切割设备的制作方法
【专利摘要】在切割设备中，沿供给路径供给具有一排用于锂电池的电化学电池单元的连续元件，在所述供给路径上一个在另一个之后地布置有一个切割装置（7）和两个拖曳装置（10；11），每个拖曳装置均具有往复元件（14；15），所述往复元件具有与连续元件在操作上相关联的操作单元（12；13）。
【专利说明】切割设备
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种切割设备，该切割设备特别用于切割扁平元件。
[0002]特别是，涉及一种可适用于在预设位置中切割连续的扁平元件的切割设备，所述扁平元件例如是从卷轴上解卷的连续的带状物或薄膜的形式。
[0003]具体地，但非排它性地，本发明可用于切割扁平元件的部分轮廓(电极)，该扁平元件能用来制造用于形成电池(例如，锂电池)的电化学电池单元组。
[0004]已知一种切割设备，在该切割设备中，连续元件包括具有扁平电极的一排电化学电池单元，该连续元件通过间歇式运动被供给到切割装置，该切割装置具有冲头和冲模，所述冲头和冲模随着与连续元件的间歇式前进运动相协调的切割运动间歇地打开和闭合，以形成作为电池电触电的端子；在每个切割循环中，连续元件在其间歇式前进运动中停止，在此期间所述冲头和冲模闭合以切割长度等于一段步长的连续元件的一部分，然后打开并使得连续元件前进一段步长，然后重新开始一新的切割循环。
[0005]还已知一种切割设备，在该切割设备中，待切割的扁平的连续元件以连续运动前进并穿过切割装置，该切割装置除了打开以及闭合的切割运动以外还具有往复式的向外运动和返回运动(平行于连续元件的连续前进运动)，其中在向外行程中，该切割装置在切割位置中闭合，拖曳所述连续元件向前运动，并且在返回行程中，该切割装置处于打开位置；所述切割装置的下游设置有夹持拖曳装置，该夹持拖曳装置也具有往复式的向外运动和返回运动，其中在向外行程中，该夹持拖曳装置在拖曳位置中闭合，而在返回行程中该夹持拖曳装置打开；所述切割装置和所述夹持拖曳装置彼此协调，使得当其中一个前进时另一个后退，反之亦然，以便拖曳所述连续元件连续地前进运动。
[0006]在电化学电池单元的周围的至少一部分处的切割操作的精度对于获得优质可靠且安全的电池很重要。现有技术中的一个问题在于当执行切割电池单元的操作时达到质量和生产率之间的有效兼顾。
【发明内容】
[0007]本发明的一个目标在于提供一种用于切割连续的扁平元件的切割设备，所述连续的扁平元件例如是连续的带状物或薄膜的形式。
[0008]一个优势在于提供了一种适用于切割以连续前进运动前进的扁平元件的切割设备。
[0009]一个优势在于能够切割能沿着前进路径运动的连续扁平元件的周围的预定区域。
[0010]一个优势在于使用于切割用于电池的电化学电池单元的部分周边的切割设备具
有高生产率。
[0011]一个优势在于能够获得一种能以精确的方式切割电化学电池单元的周围的一部分的切割设备。
[0012]一个优势在于产生了一种结构简单且便宜的切割设备。
[0013]一个优势在于提供了一种设备，该设备能够使得待切割的电化学电池单元的端子成排地设置在连续元件上，其中所述端子将形成电池的电触点。
[0014]通过下面公开的权利要求中的其中一项的切割设备来实现这些目标和优势以及其它目标和优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]参照示出了本发明的非限制性实施方式的附图可以更好地理解并实施本发明。
[0016]图1示出了用于切割用于锂电池的电化学电池单元的部分轮廓的切割设备的透视图。
[0017]图2是在图1中示出的设备的俯视平面图。
[0018]图3是图2的下侧的侧视图。
[0019]图4和图5示出了分别处于打开配置和闭合配置中的拖曳装置。
[0020]图6至图9示出了图1中的设备在工作循环期间依次采用的四种操作配置。
