用于对优选地用于生产电化学电芯的带状制品进行非接触式处理的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的设备，优选地，该带(ribbon)状制品用于电化学电芯(cell)的生产。本发明还涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的方法。本发明在电化学电芯的生产领域中并且更一般地在从带状制品开始形成的产品的生产的中找到了优选的但非排他性的应用。

背景技术：

1、特别地，在相关的技术领域中，已知的是使用由传导材料制成的带，该带被处理并卷绕来制作电化学电芯的阳极和/或阴极。

2、在已知的生产过程中，这些带在这些带的边缘处经受图案化处理，然后被切割并卷绕以形成由一对传导材料构成的夹置件(sandwich)，该夹置件由绝缘层分隔以形成电化学电芯的阳极和阴极。

3、这种处理可以通过激光头进行，该激光头在相关的带的部分上进行操作以实现期望的图案。

4、在已知的实施方式中，使带相对于静止的激光头滑动，该静止的激光头将光束指引到移动的带上以实现所需的处理。

技术实现思路

1、在本说明书以及所附权利要求书中，除非另有明确说明，否则某些术语和表述被认为具有下列定义中表达的含义。

2、术语“带状制品”是指在工业生产线内以长形的条带——即纵向延伸量显著地大于其横向延伸量的元件——的形式呈现的任何固体产品。

3、带状制品还具有在带状制品沿着相关的生产线前进的同时允许一定程度弯曲的特性。

4、例如，带状制品可以由传导材料制成，并且意在可能被切割后与其他层一起形成用于制成电化学电芯的夹置件。

5、术语“环路路径”是指带状制品或其他元件在起点与终点之间行进所沿的路径。环路路径可以在起点和终点重合的情况下是“闭合”的，或者，环路路径可以在起点和终点靠近彼此但不重合的情况下是“开放”的。

6、术语“非接触式处理”是指可以在带状制品与执行处理的操作单元之间不存在接触的情况下进行的任何类型的处理。这种处理可以通过例如借助于光束或借助于超声波向带状制品供应能量来执行。可能的非接触式处理包括图案化、蚀刻处理等。

7、表述“连续”是指运动的表述，该运动指的是不间断地进行的操作，即在所讨论的操作中没有停止或中断。特别地，关于对带状制品的处理，术语“连续”表示对带状制品连续地进行处理，而在所执行的处理中没有任何中断。

8、还应当指出的是，表述“使物体在第一位置与第二位置之间移位”既指从第一位置移位至第二位置，且指从第二位置移位至第一位置。

9、该定义以类似的方式适用于类似的运动的表述，例如使通用物体在两个位置之间或在两个区域之间或者甚至在两个不同的操作构型之间转移或移动。

10、在不断需要提高生产过程的性能和效率的背景下，申请人先前已经观察到，在带状制品的非接触处理生产线中，带状制品相对于执行处理的操作单元的给送速度可能是限制生产线本身的生产能力的重要因素。

11、此外，在处理需要在待被处理的带状制品上实现相对较小尺寸的细节的情况下、比如在实现图案的情况下，这种限制是甚至更加关键的。特别地，申请人已经观察到，带状制品必须以足够低的速度相对于操作单元前进，以确保正确执行所请求的处理。

12、这种要求意味着生产线的全面减速，除非设想使操作单元处的带状制品减速。

13、然而，申请人已经观察到，该解决方案导致带状制品上的张力状态的形成，这种张力状态的产生可能会损害通过带状制品在被处理后获得的最终产品的生产质量。

14、因此，为了提高对带状制品执行非接触式处理的速度，申请人认识到，这可以通过除了对带状制品的运动进行设定外还对操作单元的运动进行设定来实现。

15、申请人还指出，使用多于一个的操作单元，可以使操作单元中的一个操作单元执行复位操作，而操作单元中的其他操作单元执行处理。

16、因此，申请人已经进一步认识到，如何可以在操作单元与带状制品之间的相对速度被控制的情况下使带状制品的给送速度相比于已知的解决方案增加。

17、最后，申请人已经发现，通过设想带状制品的给送速度与对带状制品本身执行非接触式处理的操作单元的速度之间的差小于预定的阈值，可以允许操作单元也执行需要高精度的处理。

