KR20230010594A

KR20230010594A - 전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템 및 관련 방법

Info

Publication number: KR20230010594A
Application number: KR1020220084938A
Authority: KR
Inventors: 마시밀리아노 세일; 실비오 쎄사
Original assignee: 만츠 이태리 에스.알.엘.
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2023-01-19
Also published as: JP2023011531A; US20230010608A1; EP4119475A1; CA3167274A1; CN115611045A

Abstract

전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 재료의 릴(reel)(2)을 교체하기 위한 시스템(1)이 설명되며, 이 시스템은 저장 또는 수용 스테이션으로부터 릴(2)을 교환 스테이션에 운반하기 위한 자기 주행 차량(7); 차량(7)에 의해 지탱되며, 릴(2)을 지지하고 또한 교환 스테이션에서 그 릴을 저장 장치의 제조를 위한 자동 기계(3)의 공급 유닛(4)에 전달하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 지지 스핀들(8); 및 차량(7)에 의해 지탱되고 적어도 하나의 그립퍼(12)를 포함하는 그립핑 부재(11; 11')를 포함하며, 그립퍼는 지지 스핀들(8)에 의해 지지되는 릴(2)의 초기 플랩(2a)을 수용하여 잡고 또한 그러한 초기 플랩(2a)을 이 초기 플랩의 풀림 경로(T)를 따라 인장된 상태로 유지시키도록 구성된다.

Description

전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템 및 관련 방법{SYSTEM FOR REPLACING A REEL OF MATERIAL FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICAL ENERGY STORAGE DEVICES AND RELATED METHOD}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 특허 출원은 2021년 7월 12일에 출원된 이탈리아 특허 출원 번호 102021000018266로부터 우선권을 주장하고, 이의 전체 개시 내용은 여기에 참조로 포함된다.

본 발명은 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴(reel), 특히 전극 또는 세퍼레이터의 스트립의 릴을 교체하기 위한 시스템 및 관련 방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은, 유리하게는, 다음 설명이 일반성을 잃지 않고 명백히 언급할 재충전 가능한 배터리, 예를 들어 금속 캔 안에 들어 있거나 (일반적으로 파우치(pouch)형이라고 하는) 동봉된 평면형 배터리, 또는 원통형 와인딩(winding)으로 구성된 원통형 배터리(예컨대, 젤리 롤형)의 제조에 유리하게 적용되지만, 이에 한정되지 않는다.

전기 에너지 저장 장치, 특히 재충전 가능한 배터리 또는 캐패시터의 제조를 위한 자동 기계가 알려져 있다.

재충전 가능한 배터리는, 일반적으로, 교대로 있는 전극-세퍼레이터-전극-세퍼레이터 구조에 따라 서로에 대해 엇갈려 배치되는 2개의 전극(음극 및 양극) 층 및 적어드 2개의 세퍼레이터 층을 포함한다.

제조 공정 내에서, 이러한 층들은 각각 처음에 릴에 감긴 스트립 형태로 제공된다.

원통형 배터리의 경우, 위에서 언급된 자동 기계의 각각의 공급 유닛에 의해 전극 스트립 및 세퍼레이터 스트립을, 모두 회전 권취 코어 쪽으로 수렴하는 서로 다른 공급 경로들을 따라 공급하는 것이 알려져 있고, 그 권취 코어는 원통형 와인딩을 형성하도록 교대 방식으로 서로에 대해 엇갈려 배치되는 전극 스트립과 세퍼레이터 스트립을 유지하고 감도록(일반적으로 기다란 형상의 지지부를 중심으로) 구성된다.

이어서, 원통형 와인딩은 일반적으로 보호 테이프 층에 의해 폐쇄되고 배터리를 형성하기 위한 추가 유닛에 공급된다.

금속 캔 안에 들어 있거나 (파우치 배터리라고도 하는) 동봉된 평면형 배터리의 경우에, 전극 스트립과 세퍼레이터 스트립은 이들 모두를 롤링 유닛 쪽으로 수렴시키기 위한 각각의 공급 경로를 따라 공급되며, 그 롤링 유닛 내부에서 스트립들은 서로에 대해 적층된다. 필요한 경우에, 적층 중에, 앞에서 언급한 전극 스트립과 세퍼레이터 스트립은 2개의 추가 보호 층(역시 스트립형임) 사이에 배치된다. 이러한 보호 층은 롤링 유닛 내부의 전극 스트립 및 세퍼레이터 스트립을 보호하도록 구성되며, 일반적으로 이 유닛의 출구에서 제거된다.

어떤 유형의 재충전 가능한 배터리 또는 캐패시터가 제조되든, 위에서 언급된 유형의 자동 기계는 일반적으로, 상대적인 지지 축 또는 스핀들에 의해 처음에 각각 지지되는 각각의 릴에 감기는 세퍼레이터 및 전극의 스트립의 위에서 언급된 공급 유닛을 포함한다.

제조 공정 동안에, 그 제조 공정의 연속성을 보장하기 위해 공급 장치에는 전극 및 세퍼레이터의 스트립이 채워진 릴이 지속적으로 제공되어야 한다.

따라서 소진된 릴을 채워진 릴로 교체할 필요가 있는 것으로 알려져 있다. 일반적으로, 각 소진된 릴을 채워진 릴로 교환하는 것은 작업자에 의해 수동으로 수행된다.

일반적으로, 공급 유닛은 편리하게 각 재료 스트립을 위한 2개의 릴을 지지하도록 되어 있다. 특히, 공급 유닛은 공급될 각 재료 스트립을 위한 한 쌍의 지지 축 또는 스핀들을 포함하며, 그 스핀들 중의 하나는 풀리는 릴을 지지하고 다른 스핀들은 채워진 릴을 지지한다.

