DE102022111360A1

DE102022111360A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Bereitstellen einer Bobine für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie sowie Anlage der Energiezellen produzierende Industrie

Info

Publication number: DE102022111360A1
Application number: DE102022111360.4A
Authority: DE
Inventors: Matthias Horn; Michael Haul; Arnd Meier; Axel Henning
Original assignee: Koerber Technologies GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2022-05-06
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-11-09
Also published as: WO2023213694A1

Abstract

Vorrichtung (1) zum Bereitstellen einer Bobine (2) mit einem aufgewickelten bahnförmigen Material für eine Produktionsmaschine (3) der Energiezellen produzierenden Industrie, umfassend- wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7), und- eine Bobinenhandhabungseinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) mit der Bobine (2) zu versorgen, wobei- die Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) und die Bobinenhandhabungseinrichtung (8) in einer gemeinsamen Klimatisierungskammer (9) angeordnet sind, wobei- eine Schleuse (10) vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass die Bobine (2) darüber in die Klimatisierungskammer (9) beförderbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bobine mit einem aufgewickelten bahnförmigen Material für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Anlage für die Energiezellen produzierende Industrie.
Es ist prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt, Energiezellen oder auch Energiespeicher in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen wie z.B. Photovoltaikanlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen zu verwenden, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten auf. Diese Segmente sind jeweils aus sich abwechselnden Anodenblättern und Kathodenblättern, die durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind, gebildet. Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden.
Dabei werden die Elektrodenblätter, also die Anoden- und Kathodenblätter, üblicherweise ausgehend von einem sogenannten Tochtercoil gebildet, das wiederum ausgehend von einem Muttercoil gebildet wird. Das Muttercoil umfasst eine endliche, aufgewickelt Elektrodenbahn, wobei die Breite dieser Bahn zu groß ist, um daraus einen Zellstapel zu bilden. Daher wird das Muttercoil zunächst abgewickelt und in Längsrichtung geschnitten, so dass sich die Breite der Elektrodenbahn reduziert oder mehrere Elektrodenbahnen geringerer Breite gebildet werden. Eine so geschnittenen Elektrodenbahnen mit reduzierter Breite wird anschließend wieder als sogenanntes Tochtercoil aufgewickelt. Das Tochtercoil kann anschließend wieder abgewickelt werden, um daraus durch Schnitte in Querrichtung Segmente zu schaffen, die dann zur Bildung eines Zellstapels geeignet sind.
Auch die Segmente in Form von Separatorblättern werden ausgehend von Tochtercoils gebildet, indem die von dem jeweiligen Tochtercoil ablaufende Bahn in Querrichtung geschnitten wird.
Die Herstellung der Tochtercoils, erfolgt in der Regel in einer ersten Produktionsmaschine, die von einer zweiten Produktionsmaschine zum Schneiden und Stapeln der Segmente räumlich beabstandet ist.
Coils werden allgemein auch als Bobinen bezeichnet. Somit können die vorangehend beschriebenen Tochtercoils auch als Bobinen bezeichnet werden.
Es ist weiterhin aus dem Stand der Technik bekannt, dass insbesondere das Schneiden zu Segmenten und deren Stapelung unter vordefinierten klimatischen Bedingungen stattfindet, um eine hohe Qualität der gebildeten Zellstapel zuverlässig zu gewährleisten.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bobine mit einem aufgewickelten bahnförmigen Material für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie unter Einhaltung vordefinierter klimatischer Bedingungen, ein korrespondierendes Verfahren sowie eine entsprechende Anlage für die Energiezellen produzierende Industrie anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß einem ersten Aspekt dieser Anmeldung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bobine mit einem aufgewickelten bahnförmigen Material für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie gelöst, umfassend wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung, und eine Bobinenhandhabungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung mit der Bobine zu versorgen, wobei die Bobinenwechseleinrichtung und die Bobinenhandhabungseinrichtung in einer gemeinsamen Klimatisierungskammer angeordnet sind, wobei eine Schleuse vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass die Bobine darüber in die Klimatisierungskammer beförderbar ist.
