EP4320063A1 - Verfahren und vorrichtung zur stapelung von flächigen gegenständen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur stapelung von flächigen gegenständen

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EP4320063A1
EP4320063A1 EP22720292.6A EP22720292A EP4320063A1 EP 4320063 A1 EP4320063 A1 EP 4320063A1 EP 22720292 A EP22720292 A EP 22720292A EP 4320063 A1 EP4320063 A1 EP 4320063A1
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EP
European Patent Office
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flat objects
stacking
flat
stacking wheel
compartments
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Application number
EP22720292.6A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Neudel
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Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
Original Assignee
Giesecke and Devrient Currency Technology GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for stacking flat objects.
  • the stacking of flat objects e.g. B. electrode elements is known to be.
  • at least a first electrode element and a second electrode element are used, which are arranged at a stacking position, as a result of which an electrode stack is produced.
  • electrode elements for the production of electrochemical Energyspei chern such as lithium-ion batteries, or energy converters, such as fuel cells, usually stacked, especially in the production of pouch cells, a common design of a lithium-ion battery.
  • the electrode elements are usually designed as a cathode, based for example on aluminum foil, and/or anode, based for example on copper foil.
  • the smallest unit of each lithium-ion cell consists of two electrodes and a separator that separates the electrodes from one another. Later, after filling, there is an ionically conductive electrolyte in between.
  • the electrode elements are stacked in a repeating cycle of anode, separator, cathode, separator, and so on.
  • the stacking step in production often represents the bottleneck for production throughput.
  • Known methods for stacking the electrode elements rely on a gripping arm of a robot, which grips and places the electrode element. According to current knowledge, however, no significant increases in speed are to be expected here.
  • WO 2020/212316 A1 describes a method for producing an electrode stack of anodes and cathodes for a lithium-ion battery of an electrically powered motor vehicle, in which the anodes and cathodes are conveyed into compartments of a rotationally driven or rotationally drivable stacking wheel, and the anodes and cathodes in the compartments are conveyed to a tray by rotating the stacking wheel. It is also known from WO 2020/212317 A1 to stack so-called mono cells. This is an electrode assembly consisting of an anode and a cathode as well as separators to separate the electrodes.
  • the object is to create a method and a device for stacking flat objects with which a stack of a PRE-defined number of flat objects is produced continuously and without interruption.
  • this object is achieved by a method and a device for stacking flat objects with the features according to the independent claims.
  • the method according to the invention for stacking flat objects to form stacks with a predetermined number of flat objects by means of a stacking wheel has the following steps a) importing flat objects into compartments of the stacking wheel, b) transporting the flat objects in the compartments of the stacking wheel, c) removing the flat objects from the compartments of the stacking wheel and forming a stack with the predetermined number of flat objects, and d) removing the stack with the predetermined number of flat objects, wherein after the introduction of the predetermined number of flat objects no flat object is introduced into the compartments of the stacking wheel in at least one subsequent compartment of the stacking wheel, and repeating steps a) to d).
  • the device according to the invention for stacking flat objects by means of a stacking wheel to form stacks with a predetermined number of flat objects has a transport device for transporting the flat objects into compartments of the stacking wheel, for which purpose the transport speed of the transport device and the rotational speed of the stacking wheel are synchronized , a stripper, for the Removal of the flat objects from the compartments of the stacking wheel, a tray for storing the flat objects removed from the compartments of the stacking wheel and for forming stacks with the specified number of flat objects, and a stack transport device for removing one stack each with the predetermined number of flat objects from the tray, wherein the transport device transports the predetermined number of flat objects into the compartments of the Sta pelrads, and transports no flat object into at least one subsequent compartment of the stacking wheel.
  • the invention is based on the finding that a discontinuous filling of the stacking wheel, i. H. the non-filling of one or more compartments with flat objects to be stacked, a longer period of time arises between adjacent compartments containing flat objects.
  • the advantage of the invention can be seen in particular in the fact that this longer period of time can be used to remove a stack formed by means of the stacking wheel before a new stack is formed.
  • the stacking wheel can be used to form stacks without interrupting the supply of flat objects.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device for stacking flat objects
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first or second embodiment of the formation of stacks of flat objects with a stacking wheel
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a third embodiment of the formation of stacks of flat objects with a stacking wheel.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device 100 for stacking flat objects G with a stacking wheel 10 for forming a stack 40 with a predetermined number n of flat objects G.
  • the number n can be any whole number for example 100.
  • the illustrated stacking wheel 10 has a predetermined number of stacking fingers S, in the example shown 20. Adjacent stacking fingers S each include a compartment F according to the predetermined number, in the illustrated example 20 .
  • the stacking wheel 10 rotates in a direction of rotation R, driven by a drive 11, z.
