EP4371172A1 - Bearbeitungsvorrichtung zur bearbeitung von segmenten von energiezellen - Google Patents

Bearbeitungsvorrichtung zur bearbeitung von segmenten von energiezellen

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Publication number
EP4371172A1
EP4371172A1 EP22747644.7A EP22747644A EP4371172A1 EP 4371172 A1 EP4371172 A1 EP 4371172A1 EP 22747644 A EP22747644 A EP 22747644A EP 4371172 A1 EP4371172 A1 EP 4371172A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segments
processing
processing device
fixing
fixing elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22747644.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Kreysern
Michael Kleine Wächter
Karsten Meinke
Manfred Folger
Nils Hofmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koerber Technologies GmbH
Original Assignee
Koerber Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koerber Technologies GmbH filed Critical Koerber Technologies GmbH
Publication of EP4371172A1 publication Critical patent/EP4371172A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01M10/0404—Machines for assembling batteries
    • 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
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a processing device for processing segments of energy cells with the features of the preamble of claim 1.
  • Energy cells or energy storage according to the invention are used in motor vehicles, other land vehicles, ships, airplanes or in stationary systems such as photovoltaic systems in the form of battery cells or fuel cells, where very large amounts of energy have to be stored over longer periods of time.
  • energy cells have a structure made up of a large number of segments stacked to form a stack. These segments are each formed from alternating anode sheets and cathode sheets which are separated from one another by separator sheets which are also produced as segments. The segments are pre-cut in the manufacturing process and then placed on top of each other to form the stacks in the predetermined order and connected to one another by lamination.
  • the anode sheets and cathode sheets are first cut from a continuous web and then individually placed at intervals on a continuous web of a separator material.
  • This subsequently formed "double-layer" endless web of separator material with the anode sheets and cathode sheets placed on it is then cut into segments again in a second step with a cutting device, the segments in this case being formed in two layers by a separator sheet with an anode sheet or cathode sheet arranged on it.
  • the endless webs of the separator material with the applied anode sheets and cathode sheets are also laid one on top of the other before cutting, so that a continuous web is formed with a first continuous layer of separator material with anode sheets or cathode sheets laid thereon and a second continuous layer of separator material with anode sheets or cathode sheets laid thereon.
  • This “four-layer” endless web is then cut into segments by means of a cutting device, which in this case are formed in four layers with a first separator sheet, an anode sheet, a second separator sheet and a cathode sheet lying on top of it.
  • the advantage of this solution is that one cut can be saved. Segments within the meaning of this invention are accordingly single-layer segments of a separator material, anode material or cathode material, double-layer or also four-layer segments of the structure described above.
  • Battery cells for electromobility are now manufactured on production systems with an output of 100 to 240 mono cells per minute. These work in sub-areas or continuously with clocked discontinuous movements, such as back and forth movements, and are therefore limited in terms of production output.
  • a large part of the known machines works in the single-sheet stacking process (eg “pick and place”) with the disadvantage of slower processing. The laminating of cell formations is not possible here.
  • Another well-known approach is a machine with continuously running webs of material and clocked tools, such as separating knives, tools for changing the pitch.
  • machines with clocked movements are limited in terms of performance.
  • the parts with mass, such as fixtures and tools have to be constantly accelerated and braked. The processes determine the timing and a lot of energy is consumed. The mass of the moving parts cannot be reduced at will. Parts that move faster often have to withstand higher loads and are therefore even more complex and heavier.
  • a condition for the high production output is a high production rate of the stack of energy cells, which are formed from several segments of the type described above stacked on top of one another.
  • the cell stacks each consisting of a first separator sheet, an anode sheet, a second separator sheet and a cathode sheet, must be further processed, such a cell stack being referred to below as a mono cell.
  • the monocells can be processed individually or in stacks.
  • the invention is based on the object of providing a processing device which enables reliable processing of segments for energy cells in as high a piece rate as possible.
  • a processing device for loading processing of segments for energy cells with the features of claim 1 is proposed.
  • at least one feeding device is provided with a plurality of continuously or discontinuously fed workpiece carriers with a receptacle for receiving one or more segments, and at least one fixing device with a plurality of via an endless drive device fixing elements driven to rotate, and at least one processing station is provided, in which the segments fed in the workpiece carriers are processed in one processing operation under the influence of mechanical forces, with the segments during the passage through the processing station via the fixing device by at least a fixing element are fixed in the receptacles of the workpiece carrier.
  • the advantage of the proposed solution is that the segments are machined in a continuous machining process in the machining device by means of the continuously supplied workpiece carrier.
  • This continuous machining process is also made possible by the intended fixing device with the fixing elements driven via the endless conveyor, whereby the segments during the passage through the Machining station and are fixed during the mechanical forces exerted in the workpiece carriers.
  • the fixing elements of the fixing device are driven by the endless drive device and are therefore also moved, so that they fix the segments during processing in the processing device and also for a short distance in the feed and removal movement in the workpiece carriers.
  • additional holding elements can be provided which pre-fix the segments in the workpiece carriers in order to hold them in position in the workpiece carriers in a preceding feed movement.
  • the fixing elements of the fixing device provided according to the invention serve specifically to fix the segments against the mechanical forces acting in the processing station, so that the processing of the segments can be carried out more easily and more precisely.
  • a discontinuous feeding of workpiece carriers is also possible.
  • This can be understood to mean a clocked, event-controlled and/or irregular supply of workpiece carriers, for example with a changing distance from one another.
  • An individual drive can advantageously be provided for each workpiece carrier.
  • the fixing elements have a pressure surface with which they fix the segments arranged in the workpiece carriers in a processing position by exerting a compressive force.
  • the fixing elements thus fix the segments with a holding force that is easy to implement in terms of process technology, by pressing the segments into the receptacles of the workpiece carrier via the pressure surface.
  • the segments are arranged in the receptacles of the workpiece carriers in such a way that they have a surface that is freely accessible from the outside, on which the fixing elements come to rest with the pressure surface, and the pressure surface of the fixing elements is smaller than the free one surface of the segments.
  • the fixing of the segments can be simplified as a result, since the fixing elements do not necessarily have to be aligned in a predetermined position relative to the segments. As a result, the fixing elements can be aligned in different positions relative to the segments without their function for fixing the segments being adversely affected. As a result, for example, process-related positional inaccuracies of the fixing elements, for example caused by a high production rate of the segments, can be compensated for.
  • a control device which controls the revolving movement of the fixing elements during the revolving movement to a pressing movement during which they come into contact with the pressing surface on the free surface of the segments.