Durch die Schleuse kann der Luftaustausch mit einer die Klimatisierungskammer umgebenden Umgebung beim Einbringen der Bobine in die Klimatisierungskammer reduziert werden, so dass die klimatischen Bedingungen in der Klimatisierungskammer auf einem konstanten Niveau gehalten werden können. Die aufgewickelten Materialbahnen der Bobinen können so prozesssicher verarbeitet werden.
Die Klimatisierungskammer umfasst vorzugsweise eine Klimatisierungseinrichtung zum Einstellen eines vordefinierten Klimas in der Klimatisierungskammer. Mittels der Klimatisierungseinrichtung kann beispielsweise die Raumtemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit, der statische Druck, und/oder der Reinheitsgrad der Luft eingestellt oder geregelt werden.
Über die Schleuse können die Bobinen in die Klimatisierungskammer gebracht und dort derart positioniert werden, dass sie durch die Bobinenhandhabungseinrichtung erreichbar und aufnehmbar sind. Die Bobinenhandhabungseinrichtung übergibt die Bobine dann an die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung.
Die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, wenigstens eine Bobine drehbar zu lagern, so dass deren aufgewickelte Materialbahn einer Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie zugeführt werden kann.
Vorzugsweise umfasst eine Bobinenwechseleinrichtung jeweils zwei Aufnahmedorne, auf denen jeweils eine Bobine drehbar gelagert werden kann. So kann beispielsweise ein erster Aufnahmedorn eine Bobine mit einer ablaufenden Materialbahn umfassen und ein zweiter Aufnahmedorn eine neue, unverbrauchte Bobine. Kurz vor einem vollständigen Ablaufen der ablaufenden Materialbahn kann diese mit der Materialbahn der unverbrauchten Bobine verbunden werden; man spricht dann vom Spleißen oder Splicen. Vorzugsweise wird die verbrauchte Bobine anschließend vom ersten Aufnahmedorn abgezogen und aus der Klimakammer entfernt. Dies kann in entsprechender Weise ebenfalls über die Schleuse erfolgen. Anschließend kann auf den ersten Aufnahmedorn eine neue, unverbrauchte Bobine aufgesetzt werden, die anschließend durch Spleißen mit der sich nun auf dem zweiten Aufnahmedorn befindlichen ablaufenden Materialbahn verbunden wird. Durch das abwechselnde Versorgen des ersten und des zweiten Aufnahmedorns mit neuen, unverbrauchten Bobinen kann die Produktionsmaschine zuverlässig, vorzugsweise sogar unterbrechungsfrei, mit einer entsprechenden Materialbahn versorgt werden.
Vorzugsweise umfasst die Schleuse eine strömungstechnisch isolierbare Schleusenkammer, über die die Bobine von einer Umgebung in die Klimatisierungskammer beförderbar ist. Die Schleusenkammer kann beispielsweise hermetisch gegenüber der Umgebung und der Klimatisierungskammer abdichtbar sein. Die Schleusenkammer bewirkt einen reduzierten Austausch von Luftvolumen zwischen der Klimatisierungskammer und der Umgebung beim Einbringen einer neuen Bobine in die Klimatisierungskammer oder beim Herausbringen einer verbrauchten Bobine aus der Klimatisierungskammer. Die Klimatisierungseinrichtung muss daher weniger Leistung erbringen, um etwaige Abweichungen des Ist-Klimas vom Soll-Klima zu kompensieren. So kann der Energiebedarf der Klimatisierungseinrichtung reduziert werden.
Vorzugsweise ist zur Anbindung der Schleusenkammer an die Umgebung wenigstens eine schließbare Umgebungstür und zur Anbindung der Schleusenkammer an die Klimatisierungskammer wenigstens eine schließbare Klimakammertür vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist eine Steuereinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Umgebungstür und die wenigstens eine Klimakammertür derart zu steuern, dass zu einem Zeitpunkt nur eine der Türen geöffnet werden kann. Das gleichzeitige Öffnen einer Klimakammertür und einer Umgebungstür wird damit beispielsweise unterbunden; auch das gleichzeitige Öffnen zweier Umgebungstüren oder zweier Klimakammertüren wird damit beispielsweise unterbunden. Durch das Öffnen jeweils nur einer der Türen, kann der Luftvolumenaustausch zwischen der Klimatisierungskammer und der Umgebung weiter reduziert werden.
