DE102021001545A1 - Stacking wheel and device for stacking flat objects - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Stapelrad und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen.Das erfindungsgemäße Stapelrad zur Stapelung von flächigen Gegenständen, weist eine vorgegebene Anzahl von Stapelfingern auf, die verteilt über den Umfang des Stapelrads angeordnet sind, und zwischen den Stapelfingern liegende Fächer für die Aufnahme der zu stapelnden flächigen Gegenstände bilden, und die Stapelfinger äußere Enden aufweisen, die die Öffnungen der Fächer einschließen und gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads angeordnet sind, so dass die Öffnungen der Fächer gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads angeordnet sind, wobeidie Stapelfinger innere Enden aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die in Richtung des Mittelpunkts des Stapelrads liegenden Enden der Fächer derart angeordnet sind, dass sich zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer ein Abstand in Rotationsrichtung des Stapelrads ergibt, der größer ist als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden der Fächer in Rotationsrichtung des Stapelrads.The invention relates to a stacking wheel and a device for stacking flat objects. The stacking wheel according to the invention for stacking flat objects has a predetermined number of stacking fingers, which are distributed over the circumference of the stacking wheel, and compartments between the stacking fingers for the receptacle of the planar objects to be stacked, and the stacking fingers have outer ends which enclose the openings of the compartments and are arranged evenly spaced along the outer circumference of the stacking wheel, so that the openings of the compartments are arranged evenly spaced along the outer circumference of the stacking wheel, the Stacking fingers have inner ends which are arranged in such a way that the ends of the compartments lying in the direction of the center point of the stacking wheel are arranged in such a way that there is a distance between two adjacent ends of the compartments in the direction of rotation of the stacking wheel which is greater than the Distances between all other adjacent ends of the compartments in the direction of rotation of the stacking wheel.
Description
Die Erfindung betrifft ein Stapelrad und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen.The invention relates to a stacking wheel and a device for stacking flat objects.
Das Stapeln von flächigen Gegenständen, z.B. Elektrodenelementen, ist bekannt. Dabei wird mindestens ein erstes Elektrodenelement und ein zweites Elektrodenelement verwendet, die an einer Stapelposition angeordnet werden, wodurch ein Elektrodenstapel erzeugt wird. Auf diese Weise werden Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energiespeichern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brennstoffzellen, üblicherweise gestapelt, insbesondere bei der Herstellung von Pouch-Zellen, einer weit verbreiteten Bauform eines Lithium-Ionen-Akkumulators.The stacking of flat objects, e.g., electrode elements, is known. In this case, at least a first electrode element and a second electrode element are used, which are arranged at a stacking position, as a result of which an electrode stack is produced. In this way, electrode elements for the production of electrochemical energy stores, such as lithium-ion batteries, or energy converters, such as fuel cells, are usually stacked, in particular in the production of pouch cells, a widespread type of lithium-ion battery.
Die Elektrodenelemente sind dabei üblicherweise als Kathode, basiert beispielsweise auf Aluminiumfolie, und/oder Anode, basiert beispielsweise auf Kupferfolie, ausgebildet. Die kleinste Einheit jeder Lithium-Ionen-Zelle besteht aus zwei Elektroden und einem Separator, der die Elektroden voneinander trennt. Dazwischen befindet sich später nach einer Befüllung ein ionenleitfähiger Elektrolyt.The electrode elements are usually designed as a cathode, based for example on aluminum foil, and/or anode, based for example on copper foil. The smallest unit of each lithium-ion cell consists of two electrodes and a separator that separates the electrodes from each other. Later, after filling, there is an ion-conductive electrolyte in between.
Beim Stapelvorgang werden die Elektrodenelemente in einem sich wiederholenden Zyklus aus Anode, Separator, Kathode, Separator und so weiter gestapelt.In the stacking process, the electrode elements are stacked in a repeating cycle of anode, separator, cathode, separator, and so on.
Neben den übrigen Schritten der Herstellung von elektrochemischen Energiespeichern oder Brennstoffzellen, wie beispielsweise der Konfektionierung oder der Kontaktierung stellt der Schritt des Stapelns bei der Herstellung oftmals den Flaschenhals für den Fertigungsdurchsatz dar.In addition to the other steps in the production of electrochemical energy storage devices or fuel cells, such as packaging or contacting, the stacking step in production often represents the bottleneck for production throughput.
