一对分隔元件11、13，所述一对分隔元件11、13置于元件12、14之间，元件12、14形成阳极和阴极。
该机器包括带状材料的卷轴3的解绕组件4，解绕组件4根据平行的水平轴线通过连续运动进行旋转。优选地，机器的每个解绕站提供一对卷轴3，该对卷轴3被布置用于待解绕的带状材料10中的每一者，从而允许在每对中的每个单个卷轴3用完时通过特殊的接合装置5自动改变。这样，保证了机器运行的连续性。
从相关卷轴3解绕的带状元件10通过特殊的转向辊被引导至相应的缓冲装置7，缓冲装置7也称为缓冲器，缓冲装置7适于容纳每个带的可变储备部分，以补偿所述带在所述缓冲装置7的上游和下游的不同的速度(参见图2和图3)。
每个缓冲器7包括一对表面71、72，一对表面71、72在彼此前面展开，以便伴随相关带的解绕。表面71、72被适当地穿孔并且与抽吸装置相关联，该抽吸装置适于对表面本身的部段进行减压，从而以附着的方式对在所述表面上的滑动带进行保持。
实际上，每条带10在缓冲器的第一表面71上解绕并且从其分离，形成环状部15，以在缓冲器的第二表面72上传递，第二表面72在端部处设置有解绕辊8。实质上，缓冲器7能够将输入馈送步骤与随后的带状材料10的叠置和卷绕步骤分离，如下所述。
在解绕辊8的出口处，带状元件10接合相应的交换辊20，交换辊20适于与适当的按尺寸切割的装置9配合。特别地，带状元件11、12、13、14分别接合交换辊21、22、23、24。
如下所述，所述切割装置9适于将所述带状元件10的给定长度的相应部分切割成一定尺寸。在本发明的上下文中，应当理解，所述带状元件10的所述给定长度不会改变，除非任何可能影响使用的更正。
当对每个带状元件10进行切割时，切割线上游和下游的部分16、17被保持在交换辊20的设置成处于空闲的相应区域26、27处；随后，切割线下游的带状材料，即卷起的带状元件的给定长度的所述部分的基本上最后面的带状材料，随后被夹持装置25取下，该夹持装置25由布置在每个交换辊20处的称为空闲头部的可旋转构件组成。空闲头部25又具有适于设置成处于空闲的夹持区域。
应当注意的是，从各个带切割出的部分不一定具有相同的给定长度，而是每个部分可以具有其自己的给定长度。
带状元件10由交换辊20馈送到可根据平行水平轴线旋转的相应临时储存辊30，以便将所述带状元件10卷绕在所述临时储存辊30上。具体地，带状元件11、12、13、14形成电池的阳极、阴极和分隔元件，带状元件11、12、13、14分别卷绕在临时储存辊31、32、33、34上。
应当注意的是，前述对交换辊20上的带状材料的切割发生在这样的位置，以确保卷绕在临时储存辊30上的所述带状元件10的给定长度的相应部分。
临时储存辊30具有设置成处于空闲的夹持区域35，夹持区域35适于保持待卷绕的各个带状元件10的前向端。
根据机器的优选实施方式，临时储存辊30被带到可旋转构件40的外周部处，该可旋转构件40适于根据平行于解绕辊20的轴线和临时储存辊30的轴线的水平轴线沿箭头A所示的方向被驱动。
具体地，在传送带状元件10时，临时储存辊30布置成沿着与可旋转构件40的旋转轴线同心的圆周弧彼此对准。
在图示的示例中，对于旨在用于制造每个电池的带状元件10的卷绕，存在四个临时储存辊31、32、33、34。
更具体地，根据旋转构件40的旋转方向A，第一临时储存辊31和第三临时储存辊33旨在用于对分隔器带11、13进行卷绕；而第二临时储存辊32和第四临时储存辊34旨在用于对阳极带12和阴极带14进行卷绕。
与临时累积辊30同轴，相应的杠杆件36安装成成角度地旋转，支承在自由端处枢转的所述空闲夹持头部25。
