ITMO20130309A1 - Apparato di laminazione - Google Patents

Apparato di laminazione

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ITMO20130309A1
ITMO20130309A1 IT000309A ITMO20130309A ITMO20130309A1 IT MO20130309 A1 ITMO20130309 A1 IT MO20130309A1 IT 000309 A IT000309 A IT 000309A IT MO20130309 A ITMO20130309 A IT MO20130309A IT MO20130309 A1 ITMO20130309 A1 IT MO20130309A1
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IT
Italy
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rolling
product
motion
zone
laminated
Prior art date
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IT000309A
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English (en)
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Massimiliano Sale
Marco Vivarelli
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Kemet Electronics Italia S R L
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Description

Descrizione
APPARATO DI LAMINAZIONE
Background dell’invenzione
[0001] L’invenzione concerne un apparato di laminazione, in particolare un apparato per accoppiare elettrodi con un film separatore mediante laminazione.
[0002] In modo specifico, ma non esclusivo, l’apparato può essere utilizzato per la produzione di dispositivi di accumulo di energia elettrica.
[0003] In particolare si fa riferimento a un apparato di laminazione a rulli utilizzabile vantaggiosamente per laminare oggetti piatti di forma non rettangolare.
[0004] Un problema nella laminazione a rulli di oggetti non rettangolari è di assicurare una pressione di laminazione costante su tutta la superficie dell’oggetto in laminazione. Infatti, quando un oggetto di forma non rettangolare passa tra due rulli di laminazione, la larghezza dell’oggetto che, istante per istante, è sottoposta alla forza di laminazione da parte dei rulli, è variabile in funzione della forma dell’oggetto.
[0005] Se la pressione di laminazione (uguale ad ogni istante al quoziente tra la forza di laminazione applicata dai rulli e la superficie sottoposta alla forza) non è costante, vi è il rischio di realizzare un prodotto che ha subito, in alcune zone, una pressione di laminazione insufficiente, per cui potrebbe non essere assemblato in maniera corretta, e/o, in altre zone, una pressione di laminazione eccessiva, con conseguente possibile danneggiamento del prodotto, in particolare del film separatore che potrebbe perdere almeno in parte le proprie caratteristiche necessarie per produrre un dispositivo di accumulo di energia elettrica di buona qualità.
Sommario dell’invenzione
[0006] Uno scopo dell’invenzione è di fornire un apparato di laminazione in grado di risolvere il suddetto problema della tecnica nota.
[0007] Un vantaggio è di realizzare un apparato di laminazione del tipo a rulli in grado di laminare oggetti di forma piatta con una pressione di laminazione pressoché costante sull’intera superficie degli oggetti.
[0008] Un vantaggio è di ottenere una laminazione di elevata qualità per oggetti piatti di forma non rettangolare.
[0009] Un vantaggio è di provvedere un apparato di laminazione idoneo per laminare elettrodi piatti non rettangolari con un film continuo di separatore, in particolare nella produzione di dispositivi di accumulo di energia elettrica.
[0010] Un vantaggio è di ottenere un assemblaggio con un accoppiamento stabile e tenace tra elettrodi e separatore senza danneggiamento del separatore.
[0011] Un vantaggio è di rendere disponibile un apparato costruttivamente semplice ed economico, con elevata produttività e di ottima affidabilità.
[0012] Tali scopi e vantaggi, ed altri ancora, sono raggiunti dall’apparato secondo una o più delle rivendicazioni sotto riportate.
