EP4371175A2 - Maschine, verfahren und zwischenprodukt für die energiezellen produzierende industrie - Google Patents

Maschine, verfahren und zwischenprodukt für die energiezellen produzierende industrie

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Publication number
EP4371175A2
EP4371175A2 EP22747657.9A EP22747657A EP4371175A2 EP 4371175 A2 EP4371175 A2 EP 4371175A2 EP 22747657 A EP22747657 A EP 22747657A EP 4371175 A2 EP4371175 A2 EP 4371175A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
segments
drum
web
transport
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
EP22747657.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kleine Wächter
Karsten Meinke
Manfred Folger
Thomas Meins
Marc Kessler
Michael Lüneburg
Jan Kreysern
Marcus Wagner
Nils Hofmann
Daniel Diedrich
Nils Klaper
Ralf Grassmel
Michael Haul
Mathias Kelm
Patrick Gögel
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 EP4371175A2 publication Critical patent/EP4371175A2/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
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/12—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis
    • B26D1/25—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member
    • B26D1/34—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis parallel to the line of cut
    • B26D1/40—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis parallel to the line of cut and coacting with a rotary member
    • B26D1/405—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a cutting member moving about an axis with a non-circular cutting member moving about an axis parallel to the line of cut and coacting with a rotary member for thin material, e.g. for sheets, strips or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H5/00—Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines
    • B65H5/22—Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device
    • B65H5/222—Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device by suction devices
    • B65H5/226—Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines by air-blast or suction device by suction devices by suction rollers
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2406/00—Means using fluid
    • B65H2406/30—Suction means
    • B65H2406/33—Rotary suction means, e.g. roller, cylinder or drum

Definitions

  • the present invention relates to a machine, a method and an intermediate product for the power cell manufacturing industry.
  • Energy cells or energy storage cells are used for galvanic accumulators, for example in motor vehicles, other land vehicles, ships and airplanes, in which a considerable amount of energy has to be stored so that it can be called up 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, also referred to as electrodes, separated from one another by separator sheets, also made as segments.
  • the cell stack is enclosed in a cover, also known as a pouch.
  • the pouch is then filled with an electrolyte so that, for example, a lithium-ion battery or a corresponding preliminary stage of a lithium-ion battery is formed.
  • Devices for producing battery cells are known, for example, from WO 2020/192845 A1, WO 2016/041713 A1, DE 102017216 138 A1 and DE 102017216213 A1.
  • Battery cells for example for electromobility, are now manufactured on production systems with an output of 100 to 240 mono cells per minute. These work partially 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 in the single-sheet stacking process, e.g. "pick and place", with the disadvantage of comparatively slow processing. The laminating of cell formations is not possible here.
  • Another known approach is a machine with continuously running webs of material and cycled and/or discontinuously working tools, such as separating knives, tools for changing the pitch.
  • a device is known from WO 2019/092585 A2, which has two cutting drums which are driven to rotate in opposite directions and each have a cutting blade.
  • the cutting drums are arranged in such a way that the cutting circles of the cutting edges defined by the cutting edges of the cutting knives do not overlap, with the distance between the cutting circles being 1 to 10 ⁇ m.
  • individual electrode sheets i.e. cut anode or cathode sheets, individual separator sheets or individual monocells or separator-electrode composite elements, generally individual sheet segments or product segments, from the production process, for example for quality testing or to meet certain test criteria to be able to check for correct detection by the internal machine sensors, as well as to calibrate the sensors as an essential function when commissioning an online measuring device.
  • individual product segments with connection points so-called splices, which are considered product defects, should be removed from the production process in a targeted manner to ensure that they do not end up in the end product. Removal should be made possible during the ongoing production process.
  • switches are required in the production machine, on which a product flow of web sections or product segments, such as electrodes, separator sheets or monocells, can be separated into several possible paths.
  • a pouch In certain types of battery cell production, layers of electrodes and separators are built up and enclosed in a cover, called a pouch.
  • the pouch is filled with an electrolyte so that, for example, a lithium-ion battery or a corresponding preliminary stage of a lithium-ion battery is formed.
  • electrolyte By sealing the pouch, electrodes, separators and electrolyte are protected from environmental influences to such an extent that special climate control of the environment for further processing and/or use can be dispensed with.
  • the invention is based on the object of providing a machine and a method for the industrial production of energy cells at high speed and high quality, as well as an intermediate product, which are improved over the prior art with regard to a large number of individual aspects.
  • a machine according to the invention for the industry producing energy cells accordingly has one or more of the following improved devices: a device for cutting or perforating a material web; a cutting device for cutting segments for power cells from a continuous web; a separating device for cutting and separating segments for energy cells from a fed continuous web; a cell stacking system and/or a cell stacking device for segments of energy cells, as well as a sub-device thereof and a corresponding sub-method; a processing device for processing segments of power cells; a device for merging and/or processing a pouch film and a cell stack; produce a device for removing or branching off product segments from a product flow of the energy cells ing industry; a device for producing an intermediate product with a conductor foil, a contact tab and at least one retaining tab and/or a device for handling an intermediate product by means of the retaining tab; a device for producing a sealed pouch with a temporary sealed seam and/or a device for separating and/or separating the temporary sealed seam of the pouch.
  • the invention also provides corresponding methods and intermediate products for the industry producing energy cells.
  • a pouch is in particular a cover or bag for accommodating at least one composite element or a cell stack.
  • the pouch consists of a flexible material, in particular a film, which is also referred to as a pouch film.
  • the pouch is expediently sealed in an electrolyte-tight manner.
  • rotating or rotatable body or rotationally drivable body can be used generically within the meaning of the invention in the places that specifically name a drum, in particular the drums listed above and/or the drums addressed below.
  • a first aspect of the invention according to claim 2 provides a machine for the power cell manufacturing industry, the machine comprising at least: a feeding section for feeding at least one endless separator sheet and a continuous row of individual electrodes; a collecting and connecting section for superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation of superimposed materials, with a connecting device for connecting the superimposed materials with each other, thereby forming an endless composite separator-electrode web; and a cutting and stacking section having a cutter for cutting the separator-electrode composite sheet into individual composite units and a stacking station for stacking composite units to form a composite unit stack.
  • the further object is to provide a machine and a method that has a significant increase in performance compared to conventional machines and methods.
  • the sections of the machine are designed as substantially continuously driven transport devices, and / or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section is constant or is in a range of ⁇ 25% around an average transport speed, and/or the transport speed in the feeding, collecting and connecting section is at least 300 segments per minute, preferably at least 400 segments per minute, more preferably at least 600 segments per minute.
  • the object is therefore achieved by continuously operating devices and the use of continuously running process steps, as a result of which the production speed can be significantly increased to at least 300 segments per minute compared to the prior art.
  • the invention is associated with reduced energy costs, fewer operating personnel required and a smaller machine footprint, as a result of which the production costs can be reduced overall.
  • the transport speed in the feeding, collecting and connecting section is constant or is within a range of ⁇ 25%, preferably ⁇ 10%, more preferably ⁇ 5% of an average transport speed in order to achieve consistently high and constant production output to reach.
  • the cutting and stacking section is designed entirely or at least predominantly with bodies driven in rotation, in particular drums and/or stamps driven in rotation.
  • bodies driven in rotation in particular drums and/or stamps driven in rotation.
  • the production of composite units or monocells on continuously rotating bodies, in particular continuously rotating drums and/or stamps, and the use of rotating cutting apparatus enables a continuous process for the production of monocells or similar material units throughout.
  • the disadvantages mentioned at the outset are thus overcome.
  • the inclusion of the materials on bodies that are driven in rotation, in particular drums and/or stamps offers a high degree of flexibility. Other rotating bodies, especially drums to implement new functions can be added as needed.
  • the materials can be placed on an endless belt device for processing and later picked up again by a rotatable body, in particular a drum.
  • delivery from a rotatable body, in particular a drum, to an endless belt device is also possible.
  • the optimal method and the optimal device can be provided for each process step.
  • Another advantage is that there are no significant relative movements at the contact surfaces between material-carrying machine parts and the material. Disadvantageous slip and the abrasion and dirt caused by it, which reduce the quality of the battery cell, can be largely avoided. The reject rate can thus be reduced.
  • the collecting and connecting section has a collecting device, in particular a rotatable collecting device, in particular a collecting drum, on which the supplied materials are brought together and placed one on top of the other.
  • a collecting device in particular a rotatable collecting device, in particular a collecting drum, on which the supplied materials are brought together and placed one on top of the other.
  • the merging of all materials on a continuously rotating collecting device, especially a collecting drum, promises a high level of process reliability.
  • a collecting device can be provided in the form of an endless belt device or a section of an endless belt device.
  • the feed section preferably has at least one electrode production section with at least one cutting device for cutting an endlessly fed electrode web into individual electrodes.
  • the cutting apparatus advantageously has a knife shaft with knives in order to be able to continuously cut electrodes quickly and effectively.
  • the cutting apparatus also includes a cutting drum having grooves for engaging the knives.
  • the electrode production section preferably has a pitch changing device, in particular a pitch changing drum, for spacing the cut electrodes from one another in the conveying direction. This enables the manufacture of mono cells where the separator sheets are wider than the electrodes, which is a common requirement.
  • the connecting device preferably has one or more laminating rollers for the laminating connection of the material formation.
  • the collecting and connecting section therefore preferably has a heating device for heating the material formation before connecting.
  • the machine preferably has at least one cooling device downstream of the heating device for cooling parts heated by the heating device, in particular the separator-electrode composite web and/or a heated endless belt.
  • the materials can also be joined by cold lamination.
  • the collecting and connecting section is designed as a conveyor path that is linear at least in sections.
  • the conveyor section advantageously has at least one endless belt device with a continuously driven endless belt.
  • one or more endless belt devices are therefore provided in this case instead of the collecting and laminating drum. In this version, too, the materials can be transported and processed without slippage.
  • the at least one endless belt is set up and arranged to transfer heat from a or the heating device through the endless belt to the material formation.
  • the heating device in the machine can be thermally encapsulated more easily than in the case of a laminating drum, a modular approach is easier to implement and the heating section defined by the heating device can be lengthened more easily.
  • At least one lower endless belt device arranged below the material formation and/or at least one upper endless belt device arranged above the material formation is advantageously provided in order to enable heating and/or lamination on both sides.
  • the endless belt or belts can additionally or alternatively be used to convey the material formation through the conveying path.
  • the conveying section has at least one cooling device for cooling the endless belt heated by the heating device, in order to withdraw heat that is no longer required from the machine after lamination.
  • the cooling device is preferably arranged on the return side of the endless belt, which contributes to reducing the space required.
  • the endless band can advantageously be made of metal, for example stainless steel, which promotes heat transfer from the heating device to the material formation.
  • the endless belt can have a friction-reducing coating, which is advantageous in particular in the case of contact between the material formation and the endless belt, in order to avoid the quality of the material formation being impaired by friction.
  • the conveying path preferably has a further endless belt device or a section of an endless belt device for bringing together and superimposing the supplied materials and forming the material formation.
  • the further endless belt device or the corresponding section of an endless belt device is then provided instead of the collecting drum in the embodiment mentioned at the outset. In the case of downstream heat-transferring endless belt devices, this is less complex and overall cheaper than a collecting drum.
  • At least one testing device for testing properties of the separator-electrode composite web is preferably arranged downstream of the connecting device in the conveying direction.
  • At least one testing device for testing properties of the composite units, in particular the position of the electrodes and/or electrical properties is preferably arranged downstream of the cutting device in the conveying direction. This is advantageous in order to be able to measure important quality properties of the separator-electrode composite track and/or the composite units during production in the machine.
  • an ejector device driven in particular in rotation in particular an ejector drum driven in rotation, can be arranged for ejection by the testing device and/or the testing device as combined units assessed as defective. In this way, a consistently perfect quality of the cells in the cell stack is ensured.
  • the invention also relates to a method for the industry producing energy cells, in particular for operating a machine according to the invention.
  • the method has at least the following steps: feeding in at least one endless separator web and a continuous row of individual electrodes; bringing together and superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation of superimposed materials, and bonding the superimposed materials together, thereby forming an endless composite separator-electrode web; cutting the separator-electrode composite web into individual composite units and stacking composite units to form a composite unit stack.
  • the steps are carried out by means of essentially continuously driven transport devices, the transport speed is kept constant in the feeding, collecting and connecting section or in a range of ⁇ 25% around an average transport speed, and/or the transport speed is in the feeding, collecting and bonding section at least 300 segments per minute, preferably at least 400 segments per minute, more preferably at least 600 segments per minute, and/or the orientation of the bonding units is changed several times in the cutting and stacking section.
  • the latter feature is achieved in particular by the advantageous use of rotating bodies, in particular drums and/or punches, in the cutting and stacking section.
  • a second aspect of the invention provides a device for cutting or perforating a material web for a machine in the energy cell-producing industry, comprising a rotatable cutting body, in particular a cutting drum, on which a material web is transported in a transport direction, and a laser cutting device for Cutting the web of material transversely to the direction of transport to produce individual web segments by means of a laser beam.
  • the further object is to provide a device for cutting a material web that is gentle on the surface, produces an even cut and/or avoids or at least significantly reduces the contamination of the surfaces and the disadvantages associated with a sharp-edged cut product.
  • the laser cutting device is arranged and set up such that the laser beam is directed from the inside of the body, in particular inside the drum, onto the lateral surface of the cutting body.
  • the cutting body can be designed as a cutting drum.
  • the cutting body has a passage opening. The laser beam passing from the inside of the body, in particular the inside of the drum, to the outside through the passage opening impinges on the web of material to be cut.
  • the interior of the cutting body i.e. the space enclosed by the casing of the cutting body, is cut out.
  • the angle of intersection ⁇ between the laser beam and the normal to the material web plane in a plane perpendicular to the axis of rotation of the cutting body can be significantly reduced compared to cutting from the outside as in the prior art.
  • the cutting of the web of material conceptually generally also includes the perforation of the web of material, which is to be understood as cutting in the form of points or sections.
  • the axis of rotation of the cutting body is also referred to below as the body axis, in particular the drum axis.
  • the invention is not limited to cutting an electrode web, but can also be used, for example, for cutting a separator-electrode composite web and, more generally, a single-layer or multi-layer web.
  • the invention can be implemented by locating the exit point or the final turning point inside the cutter body.
  • the exit point is the point at which the laser beam exits the optical beam delivery system.
  • the exit point is the place where the laser beam is last deflected by a beam deflection element, for example a scanner or mirror, if necessary (last deflection point or deflection point for short), before it hits the material web to be cut.
  • the position of the laser i.e. the laser beam generator itself, is generally not important within the scope of the invention, it can be arranged inside or outside the cutting body depending on the space requirements and in the latter case, for example, radiate axially or axially parallel or collinear into the cutting body.
  • the laser cutting device is particularly advantageously arranged and set up in such a way that the laser beam strikes the material web starting from the axis of rotation of the cutting body.
  • This can be achieved by arranging the exit or deflection point on the center axis or axis of rotation of the cutting body, ie in a cross section in the center of the body, in particular the center of the drum of the cutting drum.
  • a right-angled cut surface can be produced, since in this embodiment the above-mentioned te cutting angle a is equal to zero.
  • due to the laser beam coming from the body axis, in particular the drum axis it always hits the material to be cut perpendicularly in a plane perpendicular to the axis of rotation.
  • a positioning of the exit or deflection point that deviates from the axis of rotation of the cutting body is possible if a small cutting angle ⁇ deviating from zero is tolerable.
  • the web material is cut while it rests on the cutting body, in particular the cutting drum, which is cylindrical for example. Due to the arrangement of the material web to be cut lying on the body surface, in particular the drum surface, and the laser beam coming from the inside, a large part of the combustion products remain in a narrow spatial environment, namely the body interior, in particular the drum interior, and can therefore be extracted relatively well.
  • a suction device is therefore preferably provided, which is arranged and set up for sucking off particles produced by the laser cutting from the interior of the body, in particular the interior of the drum. As a result, contamination of the surface can be largely avoided.
  • the suction device is preferably arranged between the body shell, in particular the drum shell, and the laser cutting device and either circumferentially, in a stationary manner or preferably following the orientation of the exiting laser beam, which will be explained in more detail later.
  • the suction device makes it possible to reliably keep the resulting combustion materials or particles away from the optical elements of the laser cutting device on the one hand and to suck them off as completely as possible on the other. From the suction device can be designed as part of the cutting body or as part of the laser cutting device.
  • At least part of the laser cutting device is mounted in a linearly displaceable manner along or parallel to the axis of rotation of the cutting body, claim 6.
  • This aspect of the invention is based on the task of ensuring a consistently high cutting quality regardless of the transport or To achieve the production speed of the material web (web speed).
  • the beam deflection element is advantageously displaced by means of a linear drive unit and/or a linear axis while the material web is being transported on the cutting body, and preferably at a constant speed, in order to achieve a preferred constant cutting speed and thus a consistent cutting quality regardless of the web speed.
  • the displacement speed can be selected within limits to achieve an optimal cutting result.
  • Adaptation to the web speed can take place by means of a pivoting or rotating movement about the axis of rotation of the cutting body, which is described in more detail below.
  • the decoupling of the linear displacement from the pivoting or rotary movement enables an even or constant cutting speed that is decoupled from the production or web speed and thus a consistently high cutting quality.
  • the displaceable part of the laser cutting device is preferably a beam deflection element for deflecting the laser beam.
  • the laser itself or the entire laser cutting device it is also conceivable for the laser itself or the entire laser cutting device to be displaceable.
  • the laser cutting device is preferably mounted such that it can rotate or pivot about the axis of rotation of the cutting body.
  • the device advantageously has a rotary or pivoting drive for rotating or pivoting the rotatable or pivotable part of the laser cutting device during the cut.
  • the rotatable or pivotable part of the laser cutting device is preferably a Beam deflection element for deflecting the laser beam.
  • the laser itself or the entire laser cutting device can be rotated or pivoted.
  • the material web is cut as a result of the linear displacement and/or the rotation or pivoting of a part or parts of the laser cutting device.
  • the previously described aspect of a linearly displaceable part of the laser cutting device can be generalized to the effect that the laser cutting device is preferably set up for linear displacement parallel to the axis of rotation of the cutting body of the laser beam falling on the material web to be cut.
  • thermal cross-cutting can be implemented with a constant, comparatively high cutting speed and relatively slow tracking of the laser beam in the production or transport direction, depending on the production speed.
  • At least part of the suction device is preferably mounted in a displaceable and/or rotatable or pivotable manner together with the laser beam or with a movable element of the laser cutting device.
  • part of the suction device can be connected to a movable element of the laser cutting device.
  • a suction and/or compressed air unit that pivots along with it is preferably implemented in order to keep the area of contamination as small as possible. The extraction and/or compressed air area can be positioned close to the product in order to work efficiently there.
  • the displaceable and/or rotatable or pivotable part of the laser cutting device can comprise at least one beam deflection element, in particular a non-pivotable, uniaxially pivotable or biaxially pivotable mirror element, a polygon mirror element and/or a polygon mirror roller.
  • the laser beam ideally runs collinear to the body axis, in particular the drum axis
  • the cutting device is advantageously designed in such a way that part or parts of the cutting device can be pivoted or rotated to the required extent about the body axis, in particular the drum axis, and on the other hand parallel to the
  • the axis of the body, in particular the axis of the drum can be moved or moved, with the speed of movement preferably being kept as constant as possible over the width of the web.
  • the arrangement described also offers the advantage that the material web can be moved at a fixed distance from the laser cutting device.
  • the resulting advantages are a small focal diameter, which leads to a high energy density in the focal point and allows the use of comparatively low-power or energy-efficient beam sources.
  • the cutting process can be used independently of the laser beam source used, i.e. cw or pulsed. This gives flexibility when choosing the beam source by choosing the desired cutting speed.
  • the structure described can also be scaled relatively easily to different web widths of the web of material to be cut.
  • the linear displaceability of a part or parts of the laser cutting device parallel to the body axis, in particular the drum axis, advantageously in combination with the ability to rotate or pivot about the body axis, in particular the drum axis, can advantageously be combined with the cutting of the material web from the inside of the cutting body pers out, or starting from the body axis, especially the drum axis.
  • embodiments with the linear displaceability of a part or parts of the laser cutting device parallel to the body axis, in particular the drum axis, advantageously in combination with the ability to rotate or pivot about the body axis, in particular the drum axis are possible, in which the laser beam hits the web material to be cut from the outside falls. In these embodiments, there is no need for passage openings in the jacket of the cutting body.
  • the web material can preferably be held on the cutting body by negative pressure or vacuum, additionally or alternatively also mechanically, for example by grippers.
  • the cut segments can also be held securely on the cutting body. Relative speeds or slippage between the cutting body and the segments is advantageously avoided.
  • the cutting body thus fulfills several functions: it initially holds and transports the uncut web of material; it then also holds and transports the cut segments; and it provides the passage opening through which the laser beam can pass outwards through the body jacket, in particular the drum jacket, in order to cut the material web.
  • the two first-mentioned functions are preferably performed using a vacuum, additionally or alternatively using mechanical elements such as grippers.
  • the cutting body also preferably has at least one passage opening through which the laser beam can pass from the inside to the outside through the body jacket, in particular the drum jacket, and can cut the material web held on the cutting body.
  • the at least one passage opening is a gap in the lateral surface of the cutting body that extends transversely across the width of the cutting body.
  • the cutting body preferably has a plurality of passage openings which are each at the same angular distance from one another.
  • the thus uniform division of the cutting body advantageously corresponds to the expansion of the segments in the direction of transport. In this way, it is possible to cut through the passage openings of the cutting body in an endless manner without offset and without interruption.
  • a compressed air device is preferably provided for blowing away particles produced by the laser cutting device, in particular by means of a transverse air flow.
  • a suction device with additional transverse air generated by the compressed air device perpendicular to the laser beam in a very limited space, namely inside the body, especially inside the drum.
  • a stationary or moving suction device for sucking off particles produced by the laser cutting can preferably be arranged on the outside above the cutting body.
  • a jet trap to be fitted above the cutting area and outside of the cutting body can also be designed as such a suction device.
  • the at least one passage opening in the body casing, in particular the drum casing can preferably be used for cutting dust extraction and/or optionally as a process gas supply.
  • the laser cutting process step can be distributed over a number of cutting bodies, in particular cutting drums.
  • the device according to the invention advantageously has at least one additional cutting body, in particular an additional cutting drum and at least one additional laser cutting device.
  • the additional cutting body can be designed as an additional cutting drum.
  • the further cutting body preferably has one or more features of the cutting body described above.
  • the body jacket, in particular the drum jacket of the further cutting body can have one or more passage openings as described above.
  • the further laser cutting device preferably has one or more features of the laser cutting device described above.
  • the additional laser cutting device can be arranged and set up in such a way that its laser beam is directed from inside the body, in particular the inside of the drum of the additional cutting drum, onto a body casing, in particular the drum casing of the additional cutting body, and the laser beam is directed from the inside of the body, in particular the inside of the drum, preferably from the axis of rotation , Through at least one passage opening in the body shell, in particular drum shell exiting laser beam hits the web of material to be cut.
  • At least part of the additional laser cutting device is preferably mounted so that it can be displaced linearly parallel to the axis of rotation of the additional cutting body.
  • At least part of the additional laser cutting device is preferably mounted such that it can rotate or pivot about the axis of rotation of the additional cutting body, or about a rotational or pivoting axis parallel thereto. It can be particularly advantageous if part of the additional laser cutting device can be rotated through a full 360°, as a result of which the dead time associated with pivoting back and forth can be significantly reduced.
  • the rotary movement can be carried out at a non-constant speed, i.e. with periodic braking and acceleration processes.
  • the cutting bodies and/or at least some of the laser cutting devices are preferably set up for pivoting or rotating at a non-constant rotational speed, in particular with periodic braking and acceleration processes.
  • the laser cutting devices can be separate devices and each have their own laser and beam guidance systems.
  • the laser cutting devices can use certain elements together, for example a laser as a beam generator for both cutting bodies.
  • the cycle time of the material web conveyance is advantageously decoupled from the cutting speed.
  • a high cutting rate can be achieved despite any provided (back) pivoting or rotation and the associated dead time.
  • the cutting speed can be set as desired and, if necessary, dynamically adjusted, within certain limits independently of the cycle time of the material web conveyance, i.e. independently of the rotational speed of the cutting bodies.
  • a cut is made on each cutting body every n cycles, where n corresponds to the number of bodies, in particular the number of drums, and then pivoted back again.
  • the cycle time corresponds to the time that the continuous web material to be cut requires to cover the path that a cut end product (segment) is wide.
  • This allows for various process steps, in particular cutting and / or pivoting back to the starting position, the time available can be significantly increased by the time s (nl)t, where s is the time gain, n is the number of bodies, in particular the number of drums, and t is the cycle time. This means that you gain a cycle time with each body, especially in order to be able to carry out the swing-back movement.
  • the process steps, in particular cutting and/or pivoting back can be divided over the total time s+1.
  • a third aspect of the invention provides a cutting device for cutting segments for energy cells from an endless web fed into a gap in a cutting plane, with a cutting rotation device which is arranged on one side of the gap and is driven by a drive device to rotate about a rotation axis , in particular cutting drum with at least one cutting blade protruding radially outwards from a boundary surface, in particular lateral surface of the rotary cutting device, in particular cutting drum, and at least one counter-blade arranged on the other side of the intermediate space, the cutting blade and the counter-blade each having a cutting edge.
  • the further object is to provide a cutting device which enables a clean, process-reliable cutting of segments for energy cells from a continuous web at a simultaneously high transport speed of the supplied continuous web.
  • the cutting blade comes into contact with the cutting edge of the counter-knife with its cutting edge during the rotary movement of the cutting rotation device, in particular the cutting drum. and is aligned at an angle other than zero degrees to the cutting edge of the counter-knife, the cutting edge of the cutting knife sliding off during the rotary movement of the rotary cutting device, in particular the cutting drum, with a cut of the continuous web in the point-like contact on the cutting edge of the counter-knife.
  • the invention according to the third aspect thus takes a fundamentally different way of cutting the segments from the continuous web compared to the solutions known in the prior art, in that the cutting blade deliberately comes into contact with the cutting edge of the counter-knife, so that the continuous web fed in between will be severed safely. Furthermore, the cutting edges are aligned with one another such that they are aligned at a non-zero degree angle with respect to one another in the point contact, so that the cutting blade during the turning movement of the cutting rotation device, in particular the cutting drum, slips in the point-like contact on the cutting edge of the counter-knife and thereby cuts through the endless web.
  • the continuous web is not cut simultaneously over its entire width during the cutting process, but instead in a point-like contact, which during the cutting process executes a movement in the direction of the longitudinal direction of the blades and thus severs the continuous web in a continuous cut transverse to its longitudinal extent.
  • a cut can be made with significantly lower cutting forces while the width of the continuous web to be cut is not limited or is at least significantly larger.
  • the punctiform contact point is moved on a curved path, which results from the combination of the movement of the contact point transversely to the endless path along the cutting edge of the counter-knife with the rotary movement of the counter-knife, i.e. a circular arc movement.
  • the movement of the contact point is achieved by aligning the cutting edges at an angle not equal to zero degrees in connection with the rotational movement of the cutting rotation device, in particular the cutting drum, ie the relative movement of the cutting edges to one another.
  • This cutting process which differs fundamentally from the prior art, allows a particularly surface-friendly cut of the continuous web to be implemented with very little soiling of the surface.
  • the counter-knife does not have to be formed by a separate part; it can also be integrally integrated into the counter-rotation body, in particular the counter-drum, in the form of a corresponding shape. Furthermore, the counter-knife can also be part of an insert part, which is mounted on the circumference of the counter-rotation body, in particular the counter-drum, and can have additional functions. All that is important for the realization of the counter-knife is the formation of a cutting edge in the form of a sharp edge on the counter-rotation body, in particular the counter-drum, on which the cutting knife of the cutting rotation device, in particular the cutting drum, slides with its cutting edge.
  • the counter-knife within the meaning of the invention is to be understood as the section of the counter-rotation body, in particular the counter-drum, on which the cutting edge is provided, regardless of whether the counter-knife is implemented as a separate insert or in one piece with the counter-rotation body, in particular the counter-drum .
  • the point contact feature should not be understood in a purely mathematical sense. Instead, this is intended to express the fact that the cutting knife and the counter-knife only touch each other during the cutting process over a very short section, which, for example, is already increased to a somewhat longer section simply due to the elastic properties of the cutting knife and/or the counter-knife. All that is important for the cutting process is that the cutting knife and the counter-knife lie against one another in this short section, and that the cutting knife and the counter-knife slide off one another during the cutting process by performing a longitudinal movement of this contact point and thereby cut the endless web transversely to its longitudinal extent by a shearing process .
  • the angle between the cutting edges is a maximum of 20 degrees. Due to the proposed angle range, the cutting forces that occur can be significantly reduced compared to a solution with parallel blades, so that a particularly clean cut of the segments can be achieved and blade wear can be reduced.
  • the cutting edges are aligned at a first angle of non-zero degrees to one another in a cutting plane running through the punctiform contact. Due to the proposed alignment
  • the transport movement of the endless web can also be compensated to such an extent that, ideally, a vertical cut can be made through the endless web during the transport movement.
  • the sectional plane is the plane which is arranged tangentially to the lateral surface of the counter-rotation body, in particular the counter-drum, and in which the punctiform contact is arranged. Since the cutting edges slide against each other in the point-like contact, the position of the cutting plane also changes.
  • the punctiform contact is not to be understood in a mathematical sense. This is only intended to express the fact that the cutting edges only abut one another over a very short section, which ideally is punctiform. However, since the cutting knife and the counter-knife always yield slightly due to their resilient properties, the punctiform contact is always increased to a somewhat longer contact, in that the cutting edges of the cutting knife and the counter-knife rest against one another.
  • the cutting edges are aligned perpendicularly to the cutting plane at a second angle that is not equal to zero degrees.
  • the proposed shape or alignment of the cutting edges allows the rotational movement of the cutting rotation device, in particular the cutting drum, and the resulting movement of the cutting edge perpendicular to the cutting plane to be compensated at least to the extent that the cutting edges do not lose their punctiform contact despite a movement perpendicular to the cutting plane.
  • the cutting knife and/or the counter-knife be resiliently mounted.
  • the continuous web is cut when the cutting edges are in contact at certain points. So that the contact is not lost in any case, the cutting edges and their cutting circles are dimensioned and arranged in such a way that they overlap at least slightly in the cutting plane.
  • This overlapping leads to an overpressure of the cutting edges, so that they exert a certain compressive force on one another during the cutting of the endless web. In extreme cases, this overpressure can lead to the knife breaking or damage to the cutting edges. So that this compressive force is reduced in turn and the associated probability of damage to the cutting edges is reduced, the cutting knife and/or the counter-knife are spring-mounted, so that the contact pressure on the cutting edges is reduced by the cutting edges being able to yield slightly.
  • the cutting edge of the cutting knife and/or the cutting edge of the counter-knife have a concave shape. It has been found that the overpressure initially increases from zero or a very low value to a maximum and then decreases again during the cutting process and the movement of the contact point along the cutting edges, even when cutting straight. This effect can be at least partially compensated for by the concave shape of the cutting edges, thereby reducing the overpressure on the cutting edges and the associated probability of damage to the cutting edges.
  • the counter-knife be arranged in a contact surface against which the endless web and the segment cut off from the endless web lie, and that a depression is provided in the contact surface on one side of the counter-knife. Due to the indentation in the contact surface, the cutting knife of the cutting rotary on coupled, in particular the cutting drum laterally of the cutting edge of the counter-knife in the depression and thus through the cutting plane into the endless web or in the dividing line between the end of the endless web and the segment cut off from it. Furthermore, an additional space is created by the depression, in which the cut-off segment or the already cut-off part of the continuous web can be accommodated during the cutting process. This means that the cut-off part can no longer interfere with the further cutting process.
  • the segment that has been cut off can be accommodated therein at least partially, so that it is better protected against further external influences in this section.
  • a further advantage can be seen in the fact that the cut edges of the cut-off segment and the continuous web are locally separated from one another and can therefore, for example, be cleaned separately from one another.
  • the recess preferably has a base area which, in the longitudinal direction of the contact surface, has a greater length than the section of the contact surface depressed by the recess. Due to the proposed dimensioning of the recess, the segment that has been cut off can dip into it without its free front side coming into contact with the side surface of the counter-knife. As a result, the probability of damage to the cut segment can be reduced, and a gentle cut can be realized. Further, this can prevent the cut end from being contaminated with cutting dust due to possible contact with the counter knife.
  • At least one compressed air opening that can be subjected to negative pressure can be provided on one side of the counter-knife, as a result of which the cut-off segment is sucked in and held on one side of the counter-knife until it is removed from it for further processing.
  • the compressed air opening can preferably be arranged in the depression, so that the cut-off segment is sucked via the compressed air line to a wall of the depression, in particular to the base of the depression, and is thus actively moved out of the cutting zone.
  • the counter-knife is arranged on a counter-motion body, in particular a counter-drum, which is driven in relation to the rotary movement of the rotary cutting device, in particular the cutting drum, to rotate in the opposite direction.
  • the cutting knife and the counter-knife move in the same direction in the direction of the movement of the endless web being fed when they pass the cutting plane. Since only the relative movement of the cutting edge of the cutting knife to the cutting edge of the counter-knife is decisive for the cutting process, the cutting speed can be reduced while the transport speed of the endless web is high at the same time, so that the cutting quality can be improved while the production rate is high at the same time.
  • the relative speed between the cutting edges can be realized very simply by driving the cutting rotation device, in particular the cutting drum and the counter-motion body, in particular the counter-drum, in each case to rotate at different peripheral speeds of the cutting edges.
  • the cutting rotation device in particular the cutting drum
  • the counter-motion body in particular the counter-drum
  • the cutting rotation device can each be driven by separate drive devices are.
  • the advantage of this solution can be seen in the fact that the drive movement of the cutting blades and the counter-blades can be controlled in such a way that they bear against one another over the entire cutting width during the cutting process with an identical force in the point-like contact.
  • the drive devices can in particular be controlled in such a way that the cutting blades come into contact with the counter-blades with a maximum force, which is measured in such a way that the cutting blades and/or the counter-blades do not break.
  • a suction device be provided in the area of the cutting blade of the rotary cutting device, in particular the cutting drum, and/or in the area of the counter blade. Cutting particles that are released when cutting the segments can be sucked off by the suction device. Due to the arrangement of the suction device in the area of the cutting knife or the counter-knife, the cutting particles are suctioned off directly or as close as possible to their point of origin.
  • the air flow that occurs during the rotary movement of the cutting drum and, if the counter-knife is arranged on a counter-rotary body, in particular a counter-drum, can also be used to prevent the movement of the cutting particles towards the suction device support.
  • a heating device be provided, by means of which the cutting knife and/or the counter knife can be heated at least in the area of their cutting edges.
  • the proposed heating device and the resulting heating of the cutters supplement the mechanical cutting effected by the punctiform contact with hot cutting, as a result of which a clean cut can be achieved.
  • breakouts and the formation of burrs can be reduced and the segments are generally less damaged.
  • generation of cutting particles can be reduced.
  • the heating device is designed in such a way that the cutting edges are heated to a temperature of around 600 degrees Celsius. As a result, the anode material, cathode material or separator material is slightly melted, at least in the area of the plastic components, and a smooth cut edge is produced.
  • bound components of a coating of the segments are prevented from breaking out.
  • the displacement of the segments under the acting cutting forces can be reduced by supporting the penetration of the cutting edges into the continuous web by melting the continuous web and reducing the mechanical cutting force to be applied.
  • a fourth aspect of the invention provides according to claim 9 a separating device for cutting and separating segments for energy cells from a fed continuous web, wherein a cutting device is provided by means of which the segments are cut in a predetermined length from the continuous web, and a pitch changing body,
  • a pitch change drum is provided, which is driven by a drive device to rotate about an axis of rotation, with a plurality of transport segments for receiving the segments being provided on a lateral surface of the pitch change body, with the transport segments being arranged in relation to the radial and/or Circumferential direction of the pitch change body are movably arranged, and a takeover device is provided which takes over the segments from the pitch change body.
  • the particularly rotatable pitch-changing body can be designed as a pitch-changing drum. Proceeding from this, the further object is to provide a separating device for cutting and separating segments for energy cells from a fed endless web, which enables a simplified cutting of the segments in connection with a process-reliable separation of spaced segments in the highest possible piece rate.
  • the pitch-changing body and the cutting device are separate assemblies and/or functionally decoupled and/or the cutting device is arranged between the supplied endless web and the pitch-changing body, wherein the transport segments rotate during the rotary movement of the pitch-changing body in a circular motion from a transfer point to a transfer point and back again, wherein the transport segments in the transfer point take over segments cut from the endless web with the cutting device and increasing their distances in the circumferential direction from the axis of rotation to the transfer point transport and hand over to the takeover device with the increased distances.
  • a separating device wherein the pitch-changing body and the cutting device are separate assemblies and/or functionally decoupled and/or the cutting device is arranged between the supplied endless web and the pitch-changing body, and the transport segments during the Rotational movement of the pitch-changing body in a revolving movement from a takeover point to a transfer point and back again, with the transport segments taking over segments cut from the endless web with the cutting device in the takeover point and transporting them to the transfer point with increasing their distances in the circumferential direction from the axis of rotation and with the enlarged ones handed over distances to the takeover device.
  • the cutting and the subsequent isolation of the segments are carried out in mutually independent and/or functionally decoupled assemblies, so that the cutting and isolation can each be optimized for themselves without to take the other function into account.
  • the cutting device can be arranged between the fed continuous web and the pitch changing body, so that the continuous web is first fed to the cutting device, which cuts the continuous web into segments and then transfers the cut segments to the pitch changing body.
  • the proposed separation and/or functional decoupling and/or arrangement of the cutting device and the pitch-changing body means that, for example, the circumference of the pitch-changing body can be used to the maximum for the separation and the associated increase in the distances between the segments, since the one provided in the prior art on the pitch-changing body Section of the continuous web is laid in the segments in an independent of the pitch change body upstream Baugmppe.
  • the cutting of the segments can be simplified since the continuous web and the cut segments no longer have to be arranged on movable transport segments in the cutting device.
  • the cutting line no longer has to be positioned in a predetermined alignment between two transport segments and can instead be optimized with regard to its cutting quality, cutting speed and cutting frequency.
  • the cutting device and the pitch-changing body can be functionally decoupled, but coupled to one another via a common drive device. It is only important that the cutting process and the separating process are carried out separately from one another, and that the segments are already cut and taken over by the pitch-changing body. The segments that have already been cut are then removed from the pitch change body in the takeover point taken over and transported on the pitch change body while increasing their distances from each other to the transfer point, where they are then transferred to a takeover device.
  • the segments can be transferred to the transfer device in a particularly reliable process at the transfer point if the transport segments have a spacing of 1 to 10 mm, preferably 2 to 5 mm, in the circumferential direction of the pitch-changing bodies at the transfer point.
  • a control device which controls the movement of the transport segments from the takeover point to the transfer point.
  • the movement of the transport segments consists of the pure rotary movement of the pitch-changing body and the additional superimposed radial and/or circumferential movement of the transport segments to increase the distances between the transport segments and thus also between the segments held on them. Since the position of the transport segments in the takeover point and the transfer point is of particular importance for process-reliable transport, especially given the high transport speeds to be achieved for the segments, the control device forms, in addition to the movable transport segments, an important component of the separating device, by means of which the movement sequence can be implemented particularly precisely can.
  • the control device preferably controls the radial and/or circumferential movement of the transport segments that causes the increase in distance relative to the rotational movement of the pitch-changing body and can therefore be viewed as a type of fine control.
  • a particularly inexpensive and reliable control of the movement of the transport segments can be realized in that the control device is formed by a control cam which is stationary relative to the pitch-changing body and on which the transport segments each bear with a control attachment.
  • the movement of the transport segments can thus be controlled purely mechanically, additional sensors and actuators are therefore not required.
  • the required accuracy of the movement sequence and in particular the positions of the transport segments in the takeover point and the transfer point can be achieved by a correspondingly precisely worked shape of the control cam and a correspondingly precise alignment of the control curve to the pitch-changing body or to the control lugs of the transport segments.
