EP4371173A2 - Zellstapelanlage und zellstapelvorrichtung für segmente von energiezellen und teilvorrichtung/teilverfahren einer oder in einer zellstapelanlage - Google Patents

Zellstapelanlage und zellstapelvorrichtung für segmente von energiezellen und teilvorrichtung/teilverfahren einer oder in einer zellstapelanlage

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Publication number
EP4371173A2
EP4371173A2 EP22747649.6A EP22747649A EP4371173A2 EP 4371173 A2 EP4371173 A2 EP 4371173A2 EP 22747649 A EP22747649 A EP 22747649A EP 4371173 A2 EP4371173 A2 EP 4371173A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segments
magazine
cell stacking
transfer
drum
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
EP22747649.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Kreysern
Marcus Wagner
Karsten Meinke
Manfred Folger
Michael Kleine Wächter
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 EP4371173A2 publication Critical patent/EP4371173A2/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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H31/00—Pile receivers
    • B65H31/24—Pile receivers multiple or compartmented, e.d. for alternate, programmed, or selective filling
    • 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
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/72—Fuel cell manufacture

Definitions

  • the present invention relates to a cell stacking system with the features of the preamble of claim 1 and a cell stacking device with the features of the preamble of claim 8 and a partial device/partial method of or in a cell stacking system according to claim 15 or according to claim 18.
  • Energy cells or energy storage devices within the meaning of the invention are used, for example, 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 must 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 alternating anode sheets and cathode sheets, which are separated from one another by separator sheets, also manufactured 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 endless webs of the separator material with the anode sheets and cathode sheets placed on top of each other can also be superimposed before cutting, so that a continuous web with a first endless layer of the separator material with anode sheets or cathode sheets placed on it and a second one endless layer of Separatormate rials with in turn placed thereon anode sheets or Katho is formed.
  • This “four-layer” continuous 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 thereon.
  • the advantage of this solution is that one cut can be saved. Segments within the meaning of this invention are therefore single-layer segments of a separator material, anode material or cathode material, double-layer or 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. Most of the known machines work with the single-sheet stacking method (e.g. "pick and place") 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 cycled tools, such as separating knives, tools for changing the pitch.
  • 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 segments are placed on top of one another in a first step to form the so-called monocells consisting of a first separator sheet, an anode sheet arranged thereon, a second separator sheet arranged thereon and a cathode sheet arranged thereon.
  • the separator sheets can first be guided as two endless webs, in which case the already cut segments in the form of the anode sheets and on one of the endless webs the already cut segments in the form of the cathode sheets are placed on the other endless web and connected to one another by a lamination process.
  • the composite webs prefabricated in this way are then connected to one another in a further lamination process to form a four-layer composite web.
  • the monocells are then cut from the composite web by cutting through the spaces between the successive anode sheets and cathode sheets, respectively.
  • the continuous webs made of the separator material with the anode sheets and cathode sheets arranged thereon can also be cut, with the monocells then being produced by a downstream composite process of a first cut separator sheet with an anode and a second cut separator sheet with a cathode.
  • the segments are then stacked into a stack of a plurality of segments. If the segments are monocells or separator sheets with anode or cathode sheets arranged on them, there is a cathode or anode on a free side surface of the stack, which is then covered by the arrangement of a so-called cover cell.
  • the closure cell includes a first separator sheet, an anode or cathode sheet disposed thereon, and a second separator sheet disposed thereon, but on which no cathode or anode sheet is disposed.
  • the termination cell can also be viewed as a mono cell without a cathode or anode sheet.
  • the finished stack of the multiplicity of mono cells and the final cell is then characterized in that it has a separator sheet on its upper side and on its underside and the anode sheets and cathode sheets each to the The top and bottom are covered by separator sheets and are not in contact with each other.
  • the invention is based on the object of providing a cell stacking system and a cell stacking device which enable the segments to be stacked at the highest possible production rate.
  • a cell stacking system for segments of energy cells is proposed to achieve the object, wherein a first feed device is provided which feeds in segments, and a cell stacking device is provided in which the segments are stacked one on top of the other, and a discharge device is provided which Stacks of segments are discharged from the cell stacking device, the cell stacking device comprising at least two cell stacking devices which remove the segments, stack them to form the stacks and transfer the stacks to the discharge device in a clocked manner.
  • the proposed system is characterized by the fact that the segments from the feeder in a high production capacity are placed on top of one another in stacks and removed, since the segments are placed on top of one another in stacks at the same time, starting from a supply in the cell stacking device in two or more cell stacking devices. Practically in the cell stacking device, the inflow of segments is divided between two or more cell stacking devices, which stack the stacks on top of one another in a parallel division of labor into stacks and discharge them.
  • the number of cell stacking devices provided in the cell stacking device can be adapted to the stacking capacity to be achieved and the number of segments fed via the feeding device per unit of time.
  • the cell stacking devices preferably each have at least one removal device, which takes over the segments in a predetermined sequence from the feed device.
  • the removal devices remove the segments in the predetermined sequence, so that the last removal device of the last cell stacking device removes the last segments and thus all segments are removed from the feeding device.
  • the predetermined sequence corresponds to a rhythm determined by the number of cell stack devices.
  • four cell stacking devices are provided, each with a removal device. Each of the extraction devices thus removes one segment from a group of four of the supplied segments in a fixed assignment, i.e. the first extraction device removes the first segment of the group of four, the second extraction device removes the second segment of the group of four, etc.
  • the cell stacking devices are arranged one after the other in relation to the supplied segments, so that the segments are removed from the cell stacking devices in a sequential removal of the segments and stacked in a parallel stacking process.
  • the removal device has a large number of workpiece carriers, each of which has a receptacle into which the cell stacking devices place the stacks.
  • the discharge device thus discharges the stacked segments in the workpiece carriers in a discharge movement that is synchronized with the cycle of the stacking process in the cell stacking device, so that the product flow in the system is not interrupted or backed up.
  • a second feed device be provided, which is arranged upstream or downstream of the cell stacking device in relation to a transport movement of the removal device and inserts segments into the receptacles of the workpiece carriers before the cell stacking devices insert the stacks into the receptacles or Places segments on the stacks arranged in the work piece carriers.
  • the second feed device preferably inserts further segments into the receptacles or places them on the stacks of segments that have been inserted into the receptacles by the cell stacking devices, so that the stacks in the workpiece carriers are completed.
  • the first feed device feeds four-layer segments (monocells) with two separator sheets, an electrode sheet arranged in between and an electrode sheet lying on an upper side, which are then stacked by the cell stacking devices with an electrode exposed on an upper side. the sheet to be stacked.
  • the second feeding device then feeds segments in the form of single-layer separator sheets or three-layer segments (closing cells) with two separator sheets and one electrode sheet and places these in the receptacles or on the stack so that the free electrode sheet of the stack formed by the cell stacking devices Outside are covered by a separator sheet.
  • the stacks are built up in the workpiece carriers in such a way that they each have a separator sheet on both sides, i.e. both on the upper side and on the lower side.
  • the first feed device has at least one transfer body driven by a drive device to rotate about a rotation axis, in particular a transfer drum driven by a drive device to rotate about a rotation axis, which transfers the segments to the cell stacking device. Due to the transfer body, in particular the transfer drum, the segments can be fed to the cell stacking device at a particularly high feeding speed. Furthermore, the first feed device can be designed in a particularly compact, space-saving design.
  • the first feed device can preferably have an even number of transfer bodies, in particular transfer drums, and between the transfer bodies, in particular transfer drums, there can be an odd number of deflection bodies, in particular deflection drums, which separate the segments from a first transfer body, in particular from take over a first transfer drum and transferred to a second transfer body, in particular to a second transfer drum ben.
  • the even number of transfer bodies, in particular transfer drums, and the odd number of deflection bodies, in particular deflection drums, provided in between make it possible for the segments on the transfer bodies, in particular transfer drums, to always be aligned in an identical direction, i.e.
  • the deflection bodies in particular tail drums, take over the segments from the first transfer body, in particular the first transfer drum, and transport them to a transfer point where they transfer the segments to the second transfer body, in particular the second transfer drum. If the segments are transported on the first transfer body, in particular the first transfer drum with the electrode sheets facing the outside, they are then transported on the deflection body, in particular the deflection drum with the electrodes facing the inside and then on to the second transfer body, in particular the handed over to the second transfer drum so that they are transported to this/this again with the electrodes facing the outside.
  • a cell stacking device for segments of energy cells in which a rotary magazine body, in particular a magazine drum with at least one magazine, is provided, which can be driven by means of a drive device to perform a repeated rotary motion about a rotary axis that is interrupted by standstill phases ,
  • a drive device to perform a repeated rotary motion about a rotary axis that is interrupted by standstill phases
  • the magazine is moved from a transfer point to a transfer point and from the transfer point to the transfer point, with a removal device being provided which the magazine segments to the rotary body, in particular to the magazine drum, with the removal device filling the magazine in the transfer point when the rotary magazine body, in particular the magazine drum, is at a standstill with a large number of segments to form a stack up to a predetermined stack height
  • a delivery device is provided which Stacks of segments removed from the magazine in the transfer point.
  • the proposed cell stacking device is characterized by a compact design combined with a high stacking capacity.
  • the core of the cell stacking device is the magazine rotation body, in particular the magazine drum, which, due to its rotational movement interrupted by standstill phases, enables the cell stacking device to be integrated into a first feed device designed as a drum run, which in turn enables a particularly high transport capacity of the segments.