전술한 바에 따르면, 제조 중단을 방지하기 위해, 알려진 유형의 공급 장치는 각 쌍의 스핀들(따라서 주어진 세퍼레이터 또는 전극 스트립의 릴)에 대해, 소진중인 릴의 최종 플랩을 채워진 릴의 초기 플랩에 자동적으로 연결하도록 구성된 접합(splicing) 장치(일반적으로 접합기로 알려져 있음)를 포함한다.

이와 관련하여, 작업자는 채워진 릴(이미 각각의 지지 스핀들에 탑재됨)의 초기 플랩을 수동으로 접합기에 배치하는 것으로 충분하다. 이때, 풀리는 릴이 소모되면 접합이 자동적으로 수행될 것이다.

"이전(old)" 릴이 소진되면, 그 릴은 다른 채워진 릴로 교환(교체)되며, 채워진 릴이 이미 공급 유닛에 탑재되어 있을 때, 그 채워진 릴의 초기 플랩이 풀리고(일반적으로 폐쇄 테이프가 제거됨), 위에서 설명한 바와 같이, 접합기에 배치된다.

이러한 방식으로, 세퍼레이터 또는 전극의 각 스트립의 릴의 교환은 제조의 중단 없이 일어날 수 있다.

앞에서 언급한 유형의 릴을 교환하기 위한 기계 및 방법이 기능적으로 그리고 구조적으로 유효하지만, 본 출원인은 특히 생산 속도, 오류의 최소화 및 작업자의 안전과 관련하여 추가 개선이 필요하다는 점을 인식했다.

본 발명의 목적은, 신뢰성이 높고 비용이 제한되며 또한 공지된 유형의 기계와 관련하여 위에서 명시된 요구 사항 중의 적어도 일부를 충족할 수 있는, 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템 및 관련 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 이하의 독립 청구항, 그리고 바람직하게는 그 독립 청구항에 직간접적으로 종속된 청구항들 중 임의의 청구항에 청구되어 있는 바에 따른, 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템 및 관련 방법으로 달성된다.

청구 범위는 본 설명의 일체적인 부분을 형성하는 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 일부 비제한적인 바람직한 실시 형태가 첨부 도면의 도움으로 단순한 예로서 다음에서 설명된다.
도 1은 본 발명에 따라 구현된 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템의 정면 개략도이며, 일부는 명료성을 위해 제거되어 있다.
도 2는 도 1의 시스템의 측면도이다.
도 3 내지 도 10은 많은 별개의 후속 작동 조건 동안 도 1의 시스템의 개략적인 측면도이며, 일부는 명료성을 위해 제거되어 있다.
도 11a 및 11b는 2개의 후속 작동 조건 동안 도 1의 시스템의 세부 사항의 확대 정면도를 도시하며, 일부는 명료성을 위해 제거되어 있다.
도 12는 대안적인 실시 형태에 따라 구현된 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템의 개략적인 정면도이며, 일부는 명료성을 위해 제거되어 있다.

첨부된 도면을 참조하면, 참조 번호 "1"은 전체적으로 전기 에너지 저장 장치를 제조하기 위한 재료의 릴(2), 특히 저장 장치가 제조되는 전극(음극 또는 양극) 또는 세퍼레이터의 스트립의 릴(2)을 교체하기 위한 시스템을 전체적으로 나타낸다.

특히, 본 발명은, 유리하게는, 다음 설명이 일반성을 잃지 않고 명백히 언급할 재충전 가능한 배터리, 예를 들어 금속 캔 안에 들어 있거나 (일반적으로 파우치형이라고 하는) 동봉된 평면형 배터리, 또는 원통형 와인딩으로 구성된 원통형 배터리(예컨대, 젤리 롤형)의 제조에 유리하게 적용되지만, 이에 한정되지 않는다.

보다 구체적으로, 시스템(1)은 다음을 포함하는 재충전 가능한 배터리의 제조 어셈블리(100)에서 릴 교환을 수행하는 데에 사용된다:

- 이하에서 더 잘 설명되는 바와 같은 시스템(1); 및

- 전극 및 세퍼레이터 스트립으로부터 재충전 가능한 배터리를 제조하도록(더 정확하게는, 실제 배터리가 얻어질 전지(예컨대, 단전지(monocell))를 제조하도록) 구성되는 작동 유닛(도시되지 않음), 및 처음에 릴(2)에 감겨 있는 스트립을 하류에 배치되어 있는 작동 유닛에 공급하도록 구성되어 있는 공급 유닛(4)(개략적으로 도시되어 있음)을 갖는 자동 기계(3)(그 자체 알려져 있고, 상세히 설명되지 않으며 도 3 내지 10에 부분적으로만 도시되어 있음).

본 설명 및 첨부된 청구 범위에서, "릴 교환"은, 소진되고 있는 또는 소진된 릴, 즉 상대적인 재료 스트립을 푸는 것을 거의 완료한 또는 완료한 릴이 본 발명에 따른 시스템(1)에 의해 채워진 릴, 즉 여전히 전체 재료 스트립을 포함하는 릴로 교체되는 것으로 이해하면 된다.

공급 유닛(4)은 릴로부터 전극 또는 세퍼레이터의 상대적 스트립의 풀림을 결정하기 위해 회전하는 각각의 릴(2)을 수용하고 지지하도록 되어 있는 복수의 지지 축 또는 스핀들(5)을 포함한다.

제조 공정 동안에, 공급 유닛(4)에는 공정의 연속성을 보장하기 위해 전극과 세퍼레이터의 스트립의 전체 릴(2)이 지속적으로 제공되어야 한다.

공급 유닛(4)은 편리하게 전극 또는 세퍼레이터의 각 스트립을 위한 2개의 릴(2)을 지지하도록 되어 있다. 특히, 공급 유닛(4)은 공급될 각 재료 스트립을 위한 한 쌍의 스핀들(5)을 포함하며, 그 중의 한 스핀들은 풀리는 릴(2)을 지지하고, 다른 스핀들은 채워진 릴(2)을 지지한다.