  • control device comprises at least one electrically controllable actuator that controls the movement of the transport segments.
  • the actuator controlling the movement can supplement or replace the control via the control cam if a purely electronic control of the movement of the transport segments is to be implemented.
  • the electrically controllable actuator enables very precise control of the movement of the transport segments.
  • the movement sequence can also be adjusted or changed very easily by way of a regulation or also to achieve a new transfer distance of the segments.
  • the transport segments can be moved in the radial direction of the pitch-changing body, and the control device controls the transport segments to move from a smaller radius in the transfer point to a larger radius in the transfer point.
  • the radial movement of the transport segments from the smaller to the larger radius automatically increases the distance between the transport segments, starting from the takeover point towards the transfer point, since the extension of the transport segments in the circumferential direction of the pitch-changing body is unchanged, the circumference on which the transport segments in the larger Radius can be moved, but is larger than the circumference on the smaller radius.
  • the transport segments be movable in the circumferential direction of the pitch-changing body, and the control device moves the transport segments from the transfer point to the transfer point at a speed with a higher peripheral speed than the circumferential speed of the pitch-changing body and from the transfer point to the transfer point at a lower peripheral speed than the Circumferential speed of the pitch change body controls.
  • the distance between the transport segments can be increased by a purely circumferential movement of the transport segments on an at least almost identical radius.
  • the distance between the transport segments, starting from the takeover point is realized by briefly accelerating the transport segments to a higher circumferential speed in relation to the rotational movement of the pitch-changing body.
  • the transport segments are then decelerated again during the movement to the takeover point until they touch each other again. If a purely circumferential movement is not optimal, the circumferential movement of the transport segments can of course also be combined with the radial movement described above.
  • the transport segments have a transfer surface that can be subjected to negative pressure.
  • the segments can thus be sucked onto the transfer surface of the transport segments via a vacuum and held on the transport segments during the further transport movement against the radial forces acting during the rotary movement of the pitch-changing body.
  • no further mechanical means are required on the transport segments for taking over and for the further transport of the segments.
  • the takeover and transport of the segments can be realized with very low forces acting on the segments to achieve “soft” transport.
  • the cutting device is formed by a cutting body driven to perform a rotary movement by means of a drive device, in particular a cutting drum driven to perform a rotary movement by means of a drive device.
  • a drive device in particular a cutting drum driven to perform a rotary movement by means of a drive device.
  • the realization of the cutting device as a cutting body, in particular a cutting drum is advantageous in that the cutting device can be integrated into a drum run in which the particularly high transport speed of the continuous web and the cut segments can be achieved with optimized space utilization.
  • the segments can be cut, for example, by means of a laser, which is arranged on the circumference of the cutting body or also radially inside in the cutting body and, when activated, emits a laser beam directed at the endless web.
  • mechanical cutting of the continuous web can also be provided in that a plurality of counter-knives distributed over the circumference are provided on the cutting body, each with a cutting edge that is free on one side and on whose outer sides the continuous web rests.
  • a cutting blade is provided on the outer circumference of the cutting drum, which can also be arranged on a second cutting body that is driven to perform a rotary movement, in particular a second cutting drum that is driven to perform a rotary movement. The cutting blade is then positioned or the movement of the second cutting body is controlled in such a way that the counter-blades of the cutting body come to rest in a predetermined position and orientation and cut through the continuous web according to the shearing principle during the further movement.
  • This mechanical cutting process can be further extended to a thermomechanical cutting process of the continuous web by heating the cutting blades or counter-blades. It is further proposed that the cutting body is driven by a drive device to perform a rotary movement counter to the direction of rotation of the pitch-changing body. Due to the advantageous direction of rotation of the cutting body, it has a movement in the same direction in an arrangement adjacent to the pitch-changing body on the edge side facing the pitch-changing body, so that the cut segments can ideally be taken over tangentially by the pitch-changing body with the lowest possible forces acting on the segments.
  • the cutting body is arranged directly adjacent to the pitch-changing body and transfers the segments at the point of the smallest distance from the pitch-changing body to the transport segments arranged at the transfer point. This distance that is as small as possible is advantageous in that the segments can be taken over by the pitch-changing body in a very process-reliable manner and with the lowest possible forces.
  • the pitch-changing body has five, six, seven, eight, ten or twelve transport segments, and the transport segments in the transfer point have an outer radius of 75 to 150 mm, preferably 90 mm to 125 mm, in relation to the axis of rotation of the pitch-changing body .
  • the proposed number of transport segments in connection with the proposed outer radius favorable movement conditions can be realized with regard to the distance increase to be undertaken and with regard to a process-reliable transport of the segments from the takeover point to the transfer point.
  • a system for producing stacks of individual segments for energy cells in which at least one separating device as described above is provided, the segments separated by the separating device being fed to a connecting device which connects the segments to form formations.
  • the segments can be connected to one another in the connecting device, forming a fixed connection, or can be connected to one another via an endless web.
  • the segments can also be placed one on top of the other or on an endless web, or vice versa, and can be transported further as a composite simply by exerting pressure. It is important that the formations are connected to one another either by pressure or a connection in such a way that they can be fed together in a composite for further processing.
  • the segments are connected to each other or to the endless web in such a way that they are fixed in their arrangement and orientation to one another.
  • the connecting device can have at least one supplied continuous web, and the connecting device can preferably have a first connecting device, which places the continuous web and the segments on top of one another to form a first formation. If this makes sense, a permanent connection can be created here, e.g. through a thermal lamination process. However, it is also sufficient if the first connecting device merely lays the endless web onto the segments or vice versa and then fixes the segments to the first formation simply by exerting pressure on the endless web.
  • the transfer device be formed by a transport body that is driven to perform a rotary movement, in particular a transport drum that is driven to perform a rotary movement
  • the first connecting device comprises a tensioning belt that encompasses the transport body, which takes over the segments from the pitch-changing body and onto a conveyor belt or onto the Endless web hangs up.
  • the transfer device is formed by a conveyor belt, on which the division-changing body places the segments in the transfer point, and the endless web is deflected via a deflection roller and placed on the segments, which is arranged in such a way that they unite in the direction of the conveyor belt has a smaller distance to the transfer point than the length segments in the transport direction of the conveyor belt.
  • the segments are transported away from the rotational movement of the pitch-changing body in a linear, rectilinear removal movement.
  • the segments placed on the conveyor belt are caught due to the arrangement of the deflection roller and the endless web guided and placed by it before they are completely removed from the pitch-changing body.
  • the segments are thus fixed in each phase of the transition movement either on the transport segments of the pitch changing body or over the endless track and ideally in a short overlapping phase both on the transport segments and over the endless track.
  • a particularly process-reliable transfer of the segments from the pitch-changing body to the conveyor belt can thus be implemented.
  • the connecting device has a second connecting device which connects the segments cut by the separating devices to form second formations or connects the first formations formed by the first connecting devices to form a second formation.
  • the second connecting device can also fix the second formations of the segments and the continuous webs that may be present either solely by applying pressure to the second formations or also in a connecting process such as a lamination process or a bonding process.
  • a fifth aspect of the invention relates to a cell stacking system for segments of energy cells, 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 removes the stacks of Dissipates segments from the cell stacking device.
  • the fifth aspect of the invention further relates to a cell stacking device for segments of energy cells.
  • the further object is to provide a cell stacking system and a cell stacking device which enable the segments to be stacked at the highest possible production rate.
  • the cell stacking device comprises at least two cell stacking devices, which remove the segments and place them on top of each other to form the stacks and the stacks are transferred to the discharge device in a clocked manner.
  • the proposed system is characterized in that the segments from the feed are stacked and removed in a high production capacity, since the segments are stacked simultaneously in two or more cell stacking devices starting from a feed in the cell stacking device. 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 supplied 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 stacking devices.
  • four cell stacking devices are provided, each with a removal device. In this way, each of the removal devices removes one segment from a group of four of the supplied segments in a fixed assignment, i.e. the first removal device removes the first segment of the group of four, the second removal device removes the second segment of the group of four, etc. until the process is carried out in the same rhythm at the next group of four segments repeated.
  • 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 clocked in accordance 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 discharge device and inserts segments into the receptacles of the workpiece carriers before the cell stacking devices insert the stacks into the receptacles or segments onto the in the workpiece carrier arranged stack hangs up.
  • the second feed device preferably inserts further segments into the receptacles or places them on the stacks of segments 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 to form stacks with an electrode sheet exposed on an upper side .
  • the second feeding device then feeds and lays segments in the form of single-layer separator sheets or three-layer segments (closing cells) with two separator sheets and one electrode sheet these into the receptacles or onto the stack, so that the free electrode sheet of the stack formed by the cell stack devices is covered on the outside 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, ie 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 at least one transfer drum driven by a drive device to rotate about a rotation axis, which transfers the segments to the cell stacking device.
  • the segments can be fed to the cell stacking device at a particularly high feeding speed by the transfer body, in particular the transfer drum.
  • 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, an odd number of deflection bodies, in particular deflection drums, can be provided, which take over the segments from a first transfer body, in particular from a first transfer drum and transferred to a second transfer body, in particular to a second transfer drum.
  • 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 in an identical alignment, i.e. always with a separator sheet on the surface or an electrode sheet are transported on the surface and transferred to the cell stacking devices in this orientation.
  • the deflection bodies take over the segments from the first transfer body, in particular the first transfer drum, and transport them to a transfer point in which 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 to the outside, they are then transported on the deflection body, in particular the deflection drum with the electrodes facing to the inside and subsequently to the second transfer body, in particular the second transfer drum handed over 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 rotating 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 repetitive rotary motion about a rotary axis that is interrupted by standstill phases.
  • a removal device being provided which feeds segments to the magazine rotation body, in particular the magazine drum, the removal device removing the magazine in the transfer point when the magazine rotation body is at a standstill, in particular the magazine drum with a plurality of segments to a stack fills up to a predetermined stack height, and a delivery device is provided which stacks the segments from the magazine in the handover point.
  • the proposed cell stacking device is characterized by a compact design with a high stacking capacity at the same time.
  • the core of the cell stacking device is the rotating magazine 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 one lateral access opening
  • the dispensing device is formed by a stripping device which is stationary relative to the magazine rotary body, in particular the magazine drum, and which is arranged and aligned in such a way that it is released during the rotary movement of the magazine rotary body, in particular the magazine drum engages through the engagement opening and forces the stack out of the magazine. Due to the proposed solution, the stack is automatically pushed out of the magazine at a point defined by the arrangement of the stripping device during the rotary movement of the magazine rotating body, in particular the magazine drum.
  • the stripping device is preferably arranged in such a way that it not only pushes the stack out of the magazine, but also places it in a receptacle of a workpiece carrier of the discharge device of the superordinate system.
  • 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.
  • the stripping device forces the stack out of the magazine by reaching through both engagement openings.
  • 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 always deposit the segments as close as possible to the access opening in the receptacle, so that the segments do not have to slip into the receptacle.
  • 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 base 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 can then be adapted to the weight of the segments, for example.
  • the magazine has a holding device which fixes the stack in the radial direction in the magazine during the movement of the magazine rotating body, in particular the magazine drum with the magazine, from the takeover point into the transfer point.
  • the holding device also secures the stack against unintentional exit from the magazine 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.
  • the object of the invention according to the fifth aspect is also achieved by a partial device of or in a cell stacking system for segments of energy cells with the features of claim 16, and by a partial method when producing cell stacks in a cell stacking system for segments of energy cells with the features of claim 22
  • the supplied segments of energy cells in a number AA per unit time are skillfully split into a number BB per unit time and a number CC per unit time.
  • the number BB per time unit can in a certain way advantageously be transported further and sort of smuggled through and ejected from the number AA, after which the number CC is already significantly reduced compared to the number AA.
  • number CC is more amenable to orderly and precise stacking without impeding the flow of material.
  • the number BB is then in turn also significantly reduced compared to the number AA 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.
  • a continuous 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 flow of segments can be reliably and effectively organized, transported on more or less without stopping and interruptions, and advantageously divided into partial flows.
  • a stream of segments, for example cut from an endless web online, with a number AA per unit of time can be split up, for example, in such a way that every second segment is removed from the stream and a stream of segments with the number BB per unit of time from the removed, second segments formed and a stream of segments with the number CC 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 BB between two consecutive segments makes it possible to terprocess to provide a sequence of segments, in which the distance and an associated time interval can be used during a conveying of the stream of segments for an access to a segment.
  • one or more removal devices of a cell stacking 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 be moved again, in particular from a delivery or waiting position, to a removal position.
  • the process of splitting is somewhat similar to opening a zip fastener, in which all the elements are close to each other when they are closed 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 AA per time unit, 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 AA, segments of the stream with the number BB and segments of the stream with the number CC alternate one after the other, for example “yellow” and “red” segments BB and CC, respectively .
  • a delivery region e.g. GI
  • the stream of segments number AA is split and the segments of stream number BB and segments of stream number CC are passed according to their alternating sequence.
  • a stream of "yellow” segments with the number BB per time unit and a stream of "red” segments with the number CC 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 AA per unit of time, the number BB per unit of time and the number CC per unit of time can be kept at least approximately the same.
  • distances between the segments in the streams “BB” and “CC” can be achieved in a simple manner without having to change the position of the segments in the streams “BB” and/or “CC”, which is a particular gentle handling of the segments is guaranteed and high throughput rates are permitted.
  • a sixth aspect of the invention relates to a processing device for processing segments of energy cells.
  • the further object is to provide a processing device which enables reliable processing of segments for energy cells in the highest possible piece rate.
  • the processing device for processing segments of energy cells wherein at least one feeding device with a plurality of continuously or discontinuously supplied workpiece carriers, each with a receptacle for receiving one or more segments is provided, and at least one fixing device is provided with a plurality of fixing elements driven to perform a revolving movement via an endless drive device, and at least one processing station is provided, in which the segments fed into the workpiece carriers are processed in a processing process under the influence of mechanical forces are processed, the segments being fixed during the passage through the processing station via the fixing device by at least one fixing element 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 provided fixing device with the fixing elements driven via the endless conveyor, whereby the segments are fixed in the workpiece carriers during the passage through the processing station and during the mechanical forces exerted.
  • the fixing elements of the fixing device are driven by the endless drive device and are thus 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 feeding 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 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. The fixing elements can thereby be aligned in different positions relative to the segments without their function for fixing the segments being adversely affected. In this way, for example, process-related positional inaccuracies of the fixing elements can be compensated for, for example due to a high production rate of the segments.
  • 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 composed of a combination of a pure revolving movement of the fixing elements with a pressing movement of the fixing elements to 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 to 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 tion of the movement of the fixing 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 the processing position in addition or as an alternative to the described exertion of pressure by the fixing elements, 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, since 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 subsequently 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.
  • the welding device is arranged downstream of the punching device, i.e. following the punching device, so that the conductor lugs are welded to the contacts after the contacts have been punched.
  • 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 on the contacts can be used according to a predetermined target orientation.
  • 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 also retain their position 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 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 orientation to the processing stations, which is also subject to a further random factor due to the loose accommodation of the segments in the workpiece carrier receptacles, in that the segments can perform slight movements in the receptacles.
  • a fixing device with the fixing elements fixing the segments is additionally provided according to the invention, this uncertainty factor be compensated 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 processed 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 of the workpiece carriers 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 inspection 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 which are driven to perform a revolving movement via an endless conveyor and which fix segments in workpiece carriers in different processing stations of the same function.
  • a seventh aspect of the invention is based on the object of providing a machine and a method for producing a unit comprising a cell stack and a pouch film, which enables a significant increase in performance compared to conventional machines and methods.
  • the above object is achieved by a machine according to claim 14.
  • a machine for the industry producing energy cells comprising a rotation device which is mounted such that it can rotate about an axis of rotation and with which at least one transport element can be moved on a closed orbit, in particular a circular path; a feed device for transferring a one-part or multi-part pouch film and a cell stack to the transport element within a feed section, the transport element being set up to transport the pouch film and the cell stack as a unit in such a way that the pouch film at least partially encloses the cell stack; at least one processing device for performing a processing step on the unit; and a delivery device for removing the processed unit from the transport element, wherein the unit can be conveyed by the rotation of the rotary element from the feed section via the at least one processing device to the delivery device.
  • the closed orbit on which the transport element can be moved can be a circular path within the scope of this application.
  • the pouch film which is transferred to the transport element in the feed section, can be in one piece, for example, or else in several pieces. If the pouch film is in several parts, it is preferably two sheets of pouch film between which the cell stack can then be arranged. If the pouch film is in one piece, then it is wrapped around the cell stack to accommodate it.
  • the transport element can ensure that the unit can be reliably held in position, so that the processing by the at least one processing unit can be carried out with great accuracy. Furthermore, by holding the unit by means of the transport element, the pouch film can be shaped appropriately for the subsequent processing operation.
  • a plurality of transport elements are preferably provided on the rotary unit, so that a clocked rotation of the rotary device enables parallel processing of the units held by the transport elements; this increased the process speed. Furthermore, the at least one processing device can be arranged in a space-saving manner along the closed orbit.
  • the cell stack comprises a stack of segments.
  • These segments are more preferably alternating anode sheets and cathode sheets, which are also referred to as electrodes and are separated from one another by separator sheets, which are also produced as segments.
  • the at least one transport element is set up to hold the pouch film in position relative to the cell stack in such a way that the pouch film is on two opposite sides of the cell stack overlapping.
  • overlapping contact is to be understood as meaning that the pouch film is in contact with the cell stack in such a way that the corresponding side of the cell stack is projected all around by an overlapping section of the pouch film.
  • a double-layered pouch film is provided around the cell stack, the two layers of which can be connected to one another via a sealed seam. Due to the overlapping contact of the pouch film on the cell stack, the double-layered overlapping section of the pouch film forming around the cell stack only has to be sealed in order to close the cell stack in the pouch film. Due to the fact that the transport element can align and shape the pouch film relative to the cell stack, additional holding or shaping devices can be omitted.
  • the at least one transport element comprises two clamping jaws, which can be subjected to a clamping force in such a way that the cell stack and/or the pouch film can be held by them.
  • the clamping jaws offer a simple way of exerting a predefined clamping force on the pouch film and/or the cell stack. This is advantageous on the one hand to ensure reliable storage of the pouch film and/or the cell stack, but on the other hand also to prevent damage to the pouch film and/or to the cell stack.
  • the transfer of the cell stack and/or the pouch film to the two clamping jaws preferably takes place in the radial direction in relation to the axis of rotation of the rotation device.
  • the clamping surfaces of the clamping jaws are preferably aligned perpendicular to the direction of rotation of the rotation device; as a result, the unit consisting of pouch film and cell stack is transported in the rotating device like a fan.
  • the cell stacks starting from a feed plane, are rotated out of the feed plane by the rotational movement of the rotation device and are preferably transferred back to the delivery unit in the feed plane. In this way, the unit can advantageously be fed to the at least one processing device.
  • the clamping jaws are preferably mounted such that they can be tilted in relation to the rotation device, as a result of which a simple adjustment of the clamping force is made possible.
  • clamping surfaces of the clamping jaws are aligned parallel to the direction of rotation of the rotation device.
  • clamping jaws of the at least one transport element are arranged between two opposite rotating parts.
  • Such a double disk configuration is advantageous because the clamping force acting on the pouch film and/or the cell stack by the clamping jaws can be adjusted by changing the axial distance between the two rotary disks.
  • the clamping jaws can be opened and closed actively, for example by means of an adjustment link or a lifting cylinder, so that a defined gripping of the pouch film and/or the cell stack by the clamping jaws can be ensured.
  • the clamping jaws can also be opened and closed passively, for example, further, for example, by spring-loaded clamping jaws; as a result, a simpler and more cost-effective construction of the machine can be achieved.
  • the at least one processing device is preferably one or more of the following devices: a sealing device, by means of which the pouch film arranged around the cell stack can be at least partially closed with a sealing seam; a shaping device, by means of which the pouch film can be brought into a predefined shape; an alignment device, by means of which a predefined positioning and/or alignment of the pouch film relative to the cell stack can take place; and/or a functional device, by means of which the pouch film can be provided with functional elements, in particular with valves.
  • a sealing device by means of which the pouch film arranged around the cell stack can be at least partially closed with a sealing seam
  • a shaping device by means of which the pouch film can be brought into a predefined shape
  • an alignment device by means of which a predefined positioning and/or alignment of the pouch film relative to the cell stack can take place
  • a functional device by means of which the pouch film can be provided with functional elements, in particular with valves.
  • the sealing device is preferably set up to completely close the pouch film. More preferably, the sealing device is set up to design one of several sealing seams or a section of the sealing seam as a temporary sealing seam, which can be opened again in a later production step for filling the pouch with an electrolyte.
  • a temporary sealed seam is less resistant, so that it can be opened again more easily in the subsequent production section.
  • the sealing can take place in such a way that a sealing seam is applied on three sides if it is a one-piece pouch film that is wrapped around the cell stack.
  • the sealed seam can also be applied on four sides, for example, if there are two sheets of pouch film between which the cell stack is arranged.
  • the sealing device can preferably also interact with the transport element in such a way that the sealing jaws of the sealing device encompass the clamping jaws in order to apply the sealing seam to the sections of the pouch film that protrude beyond the clamping jaws.
  • the feed device is preferably set up to transfer the pouch film and the cell stack to the transport element as a common unit. With this solution, only a single transfer point is provided between the feed device and the rotation unit.
  • the feed device comprises a first feed part for feeding the pouch film and a second feed part for feeding the cell stack, with the cell stack being separated from the pouch film by means of a wrapping device will turn over.
  • the feed movement of the cell stack can be used to achieve wrapping of the cell stack with the pouch film.
  • the wrapping device is designed to align the pouch film in a plane perpendicular to the conveying direction of the cell stack, so that the movement of the cell stack against the pouch film wraps the pouch film around the cell stack.
  • a predefined wrapping of the cell stack in pouch film can be achieved, so that process reliability is increased.
  • the feed device comprises a first feed part which is set up to transfer the pouch film to the at least one transport element within a first partial area of the feed section, wherein the feed device comprises a second feed part which is set up to transfer the cell stack to the at least one transport element in a second partial area of the feed section.
  • a separate device for combining the pouch film with the cell stack can be omitted.
  • the pouch film is preferably inserted into the transport element in such a way that the pouch film can accommodate the cell stack in the second partial area; there remains a receiving gap between two layers of the pouch film used.
  • the transport element can be moved easily by rotating the rotation unit about its axis of rotation on a closed orbit, in particular a circular path, from the first partial area to the second partial area, where the cell stack is transferred to the transport element.
  • the first feed part preferably includes a wrapping device with which the pouch film can be transferred to the transport element in the wrapped state. More preferably, the wrapping device of the first feed part is designed to flatly align the pouch film, with an insert being provided which can be moved against the flat pouch film in such a way that the pouch film is transferred to the transport element in the folded state. In this way, the pouch film can be reliably positioned in the transport element, which also allows the cell stack to be accommodated in the second partial area.
  • the first feed part include a transfer device which is set up to pick up a single sheet of pouch film from a pouch film stack by means of a holding means and attach it to the at least to hand over a transport element.
  • a transfer device which is set up to pick up a single sheet of pouch film from a pouch film stack by means of a holding means and attach it to the at least to hand over a transport element.
  • pre-cut sheets of pouch film can be used as the starting material for the machine.
  • a transfer to the transport element can then take place by means of the holding means, which can lift the uppermost sheet of a pouch film stack, for example by means of a negative pressure.
  • the machine is preferably set up such that the holding means is guided to the transport element by rotation of the transfer device about a first axis. This ensures particularly simple kinematics for transferring the pouch film to the transport element.
  • the holding means can pick up the uppermost sheet of the pouch film from the pouch film stack by rotation about a second axis, which is aligned orthogonally to the first axis. More preferably, the holding means are then arranged on mutually opposite side surfaces of the holding means, which are aligned parallel to one another, for example. In this way, two sheets of pouch film can then be picked up with the two holding means and then transferred to the transport element at the same time.
  • the feeding device and/or the delivery device is set up to convey the cell stack and/or the pouch film in a linear movement.
  • This linear movement enables efficient transfer of the pouch film and/or the cell stack to the transport elements of the rotation device, which are preferably open radially outward.
  • the feed device and/or the delivery device has a conveying element with a continuous conveying movement, in particular a conveyor belt, and a gripping element with a discontinuous conveying movement.
  • the gripping element can then take over the actual transfer of the cell stack and/or the pouch film to or from the transport element.
  • the proportion of conveying components that work discontinuously or not unidirectionally can thus be reduced. On the one hand, this can increase the process speed and, on the other hand, reduce the probability of failure.
  • the feed device includes a cutting device for cutting the pouch film.
  • the pouch film can thus already be transferred to the transport element in a suitable size. Due to the cutting device, a pouch film wound up on a spool can also be used.
  • the feed device includes an additional rotation device for moving a pouch film and/or a cell stack on a closed orbit, in particular a circular path.
  • the conveyance within the feed device can also take place in an efficient manner by means of a rotation device.
  • the additional rotation device of the feed device can be set up to pick up a sheet of pouch film at a first pick-up point, to combine it with the cell stack at a second pick-up point and to transfer it to the transport element of the rotary device in the feed section.
  • This feed section corresponds to the feed section of the primary rotary device, which also passes through the processing device and the delivery device.
  • the transport element of the primary rotation device preferably picks up a sheet of pouch film in a first partial area of the feed section and is then moved further to the second partial area of the feed section on a closed orbit, in particular a circular path, where the cell stack with the one sheet of pouch film is attached to the Transport element is passed, so that a unit is formed comprising two sheets of pouch film with an interposed cell stack.
  • the transport element can be filled in the feed section with a cell stack, which is surrounded on two sides by a layer of pouch film.
  • the method comprises the following method steps: a) Transfer of the cell stack and the one-part or multi-part pouch film to a transport element in a feed section, so that the pouch film at least partially covers the cell stack encloses b) moving the transport device on a closed orbit, in particular a circular path around an axis of rotation of a rotary device until it reaches a processing device; c) processing a unit made of cell stack and pouch film; d) moving the transport element on a closed orbit, in particular a circular path around the axis of rotation of the rotation device until it reaches a delivery device; and e) transferring the processed unit composed of cell stack and pouch film from the transport element to the delivery device.
  • the pouch film is preferably at least sealed around the cell stack, so that the cell stack is closed by the pouch film. More preferably, the cell stack is then hermetically sealed within the pouch film. Furthermore, in step c), for example, one or more of the following Processing steps take place: forming the pouch film; aligning the cell stack and/or the pouch film with respect to one another and/or with respect to the transport element; Adding valves or other functional elements.
  • a machine for the energy cell manufacturing industry comprising a first conveyor device for conveying a cell stack and a second conveyor device for conveying a one-part or multi-part pouch film, the second conveyor device being set up to bringing a pouch film together with the cell stack on the first conveyor device in such a way that the pouch film at least partially encloses the cell stack, the second conveyor device comprising at least one rotation device which is mounted such that it can rotate about an axis of rotation and is set up to move the pouch film on a closed orbit, in particular a circular path to lead to the cell stack.
  • the first conveying device is preferably set up to convey the cell stack in a linear movement.
  • feeding the pouch film to the cell stack on a closed orbit, in particular a circular path is particularly efficient, ensures high process quality, and the machine can be designed to save space.
  • the cell stack can be reliably enclosed, preferably completely enclosed, with the pouch film, so that it can be processed, for example sealed, in a downstream processing device.
  • the pouch film is preferably guided to the cell stack by a transport element comprising two jaws. More preferably, the two jaws are then arranged between the rotating parts of a double disk.
  • the first and/or the second conveying device is preferably set up to bring the pouch film together with the cell stack in such a way that the pouch film rests in an overlapping manner on two opposite sides of the cell stack.
  • the layers of pouch film lying on top of one another can be sealed around the cell stack in a simple manner in a subsequent method step.
  • the second conveyor device comprises a first and a second rotation device, each of which is set up to convey a sheet of pouch film, the first rotation device bringing the sheet of pouch film together with the cell stack at a first transfer point, and the second rotation device bringing the sheet together the pouch film merges with the cell stack at a second transfer point.
  • the first and the second transfer point are preferably spatially separated from one another.
  • the first and the second rotation device are each formed by a plate-shaped rotation element.
  • An eighth aspect of the invention is based on the object of providing a device for removing or branching off flat product segments from a product stream of the industry producing energy cells.
  • the invention according to the eighth aspect solves this problem with the features of claim 17. Accordingly, it has a device for removing or branching off product segments from a product flow of the energy cells manufacturing industry, wherein the device has at least one switchable delivery device which is set up to remove a product segment from the product flow as a result of a switching signal.
  • the switching signal is output by a control device, for example by the machine control. According to the invention, a switchable delivery or transfer of product segments from the production run is made possible.
  • individual product segments for example electrode or separator layers or individual monocells
  • individual test criteria can be checked for correct detection by the internal sensors.
  • machine sensors can be tested with little effort.
  • a calibration of such sensors is also possible in this way.
  • product segments with connection points so-called splices, can be removed from the production run in a targeted manner to ensure that splices do not end up in the end product.
  • One or more of the following tasks can be fulfilled with product segments removed according to the invention: checking the internal sensors by comparing the internal measured values with external calibrated measuring means; Calibration of the internal sensors; Production withdrawal to check ongoing quality; targeted splice removal to ensure that these do not end up in the end product.
  • a removal device can preferably lead the removed product segment out of a climatically protected area through a lock. This means that the production climate is only minimally disturbed and a time-consuming (re)establishment of the necessary climatic conditions can be avoided.
  • the machine can have one or more removal positions in the transport direction, with each removal position preferably being assigned a delivery device designed according to the invention, via which the intermediate products (segments) present at the respective production point can be removed.
  • the device preferably has a collecting device which can be arranged to receive a product segment removed from the product flow by the dispensing device, for example underneath the dispensing device.
  • the collecting device has at least one collecting container which can be arranged in particular below the dispensing device and which can be removed from the machine manually or automatically, for example.
  • a separate collection container can be provided for each extraction point.
  • the collecting device therefore comprises a plurality of collecting containers that can be assigned, in particular, to different removal positions
  • a removal request is sent to the product tracking tion in the control device.
  • the corresponding product segment is then automatically dropped into the collection container by means of the delivery device.
  • the operator can then remove the collection container with the product segment.
  • At least part of the collecting device is preferably movable, adjustable, traversable or pivotable, in particular between different removal positions and/or out of a machine.
  • a laterally movable device can be provided below these removal points, which can include a collecting container or itself be set up to receive discarded product segments.
  • the collection container or, more generally, a part of the collection device is specifically moved under the removal point when removal is required and can wait there, for example, for product segments to be ejected.
  • the dispensing device is then activated, for example by means of an ejection valve, and the product segment is released or removed from the process flow. This can be done with or without compressed air, for example also mechanically, for example by means of a comber.
  • the products then fall, if necessary, into an intermediate store (buffer device) explained further below or directly into the collecting container or the collecting device.
  • the collection container advantageously moves to a removal sluice of the machine.
  • the ejected product segment is accepted by the operator for further testing.
  • the collecting device can comprise a conveyor device, for example a belt conveyor. If a conveyor belt with a collection container is used, the removal request is sent to the collection container, for example, so that it can then move under the removal point.
  • a buffer device for temporarily storing removed product segments between the delivery device and the receiving device.
  • the removal device can have a holding device, for example a vacuum device, for exerting a holding force, for example a suction force, on the product segment in the product flow.
  • a holding device for example a vacuum device
  • the switchable delivery device is advantageously set up to reduce or eliminate the holding force as a result of a switching signal.
  • the delivery device has at least one rotatably driven delivery drum and the holding device described above is set up to hold and transport at least one product segment by means of suction on the outer surface of the delivery drum.
  • the switchable dispensing device is advantageously set up to reduce or eliminate the suction force as a result of a switching signal. Due to the reduced or eliminated suction power, the in the dispensing area of the dispensing device Liehe product segment either fall from the delivery device due to gravity, or are transferred to a receiving device to be explained later.
  • the switchable dispensing device preferably has at least one switchable valve arranged in a vacuum device for interrupting the vacuum acting on a product segment. By interrupting the vacuum supply, a product segment can be released from the product flow in a simple manner.
  • a compressed air delivery device that can be switched, for example, by means of a valve, is provided for conducting compressed air to a delivery point of the delivery device.
  • the negative pressure existing at the delivery point can be broken and neutralized by means of compressed air for delivery of a product segment.
  • the invention is also applicable to a device for branching off product segments from a product flow of the energy cell producing industry.
  • the device advantageously has a rotatably driven delivery drum, which is set up to hold and transport a product segment on the lateral surface of the delivery drum by means of suction force, and a rotary-driven receiving drum with at least one vacuum sector that can be subjected to negative pressure, in order to move a product segment by means of suction force to keep and transport on the lateral surface of the receiving drum.
  • the device can advantageously be controlled in such a way that, as a result of a switching signal for transferring a product segment, a higher suction force is generated on the receiving drum relative to the suction force on the delivery drum at least in one transfer area between the two drums.
  • the eighth aspect of the invention takes into account the basic functional principle of a transfer, which is based on the fact that the receiving side exerts a greater force on the product segment than the transferring side. This difference in force is advantageously generated by negative pressure of different strengths. Therefore, for the purpose of transferring a product segment, the receiving drum is supplied with a stronger vacuum than the delivering drum.
  • a compressed air device on the receiving side which can be switched by means of a valve, for example, is preferably provided for conducting compressed air to a receiving point of the receiving drum.
  • the compressed air line on the discharge side and the compressed air line on the intake side are advantageously connected in such a way that at any given time only one of the two compressed air lines applies compressed air to the assigned discharge point or intake point.
  • compressed air can be fed to the transfer point in both drums involved (delivery drum and receiving drum). However, only one side (discharge side or intake side) is pressurized with compressed air at any given time. If the compressed air is present on the receiving side, the negative pressure is broken here and the product segment is transported on the first drum (discharge drum). When the compressed air is present on the dispensing side, the vacuum is broken here and the product segment is transferred to the second drum (receiving drum).
  • the compressed air can, for example, be fed into the control bodies of the drums via a 3/2-way valve; each of the control bodies is then connected to an outlet of the valve. The signal which position the valve assumes comes from the machine control. This ensures that only one side is ever supplied with compressed air.
  • Several valves can also be provided in order to implement a transfer, for example one valve per drum (delivery drum and receiving drum).
  • the receiving drum preferably has at least one suction pressure-free sector which has no suction pressure application or has a lower suction pressure application relative to the suction force on the delivery drum.
  • the rotational position of the receiving drum can preferably be controlled in such a way that the suction-pressure-free sector can be positioned in the transfer area to convey a product segment on the delivery drum, and the vacuum sector can be positioned in the transfer area to transfer a product segment to the receiving drum.
  • the invention takes into account that the vacuum level usually cannot be switched quickly enough.
  • the receiving drum is therefore designed with at least one sector in which the lateral surface is not supplied with negative pressure.
  • the receiving drum is positioned in such a way that the sector that is not supplied with vacuum faces the first. However, if a product segment is to be taken over, the receiving drum is set in motion in such a way that an area that is supplied with vacuum takes over the product segment.
  • the aspect of the invention described above relates to switches in the machine, at which the product flow of the product segments (composite units, monocells, electrode sheets or separator sheets) is separated into a number of possible paths.
  • the decision as to which product segment takes which path is made, for example, in the machine control based on the properties or designs of the product segments. Since these divisions do not follow a fixed pattern, the transfer to the points should be switchable and activated by the machine control.
  • the invention meets these requirements in the manner described above.
  • a further aspect of the invention relates to a machine in the energy cell producing industry, comprising at least one device as described above and an electronic control device which is designed to output a switching signal when a product segment is requested to be removed or handed over.
  • a collecting device for the machine is advantageously provided.
  • at least part of the collecting device can be moved out of the machine through a removal sluice or extends through a removal sluice into the machine environment. After filling, this part of the collection device (e.g. collection container or conveyor belt) moves to the central removal lock. There must therefore only be one lock opening in the machine in order to remove removed product segments from the machine, so that the process climate inside the machine is not unnecessarily disturbed.
  • a ninth aspect of the invention is based on the object of providing an intermediate product, a method and a machine which overcome the previous disadvantages and enable improved handling in the production process.
  • the above object is achieved according to the ninth aspect of the invention with the features of claim 18.
  • an intermediate product is proposed for the production of composite elements in the industry producing energy cells, the intermediate product having a conductor foil which is at least partially coated with an anode material or a cathode material, the intermediate product having an uncoated contact tab of the conductor foil which is on a first edge side of the intermediate product is arranged.
  • the intermediate product has at least one retaining tab on the first edge side and/or on a second edge side, which is aligned parallel to the first edge side, and/or on a third edge side, which is aligned perpendicular to the first edge side.
  • the at least one retaining tab preferably protrudes on an edge side or protrudes from the base area, which is rectangular, for example.
  • the at least one holding tab is therefore an additional geometric element, in particular next to the contact tab, which expands the base area.
  • the at least one retaining tab is in addition to and different from the contact tab. Accordingly, the contact tab and the retaining tab are separate from one another and differ, for example, because of their position on the intermediate element.
  • the holding tab is intended for holding the intermediate product and is therefore preferably not covered by other elements.
  • the at least one retaining tab is therefore preferably accessible in all phases of a stacking process, for example. It is particularly advantageous that the holding tab is provided in addition to the contact tab for holding the intermediate product.
  • the contact lug which is actually intended for the electrical line in a later energy cell, can preferably also be used to hold the intermediate product.
  • the intermediate product can therefore preferably be picked up and/or lifted on the at least one holding tab and on the contact tab. In this way, an advantageous vertical lifting perpendicular to the base area of the intermediate element is possible, which particularly simplifies stacking processes of several intermediate elements.
  • the intermediate element can be gripped and moved, for example, by means of vacuum grippers or mechanical grippers on the at least one holding tab and also on the contact tab.
  • the intermediate product is preferably an electrode sheet from which an energy cell, in particular a battery cell, can be formed in a stacked arrangement with other sheets.
  • further fixing also referred to as lamination
  • lamination By providing and using the retaining tabs on the intermediate products, further fixing, also referred to as lamination, can be dispensed with when producing a stacked arrangement of segments or intermediate products, e.g. monostacks.
  • any adhesive strips for fixing proposed intermediate elements can be dispensed with.
  • two retaining tabs can be provided.
  • An arrangement of holding tabs on the third edge side is particularly advantageous if the partial coating of the conductor foil takes place intermittently, resulting in an uncoated area on the third edge sides, which is perpendicular to the first edge side with the contact tab.
  • the intermediate product has two holding tabs at least on one of the edge sides.
  • the intermediate product has two holding tabs on one of the edge sides, which are symmetrical to a central axis perpendicular to this edge side.
  • the symmetrical arrangement of the holding tabs enables a uniform loading when picking up, handling and/or fixing the intermediate product.
  • the at least one holding tab is arranged in a corner of two edge sides. This enables optimal load application when handling without folding down the corners and/or adjacent edges.
  • the contact tab and/or at least one retaining tab have a through hole. This enables simple positioning, for example by probing a geometrically matching positioning means, e.g. a bolt, in the sense of a form fit.
  • a geometrically matching positioning means e.g. a bolt
  • the at least one retaining tab is uncoated.
  • An uncoated retaining tab enables better gripping or picking up, since the conductor foil can be fixed directly with a detachable connection.
  • the conductor foil is usually better suited for the transmission of mechanical loads than the coating with an anode or cathode material. Furthermore, this prevents detachment of active material from the coating and improves the degree of utilization of the active materials.
  • a composite element with an intermediate product as described above and at least one separator film in a stacked arrangement is also proposed, with the at least one retaining tab of the intermediate product protruding beyond the separator film at an outer edge of the separator film.
  • an intermediate product arranged under the separator film can still be gripped from above by the holding tab, which considerably simplifies handling.
  • the overlying separator film can be picked up together with the underlying intermediate product without the separator film itself having to be gripped or held directly.
  • the composite element in the stacked arrangement be provided with at least one intermediate product with a conductor foil, which is partially coated with an anode material, and at least one intermediate product with a conductor foil, which is partially coated with a cathode material, the intermediate products are separated from each other by the at least one separator sheet in the stacked arrangement.