  • the movement of the fixing elements is thus made up of a combination of a pure rotary movement of the fixing elements with a pressing movement of the fixing elements towards the workpiece carriers and the segments arranged therein, with the control device controlling the pressing movement, i.e. the relative movement of the fixing elements towards the workpiece carriers and the segments.
  • control device can preferably be formed by a fixed control contour and control projections running thereon, which interact with the movement of the fixing stamps, whereby a purely mechanical control of the movement of the fixation r elements can be realized.
  • the fixing elements enclose the segments in a form-fitting manner in the processing position.
  • these can be held in position in addition to or as an alternative to the described exertion of pressure by the fixing elements in the processing position, with the fixing elements additionally defining the target position of the segments in the processing position by means of the form-fitting embracing and their own position in the processing position .
  • At least one processing station includes a punching device which punches electrical contacts to a predefined shape in an edge section of the segments.
  • the contacts are formed by a material cut, in which particularly high mechanical forces are exerted on the segments.
  • the fixation of the segments is of particular importance, as otherwise the punching cannot be carried out accurately and would lead to an unclean cut.
  • the contacts are punched through the fixing elements during fixing, so that they then have a defined shape and orientation relative to the fixing elements.
  • at least one processing station includes a welding device, which connects collector lugs to the contacts by a welding process. In relation to the processing direction and the transport direction of the segments in the processing device, the welding device is downstream of the punching device, ie subsequent to the
  • Punching device arranged so that the conductor lugs after Stamping the contacts to be welded to the contacts.
  • the segments are permanently fixed by the fixing elements while passing through the punching device and the welding device, so that the above-described precise punching of the contacts to the fixing elements and the knowledge of the shape of the contacts to the fixing elements here in addition to a precisely positioned welding of the conductor lugs to the contacts can be used according to a predetermined target alignment.
  • at least one processing station includes a tape device, in which the segments are individually and/or multiple segments as a composite and/or the welds of the connections between the contacts and the conductor lugs are covered by one or more adhesive strips.
  • Fixing the segments in the tape device is advantageous in that the segments are fixed by the fixing elements and are then fixed in this fixed position by attaching the adhesive strips in this fixed position, so that they retain their position even when the Fixing element no longer fix the segments. This applies above all to the fixation of several segments as a composite and to the fixation of the conductor lugs on the contacts using the adhesive strips.
  • the processing station(s) be designed to be stationary in relation to the workpiece carriers fed in via the feed device.
  • the workpiece carriers with the segments to be machined are thus moved through the machining station via the feed device.
  • the segments accommodated in the workpiece carriers thus have an undefined alignment to the processing stations, which is also caused by the loose accommodation of the segments in the workpiece holders.
  • carrier is subject to an additional random factor in that the segments can perform slight movements in the recordings. Since a fixing device with the fixing elements fixing the segments is additionally provided according to the invention, this uncertainty factor can be compensated for by the segments being fixed in their position by the fixing elements and the segments being processed in this position of the segments defined by the fixing elements.
  • the fixing device practically creates the constructive interface between the processing station and the feeding device, which enables reliable processing of the segments.
  • the processing station can also have a processing unit that is moved in the direction of movement of the workpiece carrier, so that the feed movement of the workpiece carrier does not have to be interrupted or can be made shorter because the segments are machined in the moving workpiece carrier. As a result, the production rate of the segments in the processing device can be increased.
  • the workpiece carriers are moved through the processing device in a clocked manner via the feed device. Due to the clocked movement of the workpiece carriers, the transport movement can be adapted to the machining processes of the segments in the machining stations if the machining of the segments in the machining stations requires a brief standstill of the workpiece carriers and the segments.
  • the workpiece carriers can be driven independently of one another by separate drive devices.
  • the movement the workpiece carrier can be controlled more precisely and in particular independently of one another as a function of the signals from individual sensor devices such as quality control devices or other control sensors.
  • the fixing elements can be driven independently of one another by separate drive devices.
  • the movement of the fixing elements can be controlled more precisely and, in particular, independently of one another as a function of the signals from individual sensor devices, such as quality control devices or other control sensors.
  • At least two feed devices are provided, which feed workpiece carriers with segments arranged therein in parallel feeds to different processing stations of the same function.
  • the processing rate of the segments in the processing device can be further increased by the proposed further development of the processing device.
  • At least two fixing devices are provided with a plurality of fixing elements driven in a revolving motion via an endless conveyor, which fix segments in workpiece carriers in different processing stations of the same function.
  • the number of workpiece carriers or segments supplied per unit of time and thus the processing rate of the segments can be further increased.
  • FIG. 2 shows a processing device according to the invention with the various processing stations
  • a segment 1 can be seen in the form of an electrode which has electrical contacts 4 which are led outwards and have already been stamped into a predetermined shape.
  • two conductor lugs 2 and several adhesive strips 3 can be seen, which are attached to segment 1 in the processing device described below.
  • the segment 1 can be seen after it has passed through the processing device with the conductor tabs 2 and adhesive strips 3 arranged on it.
  • FIG. 2 shows a processing device with a feed device 6, a fixing device 7 and various processing stations.
  • the feeding device 6 comprises a multiplicity of workpiece carriers 5, in which the segments 1 to be machined are accommodated.
  • the workpiece carrier 5 are about an endless drive device 12 is fed to the feed device 6, which can be formed, for example, by an endless belt, one or more endless belts or endless chains.
  • the feeding device has a drive device, not shown, such as an electric motor, which drives the endless drive device 12 to rotate.
  • the fixing device 7 also comprises an endless drive device 13 in the form of an endless belt, an endless band or an endless chain or a combination of several of these elements and a drive device, not shown, which drives the endless drive device 13 to rotate.
  • a large number of fixing elements 8 in the form of fixing stamps are provided on the endless drive device 13 .
  • control attachments 14 are provided, which are directly or indirectly coupled in terms of movement to the fixing elements 8 and, while the fixing elements 8 rotate, run on a control device 15 in the form of a fixed control contour.
  • several processing stations such as several tape devices 9, punching devices 10 and welding devices 11 for processing the segments 1, are provided in the processing device.
  • the feeding device 6 can be seen enlarged, which feeds the workpiece carrier 5 with the segments 1 arranged therein.
  • the workpiece carriers 5 each have a receptacle 19 which in this case is open at the top on one side and into which the segments 1 are inserted in a preceding step.
  • the receptacles 19 are shaped in such a way that the segments 1 are secured therein against unintentional displacement in all lateral directions as far as possible. Furthermore, additional borrowed holding elements or projections may be provided, which pre-fix the segments 1 in the receptacles 19.
