WO2013174636A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln von folien - Google Patents

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WO2013174636A1
WO2013174636A1 PCT/EP2013/059300 EP2013059300W WO2013174636A1 WO 2013174636 A1 WO2013174636 A1 WO 2013174636A1 EP 2013059300 W EP2013059300 W EP 2013059300W WO 2013174636 A1 WO2013174636 A1 WO 2013174636A1
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goods
control unit
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Inventor
Bernhard Gossen
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
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    • H01M10/0409—Machines for assembling batteries for cells with wound electrodes
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    • H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to the winding of several films into a so-called jelly roll.
  • jelly rolls are roles that matter
  • Jelly Rolls have a cylindrical or prismatic shape and are used in batteries where a sandwich of anode, cathode and separator foils is wound into a jelly roll, creating a compact element.
  • a corresponding method for producing batteries is known for example from US 69 08 704 B2, in which initially a sandwich of positive
  • DE 28 35 800 A1 describes a method for creating a separator electrode unit for electrolytic cells. Also in this method, a sandwich of electrodes and separator is wound into a roll. To ensure that the separator has no defects, an additional layer of separator material or another material can be added according to the invention. In this way, malfunctions of the battery should be prevented.
  • the independent claim 1 discloses an inventive method for winding winding material on a roll.
  • the winding material may in particular be separator foils for producing a battery, but the method according to the invention is basically applicable to any type of foils which are to be wound into jelly rolls.
  • the inventive method according to the invention is basically applicable to any type of foils which are to be wound into jelly rolls.
  • first at least two web goods are provided on each of a winding tube.
  • the web goods correspond to the winding material to be wound up, the stock of
  • Web goods is wound on the winding tubes.
  • the web goods are combined according to the invention on a common winding mandrel and preferably wound on this Wckeldorn to a jelly roll.
  • the co-winding is terminated as soon as a Wckeldicke is reached.
  • the Wckeldicke can be, for example, a thickness of the finished wound jelly roll, or represented by a number of layers to come to rest on top of each other. According to the invention it is further provided that before the
  • the marking can be realized for example by the application of a sticker. This is done until all defects of a web have been detected and marked accordingly. Finally, the thus marked web goods are wound onto their respective winding tube, so that now any error before the merging of the web goods described above can be clearly identified.
  • the errors are detected during the unwinding of the web goods from the cores.
  • the web products do not have to have initial markers indicating the presence of an error, since these are immediately after the unwinding of the
  • Web goods can be recognized by the Wckelhülsen. If an error is detected, then a mark is applied to the web material analogous to the alternative mentioned above. Again, according to the invention, it is provided that the marking triggers the removal of the defect area of a web product around a detected error.
  • the inventive method further comprises the following steps: First, the web goods are provided and checked for errors. This can be done, for example, by the above
  • the web goods are brought together and wound up on the Wckeldorn. This ensures that the wound on the mandrel Jelly Roll has no errors.
  • the web wraps to be wound up are supplied individually to the wedge mandrel.
  • the webs are sandwiched together before the sandwich produced is wound onto the mandrel into a jelly roll.
  • batteries can be made in the first a sandwich
  • Anode, cathode and Separatorfolien is produced, which is then wound into a jelly roll.
  • the invention relates to a device for winding Wckelgut of at least two webs to a jelly roll.
  • the device comprises at least two Wckelhülsen equipped with web goods.
  • the winding tubes serve as a storage for the web goods, which act as a winding and to be wound into a jelly roll.
  • a Wckeldorn that can wrap the web goods to a jelly roll.
  • a correction unit is present for every web product, so in total there are at least two
  • Correction units provided. Furthermore, a control device is provided which is set up to control the cores, the corrugation mandrel and the correction units. Such a device therefore makes it possible, with a correspondingly adapted control device, to remove fault areas from the individual web products. Thus, specifically damaged areas can be sorted out and only error-free areas can be used for winding up jelly rolls.
  • Correction units each have a cutting device and a reject mandrel. Therefore, it is the correction units possible to the web goods on
  • the device further comprises at least two first sensors which are connected to the control unit.
  • the first sensors are used
  • control unit for the detection of markings on the web goods, which preferably indicate an error.
  • the control unit is set up to recognize the marking as an end of an error range.
  • the mark already clearly defines a limit of the error range.
  • control unit according to the invention can also be set up, the
  • the mark is a measure of the end of the error range, ie the limit at which the web material must be cut to safely remove a detected error.
  • the beginning of the error range is preferably defined at the point where the web is cut to complete a straight wound jelly roll. Another alternative is therefore that the control unit measures the size of the
  • the device according to the invention comprises at least two second sensors connected to the control unit.
  • the second sensors serve for the detection of markings which are mounted on a web.
  • the second sensors are mounted at such positions that the web goods course between the second
  • Sensor and correction unit corresponds to a length that at least to
  • the control unit can determine a beginning of an error range based on the signals of the second sensors. This means that the second sensors monitor the web goods for markings, wherein when the mark is recognized, and thus a detected error, it is possible to determine how far the area before the mark is
  • Device at least two error sensors connected to the control unit and at least two connected to the control unit
  • the error sensors directly detect the errors and are not dependent on the presence of markings. Nevertheless, in order to be able to mark errors, the mentioned marking units are present. Bring this
  • a marker may be, for example, a color code, or a sticker.
