DE102022114556A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer gewickelten Energiezelle - Google Patents

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Manfred Folger
Michael Kleine Wächter
Jan Kreysern
Daniel Diedrich
Marcus Wagner
Karsten Meinke
Nils Hofmann
Torsten Mörke
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Herstellung von gewickelten Energiezellen (17) aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen (11, 12, 13, 14), umfassend mindestens eine Zuführeinrichtung (15) zum Zuführen der Materialbahnen (11, 12, 13, 14), eine Transporteinrichtung (19) zum zumindest bereichsweisen Transportieren der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Transportrichtung (T) entlang eines Transportabschnitts durch die Vorrichtung (10), wobei die Transporteinrichtung (19) mindestens ein Transportelement (20) umfasst, eine Wickeleinrichtung (21) zum Wickeln der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zu einem gewickelten Materialbahnenwickel (22) in einer die Wickeleinrichtung (21) umfassenden Wickelstation (23), die sich dadurch auszeichnet, dass die Wickelstation (23) eine Wickelzone (24) zur Bildung des Materialbahnenwickels (22) in der Wickeleinrichtung (21) umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Richtung der Längsachse der Energiezelle (17) durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone (24) zu wickeln, wobei die Wickelzone (24) im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel (25, 26, 27) gebildet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten Energiezellen aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen, umfassend mindestens eine Zuführeinrichtung zum Zuführen der Materialbahnen, eine Transporteinrichtung zum zumindest bereichsweisen Transportieren der Materialbahnen in Transportrichtung entlang eines Transportabschnitts durch die Vorrichtung, wobei die Transporteinrichtung mindestens ein Transportelement umfasst, und eine Wickeleinrichtung zum Wickeln der Materialbahnen zu einem gewickelten Materialbahnenwickel in einer die Wickeleinrichtung umfassenden Wickelstation.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gewickelten Energiezellen aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen, umfassend die Schritte Zuführen der Materialbahnen mittels mindestens einer Zuführeinrichtung, zumindest bereichsweises Transportieren der Materialbahnen in Transportrichtung entlang eines Transportabschnitts mittels einer ein Transportelement umfassenden Transporteinrichtung, und Wickeln der Materialbahnen zu einem gewickelten Materialbahnenwickel mittels einer eine Wickelstation umfassenden Wickeleinrichtung.
  • Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von gewickelten Energiezellen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Weiter sind mittels derartiger Vorrichtungen und Verfahren hergestellte Energiezellen und Batterien hinlänglich bekannt. Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen wie z.B. Photovoltaikanlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen regelmäßig eine Wickelung von Materialbahnen auf, die als Ausgangsmaterialien für derartige Energiezellen dienen. Beim Wickeln von Energiezellen, beispielsweise Rundzellen, ist typischerweise das Wickelmaterial aus vier unterschiedlich langen Anoden-, Kathoden- und Separatorbahnen ausgewählt, die beispielsweise als Folie bzw. allgemein als Materialbahn vorliegen. Bei den bekannten Verfahren oder Vorrichtungen zur Herstellung von Energiezellen werden die Materialbahnen in der Regel getrennt auf verschiedenen Pfaden einem Wickelkern zugeführt. Für die Bereitstellung der Materialbahnen sind somit zum Beispiel vier separate Zuführungen jeweils zur Bereitstellung einer Materialbahn erforderlich, um diese anschließend gemeinsam um einen Wickelkern aufzuwickeln. Dazu werden die Materialbahnen regelmäßig in einem vorgelagerten Herstellungsprozess auf die gewünschte Breite und/oder Länge vorgeschnitten. Dabei werden die Materialbahnen mit den Anoden und Kathoden beispielsweise von einer Endlosbahn geschnitten und dann mit einer Endlosbahn eines Separatormaterials im finalen Wickelprozess aufgewickelt. Die Materialbahnen müssen dazu regelmäßig eine spezifische Breite und Länge aufweisen, damit eine akkurat gewickelte Energiezelle mit den vorgesehenen Dimensionen bildbar ist.
  • Die Zufuhr von Materialbahnen zum Wickelkern kann bei den bekannten Vorrichtungen und Verfahren nicht kontinuierlich erfolgen, da die Materialbahnen einem quasi ortsfesten, zentralen Wickelkern zugeführt werden. Dieser Wickelkern ist in der Regel lediglich um seine Längsachse rotierbar bzw. wird um seine Längsachse rotiert, um die Materialbahnen dabei zu einer Energiezelle oder zu gewickelten Materialbahnen aufzuwickeln. Nach dem Wickelvorgang muss der Wickelkern wieder aus der Energiezelle oder den gewickelten Materialbahnen (Materialbahnenwickel) entfernt werden, bevor der Wickelvorgang der Energiezelle oder des Materialbahnenwickels in der Wickelstation beendet ist. Dadurch ist nur ein diskontinuierlicher Herstellungsprozess der Energiezellen gegeben und zudem besteht ein großer logistischer Aufwand bei der Bereitstellung und Rückführung der Wickelkerne. Weiter kann es bei dem Entfernen des Wickelkerns aus der Energiezelle oder dem Materialbahnenwickel zu Beschädigungen oder Qualitätseinbußen der Materialbahnen bzw. der Energiezelle oder dem Materialbahnenwickel kommen, was zu Sicherheitsrisiken oder Beschädigungen in dem verbauten Energiespeicher führen kann.
  • Mit der immer größer werdenden Nachfrage nach alternativen Antriebskonzepten rückt der Elektroantrieb mehr und mehr in den Mittelpunkt der Betrachtung. Eine große Herausforderung hierbei ist, effektive Vorgänge bei der Herstellung der Energiespeicher bereitzustellen. Bei der Wickelung von Materialbahnen zu Energiezellen gibt es das Problem, dass die Materialbahnen separat gehandhabt und nacheinander dem Wickelkern lose zugeführt werden. Alle Bahnen müssen geregelt werden und können nicht gemeinsam transportiert werden. Bei den bestehenden Vorrichtungen und Verfahren wird ein großer Platzbedarf beim Wickelvorgang benötigt, zudem dürfen die jeweiligen Materialbahnen nur geringfügig (mechanisch) beansprucht werden. Die Materialbahnen müssen zeitlich nacheinander dem zentralen, quasi ortsfesten Wickelkern zugeführt werden, wobei möglichst schnelle Herstellungsgeschwindigkeiten bereitgestellt werden sollen. Die Materialbahnen bestehen in der Regel aus sehr dünnen flächigen Bahnen, die insbesondere bei Stauchungen und Drehbeanspruchungen zu Qualitätseinbußen neigen, weshalb naturgegebene Begrenzungen bei Transportgeschwindigkeiten sowie Transportführungen gegeben sind. Darüber hinaus verrutschen die Materialbahnen während des Wickelprozesses regelmäßig, insbesondere beim Entfernen des Wickelkerns, was zu Ausschuss sowie Qualitätsverlusten bei den gewickelten Energiezellen führt.
  • Durch den diskontinuierlichen Prozess bei der Herstellung der Materialbahnenwickel sind bei den bestehenden Vorrichtungen und Verfahren die an die Wickelung nachfolgenden Prozesse nicht in den Herstellungsprozess der Energiezellen integrierbar, da durch die Entfernung des Wickelkerns zunächst eine erneute Handhabung sowie Bearbeitung des Materialbahnenwickels erfolgen muss. Dies reduziert die Herstellungsgeschwindigkeit und erhöht die Gefahr von Beschädigungen während des gesamten Herstellungsprozesses.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von gewickelten Energiezellen aus Materialbahnen, Energiezellen, Batterien sowie ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung von gewickelten Energiezellen bereitzustellen, wodurch einerseits eine kontinuierliche Herstellung der Energiezellen gewährleistet werden soll und andererseits eine kosteneffiziente sowie eine Herstellung in möglichst hohen Fertigungsraten ermöglicht werden soll, ohne dass dies zu einem nachteiligen Einfluss auf die Qualitätseigenschaften bei der Herstellung von Energiezellen führt.
  • Diese Aufgabe wird durch die eingangs genannte Vorrichtung dadurch gelöst, dass die Wickelstation eine Wickelzone zur Bildung des Materialbahnenwickels in der Wickeleinrichtung umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen in Richtung der Längsachse der Energiezelle durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone zu wickeln, wobei die Wickelzone im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel gebildet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird sichergestellt, dass die mindestens zwei zumindest bereichsweise übereinanderliegenden Materialbahnen mittels der Wickeleinrichtung zu einem gewickelten Materialbahnenwickel überführbar sind, indem in der durch die mindestens drei Wickelmittel gebildete Wickelzone die Materialbahnen durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, dass die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel gleichzeitig zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind. Durch die zumindest bereichsweise Anlage der Materialbahnen an die Wickelzone wird eine Möglichkeit bereitgestellt, die Materialbahnen durch die Wickelmittel miteinander in Wirkverbindung zu bringen, um die übereinanderliegenden Materialbahnen entsprechend gemeinsam zu wickeln. Vorzugsweise ist der entsprechend erzeugte Materialbahnenwickel anschließend zu einer gewickelten Energiezelle weiter verarbeitbar. Durch die Bildung des Materialbahnenwickels in der Wickelstation werden die Materialbahnen in der Wickelzone gewickelt, wodurch eine kontinuierliche Herstellung von Materialbahnenwickel sowie Energiezellen gegeben ist. Die Materialbahnen können in dem Wickelprozess durch in Wirkverbindungsbringen mit den Wickelmitteln gemeinsam mit den gesamten zu wickelnden Materialbahnen aufgewickelt werden. Während des Wickelprozesses sind die aufzuwickelnden Materialbahnen innerhalb der Wickelzone anordenbar und können bei der Zuführung bevorzugt gezogen und bewegt werden und gemeinsam „als eine Materialbahn“ dem Wickelprozess zugeführt werden. Durch die Wickelstation mit einer zentralen Wickelzone wird die benötigte Anzahl an Zuführungen und/oder Transporteinrichtungen während des Wickelprozesses verringert, wodurch eine schnellere sowie flexiblere Herstellung von Energiezellen gegeben ist. Die zu wickelnden Materialbahnen können zudem flexibler transportiert und mittels der mindestens drei Wickelmittel gewickelt werden, wodurch eine vergrößerte Anzahl an Wickelungen und Geometrien der Energiezellen erzeugbar sind und die Gefahr des Verrutschens oder des Bruchs der Materialbahnen verringert wird. Es ist kein Wickelkern bei den Materialbahnenwickel erforderlich, der im Nachgang an den Wickelprozess entfernt werden muss. Nach der Herstellung eines Materialbahnenwickels kann in der Wickelstation der Wickeleinrichtung verzögerungsfrei der nächste Wickelprozess der Materialbahnen gestartet werden, wodurch eine kontinuierliche Herstellung von gewickelten Energiezellen gegeben ist. Bei der Herstellung des Materialbahnenwickels kann vorzugsweise mindestens ein Wickelelement vorgesehen sein, um das die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind. Alternativ kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Wickelanfang bzw. ein Wickelelement aus mindestens einer der Materialbahnen erzeugbar ist, um das die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind. Der Wickelanfang kann beispielsweise mittels eines in die Wickelstation, insbesondere in die Wickelzone, hineinragenden Eingriffselements und/ oder mittels einer strukturierten Oberfläche erzeugbar sein. Alternativ oder ergänzend kann mindestens eine der Materialbahnen mittels eines in die Wickelstation, insbesondere in die Wickelzone, hineinragenden Eingriffselements und/oder mittels einer strukturierten Oberfläche in Wirkverbindung bringbar sein, um den Wickelprozess zu beginnen. Weiter bevorzugt ist das Eingriffselement und/oder die strukturierte Oberfläche ein Bereich oder ein Element mindestens eines der Wickelmittel. Die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise als Erhebung oder als Vertiefung, insbesondere eine Rille oder Ausnehmung, ausgebildet und eingerichtet sein.