  • the drive devices of the feed device 6 and the fixing device 7 are synchronized with one another and drive the workpiece carrier 5 and the fixing element 8 in such a way that one fixing element 8 moves into the receptacle 19 of a workpiece carrier 5 during the feed movement of the workpiece carrier 5, thereby exercising a Pressure force on the free surface of the arranged in the receptacle 19 segment 1 comes to rest.
  • each of the fixing elements 8 has a contact surface which is smaller than the opening of the receptacle 19 and smaller than the free surface of the segment 1 arranged in the receptacle 19 .
  • the segment 1 is then fixed in the receptacle 19 of the workpiece carrier 5 by the attachment of the fixing element 8 .
  • the fixing elements 8 perform a revolving movement via the drive of the endless drive device 13, which is overlaid with a radial movement of the fixing elements 8 due to the shape of the cam of the control device 15 and the control projections 14 running thereon.
  • This radial movement of the fixing elements 8 is designed such that the fixing elements 8 extend radially to fix the segments 1 and then remain in this position until the fixation of the segments 1 is to be canceled again after the segments 1 have passed through the processing stations.
  • the fixing elements 8 bear against the segments 1 when the workpiece carriers 5 pass through the processing stations and fix them in a defined position intended for processing. It is of particular advantage that the segments 1 are first fixed in their position by the fixing elements 8 and then in the workstations can be machined in this fixed position without the fixation in between being released. The segments 1 are first fixed in one position by the fixing elements 8 and then processed in the first processing station. In the present case, this is a tape device 9, which can also be seen in FIG. 7, in which the segments 1 are provided with adhesive strips 3. The adhesive strips 3 continue to fix the segments 1 already fixed by the fixing elements 8 .
  • the segments 1 are additionally fixed to one another in this case by the adhesive strips 3.
  • the next processing station is a punching device 10, which can also be seen in FIG. 8, in which the electrical contacts 4 are formed by a punching process according to a predetermined shape. Since the segments 1 are fixed during the stamping and further processing by the fixing elements 8, the electrical contacts 4 also have a defined shape in relation to the processing device and in particular in relation to the further processing stations. Furthermore, the segments 1 are exposed to a mechanical load during the punching process. So that the segments 1 do not slip during the action of the mechanical load and maintain their fixed position, they are fixed via the fixing elements 8. The fixing elements 8 thus also serve to absorb reaction forces during the mechanical processing of the segments 1.
  • the next processing station is a welding device 11, which can also be seen in FIG.
  • Conductor lugs 2 are welded to the electrical contacts 4 in the welding device 11 .
  • the segments 1 are fixed unchanged by the fixing elements 8, and that the electrical contacts 4 were formed in the same orientation of the segments 1 in the receptacle 19 of the workpiece carrier 5.
  • the conductor lugs 2 can thus be welded to the electrical contacts 4 in exactly this position of the segments 1 with a very high positional accuracy.
  • the next processing station is again a tape device 9, in which further adhesive strips 3 are specifically glued around the conductor lugs 2 welded to the electrical contacts 4.
  • the tape device 9 comprises a plurality of adhesive strips 3 wound into a roll 18 which, after being unwound, are each deflected in a predetermined direction and driven via eccentric rollers 16 for the wrapping movement around the segments 1 and the conductor lugs 2 .
  • the processing device has two processing stations with an identical function in an adjacent arrangement, so that two consecutive workpiece carriers 5 with segments 1 arranged therein can be used for processing the segments 1 in processing stations with an identical function Function are arranged.
  • the processing capacity of the processing device can be increased and, in particular, doubled.
  • the workpiece carriers 5 with the segments 1 arranged therein are moved through the processing device via the endless drive device 12 of the feed device 6 in a clocked feed movement, with the workpiece carriers 5 always skipping a processing station in the movement of a cycle due to the double arrangement of the processing stations.
  • the workpiece carrier 5 and/or the fi xier institute 8 additionally or alternatively to the drives on the endless drive devices 12 and 13 can be individually driven via independent drive devices.
  • the processing device has been described on the basis of an embodiment with stationary processing stations and workpiece carriers 5 traveling through the processing stations and fixing elements 8 moving with them. However, it is also easily possible to move the machining stations along with the workpiece carriers 5 at least over a short distance.
  • the segments 1 are fixed during the machining processes via the fixing elements 8 so that firstly they do not slip during the machining processes and secondly that they are fixed in the same position in the workpiece carriers during the machining in the various machining stations, so that the loading
  • the segments 1 are always processed in the same position of the segment in the receptacle 19 of the workpiece carrier 5.
  • the fixing elements 8 are designed here as fixing stamps and fix the segments 1 by exerting a compressive force on the segments 1 arranged in the receptacles 19 of the workpiece carrier 5 and thereby pressing the segments 1 into the receptacle 19 of the workpiece carrier.
  • a shearing stress is exerted on the segments 1 in the stamping points, which stress is converted in the segments 1 into a tensile stress. So that the segments 1 do not slip laterally under these acting tensile forces, they are additionally fixed in their position via the fixing elements 8 .
  • This pure pressing force of the fixing element 8 can also be increased by a form-fitting fixation of the segments 1 via the fixing element ments 8 supplemented or replaced by these, for example, embrace the segments 1 like a clamp.

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Abstract

Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (1) von Energiezellen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Zuführvorrichtung (6) mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgern (5) mit jeweils einer Aufnahme (19) zur Aufnahme von einem oder mehrerer Segmenten (1) vorgesehen ist, und wenigstens eine Fixiervorrichtung (7) mit einer Mehrzahl von über ein Endlosantriebseinrichtung (13) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (8) vorgesehen ist, und wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen ist, in welcher die in den Werkstückträgern (5) zugeführten Segmente (1) in einem Bearbeitungsvorgang unter einer Einwirkung von mechanischen Kräften bearbeitet werden, wobei die Segmente (1) während des Durchlaufs durch die Bearbeitungsstation über die Fixiervorrichtung (7) durch jeweils wenigstens ein Fixierelement (8) in den Aufnahmen (19) der Werkstückträger (5) fixiert sind.