전술한 바에 따르면, 제조의 중단을 방지하기 위해, 공급 유닛(4)은, 각 쌍의 지지 스핀들(5)(따라서 세퍼레이터 또는 전극의 주어진 스트립의 각 쌍의 릴(2))에 대해, 소진되는 릴(2)의 최종 플랩을 채워진 릴(2)의 초기 플랩에 자동적으로 연결하도록 구성된 접합 장치 또는 접합기(그 자체 알려져 있고 상세히 설명되지 않으며 또한 도시되어 있지 않음)를 포함한다.

구체적으로, 접합 장치는 채워진 릴(2)의 초기 플랩을 잡도록 되어 있는 그립퍼(6)를 갖는 수용 부재를 포함한다.

따라서, 제조 공정의 연속성을 보장하기 위해, 소진된 릴(2)을 채워진("새로운") 릴(2)로 교환할 필요성이 느껴진다.

첨부된 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 시스템(1)은 다음을 포함한다:

- 저장 또는 수용 스테이션으로부터 릴(2)을 어셈블리(100)의 교환 스테이션에 운반하기 위한 적어도 하나의 차량(7), 바람직하게는 자기 주행 차량; 및

- 차량(7)에 의해 지탱되며, 한번에 하나의 릴(2)을 지지하고 또한 교환 스테이션에서 그 릴을 공급 유닛(4), 특히, 소진중인 또는 소진된 릴을 지지하고 그래서 채워진 릴(2)을 필요로 하는 공급 유닛(4)의 스핀들(5) 중의 하나에 전달하도록 구성되어 있는 적어도 하나의 지지 축 또는 스핀들(8).

일 실시 형태에서, 차량(7)은 바람직하게는 공지된 유형의 컨베이어 트롤리로 형성되며, 본체(10), 본체(10)에 고정된 복수의 바퀴(21), 및 본체(10)에 고정되고 바람직하게는 바퀴(21)의 안착 지면에 대해 수직인 방향으로 본체로부터 연장되어 있는 지지 직립부(20)를 포함한다. 특히, 바퀴(21)는 고무 바퀴이다. 다른 비제한적인 실시 형태에서, 차량(7)은 레일 상에서 이동하도록 구성된다.

스핀들(8)은 직립부(20)에 고정되고 그 직립부로부터 외팔보식으로 연장된다.

편리하게도, 차량(7)에는, 차량(7)의 자기 주행을 가능하게 하도록 구성된 센서(그 자체로 알려져 있고 상세하게 설명되지 않고 또한 도시되지 않음), 예를 들어 레이더 또는 LIDAR 시스템, 광전기 배리어 안전 시스템, 레이저 시스템 등; 및 센서에 의해 검출된 데이터를 관리하고, 이러한 데이터에 기초하여, 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션까지의 차량(7)의 궤적을 제어하여 차량의 자기 주행을 결정하도록 구성된 제어 유닛(도시되지 않음)이 제공된다.

일 실시 형태에서, 차량(7)은 본체(10)에 고정된 슬라이드에 의해 주행 트랙 상에서 자기 추진된다. 예컨대, 어셈블리는 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션까지의 차량(7)의 각각의 궤적을 규정하는 레일 시스템을 포함한다.

본 발명에 따르면, 시스템은 차량(7)에 의해 지탱되는 그립핑 부재(11)를 포함하고, 이 그립핑 부재는 적어도 하나의 그립퍼(12)를 포함하고, 이 그립퍼는 스핀들(8)에 의해 지지되는 릴(2)의 초기 플랩(2a)을 수용하고 잡고 이러한 초기 플랩(2a)을 이 초기 플랩의 초기 풀림 경로(T)(도 11a 및 11b에 도시되어 있음)를 따라 인장된(장력을 받는) 상태로 유지시키도록 구성된다.

편리하게, 그립핑 부재(11), 특히 그립퍼(12)는 풀림 경로(T)를 따라 배치된다.

일 실시 형태에서, 시스템(1)은 차량(7)에 의해 지탱되는 차단 장치(미도시), 예컨대 브레이크를 더 포함하는데, 이 차단 장치는 풀림 경로(T)를 따라 초기 플랩(2a)을 인장된 상태로 유지시키도록 사용시에 릴(2)의 지지 스핀들(8)과 동축인 회전 축선에 대한 릴(2)의 각변위를 차단하도록 구성되어 있다.

차단 장치는 외부로부터 릴(2)에 작용하는 정지 기구, 예를 들어, 압력으로 릴에 작용하여 릴(2)에 감겨 있는 재료 스트립의 풀림을 차단하는 카운터 롤러로 형성될 수 있는 것으로 이해된다. 이러한 경우에, 차단 장치의 구조는 이전 경우에 비해 단순화된다. 다른 비제한적인 경우에, 차단 장치는, 토크가 유지되고 스핀들(8)을 회전시키는 전기 모터로 형성될 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 그립핑 부재(11)는, 풀림 경로(T)를 따라 서로 이격되어 배치되는(즉, 풀림 경로(T)와 정렬되지만 서로로부터 영이 아닌 거리를 두고 배치됨) 한쌍의 그립퍼(12)를 포함하며, 이 그립퍼는 초기 플랩(2a)을 그의 이격된 부분(2b)에서 잡도록 구성되어 있어, 잡힌 부분(2b) 사이의 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)이 인장된 상태로 유지된다(도 11b).

다시 말해서, 단지 하나가 아닌 2개의 그립퍼(12)가 존재함으로써, 이하에서 명백한 바와 같이, 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)은 차량(7)의 이동 동안 및 릴(2)의 전달 동안 인장된 상태로 유지되는 것이 보장된다.