  • Durch die in Wirkverbindung stehenden mindestens drei Wickelmittel der Wickelzone ist die Funktion gegeben, dass die Materialbahnen bei einer zumindest bereichsweisen Anlage mit mindestens einem der Wickelmittel wickelbar sind, wobei die Wickelmittel derart zueinander ausgebildet und eingerichtet sind, dass diese die Materialbahnen um die Längsachse der zu wickelnden Materialbahnenwickel aufwickeln. Die Wickelmittel sind hierzu vorzugsweise dynamisch zueinander ausgebildet und eingerichtet, um eine Veränderung der Wickelzone bereitzustellen, die bevorzugt in Verlauf der Wickelung an die gewünschte Kontur des Materialbahnenwickels anpassbar ist. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann es zweckdienlich sein, dass weitere Zusatz- und/oder Hilfsstoffe während der Wickelung auf mindestens einer Oberfläche der um das Wickelelement zu wickelnden Materialbahnen einbringbar sind, um die Materialbahnen zumindest bereichsweise miteinander zu fixieren. Eine Fixierung kann beispielsweise für einen Transport der Materialbahnen innerhalb einer Vorrichtung, einer Maschine oder eines Anlagenkomplexes vorteilhaft sein. Derartige Wickelprozessanlagen können vorzugsweise weitere Mittel und/oder Elemente umfassen, um eine Einbringung von Zusatz- und/oder Hilfsstoffen und/oder eine anschließende Wickelung zu unterstützen und/oder auszubilden und einzurichten.
  • Die Materialbahnen sind vorzugsweise Endlosbahnen und umfassen weiter bevorzugt mindestens eine Materialbahn eines Separatormaterials, das unter anderem auch als Separatorbahn, Separatormaterialbahn oder Separatorfolie bezeichnet wird. Weiter bevorzugt ist mindestens eine weitere Materialbahn aus einer Anodenbahn oder Kathodenbahn gebildet, die auch als Anode oder Kathode, Anodenmaterialbahn oder Kathodenmaterialbahn, Anodenfolie oder Kathodenfolie etc. bezeichnet werden. Vorzugsweise umfassen die mindestens zwei Materialbahnen zwei Separatormaterialbahnen. Vorzugsweise ist der Wickelanfang innerhalb der Wickelzone aus mindestens einer Separatormaterialbahn erzeugbar, indem die bereitgestellten Materialbahnen zumindest einen ersten Abschnitt aus Materialbahnen umfassen, die aus mindestens einer Separatormaterialbahn bestehen. Zur Erzeugung eines Wickelanfangs sind die Separatormaterialbahnen innerhalb der Wickelzone in Wirkverbindung mit mindestens einem Wickelmittel bringbar, wodurch die mindestens eine Separatormaterialbahn zu einem Wickelanfang erzeugbar ist, um den die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind.
  • Es ist im Sinne der Erfindung nicht erforderlich, dass nur zwei Materialbahnen zur Herstellung von gewickelten Energiezellen vorgesehen sind. Es kann weiter bevorzugt vorgesehen sein, dass die Materialbahnen, insbesondere zwei Separatormaterialbahnen und mindestens eine weitere Materialbahn, beispielsweise eine Anoden- und/oder Kathodenmaterialbahn umfassen. Die Anoden- oder Kathodenmaterialbahn ist bevorzugt zwischen zwei Separatormaterialbahnen angeordnet, um die entsprechenden Ausgangsmaterialien für eine Energiezelle bereitzustellen. Darüber hinaus können dem Materialbahnenwickel bevorzugt weitere Materialien oder Bearbeitungsschritte zugefügt werden, um die Energiezelle zu bilden. Bei der übereinanderliegenden Anordnung der Materialbahnen ist es nicht wesentlich, dass sämtliche Materialbahnen über den gesamten Zeitraum des Transports übereinanderliegen. Übereinanderliegend im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Materialbahnen zumindest abschnittsweise übereinanderliegend angeordnet sind. Übereinanderliegend im Sinne der Erfindung kann daher bedeuten, dass die Materialbahnen beabstandet oder im Wesentlichen abstandsfrei übereinanderliegend angeordnet sind, wobei weiter bevorzugt eine im Wesentlichen kongruente Anordnung der Materialbahnen vorgesehen ist. Bei einer beabstandeten Anordnung der Materialbahnen sind diese vorzugsweise zumindest teilweise mittels eigenständiger Transportmittel transportierbar, bei einer abstandsfreien Anordnung sind die Materialbahnen vorzugsweise mit einem einzigen Transportmittel transportierbar. Bei mehreren Materialbahnen ist es somit denkbar, dass eine der Materialbahnen nur für einen gewissen Abschnitt auf einer weiteren Materialbahn angeordnet ist, vorzugsweise ist denkbar, dass eine Anoden- oder Kathodenmaterialbahn jeweils vollständig auf einer Separatormaterialbahn anordenbar ist und/oder von einer Separatormaterialbahn bedeckt ist.
  • Unter den Erfindungsgedanken fallen gleichermaßen Vorrichtungen, die derart in der Breite angepasst sind, dass gleichzeitig eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen parallel zu Materialbahnenwickel herstellbar sind. Vorzugsweise sind derartige erfindungsgemäße Vorrichtungen insbesondere in der (Maschinen-) Breite variabel ausgebildet und eingerichtet, so dass jeweils mehrere Materialbahnen nebeneinander bzw. parallel mittels der Transporteinrichtung transportierbar sind. Mit einer einzigen Vorrichtung sind somit eine Mehr- oder Vielzahl von mindestens zwei Materialbahnen mittels der Wickeleinrichtung zu entsprechenden Materialbahnenwickel wickelbar. Anders ausgedrückt werden auf einer Vorrichtung eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen parallel verarbeitet, indem die Vorrichtungsbestandteile in der Breite entsprechend angepasst sind, um eine parallele Wickelung in Richtung der Längsachse der Energiezelle durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone bereitzustellen. Hierzu sind die vorgesehenen Einrichtungen, Stationen und die jeweiligen Mittel korrespondierend anzupassen, um eine Skalierbarkeit in der Breite bereitzustellen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel in seiner Anordnung derart veränderbar ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Wickelzone in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen vergrößer- und/ oder verringerbar ist. Durch die Veränderbarkeit der Wickelzone kann mittels der Wickelmittel direkt Einfluss auf den Wickelprozess genommen werden, indem ein Freiheitsgrad mindestens eines der Wickelmittel die Dynamik während der Wickelung verändert. Auf diese Weise ist beispielsweise ein Bewegungsmuster auf die zu wickelnden Materialbahnen eintragbar, was z. B. in einer Positionsänderung resultiert. Durch die Veränderbarkeit der Anordnung mindestens eines der Wickelmittel ist ein Ortswechsel der Wickelung während des Wickelprozesses innerhalb der Wickelzone erzeugbar, wodurch die Wickelung des zu erzeugenden Materialbahnenwickels entlang der Wickelstation veränderlich ausgebildet und eingerichtet ist, wobei zum Beispiel ein Positionswechsel innerhalb der Wickeleinrichtung vorgesehen sein kann. Darüber hinaus kann durch die vergrößer- und/oder verringerbar ausgebildete und eingerichtete Wickelzone insbesondere die Intensität der Wickelung gesteuert werden, um einerseits eine losere und/oder eine gespanntere Wickelung auszubilden und einzurichten. Weiter ist durch die Veränderbarkeit mindestens eines der Wickelmittel der potentielle Wickelraum derart veränderbar, dass die Wickelzone in Verlauf der Wickelung bei einer Anlage mindestens einer Materialbahn sukzessive vergrößerbar ist, um einen ausreichend großen Bereich während des Wickelprozesses auszubilden und einzurichten. Nach der entsprechend vorgesehenen Wickelung ist die Wickelzone bevorzugt wieder verringerbar, insbesondere durch Zusammenfahren der oder des Wickelmittel/s, um anschließend einen erneuten Wickelprozess mit den nachfolgenden Materialbahnen zu starten. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines der Wickelmittel bei der Anlage mindestens einer Materialbahn in der Anordnung derart veränderbar, vorzugsweise ist der Abstand mindestens eines der Wickelmittel zu der mindestens einen Materialbahn verringerbar, dass die Wickelzone in ihrer Ausdehnung verringerbar ist, um einen Wickelanfang zu erzeugen, der auch als Wickelelement bezeichnet werden kann, um das die Materialbahnen zu einem Materialbahnenwickel wickelbar sind. Weiter bevorzugt sind die Dimensionen, die Materialien sowie die Abmessungen der Wickelmittel und/oder der Wickelzone je nach Dicke oder Länge der zu wickelnden Materialbahnenwickel bzw. dem vorgesehenen Durchmesser oder der Intensität der Wickelung des Materialbahnenwickels ausgewählt. Die Anzahl der Wickelumdrehungen in der Wickelzone ist vorzugsweise aus der Materialbahnenlänge vorbekannt, wodurch ein gezieltes Anhalten und/oder Übergeben an eine weitere Einheit mit einer definierten Nahtlage der letzten äußeren Umwicklung des Materialbahnenwickels mittels der Wickelmittel gegeben ist.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens zwei der Wickelmittel eine sich in eine Längsachse erstreckende Anlagefläche zur zumindest bereichsweisen Anlage mit den Materialbahnen aufweisen, wobei die Anlagefläche zumindest der Länge der Längsachse des zu wickelnden Materialbahnenwickels entspricht. Die Anlagefläche kann einerseits als Stützfunktion während des Wickelprozesses dienen und andererseits kann diese zur Initiierung des Wickelvorgangs ausgebildet und eingerichtet sein. Vorzugsweise entsprechen sämtliche Wickelmittel in ihrer Längsausdehnung zumindest der Länge der Längsachse der zu wickelnden Materialbahnenwickel, weiter bevorzugt sind die Längsausdehnungen der Längsachse der Wickelmittel größer als die zu wickelnden Materialbahnenwickel bzw. größer als die Breite der Materialbahnen. Die Anlagefläche kann in bevorzugten Ausführungsformen statisch bzw. ortsfest oder dynamisch bzw. beweglich ausgebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anlageflächen der Wickelmittel arretierbar sind, um beispielsweise eine statische Gegenlage auszubilden und einzurichten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei der Wickelmittel drehbar gelagert, vorzugsweise antreibbar ausgebildet und eingerichtet. Durch die drehbar gelagerten Wickelmittel sind die Materialbahnen oder der erzeugte Wickelanfang oder ein Wickelelement rotierbar oder können durch die Wickelmittel zur Erzeugung des Materialbahnenwickels rotiert werden, wodurch der Wickelprozess erzeugbar ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn mindestens eines der Wickelmittel antreibbar ausgebildet und eingerichtet ist, um eine vorgesehene Wickelung auszuführen. Vorzugsweise sind sämtliche Wickelmittel drehbar oder antreibbar ausgebildet und eingerichtet, was mittels einer bevorzugten Steuer- und/oder Regelungseinheit bedarfsweise steuer- und/oder regelbar ist. Durch die drehbar oder antreibbar ausgebildeten Wickelmittel ist es beispielsweise möglich, die Wickelgeschwindigkeit, die Wickelintensität und/oder den Wickelort zu beeinflussen. Durch die gesteuerte und/oder geregelte Drehbarkeit des oder der Wickelmittel/s ist die Anzahl der Wickelumdrehungen während des Wickelprozesses vorbestimmbar, insbesondere in Abhängigkeit einer vorbekannten Materialbahnenlänge. Der Wickelprozess ist somit planbar und in Abhängigkeit der gewünschten Materialbahnenwickel entsprechend veränderbar ausgebildet und eingerichtet.