Description

Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten von
Energiezellen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten von Energiezellen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
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 Energiezel len eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten auf. Diese Segmente sind jeweils aus sich abwechselnden Anodenblättern und Kathodenblättern gebildet, die durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind. Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinandergelegt und durch Laminieren miteinander verbun den. Dabei werden die Anodenblätter und Kathodenblätter zuerst von einer Endlosbahn geschnitten und dann vereinzelt in Abständen auf jeweils eine Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt. Diese anschließend gebildete „doppellagige" Endlosbahn aus dem Separatormaterial mit den aufgelegten Anodenblättern und Kathodenblättern wird dann in einem zweiten Schritt wieder mit einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, wobei die Segmente in diesem Fall doppellagig durch ein Separatorblatt mit einem darauf angeordneten Anodenblatt oder Kathodenblatt gebildet sind. Sofern dies fertigungstechnisch machbar oder erforderlich ist, können die Endlosbahnen des Separatormaterials mit den aufgelegten Anoden- blättern und Kathodenblättern auch vor dem Schneiden aufeinan- dergelegt werden, so dass eine Endlosbahn mit einer ersten endlosen Schicht des Separatormaterials mit darauf aufgelegten Anoden blättern oder Kathodenblättern und einer zweiten endlosen Schicht des Separatormaterials mit wiederum darauf aufgelegten Anodenblättern oder Kathodenblättern gebildet wird. Diese „vierlagige“ End losbahn wird dann mittels einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, welche in diesem Fall vierlagig mit einem ersten Separatorblatt, einem Anodenblatt, einem zweiten Separatorblatt und ei- nem darauf anliegenden Kathodenblatt gebildet sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, dass ein Schnitt gespart werden kann. Segmente im Sinne dieser Erfindung sind demnach einlagige Segmente eines Separatormaterials, Anodenmaterials oder Kathodenmaterials, doppellagige oder auch vierlagige Segmente des oben beschriebenen Aufbaus.
Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus der WO 2016/041713 A1 und der DE 10 2017 216 213 A1 bekannt.
Die Herstellung von Batteriezellen beispielsweise für Elektromobili- tät erfolgt heute auf Produktionsanlagen mit einer Leistung von 100 bis 240 Monozellen pro Minute. Diese arbeiten in Teilbereichen oder durchgehend mit getakteten diskontinuierlichen Bewegungen, etwa Hin- und Her-Bewegungen, und sind damit hinsichtlich der Produktionsleistung limitiert. Ein Großteil der bekannten Maschinen arbeitet im Einzelblatt-Stapelverfahren (z.B. „Pick and Place“) mit dem Nachteil einer langsameren Verarbeitung. Das Laminieren von Zell formationen ist hier nicht möglich. Ein weiterer bekannter Ansatz ist eine Maschine mit kontinuierlich laufenden Materialbahnen und getakteten Werkzeugen, wie beispielsweise Trennmesser, Werkzeuge zur Teilungsänderung. Prinzipiell sind Maschinen mit getakteten Bewegungen leistungsmäßig begrenzt. Die mit Masse behafteten Teile, etwa Aufnahmen und Werkzeuge, müssen permanent beschleunigt und abgebremst wer den. Die Prozesse bestimmen dabei die zeitlichen Abläufe und es wird dabei viel Energie verbraucht. Die Masse der bewegten Teile lässt sich nicht beliebig reduzieren. Häufig müssen schneller bewegte Teile höhere Belastungen ertragen und werden deshalb sogar aufwändiger und schwerer.
Um die Produktionskosten der Batterieherstellung zu senken, muss sich unter anderem die Produktionsleistung der Maschinen erhöhen. Eine Bedingung für die hohe Produktionsleistung ist dabei eine hohe Fertigungsrate der Stapel der Energiezellen, welche aus mehreren aufeinander gestapelten Segmenten der eingangs beschriebenen Art gebildet sind.
Ferner müssen die Zellstapel aus jeweils einem ersten Separatorblatt, einem Anodenblatt, einem zweiten Separatorblatt und einem Kathodenblatt, ein solcher Zellstapel wird nachfolgend als Monozelle bezeichnet, weiterverarbeitet werden. Dabei können die Monozel- len einzeln oder auch in Stapeln bearbeitet werden. Insbesondere ist es erforderlich, an den Monozellen seitlich vorstehende elektrische Kontakte mit einer definierten Formgebung zu schaffen, und die Kontakte mit nach außen vorstehenden Ableiterfahnen zu versehen. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine prozesssichere Bearbeitung von Segmenten für Energiezellen in einer mög lichst hohen Stückrate zu ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Bearbeitungsvorrichtung zur Be arbeitung von Segmenten für Energiezellen mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird nach Anspruch 1 vorgeschlagen, dass wenigstens eine Zuführvorrichtung mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgern mit einer Aufnahme zur Aufnahme von einem oder mehrerer Segmenten vorgesehen ist, und wenigstens eine Fixiervor- richtung mit einer Mehrzahl von über ein Endlosantriebseinrichtung zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen vorgesehen ist, und wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen ist, in welcher die in den Werkstückträgern zugeführten Segmente in einem Bearbeitungsvorgang unter einer Einwirkung von mechanischen Kräften bearbeitet werden, wobei die Segmente während des Durchlaufs durch die Bearbeitungsstation über die Fixiervorrichtung durch jeweils wenigstens ein Fixierelement in den Aufnahmen der Werkstückträger fixiert sind. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass die Seg mente mittels der kontinuierlich zugeführten Werkstückträger in einem kontinuierlichen Bearbeitungsprozess in der Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden. Dieser kontinuierliche Bearbeitungspro zess wird ferner durch die vorgesehene Fixiervorrichtung mit den über das Endlosfördermittel angetriebenen Fixierelementen ermöglicht, wodurch die Segmente während des Durchlaufes durch die Bearbeitungsstation und während der dabei ausgeübten mechanischen Kräfte in den Werkstückträgern fixiert werden. Dabei ist es wichtig, dass die Fixierelemente der Fixiervorrichtung über die End losantriebseinrichtung angetrieben und damit mitbewegt werden, so dass sie die Segmente während der Bearbeitung in der Bearbeitungsvorrichtung und auch noch für einen geringen Weg in der Zuführ- und Abführbewegung in den Werkstückträgern fixieren. Dabei können zusätzliche Halteelemente vorgesehen sein, welche die Segmente in den Werkstückträgern vorfixieren, um diese in den Werkstückträgern in einer vorangegangenen Zuführbewegung in Position zu halten. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Fixierelemente der Fixiervorrichtung dienen hingegen speziell dazu, die Segmente gegenüber den in der Bearbeitungsstation wirkenden mechanischen Kräften zu fixieren, so dass die Bearbeitung der Seg- mente vereinfacht und genauer vorgenommen werden kann.