  • the drives 21, 11 of the transport device 20 and stacking wheel 10 are synchronized with one another in such a way that the transport speed of the transport device 20 and the rotational speed of the stacking wheel 10 are coordinated with one another so that the flat objects are transported by the transport device 20 into the compartments F of the stacking wheel 10 can be introduced without colliding with the stacking fingers.
  • the device 100 for stacking flat objects G also has one or more strippers 30, which are arranged laterally next to the stacking wheel 10 and strip out flat objects G transported in the compartments F, i.e. remove NEN, so that the flat objects G are placed on the shelf 31 and the stack 40 with the predetermined number n of flat objects G form.
  • the shelf 31 can be movable in the direction of the arrow 32 so that the stack 40 does not collide with the stacking fingers S of the stacking wheel 10 .
  • the stack 40 is removed from the support 31 by a stack transport device 33 so that a subsequent stack can be formed.
  • the finished stack 40 with 100 flat objects G can then be removed from the stack transport device 33 .
  • no flat object is contained in the following compartment of the stacking wheel 10, which is located in FIG. This creates a time gap between the last flat Ge object G of the stack 40, which is denoted by n, and the first flat object G, which is denoted by 1, of the subsequently to be formed Sta pels of flat objects.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a first embodiment for forming stacks with a number n of flat objects G with a stacking wheel 10 .
  • the first embodiment it is provided to vary the rotation speed of the stacking wheel 10 driven in the direction of rotation R by the drive 11 via an axis 12 .
  • the flat objects G are thereby transported by the transport device 20 into the compartments of the stacking wheel 10 .
  • the drive 11 increases the rotational speed, starting from the speed of rotation synchronized with the transport speed described above Rotational speed such that no flat object is transported by the transport device 20 into the following compartment of the stacking wheel 10, which is marked 101.
  • the rotational speed of the stacking wheel 10 is then reduced again to the synchronized rotational speed by the drive 11, and the first flat object, marked 1, of the stack to be subsequently formed is transported by the transport device 20 to the next compartment of the stacking wheel 10.
  • further flat objects are transported into the compartments of the stacking wheel 10 until the specified number n is reached.
  • the rotational speed is again increased so that no flat object is contained in a compartment, in order to be able to remove the stack of n flat objects from the tray 31 .
  • FIG. 1 a second embodiment for forming stacks with a number n of flat objects G with a stacking wheel 10 is shown schematically in FIG.
  • the transport speed of the transport device 20 is varied by means of the drive 21 .
  • the flat objects G are transported by the transport device 20 into the compartments of the stacking wheel 10 .
  • the drive 21 reduces the transport speed, starting from the above-described on the Rotationsge speed synchronized transport speed such that in the subsequent, marked with 101 compartment of the stacking wheel 10 no flat object is transported by the transport device 20.
  • the transport speed of the transport device 20 is then increased again by the drive 21 to the synchronized transport speed, and the first flat object, marked 1, of the stack to be formed subsequently is transported by the transport device 20 to the next compartment of the stacking wheel 10. Following this, who transports the further flat objects into the compartments of the stacking wheel 10 until the specified number n is reached. Then, as described above, the transport speed is reduced again so that a compartment does not contain any flat objects in order to be able to remove the stack of n flat objects from the tray 31 .
  • a third embodiment for forming stacks with a number n of flat objects G with a stacking wheel 10 is shown schematically in FIG.
  • a gap L of a flat object G in the flow of transported flat Generate G objects The transport speed of the transport device 20 and the rotational speed of the stacking wheel 10 remain unchanged.
  • the flat objects G are transported from the transport device 20 into the compartments of the stacking wheel 10 .
  • a gap L again appears from a flat object G in the stream of transported flat gene objects G, so that no flat object is contained in a compartment in order to be able to remove the stack of n flat objects from the tray 31.
  • the gap L can correspond to one or more flat objects G or even fractions thereof.
  • distances A between the flat objects G in the flow of flat objects G can be reduced in such a way that after the specified number n of flat objects G the required gap L is created.
  • a compartment in the stacking wheel 10 has no flat object in order to create a time gap for the removal of a finished stack. It is obvious that the gap in time can be increased if necessary by the transport device 20 transporting no flat object in more than one compartment. In this way, two, three, four, five or any number of compartments can remain free to create a desired time gap.
  • the compartments F of the stacking wheel 10 shown in FIG. 1 have a curved course. Deviating from this, it can also be provided that the compartments have a rectilinear, spiral or other course.
  • the course of the compartments is advantageously adapted to the properties of the flat objects G to be stacked. If the flat objects G are, for example, flexible and easily bendable or deformable, it can make sense to choose a curved or spiral course for the compartments. If the flat objects G are, for example, rigid and only slightly or hardly bendable or deformable, it can make sense to choose a rectilinear or only slightly curved course for the compartments.
  • the device 100 shown in FIG. 1 has a stacking wheel arranged on the driven axle 12 .