应当注意的是，具有相对的解绕辊8和交换辊20的一组缓冲器7适当地由摆动框架73承载，摆动框架73在横向的竖向平面上，该横向的竖向平面优选地垂直于辊8、20的旋转轴线。具体地，摆动框架73在与可旋转构件40相同的旋转轴线上枢转。这样，交换辊20能够跟随可旋转构件40的运动。
在框架73的振荡运动期间，交换辊20始终与临时储存辊30相切。当框架73到达其行程的上部点时，带状元件10向临时储存辊30的馈送立即停止并且摆动框架73返回到其行程的较低点，在该处，由切割装置9上游的交换辊20保持的带状元件10的端部被传送到新一组的四个临时累积辊30，旨在用于随后制造柱形电池单元。
当然，框架73的停止发生在执行带状元件10的切割的时刻。
在从一组四个储存辊30馈送到下一组的传递过程中，由于所述卷轴3的连续旋转运动，由相应卷轴3对带10的馈送不会被中断，而是进入的材料填充先前已被清空的缓冲器7的环状部15。在合适的相位关系中，空的临时储存辊30在对带状材料10进行夹持之后，对其旋转速度进行加速以再次清空缓冲器7的环状部15。
有利地，可旋转构件40周向地承载规则分布的多个所述成组的临时储存辊30，该临时储存辊30被设计成连续执行带状元件10的连续部分的卷绕。在所示情况下，可旋转构件40周向地承载六组临时储存辊30；然而，可以根据需要设置不同数量的此类临时储存辊组。
第一临时储存辊31和第四临时储存辊34分别由可相对所述临时累积辊31、34的旋转轴线成角度地旋转的臂37承载。在所述带状元件10的给定长度的相应部分在临时储存辊30上的装载步骤之后，在可旋转构件40的随后前进期间，臂37根据相反方向以合适的相位关系旋转约90°或稍小的幅度，以使第一临时累积辊31和第四临时累积辊34朝向可旋转构件的内部，第一临时储存辊31和第四临时储存辊34与第二临时储存辊32和第三临时储存辊33基本上形成四边形的顶点，而第二临时储存辊32和第三临时储存辊33在可旋转构件40上具有固定位置。
在该四边形的中心处，即在四边形的对角线的交点处，布置有卷绕心轴41，其适于被驱动旋转，与可旋转构件40的运动具有适当的相位关系，以以叠置的带状材料10的柱形形式进行卷绕。如下文所解释的，卷绕心轴41还可在缩回位置与前进位置之间以轴向运动方式操作。
卷绕心轴41以已知的方式形成为两个半部，该两个半部适于在间隔位置与接近位置之间交替地移动成彼此靠近和彼此远离，所述在间隔位置用于将所述带状元件10的给定长度的所述部分的自由端插入到两个半部内，所述接近位置用于夹持带状元件10的所述自由端，允许所述卷绕心轴41旋转以卷绕带状元件10。
在所示的情况下，卷绕芯轴41的两个半部具有半柱形形状。然而，可以将卷绕心轴41的两个半部设置成具有不同的形状，例如椭圆形形状或棱柱形形状。当然，在这种情况下，电池单元将具有相应的椭圆形形状或棱柱形形状。
为此，对卷绕在第一临时储存辊31和第三临时储存辊33上的分隔器带11、13的给定长度的所述部分的自由端进行夹持的空闲头部25的适当的角旋转适于根据与卷绕在临时储存辊30上的分隔器带相切的直线将所述自由端布置在相互对准的位置(图4)。
在布置分隔器带11、13的步骤中，卷绕心轴41布置在缩回位置，其中两个半柱形半部布置在间隔位置。一旦分隔器带11、13的自由端已被对准，卷绕心轴41就移动至前进位置，以便接合仍由相应空闲夹持头部25保持在两个半柱形半部之间的分隔器带11、13的自由端。然后使卷绕心轴41的两个半柱形半部靠近以拉紧分隔器带11、13的自由端。
卷绕心轴41的旋转操作与空闲夹持头部25对分隔器带11、13的释放具有适当的相位关系，使得带的卷绕开始。