[0021]图10和图11示出了分别处于打开配置和闭合配置中的切割装置。
【具体实施方式】
[0022]参照上述附图，切割设备已经整体上用附图标记I表示，其特别是用于切割以连续前进运动前进的连续的扁平元件(例如带状物形式的连续的扁平元件)的切割设备。在具体例中，切割设备I被配置成用于切割电化学电池单元(例如用于锂电池)的轮廓的一部分，所述电化学电池单元成排地设置以用于形成连续元件。特别地，所述切割设备可用来切割电化学电池单元的端子，所述端子将形成组装好的电池的电触点。
[0023]如在具体例中，可以操作切割设备1，以用于以使连续元件的连续性得以保留的方式切割该连续元件的预设区域(例如成排地设置在连续元件上的电化学电池单元的端子)。
[0024]所述切割设备I可以是用于制造用于形成电池(例如锂电池)的电化学电池单元的机器的一部分。在这种情况下，所述切割设备I可与一供应装置(已知且未示出的类型)在操作上相关联，所述供应装置设置在切割设备I的上游以向所述切割设备I的入口 2连续地供应连续元件，所述连续元件例如是包括一排电化学电池单元的连续带状物。连续元件可以例如从一个或多个卷轴上被解卷。所述切割设备I可进一步与一去除装置(已知且未示出的类型)相结合，所述去除装置设置于切割设备I的下游，以用于从所述切割设备I的出口 3连续地去除已经经受了切割操作的连续元件。所述去除装置可以包括例如用于在切割后积聚连续元件的系统，可操作该系统以例如用于将已经切割好的连续元件重绕在一个或多个卷轴上。
[0025]连续元件已通过附图标记4示出，该连续元件以连续运动沿着位于切割设备I内部的供应路径5在从入口 2到出口 3的前进方向6上前进。特别地，供应路径5可被配置为用于连续的扁平元件的前进，所述连续的扁平元件例如是带状物或条带的形式。
[0026]切割设备I包括沿连续元件4的供应路径5设置的切割装置7。特别地，切割装置7可被配置为用于切割连续元件4的电化学电池单元的周围的一部分，例如以便获得至少所述端子(例如凸片形式的端子)，在电池被组装好后，所述端子将形成电池的正电触点和负电触点。
[0027]所述切割装置7可以被配置成用来借助一对切割工具(例如切割冲头8和冲模9)在设定位置切割连续元件4，所述一对切割工具在横向于(例如，垂直于)连续元件4的前进方向6的方向上往复地运动。在具体例下，前进方向6是水平的，并且切割工具(冲头8和冲模9)的打开和闭合位置是竖向的。
[0028]切割装置7被配置成用于在沿连续元件4的(水平)路径在两个位置之间进行往复式的向外运动以及返回运动。切割装置7在至少一部分的向外行程期间可采用闭合的切割配置(见图11)，而在返回行程期间可采用不起作用的打开配置(见图10)。打开位置(不起作用且非切割的位置，特别是不干扰连续元件4的位置)和闭合(起作用的切割)位置之间的过渡将包括至少一个切割工具(切割冲头8和/或冲模9)在横向于连续元件4沿供应路径5的前进方向6的方向上的运动。一旦马达装置发出指令(例如由电子控制单元控制)，切割装置7能在平行于前进方向6的方向上以向外行程和返回行程运动。所述切割装置7将被控制成使得:在向外行程的至少一部分期间采用闭合的切割配置，在返回行程期间采用打开的非切割配置。特别地，还可以在所述向外行程的初始(加速)部分和最终(减速)部分采用非切割配置(不干扰元件6)。
[0029]切割设备I还包括第一拖曳装置10和第二拖曳装置11，所述第一拖曳装置和第二拖曳装置沿供应路径5设置在切割装置7的下游(相对于前进方向6)。第二拖曳装置11设置在第一拖曳装置10的下游(同样相对于前进方向6)。