18、由于这些特征，带状制品可以相对于操作单元以足够降低的相对速度前进，以允许执行所需的处理，而没有任何必要使带状制品停止或减慢。

19、因此，在本发明的第一方面，本发明涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的设备，优选地，该带状制品用于电化学电芯的生产。

20、优选地，该设备包括带状制品的输送装置，该输送装置包括入口部分、出口部分、以及在所述入口部分与所述出口部分之间延伸的连接部段。

21、优选地，该设备包括至少两个操作单元，该操作单元被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述操作单元能够沿着环路路径移动。优选地，所述环路路径包括面向所述连接部段的处理部分，操作单元可以沿着该处理部分对带状制品执行非接触式处理。

22、优选地，所述输送装置被构造成使带状制品沿着所述连接部段以给送速度前进，并且所述操作单元被构造成沿着所述处理部分以第一速度移位。

23、优选地，所述第一速度与所述给送速度之间的速度差小于预定值。

24、由于这些特征，用于对带状制品进行非接触式处理的设备可以通过使带状制品与操作单元之间的速度差小于一定值来进行操作，以使得操作单元可以执行所设想的非接触式处理。

25、以此方式，带状制品可以连续地和/或以比已知的解决方案更高的速度前进，使得根据本发明的上述方面制造的设备所应用的生产线的生产率得以提高。

26、在本发明的第二方面，本发明涉及一种用于对带状制品执行非接触式处理的方法，优选地，该带状制品用于电化学电芯的生产。

27、优选地，该方法包括：提供至少两个操作单元，该操作单元被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述操作单元能够沿着环路路径移动。优选地，环路路径包括处理部分和复位部分，所述操作单元沿着处理部分面向带状制品。

28、优选地，该方法包括：使带状制品在输送装置上以给送速度前进。

29、优选地，该方法包括：在带状制品以所述给送速度移动并且所述操作单元中的至少一个操作单元沿着所述处理部分以第一速度移位时，由所述至少一个操作单元对所述带状制品执行预定的非接触式处理。

30、优选地，所述第一速度与所述给送速度之间的速度差小于预定值。

31、根据该方面的方法允许在执行非接触式处理的操作单元被移位的同时对状制品执行非接触式处理，同时对操作单元与带状制品本身之间的速度差进行控制，以始终有益于设备和设备可以应用的生产线的生产率。

32、在本发明的第三方面，本发明涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的设备，优选地，该带状制品用于电化学电芯的生产。

33、优选地，该设备包括带状制品的输送装置，该输送装置包括入口部分、出口部分、以及在所述入口部分与所述出口部分之间延伸的连接部段。

34、优选地，该设备包括至少两个操作单元，该操作单元被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述操作单元能够沿着环路路径移动。优选地，所述环路路径包括面向所述连接部段的处理部分，操作单元可以沿着该处理部分对带状制品执行非接触式处理。

35、优选地，该设备包括用于对所述操作单元的移位的速度进行改变的改变装置。

36、优选地，所述改变装置被构造成根据所述操作单元的沿着所述环路路径的位置来单独地改变所述操作单元中的每个操作单元的速度。

37、由于这些特征，用于对带状制品进行非接触式处理的设备可以对操作单元中的每个操作单元的速度进行改变，以使该操作单元在该操作单元被移位所沿的环形路径中以不同的速度移动。

38、以此方式，可以以适当的方式对操作单元的速度进行调节，使得：在执行非接触式处理时可以设想带状制品与操作单元本身之间的正确的相对速度，同时在不需要对速度进行控制的情况下改变该速度。

39、由于这些特征，可以使带状制品连续地和/或以比已知解决方案更高的速度前进，以使得根据本发明的上述方面制造的设备所应用的生产线的生产率得以提高。

40、在本发明的第四方面，本发明涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的方法，优选地，该带状制品用于电化学电芯的生产。

41、优选地，该方法包括：提供至少两个操作单元，该操作单元被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述操作单元沿着包括处理部分的环路路径移动，所述操作单元沿着该处理部分面向带状制品。

42、优选地，该方法包括：使带状制品在输送装置上以给送速度前进。

43、优选地，该方法包括：在所述带状制品以所述给送速度移动并且所述操作单元中的至少一个操作单元沿着所述处理部分以第一速度移位的同时，通过所述至少一个操作单元对所述带状制品执行预定的非接触式处理。