同时，卷绕在第二临时储存辊32和第四临时储存辊34上的阳极带12和阴极带14的自由端通过各个空闲夹持头部25的角旋转而接近于旋转卷绕心轴41。以这种方式，阳极带12和阴极带14也与卷绕心轴41相关联，位于介于分隔带11、13之间的位置。
对比辊42压靠使带状材料10卷绕在卷绕心轴41上，其适于防止空气进入叠置带10之间，以及防止刚刚卷绕在卷绕芯轴41上的叠置带10解绕。
在带状元件10卷绕在卷绕心轴41上的卷绕步骤结束时，卷绕心轴41例如通过可旋转构件40旋转了大约半圈而延伸，以柱形形状卷绕的叠置带10通过应用粘合剂带或其他合适的固定系统的一部分而被固定。
如此产生的柱形电池单元100随后被释放到特殊移除装置43上的卸载区中。在以示例的方式示出的情况下，移除装置包括可旋转分配器44，可旋转分配器44适于将柱形电池单元100按顺序连续地传送到带式输送机45。
在将所生产的柱形电池单元100卸载之后，可旋转构件40的旋转将一组临时储存辊30带到粘合剂带的装载站46处。粘合剂带的一部分从一组临时储存辊30中的第一储存辊取出，并且布置成在带状元件11开始卷绕在第一临时储存辊31上时部分地固定到分隔器带11。
以此方式，通过粘合剂带的未固定到承载粘合剂带的分隔带11的部分的剩余部分，以对以柱形形状卷绕在卷绕心轴41上的叠置带10进行固定。当然，承载粘合剂带的所述部分的分隔带11必须是最外面的。
用于制造电能储存装置(例如柱形单元电池组等)的机器的操作可根据以下描述而容易地理解。
执行构成所讨论的电池的阳极、阴极和分隔元件的带状元件10从相应的卷轴3连续运动。
带状元件10通过特殊的转向辊被引导至各自的缓冲装置或缓冲器7，缓冲装置或缓冲器7容纳每个带的可变储备部分15，以在必要时补偿所述带在缓冲装置的上游和下游的不同速度。所述可变储备部分15实际上包括由带状元件10在相应缓冲装置7的相对表面71、72之间形成的环状部。
在缓冲装置7的出口处，通过特殊的解绕辊8，带状元件10被解绕在相应的交换辊20上，然后卷绕在相应的临时储存辊30上，被驱动通过连续运动旋转。
具体地，带状元件10的前向端最初被保持在相应的临时储存辊30的设置成处于空闲的夹持区域35上，然后带状材料卷绕在该夹持区域35上。
带状元件10卷绕在相应的临时储存辊30上发生在可旋转构件40的旋转期间，该可旋转构件40周向地承载所述临时储存辊30。在该步骤期间，临时储存辊30被布置成沿着相对于可旋转构件40的旋转轴线的同心圆周弧彼此对准。
更具体地，根据可旋转部件40的旋转方向A，将分隔带11、13卷绕在第一临时储存辊31和第三临时储存辊33上；同时，将阳极带12和阴极带14卷绕在第二临时累积辊32和第四临时累积辊34上。
在与卷绕临时储存辊30的可旋转构件40的旋转的合适的相位关系中，承载一组缓冲器7以及相对的解绕辊8和交换辊20的摆动框架73根据其轴线成角度地旋转，摆动框架73的轴线与可旋转构件40的旋转轴线一致。以这种方式，交换辊20能够跟随可旋转构件40的运动。
实际上，在框架73的振荡运动期间，交换辊20始终与临时储存辊30相切并且相对于临时储存辊30具有零相对速度。
当带状元件10的给定长度的相应部分卷绕在临时储存辊30上时，与交换辊20配合的切割装置9将所述带状元件10切割成一定尺寸。
当对每个带状元件10进行切割时，切割线的上游部分和下游部分被保持在交换辊20的设置成处于空闲的相应区域26、27处。然后，带状材料的置于切割线下游的给定长度的所述部分的最后端由布置在每个临时储存辊30处的空闲头部25取下，释放交换辊上的空闲以便于它们的释放；另一方面，带状材料的置于切割线上游的部分的端部继续由交换辊20保持，直到它们与随后的储存辊相关联，所述带状元件10的给定长度的其他部分然后卷绕在随后的储存辊上。
