本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的为能源电池生产工业的生产机器提供带卷绕的幅面形材料的筒子的设备以及相应的方法。此外，本发明还涉及一种用于能源电池生产工业的系统。
背景技术：
1、原则上从现有技术中已知在机动车辆、其他陆地交通工具、船舶、飞机或固定系统(如蓄电池或燃料电池形式的光伏系统)中使用能量电池或能量储存器，在这些系统中必须在较大的时间段内储存大量的能量。为此，这类能源电池具有由大量的被堆叠成堆的分段组成的结构。这些分段分别由交替的阳极片和阴极片组成，它们通过同样作为分段制成的隔膜片彼此隔开。这些分段在制造过程中被预先切割，然后按预定顺序摞成堆，并通过层压相互连接。
2、在此，电极片(即阳极片和阴极片)通常由所谓的子卷构成，而子卷又由母卷构成。母卷包括有限的、卷绕的电极幅材，其中，由于幅材的宽度过大，无法形成电池堆。因此，首先要将母卷展开(abgewickelt)并沿纵向切割，以减小电极幅材的宽度或形成几个较小宽度的电极幅材。这样切割出的具有减小的宽度的电极幅材接下来再次被卷绕成所谓的子卷。接下来可以再次展开子卷，以便通过沿横向切割来形成之后适合于形成电池堆的分段。
3、隔膜片形式的分段也是由子卷形成的，方式为，沿横向切割从相应的子卷上卷开(ablaufende)的幅材。
4、子卷的生产通常在第一台生产机器上进行，第一台生产机器与用于切割和堆叠分段的第二台生产机器在空间上是间隔开的。
5、卷(coils)通常也被称为筒子(bobinen)。因此，上述子卷也可被称为筒子。
6、从现有技术中还已知，尤其是在预定的气候条件下切割并堆叠分段，以可靠地保证所形成的电池堆的高品质。
技术实现思路
1、本发明的任务是提供一种在保持预定气候条件下为能源电池生产工业的生产机器提供带卷绕的幅面形材料的筒子的设备、一种相应的方法以及一种相应的用于能源电池生产工业的系统。
2、该任务通过独立权利要求的特征得以解决。本发明的进一步优选实施方式可参见从属权利要求、附图和相关描述。
3、根据本技术的第一方面，所述任务通过一种为能源电池生产工业的生产机器提供带卷绕的幅面形材料的筒子的设备来解决，该设备包括至少一个筒子更换装置和筒子搬运装置，筒子搬运装置设置用于为所述至少一个筒子更换装置供应筒子，其中，筒子更换装置和筒子搬运装置布置在共同的空调室中，其中设有闸，其被实施为使筒子能通过闸被输送到空调室中。
4、通过闸可减少在将筒子带入空调室时与空调室周围环境的空气交换，从而使空调室中的气候条件能够保持在恒定的水平上。这样就能过程可靠地处理筒子上卷绕的材料幅。
5、空调室优选包括空调装置，用于设定空调室内的预定气候条件。例如，借助于空调装置可设定或调节室内温度、相对湿度、静压和/或空气纯净度。
6、通过闸可以将筒子带入空调室中并且在那里定位，使得通过筒子搬运装置可以触及和拾取筒子。然后，筒子搬运装置将筒子转交到至少一个筒子更换装置。
7、至少一个筒子更换装置优选设置为可旋转地存放至少一个筒子，以便将其卷绕的材料幅输送给能源电池生产工业的生产机器。
8、筒子更换装置优选分别包括两个拾取芯轴，在这两个拾取芯轴上能够分别可旋转地支承一个筒子。这样，例如第一拾取芯轴可包括一个带有卷开的材料幅的筒子，第二拾取芯轴可包括一个新的、未使用过的筒子。在卷开的材料幅完全耗尽之前，可以将其与未使用过的筒子的材料幅连接起来；这被称为拼接或接合。接下来优选将使用过的筒子从第一拾取芯轴上抽出，并从空调室中移除。这可以以相应的方式同样通过闸完成。接下来将一个新的、未使用过的筒子套插到第一拾取芯轴上，接下来再将其与现在处于第二拾取芯轴上的卷开的材料幅拼接在一起。通过交替地向第一和第二拾取芯轴供应新的、未使用过的筒子，可以可靠地、优选甚至不间断地给生产机器供应相应的材料幅。
9、闸优选包括流体技术上可隔离的闸室，通过闸室可将筒子从环境输送到空调室中。例如，闸室可以相对于环境和空调室气密地密封。当新的筒子被带入空调室或使用过的筒子从空调室被带出时，闸室造成空调室与环境之间的空气体积交换的减少。因此，空调装置仅须提供较少的功率来补偿实际气候与目标气候之间的可能的偏差。由此可以降低空调装置的能耗要求。
10、优选地，为了将闸室与环境连接，设有至少一个可关闭的环境门，为了将闸室与空调室连接，设有至少有一个可关闭的空调室门。进一步优选设有控制单元，其设置用于控制所述至少一个环境门和所述至少一个空调室门，使得在任一时间点只能打开所述门中的一个。这样例如就可以防止同时打开一个空调室门和一个环境门，例如还可以防止同时打开两个环境门或两个空调室门。通过每次只打开其中一个门，可以进一步减少空调室与环境之间的空气体积交换。
11、例如可以设置刚好一个环境门和多个空调室门。或者，例如可以设置刚好一个空调室门和多个环境门。当然，也可以设置多个环境门，例如刚好四个，以及多个空调室门，例如同样刚好四个。