  • the control unit is again set up to determine the start of the error range on the basis of the data of the error sensor.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the invention
  • Figure 3 is a schematic representation of a web during the
  • Figure 4 is a schematic representation of a web during the
  • Figure 5 shows a fully wound jelly roll as a result of
  • FIG. 6 shows a schematic overview of the sequence of the
  • Figure 1 shows a schematic view of the inventive device 1 for winding two webs 21 and 22.
  • the webs 21 and 22 are each wound on a Wckelhülse 31 and 32, so that the
  • Winding sleeves 31 and 32 serve as a supply for the web goods 21 and 22.
  • the web goods 21 and 22 are merged and closed wrapped up in a jelly roll.
  • a jelly roll 90 is shown schematically in FIG.
  • a sandwich of the webs 21 and 22 is shown as an example, which has been wrapped so many times that a total of four layers are above each other. This corresponds to the winding thickness 900, to which the web goods 21 and 22 are wound onto the winding mandrel 9.
  • FIG. 1 a sandwich of the webs 21 and 22 is shown as an example, which has been wrapped so many times that a total of four layers are above each other. This corresponds to the winding thickness 900, to which the web goods 21 and 22 are wound onto the winding mandrel 9.
  • the jelly roll 90 is prismatically wound, i. it has an oval cross-section.
  • Jelly Rolls with cylindrical shape, so with round
  • the device 1 has two first sensors 41 and 42 and two second sensors 51 and 52. These sensors are used to detect markings applied to the webs 21 and 22 to detect defects within the webs 21 and 22. Likewise, there are two first sensors 41 and 42 and two second sensors 51 and 52. These sensors are used to detect markings applied to the webs 21 and 22 to detect defects within the webs 21 and 22. Likewise, there are two first sensors 41 and 42 and two second sensors 51 and 52. These sensors are used to detect markings applied to the webs 21 and 22 to detect defects within the webs 21 and 22. Likewise, there are two sensors 41 and 42 and two second sensors 51 and 52. These sensors are used to detect markings applied to the webs 21 and 22 to detect defects within the webs 21 and 22. Likewise, there are two first sensors 41 and 42 and two second sensors 51 and 52. These sensors are used to detect markings applied to the webs 21 and 22 to detect defects within the webs 21 and 22. Likewise, there are two second sensors 51 and 52.
  • Cutting devices 81 and 82 are available, with which the web goods 21 and 22 can be cut. Finally, there are two rejection mandrels 71 and 72 which serve to remove defective portions of the webs 21 and 22. All components of the device 1 are controlled by a control unit 100. The distance of the second sensors 51 and 52 from the cutting units 81 and
  • Sensors 51 and 52 detect a mark and thus an error on the web goods 21 and 22, so the control unit 100 for the damaged
  • Web 21 or 22 determine a range with which a last jelly roll 90 can be completely wound up before the marked area would be wound on the spindle 9. To this, too
  • Waste mandrel 71 or 72 wound up On the basis of the first sensors 41 and 42, the control unit 100 can determine when the marking and thus the error reaches the cutting device 81 or 82. The cutting device 81 or 82 is finally activated in such a way that it cuts through the web material 21 or 22 behind the marking. Thus, an error range around a detected error has been wound on the reject mandrel 71 or 72, so that the subsequent defect-free region of the web goods 21 or 22 can in turn be guided to the mandrel 9 in order to wind up a faultless jelly roll 90.
  • the principle of removing defective spots within the webs 21 or 22 is shown by way of example in FIGS. 3 and 4. As an example, the web 21 is used, which is wound on the winding tube 31.
  • the already unwound areas 201, 202 and 203 have already been detected by the second sensor 51, which has detected the mark 60.
  • the control unit may therefore define area 201, which is the last area with which a complete jelly roll 90 can be wound.
  • an error range 202 is defined, which is from the end of range 201 to behind
  • Error 6 in the web 21 extends, for example, the marker 60 may be attached so that it defines an end of the error range 202.
  • an alternative marker 600 may mark the entire defect area 202 and thus unambiguously describe the boundaries at which the web 21 must be cut.
  • the control device 100 can therefore control the reject winding mandrel 71 accordingly, so that the defect region 202 is wound onto the reject mandrel 71.
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of the device 1 according to the invention in accordance with a second embodiment of the invention.
  • the same or functionally identical components are provided with the same reference numerals as in FIG.
  • the web goods 21 and 22 are no longer provided with markings 60, the error
  • Error detection device 61 or 62 used, with the web goods 21 or 22 is examined for errors. If an error 6 is detected, then a marker 60 is applied to the web material 21 or 22 using the marking device 63 or 64, so that the error 6, as already in the first
  • Embodiment described is provided with a marker 60.
  • the rest The construction and the functionality of the second embodiment are therefore analogous to the construction and the functionality of the first embodiment.