  • the magazine has at least two engagement openings aligned in the circumferential direction of the magazine rotating body, in particular the magazine drum, and the stripping device forces the stack out of the magazine by reaching through both engagement openings. Due to the two curse border access openings and the stripping device engaging therein, the stack as a whole is combed out of the magazine by contacting the stripping device over the entire width of the stack and pushed into the receptacle of the workpiece carrier.
  • the magazine has a lifting device which increases the depth of the magazine as a function of the increasing stack height of the segments in the magazine.
  • the lifting device makes it possible to place the segments in the holder as close as possible to the access opening, so that the segments do not have to “slip” into the holder.
  • the lifting device is designed in such a way that, after a segment has been inserted, it increases the depth of the receptacle by the thickness of a segment, so that the segments are always placed at the same height in the receptacle.
  • the lifting device can preferably be formed by a spring-loaded bottom of the magazine.
  • the depth of the recording is automatically increased due to the weight each time a segment is inserted.
  • the size of the spring force to be overcome can be used here for the design of the lifting device by selecting a correspondingly strong spring, which is then adapted, for example, to the weight of the segments can be.
  • the magazine has a holding device which fixes the stack in the magazine in the radial direction during the movement of the magazine rotary body, in particular the magazine drum with the magazine, from the transfer point to the transfer point.
  • the holding device secures the stack against unintentional exit from the magazine even during the rotary movement of the magazine rotating body, in particular the magazine drum.
  • the holding device can preferably be actuated automatically by the delivery device to carry out a release movement that releases the stack, so that the holding device is always released when the delivery device begins to remove the stack from the magazine.
  • FIG. 2 shows an enlarged representation of the cell stacking device with a plurality of cell stacking devices
  • FIG. 1 shows a cell stacking system 1 according to the invention with a first feed device 2 , a discharge device 3 , an upstream cutting device 4 and a cell stacking device 7 arranged between the feed device 2 and the discharge device 3 .
  • the cell stacking system 1 is supplied with a continuous web (not shown) made of two continuous webs of a separator material with anode sheets arranged in between and spaced apart in the longitudinal direction of the continuous web and cathode sheets lying on one side of one of the continuous webs of separator material and also spaced apart in the longitudinal direction of the continuous web.
  • the endless track can also be formed from just one endless track of a separator material with or without adjacent electrode sheets. If the continuous web has spaced-apart electrode sheets, the cut in the cutting device 4 is made through the separation points between the electrode sheets.
  • the cutting device 4 is formed here by a pair of drums consisting of a cutting drum with cutting knives and a counter-drum with counter-knives and cuts the endless web guided onto the cutting drum or the counter-drum by shearing the cutting knives on the counter-knives into segments 16 of a predetermined length, which are cut by the Distances between the cutting knives or the counter-knife is defined, depending on whether the endless web is guided onto the cutting drum or the counter-drum.
  • the feed device 2 comprises a plurality of transport drums on which the segments 16 are held, for example by vacuum, until they finally reach a first transfer body in the form of a first transfer drum 5 of the feeder 2 are passed. If the supplied continuous web is a four-layer web, the segments 16 cut from it correspond to the monocells described at the outset.
  • the cell stacking device 7 comprises four removal devices 11 in the form of removal stamps driven to rotate. Two of the removal devices 11 are assigned to the first transfer drum 5 and remove segments 16 from the first transfer drum 5 during their rotational movement and then transfer them to a rotating magazine body in the form of a magazine drum 10, which will be explained in more detail below.
  • the revolving movement of the removal plungers is controlled in such a way that they take over the segments 16 from the first transfer drum 5 in a predetermined sequence.
  • four removal devices 11 are provided, so that each of the removal devices 11 takes over the segments 16 from the first feed device 2 in a fixed sequence in a rhythm of four.
  • the removal devices 11 assigned to the first transfer drum 5 thus take over two segments 16 of the circumference of the first transfer drum 5 during one revolution.
  • the rotary movements of the removal devices 11 are coordinated with the rotary movement of the first transfer drum 5 so that they take half of of the segments 16 held on the first transfer drum 5 take over.
  • the remaining segments 16 on the first transfer drum 5 are then taken over by a deflection body in the form of a deflection drum 23 and transferred to a second transfer body in the form of a second transfer drum 21 .
  • the segments 16 are in the takeover of the idler pulley 23 and the transfer from the idler pulley 23 to the second transfer drum 21 is turned twice in its orientation in relation to its surfaces, so that the segments 16 are then arranged on the second transfer drum 21 in an identical orientation as on the first transfer drum 5.
  • On the second transfer drum 21 there are also two removal devices 11 provided in the form of revolving removal stamps, which take over the remaining half of the segments 16 from the second transfer drum 21 and each feed a magazine drum 10 according to the same principle.
  • a testing device (not shown) is provided, which detects defective segments 16 .
  • the defective segments 16 are then not removed from the two transfer drums 5, 21 by the removal devices 11 and are instead discharged via an ejection drum 24 into a reject reservoir 25.
  • the segments 16 are thus removed from the first two removal devices 11 in half the number from the first transfer drum 5, while the remaining segments on the first transfer drum 5 are transferred from the tail drum 23 to the second transfer drum 21 with a double reversal and are removed from this via the last two removal devices 11.
  • the segments 16 are thus fed in by the feed device 2 in a continuous flow and removed from it in a sequential transfer to a parallel stacking in the cell stacking device 7 .
  • the segments 16 are released from the four removal devices 11 into four parallel magazine drums 10 of the cell stacking device 7 , in which the segments 16 are stacked to form stacks 15 and are passed on to the discharge device 3 .
  • the cell stacking device 7 comprises four cell stacking devices 8, the core components of which each form a removal device 11, a magazine drum 10 and a delivery device 12, with a cell stacking device 8 being shown enlarged in FIG.
  • the removal device 11 of a cell stacking device 8 is formed by a removal plunger driven in a rotational movement, which removes a segment 16 from one of the two transfer drums 5 or 21 during each orbital movement and moves it to a transfer point I of the magazine drum 10 .
  • the magazine drum 10 has four magazines 13 which are arranged on its outer periphery and are open towards the outer sides. Also provided is a stripping device, which is stationary relative to magazine drum 10 and is fixed in relation to transfer point I, in the form of a comb-like stripping part 27 with a plurality of stripping webs arranged parallel to one another, which engages with the stripping webs through corresponding slots in a stripping wall 28, which is also stationary.
  • the removal plunger has slots 29 parallel to one another and directed in the circumferential direction of the rotary movement of the removal plunger, into which the stripping part 27 comes into engagement with its stripping webs during the rotary movement of the removal plunger, as a result of which the segment 16 held on the outside of the removal plunger during the rotary movement of the removal plunger into the magazine 13 arranged in the transfer point I. Since the takeover point I is arranged in the present exemplary embodiment on the upper side of the magazine drum 10 and the segments 16 are inserted into the magazine 13 from above, the insertion movement of the segments 16 into the magazine ne 13 in this case additionally supported by the acting gravity un.
  • the magazine 13 has comb-like side walls with engagement openings 17 aligned in order in the circumferential direction and a holding device 14 in the form of a plurality of engagement fingers which can be pivoted by means of a pivoting mechanism.
  • the movement of the holding device 14, i.e. the pivotable gripping fingers is controlled by a mechanical or electronic control device in such a way that the gripping fingers of the holding device 14 in the transfer point I do not reach through the gripping openings 17 and thus release the opening of the magazine 13 to the outside . Since the opening of the magazine 13 in the transfer point I is freely accessible and the segments 16 can be stacked therein by a repetitive orbital movement of the removal stamp to form a pel 15 Sta.
  • the magazine drum 10 When the predetermined height of the stack 15 is reached in the magazine 13, the magazine drum 10 is rotated by 90 degrees and the next magazine 13 is moved to the transfer point I to repeat the stacking process. At the same time, when the rotary movement of the magazine drum 10 begins, the holding device 14 is moved by the control device in such a way that the gripping fingers reach through the gripping openings 17 in the side walls of the magazine 13 and come to rest on the upper side of the stack 15. The holding device 14 then secures the stack 15 against unintentional exit from the magazine 13.
  • the magazine 13, filled with the stack 15, reaches the following stroke of the rotary movement of the magazine drum 10 the lower transfer point II in the illustration.
  • a stationarily arranged delivery device 12 is provided in the form of several webs aligned parallel to one another and aligned with the engagement openings 17, which during the rotary movement of the magazine drum 10 engage in the engagement openings 17 reach the level of the bottom of the magazine 13 and thereby comb the stack 15 out of the magazine 13 . Since the stacks 15 are discharged downwards from the magazine 13, the discharge movement is again assisted by gravity. To run the stack 15, the holding device 14 was released in a previous step.
  • the delivery device 12 is formed here by a structure of fixed webs, which combs the stack 15 out of the magazines 13 . If such an active combing out is not required, it is also sufficient if the dispensing device 12 merely actuates the holding device 14 and the stacks 15 fall out of the magazines 13 solely by gravity. In this case, the delivery device 12 would be a passive delivery device 12 which, although it triggers the removal of the stack 15 itself, does not actively support it.
  • the removal device 3 that can be seen in FIG. 1 comprises an endless conveyor device 20, such as, for example, an endless belt, an endless chain, an endless belt or the like.
  • the Endlosför der worn 20 is equipped with a plurality of workpiece carriers 6 be, the one of the shape of the stack 15 correspondingly shaped measure on 22 have.
  • the workpiece carriers 6 are on the endless Conveyor 20 aligned and maintained that they are arranged in the transfer point II under the magazine 13 that the stack 15 is removed from the magazine 13 piece carrier in the receptacle 22 of the work.
  • the discharge device 3 thus also performs a clocked feed movement, during which the workpiece carriers 6 are transported either from one cell stack device 8 to the next or in jumps over several cell stack devices 8 .
