DE102012104624A1

DE102012104624A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Stapeln von Blättern

Info

Publication number: DE102012104624A1
Application number: DE201210104624
Authority: DE
Inventors: Volkmar Milde
Original assignee: Ratiotechnik Milde GmbH
Current assignee: Ratiotechnik Milde GmbH
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: DE102012104624B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 1‘ und ein Verfahren zum Stapeln von Blättern zur Bildung wenigstens eines Fertigstapels 2, aufweisend einen Bewegungsmanipulator 5 und wenigstens eine an diesem angeordnete Hebeeinrichtung 7, wobei der Bewegungsmanipulator 5 wenigstens zur Drehbewegung in einer Bewegungsrichtung φz ausgelegt ist und die wenigstens eine Hebeeinrichtung 7 in der Weise mit dem Bewegungsmanipulator 5 verbunden ist, dass sie mit diesem in φz-Richtung um die Drehachse 22 des Bewegungsmanipulators 5 drehbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Separatormanipulator 9, bei dem das Separatormagazin 8 zwischen jeweils zwei Separatorblättern ein die Entnahme nur eines Separatorblatts gewährleistendes Trennblatt aufweist und der Separatormanipulator 9 so ausgeführt ist, dass er zwischen der Entnahme von zwei Separatorblättern das Trennblatt entfernt; einen Sauggreifer, wobei eine poröse Platte vorgesehen ist, die an wenigstens einer ersten Seite mittels eines Vakuumanschlusses mit Vakuum beaufschlagt wird und an wenigstens einer zweiten Seite zur Aufnahme eines Blattes ausgelegt ist; ein Verfahren zum Stapeln von Blättern zur Bildung wenigstens eines Fertigstapels 2, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Absenken der Hebeeinrichtung 7 zur Quelle 3, 4, Aufnehmen eines Blattes, Anheben der Hebeeinrichtung 7, Drehen des Bewegungsmanipulators 5 mit der beladenen Hebeeinrichtung 7 zum Fertigstapel 2, Absenken der Hebeeinrichtung 7, Ablegen des Blattes, Anheben der Hebeeinrichtung 7, Drehen des Bewegungsmanipulators 5 zur Quelle 3, 4 und eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Fertigung von folienbasierten Stromquellen, insbesondere Li-Ionen-Akkumulatoren, und Brennstoffzellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stapeln von Blättern. Derartige Vorrichtungen und Verfahren finden Anwendung z.B. beim Stapeln von Batteriezellen, wie sie beispielsweise für leistungsstarke Lithiumionenbatterien benötigt werden, oder für Brennstoffzellenstacks. Zu diesem Zweck bietet der Stand der Technik eine Reihe von Lösungen an.
Die Druckschrift DE 20 2009 009 178 U1 beschreibt eine Fertigungsanlage für eine Akkuflachzelle, die aus einem Stapel wechselnd aufeinander geschichteter Zuschnitte eines Anodenmaterials und eines Katodenmaterials, die durch zwischengelegte Zuschnitte eines Separatormaterials elektrisch voneinander getrennt sind, aufgebaut ist. Dabei wird in einem Arbeitsschritt jeweils ein einzelner Zuschnitt des entsprechenden Materials mit jeweils vorgegebener Kontur aus einem flachen Bandmaterial ausgeschnitten und von einem Einleger direkt auf den aufzuschichtenden Stapel abgelegt. Das jeweilige Bandmaterial ist dabei auf je einer Materialspule gespeichert. Eine Abzugsvorrichtung führt das Bandmaterial in die Fertigungsanlage, wo die Zuschnitte gefertigt werden. Dabei ist der Einleger zugleich als Schnittstempel ausgebildet, schneidet in einer ersten Stellung in der Schnittstation den Zuschnitt aus und legt in einer zweiten Stellung in einer Stapelstation den Zuschnitt auf dem Stapel ab.
Der Einleger bewegt sich geführt an Schwenkgabeln auf einer Kreisbahn, deren Achse parallel zur Oberfläche des Zuschnittmaterials verläuft. Damit kann nur ein sehr kleiner Abschnitt der Kreisbahn überstrichen werden, kurzhubige Vor- und Rückbewegungen, die mit Zeit- und Dynamikverlust verbunden sind, sind erforderlich. Zudem ist dieses Verfahren nur dann anwendbar, wenn das Zuschnittmaterial als Bandware zugeführt wird. Eine Abnahme von vorgeschnittenem Zuschnittmaterial von einem Stapel ist auf diese Weise nicht in effektiver Weise realisierbar. Zudem ist keine gesonderte Haltevorrichtung für den Zuschnitt vorgesehen, da dieser offenbar am Schnittstempel durch Adhäsion anhaftet.
Die Druckschrift US 4 381 596 A beschreibt ebenfalls eine Fertigungsanlage zum Herstellen von Akkumulatorstapeln. Diese werden aus bereits vorgestanzten Zuschnitten gebildet. Dabei ist jeweils ein Saugband dafür vorgesehen, Zuschnitte von einem Stapel zu entnehmen und diese auf einem Zwischenband abzulegen. Es sind also so viele Saugbänder erforderlich, wie Stapel unterschiedlicher Materialien letztendlich zu einem Stapel vereinigt werden sollen.
Diese Saugbänder legen dann die vom Stapel abgenommenen Zuschnitte auf einem Zwischenband ab, von dem ein weiteres Saugband den jeweiligen Zuschnitt in der richtigen Reihenfolge greift und auf dem letztlich gewünschten Stapel abgelegt.
Eine solche Vorrichtung hat einen hohen Platzbedarf und benötigt auch viel Energie, um die zahlreichen Saugbänder mit Vakuum zu versorgen.
Bei der in Druckschrift DE 698 33 331 T2 beschriebenen Lösung wird dieses Problem insoweit gelöst, dass nur noch ein einzelner Vakuumkopf vorgesehen ist, der einen Zuschnitt greift, so dass weniger Energie für die Bereitstellung des Vakuums erforderlich wird. Allerdings ist hierfür ein Stapel aufrecht stehender Zuschnitte erforderlich, da der Vakuumkopf ausgebildet ist, um einen Zuschnitt von einem liegenden Plattenstapel abzunehmen. Zudem wird keine Lösung dafür angeboten, wie die Zuschnitte aus verschiedenen Vorratsstapeln zu einem zielgerichtet gemischten Stapel zusammengefügt werden können.