44、优选地，该方法包括：当所述至少一个处理单元已完成对带状制品的非接触式处理时，在所述环路路径的复位部分处，将所述至少一个操作单元的速度增加至高于所述第一速度的第二速度。

45、根据本发明的该方面的方法使得可以为操作单元提供两种不同的速度，即，第一速度和第二速度，第一速度用于对带状制品执行非接触式处理，第二速度可以在操作单元不执行处理时使用。以此方式，可以使操作单元在处理期间采用最合适的速度，而不影响设备的生产率。

46、在本发明的第五方面，本发明涉及一种用于对带状制品进行非接触式处理的方法，优选地，该带状制品用于电化学电芯的生产。

47、优选地，该方法包括：提供至少两个操作单元，该操作单元被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述操作单元能够沿着环路路径移动。优选地，环路路径包括处理部分和复位部分，所述操作单元沿着该处理部分面向带状制品，所述复位部分沿着所述环路路径位于所述处理部分之后。优选地，所述操作单元在所述环路路径中被放置在彼此不同的位置时，所述操作单元进行移动。

48、优选地，该方法包括：向所述操作单元提供一组处理指令，基于该组处理指令，对带状制品执行预定的非接触式处理。

49、优选地，该方法包括：使带状制品在输送装置上前进。

50、优选地，该方法包括：在所述带状制品在所述输送装置上移动并且所述操作单元中的至少一个操作单元沿着所述处理部分移位的同时，由所述操作单元中的至少一个操作单元对所述带状制品执行被提供至所述操作单元的预定的非接触式处理。

51、优选地，该方法包括：当所述操作单元沿着复位部分转变时，向所述操作单元中的一个操作单元提供另一组处理指令，基于该另一组处理指令，对带状制品执行另外的预定的非接触式处理。

52、优选地，该方法包括：在所述带状制品以所述给送速度移动并且所述操作单元沿着所述处理部分移位的同时，由所述操作单元对所述带状制品执行被提供至所述操作单元的另外的预定的非接触式处理。

53、由于这些特征，用于对带状制品进行非接触式处理的方法，操作单元可以对带状制品执行循环处理，即使处理速率既不对应于用于使操作单元沿着整个环路行进所需的时间，也不是用于使操作单元沿着整个环路行进所需的时间的倍数或子倍数，操作单元也可以对带状制品执行循环处理。实际上，在通过复位部分转变期间，可以通过提供适当的处理指令对操作单元进行重新编程，从而避免了任何缺乏处理速率与单元的运动之间的同步的问题。

54、以这种方式，可以使用相同的设备来处理不同的规格(formats)，因为不需要设想相应地引起设备中的操作单元的运动和带状制品的运动的部件之间的特定几何关系。换句话说，由于上述方面，可以简化所谓的格式更改操作。

55、在上述方面中的至少一个方面中，本发明可以具有下面阐述的另外的优选特征中的至少一个另外的优选特征。

56、在优选的实施方式中，所述操作单元被构造成沿着所述环路路径的复位部分以高于所述第一速度的第二速度移位。

57、由于该特征，可以当操作单元没有对带状制品执行处理时对操作单元采用更高的速度。以此方式，在对带状制品执行处理的同时对操作单元的速度降低可以通过复位部分中的速度增加来补偿。

58、优选地，所述第一速度低于所述处理部分中的带状制品的给送速度，并且在与所述处理部分中的带状制品的给送速度相同的方向上作用。以此方式，可以获得使得操作单元依循带状制品的构型、允许获得能够与操作单元的处理能力相兼容的带状制品的最大给送速度的构型。

59、在一些实施方式中，所述连接部段以圆弧的形式延伸并且限定出曲率中心，所述操作单元能够围绕穿过所述曲率中心的旋转轴线旋转。

60、由于上述特征，可以获得用于使用了用于使带状制品在进行处理的区域内移动的轮并且采用了旋转的操作单元的设备的构造的紧凑型解决方案，其中，旋转轴线是与在带状制品的运动期间由带状制品所限定的圆弧同心的。

