(57)【要約】  電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する装置は、材料を間欠送りで送る経路と、この送り経路に続けて配置された２つの機械加工ステーションとを備え、装置が製品サイズの変化に適合可能であるように、各機械加工ステーションは、送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーションの間の相互距離を材料の間欠送りのステップに応じて調整することができるようにするように、モーターのコマンドに従って直線状ガイドにおいて移動可能である。【選択図】図２
2020527828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する装置（１）であって、材料（Ｍ）を、該材料（Ｍ）の停止及び前進を交互にする間欠送りで送る少なくとも１つの送り経路と、該送り経路に沿って続けて配置された少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）とを備え、該少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）の各々は、一連の機械加工サイクルを実施するように構成され、該一連の機械加工サイクルでは、各機械加工サイクルは、前記材料（Ｍ）を停止する段階と該材料（Ｍ）を前進させる段階とを含み、前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）のうちの少なくとも１つは、前記送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ、該少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）の間の相互距離の調整を可能にするように、ガイド手段（５）において移動可能である、装置。
【請求項２】
前記材料（Ｍ）の間欠前進のステップ（Ｐ）に関連する少なくとも１つのデータに応じて、前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）の間の前記相互距離を調整するように適合された、プログラム可能な電子制御手段を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）のうちの他の１つは、前記送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ、該少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）の間の相互距離の調整を可能にするように、ガイド手段（５）において移動可能である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）のうちの前記少なくとも１つが移動可能である前記ガイド手段（５）は、前記材料（Ｍ）の送り方向（Ｆ）に対して平行である少なくとも１つの直線摺動ガイドを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記材料（Ｍ）の位置を変更し、かつ、前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）からの該材料（Ｍ）の距離の調整を可能にするように、該材料（Ｍ）の送り方向（Ｆ）に対して平行である直線状ロールガイド手段（７）に沿って移動可能な、該材料（Ｍ）の少なくとも１つの巻出しロール（６）を備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも２つの機械加工ステーションのうちの１つ（３）は溶接ステーションであり、該少なくとも２つの機械加工ステーションのうちの他の１つ（４）は、前記溶接ステーションの下流に配置されたせん断ステーションである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記ガイド手段（５）における前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）のうちの前記少なくとも１つの機械加工ステーションの移動を駆動するモーター手段（８）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
更なる材料（Ｍ’）を間欠送りで送る更なる送り経路と、該更なる送り経路に沿って続けて配置された少なくとも２つの更なる機械加工ステーション（３’；４’）とを備え、前記少なくとも２つの更なる機械加工ステーション（３’；４’）の各々は、機械加工サイクルの各々が前記更なる材料（Ｍ’）の少なくとも１つの停止段階と少なくとも１つの前進段階とを含む該機械加工サイクルを実行するように構成され、前記少なくとも２つの更なる機械加工ステーション（３’；４’）のうちの少なくとも１つは、前記更なる送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ、該少なくとも２つの更なる機械加工ステーション（３’；４’）の間の相互距離を調整することができるように、更なるガイド手段（５’）において移動可能であり、前記送り経路及び前記更なる送り経路は、前記材料（Ｍ）及び前記更なる材料（Ｍ’）の同じ機械加工領域に向かって合流する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記機械加工ステーション（３；４）は、前記更なる機械加工ステーション（３’；４’）の上方に配置され、前記機械加工ステーション（３：４）は、前記ガイド手段（５）において摺動可能に懸架され、前記更なる機械加工ステーション（３’；４’）は、前記更なるガイド手段（５’）の上に摺動可能に支持されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記機械加工領域は、前記送り経路から来る前記材料（Ｍ）と前記更なる送り経路から来る前記更なる材料（Ｍ’）とを合わせて巻回するように構成された巻回デバイス（２）を備え、及び／又は、前記機械加工領域は、前記材料（Ｍ）及び前記更なる材料（Ｍ’）を個別化し、個別化した切片を積層するデバイスを備える、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する方法であって、少なくとも１つの送り経路に沿って材料（Ｍ）を間欠的に送ることと、少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）を前記送り経路に沿って続けて配置することと、前記材料（Ｍ）の間欠送りのステップ（Ｐ）に関連する少なくとも１つのデータに応じて、前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）の間の相互距離を調整するように、前記送り経路に沿った前記少なくとも２つの機械加工ステーション（３；４）のうちの少なくとも１つの位置を変更することとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、連続材料（ウェブ、ストリップ、シート等の形態）を機械加工する機械加工装置に関する。
