本發(fā)明涉及一種用于更換卷材或芯部的裝置、一種尤其是包括裝置和卷繞站的組件以及一種用于更換卷材或芯部的方法。

背景技術(shù)：

1、裝置、組件以及方法尤其是用于展開和卷繞電極薄膜、尤其是涂覆和/或未涂覆的電極薄膜。

2、電池、尤其是鋰離子電池越來越多地被用于驅(qū)動機(jī)動車。電池通常由電池單體組成，其中，每個電池單體具有必要時以層或材料層的形式存在的陽極薄膜、陰極薄膜和分隔薄膜的堆疊。陽極薄膜和陰極薄膜的至少一部分實施為電流放電器，以使由電池單體提供的電流朝向布置在電池單體外部的消耗器放電。堆疊的各個元件在下面也稱為電極或薄膜。

3、各個薄膜尤其是作為連續(xù)材料提供、必要時例如利用活性材料涂覆，并且再次卷繞。然后，將如此制造的薄膜作為卷繞的卷材供應(yīng)給用于制造電池單體的過程。在那里，展開包括必要時涂覆的電極薄膜的卷材，并且例如修剪或分開或切開成各個層，使得各個層可以相疊堆疊地布置。涂覆的薄膜的未涂覆的區(qū)域可被用作放電器。

4、卷材尤其是包括所謂的卷繞套筒(在這里稱為芯部)，薄膜卷繞在該卷繞套筒上，并且薄膜隨后再次從該卷繞套筒展開。

5、鑒于用于制造(鋰離子)電池的工廠中的生產(chǎn)鏈的自動化程度不斷進(jìn)步，急切需要改善各個機(jī)器之間的鏈接。這樣的生產(chǎn)鏈尤其是包括電極制造(即，尤其是載體材料利用活性材料的涂覆、壓延、縱切和開槽)和堆積(薄膜的單獨的層的堆疊)。這些過程尤其是包括大量拼接操作(即，用于將電極薄膜連接到連續(xù)材料的連接方法)和切割操作(用于從連續(xù)材料修剪或分離電極薄膜的各個層)。尤其地，這些過程或方法實現(xiàn)連續(xù)的制造方法。

6、拼接連接方法尤其是在從卷材展開和卷繞連續(xù)材料時被使用。如果第一薄膜完全從卷材卷開，則機(jī)器中已經(jīng)可用的新的卷材的新的第二薄膜自動添加到第一薄膜的端部。第一薄膜和第二薄膜之間的這種連接被稱為拼接部位或接合部位。隨后或之前，必須將第一薄膜的端部與卷材或卷繞套筒分離，以便使空的繞組套管與過程解耦，并且將其從機(jī)器中移除。然后，可以通過新的卷材替換空的卷繞套筒。

7、尤其地，在經(jīng)過該過程(例如第一薄膜的涂覆)之后，將第一薄膜的連續(xù)材料再次卷繞到(其它)卷繞套筒上。在通過該過程(例如薄膜的涂覆)經(jīng)過拼接部位之后，必須將第一薄膜與第二薄膜再次分離，從而可以將包括第一薄膜的卷材從機(jī)器中取出。隨后，將第二薄膜的端部再次接合到新的或空的卷繞套筒處，從而可以保證無錯誤的卷繞。

8、連續(xù)材料的分離(即，分離部位的產(chǎn)生)在工業(yè)上尤其是通過刀切割或滾刀切割執(zhí)行，并且其特征在于復(fù)雜的自動化技術(shù)。

9、薄膜材料與卷繞套筒的連接在工業(yè)上尤其是作為粘合過程進(jìn)行，并且其同樣特征在于耗費的自動化。

10、為了處理卷材或芯部，目前還沒有完全自動化的過程。尤其地，由于在轉(zhuǎn)移卷材或芯部時的所需要的高精度在實踐中僅能夠困難地使用agv(自動導(dǎo)引運輸工具)，尤其是在用于芯部或卷材的容納設(shè)備的僅單側(cè)支承(承載臂/懸臂)的情況下。