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Wickelmittel derart zueinander beweglich angeordnet sind, dass die Beabstandung mindestens eines der drei Wickelmittel zu den weiteren Wickelmitteln in Verlauf des Wickelns vergrößerbar ist, um die Wickelzone zu erweitern. Auf diese Weise kann während des Wickelprozesses die Wickelzone entsprechend der vorgesehenen Erzeugung des Materialbahnenwickels anpassbar sein. Während des Wickelprozesses erfahren die gewickelten Materialbahnen eine Durchmesseränderung innerhalb der Wickelstation, so dass die Wickelzone in der Regel vergrößert werden muss. Es ist demnach im Bedarfsfall erforderlich, dass mindestens eines der Wickelmittel ausweichbar ausgebildet und eingerichtet ist. Die Wickelmittel sind bevorzugt gegen eine Federkraft beweglich ausgebildet und eingerichtet, um eine automatische Beabstandung bei einem Krafteintrag durch die erzeugte Wickelung bereitzustellen. Weiter bevorzugt sind mindestens zwei der Wickelmittel drehbar gelagert ausgebildet und eingerichtet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mindestens zwei der Wickelmittel während des Wickelns entlang des Transportabschnitts im Wesentlichen korrespondierend zueinander bewegbar, wobei mindestens eines der Wickelmittel derart veränderbar ist, dass die Wickelzone erweiterbar ist. Bei der Wickelung ist es erforderlich, dass ein gleichmäßiger Materialbahnenwickel erzeugbar ist, was beispielsweise durch mindestens zwei korrespondierende Wickelmittel unterstützt werden kann. Diese können beispielsweise den Materialbahnenwickel während der Wickelung stützen oder den Wickelanfang oder das Wickelelemente aufnehmen, um eine gleichmäßige Wickelung zu erzeugen. Das Wickelmittel, das zur Erweiterung der Wickelzone vorgesehen ist, bevorzugt nicht eines der korrespondierend zueinander bewegbaren Wickelmittel. „Korrespondierend“ bewegbar bedeutet einerseits, dass diese im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit antreibbar sind und/oder mit einer selben Beabstandung von dem Zentrum der Wickelzone nach außen oder innen bewegbar ausgebildet und eingerichtet sind. Unter „korrespondierend“ sind geringfügige Abweichungen bei der Bewegung oder Anordnung der Wickelmittel umfasst. Die Erweiterung des entsprechenden Wickelmittels ist beispielsweise mittels einer Kurvensteuerung ausbildbar, wobei ein definierter Abstand zwischen den jeweiligen Wickelmitteln sowie eine Vergrößerung der Wickelzone ausführbar ist.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel als Wickelgegenlageelement ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Materialbahnen zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln und dem Wickelgegenlageelement wickelbar sind. Das Wickelgegenlageelement ist in Verbindung mit den Wickelmitteln zur Erzeugung des Materialbahnenwickel durch Wickeln der Materialbahnen ausgebildet und eingerichtet. Die Materialbahnen werden durch die Wickelmittel in Anlage mit dem Wickelgegenlageelement in Richtung der Längsachse der Energiezelle aufgewickelt, wodurch unter anderem in Abhängigkeit einer vorgegebenen oder vorgesehenen Länge der Materialbahnen ein entsprechender Materialbahnenwickel erzeugbar ist. Die Materialbahnen können in vorgesehenen Längen und/oder Breiten zuführbar sein, um einen entsprechenden Materialbahnenwickel einer vorgegebenen Länge der Materialbahnen zu erzeugen. Die Wickelmittel und/oder das Wickelgegenlageelement können steuer- und/oder regelbar sein, um eine gewünschte Wickelung auszubilden und einzurichten. Auf diese Weise ist insbesondere die Dauer, der Krafteintrag und/oder die Geschwindigkeit der Wickelung einstellbar. Weiter bevorzugt können mittels der Wickelmittel und/oder des Wickelgegenlageelements weitere Faktoren bei der Herstellung der Materialbahnenwickel beeinflusst werden, beispielsweise die Temperaturzufuhr, (Anpress-) Drücke, Transportgeschwindigkeiten etc. Das Wickelgegenlageelement kann grundsätzlich aus jedem geeigneten Material und/oder Form gebildet sein. Das Wickelgegenlageelement kann beispielsweise ein Transportband und/oder eine oder mehrere Walzen, Trommeln, Rollen oder allgemein Rotationskörper umfassen. Darüber hinaus kann es zweckdienlich sein, dass das Wickelgegenlageelement antreibbar oder starr sowie alternativ oder ergänzend gegen eine Federkraft ausweichbar ausgebildet und eingerichtet ist. Weiter bevorzugt ist mittels des Wickelgegenlageelements die Konfiguration, die Gestaltung und/oder die Wickelgeschwindigkeit des zu wickelnden Materialbahnenwickels einstellbar, steuerbar und/oder regelbar ausgebildet und eingerichtet.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens drei Wickelmittel als zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete rotierende Wickelstangen und als das Wickelgegenlageelement ausgebildet und eingerichtet sind. Durch die im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten rotierenden Wickelstangen in Verbindung mit dem Wickelgegenlageelement ist eine zuverlässige Möglichkeit gegeben, um die Materialbahnenwickel gleichmäßig in der Wickelzone zu erzeugen. Hierzu sind bevorzugt die Wickelstangen sowie das Wickelgegenlageelement antreibbar ausgebildet und im Wesentlichen synchron zueinander gesteuert und/ oder geregelt. Das Wickelgegenlageelement kann in bevorzugten Ausführungsformen als angetriebenes Transportband/Transportriemen oder als angetriebene Trommel ausgebildet und eingerichtet sein. Die Wickelmittel sind derart zueinander ausgebildet und eingerichtet, dass diese den Abstand zueinander während der Wickelung vergrö-ßern, um die Wickelzone zu erweitern. Die Positionen der Wickelstangen und/oder des Wickelgegenlageelementes können/kann hierzu vorzugsweise kurvengesteuert ausgebildet und eingerichtet sein oder das/die entsprechende/n Bestandteil/e kann/können auf einem kurvengesteuerten Körper angeordnet sein. Weiter bevorzugt kann jedes der Wickelmittel einzeln seinen Abstand zur Mitte der Wickelzone ändern, oder zu zweit oder alle drei gemeinsam, mit gleichen oder unterschiedlichen Abstandsveränderungen. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Mittelpunkt der Wickelung frei und variabel veränderbar ist, wodurch gewünschte Wickelgeometrien sowie Wickelorte erzeugbar sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann mindestens eines der Wickelmittel bzw. die Wickelstangen mit einem Elektroantrieb und/oder kontaktierender oder kontaktloser Signal- und Leistungsübertragung ausgebildet und eingerichtet sein. Somit sind in einer einzelnen Wickelstation verschiedene Wickelgeometrien oder Ausprägungen erzeugbar, wobei jeweils eine individuelle und der vorgesehenen Wickelung entsprechende Wickelzone ausbildbar und einrichtbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine der zwei rotierenden Wickelstangen und/oder der zwischen den zwei Wickelstangen auftretende Spalt zumindest bereichsweise unterdruckbeaufschlagt ausgebildet und eingerichtet, um mindestens eine der Materialbahnen, den Materialbahnenwickel oder ein Wickelelement in Eingriff mit mindestens einer der Wickelstange zu bringen und/oder zu halten. Der Unterdruck kann beispielsweise in Form eines Vakuums bereitstellbar sein. Weiter bevorzugt ist mindestens eine der zwei Wickelstangen rotierbar ausgebildet und eingerichtet, um mindestens eine zwischen den zwei Wickelstangen angeordnete Materialbahn oder ein Wickelelement mit den Materialbahnen durch Drehbewegung „gegen“ das Vakuum zu dem Materialbahnenwickel aufzuwickeln. Auf diese Weise ist das Wickelgegenlageelement ggf. obsolet bzw. lediglich als Führungselement erforderlich um einen Materialbahnenwickel zu erzeugen.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement als drehbar angetriebener Rotationskörper ausgebildet und eingerichtet ist. Der Rotationskörper kann die Materialbahnen direkt transportieren oder eine Transportlage zum Transport der Materialbahnen umfassen. Auf dem Rotationskörper ist vorzugsweise mindestens eines der Wickelmittel angeordnet, die in Verlauf der Umlaufrichtung des Rotationskörpers rotierbar sind. Das oder die Wickelmittel ist/sind weiter bevorzugt jeweils ebenfalls auf dem Rotationskörper rotierbar angeordnet. Der Rotationskörper bietet den Vorteil, dass während der Wickelung vorzugsweise automatisch ein Weitertransport der Materialbahnen ausgebildet und eingerichtet ist, wodurch ein kontinuierlicher Herstellungsprozess der Energiezellen erzeugbar ist. Die Herstellung des Materialbahnenwickels ist bevorzugt in maximal einer Umdrehung des Rotationskörpers ausführbar. In bevorzugten Ausführungsformen sind sämtliche der für eine Wickelzone erforderlichen Wickelmittel an dem Rotationskörper befestigt und entlang des Umfangs des Rotationskörpers transportierbar ausgebildet und eingerichtet. Die Materialbahnen werden auf diese Weise gleichzeitig durch den Rotationskörper transportiert und in der durch die Wickelmittel gebildeten Wickelzone zu einem Materialbahnenwickel erzeugt. Anschließend ist der entsprechend erzeugte Materialbahnenwickel unterbrechungsfrei abgebbar, wodurch ein neuer Wickelprozess mittels der Wickelmittel ausführbar ist. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann es zweckdienlich sein, dass ein einziger Rotationskörper eine Mehr- oder Vielzahl an Wickelmitteln zur parallelen oder aufeinanderfolgenden Erzeugung von Materialbahnenwickeln umfasst. Vorzugsweise ist der drehbar angetriebene Rotationskörper als drehbar angetriebene Trommel ausgebildet und eingerichtet.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass auf dem Umfang des drehbar angetriebenen Rotationskörpers mindestens zwei Wickelmittel oder das Wickelgegenlageelement angeordnet sind/ist.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Wickelgegenlage und/oder der Rotationskörper zumindest bereichsweise eine beschichtete Oberfläche auf, wobei die beschichtete Oberfläche insbesondere zur Ausbildung unterschiedlicher Gleiteigenschaften mindestens einer der Materialbahnen auf der Wickelgegenlage und/oder auf dem Rotationskörper vorgesehen ist. Die beschichtete Oberfläche kann insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet sein, das Gleiten mindestens einer der Materialbahnen und/oder des Materialbahnenwickels zu verbessern, das heißt die Reibungskraft zu verringern, oder das Gleiten mindestens einer der Materialbahnen und/oder des Materialbahnenwickels zu reduzieren, das heißt die Reibungskraft zu vergrößern.