Möglich ist auch eine diskontinuierliche Zuführung von Werkstückträgern. Darunter kann eine getaktete, ereignisgesteuerte und/oder unregelmäßige Zuführung von Werkstückträgern, beispielsweise mit sich veränderndem Abstand untereinander, verstanden werden. Vorteilhaft kann ein Einzelantrieb für jeden Werkstückträger vorgesehen sein.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fixierelemente eine Andruck- fläche aufweisen, mit welcher sie die in den Werkstückträgern angeordneten Segmente durch Ausübung einer Druckkraft in einer Bearbeitungsstellung fixieren. Die Fixierelemente fixieren die Segmente damit durch eine prozesstechnisch einfach zu realisierende Hal tekraft, indem sie die Segmente über die Andruckfläche in die Auf- nahmen der Werkstückträger anpressen. Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass die Segmente derart in den Aufnahmen der Werkstückträger angeordnet sind, dass sie eine frei von außen zugängliche Oberfläche aufweisen, an welcher die Fixierelemente mit der Andruckfläche zur Anlage gelangen, und die An- druckfläche der Fixierelemente kleiner ist als die freie Oberfläche der Segmente. Das Fixieren der Segmente kann dadurch vereinfacht werden, da die Fixierelemente dadurch nicht zwingend in einer vorbestimmten Position zu den Segmenten ausgerichtet sein müssen. Die Fixierelemente können dadurch in verschiedene Positionen rela- tiv zu den Segmenten ausgerichtet sein, ohne dass dadurch ihre Funktion zum Fixieren der Segmente nachteilig beeinflusst wird. Dadurch können z.B. prozessbedingte Lageungenauigkeiten der Fixierelemente z.B. bedingt durch eine hohe Fertigungsrate der Segmente ausgeglichen werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Umlaufbewegung der Fixierelemente während der Umlaufbewegung zu einer Andruckbewegung steuern, während der sie mit der Andruckfläche auf der freien Oberfläche der Segmen- te zur Anlage gelangen. Die Bewegung der Fixierelemente setzt sich damit aus einer Kombination einer reinen Umlaufbewegung der Fi xierelemente mit einer Andruckbewegung der Fixierelemente zu den Werkstückträgern und den darin angeordneten Segmenten zusammen, wobei die Steuereinrichtung die Andruckbewegung also die Relativbewegung der Fixierelemente zu den Werkstückträgern und den Segmenten steuert.
Dabei kann die Steuereinrichtung bevorzugt durch eine feststehende Steuerkontur und daran ablaufende mit den Fixierstempein bewegungstechnisch zusammenwirkende Steueransätze gebildet sein, wodurch eine rein mechanische Steuerung der Bewegung der Fixie- relemente verwirklicht werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fixierelemente die Segmente in der Bearbeitungsstellung formschlüssig umfassen. Durch das form- schlüssige Umfassen der Segmente können diese zusätzlich oder alternativ zu der beschriebene Druckausübung der Fixierelemente in der Bearbeitungsstellung in Position gehalten werden, wobei die Fixierelemente durch das formschlüssige Umfassen und ihre eigene Position in der Bearbeitungsstellung zusätzlich die Sollposition der Segmente in der Bearbeitungsstellung definieren.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Stanzeinrichtung umfasst, welche in einem Randabschnitt der Segmente elektrische Kontakte zu einer vordefinierten Formge- bung stanzt. In der Stanzvorrichtung werden die Kontakte durch einen Materialschnitt geformt, bei dem besonders hohe mechanische Kräfte auf die Segmente ausgeübt werden. Bei diesem Bearbeitungsschritt ist die Fixierung der Segmente von besonderer Bedeu tung, da das Stanzen ansonsten nicht formgenau durchgeführt wer- den kann und zu einem unsauberen Schnitt führen würde. Ferner werden die Kontakte während der Fixierung durch die Fixierelemen te gestanzt, so dass sie anschließend eine definierte Formgebung und Ausrichtung zu den Fixierelementen aufweisen. Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Schweißeinrichtung umfasst, welche Ableiterfahnen mit den Kontakten durch einen Schweißvorgang verbindet. Die Schwei ßeinrichtung ist in Bezug zu der Bearbeitungsrichtung und der Transportrichtung der Segmente in der Bearbeitungsvorrichtung stromabwärts zu der Stanzeinrichtung also nachfolgend zu der
Stanzeinrichtung angeordnet, so dass die Ableiterfahnen nach dem Stanzen der Kontakte an die Kontakte angeschweißt werden. Dabei sind die Segmente während des Durchlaufens durch die Stanzeinrichtung und die Schweißeinrichtung permanent durch die Fixie relemente fixiert, so dass die oben beschriebene formgenaue Stan- zung der Kontakte zu den Fixierelementen und die Kenntnis der Form der Kontakte zu den Fixierelementen hier zusätzlich zu einer positionsgenauen Anschweißung der Ableiterfahnen an die Kontakte gemäß einer vorbestimmten Sollausrichtung genutzt werden kann. Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Tapeeinrichtung umfasst, in welcher die Segmente einzeln und/oder mehrere Segmente als Verbund und/oder die Schweißstellen der Verbindungen zwischen den Kontakten und den Ableiterfahnen mittels eines oder mehrerer Klebestreifen umfasst werden. Das Fixieren der Segmente in der Tapeeinrichtung ist insofern von Vor teil, da die Segmente durch die Fixierelemente fixiert werden und dann in dieser fixierten Position durch das Anbringen der Klebestreifen in dieser fixierten Position fixiert werden, so dass sie ihre Position auch dann beibehalten, wenn die Fixierelement die Segmente nicht mehr fixieren. Dies gilt vor allem für die Fixierung von mehreren Segmenten als Verbund und für die Fixierung der Ableiterfahnen an den Kontakten mittels der Klebestreifen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Bearbeitungsstation(en) in Be- zug zu den über die Zuführvorrichtung zugeführten Werkstückträgern stationär ausgebildet ist oder sind. Die Werkstückträger mit den zu bearbeitenden Segmenten werden also über die Zuführvorrichtung durch die Bearbeitungsstation bewegt. Damit weisen die in den Werkstückträgern aufgenommenen Segmente eine Undefinierte Ausrichtung zu den Bearbeitungsstationen auf, welche zudem durch die lose Aufnahme der Segmente in den Aufnahmen der Werkstück- träger einem weiteren Zufallsfaktor unterliegt, indem die Segmente geringfügige Bewegungen in den Aufnahmen ausführen können. Da gemäß der Erfindung zusätzlich eine Fixiervorrichtung mit den die Segmente fixierenden Fixierelementen vorgesehen ist, kann dieser Unsicherheitsfaktor kompensiert werden, indem die Segmente durch die Fixierelemente in ihrer Position fixiert werden und die Bearbeitung der Segmente in dieser durch die Fixierelemente definierten Position der Segmente erfolgt. Die Fixiervorrichtung schafft praktisch die konstruktive Schnittstelle zwischen der Bearbeitungsstation und der Zuführvorrichtung, wodurch eine prozesssichere Bearbeitung der Segmente ermöglicht wird.