[0030]第一拖曳装置10和第二拖曳装置11均具有两个相对的夹持型的夹持工具，例如上夹持工具或上卡爪12以及下夹持工具或下卡爪13。夹持工具12和13被配置为用于采用夹持配置(见图5)以及非夹持配置(见图4)，3在所述夹持配置中，这些夹持工具闭合以夹持沿供应路径5前进的元件4，在所述非夹持配置中，这些夹持工具打开以不干扰沿着供应路径5前进的元件4。能够想到的是，夹持工具12和13中的一个，或另一个，或两个来回地以及远离另一个夹持工具地(在竖直方向上)运动，以打开以及闭合。
[0031]第一拖曳装置10包括支承所述夹持工具12和13的往复元件14 (例如包括滑块的往复元件)。第二拖曳装置11包括支承所述夹持工具12和13的往复元件15 (例如包括滑块的往复元件)。切割装置7包括具有切割工具8和9的往复元件16 (例如包括滑块的往复元件)。每个往复元件14、15和16均可执行具有向外行程和返回行程的往复运动(在两个端部极限位置或行程极限位置之间)。每个往复元件14、15和16均能在一个或多个直线导轨17上滑动(在马达装置的指令下)，每个直线导轨均平行于前进方向6。在具体例下，存在三个不同的直线导轨17，每个往复元件14、15和16有一个直线导轨。可以设置两个导轨，其中一个被设置成在往复元件14、15、16中的两个之间共用，或者甚至可以只设置一个单个的导轨，该单个的导轨被设置成被所有三个往复元件14、15、16所共用。
[0032]第一拖曳装置10和第二拖曳装置11均被配置为用来执行平行于前进方向6的方向上的往复运动，该往复运动具有向外行程和返回行程。拖曳装置10和11均将被上述电子控制单元控制，以在至少一部分的向外行程期间以使元件4沿供应路径5前进的方式采用夹持配置，而在返回行程期间采用非夹持配置，以在不干扰元件6的情况下返回，从而能够在后续的循环中回收元件4。特别地，对于各个拖曳装置10和11，还可以在所述向外行程的初始(加速)部分和最终(减速)部分采用非夹持配置(不干扰元件6)。
[0033]第一拖曳装置11和第二拖曳装置12以如下方式相互配合:在其中一个拖曳装置执行向外行程以使元件4前进的同时，另一个拖曳装置执行返回行程，反之亦然，从而能够在不停止元件4的情况下夹持所述元件4从一个拖曳装置运动至另一个拖曳装置，以便使元件4以连续运动沿供应路径5前进。在将元件4从第一拖曳装置10或第二拖曳装置11中的一个拖曳装置传送到另一个拖曳装置的每次传送中，都会有一段相对较短的时间，在这段相对较短的时间中，连续元件4被第一拖曳装置10和第二拖曳装置11 二者保持夹持。
[0034]特别地，对于第一拖曳装置10和第二拖曳装置11中的每一个，向外行程可以包括加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分。类似地，返回行程也可包括加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分。特别地，在向外行程的整个恒速的中间部分中或至少在恒速的中间部分的一部分中将采用夹持配置。
[0035]第一拖曳装置10和第二拖曳装置11中的每个均可被驱动(例如通过编程电子控制单元)成使得:恒速的中间部分的持续时间大于初始部分的持续时间并且大于最终部分的持续时间。
[0036]切割装置7可被驱动(例如通过编程电子控制单元)为使得:其向外行程包括加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分。类似地，返回行程可包括加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分。特别地，在向外行程的整个恒速的中间部分中或至少在恒速的中间部分的一部分中采用切割配置。
[0037]对于上面以附图标记7、10和11标记的各个切割装置或拖曳装置，返回行程的平均速度可以大于向外行程的平均速度，向外行程的长度可以例如与返回行程的长度相同。