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der drehbar angetriebene Rotationskörper mindestens ein rotierbares Trägerelement zur Anordnung der mindestens zwei Wickelmittel und/oder des Wickelgegenlageelements umfasst/umfassen. Das rotierbare Trägerelement ist vorzugsweise ortsfest mit dem Rotationskörper verbunden, wobei die Rotierbarkeit des Trägerelements durch die Rotation des Rotationskörpers ausbildbar ist. Bevorzugt sind die Wickelmittel und das Wickelgegenlageelement entlang des Trägerelements beweglich ausgebildet und eingerichtet, um die Veränderbarkeit der Wickelzone bereitzustellen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Wickelgegenlageelement als eine flächige Wickelbahn ausgebildet und eingerichtet, wobei die Wickelzone in Verbindung mit den Wickelmitteln entlang der Wickelbahn bildbar ist. Die Wickelbahn ist beispielsweise mindestens ein angetriebenes oder antreibbares Transportband, um eine Positionsänderung der Materialbahnen bzw. des Materialbahnenwickels während des Wickelprozesses bereitzustellen. Die Wickelbahn ist weiter bevorzugt ein Bändersystem aus mehreren Bändern, die vollflächig oder nur in Teilbereichen flächig ausgebildet sind, in denen der Wickelprozess erzeugbar ist. Zum Antrieb und/oder zur Lagerung der Wickelbahn können mindestens zwei Wickelbahnelemente vorgesehen sein, die insbesondere auch zur Erzeugung einer Bandspannung und/oder einem Ausweichen/Veränderbarkeit der Wickelzone während des Wickelprozesses ausgebildet und eingerichtet sind.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiter mindestens eine Schneideeinrichtung umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens eine der Materialbahnen und/oder den Materialbahnenwickel quer oder längs zur Transportrichtung zu schneiden, vorzugsweise vor und/oder nach der Wickeleinrichtung angeordnet. Die mindestens eine Schneideeinrichtung ermöglicht es, mindestens eine oder jede der Materialbahnen und/oder den Materialbahnenwickel zu schneiden. Die Schneideeinrichtungen sind vorzugsweise zum Ablängen von Endlosbahnen vorgesehen, alternativ oder ergänzend können die Schneideeinrichtung vorgesehen sein, den gebildeten Materialbahnenwickel in einer vorgegebenen Länge, Breite und/oder Form zu schneiden. Durch die Schneideeinrichtung ist ein breiteres Anwendungsspektrum für die Vorrichtung gegeben, indem beispielsweise breitere Materialbahnen zu schmaleren Materialbahnen mit gewünschten Abmessungen zugeschnitten werden können. Darüber hinaus können Materialbahnen entsprechend eines vorgegebenen Zuschnitts geschnitten werden. Weiter bevorzugt ist mittels der Schneideeinrichtung alternativ oder ergänzend auch ein anderweitiges Schnittmuster ausführbar, beispielsweise spezielle Aussparungen, Leiterbahnen oder spezifische weitere Schnittbilder. Die Schneideeinrichtungen können beispielsweise durch ein Schneidmittel und eine Gegentrommel ausgebildet und eingerichtet sein. Das Schneidmittel schneidet hierzu die auf der Gegentrommel geführten Materialbahnen mit der vorgegebenen Schnittfolge oder Länge, welche durch den Schneidvorgang und/oder das entsprechende Schneidmittel definiert ist. Die Schneideeinrichtung kann vorzugsweise eine Stanz-, Laser-, Messer- oder Thermoschneideeinrichtung umfassen und zur Ausführung des Schneidevorgangs ausgebildet und eingerichtet sein. Alternativ oder ergänzend kann die mindestens eine Schneideeinrichtung ein auf der mindestens einen Oberfläche anzuordnendes Wickelelement vor und/oder nach der Anordnung auf der Materialbahn entsprechend einer vorgegebenen Länge, Breite und/oder Form schneiden.
  • Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel zumindest bereichsweise temperierbar und/oder druckbelastbar ausgebildet und eingerichtet ist, um in der Wickelzone zumindest bereichsweise eine Temperatur und/ oder Druck auf die Materialbahnen oder den Materialbahnenwickel einzutragen. Auf diese Weise ist beispielsweise ein Laminieren der Materialbahnen und/oder des Materialbahnenwickel möglich, um diese zumindest bereichsweise miteinander zu verbinden. Alternativ oder ergänzend kann eine Einrichtung zum Eintrag von Hilfs- und/oder Zusatzstoffen vorgesehen sein, um beispielsweise ein reversibles oder irreversibles Verbinden der Materialbahnen und/oder des Materialbahnenwickels auszubilden und einzurichten.
  • Eine weitere bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wickeleinrichtung vorgelagert mindestens eine Wickelelementeinbringeinrichtung angeordnet ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle erstreckendes Wickelelement vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche der um das Wickelelement zu wickelnden Materialbahnen zu bringen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Wickelelementeinbringeinrichtung mindestens eine Mulde zur Aufnahme eines Wickelelements. Die Mulde kann allgemein als Kontur angesehen werden und umfasst allgemein eine entsprechende Ausnehmung zur Anordnung mindestens eines Wickelelements, eines Materialbahnenwickels und/oder mindestens einer Materialbahn. Vorzugsweise weist die Wickelelementeinbringeinrichtung eine Mehr- oder Vielzahl an Mulden auf, um eine entsprechende Anzahl an Wickelelementen aufzunehmen und an die Materialbahnen zu übergeben. Zur Sicherung der Wickelelemente können bevorzugt weitere Mittel und oder Eigenschaften vorgesehen sein, beispielsweise eine Unterdruckbeaufschlagung, um das Wickelelement und/oder den Materialbahnenwickel zumindest bedarfsweise zu halten. Vorzugsweise ist das Wickelelement schon vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche der um das Wickelelement zu wickelnden Materialbahnen bringbar, wodurch die Materialbahnen nicht erst bei der Wickelung gemeinsam dem Wickelprozess zugeführt werden müssen, sondern das in Verbindung bringen des Wickelelements mit mindestens einer Oberfläche der Materialbahnen und das anschließende Wickeln kann örtlich getrennt voneinander erfolgen. Anders ausgedrückt ist der Vorgang der Wickelung der Materialbahnen nicht an die Bereitstellung des Wickelelements gebunden. Die Wickelmittel können weiter bevorzugt eine Doppelfunktion bei der Wickelelementeinbringung sowie bei der Wickelung bereitstellen, indem das Wickelelement mindestens einem, bevorzugt zwei Wickelmitteln, weiter bevorzugt zwei auf dem Rotationskörper angeordneten Wickelmitteln, zuführbar ist, um mindestens eine der Materialbahnen in Wirkverbindung mit dem Wickelelement zu bringen und anschließend die Wickelung mittels des oder den Wickelmittel/s innerhalb der Wickelzone auszubilden und einzurichten. Sofern die Wickelelementeinbringeinrichtung von der Wickeleinrichtung getrennt ist, können die mit dem Wickelelement versehenen Materialbahnen bevorzugt mittels der dafür vorgesehenen Wickelmittel gewickelt werden. Durch die Einbringung eines Wickelelements und der Erzeugung eines ein Wickelement enthaltenden Materialbahnenwickels sind unterschiedliche Möglichkeiten der Nutzung eines Wickelelements gegeben, das durch das bevorzugte Verbleiben in dem Materialbahnenwickel unterschiedliche Zusatzfunktionen in der Energiezelle ausbilden kann. Derartige Wickelelemente werden alternativ auch als Wickelkern, Hilfskern oder Hilfselement bezeichnet. Das Material des Wickelelements ist nicht erfindungsrelevant und es können grundsätzlich sämtliche Materialien vorgesehen sein, die eine Herstellung/Wickelung einer Energiezelle unter Berücksichtigung der eingesetzten Materialbahnen ermöglichen. Vorzugsweise können als Materialien für die Wickelelemente Kunststoffe, besonders bevorzugt PE oder PP, vorgesehen sein. Es ist allerdings jeder andere Werkstoff denkbar, wie z.B. Aluminium oder Kupfer, es muss nur kompatibel zu einer gegebenenfalls bevorzugt vorgesehen Zellchemie der Energiezelle sein. Das Wickelelement kann auf diese Weise positive Aspekte für eine bevorzugt vorgesehene flüssige Zellchemie (z. B. Elektrolyt) aufweisen, indem das Wickelelement beispielsweise als Speichermedium hierfür ausgebildet und eingerichtet ist. Vorzugsweise ist das Wickelelement porös ausgebildet und eingerichtet. Weiter kann das Wickelelement eine Stützfunktion für die zu wickelnden Materialbahnen darstellen, wodurch bessere mechanische Eigenschaften der Energiezelle bereitgestellt werden können. Zudem kann es zweckdienlich sein, dass das Wickelelement nach der Wickelung nicht mehr von dem Materialbahnenwickel getrennt wird, wodurch die Gefahr von Beschädigungen oder Qualitätseinbußen an der Energiezelle minimiert wird. Vorzugsweise wird das Wickelelement auf der obersten Materialbahn der zu wickelnden Materialbahnen aufgebracht. Alternativ kann das Wickelelement beispielsweise auf zwei der Materialbahnen aufgebracht werden. Das in Wirkverbindungbringen des Wickelelements mit mindestens einer Oberfläche erfolgt weiter bevorzugt durch eine zumindest zeitweise Fixierung des Wickelelements auf oder mit mindestens einer der Materialbahnen. Die mit dem Wickelelement in Wirkverbindung gebrachten Materialbahnen können vorzugsweise gezogen und bewegt werden und gemeinsam „als eine Materialbahn“ dem Wickelprozess zugeführt werden. In bevorzugten Ausführungsformen kann mehr als ein Wickelelement vorgesehen sein, um das die Materialbahnen zu dem Materialbahnenwickel wickelbar sind.
  • Das in Wirkverbindungbringen des Wickelelements mit mindestens einer Oberfläche der Materialbahnen ist vorzugsweise irreversibel, so dass das Wickelelement mit mindestens einer Materialbahn fest miteinander verbunden ist. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann es zweckdienlich sein, dass das Wickelelement reversibel mit mindestens einer Oberfläche der um das Wickelelement zu wickelnden Materialbahnen eingebracht ist. Eine Fixierung des Wickelelements kann beispielsweise für einen Transport der Materialbahnen innerhalb der Vorrichtung, einer Maschine oder einem Anlagenkomplex vorteilhaft sein. Derartige Wickelprozessanlagen können vorzugsweise weitere Mittel und/oder Elemente umfassen, um eine Einbringung des Wickelelements und/oder eine anschließende Wickelung zu unterstützen und/oder auszubilden und einzurichten.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Wickeleinrichtung nachgelagert mindestens eine zur Abgabe der Materialbahnenwickel ausgebildete und eingerichtete Abgabeeinrichtung angeordnet. Die Abgabeeinrichtung übernimmt die Materialbahnenwickel von der Wickeleinrichtung oder der Transporteinrichtung, um eine kontinuierliche Herstellung von Energiezellen zu ermöglichen. Die Abgabeeinrichtung ist weiter bevorzugt derart ausgebildet und eingerichtet, dass diese ein von der Wickeleinrichtung erzeugten Materialbahnenwickel übergeben bekommt oder dass ein abgegebener Materialbahnenwickel durch die Abgabeeinrichtung aufnehmbar ist. Die Abgabeeinrichtung ist bevorzugt nach der Wickelstation oder der Transporteinrichtung, insbesondere nach dem Rotationskörper, angeordnet. Mittels der Abgabeeinrichtung ist weiter bevorzugt ein Haftmittel an und/oder auf den Materialbahnenwickel aufbringbar, um den Materialbahnenwickel zumindest zeitweise im Wesentlichen formstabil zu sichern. Das Haftmittel kann beispielsweise ein Klebestreifen sein.