  • the intermediate products with anode material and cathode material each have at least one holding tab, so that the intermediate products can also be gripped, held and/or picked up at least on the holding tabs in the stacked arrangement.
  • the at least one retaining tab of the at least one intermediate product be covered with a conductor foil that is partially coated with an anode material
  • the at least one retaining tab of the at least one intermediate product be covered with a conductor foil that is partially coated with a cathode material.
  • both intermediate products in the stacked arrangement can be gripped or fixed independently of one another on the holding tab and preferably also on the contact tab, so that all intermediate products can be gripped directly when picking up a composite element.
  • This is favored by the fact that the retaining tabs protrude beyond the outer edge of the separator film, which allows handling independently of the separator film.
  • the at least one holding tab can also be used in the end product for a second purpose as a secondary contact tab.
  • a number of current connection points with the same polarity can be provided in a later battery cell, possibly on different edge sides.
  • the conductor foil has a contact tab on the first edge side in the uncoated area, or
  • the separation of at least one corresponding section of the conductor foil on an edge side enables the simple and favorable formation of the holding tab.
  • the retaining tab or retaining tabs are formed integrally at least with the conductor foil of an intermediate product, so that retaining forces can be introduced and/or passed on via the conductor foil. According to a further development, it is proposed that at least one section of the conductor foil be separated on the first, second and/or third edge side with the formation of at least one holding tab on an uncoated area of the conductor foil.
  • the severing does not occur through an anode or cathode active material, allowing for a clean severing process without affecting the active materials.
  • no coated anode or cathode material is separated, which is then no longer available for the end product, so that the comparatively more valuable anode and cathode materials can be better utilized.
  • two retaining tabs are formed on one of the edge sides.
  • These two retaining tabs can be formed, for example, by separating or notching at least one section between the two retaining tabs, as a result of which a lateral boundary can be created in one work step, for example for two retaining tabs.
  • two holding tabs be formed on one edge side symmetrically to a central axis perpendicular to this edge side. A uniform load distribution can therefore be achieved, for example, on these two holding tabs.
  • At least one holding tab is formed in a corner of two edge sides.
  • the retaining tab is already delimited laterally by one of the two edge sides, which simplifies the formation of the retaining tabs, in particular by cutting off a section between two retaining tabs arranged in the corners on one edge side. Therefore, for example, the section between the two retaining tabs to be formed in the corners can be simply snapped out.
  • the step is proposed: cutting the conductor foil to form a third edge side, the third edge side being oriented perpendicularly to the first edge side.
  • Cutting the conductor foil to form a third edge is particularly advantageous if a holding tab is provided in a corner of the third edge, so that cutting to form a third edge simultaneously results in a delimitation for a holding tab on the third edge. If a section of the conductor foil has already been severed on the first and/or second edge side, the cutting can form a holding tab on two intermediate products.
  • At least one section of the conductor foil is separated by punching.
  • a chip-free and dust-free separation can be achieved in a favorable manner by means of punching, with the separated part being able to be removed easily.
  • the step is proposed: perforating the at least one holding tab and/or contact tab.
  • the perforation can be done, for example, by punching.
  • the perforation can be carried out, for example, in a common work step with a separation of at least one section of the conductor foil to form at least one holding tab, for example also by punching.
  • a machine for producing an intermediate product is also proposed, which is set up to carry out the production method described above.
  • a method for handling an intermediate product or composite element is also proposed, with the following steps: picking up an intermediate product or a composite element, the picking up being effected by means of a detachable connection on at least one holding tab.
  • Picking up an individual intermediate product or a composite element on a retaining strap enables secure fixing, rapid conveyance and precise placement in automatic stacking processes of intermediate products to form a stacked arrangement or formation or composite elements for further processing steps, for example to form a battery cell.
  • the receiving takes place by means of the at least one detachable connection on the at least one holding lug and at the same time by means of a detachable connection on a contact lug.
  • the picking up can take place at several points, for example on two retaining tabs and a contact tab of an intermediate product, so that the picking up of the generally limp intermediate products and/or composite elements can take place without any buckling.
  • this also increases the possible processing speed.
  • the at least one detachable connection is produced by a pincer gripper.
  • a detachable connection can be achieved by means of a pincer gripper, which enables the intermediate product and/or composite element to be conveyed quickly.
  • the at least one detachable connection is established by at least one vacuum gripper.
  • the detachable connection can only be made on one side, which further improves handling.
  • a vacuum gripper is particularly advantageous when the conductor foil is not coated with an anode or cathode material.
  • alternative fixing elements can also be used.
  • the step is proposed: positioning and depositing the intermediate product with a conductor foil partially coated with a cathode material and/or the intermediate product with a conductor foil partially coated with an anode material and/or a composite element.
  • the positioning and depositing of the intermediate product can be used to form a stacked arrangement or to feed it to further processing.
  • the positioning takes place on an alignment element which engages in at least one through-hole of the contact tab and/or the at least one retaining tab. It can be achieved in this way a precise placement with high repeatability.
  • the following step is proposed: detaching the at least one holding tab.
  • the separation preferably takes place when the handling of an intermediate product or of the composite element has largely been completed.
  • the intermediate product can therefore be further processed into an end product, so that the benefit of the at least one retaining tab is essentially utilized and the retaining tab or retaining tabs can be separated.
  • the detachment can take place, for example, by cutting. After the retaining tab has been separated, the geometric shape again corresponds to the shape customary in the prior art.
  • the retaining tab can remain or remain in place. It is further proposed that the at least one retaining tab is used as a secondary contact tab in an end product, for example a battery cell, in addition to the contact tab.
  • a tenth aspect of the invention is based on the object of providing a method, an intermediate product and a machine which reduces the costs for the production environment and enables greater flexibility in production.
  • a method for producing a composite element with the features of claim 19 is proposed. Accordingly, a method for producing a composite element of the energy cell producing industry in a pouch is proposed with the following steps: Closing a dry composite element in a pouch film with at least one sealing seam to produce a sealed pouch, wherein at least one section of the sealing seam is a temporary sealing seam.
  • a composite element is, for example, an arrangement of segments consisting of at least one electrode and at least one separator.
  • dry composite refers to the composite not being saturated and/or wetted by a liquid electrolyte and thus non-operational.
  • a composite element preferably comprises at least one conductor foil with a cathode material, a separator and a conductor foil with an anode material in a layered structure.
  • Composite elements can also be precursors of battery cells, for example, or represent their basic structure, for example.
  • the section of the sealed seam which is a preliminary sealed seam, is intended and set up for a later opening of the sealed seam or for separating the sealed seam in this section.
  • the temporary sealing seam thus serves to temporarily seal the dry composite element in the pouch.
  • the dry composite is preferably free of liquid electrolyte.
  • the dry composite element is intended for later impregnation in a liquid electrolyte in this pouch in order ultimately to form a composite element or battery with an electrolyte in a pouch.
  • the sealed seam encloses the dry composite element with a peripheral seam. Furthermore, several intersecting seam courses can be provided, which together form a circumferential seam. In an alternative advantageous embodiment, the pouch film is folded over so that a completely circumferential seam is not required to close the pouch.
  • the first interrupted sealing seam connects the pouch film along the seam, with at least one interruption, for example two or three interruptions, in the course of the interrupted sealing seam.
  • the arrangement between the temporary sealing seam and the dry composite element in the pouch means that the interruptions in the first interrupted sealing seam are surrounded by the temporary sealing seam, so that the interruptions in the first interrupted sealing seam due to the arrangement of the temporary sealing seam do not open the pouch show outside.
  • the following step is proposed: production of a second interrupted sealed seam with at least one interruption, the second interrupted sealed seam being arranged between the preliminary sealed seam and the dry composite element in the pouch, the at least one interruption of the second interrupted sealed seam with the at least corresponds to an interruption of the first interrupted sealing seam.
  • the second interrupted sealing seam connects the pouch film along the seam, with at least one interruption, for example two or three interruptions, in the course of the interrupted sealing seam.
  • the arrangement between the temporary sealing seam and the dry composite element in the pouch means that the interruptions in the second interrupted sealing seam are surrounded by the temporary sealing seam, so that the interruptions in the second interrupted sealing seam do not open the pouch due to the arrangement of the temporary sealing seam show to the outside.
  • the interruptions in the first and second interrupted sealing seam can correspond, for example, with regard to their number, arrangement and/or orientation.
  • the at least one interruption of the second interrupted sealing night more preferably corresponds to the at least one interruption of the interrupted sealing seam, preferably forming a common opening axis. More preferably, the opening axis runs perpendicular to the course of the first and second interrupted sealing seam.
  • the step is proposed: inserting at least one passage element before the production of the first and/or second interrupted sealing seam to form an interruption in the first and/or second interrupted sealing seam.
  • the passage element can, for example, be a small tube or a shaped element with a bore, which keeps the interruption of the first and/or second sealing seam open, so that the two inner surfaces of the pouch film preferably do not touch in the area of the interruption. Accordingly, the passage element has a passage. It is preferable to use the passage element with its passage perpendicular to the course of the first and/or second interrupted sealing seam in the adjoining area. Furthermore, it is preferable to provide several passage elements, for example three passage elements. The passage element is preferably used in two corresponding interruptions in the first and second interrupted sealing seam.
  • the passage element can be welded to the pouch film, for example. This fixes the position of the passage element relative to the pouch, and the possible opening of the pouch can be defined solely via the passage of the passage element.
  • the following step is proposed: inserting at least one valve before the provisional sealing seam is produced in order to integrate the valve in the provisional sealing seam.
  • the valve in the provisional sealing seam can prevent gas exchange between the pouch and the environment, so that the pouch with the dry composite element can be transported or stored in a wide climate-controlled area.
  • the following step is proposed: transport of the sealed pouch with the dry composite element.
  • the sealed pouch with the dry composite element is preferably transported in a vertical orientation with the temporary sealing seam pointing upwards, so that the dry composite element does not slip towards the temporary sealing seam. This is particularly advantageous when a larger distance is provided between the temporary sealing seam and the dry composite element.
  • the sealed pouch with the dry composite element can be transported, for example, to a further processing station, with the ambient conditions, such as air humidity, being possible within extended limits.
  • the sealed pouch with the dry composite element can be an advantageous intermediate product for the production of a composite element in the energy cell manufacturing industry with an electrolyte in a pouch, which in possible embodiments can be an independent product.
  • the sealed pouch with the dry composite element is preferably returned to a controlled atmosphere with appropriate air conditioning.
  • the following step is also proposed: opening and/or detaching the temporary sealing seam of the sealed pouch before filling the pouch in order to open the pouch again.
  • the separating and/or severing can be done, for example, by cutting the pouch, with the area of the pouch being opened or severed in which the provisional sealing seam is arranged. Accordingly, this section of the sealing seam is removed.
  • the pouch is then no longer closed, but has an opening corresponding to a dividing line for the separation or corresponding to the temporary sealing seam.
  • the temporary sealed seam is severed at least in two places. Accordingly, a remainder of the provisional sealing seam can remain on the open pouch with the dry composite element when it is separated. This can be the case, in particular, if a circumferential sealed seam is formed with the preliminary section from a number of seam courses that cross one another.
  • a connecting piece can also remain when the pouch is separated, so that the pouch film remains in one piece in this sense, but the sealed pouch is nevertheless opened.
  • the provisional sealed seam is preferably separated and/or separated between the provisional sealed seam and the first interrupted sealed seam. This results in an opening of the pouch with the dry composite element corresponding to the first and possibly also the second interrupted sealing seam.
  • the following step is proposed: filling the pouch with a liquid electrolyte.
  • the pouch can be filled with a liquid electrolyte via the valve in the temporary sealing seam.
  • the provisional sealing seam is accordingly preferably not to be opened before the pouch is filled with a liquid electrolyte.
  • the pouch can be filled via the at least one interruption in the first interrupted sealing seam or via the at least one interruption in the first and second interrupted sealing seam after the temporary sealing seam has been severed. Furthermore, in possible embodiments, the pouch can be filled via the at least one passage element of the first interrupted sealing seam or via the at least one passage element in the first and second interrupted sealing seam.
  • the final sealing seam closes the pouch after it has been filled with the liquid electrolyte.
  • the final sealed seam therefore preferably runs between the composite element in the pouch and the preliminary sealed seam, for example when at least one valve is integrated for filling. More preferably, the final sealed seam runs between the composite element in the pouch and the first interrupted sealed seam and/or the second interrupted sealed seam.
  • the provisional sealed seam is preferably separated between the provisional sealed seam and the final sealed seam. This is particularly advantageous after filling via at least one valve in the preliminary sealing seam. Any valves in the temporary seal can therefore be severed along with the temporary seal. When separating, the provisional sealing seam is severed at least in two places. Accordingly, a remainder of the provisional sealing seam can remain on the sealed pouch with the composite element with the electrolyte.
  • an intermediate product for producing a composite element in a pouch is also proposed, a dry composite element in a pouch film being sealed with a sealed seam, with at least one section of the sealed seam being a temporary sealed seam.
  • a method for producing a composite element in the energy cell-producing industry with an electrolyte in a pouch made from an intermediate product, with a dry composite element in a pouch film being closed with a sealing seam in the intermediate product, with at least one section of the sealing seam a preliminary seal seam is proposed with the step: ripping and/or detaching the preliminary seal seam of the pouch in order to open the pouch again.
  • a corresponding method enables an intermediate product, which has been transported through an environment that is not air-conditioned, to be processed further in an advantageous manner, so that further method steps can be carried out spatially separately, for example.
  • the opening of the pouch again takes place under controlled environmental conditions.
  • the entire volume to be air-conditioned can be reduced as a result.
  • the following step is proposed: filling the pouch with a liquid electrolyte after the temporary sealing seam has been cut open and/or detached.
  • the following step is proposed: sealing the pouch with a final sealing seam.
  • the following step is proposed: Separating the preliminary sealing seam after sealing the pouch with the final sealing seam.
  • the following step is proposed: detaching a first and/or second interrupted sealing seam after sealing the pouch with the final sealing seam.
  • a machine for the production of a composite element of the energy cell producing industry with an electrolyte in a pouch from an intermediate product is also proposed, the machine being set up to carry out the method steps described above.
  • the corresponding machine can further process the composite element in a pouch, for example at a remote position in a production plant, without a corresponding air-conditioning area being required over the entire distance. Furthermore, the machine can also be provided separately from in another production plant with a further increased spatial and/or organizational separation.
  • 1.1 shows a schematic cross-sectional view of a mono-cell stack for a battery cell
  • Fig. 1.2 is a perspective view of a machine for manufacturing monocell stacks
  • FIG. 1.3 shows a detailed view of the machine from FIG. 1.2 in the area of the feed section
  • FIG. 1.4 shows a detailed view of the machine from FIG. 1.2 in the area of the collecting and laminating section;
  • 1.5 is a detailed view showing the feeding of a separator web to the collection drum
  • FIG. 1.6 shows a detailed view of the machine from FIG. 1.2 in the area of the cutting and stacking section;
  • 1.7 is a perspective view of a machine for manufacturing stacks of monocells in a further embodiment
  • FIG. 1.8 shows a detailed view of the machine from FIG. 1.7 in the area of the feeding, collecting and laminating section;
  • 1.9 shows a detailed view of a machine in the area of the feeding, collecting and laminating section in a modified embodiment
  • 2.1 shows a view of a material web conveyed in the transport direction T in the area of a laser cutting device
  • 2.2 shows a side view of a material web conveyed in one plane in the area of a laser cutting device
  • FIGS. 2.1 and 2.2 shows a perspective view of a web segment cut by means of the laser cutting device according to FIGS. 2.1 and 2.2;
  • 2.4 shows a cross-sectional view of a cutting drum with a material web conveyed thereon and a laser cutting device cutting from the outside;
  • 2.5 shows a cross-sectional view of a cutting drum with material web conveyed thereon and a laser cutting device cutting out from the inside of the drum;
  • 2.6 shows a perspective view of a cutting device in a preferred embodiment
  • FIG. 2.7 shows a view of the cutting device from FIG. 2.6 approximately along the axis of the drum
  • Fig. 2.14A-2.14G a schematic representation of the sequence of a cutting process on a plurality of cutting drums:
  • 3.1 shows a cutting device with a cutting rotation device in the form of a cutting drum and a counter-rotation body in the form of a counter-drum;
  • FIG. 3.4 an overpressure of the cutting edges over the angle of rotation of the counter-drum
  • 3.5 shows a cutting drum with a counter-drum and spring-loaded cutting knives
  • 3.9 shows a counter-drum and a transfer drum according to a second embodiment
  • 3.10 shows a cutting drum with a counter-drum with a recess
  • 3.11 shows a cutting drum with a counter-drum with a recess and compressed air openings arranged therein;
  • 3.12 shows a cutting drum with a counter-drum with a recess and a suction device
  • 3.13 shows a cutting drum with a counter-drum with a recess and a pivoting element
  • 3.14 shows a counter-drum with a transfer drum and a pivoting element in a first position
  • 3.15 shows a counter-drum with a transfer drum and a pivoting element in a second position
  • 3.16 shows an enlarged representation of the cutting blade of the cutting drum with the counter blade of the counter drum in the circumferential direction
  • 3.17 shows an enlarged view of the cutting blade of the cutting drum with the counter-blade of the counter-drum perpendicular to the circumferential direction;
  • 4.1 shows a separating device with a cutting device and a pitch-changing drum according to a first embodiment
  • 4.6 shows an enlarged section of the separating device with a pitch-changing drum and a transfer device designed as a transport drum;
  • 5.1 shows a cell stacking system with a cell stacking device
  • 6.1 shows a segment with the conductor lugs and the adhesive strips before and after processing
  • 7.1 shows a machine according to the seventh aspect in a first embodiment
  • 7.10 shows a detailed view of a transfer device in a receiving state
  • 7.11 shows a detailed view of a transfer device in a delivery state
  • 7.12-7.14 a machine according to a fourth embodiment in a first, second and third process step
  • Fig. 7.18 shows a method of manufacturing a unit of the power cell manufacturing industry
  • 9.3 shows a schematic representation of an intermediate product with through-holes in the contact tab and the retaining tabs
  • 9.4 shows a schematic representation of a composite element made from two intermediate products and a separator film
  • 9.6 shows a schematic representation of a coated conductor foil with severed sections on two edge sides
  • 9.8 shows a schematic representation of a composite structure with concentric recesses
  • 10.2 shows a dry composite element in a pouch with a temporary sealed seam with a dividing line
  • 10.3 shows a pouch sealed with a final sealing seam with a composite element, an electrolyte and a further dividing line; 10.4 shows a dry composite element in a pouch with a preliminary sealed seam and a first interrupted sealed seam;
  • 10.5 shows a dry composite element in a pouch with a preliminary sealed seam and a first interrupted sealed seam with a dividing line
  • 10.6 shows a pouch sealed with a final sealing seam, with a composite element, an electrolyte, a first interrupted sealing seam and a further dividing line;
  • 10.7 shows a dry composite element in a pouch with a preliminary sealed seam and interrupted sealed seams and passage elements
  • 10.8 shows a dry composite element in a pouch with a preliminary sealed seam, interrupted sealed seams and passage elements with a dividing line
  • 10.9 shows a pouch sealed with a final sealing seam, with a composite element, an electrolyte, interrupted sealing seams, passage elements and a further dividing line;
  • 10.10 shows a dry composite element in a pouch with valves in a preliminary sealing seam
  • Fig. 10.13 two machines for carrying out the method with a transport section.
  • a mono cell 91 is a layer system consisting of layers placed one on top of the other, namely a separator 92, an anode 93, another separator 94 and a cathode 95.
  • a mono cell stack 90 a plurality of these mono cells 91 are stacked one on top of the other and with a final cell 96 completed.
  • This closing cell 96 consists, for example, of a separator 92, an anode 93 and a further separator 94 and ensures that the cell stack 90 is closed off from the outside with a separator 92, 94 in each case.
  • the cell stack 90 serves in particular to construct an electrochemical and/or galvanic accumulator (not shown), for example a lithium-ion accumulator.
  • the electrodes 93, 95 consist of typical electrode materials of an electrochemical and/or galvanic accumulator cell. In the case of a lithium-ion cell, for example, the electrodes contain lithium ions.
  • the separators are used to electrically insulate the electrodes from one another and consist, for example, of a plastic film, such as a thermoplastic material.
  • the cell stacks 90 described above are produced using a machine 10 .
  • rotatable or rotationally driven bodies are designed in particular as rotatable or rotationally driven drums 21, 21', 22, 22', 25, 25', 26, 26', 27, 29, 31, 34, 35, 38-51 .
  • the machine or manufacturing machine 10 conveys and processes starting materials with the conveying direction from left to right to form cell stacks 90 and comprises a feed section 11 for feeding starting materials, namely separator webs 80, 81 and electrodes 93, 95 which are supplied essentially endlessly, to a collecting and connecting section arranged downstream 12, in which the materials 80, 81, 93, 95 are brought together and superimposed.
  • the collecting and connecting section 12 comprises a connecting device 14 which connects the materials 93 , 80 , 95 , 81 placed one on top of the other to form an endless composite separator-electrode web 84 .
  • a cutting and stacking section 13 follows downstream of the collecting and connecting section 12 in the conveying direction formation of cell stacks 90.
  • the feed section 11 shown in detail in Figure 1.3 comprises balm guide elements 16, for example deflection elements such as deflection pins or rollers, and/or tensioning elements such as tension rollers, for the endless feed of the separator webs 80, 81 to the collecting device 17, to be explained later, of the collecting and laminating section 12 .
  • balm guide elements 16 for example deflection elements such as deflection pins or rollers, and/or tensioning elements such as tension rollers, for the endless feed of the separator webs 80, 81 to the collecting device 17, to be explained later, of the collecting and laminating section 12 .
  • the feed section 11 comprises electrode production sections 18, 19 for producing electrodes 93, 95, namely an anode production section 18 for producing individual anode sheets or anodes 93 and a cathode production section 19 for producing individual cathode sheets or cathodes 95.
  • the electrode production sections 18, 19 are preferably constructed in the same way . If the anode production section 18 is described below by way of example, the description can be transferred to the cathode production section 19; Corresponding parts of the cathode production section 19 are provided with primed reference symbols. It is conceivable for the machine 10 to have only one electrode production section 18, 19 for one type of electrode (for example anodes) and for the other type of electrode (for example cathodes) to be fed to the machine 10 in isolated form.
  • the electrode production sections 18, 19 have web guiding elements 16, for example deflection elements such as deflection pins or
  • the rotating cutting apparatus 20 is used to cut the endlessly fed electrode web, here the cathode web 83, into individual electrodes, here cathodes 95.
  • the cutting apparatus 20 comprises a knife shaft 21 and 21 in each case a cutting drum 22.
  • the knife shaft 21 is fitted with knives 23 along its circumference.
  • Corresponding grooves 24 are provided on the cutting drum 22 around its circumference.
  • the knife shaft 21 is arranged tangentially to the cutting drum 22 .
  • the rotary drives of the blade shaft 21 and the cutting drum 22 are coordinated in such a way that a blade 23 that comes into contact with the blade shaft 21 and the cutting drum 22 engages in a groove 24 of the cutting drum 22 in order to cut the electrode track 83.
  • the electrode web 83 is picked up by the cutting drum 22 at a first point on the circumference, conveyed in the direction of rotation of the cutting drum 22, cut at a second point on the circumference by a knife 23 of the knife shaft 21, so that individual electrodes 95 are formed, and conveyed further by the cutting drum 22 by means of a vacuum to to a third circumferential point at which the electrodes 95 are delivered to a subsequent conveying element, here the transport drum 25.
  • the electrodes 95 are held on the transport drum 25 with a vacuum and conveyed further by rotation.
  • the transport drum 25 can also be used to clean the cut edges of the electrodes 95 and in this case can be referred to as a transport/cleaning drum.
  • the pitch changing drum 26 serves to provide the electrodes 95 with a distance from one another in the longitudinal direction. This is necessary because in the monocell 91 the separators 92, 94 are usually wider than the electrodes 93, 95.
  • the pitch-changing drum 26 can also be arranged in front of the transport drum 25 in the conveying direction (reverse order).
  • a central element of the machine 10 is the collecting device 17 , which is in particular rotatable and is designed here as a collecting drum 27 .
  • the cut electrodes 93, 95 and the uncut separator films 80, 81 are placed on the collecting device 17.
  • the structure of a monocell 91 shown in Figure 1.1 determines the order in which the blanks, i.e. the electrodes 93, 95, and the separator webs are laid down on the collecting device 17, here the collecting drum 27.
  • the cathode sheets or cathodes 95 are first deposited on the collection drum 27 with the spacing created by the pitch changing drum 26 at a first circumferential position (tangent point between the pitch changing drum 26 and the collecting drum 27). Immediately thereafter, at a second circumferential position (tangential point between the last deflection roller 16 and collecting drum 27), the separator web 80 is laid over the cathodes 95.
  • the distance d1 between the first circumferential position and the second circumferential position is advantageously less than the extent of the electrodes 95 in the conveying direction, so that the electrodes 95 are always securely held by the separator web 80 placed above them.
  • the cathode 95 is thus held by the transferring drum 26 until it is received and fixed between the collecting drum 27 and the separator film 80 subsequently supplied. This requires the application of a corresponding web tension in the separator film 80 .
  • the process described is then carried out in the same way with the anode 93 and the second separator film 81 .
  • the other electrodes here the anode sheets or anodes 93
  • the anode 93 are placed on the collecting drum 27 at a third circumferential position (tangential point between the pitch changing drum 26' and the collecting drum 27) with the spacing created by the pitch changing drum 26'.
  • the anode 93 is positioned relative to the cathode 95 in accordance with the geometric requirements of the monocell 91 .
  • the further separator web 81 is laid over the anodes 93.
  • the distance d' between the third circumferential position and the The fourth circumferential position is advantageously less than the extent of the electrodes 93 in the conveying direction, so that the electrodes 93 are always held securely by the separator sheet 81 placed above them.
  • a reverse feed sequence is possible, i.e. the anodes 93, separator foil 80 and then the cathodes 95 and separator foil 81 can be fed to the collecting device 17 first if a different structure of the cell stack 90 or the monocells 91 is desired.
  • An external electrode 93, 95 can also be implemented, for example by adding an additional auxiliary foil.
  • the material formation consisting of separator webs 80, 81 and electrodes 93, 95 inserted between them are conveyed further by the rotatingly driven collecting drum 27 and at a fifth circumferential position, which is at least 135°, more preferably at least 180° angular distance from the fourth circumferential position, by means of a connecting device 14, here a laminating device with a laminating roller 29, are connected to one another, as a result of which a uniform, endless composite separator-electrode web 84 is produced.
  • the laminating roller 29 works with a defined force on the laminating drum 27 in order to carry out the laminating process.
  • the result is therefore an endless web 84 of cut and positioned electrodes 93, 95, which are connected to the endless separator films 80, 81 by bonding and/or laminating.
  • the lamination is preferably performed under pressure between the collection drum 27 and the laminating roller 29 which tangentially contacts or presses tangentially against the collection drum 27 and laminates the materials 80, 81, 93, 95 conveyed therebetween.
  • the collecting drum 27 can thus also be referred to as a laminating drum or as a collecting and laminating drum. In its function as a laminating drum 27, this preferably has a smooth surface, which is favorable for the laminating process.
  • the laminator 14 may be a hot laminator or a cold laminator.
  • the laminating drum 27 can preferably be heated, for example electrically or by passing a liquid or gaseous heated medium through it.
  • an electric heating device 30, for example is preferably provided on the outside of the circumference of the collecting/laminating drum 27 between the fourth circumferential position and the laminating roller 29, which extends, for example, in an arc around the collecting/laminating drum 27, as shown in FIG. 1.4.
  • a cooling device 31 for the separator-electrode composite web 84 is preferably provided below.
  • This can be, for example, a rotatable cooling body, in particular a cooling drum 71 , to which the laminated composite web 84 is transferred from the laminating drum 27 .
  • the cooling device 31 can be cooled, for example, electrically or by passing a cooling medium through it to withdraw heat from the warm composite web 84 in a targeted manner.
  • the materials of the composite web 84 recover their usual mechanical properties more quickly.
  • An advantageously linear test section 32 can be provided between the connecting device 14 and the cutting device 15 , which has one or more test devices 33 , in particular for testing the positions of the anodes and cathodes in the composite web 84 .
  • one or more optical testing devices 33 such as one or more cameras, can be provided.
  • the subsequent cutting and stacking section 13 extends from the cutting device 15 to the stacking station 28 and is shown in Figure 1.6.
  • the composite sheet 84 is cut into individual separator-electrode composite units by means of the cutting device 15, for example in the strip between two electrodes, as a result of which monocells 91 are produced as shown in FIG. 1.1. It is also conceivable to cut sheets with a plurality of monocells 91 which are cut into individual monocells 91 at a later point in time.
  • the cutting device 15 is advantageously constructed in the same way as the cutting devices 20, 20' and preferably comprises a cutting drum 34 with grooves 36, over which the composite web 84 is guided, and a knife roller 35 with knives 37, which are tangential to the cutting drum 34 and through the engagement of the Knife 37 cuts the composite web 84 into the grooves 36 as a result of the coordinated rotation of both drums 34, 35.
  • the cutting and stacking section 13 preferably includes a subsequent test body in the form of a test drum 38, on which electrical properties of the individual composite units or monocells 91 are measured using a corresponding test device. For example, an examination of the geometric shape of the electrodes 93, 95 and/or the electrical resistance of the monocells 91 can be carried out.
  • a rotatable transport body in particular a transport drum 39
  • a further rotatable test body in particular a further test drum, can also be provided, for example for the geometric shape of the electrodes 93, 95 when the electrical resistance of the monocells 91 is tested on the test drum 38, or vice versa.
  • the cutting and stacking section 13 preferably includes an ejection device in the form of an ejection drum 40 that follows the at least one test drum 38.
  • Composite units or monocells 91 that are evaluated as faulty or defective by the test device on the at least one test drum 38 or one of the test devices 33. for example with regard to their shape, or if the electrical resistance is not within an allowable tolerance range, the ejector drum 40 can preferably eject downwards.
  • the downstream system of rotatable bodies is used to stack the composite units or monocells 91.
  • at least one, preferably two rotatable segment bodies, in particular segment drums 42, 43 passes.
  • Each segmented drum 42, 43 takes a compound unit or mono cell 91 from the removal drum 41 and places it in a magazine of a respectively associated rotatable magazine body. pers, in particular a magazine drum 44, 45 from. In this way, a cell stack 90 is stacked in the magazine of the magazine drum 44, 45.
  • the magazine drum 44, 45 rotates, for example by 90° or 180°, until the next empty magazine reaches the effective range of the corresponding segment drum 42, 43 and can be filled.
  • the finished cell stacks 90 are discharged from the magazine drum 44, 45, for example, downwards for further processing.
  • Stacking station 28 can have at least one further rotatable removal body, in particular a further removal drum 47, with corresponding rotatable segment bodies, in particular segment drums 48, 49 and rotatable magazine bodies, in particular magazine drums 50, 51, in order to increase the processing speed in stacking station 28.
  • Composite units or monocells can be transferred from the removal drum 41 to the further removal drum 47 by means of a rotatable transfer body, in particular a transfer drum 46 .
  • the number of transfer bodies, in particular transfer drums 46 between the removal bodies, in particular removal drums 41, 47, is advantageously odd, so that the orientation of the monocells 91 in all cell stacks 90 is the same.
  • each segmented body in particular each segmented drum 42, 43, 48, 49, advantageously has at least one removal plunger 63, 64, which is mounted such that it can rotate about the body axis, in particular the drum axis, and which is set up in each case to accommodate a segment or a composite unit 85 or a monocell 91.
  • each segmented body, in particular each segmented drum 42, 43, 48, 49 has a plurality of, for example, two extraction rams 63, 64 mounted rotatably about the body axis, in particular drum axis, as shown in FIG. 1.6.
  • the advantage of a plurality of removal stamps 63, 64 per segment body, in particular segment drum 42, 43, 48, 49, is an increased processing speed because, for example, one removal stamp 63 picks up a segment while the other removal stamp 64 releases another segment in parallel.
  • Each pair consisting of a segment body, in particular segment drum 42, 43, 48, 49 and an associated magazine body, in particular magazine drum 44, 45, 50, 51, is preferably provided with a machine-mounted stripping device in the form of a comb-like stripping part 77 with a plurality of stripping webs arranged parallel to one another.
  • Each removal plunger 63, 64 has parallel slots 78 on its outer circumference, in which the stripping part 77 engages with its stripping webs during the rotary movement of the removal plunger 63, 64, as a result of which the composite unit held on the outside of the removal plunger 63, 64 during the rotary movement of the Removal stamp 63, 64 in a magazine of the corresponding magazine body, in particular magazine drum 44, 45, 50,
  • the machine 10 is advantageously designed essentially as a rotating body machine, in particular a drum machine. Accordingly, at least an overwhelming majority of the conveying and functional units in the machine are in the form of bodies driven in rotation, in particular drums 21, 21', 22,
  • the rotational drive of the rotatable bodies, in particular drums can be electric, for example.
  • Each rotatable body, in particular each drum can have its own electrical rotary drive (individual drive), for example. All bodies, in particular drums, rotate continuously or quasi-continuously, but not necessarily at a constant speed.
  • the materials are preferably held by means of a vacuum. Under certain conditions, mechanical holding elements are possible in addition to or as an alternative to vacuum. Holding the materials, in particular the electrode blanks 93, 95, on the collecting and laminating drum 27 with mechanical elements and/or with a vacuum is possible, although not mandatory, and must be carried out in such a way that unwanted impressions are avoided.
  • FIGS. 1.2 to 1.6 Preferred alternative embodiments of the machine 10 are shown in Figures 1.7 to 1.9. These differ from the embodiment according to FIGS. 1.2 to 1.6 in that one or more essential functions in the collecting and connecting section 12 are carried out by means of endless belt devices 55A, 55B, 57 (instead of rotary driven drums).
  • the gathering and connecting section 12 advantageously includes at least one, preferably at least two, endless belt devices 55A, 55B, the primary function of which is to transfer heat to the formation of material 52 from a respective heater 30A, 30B, respectively. This is explained in more detail below.
  • Each endless belt device 55A, 55B has a corresponding, endlessly revolving endless belt 56A, 56B.
  • Each of the endless belts 56A, 56B is deflected by means of deflection pins or rollers 59.
  • one of the deflection pins or rollers 59 is advantageously designed as a drive roller in order to be able to continuously drive the corresponding endless belt 56A, 56B.
  • the part of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 is moved in its conveying direction and preferably at the same speed as the material formation 52, so that there is no relative movement between the endless belt 56A, 56B and the material formation 52, which may be subject to friction.
  • a heating device 30A, 30B facing towards the material formation 52 is preferably arranged in the loop formed by the endless belt 56A, 56B.
  • the heating device 30A, 30B heats that part of the respective associated endless belt 56A, 56B which faces the material formation 52 .
  • the parts of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 pass on the heat to the material formation 52 arranged in between.
  • the endless belt 56A, 56B consists of a sufficiently heat-conducting material.
  • it can be a stainless steel band.
  • the heating devices 30A, 30B can be shaped and arranged linearly, which is easier to implement than the arc-shaped arrangement around a collecting and laminating drum 27 (FIGS. 1.2 and 1.4).
  • the collecting and connecting section 12 has an endless belt device 55A, 55B and a heating device 30A, 30B on both sides of the material formation 52, namely a lower endless belt device 55A and lower heating device 30A, which are below the material formation 52 are located, and an upper endless belt device 55B and upper heater 30B located above the material formation 52.
  • the two endless belt devices 55A, 55B, in combination with the two heating devices 30A, 30B, allow the material formation 52 to be heated advantageously on both sides before lamination.
  • the endless belts 56A, 56B can contact the formation 52 of material.
  • the material formation 52 can be placed on and guided through the lower endless belt 56A.
  • this can speaking endless belt 56A, 56B have a friction-reducing coating or be particularly smooth. Non-contacting embodiments are possible.
  • Embodiments with a heat-transferring endless belt 56A or 56B on only one side of the material formation 52 are conceivable.
  • a laminating roller 29A, 29B is preferably provided on both sides of the material formation 52 in order to enable lamination on both sides and thus a firmer connection of the materials in the material formation 52.
  • the laminating rollers 29A, 29B are preferably arranged at the same position in the conveying direction, as can be seen from Figures 1.7 to 1.9, so that each laminating roller 29A (29B) can absorb the forces exerted by the other laminating roller 29B (29A) in the manner of a counter bearing. Embodiments with only one laminating roller 29A or 29B are possible.
  • the laminating rollers 29A, 29B can be arranged in the loop formed by the respective endless belt 56A, 56B, as shown in FIGS. 1.7 to 1.9.
  • the laminating rollers 29A, 29B each press on the section of the endless belt 56A, 56B facing the material formation 52 and this transfers the laminating pressure to the material web 52 arranged in between.
  • the laminating rollers 29A, 29B outside of the loop formed by the respective endless belt 56A, 56B are arranged immediately following the endless belt devices 55A, 55B. In this case, the laminating rollers 29A, 29B each press directly onto the material formation 52 arranged between them.
  • the or each endless belt device 55A, 55B preferably has a cooling device 54A, 54B which removes the heat introduced from the machine 10 by the heating device or devices 30A, 30B.
  • the cooling device 54A, 54B can advantageously be provided and arranged for cooling an associated endless belt 56A, 56B and enclose the associated endless belt 56A, 56B for this purpose, as shown in FIGS. 1.7 to 1.9.
  • the cooling device 54A, 54B is advantageously arranged on the return side of the endless belt 56A, 56B facing away from the material formation 52, i.e. on the return run, as shown in Figures 1.7 to 1.9.
  • the cooling devices 54A, 54B can advantageously be shaped and arranged linearly. This has advantages compared to the cooling drum 71 according to FIGS. 1.2 to 1.4 because the coolant or the cooling stream can be supplied more easily.
  • test section 32 with one or more test devices 33 advantageously follows in these embodiments as well.
  • the collecting and connecting section 12 has a further endless belt device 60 with a corresponding endless belt 57, which is arranged in the conveying direction in front of the previously described endless belt devices 55A, 55B.
  • the further endless belt device 60 serves as a collecting device for merging and superimposing the materials 93, 80, 95, 81 fed by the feed section 11 and placed on the endless belt 57 in the appropriate order Material formation 52 formed on the endless belt 57.
  • the endless belt device 60 also has at least one deflection pin or a deflection roller 61 for belt deflection and at least one drive roller 62 for the continuous circulation of the endless belt 57 .
  • their function is taken over here by the lower endless belt device 55 A in the upstream collecting endless track section 58.
  • the lower endless belt device 55A, 60 and/or 55A can be either divided (FIGS. 1.7, 1.8) or continuous (FIG. 1.9).
  • the further endless belt device 60 according to Figures 1.7 and 1.8 and the upstream endless belt section 58 according to Figure 1.9 form the collecting device 17 in these embodiments, which is therefore designed here with an endless belt 57 and/or 55A and not in the form of a rotating drum.
  • the cutting body is designed as a cutting drum 110 and the other cutting body is designed as an additional cutting drum 138 .
  • FIG. 2.1 shows a material web 160 moving at a constant speed, for example made of electrode material, which is to be cut into sections or segments 161, for example electrode sheets, with a rectangular base area.
  • FIG. 2.1 shows the length a and the width b of the segment 161 to be cut or of the electrode to be cut.
  • Each electrode has a contact tab 162 on a side edge 166 of the material web 160 for making contact with the electrode in the finished battery cell.
  • the material web 160 is transported in a transport direction T on a cutting drum 110 that is driven to rotate in a direction of rotation R (see FIGS. 2.4 to 2.13).
  • a laser 124 (see Figures 2.6, 2.8-2.13) is positioned in such a way that the focal point of the laser beam is fixed at point c on the cutting drum 110 and thus on the material web 160, and the laser beam is allowed to traverse the diagonal d by means of beam guiding elements, while the cutting drum 110 rotates, a right-angled cut is obtained on the material web 160 since the material web 160 moves in the transport direction T during the cut.
  • the laser beam must therefore be moved over the material web 160 in a transverse direction Q for right-angled cutting (cross-cutting) and at the same time tracked in the transport direction T of the material web 160 being moved.