[0013] In un esempio, un apparato di laminazione avente una coppia di rulli di laminazione in cui uno dei due rulli è spinto da mezzi elastici caricati con una forza variabile in maniera da variare la forza di laminazione esercitata dai rulli in una zona di laminazione compresa tra i rulli, e in cui un processore elettronico programmabile controlla un motore che regola il carico dei mezzi elastici per variare la forza di laminazione durante il passaggio tra i rulli di un oggetto da laminare, in funzione della larghezza dell’oggetto che istante per istante attraversa la zona di laminazione affinché la pressione di laminazione resti pressoché costante. Il motore può azionare il movimento di un elemento mobile (ad esempio l’elemento traslante di un traslatore a vite senza fine) che interagisce con i mezzi elastici con un carico che dipende dalla posizione dell’elemento stesso. Il processore elettronico può essere dotato di una unità di ingresso dati per ricevere informazioni relative all’oggetto da laminare e una unità di elaborazione per associare all’oggetto da laminare una determinata legge di moto dell’elemento mobile in maniera da variare la forza di laminazione da esercitare al passaggio dell’oggetto. Questa determinata legge di moto può essere scelta tra una pluralità di leggi di moto immagazzinate in una memoria elettronica collegata al processore. L’apparato può essere dotato di mezzi sensori disposti a monte della zona di laminazione, lungo un percorso di alimentazione degli oggetti, per rilevare il passaggio degli oggetti da laminare in maniera che il moto dell’elemento mobile, e la relativa variazione della forza di laminazione, sia in fase con il passaggio degli oggetti attraverso la zona di laminazione.
Breve descrizione dei disegni
[0014] L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano esempi non limitativi di attuazione.
[0015] La figura 1 è uno schema, in elevazione verticale, di un primo esempio di un apparato di laminazione in accordo con la presente invenzione.
[0016] La figura 2 è una vista schematica in pianta dall’alto di un prodotto che può essere laminato da un apparato realizzato secondo l’invenzione.
[0017] La figura 3 è una vista frontale in elevazione verticale di un secondo esempio di un apparato di laminazione in accordo con la presente invenzione.
[0018] La figura 4 è la sezione IV-IV di figura 3.
[0019] La figura 5 è la vista laterale da destra di figura 3.
[0020] La figura 6 è la sezione VI-VI di figura 5.
Descrizione dettagliata
[0021] Facendo riferimento alle suddette figure da 1 a 6, è stato indicato nel suo complesso con 1 un apparato di laminazione, utilizzabile in particolare per la fabbricazione di dispositivi di accumulo di energia elettrica (batterie, condensatori, eccetera). L’apparato di laminazione 1 può servire, in particolare, per accoppiare almeno un elettrodo E piatto di forma non rettangolare con almeno un film S di separatore. Per maggiore chiarezza di esposizione, nelle figure gli elementi analoghi dei vari esempi realizzativi sono stati indicati con la stessa numerazione.
[0022] L’apparato 1 comprende un primo rullo 2 di laminazione (superiore) e un secondo rullo 3 di laminazione (inferiore) tra loro accoppiati e contrapposti per definire una zona di laminazione compresa tra i rulli. I due rulli 2 e 3 di laminazione hanno, in particolare, assi di rotazione tra loro paralleli (orizzontali). La zona di laminazione si può estendere in larghezza in direzione parallela agli assi dei due rulli 2 e 3 di laminazione.
[0023] Attraverso la zona di laminazione compresa tra i rulli 2 e 3 passa un oggetto da laminare (ad esempio uno o più elettrodi E disposti in fila l’uno di seguito all’altro da assemblare con almeno un film S continuo di separatore) alimentato in una direzione di avanzamento F trasversale alla larghezza della zona di laminazione. In particolare la direzione di avanzamento F può essere perpendicolare al piano contenente gli assi (tra loro paralleli) dei rulli 2 e 3 di laminazione.
[0024] Il primo rullo 2 (superiore) può essere girevolmente montato su un supporto 4 collegato tramite (primi) mezzi elastici 51 (o mezzi elastici 51 di regolazione) a un elemento mobile 6 il cui movimento determina la variazione del carico dei primi mezzi elastici 51 e la conseguente variazione della forza di laminazione esercitata dai rulli 2 e 3 sull’oggetto nella zona di laminazione.
[0025] Il peso del primo rullo 2 di laminazione può gravare, almeno in parte, su ulteriori o secondi mezzi elastici 52 (o mezzi elastici 52 di sostentamento rullo). I secondi mezzi elastici 52 possono essere configurati per bilanciare e/o sostenere almeno una parte, compresa tra il 50% e il 100%, del peso del primo rullo 2.