Ferner kann die Bearbeitungsstation auch eine in Bewegungsrichtung des Werkstückträgers mitbewegte Bearbeitungseinheit aufwei- sen, so dass die Zuführbewegung der Werkstückträger nicht unterbrochen werden muss oder kürzer ausgebildet werden kann, indem die Bearbeitung der Segmente in dem bewegten Werkstückträger erfolgt. Dadurch kann die Fertigungsrate der Segmente in der Bearbeitungsvorrichtung erhöht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Werkstückträger über die Zuführvorrichtung getaktet durch die Bearbeitungsvorrichtung bewegt werden. Durch die getaktete Bewegung der Werkstückträger kann die Transportbewegung an die Bearbeitungsvorgänge der Segmente in den Bearbeitungsstationen angepasst werden, wenn die Bearbeitung der Segmente in den Bearbeitungsstationen einen kurzzeitigen Stillstand der Werkstückträger und der Segmente erfordert.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Werkstückträger durch separa- te Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antreibbar sind. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung kann die Bewegung der Werkstückträger genauer und insbesondere unabhängig voneinander in Abhängigkeit von den Signalen individueller Sensoreinrichtungen wie z.B. von Qualitätsprüfeinrichtungen oder anderweitigen Kontrollsensoren gesteuert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fixierelemente durch separate Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antreibbar sind. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung kann die Bewegung der Fixierelemente genauer und insbesondere unabhängig vonei- nander in Abhängigkeit von den Signalen individueller Sensoreinrichtungen wie z.B. von Qualitätsprüfeinrichtungen oder anderweiti gen Kontrollsensoren gesteuert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Zuführvorrichtun- gen vorgesehen sind, welche Werkstückträger mit darin angeordneten Segmenten in parallelen Zuführungen verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion zuführen. Durch die vorgeschla gene Weiterbildung der Bearbeitungsvorrichtung kann die Bearbeitungsrate der Segmente in der Bearbeitungsvorrichtung weiter er- höht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Fixiervorrichtungen mit einer Mehrzahl von über ein Endlosfördermittel zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen vorgesehen sind, wel- che jeweils Segmente in Werkstückträgern in verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion fixieren. Durch die vorgeschlagene Weiterbildung kann die Anzahl der zugeführten Werkstückträger bzw. Segmente je Zeiteinheit und damit die Bearbeitungsrate der Segmente weiter erhöht werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Segment mit den Ableiterfahnen und den Klebestreife vor und nach der Bearbeitung; und
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung mit den verschiedenen Bearbeitungsstationen; und
Fig. 3 bis 6 verschiedene vergrößerte Ausschnitte der Bearbeitungsvorrichtung; und
Fig. 7 bis 9 verschiedene Bearbeitungsstationen der Bearbeitungs- Vorrichtung.
In der Figur 1 in der linken Darstellung ist ein Segment 1 in Form einer Elektrode zu erkennen, welche nach außen geführte bereits zu einer vorbestimmten Form gestanzte elektrische Kontakte 4 auf- weist. In der mittleren Darstellung sind zwei Ableiterfahnen 2 und mehrere Klebestreifen 3 zu erkennen, welche in der nachfolgend noch beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung an dem Segment 1 befestigt werden. In der rechten Darstellung ist das Segment 1 nach dem Durchlauf durch die Bearbeitungsvorrichtung mit den daran an- geordneten Ableiterfahnen 2 und Klebestreifen 3 zu erkennen.
In der Figur 2 ist eine Bearbeitungsvorrichtung mit einer Zuführvorrichtung 6, einer Fixiervorrichtung 7 und verschiedenen Bearbeitungsstationen zu erkennen. Die Zuführvorrichtung 6 umfasst eine Vielzahl von Werkstückträgern 5, in denen die zu bearbeitenden Segmente 1 aufgenommen sind. Die Werkstückträger 5 werden über eine Endlosantriebseinrichtung 12 der Zuführvorrichtung 6 zugeführt, welche z.B. durch ein Endlosband, einen oder mehrere Endlosriemen oder auch Endlosketten gebildet sein kann. Ferner weist die Zuführvorrichtung eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung wie z.B. einen Elektromotor auf, welche die Endlosantriebseinrichtung 12 zu einer Umlaufbewegung antreibt.
Die Fixiervorrichtung 7 umfasst ebenfalls eine Endlosantriebseinrichtung 13 in Form eines Endlosriemens, eines Endlosbandes oder einer Endloskette oder einer Kombination von mehreren dieser Ele mente und eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, welche die Endlosantriebseinrichtung 13 zu einer Umlaufbewegung antreibt.
An der Endlosantriebseinrichtung 13 sind eine Vielzahl von Fixierelementen 8 in Form von Fixierstempeln vorgesehen. Ferner sind Steueransätze 14 vorgesehen, welche mittelbar oder unmittelbar bewegungstechnisch mit den Fixierelementen 8 gekoppelt sind und während des Umlaufens der Fixierelemente 8 an einer Steuerungseinrichtung 15 in Form einer feststehenden Steuerkontur ablaufen. Ferner sind in der Bearbeitungsvorrichtung mehrere Bearbeitungs stationen, wie z.B. mehrere Tapeeinrichtungen 9, Stanzeinrichtungen 10 und Schweißeinrichtungen 11 zur Bearbeitung der Segmente 1 vorgesehen. In der Figur 3 ist die Zuführvorrichtung 6 vergrößert zu erkennen, welche die Werkstückträger 5 mit den darin angeord- neten Segmenten 1 zuführt. Dazu weisen die Werkstückträger 5 je weils eine einseitig in diesem Fall nach oben geöffnete Aufnahme 19 auf, in welche die Segmente 1 in einem vorgelagerten Schritt eingelegt werden. Die Aufnahmen 19 sind so geformt, dass die Segmente 1 darin möglichst in alle seitlichen Richtungen gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben gesichert sind. Ferner können zusätz- lieh Halteelemente oder Vorsprünge vorgesehen sein, welche die Segmente 1 in den Aufnahmen 19 vorfixieren.