Es können beispielsweise genau eine Umgebungstür und mehrere Klimakammertüren vorgesehen sein. Alternativ können beispielsweise auch genau eine Klimakammertür und mehrere Umgebungstüren vorgesehen sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass mehrere Umgebungstüren, beispielsweise genau vier, und mehrere Klimakammertüren, beispielsweise ebenfalls genau vier, vorgesehen sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Bobinenhandhabungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die Bobine automatisch, vorzugsweise vollautomatisch, aufzunehmen und an die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung zu übergeben. Vorzugsweise ist die Handhabungseinrichtung dazu eingerichtet, die Bobinen von einem Bobinenträger aufzunehmen. Die Bobinenhandhabungseinrichtung kann eine Sensoreinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, das Bereitstehen einer Bobine und deren Bereitstellungsposition zu detektieren. Weiterhin kann die Bobinenhandhabungseinrichtung beispielsweise einen Roboterarm umfassen, der eine Aufnahme zum Halten der Bobine umfasst. Weiterhin ist der Roboterarm dazu eingerichtet, die Bobine ausgehend von einer Übergabeposition innerhalb der Klimatisierungskammer an die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung zu übergeben. Da die Bobinen bevorzugt mittels eines Bobinenträgers in Form eines Transportwagens über die Schleuse in die Klimatisierungskammer gebracht werden, kann die Bobinenhandhabungseinrichtung auch als Depalettierer bezeichnet werden. Durch das automatische Übergeben der Bobine an die Bobinenwechseleinrichtung kann der Austausch von Luftvolumen zwischen der Klimatisierungskammer und der Umgebung weiter reduziert werden, weil ein zusätzlicher Luftvolumenaustausch, zu dem es beim Betreten der Klimatisierungskammer durch einen Bediener kommen würde, verhindert werden kann.
Die Bobinenhandhabungseinrichtung ist vorzugsweise auch dazu eingerichtet, verbrauchte Bobinen, von denen die Materialbahn vollständig oder nahezu vollständig abgelaufen ist, von der Bobinenwechseleinrichtung abzunehmen und an die besagte Übergabeposition zu übergeben, so dass sie von dort mittels des Bobinenträgers über die Schleuse aus der Klimatisierungskammer gebracht werden können.
Vorzugsweise ist auf zumindest einer Bobinenwechseleinrichtung eine Bobine mit einer aufgewickelten Elektrodenbahn oder Separatorbahn gelagert. Weiter vorzugsweise ist die Bobine auf der Bobinenwechseleinrichtung auf einen Aufnahmedorn aufgesteckt, so dass die Bobine gegenüber der Bobinenwechseleinrichtung drehbar gelagert ist. Bei der Elektrodenbahn kann es sich um eine Anodenbahn oder eine Kathodenbahn handeln.
Weiter vorzugsweise umfasst die Vorrichtung genau vier Bobinenwechseleinrichtungen. Eine erste Bobinenwechseleinrichtung lagert dabei eine Bobine mit einer Anodenbahn, eine zweite Bobinenwechseleinrichtung lagert eine Bobine mit einer Kathodenbahn und eine dritte und vierte Bobinenwechseleinrichtung lagern jeweils eine Bobine mit einer Separatorbahn. Mittels der so bestückten Bobinenwechseleinrichtungen können für die Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie die Ausgangsmaterialien zur Bildung einer Monozelle bereitgestellt werden.
Eine Monozelle besteht aus einem ersten Separatorblatt, einem darauf angeordneten Anodenblatt, einem darauf angeordneten zweiten Separatorblatt und einem darauf angeordneten Kathodenblatt; die Monozelle kann auch die folgende Schichtfolge aufweisen: erstes Separatorblatt, darauf angeordnetes Kathodenblatt, darauf angeordnetes zweites Separatorblatt und darauf angeordnetes Anodenblatt.