【０００２】
具体的には、ただし排他的にではなく、本発明は、特に、当該装置で機械加工される材料が、巻回されるか又は積層されて電気エネルギー貯蔵デバイスを作製することができる場合に、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造することに適用することができる。特に、本発明は、例えばリチウム電池及びコンデンサー等、製造中の電気エネルギー貯蔵セルを巻回し及び／又は積層する装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
先行技術は、少なくとも２つの機械加工ステーションが、機械加工すべき材料（例えば、電極）を前進させる経路に沿って続いて配置される、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する装置を含む。機械加工ステーションは、基準加工面を画定する垂直に延在する板上に片持ち式に固定される。
【０００４】
先行技術の問題のうちの１つは、製品サイズの変化に装置を適合させることであり、その理由は、一般に、サイズ変化（特に、電極の長さ寸法）により、機械加工ステップ、したがって、材料の間欠送りのステップの変動がもたらされる可能性があり、その結果、材料の各停止中、機械加工ステーション全てにおいて機械を実質的に同時に実施することができるように、この変動を何らかの方法で補償する必要があるためである。
【０００５】
この問題を克服するために、可変長の１つ以上の経路部分が設けられた送り経路の使用が知られており、そこでは、材料は可動プーリの上で摺動可能であり、可動プーリの移動により、機械加工ステーションの間に含まれる経路部分の長さを、この長さが常に材料の間欠送りのステップの倍数であるように変更することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この既知の解決法には、いくつかの限界及び欠点がある。第１に、材料の比較的長い経路と、一般に、装置の大きい長手方向寸法とを設定する必要がある。第２に、可変長の経路部分の配置は、材料の前進方向の様々な変動を伴い、材料の大きい張力及び方向転換のリスクが増大し、さらに、材料の経路が長いことは、移動する材料の質量の増大を必然的に伴い、そのため、一般に、非常に脆弱な及び／又は薄い材料は使用することができない。さらに、既知のタイプの装置には、特に、送り経路及び対応する調整システムの複雑性を起因とする一定の構造的複雑化があり、その結果、完成した製品（電気エネルギー貯蔵デバイス）における機械加工の不正確さ及び欠陥のリスクが増大する。
【０００７】
本発明の１つの目的は、製品サイズの変化に容易に適合可能である、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、２つ以上の機械加工ステーションが設けられた、間欠送りで送られる材料を機械加工する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの利点は、連続的な機械加工ステーションの間の距離を比較的短縮することを可能にし、その結果、機械加工ステーションを横切る材料の経路部分の全長が短縮する、ということである。
【０００９】
１つの利点は、機械加工ステップ、したがって材料を前進させるステップの変動に適合可能である、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、機械加工装置を提供することである。
【００１０】
１つの利点は、機械加工装置の出口において、装置の下流に配置された別の機械加工システムからの連続ラインにおいて、受け取られるために既に正確に位置決めされている製品を取得することである。
【００１１】
１つの利点は、一列になっている、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、間欠的に送られる材料を機械加工する２つ以上の機械加工ステーションを備える、機械加工装置の順応性及び汎用性を向上させることである。
【００１２】
１つの利点は、長手方向寸法が比較的短縮された機械加工装置を利用可能とすることである。
【００１３】
１つの利点は、連続材料を高い生産性で機械加工する機械加工装置及び／又は方法をもたらすことである。
【００１４】
１つの利点は、構造的に単純であり、実用性がありかつ即時使用できる機械加工装置を作製することである。
【００１５】
１つの利点は、機械加工すべき材料の大きい張力及び方向転換のリスクを低減させ、比較的脆弱な及び／又は薄い材料を使用することができるようにすることである。
【００１６】
１つの利点は、高品質かつ高精度な電気エネルギー貯蔵デバイスを高い生産性で製造することができるようにすることである。
【００１７】
こうした目的及び利点並びに更に他の目的及び利点は、添付する請求項のうちの１つ以上による機械加工装置によって、及び／又は方法によって達成される。
【００１８】
１つの実施形態では、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、機械加工装置は、材料を間欠送りで送る経路と、この送り経路に沿って続いて配置された少なくとも２つの機械加工ステーションとを備え、少なくとも１つの機械加工ステーションは、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーションの間の相互距離を材料の間欠送りのステップに応じて調整することができるようにするように、モーター手段のコマンドに従って、ガイド手段において移動可能であり、それにより、特に、機械加工製品のサイズが変化した場合に装置の適合を容易にし、及び／又は２つ以上の機械加工ステーションの間に含まれる機械加工されている材料の長さを最小限にする。
【００１９】
本発明は、非限定的な例によって本発明のいくつかの実施形態を例示する添付の図面を参照して、よりよく理解し実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明によってもたらされた機械加工装置の第１の実施形態の垂直立面図での図である。
【図２】機械加工装置が異なる動作構成にある図１の図である。