  • Die Aufgabe wird auch durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst, dass der Materialbahnenwickel in einer Wickelzone der Wickelstation gewickelt wird, wobei die Materialbahnen in Richtung der Längsachse der Energiezelle durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone gewickelt werden, wobei die Wickelzone im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel gebildet wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird sichergestellt, dass die mindestens zwei Materialbahnen zuverlässig und einheitlich zu einem Materialbahnenwickel gewickelt werden. Durch die Erzeugung eines Materialbahnenwickels durch die Anlage der mindestens zwei Materialbahnen an die Wickelzone ist es beispielsweise möglich, dass der Transport der Materialbahnen von der Wickelung getrennt wird, so dass die Energiezellen in einem kontinuierlichen Prozess hergestellt werden können. Die Materialbahnenwickel werden in einer dafür vorgesehenen Wickelzone durch die Wickelmittel gewickelt. Die Materialbahnen sind auf diese Weise kontinuierlich zuführbar, wodurch die Herstellung der Materialbahnenwickel ebenfalls kontinuierlich erzeugbar ist. Die übereinanderliegend bereitgestellten Materialbahnen werden der Wickelzone zentral zugeführt, so dass keine separate Handhabung der zu wickelnden Materialbahnen um einen festen Wickelkern erforderlich ist. Die Wickelzone kann vorzugsweise dynamisch ausgebildet sein. Die Wickelung erfolgt durch die Wickelmittel, indem der zu erzeugende Materialbahnenwickel während des Wickelprozesses vorzugsweise durch mindestens eines der Wickelmittel angetrieben wird. Durch die zumindest bereichsweise Anlage der Materialbahnen an die Wickelzone wird eine Möglichkeit bereitgestellt, die Materialbahnen durch die Wickelmittel miteinander in Wirkverbindung zu bringen, um die übereinanderliegenden Materialbahnen entsprechend gemeinsam zu wickeln. Durch die Bildung des Materialbahnenwickels in der Wickelstation werden die Materialbahnen in der Wickelzone gewickelt, wodurch eine kontinuierliche Herstellung von Materialbahnenwickel sowie Energiezellen gegeben ist. Die Materialbahnen können in dem Wickelprozess durch in Wirkverbindungbringen mit den Wickelmitteln gemeinsam mit den gesamten zu wickelnden Materialbahnen aufgewickelt werden. Während des Wickelprozesses sind die aufzuwickelnden Materialbahnen innerhalb der Wickelzone angeordnet und können bei der Zuführung bevorzugt gezogen und bewegt werden und gemeinsam „als eine Materialbahn“ dem Wickelprozess zugeführt werden. Da die Materialbahnen vorzugsweise der Wickelstation mit einer zentralen Wickelzone gemeinsam zugeführt werden, wird die benötigte Anzahl an Zuführungen und/oder Transporteinrichtungen während des Wickelprozesses verringert, wodurch eine schnellere sowie flexiblere Herstellung von Energiezellen gegeben ist. Die zu wickelnden Materialbahnen können zudem flexibler transportiert und mittels der mindestens drei Wickelmittel gewickelt werden, wodurch eine vergrößerte Anzahl an Wickelungen und Geometrien der Energiezellen erzeugbar ist und die Gefahr des Verrutschens oder des Bruchs der Materialbahnen verringert wird. Es ist kein Wickelkern bei den Materialbahnenwickel erforderlich, der im Nachgang an den Wickelprozess entfernt werden muss. Nach der Herstellung eines Materialbahnenwickels kann in der Wickelstation der Wickeleinrichtung verzögerungsfrei der nächste Wickelprozess der Materialbahnen gestartet werden, wodurch eine kontinuierliche Herstellung von gewickelten Energiezellen gegeben ist. Bei der Herstellung des Materialbahnenwickels kann vorzugsweise ein Wickelelement vorgesehen sein, um das die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel gewickelt werden. Alternativ kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Wickelanfang bzw. ein Wickelelement aus mindestens einer der Materialbahnen erzeugbar ist, um das die mindestens zwei Materialbahnen in der Wickelzone mittels der Wickelmittel zu einem Materialbahnenwickel gewickelt werden. Der Wickelanfang kann beispielsweise mittels eines in die Wickelstation, insbesondere in die Wickelzone, hineinragenden Eingriffselements und/oder mittels einer strukturierten Oberfläche erzeugt werden. Alternativ oder ergänzend kann mindestens eine der Materialbahnen derart mittels eines in die Wickelstation, insbesondere in die Wickelzone, hineinragenden Eingriffselements und/oder mittels einer strukturierten Oberfläche in Wirkverbindung gebracht werden, um den Wickelprozess zu beginnen. Weiter bevorzugt ist das Eingriffselement und/ oder die strukturierte Oberfläche ein Bereich oder ein Element mindestens eines der Wickelmittel. Die strukturierte Oberfläche kann beispielsweise als Erhebung oder als Vertiefung, insbesondere eine Rille oder Ausnehmung, ausgebildet und eingerichtet sein.
  • Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere auch auf die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Detail geschilderten Vorzüge verwiesen. Diese gelten in analoger Weise auch für das im Folgenden angegebene erfindungsgemäße Verfahren.
  • Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel in seiner Anordnung während des Wickelns derart verändert wird, dass die Wickelzone in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen vergrößert und/oder verringert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die mindestens drei Wickelmittel derart zueinander bewegt, dass die Beabstandung mindestens eines der drei Wickelmittel zu den weiteren Wickelmitteln in Verlauf des Wickelns vergrößert wird, um die Wickelzone zu erweitern.
  • Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel als Wickelgegenlageelement ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Materialbahnen zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln und dem Wickelgegenlageelement gewickelt werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Transportelement als drehbar angetriebener Rotationskörper ausgebildet und eingerichtet ist, wobei auf dem Umfang des drehbar angetriebenen Rotationskörpers mindestens zwei Wickelmittel oder das Wickelgegenlageelement angeordnet sind/ist, um die Materialbahnen bei einem Transport mittels des Rotationskörpers mit den zwei Wickelmitteln oder mit dem Wickelgegenlageelement in Wirkverbindung zu bringen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Wickelgegenlageelement als eine flächige Wickelbahn ausgebildet und eingerichtet ist, wobei der Materialbahnenwickel in der Wickelzone in Verbindung mit den Wickelmitteln entlang der Wickelbahn gebildet wird.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Materialbahnen und/oder der Materialbahnenwickel quer und/oder längs zur Transportrichtung mittels einer Schneideeinrichtung geschnitten wird/werden, vorzugsweise vor und/oder nach der Wickeleinrichtung angeordnet.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Materialbahnen oder der Materialbahnenwickel in der Wickelzone mittels mindestens eines Wickelmittels zumindest bereichsweise temperiert und/oder druckbelastet werden/wird.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung vorgelagerten Wickelelementeinbringeinrichtung ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle erstreckendes Wickelelement in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche der um das Wickelelement zu wickelnden Materialbahnen gebracht wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Materialbahnenwickel mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung nachgelagert angeordneten Abgabeeinrichtung von der Wickeleinrichtung abgegeben wird.
  • Weitere zweckmäßige und/oder vorteilhafte Merkmale und Weiterbildungen sowie bevorzugte Vorrichtungsgegenstände ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,
    • 2 eine Detailansicht von Wickelmitteln einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,
    • 4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,
    • 5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt und
    • 6 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt.
  • Anhand der vorgenannten Figuren wird die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren näher beschrieben.
  • Die in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen 10 sind exemplarisch als eigenständige und separate Vorrichtung 10 ausgebildet und eingerichtet. Die Erfindung bezieht sich jedoch in gleicher Weise auf eine vergleichbare Vorrichtung 10, die in einer komplexeren Anlage mit mehreren Baugruppen oder vor- und/oder nachgelagerten weiteren Vorrichtungs- oder Maschinenbestandteilen integriert ist. Derartige Vorrichtungen 10 können insbesondere in der (Maschinen-) Breite variabel ausgebildet und eingerichtet sein, so dass mehrere Materialbahnen 11, 12, 13, 14 parallel mittels der Vorrichtung 10 bearbeitet werden können. Anders ausgedrückt können auf einer Vorrichtung 10 eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen 11, 12, 13, 14 parallel verarbeitet werden, indem die Vorrichtungsbestandteile in der Breite entsprechend angepasst sind. Hierzu sind die vorgesehenen Einrichtungen und die jeweiligen Mittel korrespondierend anzupassen, um eine Skalierbarkeit in der Breite bereitzustellen.
  • Die vorgesehenen Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden vorzugsweise in einer Herstellmaschine erzeugt, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 umfassen kann und/oder der eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 nachgelagert angeordnet ist. Eine derartige - in den Figuren nicht dargestellte - Herstellmaschine umfasst vorzugsweise unterschiedliche Schritte, um die entsprechenden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mit den vorgesehenen Eigenschaften zum Herstellen einer gewickelten Energiezelle 17 zu erzeugen. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden in der Regel als Endlosbahnen 16 bereitgestellt und können bereits in vorgesehenen Längen und/oder Breiten vorgeschnitten vorliegen. In einer vorgelagerten Vorrichtung bzw. in vorgelagerten Verarbeitungsschritten können die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 darüber hinaus vorzugsweise zumindest bereichsweise miteinander zu einem Materialbahnenverbund verbindbar sein. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 sind vorzugsweise ausgewählt aus zwei Separatormaterialbahnen 11, 13 und jeweils eine Anodenmaterialbahn 12 und eine Kathodenmaterialbahn 14.
  • 1 sowie 3 bis 6 zeigen jeweils schematisch eine unterschiedliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 dient zur Herstellung von gewickelten Energiezellen 17 aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen 11, 12, 13, 14. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 sind der Vorrichtung 10 zumindest bereichsweise übereinanderliegend mittels mindestens einer Zuführeinrichtung 15 zuführbar, wobei in den dargestellten Ausführungsformen jeweils nur eine Zuführeinrichtung 15 gezeigt ist. Im Sinne der Erfindung können die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 auch mit einem (geringfügigen) Abstand übereinanderliegend transportiert werden. Vorzugsweise können die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 als zumindest bereichsweise verbundener Materialbahnenverbund vorliegen. Alternativ können die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vor dem Wickeln zumindest bereichsweise zu einem Materialbahnenverbund verbunden werden. Die Herstellung des Materialbahnenverbundes erfolgt bevorzugt vor oder mit dem Wickeln. Die übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen 11, 12, 13, 14 sind exemplarisch jeweils als eine einzelne Materialbahn 11, 12, 13, 14 dargestellt, wobei die übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mindestens eine Oberfläche 18 aufweisen. Die Oberfläche 18 der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ist nicht auf die Oberseite beschränkt, sondern kann auch auf der Unterseite der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 angeordnet sein. Unter Oberfläche 18 ist im Grunde sämtliche freie Fläche der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu verstehen. Die Vorrichtung 10 umfasst eine Transporteinrichtung 19 zum zumindest bereichsweisen Transportieren der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in Transportrichtung T entlang eines Transportabschnitts durch die Vorrichtung 10, wobei die Transporteinrichtung 19 mindestens ein Transportelement 20 umfasst. Weiter umfasst die Vorrichtung 10 eine Wickeleinrichtung 21 zum Wickeln der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu einem gewickelten Materialbahnenwickel 22 in einer die Wickeleinrichtung 21 umfassenden Wickelstation 23.