  • a second feeding device 18 with a second cutting device and a second removal device 19 is also provided.
  • the second feed device 18 is also supplied with an endless web either in one layer made of a separator material or in multiple layers such as three layers with several webs of a separator material and electrode sheets arranged in between, with no electrode sheets being provided on the outside of this endless web.
  • This continuous web is cut in the second cutting device 9 according to the same principle as the first cutting device 4 into segments 16 (in this case these are the closing cells described above) of a predetermined length, which are then transferred to a transfer drum 30 from the segments 16 are removed from the second removal device 19 and inserted into the receptacles 22 of the workpiece carrier 6 before the stack 15 is introduced from the magazine drums 10 into the receptacles 22 .
  • the stacks 15 inserted from the magazine drums 10 have a free electrode sheet on one of their surfaces. This free electrode sheet is now covered by the segment 16 inserted via the second removal device 19, the final cell. Since the segment 16 inserted by the second removal device 19 deliberately has no free electrode sheet and instead has a separator material on both surfaces, the stack 15 of the segments 16 finally removed from the removal device 3 also has a separator material on both sides.
  • the second removal device 19 places the segments 16 in the receptacles 22 of the work piece carrier 6 before the stack 15 is introduced. However, it is also conceivable for the second removal device 19 to place the segments 16 onto the stacks 14 from above after the stacks 15 have been inserted into the receptacles 22 .
  • a corresponding test device is also provided in the second feed device 18, by means of which defective segments 16 are detected and removed into a second reject reservoir 26.
  • An important and independently inventive aspect of the present invention consists in a sub-device of or in a cell stacking system and a sub-method when producing cell stacks in a cell stacking system, according to claim 15 or claim 18.
  • the supplied segments of energy cells in a number A per unit time are skillfully split into a number B per unit time and a number C per unit time.
  • the number B per time unit can in a certain way advantageously be transported further and sort of smuggled through and ejected from the number A, after which the number C is already significantly reduced compared to the number A.
  • number C is more amenable to orderly and precise stacking without impeding the flow of material.
  • the number B is then in turn also significantly reduced compared to the number A and is more easily accessible for orderly and precise stacking. To a certain extent, a continuous, delay-free supply of divided partial flows to a cell stacking device is made possible.
  • the stacking can take place in parallel in a certain way, after which high throughput rates can be achieved.
  • An endless web of uncut segments can be fed in at high speed and the segments cut from it can be further processed online and stacked.
  • a large stream of segments can be reliably and effectively organized, transported on more or less without stopping and interruptions, and can be advantageously divided into partial streams.
  • a stream of segments, for example cut online from an endless web, with a number A per time unit can be split up, for example, in such a way that every second segment is removed from the stream and from the removed, second segments a stream of segments with the number B formed per time unit and a stream of segments with the number C per time unit is formed from the remaining segments.
  • the distance between two segments can be greater than or approximately equal to the length of a segment.
  • the distance between two segments can be greater than or approximately equal to the length of a segment.
  • a distance formed in the stream of segments with the number B between two consecutive segments makes it possible to provide a sequence of segments during further processing, in which the distance and an associated time interval during conveying of the stream of segments can be used to access a segment.
  • one or more removal devices of a cell stack device can be given sufficient time in the time interval between the end of a first conveyed segment and the beginning of a second conveyed segment to move back into a removal position, in particular from a delivery or waiting position will.
  • the process of splitting is somewhat similar to unzipping a zipper When closed, all elements are next to each other with virtually no gap and, after opening, have about the same distance as one element between them.
  • the segments in contrast to the zipper comparison, have a certain distance in the stream with the number A per unit time, in particular not edge to edge or end to end.
  • the splitting can also be imagined in such a way that in the stream of segments with the number A, segments of the stream with the number B and segments of the stream with the number C lie alternately one behind the other, for example “yellow” and “red” segments B and C, respectively.
  • the stream of segments number A is split up and the segments of stream number B and segments of stream number C are transferred according to their alternating sequence.
  • a stream of "yellow” segments with a number B per unit of time and a stream of "red” segments with a number C would then be generated.
  • the segments would each have a distance from one another that is greater than or approximately equal to the length of a segment.
  • the transport speed of the streams of segments with the number A per unit of time, the number B per unit of time and the number C per unit of time can be kept at least approximately the same.
  • distances between the segments in the streams “B” and “C” can be achieved in a simple manner without having to change the position of the segments in the streams “B” and/or “C”, which is a Particularly gentle handling of the segments is guaranteed and high throughput rates are possible.

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Abstract

Zellstapelanlage (1) für Segmente (16) von Energiezellen wobei eine erste Zuführeinrichtung (2) vorgesehen ist, welche Segmente (16) zuführt, und eine Zellstapeleinrichtung (7) vorgesehen ist, in welcher die Segmente (16) zu Stapeln (15) aufeinandergelegt werden, und eine Abführeinrichtung (3) vorgesehen ist, welche die Stapel (15) der Segmente (16) von der Zellstapeleinrichtung (7) abführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstapeleinrichtung (7) wenigstens zwei Zellstapelvorrichtungen (8) umfasst, welche die Segmente (16) entnehmen, zu den Stapeln (15) aufeinanderlegen und die Stapel (15) getaktet an die Abführeinrichtung (3) übergeben.

Description

Zellstapelanlage und Zellstapelvorrichtung für Segmente von Energiezellen und Teilvorrichtung/Teilverfahren einer oder in einer Zellstapelanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zellstapelanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und eine Zellstapelvor richtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 8 und ein(e) Teilvorrichtung/Teilverfahren einer oder in einer Zellstapelan lage nach Anspruch 15 oder nach Anspruch 18.
Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schif fen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen wie z.B. Photo voltaikanlagen in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeit räume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezel len eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelten Segmenten auf. Diese Segmente sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die durch ebenfalls als Segmen te hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind. Die Segmente werden in dem Herstellungsprozess vorgeschnitten und dann zu den Stapeln in der vorbestimmten Reihenfolge aufeinan- dergelegt und durch Laminieren miteinander verbunden. Dabei wer den die Anodenblätter und Kathodenblätter zuerst von einer Endlos bahn 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 oder Kathodenblättern wird dann in einem zweiten Schritt wieder mit einer Schneidvorrichtung in Seg- mente geschnitten, wobei die Segmente in diesem Fall doppellagig durch ein Separatorblatt mit einem darauf angeordneten Anoden blatt oder Kathodenblatt gebildet sind. Sofern dies fertigungstech nisch machbar oder erforderlich ist, können die Endlosbahnen des Separatormaterials mit den aufgelegten Anodenblättern und Katho denblättern auch vor dem Schneiden aufeinandergelegt werden, so dass eine Endlosbahn mit einer ersten endlosen Schicht des Sepa ratormaterials mit darauf aufgelegten Anodenblättern oder Katho denblättern und einer zweiten endlosen Schicht des Separatormate rials mit wiederum darauf aufgelegten Anodenblättern oder Katho denblättern gebildet wird. Diese „vierlagige“ Endlosbahn wird dann mittels einer Schneidvorrichtung in Segmente geschnitten, welche in diesem Fall vierlagig mit einem ersten Separatorblatt, einem Ano denblatt, einem zweiten Separatorblatt und einem darauf anliegen den Kathodenblatt gebildet sind. Der Vorteil dieser Lösung liegt da rin, dass ein Schnitt gespart werden kann. Segmente im Sinne die ser Erfindung sind demnach einlagige Segmente eines Separator materials, 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 be kannt.
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 Produkti onsleistung 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 bei spielsweise Trennmesser, Werkzeuge zur Teilungsänderung.
Prinzipiell sind Maschinen mit getakteten Bewegungen leistungsmä ßig 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 beweg te 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.
Die Segmente werden in einem vorgelagerten Herstellungsschritt dabei in einem ersten Schritt zu den sogenannten Monozellen be stehend aus einem ersten Separatorblatt, einem darauf angeordne ten Anodenblatt, einem darauf angeordneten zweiten Separatorblatt und einem darauf angeordneten Kathodenblatt aufeinandergelegt. Alternativ können die Separatorblätter zunächst als zwei Endlos bahnen geführt werden, wobei dann auf eine der Endlosbahnen die bereits geschnittenen Segmente in Form der Anodenblätter und auf die andere Endlosbahn die bereits geschnittenen Segmente in Form der Kathodenblätter aufgelegt und durch einen Laminierungsprozess miteinander verbunden werden. Anschließend werden die so vorge fertigten Verbundbahnen in einem weiteren Laminierungsprozess miteinander zu einer dann vierlagigen Verbundbahn miteinander verbunden. Die Monozellen werden dann durch einen Schnitt durch die Abstände zwischen den aufeinander folgenden Anodenblättern bzw. Kathodenblättern von der Verbundbahn geschnitten. Alternativ können die Endlosbahnen aus dem Separatormaterial mit den da rauf angeordneten Anodenblättern und Kathodenblättern auch ge schnitten werden, wobei die Monozellen dann durch einen nachge lagerten Verbundprozess von jeweils einem ersten geschnittenen Separatorblatt mit einer Anode mit einem zweiten geschnittenen Se paratorblatt mit einer Kathode hergestellt werden.