【図３】材料の間欠送りのステップが変化する際の図１の装置の２つの機械加工ステーションの工具の４つの異なる動作構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明によってもたらされた機械加工装置の第２の実施形態の垂直立面図での図である。
【図５】本発明によってもたらされた機械加工装置の第３の実施形態の垂直立面図での図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
上述した図に関して、表現をより明確にするために、同様の要素は、異なる実施形態に属している場合であっても同じ番号付けによって示している。
【００２２】
１により、特に、ウェブ、ストリップ、シート等の形態の材料（複数の場合もある）Ｍを機械加工する、機械加工装置全体を示している。機械加工装置１は、特に、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造するため、特に、電極テープ（カソード及び／又はアノード）及び／又は少なくとも１つのセパレーターを備える材料Ｍを機械加工するために使用することができる。材料Ｍは、電気エネルギー貯蔵デバイスを形成するために巻回デバイス２において回転しているコアの周囲に巻回されるように意図された、又は、選び出された後に積層されて電気エネルギー貯蔵デバイスを形成するように意図された、連続材料を含むことができる。
【００２３】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの送り経路を備えることができる。送り経路は、特に、送り経路に沿って材料Ｍを引っ張る手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）、経路に沿って材料Ｍを案内する手段（例えば、ローラータイプ）、経路に沿って材料Ｍに張力をかける手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）、材料の検査及び／又は点検を実施する手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）等を備えることができる。
【００２４】
送り経路は、特に、材料Ｍを、材料Ｍの停止の期間及び前進の期間を交互にする間欠送りで送るように構成することができる。特に、材料Ｍの間欠送りは、経路に沿って一直線に配置された少なくとも２つの機械加工ステーションにおける一連の機械加工サイクルの実行に関連する。特に、具体的な実施形態におけるように、各停止中、２つ以上の機械加工ステーションで停止する、材料Ｍの２つ以上の事前設定された部分を、機械加工することができ、一方、各前進（制御されたステップＰ）中、同じ機械加工ステーションにおいて後続する機械加工サイクルの機械加工タスクを実施するように、好適な材料Ｍを位置決めすることができる。
【００２５】
これらの具体的な例では、第１の機械加工によって影響を受ける材料の部分は、後に第２の機械加工を受けなければならない材料の部分と実質的に同じ材料の部分とすることができる。言い換えれば、第１の機械加工及び第２の機械加工、すなわち、第１の機械加工ステーションにおける材料の第１の部分（後に、第２の機械加工ステーションの中心に位置決めされなければならない第１の部分）に対する第１の機械加工、及び、第２の機械加工ステーションにおける材料の第２の部分（先行して、第１の機械加工ステーションの中心に既に位置決めされていた第２の部分）に対する第２の機械加工を、同時に実施することができるようにするために、２つの機械加工ステーションの間の距離は、送り経路に沿った材料の間欠送りのステップＰの倍数でなければならない。
【００２６】
機械加工装置１は、特に、送り経路に続けて配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３及び４を備えることができる。各機械加工ステーション３及び４は、これらの実施形態におけるように、各機械加工サイクルが材料Ｍの停止段階及び材料Ｍの前進段階を含む一連の機械加工サイクルを実施するように、構成することができる。材料Ｍの各停止段階において、各機械加工ステーション３及び４は、材料Ｍの一部に対して機械加工タスクを実施する動作位置（例えば、材料に対して動作している工具３０及び４０の対の閉鎖位置）を採用することができる。材料Ｍを前進させる各段階において、各機械加工ステーションは、機械加工するために好適な位置に材料の次の部分を位置決めするために、材料をステップＰだけ自由に前進させる非動作位置（例えば、工具３０及び４０の開放位置）を採用することができる。
【００２７】
これらの具体的な実施形態では、２つの機械加工ステーションのうちの一方は、溶接ステーション（例えば、溶接によってウェブ又はシートを材料に施すステーション）であり、他方は、溶接ステーションの下流に配置されたせん断ステーション（例えば、せん断により電極タブを形成するステーション）である。溶接ステーション及び／又はせん断ステーションに加えて又はその代わりに、これらの機械加工ステーションの前及び／又は後及び／又は間に配置された、他の機械加工ステーション、例えば、保護材料を施すステーションを設けることができる。機械加工ステーションは、これらの実施形態では、機械加工の点検及び／又は品質制御ステーションでもあることを理解することができる。
【００２８】
各機械加工ステーション３及び４は、工具３０及び４０の動作に対して使用可能である駆動及び送り手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）を備えることができる。
【００２９】
２つの機械加工ステーションのうちの少なくとも一方は、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の相互距離を調整することができるようにするように、ガイド手段５において移動可能とすることができる。
【００３０】
また、２つの機械加工ステーションのうちの他方は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の相互距離を調整することができるようにするように、ガイド手段５（例えば、上述したものと同じガイド手段５）において移動可能とすることができる。
【００３１】
両方の機械加工ステーションを調整することができることにより、間欠的に前進し続ける材料のステップ機械加工のために装置の下流に配置された別の機械加工システム（例えば、巻回装置２）からの連続ラインにおいて、正確に受け取られるために、既に所望の基準位置にある製品を、機械加工装置からの出口において取得することができる。言い換えれば、第２の（又は最後の）機械加工ステーションの出口における機械加工された材料は、次の機械加工タスクのために好適な基準位置（例えば、ゼロ位置）に既に配置することができる。