Die Druckschrift DE 2 227 835 A betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Zu- und Abführen von gestapelten Werkstücken zu und von damit verbundenen Bearbeitungsstationen mit einer der sich ständig ändernden Stapelhöhe angepassten Arbeitsweise. Diese Vorrichtung ist insbesondere zur Bearbeitung von Dynamoblechen elektrischer Maschinen vorgesehen. Das Greifen der Zuschnitte vom Vorratsstapel ist mittels Vakuum oder Magneten vorgesehen. Es sind zwei Tragarme vorgesehen, die bevorzugt rechtwinklig zueinander angeordnet und dabei unabhängig voneinander auf- und abbewegbar sind. Damit können sich die Tragarme der ständig wechselnden Stapelhöhe anpassen.
Da zwei Tragarme vorgesehen sind, können auch jeweils zwei Zuschnitte zu zwei unterschiedlichen Zielstapeln befördert werden. Hierbei geht es jedoch um den Transport von Zuschnitten in eine Bearbeitungsstation. Eine Übertragung dieses Verfahrens auf das Erzeugen von Plattenstapeln bzw. Batteriestapeln aus unterschiedlichen Zuschnitten hätte eine verminderte Effektivität zur Folge, denn es könnte immer nur ein Zuschnitt vom Vorratsstapel aufgenommen und zugleich ein weiterer Zuschnitt auf nur einem einzigen Batteriestapel abgelegt werden. Zudem sind weder mit Magneten ausgestattete Aufnahmeorgane geeignet zur Erzeugung von Batteriestapeln, noch solche mit Vakuumgreifern, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt sind und eine zu hohe Belastung auf das Greifgut wirken lassen. Die Anwendbarkeit dieser Lösung ist also stark eingeschränkt.
Eine verbesserte Lösung wird nach der Druckschrift WO 2012/000 679 A1 angeboten, wo mehrere Batteriestapel gleichzeitig erzeugt und auch mehrere Zuschnitte gleichzeitig von den Vorratsstapeln entnommen werden können. Hierzu ist jedoch eine sehr aufwändige Anlage erforderlich, die über eine große Zahl von bewegten Elementen verfügen muss und auch sehr viel Platz beansprucht. Die verschiedenen Greifer müssen zudem, insbesondere wenn sie im Interesse einer Platzersparnis eng aneinander montiert sind, ihre Bewegungsabläufe in der Weise aufeinander abstimmen, dass es nicht zu Kollisionen kommen kann.
Zudem werden Sauggreifer, durch Vakuum beaufschlagte Hebeeinrichtungen angeboten, die geeignet sind, empfindliche Elemente wie Zuschnitte für einen Batteriestapel zu heben. Dies wird jedoch nur mit einem umfangreichen Schichtaufbau erreicht, zudem sind ein aufwändig zu fertigender Grundkörper und eine Anzahl von Deckelementen erforderlich.
Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Blattstapeln sind demnach aufwändig und teuer in der Herstellung, haben einen großen Platzbedarf und benötigten viel Energie bei dennoch mangelnder Effektivität. Zur Fertigung von Batteriestapeln sind sie nur bedingt und mit Einschränkungen geegnet. Zudem wird keine Lösung dafür angeboten, wie ein Batteriestapel durch besonders schwierig zu handhabende Separatorblätter, die jeweils zwischen den Zuschnitten für Anode und Katode zu positionieren sind, komplettiert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen vollständiger Stapel von Blättern, geeignet insbesondere für Batteriezellen bzw. -stapel, anzubieten, wobei Vorrichtung und Verfahren eine hohe Produktivität besitzen, wenig Energie benötigen, und wobei die Vorrichtung preisgünstig in der Herstellung ist und wenig Platz beansprucht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Vakuumgreifer anzubieten, der einfach in der Fertigung, robust in der Handhabung und auf das zu haltende gut mit geringen und gleichmäßigen Lasten einwirkt. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Separatormanipulator anzubieten, der die gestapelten Separatorblätter in einen Blattstapel, insbesondere einen Batteriestapel integriert.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Stapeln von Blättern, wobei damit auch Platten, Bleche, Karton, Wafer, plattenförmige Batterie- und Brennstoffzellenkomponenten u.a. umfasst sind, zur Bildung wenigstens eines Blattstapels, eines Fertigstapels. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Bewegungsmanipulator und wenigstens eine an diesem angeordnete Hebeeinrichtung auf, wobei der Bewegungsmanipulator wenigstens zur rotatorischen Bewegung um eine Drehachse φ_z bzw. Drehachse des Bewegungsmanipulators in beiden Richtungen ausgeführt ist, also in der gewöhnlichen Anordnung die Drehung um die senkrechte Achse und die Längsbewegung auf dieser. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Hebeeinrichtung sowie die Quellen der Blätter, vor allem Magazinstapel, und die Fertigstapel relativ zueinander beweglich angeordnet sind. Die eine Hebeeinrichtung ist in der Weise mit dem Bewegungsmanipulator verbunden, dass sie mit diesem in φ_z-Richtung bzw. um die entsprechende Z-Bewegungsachse in beiden Drehrichtungen um die Drehachse des Bewegungsmanipulators drehbar ist. Damit kann die Hebeeinrichtung jeden Punkt auf der beschriebenen Kreisbahn schnell und exakt anfahren. Bei der bevorzugten Ausführungsform führt der Bewegungsmanipulator die Auf- und Abwärtsbewegung in Z-Richtung aus, während die Hebeeinrichtung relativ zum Bewegungsmanipulator unbeweglich bleibt. Dabei muss nur eine Bewegungseinrichtung vorgesehen und mit dem Bewegungsmanipulator verbunden sein, während für die Hebeeinrichtungen eine vereinfachte fixe Anbringung möglich ist.
Eine alternative Ausführung sieht vor, dass die Hebeeinrichtungen, bevorzugt unabhängig voneinander, in Z-Richtung beweglich ausgeführt sind, während der Bewegungsmanipulator sich ausschließlich um die Z-Achse dreht, aber nicht auf dieser eine Längsbewegung ausführt.
Als weitere Alternative sind beide Varianten kombiniert, so dass sich sowohl der Bewegungsmanipulator, als auch die Hebeeinrichtungen nach oben und unten, also auf der Z-Achse, bewegen können. Diese aufwändigste Lösung bietet jedoch ein Höchstmaß an Flexibilität hinsichtlich der Anpassung an die Stapelhöhen von dem Magazin oder einer sonstigen Abgabeeinrichtung für Blätter und von dem Fertigstapel im Interesse höchster Produktivität. Auch die dynamischen Lasten der Vorrichtung im Betrieb werden minimiert.