Die vier Bobinenwechseleinrichtungen werden vorzugsweise durch eine einzige gemeinsame Bobinenhandhabungseinrichtung mit den besagten Bobinen bestückt. Auf zusätzliche Bobinenwechseleinrichtungen kann so verzichtet werden, so dass sich insgesamt der Aufbau der Vorrichtung vereinfacht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schleuse mehrere, vorzugsweise parallele Förderwege, über die die Bobinen in die Klimatisierungskammer beförderbar sind. Weiter vorzugsweise ist jedem der Förderwege jeweils eine Umgebungstür und eine Klimakammertür zugeordnet. Die parallelgeschaltete Anordnung der Förderwege erlaubt es, die Bobinenhandhabungseinrichtung nahezu verzögerungsfrei mit unterschiedlichen Arten von Bobinen, beispielsweise mit Anodenbahn, Kathodenbahn oder Separatorbahn, zu versorgen. Weiterhin münden die Förderwege in jeweils eine eigene, vordefinierte Übergabeposition, in der die Bobinen an die Bobinenhandhabungseinrichtung übergeben werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt dieser Anmeldung wird die Aufgabe durch eine Anlage für die Energiezellen produzierende Industrie gelöst, wobei die Anlage eine Vorrichtung wie vorangehend beschrieben und wenigstens eine Produktionsmaschine umfasst, wobei die wenigstens eine Produktionsmaschine vollständig oder teilweise mit der wenigstens einen Bobinenwechseleinrichtung und der Bobinenhandhabungseinrichtung in der Klimatisierungskammer angeordnet ist. Vorzugsweise umfasst die Produktionsmaschine eine Schneideinrichtung sowie weiter vorzugsweise zusätzlich eine Zellstapeleinrichtung. Mittels der Schneideinrichtung kann die von der Bobine abglaufende Materialbahn zur Bildung von Segmenten in Querrichtung geschnitten werden. Mittels der Zellstapeleinrichtung können die Segmente dann zur Bildung eines Zellstapels aufeinandergestapelt werden. Es versteht sich von selbst, dass die Produktionsmaschine noch weitere Bearbeitungseinheiten umfassen kann, beispielsweise eine Laminiereinrichtung und/oder eine Einrichtung zum Bilden oder Anbringen von Ableiterfähnchen.
Dadurch, dass die Produktionsmaschine zumindest teilweise in der Klimatisierungskammer angeordnet ist, kann ein Luftaustausch zwischen Klimatisierungskammer und Umgebung weiter reduziert werden.
Gemäß einem dritten Aspekt dieser Anmeldung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Bereitstellen eines auf einer Bobine aufgewickelten, bandförmigen Materials für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie gelöst, wobei das Verfahren unter Verwendung der vorangehend beschriebenen Vorrichtung oder unter Verwendung der vorangehend beschriebenen Anlage erfolgt. Bezüglich der mit dem vorgeschlagenen Verfahren verbundenen technischen Wirkungen und Vorteile wird auf die vorangehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der Vorrichtung und der Anlage verwiesen.
Vorzugsweise wird wenigstens eine Bobine in einer Umgebung der Klimatisierungskammer auf einem Bobinenträger gelagert, wobei der mit der wenigstens einen Bobine beladene Bobinenträger über die Schleuse von der Umgebung in die Klimatisierungskammer transportiert wird. Vorzugsweise ist der Bobinenträger verfahrbar, weiter vorzugsweise autonom verfahrbar. Der Bobinenträger weist vorzugsweise ein Gehäuse auf, in dem die eine oder mehreren Bobinen gelagert werden können. Das Gehäuse bildet so ein Transportkammer für die Bobinen, die gegenüber der Umgebung strömungstechnisch isolierbar ist. Beispielsweise ist die Transportkammer hermetisch gegenüber ihrer Umgebung abdichtbar. Die Transportkammer ist über wenigsten eine Zugangstür mit den Bobinen beladbar.
Vorzugsweise weist der Bobinenträger im Inneren der Transportkammer wenigstens einen Transportdorn auf, auf dem die Bobine für den Transport lagerbar ist. Nach dem Beladen wird die wenigstens eine Transporttür geschlossen und der Bobinenträger in diesem Zustand durch die Schleuse gefahren. Nach dem Durchfahren der Schleuse wird die Zugangstür innerhalb der Klimatisierungskammer geöffnet; und die Bobine wird, vorzugsweise mittels der Bobinenhandhabungseinrichtung, aus der Transportkammer entnommen.