Bekannte Verfahren zum Stapeln der Elektrodenelemente setzen auf einen Greifarm eines Roboters, welcher das Elektrodenelement greift und platziert. Nach bisherigem Wissen sind hier jedoch keine deutlichen Geschwindigkeitserhöhungen mehr zu erwarten.Known methods for stacking the electrode elements rely on a gripping arm of a robot, which grips and places the electrode element. According to current knowledge, however, no significant increases in speed are to be expected here.
Weitere bekannte Verfahren setzen für die Stapelbildung auf ein rotierendes Stapelrad mit welchem die Elektrodenelemente auf einem Elektrodenstapel abgelegt werden.Other known methods rely on a rotating stacking wheel for stack formation, with which the electrode elements are placed on an electrode stack.
Die
Zur Herstellung der der elektrochemischen Energiespeicher oder Energiewandler ist es erforderlich, eine vorgegebene Anzahl von Elektroden bzw. Monozellen zu stapeln. Um einen kontinuierlichen Betrieb des Stapelrads zu ermöglichen, ist es dabei erforderlich, den aus der vorgegebenen Anzahl von Elektroden bzw. Monozellen bestehenden Stapel von einer Auflage, auf der der Stapel gebildet wird, zu entfernen, bevor weitere Elektroden bzw. Monozellen vom Stapelrad für den nächsten zu bildenden Stapel antransportiert und auf den bereits gebildeten Stapel abgelegt werden.In order to produce the electrochemical energy stores or energy converters, it is necessary to stack a predetermined number of electrodes or monocells. In order to enable continuous operation of the stacking wheel, it is necessary to remove the stack consisting of the predetermined number of electrodes or mono-cells from a support on which the stack is formed, before further electrodes or mono-cells are removed from the stacking wheel for the transported to the next stack to be formed and placed on the stack already formed.
Aufgabe ist es ein Stapelrad und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen zu schaffen, mit welchen ein Stapel aus einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen kontinuierlich und unterbrechungsfrei erzeugt wird.The object is to create a stacking wheel and a device for stacking flat objects, with which a stack of a predetermined number of flat objects is produced continuously and without interruption.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Stapelrad und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.According to the invention, this object is achieved by a stacking wheel and a device for stacking flat objects with the features according to the independent claims.
Das erfindungsgemäße Stapelrad zur Stapelung von flächigen Gegenständen weist eine vorgegebene Anzahl von Stapelfingern auf, die verteilt über den Umfang des Stapelrads angeordnet sind, und zwischen den Stapelfingern liegende Fächer für die Aufnahme der zu stapelnden flächigen Gegenstände bilden, und die Stapelfinger äußere Enden aufweisen, die die Öffnungen der Fächer einschließen und gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads angeordnet sind, so dass die Öffnungen der Fächer gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads angeordnet sind, wobei
die Stapelfinger innere Enden aufweisen, die derart angeordnet sind, dass die in Richtung des Mittelpunkts des Stapelrads liegenden Enden der Fächer derart angeordnet sind, dass sich zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer ein Abstand in Rotationsrichtung des Stapelrads ergibt, der größer ist als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden der Fächer in Rotationsrichtung des Stapelrads.The stacking wheel according to the invention for stacking flat objects has a predetermined number of stacking fingers which are distributed over the circumference of the stacking wheel and form compartments between the stacking fingers for receiving the flat objects to be stacked, and the stacking fingers have outer ends which including the openings of the compartments and being evenly spaced along the outer circumference of the stacking wheel, such that the openings of the compartments are evenly spaced along the outer circumference of the stacking wheel, wherein
the stacking fingers have inner ends which are arranged in such a way that the ends of the compartments lying in the direction of the center point of the stacking wheel are arranged in such a way that there is a distance between two adjacent ends of the compartments in the direction of rotation of the stacking wheel which is greater than the distances between all other adjacent ends of the compartments in the direction of rotation of the stacking wheel.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch Bildung des größeren Abstands zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer bei der Rotation des Stapelrads zwischen diesen zwei Fächern ein längerer Zeitraum zur Verfügung steht, als zwischen allen anderen benachbarten Fächern.The invention is based on the finding that by forming the greater distance between two adjacent ends of the compartments during the rotation of the stacking wheel, a longer period of time is available between these two compartments than between all other adjacent compartments.
Der Vorteil der Erfindung ist dabei insbesondere darin zu sehen, dass dieser längere Zeitraum dazu genutzt werden kann, einen mittels des Stapelrads gebildeten Stapel zu entfernen. Dadurch kann das Stapelrad kontinuierlich und unterbrechungsfrei zur Bildung von Stapeln verwendet werden.The advantage of the invention can be seen in particular in the fact that this longer period of time can be used to remove a stack formed by means of the stacking wheel. As a result, the stacking wheel can be used continuously and without interruption to form stacks.