[0038]切割装置7与第一拖曳装置10协调地配合(例如借助于电子控制单元)，使得在向外行程的上述起作用的切割部分中(在该部分中切割工具闭合)切割装置7的速度是恒定的，并且与第一拖曳装置10在其向外行程的至少一个起作用的(中间)拖曳部分期间所维持的恒定速度相同，在此期间夹持工具还处于闭合配置。以这种方式，当切割工具和夹持工具对于连续元件4同时起作用时，元件的损坏、破损或变形风险被降低，这是由于在元件4上起作用的所有(夹持或切割)工具都以相同的(恒定)速度前进。
[0039]类似地，切割装置7与第二拖曳装置11可以协调地配合(例如通过电子控制单元)，使得在向外行程的前述起作用的切割部分中(在该部分中切割工具闭合)切割装置7的速度是恒定的，并且与第二拖曳装置11在其向外行程的至少一个起作用的(中间)夹持部分期间所维持的恒速相同，在此期间第二拖曳装置11的夹持工具也处于闭合配置。
[0040]在操作期间，所述两个拖曳装置10和11使连续元件4特别是以恒定速度在前进方向6上沿路径5连续地前进，而不进行任何切割，它们交替地拖曳所述元件4前进，同时切割装置7在需要的位置处切割元件4，因此拖曳功能仅通过拖曳装置10和11执行，同时切割功能仅通过切割装置7执行。
[0041]更特别地，第一拖曳装置10执行一系列的第一拖曳循环，各循环均包括向外行程(至少一个部分处于夹持配置)和返回行程(处于不干扰配置)；第二拖曳装置11同时执行(相对于第一拖曳装置10以预设的相位)一系列的第二拖曳循环，各循环均包括向外行程(至少一个部分处于夹持配置)和返回行程(处于不干扰配置)；并且切割装置7执行一系列的切割循环，各循环均包括向外行程(至少一个部分处于切割配置)和返回行程(处于不干扰配置)。
[0042]在图6至图9中更详细地示出了拖曳装置10和11的拖曳循环及其实施方式。
[0043]在第一步中(见图6)，处于其向外行程(缩回位置)的初始部分的第一拖曳装置10闭合以夹持所述元件4 ;由第一拖曳装置10进行的对元件4的夹持将特别发生在该第一拖曳装置10在其前进运动(向外行程)期间已经完成了加速的初始步骤并刚刚开始了恒速的中间步骤时；当元件4已经被第一拖曳装置10夹持时，在夹持配置中处于其向外行程的最终部分(前进位置)中的第二拖曳装置11打开；被第二拖曳装置11夹持的元件4的释放将特别发生在该第二拖曳装置11在其前进运动(向外行程)中尚未开始减速的最终步骤且正在完成恒速的中间步骤时。
[0044]在第二步中(见图7)，第一拖曳装置10尤其是以恒定速度前进(向外行程的中间部分)，同时第二拖曳装置11缩回(返回行程)。
[0045]在第三步中(见图8)，第二拖曳装置11在结束其返回行程之后并处于其向外行程的初始部分(缩回位置)时闭合以夹持所述元件4 ;由第二拖曳装置11进行的对元件4的夹持将特别发生在该装置11在前进运动(向外行程)中已经完成了加速的初始步骤并刚刚开始了恒速的中间步骤时；当元件4已经被第二拖曳装置11夹持，则在夹持配置中处于向外行程的最终部分(前进位置)的第一拖曳装置10打开；被第一拖曳装置10夹持的元件4的释放将特别发生在当该第一拖曳装置10在其前进运动(向外行程)中尚未开始减速的最终步骤且正在完成恒速的中间步骤时。
[0046]在第四步中(见图9)，第二拖曳装置11前进(向外行程的中间部分)，同时第一拖曳装置10缩回(返回行程)，直至完成返回行程并重新开始向外行程。在这之后，拖曳循环从第一步再次开始(见图6)。
[0047]在拖曳循环期间，切割装置7执行切割循环(其频率不一定与拖曳循环的频率相同，而是也可与拖曳循环的频率不同并独立于拖曳循环的频率)。在第一步中，处于其向外行程的初始部分(缩回位置，例如在图7中所示)的切割装置7闭合以切割元件4的第一部分。在第二步中，在切割配置中处于其向外行程的最终部分(前进位置，例如在图9中所示)的切割装置7打开。然后切割装置7结束向外行程并开始返回行程(其平均比向外行程快)，并仍然处于打开的不干扰配置中。此时，切割装置7结束切割循环，返回到向外行程的初始部分(缩回位置)，在该初始部分中，切割装置闭合以切割元件4的第二部分，从而开始第二切割循环。切割装置7将与元件4的前进相配合，使得在一个切割循环中被处理的元件4的各部分紧接在此前的切割循环中被处理的元件4的部分之后。