11、從de?102013110944?a1中已知一種用于在包裝機(jī)內(nèi)更換具有卷繞在貯存輥上的面型包裝材料的載體單元的方法和裝置。

12、從wo03/006355a1中已知一種用于裝配和可選地運輸材料卷的裝配裝置和車輛。

13、從ep?4119475?a1中已知一種用于替換用于裝置電能量存儲器的材料線圈的系統(tǒng)以及用于此的方法。該系統(tǒng)包括自行駛運輸工具，其可以駛近卷繞站并取出或供應(yīng)卷材。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的任務(wù)是至少部分地解決參考現(xiàn)有技術(shù)列舉的問題。尤其地，應(yīng)改善卷材和/或芯部的處理或處置的過程，從而可以保證高程度的生產(chǎn)鏈的自動化。

2、根據(jù)本發(fā)明的用于更換卷材或芯部的裝置有助于解決這些任務(wù)。有利的改進(jìn)方案是根據(jù)本發(fā)明的實施方案的內(nèi)容。在根據(jù)本發(fā)明的實施方案中各個列舉的特征可以以在技術(shù)上有意義的方式相互組合，并且可以通過說明書中的解釋性事實和/或附圖中的細(xì)節(jié)來補(bǔ)充，其中，示出本發(fā)明的另外的實施變型方案。

3、提出了一種用于更換卷材或芯部的裝置。卷材包括套筒狀芯部和卷繞在其上的薄膜。該裝置相對于卷繞站位置固定地布置，在該卷繞站處，薄膜可以從卷材展開或可以卷繞到芯部上。該裝置具有至少一個支架(staender)和布置在支架處的承載臂，其中，承載臂沿著水平伸延的第一軸線延伸，并且其中，空心的芯部或卷材可布置成或布置成在承載臂上沿著第一軸線可移動。支架可以與承載臂相對于卷繞站至少繞著沿著豎直的第一方向延伸的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。

4、在這里描述的薄膜尤其是用于電池單體的電極薄膜。

5、電池單體尤其是鋰離子電池單體或其它類型的電池單體。電池單體是電流存儲器，其例如在機(jī)動車中被用于存儲電能。尤其地，例如，機(jī)動車具有用于驅(qū)動機(jī)動車的電機(jī)(牽引驅(qū)動裝置)，其中，電機(jī)可由存儲在電池單體中的電能驅(qū)動。

6、尤其地，電池單體包括包圍體積的殼體，和布置在該體積中的至少一個第一電極類型的電極薄膜(例如陽極)、第二電極類型的電極薄膜(例如陰極)和布置在其之間的分隔材料以及電解質(zhì)(例如液態(tài)或固態(tài)電解質(zhì))。

7、各個薄膜相疊布置，并且尤其是形成堆疊。電極薄膜分別與不同的電極類型相關(guān)聯(lián)，因此實施為陽極或陰極。在此，陽極和陰極交替地且分別通過分隔材料彼此分離地布置。

8、薄膜尤其是包括電極薄膜的載體材料、具有至少一種活性材料的電極薄膜或分隔薄膜，其分別被用作電池單體的組成部分。載體材料尤其是包括金屬材料(例如包括銅或鋁的材料)或合金。

9、套筒狀芯部以及還有卷材(即，包括卷繞在其上的薄膜的芯部)尤其是以已知的方式實施并且原則上已知。尤其地，芯部具有套筒狀空腔。芯部的周向面尤其是柱形地實施。芯部從第一端部開始朝向第二端部延伸，其中，在存在于端部之間的周向面上布置有或可以布置薄膜。

10、尤其地，利用所提出的裝置，在應(yīng)在此執(zhí)行的方法步驟的高再現(xiàn)性的同時實現(xiàn)高自動化程度。尤其地，無須提供在使用agv時所需的、耗費的傳感機(jī)構(gòu)，因為在這里提出設(shè)備的位置固定的布置結(jié)構(gòu)。

11、尤其地，位置固定在這里意味著，裝置的位置相對于卷繞站是不可改變的。因此，尤其是不設(shè)置agv，其行進(jìn)路徑可自由編程并且剛好不是永久固定預(yù)設(shè)。

12、支架尤其是基本上沿著第一方向延伸。承載臂與支架連接或(可運動地)布置在該支架處。

13、承載臂尤其是可以與支架一起繞著轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動。在此也可行的是，承載臂可相對于支架轉(zhuǎn)動，使得承載臂然后可沿著繞著轉(zhuǎn)動軸線延伸的周向方向相對于支架轉(zhuǎn)動。