이러한 경우, 상대적으로 복잡하고 제조 비용이 많이 들 수 있는 전술한 릴(2)의 각도 차단 장치가 필요하지 않아, 구조가 단순화되고 비용이 절감된다.

유리하게는, 각 그립퍼(12)는 움직일 수 있는데, 특히 두 그립퍼(12)는, 초기 플랩(2a)을 잡고 이 플랩의 장력을 결정하는(예컨대, 플랩에 장력을 주는) 후퇴 위치(도 7 및 8)와, 인장된 초기 플랩(2a)을 공급 유닛(4), 특히 접합 장치 또는 접합 장치의 접합기의 그립퍼(6)에 전달하는 전진 위치(도 9) 사이에서 동시에 그리고 일체적으로 움직일 수 있다.

이와 관련하여, 시스템(1)은, 각 그립퍼(12)를 후퇴 위치로부터 전진 위치로 이동시키도록 구성된 밀기 장치(13)를 포함한다.

구체적으로, 밀기 장치(13)는 또한 차량(7)의 지지 스핀들(8)로부터, 채워진 릴(2)을 수용할 필요가 있는 공급 유닛(4)의 지지 스핀들(5)에 릴(2)을 이동시키도록 구성된다.

보다 정확하게는, 스핀들(8)은, 차량(7)이 교환 스테이션에 있을 때 채워진 릴(2)을 수용할 필요가 있는 공급 유닛(4)의 스핀들(5)에 작동적으로 연결되도록 구성된다.

일 실시 형태에서, 밀기 장치(13)는 전기 액추에이터, 예를 들어, 무한 수명을 갖는 선형 또는 회전 모터, 또는 공압 액츄에이터에 의해 제어되는 푸시 바로 형성된다.

보다 구체적으로, 이러한 푸시 바는 그립퍼(12)에 작동적으로 연결되고, 예를 들어 위에서 언급된 전기 액츄에이터에 의해, 그립퍼(12)를 이동시키기 위해 직립부(20)로부터 빠질 수 있다.

대안적인 실시 형태에서, 밀기 장치(13)는 스프링 핀으로 형성된다.

대안적인 실시 형태에서, 밀기 장치(13)는, 공급 유닛(4) 쪽으로 연장하거나 직립부(20) 쪽으로 복귀하도록 신축자재한(telescopic) 구성의 스핀들(8)로 형성된다.

바람직하게는, 스핀들(8)은, 형상 결합에 의해 공급 유닛(4)의 스핀들(5)에 결합되도록 구성된 성형된 말단부(14)(도 4, 5, 8 및 9)를 포함한다.

더 구체적으로, 스핀들(5)은 위에서 언급된 형상 결합을 얻기 위해 말단부(14)에 상보적으로 성형된 상대 말단부(15)를 포함한다.

이러한 방식으로, 릴(2)의 교환, 즉 밀기 장치(13)에 의해 릴이 스핀들(8)로부터 스핀들(5)에 전달되는 것이, 서로에의 결합이 실제로 일어났을 때만 안전한 방식으로 일어나게 된다.

설명된 예에서, 말단부(14)는 원추형 공동을 갖는 반면, 말단부(15)는 그 공동에 상보적인 원추 형상을 갖는다.

위에서 언급된 원추 형상은, 스핀들(5, 8)의 가능한 정렬 불량을 최소화하고 제거하는 말단부(14)에의 말단부(15)의 결합에 대한 유도를 이루기 때문에 특히 유리하다.

바람직하게는, 각 릴(2)은 편리하게 강성적인 코어(17)에 감겨 있다.

실제로, 각 코어(17)는 원통형 중공체로 형성되어, 스핀들(8) 및/또는 스핀들(5)과 결합하도록 되어 있는 상대 릴(2)의 허브를 형성한다.

편리하게는, 그립퍼(12)는 스핀들(8)에 슬라이딩 가능하게 장착되고(이와 관련하여 도 8, 9 참조) 밀기 장치(13)에 작동적으로 연결되는 분리기(22)에 의해 지탱된다(그에 고정됨).

분리기(22)는 또한 밀기 장치(13)에 의해 작동되는 코어(17)의 밀기를 결정하기 위해, 스핀들(8)에 의해 지지되는 각 채워진 릴(2)의 코어(17)에 작동적으로 연결 가능하다.

실제로, 밀기 장치(13)는 분리기(22)에 의해 코어(17)를 이동시킨다.

전술한 내용에 비추어, 밀기 장치(13)는,

- 스핀들(8)이 스핀들(5)에 연결될 때, 각 지지되는 릴(2)을 스핀들(8)로부터 공급 유닛(4)의 스핀들(5)에 이동시키고, 그리고 동시에

- 그립퍼(12)를 릴(2)과 일체적으로 후퇴 위치로부터 전진 위치로 이동시키도록 구성된다.

유리하게는, 그립퍼(12)는 초기 플랩(2a)의 부분(2b)을 잡아, 초기 플랩의 중심 부분(2c)의 장력을 결정하고 또한 특히 그립퍼(12)가 초기 플랩(2a)을 놓아 줄 때까지, 이러한 중심 부분(2c)이 적어도 후퇴 위치로부터 전진 위치로의 그립퍼(12)의 이동 동안에 인장된 상태로 유지되게 한다.

더 구체적으로, 그립퍼(12)는 초기 플랩(2a)의 인장된 중심 부분(2c)을 그러한 그립퍼(6)에 전달하기 위해 공급 유닛(4)의 접합 장치의 그립퍼(6)를 전진 위치에서 수용하도록 구성된다.

전술한 구성 덕분에, 릴(2)은 차량(7)으로부터 공급 유닛(4)에 전달되어(즉, 릴(2) 교환이 수행됨), 접합 장치가 명목적인 방식으로 자동적으로 그리고 작업자의 개입 필요 없이 편리하게 인장된 초기 플랩(2a)을 받아 잡을 수 있다.