  • the cut is thus made along a diagonal d from the starting point 163 at one side edge 165 of the material web 160 to the end point 164 at the other side edge 166 of the material web 160 .
  • a cut can also be made in the other direction, i.e. from bottom to top in Figure 2.1.
  • FIG. 2.1 With a fixed position of the laser 124, or more precisely the exit point 134, this is in FIG. 2.1 at a point perpendicular to the material web 160 to be cut.
  • FIGS Laser beam at the end of the cut, ie at the end point 164.
  • Ren 2.2 to 2.5 both laser beams Li, Le are shown. However, it goes without saying that only one laser beam L impinges on the material web 160 at any given time.
  • FIG. 2.2 shows an example of a material web 160 conveyed in one plane, for example by means of a belt conveyor. If the material web 160 to be cut is viewed from the side, as in FIG. (Another angle between the laser beam Li, Le and the normal to the material web results in a plane perpendicular to the conveying direction, this is not considered here.)
  • the result of this cutting process is a helical or twisted cut surface, see Figure 2.3.
  • This cut surface can cause sharp edges of the cut product to pierce the separator sheet and create a short circuit; that coating material breaks off the cut edge and contaminates the surface; that the single sheets or the monocells cannot be properly aligned with one another; and/or that the required stacking accuracy is not achieved. All of the points listed can lead to a reduction in or loss of functionality of the finished battery cell.
  • FIG. 2.4 shows a comparison of a material web 160 conveyed on a cutting drum 110 in a cross-sectional view.
  • a cut on a drum 110 has advantages over a cut in the plane or on a belt conveyor as in FIG. 2.2, among other things because of the simpler transport of the cut electrodes or segments 161 .
  • the cutting angle a becomes larger compared to FIG. 2.2 if the material web is cut on a drum 110 with a fixed laser from the outside and, for example, deflection of the laser beam L via mirrors, as can be seen in FIG. 2.4.
  • the interior 167 of the cutting drum 110 is cut out as shown in Figure 2.5.
  • the exit point 134 i.e. the exit point of the laser beam from an optical laser beam guidance system, or the last deflection point is therefore inside the drum 167, i.e. the space enclosed by the drum jacket.
  • the cutting angle a is significantly reduced compared to cutting from the outside as in Figure 2.4.
  • the laser beam exits from the inside, i.e. starting from the interior 167, through a passage opening 111 in the cutting drum 110 and strikes the outer circumference of the cutting drum
  • Figure 2.5 actually shows two cross sections through the cutting drum 110, namely in the left half a cross section through the starting point 163 and in the right half a cross section through the end point 164.
  • the exit or deflection point 134 lies on the central axis or axis of rotation of the cutting drum 110, ie in a cross section in the drum center point M of the cutting drum 110, see FIG. 2.5.
  • the position of the laser, ie the laser beam generator itself, is not important here; it can be arranged inside or advantageously outside the cutting drum 110 and radiate into the cutting drum 110 axially or axially-parallel, for example.
  • the laser beam is directed from the exit or deflection point 134 in a diagonal, for example via a mirror or a deflection element, over the material to be cut. ending web of material 160 as shown in Figure 2.1.
  • a positioning of the exit or deflection point 134 deviating from the drum axis M is possible if a small cutting angle ⁇ deviating from zero is tolerable.
  • FIGS. 2.6 and 2.7 An advantageous embodiment of a device 112 according to the invention for cutting or perforating a material web 160 is shown in FIGS. 2.6 and 2.7.
  • the device 112 comprises the cutting drum 110 and the laser cutting device 113.
  • the cutting drum 110 here has a plurality of, for example, twenty passage openings 111 which are arranged at equal angular distances and which extend across the width of the cutting drum 110.
  • a pivotable unit 119 is provided, which is mounted pivotably in the cutting drum 110 about its axis of rotation R and has a pivot drive 120 for this purpose.
  • the pivotal movement of the pivotable unit 119 is illustrated with the arrow S.
  • a linear drive unit 117 is provided on the pivotable unit 119 which advantageously pivots along with the pivotable unit 119 and is set up and arranged for the linear displacement of a beam deflection element 116 along or parallel to the axis of rotation R.
  • the beam deflection element 116 is used to deflect the laser beam L onto the material web 160 and is preferably held in a tubular optics holder 121, for example, which is fastened to the linear drive unit 117.
  • the linear displacement of the optics holder 121 or of the beam deflection element 116 is illustrated by the arrow V.
  • the beam deflection element 116 is a mirror element 129 here, which is held at 45° relative to the axis of rotation R in the optics holder 121 .
  • the optics holder 121 has a passage opening 122 through which the laser beam L reflected by the beam deflection element 116 passes radially outwards.
  • the pivotable unit 119 preferably has a corresponding, for example elongated, through-opening 123 through which the laser beam L emerging from the through-opening 122 passes radially outwards in order to pass through the corresponding through-opening 111 of the drum casing 114 (see Figure 2.7) and finally onto the To meet cutting drum 110 facing side of the web 160.
  • the pivotable unit 119 also serves as a suction device 118, with particles produced by the laser cutting being sucked through the through-opening 123 into the pivotable unit 119 and, for example, diverted to an external filter unit. Furthermore, the pivotable unit 119 can have a compressed air device that is set up to generate a transverse flow perpendicular to the laser beam in order to blow away particles generated by the laser cutting.
  • the laser cutting device 113 includes a laser beam generator 124, which can also be referred to as a laser beam source or laser for short.
  • the laser beam generator 124 is arranged in such a way that the laser beam L it generates enters the cutting drum 110 along the axis of rotation R from a front side and passes through the optics holder 121 and any optical elements contained therein until it hits the deflection element 121 and from there is deflected by 90°, so that the laser beam, starting from the axis of rotation R, emerges radially outwards and finally strikes the material web 160 to be cut through the through-openings 122, 123.
  • the beam deflection element 116 is positioned in the area of an end face of the drum, so that the laser beam L intersects the plane of the material web at a side edge 165 of the material web 160 . This corresponds to starting point 163 in Figure 2.1.
  • the linear drive 117 then moves the optics holder 121 or the beam deflection element 116 along the axis of rotation R and thus along the optical axis of the laser beam L incident from the laser 124.
  • the pivotable unit 119 and with it the beam deflection element 116 are pivoted (in the pivoting direction S in Figure 2.7), with the pivoting and the linear displacement of the beam deflection element 116 being coordinated with one another in such a way that the laser beam falls through the cutting gap 111 of the cutting drum 110 at all times, in order to cut the material web short transversely in the transverse direction Q perpendicular to the transport direction T.
  • the pivotable unit 119 is pivoted back in the opposite direction to the transport direction T (in the opposite direction to the pivoting direction S) without linear displacement by the linear drive 117 until the pivotable unit 119 is back in the original rotational position (opposite starting point 169 in Figure 2.1).
  • Beam deflection element 116 is then displaced and pivoted, but beam deflection element 116 is linearly displaced in the opposite direction (opposite to transverse direction Q in FIG. 2.1) until the laser beam has reached the opposite end point 170 in FIG. 2.1. In this way a rectangular segment 161 is finally obtained.
  • the pivotable unit 119 is then pivoted back into the original starting position 163 and the cutting process begins again.
  • the movable beam deflection element 116 is a linearly displaceable and uniaxially pivotable mirror element 129, namely pivotable about the drum axis R.
  • the linear drive 117 thus performs a back and forth movement
  • the pivot drive 120 performs a coordinated pivoting of the beam deflection element 116 back and forth, also depending on the production or transport speed of the material web 160, so that a preferably vertical or transverse cut can be generated through the material web.
  • the coordination of the displacement V and the pivoting S is controlled by an electronic control device 125, which is shown by way of example in FIG. 2.6. It goes without saying that such an electronic control device 125 is also provided in all other embodiments for coordinated displacement and/or rotation or pivoting of the movably mounted parts of the laser cutting device.
  • the digital electronic control device 125 controls the linear drive 117 and the swivel drive 120 and can also be used to control the laser 124 .
  • the digital electronic control device 125 can be part of the machine control of a production machine in which the device 112 is arranged. Since the cut of the laser beam along the material web should take place at a constant speed as far as possible, the pivoting speed of the beam deflection element 116 is selected and adjusted accordingly depending on this.
  • FIG. 2.8 A further embodiment of a device 112 according to the invention is shown in FIG. 2.8.
  • the beam deflection element 116 is a polygon mirror element 130 instead of a simple mirror element 129 .
  • the polygon mirror element 130 has a plurality of sector-shaped mirror surfaces 131 which are each inclined by 45° with respect to the axis R of the drum.
  • the polygon mirror element 130 is mounted in a linearly displaceable manner along an axis 132 .
  • the polygon mirror element 130 is mounted such that it can rotate about the axis 132 .
  • the axis 132 can be configured as a rotatable shaft.
  • Linear drive 117 and rotary drive 120 are only shown schematically in FIG. 2.8.
  • the suction device 118 which can for example be fixed in space, is only shown schematically in FIG. 2.8.
  • the axis 132 is offset parallel to the drum axis R, so that the laser beam incident on the drum axis R falls on one of the mirror surfaces 131, is deflected there by 90° and falls through the passage opening 111 in the drum casing 114 perpendicularly onto the material web 160 to be cut .
  • the exit or deflection point 134 where the laser beam hits the polygon mirror and is deflected for the last time, is therefore on the drum axis R.
  • Each mirror surface 131 corresponds exactly to a section d across the width of the material web 160 (see FIG. 2.1).
  • the polygon mirror element 130 is shifted back and forth along the linear axis 132, with each forward movement and each forward movement corresponding to exactly one cut d across the width of the web of material 160 (see FIG. 2.1).
  • the polygon mirror element 130 is rotated in the direction of rotation D synchronously with the drum.
  • the direction of rotation D of the polygon mirror element 130 and the direction of rotation R of the cutting drum 110 are therefore identical, as are the rotational speeds or angular speeds.
  • the embodiment according to FIG. 2.8 (as well as that according to FIGS. 2.9 and 2.10) has the advantage that the polygon mirror element 130 can be continuously rotated with a constant direction of rotation D and a back and forth pivoting as in FIGS. 2.6 and 2.7 can be avoided.
  • the movable beam deflection element 116 is a linearly displaceable and uniaxially rotatable polygon mirror element 130, namely, rotatable about the axis 132 parallel to the drum axis R.
  • a first beam deflection element 116A is a mirror element 129 that can be linearly displaced along a linear axis 132 by means of a linear drive.
  • a second beam deflection element 116B is a polygon mirror element in the form of a polygon mirror roller 133.
  • the mirror element 129 is displaced along the linear axis 132.
  • the laser beam L reflected by the mirror element 129 strikes the polygon roller, is reflected there again, then passes through the passage opening 111 and finally strikes the material web 160 perpendicularly in order to cut it. Due to the linear displacement of the mirror element 129, the laser beam moves along the polygon roller 133 once per cut in its longitudinal direction. Analogously to FIG.
  • polygon roller 133 is rotated about the axis of rotation D in the direction of rotation in order to compensate for the web feed due to the rotation of the cutting drum 110.
  • Direction of rotation D and angular velocity of polygonal roller 133 are again the same as direction of rotation R and angular velocity of cutting drum 110.
  • Polygonal roller 133 is arranged in such a way that exit or deflection point 134, where the laser beam hits polygonal roller 133 and is deflected there for the last time, is too lies on the axis of rotation R at any point in time or at most deviates minimally from it.
  • FIG. 2.9 makes it clear that the function of the linear displacement of a beam deflection element 116A and the rotation or pivoting of a beam deflection element 116A about an axis of rotation parallel to the drum axis R are not necessarily performed by a single beam deflection element 116 as in FIGS. 2.6 to 2.8. but a separate beam deflection element 116A, 116B for each of these functions can be provided.
  • a linearly displaceable beam deflection element 116, 116A as in FIGS. 2.6 to 2.9 and does not necessarily have to be provided for the invention.
  • a first beam deflection element 116A namely a mirror element 129 that can be pivoted back and forth on one axis in a pivoting direction S, is provided, as well as a second beam deflection element 116B in the form of a polygon mirror roller 133, which is set up and arranged exactly like the polygon mirror roller 133 in Figure 2.9.
  • the scanning of the polygonal roller 133 with the laser beam L in the longitudinal direction is achieved here by pivoting the mirror element 129 about a transverse axis perpendicular to the axis R of the drum.
  • FIG. 2.11 there is also no linearly displaceable beam deflection element 116, 116A as in FIGS. 2.6 to 2.9.
  • a mirror element 135 that can be pivoted about two axes is provided here, which can also be referred to as a 2-axis scanning element.
  • the laser beam L arrives on the drum axis R, impinges on the mirror element 135 at the exit or deflection point 134 on the drum axis R, is deflected there, passes through the passage opening and impinges on the material web 160 to be cut.
  • the swivel drive 120 is set up to swivel the mirror element 135 about the beam axis of the incident laser beam and to swivel the mirror element 135 about a transverse axis perpendicular thereto.
  • a cut across the width of the material web 160 is made by pivoting the mirror element 135 about the transverse axis and at the same time, to compensate for the web feed due to the rotation of the drum axis R, by pivoting about the beam axis.
  • a further embodiment according to FIG. 2.12 makes it clear that the laser beam L does not necessarily have to fall from the inside onto the material web 160 to be cut, but that laser cutting from outside the cutting drum 110 is also possible.
  • the laser 124 is mounted in a linearly displaceable manner on the linear axis 132, which runs parallel to the drum axis T, by means of a linear drive 117. Furthermore, the linear axis 132 and thus the laser 124 can be pivoted about the drum axis R by means of the pivot drive 120 .
  • Laser 124, linear axis 132 and swivel drive 120 are arranged radially outside of drum shell 114.
  • a cut across the width of the material web 160 is made by linearly moving the laser 124 back and forth across the material web 160 along the linear axis 132 and at the same time, to compensate for the web feed through the rotation of the cutting drum 110, by pivoting in the pivoting direction S around the Drum axis R performed.
  • the linear axis 132 or the laser 124 must be pivoted back against the cutting pivoting direction S into the one starting position before the next cut can be made, comparable to that described for FIGS. 2.6 and 2.7.
  • the laser 124 is moved back and forth and panned back and forth.
  • the embodiment according to FIG. 2.12 also makes it clear that the laser cutting device 113 does not necessarily have to have a beam deflection element 116, 116A, 116B.
  • the embodiment according to FIG. 2.13 has the advantage that the polygonal mirror roller 133 can be continuously rotated with a constant direction of rotation D and no back and forth pivoting as in FIG. 2.12 is required.
  • the laser 124 (alternatively a first beam deflection element 116A) is mounted so that it can be displaced linearly along the linear axis 132 by means of the linear drive 117 .
  • a cut across the width of the material web 160 is made laser 124 is moved back and forth linearly across material web 160 along linear axis 132 and at the same time, to compensate for the web feed due to the rotation of cutting drum 110, by rotating polygon roller 133 in direction of rotation D about drum axis R.
  • a suction device 136 for sucking off particles produced by the laser cutting is advantageously arranged outside of the cutting drum 110.
  • Such an additional feature can also be provided in the embodiments in which cutting is carried out from the inside (FIGS. 2.6 to 2.11).
  • the device 112 has a plurality of here two cutting drums 110, 138, preferably connected in series.
  • a corresponding laser cutting device 113, 139 shown only schematically, is provided for each cutting drum 110, 138, which is arranged and set up to emit the corresponding laser beam L, L' from the respective interior of the cutting drum 110, 138 through passage openings 111 (not shown) (see Figure 2.5 ) towards the material web 160 in order to cut it into segments 161.
  • the laser cutting devices 113, 139 can be separate devices and each have their own laser 124 and beam guidance systems.
  • the laser cutting devices 113, 139 can have common elements, for example a laser 124, and at least partially separate beam guidance systems, for example separate deflection elements 116, 116'.
  • the exit or deflection points 134, 134' of the laser cutting devices 113, 139 are preferably each on the axis of rotation R, R' of the respective cutting drum 110, 138.
  • FIG. 2.14A The opposite directions of rotation D, D' of the cutting drums 110, 138 are shown in Fig. 2.14A by means of arrows.
  • Material web 160 is fed to cutting drum 110, and after it wraps around preferably at least 90°, more preferably at least 135° and, for example, 180°, material web 160 or the segments 161 cut from it using laser cutting device 113 or laser beam L are passed to the next Cutting drum 138 passed.
  • the cutting drums 110, 138 are dimensioned to accommodate eight segments 161; other divisions and dimensions for more or fewer than eight segments are of course possible.
  • the material web 160 is delivered with web sections 168a, 168b, ..., each web section 168a, 168b, ... corresponding to a segment 161a, 161b, ... to be cut.
  • the laser beam L of the cutting drum 110 is directed at the transfer point of the material web 160 onto the cutting drum 110, for example.
  • the laser beam L' of the cutting drum 138 is directed, for example, at the transfer point of the material web 160 from the cutting drum 110 to the further cutting drum 138.
  • the cutting process is carried out by linear displacement and simultaneous pivoting of the deflection element 116, shown only in Figure 2.14A for the sake of clarity, as described with reference to Figures 2.6 to 2.9.
  • Figure 2.14B the cut started in Figure 2.14A has ended.
  • the laser beam L can remain in this position, for example (no further displacement and pivoting), until the rotational position of the cutting drums 110, 138 shown in Figure 2.14C is reached, in which the laser beam L passes the next passage opening 111 corresponding to the end of the first path section 168a has reached.
  • the laser beam is pivoted further at a reduced speed, is pivoted back, or performs another suitable movement.
  • the laser beam is brought into the necessary starting position before the start of the cut and its movement is synchronized with the speed of the material web to be cut.
  • FIG. 2.14C the laser cutting of the material web 160 starts again with the laser beam L on the cutting drum 110 by linear displacement and simultaneous pivoting of the deflection element 116, as before.
  • FIG. 2.14D the cut started in FIG. 2.14C has ended, so that the web section 168a is completely cut and a web segment 161a is thus produced.
  • the laser beam L can be switched off again in this position until a rotational position of the cutting drums 110, 138 is reached in which the laser beam L has reached the next passage opening 111 corresponding to the end of the next web section 168b, in order to then cut the web section 168b with a further cut to cut completely and thus to produce another track segment 161b.
  • the first cutting process is cut off and the laser beam L is swiveled back into the starting position shown in FIG. 2.14A by swiveling the beam deflection element 116 .
  • Fig. 2.14G The state after the pivoting movement is completed is shown in Fig. 2.14G.
  • the laser beam L starts cutting the web portion 168j and the laser beam L' completes cutting the web portion 168d. Subsequently, the laser beam L completes the cutting of the web section 168j and continues to cut the web sections 168k and 168i, the laser beam L' continues to cut the web sections 168e, 168f and 168g. After that, the second cutting process is finished and the laser beams L, L' swivel back to the starting position shown in Fig. 2.14A, 2.14G.
  • a plurality of sequential cuts are made on each cutting drum 110, 138 as described.
  • the rotary drive of the laser cutting device stops after each cut and waits for one cycle until the laser cutting device starts cutting again.
  • four (generally m) cuts can be carried out in succession on the cutting drum 110, for example.
  • the swivel unit can swivel back to its starting point.
  • the downstream cutting drum 138 makes the next four (m) cuts, so the cutting drums 110, 138 always work alternately.
  • the laser beams L, L' can be cut and/or swung back synchronously, as in FIGS. 2.14A to 2.14G, or at different times.
  • the working range of the laser beam L, L' is, for example, 90° in each case (cf. FIGS. 2.14A and 2.14F).
  • Other working areas are possible.
  • the working area of the laser beams is greater than 180°, preferably at least 225°, more preferably at least 270°.
  • the laser beams L, L' do not have to be swiveled back, which is time-consuming, but can be designed to run around the full 360°, which contributes to an increased production speed.
  • 2.14F is significantly more than 180° away from the laser starting point (cf. Fig. 2.14A), for example 270°.
  • the swivel is no longer against the direction of rotation of the cutting drum, but with the direction of rotation (forward swivel).
  • the reduced swing can save a lot of time.
  • At least two cutting drums are also required for this, with ten cuts being carried out on one cutting drum, for example, in order to achieve the 270°.
  • two cutting drums 110, 138 are provided.
  • the number of cutting drums is not limited to two; more than two cutting drums, each with a laser cutting device, can also be provided.
  • FIGS. 3.1 and 3.2 show a cutting device according to the invention with a cutting rotation device in the form of a cutting drum 201 driven counterclockwise in the direction of the arrow and a counter-rotation body in the form of a counter-drum 202 driven clockwise in the direction of the arrow.
  • the cutting drum 201 and the counter-drum 202 are arranged such that a gap 206 is present between a lateral surface 212 of the cutting drum 201 and a lateral surface 214 of the counter-drum 202, into which a continuous web 205 of a material to be cut is fed.
  • the continuous web 205 can be formed by a web with a cathode or anode material or with a separator material for energy cells, as is described in the introduction to the description.
  • the endless web 205 can also be formed by a multi-layer composite web made of a separator material and segments of an anode or cathode material placed thereon, wherein the segments of the anode material or cathode material can be cut from an endless web in a preceding step by an identical cutting device.
  • the endless web 205 rests against a contact surface 219 formed by the lateral surface 214 of the counter-drum 202 and is fed into the intermediate space 206 by the rotary motion of the counter-drum 202 .
  • the end loose web 205 can be held on counter-drum 202 solely by web tension or additionally or alternatively by a vacuum device.
  • a radially protruding cutting blade 203 with a cutting edge 209 is arranged on cutting drum 201, with a depression 213 being provided in lateral surface 212 of cutting drum 201 in relation to the direction of rotation upstream of cutting blade 203 in order to form a one-sided free space on cutting blade 203. Due to its radially protruding arrangement, the cutting knife 203 has a free cutting edge 209 on its upstream side, the distance from which to the base body of the cutting drum 201 is increased further by the depression 213 .
  • a counter-knife 204 is provided on counter-drum 202, which is arranged in such a way that its radial outer surface is arranged on an identical radius to lateral surface 214 or contact surface 219.
  • Counter-knife 204 thus forms a continuous line with lateral surface 214 and contact surface 219 , stepless outer surface on which the endless web 205 rests radially on the outside.
  • a depression 210 is provided in the contact surface 219 downstream of the counter-knife 204, so that the counter-knife 204 has a free cutting edge 208 on its downstream side.
  • the counter-knife 204 can be designed as a separate part independent of the counter-drum 202, so that it can be replaced after wear or breakage.
  • the counter-knife 204 can also be formed in one piece with the counter-drum 202 in that the counter-drum 202 is formed into the cutting edge 208 on its outer surface 214 .
  • the cutting edge 208 can also be part of an insert part of the counter-drum, which already has the indentation 210 and can also fulfill additional functions.
  • the counter-knife 204 in addition to the formation of the cutting edge 208, can also have an additional shape in order to fulfill additional functions.
  • a cutting blade 203 and a counter blade 204 are shown on cutting drum 201 and on counter-drum 202, but this does not rule out the possibility of multiple cutting blades 203 and Counter knives 204 are provided. On the contrary, it may even make sense to provide several cutting knives 203 and counter knives 204 distributed evenly over the circumferences of the cutting drum 201 and the counter drum 202 if more favorable cutting conditions can be achieved for cutting segments 207 with a predetermined length. If, for example, segments 207 with a length of 100 mm are to be cut, the counter-knives 204 are then arranged in such a way that they divide the lateral surface 214 of the counter-drum 202 into circumferential sections with a circular arc length of 100 mm each. The number of counter knives 204 is matched to the transport speed of the endless web 205 fed in and the speed of rotation of the counter drum 202 .
  • the cutting drum 201 and the counter-drum 202 are driven to rotate in opposite directions, so that when they pass the intermediate space 206, their lateral surfaces 212 and 214 execute a movement in the same direction, which corresponds to the direction of the endless web 205 supplied on the counter-drum 202.
  • the cutting drum 201 and the counter-drum 202 are each driven to rotate at different peripheral speeds, so that the cutting knife 203 and the counter-knife 204 perform a relative movement to one another when passing the intermediate space 206 . This is preferably achieved in that the cutting drum 201 and the counter-drum 202 are driven at identical speeds, and the cutting circles se of the rotating cutting edges 208 and 209 have different diameters.
  • the cutting drum 201 with the cutting edges 209 of the cutting knives 203 has a larger cutting diameter than the cutting edges 208 of the counter knives 204 of the counter drum 202, so that the circumferential speed of the cutting edges 209 of the cutting knives 203 is greater than the circumferential speed of the cutting edges 208 of the counter knives 204 of the identical speeds and the different diameters of the cutting circles, the cutting edges 208 and 209 meet once in each revolution with a correspondingly synchronized movement and thereby execute the cutting movement of the endless web 205, which will be described in more detail below.
  • the cutting knife 203 is arranged on the cutting drum 201 in such a way that the cutting edge 208 of the counter-knife 204 comes into contact with the cutting edge 209 of the cutting knife 203 in a point-like contact K as it passes through the intermediate space 206 .
  • the cutting edge 209 of the cutting blade 203 of the cutting drum 201 is at a first angle al of unequal zero degrees, preferably at an angle al of 0 to 20 degrees in relation to the cutting edge 208 of the counter blade 204 in a point-like contact K tangential to the Movement of the cutting edge 208 aligned cutting plane I, as can also be seen in Figure 3.17.
  • the cutting edges 208 and 209 yield at least slightly due to the resilient properties of the cutting blade 203 and/or the counter blade 204, the cutting edges 208 and 209 are not in a mathematical point-like contact K with one another. Instead, the punctiform contact K is slightly lengthened by the flexibility of the cutting edges 208 and 209 .
  • the cutting edge 209 of the cutting blade 203 is aligned with the cutting edge 208 of the counter blade 204 in such a way that it runs at a second angle ß of unequal zero degrees in a cutting plane II, which runs through the point contact K and perpendicular to the movement of the cutting edge 208 runs perpendicularly to the section plane I, as can also be seen in FIG. 3.16.
  • the cutting edge 208 of the counter-knife 204 is aligned parallel to the axis of rotation of the counter-drum 202 and perpendicular to the longitudinal direction of the endless web 205 held on the counter-drum 202 and thus also perpendicular to the circumferential movement of the lateral surface 214 of the counter-drum 202 and the feed movement of the endless web 205.
  • the cutting blade 203 with the cutting edge 209 comes to a point-like contact with the cutting edge 208 of the counter blade 204 and thereby cuts through the endless web 205 lying against it 208 of the counter-knife 204 of the counter-drum 202 is moved at a lower circumferential speed than the cutting edge 209 of the cutting knife 203 of the cutting drum 201, the punctiform contact K of the cutting edge 209 of the cutting knife 203 slides on the cutting edge 208 of the counter-knife 204 in the longitudinal direction of the cutting edge 208 of the counter-measuring sers 204 and cuts through the continuous web 205 in a cutting line corresponding to the geometry of the cutting edge 208 of the counter-knife 204 .
  • the counter-knife 204 of the counter-drum 202 is aligned perpendicular to the longitudinal direction of the continuous web 205, so that a segment 207 with a vertical cutting edge is cut off from the continuous web 205 by the cut.
  • the cut is made according to the shearing principle in a continuous cut transverse to the longitudinal extent of the endless web 205, as a result of which a very clean and dimensionally accurate cut edge of the segments 207 can be realized.
  • the inclination of the cutting edge 209 to the cutting edge 208 in the cutting plane I in connection with the relative movement of the cutting edges 208 and 209 to each other realized by the different peripheral speeds causes the lateral sliding of the cutting edge 209 of the cutting knife 203 in the point contact K on the cutting edge 208 of the Counter-knife 204. Due to the inclined position of the cutting edge 209 in the cutting plane II, slipping is also made possible with compensation for the reduction in distance between the cutting edge 208 and the cutting drum 201 caused by the circular movement of the cutting edge 208 of the counter-knife 204.
  • the indentation 210 provided downstream of the counter-knife 204 enables the cutting knife 203 of the cutting drum 201 to dip radially inwards through the imaginary extension of the lateral surface 214 of the counter-drum 202 during the cutting movement downstream to the counter-knife 204 .
  • the circular arc section of the cutting movement corresponds to the angle of rotation of the counter-drum 202, starting from the first cutting contact of the continuous web 205 up to the complete cut of the continuous web 205.
  • Segments 207 are cut here with a cutting edge 208 of counter-knife 204, which is perpendicular to continuous web 205 and parallel to the axis of rotation of counter-drum 202 secondly, the continuous web 205 resting on the lateral surface 214 is not twisted about its longitudinal axis.
  • the cutting edge 208 of the counter-knife 204 at an angle to the axis of rotation of the counter-drum 202 in relation to a plane tangent or perpendicularly intersecting the lateral surface 214, provided the cut requires this, or the cut is thereby further improved.
  • the geometry of the cutting edges 208 and 209 can be seen in FIG. 3.17 in a section along the section plane I in the direction of view from above.
  • the cutting edges 208 and 209 are aligned at a first angle a1 of approximately 2 to 5 degrees to one another and as a result come into contact with one another in the point-like contact K during the subsequent rotary movement.
  • the second angle ⁇ can be seen in FIG. 3.16, which is also approx. 2 to 5 degrees here.
  • the cutting edges 208 and 209 first come into contact with one another on one side in the point-like contact K.
  • the cutting edge 209 of the cutting knife 203 slides off the cutting edge 208 of the counter-knife 204, thereby guiding the cutting movement. ment of the continuous web 205, the changing distance between the cutting edges 208 and 209 being compensated for by the second angle ß.
  • the rotational movements of the cutting drum 201 and the counter-drum 202 are coordinated in such a way that the two cutting edges 208 and 209 come into contact with each other during the rotation according to the above-described course and cut the endless web 205 .
  • Contact is mandatory for the cutting operation, otherwise the shearing motion may be interrupted or not performed properly, which would degrade the cutting quality of the segments 207. So that this contact is not lost, the movement of the cutting drum 201 and the counter-drum 202 in connection with the alignment and arrangement of the sheaths 208 and 209 is designed in such a way that the cutting knife 203 comes to rest on the cutting edge 208 of the counter-knife 204 with an overpressure U, as can be seen in Figure 3.3.
  • the cutting knife 203 thereby exerts pressure on the counter-knife 204 and vice versa.
  • the overpressure U does not lead to the counter-knife 204 penetrating with its cutting edge 208 into the cutting edge 209 of the cutting knife 203, as is shown in FIG. 3.3.
  • the representation is only intended to make the principle of the suppression U clearer. Instead, the cutting knife 203 and/or the counter-knife 204 is pushed away slightly using its springy properties, whereby the punctiform contact K is also somewhat lengthened.
  • 3.4 shows a course of the overprinting U over the angle of rotation ⁇ of the counter-drum 202 for a cutting width of the continuous web of 100 mm;
  • K(8) designates the cutting path, while the contact point K runs across the width of the endless web during cutting.
  • the overpressure U relative to the cutting width of the endless web 205 can be seen.
  • the overpressure U leads to an elastic movement of the cutting knife 203 and the counter-knife 204 and, in extreme cases, can lead to a knife breaking or damage to one of the cutting edges 208 or 209 if the plastic deformation limit is locally exceeded.
  • the cutting edges 208 and 209 or just one of the cutting edges 208 or 209 can be slightly concave, ie curved inwards, with the concave shape ideally corresponding to the negative shape of the measured convex overpressure U.
  • This concave shape of the cutting edges 208 or 209 means that the maximum overpressure U can be reduced and ideally evened out without the contact of the cutting edges 208 and 209 being lost during the cutting process.
  • the forces acting on the cutting edges 208 and 209 can be reduced and the probability of damage to the cutting knife 203 and the counter-knife 204 can thus be reduced. Furthermore, the breaking of the cutting blades 203 and the counter-blades 204 or their cutting edges 208 and 209 can also be avoided by using a resilient material for the cutting blades 203 and counter-blades 204, so that they can yield at least slightly.
  • Figure 3.5 shows an embodiment of the invention in which a recess 210 is arranged on each counter-knife 204 upstream of the rotational movement of counter-drum 202, so that the free cutting edge 208 of counter-knife 204 is arranged on the upstream side of counter-knife 204 is.
  • the cutting knives 203 of the cutting drum 201 are arranged here in such a way that their free cutting edges 209 are arranged downstream of the direction of rotation of the cutting drum 201 .
  • the cutting process takes place here in that the cutting drum 201 with the cutting knives 203 and the cutting edges 209 arranged thereon are moved to a higher circumferential speed.
  • the cutting knife 203 of the cutting drum 201 are resiliently mounted by springs 215, so that the cutting forces acting between the cutting edges 208 and 209 are reduced by the cutting knives 203 being able to perform an evasive movement.
  • stiffer cutting blades 203 can be used without increasing the probability of damage in the form of a blade breaking. Due to the resilient mounting of the cutting knives 203, the overpressure U of the cutting edges 208 and 209 described above can be reduced without them losing their contact.
  • the overpressure U of the cutting edges 208 and 209 can be controlled in such a way that the load on the cutting edges 208 and 209 is reduced and possible knife breakage is avoided.
  • FIG. 3.6 shows an enlarged section of counter-drum 202 and counter-knife 204 of the exemplary embodiment shown in FIGS. 3.1 and 3.2.
  • the depression 210 in the contact surface 219 is shaped in such a way that its base surface 217 has a greater length 221 in the circumferential direction of the counter-drum 202 than the section 220 of the contact surface 219 interrupted radially on the outside by the depression 210 207 from the upper position shown into the depression 210 without touching the side surface of the counter-knife 204 with its free end face 218 or wiping it off. This reduces the likelihood of damage to the segment 207 and allows the segments 207 to be cut gently. Furthermore, contamination of the cut segment with cutting particles can thereby be avoided.
  • counter-knife 204 is additionally provided with an undercut 216 that widens recess 210 into counter-knife 204, through which the free space between the free end face 218 of severed segment 207 and the side surface of counter-knife 204 to avoid contact of the segment 207 can be further enlarged with the counter-knife 204 when entering the depression 210.
  • the counter-drum 202 can be seen in two different embodiments with a transfer drum 222 each having a segment 207 on the counter-drum 202 and a segment 207 taken over from the transfer drum 222.
  • the indentation 210 is arranged upstream of the counter-knife 204 in relation to the rotational movement of the counter-drum 202 in accordance with the exemplary embodiment in Figure 3.5, so that there is an increased distance Al upstream of the counter-knife 204 from the transfer drum 222 for the transfer of the Segments 207 results from the transfer drum.
  • FIG. 3.8 the indentation 210 is arranged upstream of the counter-knife 204 in relation to the rotational movement of the counter-drum 202 in accordance with the exemplary embodiment in Figure 3.5, so that there is an increased distance Al upstream of the counter-knife 204 from the transfer drum 222 for the transfer of the Segments 207 results from the transfer drum.
  • the depression 210 is arranged downstream of the counter-knife 204 in relation to the rotational movement of the counter-drum 202 in accordance with the exemplary embodiment of FIGS. 3.1 and 3.2.
  • the ends of the segments 207 lie against the outer surface of the counter-knife 204 of the counter-drum 202 due to the previous cut of the continuous web 205 and are taken over by the transfer drum 222 starting from this end.
  • the cut in the continuous web 205 between the cutting knife 203 and the counter-knife 204 means that the continuous web 205 is first severed on one side, here the front side, and is therefore briefly free with the section that has already been cut hangs in the air.
  • the cutting blade 203 of the cutting drum 201 or the cutting blade 204 of the counter-drum 202 collides with this freely hanging section in an uncontrolled manner and thereby damages it.
  • a plurality of compressed air openings 211 that can be subjected to negative pressure are provided in the base area 217 of the depression 210, which suck in the already cut section of the continuous web 205 or of the segment 207 so that it rests against the base area 217 and thus actively remove it move away from the cutting zone.
  • the compressed air openings 211 can all be subjected to negative pressure at the same time.
  • the compressed air openings 211 can be subjected to negative pressure in such a way that the compressed air openings 211 are subjected to negative pressure in accordance with the cutting process of the continuous web 205, in that the compressed air opening 211 is first subjected to negative pressure, which is arranged on the edge of the continuous web 205 that was cut through first. and then the further compressed air openings 211 are charged with compressed air in a successive sequence with a time offset.
  • the compressed air openings 211 are thus subjected to compressed air one after the other, starting from an edge, and then to the laterally moving intersection point K, so that only the section of the continuous web 205 or segment 207 that has already been cut off is subjected to negative pressure and sucked onto the base surface 217 of the depression 210 .
  • This can prevent the continuous web 205 from being torn in an uncontrolled manner by the application of negative pressure before it is cut.
  • the compressed air openings 211 provided in the recess 210 can also be used to suck off the cutting dust.
  • the suction device 223 can comprise several or individually provided suction openings at the marked points, which can also be positioned in such a way that the air currents generated by the rotary movements of the cutting drum 201 and the counter-drum 202 support the transport of the cutting dust to the suction openings.
  • the suction devices 223 are moved along with the cutting drum 201 or the counter-drum 202 and are then connected to a stationary suction device 223 via an interface.
  • FIG. 1 A further developed exemplary embodiment can be seen in FIG.
  • the pivoting element 224 is mounted at its end remote from the counter-knife 204 so that it can pivot about a pivot axis aligned parallel to the axis of rotation of the counter-drum 202 and protrudes with its free pivotable end into the recess 210.
  • the pivoting element 224 is in the recess 210 during the cutting process pivoted so that the cutting edges are separated with the advantages described above and the cutting process can be carried out according to the process described above.
  • the pivot element 224 is then only pivoted radially outwards with its free end about a pivot axis directed parallel to the axis of rotation of the counter-drum 202 as the counter-drum 202 rotates further until it reaches the transfer position shown in FIG. 3.14 relative to the counter-drum 202.
  • the distance A1 to be overcome in order to take over the segments 207 from the take-over drum 222 can be reduced with the advantages described above.
  • the same advantage can also be achieved by a pivoting element 224 provided on the transfer drum 222, as can be seen in FIG. 3.15.
  • the cutting edges 208 and 209 of the cutting blade 203 and the counter blade 204 can be heated to a temperature of approximately 600 degrees Celsius by a separate or central heating device, as a result of which the cutting quality can be further improved.
  • an improved thermomechanical cutting of the segments 207 can be realized by a combination of the mechanical cutting by the above-described sliding of the cutting edges 208 and 209 in connection with the heating of the cutting edges.
  • a separating device 301 for cutting and separating segments 306 for energy cells from a supplied endless web 305 are described below with reference to FIGS. 4.1 to 4.17.
  • the pitch-changing body is in the form of a pitch-changing drum 303
  • the cutting body is in the form of a cutting drum
  • the transport body is in the form of a transport drum.
  • FIG. 4.1 shows a separating device 301 with a cutting device 302, a pitch-changing drum 303 and a transfer device 304, to which an endless web 305 of anode material, cathode material or separator material for the production of energy cells or energy storage devices is fed.
  • the energy cells or energy storage devices are used, for example, in land vehicles, ships, aircraft or stationary devices such as photovoltaic systems and are used to store and/or convert electrical energy in the form of battery cells or fuel cells, which is used to operate electrical drive units. This can be motor vehicles with an electric drive, for example.
  • the continuous web 305 is fed to the cutting device 302, which is designed here as a cutting drum with a plurality of counter knives 311 and cutting knives 310 directed towards the circumference of the cutting drum.
  • the continuous web 305 is gripped by the cutting device 302 designed as a cutting drum in a rotary transport movement and fed on to the pitch-changing drum 303 .
  • the continuous web 305 is cut on the cutting device 302 by means of the cutting blades 310 by shearing off the counter-blades 311 into segments 306 with a predetermined length, which correspond to the anodes 93, cathodes 95 or separators 92, 94 in the monocells described at the outset with reference to Figure 1.1 91 or composite elements of anodes 93 with separators 92, 93 cathodes 95 with separators 92, 93 or the mono-cells 91 themselves.
  • the segments 306 lie against the lateral surface of the cutting drum and are held on the lateral surface of the cutting drum, for example by means of negative pressure. Furthermore, the segments 306 are in direct contact with one another, ie without a distance or with only a very small distance and are only separated from one another by the separating cuts. The segments 306 are then transported on the cutting drum by the rotary movement to a takeover point U 1 and taken over by the pitch-changing drum 303 in the takeover point U 1 .