同时，在将带状元件10卷绕在临时储存辊30上并且对所述带状元件10的给定长度的所述部分进行切割结束时，承载交换辊20的摆动框架73停止并返回到其自身行程的较低点，其中由交换辊20保持的带状材料10的端部与新的一组四个临时储存辊20相关联，旨在用于制造下一个柱形电池单元。
如上所述，在从一组四个临时储存辊30的馈送到下一组的传递步骤期间，由相应卷轴3馈送的带状元件10填充缓冲器7的环状部；在合适的相位关系中，空的临时储存辊30在对带状元件10的头端部进行夹持之后，对其旋转速度进行加速以再次清空缓冲器7的环状部。
在可旋转构件的后续旋转期间，带状元件10从临时储存辊30传送到卷绕心轴41。
为此，承载第一临时储存辊31和第四临时储存辊34的臂37沿相反方向旋转约90°的幅度，以使所述第一临时储存辊31和第四临时储存辊34朝向可旋转构件的内部，第一临时储存辊31和第四临时储存辊34与第二临时储存辊32和第三临时储存辊33基本上形成四边形的顶点，而第二临时储存辊32和第三临时储存辊33在可旋转构件40上具有固定位置。在该四边形的中心处，卷绕心轴41布置成，以已知的方式由两个半柱形半部形成，两个半柱形半部被设计成交替地移动成彼此靠近和彼此远离地。
为了将带状材料10与卷绕心轴41相关联，空闲叶片25进行适当的角度旋转，以夹持住卷绕在第一临时储存辊31和第三临时储存辊33上的分隔器带11、13的给定长度部分的自由端，以便沿着与卷绕在临时储存辊30上的分隔器带相切的直线将所述自由端布置在相互对准的位置。
在布置分隔器带11、13的步骤中，卷绕心轴41布置在缩回位置，其中两个半柱形半部布置在间隔位置。一旦介电材料的带11、13的自由端已被对准，卷绕心轴41就移动至前进位置，以便接合仍由相应空闲夹持叶片25保持在两个半柱形半部之间的分隔器带11、13的自由端。然后使卷绕心轴41的两个半柱形半部靠近以拉紧分隔器带11、13的自由端。
卷绕心轴41的旋转操作与空闲夹持叶片25对分隔器带11、13的释放具有适当的相位关系，使得带的卷绕开始。
同时，卷绕在第二临时储存辊32和第四临时储存辊34上的阳极带12和阴极带14的自由端通过各个空闲夹持叶片25的角旋转而接近于旋转卷绕心轴41。以这种方式，阳极带12和阴极带14也与卷绕心轴41相关联，位于介于分隔带11、13之间的位置。
在带状元件10卷绕在卷绕心轴41上的卷绕步骤结束时，卷绕心轴41例如通过可旋转构件40的旋转了约半圈而延伸，以柱形形状卷绕的叠置带10通过应用粘合剂带的一部分而被固定。
如此产生的柱形电池单元100随后被释放到特殊移除装置43上的卸载区中。
在将所生产的柱形电池单元100卸载之后，可旋转构件40的旋转将一组临时储存辊30带到粘合剂带的装载站46处。当在该装载站46传递时，粘合剂带的一部分从一组临时储存辊组30中的储存辊之一中取出，并且布置用于产生下一个柱形电池单元。
该方法允许形成阳极、阴极和至少一个分隔器元件的叠置带状元件能够最佳卷绕，特别是确保在柱形单元电池组等的生产中实现高生产速度。
该结果的实现归功于将形成阳极、阴极和至少一个分隔器元件的带状元件卷绕在一组相应的临时储存辊上的发明构思，该组相应的临时储存辊随后馈送卷绕心轴，以形成柱形电池单元。
特别地，多组临时储存辊的存在使得可以完成将所述带状元件的给定长度的相应部分卷绕在卷绕心轴上，从一组临时储存辊解绕，同时此时，带状元件的给定长度的另外的相应部分被卷绕在另一组临时储存辊上。
根据本发明的优选实施方式，用于制造电能储存装置(例如柱形单元电池组等)的机器配备有由可旋转构件周向地承载的多组临时储存辊，这些临时储存辊按规则分布的位置排列，以便连续执行带状元件的给定长度的部分的连续卷绕。