  • two or more stacking wheels 10 can also be arranged spaced apart on the axis 12 in such a way that the compartments F of the stacking wheels 10 are aligned in the direction of rotation R, i.e. are aligned in such a way that the flat objects are transported by the transport device 20 into the compartments that are aligned with one another of the stacking wheels can be transported. It can further be provided that additional scrapers 30 are arranged between the stacking wheels 20 .
  • the tray 31 and the further or further trays can then be brought alternately to the location of the tray 31 shown in FIG. 1 in order to accommodate flat objects G.
  • the second or further tray is introduced above the stack 40 formed on the first tray 31 and below the stacking wheel 20 .
  • the first tray with the stack 40 is then moved down in the direction of arrow 32 with the stack 40 and the second tray takes the position of the illustrated first tray 31 to receive the subsequently formed stack.
  • the exchange of the trays is repeated, so that the tray 31 again accommodates flat objects G to be stacked.
  • the first shelf 31 with the stack 40 can be pivoted out of the area of the stacking wheel 20 and at the same time the second or further shelf can be pivoted into the area of the stacking wheel 10 .
  • the flat objects G can be electrode elements for producing electrochemical energy storage, such as lithium-ion batteries, or energy converters, such as fuel cells. These have anodes and cathodes as well as separators or membranes. Individually or as monocells, such as in WO 2020/212316 A1 or WO 2020/212317 A1 described, stacked. A specified number of anodes and cathodes as well as separators or membranes or mono cells must be stacked in order to be able to form an energy store or an energy converter. This can be achieved particularly advantageously with the stacking wheel described above and with the device equipped with the stacking wheel.
  • the stacking wheel described above and the device equipped with the stacking wheel are also suitable for other flat objects in which a stack of a predetermined number of flat objects is to be formed, for example to form banknote stacks with 100 banknotes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen. Die vorliegende Erfindung zur Stapelung von flächigen Gegenständen (G) zur Bildung von Stapeln (40) mit einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen mittels eines Stapelrads (10) weist nachfolgende Schritte auf • a) Einführen von flächigen Gegenständen in Fächer (F) des Stapelrads, • b) Transportieren der flächigen Gegenstände in den Fächern des Stapelrads, • c) Entfernen der flächigen Gegenstände aus den Fächern des Stapelrads und Bilden eines Stapels mit der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen, und • d) Entfernen des Stapels mit der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen, wobei nach dem Einführen der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen in die Fächer des Stapelrads in mindestens ein nachfolgendes Fach des Stapelrads kein flächiger Gegenstand eingeführt wird, und Wiederholen der Schritte a) bis d).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen.
Das Stapeln von flächigen Gegenständen, z. B. Elektrodenelementen, ist be kannt. Dabei wird mindestens ein erstes Elektrodenelement und ein zweites Elektrodenelement verwendet, die an einer Stapelposition angeordnet wer den, wodurch ein Elektrodenstapel erzeugt wird. Auf diese Weise werden Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energiespei chern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brennstoff zellen, üblicherweise gestapelt, insbesondere bei der Herstellung von Pouch- Zellen, einer weit verbreiteten Bauform eines Lithium-Ionen- Akkumulators.
Die Elektrodenelemente sind dabei üblicherweise als Kathode, basiert bei spielsweise auf Aluminiumfolie, und/ oder Anode, basiert beispielsweise auf Kupferfolie, ausgebildet. Die kleinste Einheit jeder Lithium-Ionen-Zelle be steht aus zwei Elektroden und einem Separator, der die Elektroden vonei nander trennt. Dazwischen befindet sich später nach einer Befüllung ein io nenleitfähiger Elektrolyt.
Beim Stapelvorgang werden die Elektrodenelemente in einem sich wieder holenden Zyklus aus Anode, Separator, Kathode, Separator und so weiter gestapelt.
Neben den übrigen Schritten der Herstellung von elektrochemischen Ener giespeichern oder Brennstoffzellen, wie beispielsweise der Konfektionierung oder der Kontaktierung stellt der Schritt des Stapelns bei der Herstellung oftmals den Flaschenhals für den Fertigungsdurchsatz dar. Bekannte Verfahren zum Stapeln der Elektrodenelemente setzen auf einen Greifarm eines Roboters, welcher das Elektrodenelement greift und platziert. Nach bisherigem Wissen sind hier jedoch keine deutlichen Geschwindig keitserhöhungen mehr zu erwarten.
Weitere bekannte Verfahren setzen für die Stapelbildung auf ein rotierendes Stapelrad mit welchem die Elektrodenelemente auf einem Elektrodenstapel abgelegt werden.
Die WO 2020/212316 Al beschreibt hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden für eine Lithium-Ionen- Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, bei dem die Anoden und die Kathoden in Fächer eines rotatorisch angetriebenen oder rotatorisch antreibbaren Stapelrads gefördert werden, und die in den Fächern aufge nommenen Anoden und Kathoden anhand einer Rotation des Stapelrads zu einer Ablage gefördert werden. Weiter ist es aus der WO 2020/212317 Al bekannt, sogenannte Monozellen zu stapeln. Dabei handelt es sich um einen Elektro den verbünd aus einer Anode und einer Kathode sowie Separatoren zur Trennung der Elektroden.