  • Die Vorrichtung 10 zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Wickelstation 23 eine Wickelzone 24 zur Bildung des Materialbahnenwickels 22 in der Wickeleinrichtung 21 umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in Richtung der Längsachse der Energiezelle 17 durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone 24 zu wickeln, wobei die Wickelzone 24 im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel 25, 26, 27 gebildet ist. In der 2 ist exemplarisch eine Detailansicht einer Wickelstation 23 mit drei Wickelmitteln 25, 26, 27 dargestellt, die die Wickelzone 24 bilden. In der Wickelzone 24 liegen die ausschnittsweise dargestellten Materialbahnen 11, 12, 13, 14 an einem der Wickelmittel 27 in Anlage mit der Wickelzone 24, wobei eine Wickelung ausführbar ist. Die bevorzugte Positionsänderbarkeit sowie Rotierbarkeit der Wickelmittel 25, 25, 27 ist durch die entsprechenden Pfeile in der 2 angedeutet. Die Wickelmittel 25, 26, 27 sind in der bevorzugt dargestellten Ausführungsform in beide Richtungen 28 rotierbar sowie in der jeweiligen Anordnung zum Mittelpunkt der Wickelzone 24 positionsbeweglich 29 ausgebildet und eingerichtet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann jeweils auch nur eines der Wickelmittel 25, 26, 27, zwei, drei oder sämtliche der Wickelmitteljeweils rotierbar 28 und/oder positionsbeweglich 29 sein. In der 2 sind die Wickelmittel 25, 26, 27 exemplarisch als rotationssymmetrische Körper, insbesondere Rollen, Trommeln, Stangen, dargestellt. Im Sinne der Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich, dass die Wickelmittel 25, 26, 27 eine derartige Ausgestaltung aufweisen. Es ist lediglich erforderlich, dass bei einer zumindest bereichsweisen Anlage der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 an die Wickelmittel 25, 26, 27 ein Materialbahnenwickel 22 erzeugbar ist. In einer vorteilhaften, in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform ist mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 in seiner Anordnung derart veränderbar ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Wickelzone 24 in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vergrößer- und/oder verringerbar ist. In den 1, 2 und 6 sind die Wickelmittel 25, 26, 27 jeweils mit Pfeilen 29 gekennzeichnet, um die Veränderbarkeit der Anordnung zueinander darzustellen. Indem mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 die Anordnung im Verhältnis zu den weiteren Wickelmitteln 25, 26, 27 verändert, ist die Wickelzone 24 entsprechend vergrößer- oder verringerbar. Durch die Veränderbarkeit der Wickelzone 24 kann mittels der Wickelmittel 25, 26, 27 ein direkter Einfluss auf die zu wickelnden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 bzw. den Materialbahnenwickel 22 genommen werden.
  • In den 1 sowie 3 bis 6 sind die Ausführungsformen der Vorrichtung 10 im Querschnitt dargestellt und exemplarisch ist auf der Zuführeinrichtung 15 und auf der Transporteinrichtung 19 jeweils eine Materialbahn 11, 12, 13, 14 dargestellt. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch können auf derartigen Vorrichtungen 10 eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen 11, 12, 13, 14 gleichzeitig, das heißt beispielsweise nebeneinander, innerhalb der Vorrichtung 10 transportierbar und mittels der mindestens einen Wickeleinrichtung 21 zu einem Materialbahnenwickel 22 sowie zu einer Energiezelle 17 herstellbar sein. Die entsprechenden Vorrichtungsbestandteile sind hierzu bevorzugt in der Breite angepasst, dass eine im Wesentlichen parallele Herstellung von Energiezellen 17 ausführbar ist.
  • Die Wickelungen bei den Materialbahnenwickel 22 sowie bei den Energiezellen17 sind in den Figuren der Einfachheit halber schematisch als übereinanderliegend angeordnete, konzentrische Kreise dargestellt. Eine entsprechende Wickelung von übereinanderliegend angeordneten, konzentrischen Materialbahnen 11 12 ,13, 14 würde im bestimmungsgemäßen Gebrauch im Querschnitt spiralförmig bzw. ohne geschlossene kreisförmige Segmente erscheinen.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen mindestens zwei der Wickelmittel 25, 26 eine sich in eine Längsachse erstreckende Anlagefläche 30 zur zumindest bereichsweisen Anlage mit den Materialbahnen 11, 12, 13, 14 auf, wobei die Anlagefläche 30 zumindest der Länge der Längsachse des zu wickelnden Materialbahnenwickels 22 entspricht. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei der Wickelmittel 25, 26, 27 drehbar gelagert, vorzugsweise antreibbar ausgebildet und eingerichtet. In der 2 sind in der schematischen Detailansicht der Wickeleinrichtung 21 die Wickelmittel 25, 26, 27 als rotierbare Wickelmittel mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt ausgebildet. Die Anlagefläche 30 ist durch die drehbaren Wickelmittel 25, 26, 27 in diesem Fall dynamisch und erstreckt sich über den gesamten Umfang der entsprechenden Wickelmittel 25, 26, 27, wobei jeweils eine Anlage mit den Materialbahnen 11, 12, 13, 14 während der Wickelung vorgesehen ist. Wie in den 3 und 4 kann auch ein flächiges Element als Anlagefläche 30 dienen, um zumindest bereichsweise in Anlage mit den Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu treten.
  • In der 2 ist exemplarisch dargestellt, dass vorzugsweise die mindestens drei Wickelmittel 25, 26, 27 derart zueinander beweglich 29 angeordnet sind, dass die Beabstandung 29 mindestens eines der drei Wickelmittel 25, 26, 27 zu den weiteren Wickelmitteln 25, 26, 27 in Verlauf des Wickelns vergrößerbar ist, um die Wickelzone 24 zu erweitern. Durch die zueinander bewegliche 29 Anordnung mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 ist während des Wickelns die Wickelzone 24 erweiterbar, um den Materialbahnenwickel 22 sicher anzuordnen und entsprechend aufzuwickeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mindestens zwei der Wickelmittel 25, 26 während des Wickelns entlang des Transportabschnitts im Wesentlichen korrespondierend zueinander bewegbar, wobei mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 derart veränderbar ist, dass die Wickelzone 24 erweiterbar ist. Durch die in den 1 bis 6 dargestellten zwei Wickelmittel 25, 26, die bevorzugt drehbar gelagert und weiter bevorzugt antreibbar ausgebildet und eingerichtet sind, kann der Materialbahnenwickel 22 zumindest durch Anlage an die zwei Wickelmittel 25, 26 gleichmäßig aufgewickelt und angeordnet werden. Die zwei Wickelmittel 25, 26 sind insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet den Materialbahnenwickel 22 und/oder die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 abschnittsweise zu halten, beispielsweise mittels Unterdruckbeaufschlagung.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 als Wickelgegenlageelement 31 ausgebildet und eingerichtet, wobei die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln 25, 26 und dem Wickelgegenlageelement 31 wickelbar sind. In den 1, 2, 5 und 6 ist das Wickelgegenlageelement 31 als Körper mit einem im Wesentlichen runden Querschnitt ausgebildet, während das Wickelgegenlageelement 31 der Vorrichtung 10 in den Ausführungsformen der 3 und 4 als flächiges Element ausgebildet ist. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung des Wickelgegenlageelements 31 in Bezug für die Wickelung nicht erfindungsrelevant, sofern jeweils eine Gegenlage während des Wickelprozesses bereitstellbar ist. Das Wickelgegenlageelement 31 bildet während der Wickelung eine entsprechende Stabilität, um den Materialbahnenwickel 22 durch Anlage an die für die Wickelung vorgesehenen Wickelmittel 25, 26, 27 zu stützen und gemäß der vorgesehenen Form zu bilden. Bevorzugt sind die mindestens drei Wickelmittel 25, 26, 27 als zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete rotierende Wickelstangen 32 und als das Wickelgegenlageelement 31 ausgebildet und eingerichtet.
  • Vorzugsweise ist das Transportelement 20 als drehbar angetriebener Rotationskörper 33 ausgebildet und eingerichtet. In bevorzugten Ausführungsformen sind auf dem Umfang 34 des drehbar angetriebenen Rotationskörpers 33 mindestens zwei Wickelmittel 25, 26 oder das Wickelgegenlageelement 31 angeordnet sind/ist. In den 1, 3, 4 und 6 sind auf dem Umfang des Rotationskörpers 33 jeweils zwei zu einer Wickelstation 23 zugehörige Wickelmittel 25, 26 angeordnet. In der 4 sind zwei mal zwei Wickelmittel 25, 26 angeordnet, die in Verbindung mit dem Wickelgegenlageelement 31 jeweils die Wickelstation 23 mit einer daraus resultierenden Wickelzone 24 ausbilden und einrichten. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann es explizit vorgesehen sein, dass eine Mehr- oder Vielzahl an Wickelmitteln 25, 26 oder Wickelgegenlageelementen 31 auf dem Umfang 34 eines Rotationskörpers 33 angeordnet ist, die jeweils in Wirkverbindung mit mindestens einem weiteren Wickelmittel 25, 26, 27 oder einem Wickelgegenlageelement 31 bringbar sind, um eine Wickelzone 24 zu bilden, die zur Bildung des Materialbahnenwickels 22 in der Wickeleinrichtung 21 ausgebildet und eingerichtet ist. Alternativ ist es wie in der Ausführungsform der 5 gezeigt möglich, dass das Wickelgegenlageelement 31 auf dem Umfang des Rotationskörper 33 angeordnet ist, während die weiteren Wickelmittel 25, 26 auf einer weiteren - in den Figuren nicht im Detail gezeigten - Anordnung oder Einrichtung in Eingriff mit dem Wickelgegenelement 31 zur Bildung der Wickelzone 24 bringbar sind.