  • a cutting device 302 can also be used, in which the continuous web 305 and/or the segments 306 are cut and fed to the pitch-changing drum 303 in a straight, ie planar, feed movement.
  • the cutting device 302 can also include any curved or deflected feed movement to implement different guide paths of the endless web 305 or the segments 306. The only important thing is that the segments 306 that have already been cut are fed to the transfer point U 1 in direct contact with one another or as closely as possible will.
  • the pitch-changing drum 303 comprises a basic drum body 307 and a plurality of transport segments 308 arranged radially on the outside of the basic drum body 307, as can also be seen in the enlarged representation of FIG. 4.2.
  • the pitch-changing drum 303 is driven by a drive device, not shown, which is in a rotational connection with the drum base body 307, so that it rotates clockwise in the direction of the arrow.
  • a drive device not shown, which is in a rotational connection with the drum base body 307, so that it rotates clockwise in the direction of the arrow.
  • an electric motor can be provided as the drive device, which drives the drum base body 307 directly or via a gear.
  • the transport segments 308 are held on the drum base body 307 so that they can move radially and each have a curved surface on their outside with a radius that is identical in relation to the axis of rotation Dl of the drum base body 307, so that when they are placed against the drum base body 307 they have a circular cross section , Form cylindrical lateral surface of the pitch changing drum 303 with a radius RI.
  • the transport segments 308 On their radial outside, the transport segments 308 have a take-over surface 309 with a length directed in the circumferential direction of the pitch-changing drum 303, which corresponds to the length of the segments 306 cut off from the endless web 305.
  • the transport segments 308 can be provided with compressed air openings in the area of their transfer surfaces 309, which can be subjected to negative pressure in order to transfer and hold the segments 306.
  • a control device which controls the movement of the transport segments 308, which will be explained in more detail below, during the circulation from the takeover point U1 to a transfer point U2.
  • the control device can be a control cam which is stationary with respect to the rotating drum base body 307 and on which the transport segments 308 rest with a control projection (not shown).
  • the movement of the transport segments 308 can also be controlled with actuators by electrical activation.
  • the movement of the transport segments 308 on the drum base body 307 is controlled in such a way that the transport segments 308 are drawn towards the drum base body 307 when passing through the transfer point U1 and in the circumferential direction at a very small distance, preferably directly, abut one another.
  • the radius of the outer surface of the transport segments 308 in the transfer point U 1 corresponds to the radius RI.
  • the precut segments 306 are fed from the cutting device 302 to the transfer point U1 in a direct abutting arrangement or in an arrangement with very small spacings and are taken over by the transport segments 308 of the pitch-changing drum 303 .
  • the rotary movement of the pitch-changing drum 303 and the movement of the transport segments 308 in relation to the feed movement of the cutting device 302 are synchronized in this case in relation to the rotary movement of the cutting drum in such a way that the separating cuts between the segments 306 and the separating points of the transport segments 308 are in the transfer point U 1 ideally coincide, so that in each case one segment 306 is taken over by a transport segment 308.
  • the transport segments 308 are extended radially outwards during the further rotary movement of the pitch-changing drum 303 .
  • the distances A between the transport segments 308 and the segments 306 held thereon are increased.
  • the segments 306 are thereby practically pulled apart and separated.
  • the spaced segments 306 are then taken over in the transfer point U2 on a larger radius R2 with increased distances A by a subsequent take-over device 304 and transported away.
  • the transfer device 304 is formed here as a transport drum, which in turn is driven to rotate in a direction opposite to the direction of rotation of the pitch-changing drum 303 .
  • any desired movement paths can be provided, which can be individually adapted to the geometric specifications of the higher-level system.
  • the continuous web 305 and the segments 306 cut off from it can be seen isolated.
  • the continuous web 305 is fed to the cutting device 302 and cut in the cutting device 302 .
  • the segments 306 in the cutting device 302 are still in direct contact with one another, which is why no distances can be seen here.
  • the distances A between the segments 306 are increased only after the segments 306 have been accepted by the pitch-changing drum 303, until the segments 306 with their increased distances A are accepted by the acceptance device 304.
  • FIG. 4.4 An alternative embodiment of the separating device 301 can be seen in FIG. 4.4, in which the transport segments 308 of the pitch-changing drum 303 are not moved in the radial direction but instead in the circumferential direction of the basic drum body 307.
  • the transport segments 308 are accelerated in the direction of rotation of the drum base body 307 starting from the transfer point U1, whereby the distances A between the transport segments 308 and between the segments 306 held thereon are increased.
  • the segments 306 are thus transferred in the same way as in the exemplary embodiment in FIG increased distances A to the transfer device 304, preferably at a speed that is higher than or equal to the speed in the transfer point U1 in the transfer point U2.
  • Both movements of the transport segments 308 lead to an increase in the distances A between the transport segments 308 themselves and the segments 306 transported on the transport segments 308, as described above.
  • the movement sequences can also be combined if the increase in distance is to be made even greater, for example, or if more favorable conditions can be achieved for the transfer of the segments 306 in the transfer point U2.
  • the advantage of the separating devices 301 described is that the segments 306 are cut in a first step in the cutting device 302 from the continuous web 305, which can be optimized in terms of the cutting process itself.
  • the segments 306 are then already taken over in cut form by the pitch-changing drum 303 in the transfer point U 1 and are each placed precisely on one of the transport segments 308 by a synchronized sequence of movements of the cutting device 302 and the pitch-changing drum 303 . Since the segments 306 are no longer cut on the pitch-changing drum 303, the revolving movement of the transport segments 308 from the takeover point U1 to the transfer point U2 and back again can only be used to increase the distances A by a corresponding movement of the transport segments 308.
  • circumferential angles of 180 degrees and more can be used.
  • an opposite arrangement of the transfer point U1 and the transfer point U2 at an angle of 180 degrees has the advantage that to increase the distances A from the transfer point Ul to the transfer point U2 and the subsequent reduction of the distances A from the transfer point U2 to the transfer point U 1 in each case the same circumferential angle is available, whereby again the maximum relative speeds of the transport segments 308 to the base body 307 of the pitch-changing drum 303 can be reduced to a minimum.
  • two or more separating devices 301 can preferably be provided in a system according to Figure 4.5, which segments 306 in the form of anodes 93, cathodes 95 or also transport the separators 92, 94 and separate them before further processing according to the principle described above.
  • the segments 306 are then cut in parallel arranged separating devices 301 from an endless web 305 and separated by increasing their distances A and then stacked on top of one another by means of a connecting device 370 to form the monocells 91 .
  • the spaced segments 306 can preferably be the anodes 93 or cathodes 95 of the energy cells, which are then placed in their spaced arrangement created by the separating device 301 on an endless web 305 of a separator material to form a composite web.
  • Two separating devices 301 can be provided, with the anodes 93 being separated in a first separating device 301 and the cathodes 95 being separated in a second separating device 301, with their distances being increased.
  • These isolated anodes 93 and cathodes 95 are then each placed on an endless web 305 of a separator material to form two composite webs and laminated with them in a composite process.
  • the monocells 91 are formed by cutting the double composite sheet through the gaps created by the gaps between the anodes 93 and between the cathodes 95 from the double composite sheet.
  • the distances created or increased between the successive anodes 93 and the successive cathodes 95 are of particular importance, since this enables the double composite web to be cut to form the monocells 91 without having to cut through the anodes 93 and/or cathodes 95.
  • two separating devices 301 with a connecting device 370 are provided.
  • An endless web 305 of electrode material is fed to the separating device 301 on the left in the illustration, which is then cut into segments 306 according to the process described above in the separating device 301 372 to be launched.
  • a further continuous web 305 made of a separator material is then placed on the segments 306 transported on the conveyor belt 372, as a result of which the segments 306 are then fixed in their spaced arrangement with the continuous web 305 to form a first formation and are connected to one another by the application of pressure or, preferably, by a bonding process be fixed.
  • the feeding of the continuous web 305 and the feeding of the segments 306 resting on the conveyor belt 372 form a first connecting device 373 of the connecting device 370 of the plant, in which the cut segments 306 are fixed with the continuous web 305 to form a first formation.
  • the first formation then enables further processing of the continuous web 305 with the segments 306 lying against it.
  • the separating device 301 on the right in the illustration as this enables a continuous, endless composite process with a very high production speed.
  • the superordinate composite device 370 has a second composite device 374, in which the first formations of the cut segments 306 or of the endless webs 305 with the segments 306 arranged thereon, removed from the first composite devices 373, are combined to form a second formation in the form of an endless web 305 of monocells 91 are connected to one another, which can then subsequently be cut and spaced in a further separating device 301.
  • the segments 306 would be four-day monocells 91 based on the structure described above.
  • the second connecting device 374 can in particular comprise a thermomechanical connecting unit, in which the layers of the continuous webs 305 with the segments 306 arranged thereon or between them are connected to one another by lamination. But it would also be conceivable that in the second To fix the second formation formed by the collar device 374 simply by applying pressure and to feed it to a downstream machining process.
  • second compound device 374 does not necessarily presuppose the presence of the first compound device 373 . If no first connecting device 373 is present, the segments 306 supplied by the two separating devices 301 would then be fixed in the second connecting device 374 to form the second formation without being fixed beforehand to form a first formation.
  • the term second compound device 374 is used only for conceptual differentiation from the first compound device 373.
  • FIG. 4.6 shows an enlarged section of the system with the separating device 301.
  • the transfer device 304 is designed here as a transport drum that is driven to perform a rotary movement and around which a tensioning belt 375 is wrapped, which in turn also wraps around a tensioning roller 376 .
  • the tensioning roller 376 is positioned in such a way that the tensioning belt 375 runs parallel to the transporting belt 372 in one section, starting from where it wraps around the transport drum, and from there it is guided back to the transporting drum via the tensioning roller 375 .
  • the pitch-changing drum 303 transfers the isolated segments 306 to the tensioning belt 375 of the transport drum, which then takes over the segments 306 during the circulating movement and places them on the transport belt 372 via the section running parallel to the transport belt 372 .
  • the tensioning belt 375 of the transfer device 304 places the segments 306 in their spaced arrangement on a conveyor belt 372, which transports the segments 306 further to a point in which an endless web 305 of the separator material is laid to connect the segments 306 to form a first formation.
  • the tensioning roller 376 deliberately has a very small diameter and preferably a smaller diameter than the transport drum, so that the tensioning belt 375 is deflected in a small radius and the segments 306 are not deflected as well.
  • the tensioning roller 376 is arranged as close as possible to the feed point at which the continuous web 305 is fed, so that the segments 306 arranged on the conveyor belt 372 are covered on the upper side by the continuous web 305 and covered by it as soon as possible after the tensioning belt 375 has run off be fixed.
  • the cut segments 306 are then fixed between the endless web 305 and the conveyor belt 372 .
  • the first connecting device 373 of the connecting device 370 here includes the tensioning belt 375, which includes the transport drum, ie the transfer device 304 and the tensioning roller 376.
  • the first connecting device 373 includes the supply of the continuous web 305, in which the continuous web 305 is placed on the segments 306 to form the first formation.
  • FIG. 4.7 shows an enlarged section of an alternative separating device 301 with a pitch-changing drum 303 and a transfer device 304 formed by a conveyor belt.
  • the pitch-changing drum 303 places the segments 306 in their spaced arrangement on the conveyor belt before the endless web 305 of the separator material is placed on the segments 306 .
  • the first formation formed in this way from the segments 306 and the continuous web 305 is then transported further by the conveyor belt and is pressed together to form a composite by a second conveyor belt 371 which comes to rest on the upper side.
  • the first connecting device 373 is realized here in that the pitch-changing drum 303 places the segments 306 directly on the conveyor belt, i.e.
  • a deflection roller 377 is additionally provided in the first connecting device 373, which is positioned as close as possible to the transfer point U2 and on which the endless web 305 is deflected and placed on the segments 306. is laid.
  • the distance from the deflection roller 377 to the transfer point U2 in the direction of movement of the conveyor belt is smaller than the length of the cut segments 306 in the direction of movement of the conveyor belt, so that in every phase of movement they are either over the transport segments 308 of the pitch-changing drum 303 or through the endless track 305 and in a short overlap phase are fixed both by the transport segments 308 and by the endless track 305.
  • the first formations are formed from the continuous webs 305 and the adjoining segments 306, and the second formation is formed from the two continuous webs 305 with the segments arranged in between and lying on one side 306 transported via a conveyor belt 372.
  • the endless webs 305 have not yet been cut, so that the first formations and the second formations in turn form endless webs.
  • a very high production speed can be achieved for the monocells 91 subsequently cut from the second formation.
  • FIG. 5.1 shows a cell stacking system 401 according to the invention with a first feed device 402, a discharge device 403, an upstream cutting device 404 and a cell stacking device 407 arranged between the feed device 402 and the discharge device 403.
  • the cell stacking system 401 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 continuous web can also be formed from just one continuous web of a separator material with or without adjacent electrode sheets. If the continuous web has electrode sheets spaced apart, the cut in the cutting device 404 is made through the separation points between the electrode sheets.
  • the cutting device 404 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 continuous web guided onto the cutting drum or the counter-drum by shearing the cutting knives on the counter-knives into segments 416 of a predetermined length, which are defined by the distances between the Cutting knife or the counter-knife is defined, depending on whether the endless web is guided onto the cutting drum or the counter-drum.
  • the cut segments 416 are fed to the feed device 402.
  • the feed device 402 comprises a plurality of transport drums, on which the segments 416 are held, for example by vacuum, until they are finally transferred to a first transfer body in the form of a first transfer drum 405 of the feed device 402. If the continuous web supplied is a four-layer web, the segments 416 cut from it correspond to the monocells described at the outset.
  • the cell stacking device 407 comprises four removal devices 411 in the form of removal plungers driven to rotate. Two of the removal devices 411 are assigned to the first transfer drum 405 and remove segments 416 from the first transfer drum 405 during their revolving movement and then transfer them to a magazine rotary body, which will be explained in more detail below, in the form of a magazine drum 410.
  • the revolving movement of the removal punch is controlled in such a way that they take over the segments 416 from the first transfer drum 405 in a predetermined sequence.
  • four removal devices 411 are provided, so that each of the removal devices 411 takes over the segments 416 from the first feed device 40 in a fixed sequence in a four-person rhythm.
  • the removal devices 411 assigned to the first transfer drum 405 thus take over two segments 416 of the circumference of the first transfer drum 405 during one revolution segments 416 held by the first transfer drum 405.
  • the segments 416 remaining on the first transfer drum 405 are then taken over by a deflection body in the form of a deflection drum 423 and transferred to a second transfer body in the form of a second transfer drum 421 .
  • the orientation of the segments 416 in relation to their surfaces is reversed twice when they are accepted from the tail drum 423 and transferred from the tail drum 423 to the second transfer drum 421, so that the segments 416 are then in an identical orientation on the second transfer drum 421 are arranged as on the first transfer drum 405.
  • Two removal devices 411 in the form of rotating removal stamps are also provided on the second transfer drum 421, which take over the remaining half of the segments 416 from the second transfer drum 421 and feed them to a magazine drum 410 according to the same principle.
  • a testing device (not shown) is provided, which detects defective segments 416 .
  • the defective segments 416 are then not removed from the two transfer drums 405, 421 by the removal devices 411 and are instead discharged via an ejection drum 424 into a reject reservoir 425.
  • Half the number of segments 416 are thus removed from the first transfer drum 405 by the first two removal devices 411, while the segments remaining on the first transfer drum 405 are transferred from the deflection drum 423 to the second transfer drum 421 with a double reversal and from there via the last two removal devices 411 are removed.
  • the segments 416 are thus fed in by the feed device 402 in a continuous inflow and removed by it in a sequential transfer to a parallel stacking in the cell stacking device 407 .
  • the segments 416 are delivered by the four removal devices 411 into four magazine drums 410 of the cell stacking device 407 arranged in parallel, in which the segments 416 are placed on top of one another to form stacks 415 and are delivered further to the removal device 403 .
  • the cell stacking device 407 comprises four cell stacking devices 408, the core components of which each form a removal device 411, a magazine drum 410 and a delivery device 412, with a cell stacking device 408 being shown enlarged in FIG. 5.3.
  • the removal device 411 of a cell stacking device 408 is formed by a removal plunger driven to perform a rotary movement, which removes a segment 416 from one of the two transfer drums 405 or 421 during each circulation movement and moves it to a transfer point ul of the magazine drum 410.
  • the Magazine drum 410 has four magazines 413 arranged on its outer circumference, which are open to the outside.
  • a stripping device in the form of a comb-like stripping part 427 with a plurality of stripping webs arranged parallel to one another, which is stationary opposite the magazine drum 410 and is firmly positioned in relation to the takeover point u1.
  • the removal plunger also has slots 429, parallel to one another and in the circumferential direction of the rotary movement of the removal plunger, into which the stripping part 427 engages with its stripping webs during the rotary movement of the removal plunger, as a result of which the segment 416 held on the outside of the removal plunger during the rotary movement of the removal plunger into the magazine 413 arranged in the takeover point ul. Since the transfer point ul is arranged on the top of the magazine drum 410 in the present exemplary embodiment and the segments 416 are inserted into the magazine 413 from above, the insertion movement of the segments 416 into the magazine 413 is additionally supported in this case by the acting gravity.
  • the magazine 413 has comb-like side walls with engagement openings 417 aligned in the circumferential direction and a holding device 414 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 414, i.e. the pivotable engagement fingers, is controlled by a mechanical or electronic control device in such a way that the engagement fingers of the holding device 414 in the transfer point ul do not reach through the engagement openings 417 and thus release the opening of the magazine 413 to the outside.
  • the opening of the magazine 413 in the takeover point ul is thus freely accessible and the segments 416 can be stacked therein to form a stack 415 at a specific height by means of a repetitive circular movement of the removal plunger.
  • the magazine drum 410 When the predetermined height of the stack 415 in the magazine 413 is reached, the magazine drum 410 is rotated through 90 degrees and the next magazine 413 is moved to the transfer point ul to repeat the stacking process. At the same time, when the rotary movement of the magazine drum 410 begins, the holding device 414 is moved by the control device in such a way that its gripping fingers reach through the gripping openings 417 in the side walls of the magazine 413 and come to rest on the upper side of the stack 415. The holding device 414 then secures the stack 415 against accidentally escaping from the magazine 413.
  • the magazine 413 filled with the stack 415 reaches the lower transfer point u2 in the illustration as a result of the subsequent cycle of the rotary movement of the magazine drum 410 .
  • a stationary delivery device 412 is provided at the transfer point u2 in the form of a plurality of webs aligned parallel to one another and aligned with the engagement openings 417, which engage in the engagement openings 4i7 at the level of the bottom of the magazine 413 during the rotary movement of the magazine drum 410 and thereby Comb stack 415 out of magazine 413. Since the stacks 415 are discharged downwards from the magazine 413, the discharge movement is again assisted by gravity. In order to execute the stack 415, the holding device 414 was released in a previous step.
  • the delivery device 412 is formed here by a structure of fixed webs which combs the stacks 415 out of the magazines 413 . If such an active combing out is not required, it is also sufficient if the dispensing device 412 merely actuates the holding device 414, and the Stack 415 fall out of the magazines 413 solely by gravity. In this case, the delivery device 412 would be a passive delivery device 412 which, although it triggers the removal of the stack 415 itself, does not actively support it.
  • the removal device 403 that can be seen in FIG. 5.1 comprises an endless conveyor device 420, such as, for example, an endless belt, an endless chain, an endless belt or the like.
  • the endless conveyor device 420 is equipped with a large number of workpiece carriers 406 which have a receptacle 422 shaped in accordance with the shape of the stack 415 .
  • the workpiece carriers 406 are aligned and held on the endless conveyor 420 in such a way that they are arranged in the transfer point u2 under the magazine 413 such that the stack 415 is removed from the magazine 413 into the receptacle 422 of the workpiece carrier.
  • the removal device 403 Since the workpiece carriers 406 of the removal device 403 are loaded simultaneously with the stacks 415 of the segments 416 by the four cell stacking devices 407, only every fourth workpiece carrier 406 of each of the magazine drums 410 is loaded with one stack 415 in each cycle.
  • the removal device 403 thus also performs a clocked feed movement, during which the workpiece carriers 406 are transported either from one cell stacking device 408 to the next or in jumps over a number of cell stacking devices 408.
  • a second feeding device 418 with a second cutting device and a second removal device 419 is also provided.
  • the second feed device 418 is also supplied with an endless web either in one layer made of a separator material or in multiple layers, e.g. 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 409 according to the same principle as the first cutting device 404 into segments 416 (in this case these are the closing cells described above) of a predetermined length, which are then transferred to a transfer drum 430, from which the segments 416 of removed from the second removal device 419 and placed in the receptacles 422 of the workpiece carrier 406 before the stacks 415 are introduced from the magazine drums 410 into the receptacles 422.
  • the stacks 415 inserted by the magazine drums 410 have a free electrode sheet on one of their surfaces. This free electrode sheet is now covered by the segment 416, the final cell, inserted via the second removal device 419. Since the segment 416 inserted by the second removal device 419 deliberately has no free electrode sheet and instead has a separator material on both surfaces, the stack 415 of the segments 416 finally removed by the removal device 403 also has a separator material on both sides.
  • the second removal device 419 places the segments 416 in the receptacles 422 of the workpiece carrier 406 before the stacks 415 are introduced. However, it is also conceivable for the second removal device 419 to place the segments 416 onto the stacks 415 from above after the stacks 415 have been inserted into the receptacles 422 .
  • a corresponding testing device is also provided in the second feed device 418, by means of which defective segments 416 are identified and removed into a second scrap reservoir 426.
  • Segment Machining Advantageous embodiments of a processing device for processing segments 501 of energy cells according to the sixth aspect of the invention are described below with reference to FIGS. 6.1 to 6.9.
  • a segment 501 can be seen in the form of an electrode which has electrical contacts 504 which are led outwards and have already been stamped into a predetermined shape.
  • two conductor lugs 502 and several adhesive strips 503 can be seen, which are attached to segment 501 in the processing device described below.
  • the segment 501 can be seen after it has passed through the processing device with the conductor lugs 502 and adhesive strips 503 arranged on it.
  • a processing device with a feed device 506, a fixing device 507 and various processing stations can be seen in FIG. 6.2.
  • the feeding device 506 comprises a multiplicity of workpiece carriers 505, in which the segments 501 to be machined are accommodated.
  • the workpiece carriers 505 are fed to the feed device 506 via an endless drive device 512, which can be formed, for example, by an endless belt, one or more endless belts or also endless chains.
  • the feeding device has a drive device, not shown, such as an electric motor, which drives the endless drive device 512 to rotate.
  • the fixing device 507 also includes an endless drive device 513 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 513 to rotate.
  • a large number of fixing elements 508 in the form of fixing stamps are provided on the endless drive device 513 .
  • control attachments 514 are provided, which are directly or indirectly coupled in terms of movement to the fixing elements 508 and run on a control device 515 in the form of a fixed control contour while the fixing elements 508 rotate.
  • the feeding device 506 can be seen enlarged, which feeds the workpiece carrier 505 with the segments 501 arranged therein.
  • the workpiece carriers 505 each have a receptacle 519 which in this case is open upwards on one side and into which the segments 501 are inserted in a preceding step.
  • the receptacles 519 are shaped in such a way that the segments 501 are secured therein against unintentional displacement in all lateral directions as far as possible.
  • additional holding elements or projections can be provided, which pre-fix the segments 501 in the receptacles 519 .
  • the drive devices of the feed device 506 and the fixing device 507 are synchronized with one another and drive the workpiece carrier 505 and the fixing element 508 in such a way that during the feed movement of the workpiece carrier 505, one fixing element 508 moves into the receptacle 519 of a workpiece carrier 505 and thereby exerts a pressure force the free surface of the segment 501 arranged in the receptacle 519 comes into contact.
  • each of the fixing elements 508 has a contact surface that is smaller than the opening of the receptacle 519 and smaller than the free surface of the segment 501 arranged in the receptacle 519 .
  • the segment 501 is then fixed by the attachment of the fixing element 508 in the receptacle 519 of the workpiece carrier 505.
  • the fixing elements 508 perform a revolving movement via the drive of the endless drive device 513, which is superimposed with a radial movement of the fixing elements 508 due to the shape of the control cam of the control device 515 and the control projections 514 running thereon.
  • This radial movement of the fixing elements 508 is designed such that the fixing elements 508 extend radially to fix the segments 501 and then remain in this position until the fixation of the segments 501 is to be canceled again after the segments 501 have passed through the processing stations.
  • the fixing elements 508 rest against the segments 501 when the workpiece carriers 505 pass through the processing stations and fix them in a defined position intended for processing. It is of particular advantage here that the segments 501 are first fixed in their position by the fixing elements 508 and are then processed in the processing stations in this fixed position without the fixing in between being canceled. The segments 501 are first fixed in one position by the fixing elements 508 and then processed in the first processing station. In the present case, this is a tape device 509, which can also be seen in FIG. 6.7, in which the segments 501 are provided with adhesive strips 503. The adhesive strips 503 further fix the segments 501 already fixed by the fixing elements 508 .
  • the segments 501 are additionally fixed to one another in this case by the adhesive strips 503.
  • the next processing station is a stamping device 510, which can also be seen in FIG. 6.8, in which the electrical contacts 504 are formed by a stamping process according to a predetermined shape. Since the segments 501 are fixed during the stamping and the further processing by the fixing elements 508, the electrical contacts 504 also have a defined shape in relation to the processing device and in particular in relation to the further processing stations. Furthermore, the segments 501 are exposed to a mechanical load during the punching process. So that the segments 501 do not slip during the action of the mechanical load and maintain their fixed position, they are fixed via the fixing elements 508 . The fixing elements 508 thus also serve to absorb reaction forces during the mechanical processing of the segments 501.
  • the next processing station is a welding device 511, which can also be seen in FIG. 6.9.
  • Conductor lugs 502 are welded to the electrical contacts 504 in the welding device 511 .
  • the segments 501 are fixed unchanged by the fixing elements 508 and that the electrical contacts 504 were formed in the same orientation of the segments 501 in the receptacle 519 of the workpiece carrier 505.
  • the conductor lugs 502 can thus be welded to the electrical contacts 504 in exactly this position of the segments 501 with a very high positional accuracy.
  • the next processing station is again a tape device 509, in which further adhesive strips 503 are specifically glued around the conductor lugs 502 welded to the electrical contacts 504.
  • the tape device 509 comprises a plurality of adhesive strips 503 wound into a roll 518, which after unwinding are deflected in a predetermined direction via a deflection in each case and are driven via eccentric rollers 516 for the wrapping movement around the segments 501 and the conductor lugs 502.
  • the processing device has two processing stations with an identical function in an adjacent arrangement, so that two consecutive workpiece carriers 505 with segments 501 arranged therein for processing the segments 501 are arranged in processing stations with an identical function .
  • the processing capacity of the processing device can be increased and, in particular, doubled.
  • the workpiece carriers 505 with the segments 501 arranged therein are moved through the processing device via the endless drive device 512 of the feed device 506 in a clocked feed movement, with the workpiece carriers 505 always skipping a processing station in the movement of a cycle due to the double arrangement of the processing stations.
  • the workpiece carriers 505 and/or the fixing elements 508 can be driven individually in addition to or as an alternative to the drives via the endless drive devices 512 and 513 via drive devices that are independent of one another.
  • the processing device has been described on the basis of an embodiment with stationary processing stations and workpiece carriers 505 traveling through the processing stations and fixing elements 508 moving with them. However, it is also readily possible to move the machining stations along with the workpiece carriers 505, at least over a short distance. It is only important that the segments 501 are fixed during the machining processes via the fixing elements 508 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 machining of the segments 501 always takes place in the same position of the segment in the receptacle 519 of the workpiece carrier 505.
  • the fixing elements 508 are designed here as fixing stamps and fix the segments 501 by exerting a compressive force on the segments 501 arranged in the receptacles 519 of the workpiece carrier 505 and thereby pressing the segments 501 into the receptacle 519 of the workpiece carrier.
  • a shearing stress is exerted on the segments 501 in the stamping points, which is converted into a tensile stress in the segments 501. So that the segments 501 do not slip laterally under these acting tensile forces, they are additionally fixed in their position via the fixing elements 508 .
  • This pure pressing force of the fixing element 508 can also be supplemented or replaced by a form-fit fixing of the segments 501 via the fixing elements 508, in that these grip the segments 501, e.g. like a clamp.
  • the closed orbit on which the transport element 602 can be moved is a circular path.
  • Figure 7.1 shows a machine 601 for manufacturing a unit 610 of the energy cell manufacturing industry.
  • the unit 610 comprises a cell stack 604 and a pouch film 603 enclosing the cell stack.
  • the cell stack 604 comprises a stack of segments. These segments are each alternating anode sheets and cathode sheets, also referred to as electrodes, separated from one another by separator sheets, also made as segments.
  • the machine 601 in Figure 7.1 comprises a feed device 607, a rotation device 605, a delivery device 611 and a processing device 609.
  • the pouch film 603 together with the cell stack 604 is transferred in a feed section 608 to a transport element 602 of the rotation device 605 by means of the feed device 607 .
  • the feed device 607 in turn comprises a first and a second feed part 607a and 607b.
  • the first feed part 607a is set up to convey the pouch film 603 to a wrapping device 625, while the second feed part 607b is used to convey the cell stack 604 in the direction of the wrapping device 625.
  • the pouch film 603 and the cell stack 604 are thus fed to the wrapping device 625 by means of the first and second feed parts 607a and 607b.
  • the wrapping device 625 includes a first gripping element 626, with which the pouch film 603 can be pulled into the wrapping device 625, and a tensioning device 638, with which the pouch film 603 can be held in a tensioned position.
  • the pouch film 603 wound up on a spindle in this first embodiment can be cut into predefined sheets by means of a cutting device 620 as part of the first feed part 607a. The cutting process is preferably completed when the pouch film 603 is prestressed in the wrapping device 625.
  • a corresponding cell stack 604 is moved in the direction of the pouch film 603 by means of a conveying element 21 of the second feed part 607b.
  • the cell stack 604 is moved against the pouch film 603 by means of a second gripping element 623 of the feed device 607 , so that the pouch film 603 wraps around the cell stack 604 .
  • the cell stack 604 can already be transferred to the transport element 602 in a state wrapped by the pouch film 603 .
  • the cell stack 604 and the pouch film 603 thus already form a common unit 610 in the feed device 607, which is clearly shown in Figure 7.1 by the arrow 639, representing the material flow of the cell stack 604, and the arrow 618, representing the material flow of the pouch film 603 .
  • the actual transfer of the unit 610 consisting of pouch film 603 and cell stack 604 also takes place by means of the discontinuously operating second gripping element 623.
  • the rotation device 605 comprises a plurality of the transport elements 602 each comprising two jaws 617 for holding the unit 610 .
  • the jaws 617 are mounted such that they can be tilted relative to the rotation device 605, so that the clamping force acting on the unit 610 can be adjusted.
  • the pouch film 603 can be reliably held in position relative to the cell stack 604, so that the cell stack 604 is still wrapped in the pouch film 603.
  • the rotation device 605 is mounted such that it can rotate about its axis of rotation 606, so that the transport element 602 can be moved on a circular path by rotating the rotation device 605. On this circular path, the transport element 602 is then, starting from the feed section 608, via the processing device 609 to the discharge device 611 transported.
  • the axis of rotation 606 of the rotation device 605 is aligned horizontally in this exemplary embodiment.
  • a processing device 609 in the form of a sealing device is shown as an example.
  • the sealing device is set up to provide a sealing seam on overlapping surfaces of the pouch film 603 around the cell stack 604, so that the cell stack 604 is closed by the pouch film 603.
  • the sealing device comprises a base 612 with sealing jaws 613 pivoted relative to the base 612 so that the sealing jaws 613 can be pivoted onto the unit 610 .
  • the sealing jaws 613 have a thermocouple so that the required temperature for producing the sealing seam can be reached.
  • the sealing jaws 613 are set up to provide the pouch film 603 with a sealing seam on three sides, since the wrapping in the feed device 607 only requires a three-sided seal; a sealed seam is not required at the folded edge.
  • the transport element 602 After processing by the processing device 609, the transport element 602 is moved further on the circular path about the axis of rotation 606 to the delivery device 611.
  • the dispensing device 611 comprises a discontinuously operating third gripping element 624 and a continuously operating conveying element 622.
  • the sealed unit 610 can be removed from the transport element 602 by means of the third gripping element 624 and transferred to the conveying element 622.
  • the rotation device 605 does not rotate continuously but in a cycled manner so that it can be stopped for transferring the pouch film 603 and the cell stack 604 into and out of the transport element 602 .
  • FIG. 7.2 shows the first embodiment of the machine 601 from FIG. 7.1 in a first process step, in which the wrapping device 625 is filled with the pouch film 603.
  • the first gripping element 626 has drawn in the pouch film 603 .
  • it is additionally held by a tensioning device 638.
  • the pouch film 603 is thus pretensioned between the first gripping element 626 and the tensioning device 638 .
  • the pouch film 603 can then be shortened by the cutting element 620 to form a sheet of predefined size.
  • Figure 7.3 shows the first partial step of the insertion process of the unit 610 made of pouch film 603 and cell stack 604 in the transport element 2.
  • the cell stack 604 is moved against the cut pouch film 603 by means of the second gripping element 623, so that the pouch film 603 is placed around the cell stack 604 .
  • the wrapping device 625 comprises a pair of roller bodies 614, through which the cell stack 604 with the enclosing pouch film 603 is guided.
  • the rolling body pair 614 can be actively driven or passively mounted.
  • the first gripping element 626 can be used to pull the pouch film 603 back into the wrapping device 625.
  • the loose end of the unwound pouch film 603 that is produced after cutting is held by the tensioning element 638 so that it can be gripped by the gripping element 626 .
  • a unit 610 has already been transferred to one of the transport elements 602 in the feed section 608; this unit 610 is in the intermediate position between the feeding section 608 and the processing device 609. In this way, processing steps can be parallelized and the manufacturing process can be designed particularly efficiently.
  • FIG. 7.4 shows the second partial step of the process of inserting the unit 610 made of pouch film 603 and cell stack 604 into the transport element 602.
  • the second gripping element 623 is moved in the direction of the transport element 602 until the unit 610 can be transferred to it.
  • the jaws 617 of the transport unit 602 are then closed so that they can reliably hold the unit 610 in place.
  • the second gripping element 623 can be moved back into the starting position in the direction of an arrow 615 , with the unit 610 remaining in the transport element 602 .
  • the unit 610 held in the transport element 602 in this way is then transported on a circular path in the direction of the processing device 609, in that the rotation device 605 is rotated one cycle further.
  • FIG. 7.5 shows the first embodiment of the machine 601 in the process step of sealing using the processing device 609.
  • the sealing jaws 613 of the sealing device are pivoted relative to the base 612 in such a way that they enclose the jaws 617 of the transport element 602.
  • the pouch film 603 can be closed with a three-sided sealing seam.
  • the sealing jaws 613 are opened again, so that the rotation device 605 can be rotated further in the direction of an arrow 616 in order to convey the transport element 602 on the circular path to the delivery device 611.
  • Figure 7.6 shows the first embodiment of the machine 601 in the process step of transferring the unit 610 from the transport element 602 to the delivery device 611.
  • the rotation device 605 is first rotated in such a way that the transport element 602 can be reached by the third gripping element 624.
  • the jaws 617 of the transport element 602 are then opened, so that the third gripping element 624 can pull the sealed unit 610 out of the transport element 602 in a linear movement.
  • the sealed unit 610 is transferred to the conveying element 622 by means of the third gripping element 624 .
  • the rotation device 605 continues to rotate in the direction of the arrow 616 so that the empty transport element 602 can be filled again in the feed section 608 .
  • FIG. 7.7 shows a machine 601 according to a second embodiment, in which the pouch film 603 and the cell stack 604 are fed separately within the feed section 608 .
  • the feed section 608 is thus divided into a first partial area, in which the pouch film 603 is transferred to the transport element 602 by means of the first feed part 607a, and a second partial area, in which the cell stack 604 is transferred to the transport element 602 by means of the second feed part 607b.
  • the transport element 602 is rotated by rotating the rotation unit direction 605 after the transfer of the pouch film 603 to the transport element 602 from the first partial area to the second partial area, where the cell stack 604 is transferred to the transport element 602.
  • the first feed part 607a comprises a wrapping device 625, with which the pouch film 603 can be transferred to the transport element 602 in the wrapped state.
  • the wrapping device 625 can pre-tension the pouch film 603 over a surface area by means of the first gripping element 626 and the tensioning device 638 .
  • the cutting device 620 is then used to cut the pouch film 603 to a predefined size. Accordingly, the pouch film 603 can be unrolled from a spindle without having to be pre-cut.
  • An insert 633 then moves against the pouch film 603 in such a way that the pouch film 603 is taken along and wraps itself around the insert 633 . The insert 633 is moved in the direction of the transport element 602 until the wrapped pouch film 603 can be transferred to the transport element 602 .
  • the second feed part 607b For transferring the cell stack 604 in the first partial area of the feed section 608, the second feed part 607b comprises - as in the first exemplary embodiment - a conveying element 621 and the gripping element 623, with the actual transfer of the cell stack 604 to the transport element 602 being effected by the gripping element 623. In this way, the cell stack 604 can be pushed reliably between the folded sides of the pouch film 603 already positioned in the transport element 602 .
  • FIG. 7.8 shows a third embodiment of the machine 1, which differs only slightly from the embodiment shown in FIG. 7.7.
  • the pouch film 603 is provided by means of a pouch film stack 629, so that a cutting device 620 (cf. FIG. 7.7) can be omitted.
  • the already pre-cut sheets of pouch film 603 are lifted from the pouch film stack 629 by means of a first gripping element 626 and transferred to the wrapping device 625, via which the pouch film 603 is inserted into the transport element 602, as shown in FIG. 7.7.
  • FIG. 7.9 shows a fourth embodiment of a machine 1, which differs from the previous embodiments essentially in the structure of the rotation device 605.
  • the rotation device 605 is formed by a first and a second rotation plate 619a and 619b, so that a double plate is formed.
  • the rotary disks 619a and 619b are mounted such that they can rotate about the axis of rotation 606, and their axial spacing can be adjusted.
  • Jaws 617 which each form a transport element 602, are arranged in pairs on the mutually facing sides of the rotary plates 619a and 619b. Due to the axial adjustability of the rotation plates 619a and 619b, the axial distance between the jaws 617 and thus the clamping force exerted by them can also be adjusted accordingly.
  • the pouch film 603 and the cell stack 604 are transferred separately to the transport element 602.
  • the first feed part 607a comprises a transfer device 627, the design and functioning of which will be explained in more detail below with reference to FIGS. 7.10 and 7.11.
  • the transport element 602 is moved on to the second feed part 607b, where the cell stack 604 is pushed between the two sheets of pouch film 603, so that a unit 610 comprising the cell stack 604 and the pouch foil 603 is arranged in the transport element 602 .
  • the unit 610 is then moved through a processing device 609 in the form of a sealing device to a delivery device 611 by rotating the rotary device 605 .
  • the axis of rotation 606 of the rotation device 605 is aligned vertically in this exemplary embodiment.
  • the sealing device in FIG. 7.9 comprises two sealing jaws 613 which can be pivoted relative to the base 612 for the sealing process. Since the pouch film 603 is not transferred to the transport element 602 in a wrapped form in this exemplary embodiment, the sealing device must be set up to seal the pouch film 603 on four sides around the cell stack 604 .
  • FIG. 7.10 shows the transfer device 627 from FIG. 7.9 in detail in a first state, in which the uppermost layer of the pouch film 603 is picked up from the pouch film stack 629 by a holding means 628.
  • the holding means 628 is set up to hold a sheet of pouch film 603, which can be achieved, for example, by creating a negative pressure.
  • the holding means 628 is rotated through 180° about a second rotation axis 631, so that another holding means 628 can pick up another layer of the pouch film stack 629. In this way, two identical sheets of pouch film 603 can be accommodated.
  • FIG. 7.11 shows that the two sheets of pouch film 603 picked up in this way are transferred to the transport element 602 by rotating the holding means 628 about a first axis of rotation 630 by 180°.
  • the jaws 617 of the transport element 602 are also set up to hold the pouch film 603, for example by generating a negative pressure on the surface of the jaws 617.