Eine weitere alternative Ausführungsform kommt ganz und gar ohne eine Bewegung von Hebeeinrichtungen oder Bewegungsmanipulator in Z-Richtung aus bzw. sind diese Bewegungsfreiheitsgrade nur ergänzend wirksam. Bei dieser Ausführungsform sind wenigstens der Magazinstapel oder der Fertigstapel auf einer höhenveränderlichen Unterlage angeordnet, so dass die Hebeeinrichtung zwar in derselben Höhe operiert, aber dennoch jeweils vom oberen Ende eines Magazinstapels oder einer sonstigen Abgabeeinrichtung für Blätter ein Blatt abnimmt oder auf dem oberen Ende eines Fertigstapels ein Blatt ablegt.
Bevorzugt ist als Quelle für die Blätter, zumindest aber für einen Teil davon, ein Magazin vorgesehen. Damit ist eine hohe, kontinuierliche Produktivität erreichbar, da stets Blätter verfügbar sind und zudem eine automatische Zuführung der Magazinstapel und Abführung der Leermagazine vorgesehen sind, wodurch weiterhin die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht wird.
Eine alternative Ausführungsform sieht jedoch als Quelle für die Blätter, zumindest aber für einen Teil davon, eine Fertigungseinrichtung für Blätter vor. Dies kann beispielsweise eine Stanzvorrichtung sein. Vorteilhaft ist hierbei, dass keine Ausrichtung der Blätter erforderlich ist, da diese bereits ordnungsgemäß ausgerichtet die Stanz- oder sonstige Fertigungseinrichtung verlassen.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die wenigstens eine Hebeeinrichtung unabhängig vom Bewegungsmanipulator in Z-Richtung beweglich ist. Damit kann sich jede Hebeeinrichtung individuell der erforderlichen Höhe anpassen und durch minimierte Hubwege die Dynamik und Schnelligkeit der Vorrichtung erhöhen. So muss im Wesentlichen nur der Differenzweg zwischen einem ersten Stapel als Quelle, beispielsweise dem Magazinstapel oder einer ersten Abgabeeinrichtung, beispielsweise einer Stanzeinrichtung, und einem zweiten Stapel, einem Fertigstapel, überwunden werden. Währenddessen bemisst sich der Verfahrweg bei fest mit dem Bewegungsmanipulator verbundenen Hebeeinrichtungen nach dem maximal zu erwartenden vertikalen Differenzweg.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn vier Hebeeinrichtungen, zwei Quellen (vor allem Magazinstapel oder Stanzeinrichtungen) und zwei Blattstapel, die Fertigstapel, vorgesehen und besonders bevorzugt kreuzweise angeordnet sind, so dass die Hebeeinrichtungen im rechten Winkel zueinander um die Zentralachse des Bewegungsmanipulators und die Quellen und die Blattstapel jeweils einander gegenüber angeordnet sind. Hierdurch ist es ausreichend, dass der Bewegungsmanipulator nach einer Viertelumdrehung den nächsten Arbeitsort erreicht. Dennoch ist zwischen jedem Arbeitsort, also zwischen einem Fertigstapel und einer Quelle, ein ausreichend großer Abstand bevorzugt von 90° gewährleistet.
Es sind auch mehr als zwei gleichzeitig erzeugte Fertigstapel vorgesehen, indem – entsprechend großen Durchmesser vorausgesetzt – ein kleinerer Winkelabstand als 90° zwischen diesen bzw. den Quellen eingehalten wird. Weiterhin ist vorgesehen, die vertikale Relativbewegung der Stapel bezüglich der Hebeeinrichtung, z.B. des Sauggreifers, durch eine Vertikalbewegung von Fertigstapeln und Quellen allein oder zusätzlich zur Vertikalbewegung der Hebeeinrichtungen zu erzeugen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn wenigstens eine Hebeeinrichtung als Sauggreifer ausgeführt ist, an dem ein Blatt mittels Vakuum temporär fixierbar ist. Durch einen Sauggreifer ist ein schnelles und sicheres Greifen bei relativ geringer Belastung des Greifgutes zu erreichen. Zudem ist der pneumatische Antrieb sauber und umweltfreundlich.
Weitere Vorteile sind zu erzielen, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich einen Separatormanipulator umfasst, der zum Auflegen von einem aus einem Separatormagazin entnommenen Separatorblatt auf das jeweils letzte Blatt des Blattstapels ausgebildet ist. Damit kann nach jedem Arbeitsblatt, beispielsweise einem Kathodenblatt oder einem Anodenblatt in einer Batterie, jeweils ein Separatorblatt aufgelegt und danach mit dem nächsten Arbeitsblatt fortgesetzt werden. So wird ein schneller Aufbau des Fertigstapels erreicht.
Vorgesehen ist die Manipulation von Separatorblättern durch weitere an dem Bewegungsmanipulator vorgesehene Tragarme mit vertikal in Z-Richtung beweglichen Hebeeinrichtungen. Bevorzugt ist jedoch ein gesonderter Separatormanipulator mit einem Separatormagazin vorgesehen, bei dem das Separatormagazin zwischen jeweils zwei Separatorblättern ein die Entnahme nur eines Separatorblatts gewährleistendes Trennblatt aufweist und der Separatormanipulator so ausgeführt ist, dass er zwischen der Entnahme von zwei Separatorblättern das Trennblatt entfernt. Hierzu ist bevorzugt eine gesonderte Vorrichtung vorgesehen. Mit einem Zwischenblatt wird die sichere Entnahme jeweils nur eines Separatorblatts erreicht, ohne dass anhaftende weitere Separatorblätter den Stapelprozess stören. Damit wird eine hohe Produktivität bei fehlerfreier Stapelqualität erreicht.
Da das Zwischenblatt vor der Integration des Separatorblatts in den Fertigstapel entfernt sein muss, ist bei dem Separatorblattmanipulator in der bevorzugten Ausführungsform hierfür eine Zusatzvorrichtung vorgesehen, durch die ebenfalls die Aufgabe der Erfindung gelöst wird. Diese Zusatzvorrichtung ist zur Entfernung des Zwischenblatts bevorzugt durch einen Fluidstrom, der von einer Trennblattabsaugung oder einer Blasvorrichtung herrühren kann, oder mittels einer Greifvorrichtung vorgesehen. Die Greifvorrichtung greift bevorzugt einen über das Separatorblatt überstehenden Rand des Trennblatts, um es bei Abnahme des Separatorblatts zu halten und danach das Trennblatt zu entfernen.