可旋转构件通过连续运动的方式旋转操作，从而将每组临时储存辊相继带到交换辊处，以接收形成阳极、阴极和至少一个分隔器元件的带状材料；将所述带状元件传送到由所述旋转构件承载的卷绕心轴并将所述带状元件卷绕到所述卷绕心轴上；卸载由此制成的柱形电池单元，从而使该一组临时储存辊组为新的操作循环做好准备。
在所示的情况下，可旋转构件承载六组临时储存辊。然而，显然可以根据生产要求提供不同数量的组的临时储存辊。特别地，临时储存辊组的数量与可旋转构件的直径尺寸相关。
该解决方案允许同时——即在该带状元件的给定长度的对应部分被卷绕在连续组的临时储存辊上的时间内——执行将从一组临时储存辊解绕的形成阳极、阴极和分隔器元件的带卷绕在相对的卷绕心轴上。
同时操作的临时累积辊组的数量显然取决于可旋转构件的直径尺寸。在纯粹作为示例示出的情况下，在带状元件卷绕在卷绕心轴上的时间中，基本上对应于可旋转构件的半圈，带状元件的给定长度的相应部分卷绕在四个连续组的临时储存辊上。
显然，顺序地执行多个柱形电池单元同时卷绕在相应的卷绕心轴上的可能性本身决定了机器生产率的显著提高。实际上，单位时间内可制造的柱形电池单元的数量成比例增加。
应当注意的是，如上所述，完成将柱形带状元件卷绕在卷绕心轴上的时间由可旋转构件的圆周速度以及卷绕心轴的旋转速度确定。
在卷绕心轴的相同尺寸和旋转速度的情况下，较长的卷绕时间允许在卷绕心轴上卷绕带状元件的具有比现有技术更长的长度的部分。换句话说，超出了现有技术中由于卷绕心轴的径向尺寸减小而造成的限制。
在实践中，已经发现所描述的机器能够每分钟生产约100个柱形电池单元，其具有叠置带的3m长的部分。
本发明的优点在于如下事实，构成柱形单元电池组的阳极、阴极和分隔器元件的带状元件通过来自相应卷轴的连续运动来执行。
根据本发明，这是可能的，这是由于在传送到单个电池单元的旋转卷绕构件的上游，在由相应卷轴馈送的构成阳极、阴极和分隔器元件的带状元件上形成机械环状部。带状元件的该环状部形成每个带的可变储备部分，其能够补偿所述带的不同馈送速度。具体地，可以暂时停止将带状元件馈送到缓冲器下游的各个电池单元的旋转卷绕构件，以允许临时储存辊组改变，同时继续利用连续运动将带状元件从相应的卷轴解绕。
作为示例描述的机器可以根据不同的要求进行多种修改和变化。
在本发明的实际实施方式中，所使用的材料以及形状和尺寸可以根据需要进行修改。
如果任何权利要求中提到的技术特征后面附有附图标记，则严格包括这些附图标记的目的是为了增强对权利要求的理解，因此它们不应被视为以任何方式限制这些附图标记所标识的用于举例说明目的的每个元件的范围。
Claims (12)
1.一种用于制造用于储存电能的装置的方法，所述方法包括以下步骤：
a.通过连续运动对多个带状元件(10)进行馈送，所述多个带状元件(10)形成至少一个阳极、至少一个阴极、以及置于所述阳极与所述阴极之间的至少一个分隔器元件；
b.将所述带状元件(10)卷绕在被承载于可旋转构件(40)的外周部处的相应的临时储存辊(30)上，所述可旋转构件(40)具有根据与所述临时储存辊(30)的相应轴线平行的轴线进行的连续运动；
c.将卷绕在所述临时储存辊(30)上的所述带状元件(10)的相应部分切割成给定长度；
d.将承载有所述带状元件(10)的给定长度的相应部分的所述临时储存辊(30)布置在卷绕心轴(41)处，所述卷绕心轴(41)由所述可旋转构件(40)保持，并且所述卷绕心轴(41)具有以与所述临时储存辊(30)的各个轴线平行的方式布置的旋转轴线；