  • Wie in der Ausführungsform der 6 dargestellt umfasst der drehbar angetriebene Rotationskörper 33 vorzugsweise mindestens ein rotierbares Trägerelement 35 zur Anordnung der mindestens zwei Wickelmittel 25, 26, 27 und/oder des Wickelgegenlageelements 31. In der 6 sind auf dem Trägerelement 35, das weiter bevorzugt direkt mit dem Rotationskörper 33 zum Rotieren in Umlaufrichtung des Rotationskörpers 33 in Wirkverbindung steht, zwei Wickelmittel 25, 26 sowie das Wickelgegenlageelement 31 angeordnet. Ein derartiges Trägerelement 35 kann bedarfsweise ebenfalls bei den Ausführungsformen der 1 und 5 zur Anordnung mindestens eines Wickelmittels 25, 26, 27 vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise ist das das Wickelgegenlageelement 31 als eine flächige Wickelbahn 36 ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Wickelzone 24 in Verbindung mit den Wickelmitteln 25, 26, 27 entlang der Wickelbahn 36 bildbar ist. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist die Wickelbahn 36 beispielsweise mindestens ein angetriebenes oder antreibbares Transportband, um eine Positionsänderung der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 bzw. des Materialbahnenwickels 22 während des Wickelprozesses bereitzustellen. Die Wickelbahn 36 ist weiter bevorzugt ein - in den Figuren nicht im Detail dargestelltes - Bändersystem aus mehreren Bändern, die vollflächig oder nur in Teilbereichen flächig ausgebildet sind. Zum Antrieb und/oder zur Lagerung der Wickelbahn 36 können mindestens zwei Wickelbahnelemente 37 vorgesehen sein, die insbesondere auch zur Erzeugung einer Bandspannung und/oder zu einem Ausweichen/ Veränderbarkeit der Wickelzone 24 während des Wickelprozesses ausgebildet und eingerichtet sind. Zum Ausführen des Wickelprozesses mittels einer Wickelbahn 36 in Verbindung mit mindestens zwei Wickelmitteln 25, 26 sind die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels der Transporteinrichtung 19 in Eingriff mit den mindestens zwei Wickelmitteln 25, 26 bringbar, wobei bei einem Eingriff der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mit der Wickelbahn 36 ein Materialbahnenwickel 22 innerhalb der durch die drei Wickelmittel 25, 26,27 bzw. 36 gebildeten Wickelzone 24 bildbar ist. Vorzugsweise erfolgt sukzessive ein Transport in Transportrichtung T, was einerseits durch den rotierbaren Rotationskörper 33 sowie durch die antreibbare Wickelbahn 36 erzeugbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Vorrichtung 10 weiter mindestens eine Schneideeinrichtung 38, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens eine der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 und/oder den Materialbahnenwickel 22 quer oder längs zur Transportrichtung T zu schneiden, vorzugsweise vor und/oder nach der Wickeleinrichtung 21 angeordnet. In den 1 und 3 bis 6 ist schematisch eine Schneideeinrichtung 38 dargestellt, die zum Schneiden der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ausgebildet und eingerichtet ist. Mittels der Schneideinrichtungen 38 sind die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vorzugsweise hinsichtlich ihrer Länge und/oder in ihrer Breite schneidbar. Alternativ oder ergänzend können zudem die Materialbahnenwickel 22 geschnitten werden und/oder es sind weiter bevorzugt bestimmte Schnittmuster der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ausführbar. Vorzugsweise werden die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in einer vorbestimmten Länge, welche durch die anschließende Wickelung, den Schneidvorgang und/oder das entsprechende Schneidmittel definiert ist, abgelängt. In den 1 und 3 bis 6 ist die Schneideeinrichtung 38 weiter bevorzugt vor der Wickeleinrichtung 21 angeordnet, wodurch vor oder nach der Wickelung die Endlosbahn 16 trennbar ist, um eine kontinuierliche Herstellung der Energiezellen 17 bereitzustellen.
  • In weiteren - in den Figuren nicht im Detail gezeigten Ausführungsformen - ist mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 zumindest bereichsweise temperierbar und/oder druckbelastbar ausgebildet und eingerichtet, um in der Wickelzone 24 zumindest bereichsweise eine Temperatur und/oder Druck auf die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 oder den Materialbahnenwickel 22 einzutragen. Hierzu ist das oder sind die betreffenden Wickelmittel 25, 26, 27 vorzugsweise beheizbar und/oder kühlbar ausgebildet und eingerichtet. Alternativ oder ergänzend kann das oder können die betreffenden Wickelmittel 25, 26, 27 beispielsweise mit einem einstellbaren Druck gegen die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 und/oder gegen den Materialbahnenwickel 22 verfahrbar ausgebildet und eingerichtet sein.
  • Vorzugsweise ist der Wickeleinrichtung 21 vorgelagert mindestens eine Wickelelementeinbringeinrichtung 39 angeordnet, die ausgebildet und eingerichtet ist, ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle 17 erstreckendes Wickelelement 40 vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche 18 der um das Wickelelement 40 zu wickelnden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu bringen. In 4 ist eine Wickelelementeinbringeinrichtung 40 dargestellt, die zur Bereitstellung von Wickelelementen 40 auf mindestens einer Oberfläche 18 der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ausgebildet und eingerichtet ist. In der 4 ist die Wickelelementeinbringeinrichtung 39 bevorzugt als Teilbereich des Transportelements 20 ausgebildet und eingerichtet, der einerseits die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 transportiert und beim Transport der zu wickelnden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 andererseits eine Zuführung des Wickelelements 40 bereitstellt.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist das Wickelelement 40 mittels der Wickelelementeinbringeinrichtung 30 quer oder längs zur Transportrichtung T der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 auf der Oberfläche 18 mindestens einer der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 anordenbar, vorzugsweise fixiert anordenbar. Die fixierte Anordnung ist beispielsweise mittels eines Klebestoffes ausbildbar, was durch eine - in den Figuren nicht gezeigte - Klebstoffauftrageeinrichtung auf dem Wickelelement 40 und/oder der Oberfläche 18 einer der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 aufbringbar ist. Die Fixierung des Wickelelements 40 auf mindestens einer Oberfläche 18 kann besonders bevorzugt mittels Beleimung erfolgen.
  • In weiteren vorteilhaften Ausführungen ist der Wickeleinrichtung 31 nachgelagert mindestens eine zur Abgabe der Materialbahnenwickel 22 ausgebildete und eingerichtete - in den Figuren nicht gezeigte - Abgabeeinrichtung angeordnet. Die Abgabeeinrichtung kann beispielsweise als Greifarm, Transportband, Trommel etc. ausgebildet und eingerichtet sein.
  • Im Folgenden wird das Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert. Das Verfahren dient zur Herstellung von gewickelten Energiezellen 17 aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen 11 12, 13, 14, umfassend die Schritte Zuführen der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels mindestens einer Zuführeinrichtung 15, zumindest bereichsweises Transportieren der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in Transportrichtung T entlang eines Transportabschnitts mittels einer ein Transportelement 20 umfassenden Transporteinrichtung 19, und Wickeln der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zu einem gewickelten Materialbahnenwickel 22 mittels einer eine Wickelstation 23 umfassenden Wickeleinrichtung 21. In den 1 sowie 3 bis 6 sind jeweils entsprechende Vorrichtungen 10 zur Bereitstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt.
  • Dieses Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass der Materialbahnenwickel 22 in einer Wickelzone 24 der Wickelstation 23 gewickelt wird, wobei die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in Richtung der Längsachse der Energiezelle 17 durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone 24 gewickelt werden, wobei die Wickelzone 24 im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel 25, 26, 27 gebildet wird. In der 2 sind exemplarisch drei Wickelmittel 25, 26, 27 dargestellt, die in Wirkverbindung miteinander stehen, um gemeinsam eine Wickelzone 24 zu bilden. Bei derartigen Verfahren können vorzugsweise eine Mehr- oder Vielzahl an Materialbahnen 11, 12, 13, 14 gleichzeitig, das heißt beispielsweise nebeneinander, mittels der mindestens einen Wickeleinrichtung 21 jeweils zu einem Materialbahnenwickel 22 herstellbar sein. Die Wickeleinrichtung 21 mit ihren Wickelmitteln 25, 26, 27 steht dazu in Wirkverbindung mit den mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14, um den Materialbahnenwickel 22 auszubilden.
  • Vorzugsweise wird mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 in seiner Anordnung während des Wickelns derart verändert, dass die Wickelzone 24 in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vergrößert und/oder verringert wird. Dazu können die mindestens drei Wickelmittel 25, 26, 27 derart zueinander bewegt werden, dass die Beabstandung mindestens eines der drei Wickelmittel 25, 26, 27 zu den weiteren Wickelmitteln 25, 26, 27 in Verlauf des Wickelns vergrößert wird, um die Wickelzone 24 zu erweitern. Wie in den 1 bis 6 gezeigt, ist weiter bevorzugt mindestens eines der Wickelmittel 25, 26, 27 als Wickelgegenlageelement 31 ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln 25, 26 und dem Wickelgegenlageelement 31 gewickelt werden.
  • In bevorzugten Ausführungsformen ist das Transportelement 20 als drehbar angetriebener Rotationskörper 33 ausgebildet und eingerichtet, wobei auf dem Umfang 34 des drehbar angetriebenen Rotationskörpers 33 mindestens zwei Wickelmittel 25, 26 oder das Wickelgegenlageelement 27, 31 angeordnet sind/ist, um die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 bei einem Transport mittels des Rotationskörpers 33 mit den zwei Wickelmitteln 25, 26 oder mit dem Wickelgegenlageelement 31 in Wirkverbindung zu bringen. In der 1 sowie den 2 bis 6 ist die Rotierbarkeit des Rotationskörpers 33 anhand von Pfeilen dargestellt, die die Umlaufrichtung 41 des Rotationskörpers 33 verdeutlichen. In den 1, 5 und 6 ist darüber hinaus mit einem Pfeil die Umlaufrichtung 42 von entsprechenden Wickelmitteln 25, 26, 27 dargestellt. Die Umlaufrichtung 41 des Rotationskörpers 33 und der entsprechenden Wickelmittel 25, 26, 27 sind vorzugsweise synchron bzw. korrespondierend zueinander ausgebildet und eingerichtet, damit die Wickelmittel 25, 26, 27 des Rotationskörpers 33 sowie die nicht auf dem Rotationskörper 33 befindlichen Wickelmittel 25, 26, 27 in Wirkverbindung miteinander bringbar sind. Die entsprechenden Wickelmittel 25, 26, 27 weisen daher insbesondere eine im Wesentlichen gleiche Umlaufgeschwindigkeit auf.
  • Das Wickelgegenlageelement 31 kann vorzugsweise auch als eine flächige Wickelbahn 34 ausgebildet und eingerichtet sein, wobei der Materialbahnenwickel 22 in der Wickelzone 24 in Verbindung mit den Wickelmitteln 25, 26 entlang der Wickelbahn 11, 12, 13, 14 gebildet wird. Weiter bevorzugt werden/wird die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 oder der Materialbahnenwickel 22 in der Wickelzone 24 mittels mindestens eines Wickelmittels 25, 26, 27 zumindest bereichsweise temperiert und/oder druckbelastet. Durch die Temperierung oder Druckbelastung können weitere Eigenschaften bei den Materialbahnen 11, 12, 13, 14 und/oder bei dem Materialbahnenwickel 22 erzeugt werden, was durch eine entsprechende Steuerung/Regelung der Dauer der Temperierung oder Druckbelastung entsprechend einstellbar ist. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 werden bevorzugt vor dem Wickelprozess zumindest bereichsweise miteinander verbunden, um gemeinsam der Wickeleinrichtung 21 zugeführt zu werden. Für die Steuerung/Regelung können weiter bevorzugt - in den Figuren nicht im Detail gezeigte - Sensoren vorgesehen sein, insbesondere um die entsprechenden Parameter zu überwachen sowie die entsprechende Steuerung/Regelung auszubilden und einzurichten.
  • In weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird/werden mindestens eine der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 und/oder der Materialbahnenwickel 22 quer und/oder längs zur Transportrichtung T mittels einer Schneideeinrichtung 38 geschnitten, vorzugsweise vor und/oder nach der Wickeleinrichtung 21 angeordnet. In den 1 sowie 2 bis 6 ist schematisch eine Schneideeinrichtung 38 dargestellt, die zum Schneiden der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ausgebildet und eingerichtet ist. Mittels der Schneideeinrichtungen 38 sind die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vorzugsweise hinsichtlich ihrer Länge und/oder in ihrer Breite schneidbar. Alternativ oder ergänzend können zudem die Materialbahnenwickel 22 geschnitten werden und/oder es sind weiter bevorzugt bestimmte Schnittmuster der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 ausführbar. Vorzugsweise werden die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 in einer vorbestimmten Länge, welche durch die anschließende Wickelung, den Schneidvorgang und/oder das entsprechende Schneidmittel definiert ist, abgelängt.