Die Segmente werden dann zu einem Stapel aus einer Vielzahl von Segmenten aufeinandergestapelt. Sofern es sich bei den Segmen ten um Monozellen oder Separatorblätter mit darauf angeordneten Anoden- oder Kathodenblättern handelt, befindet sich an einer freien Seitenfläche des Stapels eine Kathode oder Anode, welche dann durch die Anordnung einer sogenannten Abschlusszelle abge deckt wird. Die Abschlusszelle umfasst ein erstes Separatorblatt, ein darauf angeordnetes Anoden- oder Kathodenblatt und ein darauf angeordnetes zweites Separatorblatt, auf der jedoch kein Kathoden oder Anodenblatt angeordnet ist. Damit kann die Abschlusszelle auch als eine Monozelle ohne ein Kathoden- oder Anodenblatt an gesehen werden. Der fertige Stapel aus der Vielzahl von Monozellen und der Abschlusszelle zeichnet sich dann dadurch aus, dass er an seiner Oberseite und seiner Unterseite jeweils ein Separatorblatt aufweist und die Anodenblätter und Kathodenblätter jeweils zu der Ober- und zu der Unterseite hin durch Separatorblätter abgedeckt sind und untereinander nicht im Kontakt stehen.
Zur Erzielung von sehr hohen Fertigungsraten ist es dabei wün schenswert, die hergestellten Segmente in einer möglichst hohen Fertigungsrate aufzustapeln.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zellstapelanlage und eine Zellstapelvorrichtung bereitzustellen, welche ein Stapeln der Segmente in einer möglichst hohen Ferti gungsrate ermöglichen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Zellstapelanlage mit den Merkma len von Anspruch 1 und eine Zellstapelvorrichtung mit den Merkma len von Anspruch 8 vorgeschlagen. Ferner werden zur Lösung der Aufgabe eine Teilvorrichtung nach Anspruch 15 und ein Teilverfah ren nach Anspruch 18 vorgeschlagen. Weitere bevorzugte Weiter bildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der zugehörigen Beschreibung zu entnehmen.
Nach Anspruch 1 wird zur Lösung der Aufgabe eine Zellstapelanlage für Segmente von Energiezellen vorgeschlagen, wobei eine erste Zuführeinrichtung vorgesehen ist, welche Segmente zuführt, und eine Zellstapeleinrichtung vorgesehen ist, in welcher die Segmente zu Stapeln aufeinandergelegt werden, und eine Abführeinrichtung vorgesehen ist, welche die Stapel der Segmente von der Zellstape leinrichtung abführt, wobei die Zellstapeleinrichtung wenigstens zwei Zellstapelvorrichtungen umfasst, welche die Segmente ent nehmen, zu den Stapeln aufeinanderlegen und die Stapel getaktet an die Abführeinrichtung übergeben. Die vorgeschlagene Anlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Segmente aus der Zuführung in einer hohen Produktionskapazität zu Stapeln aufeinandergelegt und abgeführt werden, da die Segmente ausgehend von einer Zuführung in der Zellstapeleinrichtung in zwei oder mehr Zellstapelvorrichtun gen gleichzeitig zu Stapeln aufeinandergelegt werden. Der Zustrom der Segmente wird praktisch in der Zellstapeleinrichtung auf zwei oder mehr Zellstapelvorrichtungen aufgeteilt, welche die Stapel in einer parallelen Arbeitsaufteilung zu Stapeln aufeinanderstapeln und abführen. Die Anzahl der vorgesehenen Zellstapelvorrichtungen in der Zellstapeleinrichtung kann dabei an die zu erzielende Stapelka pazität und die Anzahl der über die Zuführeinrichtung zugeführten Segmente je Zeiteinheit angepasst werden.
Dabei weisen die Zellstapelvorrichtungen bevorzugt jeweils wenigs tens eine Entnahmevorrichtung auf, welche die Segmente in einer vorbestimmten Abfolge von der Zuführeinrichtung übernehmen. Die Entnahmevorrichtungen entnehmen die Segmente in der vorbe stimmten Abfolge, so dass die letzte Entnahmevorrichtung der letz ten Zellstapelvorrichtung die letzten Segmente entnimmt und damit alle Segmente von der Zuführvorrichtung entnommen sind. Die vor- bestimmte Abfolge entspricht einem durch die Anzahl der Zellsta pelvorrichtungen bestimmten Rhythmus. In dem vorliegenden Aus führungsbeispiel sind vier Zellstapelvorrichtungen mit jeweils einer Entnahmevorrichtung vorgesehen. Damit entnimmt jede der Ent nahmevorrichtungen jeweils ein Segment einer Vierergruppe der zugeführten Segmente in einer festen Zuordnung, also die erste Entnahmevorrichtung entnimmt jeweils das erste Segment der Vie rergruppe, die zweite Entnahmevorrichtung entnimmt das zweite Segment der Vierergruppe usw. bis sich der Vorgang in demselben Rhythmus bei der nächsten Vierergruppe der Segmente wiederholt. Dabei sind die die Zellstapelvorrichtungen in Bezug zu den zuge führten Segmenten aufeinanderfolgend angeordnet, so dass die Segmente von den Zellstapelvorrichtungen in einer aufeinander ab folgenden Entnahme der Segmente entnommen und in einem paral lelen Stapelvorgang gestapelt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Abführeinrichtung eine Vielzahl von Werkstückträgern aufweist, welche jeweils eine Aufnahme auf weisen, in welche die Zellstapelvorrichtungen die Stapel einlegen. Die Abführeinrichtung führt die gestapelten Segmente damit in den Werkstückträgern in einer dem Takt des Stapelvorganges in der Zellstapelvorrichtung entsprechend getakteten Abführbewegung ab, so dass der Produktstrom in der Anlage nicht unterbrochen oder aufgestaut wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine zweite Zuführeinrichtung vor gesehen ist, welche in Bezug zu einer Transportbewegung der Ab führeinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts zu der Zellstape leinrichtung angeordnet ist und Segmente in die Aufnahmen der Werkstückträger einlegt, bevor die Zellstapelvorrichtungen die Sta pel in die Aufnahmen einlegen oder Segmente auf die in den Werk stückträgern angeordneten Stapel auflegt. Durch die zweite Zu führeinrichtung werden bevorzugt weitere Segmente in die Aufnah men eingelegt oder auf die von den Zellstapelvorrichtungen in die Aufnahmen eingelegten Stapel der Segmente aufgelegt, so dass die Stapel in den Werkstückträgern komplettiert werden. So ist es z.B. denkbar, dass die erste Zuführeinrichtung vierlagige Segmente (Mo nozellen) mit zwei Separatorblättern, einem dazwischen angeordne ten Elektrodenblatt und einem an einer Oberseite aufliegenden Elektrodenblatt zuführt, welche dann von den Zellstapelvorrichtun gen zu Stapeln mit einem an einer Oberseite freiliegenden Elektro- denblatt aufgestapelt werden. Die zweite Zuführeinrichtung führt dann Segmente in Form von einlagigen Separatorblättern oder drei lagigen Segmenten (Abschlusszellen) mit zwei Separatorblättern und einem Elektrodenblatt zu und legt diese in die Aufnahmen ein oder auf die Stapel auf, so dass das freie Elektrodenblatt der von den Zellstapelvorrichtungen gebildeten Stapel zur Außenseite hin durch ein Separatorblatt abgedeckt sind. Im Ergebnis werden die Stapel dadurch in den Werkstückträgern so aufgebaut, dass sie an beiden Seiten also sowohl an der Oberseite als auch an der Unter seite jeweils ein Separatorblatt aufweisen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Zuführvorrichtung we nigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebene Übergabekörper, insbesondere eine mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetrie bene Übergabetrommel aufweist, welche die Segmente an die Zellstapeleinrichtung übergibt. Durch den Übergabekörper, insbe sondere die Übergabetrommel können die Segmente in einer be sonders hohen Zuführgeschwindigkeit der Zellstapeleinrichtung zu geführt werden. Ferner kann die erste Zuführeinrichtung dadurch in einer besonders kompakten bauraumsparenden Bauweise ausge führt werden.
Dabei kann die erste Zuführeinrichtung bevorzugt eine gerade An zahl von Übergabekörpern, insbesondere Übergabetrommeln auf weisen, und zwischen den Übergabekörpern, insbesondere Überga betrommeln kann eine ungerade Anzahl von Umlenkkörpern, insbe sondere Umlenktrommeln vorgesehen sein, welche die Segmente jeweils von einem ersten Übergabekörper, insbesondere von einer ersten Übergabetrommel übernehmen und an einen zweiten Über gabekörper, insbesondere an eine zweite Übergabetrommel überge- ben. Durch die vorgesehene gerade Anzahl der Übergabekörper, insbesondere Übergabetrommeln und die dazwischen vorgesehene ungerade Anzahl der Umlenkkörper, insbesondere Umlenktrommeln wird es ermöglicht, dass die Segmente an den Übergabekörpern, insbesondere Übergabetrommeln immer in einer identischen Aus richtung also immer mit einem Separatorblatt an der Oberfläche oder einem Elektrodenblatt an der Oberfläche transportiert und in dieser Ausrichtung an die Zellstapelvorrichtungen übergeben wer den. Die Umlenkkörper, insbesondere Umlenktrommeln übernehmen die Segmente dabei von dem ersten Übergabekörper, insbesondere der ersten Übergabetrommel und transportieren diese zu einer Übergabestelle, in der sie die Segmente an den zweiten Übergabe körper, insbesondere die zweite Übergabetrommel übergeben. So fern die Segmente an dem ersten Übergabekörper, insbesondere der ersten Übergabetrommel mit den Elektrodenblättern zur Außen seite hingewandt transportiert werden, werden diese dann an dem Umlenkkörper, insbesondere der Umlenktrommel mit den Elektroden zur Innenseite gewandt transportiert und nachfolgend so an den zweiten Übergabekörper, insbesondere die zweite Übergabetrommel übergeben, dass sie an diesem/dieser wieder mit den Elektroden zur Außenseite hingewandt transportiert werden.