14、尤其地，承載臂可以相對于支架沿著第一軸線移位。

15、尤其地，裝置附加地包括用于使布置在承載臂上的卷材或芯部沿著第一軸線移動的第一移動單元。第一移動單元尤其是布置在承載臂處或在支架處。

16、經(jīng)由移動單元，可以使卷材或芯部在承載臂上移動，尤其是以如此程度，使得可以將卷材或芯部推上到卷繞站的容納心軸上。

17、承載臂尤其是延伸穿過套筒狀芯部(必要時卷材)或可以推入到該套筒狀空腔中。

18、尤其地，支架相對于卷繞站位置固定地或可行進(jìn)地布置。用于使支架行進(jìn)的設(shè)備是裝置的組成部分，并且支架的行進(jìn)路徑相對于卷繞站是不可改變的。

19、支架尤其是相對于卷繞站位置固定地布置。位置固定在這里意味著，支架的位置相對于卷繞站是不可改變的。然而，支架繞著轉(zhuǎn)動軸線的旋轉(zhuǎn)在此是可行的。

20、如果支架相對于卷繞站可行進(jìn)地布置，則設(shè)置有設(shè)備。支架的由該設(shè)備實現(xiàn)的行進(jìn)路徑相對于卷繞站是不可改變的。例如，設(shè)備包括軌道系統(tǒng)或類似的引導(dǎo)設(shè)備，其自身相對于卷繞站位置固定地布置。尤其地，支架的行進(jìn)路徑在此僅在空間維度上是可行的，即，僅沿著行進(jìn)路徑。利用設(shè)備來保證支架的運動的高重復(fù)精度，其通常不能由agv實現(xiàn)。

21、此外，提出一種用于更換卷材或芯部的組件，其中，卷材包括套筒狀芯部和卷繞在其上的薄膜。組件至少包括所描述的裝置和卷繞站。卷繞站具有至少一個容納心軸。容納心軸沿著水平伸延的第二軸線延伸，其中，卷材或空心芯部可布置成或布置成在容納心軸上沿著第二軸線可移動。裝置的承載臂和卷繞站的容納心軸可以彼此布置成適合于轉(zhuǎn)移卷材或芯部(從承載臂到容納心軸上和/或反過來)，例如具有彼此對齊的軸線。

22、針對適合用于轉(zhuǎn)移的布置結(jié)構(gòu)(例如軸線的彼此對齊的布置結(jié)構(gòu))，尤其是可以僅使支架和/或承載臂和/或設(shè)備相對于卷繞站運動。

23、為了轉(zhuǎn)移卷材或芯部(從承載臂到容納心軸上和/或反過來)，軸線尤其是如此彼此布置，使得可以使卷材或芯部沿著軸線的方向移動，并且如此從承載臂更換到容納心軸上(或反過來)。尤其地，可以設(shè)置成，承載臂和容納心軸彼此接觸。尤其地，不需要承載臂和容納心軸之間的接觸(因為可以通過支架的位置固定的布置結(jié)構(gòu)或通過設(shè)備來保證精度)。

24、尤其地，組件附加地包括用于使布置在容納心軸上的卷材或芯部沿著第二軸線移動的第二移動單元。

25、經(jīng)由第二移動單元，可以使卷材或芯部在容納心軸上移動，尤其是以如此程度，使得可以將卷材或芯部推上到裝置的承載臂上。

26、尤其地，組件附加地包括用于卷材或芯部的第一存放裝置，其中，第一存放裝置相對于裝置如此布置，使得承載臂可以在沿著第一軸線進(jìn)行的運動的范圍內(nèi)至少駛?cè)氲教淄矤钚静恐谢蚩梢詮钠渲幸瞥?/p>

27、存放裝置尤其是用于在卷材或芯部不布置在卷繞站處或在承載臂上時容納該卷材或該芯部。存放裝置尤其是用于朝向和遠(yuǎn)離裝置或組件貯存或運輸卷材或芯部。

28、尤其地，存放裝置具有容納部，僅芯部可經(jīng)由該容納部接觸，從而使得必要時卷繞的薄膜不由存放裝置接觸。尤其地，例如，套筒狀芯部的端部可以由容器支撐。備選地，容納部可以根據(jù)懸臂的類型實施，卷材可以被推上到該容納部上(類似于裝置的懸臂或卷繞站的容納心軸)。