e.将所述带状元件(10)的给定长度的所述部分的自由端与所述卷绕心轴(41)相关联；
f.对所述卷绕心轴(41)进行旋转，以将彼此叠置的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分卷绕在所述卷绕心轴(41)上；
g.在合适的相位关系中，在所述可旋转构件(40)旋转的过程中，完成对叠置在所述卷绕心轴(41)上的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分的卷绕，以形成所述电能储存装置的电池单元(100)，直到所述带状元件(10)的给定长度的所述部分完全从所述临时储存辊(30)解绕。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述临时储存辊(30)布置在所述卷绕心轴(41)处的所述步骤提供了：将所述临时储存辊(30)的至少一部分从远离所述卷绕心轴(41)运动的位置移动到靠近位置，在远离所述卷绕心轴(41)运动的位置，所述带状元件(10)卷绕在相应的所述临时储存辊(30)上，在所述靠近位置，所述临时储存辊(30)与所述卷绕心轴(41)等距。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤e.提供了：
e1.先将形成分隔器元件的至少一个所述带状元件(11，13)的给定长度的所述部分的自由端与所述卷绕心轴(41)相关联；以及
所述步骤f.提供了：
f1.对所述卷绕心轴(41)进行旋转，以开始将形成分隔器元件的至少一个所述带状元件(11、13)的给定长度的所述部分卷绕在所述卷绕心轴(41)上；
f2.将所述卷绕心轴(41)与形成至少一个阳极和至少一个阴极的所述带状元件(12、14)的给定长度的所述部分的所述自由端相关联。
4.一种用于制造电能储存装置的机器，所述机器包括：
用于通过连续运动对多个带状元件(10)进行馈送的装置(2)，所述多个带状元件(10)形成至少一个阳极、至少一个阴极、以及置于所述阳极与所述阴极之间的至少一个分隔器元件；
至少一组临时储存辊(30)，至少一组所述临时储存辊(30)被承载在可旋转构件(40)的外周部处，所述可旋转构件(40)具有根据与所述临时储存辊(30)的相应轴线平行的轴线进行的连续运动，并且至少一组所述临时储存辊(30)能够分别对由馈送装置(2)馈送的所述带状元件(10)进行接收和卷绕；
用于将卷绕在所述临时储存辊(30)上的所述带状元件(10)的相应部分按长度切割的装置(9)；
至少一个卷绕心轴(41)，至少一个所述卷绕心轴(41)由所述可旋转构件(40)承载，并且至少一个所述卷绕心轴(41)具有平行于所述临时储存辊(30)的轴线的旋转轴线，所述卷绕心轴(41)能够旋转以对所述带状元件(10)的给定长度的所述部分进行卷绕，所述带状元件(10)彼此叠置；
用于将所述临时储存辊(30)布置在所述卷绕心轴(41)处的装置；
夹持装置(25)，所述夹持装置(25)适于将所述带状元件(10)的给定长度的所述部分的自由端与所述卷绕心轴(41)相关联，以执行以柱形形式对叠置的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分进行卷绕；
用于将所制造出的所述电能储存装置的电池单元(100)进行卸出的装置(43)。
5.根据权利要求4所述的机器，其中，所述可旋转构件(40)承载有规则地分布在所述外周部处的多个成组的所述临时储存辊(30)，多个成组的所述临时储存辊(30)适于以合适的相位关系顺序地对由所述馈送装置(2)馈送的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分进行接收和卷绕，并且将所述带状元件(10)的给定长度的所述部分传送到由所述可旋转构件(40)承载的相应的多个卷绕心轴(41)。