[0026] L’apparato 1 può comprendere un motore 7 che aziona il movimento (verticale) dell’elemento mobile 6. Il motore 7 può comprendere, ad esempio, un motore brushless.
[0027] L’elemento mobile 6 può comprendere, come negli esempi qui illustrati, una parte traslante di un meccanismo per trasformare un moto rotatorio di un albero 8 rotante del motore 7 in un moto traslatorio della suddetta parte traslante del meccanismo. Tale meccanismo può comprendere, ad esempio, un meccanismo vite-madrevite, in particolare una vite 9 a ricircolo di sfere.
[0028] L’apparato 1 può comprendere dei mezzi elettronici programmabili di controllo del motore. Tali mezzi di controllo possono comprendere, ad esempio, una unità di controllo (CPU), non illustrata, e istruzioni di programma di computer implementabili dall’unità di controllo. In particolare i mezzi di controllo possono comprendere dei mezzi per movimentare l’elemento mobile 6 mentre il prodotto da laminare attraversa la zona di laminazione, facendo seguire all’elemento mobile 6 una legge di moto prestabilita in maniera da variare la forza di laminazione, in funzione della larghezza del prodotto che istante per istante si trova nella zona di laminazione, affinché la pressione di laminazione resti pressoché costante. In figura 2 è illustrato un esempio di oggetto da laminare. Tale oggetto comprende il film S continuo di separatore sul quale è disposta una pluralità di elettrodi E in fila l’uno dopo l’altro. L’oggetto viene alimentato verso la laminazione secondo la direzione di avanzamento F. Tali elettrodi E possono essere di forma non rettangolare, per cui la larghezza degli elettrodi E (ovverosia la loro dimensione in direzione trasversale alla direzione di avanzamento e/o in direzione parallela alla larghezza della zona di laminazione) non è costante: un singolo elettrodo E potrà avere una zona da laminare di larghezza L1e un’altra zona da laminare di larghezza L2≠ L1. Nel caso specifico (L2> L1), per ottenere una pressione di laminazione pressoché costante, la forza di laminazione F1applicata su un tratto di oggetto di larghezza minore L1dovrà essere minore della forza di laminazione F2applicata su un tratto di larghezza maggiore L2, ad esempio in maniera proporzionale affinché F1/L1= F2/L2.
[0029] I mezzi di controllo possono comprendere dei mezzi per ricevere informazioni relative all’oggetto da laminare, ad esempio informazioni relative alla forma e/o alle dimensioni e/o alla tipologia di oggetto, e mezzi per impostare una desiderata legge di moto dell’elemento 6 a seconda delle informazioni ricevute. Tali mezzi di controllo potranno comprendere, in particolare, dei mezzi per memorizzare due o più leggi di moto per l’elemento mobile 6 e dei mezzi per associare le suddette informazioni relative all’oggetto da laminare a una delle suddette leggi di moto memorizzate.
[0030] L’apparato 1 può comprendere dei mezzi sensori 10 per misurare la forza di laminazione applicata al primo rullo 2 di laminazione e dei mezzi per caratterizzare i primi mezzi elastici 51 determinando l’andamento della forza di laminazione in funzione della posizione dell’elemento mobile 6. I mezzi di controllo possono comprendere dei mezzi per ricevere una desiderata legge di variazione della forza di laminazione (ad esempio una legge di variazione calcolata in base alla forma degli oggetti da laminare per ottenere una desiderata pressione di laminazione pressoché costante per l’intera superficie degli oggetti) e dei mezzi di elaborazione che, utilizzando la caratterizzazione dei primi mezzi elastici 51, determina una desiderata legge di moto dell’elemento mobile 6 che causa la desiderata legge di variazione della forza di laminazione.
[0031] I mezzi sensori di forza possono comprendere, ad esempio, almeno una cella di carico o altro trasduttore di forza.