Bei der Trennblattabsaugung wird das Trennblatt bevorzugt in die Trennblattabsaugung eingesaugt. Andere Formen der Absaugung, wie die Absaugung in einen separaten Behälter, sind vorgesehen. Bevorzugt erfolgt dabei die Entfernung des Zwischenblatts bereits vor der Aufnahme des Arbeitsblattes (z.B. Kathodenblatt, Anodenblatt) durch die Hebeeinrichtung des Separatorblattmanipulators. Als Alternative ist jedoch auch vorgesehen, das Zwischenblatt auf dem Weg zum Fertigstapel oder in der Nähe des Fertigstapels zu entfernen, sofern es an der Unterseite, die der von der Hebeeinrichtung gegriffenen Seite abgewandt ist, anhaftet.
Bevorzugt ist jeweils ein Separatormanipulator jeweils einem Fertigstapel zugeordnet und zur Bewegung in X-Richtung ausgeführt. Dabei nimmt die Hebeeinrichtung ein Separatorblatt auf und der Separatorblattmanipulator bewegt es in Richtung Fertigstapel, also geradlinig entlang der X-Achse, und legt es auf dem ersten Fertigstapel ab. Für den zweiten Fertigstapel ist bevorzugt ein weiterer, unabhängig von dem ersten funktionierender Separatormanipulator vorgesehen, der eine entsprechende Funktionalität aufweist.
Alternative Ausführungsformen des Separatormanipulators sehen vor, dass die Bewegung in φ_z-Richtung erfolgt und die Drehachse mit der des Bewegungsmanipulators übereinstimmt oder der rotierende Separatormanipulator sich auf einer gesonderten Drehachse bewegt. Damit ist die Linearbewegung durch eine rotierende Bewegung ersetzt, die insbesondere die Lagerung der beweglichen Elemente vereinfacht. Sofern sich der rotierende Separatormanipulator auf einer gesonderten Drehachse bewegt, sind wie bei der linearen Variante wenigstens zwei Separatormanipulatoren erforderlich. Mit jedem Separatormanipulator kann ein Fertigstapel bedient werden, wobei die Separatorblätter von jeweils einem Separatorstapel entnommen werden. Vorgesehen sind auch mehr als 2, z.B. 4 Separatormanipulatoren und eine entsprechende Anzahl von Fertigstapeln. Bewegt sich der Separatormanipulator hingegen auf der Rotationsachse des Bewegungsmanipulators, ist ein einziger Separatormanipulator ausreichend.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch einen Sauggreifer, bei dem eine poröse Platte vorgesehen ist, die an wenigstens einer ersten Seite mit Vakuum beaufschlagt wird und an wenigstens einer zweiten Seite zur Aufnahme eines Blattes ausgelegt ist. Das angelegte Vakuum setzt sich über die offenen Poren innerhalb der Platte fort und verteilt sich somit über die Poren der Oberfläche der Platte, so dass an jeder Pore nur ein sehr schwaches Vakuum anliegt. Das schwache Vakuum erzeugt nur eine geringe lokale Kraftwirkung, so dass die Belastung auf das zu greifende Gut minimal ist. Wegen der Vielzahl der Poren ist die Kraft aber in Summe ausreichend groß, um das Gut zu halten und zu tragen. Zudem ist der Verlust an Vakuum über freie Außenporen gering, da innerhalb der Platte von Pore zu Pore ein großer Strömungswiderstand besteht. Der Sauggreifer mit einer porösen Platte ist damit sehr wirksam beim Greifen und zugleich schonend hinsichtlich der Einwirkung auf das zu greifende Gut. Er ist optimal einsetzbar zum Greifen empfindlicher Komponenten wie der Anoden- oder Kathodenblätter einer Batterie.
Bevorzugte erfindungsgemäße Sauggreifer weisen eine poröse Platte aus einem offenporigen Kunststoffschaum oder aus einem bevorzugt grobporigen Sintermetall auf. Kunststoffschaum ist sehr preisgünstig und leicht verfügbar. Zudem weist er ein geringes Eigengewicht auf. Sintermetall weist demgegenüber eine dauerhaft hohe Festigkeit, eine hohe Eigenstabilität und einen geringen Verschleiß auf.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Stapeln von Blättern – umfasst sind hierbei auch Platten, Bleche, Karton, Wafer, plattenförmige Batterie- und Brennstoffzellenkomponenten u.a. – zur Bildung wenigstens eines Blattstapels als Fertigstapel gelöst, wobei die Verfahrensschritte Absenken der Hebeeinrichtung zur Quelle, bevorzugt dem Magazinstapel; Aufnehmen eines Blattes, beispielswiese eines Anoden- oder Kathodenblattes; Anheben der Hebeeinrichtung; Drehen des Bewegungsmanipulators mit der beladenen Hebeeinrichtung zum Fertigstapel; Absenken der Hebeeinrichtung; Ablegen des Blattes; Anheben der Hebeeinrichtung und Drehen des Bewegungsmanipulators zur Quelle, bevorzugt dem Magazinstapel, von dem erfindungsgemäßen Verfahren umfasst sind. Bevorzugt werden jeweils zugleich zwei Blätter aufgenommen, z.B. ein Kathodenblatt und ein Anodenblatt für einen Batteriestapel, und zwei Blätter auf zwei Fertigstapeln abgelegt. Hierzu dienen in dieser bevorzugten Ausführungsform insgesamt vier Hebeeinrichtungen. Die Relativbewegung kann aber nicht nur die die Hebeeinrichtungen bzw. die Manipulatoren erzeugt werden, sondern auch durch mit Hebeeinrichtungen, z.B. Hubpodesten, ausgestattete Blatt- oder Fertigstapel.
Als vorteilhaft haben sich die zusätzlichen Verfahrensschritte Absenken der Hebeeinrichtung des Separatormanipulators zum Separatormagazin; Aufnehmen eines Separatorblattes; Anheben der Hebeeinrichtung des Separatormanipulators; Bewegen des Separatormanipulators, translatorisch oder rotatorisch, mit der beladenen Hebeeinrichtung zum Fertigstapel; Absenken der Hebeeinrichtung; Ablegen des Separatorblattes; Anheben der Hebeeinrichtung; und Bewegen des Separatormanipulators zum Separatormagazin erwiesen. Dadurch werden zwischen die Arbeitsblätter des Fertigstapels jeweils Separatorblätter eingefügt, was besonders wichtig für eine erfindungsgemäße Verwendung ist.