Vorteilhaft wird der Abstand zwischen den zwei benachbarten Enden der Fächer derart festgelegt, dass er wesentlich größer, mindestens 2-mal, bevorzugt 3-mal, weiter bevorzugt 4-mal, noch weiter bevorzugt 5-mal, oder um ein nichtganzzahliges Vielfaches größer als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden der Fächer ist.Advantageously, the distance between the two adjacent ends of the compartments is set to be substantially greater, at least 2 times, preferably 3 times, more preferably 4 times, even more preferably 5 times, or a non-integer multiple greater than distances between all other adjacent ends of the compartments.
Das Stapelrad weist somit den Vorteil auf, dass ein ausreichend größer Zeitraum geschaffen werden kann, um einen mittels des Stapelrads gebildeten Stapel zu entfernen, bevor die Bildung eines neuen Stapels beginnt.The stacking wheel thus has the advantage that a sufficiently large period of time can be created to remove a stack formed by means of the stacking wheel before the formation of a new stack begins.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Stapelrads sind die Enden der Fächer innerhalb eines Kreissegments von weniger als 360° verteilt angeordnet sind.In an advantageous embodiment of the stacking wheel, the ends of the compartments are distributed within a circle segment of less than 360°.
Die vorteilhafte Ausgestaltung des Stapelrads weist den Vorteil auf, dass sich so der größere Abstand zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer bei der Rotation des Stapelrads besonders vorteilhaft realisieren lässt.The advantageous configuration of the stacking wheel has the advantage that the greater distance between two adjacent ends of the compartments can be realized particularly advantageously when the stacking wheel rotates.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Stapelrads weisen die Enden der Fächer unterschiedliche radiale Abstände zum Mittelpunkt des Stapelrads auf.In a further advantageous embodiment of the stacking wheel, the ends of the compartments have different radial distances from the center point of the stacking wheel.
Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Stapelrads weist den Vorteil auf, dass sich so der größere Abstand zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer bei der Rotation des Stapelrads besonders vorteilhaft realisieren lässt. The further advantageous embodiment of the stacking wheel has the advantage that the greater distance between two adjacent ends of the compartments can be realized particularly advantageously during the rotation of the stacking wheel.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Stapelrads wird die vorgegebene Anzahl der Fächer derart gewählt, dass sie ein Bruchteil, insbesondere ein ganzzahliger Bruchteil, einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen ist, die einen mittels des Stapelrads zu bildenden Stapel ergeben.In another advantageous embodiment of the stacking wheel, the predetermined number of compartments is selected such that it is a fraction, in particular an integer fraction, of a predetermined number of flat objects that result in a stack to be formed using the stacking wheel.
Die andere vorteilhafte Ausgestaltung des Stapelrads weist den Vorteil auf, große Stapel mit einer Vielzahl von flächigen Gegenständen bilden zu können, ohne das Stapelrad vergrößern zu müssen, da mehrere Umdrehungen des Stapelrads genutzt werden, um den Stapel mit einer gewünschten, vorgegebenen Anzahl von flächigen Elementen zu bilden.The other advantageous embodiment of the stacking wheel has the advantage of being able to form large stacks with a large number of flat objects without having to enlarge the stacking wheel, since several revolutions of the stacking wheel are used to stack the stack with a desired, predetermined number of flat elements to build.
Bei noch einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des Stapelrads werden mehrere als jeweils zwei benachbarte Enden der Fächer vorgesehen, die einen Abstand ergeben, der größer als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden der Fächer ist, wobei die mehreren jeweils zwei benachbarten Enden der Fächer über den Umfang des Stapelrads verteilt angeordnet sind.In yet another advantageous embodiment of the stacking wheel, more than two adjacent ends of the compartments are provided, which result in a spacing that is greater than the distances between all other adjacent ends of the compartments, the plurality of each two adjacent ends of the compartments being circumferential of the stacking wheel are distributed.