Zur Herstellung der der elektrochemischen Energiespeicher oder Energie wandler ist es erforderlich, eine vorgegebene Anzahl von Elektroden bzw. Monozellen zu stapeln. Um einen kontinuierlichen Betrieb des Stapelrads zu ermöglichen, ist es dabei erforderlich, den aus der vorgegebenen Anzahl von Elektroden bzw. Monozellen bestehenden Stapel von einer Auflage, auf der der Stapel gebildet wird, zu entfernen, bevor weitere Elektroden bzw. Mo nozellen vom Stapelrad für den nächsten zu bildenden Stapel antransportiert und auf den bereits gebildeten Stapel abgelegt werden. Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Stapelung von flä chigen Gegenständen zu schaffen, mit welchen ein Stapel aus einer vorgege benen Anzahl von flächigen Gegenständen kontinuierlich und unterbre chungsfrei erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vor richtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen mit den Merkmalen gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Stapelung von flächigen Gegenstän den zur Bildung von Stapeln mit einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen mittels eines Stapelrads weist nachfolgende Schritte auf a) Einfuhren von flächigen Gegenständen in Fächer des Stapelrads, b) Transportieren der flächigen Gegenstände in den Fächern des Stapelrads, c) Entfernen der flächigen Gegenstände aus den Fächern des Stapelrads und Bilden eines Stapels mit der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegen ständen, und d) Entfernen des Stapels mit der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegen ständen, wobei nach dem Einführen der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegen ständen in die Fächer des Stapelrads in mindestens ein nachfolgendes Fach des Stapelrads kein flächiger Gegenstand eingeführt wird, und Wiederholen der Schritte a) bis d).
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenstän den mittels eines Stapelrads zur Bildung von Stapeln mit einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen, weist eine Transporteinrichtung, für den Transport der flächigen Gengenstände in Fächer des Stapelrads, wozu Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung und Rotationsge schwindigkeit des Stapelrads synchronisiert sind, einen Ausstreifer, für die Entfernung der flächigen Gegenstände aus den Fächern des Stapelrads, eine Ablage, für die Ablage der aus den Fächern des Stapelrads entfernten flächi gen Gegenstände und zur Bildung von Stapeln mit der vorgegebenen An zahl von flächigen Gegenständen, und eine Stapeltransporteinrichtung zur Entfernung jeweils eines Stapels mit der vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen von der Ablage auf, wobei die Transporteinrichtung jeweils die vorgegebene Anzahl von flächigen Gegenständen in die Fächer des Sta pelrads transportiert, und jeweils in mindestens ein nachfolgendes Fach des Stapelrads keinen flächigen Gegenstand transportiert.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch eine diskontinu ierliche Befüllung des Stapelrads, d. h. dem Nichtbefüllen von einem oder mehreren Fächern mit zu stapelnden flächigen Gegenständen, ein längerer Zeitraum zwischen angrenzenden, flächige Gegenstände enthaltenden Fä chern entsteht.
Der Vorteil der Erfindung ist dabei insbesondere darin zu sehen, dass dieser längere Zeitraum dazu genutzt werden kann, einen mittels des Stapelrads gebildeten Stapel zu entfernen, bevor ein neuer Stapel gebildet wird.
Dadurch kann das Stapelrad ohne Unterbrechung der Zufuhr der flächigen Gegenstände zur Bildung von Stapeln verwendet werden.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängi gen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungs form anhand von Figuren.
Es zeigt
Figur 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Stapelung von flä chigen Gegenständen, Figur 2 eine schematische Darstellung einer ersten bzw. zweiten Ausfüh rungsform der Bildung von Stapeln flächiger Gegenstände mit ei nem Stapelrad, und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Bildung von Stapeln flächiger Gegenstände mit einem Stapelrad.
In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung 100 zur Stapelung von flächigen Gegenständen G mit einem Stapelrad 10 dargestellt, für die Bildung eines Stapels 40 mit einer vorgegebenen Anzahl n von flächigen Ge genständen G. Die Anzahl n kann dabei eine beliebige ganze Zahl sein, bei spielsweise 100.