Weiter wird zur Lösung der Aufgabe eine Zellstapelvorrichtung für Segmente von Energiezellen vorgeschlagen, bei der ein Magazin rotationskörper, insbesondere eine Magazintrommel mit wenigstens einem Magazin vorgesehen ist, welche mittels einer Antriebseinrich tung zu einer durch Stillstandsphasen unterbrochenen, sich wieder holenden Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, während der das Magazin von einer Übernahmestelle in eine Übergabestelle und von der Übergabestelle in die Übernahmestelle bewegt wird, wobei eine Entnahmevorrichtung vorgesehen ist, welche dem Maga- zinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel Segmente zuführt, wobei die Entnahmevorrichtung das Magazin in der Über nahmestelle in einer Stillstandsphase des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel mit einer Vielzahl von Segmen ten zu einem Stapel bis zu einer vorbestimmten Stapelhöhe füllt, und eine Abgabevorrichtung vorgesehen ist, welche den Stapel der Segmente aus dem Magazin in der Übergabestelle abführt. Die vor geschlagene Zellstapelvorrichtung zeichnet sich durch eine kompak te Bauweise bei einer gleichzeitig hohen Stapelkapazität aus. Das Kernstück der Zellstapelvorrichtung bildet hier der Magazinrotati onskörper, insbesondere die Magazintrommel, welche aufgrund ihrer durch Stillstandsphasen unterbrochenen Drehbewegung eine In tegration der Zellstapelvorrichtung in einen als Trommellauf ausge bildeten ersten Zuführeinrichtung ermöglicht, welche ihrerseits eine besonders hohe Transportkapazität der Segmente ermöglicht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Magazin mindestens eine seit liche Eingriffsöffnung aufweist, und die Abgabevorrichtung durch eine gegenüber dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Ma gazintrommel feststehende Abstreifeinrichtung gebildet ist, welche derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie bei der Drehbewe gung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrom mel durch die Eingriffsöffnung eingreift und den Stapel aus dem Magazin drängt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Stapel während der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, insbe sondere der Magazintrommel selbsttätig an einer durch die Anord nung der Abstreifeinrichtung definierten Stelle aus dem Magazin gedrängt. Dabei ist die Abstreifeinrichtung bevorzugt so angeordnet, dass sie den Stapel nicht nur aus dem Magazin drängt, sondern zu sätzlich in eine Aufnahme eines Werkstückträgers der Abführeinrich- tung der übergeordneten Anlage einlegt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Magazin wenigstens zwei in Umfangsrichtung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel fluchtende Eingriffsöffnungen aufweist, und die Abstreifeinrichtung den Stapel durch ein Durchgreifen durch beide Eingriffsöffnungen aus dem Magazin drängt. Durch die beiden fluch tenden Eingriffsöffnungen und die darin eingreifende Abstreifeinrich tung wird der Stapel insgesamt durch eine Anlage der Abstreifein richtung über die gesamte Breite des Stapels aus dem Magazin ausgekämmt und in die Aufnahme des Werkstückträgers hineinge drängt.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Magazin eine Hubeinrichtung aufweist, welche die Tiefe des Magazins in Abhängigkeit von der zunehmenden Stapelhöhe der Segmente in dem Magazin vergrö ßert. Durch die Hubeinrichtung wird es ermöglicht, die Segmente immer möglichst nahe der Zugangsöffnung in die Aufnahme abzule gen, so dass die Segmente nicht in die Aufnahme „hineinrutschen“ müssen. Idealerweise ist die Hubeinrichtung so ausgelegt, dass sie die Tiefe der Aufnahme nach dem Einlegen eines Segmentes jeweils um die Dicke eines Segmentes vergrößert, so dass die Segmente immer in derselben Höhe der Aufnahme abgelegt werden.
Hierzu kann die Hubeinrichtung bevorzugt durch einen federbelaste ten Boden des Magazins gebildet sein. Dadurch wird die Tiefe der Aufnahme automatisch aufgrund der Gewichtskraft bei jedem Einle gen eines Segmentes vergrößert. Dabei kann hier zur Auslegung der Hubeinrichtung die Größe der zu überwindenden Federkraft durch die Wahl einer entsprechend starken Feder genutzt werden, welche dann z.B. an die Gewichtskraft der Segmente angepasst sein kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Magazin eine Haltevorrichtung aufweist, welche den Stapel während der Bewegung des Magazinro- tationskörpers, insbesondere der Magazintrommel mit dem Magazin aus der Übernahmestelle in die Übergabestelle in Radialrichtung in dem Magazin fixiert. Durch die Haltevorrichtung wird der Stapel auch während der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, ins besondere der Magazintrommel gegen ein ungewolltes Austreten aus dem Magazin gesichert.
Dabei kann die Haltevorrichtung bevorzugt durch die Abgabevorrich tung selbsttätig zur Ausführung einer den Stapel freigebenden Frei gabebewegung betätigbar sein, so dass die Halteeinrichtung immer dann freigegeben wird, wenn die Abgabeeinrichtung beginnt, den Stapel aus dem Magazin abzuführen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungs formen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 : eine erfindungsgemäße Zellstapelanlage mit einer Zellstapeleinrichtung; und
Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung der Zellstapeleinrichtung mit mehreren Zellstapelvorrichtungen; und
Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung einer erfindungsgemäßen Zellstapel Vorrichtung. In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Zellstapelanlage 1 mit ei ner ersten Zuführeinrichtung 2, einer Abführeinrichtung 3, einer vor gelagerten Schneideinrichtung 4 und einer zwischen der Zuführein richtung 2 und der Abführeinrichtung 3 angeordneten Zellstapelein richtung 7 dargestellt.
Der Zellstapelanlage 1 wird eine nicht dargestellte Endlosbahn aus zwei endlosen Bahnen eines Separatormaterials mit dazwischen angeordneten in Längsrichtung der Endlosbahn beabstandeten Ano denblättern und an einer Seite einer der endlosen Bahnen des Se paratormaterials aufliegenden ebenfalls in Längsrichtung der End losbahn beabstandeten Kathodenblättern zugeführt. Die Endlosbahn kann aber auch aus lediglich einer endlosen Bahn eines Separator materials mit oder ohne anliegenden Elektrodenblättern gebildet sein. Sofern die Endlosbahn beabstandete Elektrodenblätter auf weist, erfolgt der Schnitt in der Schneideinrichtung 4 jeweils durch die Trennstellen zwischen den Elektrodenblättern.
Die Schneideinrichtung 4 ist hier durch ein Trommelpaar aus einer Schneidtrommel mit Schneidmessern und eine Gegentrommel mit Gegenmessern ausgebildet und schneidet die auf die Schneidtrom mel oder die Gegentrommel geführte Endlosbahn durch ein Absche ren der Schneidmesser an den Gegenmessern in Segmente 16 einer vorbestimmten Länge, welche durch die Abstände der Schneidmes ser oder der Gegenmesser definiert ist, je nachdem, ob die Endlos bahn auf die Schneidtrommel oder die Gegentrommel geführt ist. Ausgehend von der Schneideinrichtung 4 werden die geschnittenen Segmente 16 der Zuführeinrichtung 2 zugeführt. Die Zuführeinrich tung 2 umfasst mehrere Transporttrommeln, an denen die Segmente 16 z.B. durch Unterdrück gehalten werden, bis sie schließlich auf einen ersten Übergabekörper in Form einer ersten Übergabetrommel 5 der Zuführeinrichtung 2 übergeben werden. Sofern es sich bei der zugeführten Endlosbahn um eine vierlagige Bahn handelt, entspre chen die davon geschnittenen Segmente 16 den eingangs beschrie benen Monozellen.
Die Zellstapeleinrichtung 7 umfasst vier Entnahmevorrichtungen 11 in Form von zu einer Drehbewegung angetriebenen Entnahmestem peln. Zwei der Entnahmevorrichtungen 11 sind der ersten Übergabe trommel 5 zugeordnet und entnehmen während ihrer Umlaufbewe gung Segmente 16 von der ersten Übergabetrommel 5 und überge ben diese dann jeweils an einen nachnachfolgend noch näher erläu terten Magazinrotationskörper in Form einer Magazintrommel 10.
Die Umlaufbewegung der Entnahmestempel ist so gesteuert, dass sie die Segmente 16 in einer vorbestimmten Abfolge von der ersten Übergabetrommel 5 übernehmen. In dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel sind vier Entnahmevorrichtungen 11 vorgesehen, so dass jede der Entnahmevorrichtungen 11 die Segmente 16 in einer festen Abfolge in einem Viererrhythmus von der ersten Zuführein richtung 2 übernehmen. Damit übernehmen die der ersten Überga betrommel 5 zugeordneten Entnahmevorrichtungen 11 bei einem Umlauf zusammen zwei Segmente 16 von dem Umfang der ersten Übergabetrommel 5. Die Drehbewegungen der Entnahmevorrichtun gen 11 sind dabei so auf die Drehbewegung der ersten Übergabe trommel 5 abgestimmt, dass sie insgesamt die Hälfte der auf der ersten Übergabetrommel 5 gehaltenen Segmente 16 übernehmen. Die auf der ersten Übergabetrommel 5 verbliebenen Segmente 16 werden dann von einem Umlenkkörper in Form einer Umlenktrommel 23 übernommen und auf einen zweiten Übergabekörper in Form ei ner zweiten Übergabetrommel 21 übergeben. Dabei werden die Segmente 16 bei der Übernahme von der Umlenktrommel 23 und der Übergabe von der Umlenktrommel 23 auf die zweite Übergabe- trommel 21 zweimal in ihrer Ausrichtung in Bezug auf ihre Oberflä chen umgedreht, so dass die Segmente 16 anschließend auf der zweiten Übergabetrommel 21 in einer identischen Ausrichtung an geordnet sind wie auf der ersten Übergabetrommel 5. An der zwei ten Übergabetrommel 21 sind ebenfalls zwei Entnahmevorrichtun gen 11 in Form von umlaufenden Entnahmestempeln vorgesehen, welche die verbleibende Hälfte der Segmente 16 von der zweiten Übergabetrommel 21 übernehmen und jeweils einer Magazintrom mel 10 nach demselben Prinzip zuführen. Ferner ist eine nicht dar gestellte Prüfeinrichtung vorgesehen, welche schadhafte Segmente 16 erkennt. Die schadhaften Segmente 16 werden dann nicht von den Entnahmevorrichtungen 11 von den beiden Übergabetrommeln 5, 21 entnommen und stattdessen über eine Auswurftrommel 24 in ein Ausschussreservoir 25 abgeführt.