Weiter vorzugsweise umfasst der Bobinenträger zwei Transportdorne. So kann beispielsweise auf einem ersten Transportdorn eine neue, unverbrauchte Bobine über die Schleuse in die Klimatisierungskammer gebracht werden, und auf einem zweiten Aufnahmedorn kann eine verbrauchte Bobine aus der Klimatisierungskammer über die Schleuse in die Umgebung gebracht werden. Alternativ können auf den beiden Transportdornen des Bobinenträgers auch gleichzeitig zwei neue, unverbrauchte Bobinen in die Klimatisierungskammer befördert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 eine Anlage der Energiezellen produzierenden Industrie in einer perspektivischen Darstellung; und
2 eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bobine für eine Produktionsmaschine der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Schnittansicht von oben.

1 zeig eine Anlage 100 zum Herstellen von Zellstapeln für die Energiezellen produzierende Industrie. Die Anlage 100 umfasst eine Vorrichtung 1, die dazu dient, Bobinen 2 mit einer aufgewickelten Materialbahn (siehe 2) für eine Produktionsmaschine 3, die ebenfalls Bestandteil der Anlage 100 ist, bereitzustellen.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Klimatisierungskammer 9, in der auch die Produktionsmaschine 3 angeordnet ist, damit die Produktion der Zellstapel unter vordefinierten klimatischen Bedingungen erfolgen kann. Die Klimatisierungskammer 9 umfasst hierzu eine nicht dargestellte Klimatisierungseinrichtung, über die die Temperatur, die relative Luftfeuchte, der statische Druck und/oder der Reinheitsgrad der Luft regelbar sind.
Weiterhin ist eine Schleuse 10 vorgesehen, über die ein mit Bobinen 2 (siehe 2) bestückter Bobinenträger 22 in Form eines verfahrbaren Transportfahrzeugs von einer Umgebung 12 der Klimatisierungskammer 9 in die Klimatisierungskammer 9 gebracht werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Bobinenträger 22 um ein autonom verfahrbares, fahrerloses Transportfahrzeug.
Die Schleuse 10 umfasst eine Schleusenkammer 11, die strömungstechnisch sowohl gegenüber der Umgebung 12 als auch gegenüber der Klimatisierungskammer 9 isolierbar ist. Weiterhin umfasst die Schleuse 10 vier Umgebungstüren 13, 14, 15 und 16, über die die Schleusenkammer 11 von der Umgebung 12 aus zugänglich ist. Gegenüberliegend der Umgebungstüren 13, 14, 15 und 16 sind vier Klimakammertüren 17, 18, 19 und 20 (vgl. 2) vorgesehen, über die Schleusenkammer 11 an die Klimatisierungskammer 9 angebunden ist.
Der in der 1 dargestellte Bobinenträger 22 befindet sich in einer Warteposition vor der Umgebungstür 15. Sobald sich die Umgebungstür 15 öffnet, fährt der Bobinenträger 22 in die Schleusenkammer 11, und die Umgebungstür 15 schließt sich wieder. Erst wenn die Umgebungstür 15 vollständig geschlossen ist, öffnet sich die der Umgebungstür 15 gegenüberliegend angeordnete Klimakammertür 19 (vgl. 2), so dass der Bobinenträger 22 in die Klimatisierungskammer 9 gefahren werden kann.
Weiterhin ist in 1 zu erkennen, dass der Bobinenträger 22 ein Gehäuse 23 zur Bildung einer Transportkammer umfasst, in der die Bobine 2 unter Beibehaltung eines Mikroklimas befördert werden kann. Das Mikroklima kann in diesem Ausführungsbeispiel durch eine hermetische Abdichtung der durch das Gehäuse 23 gebildeten Transportkammer gegenüber der Umgebung aufrechterhalten werden. Durch die in der Regel relativ kurzen Transportwege und Transportzeiten ist eine aktive Steuerung und/oder Regelung des Klimas innerhalb der Transportkammer nicht erforderlich. Prinzipiell ist es aber auch möglich, den Bobinenträger 22 mit einer mobilen Klimatisierungseinrichtung auszustatten.
Das Gehäuse 23 des Bobinenträgers 22 umfasst eine Zugangstür 32 zum Be- und Entladen des Bobinenträgers 22 der Bobine 2. Die Zugangstür 32 wird erst dann geöffnet, wenn der Bobinenträger 22 in der Klimatisierungskammer 9 angekommen ist und die entsprechende Klimakammertür 19 geschlossen ist. Bevorzugt erfolgt auch das Beladen des Bobinenträgers 22 mit neuen, unverbrauchten Bobinen 2 innerhalb einer weiteren, nicht dargestellten Klimatisierungskammer.