Das dargestellte Stapelrad 10 weist eine vorgegebene Anzahl von Stapelfin gern S auf, im dargestellten Beispiel 20. Benachbarte Stapelfinger S schließen jeweils ein Fach F gemäß der vorgegebenen Anzahl ein, im dargestellten Bei spiel 20. Eine Transporteinrichtung 20, die von einem Antrieb 21, z. B. einem Elektromotor oder einem Schrittmotor, angetrieben wird, transportiert die flächigen Gegenstände G in Richtung auf das Stapelrad 10. Das Stapelrad 10 dreht in einer Rotationsrichtung R, angetrieben von einem Antrieb 11, z. B. einem Elektromotor oder einem Schrittmotor. Die Antriebe 21, 11 von Transporteinrichtung 20 und Stapelrad 10 werden dabei so aufeinander syn chronisiert, dass die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung 20 und die Rotationsgeschwindigkeit des Stapelrads 10 so aufeinander abge stimmt sind, dass die flächigen Gegenstände von der Transporteinrichtung 20 in die Fächer F des Stapelrads 10 eingeführt werden, ohne dass es zu Kol lisionen mit den Stapelfingern kommt. Die Vorrichtung 100 zur Stapelung von flächigen Gegenständen G weist außerdem einen oder mehrere Aus streifer 30 auf, die seitlich neben dem Stapelrad 10 angeordnet sind und in den Fächern F transportierte flächige Gegenstände G ausstreifen, also entfer- nen, so dass die flächigen Gegenstände G auf der Ablage 31 abgelegt werden und den Stapel 40 mit der vorgegebenen Anzahl n von flächigen Gegenstän den G bilden. Falls besonders große Stapel 40 gebildet werden müssen, kann es vorgesehen sein, dass die Ablage 31 in Richtung des Pfeils 32 verfahrbar ist, damit der Stapel 40 nicht mit den Stapelfingern S des Stapelrads 10 kolli diert. Sobald der Stapel 40 die vorgegebene Anzahl n von flächigen Gegen ständen G aufweist, wird der Stapel 40 von einer Stapeltransporteinrichtung 33 von der Auflage 31 entfernt, damit ein nachfolgender Stapel gebildet werden kann.
In Figur 1 ist der Moment dargestellt, in dem der Stapel 40 mit der vorgege benen Anzahl n=100 von flächigen Gegenständen G gebildet wird und der letzte flächige Gegenstand G, der mit n bezeichnet ist, aus dem links vom Ausstreifer 30 liegenden Fach des Stapelrad 10 entfernt wurde. Der fertig gestellte Stapel 40 mit 100 flächigen Gegenständen G kann danach von der Stapeltransporteinrichtung 33 entfernt werden. Dazu ist es vorgesehen, dass im nachfolgenden Fach des Stapelrads 10, das sich in Figur 1 im Bereich des Ausstreifers 30 befindet und mit der gestrichelten Linie mit dem Bezugszei chen 101 gekennzeichnet ist, kein flächiger Gegenstand enthalten ist. Dadurch entsteht eine zeitliche Lücke zwischen dem letzten flächigen Ge genstand G des Stapels 40, der mit n bezeichnet ist, und dem ersten flächigen Gegenstand G, der mit 1 bezeichnet ist, des nachfolgend zu bildenden Sta pels aus flächigen Gegenständen. Durch diese zeitliche Lücke wird es er möglicht, den fertig gebildeten, die Anzahl n von flächigen Gegenständen enthaltenden Stapel 40 mit der Stapeltransporteinrichtung 33 von der Ablage 31 zu entfernen, ohne dass es zu einer Kollision mit dem ersten flächigen Gegenstand G, der mit 1 bezeichnet ist, des nachfolgend zu bildenden Sta pels kommt. In Figur 2 ist schematisch eine erste Ausführungsform zur Bildung von Sta peln mit einer Anzahl n von flächigen Gegenständen G mit einem Stapelrad 10 dargestellt. Bei der ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, die Rotati onsgeschwindigkeit des in Rotationsrichtung R vom Antrieb 11 über eine Achse 12 angetriebenen Stapelrads 10 zu variieren. Die flächigen Gegenstän de G werden dabei von der Transporteinrichtung 20 in die Fächer des Sta pelrads 10 transportiert. Nachdem der mit n bezeichnete, letzte flächige Ge genstand G, der zu einem Stapel mit der Anzahl n flächiger Gegenstände G gehört, in ein Fach des Stapelrads transportiert wurde, erhöht der Antrieb 11 die Rotationsgeschwindigkeit, ausgehend von der oben beschriebenen, auf die Transportgeschwindigkeit synchronisierten Rotationsgeschwindigkeit derart, dass in das nachfolgende, mit 101 gekennzeichnete Fach des Stapel rads 10 kein flächiger Gegenstand von der Transporteinrichtung 20 transpor tiert wird. Im Anschluss wird die Rotationsgeschwindigkeit des Stapelrads 10 durch den Antrieb 11 wieder auf die synchronisierte Rotationsgeschwin digkeit reduziert, und der mit 1 gekennzeichnete erste flächige Gegenstand des nachfolgend zu bildenden Stapels wird von der Transporteinrichtung 20 in das nächste Fach des Stapelrads 10 transportiert. Im Anschluss daran werden weitere flächige Gegenstände in die Fächer des Stapelrads 10 trans portiert, bis die vorgegebene Anzahl n erreicht ist. Danach wird, wie zuvor beschrieben, erneut die Rotationsgeschwindigkeit erhöht, damit in einem Fach kein flächiger Gegenstand enthalten ist, um den Stapel aus n flächigen Gegenständen von der Ablage 31 entfernen zu können.
