DE1125983B

DE1125983B - Vorrichtung zur Herstellung von Kondensator- oder Elektrodenwickeln fuer galvanische Zellen, insbesondere elektrische Akkumulatoren

Info

Publication number: DE1125983B
Application number: DEA30007A
Authority: DE
Inventors: Dr Lutz Horn; Fritz Philipp
Original assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Current assignee: Accumulatoren Fabrik AG
Priority date: 1958-07-31
Filing date: 1958-07-31
Publication date: 1962-03-22

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Kondensator- oder Elektrodenwickeln für galvanische Zellen, insbesondere elektrische Akkumulatoren Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kondensator- oder Elektrodenwikkeln für galvanische Zellen, insbesondere elektrische Akkumulatoren.
Das Wickeln von Kondensatoren oder Elektroden für galvanische Zellen ist an sich bekannt. Infolge der großen Empfindlichkeit von Elektroden für galvanische Zellen bzw. von Kondensatorfolien bei Zugbeanspruchung und gegen mechanische Beschädigungen wird jedoch das Aufwickeln auch heute noch größtenteils von Hand ausgeführt, oder es werden hierzu handbetriebene Haspelvorrichtungen verwendet. Dabei tritt jedoch eine Reihe von Nachteilen auf, z. B. entstehen häufig ungleiche Elektrodenabstände, die durch mehr oder weniger straffes Wickeln bedingt sind. Ferner ist bei diesen bekannten Verfahren die Gefahr der Faltenbildung und von Lufteinschlüssen sehr groß, so daß die Wickel unterschiedliche Durchmesser erhalten. Da zur Unterbringung einer möglichst großen Oberfläche diese Wickel in stark gepreßtem Zustand in automatisch gefertigte Hülsen eingebaut werden, ergibt sich weiterhin der Nachteil, daß die fehlerhaften Elektroden- bzw. Kondensatorwickel nicht in die vorgesehenen Hülsen hineinpassen bzw. daß die an den Wickeln außenliegenden Schichten durch den Einbau in die Hülsen stark beschädigt werden. Auf diese Weise treten leicht Kurzschlüsse auf, die den Kondensator bzw. die galvanische Zelle unbrauchbar machen. Durch den beschädigten Teil des Wickels kann auch die Kapazität der Zelle wesentlich herabgesetzt werden.
Ein Teil dieser Mängel läßt sich in bekannter Weise dadurch vermeiden, daß man die Elektroden über Dome wickelt, die einen großen Durchmesser haben. Um den erforderlichen Anpreßdruck und somit den gleichen Abstand der Elektroden beim Einbau aufrechtzuerhalten, müssen diese Dorne im Wickel verbleiben, wobei sie einen großen Teil des zur Verfügung stehenden Raumes in Anspruch nehmen, der für den elektrochemischen Prozeß verlorengeht, wodurch sowohl das Volumen-Kapazitäts- als auch das Gewichts-Kapazitäts-Verhältnis sehr u.ngünstig beeinflußt wird.
Aufgabe der Erfindung war es, eine Vorrichtung zur Herstellung von Kondensator- oder Elektrodenwickeln zu konstruieren, mit deren Hilfe unter Beseitigung der genannten Nachteile Kondensator- oder Elektrodenwickel automatisch hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein unter beliebig wählbarem Druck stehendes Druckrollenpaar so angeordnet ist, daß die Druckrichtungen beider Druckrollen einen Winkel bilden, der von 180' verschieden ist, daß ein dreh- und verschiebbarer, zu den Druckrollen achsparallelliegender geschlitzter Dorn den Elektroden- oder Kondensatorwickel aufnimmt und daß ferner eine Andruckvorrichtung vorgesehen ist, welche den Becher über den fertigen Wickel schiebt.
Da die Elektrodenwickel für galvanische Zellen zweckmäßigerweise in feuchtem Zustand der pastierten Elektroden eingebaut werden, kann an der Wickelvorrichtung ein Kontrollgerät angebracht werden. Dabei liegt der geschlitzte Dorn z. B. am positiven Pol einer Gleichstromquelle, während der negative Pol über einen Voltmeter, Widerstand und Unterbrecher mit dem Führungsblech verbunden ist. Nach Fertigstellung des Wickels und nach Einbringung in den Becher kann der Stromkreis geschlossen werden, wobei der Zeiger des Voltmeters eine Spannung anzeigen muß. Ist dies nicht der Fall, so ist die Zelle kurzgeschlossen. In ähnlicher Weise kann auch der innere Widerstand der Zelle gemessen werden. Beim Wikkeln von Kondensatoren kann eine Vorrichtung zur Kapazitätsmessung angebracht werden.
An Hand der Zeichnungen wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben: In der Fig. 1 ist eine Teilansicht der Maschine nach der Erfindung gezeigt. Der Wickeldorn 1 hat einen horizontalen Schlitz 2 und ist in der seitlichen Führung und Begrenzung3 gelagert. Er läßt sich durch eine Zahnrad- und Zahnstangenkombination 4 von links nach rechts oder umgekehrt bewegen. Eine weitere seitliche Begrenzung 5 kann in gleicher Weise durch ein Zahnstangen- und Zahnradelenlent in axialer Richtung bewegt werden. Die Elektrodenbänder, beispielsweise bestehend aus einem positiven Band, einem Separatorband und einem negativen Band, werden nunmehr in den Schlitz des Doms eingeführt. Das Einführen ist aus der Fig. 2 ersichtlich. Das Bandpaket wird nach Ausfahren des Bolzens 5 (s. Fig. 1) in den Schlitz 2 seitlich eingeschoben. Diese Art der Einführung sichert bei dem späteren Wickeln einerseits ein festes, unverrückbares Mitnehmen durch den Dorn und gestattet andererseits, nach Fertigstellung des Wickels den Dorn ohne Beschädigung aus dem Wickel herauszuziehen.