이 결과, 생산 속도가 증가되고, 작업자에 의해 발생할 수 있는 오류가 최소화되며, 작업자의 사고의 위험이 감소되고, 그래서 어셈블리(100)의 안전 조건이 개선된다.

유리하게는, 시스템(1)은 또한 스핀들(8)에 의해 지지되는 릴(2)로부터 초기 플랩(2a)을 분리하고 이를 그립핑 부재(11)에 공급하기 위해 풀림 경로(T)를 따라 풀도록 구성된 풀기 장치(16)를 포함한다.

도 11a 및 11b에 도시되어 있는 비제한적인 실시 형태에 따르면, 풀기 장치는 스핀들(8)과 관련되어 있는 카운터 롤러(16)를 포함하는데, 이 카운터 롤러는, 스핀들(8) 및 사용시에 이 스핀들에 의해 지지되는 릴(2)로부터 이격되는 개방 구성(도 11a)과 그러한 릴(2)에 접촉 가압되는(밀리는) 폐쇄 구성(도 11b) 사이에서 움직일 수 있다(특히, 위에서 언급된 제어 유닛으로 제어 가능함).

더욱이, 카운터 롤러(16)는, 스핀들(8)에 대한 릴(2)의 회전을 결정하고 릴(2)로부터 초기 플랩(2a)의 분리 및 풀림 경로(T)를 따라 그립핑 부재(11), 즉 그립퍼(12) 쪽으로 일어나는 초기 플랩(2a)의 풀림을 야기하기 위해 회전 작동 가능하다(도 11b).

대안적으로 또는 추가적으로, 풀기 장치는 스핀들(8)의 회전을 제어하도록 구성된 전기 모터를 포함한다.

일부 비제한적인 경우에, 풀기 장치는 플랩(2a)을 릴(2)의 나머지 부분에 구속하는 접착 테이프를 절단하거나 제거하도록 구성된 개방 요소를 포함한다.

편리하게도, 시스템(1)은 바람직하게는 분리기(22)에 의해 지탱되고 경로(T)를 따라 풀리는 초기 플랩(2a)을 안내하도록 구성된 일련의 이탈 부재(23)를 더 포함한다.

이러한 구성 덕분에, 작업자의 개입 필요성이 더욱 줄어드는데, 작업자는 릴(2)을 스핀들(8)에 싣기만 하면 된다. 이렇게 해서 어셈블리(100) 내의 생산 속도가 증가하고 오류 및 사고의 위험이 모두 간단하고 비용 효과적인 방식으로 감소된다.

일 실시 형태에서, 또한 어셈블리(100)의 보관 또는 수용 스테이션으로부터 릴(2)의 철수는 자동화된 방식으로 이루어지며, 특히 보관 스테이션은 자동 창고를 포함한다.

일부 비제한적인 실시 형태에 따르면, 보관 또는 수용 스테이션은 전기 에너지 저장 장치의 제조 체인에서 상류에 있는 기계에 배치된다. 특히, 보관 또는 수용 스테이션은 릴(2)이 완성되는 스테이션에 대응한다. 따라서, 이러한 경우에, 릴(2)은 이 릴을 감는 기계에 의해, 릴을 푸는 기계에 직접 전달된다.

여기에 설명되고 도시된 비제한적인 예에서, 시스템(1)은 2개의 지지 스핀들(8)을 포함하는데, 두 지지 스핀들은 직립부(20)로부터 외팔보식으로 연장된다. 다시 말해, 차량(7)은 2개의 지지 스핀들(8)을 지탱한다.

보다 정확하게는, 차량(7)은 직립부(20)에 움직일 수 있게 장착되는 회전 가능한 플레이트(19)를 포함하고, 이 플레이트에는 스핀들(8)이 그로부터 외팔보식으로 연장되도록 고정된다.

릴 교환을 수행하기 위해 플레이트(19)는, 교환 스테이션에서(즉, 편리하게는, 차량(7)이 교환 스테이션에 있을 때), 다음과 같은 두 위치 사이에서 움직일 수 있다.

- 제 1 스핀들(8)이 기계(3)의 공급 유닛(4), 즉 상대 스핀들(5)로부터 소모된 릴(2)의 코어(17)를 인출/받도록 되어 있고 또한 제 2 스핀들(8)이 채워진릴(2)(소진된 릴의 교체시에 위에서 언급된 스핀들(5)에 공급됨)을 지지하는 제 1 위치(도 4 및 5); 및

- 제 2 스핀들(8)이 채워진 릴(2)을 공급 유닛(4), 즉 스핀들(5)에 전달하도록 되어 있고 또한 제 1 스핀들(8)이 이전에 스핀들(5)로부터 받은 소진된 릴(2)의 코어(17)을 지지하는 제 2 위치(도 7, 8 및 9).

특히, 회전 가능한 플레이트(19)는 회전축(A)(바람직하게는 수평임(직립부(20)에 수직임))을 중심으로 회전 가능한 방식으로 직립부(20)에 고정된다.

유리하게는, 그립핑 부재(11)는 각 스핀들(8)을 위한 적어도 하나의 그립퍼(12)를 포함한다.

특히, 그립핑 부재(11)는 각 스핀들(8)을 위한 한 쌍의 그립퍼(12)를 포함하며, 이 그립퍼는 전술한 바에 따라 작동한다.

본 발명에 따라 구현된 릴 교환 시스템(1)의 작동은 특히 도 3 내지 10을 참조하여 그리고 차량(7)이 릴 교환을 수행하기 위해 공급 유닛(4)에 공급될 채워진 릴(2)을 인출한 초기 조건을 참조하여 설명될 것이다. 특히, 두 스핀들(8) 중의 하나는 채워진 릴(2)을 지탱하고, 다른 스핀들은 소진된 릴(2)의 코어(17)를 받기를 기다리는 동안에 자유로운 상태이다(비어 있음).