In Figur 2 ist schematisch zudem eine zweite Ausführungsform zur Bildung von Stapeln mit einer Anzahl n von flächigen Gegenständen G mit einem Stapelrad 10 dargestellt. Bei der zweiten Ausführungsform ist es vorgesehen, die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung 20 mittels des An triebs 21 zu variieren. Die flächigen Gegenstände G werden dabei von der Transporteinrichtung 20 in die Fächer des Stapelrads 10 transportiert. Nach- dem der mit n bezeichnete, letzte flächige Gegenstand G, der zu einem Sta pel mit der Anzahl n flächiger Gegenstände G gehört, in ein Fach des Stapel- rads 10 transportiert wurde, verringert der Antrieb 21 die Transportge schwindigkeit, ausgehend von der oben beschriebenen, auf die Rotationsge schwindigkeit synchronisierten Transportgeschwindigkeit derart, dass in das nachfolgende, mit 101 gekennzeichnete Fach des Stapelrads 10 kein flächiger Gegenstand von der Transporteinrichtung 20 transportiert wird. Im An schluss wird die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung 20 durch den Antrieb 21 wieder auf die synchronisierte Transportgeschwindig keit erhöht, und der mit 1 gekennzeichnete erste flächige Gegenstand des nachfolgend zu bildenden Stapels wird von der Transporteinrichtung 20 in das nächste Fach des Stapelrads 10 transportiert. Im Anschluss daran wer den weitere flächige Gegenstände in die Fächer des Stapelrads 10 transpor tiert, bis die vorgegebenen Anzahl n erreicht ist. Danach wird, wie zuvor beschrieben, erneut die Transportgeschwindigkeit verringert, damit in einem Fach kein flächiger Gegenstand enthalten ist, um den Stapel aus n flächigen Gegenständen von der Ablage 31 entfernen zu können.
Es ist auch möglich, die zuvor beschriebene Variation der Transportge schwindigkeit sowie die Variation der Rotationsgeschwindigkeit zu kombi nieren. Die Erzeugung von freien Fächern zwischen den flächigen Gegen ständen G aus aufeinanderfolgenden Stapeln im Stapelrad 10 wird dann durch eine gleichzeitige Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Stapel rads 10 und eine Verringerung der Transportgeschwindigkeit der Trans porteinrichtung 20 erreicht.
In Figur 3 ist schematisch eine dritte Ausführungsform zur Bildung von Sta peln mit einer Anzahl n von flächigen Gegenständen G mit einem Stapelrad 10 dargestellt. Bei der dritten Ausführungsform ist es vorgesehen, eine Lücke L von einem flächigen Gegenstand G im Strom der transportierten flächigen Gengestände G zu erzeugen. Die Transportgeschwindigkeit der Trans porteinrichtung 20 und die Rotationsgeschwindigkeit des Stapelrads 10 blei ben unverändert. Die flächigen Gegenstände G werden von der Trans porteinrichtung 20 in die Fächer des Stapelrads 10 transportiert. Nachdem der mit n bezeichnete, letzte flächige Gegenstand G, der zu einem Stapel mit der Anzahl n flächiger Gegenstände G gehört, von der Transporteinrichtung 20 in ein Fach des Stapelrads transportiert wurde, erscheint die Lücke L im von der Transporteinrichtung 20 transportierten Strom von flächigen Gegen ständen, so dass in das nachfolgende Fach 101 des Stapelrads 10 kein flächi ger Gegenstand von der Transporteinrichtung 20 transportiert wird. Im An schluss wird der mit 1 gekennzeichnete erste flächige Gegenstand des nach folgend zu bildenden Stapels von der Transporteinrichtung 20 in das nächste Fach des Stapelrads 10 transportiert. Im Anschluss daran werden weitere flächige Gegenstände in die Fächer des Stapelrads 10 transportiert, bis die vorgegebenen Anzahl n erreicht ist. Danach erscheint, wie zuvor beschrie ben, erneut eine Lücke L von einem flächigen Gegenstand G im Strom der transportierten flächigen Gengestände G, damit in einem Fach kein flächiger Gegenstand enthalten ist, um den Stapel aus n flächigen Gegenständen von der Ablage 31 entfernen zu können. Dabei kann die Lücke L einem oder mehreren flächigen Gegenständen G oder auch Bruchteilen davon entspre chen. Anstatt im Strom der flächigen Gegenstände G Lücken L durch Aus lassen von einzelnen flächigen Gegenständen G zu erzeugen, kann alternativ Abstände A zwischen den flächigen Gegenständen G im Strom der flächigen Gegenstände G derart verringert werden, dass nach der vorgegebenen An zahl n von flächigen Gegenständen G die benötigte Lücke L entsteht.