Die Antriebseinrichtungen der Zuführvorrichtung 6 und der Fixiervor- richtung 7 sind zueinander synchronisiert und treiben die Werkstückträger 5 und die Fixierelement 8 so an, dass jeweils ein Fixierelement 8 bei der Zuführbewegung der Werkstückträger 5 in die Aufnahme 19 eines Werkstückträgers 5 einfährt und dabei unter Ausübung einer Andruckkraft auf der freien Oberfläche des in der Aufnahme 19 angeordneten Segmentes 1 zur Anlage gelangt. Dazu weist jedes der Fixierelemente 8 eine Andruckfläche auf, welche kleiner als die Öffnung der Aufnahme 19 und kleiner als die freie Oberfläche des in der Aufnahme 19 angerordneten Segmentes 1 ist. Das Segment 1 ist dann durch die Anlage des Fixierelementes 8 in der Aufnahme 19 des Werkstückträgers 5 fixiert. Die Fixierelemente 8 führen über den Antrieb der Endlosantriebseinrichtung 13 eine Umlaufbewegung aus, welche mit einer durch die Form der Steuerkurve der Steuereinrichtung 15 und den daran ablaufenden Steueransätzen 14 mit einer Radialbewegung der Fixierelemente 8 überla- gert wird. Diese Radialbewegung der Fixierelemente 8 ist so ausge legt, dass die Fixierelemente 8 zum Fixieren der Segmente 1 radial ausfahren und in dieser Stellung anschließend verbleiben bis die Fixierung der Segmente 1 nach dem Durchlaufen der Segmente 1 durch die Bearbeitungsstationen wieder aufgehoben werden soll.
Wie in den Figuren 3 bis 6 zu erkennen ist, liegen die Fixierelemente 8 beim Durchlaufen der Werkstückträger 5 durch die Bearbeitungsstationen an den Segmenten 1 an und fixieren diese in einer für die Bearbeitung vorgesehenen definierten Position. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Segmente 1 zuerst durch die Fixierelemente 8 in ihrer Position fixiert werden und dann in den Be- arbeitungsstationen in dieser fixierten Position bearbeitet werden, ohne dass die Fixierung dazwischen aufgehoben wird. So werden die Segmente 1 zuerst durch die Fixierelemente 8 in einer Position fixiert und anschließend in der ersten Bearbeitungsstation bearbei- tet. In dem vorliegenden Fall ist dies eine auch in der Figur 7 zu erkennende Tapeeinrichtung 9, in welcher die Segmente 1 mit Klebe streifen 3 versehen werden. Die Klebestreifen 3 fixieren die bereits durch die Fixierelemente 8 fixierten Segmente 1 weiter. Sofern mehrere Segmente 1 z.B. in Form einer Monozelle in dem Werkstückträ- ger 5 angeordnet sind, werden die Segmente 1 in diesem Fall durch die Klebestreifen 3 zusätzlich zueinander fixiert. Die nächste Bearbeitungsstation ist eine auch in der Fig. 8 zu erkennende Stanzeinrichtung 10, in welcher die elektrischen Kontakte 4 durch einen Stanzvorgang gemäß einer vorbestimmten Form geformt werden. Da die Segmente 1 während des Stanzens und der weiteren Bearbeitung durch die Fixierelemente 8 fixiert sind, weisen die elektrischen Kontakte 4 auch eine in Bezug zu der Bearbeitungsvorrichtung und insbesondere eine in Bezug zu den weiteren Bearbeitungsstationen definierte Formgebung auf. Ferner werden die Segmente 1 während des Stanzvorganges einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Damit die Segmente 1 während der Einwirkung der mechanischen Belastung nicht verrutschen und ihre fixierte Position beibehalten, sind sie über die Fixierelemente 8 fixiert. Die Fixierelemente 8 dienen damit auch zur Aufnahme von Reaktionskräften während der mechanischen Bearbeitung der Segmente 1.
Die nächste Bearbeitungsstation ist eine Schweißeinrichtung 11, welche auch in der Figur 9 zu erkennen ist. In der Schweißeinrichtung 11 werden Ableiterfahnen 2 an die elektrischen Kontakte 4 angeschweißt. Dazu ist es von besonderem Vorteil, dass die Segmente 1 unverändert durch die Fixierelemente 8 fixiert sind, und dass die elektrischen Kontakte 4 in derselben Ausrichtung der Segmente 1 in der Aufnahme 19 des Werkstückträgers 5 geformt wurden. Die Ableiterfahnen 2 können dadurch in genau dieser Position der Segmente 1 mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit an die elektrischen Kontakte 4 angeschweißt werden.
Die nächste Bearbeitungsstation ist wieder eine Tapeeinrichtung 9, in welcher weitere Klebestreifen 3 gezielt um die an den elektrischen Kontakten 4 angeschweißten Ableiterfahnen 2 verklebt wer- den.
Die Tapeeinrichtung 9 umfasst eine Mehrzahl von zu jeweils einer Rolle 18 aufgewickelte Klebestreifen 3, welche nach dem Abwickeln über jeweils eine Umlenkung in eine vorbestimmte Richtung umge- lenkt und über Exzenterrollen 16 zu der Umwicklungsbewegung um die Segmente 1 und die Ableiterfahnen 2 angetrieben werden.
Wie in der Figur 2 zu erkennen ist, weist die Bearbeitungsvorrichtung jeweils zwei Bearbeitungsstationen mit einer identischen Funk- tion in einer benachbarten Anordnung auf, so dass jeweils zwei auf einanderfolgende Werkstückträger 5 mit darin angeordneten Segmenten 1 zur Bearbeitung der Segmente 1 in Bearbeitungsstationen mit einer identischen Funktion angeordnet sind. Hierdurch kann die Bearbeitungskapazität der Bearbeitungsvorrichtung erhöht und ins- besondere verdoppelt werden. Die Werkstückträger 5 mit den darin angeordneten Segmenten 1 werden über den Endlosantriebseinrichtung 12 der Zuführvorrichtung 6 in einer getakteten Zuführbewegung durch die Bearbeitungsvorrichtung bewegt, wobei die Werkstückträger 5 aufgrund der doppelten Anordnung der Bearbeitungsstationen in der Bewegung eines Taktes immer eine Bearbeitungsstation überspringen. Dazu können die Werkstückträger 5 und/oder die Fi- xierelemente 8 zusätzlich oder alternativ zu den Antrieben über die Endlosantriebseinrichtungen 12 und 13 über voneinander unabhän gige Antriebseinrichtungen individuell antreibbar sein. Die Bearbeitungsvorrichtung ist anhand einer Ausführungsform mit ortsfesten Bearbeitungsstationen und durch die Bearbeitungsstatio nen hindurchfahrenden Werkstückträgern 5 und mitbewegten Fixierelementen 8 beschrieben worden. Es ist aber ohne weiteres auch möglich, die Bearbeitungsstationen zumindest über eine kurze Weg- strecke mit den Werkstückträgern 5 mitzubewegen. Wichtig ist nur, dass die Segmente 1 während der Bearbeitungsvorgänge über die Fixierelemente 8 fixiert sind, so dass sie erstens während der Bearbeitungsvorgänge nicht verrutschen und zweitens während der Bearbeitung in den verschiedenen Bearbeitungsstationen in derselben Position in den Werkstückträgern fixiert sind, so dass auch die Be arbeitung der Segmente 1 immer in derselben Position des Segmentes in der Aufnahme 19 des Werkstückträgers 5 erfolgt.