12、根据一个优选实施方式提出，筒子搬运装置设置用于自动、优选全自动拾取筒子并将其递交到至少一个筒子更换装置。优选筒子搬运装置设置用于从筒子架上拾取筒子。筒子搬运装置可包括传感器单元，其设置用于检测筒子是否准备就绪以及其准备就绪的位置。此外，筒子搬运装置还可以例如包括机器人手臂，其包括用于握住筒子的拾取部。此外，机器人手臂还设置用于将筒子从空调室内的递交位置递交到至少一个筒子更换装置。由于筒子优选借助于运输小车形式的筒子架通过闸被带入空调室，因此筒子搬运装置也可称为卸垛机(depalettierer)。通过自动将筒子递交到筒子更换装置，可以进一步减少空调室与环境之间的空气体积交换，因为可以防止在操作员进入空调室时可能发生的额外的空气体积交换。
13、筒子搬运装置优选还设置用于从筒子更换装置中取下已使用过的筒子(这些筒子的材料幅已完全或几乎完全耗尽)，并将其递交到所述递交位置，这样就可以借助于筒子架通过闸将筒子从空调室中带出。
14、优选在至少一个筒子更换装置上存放带有卷绕的电极幅材或隔膜幅材的筒子。进一步优选的是，筒子在筒子更换装置上被套插到拾取芯轴上，这样筒子就相对于筒子更换装置可旋转地被存放。电极幅材可以是阳极幅材或阴极幅材。
15、进一步优选的是，该设备包括刚好四个筒子更换装置。第一筒子更换装置存放带阳极幅材的筒子，第二筒子更换装置存放带阴极幅材的筒子，第三和第四筒子更换装置分别存放带隔膜幅材的筒子。借助于这样配备的筒子更换装置，可以为能源电池生产工业的生产机器提供用于形成单电池的原材料。
16、单电池由第一隔膜片、布置在其上的阳极片、布置在其上的第二隔膜片和布置在其上的阴极片组成；单电池也可以具有以下层序：第一隔膜片、布置在其上的阴极片、布置在其上的第二隔膜片和布置在其上的阳极片。
17、四个筒子更换装置优选由唯一一个共同的筒子搬运装置装备所述筒子。这样就可以省去额外的筒子更换装置，从而简化设备的整体结构。
18、根据另一个优选实施方式，闸包括多条、优选平行的输送路径，通过这些输送路径可以将筒子输送到空调室中。进一步优选的是，每条输送路径都分配有一个环境门和一个空调室门。输送路径的平行布置使得能够几乎没有延迟地向筒子搬运装置供应不同类型的筒子，例如阳极幅材、阴极幅材或隔膜幅材。此外，每条传送路径都通向一个单独的、预先确定的转交位置，在转交位置上筒子被转交到筒子搬运装置。
19、根据本技术的第二方面，所述任务通过一种用于能源电池生产工业的系统来解决，其中，该系统包括如上所述的设备和至少一台生产机器，其中，所述至少一台生产机器与至少一个筒子更换装置和筒子搬运装置完全或部分地布置在空调室中。生产机器优选包括切割装置以及进一步优选还包括电池堆叠装置。借助于切割装置，可以沿横向切割从筒子上卷开的材料幅材，以形成分段。然后，可借助于电池堆叠装置将分段堆叠在一起，以形成电池叠。不言而喻，生产机器还可以包括其他加工单元，例如层压装置和/或用于形成或安置避雷器旗的装置。
20、通过将生产机器至少部分布置在空调室中，可以进一步减少空调室与环境之间的空气交换。
21、根据本技术的第三方面，所述任务通过一种为能源电池生产工业的生产机器提供卷绕在筒子上的幅面形材料的方法解决，其中，该方法使用上述设备或上述系统进行。关于所提出的方法的技术效果和优点，请参考前面有关设备和系统的说明。
22、优选地，至少一个筒子在空调室的环境中存放在筒子架上，其中，装有至少一个筒子的筒子架通过闸从环境被运输到空调室中。优选筒子架是可行驶的，进一步优选可自主行驶。筒子架优选具有壳体，在其中可以存放一个或多个筒子。这样，壳体就形成了用于筒子的运输室，其可以相对于环境在流体技术上隔离。例如，运输室可以相对于环境气密地密封。运输室可以通过至少一个通道门装载筒子。
23、优选地，筒子架在运输室内部具有至少有一个运输芯轴，筒子可以存放在上面用于运输。装载完后，至少一个运输门被关闭，筒子架在此状态下行驶通过闸。在行驶通过闸后，空调室内的通道门被打开；筒子优选借助于筒子搬运装置从运输室中被取出。
24、筒子架进一步优选包括两个运输芯轴。这样，例如在第一运输芯轴上可以将一个新的、未使用过的筒子通过闸带入空调室，而在第二拾取芯轴上可以将一个使用过的筒子通过闸带出空调室进入环境中。或者，也可以在筒子架的两个运输芯轴上将两个新的、未使用过的筒子同时输送到空调室中。
1.为能源电池生产工业的生产机器(3)提供带卷绕的幅面形材料的筒子(2)的设备(1)，所述设备包括：
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的设备(1)，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，
5.根据权利要求3或4所述的设备(1)，其特征在于，
6.根据权利要求3或4所述的设备(1)，其特征在于，
7.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，其特征在于，
8.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，其特征在于，
9.根据前述权利要求之一所述的设备(1)，其特征在于，
10.用于能源电池生产工业的系统(100)，其特征在于，
11.为能源电池生产工业的生产机器(3)提供卷绕在筒子(2)上的幅面形材料的方法，其特征在于，
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，