6.根据权利要求4或5所述的机器，其中，所述卷绕心轴(41)包括形状互补的一对本体，在使所述卷绕心轴(41)旋转以对所述带状元件(10)进行卷绕之前，所述一对本体能够在间隔位置与接近位置之间交替地移动成彼此靠近和彼此远离，所述间隔位置用于将所述带状元件(10)的给定长度的所述部分中的至少一个部分的自由端插入到所述一对本体内，所述接近位置用于对所述带状元件(10)的给定长度的所述部分中的所述至少一个部分的所述自由端进行夹持。
7.根据权利要求6所述的机器，其中，形状互补的所述一对本体包括一对的半柱形本体，所述半柱形本体具有能够在所述接近位置中彼此夹持的相对的平坦表面。
8.根据权利要求4或5所述的机器，其中，按尺寸切割的装置(9)能够与相应的交换辊(20)配合，所述交换辊(20)能够从所述馈送装置(2)接收所述带状元件(10)并将所述带状元件(10)相应地传送到所述临时储存辊(30)，所述交换辊(20)分别具有设置成处于空闲的一对区域(26，27)，所述一对区域(26，27)适于保持所述带状元件(10)的置于由所述按尺寸切割的装置(9)限定的切割线的上游和下游的相应自由端(16，17)，随后对所述带状元件(10)的给定长度的所述部分进行切割。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的机器，其中，所述机器包括位于所述馈送装置(2)的下游的缓冲装置(7)，所述缓冲装置(7)能够分别容纳卷起的所述带状元件(10)的可变储备部分，所述缓冲装置(7)中的每个缓冲装置均包括一对表面(71，72)，一对所述表面(71，72)中的一个表面在一对所述表面(71，72)中的另一表面前面展开以引导相应的所述带状元件(10)的解绕，从而在一对所述表面(71，72)之间形成环状部(15)，并且一对所述表面(71，72)与能够使所述表面(71、72)的部分减压的抽吸装置相关联，从而以附着的方式对在所述表面(71、72)上滑动的所述带状元件(10)进行保持。
10.根据权利要求9所述的机器，其中，所述缓冲装置(7)和所述交换辊(20)由摆动框架(73)承载，所述摆动框架(73)在横向于所述交换辊(20)的旋转轴线的竖向平面上，并且所述摆动框架(73)在所述可旋转构件(40)的所述旋转轴线上枢转，以在所述带状元件(10)的给定长度的所述部分卷绕在所述临时储存辊(30)上的所述卷绕步骤期间跟随所述可旋转构件(40)的运动。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的机器，其中，适于将所述临时储存辊(30)布置在所述卷绕心轴(41)处的所述装置包括夹持构件(25)，所述夹持构件(25)相应地布置在所述交换辊(20)处，并且所述夹持构件(25)能够在夹持位置与释放位置之间移动，在所述夹持位置中，卷起的所述带状元件(10)的给定长度的所述部分的所述自由端(17)置于由所述按尺寸切割的装置(9)限定的切割线下游，在所述释放位置中，所述自由端(17)被置于所述卷绕心轴(41)。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的机器，其中，所述卷绕心轴(41)能够旋转，以对所述叠置带状元件(10)的给定长度的所述部分以柱形方式进行卷绕。
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