【００３２】
上述したガイド手段５は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿って材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な少なくとも１つの直線摺動ガイドを備えることができる。
【００３３】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの間欠送りのステップＰに関連する少なくとも１つのデータに応じて、２つの機械加工ステーション３及び４の間の上述した相互距離を調整するのに好適である、プログラム可能な電子制御手段（例えば、図示しない電子プロセッサ）を備えることができる。
【００３４】
制御手段は、前進のステップＰに関連するデータを受け取るように、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の距離が、材料Ｍの各停止段階中に両機械加工ステーション３及び４において対応する機械加工タスクを同時に実施するのに好適であるように、一方又は両方の機械加工ステーション３及び４を移動させるように、構成することができる。特に、材料Ｍの送り経路に沿って測定される２つの機械加工ステーション３及び４の間の距離は、ステップＰの倍数と同じにすることができる。
【００３５】
制御手段は、第２の（又は最後の）機械加工ステーション４を離れる材料が、特に巻回デバイス２において、ラインにおいて実施すべき後続する機械加工タスクに関して対応する所望の基準位置に位置決めされるように、機械加工ステーション３及び４の両方を移動させるように、更に構成することができる。言い換えれば、第２の（又は最後の）機械加工ステーションで実施される機械加工は、送り経路に沿って前進する材料をさらに調整する必要なく、送り経路に沿った確定された位置、すなわち、装置に対して外部から参照される選択された位置、すなわち、装置１から出る材料をラインにおいて装置１の下流に配置された別の機械加工デバイスによって受け取ることができるように指示された位置において、実施することができる。
【００３６】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの少なくとも１つの巻出しロール６を備えることができる。
【００３７】
ロール６は、材料Ｍの位置を変更し、かつ材料Ｍの距離を２つの機械加工ステーション３及び４によって調整することができるようにするように、送り経路に沿った材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な直線状ロールガイド手段７に、移動可能に結合することができる。ロールガイド手段７は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿った材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な少なくとも１つの直線摺動ガイドを備えることができる。
【００３８】
各機械加工ステーション３及び４は、これらの実施形態におけるように、対応する機械加工ステーション３又は４のガイド手段５における移動を駆動するモーター手段８を備えることができる。モーター手段８は、（この場合のように）対応する機械加工ステーション３及び４に取り付けることができ、又は、機械加工ステーションの外部とすることができる。ガイド手段５における機械加工ステーション３及び４の移動システムは、例えば、ラック搬送システム、又は可撓性搬送部材を備えた搬送システム（例えば、ベルト、ケーブル、チェーン等の搬送システム）、又は流体アクチュエーターを備えた移動システム（例えば、リニアアクチュエーター、特に、油圧又は空気圧シリンダー）、又はトランスレーターシステム（例えば、ねじ及びナットねじを備える）、又は別の移動システムを備えることができる。
【００３９】
機械加工装置１は、特に図４の例におけるように、間欠送りで更なる材料Ｍ’を送る更なる送り経路を備えることができる。この実施形態では、機械加工装置１は、特に、上記更なる送り経路に沿って続けて配置された少なくとも２つの更なる機械加工ステーション３’及び４’（例えば、機械加工ステーション３及び４と同様）を備えることができる。材料Ｍは、例えば、１つの符号の電極（カソード又はアノード）を含むことができ、材料Ｍ’は、例えば、反対の符号の電極（アノード又はカソード）を含むことができる。
【００４０】
上述した更なる機械加工ステーション３’及び４’の各々は、特に、機械加工サイクルを実施するように構成することができ、そうした機械加工サイクルの各々は、少なくとも１つの停止段階と、材料Ｍ’を更に前進させる少なくとも１つの段階とを含む。各更なる機械加工ステーション３’及び４’は、更なる送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ２つの更なる機械加工ステーション３’及び４’の間で相互距離を変更することができるようにするように、（更なるモーター手段８’のコマンドに従って）更なるガイド手段５’において移動可能とすることができる。各更なる機械加工ステーション３’及び４’は、特に、更なるモーター手段８’のコマンドに従って、更なるロールガイド手段７’において移動可能な更なるロール６’を備えることができる。
【００４１】
送り経路及び更なる送り経路は、図４の例におけるように、材料Ｍ及び更なる材料Ｍ’の同じ機械加工ゾーンで合流することができる。この機械加工ゾーンは、特に、送り経路から来る材料Ｍと更なる送り経路から来る更なる材料Ｍ’（及び他のあり得る材料）を合わせて巻回するように構成された巻回デバイス２を備えることができる。
【００４２】
本明細書に開示した機械加工装置を使用することによって作動可能である電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する１つの方法は、送り経路に沿った材料の間欠送りの段階、すなわち交互の停止段階及び前進段階を含むことができる。
【００４３】
この方法は、少なくとも２つの機械加工ステーションを送り経路に沿って一直線にかつ続けて配置する段階を含むことができる。
【００４４】
この方法は、材料Ｍの間欠送りのステップＰに関連する少なくとも１つのデータに従って、送り経路に沿った２つの上述した機械加工ステーションのうちの少なくとも一方又は両方の位置を、２つの機械加工ステーションの間の相互距離を調整するように変更する段階を含むことができる。
【００４５】