Diese Verwendung ist eine weitere Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe und besteht in einer Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung für die Fertigung von folienbasierten Stromquellen, insbesondere Li-Ionen-Akkumulatoren, und Brennstoffzellen, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Für folienbasierte Stromquellen sind hocheffiziente Stapelvorrichtungen, die bei hoher Dynamik die einzelnen, zumeist sehr empfindlichen Platten beim Stapelprozess nicht schädigen, von großer Bedeutung für die Fertigung kostengünstiger Erzeugnisse.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: schematisch eine Draufsicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stapeln von Blättern;
2: schematisch eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stapeln von Blättern mit translatorischen Stapelvorrichtungen für Separatoren;
3: schematisch eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sauggreifers mit Trennblattabsaugung;
4: schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen translatorischen Separatormanipulators;
5: schematisch eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stapeln von Blättern mit einem konzentrischen rotatorischen Separatormanipulator; und
6: schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Stapeln von Blättern mit zwei rotatorischen Separatormanipulatoren.
1 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Stapeln von Blättern 20, 21. Diese sind in der dargestellten Ausführungsform in einem Anodenmagazin 3 bzw. einem Katodenmagazin 4 als Quellen zur Entnahme vorbereitet. Alternative Entnahmeeinrichtungen sind vorgesehen, beispielsweise Fertigungseinrichtungen, in denen die Blätter 20, 21 unmittelbar gefertigt werden. Die Magazine, das Anodenmagazin 3 und das Kathodenmagazin 4, bieten jedoch einen besonders störungsarmen Nachschub von Blättern, den Anodenblättern 20 und den Kathodenblättern 21, wobei besonders bevorzugt auch der Magazinwechsel selbsttätig erfolgt. Damit wird die Effizienz des Stapelvorgangs erhöht.
Die Quellen 3, 4 sind im Aktionsradius des Bewegungsmanipulators 5, der sich um seine Drehachse 22, im Koordinatensystem die Drehung φ_Z um die Z-Achse, dreht, ebenso angeordnet, wie die Fertigstapel 2. In der dargestellten Position des Bewegungsmanipulators 5 befinden sich die an Tragarmen 6 angeordneten Hebeeinrichtungen 7 in einer Zwischenposition zwischen den Quellen 3, 4 und den Fertigstapeln 2. Zwei der Hebeeinrichtungen 7 haben jeweils ein Blatt, ein Anodenblatt 20 und ein Kathodenblatt 21, vom Anodenmagazin 3 bzw. dem Kathodenmagazin 4 abgenommen. Nach dem Anheben der Blätter von den Magazinen erfolgt die Drehung gegen den Uhrzeigersinn zu den Fertigstapeln 2 hin, auf die die Blätter abgelegt werden sollen. Dabei wird in einem ersten Arbeitsgang ein Anodenblatt 20 und ein Kathodenblatt 21 auf zwei unterschiedlichen Fertigstapeln 2 abgelegt. Nach der Bewegung in die Ausgangsposition, bei der zwei der Hebeeinrichtungen 7 über den Quellen 3, 4 zum Stehen kommen, kann der zweite Arbeitsgang starten. Bevorzugt dreht sich der Bewegungsmanipulators 5 immer in dieselbe Richtung, hier entgegen dem Uhrzeigersinn. In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist aber auch vorgesehen, dass eine Vor- und Zurückbewegung erfolgt. Dies ist insbesondere dann im Interesse kurzer Wege vorteilhaft, wenn eine Hebeeinrichtung immer nur eine Art Blätter 20, 21 heben darf, um eine unerwünschte gegenseitige Kontamination mit Materialspuren zu vermeiden.
Die Hebeeinrichtungen und Manipulatoren werden für die translatorische Bewegung bevorzugt motorisch über einen Spindeltrieb angetrieben, alternativ sind jedoch auch andere Antriebe, z.B. pneumatische oder hydraulische Antriebe vorgesehen. Spindeltriebe ermöglichen eine exakte Positionierung und die Vorgabe eines Beschleunigungsverlaufs bei hoher Dynamik, z.B. für eine ruckfreie Bewegung.
Besonders effektiv ist dieses Stapelverfahren, weil immer zwei erste Hebeeinrichtungen 7 bei einem Absenken der Tragarme 6 des Bewegungsmanipulators 5 auf die Stapel ein neues Blatt 20, 21 von den Quellen 3, 4 entnehmen. Zugleich legen zwei zweite Hebeeinrichtungen 7 die im vorherigen Arbeitsschritt von den Stapeln aus dem Magazin entnommenen Blätter 20, 21 auf die Fertigstapel 2 ab.
2 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1‘ zum Stapeln von Blättern 20, 21 mit zusätzlichen Stapelvorrichtungen 9 für Separatorblätter 18. Der Bewegungsmanipulator 5 entspricht dabei dem in 1 dargestellten mit Hebeeinrichtungen 7, die Anodenblätter 20 vom Anodenmagazin 3 und Kathodenblätter 21 vom Kathodenmagazin 4 entnehmen und wechselweise auf den Fertigstapeln 2 ablegen.
In speziellen Anwendungsfällen wird neben einem ersten und einem zweiten Blatt, im Ausführungsbeispiel dem Anodenblatt 20 und dem Kathodenblatt 21, ein weiteres Blatt, ein Separatorblatt 18, benötigt. Um dieses im Wechsel jeweils zwischen zwei der erstgenannten Blätter anzuordnen, ist eine weitere Manipulationseinrichtung, ein Separatormanipulator 9, erforderlich. In der hier dargestellten Ausführungsform wird jeder Fertigstapel 2 durch einen eigenen translatorisch angetriebenen Separatormanipulator 9 bedient.
Der translatorische Separatormanipulator 9 weist eine Hebeeinrichtung 11 auf, die zum Anheben eines Separatorblattes 18 geeignet ist, durch einen Separatorarm 19 bewegt wird, der seinerseits einen Separatorantrieb 10 aufweist. Der Separatorantrieb 10 bewirkt eine Vor- und Zurückbewegung in X-Richtung, in 2 dargestellt durch Pfeile. Dadurch wird die Hebeeinrichtung 11 zunächst über das Separatormagazin 8 gefahren, dort ein Separatorblatt 18 aufgenommen und dieses mit einer Bewegung in Gegenrichtung über den Fertigstapel 2 gefördert. Dort wird das Separatorblatt 18 abgelegt.
Ablegen und Aufnehmen der Blätter erfolgt allgemein bevorzugt durch eine translatorische Vertikalbewegung in Z-Richtung, die entweder der Bewegungsmanipulator 5 oder der Separatormanipulator 9 ausführen. Andere Formen für das Ablegen und Aufnehmen der Blätter sind jedoch vorgesehen, beispielsweise indem jede Hebeeinrichtung 7, 11 über einen eigenen Antrieb für eine Vertikalbewegung in Z-Richtung verfügt, durch die vertikale Bewegung eines Stapels (Anodenmagazin 3, Katodenmagazin 4, Fertigstapel 2) oder auf andere Weise erfolgt. Dabei ist alternativ auch eine Kombination mehrerer der vorgenannten Varianten vorgesehen.