Zum aufeinander abgestimmten Öffnen und Schließen der Umgebungstüren 13, 14, 15, 16 und Klimakammertüren 17, 18, 19, 20 umfasst die Vorrichtung 1 ferner eine Steuereinheit 21. Diese ist dazu eingerichtet, jeweils nur eine einzige der Türen 16-20 zu öffnen, weil so der Luftaustausch zwischen der Umgebung 12 und der Klimatisierungskammer 9 verringert werden kann.
Die durch die Schleuse 10 in die Klimatisierungskammer 9 gebrachten Bobinen 2 werden anschließend mittels einer Bobinenhandhabungseinrichtung 8 und mittels vier Bobinenwechseleinrichtungen 3-6 (vgl. 2), die sich ebenfalls innerhalb der Klimatisierungskammer 9 befinden, der Produktionsmaschine 3 zugeführt.
Die Produktionsmaschine 3 umfasst eine nicht dargestellte Schneideinrichtung sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Zellstapeleinrichtung. Mittels der Schneideinrichtung können die von den Bobinen 2 abgewickelten Materialbahnen zur Bildung von Segmenten in Querrichtung geschnitten werden. Mittels der Zellstapeleinrichtung werden die Segmente dann zur Bildung eines Zellstapels aufeinandergestapelt. Die Produktionsmaschine 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vollständig in der Klimatisierungskammer 9 angeordnet.
2 zeigt die Vorrichtung 1 in einer Schnittansicht von oben. Es ist zu erkennen, dass durch die paarweise gegenüberliegende Anordnung der Umgebungstüren 13-16 und der Klimakammertüren 17-20, vier parallele Förderwege der Schleuse 10 definiert werden.
Ebenfalles ist zu erkennen, dass innerhalb der Klimatisierungskammer 9 die Bobinenhandhabungseinrichtung 8 sowie die vier Bobinenwechseleinrichtungen 4, 5, 6 und 7 angeordnet sind.
Zwischen der Umgebungstür 13 und der Klimakammertür 17 liegt ein erster Förderweg der Schleuse 10, der in eine erste Übergabeposition 24, die innerhalb der Klimatisierungskammer 9 angeordnet ist, mündet.
Zwischen der Umgebungstür 14 und der Klimakammertür 18 liegt ein zweiter Förderweg der Schleuse 10, der in eine zweite Übergabeposition 25, die innerhalb der Klimatisierungskammer 9 angeordnet ist, mündet.
Zwischen der Umgebungstür 15 und der Klimakammertür 19 liegt ein dritter Förderweg der Schleuse 10, der in eine dritte Übergabeposition 26, die innerhalb der Klimatisierungskammer 9 angeordnet ist, mündet.
Zwischen der Umgebungstür 16 und der Klimakammertür 20 liegt ein vierter Förderweg der Schleuse 10, der in eine vierte Übergabeposition 27, die innerhalb der Klimatisierungskammer 9 angeordnet ist, mündet.
Weiterhin kann wie hier dargestellt jeder der Übergabepositionen 24, 25, 26 oder 27 jeweils ein Zwischenlager 28, 28, 29 oder 31 zugeordnet sein, in dem jeweils wenigstens eine Bobine 2 zwischengelagert werden kann.
Der sich in der 2 in der Schleusenkammer 11 befindliche Bobinenträger 22 wird nach dem Öffnen der Klimakammertür 17 in die Übergabeposition 24 gefahren.
Der Bobinenträger 22 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel zwei nicht dargestellte Transportdorne zum Lagern jeweils einer Bobine 2. Auf einem ersten Transportdorn kann eine neue, unverbrauchte Bobine 2 in die Klimatisierungskammer 9 gebracht werden. Ein zweiter Transportdorn des Bobinenträgers 22 kann in der Klimatisierungskammer 9 mit einer verbrauchten Bobine 2 bestückt werden.