그러한 조건에서, 제어 유닛은, 센서로부터 받은 데이터에 기초하여, 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션까지 미리 설정된 궤적을 따르는 차량(7)의 이동을 제어한다(도 3).

그러한 위치에 도달하면, 차량(7)은 교환될 소진된 릴(2)의 코어(17)를 지지하는 공급 유닛(4)의 스핀들(5)에의 빈 스핀들(8)의 결합을 결정하기 위해 전진한다(도 4). 편리하게는, 공급 유닛(4)은, 스핀들(5)에 의해 지지되는 코어(17)를 스핀들(5)에 (형상) 결합된 스핀들(8) 쪽으로 이동시키도록 구성된 밀기 장치(18)(바람직하게는 각 스핀들(5)을 위한 것이며 밀기 장치(13)와 실질적으로 동일한 유형의 밀기 장치)를 포함한다.

도시되지 않은 일부 비제한적인 경우에, 밀기 장치(18)는 대신에 차량(7)에 의해 지지된다. 이러한 방식으로, 이는 공급 유닛(4)에 대한 수정을 방지한다.

코어(17)의 이동이 수행되면, 차량(7)은 스핀들(8)을 스핀들(5)로부터 분리하기 위해 공급 유닛(4)으로부터 이격되고(도 6), 따라서 제어 유닛은 회전 가능한 플레이트(19)의 회전을 제어하며, 그래서 채워진 릴(2)을 지지하는 스핀들(8)이 소진된 릴(2)의 코어(17)를 지지하는 스핀들(8)을 대신하고 스핀들(5)과 대향한다(도 7). 상황에 따라 또는 이전에, 예를 들어, 카운터 롤러(16)는 풀림 경로(T)를 따르는 초기 플랩(2a)의 분리 및 풀림을 결정하고, 상대적 그립퍼(12)는 초기 플랩(2a)을 잡는다(도 7). 이러한 조건에서, 초기 플랩(2a)이 인장되고, 특히 중심 부분(2c)이 인장되며, 더욱 특히 이러한 부분은, 그립퍼(12)가 접합 장치의 그립퍼(6)에 플랩(2a)을 전달할 때까지 인장된 상태로 유지된다.

이때, 차량(7)은 공급 유닛(4)에 다시 가까이 이동하도록 제어되어, 스핀들(5)에 대한 채워진 릴(2)을 지지하는 스핀들(8)의 결합을 결정한다(도 8). 중심부분(2c)은 항상 인장된 상태로 유지된다.

그런 다음, 밀기 장치(13)가 작동되고, 채워진 릴(2)의 코어(17)(따라서 그 릴)가 스핀들(8)로부터 스핀들(5)에 전달된다. 상황에 따라, 그립퍼(12)는 후퇴 위치로부터 추출 위치로 이동된다(도 9).

이러한 위치에서, 접합 장치의 그립퍼(6)는 2개의 그립퍼(12) 사이에 수용되고, 중심 부분(2c)에서 초기 플랩(2a)을 잡으며, 이 초기 플랩은 위에서 명시한 바와 같이 이러한 작동 동안 인장된 상태로 유지된다.

이때 채워진 릴(2)의 전달 및 접합 장치에의 초기 플랩(2a)의 전달이 완료된다. 그래서 차량(7)이 공급 유닛(4)으로부터 분리될 수 있다(도 10).

도 12는 본 발명의 대안적인 실시 형태를 나타낸다.

이러한 실시 형태에 따르면, 시스템(1)은 2개의 스핀들(8), 회전 가능한 플레이트(19), 및 그립핑 부재(11')를 포함하고, 이 그립핑 부재는 다음에 관해서만 위에서 설명된 그립핑 부재(11)와 다르며, 명시적으로 나타낸 바를 제외하고, 시스템(1)의 구조 및 작동은 전술한 것과 동일하다.

특히, 그립핑 부재(11')는 정확하게 2개의 그립퍼(12)(이전의 경우처럼 4개가 아님)를 포함하고, 이 그립퍼는, 중심 부분(2c)을 인장된 상태로 유지시키기 위해 풀림 경로(T)를 따라 이격된 부분(2b)에서 초기 플랩(2a)을 잡기 위해 제 1 스핀들(8) 또는 제 2 스핀들(8)과 선택적으로 관련 가능하다. 유리하게는, 2개의 그립퍼(12)는 서로 이격되고, 회전축(A)에 직교하고 회전축(A)과 교차하여 플레이트(19) 상에 있는 직선(B)을 따라 정렬되어, 회전 가능한 플레이트(19) 상에 배치(특히 장착) 되며, 풀림 경로(T)는 직선(B)를 따라 연장되어 있다(도 12).

바람직하게는, 회전 가능한 플레이트(19)는 원형 형상을 가지며, 직선(B)은 그 회전 가능한 플레이트(19)의 직경을 규정한다. 2개의 스핀들(8)은 직선(B)의 상호 반대 측에 배치되며, 그립퍼(12)는 플레이트(19)의 직경을 따라 배치되며, 그래서 플레이트(19)의 회전 중심(회전축(A))과 교차한다.

대안적인 실시 형태에서, 플레이트(19)는 임의의 상이한 형상(직사각형, 타원형, 삼각형 등)을 갖지만, 직선(B)은 회전축(A)과 교차하고 이 회전축에 직교하면서 항상 플레이트(19) 상에 있도록 배치된다.

더욱이, 스핀들(8)은 직선(B)으로부터 동일한 거리에 배치되어, 직선(B)에 대해 반대칭적인 구성을 규정한다.

이러한 구성 덕분에, 초기 플랩(2a)을 2개의 이격된 지점(부분(2b))에서 잡을 수 있으며, 그래서 중심 부분(2c)의 장력을 보장함과 동시에 구성 요소의 총 수를 제한하며(4개가 아닌 2개의 그립퍼(12)) 그래서 구조를 단순화하고 총 비용을 절감한다.