Die Segmente 16 werden damit von den ersten beiden Entnahme vorrichtungen 11 in der Hälfte der Anzahl von der ersten Übergabe trommel 5 abgenommen, während die auf der ersten Übergabe trommel 5 verbleibenden Segmente von der Umlenktrommel 23 un ter zweifacher Umkehr auf die zweite Übergabetrommel 21 übertra gen und von dieser über die letzten beiden Entnahmevorrichtungen 11 abgenommen werden. Die Segmente 16 werden damit von der Zuführeinrichtung 2 in einem kontinuierlichen Zustrom zugeführt und von diesem in einer aufeinanderfolgenden Übergabe zu einer paral lelen Stapelung in der Zellstapeleinrichtung 7 abgeführt.
Hierzu werden die Segmente 16 von den vier Entnahmevorrichtun gen 11 in vier parallel angeordnete Magazintrommeln 10 der Zellstapeleinrichtung 7 abgegeben, in denen die Segmente 16 zu Stapeln 15 aufeinandergelegt und weiter an die Abführeinrichtung 3 abgegeben werden. Die Zellstapeleinrichtung 7 umfasst vier Zellstapelvorrichtungen 8 deren Kernbauteile jeweils eine Entnahmevorrichtung 11 , eine Ma gazintrommel 10 und eine Abgabevorrichtung 12 bilden, wobei eine Zellstapelvorrichtung 8 in der Figur 3 vergrößert dargestellt ist.
Die Entnahmevorrichtung 11 einer Zellstapelvorrichtung 8 ist durch einen zu einer Drehbewegung angetriebene Entnahmestempel ge bildet, welcher während jeder Umlaufbewegung jeweils ein Segment 16 von einer der beiden Übergabetrommeln 5 oder 21 entnimmt und in eine Übernahmestelle I der Magazintrommel 10 bewegt. Die Ma gazintrommel 10 weist vier an ihrem Außenumfang angeordnete Magazine 13 auf, welche zu den Außenseiten hin geöffnet sind. Ferner ist eine gegenüber der Magazintrommel 10 stillstehende und in Bezug zu der Übernahmestelle I fest positionierte Abstreifeinrich tung in Form eines kammartigen Abstreifteiles 27 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Abstreifstegen vorgesehen, welches mit den Abstreifstegen durch entsprechende Schlitze einer ebenfalls feststehenden Abstreifwand 28 greift. Ferner weist der Entnahmestempel parallel zueinander und in Umfangsrichtung der Umlaufbewegung des Entnahmestempels gerichtete Schlitze 29 auf, in welche das Abstreifteil 27 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels mit seinen Abstreifstegen zum Eingriff gelangt, wodurch das an der Außenseite des Entnahmestempels gehaltene Segmente 16 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels in das in der Übernahmestelle I angeordnete Magazin 13 abgestrif- fen wird. Da die Übernahmestelle I in dem vorliegenden Ausfüh rungsbeispiel an der Oberseite der Magazintrommel 10 angeordnet ist und die Segmente 16 von oben in das Magazin 13 eingeführt werden, wird die Einführbewegung der Segmente 16 in die Magazi- ne 13 in diesem Fall zusätzlich durch die wirkende Schwerkraft un terstützt.
Ferner weist das Magazin 13 kammartige Seitenwände mit in Um fangsrichtung fluchtenden Eingriffsöffnungen 17 und eine Haltevor richtung 14 in Form von mehreren mittels eines Schwenkmechanis mus verschwenkbaren Eingriffsfingern auf. Die Bewegung der Hal tevorrichtung 14 also der verschwenkbaren Eingriffsfinger ist mittels einer mechanischen oder elektronischen Steuereinrichtung so ge steuert, dass die Eingriffsfinger der Haltevorrichtung 14 in der Über nahmestelle I nicht durch die Eingriffsöffnungen 17 greifen und da mit die Öffnung des Magazins 13 zur Außenseite hin freigeben. Da mit ist die Öffnung des Magazins 13 in der Übernahmestelle I frei zugänglich und die Segmente 16 können darin durch eine sich wie derholende Umlaufbewegung des Entnahmestempels zu einem Sta pel 15 in einer bestimmten Höhe gestapelt werden.
Wenn die vorbestimmte Höhe des Stapels 15 in dem Magazin 13 erreicht ist, wird die Magazintrommel 10 um 90 Grad gedreht und das nächste Magazin 13 wird zur Wiederholung des Stapelvorgan ges in die Übernahmestelle I bewegt. Gleichzeitig wird die Haltevor richtung 14 mit Beginn der einsetzenden Drehbewegung der Maga zintrommel 10 durch die Steuereinrichtung so bewegt, dass sie mit den Eingriffsfingern durch die Eingriffsöffnungen 17 der Seitenwän de des Magazins 13 greift und an der Oberseite des Stapels 15 zur Anlage gelangt. Damit sichert die Haltevorrichtung 14 den Stapel 15 anschließend gegen ein ungewolltes Austreten aus dem Magazin 13.
Durch den darauffolgenden Takt der Drehbewegung der Magazin trommel 10 gelangt das mit dem Stapel 15 gefüllte Magazin 13 in die in der Darstellung untere Übergabestelle II. An der Übergabe stelle II ist eine ortsfest angeordnete Abgabevorrichtung 12 in Form von mehreren parallel zueinander und fluchtend zu den Eingriffsöff nungen 17 ausgerichteten Stegen vorgesehen, welche während der Drehbewegung der Magazintrommel 10 zum Eingriff in die Eingriffs öffnungen 17 in Höhe des Bodens des Magazins 13 gelangen und dadurch den Stapel 15 aus dem Magazin 13 auskämmen. Da die Stapel 15 aus dem Magazin 13 nach unten abgeführt werden, wird die Ausführbewegung wieder durch die Schwerkraft unterstützt. Zum Ausführen des Stapels 15 wurde in einem vorangegangenen Schritt die Haltevorrichtung 14 gelöst. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, indem die Abgabevorrichtung 12 die Haltevorrichtung 14 vor oder zeitgleich zu der Einfahrbewegung ihrer Stege in die Eingriffsöff nung 17 betätigt und in eine Freigabestellung bewegt, in welcher die Haltevorrichtung 14 die Öffnung des Magazins 13 freigibt, und der Stapel 15 aus dem Magazin 13 abgeführt werden kann. Die Abgabe vorrichtung 12 ist hier durch eine Struktur aus feststehenden Stegen gebildet, welche die Stapel 15 aus den Magazinen 13 auskämmt. Sofern ein solches aktives Auskämmen nicht erforderlich ist, reicht es auch aus, wenn die Abgabevorrichtung 12 die Haltevorrichtung 14 lediglich betätigt, und die Stapel 15 allein durch die Schwerkraft aus den Magazinen 13 fallen. Die Abgabevorrichtung 12 wäre in diesem Fall eine passive Abgabevorrichtung 12, welche das Abfüh ren der Stapel 15 zwar auslöst selbst aber nicht aktiv unterstützt.
Die in der Figur 1 zu erkennende Abführeinrichtung 3 umfasst eine Endlosfördereinrichtung 20, wie zum Beispiel ein Endlosband, eine Endloskette, einen Endlosriemen oder dergleichen. Die Endlosför dereinrichtung 20 ist mit einer Vielzahl von Werkstückträgern 6 be stückt, die eine der Form der Stapel 15 entsprechend geformte Auf nahme 22 aufweisen. Die Werkstückträger 6 sind so an der Endlos- fördereinrichtung 20 ausgerichtet und gehalten, dass sie in der Übergabestelle II so unter dem Magazin 13 angeordnet sind, dass der Stapel 15 aus dem Magazin 13 in die Aufnahme 22 des Werk stückträgers abgeführt wird. Da die Werkstückträger 6 der Ab- führeinrichtung 3 von den vier Zellstapelvorrichtungen 7 gleichzeitig mit den Stapeln 15 der Segmente 16 bestückt werden, wird von je der der Magazintrommeln 10 nur jeder vierte Werkstückträger 6 bei einem Takt mit jeweils einem Stapel 15 bestückt. Die Abführeinrich tung 3 führt damit ebenfalls eine getaktete Vorschubbewegung aus, während der die Werkstückträger 6 entweder von einer Zellstapel vorrichtung 8 zur nächsten oder in Sprüngen über mehrere Zellsta pelvorrichtungen 8 transportiert werden.