Die Fixierelemente 8 sind hier als Fixierstempel ausgebildet und fixieren die Segmente 1, indem sie eine Druckkraft auf die in den Aufnahmen 19 der Werkstückträger 5 angeordneten Segmente 1 ausüben und die Segmente 1 dadurch in die Aufnahme 19 des Werkstückträgers pressen. Während des Stanzens der elektrischen Kontakte 4 wird in den Stanzstellen eine auf die Segmente 1 Scher- belastung ausgeübt, welche in den Segmenten 1 in eine Zugbeanspruchung umgewandelt wird. Damit die Segmente 1 unter diesen wirkenden Zugkräften nicht seitlich verrutschen, sind sie über die Fixierelemente 8 zusätzlich in ihrer Position fixiert. Diese reine Anpresskraft der Fixierelement 8 kann außerdem durch eine formschlüssige Fixierung der Segmente 1 über die Fixierele- mente 8 ergänzt oder ersetzt werden, indem diese die Segmente 1 z.B. klammerartig umgreifen.

Claims

Ansprüche:
1. Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (1) von Energiezellen, dadurch gekennzeichnet, dass -wenigstens eine Zuführvorrichtung (6) mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgern (5) mit jeweils einer Aufnahme (19) zur Aufnahme von einem oder mehreren Segmenten (1) vorgesehen ist, und -wenigstens eine Fixiervorrichtung (7) mit einer Mehrzahl von über ein Endlosantriebseinrichtung (13) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (8) vorgesehen ist, und -wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen ist, in welcher die in den Werkstückträgern (5) zugeführten Segmente (1) in einem Bearbeitungsvorgang unter einer Einwirkung von me- chanischen Kräften bearbeitet werden, wobei
-die Segmente (1) während des Durchlaufs durch die Bearbeitungsstation über die Fixiervorrichtung (7) durch jeweils wenigstens ein Fixierelement (8) in den Aufnahmen (19) der Werkstückträger (5) fixiert sind.
2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass
-die Fixierelemente (8) eine Andruckfläche aufweisen, mit wel cher sie die in den Werkstückträgern (6) angeordneten Seg- mente (1) durch Ausübung einer Druckkraft in einer Bearbeitungsstellung fixieren.
3. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass -die Segmente (1) derart in den Aufnahmen (19) der Werk stückträger (5) angeordnet sind, dass sie eine frei von außen, zugängliche Oberfläche aufweisen, an welcher die Fixierelemente (8) mit der Andruckfläche zur Anlage gelangen, und -die Andruckfläche der Fixierelemente (8) kleiner ist als die freie Oberfläche der Segmente (1).
4. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
-eine Steuerungseinrichtung (15) vorgesehen ist, welche die Fixierelemente (8) während der Umlaufbewegung zu einer An- druckbewegung steuern, während der sie mit der Andruckfläche auf der freien Oberfläche der Segmente (1) zur Anlage gelangen.
5. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass
-die Steuereinrichtung (15) durch eine feststehende Steuerkontur und daran ablaufende mit den Fixierstempeln (8) bewegungstechnisch zusammenwirkende Steueransätze (14) gebildet ist.
6. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Fixierelemente (8) die Segmente (1) in der Bearbeitungsstellung formschlüssig umfassen.
7. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Stanzeinrichtung (10) umfasst, welche in einem Randabschnitt der Segmente (1) elektrische Kontakte (4) zu einer vordefinierten Formgebung stanzt.
8. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass -wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Schweißeinrichtung
(11) umfasst, welche Ableiterfahnen (2) mit den Kontakten (4) durch einen Schweißvorgang verbindet.
9. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Tapeeinrichtung (9) umfasst, in welcher die Segmente (1) einzeln und/oder mehrere Segmente (1) als Verbund und/oder die Schweißstellen der Verbindungen zwischen den Kontakten (4) und den Ableiter- fahnen (2) mittels eines oder mehrerer Klebestreifen (3) umfasst werden.
10. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die Bearbeitungsstation in Bezug zu den über die Zuführvor richtung (6) zugeführten Werkstückträgern (5) stationär ausgebildet ist.
11. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die Bearbeitungsstation eine in Bewegungsrichtung des Werk stückträgers (5) mitbewegte Bearbeitungseinheit aufweist.
12. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Werkstückträger (5) über die Zuführvorrichtung (6) getak- tet durch die Bearbeitungsvorrichtung bewegt werden.
13. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die Werkstückträger (5) durch separate Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antreibbar sind.
14. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die Fixierelemente (8) durch separate Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antriebbar sind.
15. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -wenigstens zwei Zuführvorrichtungen (6) vorgesehen sind, welche Werkstückträger (5) mit darin angeordneten Segmenten (1) in parallelen Zuführungen verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion zuführen.
16. Bearbeitungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -wenigstens zwei Fixiervorrichtungen (7) mit einer Mehrzahl von über die Endlosantriebseinrichtung (13) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (8) vorgesehen sind, welche jeweils Segmente (1) in parallel geführten Werkstückträgern (5) in verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion fixieren.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1213091B1 (de) 2000-07-04 2004-10-06 Schumag Aktiengesellschaft Werkstückhalter für eine Bearbeitungsmaschine und entsprechende Ablängmaschine
US6585846B1 (en) * 2000-11-22 2003-07-01 3M Innovative Properties Company Rotary converting apparatus and method for laminated products and packaging
DE102014113588A1 (de) 2014-09-19 2016-03-24 Manz Ag Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle
DE102017216213A1 (de) 2017-09-13 2019-03-14 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels
KR102700154B1 (ko) * 2018-04-26 2024-08-27 삼성에스디아이 주식회사 이차전지, 및 그 제조장치와 제조방법
KR102504756B1 (ko) * 2018-05-17 2023-03-02 주식회사 엘지에너지솔루션 라미네이션 장치 및 라미네이션 방법

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