29、尤其地，裝置附加地包括用于卷材或芯部的第二存放裝置，其中，第一存放裝置實施成適合于容納至少芯部，并且第二存放裝置實施成適合于容納至少卷材。

30、尤其地，每個存放裝置實施成適合于容納芯部和容納卷材。關(guān)于第一存放裝置的闡述尤其是也適用于第二存放裝置，并且反之亦然。

31、此外，提出一種用于利用所描述的組件更換卷材或芯部的方法。在起始狀態(tài)下，卷材或芯部布置在卷繞站的容納心軸上。該方法從起始狀態(tài)開始至少包括以下步驟：

32、a)使承載臂朝向容納心軸運動，使得軸線彼此布置成適合于移動卷材或芯部(例如對齊)；

33、b)使卷材或芯部沿著軸線從容納心軸開始朝向裝置的承載臂移動；

34、c)使承載臂朝向用于卷材或芯部的第一存放裝置運動；

35、d)將卷材或芯部存放在第一存放裝置上；

36、e)使承載臂朝向用于芯部或卷材的第二存放裝置運動；

37、f)將新的芯部或卷材布置在承載臂上；

38、g)使承載臂朝向容納心軸運動，使得軸線彼此布置成適合于移動芯部或卷材(例如對齊)；以及

39、h)使芯部或卷材沿著軸線從承載臂開始朝向容納心軸移動；

40、i)運行卷繞站并將薄膜卷繞到芯部上以用于構(gòu)造卷材，或者將薄膜從卷材展開。

41、a)至i)中的方法步驟的上述(非封閉式的)劃分主要應(yīng)僅用于進(jìn)行區(qū)別，而不是強(qiáng)制順序和/或關(guān)聯(lián)。方法步驟的頻次也可以變化。也可行的是，方法步驟在時間上至少部分地彼此重疊。尤其地，步驟中的每一個可以作為第一步驟實施，并且然后后續(xù)的步驟可以隨后實施。尤其地，步驟a)至i)以所說明的順序執(zhí)行。

42、尤其地，承載臂或支架(或設(shè)備)在步驟a)之前布置在起始位置中，在該起始位置中，例如可以排除與卷繞站或必要時設(shè)置的存放裝置的相互作用(例如，碰撞或運動自由度的損害)。

43、在步驟a)的范圍內(nèi)，使承載臂(從起始位置開始)朝向容納心軸運動，從而使得軸線如此彼此(例如對齊)布置，使得在步驟b)的范圍內(nèi)可以使芯部的卷材移動。尤其地，該運動僅包括支架繞著轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動或承載臂繞著支架沿著周向方向的運動。必要時，附加地需要承載臂沿著第一方向的運動。必要時，附加地需要承載臂沿著第一軸線相對于支架的運動。

44、在步驟b)的范圍內(nèi)，使卷材或芯部沿著軸線從容納心軸開始朝向裝置的承載臂移動。尤其地，該移動由(所描述的)第二移動單元實現(xiàn)，該第二移動裝置設(shè)置在卷繞站處。尤其地，在步驟b)的范圍內(nèi)，將卷材或芯部從容納心軸向下且推上到承載臂上。

45、在步驟c)的范圍內(nèi)，使承載臂朝向用于卷材或芯部的第一存放裝置運動。尤其地，該運動僅包括支架繞著轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動或承載臂繞著支架沿著周向方向的運動。必要時，附加地需要承載臂沿著第一方向的運動。必要時，支架沿著確定的行進(jìn)路徑的運動通過設(shè)備實現(xiàn)。

46、在步驟d)的范圍內(nèi)，將卷材或芯部存放在第一存放裝置上。尤其地，該存放僅包括承載臂沿著第一方向(即，尤其是沿著支架或豎直方向)的運動。尤其地，在將卷材或芯部存放在存放裝置中之后，將承載臂從芯部的套筒狀空腔中移除。尤其地，在此使承載臂僅沿著第一軸線運動。該運動尤其相對于支架或與支架一起通過設(shè)備進(jìn)行。備選地，僅需要卷材或芯部沿著第一軸線的移動。該移動可以例如經(jīng)由第一移動單元實現(xiàn)。

47、在步驟e)的范圍內(nèi)，使承載臂朝向用于芯部或卷材的第二存放裝置運動。尤其地，該運動僅包括支架繞著轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動或承載臂繞著支架沿著周向方向的運動。備選地或附加地，該運動(僅)包括承載臂沿著第一軸線的移動，其中，該運動尤其是相對于支架或與支架一起通過設(shè)備進(jìn)行。必要時，附加地需要承載臂沿著第一方向的運動。必要時，支架沿著確定的行進(jìn)路徑的運動通過設(shè)備實現(xiàn)。