  • FIG. 6 shows a schematic flowchart of the mode of operation of the control device 100 according to the invention.
  • a first step S101 first the webs 21 and 22 are removed from the winding tubes 31 and 32
  • Error detection devices 61 and 62 errors are detected within the web goods 21 and 22 and stored.
  • a next step S102 it is checked whether the area of the webs 21 and 22 required for winding a jelly roll 90 is free from errors 6. If this is not the case, then in step S103 this area is defined as an error area and wound onto a reject worm mandrel 71 or 72. Subsequently, the process starts again at step S101. If, on the other hand, it is found that the required range is error-free, a faultless Jelly Roll 90 can be wound.
  • the control device 100 controls the Wckeldorn 9 accordingly to wind a jelly roll 90 with the predetermined Wckeldicke 900 (S104).
  • a concluding step S105 it is checked whether one of the web items 21 or 22 has been used up or whether the available remaining quantity of the web items 21 and 22 is sufficient for unpacking further jelly rolls 90. Should it be possible to wind up another jelly roll 90, the process starts again at step S101. If this is not the case, the sequence is set by the control device 100. In this case, a message is preferably issued to a user who is thus advised to replace the used-up web goods.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von Wickelgut von zumindest zwei Bahnen (21, 22) zu einer Jelly Roll (90), umfassend die Schritte: Bereitstellen von zumindest zwei Bahnwaren (21, 22) auf jeweils einer Wickelhülse (31, 32), Zusammenführen der Bahnwaren (21, 22) auf einem gemeinsamen Wickeldorn (9), wobei die Bahnwaren (21, 22) auf dem Wickeldorn (9) bis zum Erreichen einer Wickeldicke (900) aufgewickelt werden, und Entfernen von Fehlerbereichen (202) in den Bahnwaren (21, 22) vor dem Zusammenführen.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Folien Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft das Aufwickeln von mehreren Folien zu einer sogenannten Jelly Roll. Solche Jelly Rolls sind Rollen, die aus
Sandwichkomponenten aufgewickelt wurden. Beispielsweise weisen Jelly Rolls eine zylindrische oder prismatische Form auf und werden in Batterien verwendet, wo ein Sandwich aus Anode, Katode und Separatorfolien zu einer Jelly Roll gewickelt wird, wodurch ein kompaktes Element entsteht.
Ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen von Batterien ist beispielsweise aus der US 69 08 704 B2 bekannt, bei dem zunächst ein Sandwich aus positiver
Elektrode, Separator und negativer Elektrode hergestellt und anschließend zu einer Rolle aufgewickelt wird. Jedoch wird bei diesem Verfahren offensichtlich davon ausgegangen, dass die verwendeten Materialien fehlerfrei sind. Dies kann jedoch nicht immer gewährleistet sein, da Fertigungsungenauigkeiten während der Herstellung von Separatorfolien durchaus zu lokalem Versagen der
Separatorfolie führen können. So beschreibt die DE 28 35 800 A1 ein Verfahren zum Erstellen einer Separator-Elektrodeneinheit für elektrolytische Zellen. Auch bei diesem Verfahren wird ein Sandwich aus Elektroden und Separator zu einer Rolle gewickelt. Um sicherzustellen, dass der Separator keine Fehlstellen aufweist, kann erfindungsgemäß eine zusätzliche Schicht aus Separatormaterial oder einem anderen Material hinzugefügt werden. Auf diese Weise sollen Fehlfunktionen der Batterie verhindert werden.
Es ist weiterhin aus dem Stand der Technik bekannt, fertig gewickelte Jelly Rolls durch eine Kurzschlussprüfung zu testen, um somit festzustellen, ob in den Separatorfolien eine größere Fehlstelle vorhanden ist. In diesem Fall wird die Jelly Roll entsorgt. Ein Nachteil bei diesem Verfahren ist jedoch, dass lediglich größere Stellen gefunden werden können, bei kleineren Fehlerstellen sind Spätfolgen wie beispielsweise Kurzschlussbildung im Betrieb durch
Kristallbildung nicht ausgeschlossen. Ebenso ist von Nachteil, dass hier die gesamte Jelly Roll entsorgt werden muss, obwohl lediglich ein kleiner Bereich einer einzigen Komponente des ursprünglichen Sandwiches einen Fehler aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Der unabhängige Anspruch 1 offenbart ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufwickeln von Wickelgut auf eine Rolle. Bei dem Wickelgut kann es sich insbesondere um Separatorfolien zum Herstellen einer Batterie handeln, jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren grundsätzlich für jegliche Art an Folien, die zu Jelly Rolls gewickelt werden sollen, anwendbar. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 werden zunächst zumindest zwei Bahnwaren auf jeweils einer Wickelhülse bereitgestellt. Die Bahnwaren entsprechen dabei dem aufzuwickelnden Wickelgut, wobei der Vorrat an
Bahnwaren auf den Wickelhülsen aufgewickelt ist. Die Bahnwaren werden erfindungsgemäß auf einen gemeinsamen Wickeldorn zusammengeführt und auf diesem Wckeldorn bevorzugt zu einer Jelly Roll gewickelt. Das gemeinsame Aufwickeln wird beendet, sobald eine Wckeldicke erreicht wird. Die Wckeldicke kann beispielsweise eine Dicke der fertig gewickelten Jelly Roll sein, oder durch eine Anzahl an Lagen repräsentiert werden, die übereinander zum Liegen kommen sollen. Erfindungsgemäß ist dabei weiterhin vorgesehen, dass vor dem