Die Separatorblätter 18 sind naturgemäß deutlich leichter und flexibler als Anodenblätter 20 und Kathodenblätter 21. Sie neigen dazu, aneinander zu haften und dadurch die Entnahme eines einzigen Separatorblattes 18 vom Separatormagazin 8 zu erschweren. Für die Bildung eines qualitativ hochwertigen Fertigstapels 2 ist es jedoch unerlässlich, dass mit Sicherheit jeweils nur ein Separatorblatt 18 zwischen jeweils ein Anodenblatt 20 und ein Kathodenblatt 21 gelangt. Deshalb ist das Separatormagazin 8 in der Weise aufgebaut, dass sich zwischen jeweils zwei Separatorblättern 18 ein Trennblatt 17 befindet. Damit wird gesichert, dass die Hebeeinrichtung 11 des Separatormanipulators 9 immer nur ein Separatorblatt 18 entnimmt.
Allerdings muss dann das Trennblatt 17 entfernt werden, damit es nicht irrtümlich mit in den Fertigstapel 2 gelangt. Hierzu ist in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine Trennblattabsaugung 12 vorgesehen. Diese erzeugt einen Fluidstrom, bevorzugt einen Luftstrom, der das Trennblatt 17 vom Separatormagazin 8 absaugt und über einen Absaugschlitz 25 in die Trennblattabsaugung 12 hinein oder in ein separates Behältnis befördert. Zur Entfernung des Trennblattes 17 sind alternative Ausgestaltungen vorgesehen, wie ein Fluidstrom in der Gegenrichtung, mit dem das Trennblatt 17 weggeblasen wird, oder eine mechanische Entnahmevorrichtung, beispielsweise ein Greifer oder eine Adhäsionsvorrichtung, bevorzugt eine Platte oder ein Band, das befeuchtet oder elektrostatisch aufgeladen ist. Weitere alternative Ausführungsformen sind vorgesehen.
3 zeigt schematisch eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sauggreifers 13, einer besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Hebeeinrichtungen 7, 11 gemäß 1 und 2. Der Sauggreifer 13 wird mit Vakuum beaufschlagt, das über einen Vakuumanschluss 16 zugeführt wird. Der Vakuumanschluss 16 ist verbunden mit einer im Wesentlichen dicht geschlossenen Vakuumkammer 15, an deren zumindest einer Seite eine poröse Platte 14 angeordnet ist.
Das Vakuum aus der Vakuumkammer 15 setzt sich über die Poren der porösen Platte 14 fort, so dass an der der Vakuumkammer 15 abgewandten Seite der porösen Platte 14 ein fein verteiltes Vakuum über die gesamte Fläche der porösen Platte 14 entsteht. Jede Pore stellt gewissermaßen einen eigenen kleinen Saugnapf dar, der für sich gesehen nur eine sehr geringe Kraftwirkung ausübt, die Poren in der Summe aber über die gesamte Fläche der porösen Platte 14 hinweg die erwünschte Kraftwirkung gleichmäßig verteilt entfalten. Dadurch wird erreicht, dass durch die Hebeeinrichtung das Hebegut, im vorliegenden Fall die Blätter, nur minimal belastet wird und durch das Anheben keinerlei Beschädigungen, Verformungen oder Abdrücke entstehen.
Als poröse Platte 14 kommen insbesondere offenporige, bevorzugt rigide Schaumstoffe infrage, in besonderem Maße aber auch metallische Werkstoffe, die aus miteinander verbundenen Metallgranulen bestehen, beispielsweise gesinterte Materialien mit entsprechender Ausbildung von Poren. Letztere sind besonders stabil, verschleißfest und weisen eine sehr ebene Oberfläche auf.
4 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen translatorischen Separatormanipulators 9, der für eine Bewegung in X-Richtung ausgeführt ist. Zum Antrieb dient der Separatorantrieb 10, der den Separatorarm 19 bewegt, an dessen einem Ende der Sauggreifer 13 als bevorzugte Hebeeinrichtung angeordnet ist. Der Sauggreifer 13 weist eine poröse Platte 14 auf, mit der ein Separatorblatt 18 aufnehmbar ist. Es wird ein Fertigstapel 2 aus den Blättern 18, 20, 21 gebildet.
Neben der hier dargestellten Ausführungsform mit einer Hebeeinrichtung 11 an einem Ende des Separatorarms 19 ist es alternativ auch vorgesehen, dass beide Enden des Separatorarms 19 Hebeeinrichtungen 11 aufweisen und somit ein einziger Separatormanipulator 9 in der Weise arbeitet, das zwei Fertigstapel 2 wechselweise bedient werden. Die Separatorblätter 18 werden dazu bevorzugt auch von zwei unterschiedlichen Separatormagazinen 8 entnommen. Ein solcher Separatormanipulator ist in der Weise zwischen dem Bewegungsmanipulator 5 und den Fertigstapeln und Magazinen angeordnet, dass Kollisionen vermieden werden. Das wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Bewegungsmanipulator nach jedem Ablege- und Aufnahmevorgang so hoch angehoben wird, dass eine Drehung des Bewegungsmanipulators 5 gemäß 1 und 2 ohne Kollision mit dem Separatormanipulator erfolgen kann. Der Separatormanipulator nach der alternativen Ausführungsform befindet sich während des Ablegens von Blättern auf den Fertigstapeln in einer Mittelstellung zwischen den Fertigstapeln, so dass auch in dieser Phase Kollisionen sicher vermeidbar sind.
Während die vorgenannte Ausführungsform in den Figuren nicht dargestellt ist, wird in der 4 ein Separatormagazin 8 gezeigt, bei dem die wechselweise Stapelung von Separatorblättern 18 und Trennblättern 17 erkennbar ist. Im Bereich des Separatormagazins 8 ist auch die Trennblattabsaugung 12 angeordnet, die jeweils nach dem Abheben eines Separatorblattes 18 das dann auf dem Separatormagazin 8 befindliche Trennblatt 17 in den Absaugschlitz 25 wegsaugt. Damit ist das Separatormagazin 8 bereit für das erneute Abheben des dann in oberster Position befindlichen Separatorblattes 18. Alternativ zur Trennblattabsaugung ist es auch vorgesehen, dass die Trennblätter 17 über die Separatorblätter 18 an wenigsten einer Seite überstehen und an dem Überstand gegriffen und abgezogen werden. Besonders bevorzugt werden die Trennblätter 17 an dem Überstand, beispielsweise mittels Greifer, festgehalten, während ein Separatorblatt 18 abgehoben wird. Damit kann sicher vermieden werden, dass versehentlich das Trennblatt 17 mit dem Separatorblatt 18 mitgeführt wird.