Es ist auch möglich, die zuvor beschriebene Variation der Transportge schwindigkeit sowie die Variation der Rotationsgeschwindigkeit und die Verwendung einer Lücke im transportierten Strom von flächigen Gegen ständen zu kombinieren. Die Erzeugung von freien Fächern zwischen den flächigen Gegenständen G aus aufeinanderfolgenden Stapeln im Stapelrad 10 wird dann durch eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Sta- pelrads 10, eine Verringerung der Transportgeschwindigkeit der Trans porteinrichtung 20, das Vorsehen von Lücken im transportierten Strom von flächigen Gegenständen oder einer Kombination von zwei oder allen drei beschriebenen Maßnahmen erreicht.
In den vorherigen Beispielen wurde beschrieben, dass zwischen den flächi gen Gegenständen G von zwei aufeinanderfolgenden Stapeln von flächigen Gegenständen G mit der Anzahl n ein Fach im Stapelrad 10 keinen flächigen Gegenstand aufweist, um eine zeitliche Lücke für den Abtransport eines fer tiggestellten Stapels zu erzeugen. Es ist offensichtlich, dass die zeitliche Lü cke bei Bedarf vergrößert werden kann, indem die Transporteinrichtung 20 in mehr als ein Fach keinen flächigen Gegenstand transportiert. So können zwei, drei, vier, fünf oder eine beliebige Anzahl von Fächern frei bleiben, um eine gewünschte zeitliche Lücke zu erzeugen.
Die in Figur 1 dargestellten Fächer F des Stapelrads 10 weisen einen ge krümmten Verlauf auf. Abweichend davon kann es auch vorgesehen sein, dass die Fächer einen geradlinigen, spiralförmigen oder anderweitigen Ver lauf aufweisen. Der Verlauf der Fächer wird vorteilhaft den Eigenschaften der zu stapelnden flächigen Gegenstände G angepasst. Sind die flächigen Gegenstände G beispielsweise flexibel und leicht biegbar oder verformbar, kann es sinnvoll sein, einen gekrümmten oder spiralförmigen Verlauf für die Fächer zu wählen. Sind die flächigen Gegenstände G beispielsweise starr und nur wenig oder kaum biegbar oder verformbar, kann es sinnvoll sein, einen geradlinigen oder nur wenig gekrümmten Verlauf für die Fächer zu wählen. Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 100 weist ein auf der angetriebenen Achse 12 angeordnetes Stapelrad auf. Es können aber auch zwei oder mehr Stapelräder 10 beabstandet auf der Achse 12 derart angeordnet sein, dass die Fächer F der Stapelräder 10 in Rotationsrichtung R fluchten, d. h. so ausge richtet sind, dass die flächigen Gegenstände von der Transporteinrichtung 20 in die jeweils zueinander ausgerichteten Fächer der Stapelräder transportiert werden können. Weiter kann es vorgesehen sein, dass zusätzliche Abstreifer 30 zwischen den Stapelrädern 20 angeordnet sind.
Ebenso kann es vorgesehen sein, dass neben der dargestellten Ablage 31 eine zweite oder weitere Ablagen vorhanden ist oder sind. Die Ablage 31 sowie die weitere oder weiteren Ablagen können dann wechselweise an die in Fi gur 1 dargestellte Stelle der Ablage 31 gebracht werden, um flächige Gegen stände G aufzunehmen. Dazu wird die zweite oder weitere Ablage oberhalb des auf der ersten Ablage 31 gebildeten Stapels 40 und unterhalb des Stapel- rads 20 eingeführt. Die erste Ablage mit dem Stapel 40 wird dann in Rich tung des Pfeils 32 nach unten mit dem Stapel 40 wegbewegt und die zweite Ablage nimmt die Position der dargestellten ersten Ablage 31 ein, um den nachfolgend gebildeten Stapel aufzunehmen. Nach vollständiger Bildung des nachfolgenden Stapels wiederholt sind der Austausch der Ablagen, so dass erneut die Ablage 31 zu stapelnde flächige Gegenstände G aufnimmt. Alternativ kann die erste Ablage 31 mit dem Stapel 40 aus dem Bereich des Stapelrads 20 herausgeschwenkt und gleichzeitiges die zweite oder weitere Ablage in den Bereich des Stapelrads 10 hinweingeschwenkt werden.
Wie eingangs beschrieben, kann es sich bei den flächigen Gegenständen G um Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energie speichern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brenn stoffzellen, handeln. Diese weisen Anoden und Kathoden sowie Separatoren oder Membranen auf. Die einzeln oder als Monozellen, wie beispielsweise in WO 2020/212316 Al oder WO 2020/212317 Al beschrieben, gestapelt wer den. Dabei muss eine vorgegebene Anzahl von Anoden und Kathoden sowie Separatoren oder Membranen bzw. Monozellen gestapelt werden, um einen Energiespeicher oder einen Energiewandler bilden zu können. Dies kann mit dem oben beschrieben Stapelrad sowie der mit dem Stapelrad ausgestatteten Vorrichtung besonders vorteilhaft erreicht werden.