Weiter ist eine zweite Zuführeinrichtung 18 mit einer zweiten Schneideinrichtung und einer zweiten Entnahmevorrichtung 19 vor gesehen. Der zweiten Zuführeinrichtung 18 wird ebenfalls eine End losbahn entweder einlagig aus einem Separatormaterial oder mehr lagig wie z.B. dreilagig mit mehreren Bahnen eines Separatormate rials und dazwischen angeordneten Elektrodenblättern zugeführt, wobei an den Außenseiten dieser Endlosbahn keine Elektrodenblät ter vorgesehen sind. Diese Endlosbahn wird in der zweiten Schnei deinrichtung 9 nach demselben Prinzip wie die erste Schneideinrich tung 4 in Segmente 16 (in diesem Fall sind dies die eingangs be schriebenen Abschlusszellen) einer vorbestimmten Länge geschnit- ten, welche dann auf eine Übergabetrommel 30 übergeben werden, von der die Segmente 16 von der zweiten Entnahmevorrichtung 19 entnommen und in die Aufnahmen 22 der Werkstückträger 6 einge legt werden, bevor die Stapel 15 von den Magazintrommeln 10 in die Aufnahmen 22 eingeführt werden. Die von den Magazintrommeln 10 eingelegten Stapel 15 weisen an ihrer einen Oberfläche ein freies Elektrodenblatt auf. Dieses freie Elektrodenblatt wird nun von dem über die zweite Entnahmevorrich tung 19 eingelegten Segment 16, der Abschlusszelle, abgedeckt. Da das von der zweite Entnahmevorrichtung 19 eingelegte Segment 16 bewusst kein freies Elektrodenblatt aufweist, und stattdessen an beiden Oberflächen ein Separatormaterial aufweist, weist der schließlich von der Abführeinrichtung 3 abgeführte Stapel 15 der Segmente 16 an beiden Seiten ebenfalls ein Separatormaterial auf. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel legt die zweite Entnah mevorrichtung 19 die Segmente 16 in die Aufnahmen 22 der Werk stückträger 6 ein bevor die Stapel 15 eingeführt werden. Es ist aber ebenso denkbar, dass die zweite Entnahmevorrichtung 19 die Seg mente 16 nach dem Einlegen der Stapel 15 in die Aufnahmen 22 von oben auf die Stapel 14 auflegt.
Ferner ist auch in der zweiten Zuführeinrichtung 18 eine entspre chende Prüfeinrichtung vorgesehen, mittels derer schadhafte Seg mente 16 erkannt und in ein zweites Ausschussreservoir 26 abge führt werden.
Ein wichtiger und selbstständig erfinderischer Aspekt der vorliegen den Erfindung besteht in einer Teilvorrichtung einer oder in einer Zellstapelanlage und einem Teilverfahren beim Herstellen von Zell stapeln in einer Zellstapelanlage, gemäß Anspruch 15 beziehungs weise Anspruch 18.
Auf diese Weise gelingt es, einen hohen Strom an, beispielsweise aus einer endlosen Bahn online geschnittenen, Segmenten nach deren Schnitt sofort weiterzuverarbeiten, wobei die geschnittenen Segmente quasi nicht mehr aus der Hand gegeben und kontinuier- lieh zum Stapeln bereitgestellt werden können. Die Segmente wer den in gewisser Weise nicht mehr losgelassen, was es ermöglicht, die Position der Segmente und ihre Ausrichtung in einer Verarbei- tungslinie/-kette zu erhalten. Erneute Ausrichtvorgänge, wie sie bei spielsweise beim vorübergehenden Ablegen von Segmenten, einer Unterbrechung des Materialflusses und einem anschließenden Wie deraufnehmen zumeist erforderlich sind, können reduziert werden, oder sogar weitestgehend bis vollständig entfallen. Ein Ausrichten kann bereits sehr wirkungsvoll beim Ausrichten der Bahn vorge nommen werden, aus der die Segmente geschnitten werden. Im Be darfsfall können auch noch Korrekturen der Positionierung und/oder Ausrichtung der Segmente bei der Zuführeinrichtung, der Förderein heit F1 und/oder der Fördereinheit F2 vorgenommen werden.
Die zugeführten Segmente von Energiezellen in einer Anzahl A pro Zeiteinheit werden geschickt aufgespalten in eine Anzahl B pro Zeiteinheit und in eine Anzahl C pro Zeiteinheit. Die Anzahl B pro Zeiteinheit lässt sich in gewisser Weise vorteilhaft weitertransportie ren und quasi durchschleusen und aus der Anzahl A ausschleusen, wonach bereits die Anzahl C deutlich gegenüber der Anzahl A ver ringert ist. Somit ist die Anzahl C einem geordneten und präzisen Stapeln leichter zugänglich, ohne dass der Materialfluss behindert wird. Die Anzahl B ist dann wiederum auch gegenüber der Anzahl A deutlich verringert und einem geordneten und präzisen Stapeln leichter zugänglich. In gewisser Weise wird ein kontinuierliches, verzögerungsfreies Zuführen von abgeteilten Teilströmen an eine Zellstapeleinrichtung ermöglicht. Ist die Zellstapeleinrichtung mit entsprechenden Zugängen für die Teilströme ausgestattet, kann das Stapeln in gewisser Weise parallel geschaltet erfolgen, wonach ho he Durchsatzleitungen erzielbar sind. Eine endlose Bahn aus unge schnittenen Segmenten kann mit hoher Geschwindigkeit zugeführt werden und die daraus geschnittenen Segmente können online wei terverarbeitet und gestapelt werden. Ein hoher Strom an Segmenten lässt sich zu verlässig und effektiv geordnet, quasi halte- und unter brechungsfrei, weitertransportieren und dabei vorteilhaft in Teilströ me aufteilen.
Ein Strom an, beispielsweise aus einer endlosen Bahn online ge schnittenen, Segmenten mit einer Anzahl A pro Zeiteinheit kann bei spielsweise derart aufgespalten werden, dass jedes zweite Segment aus dem Strom entnommen und aus den entnommenen, zweiten Segmenten ein Strom an Segmenten mit der Anzahl B pro Zeitein heit gebildet und aus den verbliebenen Segmenten ein Strom an Segmenten mit der Anzahl C pro Zeiteinheit gebildet wird. In dem Strom an Segmenten mit der Anzahl B kann der Abstand zwischen zwei Segmenten größer oder in etwa gleich der Länge eines Seg ments ausgebildet sein. In dem Strom an Segmenten mit der Anzahl C kann der Abstand zwischen zwei Segmenten größer oder in etwa gleich der Länge eines Segments ausgebildet sein. Ein in dem Strom an Segmenten mit der Anzahl B ausgebildeter Abstand zwi schen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten ermöglicht es, bei ei nem Weiterverarbeiten eine Abfolge von Segmenten zur Verfügung zu stellen, bei der der Abstand und ein damit einhergehendes Zeitin tervall während eines Förderns des Stroms an Segmenten für einen Zugriff auf ein Segment genutzt werden kann. Beispielsweise kön nen einer oder mehreren Entnahmevorrichtungen einer Zellstapel vorrichtung in dem Zeitintervall zwischen dem Ende eines ersten geförderten Segments und dem Beginn eines zweiten geförderten Segments ausreichend Zeit eingeräumt werden, um wieder, insbe sondere aus einer Abgabe- oder Warteposition, in eine Entnahme position bewegt zu werden. Der Ablauf des Aufspaltens ähnelt in gewisser Weise einem Öffnen eines Reißverschlusses, bei dem im geschlossen Zustand alle Elemente quasi ohne Abstand aneinander liegen und nach dem Öffnen in etwa den Abstand eines Elementes zwischen sich haben. Es ist jedoch für die Erfindung von Vorteil, wenn die Segmente, im Unterschied zu dem Reißverschluss-Ver gleich, in dem Strom mit der Anzahl A pro Zeiteinheit einen gewis sen Abstand aufweisen, insbesondere nicht Kante an Kante oder Ende an Ende liegen. Das Aufspalten kann man sich auch so vor stellen, dass in dem Strom an Segmenten mit der Anzahl A Segmen te des Stroms mit der Anzahl B und Segmente des Stroms mit der Anzahl C alternierend hintereinander liegen, etwa „gelbe“ und „rote“ Segmente B beziehungsweise C. In einem Abgabebereich, bei spielsweise G1 , wird der Strom an Segmenten mit der Anzahl A auf gespalten und werden die Segmente des Stroms mit der Anzahl B und Segmente des Stroms mit der Anzahl C entsprechend ihrer al ternierenden Abfolge übergeben oder passieren gelassen. Das Farbbeispiel aufgreifend würde dann ein Strom an „gelben“ Segmen ten mit der Anzahl B pro Zeiteinheit und ein Strom an „roten“ Seg menten mit der Anzahl C erzeugt. Bei beiden Strömen „B“ und „C“ würden die Segmente jeweils einen Abstand zueinander aufweisen, der größer oder in etwa gleich der Länge eines Segments ist. Bei dieser Ausgestaltung kann die Transportgeschwindigkeit der Ströme an Segmenten mit der Anzahl A pro Zeiteinheit, der Anzahl B pro Zeiteinheit und der Anzahl C pro Zeiteinheit zumindest in etwa gleich gehalten werden. Es lassen sich vorteilhaft Abstände zwi schen den Segmenten in den Strömen „B“ und „C“ auf einfache Art und Weise erzielen, ohne die Segmente in den Strömen „B“ und/oder „C“ in ihrer Position verändern zu müssen, was eine be sonders schonende Handhabung der Segmente gewährleistet und hohe Durchsatzleistungen erlaubt.

Claims

Ansprüche:
1. Zellstapelanlage (1) für Segmente (16) von Energiezellen wo bei
-eine erste Zuführeinrichtung (2) vorgesehen ist, welche Seg mente (16) zuführt, und
-eine Zellstapeleinrichtung (7) vorgesehen ist, in welcher die Segmente (16) zu Stapeln (15) aufeinandergelegt werden, und -eine Abführeinrichtung (3) vorgesehen ist, welche die Stapel (15) der Segmente (16) von der Zellstapeleinrichtung (7) ab führt, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Zellstapeleinrichtung (7) wenigstens zwei Zellstapelvor richtungen (8) umfasst, welche die Segmente (16) entnehmen, zu den Stapeln (15) aufeinanderlegen und die Stapel (15) ge taktet an die Abführeinrichtung (3) übergeben.