전술한 바에 비추어, 시스템(1)은 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴(2)을 교체하기 위한 방법을 실행할 수 있음이 명백하며, 이 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다:

- 릴(2)을 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션에 운반하는 단계;

- 풀림 경로(T)를 따라 릴(2)의 초기 플랩(2a)을 푸는 단계;

- 초기 플랩(2a)을 잡는 단계;

- 초기 플랩(2a)을 풀림 경로(T)를 따라 인장시키는 단계;

- 초기 플랩(2a)을 인장된 상태로 유지시키면서 교환 스테이션에서 릴(2)을 공급 유닛(4)에 전달하는 단계.

유리하게는, 잡는 단계는 적어도 하나의 그립퍼(12)에 의해 수행되고, 전달 단계는 초기 플랩(2a)을 잡고 그의 장력을 결정하는(장력을 주는) 후퇴 위치로부터 그립퍼(12)를 전진 위치로 이동시키는 것을 포함하고, 전진 위치에서, 그립퍼는 인장된 초기 플랩(2a)을 공급 유닛(4)에 전달한다.

유리하게는, 잡는 단계는 풀림 경로(T)를 따라 서로 이격된 부분(2b)에서 초기 플랩(2a)을 잡는 것을 포함하고, 인장 단계는 2개의 잡힌 부분(2b) 사이에서 압축된 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)을 인장시키는 것을 포함한다.

본 발명에 따라 제공되는 시스템(1) 및 방법의 특징을 조사함으로써, 그것들이 얻을 수 있는 이점이 명백하다.

특히, 본 발명에 따른 시스템(1) 및 방법은 어셈블리(100) 내에서 생산 속도의 증가를 결정할 수 있게 하고, 작업자에 의해 발생할 수 있는 오류의 최소화 및 작업자의 사고 위험의 감소를 가능하게 하고, 따라서, 어셈블리(100)의 안전 조건의 개선을 가능하게 한다.

더욱이, 초기 플랩(2a)을 자동적으로 풀고 이를 그립퍼(12)에 전달하기 위한 카운터 롤러(16)의 존재는 전술한 이점의 추가 강조를 결정한다.

마지막으로, 시스템(1)이 그립핑 부재(11')를 포함하는 경우, 전술한 이점은 동시에 구성 요소의 총 수를 제한하고 따라서 구조를 단순화하고 총 비용을 감소시킴으로써 얻어진다.

청구범위에 의해 규정된 보호 범위를 벗어나지 않으면서 여기에 설명되고 도시된 시스템(1)에 대한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다.