[0048]执行切割循环(向外行程和返回行程)的时间可以不同于、特别是少于第一拖曳装置10的第一拖曳循环(向外行程和返回行程)的执行时间和第二拖曳装置11执行第二拖曳循环(向外行程和返回行程)的执行时间。切割循环时间与各拖曳循环的时间无关。由于切割装置专用于切割而不使连续元件4前进，因此切割循环可以持续执行一段有效且可靠的切割所需的最短时间。类似地，切割行程的范围也独立于各拖曳装置的行程的范围。
[0049]第一拖曳装置10的拖曳循环的执行时间可以与第二拖曳装置11的拖曳循环的执行时间相同。
[0050]切割装置7的向外行程的长度可以不同于、特别是小于第一拖曳装置10的向外行程的长度。切割装置7的向外行程的长度可以不同于、特别是少于第二拖曳装置11的向外行程的长度。
[0051]如所述，拖曳装置10和11以及切割装置7中的每一个均可执行具有加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分的向外行程。对于各装置7、10和11，所述中间部分的持续时间可以大于初始部分的持续时间并且大于最终部分的持续时间。对于各装置
7、10和11，返回行程的平均速度可以大于向外行程的平均速度。对于各装置7、10和11，向外行程的长度可以与返回行程的长度相同。
[0052]第一拖曳装置10和第二拖曳装置11可以以如下方式协调配合(例如通过编程电子控制单元):使得每个拖曳装置向外行程的至少一部分(中间部分)的速度恒定并且与另一个拖曳装置的恒速相同，以便使连续元件4沿供应路径5以恒定速度前进。
[0053]所述设备可具有用于收集碎片的系统，所述系统包括:例如，可以设置在切割装置7之下的一个或多个碎片收集斗。
[0054]在各个向外切割行程期间，切割装置7可一次切割一组电池单元(由一个或多个电池单元形成)的电端子，并可返回以重新开始随后的切割行程，而不会在两个连续的切割区域之间留下任何未切割的电池单元。
[0055]如所述，所述切割设备将包括根据上述公开的操作方法被编程以控制设备的各种致动器(特别是拖曳装置和切割装置)的(电子)控制单元。
[0056]可以看出，切割装置7在元件4上运行的切割循环的频率独立于拖曳装置10和11的拖曳循环的频率。另外，切割装置7的往复运动(向外行程和返回行程)的范围也独立于拖曳装置10和11的往复运动(向外行程和返回行程)的范围。
【权利要求】
1.切割设备(I)，包括: -供应路径(5)，连续元件(4)能在前进方向(6)上沿该供应路径前进； -切割装置(7 )，所述切割装置设置在所述供应路径(5 )中，所述切割装置(7 )被配置成用于在平行于所述前进方向(6)的方向上进行具有向外行程和返回行程的往复运动；所述切割装置(7)被配置成用于在向外行程的至少一个起作用的部分期间切割元件(4)，而在返回行程期间不切割元件(4)； -两个驱动装置(10 ; 11 )，所述两个驱动装置在所述切割装置(7 )的后面一个在另一个之后地设置在所述供应路径(5)中；每个所述驱动装置(10 ;11)均被配置成用于在平行于所述前进方向(6)的方向上进行具有向外行程和返回行程的往复运动；每个所述驱动装置(10 ;11)均被配置成用于在向外行程的至少一个起作用的部分期间驱动元件(4)，而在返回行程期间不驱动元件(4);所述两个驱动装置协调配合使得，在其中一个驱动装置进行向外行程以驱动元件(4)的同时，另一个驱动装置进行返回行程，反之亦然，以使元件(4)沿所述供应路径(5)以连续运动前进。