Die in der 4 dargestellte Arbeitsphase des Separatormanipulators 9 ist die nach dem Ablegen eines Separatorblattes 18 auf dem Fertigstapel 2. Dieser wird von Anodenblättern 20, Kathodenblättern 21 und dazwischen angeordneten Separatorblättern 18 gebildet. Die Bewegung in X-Richtung ist durch einen Pfeil gekennzeichnet.
5 zeigt schematisch eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1‘ zum Stapeln von Blättern mit einem konzentrisch zum Bewegungsmanipulator 5 angeordneten rotatorischen Separatormanipulator 24. Damit wird eine weitere Ausführungsform, nach der die Ablage von Separatorblättern 18 erfolgen kann, beschrieben. Hierbei bewegen sich zwei ähnlich geartete Manipulatoren auf derselben Drehachse 22 um die Z-Koordinate herum. Es handelt sich dabei um den Bewegungsmanipulator 5 mit Hebeeinrichtungen 7, wie zuvor bereits beschrieben, und den Separatormanipulator 24, der sich in dieser Ausführungsform rotatorisch bewegt und Hebeeinrichtungen 11 aufweist.
Hierzu sind die Separatormagazine 8 nicht wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen außerhalb des Wirkungsradius des Bewegungsmanipulators 5 angeordnet, sondern innerhalb dessen. Damit können die Hebeeinrichtungen 11 des Separatormanipulators 24 Separatorblätter von den Separatormagazinen 8 aufnehmen, zu den Fertigstapeln 2 bewegen und dort ablegen. Bewegungsmanipulator 5 und Separatormanipulator 24 sind unabhängig voneinander beweglich auf der Drehachse 22 angeordnet, wobei die unabhängige Bewegung sowohl als Drehung um die Z-Achse, als auch als Längsbewegung auf dieser Achse gewährleistet sein muss. Die Bewegung auf der Z-Achse kann dabei alternativ oder zugleich in Kombination mehrerer der nachfolgend beschriebenen Varianten – ebenso wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten – durch den Manipulator (Bewegungsmanipulator 5, Separatormanipulator 9, 24) selbst, die einzelnen beweglich mit diesem verbundenen Hebeeinrichtungen 7, 11 oder durch in Z-Richtung bewegliche Stapel bzw. Magazine, also die Fertigstapel 2, das Anodenmagazin 3, das Kathodenmagazin 4 und/ oder das Separatormagazin 8 erfolgen. Damit die Hebeeinrichtungen 11 des oberen Manipulators durch die Drehebene des unteren Manipulators hindurch agieren können, sind einzeln translatorisch bewegliche Hebeeinrichtungen 11 erforderlich.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Separatormagazine 8 außerhalb des Wirkungsradius‘ des Bewegungsmanipulators 5 angeordnet sind und die Separatorarme 19 eine radiale Bewegung, beispielsweise in X-Richtung, ausführen, um ein Separatorblatt aufzunehmen und dieses dann zum näher an der Drehachse 22 befindlichen Fertigstapel 2 zu befördern.
Eine weitere Alternative sieht vor, dass der Bewegungsmanipulator 5 starr mit diesem verbundene Separatorarme 19 und Hebeeinrichtungen 11 aufweist. Diese bewegen sich mit dem Bewegungsmanipulator 5 gemeinsam. Eine vorteilhaft einfache Vorrichtung steht hierbei einem erhöhten Bewegungsaufwand, damit geringere Effizienz beim Stapeln, gegenüber.
6 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1‘ zum Stapeln von Blättern 18, 20, 21 mit zwei rotatorischen Separatormanipulatoren 24, vorzugsweise beidseits des Bewegungsmanipulators 5 angeordnet. Hierbei kommt wiederum ein Bewegungsmanipulator 5 entsprechend vorstehender Beschreibung zum Einsatz, der über Hebeeinrichtungen 7 verfügt und sich um die Drehachse 22 bewegt. Dabei überstreichen die Hebeeinrichtungen 7 die Fertigstapel 2, das Anodenmagazin 3 und das Kathodenmagazin 4.
Die Fertigstapel 2 werden dabei zusätzlich von zwei Separatormanipulatoren 24 überstrichen, die beidseits des Bewegungsmanipulators 5 angeordnet sind und wobei jedem Fertigstapel 2 einer der Separatormanipulatoren 24 zugeordnet ist. Um die Dynamik zu erhöhen, weisen die Separatormanipulatoren 24 in der bevorzugten Ausführungsform jeweils vier Hebeeinrichtungen 11 auf. Vorgesehen sind jedoch auch alternative Ausgestaltungen mit einer bis zehn Hebeeinrichtungen 11 und entsprechendem Bewegungsradius des Separatormanipulators 24, die auf demselben Radius um die Drehachse 23 des Separatormanipulators 24 angeordnet sind. Bei der bevorzugten und hier dargestellten Ausführungsform reicht jeweils eine Vierteldrehung des Separatormanipulators 24 aus, um ein Separatorblatt 18 aus der Zwischenposition zum Fertigstapel 2 zu befördern, während eine weitere Hebeeinrichtungen 11 leer zum Separatormagazin 8 gedreht wird. Dort nimmt Letztere ein neues Separatorblatt 18 auf, während die gegenüber angeordnete Hebeeinrichtung 11 das an ihr befindliche Separatorblatt 18 auf den Fertigstapel 2 auflegt. Damit wird eine translatorische Bewegung, die in aller Regel aufwändiger zu erzeugen ist, vermieden und ausschließlich eine rotatorische, bevorzugt in derselben Drehrichtung verlaufende Bewegung eingesetzt.
Es ist auch vorgesehen, mehr als zwei Fertigstapel zugleich zu stapeln. Hierzu kommen entsprechend mehrere Separatormanipulatoren 24 zum Einsatz, die um den Bewegungsmanipulator 5 herum angeordnet sind.
Jedes Separatormagazin 8 ist mit einer Trennblattabsaugung 12 ausgestattet, wobei die Entfernung der Trennblätter, wie vorstehend beschrieben, auf andere Weise erfolgen kann.