48、在步驟f)的范圍內(nèi)，將新的芯部或卷材布置在承載臂上。尤其地，該步驟(僅)包括將承載臂沿著第一軸線推入到套筒狀芯部中。必要時，附加地需要承載臂沿著第一軸線相對于支架的運動。

49、在步驟g)的范圍內(nèi)，使承載臂朝向容納心軸運動，從而使得軸線如此彼此(例如對齊)布置，使得在步驟h)內(nèi)可以實現(xiàn)芯部或卷材的移動。尤其地，該運動僅包括支架繞著轉(zhuǎn)動軸線的轉(zhuǎn)動或承載臂繞著支架沿著周向方向的運動。備選地，該運動附加地包括承載臂沿著第一軸線的移動，其中，該運動尤其是相對于支架或與支架一起通過裝置實現(xiàn)。必要時，支架沿著確定的行進(jìn)路徑的運動通過設(shè)備實現(xiàn)。

50、在步驟h)的范圍內(nèi)，使芯部或卷材沿著軸線從承載臂開始朝向容納心軸移動。尤其地，該移動由(所描述的)第一移動單元實現(xiàn)，該第一移動單元設(shè)置在裝置處。尤其地，在步驟h)的范圍內(nèi)，將卷材或芯部從承載臂向下且推上到容納心軸上。

51、在步驟i)的范圍內(nèi)，運行卷繞站并將薄膜卷繞到芯部上以用于構(gòu)造卷材，或者將薄膜從卷材展開。

52、尤其地，至少在步驟e)中，僅使承載臂相對于支架沿著第一軸線移位。備選地，至少在步驟e)中，使至少支架沿著行進(jìn)路徑行進(jìn)，其中，用于使支架行進(jìn)的設(shè)備是裝置的組成部分，并且支架的行進(jìn)路徑相對于卷繞站是不可改變的。

53、該方法尤其是可以通過用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)(例如控制器)來執(zhí)行，其中，該系統(tǒng)具有器件，該器件配備、配置或編程成適合于實施該方法的步驟，或者該器件實施該方法。利用該系統(tǒng)至少可以進(jìn)行或調(diào)節(jié)/控制：

54、·卷繞站的運行；

55、·裝置的運行；

56、·組件的運行；

57、·存放裝置的提供。

58、該裝置或組件尤其是包括用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)。

59、該系統(tǒng)的器件包括例如處理器和存儲器(在其中存儲有待由處理器實施的命令)以及數(shù)據(jù)線路或傳輸設(shè)備，所述傳輸設(shè)備實現(xiàn)命令、測量值、數(shù)據(jù)等在所列舉的元件之間的傳輸。

60、此外，提出一種計算機(jī)程序，其包括命令，所述命令在由計算機(jī)實施時促使該計算機(jī)實施所描述的方法或所描述的方法的步驟。

61、此外，提出一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其包括命令，所述命令在由計算機(jī)實施時促使該計算機(jī)實施所描述的方法或所描述的方法的步驟。

62、關(guān)于裝置的闡述尤其是可轉(zhuǎn)用于組件、方法、電池單體、用于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)以及計算機(jī)實現(xiàn)的方法(即，計算機(jī)或處理器、計算機(jī)可讀存儲介質(zhì))，并且反之亦然。

63、不定冠詞(“一”、“一個”和“一種”)尤其是在權(quán)利要求書和反映其的說明書中的使用應(yīng)被理解為不定冠語，而不是數(shù)字詞。因此，相應(yīng)與此引入的術(shù)語或部件應(yīng)如此理解，即，其至少存在一次，并且尤其是也可以存在多次。

64、預(yù)防性地應(yīng)注意的是，在這里使用的數(shù)字詞(“第一”、“第二”、…)主要(僅)用于區(qū)別多個同類的對象、尺寸或過程，即，尤其是不強(qiáng)制性預(yù)設(shè)這些對象、尺寸和過程彼此的關(guān)聯(lián)和/或順序。如果需要關(guān)聯(lián)和/或順序，則這在這里明確說明，或者對于在研究具體描述的設(shè)計方案時對于技術(shù)人員來說顯而易見地得出。倘若構(gòu)件可能出現(xiàn)多次(“至少一次”)，則對這些組件之一的描述可能同樣地適用于多個這些組件的全部或一部分，但這不是強(qiáng)制性的。