2.根据权利要求1所述的设备，其中: -所述切割装置(7)具有两个相对的切割工具(8 ;9)，这两个相对的切割工具被配置成用于采取切割配置和非切割配置，在所述切割配置中，这两个相对的切割工具(8 ；9)闭合以切割布置在所述供应路径(5)中的元件(4)，在所述非切割配置中，这两个相对的切割工具(8 ;9)打开以便不干扰设置在所述供应路径中的元件(4)； -所述两个驱动装置(10 ；11)中的每个均具有两个相对的夹持工具(12 ; 13)，这两个相对的夹持工具被配置成用于采用夹持配置和非夹持配置，在所述夹持配置中这两个相对的夹持工具(12 ;13)闭合以夹持设置在所述供应路径(5)中的元件(4)，在所述非夹持配置中，这两个相对的夹持工具(`12 ；13)打开，以便不干扰设置在所述供应路径中的元件(4)，在向外行程期间采用夹持配置以使元件(4)沿所述供应路径(5)前进，而在返回行程期间采用非夹持配置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述两个驱动装置中的每个均包括支承所述两个夹持工具(12 ；13)的至少一个往复元件(14 ;15)，并且其中所述切割装置包括支承所述两个相对的切割工具(8 ；9)的一个往复元件(16)。
4.根据上述权利要求的任意一项所述的设备，其中，所述切割装置(7)以及所述两个驱动装置中的至少一个驱动装置(10)协调配合使得，所述切割装置在所述向外行程的至少一个起作用的部分期间的速度是恒定的并且等于所述两个驱动装置中的所述至少一个驱动装置(10)在其向外行程的至少一个起作用的夹持部分期间所维持的恒定速度。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述切割装置(7)和所述两个驱动装置中的另一个驱动装置(11)以如下方式协调配合:所述切割装置在所述向外行程的所述至少一个起作用的部分期间的速度是恒定的并且等于所述两个驱动装置中的所述另一个驱动装置(11)在其向外行程的至少一个起作用夹持部分期间所维持的恒定速度。
6.根据上述权利要求的任意一项的设备，其中，所述两个驱动装置(10；11)中的每个都执行包括向外行程和返回行程的驱动循环，并且其中所述切割装置(7)执行包括向外行程和返回行程的切割循环；所述切割循环的执行时间不同于、特别是少于所述两个驱动装置(10 ；11)的每个驱动循环的执行时间；所述两个驱动装置的驱动循环的执行时间特别是彼此相同。
7.根据上述权利要求的任意一项的设备，其中，切割装置(7)的向外行程的长度不同于、特别是小于两个驱动装置(10 ；11)中的至少一个的向外行程长度或者比两个驱动装置的向外行程长度都小。
8.根据上述权利要求的任意一项的设备，其中，对于所述两个驱动装置(10;11)以及所述切割装置(7)中的每一个: -向外行程包括加速的初始部分、恒速的中间部分以及减速的最终部分，所述中间部分的持续时间大于所述初始部分的持续时间并且大于所述最终部分的持续时间； -返回行程的平均速度大于向外行程的平均速度，并且向外行程的长度与返回行程的长度相同。
9.根据上述权利要求的任意一项的设备，其中，所述两个驱动装置(10;11)协调配合:使得每个驱动装置的向外行程的至少一部分的速度恒定并且与另一个驱动装置的恒定速度相同，并且使得元件(4)沿供应路径(5)以恒定速度前进。
10.根据上述权利要求的任意一项的切割设备在用于切割成排设置在扁平连续元件上的电化学电池单元的电端子中的应用。
11.用于制造电化学电池单元的机器，所述机器包括根据权利要求1-9的任意一项的切割设备。`
【文档编号】B26D7/06GK103492137SQ201280009134
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年2月7日 优先权日:2011年2月17日
【发明者】M·塞尔, E·博托里尼 申请人:基美电子意大利有限责任公司