動作時、材料Ｍは、ステップＰで間欠的に前進する。機械加工ステーション３及び４は、ステーション自体の間に含まれる部分における送り経路の長さがステップＰの倍数であるように、位置決めされる。材料Ｍの停止段階中、２つの機械加工ステーション３及び４の工具３０及び４０は、材料Ｍに対して同時に動作することができ、その結果、第２の機械加工ステーションにおいて処理される材料の部分は、第１の機械加工ステーションにおいて先行する停止段階中に既に処理された部分である。このように、停止段階において材料Ｍに対して２つの同時の機械加工動作を実施することができる。
【００４６】
例えば、製造すべき製品のサイズの変化に起因して、機械加工ステップ、したがって材料の送りステップＰを変更しなければならない場合、機械加工ステーションの相対位置により、この場合、２つの機械加工ステーションにおいてかつ同じ停止段階において材料を同時に加工することも可能にするように、２つの機械加工ステーションのうちの少なくとも一方の位置を（送り経路の長さの方向において）調整することができる。
【００４７】
この調整は、プログラム可能な電子制御手段と、この制御手段上で実施することができるコンピュータープログラム命令との制御において、自動的に行うことができる。
【００４８】
図３は、材料の４つの異なる処理ステップＰにおける同時の機械加工を可能にする、機械加工ステーション３及び４の工具３０及び４０のあり得る位置決めの４つの例を示す。
【００４９】
本明細書に記載した例では、各材料供給ラインは２つの機械加工ステーションを備えるが、同じ発明の範囲内で、一直線に配置された３つ以上の機械加工ステーションの使用を可能にすることができる。
【００５０】
各機械加工ステーションに対して、機械加工ステップＰに応じてその位置を調整することに加えて、機械加工エラーを補償し、材料Ｍの公差に関して機械加工のばらつきを低減させるように、先行する機械加工ステーションからの材料Ｍに対して実施された機械加工の実際の位置を検出するセンサー手段（例えば、ビジョンシステム）に従って、更なる調整を実行する、更なる調整手段（例えば、コンピュータープログラム命令）を提供することができる。
【００５１】
図５は、上位に固定されたガイド７（直線摺動）に懸架されている、上位に配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３及び４（この例では３つのステーション）と、下位に固定されたガイド７’（直線摺動）の上に載っている、下位に配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３’及び４’（この例では３つのステーション）とを備える、第３の例を示す。リール６（上部ガイド７に懸架された上部コイル）とリール６’（下部ガイド７’の上に載っている下部リール）とに対しても、同じ構成を提供することができる。この構成では、上部機械加工ステーション３、４と下部機械加工ステーション３’、４’との間に大きい自由空間がある。
【図１】
2020527828.tif 000003
【図２】
2020527828.tif 000004
【図３】
2020527828.tif 000005
【図４】
2020527828.tif 000006
【図５】
2020527828.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月28日(2020.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、連続材料（ウェブ、ストリップ、シート等の形態）を機械加工する機械加工装置に関する。
【０００２】
具体的には、ただし排他的にではなく、本発明は、特に、当該装置で機械加工される材料が、巻回されるか又は積層されて電気エネルギー貯蔵デバイスを作製することができる場合に、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造することに適用することができる。特に、本発明は、例えばリチウム電池及びコンデンサー等、製造中の電気エネルギー貯蔵セルを巻回し及び／又は積層する装置に適用することができる。
【背景技術】
【０００３】
先行技術は、少なくとも２つの機械加工ステーションが、機械加工すべき材料（例えば、電極）を前進させる経路に沿って続いて配置される、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する装置を含む。機械加工ステーションは、基準加工面を画定する垂直に延在する板上に片持ち式に固定される。
【０００４】
先行技術の問題のうちの１つは、製品サイズの変化に装置を適合させることであり、その理由は、一般に、サイズ変化（特に、電極の長さ寸法）により、機械加工ステップ、したがって、材料の間欠送りのステップの変動がもたらされる可能性があり、その結果、材料の各停止中、機械加工ステーション全てにおいて機械を実質的に同時に実施することができるように、この変動を何らかの方法で補償する必要があるためである。
【０００５】
この問題を克服するために、可変長の１つ以上の経路部分が設けられた送り経路の使用が知られており、そこでは、材料は可動プーリの上で摺動可能であり、可動プーリの移動により、機械加工ステーションの間に含まれる経路部分の長さを、この長さが常に材料の間欠送りのステップの倍数であるように変更することができる。
【０００６】
特許文献１は、個々に電極活物質層が形成された帯状の正極板及び帯状の負極板が、正極板と負極板との間に挿入された帯状のセパレーターを用いて捲回して偏平形状に形成された、捲回型の電極体と、電極体及び電解液を内部に収納し、正極端子及び負極端子が設けられるケースとを備える、捲回型電極電池を製造する装置及び方法を開示している。
【０００７】
特許文献２は、絶縁テープの張着作業において、表面に凹凸のある原反の正確な高速ピッチ送りを実施することができる、ピッチ送り機構を開示している。長尺の原反における絶縁テープ張着工程領域の下流側に設けられ、境界部分に従って原反の一方向におけるピッチ送りを実施する、原反ピッチ送り機構。
【０００８】
特許文献３は、リチウム電池用の電気化学セルの列を含む連続要素が、切断デバイス及び２つの引張デバイスが連続的に配置されている供給経路に沿って供給され、切断デバイス及び引張デバイスの各々が、連続要素に関連する動作ユニットを有する往復運動要素を有する、切断装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／２３９１３３号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／２２２８１９号