Zusammenführen und Aufwickeln der Bahnwaren Fehlerbereiche in den
Bahnwaren entfernt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher nur ein kleiner Bereich um einen Fehler in einer Bahnware entfernt, sodass der entstehende Ausschuss deutlich verringert wird. Ebenso wird durch das
Entfernen der Fehlerbereiche sichergestellt, dass die fertigen Jelly Rolls, insbesondere bei einem Einsatz für Batterien, keine Defekte aufweisen und daher Spätfolgen wie Kurzschlussbildung nahezu ausgeschlossen sind.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. In einer bevorzugten Ausführungsform werden erfindungsgemäß die folgenden Schritte durchgeführt: Zunächst werden Fehler in den einzelnen Bahnwaren aufgefunden. Dies kann beispielsweise durch optische oder mechanische Überprüfung geschehen. Sollte ein Fehler an einer Bahnware erkannt werden, so wird dieser in einem weiteren Schritt markiert. Die Markierung kann
beispielsweise eine Farbmarkierung sein, die neben einem Fehler aufgebracht wird. Alternativ kann die Markierung beispielsweise auch durch das Aufbringen eines Aufklebers realisiert werden. Dies wird durchgeführt, bis sämtliche Fehler einer Bahnware erkannt und entsprechend markiert wurden. Schließlich werden die derart markierten Bahnwaren auf ihre jeweilige Wickelhülse aufgewickelt, sodass nun jeder Fehler vor dem oben beschriebenen Zusammenführen der Bahnwaren eindeutig identifiziert werden kann. Somit wird das genannte
Entfernen von Fehlerbereichen in den Bahnwaren durch die aufgebrachten Markierungen ausgelöst. Die genannten Schritte sind daher als Vorarbeiten anzusehen, die für einen reibungslosen Ablauf des eigentlichen Aufwickeins zuständig sind. Da eine Markierung einfacher und schneller erkannt werden kann, als dies bei den Fehlern selbst der Fall ist, wird durch die vorgeschaltete Markierung der eigentliche Wickelprozess beschleunigt, da hier nicht mehr nach Fehlern, sondern lediglich nach Markierungen gesucht werden muss. Ebenso hilft die Markierung, den aus den Bahnwaren zu entfernenden Fehlerbereich rund um den Fehler zu definieren. Bei Wickelprozessen zum Herstellen von Jelly Rolls für Batterien können diese Schritte beispielsweise zum Bestimmen von Fehlern auf der Anode oder der Kathode verwendet werden. Natürlich ist beispielhaft ebenso möglich, Fehler in jeglichen anderen Folien, wie beispielsweise einer Separatorfolie, mit diesen Schritten zu erkennen und zu markieren.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform werden die Fehler während des Abwickeins der Bahnwaren von den Wickelhülsen erkannt. Somit müssen die Bahnwaren keine initialen Markierungen aufweisen, die das Vorhanden sein eines Fehlers anzeigen, da diese unmittelbar nach dem Abwickeln der
Bahnwaren von den Wckelhülsen erkannt werden können. Sollte ein Fehler erkannt werden, so wird analog zur oben genannten Alternative eine Markierung auf die Bahnware aufgebracht. Auch hier ist wiederum erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Markierung das Entfernen des Fehlerbereichs einer Bahnware rund um einen erkannten Fehler auslöst. Beim Ausführen dieser
Alternative muss sichergestellt werden, dass entsprechend performante Vorrichtungen zum Erkennen und Markieren von Fehlern vorhanden sind, da ansonsten der Prozess des Aufwickeins der Bahnwaren zu einer Jelly Roll verzögert wird. Diese Ausführungsform wird bevorzugt für die Erkennung von Fehlern auf einer Separatorfolie verwendet, kann aber ebenso bevorzugt auf für Anoden- oder Kathodenmaterial genutzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin die folgenden Schritte: Zunächst werden die Bahnwaren bereitgestellt und auf Fehler überprüft. Dies kann beispielsweise durch die oben
beschriebenen Alternativen geschehen. Anschließend wird festgestellt, ob auf den Bereichen der Bahnwaren, die zum Wickeln der nächsten Jelly Roll benötigt werden, ein Fehler vorhanden ist. Dieser Schritt kann beispielsweise durch das Markieren von Fehlern mittels eines Farbcodes deutlich vereinfacht werden. Für den Fall, dass einer der untersuchten Bereiche einen Fehler aufweist, also ein Aufwickeln der Bahnwaren zwangsläufig zu einer beschädigten Jelly Roll führen würde, wird die schadhafte Bahnware auf einen Ausschuss-Wickeldorn gewickelt, bis dieser auch die Fehlerstelle umfasst. Auf diese Weise wird der Fehlerbereich der schadhaften Bahnware entfernt. Anschließend wird wiederum überprüft, ob jetzt der zum Wekeln einer Jelly Roll benötigte Bereich der ursprünglich fehlerhaften Bahnware fehlerfrei ist. Sobald dies für alle
aufzuwickelnden Bahnwaren erfüllt ist, werden die Bahnwaren zusammengeführt und auf den Wckeldorn aufgewickelt. Somit wird sichergestellt, dass die auf den Wickeldorn gewickelte Jelly Roll keine Fehler aufweist. In den beschriebenen Ausführungsformen ist bevorzugt vorgesehen, dass die aufzuwickelnden Bahnwahren einzeln dem Wckeldorn zugeführt werden.