  • In einer weiteren bevorzugten - in der 4 dargestellten - Ausführungsform, wird vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung 21 vorgelagerten Wickelelementeinbringeinrichtung 39 ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle 17 erstreckendes Wickelelement 40 in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche 18 der um das Wickelelement 40 zu wickelnden Materialbahnen 11, 12, 13, 14 gebracht wird. In der 4 ist der Vorgang der Bereitstellung des Wickelelements 40 zu den Materialbahnen 11, 12, 13, 14 exemplarisch dargestellt. Die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 sind jeweils als übereinanderliegend angeordnete Materialbahnen 11, 12, 13, 14 gezeigt. Im Sinne der Erfindung können die Materialbahnen 11, 12, 13, 14 auch mit einem (geringfügigen) Abstand übereinanderliegend transportiert werden. Vorzugsweise können die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 als zumindest bereichsweise verbundener Materialbahnenverbund vorliegen. Alternativ können die mindestens zwei Materialbahnen 11, 12, 13, 14 vor dem Wickeln zumindest bereichsweise zu einem Materialbahnenverbund verbunden werden.
  • Im Anschluss an den Wickelprozess wird der Materialbahnenwickel 22 in bevorzugten Ausführungen mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung 21 nachgelagert angeordneten - in den Figuren nicht dargestellten - Abgabeeinrichtung von der Wickeleinrichtung 21 abgegeben. Die Abgabeeinrichtung kann beispielsweise in die Transporteinrichtung 19 integriert und/oder der Transporteinrichtung 19 angeschlossen sein, damit ein kontinuierlicher Herstellungs- und Abgabeprozess der Materialbahnenwickel 22 / Energiezellen 17 bereitgestellt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Abgabeeinrichtung vorzugsweise mindestens eine - in den Figuren nicht dargestellte - Fixiereinrichtung, die zum zumindest bereichsweisen Fixieren des Materialbahnenwickels 22 ausgebildet und eingerichtet ist. Hierzu kann beispielsweise ein Klebemittel, beispielsweise ein Klebestreifen, ein Tape oder dergleichen, auf mindestens einer Oberfläche der Materialbahnen 11, 12, 13, 14 und/oder auf einer Oberfläche des Materialbahnenwickels 22 eingebracht/aufgebracht werden, um ein unerwünschtes Öffnen/Entwickeln des Materialbahnenwickels 22 nach dem Wickeln zu verhindern.

Claims (26)

  1. Vorrichtung (10) zur Herstellung von gewickelten Energiezellen (17) aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen (11, 12, 13, 14), umfassend mindestens eine Zuführeinrichtung (15) zum Zuführen der Materialbahnen (11, 12, 13, 14), eine Transporteinrichtung (19) zum zumindest bereichsweisen Transportieren der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Transportrichtung (T) entlang eines Transportabschnitts durch die Vorrichtung (10), wobei die Transporteinrichtung (19) mindestens ein Transportelement (20) umfasst, eine Wickeleinrichtung (21) zum Wickeln der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zu einem gewickelten Materialbahnenwickel (22) in einer die Wickeleinrichtung (21) umfassenden Wickelstation (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelstation (23) eine Wickelzone (24) zur Bildung des Materialbahnenwickels (22) in der Wickeleinrichtung (21) umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Richtung der Längsachse der Energiezelle (17) durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone (24) zu wickeln, wobei die Wickelzone (24) im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel (25, 26, 27) gebildet ist.
  2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) in seiner Anordnung derart veränderbar ausgebildet und eingerichtet ist, dass die Wickelzone (24) in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) vergrößer- und/oder verringerbar ist.
  3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Wickelmittel (25, 26, 27) eine sich in eine Längsachse erstreckende Anlagefläche (30) zur zumindest bereichsweisen Anlage mit den Materialbahnen (11, 12, 13, 14) aufweisen, wobei die Anlagefläche (30) zumindest der Länge der Längsachse des zu wickelnden Materialbahnenwickels (22) entspricht.
  4. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Wickelmittel (25, 26, 27) drehbar gelagert sind, vorzugsweise antreibbar ausgebildet und eingerichtet.
  5. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Wickelmittel (25, 26, 27) derart zueinander beweglich angeordnet sind, dass die Beabstandung mindestens eines der drei Wickelmittel (25, 26, 27) zu den weiteren Wickelmitteln (25, 26, 27) in Verlauf des Wickelns vergrößerbar ist, um die Wickelzone (24) zu erweitern.
  6. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Wickelmittel (25, 26, 27) während des Wickelns entlang des Transportabschnitts im Wesentlichen korrespondierend zueinander bewegbar sind, wobei mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) derart veränderbar ist, dass die Wickelzone (24) erweiterbar ist.
  7. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) als Wickelgegenlageelement (31) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln (25, 26, 27) und dem Wickelgegenlageelement (31) wickelbar sind.
  8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Wickelmittel (25, 26, 27) als zwei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnete rotierende Wickelstangen (32) und als das Wickelgegenlageelement (31) ausgebildet und eingerichtet sind.
  9. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (20) als drehbar angetriebener Rotationskörper (33) ausgebildet und eingerichtet ist.
  10. Vorrichtung (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Umfang (34) des drehbar angetriebenen Rotationskörpers (33) mindestens zwei Wickelmittel (25, 26, 27) oder das Wickelgegenlageelement (31) angeordnet sind/ist.
  11. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbar angetriebene Rotationskörper (33) mindestens ein rotierbares Trägerelement (35) zur Anordnung der mindestens zwei Wickelmittel (25, 26, 27) und/oder des Wickelgegenlageelements (31) umfasst/umfassen.
  12. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelgegenlageelement (31) als eine flächige Wickelbahn (36) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Wickelzone (24) in Verbindung mit den Wickelmitteln (25, 26, 27) entlang der Wickelbahn (36) bildbar ist.
  13. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) weiter mindestens eine Schneideeinrichtung (38) umfasst, die ausgebildet und eingerichtet ist, mindestens eine der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) und/oder den Materialbahnenwickel (22) quer oder längs zur Transportrichtung (T) zu schneiden, vorzugsweise vor und/oder nach der Wickeleinrichtung (21) angeordnet.
  14. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) zumindest bereichsweise temperierbar und/oder druckbelastbar ausgebildet und eingerichtet ist, um in der Wickelzone (24) zumindest bereichsweise eine Temperatur und/oder Druck auf die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) oder den Materialbahnenwickel (22) einzutragen.
  15. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeleinrichtung (21) vorgelagert mindestens eine Wickelelementeinbringeinrichtung (39) angeordnet ist, die ausgebildet und eingerichtet ist, ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle (17) erstreckendes Wickelelement (40) vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche (18) der um das Wickelelement (40) zu wickelnden Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zu bringen.
  16. Vorrichtung (10) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickeleinrichtung (21) nachgelagert mindestens eine zur Abgabe der Materialbahnenwickel (22) ausgebildete und eingerichtete Abgabeeinrichtung angeordnet ist.
  17. Verfahren zur Herstellung von gewickelten Energiezellen (17) aus mindestens zwei übereinanderliegend angeordneten Materialbahnen (11, 12, 13, 14), umfassend die Schritte: - Zuführen der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) mittels mindestens einer Zuführeinrichtung (15), - zumindest bereichsweises Transportieren der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Transportrichtung (T) entlang eines Transportabschnitts mittels einer ein Transportelement (20) umfassenden Transporteinrichtung (19), - Wickeln der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zu einem gewickelten Materialbahnenwickel (22) mittels einer eine Wickelstation (23) umfassenden Wickeleinrichtung (21), dadurch gekennzeichnet, dass der Materialbahnenwickel (22) in einer Wickelzone (24) der Wickelstation (23) gewickelt wird, wobei die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) in Richtung der Längsachse der Energiezelle (17) durch zumindest bereichsweise Anlage an die Wickelzone (24) gewickelt werden, wobei die Wickelzone (24) im Wesentlichen durch mindestens drei miteinander in Wirkverbindung stehende Wickelmittel (25, 26, 27) gebildet wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) in seiner Anordnung während des Wickelns derart verändert wird, dass die Wickelzone (24) in Verlauf des Wickelns der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) vergrößert und/oder verringert wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Wickelmittel (25, 26, 27) derart zueinander bewegt werden, dass die Beabstandung mindestens eines der drei Wickelmittel (25, 26, 27) zu den weiteren Wickelmitteln (25, 26, 27) in Verlauf des Wickelns vergrößert wird, um die Wickelzone (24) zu erweitern.
  20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Wickelmittel (25, 26, 27) als Wickelgegenlageelement (31) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) zwischen den mindestens zwei Wickelmitteln (25, 26) und dem Wickelgegenlageelement (31) gewickelt werden.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportelement (20) als drehbar angetriebener Rotationskörper (3) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei auf dem Umfang (34) des drehbar angetriebenen Rotationskörpers (33) mindestens zwei Wickelmittel (25, 26, 27) oder das Wickelgegenlageelement (31) angeordnet sind/ist, um die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) bei einem Transport mittels des Rotationskörpers (33) mit den zwei Wickelmitteln (25, 26) oder mit dem Wickelgegenlageelement (31) in Wirkverbindung zu bringen.
  22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelgegenlageelement (31) als eine flächige Wickelbahn (36) ausgebildet und eingerichtet ist, wobei der Materialbahnenwickel (22) in der Wickelzone (24) in Verbindung mit den Wickelmitteln (40) entlang der Wickelbahn (36) gebildet wird.
  23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) und/oder der Materialbahnenwickel (22) quer und/oder längs zur Transportrichtung (T) mittels einer Schneideeinrichtung (38) geschnitten wird/werden, vorzugsweise vor und/ oder nach der Wickeleinrichtung (21) angeordnet.
  24. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnen (11, 12, 13, 14) oder der Materialbahnenwickel (22) in der Wickelzone (24) mittels mindestens eines Wickelmittels (25, 26, 27) zumindest bereichsweise temperiert und/oder druckbelastet werden/wird.
  25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass vor oder mit dem Wickeln der Materialbahnen (11, 12, 13, 14) mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung (21) vorgelagerten Wickelelementeinbringeinrichtung (39) ein sich in Richtung der Längsachse der Energiezelle (17) erstreckendes Wickelelement (40) in Wirkverbindung mit mindestens einer Oberfläche (18) der um das Wickelelement (40) zu wickelnden Materialbahnen (11, 12, 13, 14) gebracht wird.
  26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Materialbahnenwickel (22) mittels mindestens einer der Wickeleinrichtung (21) nachgelagert angeordneten Abgabeeinrichtung von der Wickeleinrichtung (21) abgegeben wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1276418B (de) 1965-10-13 1968-08-29 Machines Speciales Soc Et Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln von bahnfoermigem Gut auf Wickelkerne
DE19734831A1 (de) 1997-08-12 1999-02-25 Voith Sulzer Finishing Gmbh Tragwalzen-Wickelvorrichtung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1276584C2 (de) * 1965-01-20 1978-12-14 Trockentechnik Kurt Brückner KG, 7250 Leonberg Vorrichtung zum kontinuierlichen aufwickeln einer flaechenfoermigen warenbahn
JP6031206B1 (ja) * 2016-04-11 2016-11-24 Ckd株式会社 捲回装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1276418B (de) 1965-10-13 1968-08-29 Machines Speciales Soc Et Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln von bahnfoermigem Gut auf Wickelkerne
DE19734831A1 (de) 1997-08-12 1999-02-25 Voith Sulzer Finishing Gmbh Tragwalzen-Wickelvorrichtung

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