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１４／１７４２６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、この既知の解決法には、いくつかの限界及び欠点がある。第１に、材料の比較的長い経路と、一般に、装置の大きい長手方向寸法とを設定する必要がある。第２に、可変長の経路部分の配置は、材料の前進方向の様々な変動を伴い、材料の大きい張力及び方向転換のリスクが増大し、さらに、材料の経路が長いことは、移動する材料の質量の増大を必然的に伴い、そのため、一般に、非常に脆弱な及び／又は薄い材料は使用することができない。さらに、既知のタイプの装置には、特に、送り経路及び対応する調整システムの複雑性を起因とする一定の構造的複雑化があり、その結果、完成した製品（電気エネルギー貯蔵デバイス）における機械加工の不正確さ及び欠陥のリスクが増大する。
【００１１】
本発明の１つの目的は、製品サイズの変化に容易に適合可能である、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、２つ以上の機械加工ステーションが設けられた、間欠送りで送られる材料を機械加工する装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１つの利点は、連続的な機械加工ステーションの間の距離を比較的短縮することを可能にし、その結果、機械加工ステーションを横切る材料の経路部分の全長が短縮する、ということである。
【００１３】
１つの利点は、機械加工ステップ、したがって材料を前進させるステップの変動に適合可能である、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、機械加工装置を提供することである。
【００１４】
１つの利点は、機械加工装置の出口において、装置の下流に配置された別の機械加工システムからの連続ラインにおいて、受け取られるために既に正確に位置決めされている製品を取得することである。
【００１５】
１つの利点は、一列になっている、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、間欠的に送られる材料を機械加工する２つ以上の機械加工ステーションを備える、機械加工装置の順応性及び汎用性を向上させることである。
【００１６】
１つの利点は、長手方向寸法が比較的短縮された機械加工装置を利用可能とすることである。
【００１７】
１つの利点は、連続材料を高い生産性で機械加工する機械加工装置及び／又は方法をもたらすことである。
【００１８】
１つの利点は、構造的に単純であり、実用性がありかつ即時使用できる機械加工装置を作製することである。
【００１９】
１つの利点は、機械加工すべき材料の大きい張力及び方向転換のリスクを低減させ、比較的脆弱な及び／又は薄い材料を使用することができるようにすることである。
【００２０】
１つの利点は、高品質かつ高精度な電気エネルギー貯蔵デバイスを高い生産性で製造することができるようにすることである。
【００２１】
こうした目的及び利点並びに更に他の目的及び利点は、添付する請求項のうちの１つ以上による機械加工装置によって、及び／又は方法によって達成される。
【００２２】
１つの実施形態では、特に電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する、機械加工装置は、材料を間欠送りで送る経路と、この送り経路に沿って続いて配置された少なくとも２つの機械加工ステーションとを備え、少なくとも１つの機械加工ステーションは、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーションの間の相互距離を材料の間欠送りのステップに応じて調整することができるようにするように、モーター手段のコマンドに従って、ガイド手段において移動可能であり、それにより、特に、機械加工製品のサイズが変化した場合に装置の適合を容易にし、及び／又は２つ以上の機械加工ステーションの間に含まれる機械加工されている材料の長さを最小限にする。
【００２３】
本発明は、非限定的な例によって本発明のいくつかの実施形態を例示する添付の図面を参照して、よりよく理解し実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によってもたらされた機械加工装置の第１の実施形態の垂直立面図での図である。
【図２】機械加工装置が異なる動作構成にある図１の図である。
【図３】材料の間欠送りのステップが変化する際の図１の装置の２つの機械加工ステーションの工具の４つの異なる動作構成を概略的に示す図である。
【図４】本発明によってもたらされた機械加工装置の第２の実施形態の垂直立面図での図である。
【図５】本発明によってもたらされた機械加工装置の第３の実施形態の垂直立面図での図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
上述した図に関して、表現をより明確にするために、同様の要素は、異なる実施形態に属している場合であっても同じ番号付けによって示している。
【００２６】
１により、特に、ウェブ、ストリップ、シート等の形態の材料（複数の場合もある）Ｍを機械加工する、機械加工装置全体を示している。機械加工装置１は、特に、電気エネルギー貯蔵デバイスを製造するため、特に、電極テープ（カソード及び／又はアノード）及び／又は少なくとも１つのセパレーターを備える材料Ｍを機械加工するために使用することができる。材料Ｍは、電気エネルギー貯蔵デバイスを形成するために巻回デバイス２において回転しているコアの周囲に巻回されるように意図された、又は、選び出された後に積層されて電気エネルギー貯蔵デバイスを形成するように意図された、連続材料を含むことができる。
【００２７】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの送り経路を備えることができる。送り経路は、特に、送り経路に沿って材料Ｍを引っ張る手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）、経路に沿って材料Ｍを案内する手段（例えば、ローラータイプ）、経路に沿って材料Ｍに張力をかける手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）、材料の検査及び／又は点検を実施する手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）等を備えることができる。
【００２８】