Alternativ werden in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Bahnwaren als Sandwich zusammengeführt, bevor das erzeugte Sandwich auf den Wickeldorn zu einer Jelly Roll gewickelt wird. Auf diese Weise können beispielsweise Batterien hergestellt werden, in dem zunächst ein Sandwich aus
Anode, Katode und Separatorfolien erzeugt wird, das anschließend zu einer Jelly Roll gewickelt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Wckelgut von zumindest zwei Bahnen zu einer Jelly Roll. Dazu umfasst die Vorrichtung zumindest zwei mit Bahnwaren bestückte Wckelhülsen. Die Wickelhülsen dienen als Vorratslager für die Bahnwaren, die als Wickelgut fungieren und zu einer Jelly Roll gewickelt werden sollen. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße
Vorrichtung einen Wckeldorn, der die Bahnwaren zu einer Jelly Roll aufwickeln kann. Um Fehlerbereiche aus den einzelnen Bahnwaren zu entfernen, ist für jede Bahnware eine Korrektureinheit vorhanden, insgesamt sind also zumindest zwei
Korrektureinheiten vorgesehen. Weiterhin ist eine Steuervorrichtung vorhanden, die eingerichtet ist, die Wickelhülsen, den Wckeldorn und die Korrektureinheiten anzusteuern. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht es daher bei entsprechend adaptierter Steuervorrichtung, Fehlerbereiche aus den einzelnen Bahnwaren zu entfernen. Somit können gezielt schadhafte Bereiche aussortiert und lediglich fehlerfreie Bereiche zum Aufwickeln von Jelly Rolls verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen die
Korrektureinheiten jeweils eine Schneidvorrichtung und einen Ausschuss- Wickeldorn. Daher ist es den Korrektureinheiten möglich, die Bahnwaren am
Beginn und Ende eines Fehlerbereichs abzuschneiden und den somit
herausgetrennten Fehlerbereich auf den Ausschuss-Wickeldorn aufzuwickeln.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung weiterhin zumindest zwei erste Sensoren, die mit der Steuereinheit verbunden sind. Die ersten Sensoren dienen
erfindungsgemäß zur Detektion von Markierungen auf den Bahnwaren, die bevorzugt einen Fehler anzeigen. Die Steuereinheit ist dabei eingerichtet, die Markierung als ein Ende eines Fehlerbereichs zu erkennen. Somit ist durch die Markierung bereits eine Grenze des Fehlerbereichs eindeutig festgelegt.
Alternativ kann die Steuereinheit erfindungsgemäß ebenso eingerichtet sein, das
Ende des Fehlerbereichs an einer Stelle, die um einen gewissen Abstand hinter der Markierung liegt, anzusehen. In jedem Fall ist die Markierung ein Maß für das Ende des Fehlerbereichs, also der Grenze, an der die Bahnware abgeschnitten werden muss, um einen erkannten Fehler sicher zu entfernen. Der Beginn des Fehlerbereichs ist bevorzugt an der Stelle definiert, an der die Bahnware abgeschnitten wird, um eine gerade gewickelte Jelly Roll abzuschließen. Eine weitere Alternative ist daher, dass die Steuereinheit die Abmessung der
Markierung als Abmessung des Fehlerbereichs erkennt. In diesem Fall ist sowohl der Beginn als auch das Ende des Fehlerbereichs eindeutig durch die
Markierung beschrieben. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest zwei mit der Steuereinheit verbundene zweite Sensoren. Erfindungsgemäß dienen die zweiten Sensoren zur Detektion von Markierungen, die auf einer Bahnware angebracht sind. Dabei sind die zweiten Sensoren an derartigen Positionen angebracht, dass der Bahnwarenverlauf zwischen zweiten
Sensor und Korrektureinheit einer Länge entspricht, die mindestens zum
Erreichen der vorgesehenen Wickeldicke ausreicht. Daher kann die Steuereinheit anhand der Signale der zweiten Sensoren einen Anfang eines Fehlerbereichs bestimmen. Dies bedeutet, dass die zweiten Sensoren die Bahnwaren auf Markierungen überwachen, wobei bei erkannter Markierung, und damit einem erkannten Fehler, festgestellt werden kann, wie weit der Bereich vor der
Markierung zum Aufwickeln von fehlerfreien Jelly Rolls ausreicht. Sobald der Bereich vor der Markierung nicht mehr zum Wekeln einer vollständigen Jelly Roll ausreicht, wird dieser Bereich als Fehlerbereich definiert.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfasst die
erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest zwei mit der Steuereinheit verbundene Fehlersensoren und zumindest zwei mit der Steuereinheit verbundene
Markierungseinheiten. Die Eigenschaften der Fehlersensoren sind identisch mit den Eigenschaften der oben genannten zweiten Sensoren, wobei der
Unterschied darin besteht, dass die Fehlersensoren im Gegensatz zu den zweiten Sensoren direkt die Fehler erkennen und nicht auf das Vorhandensein von Markierungen angewiesen sind. Um Fehler dennoch markieren zu können, sind die genannten Markierungseinheiten vorhanden. Diese bringen
Markierungen an den Fehlern an, die von den Fehlersensoren erkannt wurden.