  • the first axis of rotation 630 is aligned orthogonally to the second axis of rotation 631.
  • the first axis of rotation 630 is aligned parallel to the axis of rotation 606 of the rotation device 605, that is to say vertically. Accordingly, the second axis of rotation 631 is aligned horizontally.
  • FIG 7.12 shows the machine 601 according to a fourth embodiment during the feeding of the cell stack 604.
  • the rotation of the rotation device 605 moves the transport element 602 filled with pouch film 603 from the first partial area into the second partial area of the feed section 608, see Figure 7.9.
  • the cell stack 604 is transferred between the sheets of pouch film 603 held by the jaws 617 by means of the second feed part 607b comprising the conveying element 621 and the gripping element 623.
  • the double plate i. the axial distance between the rotation plates 619a and 619b is reduced, so that the jaws 617 press against the unit 610 made of pouch film 603 and cell stack 604.
  • the unit 610 can be moved reliably on the circular path by the rotation unit 605 without the position and/or alignment of the pouch film 603 relative to the cell stack 604 changing unintentionally.
  • FIG. 7.13 shows the machine 601 according to a fourth embodiment when the pouch film 603 is sealed by means of a processing device 609 in the form of a sealing device.
  • the processing device 609 is reached by the transport element 602 when it is rotated through 90° in the direction of the arrow 616, starting from the transfer point of the second feed part 607b.
  • the processing device 609 comprises a base 612 on which the sealing bar corners 613 are pivotably mounted.
  • the sealing jaws 613 can be heated so that they are set up for applying two sealing seams on the two short sides of the pouch film 603.
  • the sealing seam on the long sides of the pouch film 603 can be introduced by a heating element (not shown) of the base 612 and by a heating element (not shown) that is arranged opposite the base 612 .
  • the sealing seam is produced in a single process step, ie simultaneously.
  • the transport element 602 itself can represent part of the sealing device;
  • the transport element 602 can be heated, for example, in a locally defined area.
  • Figure 7.14 shows the machine 601 in a fourth embodiment during the removal of the sealed unit 610 and transfer to the delivery device 611.
  • the transport device 602 is rotated starting from the processing device 609 by rotating the rotation device 605 by 90° to the delivery device 611.
  • the transport element 602 opens, i.e. the two rotary discs 619a and 619b are moved apart in the axial direction, so that the clamping force acting on the unit 610 by the jaws 617 is released and the sealed unit 610 can be opened by means of the Gripping element 624 can be pulled out of the transport element 602.
  • the gripping element 624 then transfers the sealed unit 610 - as in the previous exemplary embodiments - to the conveying element 622.
  • the design of the feed device 607 and the delivery device 611 can deviate from the form shown here because they have to be adapted to the upstream and downstream processes.
  • the feed device 607 and/or the delivery device 611 can also be designed, for example, as a belt, drum and/or transport carriage.
  • rotation plate 619a and/or 619b can have further receptacles or transport elements, so that an even higher degree of parallelization of the individual production steps can be achieved.
  • the manufacturing process can thus be configured in multiple lanes.
  • Figure 7.15 shows a fifth embodiment of the machine 601, which is a modification of the fourth embodiment.
  • the machine 601 differs in particular in the feed device 607.
  • the first feed part 607a includes the transfer device 627, which in this case is set up to pick up only one sheet of pouch film 603 from the pouch film stack 629 and transfer it to the transport element 602. This is the pouch film 603 forming the top of the unit 610.
  • the transport element 602 is then moved by rotating the rotation device 605 about the axis of rotation 606 at an angle of 90° into the second partial area of the feed section 608, where the second feed part 607b transfers the cell stack 604 together with a layer of the pouch film 603 to the transport element 602 will.
  • This is the pouch film 603 forming the underside of the unit 610 .
  • the second feed part 607b comprises a further rotation device 655 whose axis of rotation 656 is aligned parallel to the axis of rotation 606 of the rotation device 605 .
  • the further rotation device 655 includes feed transport elements 652, with which the transport element 602 of the primary rotation device 605 can be charged.
  • the feed transport elements 652 are transported by a transfer 657 is filled with a layer of pouch film 603, the transfer device 657 working according to the same functional principle as the transfer device 627 and is also supplied by a pouch film stack 659.
  • the feed transport device 652 is filled with the cell stack 604, this being done with a conveying element 621 and a gripping element 623—as they are already known from the previous exemplary embodiments.
  • the cell stack 604 can thus also be placed in the feed transport element 652 in such a way that the cell stack 604 is surrounded by a pouch film 603 on one side.
  • the rotation device 655 is then rotated further until the infeed transport element 652 reaches the infeed section 608, in which the cell stack 604, surrounded on one side by the pouch film 603, is transferred to the transport element 602 of the rotation device 605, in which a layer of pouch film 603 is already arranged, so that in the supply section 608, the unit 610 comprising the cell stack 604 surrounded on both sides by a pouch film 603 is formed.
  • the transport element 602 is moved by rotating the rotation unit 605 about the rotation axis 606 along a circular path via the processing device 609 to the delivery device 611.
  • Figure 7.16 shows another machine 670 according to a first embodiment, comprising a first conveyor device 636 for conveying the cell stack 604 in a linear movement, and a second conveyor device 637 for conveying the pouch film 603.
  • the second conveyor device 637 is set up to transport the pouch film 603 to the cell stack 604 on the first conveyor device 36 so that the pouch film 603 at least partially encloses the cell stack 604, with the second conveyor device 637 comprising at least one rotation device 605 which is mounted such that it can rotate about a rotation axis 606 and is set up to move the pouch film 603 on a circular path to the To lead cell stack 604.
  • the rotating device 605 is a double disk comprising the first and the second rotating disk 619a and 619b, as is already known from FIGS. 7.9 and 7.12 to 7.14.
  • Figure 7.17 shows the machine 670 in a second embodiment.
  • a first conveying device 636 is also provided in this embodiment, with which the cell stacks 604 are conveyed in a linear movement.
  • the second conveyor device 637 comprises a first and a second rotation device 605 and 655, which each convey a sheet of the pouch film 603 on a circular path to the first conveyor device 636. In this way, a sheet of pouch film 603 can be brought together with the cell stack 604 at a first transfer point 634 so that it covers the upper side of the cell stack 604 .
  • the cell stack 604 is then guided along the material flow 639 by the first conveyor device 636 to the further rotation device 655, where at a second transfer point 635 another sheet of pouch film 603 is brought together with the cell stack 604, so that the underside of the cell stack 604 is also covered with a pouch film 603 is covered.
  • the respective pouch films 603 lie overlapping on the upper side and underside of the cell stack 604, so that the overlapping sections of the pouch film 603 around the cell stack 604 can be provided with a sealing seam in a sealing device that follows in the process and is not shown .
  • the two rotation devices 605, 655 are single discs, as are already known from the embodiment according to FIG. 7.15.
  • the transfer devices 627 and 657 are also already known from the embodiment according to FIG. 7.15.
  • Figure 7.18 schematically shows a method 660 for manufacturing the unit 610 using the machine 601 according to the first to fifth embodiments; see figures 7.1 to 7.15.
  • Method 660 includes the following method steps:
  • a first method step a the cell stack 604 and the pouch film 603 are transferred to the transport element 602 in the feed section 608, so that the pouch film 603 completely encloses the cell stack 604.
  • a method step b) the transport element 602 is moved on a circular path around the axis of rotation 606 of the rotation device 605 until it reaches the processing device 609 .
  • a method step c) the processing of the unit 610 of cell stack 604 and pouch film 603 takes place, for example by means of a sealing device, so that the cell stack is completely sealed within the pouch film 603.
  • the pouch film 603 is closed around the cell stack 604 with a sealing seam.
  • the transport device 602 is moved on a circular path around the axis of rotation 606 of the rotation device 605 until it reaches the delivery device 611 .
  • the processed unit 610 made of cell stack 604 and pouch film 603 is transferred from the transport element 602 to the delivery device 611 .
  • the closed unit 610 can then be further processed in a subsequent method step. This can include, for example, filling the pouch with an electrolyte so that, for example, a lithium-ion battery or a corresponding preliminary stage of a lithium-ion battery is formed. The filling can take place, for example, by means of a syringe or by partially separating and resealing the sealing seam.
  • the machine 710 for producing cell stacks comprises a feed section 711 for feeding starting materials, namely essentially endlessly fed separator webs 780, 781 and electrodes or electrode sheets, namely anode and cathode sheets, to a subsequently arranged collecting and connecting section 712, in which the separator tracks 780, 781 and electrodes are brought together and placed one on top of the other.
  • the gathering and bonding section 712 includes a bonding device 714 that bonds the superimposed materials together to form a continuous composite separator-electrode web 784 .
  • a cutting and stacking section 713 follows in the conveying direction behind the collecting and connecting section 712. This comprises a cutting device 715 for cutting the separator-electrode composite web 784 into individual composite units, for example monocells, and a stacking station 728 for stacking the composite units to form cell stacks .
  • the feeding section 711 includes electrode manufacturing sections 718, 719 for manufacturing electrodes, namely an anode manufacturing section 718 for manufacturing individual anode sheets or anodes, and a cathode manufacturing section 719 for manufacturing individual cathode sheets or cathodes.
  • the electrode production sections 718, 719 are preferably constructed in the same way. In the following, the cathode manufacturing section 719 will be described as an example.
  • the electrode manufacturing sections 718, 719 each have a cutting apparatus 720.
  • FIG. The rotating cutting apparatus 720 is used to cut the endlessly fed electrode web, here the cathode web 783, into individual electrodes, here cathodes.
  • the cutting apparatus 720 comprises a knife shaft 721 and a cutting drum 722.
  • the knife shaft 721 is equipped with knives along its circumference. Corresponding grooves are provided on the cutting drum 722 around its periphery.
  • the knife shaft 721 is arranged tangentially to the cutting drum 722 .
  • the rotary drives of the knife shaft 721 and the cutting drum 722 are coordinated in such a way that a knife that comes into the contact area of the knife shaft 721 and the cutting drum 722 engages in a groove of the cutting drum 722 in order to cut the electrode track 783.
  • the electrodes cut in this way are conveyed further by the cutting drum 722 by means of a vacuum and delivered to a subsequent transport drum 725 .
  • the electrodes are held on the transport drum 725 with a vacuum and conveyed further by rotation.
  • the pitch change drum 726 serves to provide the electrodes 795 with a distance from one another in the longitudinal direction.
  • the cut electrodes and the uncut separator films 780, 781 are placed on the collecting device 717, which is embodied here as a collecting drum 727, in a defined sequence at different points on the circumference.
  • the material formation consisting of separator webs 780, 781 and electrodes inserted between them are conveyed further by the rotary-driven collecting drum 727 and connected to one another by means of a connecting device 714, here a laminating device with laminating roller 729, whereby a uniform, endless separator-electrode composite web 784 is produced.
  • the result is therefore an endless web 784 of cut and positioned electrodes, which are connected to the endless separator films 780, 781 by bonding and/or laminating.
  • Heating device 730 may be provided.
  • a cooling device 731 for example a cooling drum 771, can then be provided for the separator-electrode composite web 784.
  • a test section 732 can be provided between the connecting device 714 and the cutting device 715, which has one or more test devices 733, in particular for testing the positions of the anodes and cathodes in the composite web 784.
  • the composite web 784 is cut into individual separator-electrode composite units by means of the cutting device 715, as a result of which monocells are produced.
  • the cutting device 715 is advantageously constructed in the same way as the cutting devices 720 described above and preferably comprises a cutting drum 734 with grooves 736, over which the composite web 784 is guided, and a knife roller 735 with knives 737, which cut the composite web 784 by engaging in the grooves 736 .
  • the cutting and stacking section 713 preferably includes a subsequent test drum 738, on which electrical properties of the individual composite units or monocells are measured using a corresponding test device.
  • a further transport drum 739 can be provided following the test drum 738 .
  • the cutting and stacking section 713 preferably comprises an ejection drum 740 following the at least one test drum 738.
  • Composite units or monocells 91 can be ejected from the ejection drum 740, preferably downwards. This will be explained in more detail later.
  • the subsequent drum system of the stacking station 728 is used to stack the composite units or monocells 91 into cell stacks.
  • One or more removal points 750 are advantageously provided at one or more positions along the product flow in the machine 710, at which product segments such as electrode sheets or separator-electrode composite units can be removed from the product flow, with each removal point being assigned a corresponding delivery device 763.
  • the removal points 750 and the delivery devices 763 are preferably arranged behind corresponding cutting positions in the conveying direction.
  • a removal point 750 and a delivery device 763 for removing and ejecting cut anodes from the product flow are provided in the conveying direction behind the knife roller 721 for cutting the anodes.
  • a corresponding removal point and discharge device for removing and ejecting cut cathodes from the product flow can be provided downstream of the knife roller 723 of the cathode production section 718 .
  • a removal point 750 and a delivery device 763 for removing and ejecting cut composite units from the product flow are advantageously provided in the conveying direction behind the knife roller 735 for cutting separator-electrode composite units.
  • Each delivery device 763 is preferably realized in a transport device, for example a transport drum of the machine 710.
  • a dispensing device 763 is implemented in the transport drum 725, which can therefore also be referred to as a dispensing drum 752.
  • the dispensing device 763 is realized in an analogous manner in the ejection drum 740, which can therefore also be referred to as the dispensing drum 752.
  • the position of the respective delivery devices 763 in the product flow is variable and can be determined, for example, depending on the structural conditions.
  • the electrode dispensing device 763 can alternatively be realized in the cutting drum 722 or the pitch-changing drum 726; the composite unit dispenser 763 may alternatively be implemented in one of the drums 734, 738 or 739.
  • the picking positions are also dependent on time management. For example, it must be ensured that the ejection-generating information has already been processed and the delivery device can be actuated in sequence when the product to be ejected is guided past there.
  • the extraction points can be located at any suitable position in the machine and are not restricted to the transport drum 725 or the ejection drum 740 in FIG. 8.1.
  • the product segments 754 that are removed from the product flow fall down from the discharge drum 752 due to the force of gravity, for example, and are picked up by a collecting device 756 .
  • the collecting device 756 preferably comprises one or more collecting containers 757 into which the removed product segments 754 fall due to the force of gravity.
  • each removal point 750 or each delivery device 763 is assigned a corresponding collection container 757.
  • the collection container or containers 757 can be removed from the machine manually or automatically. For example, the collecting container(s) 757 can be moved, adjusted, moved or swiveled out of the machine.
  • the collecting device 756 comprises a collecting container 758 that can be adjusted, moved or moved between several removal points 750, for example by means of an electric motor.
  • the fixed assignment between collecting container and removal positions according to FIG. 8.1 is canceled here.
  • the collection container 758 can advantageously be moved out of the machine 710 through a sluice 759, which is only shown schematically.
  • a plurality of movable collecting containers 758 can be provided in order to increase the removal capacity.
  • a collection container 758 that has been moved out of machine 710 and emptied can, for example, be returned to machine 710 on a ring course or in the opposite direction will drive in.
  • the collecting device 756 comprises a driven conveyor device 760, here for example an endless conveyor belt, which extends between a plurality of removal points 750 and/or through a lock 759 into the machine environment 765.
  • a driven conveyor device 760 here for example an endless conveyor belt, which extends between a plurality of removal points 750 and/or through a lock 759 into the machine environment 765.
  • One or more receptacles 757 may be provided on the conveyor belt.
  • the conveyor device 760 or the conveyor belt can also be set up without a collecting container 757 for receiving the product segments 754 that have been removed.
  • Product segments 754 picked up by the conveyor device 760 can advantageously be conveyed out of the machine 710 through the lock 759 .
  • FIG. 8.4 shows an embodiment of a delivery drum 752, which is driven to rotate in the direction of rotation R and is set up to transport product segments 782 by means of vacuum.
  • the delivery drum 752 has a vacuum device 741, which is set up to supply the lateral surface 742 of the delivery drum 752 in order to hold product segments 782 there by means of suction.
  • the delivery drum 752 is divided into six sectors corresponding to an angular distance of 60° between two product segments 782, other divisions with more or fewer sectors being possible.
  • the vacuum device 741 comprises a central vacuum reservoir 743, for example, which can be tubular, for example, and vacuum lines 744, which connect the vacuum reservoir 743 to the lateral surface 742 of the dispensing drum 752.
  • a switchable valve 745 is provided in each vacuum line 744 and can be controlled individually by a control device 790, for example the machine control.
  • the valves 745 are arranged in the rotating part of the discharge drum 752 and consequently rotate with the drum jacket 742 and with the product segments 782 held thereon.
  • a product segment 782 in the product flow of the machine 710 For transporting a product segment 782 in the product flow of the machine 710 from a first peripheral position (in Fig. 8.4, for example, at 9 o'clock), where the product segment 782 is taken over by an upstream conveyor, to a second peripheral position (in Fig. 8.4, for example, at 3 o'clock) , where the product segment 782 is delivered to a downstream conveying device, the associated valve 745 is open, so that negative pressure is applied to the corresponding part of the lateral surface 742. To deliver the product segment 782 to the downstream conveyor, the valve 745 is closed in the second circumferential position (e.g. at 3 o'clock) and then opened again before the 9 o'clock position is reached in order to be able to receive another product segment 782.
  • the valve 745 is closed in the second circumferential position (e.g. at 3 o'clock) and then opened again before the 9 o'clock position is reached in order to be able to receive another
  • the dispensing drum 752 has an ejection or dispensing position 750 at, for example, 6 o'clock. If a specific product segment 782 is to be removed from the product flow, the control device 790 controls the corresponding valve 745 as a result of an ejection request by means of a switching signal when the product segment 782 to be removed has reached the delivery position 750 in order to close the corresponding valve 745. Due to the lack of negative pressure at the delivery position 750, suction force is no longer exerted on the product segment 782 to be removed; this can fall down due to gravity and is thus removed from the product flow away. The valve 745 is opened again before the 9 o'clock position is reached in order to be able to receive another product segment 782.
  • product segments 782 that are to be ejected can therefore be separated from the vacuum supply from a specific circumferential position (here 6 o'clock) and in this way be safely removed from the delivery drum 752.
  • FIG. 8.5 Another embodiment of a dispensing drum 752 is shown in Figure 8.5.
  • a vacuum device 741 is provided in order to hold and transport product segments 782 on the lateral surface of the delivery drum 752 by means of vacuum.
  • the vacuum device 741 can be designed here in the form of one or more spatially fixed sectors.
  • the vacuum sector extends in the lower half of the discharge drum 752 between 9 o'clock (takeover from an upstream conveyor) and 3 o'clock (transfer to a downstream conveyor).
  • a spatially fixed compressed air line 746 with a switchable valve 747 arranged therein is provided, the compressed air line 746 opening out at or in the area of the removal position 750 .
  • the valve 747 in the compressed air line 746 is closed during normal production operation. If a product segment 782 is to be ejected from the delivery drum 752, the control device 790 controls the valve 747 in order to open it.
  • the compressed air then flowing out of the mouth of compressed air line 746 breaks or neutralizes the vacuum generated by vacuum device 741 locally at removal position 750, so that the suction force on product segment 782 is eliminated and product segment 782 can fall out of the product flow due to gravity.
  • the delivery device 763 configured as in FIG. 8.5 is supplemented by a receiving device 724 with a receiving drum 748, which is arranged in the area of the delivery position 750 of the delivery drum 752 tangentially to the latter.
  • the receiving drum 748 is preferably embodied as a segmented drum and has a vacuum sector 749 in a first peripheral section, for example in the form of a cam, which here extends, for example, by about 50°, and in a second peripheral section a vacuum-free sector 761, which here, for example, extends around extends the remaining 310°.
  • the vacuum sector 749 is supplied with vacuum via the central vacuum reservoir 762, for example.
  • a first switch position which is not shown in FIG. 8.6, the rotational position of the receiving drum 748 is set such that the vacuum sector 749 faces away from the delivery drum 752 and is therefore not in an operative relationship with the delivery drum 752.
  • the negative pressure-free sector 761 of the receiving drum 748 is in the delivery position 750 of the delivery drum 752.
  • the receiving drum 748 is thus switched to be non-functional and the parts held on the delivery drum 752 and passing through the delivery position 750
  • the product segments 782 are conveyed further on the delivery drum 752, here for example until 3 a.m. (first partial flow).
  • the vacuum sector 749 of the receiving drum 748 is pivoted in the direction of rotation R' into the area of the delivery position 750 of the delivery drum 752 (see Figure 8.6).
  • the valve 747 is opened by the control device 790 and the delivery position 750 is pressurized with compressed air in order to break the vacuum generated by the vacuum device 741 there (second switch position). Since the delivery drum 752 no longer exerts a suction force on the product segment 782 located in the delivery position 750, this is sucked in and taken over by the vacuum sector 749 of the receiving drum 748.
  • the product segment 782 is conveyed further and can be delivered to a conveying device (not shown) arranged downstream of the receiving drum 748 (second partial flow).
  • the negative pressure of the delivery drum 752 is broken or neutralized by means of compressed air in order to deliver a product segment 782 to the receiving drum 748.
  • the vacuum of the dispensing drum 752 need not be reduced to zero. It is generally sufficient for the transfer if the vacuum of the receiving drum 748 exerts a stronger suction force on the product segment 782 than the vacuum of the delivery drum 752.
  • FIG. 8.7 A further embodiment of a device for branching or dividing a product flow into two partial flows, i.e. a product diverter in the machine 710, is shown in FIG. 8.7.
  • both the dispensing device 763 and the receiving device 724 are designed as in FIG. 8.5.
  • the receiving drum 748 thus also has a vacuum device 766 supplied with vacuum from a vacuum reservoir 772 in order to hold and transport product segments 782 on the lateral surface 767 of the receiving drum 748 by means of vacuum.
  • the suppression device 766 may be embodied in the form of one or more solid sectors.
  • the vacuum sector extends in the right half of the receiving drum 748 between 12 o'clock (possibly taken over by the delivery drum 752) and 6 o'clock (transfer to a downstream conveyor). Furthermore, a stationary compressed air line 768 with a switchable valve 769 arranged therein is provided, the compressed air line 768 opening out at or in the area of a receiving position 770 of the receiving drum 748 .
  • the control device 790 controls the valves 747, 769 in such a way that at any time one of the valves 747, 769 is open and the other valve 769, 747 is closed.
  • valve 769 is opened and valve 747 is closed (first switch position)
  • the compressed air emerging from compressed air line 768 breaks the negative pressure generated by vacuum device 66
  • receiving drum 748 is deactivated and the items held on delivery drum 752 and the delivery position 750 product segments 782 passing through are conveyed further on the delivery drum 752, here for example until 3 a.m. (first partial flow).
  • the valve 747 is open and the valve 769 is closed (second switch position)
  • the compressed air emerging from the compressed air line 746 breaks the negative pressure generated by the negative pressure device 741 .
  • a device for branching or dividing a product flow can alternatively be produced starting from the delivery device 763 designed according to FIG. 8.4 by adding a receiving device 724 as designed in FIG. 8.6 or FIG. 8.7.
  • the central element of the dispensing device 763 in the form of a dispensing drum 752 was described.
  • Other configurations are possible, for example in the form of a discharge belt conveyor. The same applies to the design of the receiving device 724.
  • FIG. 9.1 shows an advantageous exemplary embodiment of an intermediate product 810 for the production of composite elements 830 in the energy cell-producing industry in a schematic representation.
  • the intermediate product 810 has a conductor foil 811 that is partially coated with an anode material 812 .
  • the coated base area of the conductor foil 811 is rectangular in this exemplary embodiment.
  • An uncoated contact tab 813 of the conductor foil 811 protrudes on a first edge side 820 .
  • Two retaining tabs 814 of the conductor foil 811 are provided on a second edge side 821, which lies opposite and parallel to the first edge side 820.
  • the two holding tabs 814 are arranged in the corners of the second edge side 821, each with a third edge side 822, which are aligned perpendicularly to the first and second edge side 820, 821.
  • the two retaining tabs 814 are also symmetrical to a central axis 823, the central axis 823 being perpendicular to the third edge side 822.
  • FIG. 9.2 shows a further exemplary embodiment of an intermediate product 810 for the production of composite elements 830 in the energy cell-producing industry.
  • the exemplary embodiment in FIG. 9.2 is shown rotated in relation to FIG. 9.1 and also has a partially coated conductor foil 815 with an uncoated contact tab 817 on a first edge side 820.
  • the conductor foil 815 is coated with a cathode material 816 .
  • Two retaining tabs 818 arranged symmetrically to a central axis 823 are also provided on a second edge side 821, which is aligned parallel to the first edge side 820.
  • FIG. 9.3 shows another exemplary embodiment of an intermediate product 810, the contact tab 813, 817 and the two retaining tabs 814, 818 each having a through hole 824 that can be used to align and/or position the intermediate product 810.
  • the through-holes 824 can also be used to receive and hold the intermediate product 810 .
  • FIG. 9.4 shows an exemplary embodiment of a composite element 830 with two intermediate products 810 with a conductor foil 811 coated with anode material 812 and a conductor foil 815 coated with cathode material 816.
  • the two intermediate products 810 are separated in the composite element 830 in a stacked arrangement by a separator film 825 arranged in between.
  • the coating with cathode material 816 and anode material 812 faces separator film 825 in each case.
  • Contact tab 813 of conductor foil 811, arranged at the top in Figure 9.4, and contact tab 817 of conductor foil 815 are provided opposite one another in composite element 830 and each protrude beyond separator foil 825, so that, for example, electrical contact can be made with contact tabs 813, 817 independently of of the separator film 825 can take place. Furthermore, the retaining tabs 814, 818 can be seen, which protrude beyond the separator film 825 for handling independently of the separator film 825.
  • the holding tabs 814, 818 can be used in a simple manner in a production process, for example for producing the stacked arrangement of the composite element 830, in order to grip or fix an intermediate product 810 or a composite element 830 with such an intermediate product 810.
  • the gripping can be done, for example, with a mechanical gripper and/or a vacuum-based gripper as the fixing means.
  • the contact tabs 813, 817 can also be gripped, which in the illustrated exemplary embodiments with retaining tabs 814, 818 lying opposite the contact tabs 813, 817 is advantageous for receiving the intermediate element 810.
  • further holding tabs 814, 818 can also be provided, for example next to the contact tab 813, 817 on the first edge side 820.
  • the individual intermediate products 810 can be picked up, moved and/or rotated quickly and then set down precisely by means of the gripped holding tabs 814, 818 and, if necessary, the gripped contact tabs 813, 817.
  • the coating with anode material 812 or cathode material 816 on the conductor foils 811, 815 and in particular their surface is not contacted by using the holding tabs 814, 818 when picking up, so that any negative influence through handling can be avoided.
  • FIG. 9.5 shows a schematic representation of a machine 835 for handling intermediate products 810 or composite elements 830, with various steps in a process sequence being represented.
  • the process flow is from right to left in Figure 9.5.
  • a separator film 825 is provided, see right, on which a conductor film 815 coated with a cathode material 816 is placed in a next step.
  • the conductor foil 815 and thus the entire intermediate product 810 can be picked up in the machine 835 at the holding tabs 818 and the contact tabs 817 and placed on the separator foil 825 that is conveyed onward.
  • a further separator film 825 is placed on the intermediate element 810 with cathode material 816.
  • the separator film 825 does not protrude beyond the retaining tabs 818 and the contact tab 817, so that these are available for further handling even with a separator film 825 in place.
  • FIG. 9.5 On the left in FIG. 9.5, another intermediate product 810 is placed on the separator foil 825, which comprises a conductor foil 811 with an anode material 812, which cannot be seen in the illustration.
  • the retaining tabs 814 and the contact tab 813 protrude beyond the separator film 825 arranged underneath, so that when the intermediate product 810 is laid down by means of the retaining tabs 814, the separator film 825 is not in the way, particularly when using a pincer gripper.
  • FIG. 9.6 shows a schematic representation of a machine 831 for producing an intermediate product 810, a conductor foil 811, 815 having an uncoated area 827 on a first and second edge side 820, 821. At least one section 828 of the conductor foil 811, 815 is separated from the uncoated area 827 in the machine 31 on the first edge side 820, for example by punching, so that one or more contact tabs 813, 817 are formed.
  • FIG. 9.7 shows a further schematic representation of the machine 831, in which the conductor foil 811, 815 is cut to form a third edge side 822, which is aligned perpendicular to the first edge side 820. Intermediate products 810 can therefore be separated, for example.
  • the retaining tabs 814, 818 are provided in the corners of the second and third edge sides 821, 822, which in this example are simultaneously cut perpendicularly to the first edge side 820.
  • the conductor foil 811, 815 can first be cut perpendicularly to the first edge side 820 in the machine 831, with only then a section 828 of the conductor foil 811, 815 being separated to form two retaining tabs 814 in this exemplary embodiment.
  • Figure 9.8 shows an alternative embodiment for solving the object of the invention, wherein a composite structure
  • 840 of the energy cell producing industry is shown in a plan view. It is a formation or a stacked structure of at least partially coated conductor foils 811, 815, which are at least partially coated with an anode material 812 or a cathode material 816. At least one separator film 825 for separating the anode material 812 and the cathode material 816 is also provided.
  • the respective layers in the shown stacked structure of the composite structure 840 have a centrally arranged recess 841 which have different opening widths or also different diameters.
  • the opening widths are selected in such a way that the lowest layer in the structure, for example an uncoated area of a conductor foil 811, has the smallest opening width or, alternatively, no cutout.
  • the overlying layers are then each provided with a preferably concentric recess which has at least the same opening width and preferably a larger opening. About this staggered in size recess
  • every layer of the composite structure 840 can be picked up by means of a vacuum or negative pressure. If all layers of the stacked structure have an exposed surface up, each layer of the entire composite structure 840 can be held in precise position with respect to one another, for example by means of a vacuum gripper. In an advantageous exemplary embodiment, four vacuum holding points can be provided for four different layers of a composite structure 840 . Furthermore, the laminating process step can be dispensed with. In this way, for example, a mono cell can be constructed with one hole in each layer.
  • FIG. 10.1 shows an advantageous exemplary embodiment of an intermediate product 922, which shows a composite element 920 in a pouch 910.
  • the pouch 910 is formed by a pouch film 911 which closes the composite element 920 from both sides with a circumferential sealing seam 912 and thus seals the composite element 920 in the pouch 910 .
  • the pouch 910 also has two contact tabs 923, which are routed through the sealing seam 912 and produce the electrical connection to the electrodes of the composite element 920 in the pouch 910.
  • the electrodes of opposite polarity of the composite element 920 are each separated from one another by a separator or a separator layer of the composite element 920 .
  • the pouch 910 has a dry composite element 920, ie there is no liquid electrolyte 921 in the sealed pouch 910.
  • an intermediate duct 922 in particular for the production of a battery cell, which is sealed gas-tight by the sealed pouch 910, so that the pouch 910 or the intermediate product 922 can be stored or transported in the ambient air without requiring special air conditioning of the ambient air for protection the materials of the composite element 920, in particular the active cathode and/or anode materials.
  • a section of the sealing seam 912 is a temporary sealing seam 913, which seals the pouch 910 but is only intended for a temporary sealing.
  • the temporary sealing seam 913 is arranged in the pouch 910 at a distance from the contour of the composite element 920, so that the composite element 920 does not completely fill the base area enclosed by the sealing seam 912.
  • the composite element 920 can cover, for example, 50% to 70% of the area enclosed by the sealing seam 912 with the temporary sealing seam 913 . The remaining free base area results in a free pocket in the pouch 910.
  • the peripheral sealing seam 912 has a rectangular shape, with the preliminary sealing seam 913 forming at least one side of the sealing seam 912 .
  • the section of the sealing seam 912 that forms the preliminary sealing seam 913 can also include, for example, parts of the two short sides of the rectangle corresponding to the exemplary embodiments in the figures.
  • the pouch 910 in the exemplary embodiment in FIG. 10.1 does not yet have any liquid electrolyte 921, but the preliminary sealing makes it possible to carry out the pouch 910 in this state as an intermediate product 922 from an area with strictly controlled atmospheric conditions.
  • the intermediate product 922 can be transported accordingly, for example within a machine 930 or a production plant, or from one machine 930 to another machine 931, see Figures 10.12 and 10.13, for further processing, in which case the environmental conditions can be kept within wider limits.
  • FIG. 10.2 shows the pouch 910 or the intermediate product 922 of FIG. 10.1, the pouch 910 again being in controlled atmospheric conditions, so that the pouch 910 can be opened without damaging active materials of the composite element 920, for example due to excessive humidity.
  • the intermediate product 922 or the pouch 910 is therefore opened again at a dividing line 924, with the sealing seam 912 being cut through at two points and the preliminary sealing seam 913 being severed.
  • the opened pouch 910 can then be filled with a liquid electrolyte 921 .
  • the pouch 910 filled with a liquid electrolyte is then sealed with a final sealing seam 914.
  • the final sealed seam 914 is preferably a section of the sealed seam 912 which connects the two parts of the pouch film 911 to one another, for example by fusing.
  • the composite element 920 with a liquid electrolyte 921 is thus sealed in the pouch 910 with a sealing seam 912, 914 close to the contour.
  • the protruding remainder of the pouch 910, which is separated from the pouch 910 filled with electrolyte 921 by the final sealing seam 914, is then separated at the further separating line 925.
  • FIGS. 10.4, 10.5 and 10.6 show another exemplary embodiment of an intermediate product 921 with a dry composite element 920 in a pouch film 911 with a sealed seam 912, a section of the sealed seam 912 representing a temporary sealed seam 913.
  • the intermediate product 922 which can be transported under expanded atmospheric conditions is shown in FIG. 10.4.
  • the intermediate product 922 has an additional, first, interrupted sealing seam 915, which runs through the pocket in the pouch 910 formed by the preliminary sealing seam 913.
  • the first interrupted sealing seam 915 has three interruptions 917 in this exemplary embodiment. The first interrupted sealing seam 915 therefore does not close the pouch 910 or does not close it completely.
  • FIG. 10.5 shows the intermediate product 922 from FIG. 10.4, which is to be opened again after transport or storage for filling with a liquid electrolyte 921.
  • the pouch 910 is separated and opened along the symbolic separating line 924, which is arranged between the preliminary sealing seam 913 and the first interrupted sealing seam 915. Accordingly, the three interruptions 917 in the first interrupted sealing seam 915 form openings in the pouch 910 through which a liquid electrolyte 921 can be filled.
  • the first interrupted sealing seam 915 can increase the stability of the pouch 910 when it is filled with a liquid electrolyte 921.
  • the pouch 910 After filling with a liquid electrolyte 921, the pouch 910 is closed with a final sealing seam 914, which runs as close as possible to the contour of the composite element 920.
  • the symbolic dividing line 925 which runs between the final sealing seam 914 and the first interrupted sealing seam 915, the remaining part of the pouch 910 or the pouch film 911 is separated, as a result of which the composite element 920 with an electrolyte 921 in a pouch 910 is completed.
  • FIGS. 10.7, 10.8 and 10.9 show an exemplary embodiment analogous to FIGS. 10.4, 10.5 and 10.6, a second interrupted sealing seam 916 being provided in the pouch 910 parallel to the first interrupted sealing seam 915.
  • the second interrupted sealing seam 916 is arranged between the composite element 920 and the first interrupted sealing seam 915 .
  • the first and second interrupted sealing seam 915, 916 each have three interruptions 917, which in turn correspond to one another, so that three opening axes result through the first and second interrupted sealing seam 915, 916.
  • Three passage elements 918 are inserted into the three interruptions 917 and are held in the first and second interrupted sealing seam 915, 916.
  • the passage elements 918 keep the interruptions 917 open.
  • the passage elements 918 are arranged within the pouch 910 closed or sealed by the provisional sealing seam 913.
  • a symbolic separating line 924 is drawn in FIG. 10.8, at which the pouch 910 is opened for filling with a liquid electrolyte 921 by cutting the pouch 910 open. This exposes the passage elements 918 through which the pouch 910 with the dry composite element 920 can be filled with a liquid electrolyte 921 .
  • the passage elements 918 simplify, in particular, automatic filling of the pouch 910.
  • the pouch 910 is then closed with a final sealing seam 914, which is arranged between the composite element 920 and the second interrupted sealing seam 916.
  • a final sealing seam 914 which is arranged between the composite element 920 and the second interrupted sealing seam 916.
  • the rest of the pouch film 911 can be separated with the first and second interrupted sealing seam 915, 916 and the passage elements 918.
  • FIG. 10.10 shows a further exemplary embodiment of an intermediate product 922 with a dry composite element 920 in a pouch 910, the pouch 910 being closed with a temporary sealed seam 913, which is arranged at a distance from the composite element 920.
  • Three valves 919 are inserted in the provisional sealing seam 913, which close the pouch 910 but still allow the pouch 910 to be filled with a liquid electrolyte 921.
  • the pouch 910 is finally closed with the final sealing seam 914, the final sealing seam 914 being provided close to the contour of the composite element 920.
  • the provisional sealing seam 913 can then be separated from the pouch 910 at the separating line 925 together with the valves 919 used.
  • FIG. 10.12 shows a schematic of a machine 930, 931 for carrying out the method for producing a composite element 920 with a preferably liquid electrolyte 921 in a pouch 910.
  • the method steps for production can be carried out, it being possible for the pouch 910 to be produced with a dry composite element 920 from a particularly controlled atmosphere due to the preliminary sealing seam 913 .
  • FIG. 10.13 shows a further schematic exemplary embodiment, with a machine 930 only carrying out the method steps for producing an intermediate product 922.
  • the intermediate product 922 can be taken out of the machine 930 and conveyed to another machine 931 without further protective measures, e.g. against normal humidity, where the intermediate product 922 or the pouch 910 is filled with a liquid electrolyte 921 and then with a final sealing seam 914 is sealed.
  • Machine for the energy cells producing energy characterized in that the machine has at least:
  • a collecting and connecting section (12) for bringing together and superimposing the supplied materials, thereby forming a material formation (52) of superimposed materials (95, 80, 93, 81), with a connecting device (14) for connecting the superimposed materials (95 , 80, 93, 81) to one another, whereby an endless composite separator-electrode web (84) is produced;
  • the sections (11-13) of the machine (10) are designed as essentially continuously driven transport devices, and/or
  • the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is constant or within a range of ⁇ 25% of an average transport speed, and/or
  • the transport speed in the feeding, collecting and connecting section (11, 12) is at least 300 segments per minute.
  • /103/ Machine according to paragraph /101/ or /102/, characterized in that the section (13) of the machine (10) is at least predominantly equipped with rotating bodies, in particular rotating drums (21, 2 G, 22, 22', 25, 25', 26, 26', 27, 29, 31, 34, 35, 38-51) and/or stamping.
  • the collecting and connecting section (12) has a collecting device (17), in particular a rotatable collecting device (17), in particular a collecting drum (27), on which the supplied materials ( 93, 80, 95, 81) are brought together and superimposed.
  • the feed section (11) has at least one electrode production section (18, 19) with at least one cutting apparatus (20, 20') for cutting up an endlessly fed electrode web ( 22, 22') into individual electrodes (93, 95).
  • the electrode manufacturing section (18, 19) has a pitch changing device, in particular a pitch changing drum (26, 26'), for spacing the cut electrodes (93, 95 ) from each other in the conveying direction.
  • the connecting device (14) has one or more laminating rollers (29; 29A, 29B) for laminating the material formation (52).
  • the collecting and connecting section (12) has a heating device (30) for heating the material formation (52) before connecting.
  • the conveyor section (53) has at least one endless belt device (55A, 55B) with a continuously driven endless belt (56A, 56B).
  • the endless belt (56A, 56B) is set up to transfer heat from a heating device (30A, 30B) through the endless belt (56A, 56B) to the material formation (52) and is arranged.
  • the conveyor section (53) has at least one lower endless belt device (55A) arranged below the material formation (52) and/or at least one above the material formation (52) arranged upper endless belt device (55B).
  • the conveyor section (53) has a further endless belt device (57) on the input side or a section (58) of an endless belt device (55A) for bringing together and superimposing the materials supplied (95, 80, 93, 81).
  • /122/ Machine according to one of paragraphs /101/ to /121/, characterized in that upstream of the stacking station (28) in the conveying direction is an ejection device, in particular a rotationally driven ejection drum (40), for ejection from the testing device (33 ) and/or the testing device (38) is arranged as composite units (85) that have been assessed as being poor.