送り経路は、特に、材料Ｍを、材料Ｍの停止の期間及び前進の期間を交互にする間欠送りで送るように構成することができる。特に、材料Ｍの間欠送りは、経路に沿って一直線に配置された少なくとも２つの機械加工ステーションにおける一連の機械加工サイクルの実行に関連する。特に、具体的な実施形態におけるように、各停止中、２つ以上の機械加工ステーションで停止する、材料Ｍの２つ以上の事前設定された部分を、機械加工することができ、一方、各前進（制御されたステップＰ）中、同じ機械加工ステーションにおいて後続する機械加工サイクルの機械加工タスクを実施するように、好適な材料Ｍを位置決めすることができる。
【００２９】
これらの具体的な例では、第１の機械加工によって影響を受ける材料の部分は、後に第２の機械加工を受けなければならない材料の部分と実質的に同じ材料の部分とすることができる。言い換えれば、第１の機械加工及び第２の機械加工、すなわち、第１の機械加工ステーションにおける材料の第１の部分（後に、第２の機械加工ステーションの中心に位置決めされなければならない第１の部分）に対する第１の機械加工、及び、第２の機械加工ステーションにおける材料の第２の部分（先行して、第１の機械加工ステーションの中心に既に位置決めされていた第２の部分）に対する第２の機械加工を、同時に実施することができるようにするために、２つの機械加工ステーションの間の距離は、送り経路に沿った材料の間欠送りのステップＰの倍数でなければならない。
【００３０】
機械加工装置１は、特に、送り経路に続けて配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３及び４を備えることができる。各機械加工ステーション３及び４は、これらの実施形態におけるように、各機械加工サイクルが材料Ｍの停止段階及び材料Ｍの前進段階を含む一連の機械加工サイクルを実施するように、構成することができる。材料Ｍの各停止段階において、各機械加工ステーション３及び４は、材料Ｍの一部に対して機械加工タスクを実施する動作位置（例えば、材料に対して動作している工具３０及び４０の対の閉鎖位置）を採用することができる。材料Ｍを前進させる各段階において、各機械加工ステーションは、機械加工するために好適な位置に材料の次の部分を位置決めするために、材料をステップＰだけ自由に前進させる非動作位置（例えば、工具３０及び４０の開放位置）を採用することができる。
【００３１】
これらの具体的な実施形態では、２つの機械加工ステーションのうちの一方は、溶接ステーション（例えば、溶接によってウェブ又はシートを材料に施すステーション）であり、他方は、溶接ステーションの下流に配置されたせん断ステーション（例えば、せん断により電極タブを形成するステーション）である。溶接ステーション及び／又はせん断ステーションに加えて又はその代わりに、これらの機械加工ステーションの前及び／又は後及び／又は間に配置された、他の機械加工ステーション、例えば、保護材料を施すステーションを設けることができる。機械加工ステーションは、これらの実施形態では、機械加工の点検及び／又は品質制御ステーションでもあることを理解することができる。
【００３２】
各機械加工ステーション３及び４は、工具３０及び４０の動作に対して使用可能である駆動及び送り手段（例えば、既知であり図示しないタイプ）を備えることができる。
【００３３】
２つの機械加工ステーションのうちの少なくとも一方は、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の相互距離を調整することができるようにするように、ガイド手段５において移動可能とすることができる。
【００３４】
また、２つの機械加工ステーションのうちの他方は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿ってその位置を変更し、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の相互距離を調整することができるようにするように、ガイド手段５（例えば、上述したものと同じガイド手段５）において移動可能とすることができる。
【００３５】
両方の機械加工ステーションを調整することができることにより、間欠的に前進し続ける材料のステップ機械加工のために装置の下流に配置された別の機械加工システム（例えば、巻回装置２）からの連続ラインにおいて、正確に受け取られるために、既に所望の基準位置にある製品を、機械加工装置からの出口において取得することができる。言い換えれば、第２の（又は最後の）機械加工ステーションの出口における機械加工された材料は、次の機械加工タスクのために好適な基準位置（例えば、ゼロ位置）に既に配置することができる。
【００３６】
上述したガイド手段５は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿って材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な少なくとも１つの直線摺動ガイドを備えることができる。
【００３７】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの間欠送りのステップＰに関連する少なくとも１つのデータに応じて、２つの機械加工ステーション３及び４の間の上述した相互距離を調整するのに好適である、プログラム可能な電子制御手段（例えば、図示しない電子プロセッサ）を備えることができる。
【００３８】
制御手段は、前進のステップＰに関連するデータを受け取るように、かつ、２つの機械加工ステーション３及び４の間の距離が、材料Ｍの各停止段階中に両機械加工ステーション３及び４において対応する機械加工タスクを同時に実施するのに好適であるように、一方又は両方の機械加工ステーション３及び４を移動させるように、構成することができる。特に、材料Ｍの送り経路に沿って測定される２つの機械加工ステーション３及び４の間の距離は、ステップＰの倍数と同じにすることができる。
【００３９】
制御手段は、第２の（又は最後の）機械加工ステーション４を離れる材料が、特に巻回デバイス２において、ラインにおいて実施すべき後続する機械加工タスクに関して対応する所望の基準位置に位置決めされるように、機械加工ステーション３及び４の両方を移動させるように、更に構成することができる。言い換えれば、第２の（又は最後の）機械加工ステーションで実施される機械加工は、送り経路に沿って前進する材料をさらに調整する必要なく、送り経路に沿った確定された位置、すなわち、装置に対して外部から参照される選択された位置、すなわち、装置１から出る材料をラインにおいて装置１の下流に配置された別の機械加工デバイスによって受け取ることができるように指示された位置において、実施することができる。
【００４０】
機械加工装置１は、特に、材料Ｍの少なくとも１つの巻出しロール６を備えることができる。
【００４１】