Auch hier kann eine Markierung beispielsweise ein Farbcode, oder ein Aufkleber sein. Analog zur vorher beschriebenen Alternative, ist auch hier die Steuereinheit wiederum eingerichtet, den Beginn des Fehlerbereichs anhand der Daten des Fehlersensors zu bestimmen. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, dass die abzuwickelnden Bahnwaren nicht vorher präpariert werden müssen. Jedoch müssen Fehlersensoren und Markierungseinheiten eine ausreichende
Performance aufweisen, um den eigentlichen Aufwickel prozess der Bahnwaren zu einer Jelly Roll nicht auszubremsen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Aufwickeln von Wickelgut gemäß eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels,
Figur 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Aufwickeln von Wickelgut gemäß eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Bahnware während des
Abwickeins gemäß eines weitern bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung
Figur 4 eine schematische Darstellung einer Bahnware während des
Abwickeins gemäß eines weitern bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Figur 5 eine fertig gewickelte Jelly Roll als Ergebnis des
erfindungsgemäßen Verfahrens oder als Produkt der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, und
Figur 6 eine schematische Übersicht über den Ablauf des
erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht über die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Aufwickeln von zwei Bahnwaren 21 und 22. Die Bahnwaren 21 und 22 sind jeweils auf eine Wckelhülse 31 und 32 aufgewickelt, sodass die
Wickelhülsen 31 und 32 als Vorrat für die Bahnwaren 21 und 22 dienen. An einem Wckeldorn 9 werden die Bahnwaren 21 und 22 zusammengeführt und zu einer Jelly Roll aufgewickelt. Eine solche Jelly Roll 90 ist schematisch in Figur 5 dargestellt. In dieser Figur ist beispielhaft ein Sandwich aus den Bahnwaren 21 und 22 gezeigt, der so oft eingewickelt wurde, dass insgesamt vier Lagen über einander liegen. Dies entspricht der Wickeldicke 900, bis zu der die Bahnwaren 21 und 22 auf den Wickeldorn 9 aufgewickelt werden. In dem Beispiels aus Figur
5 ist die Jelly Roll 90 prismatisch gewickelt, d.h. sie hat einen ovalen Querschnitt. Alternativ sind auch Jelly Rolls mit zylindrischer Form, also mit rundem
Querschnitt möglich. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 zwei erste Sensoren 41 und 42, sowie zwei zweite Sensoren 51 und 52 auf. Diese Sensoren dienen zum Erkennen von Markierungen, die auf den Bahnwaren 21 und 22 aufgebracht sind, um Fehler innerhalb der Bahnwaren 21 und 22 zu erkennen. Ebenso sind zwei
Schneidvorrichtungen 81 und 82 vorhanden, mit denen die Bahnwaren 21 und 22 durchtrennt werden können. Schließlich sind zwei Ausschuss-Wckeldorne 71 und 72 vorhanden, die zum Entfernen von fehlerhaften Bereichen der Bahnwaren 21 und 22 dienen. Sämtliche Komponenten der Vorrichtung 1 werden dabei durch eine Steuereinheit 100 angesteuert. Der Abstand der zweiten Sensoren 51 und 52 von den Schneideinheiten 81 und
82 ist derart gewählt, dass der Bereich der Bahnwaren 21 und 22 zwischen den zweiten Sensoren 51 und 52 und der Schneidvorrichtungen 81 und 82 ausreicht, um eine vollständige Jelly Roll 90 aufzuwickeln. Sollte einer der zweiten
Sensoren 51 und 52 eine Markierung und damit einen Fehler auf den Bahnwaren 21 und 22 erkennen, so kann die Steuereinheit 100 für die beschädigte
Bahnware 21 oder 22 einen Bereich bestimmen, mit dem eine letzte Jelly Roll 90 vollständig aufgewickelt werden kann, bevor der mit der Markierung behaftete Bereich auf den Wckeldorn 9 aufgewickelt werden würde. Um dies zu
verhindern, wird nach Fertigstellung der letzten Jelly Roll 90 die schadhafte Bahnware 21 oder 22 nicht bis zum Wickeldorn 9 geführt, sondern auf den