61、优选地，所述环路路径是闭合的。在一些实施方式中，所述环路路径是由圆周部形成的。上述特征全部有助于：提供操作单元连续运动；在设备的操作期间进行完整的回转(revolution)，可能是完整的旋转。

62、优选地，所述处理部分和所述复位部分是所述圆周部的扇区。

63、以此方式，与操作单元不执行处理并且可以为这些操作单元提供不同速度的步骤相比，可以对操作单元执行处理并且这些操作单元以一定速度移动的步骤以简单而明确的方式进行划分。

64、优选地，所述操作单元被支撑在从旋转本体径向延伸的相应的臂部上。

65、以此方式，可以容易地对操作单元进行支撑，从而将操作单元放置在用于所需处理的适当位置中，对存在于设备中的惯性质量进行限制。

66、在一些实施方式中，所述臂部被支撑在相应的环状本体上，所述环状本体沿周向延伸至所述旋转本体，并且所述臂部被在旋转方面约束于所述旋转本体。

67、该特征允许以精确的方式将臂部支撑在旋转本体上，从而允许通过环状本体与旋转本体之间的相对运动同时增加/减少旋转本体中的一个旋转本体的旋转速度。

68、优选地，所述旋转本体是中空的并且被构造成允许光束行进通过形成在所述旋转本体中的相应的槽而被传输至所述臂部中的每个臂部。

69、由于该特征，可以通过激光执行处理，并且可以容易地将相关的光束带到由操作单元限定的处理区域处。

70、优选地，所述旋转本体包括另外的槽，该另外的槽被放置成在径向上与所述槽相反，并且通过该另外的槽，连接至相应的环状本体的支撑件朝向所述旋转本体的内部突出，并且该另外的槽对反射元件进行支撑，该反射元件被放置成使得反射元件在旋转轴线处对所述光束进行拦截，并且该反射元件被构造成使所述光束朝向相应的臂部偏转。

71、以此方式，可以向操作单元中的每个操作单元发送单个光束，从而简化了设备的实现。

72、优选地，操作单元被构造成位于沿着所述环路路径的不同位置中，使得所述操作单元中的至少一个操作单元被放置在所述环路路径的所述处理部分中以对带状制品执行非接触式处理。优选地，该设备包括至少三个操作单元，其中，所述操作单元中的至少两个操作单元被放置在环路路径的所述处理部分中以对带状制品执行非接触式处理。优选地，该设备包括至少六个操作单元，其中，所述操作单元中的至少五个操作单元被放置在环路路径的所述处理部分中以对带状制品执行非接触式处理。

73、由于这些特征，可以保证对带状制品的连续处理，因为操作单元始终存在于适合执行所请求的处理的位置中，同时仍提供的是，进行由本发明的上述方面所要求的速度控制。

74、优选地，所述操作单元能够沿着所述环路路径彼此独立地移动。以此方式，可以根据具体的操作需要对操作单元中的每个操作单元的速度以与操作单元中的其他操作单元独立的方式进行控制。

75、在一些实施方式中，设备包括用于对所述操作单元的移位的速度进行改变的改变装置，所述改变装置被构造成根据所述操作单元的沿着所述环路路径的位置单独地改变所述操作单元中的每个操作单元的速度，优选地，所述改变装置被构造成：将操作单元的速度从所述第一速度改变为所述第二速度，以及将操作单元的速度从所述第二速度改变为所述第一速度。

76、由于该特征，可以根据操作单元在环路路径内的位置对操作单元的速度进行改变，从而使操作单元的速度适应于与路径的每个部分相关的特定操作需求。

77、优选地，所述改变装置被构造成使所述臂部中的每个臂部单独地沿着所述旋转本体的周向方向移位。

78、以此方式，可以通过借助于机械运动机构进行操作来实现速度改变，从而减少对电子部件和位置传感器的需求。

79、优选地，所述改变装置包括第一杆和第二杆，第一杆以可旋转的方式连接至所述旋转本体，第二杆在第二杆的第一端部处以可旋转的方式连接至所述臂部并且在第二杆的第二端部处以可旋转的方式连接至所述第一杆，使得所述第一杆的旋转产生相关的臂部的移位。优选地，所述改变装置被构造成使得：当相应的臂部位于所述复位部分中时，使相应的所述臂部相对于所述旋转本体移位。优选地，所述操作单元被构造成在所述带状制品沿着所述连接部段的前进期间对所述带状制品执行非接触式处理。