[0032] L’apparato 1 può comprendere primi mezzi di alimentazione per alimentare oggetti piatti (di forma non rettangolare), ad esempio elettrodi E, uno a uno alla zona di laminazione, e secondi mezzi di alimentazione per alimentare un film S continuo, ad esempio un separatore, alla zona di laminazione in collaborazione con i primi mezzi di alimentazione in maniera che gli oggetti piatti siano accoppiati mediante laminazione al film continuo nella zona di laminazione. I primi mezzi di alimentazione potranno essere disposti per deporre gli oggetti piatti in fila l’uno di seguito all’altro sul film continuo. Nelle figure da 3 a 6, i primi e i secondi mezzi di alimentazione (che possono comprendere mezzi di alimentazione di tipo noto e che non vengono pertanto descritti in maggior dettaglio) sono almeno parzialmente illustrati. In particolare è stato indicato con 11 un piano (orizzontale) di trasporto sul quale avanza il prodotto da laminare. È possibile prevedere che il prodotto da laminare (film S di separatore ed elettrodi E) sia preriscaldato, ad esempio in modo noto, prima della zona di laminazione.
[0033] L’apparato 1 può comprendere dei mezzi sensori (ad esempio di tipo noto) disposti a monte della zona di laminazione lungo un percorso P di alimentazione dell’oggetto da laminare per rilevare la posizione dell’oggetto. Tali mezzi sensori di posizione o prossimità possono comprendere mezzi sensori senza contatto (ad esempio di tipo ottico, ultrasonico, magnetico, eccetera) o di altro tipo.
[0034] I mezzi di controllo possono comprendere dei mezzi per mettere in fase il motore 7 di azionamento dell’elemento mobile 6 con la posizione rilevata dell’oggetto in avanzamento, in maniera che la variazione della forza di laminazione (dipendente dalla variazione della posizione dell’elemento mobile 6) sia in fase con il passaggio dell’oggetto attraverso la zona di laminazione, per ottenere la pressione di laminazione desiderata.
[0035] In uso, un motore 12 di azionamento dei rulli di laminazione, ad esempio un motore 12 applicato al secondo rullo 3 (inferiore) e/o al primo rullo 2 (superiore), provvede alla rotazione dei rulli, mentre il prodotto da laminare (elettrodi E su film S) avanza verso la zona di laminazione. Nel caso specifico entrambi i rulli 2 e 3 sono motorizzati. I mezzi di controllo impostano la desiderata legge di moto dell’elemento mobile 6. La legge di moto può essere, ad esempio, calcolata in base all’andamento della larghezza L del prodotto (in particolare degli elettrodi E), oppure selezionata da un gruppo di leggi associando il tipo di prodotto alla legge corrispondente.
[0036] La variazione della posizione dell’elemento mobile 6 provocherà una variazione del carico sui primi mezzi elastici 51 e la conseguente variazione della forza di laminazione. L’inizio della regolazione della posizione dell’elemento mobile 6 avviene al momento in cui almeno un’estremità del prodotto (l’estremità frontale o anteriore dell’elettrodo E) entra nella zona di laminazione. Tale fasatura della regolazione può essere realizzata in base al segnale di posizione emesso dai mezzi sensori di posizione del prodotto disposti a monte della zona di laminazione.
[0037] La zona di laminazione comprende una linea o una sottile banda estesa in larghezza, parallela all’asse dei rulli. Almeno una parte del prodotto da laminare (elettrodo E) ha una larghezza L variabile (essendo di forma non rettangolare). La forza di laminazione FLviene variata, al passaggio del prodotto, in maniera che la pressione di laminazione (pressoché proporzionale al quoziente FL/L) sia mantenuto costante.