Auch für andere flächige Gegenstände ist das oben beschriebene Stapelrad sowie die mit dem Stapelrad ausgestattete Vorrichtung geeignet, bei denen ein Stapel aus einer vorgegebenen Anzahl von flächigen Gegenständen ge bildet werden soll, beispielsweise zur Bildung von Banknotenstapeln mit 100 Banknoten.

Claims

P a te nt a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Stapelung von flächigen Gegenständen (G) zur Bildung von Stapeln (40) mit einer vorgegebenen Anzahl (n) von flächigen Gegenstän den (G) mittels eines Stapelrads (10), mit den Schritten a) Einfuhren von flächigen Gegenständen (G) in Fächer (F) des Stapelrads
(10), b) Transportieren der flächigen Gegenstände (G) in den Fächern (F) des Stapelrads (10), c) Entfernen der flächigen Gegenstände (G) aus den Fächern (F) des Sta pelrads (10) und Bilden eines Stapels (40) mit der vorgegebenen Anzahl (n) von flächigen Gegenständen (G), und d) Entfernen des Stapels (40) mit der vorgegebenen Anzahl (n) von flächi gen Gegenständen (G), dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einfuhren der vorgegebenen Anzahl (n) von flächigen Gegen ständen (G) in die Fächer (F) des Stapelrads (10) in mindestens ein nach folgendes Fach (101) des Stapelrads (10) kein flächiger Gegenstand einge führt wird, und Wiederholen der Schritte a) bis d).
2. Vorrichtung (100) zur Stapelung von flächigen Gegenständen (G) mittels eines Stapelrads (10), zur Bildung von Stapeln (40) mit einer vorgegebe nen Anzahl (n) von flächigen Gegenständen (G), mit einer Transporteinrichtung (20), für den Transport der flächigen Gengen stände (G) in Fächer (F) des Stapelrads (10), wozu Transportgeschwindig keit der Transporteinrichtung (20) und Rotationsgeschwindigkeit des Sta pelrads (10) synchronisiert sind, einem Ausstreifer (30), für die Entfer nung der flächigen Gengenstände (G) aus den Fächern (F) des Stapelrads (10), einer Ablage (31), für die Ablage der aus den Fächern (F) des Stapel- rads (10) entfernten flächigen Gengenstände (G) und zur Bildung von Stapeln (40) mit der vorgegebenen Anzahl (n) von flächigen Gegenstän den (G), und einer Stapeltransporteinrichtung (33) zur Entfernung jeweils eines Stapels (40) mit der vorgegebenen Anzahl (n) von flächigen Gegen ständen (G) von der Ablage (31), dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (20) jeweils die vorgegebene Anzahl (n) von flä chigen Gegenständen (G) in die Fächer (F) des Stapelrads (10) transpor tiert, und jeweils in mindestens ein nachfolgendes Fach (101) des Stapel rads (10) keinen flächigen Gegenstand transportiert.
3. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (11) des Stapelrads (10) die synchronisierte Rotationsgeschwindigkeit des Stapelrads (10) erhöht, so dass in das jeweils mindestens eine nachfolgende Fach (101) des Stapel rads (10) kein flächiger Gegenstand transportiert wird, und anschließend die synchronisierte Rotationsgeschwindigkeit wieder herstellt.
4. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antrieb (21) der Transportein richtung (20) die synchronisierte Transportgeschwindigkeit der Trans porteinrichtung (20) verringert, so dass in das jeweils mindestens eine nachfolgende Fach (101) des Stapelrads (10) kein flächiger Gegenstand (G) transportiert wird, und anschließend die synchronisierte Transportge schwindigkeit wieder herstellt.
5. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach einer An zahl von flächigen Gegenständen (G) entsprechend der vorgegebenen Anzahl (n) eine Lücke (L) zwischen von der Transporteinrichtung (20) transportierten flächigen Gegenständen (G) vorgesehen ist, so dass in das jeweils mindestens eine nachfolgende Fach (101) des Stapelrads (10) kein flächiger Gegenstand (G) transportiert wird. 6. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücke (L) wenigstens einem flächigen Gegenstand (G) oder einem mehrfachen davon entspricht.
7. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lücke (L) einem Bruchteil eines flächi gen Gegenstands (G) entspricht.
8. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in zwei, drei, vier oder fünf nachfolgendes Fächer (101) des Stapelrads (10) keine flächi gen Gegenstände transportiert werden.
9. Vorrichtung zur Stapelung von flächigen Gegenständen nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fächer (Fl, F2) der ersten und zweiten Stapelräder (10, 20) entlang ihres Verlaufs oder eines Abschnitts des Verlaufs einen gekrümmten, geradlinigen oder spiralför migen Verlauf aufweisen.
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