80、这些特征使得可以利用这样的解决方案通过杆的旋转实现速度调节，该解决方案从构造的角度来看是特别简单且有效的，并且通常是可靠的。此外，在处理完成后，可以在复位区处进行改变。

81、在一些实施方式中，所述输送装置包括主轮，所述连接部段是沿着该主轮限定的。优选地，所述主轮包括周向壁，该周向壁被构造成使得带状制品被支撑在位于所述主轮的外部的所述周向壁上，并且该周向壁还被构造成使得所述带状制品的边缘从所述周向壁在轴向方向上突出。

82、以此方式，可以以适当的方式对带状制品进行布置，以在带状制品的边缘处进行特定的处理，从而使该设备特别适合于实现电化学电芯。

83、优选地，所述操作单元被定位在所述周向壁的内部，以面向所述带状制品。

84、优选地，该设备包括抽吸装置，该抽吸装置沿着所述主轮的周向部的至少一部分定位在所述主轮的外部。

85、以此方式，可以采用用于操作单元的特别紧凑的解决方案，从而也为抽吸装置的存在留出可用的区域，该抽吸装置可以用于对任何处理残留物进行移除。

86、在一些实施方式中，所述操作单元被定位于所述周向壁的内部和外部，以对带状制品的相反的两个面部执行操作。

87、以此方式，可以同时对带状制品的相反的两个面部执行两种不同的操作，从而显著提高生产率。

88、优选地，所述主轮能够围绕所述旋转轴线以恒定的旋转速度旋转。

89、以此方式，可以确保带状制品的给送速度是恒定的。

90、在一些实施方式中，所述入口部分包括第一轮，并且所述出口部分包括第二轮。

91、该特征使得可以实现能够保证高生产率的紧凑结构。

92、优选地，该设备包括保护元件，该保护元件沿着所述环路路径布置在所述复位部分处，所述保护元件被构造成防止操作单元沿着所述复位部分对带状制品执行处理。

93、由于该特征，可以防止能够无接触地进行处理的操作单元意外地在操作部分以外对带状制品执行处理。

94、优选地，操作单元包括振镜(galvanometer)。优选地，所述操作单元包括可移动的处理元件，该可移动的处理元件被构造成对带状制品执行非接触式处理，优选地，所述可移动的处理元件被构造成具有毫秒数量级的响应时间。在一些实施方式中，所述可移动的处理元件包括可移动的镜子。

95、这些特征均有助于使该设备特别适合于通过用于在带状制品上实现图案的激光进行处理。通过可移动的元件实现的处理的精度实际上不受带状制品的绝对速度的影响，这是因为带状制品相对于操作单元的相对速度可以显著地降低的事实。

96、优选地，所述操作单元被构造成沿着所述环路路径的所述复位部分以高于所述第一速度的第二速度移动。

97、由于该特征，可以在操作单元没有对带状制品执行处理时对操作单元采用更高的速度。以此方式，在对带状制品执行处理的同时对操作单元的速度降低可以通过复位部分中的速度增加来补偿。

98、优选地，所述第一速度低于带状制品的线性的给送速度并且与带状制品的线性的给送速度是协调的(consistent)。

99、以此方式，可以获得使得操作单元依循带状制品的构型、允许获得能够与操作单元的处理能力相兼容的带状制品的最大给送速度的构型。

100、在一些实施方式中，所述操作单元围绕旋转轴线旋转。以此方式，可以以简单和易于控制的方式执行操作单元的运动。

101、优选地，所述操作单元移动成处于沿着所述环路路径的不同位置中，所述操作单元中的至少一个操作单元被放置在处理部分中，并且所述操作单元中的所述至少一个操作单元当所述操作单元中的其他操作单元被放置在复位部分时对带状制品执行非接触式处理。优选地，设想的是，提供至少三个操作单元，其中，所述操作单元中的至少两个操作单元被放置在所述处理部分中，并且所述操作单元中的所述至少两个操作单元当所述操作单元中的其他操作单元放置被在所述复位部分中时同时对带状制品执行非接触式处理。优选地，设想的是，提供至少六个操作单元，其中，所述操作单元中的至少五个操作单元被放置在所述处理部分中，并且所述操作单元中的所述至少五个操作单元当所述操作单元中的其他操作单元被放置在所述复位部分中时同时对带状制品执行非接触式处理。