[0038] La laminazione risulta regolare e uniforme per tutta la superficie del prodotto laminato. È così possibile ottenere una pressione di laminazione costante idonea per raggiungere l’accoppiamento desiderato, sufficientemente tenace e resistente, in particolare tra il film S separatore e gli elettrodi E, senza provocare eccessivo stress in alcune parti del prodotto laminato, in particolare sul materiale (polimerico) del separatore che, se troppo sollecitato, potrebbe perdere o diminuire le proprie caratteristiche, ad esempio le proprietà elettriche utili per realizzare un efficace dispositivo di accumulo di energia elettrica.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato (1) di laminazione, in particolare per laminare un prodotto (E, S) di larghezza (L1, L2) non costante, comprendente un primo e un secondo rullo di laminazione (2; 3) tra loro contrapposti per definire una zona di laminazione estesa in larghezza e attraverso la quale passa un prodotto (E, S) da laminare alimentato in una direzione (F) di avanzamento trasversale alla larghezza della zona di laminazione, detto primo rullo (2) essendo girevolmente montato su un supporto (4) collegato tramite mezzi elastici (51) a un elemento mobile (6) il cui movimento determina la variazione del carico di detti mezzi elastici (51) e la conseguente variazione della forza di laminazione tra detti rulli (2; 3), detto apparato (1) comprendendo un motore (7) che aziona il movimento di detto elemento mobile (6) e mezzi elettronici programmabili di controllo del motore, detti mezzi di controllo comprendendo mezzi per movimentare detto elemento mobile (6) mentre il prodotto (E, S) attraversa la zona di laminazione facendo seguire all’elemento mobile (6) una legge di moto prestabilita in maniera da variare la forza di laminazione in funzione della larghezza (L1, L2) del prodotto (E, S) che istante per istante si trova nella zona di laminazione affinché la pressione di laminazione resti sostanzialmente costante.
  2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui detti mezzi di controllo comprendono mezzi per ricevere informazioni relative al prodotto (E, S) da laminare, ad esempio relative alla forma e/o alla tipologia del prodotto, e per impostare detta legge di moto in base alle informazioni ricevute; detti mezzi di controllo comprendendo, in particolare, mezzi per memorizzare due o più leggi di moto di detto elemento mobile (6) e mezzi per associare dette informazioni a una di dette due o più leggi di moto.
  3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente mezzi sensori (10) per misurare la forza di laminazione applicata a detto primo rullo (2) e mezzi per caratterizzare detti mezzi elastici (51) determinando l’andamento della forza di laminazione in funzione della posizione di detto elemento mobile (6).
  4. 4. Apparato secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi sensori (10) comprendono almeno una cella di carico o altro trasduttore di forza.
  5. 5. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto elemento mobile (6) è solidale con una parte traslante di un meccanismo per trasformare un moto rotatorio di un albero (8) di detto motore (7) in un movimento di traslazione di detta parte traslante; detto meccanismo di trasformazione del moto comprendendo, in particolare, un meccanismo vite-madrevite a sua volta comprendente, ad esempio, una vite (9) a ricircolo di sfere.
  6. 6. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto motore (7) comprende un motore brush-less.
  7. 7. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente ulteriori mezzi elastici (52) configurati per sostenere almeno una parte, compresa tra il 50% e il 100%, del peso di detto primo rullo (2).
  8. 8. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente primi mezzi di alimentazione per alimentare oggetti piatti, ad esempio elettrodi (E), uno a uno a detta zona laminazione, e secondi mezzi di alimentazione per alimentare un film continuo, ad esempio un film (S) separatore di elettrodi, a detta zona di laminazione in collaborazione con detti primi mezzi di alimentazione in maniera che gli oggetti piatti siano accoppiati al film continuo per formare il prodotto (E, S) da laminare in detta zona di laminazione.
  9. 9. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi sensori disposti a monte di detta zona di laminazione lungo un percorso di alimentazione (P) del prodotto (E, S) da laminare per rilevare la posizione del prodotto stesso e mezzi per mettere in fase detto motore (7) con la posizione rilevata del prodotto (E, S) in maniera che la variazione della forza di laminazione sia in fase con il passaggio del prodotto attraverso la zona di laminazione.
  10. 10. Apparato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti rulli (2; 3) hanno assi tra loro paralleli e detto elemento mobile (6) trasla in una direzione di traslazione perpendicolare agli assi dei rulli (2; 3).
  11. 11. Metodo per la fabbricazione di un dispositivo di accumulo di energia elettrica, caratterizzato dal fatto di fare uso di un apparato di laminazione (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti per accoppiare almeno un elettrodo (E) piatto di forma non rettangolare con almeno un film (S) di separatore.
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