So kann beispielsweise in dem Zwischenlager 28 eine verbrauchte Bobine 2 lagern. Sobald der Bobinenträger 22 in der ersten Übergabeposition 24 angekommen ist und die Klimakammertür 17 geschlossen wurde und die Transportkammer des Bobinenträgers 22 geöffnet wurde, kann die verbrauchte Bobine 2 durch die Handhabungseinrichtung 8 von dem Zwischenlager 28 auf den leeren Transportdorn des Bobinenträgers 22 geschoben werden. Anschließend kann die neue, unverbrauchte Bobine 2 von dem anderen Transportdorn des Bobinenträgers 22 durch die Handhabungseinrichtung 8 entnommen werden und an eine der Bobinenwechseleinrichtungen 3-6 übergeben werden.
Alternativ können die beiden Transportdorne auch dazu genutzt werden, gleichzeitig zwei Bobinen 2 in die Klimatisierungskammer 9 zu befördern. In diesem Fall kann das Weiterbefördern der neuen, unverbrauchten Bobinen 2 zu einer der Bobinenwechseleinrichtungen 4, 5, 6 oder 7 ebenfalls unter Zwischenschaltung eines der Zwischenlager 28, 29, 30 und/oder 31 erfolgen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bobinenwechseleinrichtung 4 mit zwei Bobinen 2 umfassend jeweils eine aufgewickelten Kathodenbahn bestückt; die Bobinenwechseleinrichtung 4 ist mit zwei Bobinen 2 umfassend jeweils eine aufgewickelten Anodenbahn bestückt; die Bobinenwechseleinrichtung 5 ist mit zwei Bobinen 2 umfassend jeweils eine Separatorbahn bestückt; und die Bobinenwechseleinrichtung 6 ist mit zwei Bobinen 2 umfassend jeweils eine Separatorbahn bestückt. Selbstverständlich können die Bobinenwechseleinrichtungen 4 bis 7 auch in einer alternativen Abfolge angeordnet sein.
Jede der Bobinenwechseleinrichtungen 4-7 umfasst bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Aufnahmedorne, nämlich einen ersten Aufnahmedorn für eine ablaufende Bobine 2 und einen zweiten Aufnahmedorn für eine neue, unverbrauchte Bobine 2, so dass die Materialbahn einer fast vollständig abgelaufenen Bobine 2 mit der Materialbahn einer neuen, unverbrauchten Bobine durch Spleißen verbunden werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Übergabepositionen 24-27 jeweils einem bestimmten Typ von Bobine 2 zugeordnet. An der Übergabeposition 24 werden nur Bobinen 2 mit aufgewickelter Kathodenbahn angeliefert; an der Übergabeposition 25 nur Bobinen 2 mit aufgewickelter Anodenbahn; und an den Übergabepositionen 26 und 27 nur Bobinen 2 mit aufgewickelten Separatorbahnen. Selbstverständlich ist auch eine alternative Zuordnung von Bobinentypen zu Übergabepositionen 24-27 möglich. Die an den Übergabepositionen 24 bis 27 bereitgestellten Bobinen 2 werden dann an die entsprechenden Bobinenwechseleinrichtungen 4 bis 7 durch die Bobinenhandhabungseinrichtung 8 übergeben.
Eine verbrauchte Bobine 2 kann mittels der Bobinenhandhabungseinrichtung 8 von der jeweiligen Bobinenwechseleinrichtung 4, 5, 6 oder 7 an einer der Übergabepositionen 24, 25, 26 oder 27 an den Bobinenträger 22 übergeben werden, so dass diese über die Schleuse 10 entsorgt werden kann.
Weiterhin werden die autonom fahrenden Bobinenträger 22 durch eine eigene Steuereinheit oder durch die in der 1 dargestellte Steuereinheit 21 derart gesteuert und/oder geregelt, dass diese die Schleuse 10 nur dann durchfahren, wenn die jeweilige Übergabeposition 24, 25, 26 oder 27 auch frei ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Übergabepositionen 24-27 ungehindert angefahren werden können und ein unnötiges Öffnen der Schleusenkammer 11 verhindert wird.
Über die Bobinenwechseleinrichtungen 4-7 wird die in 1 dargestellte Produktionsmaschine 3 mit den entsprechenden Materialbahnen versorgt, indem diese von den in den Bobinenwechseleinrichtungen 4-7 drehbar gelagerten Bobinen 2 abgewickelt werden.