  • /123/ Machine according to one of paragraphs /101/ to /122/, characterized in that the stacking station (28) has at least one between a rotatable removal body, in particular a removal drum (41, 47) and a rotatable magazine body, in particular a magazine drum (44, 45), arranged rotatable segment bodies, in particular a segment drum (42, 43, 48, 49).
  • each segmented body in particular each segmented drum (42, 43, 48, 49) has at least one, preferably a plurality of removal rams (63, 64) mounted rotatably about the body axis, in particular drum axis has, which is set up in each case to accommodate a composite unit (85).
  • a rotatable cutting body in particular a cutting drum (110) on which a material web (160) is transported in a transport direction (T), and a laser cutting device (113) for cutting the material web (160) transversely to the transport direction (T) to produce individual segments (161) by means of a laser beam (L), characterized in that the laser cutting device (113) is arranged and set up in such a way that the laser beam ( L) is directed from the interior of the body, in particular the interior of the drum (167) of the cutting body (110) towards a body casing, in particular the drum casing (114) of the cutting body (110), the body casing, in particular the drum casing (114) having at least one passage opening (111). , So that from the inside of the body, in particular the inside of the drum (167) through the at least one passage opening g (111) the laser beam (L) exiting to the outside strikes the material web (160) to
  • the laser cutting device (113) is arranged and set up in such a way that the laser beam (L) hits the material web (160) starting from the axis of rotation (R) of the cutting body.
  • the device has a linear drive (117) and/or a linear axis (132) for linear displacement of the displaceable part (116; 124; 129; 130) during the cut.
  • /205/ Device according to one of paragraphs /201/-/204/, characterized in that at least one part (116; 124; 130; 133; 135) of the laser cutting device (113) rotates about the axis of rotation (R) of the cutting body (110) , or is rotatably or pivotably mounted about a parallel axis of rotation or pivoting (D).
  • /206/ Device according to paragraph /205/, characterized in that the device has a rotary or pivoting drive (120) for rotating or pivoting the rotary or pivotable part (116; 124; 129; 130; 133; 135) during the cut having.
  • the displaceable and / or rotatable or pivotable part (116; 124; 129; 130; 133; 135) of the laser cutting device (113) at least one Beam deflection element (116; 116A, 116B).
  • the displaceable and/or rotatable or pivotable part of the laser cutting device (113) comprises a non-pivotable, uniaxially pivotable or biaxially pivotable mirror element (129; 135 ) includes.
  • the displaceable and/or rotatable or pivotable part of the laser cutting device (113) comprises a polygon mirror element (130) and/or a polygon mirror roller (133).
  • the device (112) has a suction device (118) which is arranged to suck particles produced by laser cutting from the interior of the body, in particular the interior of the drum (167). and is set up.
  • suction device (118) is mounted with the laser beam (L) or with a movable part of the laser cutting device (113) so that it can be displaced and/or rotated or pivoted.
  • the device (112) has a compressed air device (137) for blowing away particles produced by the laser cutting device, in particular by means of a transverse air flow perpendicular to the laser beam.
  • /213/ Device according to one of paragraphs /201/ to /212/, characterized in that a suction device (136) for sucking off particles produced by the laser cutting is arranged outside above the cutting body (110).
  • the at least one through-opening (111) in the body shell, in particular the drum shell (114) is used for cutting dust extraction and/or optionally as a process gas supply.
  • the at least one passage opening (111) is a gap in the body casing, in particular the drum casing (114), extending across the width of the cutting body (110).
  • /216/ Device according to one of paragraphs /201/ to /215/, characterized in that the body shell, in particular drum shell (114) has a plurality of passage openings (111), each of which has the same angular stand apart.
  • the device (112) has at least one additional cutting body, in particular an additional cutting drum (138) and at least one additional laser cutting device (139).
  • a cutting rotation device which is driven by a drive device to rotate about an axis of rotation and is arranged on one side of the intermediate space (206) and has at least one cutting blade (203) protruding radially outwards from a boundary surface of the cutting rotation device, in particular a cutting drum (201) with at least one of a cutting blade (203) protruding radially outwards on a lateral surface of the cutting drum (201), and
  • the cutting knife (203) and the counter-knife (204) each have a cutting edge (208, 209), characterized in that
  • the cutting knife (203) comes into contact with its cutting edge (209) during the rotary movement of the rotary cutting device, in particular the cutting drum (201), in a point-like contact (K) on the cutting edge (208) of the counter-knife (204), and in doing so in a Angle of non-zero degrees to the cutting edge (208) of the counter knife is aligned, wherein
  • /306/ Cutting device according to one of paragraphs /301/ to /305/, characterized in that the cutting edge (209) of the cutting knife (203) and/or the cutting edge (208) of the counter knife (204) have a concave shape.
  • /307/ Cutting device according to one of paragraphs /301/to /306/, characterized in that the counter-knife (204) is arranged in a contact surface (219) on which the continuous web (205) and the cut from the continuous web (205). Segment (207) abuts, and that in the contact surface (219) on one side of the counter-knife (204) a recess (210) is provided.
  • the depression (210) has a base (217) which has a greater length (221) in the longitudinal direction of the contact surface (219) than that through the depression (210) recessed portion (220) of the bearing surface (219).
  • /311/ Cutting device characterized in that a plurality of compressed air openings (211) are arranged in a row arrangement parallel to the cutting edge (208) of the counter-knife (204) in the depression.
  • /313/ Cutting device according to one of paragraphs /301/to /312/, characterized in that the counter-knife (204) is mounted on a counter-motion body, in particular counter drum (202) is arranged.
  • /315/ Cutting device according to paragraph /313/ or /314/, characterized in that the cutting rotation device, in particular the cutting drum (201) and the counter-rotation body, in particular the counter-drum (202) can each be driven by separate drive devices.
  • /316/ Cutting device according to one of paragraphs /301/ to /315/, characterized in that in the area of the cutting blade (203) of the cutting rotation device, in particular the cutting drum (201) and/or in the area of the counter blade (204), a suction device (223 ) is provided.
  • /317/ Cutting device according to one of paragraphs /301/ to /316/, characterized in that a heating device is provided, by means of which the cutting knife (203) and/or the counter knife (204) at least in the area of their cutting edges (208, 209) are heatable.
  • a cutting device (302) is provided, by means of which the segments (306) are cut in a predetermined length from the continuous web (305), and
  • a pitch-changing body in particular a pitch-changing drum (303), is provided, which is driven by a drive device to rotate about an axis of rotation (D1), wherein
  • a plurality of transport segments (308) for receiving the segments (306) is provided on a lateral surface of the pitch-changing body (303), wherein
  • the transport segments (308) are arranged to be movable in relation to the radial and/or circumferential direction of the pitch-changing body (303), and
  • a takeover device (304) is provided, which takes over the segments (306) from the pitch-changing body (303), characterized in that
  • the pitch changing body (303) and the cutting device (302) are separate assemblies and/or functionally decoupled and/or the cutting device (302) is arranged between the supplied continuous web (305) and the pitch changing body (303), and
  • the transport segments (308) in the transfer point (Ul) take over segments (306) cut from the endless web (305) with the cutting device (302) and, increasing their distances (A) in the circumferential direction to the axis of rotation (D 1) to the transfer point (U2) and with the increased distances (A) to the transfer Device (304) passed.
  • the transport segments (308) in the transfer point (U2) have a distance of 1 to 10 mm, preferably 2 to 5 mm, in the circumferential direction of the pitch-changing body.
  • /403/ Separating device (301) according to paragraph /401/ or /402/, characterized in that a control device is provided which controls the movement of the transport segments (308) from the takeover point (U1) to the transfer point (U2).
  • control device is formed by a control cam which is stationary in relation to the pitch-changing body (303) and on which the transport segments (308) each bear with a control projection.
  • control device comprises at least one electrically controllable actuator which controls the movement of the transport segments (308).
  • /406/ Separating device (301) according to one of paragraphs /403/ to /405/, characterized in that the transport segments (308) can be moved in the radial direction of the pitch-changing body (303), and the control device causes the transport segments (308) to move from controls a smaller radius (RI) in the transfer point (Ul) to a larger radius (R2) in the transfer point (U2).
  • the transport segments (308) are movable in the circumferential direction of the pitch changing body (303), and
  • the control device transports the transport segments (308) from the transfer point (U1) to the transfer point (U2) at a speed with a higher peripheral speed than the peripheral speed of the pitch-changing body (303) and from the transfer point (U2) to the transfer point (U1) drives to a smaller peripheral speed than the peripheral speed of the pitch changing body (303).
  • the cutting device (302) is formed by a cutting body, in particular a cutting drum, driven by a drive device to rotate.
  • /411/ Separating device (301) according to paragraph /409/ or /410/, characterized in that the cutting body is arranged immediately adjacent to the pitch-changing body (303), and the segments (306) in the place of the smallest distance to the pitch-changing body (303) to the transfer point (U1) arranged transport segments (308).
  • the pitch changing body (303) has five, six, seven, eight, ten or twelve transport segments (308), and
  • the transport segments (308) in the transfer point (U 1) have an outer radius of 75 to 150 mm, preferably 90 mm to 125 mm in relation to the axis of rotation of the pitch changing body (303).
  • At least one separating device (301) is provided according to one of paragraphs /401/ to /412/, and
  • the segments (306) separated by the separating device (301) are fed to a connecting device (370) which connects the segments (306) to form formations.
  • the connecting device (370) has at least one fed continuous web (305), wherein the connecting device (370) has a first connecting device (373) which the continuous web (305) and the Laying segments (306) on top of each other to form a first formation.
  • the transfer device (304) is formed by a transport body driven to rotate, in particular a transport drum driven to rotate, and
  • the first connecting device (373) comprises a tensioning belt (375) surrounding the transport body, which takes over the segments (306) from the pitch-changing body (303) and places them on a conveyor belt (372) or on the endless track (305).
  • the takeover device (304) is formed by a conveyor belt on which the pitch-changing body (303) places the segments in the transfer point (U1), and
  • the endless web (305) is deflected via a deflection roller (377) and placed on the segments (306), which is arranged in such a way that in the direction of the conveyor belt it is at a smaller distance from the transfer point (U2) than the length of the segments ( 306) in the transport direction of the conveyor belt.
  • /417/ Plant according to one of paragraphs /413/ to /416/, characterized in that at least two separating devices (301) are provided, and the connecting device (370) has a second connecting device (374) which carries out the processing carried out by the separating devices (301 ) connects cut segments (306) to form second formations or connects the first formations formed by the first connecting devices to form a second formation.
  • a first feed device (402) is provided, which feeds segments (416), and - a cell stacking device (407) is provided, in which the segments (416) are placed on top of one another to form stacks (415), and
  • a removal device (403) is provided, which removes the stack (415) of the segments (416) from the cell stacking device (407), characterized in that
  • the cell stacking device (407) comprises at least two cell stacking devices (408) which remove the segments (416), stack them to form the stacks (415) and transfer the stacks (415) to the discharge device (403) in a clocked manner.
  • the cell stacking devices (408) have at least one removal device (411) which takes over the segments (416) in a predetermined sequence from the feed device (402).
  • /503/ Cell stacking system (401) according to one of paragraphs /501/ or /502/, characterized in that the cell stacking devices (408) are arranged in relation to the supplied segments (416) in succession.
  • the discharge device (403) has a plurality of workpiece carriers (406), each having a receptacle (422) into which the cell stacking devices (408) insert the stacks (415).
  • a second feed device (418) is provided, which is arranged upstream or downstream of the cell stacking device (407) in relation to a transport movement of the discharge device (403) and segments (416) into the receptacles (422) of the workpiece carriers (406) before the cell stacking devices (408) insert the stacks (415) into the receptacles (422) or insert segments (416) onto the stacks (415) arranged in the workpiece carriers (406). 415) hangs up.
  • the first feed device (402) has at least one transfer body which is driven in rotation about an axis of rotation by means of a drive device, in particular its transfer body in rotation about an axis of rotation by means of a drive device driven transfer drum (405, 421), which transfers the segments (416) to the cell stacking device (407).
  • the first feed device (402) has an even number of transfer bodies, in particular transfer drums (405, 421), and
  • an odd number of deflection bodies, in particular deflection drums (423), is provided, which takes over the segments (416) from a first transfer body, in particular a first transfer drum (405) and to a second transfer body, in particular to a second transfer drum (421).
  • a magazine rotating body in particular a magazine drum (410) with at least one magazine (413) is provided, which is interrupted by standstill phases, by means of a drive device to a repetitive Rotational movement about an axis of rotation can be driven, during which the magazine (413) is moved from a transfer point (ul) to a transfer point (u2) and from the transfer point (u2) to the transfer point (ul), wherein
  • a removal device (411) is provided, which feeds segments (416) to the rotating body of the magazine, in particular to the magazine drum (410), wherein
  • the removal device (411) fills the magazine (413) in the transfer point (ul) when the magazine rotating body, in particular the magazine drum (410), is at a standstill with a large number of segments (416) to form a stack (415) up to a predetermined stack height, and
  • a delivery device (412) is provided, which removes the stack (415) of segments (416) from the magazine (413) in the transfer point (u2).
  • the magazine (413) has at least one lateral access opening (417), and
  • the dispensing device (412) is formed by a stripping device which is stationary in relation to the magazine rotating body, in particular the magazine drum (410), which is arranged and aligned in such a way that it passes through the engagement opening (417) during the rotary movement of the magazine rotating body, in particular the magazine drum (410). engages and pushes the stack (415) out of the magazine (413).
  • the magazine (413) has at least two engagement openings (417) aligned in the circumferential direction of the magazine rotating body, in particular the magazine drum (410), and the stripping device the stack (415) pushes out of the magazine by reaching through both engagement openings (417).
  • /513/ Cell stacking device characterized in that the magazine (413) has a holding device (414) which holds the stack (415) during the movement of the magazine rotating body, in particular the magazine drum (410). fixed with the magazine (413) from the takeover point (ul) to the transfer point (u2) in the radial direction in the magazine (413).
  • a supply device (402, 418) which is designed and set up to supply segments (416) of energy cells in a number (AA) per time unit,
  • the first conveyor unit (Fl) is designed and set up to accept the number (AA) per unit time of the segments (416) from the feed device (402, 418) and a number (BB) per unit time of the segments (416) to a first To transport delivery area (Gl) and a number (CC) per unit time of the segments (416) to a second delivery area (G2), wherein
  • the number (BB) per unit of time of the segments (16) in the direction of the second conveyor unit (F2) can be transported and provided in the delivery area (Gl) to the second conveyor unit (F2) can be transferred, wherein
  • the number (CC) per time unit of the segments (416) in the second delivery area (G2), in particular to a cell stacking device (407), or to a cell stacking device (408), or to one or more removal devices (411) of a cell stacking device ( 407) is provided to be transferrable, and
  • the sum of the number (BB) per unit time of the segments (416) and the number (CC) per unit time of the segments (416) is less than or equal to the number (AA) per unit time of the segments (416).
  • the second conveyor unit (F2) as a rotationally drivable conveyor unit, in particular in the form of a deflection drum (423) or as an operatively connected combination of a first rotationally drivable conveyor unit, in particular in the form of a deflection drum (423) and a second rotationally drivable conveying unit, in particular in the form of a transfer drum (421).
  • a number (AA) of segments (416) per unit of time is supplied by means of a supply device (402, 418), which is designed and set up to supply segments (416) of energy cells in a number (AA) per unit of time,
  • the first conveyor unit (Fl) takes over the number (AA) per unit of time of the segments (416) from the feed device (402, 418) and a number (BB) per unit of time of the segments (416) to a first delivery area (Gl) and a Number (CC) transported per unit time of the segments (416) to a second delivery area (G2), wherein
  • the number (CC) per time unit of the segments (416) in the second delivery area (G2), in particular to a cell stacking device (407), or to a cell stacking device (408), or to one or more removal devices (411) of a cell stacking device ( 407) is passed and in particular
  • the second conveyor unit (F2) as a rotationally drivable conveyor unit, in particular in the form of a deflection drum (423) or as an operatively connected combination of a first rotationally drivable conveyor unit, in particular in the form of a deflection drum (423 ) and a second rotationally drivable conveyor unit, in particular in the form of a transfer drum (421).
  • Processing device for processing segments (501) of energy cells characterized in that
  • At least one feed device (506) is provided with a plurality of continuously or discontinuously fed workpiece carriers (505), each with a receptacle (519) for receiving one or more segments (501),
  • At least one fixing device (507) is provided with a plurality of fixing elements (508) driven to rotate by an endless drive device (513),
  • At least one processing station is provided, in which the workpiece carriers (505) supplied segments (501) are processed in a processing operation under the influence of mechanical forces, wherein
  • the segments (501) are fixed during the passage through the processing station via the fixing device (507) by at least one fixing element (508) in the receptacles (519) of the workpiece carrier (505).
  • the segments (501) are arranged in the receptacles (519) of the workpiece carrier (505) in such a way that they have a surface which is freely accessible from the outside and on which the fixing elements ( 508) come into contact with the pressure surface, and the pressure surface of the fixing elements (508) is smaller than the free surface of the segments (501).
  • /604/ Processing device according to one of paragraphs /602/ or /603/, characterized in that a control device (515) is provided, which controls the fixing elements (508) during the revolving movement to a pressing movement, during which they are with the pressing surface on the free surface of the segments (501) come into contact.
  • control device (515) is formed by a fixed control contour and control projections (514) running thereon which interact with the fixing stamps (508) in terms of movement.
  • At least one processing station comprises a punching device (510) which is electrically operated in an edge section of the segments (501). see contacts (504) to a predefined shape.
  • At least one processing station comprises a welding device (511) which connects conductor tabs (502) to the contacts (504) by a welding process.
  • At least one processing station comprises a tape device (509) in which the segments (501) individually and/or several segments (501) as a combination and/ or the welding points of the connections between the contacts (504) and the conductor lugs (502) are covered by means of one or more adhesive strips (503).
  • machining station is designed to be stationary in relation to the workpiece carriers (505) fed via the feed device (506).
  • /611/ Machining device according to one of paragraphs /601/ to /610/, characterized in that the machining station has a machining unit which is moved in the direction of movement of the workpiece carrier (505).
  • /612/ Machining device according to one of paragraphs /601/ to /611/, characterized in that the workpiece carriers (505) are moved through the machining device in a clocked manner via the feed device (506).
  • /613/ Machining device according to one of paragraphs /601/ to /612/, characterized in that the workpiece carriers (505) can be driven independently of one another by separate drive devices.
  • /615/ Machining device according to one of paragraphs /601/ to /614/, characterized in that at least two feed devices (506) are provided, which feed workpiece carriers (505) with segments (501) arranged therein in parallel feeds to different machining stations of the same function.
  • /616/ Machining device according to one of paragraphs /601/ to /615/, characterized in that at least two fixing devices (507) are provided with a plurality of fixing elements (508) driven to rotate by the endless drive device (513), each of which has segments (501) in parallel guided workpiece carriers (505) in different processing stations of the same function.
  • a rotation device which is mounted such that it can rotate about an axis of rotation (606) and with which at least one transport element (602) can be moved on a closed orbit, in particular a circular path;
  • the unit (610) can be conveyed by the rotation of the rotary element (605) from the feed section (608) via the at least one processing device (609) to the delivery device (611).
  • /702/ Machine (601) according to paragraph /701/, characterized in that the at least one transport element (602) is set up to hold the pouch film (603) in position relative to the cell stack (604) in such a way that the pouch film (603 ) overlapping on two opposite sides of the cell stack (604).
  • /703/ Machine (601) according to one of paragraphs /701/ or /702/, characterized in that the at least one transport element (602) comprises two clamping jaws (617) which can be subjected to a clamping force in such a way that the cell stack (604 ) and/or the pouch film (603) can be held by them.
  • P ⁇ I machine (601) according to paragraph /706/, characterized in that the clamping jaws (617) of the at least one transport element (602) are arranged between two opposite rotating parts (619a, 619b).
  • the at least one processing device (609) is one or more of the following devices:
  • the pouch film (603) arranged around the cell stack (604) can be at least partially closed with a sealing seam;
  • a shaping device by means of which the pouch film (603) can be brought into a predefined shape
  • an alignment device by means of which a predefined positioning and/or alignment of the pouch film (603) relative to the cell stack (604) can take place;
  • the pouch film (603) can be provided with functional elements, in particular with valves.
  • /709/ Machine 601 according to one of paragraphs /701/ to /708/, characterized in that the feed device (607) is set up to feed the pouch film (603) and the cell stack (604) as a common unit (610). to hand over the transport element (602). /710/ Machine (601) according to paragraph /709/, characterized in that the feed device (607) comprises a first feed part (607a) for feeding the pouch film (603) and a second feed part (607b) for feeding the cell stack (604). , wherein the cell stack (604) is enveloped by the pouch film (603) by means of a wrapping device (625).
  • the wrapping device (625) is set up to align the pouch film (603) in a plane perpendicular to the conveying direction of the cell stack (604), so that the movement of the cell stack (604) against the pouch film, the pouch film (603) lays around the cell stack (604).
  • the feed device (607) comprises a first feed part (607a) which is set up to transfer the pouch film (603) to the at least one transport element (602) within a first partial area of the feed section (608), wherein
  • the feed device (607) comprises a second feed part (607b) which is set up to transfer the cell stack (604) to the at least one transport element (602) in a second partial area of the feed section (608).
  • the first feed part (607a) comprises a wrapping device (625) with which the pouch film (603) can be transferred to the transport element (602) in the wrapped state.
  • the first feed part (607a) comprises a transfer device (627) which is set up to transfer a single sheet of pouch film (603) by means of a holding means (628 ) received from a pouch film stack (629) and transferred to the transport element (602).
  • /717/ Machine (601) according to paragraph /716/, characterized in that the holding means (628) rotates about a second axis (631), which is aligned orthogonally to the first axis (630), the uppermost sheet of the pouch film ( 603) can receive from the pouch film stack (629).
  • /718/ Machine 601 according to one of paragraphs /701/ to /717/, characterized in that the feed device (607) and/or the delivery device (611) is set up to move the cell stack (604) and/or the pouch film (603) in a linear movement.
  • /719/ Machine 601 according to one of paragraphs /701/ to /718/, characterized in that the feed device (607) and/or the delivery device (611) has a conveying element (621, 622) with a continuous conveying movement has, in particular a conveyor belt, and a gripping element (623, 624) with a discontinuous conveying movement.
  • the feed device (607) comprises a cutting device (620) for cutting the pouch film (603).
  • the feed device (607) has a rotation device (655) for moving the pouch film (603) and / or the cell stack (604) on a closed orbit, in particular a circular path.
  • Method (660) for producing a unit (610) of the energy cell producing industry characterized in that the production takes place using the machine (601) according to one of paragraphs /701/ to /721/.
  • Method (660) according to paragraph /722/, characterized in that the method (660) comprises the following method steps: a) Transfer of the cell stack (604) and the one-part or multi-part pouch film (603) to the transport element (602) in the feed section (608), so that the pouch film (603) at least partially encloses the cell stack (604); b) moving the transport element (602) on a closed orbit, in particular a circular path around the axis of rotation (606) of the rotation device (605) until it reaches the processing device (609); c) processing the unit (610) of cell stack (604) and pouch film (603); d) moving the transport element (602) on a closed orbit, in particular a circular path around the axis of rotation (606) of the rotation device (605) until it reaches the delivery device (611); and e) transferring the processed unit (610) of cell stack (604) and pouch film (603) from the transport element (602) to the delivery device (611).
  • the second conveyor device (637) is set up to bring the pouch film (603) together with the cell stack (604) on the first conveyor device (636) in such a way that the pouch film (603) at least partially encloses the cell stack (604), wherein
  • the second conveying device (637) comprises at least one rotation device (605, 655) which is rotatably mounted about an axis of rotation (606) and is set up to move the pouch film (603) on a closed orbit, in particular a circular path, towards the cell stack (604). to lead.
  • P25/ machine (670) according to paragraph /724/, characterized in that the first and/or second conveyor device (636, 637) is/are set up for this purpose. are to bring the pouch film (603) together with the cell stack (604) in such a way that the pouch film (603) overlaps on two opposite sides of the cell stack (604).
  • the second conveying device (637) comprises a first and a second rotation device (605, 655), which are each set up for conveying a sheet of pouch film (603), wherein - the first rotation device (605) brings the sheet of pouch film (603) together with the cell stack (604) at a first transfer point (634), and
  • the second rotation device (655) brings the sheet of pouch film (603) together with the cell stack (604) at a second transfer point (635).
  • Device for removing or branching off product segments (782) from a product stream of the industry producing energy cells characterized in that the device has at least one switchable delivery device (763) which is used to remove a product segment (782) from the product stream as a result of a switching signal is set up.
  • the device has a collecting device (756) which can be arranged to receive a product segment (782) removed from the product flow by the delivery device (752).
  • the collecting device (756) has at least one collecting container (757, 758) which can be arranged in particular below the dispensing device (763).
  • the collecting device (756) comprises a conveying device (760).
  • the collecting device (756) comprises a plurality of collecting containers (757, 758) which can in particular be assigned to different removal positions.
  • /807/ Device according to one of paragraphs /802/ to /806/, characterized in that a buffer device for temporarily storing removed product segments (782) is provided between the delivery device (763) and the receiving device (756).
  • the device has a holding device (741) for exerting a holding force on the product segment (782) in the product flow, characterized in that the switchable delivery device (763) for reducing or cancellation of the holding force is set up as a result of a switching signal.
  • the delivery device (763) has at least one rotatably driven delivery drum (752) and the holding device (741) for holding and Transporting at least one product segment by means of suction force on the lateral surface (742) of the delivery drum (752), the switchable delivery device (763) being set up to reduce or cancel the suction force as a result of a switching signal.
  • switchable dispensing device (763) has at least one switchable valve (745) arranged in a vacuum device (741) for interrupting the vacuum acting on a product segment (782).
  • /811/ Device characterized in that a compressed air device (746) on the delivery side, switchable by means of a valve (747), for example, is provided for conducting compressed air to a delivery point (750) of the delivery device (763). is.
  • the device has a rotatably driven delivery drum (752) which is set up to apply a product segment (782) by means of suction the lateral surface (742) of the delivery drum and to transport it, and has a rotary-driven receiving drum (748) with at least one vacuum sector (749) that can be subjected to a vacuum, in order to apply a product segment (782) to the lateral surface of the receiving drum (748) by means of suction holding and transporting, the device being controllable in such a way that, as a result of a switching signal for transferring a product segment (782), at least in a transfer area between the two drums (748, 752), a higher suction force is applied to the receiving drum (748) relative to the suction force of the dispensing drum (752).
  • a compressed air device (768) on the intake side which can be switched by means of a valve (769), for example, for conducting compressed air a receiving point (770) of the receiving drum (748) is provided.
  • the receiving drum (748) has at least one suction pressure-free sector (761) which is not subjected to suction pressure or has a lower suction force relative to the suction force on the delivery drum (752). Has suction pressure.
  • /816/ Device characterized in that the rotational position of the receiving drum (748) can be controlled in such a way that the suction-pressure-free sector (761) can be positioned in the transfer area to convey a product segment (782) on the delivery drum (752). , and for the transfer of a product segment (782) to the receiving drum (748), the vacuum sector (749) can be positioned in the transfer area.
  • /817/ Machine (710) of the energy cell producing industry comprising at least one device according to one of paragraphs /801/ to /816/ and an electronic control device (790) which is used to output a switching signal when there is a removal or transfer request for a product segment ( 782) is formed.
  • the intermediate product (810) has a conductor foil (811, 815) which is at least partially coated with an anode material (812) or a cathode material (816), wherein
  • the intermediate product (810) has an uncoated contact tab (813, 817) of the conductor foil (811, 815), which is arranged on a first edge side (820) of the intermediate product (810), characterized in that
  • the intermediate product (810) has at least one retaining tab (814, 818) on the first edge side (820) and/or on a second edge side (821), which is aligned parallel to the first edge side (820), and/or a third edge side ( 822) which is aligned perpendicularly to the first edge side (820).
  • Intermediate product (810) according to paragraph /901/ or /902/, characterized in that the intermediate product (810) has two retaining tabs (814, 818) on one of the edge sides (820, 821, 822), which are symmetrical to one Central axis (823) are perpendicular to this edge side (820, 821, 822).
  • At least one intermediate product (810) with a conductor foil (815) which is partially coated with a cathode material (816) is provided, wherein
  • the intermediate products (810) are separated from one another by the at least one separator film (825) in the stacked arrangement.

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Abstract

Maschine für die Energiezellen produzierende Industrie, wobei die Maschine eine oder mehrere der folgenden Vorrichtungen aufweist: eine Vorrichtung (112) zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn (160); eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten (207) für Energiezellen von einer Endlosbahn (205); eine Vereinzelungsvorrichtung (301) zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten (306) für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn (305); eine Zellstapelanlage (401) und/oder eine Zellstapelvorrichtung (408) für Segmente (416) von Energiezellen, sowie eine Teilvorrichtung davon und ein entsprechendes Teilverfahren; eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (501) von Energiezellen; eine Einrichtung (609; 636, 637) zum Zusammenführen und/oder Bearbeiten einer Pouchfolie (603) und eines Zellstapels (604); eine Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten (782) aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie; eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zwischenprodukts (810) mit einer Leiterfolie (811, 815), einer Kontaktlasche (813, 817) und mindestens einer Haltelasche (814, 818) und/oder eine Vorrichtung zur Handhabung eines Zwischenprodukts (810) mittels der Haltelasche (814, 818); eine Vorrichtung zur Herstellung einer versiegelten Pouch (910) mit einer vorläufigen Siegelnaht (913) und/oder eine Vorrichtung zum Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) der Pouch (910).

Description

Maschine, Verfahren und Zwischenprodukt für die Energiezellen produzierende Industrie
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, ein Verfahren und ein Zwischenprodukt für die Energiezellen produzierende Industrie.
Energiezellen oder Energiespeicherzellen, etwa Batteriezellen, werden für galvanische Akkumulatoren beispielsweise in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen verwendet, bei denen eine erhebliche Energiemenge über größere Zeiträume abrufbar gespeichert werden muss. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus einer Vielzahl von zu einem Stapel gestapelter Segmente auf. Diese Segmente sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind.
Bei bestimmten Herstellungsarten wird der Zellstapel mit einer Hülle, auch Pouch genannt, umschlossen. Die Pouch wird anschließend mit einem Elektrolyten befüllt, so dass beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine entsprechende Vorstufe einer Lithium-Ionen-Batterie gebildet wird.
Vorrichtungen zur Herstellung von Batteriezellen sind beispielsweise aus der WO 2020/192845 Al, der WO 2016/041713 Al, der DE 102017216 138 Al und der DE 102017216213 Al bekannt.
Die Herstellung von Batteriezellen beispielsweise für Elektromobilität 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 vergleichsweise langsamen Verarbeitung. Das Laminieren von Zellformationen ist hier nicht möglich.
Ein weiterer bekannter Ansatz ist eine Maschine mit kontinuierlich laufenden Materialbahnen und getakteten und/oder diskontinuierlich arbeitenden Werkzeugen, wie beispielsweise Trennmesser, Werkzeuge zur Teilungsänderung.
Prinzipiell sind Maschinen mit getakteten und/oder diskontinuierlichen Bewegungen leistungsmäßig begrenzt. Die mit Masse behafteten Teile, etwa Aufnahmen und Werkzeuge, müssen permanent beschleunigt und abgebremst werden.
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 unter anderem die Produktionsleistung der Maschinen erhöht werden. Zur Erzielung von hohen Fertigungsraten ist es dabei wünschenswert, die Endlosbahnen aus dem Material der Segmente kontinuierlich zuzuführen und dann die Segmente von diesen kontinuierlich zugeführten Endlosbahnen mittels einer Schneidvorrichtung in dem laufenden Prozess abzuschneiden. Dies ist insbesondere bei den Anodenblättem und Kathodenblättem der Fall, welche geschnitten und anschließend in Abständen auf eine Endlosbahn eines Separatormaterials aufgelegt werden. Aus der Druckschrift US 6,585,846 Bl ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher die Segmente mittels einer zu einer Drehbewegung angetriebene Schneidtrommel mit einem oder mehreren Schneidmessem und einer Gegentrommel mit einem oder mehreren Gegenmessem von einer Endlosbahn geschnitten werden.
Aus der WO 2019/092585 A2 ist eine Vorrichtung bekannt, welche zwei zu entgegengesetzt gerichteten Drehbewegungen angetriebene Schneidtrommeln mit jeweils einem Schneidmesser aufweist. Die Schneidtrommeln sind so angeordnet, dass sich die durch die Schneiden der Schneidmesser definierten Schnittkreise der Schneiden nicht überlappen, wobei der Abstand der Schnittkreise 1 bis 10 pm betragen soll.
Es ist auch wünschenswert, einzelne Elektrodenblätter, d.h. geschnittene Anoden- bzw. Kathodenblätter, einzelne Separatorblätter oder einzelne Monozellen bzw. Separator-Elektroden-Verbundelemente, allgemein einzelne Balmsegmente oder Produktsegmente, aus dem Produktionsprozess entnehmen zu können, beispielsweise zur Qualitätsprülung, oder um bestimmte Prüfkriterien auf korrekte Erfassung durch die interne Maschinensensorik prüfen zu können, sowie zur Kalibrierung der Sensorik als wesentliche Funktion bei der Inbetriebnahme einer Online-Messvorrichtung. Zudem sollen einzelne Produktsegmente mit Verbindungsstellen, sog. Splices, die als Produktmangel gelten, gezielt aus dem Produktionsprozess entnommen werden, um sicherzustellen, dass diese nicht in das Endprodukt gelangen. Die Entnahme soll während des laufenden Produktionsprozesses ermöglicht werden.
Zudem werden Weichen in der Produktionsmaschine gefordert, an denen ein Produktstrom aus Bahnabschnitten oder Produktsegmenten, beispielsweise Elektroden, Separatorblätter oder Monozellen, in mehrere mögliche Pfade aufgetrennt werden kann.
Bei bestimmten Herstellungsarten von Batteriezellen werden Schichten aus Elektroden und Separatoren aufgebaut und mit einer Hülle, Pouch genannt, umschlossen. Die Pouch wird mit einem Elektrolyten befüllt, so dass beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine entsprechende Vorstufe einer Lithium-Ionen-Batterie gebildet wird. Durch das Versiegeln der Pouch sind Elektroden, Separatoren und Elektrolyt vor Umwelteinflüssen soweit geschützt, dass auf eine spezielle Klimatisierung der Umgebung für die Weiterverarbeitung und/oder den Einsatz verzichtet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine und ein Verfahren für die industrielle Produktion von Energiezellen mit hoher Geschwindigkeit und hoher Qualität, sowie ein Zwischenprodukt, bereitzustellen, die bezüglich einer Vielzahl von Einzelaspekten gegenüber dem Stand der Technik verbessert sind.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Eine erfindungsgemäße Maschine für die Energiezellen produzierende Industrie weist demnach eine oder mehrere der folgenden verbesserten Vorrichtungen auf: eine Vorrichtung zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn; eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten für Energiezellen von einer Endlosbahn; eine Vereinzelungsvorrichtung zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn; eine Zellstapelanlage und/oder eine Zellstapelvorrichtung für Segmente von Energiezellen, sowie eine Teilvorrichtung davon und ein entsprechendes Teilverfahren; eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten von Energiezellen; eine Einrichtung zum Zusammenführen und/oder Bearbeiten einer Pouchfolie und eines Zellstapels; eine Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten aus einem Produktstrom der Energiezellen produzie- renden Industrie; eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zwischenprodukts mit einer Leiterfolie, einer Kontaktlasche und mindestens einer Haltelasche und/oder eine Vorrichtung zur Handhabung eines Zwischenprodukts mittels der Haltelasche; eine Vorrichtung zur Herstellung einer versiegelten Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht und/oder eine Vorrichtung zum Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht der Pouch.
Die Erfindung stellt des Weiteren auch entsprechende Verfahren sowie Zwischenprodukte für die Energiezellen produzierende Industrie bereit.
Eine Pouch ist im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere eine Hülle oder Tasche zur Aufnahme mindestens eines Verbundelements oder eines Zellstapels. Die Pouch besteht aus einem flexiblen Material, insbesondere einer Folie, die auch als Pouchfolie bezeichnet wird. Im mit Elektrolyten gefüllten Endprodukt zur Anwendung in einer Energie- oder Batteriezelle ist die Pouch zweckmäßigerweise elektrolytdicht verschlossen.
Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von einer Trommel die Rede ist (Sammeltrommel, Laminiertrommel, Schneidtrommel, Teilungsändemngstrommel, Prüftrommel, Transporttrommel usw.), ist damit eine spezifische, vorteilhafte Ausführungsform eines rotierenden Körpers oder eines rotierend antreibbaren Körpers angegeben. Die Begriffe rotierender oder rotierbarer Körper oder rotierend antreibbarer Körper können generisch im Sinne der Erfindung an die Stellen gesetzt werden, die spezifisch eine Trommel, insbesondere die vorstehend aufgezählten und/oder die nachstehend angesprochenen Trommeln, nennen.
1. Aspekt der Erfindung: Maschinenkonzept
Eine erster Aspekt der Erfindung stellt gemäß dem Anspruch 2 eine Maschine für die Energiezellen produzierende Industrie bereit, wobei die Maschine mindestens aufweist: einen Zuführabschnitt zum Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden; einen Sammel- und Verbindungsabschnitt zum Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation übereinandergelegter Materialien gebildet wird, mit einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden der übereinandergelegten Materialien miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn erzeugt wird; und einen Schneid- und Stapelabschnitt mit einer Schneidvorrichtung zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Verbundeinheiten und einer Stapelstation zum Stapeln von Verbundeinheiten zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels.
Ausgehend davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Maschine und ein Verfahren bereitzustellen, die eine erhebliche Leistungssteigerung gegenüber herkömmlichen Maschinen und Verfahren aufweist.
Die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt löst die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Demnach sind die Abschnitte der Maschine als im Wesentlichen kontinuierlich angetriebene Transportvorrichtungen ausgeführt, und/oder die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt ist konstant oder liegt in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit, und/oder die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt beträgt mindestens 300 Segmente pro Minute, vorzugsweise mindestens 400 Segmente pro Minute, weiter vorzugsweise mindestens 600 Segmente pro Minute. Die Aufgabe wird gemäß diesem ersten Aspekt demnach durch kontinuierlich arbeitende Vorrichtungen und die Anwendung kontinuierlich ablaufender Prozessschritte gelöst, wodurch die Produktionsgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik erheblich auf mindestens 300 Segmente pro Minute gesteigert werden kann. Mit der Erfindung gehen verringerte Energiekosten, weniger erforderliches Bedienpersonal und eine kleinere Maschinenstellfläche einher, wodurch die Produktionskosten insgesamt gesenkt werden können. Die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt ist nach einem Aspekt der Erfindung konstant oder hegt in einem Bereich von ± 25%, vorzugsweise ± 10%, weiter vorzugsweise ± 5% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit, um eine durchgehend hohe und konstante Produktionsleistung zu erreichen.
Vorzugsweise ist der Schneid- und Stapelabschnitt vollständig oder zumindest überwiegend mit rotierend angetriebenen Körpern, insbesondere rotierend angetriebenen Trommeln und/oder Stempeln ausgeführt. Die Herstellung der Verbundeinheiten oder Monozellen auf kontinuierlich drehenden Körpern, insbesondere kontinuierlich drehenden Trommeln und/oder Stempeln und die Verwendung von rotierenden Schneidapparaten ermöglicht durchgehend einen kontinuierlichen Prozess zur Herstellung von Monozellen oder ähnlichen Materialeinheiten. Die eingangs genannten Nachteile werden damit überwunden. Die Aufnahme der Materialien auf rotierend angetriebenen Körpern, insbesondere Trommeln und/oder Stempeln bietet eine hohe Flexibilität. Weitere rotierend angetriebene Körper, insbesondere Trommeln zur Realisierung neuer Funktionen können je nach Bedarf eingefügt werden.