Claims

전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴(reel)(2)을 교체하기 위한 시스템(1)으로서,
릴(2)을 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션에 운반하기 위한 차량(7), 바람직하게는 자기 주행 차량;
상기 차량(7)에 의해 지탱되고 상기 릴(2)을 지지하고 상기 교환 스테이션에서 그 릴을 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 자동 기계(3)의 공급 유닛(4)에 전달하도록 구성된 적어도 하나의 지지 축 또는 스핀들(8); 및
상기 차량(7)에 의해 지탱되고, 지지 스핀들(8)에 의해 지지되는 릴(2)의 초기 플랩(2a)을 받고 잡으며 또한 그러한 초기 플랩(2a)을 이의 풀림 경로(T)를 따라 인장된 상태로 유지시키도록 구성된 적어도 하나의 그립퍼(12)를 포함하는 그립핑 부재(11; 11')를 포함하는, 재료의 릴을 교체하기 위한 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 차량(7)에 의해 지탱되는 차단 장치를 포함하고, 이 차단 장치는, 상기 초기 플랩(2a)을 상기 풀림 경로(T)를 따라 인장된 상태로 유지시키도록, 상기 지지 스핀들(8)에 의해 지지되는 릴(2)의 각변위를 차단하도록 구성되어 있는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 그립퍼(12)는 상기 초기 플랩(2a)을 잡고 이 초기 플랩의 장력을 결정하는 후퇴 위치와, 인장된 초기 플랩(2a)을 상기 공급 유닛(4)에 전달하는 전진 위치 사이에서 움직일 수 있는, 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 지지 스핀들(8)은, 상기 차량(7)이 교환 스테이션에 있을 때, 상기 공급 유닛(4)에 작동적으로 연결되도록 구성되어 있고,
상기 시스템(1)은, 상기 지지 스핀들(8)이 공급 유닛(4)에 작동적으로 연결될 때 릴(2)을 지지 스핀들(8)로부터 공급 유닛(4)에 이동시키기 위한 밀기 장치(13)를 포함하며,
상기 밀기 장치(13)는 그립퍼(12)를 릴(2)과 일체적으로 후퇴 위치로부터 전진 위치로 이동시키도록 구성되어 있는, 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 그립핑 부재(11; 11')는, 상기 초기 플랩(2a)의 풀림 경로(T)를 따라 서로 이격되어 배치되는 한 쌍의 그립퍼(12)를 포함하고, 이 그립퍼는 초기 플랩(2a)을 그의 두 이격된 부분(2b)에서 잡도록 구성되어 있으며, 그래서, 적어도 상기 그립퍼(12)가 상기 후퇴 위치로부터 전진 위치로 이동하는 동안에, 잡힌 두 부분(2b) 사이에 있는 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)이 인장된 상태로 유지되는, 시스템.
제 5 항에 있어서,
2개의 그립퍼(12)는, 전진 위치에서 이들 그립퍼 사이에서, 공급 유닛(4)의 유지 부재(6)를 수용하여, 초기 플랩(2a)의 상기 인장된 중심 부분(2c)을 상기 유지 부재(6)에 전달하도록 구성되어 있는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 초기 플랩(2a)을 릴로부터 분리하고 릴을 그립핑 부재(11; 11')에 공급하기 위해 상기 풀림 경로(T)를 따라 상기 릴을 풀도록 구성되어 있는 풀기 장치(16)를 포함하는 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 풀기 장치는 상기 지지 스핀들(8)과 관련된 카운터 롤러(16)를 포함하고, 이 카운터 롤러는, 스핀들(8) 및 사용시에 그 스핀들에 의해 지지되는 릴(2)로부터 이격되는 개방 구성과, 그러한 릴(2)에 접촉 가압되는 폐쇄 구성 사이에서 움직일 수 있고,
상기 카운터 롤러(16)는, 상기 지지 스핀들(8)에 대한 릴(2)의 회전을 결정하고 릴(2)로부터 초기 플랩(2a)의 분리 및 풀림 경로(T)를 따라 상기 그립핑 부재(11; 11') 쪽으로 일어나는 초기 플랩(2a)의 풀림을 야기하기 위해 회전 작동 가능한, 시스템.
제 1 항에 있어서,
차량(7)에 의해 지탱되는 회전 가능한 플레이트(19)에 장착되는 2개의 지지 스핀들(8)을 포함하고, 이 지지 스핀들은, 교환 스테이션에서, 제 1 스핀들(8)이 자동 기계(3)의 공급 유닛(4)으로부터 소진된 릴(2)의 코어(17)를 인출하고/받도록 구성되고 제 2 스핀들(8)이 채워진 릴(2)을 지지하는 제 1 위치와, 제 2 스핀들(8)이 상기 채워진 릴(2)을 공급 유닛(4)에 전달하고 제 1 스핀들(8)은 상기 소진된 릴(2)의 코어(17)를 지지하는 제 2 위치 사이에서 움직일 수 있고,
상기 그립핑 부재(11; 11')는 각 지지 스핀들(8)을 위한 적어도 하나의 그립퍼(12)를 포함하는, 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 그립핑 부재(11')는, 상기 풀림 경로(T)를 따라 서로 이격되는 초기 플랩의 부분(2b)에서 초기 플랩(2a)을 잡고 또한 잡힌 두 부분(2b) 사이에 있는 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)을 인장된 상태로 유지시키기 위해 상기 제 1 스핀들(8) 또는 제 2 스핀들(8)과 선택적으로 관련 가능한 2개의 그립퍼(12)를 포함하고,
상기 플레이트(19)는 회전축(A)을 중심으로 회전 가능하게 차량(7)에 장착되며,
상기 2개의 그립퍼(12)는, 서로 이격되어 상기 회전 가능한 플레이트(19)에 배치되고, 상기 회전축(A)에 직교하고 또한 그 회전축(19)과 교차하여 상기 플레이트(19) 상에 놓이는 직선(B)을 따라 정렬되며, 상기 풀림 경로(T)는 상기 직선(B)을 따라 연장되는, 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 지지 스핀들(8)은, 형상 결합에 의해 상기 공급 유닛(4)의 수용 스핀들(5)과 결합하도록 구성된 말단부(14)를 포함하는, 시스템.
전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 어셈블리(100)로서,
전극 및 세퍼레이터의 스트립으로부터 시작하여 저장 장치를 제조하도록 구성된 작동 유닛, 및 처음에 각각의 릴(2)에 감겨 있는 상기 스트립을 상기 작동 유닛에 공급하도록 구성된 공급 유닛(4)을 갖는 자동 기계(3); 및
상기 공급 유닛(4) 내에서, 소진된 릴(2)을 채워진 릴(2)로 교환하기 위한 제 1 항에 따른 시스템(1)을 포함하고,
상기 공급 유닛(4)은 소진되고 있는 릴(2)의 최종 플랩을 채워진 릴(2)의 상기 초기 플랩(2a)에 연결하도록 구성되어 있는 접합(splicing) 장치를 포함하고, 이 접합 장치는 상기 그립핑 부재(11; 11')로부터 상기 초기 플랩(2a)을 수용하기 위한 유지 부재(6)를 포함하고,
상기 그립핑 부재(11; 11')는 상기 인장된 초기 플랩(2a)을 상기 접합 장치의 유지 부재(6)에 공급하도록 구성되어 있는, 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 어셈블리.
전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴(2)을 교체하기 위한 방법으로서,
릴(2)을 보관 또는 수용 스테이션으로부터 교환 스테이션에 운반하는 단계;
풀림 경로(T)를 따라 상기 릴(2)의 초기 플랩(2a)을 푸는 단계;
상기 초기 플랩(2a)을 잡는 단계;
상기 풀림 경로(T)를 따라 초기 플랩(2a)을 인장시키는 단계; 및
초기 플랩(2a)을 인장된 상태로 유지시키면서, 교환 스테이션에서, 저장 장치의 제조를 위한 자동 기계(3)의 공급 장치(4)에 상기 릴(2)을 전달하는 단계를 포함하는, 전기 에너지 저장 장치의 제조를 위한 재료의 릴을 교체하기 위한 방법.
제 13 항에 있어서,
잡는 단계는 적어도 하나의 그립퍼(12)에 의해 수행되고;
전달 단계는, 상기 그립퍼가 상기 초기 플랩(2a)을 잡고 이 초기 플랩의 장력을 결정하는 후퇴 위치로부터 상기 그립퍼(12)를 인장된 초기 플랩(2a)을 공급 유닛(4)에 전달하는 전진 위치로 이동시키는 것을 포함하는, 방법.
제 13 항에 있어서,
잡는 단계는 풀림 경로(T)를 따라 서로 이격된 초기 플랩의 부분(2b)에서 초기 플랩(2a)을 잡는 것을 포함하고,
인장 단계는 잡힌 두 부분(2b) 사이에 있는 초기 플랩(2a)의 중심 부분(2c)을 인장시키는 것을 포함하는, 방법.