Die noch andere vorteilhafte Ausgestaltung des Stapelrads weist den Vorteil auf, dass es verteilt über den Umfang des Stapelrads mehrere jeweils zwei benachbarte Fächer mit dem größeren Abstand gibt, weshalb mittels des Stapelrads gebildete Stapel mehrmals während einer Umdrehung des Stapelrads entfernt werden können.Yet another advantageous embodiment of the stacking wheel has the advantage that there are several two adjacent compartments distributed over the circumference of the stacking wheel with the greater spacing, which is why stacks formed by means of the stacking wheel can be removed several times during one revolution of the stacking wheel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen wird mithilfe des erfindungsgemäßen Stapelrads gebildet, wobei mindestens ein Stapelrad auf einer in Rotationsrichtung angetriebenen Achse angeordnet ist, die durch den Mittelpunkt des mindestens einen Stapelrads verläuft.The device according to the invention for stacking flat objects is formed using the stacking wheel according to the invention, with at least one stacking wheel being arranged on an axis which is driven in the direction of rotation and which runs through the center point of the at least one stacking wheel.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung profitiert dabei von der Tatsache, dass durch Bildung des größeren Abstands zwischen zwei benachbarten Enden der Fächer bei der Rotation des Stapelrads zwischen diesen zwei Fächern ein längerer Zeitraum zur Verfügung steht, als zwischen allen anderen benachbarten Fächern. So kann ein mittels des Stapelrads gebildeter Stapel entfernt werden, während das Stapelrad kontinuierlich und unterbrechungsfrei zur Bildung von Stapeln in der Vorrichtung verwendet wird.The device according to the invention benefits from the fact that, due to the formation of the greater distance between two adjacent ends of the compartments during the rotation of the stacking wheel, a longer period of time is available between these two compartments than between all other adjacent compartments. Thus, a stack formed by the stacking wheel can be removed while the stacking wheel is used continuously and without interruption to form stacks in the apparatus.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand von Figuren.Further advantages of the present invention result from the dependent claims and the following description of an embodiment based on figures.
Es zeigt
-
1 eine Ausführungsform eines Stapelrads und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen, während der Bildung eines Stapels aus flächigen Gegenständen, und -
2 eine weitere Ausführungsform eines Stapelrads.
-
1 an embodiment of a stacking wheel and a device for stacking sheet objects during the formation of a stack of sheet objects, and -
2 another embodiment of a stacking wheel.
In
Das in
Im Stapelrad 20 ist die vorgegebene Anzahl der Stapelfinger S1-S16 über den Umfang des Stapelrads 20 verteilt angeordnet, mit den zwischen den Stapelfingern S1-S16 liegenden Fächern F1-F16 für die Aufnahme der zu stapelnden flächigen Gegenstände G. Äußere Enden der Stapelfinger S1-S16, welche die Öffnungen der Fächer F1-F16 einschließen, sind gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads 20 angeordnet, so dass die Öffnungen der Fächer F1-F16 gleichmäßig beabstandet entlang des äußeren Umfangs des Stapelrads 20 angeordnet sind, um die sichere und störungsfreie Einfügung der flächigen Gengestände G durch die Transporteinrichtung T zu ermöglichen. Innere Enden der Stapelfinger S1-S16 sind derart angeordnet, dass die in Richtung des Mittelpunkts 21 des Stapelrads 20 liegenden Enden E1-E16 der Fächer F1-F16 derart angeordnet sind, dass sich zwischen zwei benachbarten Enden E1, E16 der Fächer F1, F16 ein Abstand a (siehe
In
Wie in den
Es ist auch möglich, größere Stapel mittels des Stapelrads 20 zu bilden. Die Anzahl der Fächer F1-F16 des Stapelrads 20 ist dann ein Bruchteil, insbesondere ein ganzzahliger Bruchteil, einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen G, die den mittels des Stapelrads 20 zu bildenden Stapel 40 ergeben. Im dargestellten Beispiel eines Stapelrads mit 16 Fächern, können somit Stapel mit 32, 48, 64 usw. flächigen Gegenständen erzeugt werden. It is also possible to form larger stacks using the
Dazu wird der Stapel vom Stapeltransport 33 nicht nach einer vollständigen Umdrehung (360°) des Stapelrads 20 von der Auflage entfernt, sondern nach zwei, drei, vier usw. vollständigen Umdrehungen.For this purpose, the stack is not removed from the support by the