Ausschuss-Wckeldorn 71 oder 72 aufgewickelt. Anhand der ersten Sensoren 41 und 42 kann die Steuereinheit 100 feststellen, wann die Markierung und damit der Fehler die Schneidvorrichtung 81 bzw. 82 erreicht. Die Schneidvorrichtung 81 oder 82 wird schließlich derart angesteuert, dass diese die Bahnware 21 oder 22 hinter der Markierung durchtrennt. Somit wurde ein Fehlerbereich um einen erkannten Fehler auf den Ausschuss-Wckeldorn 71 oder 72 aufgewickelt, sodass der nachfolgende fehlerfreie Bereich der Bahnwaren 21 oder 22 wiederum zum Wickeldorn 9 geführt werden kann, um eine fehlerfreie Jelly Roll 90 aufzuwickeln. Das Prinzip des Entfernens von fehlerhaften Stellen innerhalb der Bahnwaren 21 oder 22 wird beispielhaft in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Als Beispiel wird die Bahnware 21 verwendet, die auf die Wickelhülse 31 aufgewickelt ist. Die bereits abgewickelten Bereiche 201 , 202 und 203 wurden bereits von dem zweiten Sensor 51 erfasst, wobei dieser die Markierung 60 erkannt hat. Die Steuereinheit kann daher den Bereich 201 definieren, der den letzten Bereich darstellt, mit dem eine vollständige Jelly Roll 90 gewickelt werden kann. Würde die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 keine Fehlererkennung aufweisen, so würde sie nun die nächste Jelly Roll 90 aufwickeln, wobei der Fehler 6 dazu führt, dass die gewickelte Jelly Roll 90 entsorgt werden müsste. Aus diesem Grund wird ein Fehlerbereich 202 definiert, der vom Ende des Bereichs 201 bis hinter den
Fehler 6 in der Bahnware 21 reicht, wobei beispielsweise die Markierung 60 derart angebracht werden kann, dass diese ein Ende des Fehlerbereichs 202 festlegt. Eine alternative Markierung 600 kann beispielsweise den gesamten Fehlerbereich 202 markieren und somit die Grenzen, an denen die Bahnware 21 geschnitten werden muss, eindeutig beschreiben. Die Steuervorrichtung 100 kann daher den Ausschuss-Wickeldorn 71 entsprechend ansteuern, sodass der Fehlerbereich 202 auf den Ausschuss-Wckeldorn 71 aufgewickelt wird.
Anschließend steht auf der Bahnware 21 wiederum ein Bereich 203 zur
Verfügung, der zum Wickeln einer vollständigen Jelly Roll 90 ausreichend ist.
In Figur 2 ist eine schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie in Figur 1 versehen. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sind die Bahnwaren 21 und 22 nun nicht mehr mit Markierungen 60 versehen, die Fehler
6 innerhalb der Bahnwaren 21 und 22 anzeigen. Vielmehr wird nun eine
Fehlererkennungsvorrichtung 61 oder 62 verwendet, mit der die Bahnware 21 oder 22 auf Fehler untersucht wird. Sollte ein Fehler 6 erkannt werden, so wird mithilfe der Markierungsvorrichtung 63 oder 64 eine Markierung 60 auf die Bahnware 21 oder 22 aufgebracht, sodass der Fehler 6, wie bereits in der ersten
Ausführungsform beschrieben, mit einer Markierung 60 versehen ist. Der übrige Aufbau und die Funktionalität der zweiten Ausführungsformfolgt somit analog aus dem Aufbau und der Funktionalität der ersten Ausführungsform.
Figur 6 zeigt einen schematischen Ablaufplan über die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 100. In einem ersten Schritt S101 werden zunächst die Bahnwaren 21 und 22 von den Wickelhülsen 31 und 32
abgewickelt. Anhand der zweiten Sensoren 51 und 52 bzw. der
Fehlererkennungsvorrichtungen 61 und 62 werden dabei Fehler innerhalb der Bahnwaren 21 und 22 erkannt und gespeichert. In einem nächsten Schritt S102 wird überprüft, ob der zum Wickeln einer Jelly Roll 90 benötigte Bereich der Bahnwaren 21 und 22 frei von Fehlern 6 ist. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird in Schritt S103 dieser Bereich als Fehlerbereich definiert und auf einen Ausschuss-Wckeldorn 71 oder 72 aufgewickelt. Anschließend beginnt der Ablauf bei Schritt S101 erneut. Sollte hingegen festgestellt werden, dass der benötigte Bereich fehlerfrei ist, so kann eine fehlerfreie Jelly Roll 90 gewickelt werden. Dazu steuert die Steuervorrichtung 100 den Wckeldorn 9 entsprechend an, um eine Jelly Roll 90 mit der vorgegebenen Wckeldicke 900 aufzuwickeln (S104). In einem abschließenden Schritt S105 wird schließlich überprüft, ob eine der Bahnwaren 21 oder 22 aufgebraucht ist oder ob die zur Verfügung stehende Restmenge der Bahnwaren 21 und 22 zum Wekeln weiterer Jelly Rolls 90 ausreicht. Sollte das Aufwickeln einer weiteren Jelly Roll 90 möglich sein, so beginnt der Ablauf bei Schritt S101 erneut. Sollte dies nicht der Fall sein, so wird der Ablauf durch die Steuervorrichtung 100 eingestellt. Dabei wird bevorzugt eine Meldung an einen Benutzer ausgegeben, der somit darauf hingewiesen wird, die aufgebrauchten Bahnwaren zu ersetzen.