Insgesamt benötigt die erfindungsgemäße Vorrichtung auf Grund kompakter Bauweise nur einen gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kleinen Aufstellraum, was besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung in einem Rein- oder Trockenraum aufgestellt ist. Ein Trockenraum ist beispielsweise zur Batterieherstellung nötig und mit hohen Kosten verbunden.
Bezugszeichenliste

1, 1‘: Stapelvorrichtung
2: Fertigstapel
3: Anodenmagazin, Quelle
4: Kathodenmagazin, Quelle
5: Bewegungsmanipulator
6: Tragarm
7: Hebeeinrichtung
8: Separatormagazin, Quelle
9: Separatormanipulator (translatorisch)
10: Separatorantrieb
11: Hebeeinrichtung (Separator)
12: Trennblattabsaugung
13: Sauggreifer
14: poröse Platte
15: Vakuumkammer
16: Vakuumanschluss
17: Trennblatt
18: Separatorblatt, Blatt
19: Separatorarm
20: Anodenblatt, Blatt
21: Kathodenblatt, Blatt
22: Drehachse (Bewegungsmanipulator)
23: Drehachse (Separatormanipulator)
24: Separatormanipulator (rotatorisch)
25: Absaugschlitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202009009178 U1 [0002]
US 4381596 A [0004]
DE 69833331 T2 [0007]
DE 2227835 A [0008]
WO 2012/000679 A1 [0010]

Claims

Vorrichtung zum Stapeln von Blättern (18, 20, 21) zur Bildung wenigstens eines Fertigstapels (2), aufweisend einen Bewegungsmanipulator (5) und wenigstens eine an diesem angeordnete Hebeeinrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsmanipulator (5) wenigstens zur rotatorischen Bewegung um eine Drehachse (22) ausgeführt ist und die Hebeeinrichtung (7) in der Weise mit dem Bewegungsmanipulator (5) verbunden ist, dass sie mit diesem um die Drehachse (22) des Bewegungsmanipulators (5) drehbar ist, und dass die Hebeeinrichtung (7) sowie die Quellen (3, 4, 8) und die Fertigstapel (2) relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsmanipulator (5) zur translatorischen Bewegung auf der Z-Achse ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Quelle (3, 4, 8) für die Blätter (18, 20, 21) zumindest teilweise ein Magazin vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Quelle (3, 4, 8) für die Blätter zumindest teilweise (18, 20, 21) eine Fertigungseinrichtung für Blätter (18, 20, 21) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die wenigstens eine Hebeeinrichtung (7) unabhängig vom Bewegungsmanipulator (5) in Z-Richtung beweglich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei vier Hebeeinrichtungen (7), zwei Quellen (3, 4, 8) der Blätter (18, 20, 21) und zwei Fertigstapel (2) vorgesehen und kreuzweise angeordnet sind, so dass die Hebeeinrichtungen (7) im rechten Winkel zueinander um die Drehachse (22) des Bewegungsmanipulators (5) und die Quellen (3, 4, 8) der Blätter (18, 20, 21) und die Fertigstapel (2) jeweils einander gegenüber angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei wenigstens eine Hebeeinrichtung (7, 11) als Sauggreifer (13) ausgeführt ist, an dem ein Blatt (18, 20, 21) mittels Vakuum temporär fixierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die zusätzlich einen Separatormanipulator (9) zum Auflegen von einem aus einem Separatormagazin (8) entnommenen Separatorblatt (18) auf das jeweils letzte Blatt (20, 21) des Fertigstapels (2) umfasst.
Separatormanipulator (9) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Separatormagazin (8) zwischen jeweils zwei Separatorblättern (18) ein die Entnahme nur eines Separatorblatts (18) gewährleistendes Trennblatt (17) aufweist und der Separatormanipulator (9) so ausgeführt ist, dass zwischen der Entnahme von zwei Separatorblättern (18) das Trennblatt (17) entfernt wird.
Separatormanipulator (9) nach Anspruch 8 oder 9, wobei zur Entfernung des Trennblatts (17) ein Fluidstrom oder eine Greifvorrichtung vorgesehen sind.
Separatormanipulator (9) nach Anspruch 10, wobei eine Trennblattabsaugung (12) vorgesehen ist, die zur Erzeugung eines Fluidstroms ausgebildet ist, der das Trennblatt (17) ansaugt.
Separatormanipulator (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, der jeweils einem Fertigstapel (2) zugeordnet ist und zur Bewegung in X-Richtung ausgeführt ist.
Separatormanipulator (9) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, der zur Bewegung in φ_z-Richtung ausgelegt ist und eine mit der Drehachse (22) des Bewegungsmanipulators (5) übereinstimmende oder eine gesonderte Drehachse (23) hat.
Sauggreifer (13) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine poröse Platte (14) vorgesehen ist, die an wenigstens einer ersten Seite mittels eines Vakuumanschlusses (16) mit Vakuum beaufschlagt wird und an wenigstens einer zweiten Seite zur Aufnahme eines Blattes ausgelegt ist.
Sauggreifer (13) nach Anspruch 14, wobei die poröse Platte (14) aus einem offenporigen Kunststoffschaum oder aus einem Poren aufweisenden Sintermetall besteht.
Verfahren zum Stapeln von Blättern (20, 21) zur Bildung wenigstens eines Fertigstapels (2), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte Absenken der Hebeeinrichtung (7) zur Quelle (3, 4), Aufnehmen eines Blattes (20, 21), Anheben der Hebeeinrichtung (7), Drehen des Bewegungsmanipulators (5) mit der beladenen Hebeeinrichtung (7) zum Fertigstapel (2), Absenken der Hebeeinrichtung (7), Ablegen des Blattes (20, 21), Anheben der Hebeeinrichtung (7), Drehen des Bewegungsmanipulators (5) zur Quelle (3, 4).
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Verfahrensschritte Absenken der Hebeeinrichtung (11) zum Separatormagazin (8), Aufnehmen eines Separatorblattes (18), Anheben der Hebeeinrichtung (11), Bewegen des Separatormanipulators (9, 24) mit der beladenen Hebeeinrichtung (11) zum Fertigstapel (2), Absenken der Hebeeinrichtung (11), Ablegen des Separatorblattes (18), Anheben der Hebeeinrichtung (11), Bewegen des Separatormanipulators (9, 24) zum Separatormagazin (8).
Verwendung einer Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis 15 für die Fertigung von folienbasierten Stromquellen, insbesondere Li-Ionen-Akkumulatoren, und Brennstoffzellen, insbesondere in einem Verfahren nach Anspruch 16 oder 17.