2. Zellstapelanlage (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, dass
-die Zellstapelvorrichtungen (8) wenigstens eine Entnahmevor richtung (11) aufweisen, welche die Segmente (16) in einer vorbestimmten Abfolge von der Zuführeinrichtung (2) über nehmen.
3. Zellstapelanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass
-die Zellstapelvorrichtungen (8) in Bezug zu den zugeführten Segmenten (16) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
4. Zellstapelanlage (1) nach einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die Abführeinrichtung (3) eine Vielzahl von Werkstückträgern
(6) aufweist, welche jeweils eine Aufnahme (22) aufweisen, in welche die Zellstapelvorrichtungen (8) die Stapel (15) einle- gen.
Zellstapelanlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass
-eine zweite Zuführeinrichtung (18) vorgesehen ist, welche in Bezug zu einer Transportbewegung der Abführeinrichtung (3) stromaufwärts oder stromabwärts zu der Zellstapeleinrichtung
(7) angeordnet ist und Segmente (16) in die Aufnahmen (22) der Werkstückträger (6) einlegt, bevor die Zellstapelvorrichtun gen (8) die Stapel (15) in die Aufnahmen (22) einlegen oder Segmente (16) auf die in den Werkstückträgern (6) angeordne ten Stapel (15) auflegt.
Zellstapelanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
-die erste Zuführvorrichtung (2) wenigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebe nen Übergabekörper, insbesondere eine mittels einer Antriebs einrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebene Über gabetrommel (5,21), aufweist, welcher die Segmente (16) an die Zellstapeleinrichtung (7) übergibt.
Zellstapelanlage (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass
-die erste Zuführeinrichtung (2) eine gerade Anzahl von Über gabekörpern, insbesondere Übergabetrommeln (5,21), auf weist, und
-zwischen den Übergabekörpern, insbesondere Übergabe- trommeln (5,21) eine ungerade Anzahl von Umlenkkörpern, insbesondere Umlenktrommeln (23) vorgesehen ist, welche die Segmente (16) von einem ersten Übergabekörper, insbesonde re von einer ersten Übergabetrommel (5) übernimmt und an ei nem zweiten Übergabekörper, insbesondere an eine zweite Übergabetrommel (21) übergibt.
Zellstapelvorrichtung (8) für Segmente (16) von Energiezellen dadurch gekennzeichnet, dass
-ein Magazinrotationskörper, insbesondere eine Magazintrom mel (10) mit wenigstens einem Magazin (13) vorgesehen ist, welcher mittels einer Antriebseinrichtung zu einer durch Still standsphasen unterbrochenen, sich wiederholenden Drehbe wegung um eine Drehachse antreibbar ist, während der das Magazin (13) von einer Übernahmestelle (I) in eine Übergabe stelle (II) und von der Übergabestelle (II) in die Übernahme stelle (I) bewegt wird, wobei
-eine Entnahmevorrichtung (11) vorgesehen ist, welche dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel (10) Segmente (16) zuführt, wobei
-die Entnahmevorrichtung (11) das Magazin (13) in der Über nahmestelle (I) in einer Stillstandsphase des Magazinrotati onskörpers, insbesondere der Magazintrommel (10) mit einer Vielzahl von Segmenten (16) zu einem Stapel (15) bis zu einer vorbestimmten Stapelhöhe füllt, und
-eine Abgabevorrichtung (12) vorgesehen ist, welche den Sta pel (15) der Segmente (16) aus dem Magazin (13) in der Über gabestelle (II) abführt.
Zellstapelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass -das Magazin (13) mindestens eine seitliche Eingriffsöffnung (17) aufweist, und
-die Abgabevorrichtung (12) durch eine gegenüber dem Maga zinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel (10) feststehende Abstreifeinrichtung gebildet ist, welche derart an geordnet und ausgerichtet ist, dass sie bei der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrom mel (10) durch die Eingriffsöffnung (17) eingreift und den Sta pel (15) aus dem Magazin (13) drängt
10. Zellstapelvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, dass
-das Magazin (13) wenigstens zwei im Umfangsrichtung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (10) fluchtende Eingriffsöffnungen (17) aufweist, und
-die Abstreifeinrichtung den Stapel (15) durch ein Durchgreifen durch beide Eingriffsöffnungen (17) aus dem Magazin drängt.
11. Zellstapelvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
-das Magazin (13) eine Hubeinrichtung aufweist, welche die Tiefe des Magazins (13) in Abhängigkeit von der zunehmenden Stapelhöhe der Segmente (16) in dem Magazin (13) vergrö ßert.
12. Zellstapelvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekenn zeichnet, dass
-die Hubeinrichtung durch einen federbelasteten Boden des Magazins (13) gebildet ist.
13. Zellstapelvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass
-das Magazin (13) eine Haltevorrichtung (14) aufweist, welche den Stapel (15) während der Bewegung des Magazinrotations körpers, insbesondere der Magazintrommel (10) mit dem Ma gazin (13) aus der Übernahmestelle (I) in die Übergabestelle (II) in Radialrichtung in dem Magazin (13) fixiert.
14. Zellstapelvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12 und nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass
-die Haltevorrichtung (14) durch die Abgabevorrichtung (12) selbsttätig zur Ausführung einer den Stapel (15) freigebenden Freigabebewegung betätigbar ist.
15. Teilvorrichtung einer oder in einer Zellstapelanlage (1) für Segmente (16) von Energiezellen, aufweisend
- eine Zuführeinrichtung (2, 18), welche ausgebildet und einge richtet ist, Segmente (16) von Energiezellen in einer Anzahl (A) pro Zeiteinheit zuzuführen,
- eine erste Fördereinheit (F1) für Segmente (16), die der Zu führeinrichtung (2, 18) nachgeordnet ist,
- eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (16), die der ers ten Fördereinheit (F1) nachgeordnet ist, wobei
- die erste Fördereinheit (F1) ausgebildet und eingerichtet ist, die Anzahl (A) pro Zeiteinheit der Segmente (16) von der Zu führeinrichtung (2, 18) zu übernehmen und eine Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) an einen ersten Abgabebereich (G1) und eine Anzahl (C) pro Zeiteinheit der Segmente (16) an einen zweiten Abgabebereich (G2) zu transportieren, wobei
- die Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportierbar und in dem Ab- gabebereich (G1) an die zweite Fördereinheit (F2) übergebbar vorgesehen ist, und wobei
- die Anzahl (C) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in dem zweiten Abgabebereich G2, insbesondere an eine Zellstape leinrichtung (7), oder an eine Zellstapelvorrichtung (8), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (11) einer Zellstapeleinrichtung (7) übergebbar vorgesehen ist, und
- insbesondere die Summe der Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) und der Anzahl (C) pro Zeiteinheit der Segmen te (16) kleiner oder gleich der Anzahl (A) pro Zeiteinheit der Segmente (16) ist.
16. Teilvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass
-die zweite Fördereinheit (F2) als drehantreibbare Förderein heit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (23) oder als in Wirkverbindung stehende Kombination einer ersten drehan- treibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenk trommel (23) und einer zweiten drehantreibbaren Förderein heit, insbesondere in Form einer Übergabetrommel (21), aus gebildet ist.
17. Teilvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16 mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 oder mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
18. Teilverfahren beim Herstellen von Zellstapeln in einer Zellsta pelanlage (1) für Segmente (16) von Energiezellen, bei dem
- mittels einer Zuführeinrichtung (2, 18), welche ausgebildet und eingerichtet ist, Segmente (16) von Energiezellen in einer Anzahl (A) pro Zeiteinheit zuzuführen, eine Anzahl (A) pro Zeiteinheit von Segmenten (16) zugeführt wird,
- eine erste Fördereinheit (F1) für Segmente (16), die der Zu führeinrichtung (2, 18) nachgeordnet ist, Segmente (16) för dert,
- eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (16), die der ers ten Fördereinheit (F1) nachgeordnet ist, Segmente (16) fördert, wobei
- die erste Fördereinheit (F1) die Anzahl (A) pro Zeiteinheit der Segmente (16) von der Zuführeinrichtung (2, 18) übernimmt und eine Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) an ei nen ersten Abgabebereich (G1) und eine Anzahl (C) pro Zeit einheit der Segmente (16) an einen zweiten Abgabebereich (G2) transportiert, wobei
- die Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportiert wird und in dem ersten Abgabebereich (G1) an die zweite Fördereinheit (F2) übergeben wird, und wobei
- die Anzahl (C) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in dem zweiten Abgabebereich (G2), insbesondere an eine Zellstape leinrichtung (7), oder an eine Zellstapelvorrichtung (8), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (11) einer Zellstapeleinrichtung (7) übergeben wird und insbesondere
- die Summe der Anzahl (B) pro Zeiteinheit der Segmente (16) und der Anzahl (C) pro Zeiteinheit der Segmente (16) kleiner oder gleich der Anzahl (A) pro Zeiteinheit der Segmente (16) ist.
19. Teilverfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass
-die zweite Fördereinheit (F2) als drehantreibbare Förderein heit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (23) oder als in Wirkverbindung stehende Kombination einer ersten drehan- treibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenk trommel (23) und einer zweiten drehantreibbaren Förderein heit, insbesondere in Form einer Übergabetrommel (21), be trieben wird.
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