Bezugszeichenliste:

1: Vorrichtung
2: Bobine
3: Produktionsmaschine
4: Bobinenwechseleinrichtung
5: Bobinenwechseleinrichtung
6: Bobinenwechseleinrichtung
7: Bobinenwechseleinrichtung
8: Bobinenhandhabungseinrichtung
9: Klimatisierungskammer
10: Schleuse
11: Schleusenkammer
12: Umgebung
13: Umgebungstür
14: Umgebungstür
15: Umgebungstür
16: Umgebungstür
17: Klimakammertür
18: Klimakammertür
19: Klimakammertür
20: Klimakammertür
21: Steuereinheit
22: Bobinenträger
23: Gehäuse
24: Übergabeposition
25: Übergabeposition
26: Übergabeposition
27: Übergabeposition
28: Zwischenlager
29: Zwischenlager
30: Zwischenlager
31: Zwischenlager
32: Zugangstür
100: Anlage

Claims

Vorrichtung (1) zum Bereitstellen einer Bobine (2) mit einem aufgewickelten bahnförmigen Material für eine Produktionsmaschine (3) der Energiezellen produzierenden Industrie, umfassend - wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7), und - eine Bobinenhandhabungseinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) mit der Bobine (2) zu versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) und die Bobinenhandhabungseinrichtung (8) in einer gemeinsamen Klimatisierungskammer (9) angeordnet sind, wobei - eine Schleuse (10) vorgesehen ist, die derart ausgeführt ist, dass die Bobine (2) darüber in die Klimatisierungskammer (9) beförderbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schleuse (10) eine strömungstechnisch isolierbare Schleusenkammer (11) umfasst, über die die Bobine (2) von einer Umgebung (12) in die Klimatisierungskammer (9) beförderbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - zur Anbindung der Schleusenkammer (11) an die Umgebung (12) wenigstens eine schließbare Umgebungstür (13, 14, 15, 16) vorgesehen ist, und - zur Anbindung der Schleusenkammer (11) an die Klimatisierungskammer (9) wenigstens eine schließbare Klimakammertür (17, 18, 19, 20) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Steuereinheit (21) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, die wenigstens eine Umgebungstür (13, 14, 15, 16) und die wenigstens eine Klimakammertür (17, 18, 19, 20) derart zu steuern, dass zu einem Zeitpunkt nur eine der Türen geöffnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - genau eine Umgebungstür (13, 14, 15, 16) und mehrere Klimakammertüren (17, 18, 19, 20) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass - genau eine Klimakammertür (17, 18, 19, 20) und mehrere Umgebungstüren (13, 14, 15, 16) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bobinenhandhabungseinrichtung (8) dazu eingerichtet ist, die Bobine (2) automatisch aufzunehmen und an die wenigstens eine Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) zu übergeben.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - auf zumindest einer Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) eine Bobine (2) mit einer aufgewickelten Elektrodenbahn oder Separatorbahn gelagert ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Schleuse (10) mehrere, vorzugsweise parallele, Förderwege umfasst, über die Bobinen (2) in die Klimatisierungskammer (9) beförderbar ist.
Anlage (100) für die Energiezellen produzierende Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass - die Anlage (100) eine Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche und wenigstens eine Produktionsmaschine (3) umfasst, wobei - die wenigstens eine Produktionsmaschine (3) vollständig oder teilweise mit der wenigstens einen Bobinenwechseleinrichtung (4, 5, 6, 7) und der Bobinenhandhabungseinrichtung (8) in der Klimatisierungskammer (9) angeordnet ist.
Verfahren zum Bereitstellen eines auf einer Bobine (2) aufgewickelten, bandförmigen Materials für eine Produktionsmaschine (3) der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass - das Verfahren (200) unter Verwendung der Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder unter Verwendung der Anlage (100) nach Anspruch 10 erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens eine Bobine (2) in einer Umgebung (12) der Klimatisierungskammer (9) auf einem Bobinenträger (22) gelagert wird, wobei - der mit der wenigstens einen Bobine (2) beladene Bobinenträger (22) über die Schleuse (10) von der Umgebung (12) in die Klimatisierungskammer (9) transportiert wird.