Claims

Verfahren zum Aufwickeln von Wickelgut von zumindest zwei Bahnen (21 , 22) zu einer Jelly Roll (90), umfassend die Schritte:
- Bereitstellen von zumindest zwei Bahnwaren (21 , 22) auf jeweils einer
Wickelhülse (31 , 32),
- Zusammenführen der Bahnwaren (21 , 22) auf einem gemeinsamen
Wickeldorn (9), wobei die Bahnwaren (21 , 22) auf dem Wckeldorn (9) bis zum Erreichen einer Wckeldicke (900) aufgewickelt werden, und
- Entfernen von Fehlerbereichen (202) in den Bahnwaren (21 , 22) vor dem
Zusammenführen.
Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend die Schritte:
- Auffinden von Fehlern (6) der Bahnware (21 ; 22),
- Anbringen einer Markierung (60) an den Fehlern (6), und
- Aufwickeln der Bahnware (21 ; 22) auf die Wckelhülse (31 ; 32),
- wobei das Entfernen des Fehlerbereichs (202) einer Bahnware (21 ; 31), der den Fehler (6) umfasst, durch die Markierung (60) ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend die Schritte:
- Auffinden von Fehlern (6) der Bahnwaren (21 , 22) während des Abwickeins von den Wickelhülsen (31 , 32), und
- Anbringen einer Markierung (60) an den Fehlern (6),
- wobei das Entfernen des Fehlerbereichs (202) einer Bahnware (21 ; 22), der den Fehler (6) umfasst, durch die Markierung (60) ausgelöst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen der Bahnwaren und Prüfen der Bahnwaren auf Fehler (S101),
- Bestimmen, ob auf dem zum Wekeln einer Jelly Roll benötigten Bereich einer Bahnware ein Fehler vorhanden ist (S102),
- bei erkannter Fehlerstelle, Aufwickeln der Bahnware auf einen Ausschuss- Wickeldorn bis die Fehlerstelle aufgewickelt ist (S103), und - Zusammenführen der Bereiche der Bahnwaren ohne Fehlerstelle und Aufwickeln auf den Wickeldorn (S104).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bahnwaren (21 , 22) als Sandwich zusammengeführt werden und das Sandwich auf den Wickeldorn (9) aufgewickelt wird.
Vorrichtung (1) zum Aufwickeln von Wckelgut von zumindest zwei Bahnen zu einer Jelly Roll (90), umfassend:
- zumindest zwei mit Bahnwaren (21 , 22) bestückten Wickelhülsen (31 , 32),
- einen Wickeldorn (9) zum Aufwickeln der Bahnwaren (21 , 22),
- zumindest zwei Korrektureinheiten (71 , 81 , 72, 82) zum Entfernen von
Fehlerbereichen (202) der einzelnen Bahnwaren (21 , 22), und
- eine Steuervorrichtung (100), die eingerichtet ist, die Wckelhülsen (31 , 32), den Wickeldorn (9) und die Korrektureinheiten (71 , 81 , 72, 82) anzusteuern.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Korrektureinheiten jeweils eine
Schneidvorrichtung (81 , 82) und jeweils einen Ausschuss-Wickeldorn (71 , 72) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, umfassend zumindest zwei mit der Steuereinheit (100) verbundene erste Sensoren (41 , 42) zur Detektion von Markierungen (60) auf den Bahnwaren (21 , 22), wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, die Markierung (60) als Ende eines Fehlerbereichs (202) zu erkennen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend zumindest zwei mit der Steuereinheit (100) verbundene zweite Sensoren (51 , 52) zur Detektion von Markierungen (60), wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, aus der Markierung (60) einen Beginn des Fehlerbereichs (202) zu bestimmen, wobei die zweiten Sensoren (51 , 52) derart an der Vorrichtung angebracht sind, dass der Bereich der Bahnwaren (21 , 22) zwischen den zweiten Sensoren (51 , 52) und den Korrektureinheiten (71 , 81 , 72, 82) für das Erreichen der Wckeldicke (900) auf dem Wickeldorn (9) ausreicht. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend zumindest zwei mit der Steuereinheit (100) verbundene Fehlersensoren (61 , 62) zur Detektion von Fehlern in einer Bahnware (21 ; 22) und zumindest zwei mit der Steuereinheit (100) verbundene Markierungseinheiten (63, 64) zum Anbringen von
Markierungen (60), wobei die Steuereinheit (100) eingerichtet ist, anhand eines detektierten Fehlers (6) einen Beginn des Fehlerbereichs (202) zu bestimmen.
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