102、由于该特征，可以保证对带状制品的连续处理，因为操作单元始终存在于适合执行所请求的处理的位置中，同时仍提供的是，进行本发明的上述方面所要求的速度控制。

103、优选地，所述操作单元的速度是根据所述操作单元的沿着所述环路路径的位置而单独地改变的。由于该特征，可以根据操作单元的在环路路径内的位置改变操作单元的速度，从而使操作单元的速度适应于与路径的每个部分相关的特定操作需求。

104、在一些实施方式中，所述操作单元被支撑在约束于旋转本体的臂部上，在所述旋转本体旋转的同时，所述操作单元中的每个操作单元的速度通过相应的臂部相对于所述旋转本体的移位而被改变；所述臂部能够彼此独立地移位。优选地，所述操作单元中的每个操作单元的速度是通过使相应的臂部相对于所述旋转本体在一个方向上移位来增加的，并且所述操作单元中的每个操作单元的速度是通过使相应的臂部在相反的方向上移位来降低的。

105、这些特征均允许通过借助于机械运动机构进行操作而进行速度改变，从而减少了对电子部件和位置传感器的需求。

106、优选地，所述带状制品卷绕在输送装置的主轮上。优选地，所述带状制品以恒定速度和张力在所述输送装置上前进。

107、由于这些特征，可以使带状制品以恒定的方式移动，同时在带状制品的运动期间确保恒定的张力。

108、在一些实施方式中，所述带状制品相对于主轮的周向壁轴向地突出。以此方式，可以以适当的方式对带状制品进行布置，以在带状制品的边缘中的一个边缘处执行特定的处理，从而促进对用于生产电化学电芯的带状制品的处理。

109、在一些实施方式中，设想的是，执行所述非接触式处理，所述非接触式处理包括：使所述操作单元的可移动的处理元件以高于带状制品的给送速度的速度移动，优选地，使所述操作单元的可移动的处理元件以具有可移动的处理元件的毫秒的数量级的响应时间的方式移动。此外，这些特征均有助于使该设备特别适合于通过用于在带状制品上实现图案的激光进行处理。

110、优选地，所述复位部分沿着所述环路路径位于所述处理部分之后。以这种方式，在对带状制品已经执行处理后，操作单元的速度可以在环路路径的复位部分内改变。

111、优选地，设想的是，在对带状制品执行预定的非接触式处理之前，向所述操作单元提供一组处理指令，基于该组处理指令，对带状制品执行所述预定的非接触式处理。

112、优选地，在所述操作单元中的所述至少一个操作单元已经对带状制品执行了所述预定的非接触式处理后，设想的是，在所述至少一个操作单元沿着复位部分转变时，向所述至少一个操作单元提供第二组处理指令，基于第二组处理指令，对带状制品执行另外的预定的非接触式处理。

113、优选地，设想的是，在所述带状制品以所述给送速度移动并且所述至少一个操作单元沿着所述处理部分移位的同时，由所述操作单元对带状制品执行被提供至所述操作单元的另外的预定的非接触式处理。

114、另外，由于这些特征，可以使用相同的设备来处理不同的规格，因为不需要设想相应地引起设备中的操作单元的运动和带状制品的运动的部件之间的特定的几何比率。

115、优选地，所述非接触式处理是通过向带状制品供应能量来执行的。

116、优选地，所述能量是通过光束或通过超声波而被供应至带状制品的。

117、优选地，所述非接触式处理是非接触激光处理，因此，所述非接触式处理是通过激光执行的。

118、优选地，所述操作单元是激光头。

119、优选地，所述非接触式处理包括图案化处理或蚀刻处理。

120、应当注意的是，上述方法的一些步骤可以独立于所指示的执行顺序。此外，一些步骤可以是可选的。此外，方法的一些步骤可以重复地执行，或者方法的一些步骤可以与方法的其他步骤串联或并行地执行。