In der Fig. 2 sind mit gleichen Ziffern die bereits in der Fig. 1 bezeichneten Maschinenelemente in Seitenansicht dargestellt. Des weiteren ist aus der Fig. 2 ersichtlich, daß das Band auf einer beweglichen, federnd gelagerten Gleitschiene 6 zum Wickeldorn geführt wird. Unter dein Wickeldom befindet sich eine Druckrolle 7. Diese Druckrolle ist mit der Gleitschiene federnd gekoppelt, steht demzufolge unter Federdruck und drückt so an den durch Drehen des Wickeldorns entstehenden Elektrodenwickel. Dieser Druck allein würde jedoch nicht ausreichen, um ein gleichmäßiges, faltenfreies Wickeln zu erzielen. Daher wird eine Oberrolle 8, die auf einem schräg angeordneten Arm sitzt, in einem von 180' verschiedenen Winkel zur Unterrolle auf den Wickel gepreßt. Dabei ist die Winkelstellung der Druckrollen gegeneinander so gewählt, daß die Elektroden beim Einlaufen in den Wickel etwas gestreckt werden. Der Anpreßdruck beider Druckrollen wird von einer hydraulisch oder pneumatisch einstellbaren Kraftquelle betätigt und bleibt während des gesamten Wickelvorganges konstant. Er ist so eingestellt, daß Ober- und Unterrolle den gleichen Druck auf den Elektrodenwickel ausüben.
In Fig. 3 ist dargestellt, wie der Elektrodenwickel unter dem Einfluß der beiden Druckrollen zu seiner gewünschten Größe aufgerollt wird. Wenn der Elektrodenwickel den gewünschten Durchmesser erreicht hat bzw. die vorgesehenen Elektrodenbänder in vollständiger Länge aufgewickelt sind, wird die hydraulisch oder pneumatisch betriebene Druckrolle in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen. Dann wird der Bolzen 5 abgezogen, so daß der Elektrodenwickel frei liegt, jedoch immer noch befestigt auf dem geschlitzten Dorn festliegt, wobei ein Aufschnellen des Wickels durch die unter Federdruck stehende Unterrolle vermieden wird.
Zur Herstellung von Sekundärelementen benötigt man zylindrische Zellengefäße zur Aufnahme der Elektroden. Ein derartiges Gefäß 9 ist in Fig. 4 dargestellt. Durch das Abfahren der Gleitschiene 6 wird genügend Platz geschaffen, um den Becher 9 mit Hilfe des Zahnstangengetriebes und des Bolzens 5 über den Elektrodenwickel zu schieben. Damit ist das Elektrodenpaket in den Zellenbecher eingebracht. Nunmehr wird durch das Ausfahren des geschlitzten Doms aus dem Wickelpaket, was durch die in Fig. 5 dargestellte Bewegung vor sich geht, der Wickel einschließlich des Zellenbechers 9 aus der Vorrichtung genommen, dabei spreizt der Wickel auf und füllt nunmehr den gesamten Innenraum des Zellenbechers 9 aus.
Da der Dorn 1 vergleichsweise klein gemacht werden kann, z. B. von 5 mm Durchmesser bei einem Wickeldurchmesser von 30 mm, handelt es sich bei dem vorliegenden Vorgang im wesentlichen um die Herstellung eines domfreien Wickels. Der beim Wikkeln vom Dorn benötigte Raum ist so klein, daß er nach dem Aufspreizen der Elektroden voll ausgefüllt wird im Gegensatz zu bekannten Wickelverfahren mit einem im Wickel verbleibenden Dorn, dessen Größe einen großen Totraum bedingt.
In Fig. 6 ist zur Verdeutlichung die Vorrichtung in perspektivischer Ansicht dargestellt. Weiterhin zeigt die Fig. 6 Meßinstrumente, die an der Wickelmaschine angebracht werden können, d. h. ein Voltmeter 10 und ein Ohmmeter 11 nebst den Unterbrechertasten 12, 13, 14. Es ist auch schematisch angedeutet, daß der positive Pol der Gleichstromquelle mit dem geschlitzten Dom 1 und der negative Pol mit der Gleitschiene 6 verbunden ist.
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Vorrichtung gelingt es, fehlerfreie Elektroden- bzw. Kondensatorwickel herzustellen, wobei der Abstand zwischen zwei Elektroden bzw. Kondensatorfolien über die ganze Länge des Wickels hinweg vollkommen konstant ist.

Claims

PATENTANSPRUCH-Vorrichtung zur Herstellung von Kondensator-oder Elektrodenwickeln für galvanische Zellen, insbesondere elektrischeAkkumulatoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter beliebig wählbarem Druck stehendes Druckrollenpaar so, angeordnet ist, daß die Druckrichtungen beider Druckrollen einen Winkel bilden, der von 180' verschieden ist, daß ein dreh- und verschiebbarer, zu den Druckrollen achsparallelliegender geschlitzter Dom den Elektroden- oder Kondensatorwickel aufnimmt und daß ferner eine Andruckvorrichtung vorgesehen ist, welche den Becher über den fertigen Wickel schiebt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 600 100, 681513, 911506; USA.-Patentschrift Nr. 2 617 605.