ロール６は、材料Ｍの位置を変更し、かつ材料Ｍの距離を２つの機械加工ステーション３及び４によって調整することができるようにするように、送り経路に沿った材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な直線状ロールガイド手段７に、移動可能に結合することができる。ロールガイド手段７は、これらの実施形態におけるように、送り経路に沿った材料Ｍの前進方向Ｆに対して平行な少なくとも１つの直線摺動ガイドを備えることができる。
【００４２】
各機械加工ステーション３及び４は、これらの実施形態におけるように、対応する機械加工ステーション３又は４のガイド手段５における移動を駆動するモーター手段８を備えることができる。モーター手段８は、（この場合のように）対応する機械加工ステーション３及び４に取り付けることができ、又は、機械加工ステーションの外部とすることができる。ガイド手段５における機械加工ステーション３及び４の移動システムは、例えば、ラック搬送システム、又は可撓性搬送部材を備えた搬送システム（例えば、ベルト、ケーブル、チェーン等の搬送システム）、又は流体アクチュエーターを備えた移動システム（例えば、リニアアクチュエーター、特に、油圧又は空気圧シリンダー）、又はトランスレーターシステム（例えば、ねじ及びナットねじを備える）、又は別の移動システムを備えることができる。
【００４３】
機械加工装置１は、特に図４の例におけるように、間欠送りで更なる材料Ｍ’を送る更なる送り経路を備えることができる。この実施形態では、機械加工装置１は、特に、上記更なる送り経路に沿って続けて配置された少なくとも２つの更なる機械加工ステーション３’及び４’（例えば、機械加工ステーション３及び４と同様）を備えることができる。材料Ｍは、例えば、１つの符号の電極（カソード又はアノード）を含むことができ、材料Ｍ’は、例えば、反対の符号の電極（アノード又はカソード）を含むことができる。
【００４４】
上述した更なる機械加工ステーション３’及び４’の各々は、特に、機械加工サイクルを実施するように構成することができ、そうした機械加工サイクルの各々は、少なくとも１つの停止段階と、材料Ｍ’を更に前進させる少なくとも１つの段階とを含む。各更なる機械加工ステーション３’及び４’は、更なる送り経路に沿ったその位置を変更し、かつ２つの更なる機械加工ステーション３’及び４’の間で相互距離を変更することができるようにするように、（更なるモーター手段８’のコマンドに従って）更なるガイド手段５’において移動可能とすることができる。各更なる機械加工ステーション３’及び４’は、特に、更なるモーター手段８’のコマンドに従って、更なるロールガイド手段７’において移動可能な更なるロール６’を備えることができる。
【００４５】
送り経路及び更なる送り経路は、図４の例におけるように、材料Ｍ及び更なる材料Ｍ’の同じ機械加工ゾーンで合流することができる。この機械加工ゾーンは、特に、送り経路から来る材料Ｍと更なる送り経路から来る更なる材料Ｍ’（及び他のあり得る材料）を合わせて巻回するように構成された巻回デバイス２を備えることができる。
【００４６】
本明細書に開示した機械加工装置を使用することによって作動可能である電気エネルギー貯蔵デバイスを製造する１つの方法は、送り経路に沿った材料の間欠送りの段階、すなわち交互の停止段階及び前進段階を含むことができる。
【００４７】
この方法は、少なくとも２つの機械加工ステーションを送り経路に沿って一直線にかつ続けて配置する段階を含むことができる。
【００４８】
この方法は、材料Ｍの間欠送りのステップＰに関連する少なくとも１つのデータに従って、送り経路に沿った２つの上述した機械加工ステーションのうちの少なくとも一方又は両方の位置を、２つの機械加工ステーションの間の相互距離を調整するように変更する段階を含むことができる。
【００４９】
動作時、材料Ｍは、ステップＰで間欠的に前進する。機械加工ステーション３及び４は、ステーション自体の間に含まれる部分における送り経路の長さがステップＰの倍数であるように、位置決めされる。材料Ｍの停止段階中、２つの機械加工ステーション３及び４の工具３０及び４０は、材料Ｍに対して同時に動作することができ、その結果、第２の機械加工ステーションにおいて処理される材料の部分は、第１の機械加工ステーションにおいて先行する停止段階中に既に処理された部分である。このように、停止段階において材料Ｍに対して２つの同時の機械加工動作を実施することができる。
【００５０】
例えば、製造すべき製品のサイズの変化に起因して、機械加工ステップ、したがって材料の送りステップＰを変更しなければならない場合、機械加工ステーションの相対位置により、この場合、２つの機械加工ステーションにおいてかつ同じ停止段階において材料を同時に加工することも可能にするように、２つの機械加工ステーションのうちの少なくとも一方の位置を（送り経路の長さの方向において）調整することができる。
【００５１】
この調整は、プログラム可能な電子制御手段と、この制御手段上で実施することができるコンピュータープログラム命令との制御において、自動的に行うことができる。
【００５２】
図３は、材料の４つの異なる処理ステップＰにおける同時の機械加工を可能にする、機械加工ステーション３及び４の工具３０及び４０のあり得る位置決めの４つの例を示す。
【００５３】
本明細書に記載した例では、各材料供給ラインは２つの機械加工ステーションを備えるが、同じ発明の範囲内で、一直線に配置された３つ以上の機械加工ステーションの使用を可能にすることができる。
【００５４】
各機械加工ステーションに対して、機械加工ステップＰに応じてその位置を調整することに加えて、機械加工エラーを補償し、材料Ｍの公差に関して機械加工のばらつきを低減させるように、先行する機械加工ステーションからの材料Ｍに対して実施された機械加工の実際の位置を検出するセンサー手段（例えば、ビジョンシステム）に従って、更なる調整を実行する、更なる調整手段（例えば、コンピュータープログラム命令）を提供することができる。
【００５５】
図５は、上位に固定されたガイド７（直線摺動）に懸架されている、上位に配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３及び４（この例では３つのステーション）と、下位に固定されたガイド７’（直線摺動）の上に載っている、下位に配置された少なくとも２つの機械加工ステーション３’及び４’（この例では３つのステーション）とを備える、第３の例を示す。リール６（上部ガイド７に懸架された上部コイル）とリール６’（下部ガイド７’の上に載っている下部リール）とに対しても、同じ構成を提供することができる。この構成では、上部機械加工ステーション３、４と下部機械加工ステーション３’、４’との間に大きい自由空間がある。
【国際調査報告】
2020527828.tif 000008
2020527828.tif 000009
2020527828.tif 000010