Sollen kleinere Stapel gebildet werden, kann zwischen mehreren als jeweils zwei benachbarten Enden E1, E16 der Fächer F1, F16 ein Abstand a vorgesehen werden, der größer als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden der Fächer ist. Die mehreren jeweils zwei benachbarten Enden E1, E16 der Fächer F1, F16 werden über den Umfang des Stapelrads 20 verteilt angeordnet. Der Stapeltransport 33 transportiert den Stapel 40 von flächigen Gegenständen G dann jeweils nach teilweisen Umdrehungen des Stapelrads 20 von weniger als 360° von der Ablage 31 weg. Bei einer Gleichverteilung von beispielsweise zwei jeweils zwei benachbarten Enden E1, E16 im oben beschriebenen Beispiel eines Stapelrads mit 16 Fächern ergibt sich somit jeweils nach der Stapelung von acht flächigen Gegenständen G die Möglichkeit den Stapel mittels des Stapeltransports 33 von der Auflage zu entfernen. Somit können Stapel mit acht flächigen Gegenständen G (nach einer halben Umdrehung (180°) des Stapelrads 20, aber auch Stapel mit 16 flächigen Gegenständen G (eine ganze Umdrehung um 360°), oder Stapel mit 24 flächigen Gegenständen G (eineinhalb Umdrehungen um 540°) usw. erzeugt werden.If smaller stacks are to be formed, a distance a can be provided between more than two adjacent ends E1, E16 of the compartments F1, F16, which is greater than the distances between all other adjacent ends of the compartments. The several two adjacent ends E1, E16 of the compartments F1, F16 are arranged distributed over the circumference of the
Es versteht sich von selbst, dass mit anderen Stapelrändern, mit einer anderen Anzahl von Fächern, sowie einer anderen Anzahl von jeweils zwei benachbarten Enden der Fächer mit großem Abstand a sowie deren Gleich- oder Ungleichverteilung über den Umfang des Stapelrads, Stapel mit einer nahezu beliebigen vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen erzeugt werden können.It goes without saying that with other stack edges, with a different number of compartments, and a different number of two adjacent ends of the compartments with a large distance a and their equal or unequal distribution over the circumference of the stacking wheel, stacks with almost any predetermined number of flat objects can be generated.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, den Abstand a zwischen den zwei benachbarten Enden E1, E16 der Fächer F1-F16 wesentlich größer, mindestens 2-mal, bevorzugt 3-mal, weiter bevorzugt 4-mal, noch weiter bevorzugt 5-mal, oder um ein nichtganzzahliges Vielfaches größer als die Abstände zwischen allen anderen benachbarten Enden E1-E16 der Fächer F1-F16 zu wählen. Damit steht ausreichend Zeit für die Entfernung des Stapels von der Auflage zur Verfügung, ohne die Stapelung des nächsten Stapels negativ zu beeinflussen.It has proven advantageous to make the distance a between the two adjacent ends E1, E16 of the compartments F1-F16 much larger, at least 2 times, preferably 3 times, more preferably 4 times, even more preferably 5 times, or by a non-integer multiple larger than the distances between all other adjacent ends E1-E16 of compartments F1-F16. This allows sufficient time for the stack to be removed from the support without adversely affecting the stacking of the next stack.
Wie in
In
Die Enden E1-E16 der Fächer F1-F16 müssen nicht wie in
Die in den
Die in den
Die in
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass neben der dargestellten Ablage 31 eine zweite oder weitere Ablagen vorhanden ist oder sind. Die Ablage 31 sowie die weitere oder weiteren Ablagen können dann wechselweise an die in
Wie eingangs beschrieben kann es sich bei den flächigen Gegenständen G um Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energiespeichern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brennstoffzellen, handeln. Diese weisen Anoden und Kathoden sowie Separatoren oder Membranen auf. Die einzeln oder als Monozellen, wie beispielsweise in
Auch für andere flächige Gegenstände ist das oben beschriebene Stapelrad sowie die mit dem Stapelrad ausgestattete Vorrichtung geeignet, bei denen ein Stapel aus einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen gebildet werden soll, beispielsweise zur Bildung von Banknotenstapeln mit 100 Banknoten. Dazu kann das Stapelrad beispielsweise 20 Stapelfinger bzw. 20 Fächer aufweisen. Wie oben beschrieben, ist es für dieses Beispiel erforderlich, fünf vollständige Umdrehungen des Stapelrads vorzunehmen, um den aus 100 Banknoten bestehenden Stapel auf der Ablage zu bilden.The stacking wheel described above and the device equipped with the stacking wheel are also suitable for other flat objects in which a stack is to be formed from a predetermined number of flat objects, for example for forming banknote stacks with 100 banknotes. For this purpose, the stacking wheel can have, for example, 20 stacking fingers or 20 compartments. As described above, for this example it is necessary to make five complete revolutions of the stacker wheel to form the stack of 100 bills on the tray.
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