Wenn es für einzelne Prozessschritte vorteilhaft ist, können die Materialien auf eine Endlosbandvorrichtung zur Bearbeitung abgelegt und später wieder von einem rotierbaren Körper, insbesondere einer Trommel aufgenommen werden. Umgekehrt ist auch die Abgabe von einem rotierbaren Körper, insbesondere einer Trommel auf eine Endlosbandvorrichtung möglich. Damit kann für jeden Prozessschritt das optimale Verfahren und die optimale Vorrichtung (rotierend angetriebener Körper, insbesondere Trommel oder fortlaufend angetriebene Endlosbandvorrichtung) vorgesehen werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass an Kontaktflächen zwischen materialführenden Maschinenteilen und dem Material keine nennenswerten Relativbewegungen auftreten. Nachteiliger Schlupf und dadurch verursachter Abrieb und Verschmutzungen, die die Qualität der Batteriezelle mindern, können weitestgehend vermieden werden. Die Ausschussrate kann somit reduziert werden.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist der Sammel- und Verbindungsabschnitt eine insbesondere rotierbare Sammelvorrichtung, insbesondere eine Sammeltrommel auf, auf der die zugeführten Materialien zusammengeführt und übereinandergelegt werden. Das Zusammenführen aller Materialien auf einer kontinuierlich drehenden Sammelvorrichtung, insbesondere Sammeltrommel verspricht eine hohe Prozesssicherheit. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform, die noch genauer erläutert wird, kann eine Sammelvorrichtung in Form einer Endlosbandvorrichtung oder eines Abschnitts einer Endlosbandvorrichtung vorgesehen sein.
Vorzugsweise weist der Zuführabschnitt mindestens einen Elektrodenherstellabschnitt mit mindestens einem Schneidapparat zum Zerschneiden einer endlos zugführten Elektrodenbahn in einzelne Elektroden auf. Es müssen also der Maschine keine vorproduzierten Elektroden umständlich zugeführt und darin gehandhabt werden, sondern die Elektroden können als endlose Elektrodenbahn zugeführt und erst in der Maschine geschnitten werden. Dies trägt zu einer erhöhten Produktionsgeschwindigkeit bei. Der Schneidapparat weist vorteilhaft eine Messerwelle mit Messern auf, um Elektroden schnell und effektiv fortlaufend schneiden zu können. Vorzugsweise weist der Schneidapparat auch eine Schneidtrommel mit Nuten zum Eingreifen der Messer auf.
Vorzugsweise weist der Elektrodenherstellabschnitt eine Teilungsänderungsvorrichtung, insbesondere eine Teilungsän- demngstrommel, zum Beabstanden der geschnittenen Elektroden voneinander in Förderrichtung auf. Dies ermöglicht die Fertigung von Monozellen, bei denen die Separatorblätter breiter sind als die Elektroden, was einer gängigen Anforderung entspricht.
Vorzugsweise weist die Verbindungsvorrichtung eine oder mehrere Laminierwalzen zur Laminierverbindung der Materialformation auf. Auf diese Weise kann das Verbinden der Materialien besonders schnell und materialschonend erfolgen. Vorteilhaft geschieht dies mittels Warmlaminieren. Der Sammel- und Verbindungsabschnitt weist daher vorzugsweise eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der Materialformation vor dem Verbinden auf. Die Maschine weist vorzugsweise mindestens eine der Heizeinrichtung nachgeordnete Kühleinrichtung zum Kühlen von der Heizeinrichtung erwärmter Teile, insbesondere der Separator-Elektroden-Verbundbahn und/oder eines erwärmten Endlosbandes, auf. Das Verbinden der Materialien kann auch mittels Kaltlaminieren erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sammel- und Verbindungsabschnitt als mindestens abschnittsweise lineare Förderstrecke ausgebildet. Insbesondere weist die Förderstrecke vorteilhaft mindestens eine Endlosbandvorrichtung mit einem fortlaufend angetriebenen Endlosband auf. Im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind anstelle der Sammel- und Laminiertrommel in diesem Fall demnach eine oder mehrere Endlosbandvorrichtungen vorgesehen. Auch in dieser Ausführung sind Transport und Bearbeitung der Materialien ohne Schlupf möglich.
Vorzugsweise ist das mindestens eine Endlosband zur Übertragung von Wärme von einer oder der Heizeinrichtung durch das Endlosband auf die Materialformation eingerichtet und angeordnet. In dieser Ausführung lässt sich die Heizeinrichtung in der Maschine thermisch einfacher kapseln als im Falle einer Laminiertrommel, ein modularer Ansatz ist besser umsetzbar und die durch die Heizeinrichtung definierte Heizstrecke kann einfacher verlängert werden. Vorteilhaft ist dabei mindestens eine unterhalb der Materialformation angeordnete untere Endlosbandvorrichtung und/oder mindestens eine oberhalb der Materialformation angeordnete obere Endlosbandvorrichtung vorgesehen, um eine beidseitige Erwärmung und/oder beidseitiges Laminieren zu ermöglichen. Das oder die Endlosbänder können zusätzlich oder alternativ auch zum Fördern der Materialformation durch die Förderstrecke dienen.
Während der auf einer rotierbaren Sammel- und Laminiervorrichtung, insbesondere einer Sammel- und Laminiertrom- mel beruhende Prozess eine bestimmte Ablegereihenfolge der Materialien favorisiert, können in der vorliegenden Ausführungsform mit Endlosbandvorrichtung(en), insbesondere durch die Verwendung von beidseitigen Bandführungen, beliebige Ablegereihenfolgen von Elektroden und Separatorbahnen vorteilhaft umgesetzt werden.
Vorzugsweise weist die Förderstrecke mindestens eine Kühleinrichtung zum Kühlen des mittels der Heizeinrichtung erwärmten Endlosbandes auf, um der Maschine im Anschluss an das Laminieren nicht mehr benötigte Wärme wieder zu entziehen. Die Kühleinrichtung ist vorzugsweise auf der Rückführseite des Endlosbandes angeordnet, was zur Verringerung des benötigten Bauraums beiträgt. Das Endlosband kann vorteilhaft metallisch sein, beispielsweise aus Edelstahl, was die Wärmeübertragung von der Heizeinrichtung auf die Materialformation begünstigt. Das Endlosband kann reibungsmindemd beschichtet sein, was insbesondere im Falle eines Kontakts der Materialformation mit dem Endlosband günstig ist, um eine Qualitätsbeeinträchtigung der Materialformation durch Reibung zu vermeiden.
Vorzugsweise weist die Förderstrecke eingangsseitig eine weitere Endlosbandvorrichtung oder einen Abschnitt einer Endlosbandvorrichtung zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien und Bildung der Materialformation auf. Die weitere Endlosbandvorrichtung oder der entsprechende Abschnitt einer Endlosbandvorrichtung ist dann anstelle der Sammeltrommel in der eingangs genannten Ausführungsform vorgesehen. Dies ist im Falle von nachgelagerten wärmeübertragenden Endlosbandvorrichtungen weniger aufwändig und insgesamt günstiger als eine Sammeltrommel.
In Förderrichtung nach der Verbindungsvorrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Prüfvorrichtung zur Prüfung von Eigenschaften der Separator-Elektroden-Verbundbahn, insbesondere der Position der Elektroden und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet. In Förderrichtung nach der Schneidvorrichtung ist vorzugsweise mindestens eine Prüfeinrichtung zur Prüfung von Eigenschaften der Verbundeinheiten, insbesondere der Position der Elektroden und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet. Dies ist vorteilhaft, um wichtige Qualitätseigenschaften der Separator- Elektroden-Verbundbahn und/oder der Verbundeinheiten bereits während der Herstellung in der Maschine messen zu können. In Förderrichtung vor der Stapelstation kann vorteilhaft eine insbesondere rotierend angetriebene Auswerfvorrichtung, insbesondere eine rotierend angetriebene Auswerftrommel, zum Auswerfen von der Prüfvorrichtung und/oder der Prüfeinrichtung als mangelhaft bewerteter Verbundeinheiten angeordnet sein. Auf diese Weise wird eine gleichbleibende einwandfreie Qualität der Zellen in dem Zellenstapel sichergestellt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren für die Energiezellen produzierende Industrie, insbesondere zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Maschine. Das Verfahren weist mindestens folgende Schritte auf: Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden; Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation übereinandergelegter Materialien gebildet wird, und Verbinden der übereinandergelegten Materialien miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden- Verbundbahn erzeugt wird; Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn in einzelne Verbundeinheiten und Stapeln von Verbundeinheiten zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels.
Vorteilhaft werden die Schritte mittels im Wesentlichen kontinuierlich angetriebener Transportvorrichtungen ausgeführt, die Transportgeschwindigkeit wird im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt konstant oder in einem Bereich von ±25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit gehalten, und/oder die Transportgeschwindigkeit beträgt im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt mindestens 300 Segmente pro Minute, vorzugsweise mindestens 400 Segmente pro Minute, weiter vorzugsweise mindestens 600 Segmente pro Minute, und/oder die Orientierung der Verbundeinheiten wird im Schneid- und Stapelabschnitt mehrfach geändert. Das letztere Merkmal wird insbesondere die vorteilhafte Verwendung rotierender Körper, insbesondere Trommeln und/oder Stempel im Schneid- und Stapelabschnitt erreicht.
2. Aspekt der Erfindung: Laserschneiden Ein zweiter Aspekt der Erfindung stellt gemäß dem Anspruch 4 eine Vorrichtung zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn für eine Maschine der Energiezellen produzierende Industrie bereit, umfassend einen rotierbaren Schneidkörper, insbesondere eine Schneidtrommel, auf der eine Materialbahn in einer Transportrichtung transportiert wird, und eine Laserschneideinrichtung zum Schneiden der Materialbahn quer zu der Transportrichtung zur Erzeugung einzelner Bahnsegmente mittels eines Laserstrahls.
Ausgehend davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schneiden einer Materialbahn bereitzustellen, die oberflächenschonend ist, einen gleichmäßigen Schnitt erzeugt und/oder bei der Verschmutzung der Oberflächen sowie die mit einem scharfkantigen Schnittprodukt verbundenen Nachteile vermieden oder zumindest erheblich reduziert werden.
Die Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt löst die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Demnach ist die Laserschneideinrichtung so angeordnet und eingerichtet, dass der Laserstrahl vom Körperinneren, insbesondere Trommelinneren auf die Mantelfläche des Schneidkörpers gerichtet ist. Der Schneidkörper kann als Schneidtrommel ausgebildet sein. Der Schneidkörper weist erfindungsgemäß eine Durchtrittsöffnung auf. Der vom Körperinneren, insbesondere Trommelinneren nach außen durch die Durchtrittsöffnung tretende Laserstrahl trifft auf die zu schneidende Materialbahn. Erfindungsgemäß wird somit aus dem Innenraum des Schneidkörpers, d.h. dem von dem Mantel des Schneidkörpers eingeschlossenen Raum, heraus geschnitten. Auf diese Weise kann erfindungsgemäß der Schnittwinkel a zwischen dem Laserstrahl und der Normalen zur Materialbahnebene in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Schneidkörpers erheblich reduziert werden im Vergleich zu einem Schneiden von außen wie im Stand der Technik.
Das Schneiden der Materialbahn umfasst im Rahmen der Erfindung begrifflich generell auch das Perforieren der Materialbahn, was als punkt- oder streckenförmiges Schneiden zu verstehen ist. Die Rotationsachse des Schneidkörpers wird im Folgenden auch als Körperachse, insbesondere Trommelachse bezeichnet. Generell ist die Erfindung nicht auf das Schneiden einer Elektrodenbahn beschränkt, sondern beispielsweise auch auf das Schneiden einer Separator- Elektroden-Verbundbahn und allgemeiner einer Einschicht- oder Mehrschichtbahn anwendbar.
Der Erfindung kann durch Anordnung des Austrittspunkts oder des letztes Umlenkpunkts im Inneren des Schneidkörpers umgesetzt werden. Der Austrittspunkt ist der Punkt, an dem der Laserstrahl aus dem optischen Strahlführungssystem austritt. In der Regel ist der Austrittspunkt der Ort, an dem der Laserstrahl zuletzt durch ein Strahlumlenkelement, beispielsweise einen Scanner oder Spiegel, gegebenenfalls umgelenkt wird (letzter Umlenkpunkt oder kurz Umlenkpunkt), bevor er auf die zu schneidende Materialbahn trifft. Auf die Position des Lasers, d.h. des Laserstrahlerzeugers, selbst kommt es im Rahmen der Erfindung generell nicht an, dieser kann nach Bauraumanforderungen innerhalb oder außerhalb des Schneidkörpers angeordnet sein und im letzteren Fall beispielsweise axial oder axialparallel bzw. kolline- ar in den Schneidkörper einstrahlen.
Besonders vorteilhaft ist die Laserschneideinrichtung so angeordnet und eingerichtet, dass der Laserstrahl von der Rotationsachse des Schneidkörpers ausgehend auf die Materialbahn trifft. Dies kann durch Anordnung des Austritts- oder Umlenkpunkts auf der Mittel- oder Rotationsachse des Schneidkörpers, d.h. in einem Querschnitt in dem Körpermittelpunkt, insbesondere Trommelmittelpunkt der Schneidtrommel, erreicht werden. Hierdurch kann eine rechtwinklige Schnittfläche erzeugt werden, da in dieser Ausführungsform zu jedem Zeitpunkt des Schneidvorgangs der oben genann- te Schnittwinkel a gleich Null ist. Mit anderen Worten, aufgrund des aus der Körperachse, insbesondere Trommelachse kommenden Laserstrahles trifft dieser in einer Ebene senkrecht zu der Rotationsachse immer senkrecht auf das zu schneidendende Material. Eine von der Rotationsachse de Schneidkörpers abweichende Positionierung des Austrittsoder Umlenkpunkts ist möglich, wenn ein von Null abweichender geringer Schnittwinkel a tolerierbar ist.
Erfindungsgemäß wird das Bahnmaterial geschnitten, während es auf dem Schneidkörper, insbesondere der beispielsweise zylindrischen Schneidtrommel aufliegt. Durch die auf der Körperoberfläche, insbesondere Trommeloberfläche auf liegend Anordnung der zu schneidenden Materialbahn und dem von innen kommenden Laserstrahl verbleibt ein Großteil der Abbrandprodukte in einem engen räumlichen Umfeld, nämlich dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren, und kann daher verhältnismäßig gut abgesaugt werden. Vorzugsweise ist daher eine Absaugeinrichtung vorgesehen, die zum Absaugen durch das Laserschneiden erzeugter Partikel aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren angeordnet und eingerichtet ist. Hierdurch kann eine Kontamination der Oberfläche weitestgehend vermieden werden. Die Absaugeinrichtung ist vorzugsweise zwischen dem Körpermantel, insbesondere Trommelmantel und der Laserschneideinrichtung und entweder umlaufend, ortsstabil oder bevorzugt der Orientierung des austretenden Laserstrahls folgend angeordnet, was später genauer erläutert wird. Die Absaugeinrichtung ermöglicht es zuverlässig, die entstehenden Abbrandmaterialien bzw. Partikel einerseits von optischen Elementen der Laserschneideinrichtung femzuhalten und andererseits möglichst vollständig abzusaugen. Die Ab saugeinrichtung kann als Teil des Schneidkörpers oder als Teil der Laserschneideinrichtung ausgelegt sein.
Gemäß einem unabhängigen und gegebenenfalls eigenständig schützbaren Aspekt der Erfindung ist mindestens ein Teil der Laserschneideinrichtung entlang oder parallel zu der Rotationsachse des Schneidkörpers linear verschiebbar gelagert, Anspruch 6. Diesem Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gleichbleibende hohe Schnittqualität unabhängig von der Transport- bzw. Produktionsgeschwindigkeit der Materialbahn (Bahngeschwindigkeit) zu erzielen. Die Verschiebung des Strahlumlenkungselements erfolgt vorteilhaft mittels einer Linearantriebseinheit und/oder einer Linearachse, während die Materialbahn auf dem Schneidkörper transportiert wird, und vorzugsweise mit konstanter Geschwindigkeit, um eine bevorzugte konstante Schnittgeschwindigkeit und damit eine gleichbleibende Schnittqualität unabhängig von der Bahngeschwindigkeit zu erreichen. Die Verschiebegeschwindigkeit kann in Grenzen zur Erzielung eines optimalen Schnittergebnisses gewählt werden. Eine Anpassung an die Bahngeschwindigkeit kann mittels einer nachfolgend genauer beschriebenen Schwenk- oder Drehbewegung um die Rotationsachse des Schneidkörpers erfolgen. Die Entkopplung der linearen Verschiebung von der Schwenk- oder Drehbewegung ermöglicht eine gleichmäßige oder konstante, von der Produktions- bzw. Bahngeschwindigkeit endkoppelte Schneidgeschwindigkeit und dadurch eine gleichbleibende hohe Schnittqualität.
Der verschiebbare Teil der Laserschneideinrichtung ist vorzugsweise ein Strahlumlenkelement zur Umlenkung des Laserstrahls. Es ist aber auch denkbar, dass der Laser selbst oder die gesamte Laserschneideinrichtung verschiebbar ist.
Um einen geraden Schnitt senkrecht zu der Transportrichtung zu erzielen, während die Materialbahn auf dem Schneidkörper transportiert wird, ist vorzugsweise mindestens ein Teil der Laserschneideinrichtung um die Rotationsachse des Schneidkörpers dreh- oder schwenkbar gelagert. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung vorteilhaft einen Dreh- oder Schwenkantrieb zum Drehen oder Schwenken des dreh- oder schwenkbaren Teils der Laserschneideinrichtung während des Schnitts auf. Der dreh- oder schwenkbare Teil der Laserschneideinrichtung ist vorzugsweise ein Strahlumlenkelement zur Umlenkung des Laserstrahls. Es ist aber auch denkbar, dass der Laser selbst oder die gesamte Laserschneideinrichtung dreh- oder schwenkbar ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird die Materialbahn infolge der linearen Verschiebung und/oder der Drehung oder Schwenkung eines Teils oder von Teilen der Laserschneideinrichtung geschnitten.
Der zuvor beschriebene Aspekt eines linear verschiebbaren Teils der Laserschneideinrichtung lässt sich dahingehend verallgemeinern, dass die Laserschneideinrichtung vorzugsweise zum linearen und zu der Rotationsachse des Schneidkörpers parallelen Verschieben des auf die zu schneidende Materialbahn fallenden Laserstrahls eingerichtet ist.
Realisiert werden kann dadurch ein thermisches Querschneiden mit konstanter, vergleichsweise hoher Schnittgeschwindigkeit und relativ langsamem Nachführen des Laserstrahls in Produktions- oder Transportrichtung, abhängig von der Produktionsgeschwindigkeit.
Vorzugsweise ist mindestens ein Teil der Absaugeinrichtung gemeinsam mit dem Laserstrahl oder mit einem beweglichen Element der Laserschneideinrichtung verschiebbar und/oder dreh- oder schwenkbar gelagert. Beispielsweise kann ein Teil der Absaugeinrichtung mit einem beweglichen Element der Laserschneideinrichtung verbunden sein. Dies gestattet eine zielgenaue Absaugung der Partikel am Ort ihrer Entstehung, nämlich dort, wo der Laserstrahl auf die Materialbahn auftrifft. Bevorzugt wird eine mitschwenkende Absaugung- und/oder Drucklufteinheit ausgeführt, um den Verschmutzungsbereich möglichst klein zu halten. Der Bereich der Absaugung und/oder Druckluft kann nah am Produkt positioniert sein, um dort effizient zu arbeiten.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann der verschiebbare und/oder dreh- oder schwenkbare Teil der Laserschneideinrichtung mindestens ein Strahlumlenkelement, insbesondere ein nicht-schwenkbares, einachsig schwenkbares oder zweiachsig schwenkbares Spiegelelement, ein Polygonspiegelelement und/oder eine Polygonspiegelwalze umfassen.
Nach dem zuvor Gesagten verläuft der Laserstrahl idealerweise kollinear zur Körperachse, insbesondere Trommelachse und die Schneideinrichtung ist vorteilhaft so ausgeführt, dass ein Teil oder Teile der Schneideinrichtung zum einen um die Körperachse, insbesondere Trommelachse im erforderlichen Maß geschwenkt oder gedreht, und zum anderen parallel zu der Körperachse, insbesondere Trommelachse verfahren bzw. verschoben werden kann bzw. können, wobei die Verfahrgeschwindigkeit über die Bahnbreite vorzugsweise möglichst konstant gehalten wird. Die beschriebene Anordnung bietet weiterhin den Vorteil, dass die Materialbahn in einem festen Abstand zu der Laserschneidvorrichtung bewegt werden kann. Sich daraus ergebende Vorteile sind ein kleiner Fokusdurchmesser, was zu hoher Energiedichte im Fokuspunkt führt und den Einsatz vergleichsweise leistungsschwacher bzw. energieeffizienter Strahlquellen erlaubt. Je nach gewählter bzw. erforderlicher Schnittgeschwindigkeit kann das Schneidverfahren unabhängig von der eingesetzten Laserstrahlquelle, d.h. cw oder gepulst, verwendet werden. Somit ist eine Flexibilität bei der Wahl der Strahlquelle über die Wahl der gewünschten Schnittgeschwindigkeit gegeben. Der beschriebene Aufbau ist zudem verhältnismäßig leicht auf unterschiedliche Bahnbreiten der zu schneidenden Materialbahn skalierbar.
Die lineare Verschiebbarkeit eines Teils oder von Teilen der Laserschneideinrichtung parallel zu der Körperachse, insbesondere Trommelachse, vorteilhaft in Kombination mit Dreh- oder Schwenkbarkeit um die Körperachse, insbesondere Trommelachse, ist vorteilhaft kombinierbar mit dem Schneiden der Materialbahn aus dem Inneren des Schneidkör- pers heraus, oder von der Körperachse, insbesondere Trommelachse ausgehend. Es sind aber Ausführungsformen mit linearer Verschiebbarkeit eines Teils oder von Teilen der Laserschneideinrichtung parallel zu der Körperachse, insbesondere Trommelachse, vorteilhaft in Kombination mit Dreh- oder Schwenkbarkeit um die Körperachse, insbesondere Trommelachse, möglich, bei der der Laserstrahl von außen auf das zu schneidende Bahnmaterial fällt. In diesen Ausführungsformen sind Durchtrittsöffnungen in dem Mantel des Schneidkörpers entbehrlich.
Das Bahnmaterial kann vorzugsweise durch Unterdrück bzw. Vakuum, zusätzlich oder alternativ auch mechanisch beispielsweise durch Greifer, auf dem Schneidkörper gehalten werden. Auf diese Weise können auch die geschnittenen Segmente sicher auf dem Schneidkörper gehalten werden. Relativgeschwindigkeiten bzw. Schlupf zwischen dem Schneidkörper und den Segmenten wird vorteilhaft vermieden. Der Schneidkörper erfüllt somit mehrere Funktionen: er hält und transportiert zunächst die nicht geschnittene Materialbahn; er hält und transportiert sodann auch die geschnittenen Segmente; und er stellt die Durchtrittsöffnung bereit, durch die der Laserstrahl nach außen durch den Körpermantel, insbesondere Trommelmantel hindurchtreten kann, um die Materialbahn zu schneiden. Die beiden erstgenannten Funktionen werden vorzugsweise über Vakuum, zusätzlich oder alternativ über mechanische Elemente wie Greifer ausgeführt.
Der Schneidkörper weist zudem vorzugsweise mindestens eine Durchtrittsöffnung auf, durch die der Laserstrahl von innen nach außen durch den Körpermantel, insbesondere Trommelmantel hindurchtreten und die auf dem Schneidkörper gehaltene Materialbahn schneiden kann. Vorzugsweise ist die mindestens eine Durchtrittsöffnung ein sich quer über die Breite des Schneidkörpers erstreckender Spalt in der Mantelfläche des Schneidkörpers.
Vorzugsweise weist der Schneidkörper eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen auf, die jeweils den gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen. Die somit gleichförmige Teilung des Schneidkörpers entspricht vorteilhaft der Ausdehnung der Segmente in Transportrichtung. Auf diese Weise kann endlos fortlaufend ohne Versatz und ohne Unterbrechung durch die Durchtrittsöffnungen des Schneidkörpers geschnitten werden.
Vorzugsweise ist zusätzlich oder alternativ zu der Absaugeinrichtung eine Drucklufteinrichtung zum Wegblasen von der Laserschneideinrichtung erzeugter Partikel, insbesondere mittels einer Querluftströmung, vorgesehen. Insbesondere beim Laserschneiden aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren heraus ist es möglich, eine Absaugeinrich- tung mit zusätzlicher durch die Drucklufteinrichtung erzeugter Querluft senkrecht zum Laserstrahl in einem eng begrenzten Bauraum, nämlich im Körperinneren, insbesondere Trommelinneren zu integrieren.
Alternativ oder zusätzlich kann außen über dem Schneidkörper eine feststehende oder sich mitbewegende Absaugvorrichtung zum Absaugen durch das Laserschneiden erzeugter Partikel vorzugsweise angeordnet sein. Auch eine oberhalb des Schnittbereiches und außerhalb des Schneidkörpers anzubringende Strahlfalle kann als eine solche Absaugvorrichtung ausgeführt sein. Des Weiteren kann die mindestens eine Durchtrittsöffnung in dem Körpermantel, insbesondere Trommelmantel vorzugsweise zur Schneidstaubabsaugung und/oder gegebenenfalls als Prozessgaszufuhr dienen.
Es ist möglich, den Prozessschritt des Laserschneidens an mehreren Posihonen, die an unterschiedlichen Umfangspositionen des Schneidkörpers angeordnet sind, mittels einer Mehrzahl von Laserschneideinrichtungen alternierend oder parallel durchzuführen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Prozessschritt des Laserschneidens auf mehrere Schneidkörper, insbesondere Schneidtrommeln verteilt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in dieser Ausführungsform vorteilhaft mindestens einen weiteren Schneidkörper, insbesondere eine weitere Schneidtrommel und mindestens eine weitere Laserschneideinrichtung auf. Der weitere Schneidkörper kann als weitere Schneidtrommel ausgebildet sein. Der weitere Schneidkörper weist vorzugsweise eines oder mehrere Merkmale des zuvor beschriebenen Schneidkörpers auf. Insbesondere kann der Körpermantel, insbesondere Trommelmantel des weiteren Schneidkörpers eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen wie zuvor beschrieben aufweisen.
Die weitere Laserschneideinrichtung weist vorzugsweise eines oder mehrere Merkmale der zuvor beschriebenen Laserschneideinrichtung auf. Insbesondere kann die weitere Laserschneideinrichtung so angeordnet und eingerichtet sein, dass ihr Laserstrahl aus einem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren der weiteren Schneidtrommel heraus auf einen Körpermantel, insbesondere Trommelmantel des weiteren Schneidkörpers gerichtet ist, und der aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren, vorzugsweise von der Rotationsachse ausgehend, durch mindestens eine Durchtrittsöffnung in dem Körpermantel, insbesondere Trommelmantel nach außen tretende Laserstrahl auf die zu schneidende Materialbahn trifft. Vorzugsweise ist mindestens ein Teil der weiteren Laserschneideinrichtung parallel zu der Rotationsachse des weiteren Schneidkörpers linear verschiebbar gelagert.
Vorzugsweise ist mindestens ein Teil der weiteren Laserschneideinrichtung um die Rotationsachse des weiteren Schneidkörpers, oder um eine dazu parallele Dreh- oder Schwenkachse, dreh- oder schwenkbar gelagert. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn ein Teil der weiteren Laserschneideinrichtung um volle 360° drehbar ist, wodurch die mit einem Hin- und Herschwenken verbundene Totzeit erheblich reduziert werden kann. Die Drehbewegung kann mit nicht-konstanter Geschwindigkeit, d.h. mit periodischen Brems- und Beschleunigungsvorgängen, ausgeführt werden. Vorzugsweise sind die Schneidkörper und/oder mindestens ein Teil der Laserschneideinrichtungen zur Schwenkung oder Rotation mit nicht-konstanter Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere mit periodischen Brems- und Beschleuni- gungsvorgängen, eingerichtet.
Die Laserschneideinrichtungen können separate Einrichtungen sein und jeweils eigene Laser und Strahlführungssysteme aufweisen. Alternativ können die Laserschneideinrichtungen bestimmte Elemente gemeinsam nutzen, beispielsweise einen Laser als Strahlerzeuger für beide Schneidkörper.
In der beschriebenen Ausführungsform ist die Taktzeit der Materialbahnförderung vorteilhaft von der Schneidgeschwindigkeit entkoppelt. Durch die Verteilung des Schneidprozesses auf mehrere Schneidkörper kann trotz ggf. vorgesehener (Rück-) Schwenkung oder Drehung und damit verbundener Totzeit eine hohe Schneidrate erreicht werden. Durch Wahl des Körperdurchmessers, insbesondere Trommeldurchmessers, Rotationsgeschwindigkeit und Umschlingung der Schneidkörper mit Bahnmaterial kann die Schneidgeschwindigkeit wie gewünscht eingestellt und ggf. dynamisch angepasst werden, und zwar in gewissen Grenzen unabhängig von der Taktzeit der Materialbahnförderung, d.h. unabhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Schneidkörper.
In einer einfachen Ausführungsform wird auf jedem Schneidkörper alle n Takte ein Schnitt gemacht, wobei n der Körperanzahl, insbesondere Trommelanzahl entspricht, und danach wieder zurückgeschwenkt. Die Taktzeit entspricht hierbei der Zeit, die das zu schneidende Endlosbahnmaterial benötigt, um den Weg zurückzulegen, die ein geschnittenes Endprodukt (Segment) breit ist. Damit kann die für verschiedene Prozessschritte, insbesondere das Schneiden und/oder das Zurückschwenken auf die Ausgangsposition, zur Verfügung stehende Zeitdauer deutlich vergrößert werden, und zwar um die Zeit s = (n-l) t, wobei s der Zeitgewinn ist, n die Körperanzahl, insbesondere Trommelanzahl und t die Taktzeit. Das bedeutet, dass man mit jedem Körper eine Taktzeit hinzugewinnt, insbesondere um die Rückschwenkbewegung ausführen zu können. Die Prozessschritte, insbesondere das Schneiden und/oder das Zurückschwenken, können auf die Gesamtzeit s + 1 aufgeteilt werden.
Bei einer Erhöhung der Bahngeschwindigkeit verringert sich die Taktzeit weiter. Bei gleichbleibender Laserschnittge- schwindigkeit würde weniger Zeit für die Rückschwenkbewegung bleiben (eine höhere Laserschnittgeschwindigkeit resultiert in einem kleineren Anteil des Vorwärtsschwenkens und des Verfahrens der Lineareinheit an einem Takt). Eine langsamere Laserschnittgeschwindigkeit bewirkt das Gegenteil und reduziert die verbleibende Zeit für den Rückwärtsschwenk. Durch eine Erhöhung der Anzahl der Schneidkörper besteht hier die Möglichkeit, den Prozess so zu verlängern, dass mehr als eine Taktzeit für die Vorwärtsbewegung und die Bewegung des Linearantriebs genutzt werden kann. Eine deutlich geringere Laserschnittgeschwindigkeit ist daher vorteilhaft möglich. Eine Randbedingung ist hierbei, dass Schnitt und Zurückschwenken innerhalb der Zeitdauer s + 1 abgeschlossenen sind.
3 Aspekt der Erfindung: Schneiden mechanisch
Ein dritter Aspekt der Erfindung stellt gemäß dem Anspruch 7 eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten für Energiezellen von einer in einen Zwischenraum in eine Schnittebene zugeführten Endlosbahn bereit, mit einer mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse angetriebenen, auf einer Seite des Zwischenraumes angeordneten Schneidrotationseinrichtung, insbesondere Schneidtrommel mit wenigstens einem von einer Grenzfläche, insbesondere Mantelfläche der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere Schneidtrommel radial nach außen vorstehendem Schneidmesser, und wenigstens einem auf der anderen Seite des Zwischenraumes angeordneten Gegenmesser, wobei das Schneidmesser und das Gegenmesser jeweils eine Schneide aufweisen.
Ausgehend davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Schneidvorrichtung bereitzustellen, welche ein sauberes, prozesssicheres Schneiden von Segmenten für Energiezellen von einer Endlosbahn bei einer gleichzeitig hohen Transportgeschwindigkeit der zugeführten Endlosbahn ermöglicht.
Die Erfindung gemäß dem dritten Aspekt löst die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Demnach wird vorgeschlagen, dass das Schneidmesser während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel mit seiner Schneide zur Anlage in einem punktförmigen Kontakt an der Schneide des Gegenmessers gelangt, und dabei in einem Winkel von ungleich null Grad zu der Schneide des Gegenmessers ausgerichtet ist, wobei die Schneide des Schneidmessers während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel mit einem Schnitt der Endlosbahn in dem punktförmigen Kontakt an der Schneide des Gegenmessers abgleitet.
Die Erfindung gemäß dem dritten Aspekt geht damit gegenüber den im Stand der Technik bekannten Lösungen einen grundsätzlich anderen Weg zum Schneiden der Segmente von der Endlosbahn, indem das Schneidmesser mit seiner Schneide bewusst zur Anlage an der Schneide des Gegenmesser gelangt, so dass die dazwischen zugeführte Endlosbahn sicher durchtrennt wird. Ferner sind die Schneiden so zueinander ausgerichtet, dass sie in dem punktförmigen Kontakt in einem Winkel von ungleich null Grad zueinander ausgerichtet sind, so dass das Schneidmesser während der Drehbe- wegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel in dem punktförmigen Kontakt an der Schneide des Gegenmessers abgleitet und dabei die Endlosbahn durchschneidet. Damit wird die Endlosbahn während des Schnittvorganges nicht über ihre gesamte Breite gleichzeitig geschnitten, sondern stattdessen in einem punktförmigen Kontakt, welcher während des Schnittvorganges eine Bewegung in Richtung der Längsrichtung der Schneiden ausführt und dadurch die Endlosbahn in einem kontinuierlichen Schnitt quer zu ihrer Längserstreckung durchtrennt. Damit kann ein Schnitt mit erheblich geringeren Schnittkräften bei einer gleichzeitig nicht begrenzten oder zumindest erheblich größeren Breite der zu schneidenden Endlosbahn realisiert werden. Dabei wird der punktförmige Kontaktpunkt auf einer gekrümmten Bahn bewegt, welche sich aus der Kombination der Bewegung des Kontaktpunktes quer zu der Endlosbahn entlang der Schneide des Gegenmessers mit der dabei ausgeführten Drehbewegung des Gegenmessers also einer Kreisbogenbewegung ergibt. Die Bewegung des Kontaktpunktes wird durch die Ausrichtung der Schneiden in einem Winkel von ungleich null Grad in Verbindung mit der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel, also der Relativbewegung der Schneiden zueinander erreicht. Durch diesen sich grundsätzlich von dem Stand der Technik unterscheidenden Schnittvorgang kann ein besonders oberflächenschonender Schnitt der Endlosbahn mit einer sehr geringen Verschmutzung der Oberfläche verwirklicht werden.
Das Gegenmesser muss nicht durch ein gesondertes Teil gebildet sein, es kann auch in Form einer entsprechenden Formgebung des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel einstückig in diese integriert sein. Ferner kann das Gegenmesser auch Teil eines Einsatzteils sein, welches an dem Umfang des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel montiert wird und zusätzliche Funktionen haben kann. Wichtig für die Verwirklichung des Gegenmessers ist lediglich die Ausbildung einer Schneide in Form einer scharfen Kante an dem Gegenrotationskörper, insbesondere der Gegentrommel, an der das Schneidmesser der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneid- trommel mit seiner Schneide abgleitet. Als Gegenmesser im Sinne der Erfindung soll damit der Abschnitt des Gegenro- tationskörpers, insbesondere der Gegentrommel verstanden werden, an dem die Schneide vorgesehen ist, unabhängig davon, ob das Gegenmesser als gesondertes Einsatzteil verwirklicht ist oder einstückig mit dem Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel ausgebildet ist.
Ferner soll das Merkmal des punktförmigen Kontaktes nicht im rein mathematischen Sinne verstanden werden. Es soll dadurch stattdessen zum Ausdruck gebracht werden, dass das Schneidmesser und das Gegenmesser während des Schnittvorganges nur in einem sehr kurzen Abschnitt aneinander anliegen, welcher z.B. allein durch die elastischen Eigenschaften des Schneidmessers und/oder des Gegenmessers schon auf einen etwas längeren Abschnitt vergrößert wird. Wichtig ist für den Schnittvorgang lediglich, dass das Schneidmesser und das Gegenmesser in diesem kurzen Abschnitt aneinander anliegen, und dass das Schneidmesser und das Gegenmesser während des Schnittvorganges durch Ausführen einer Längsbewegung dieser Kontaktstelle aneinander abgleiten und die Endlosbahn dabei quer zu ihrer Längserstreckung durch einen Abschervorgang schneiden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Winkel zwischen den Schneiden maximal 20 Grad beträgt. Durch den vorgeschlagenen Winkelbereich können die auftretenden Schnittkräfte im Vergleich zu einer Lösung mit parallelen Schneiden deutlich reduziert werden, so dass ein besonders sauberer Schnitt der Segmente erreicht und der Messerverschleiß verringert werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schneiden in einer durch den punktförmigen Kontakt verlaufenden Schnittebene in einem ersten Winkel von ungleich null Grad zueinander ausgerichtet sind. Durch die vorgeschlagene Ausrichtung kann neben dem oben beschriebenen vorteilhaften Schnittvorgang zusätzlich die Transportbewegung der Endlosbahn soweit kompensiert werden, dass im Idealfall ein senkrechter Schnitt durch die Endlosbahn während der Transportbewegung verwirklicht werden kann. Dabei ist die Schnittebene die Ebene welche tangential zu der Mantelfläche des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel angeordnet ist, und in der der punktförmige Kontakt angeordnet ist. Da die Schneiden in dem punktförmigen Kontakt aneinander abgleiten ändert sich damit auch die Lage der Schnittebene. Soweit gerade Schneidmesser und Gegenmesser verwendet werden, hat diese Änderung aber keinen Einfluss auf den ersten Winkel, da der erste Winkel aufgrund der geraden Schneiden unabhängig der Lage des Kontaktpunktes immer derselbe ist. Sofern gekrümmte Schneiden verwendet werden würden würde sich zwar der erste Winkel während des Schnittvorganges und des Abgleitens der Schneiden ändern, er sollte jedoch nie gleich null sein, da ansonsten die für das Schneiden erforderliche Scherwirkung nicht mehr gegeben ist. Der punktförmige Kontakt ist auch hier nicht in einem mathematischen sinne zu verstehen. Es soll dadurch lediglich zum Ausdruck kommen, dass die Schneiden nur über einen sehr kurzen Abschnitt aneinander anliegen, welcher im Idealfall punktförmig ist. Da das Schneidmesser und das Gegenmesser aber aufgrund ihrer federnden Eigenschaften immer geringfügig nachgeben, wird der punktförmige Kontakt immer zu einen etwas längeren Kontakt vergrößert, indem sich die Schneiden des Schneidmessers und des Gegenmessers aneinander anlegen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schneiden senkrecht zu der Schnittebene in einem zweiten Winkel von ungleich null Grad zueinander ausgerichtet sind. Durch die vorgeschlagene Formgebung bzw. Ausrichtung der Schneiden kann die Rotationsbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel und die dadurch bedingte Bewegung der Schneide senkrecht zu der Schnittebene zumindest soweit kompensiert werden, dass die Schneiden trotz einer Bewegung senkrecht zu der Schnittebene ihren punktuellen Kontakt nicht verlieren.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Schneidmesser und/oder das Gegenmesser federnd gelagert sind. Wie oben beschrieben erfolgt das Schneiden der Endlosbahn in einer punktuellen Anlage der Schneiden. Damit der Kontakt in jedem Fall nicht verlorengeht, sind die Schneiden und deren Schneidkreise so bemessen und angeordnet, dass sie sich in der Schnittebene zumindest geringfügig überlappen. Dieses Überlappen führt zu einer Überdrückung der Schneiden, so dass sie während des Schneidens der Endlosbahn eine gewisse Druckkraft aufeinander ausüben. Diese Überdrückung kann im Extremfall zu einem Messerbruch oder zu einer Beschädigung der Schneiden führen. Damit diese Druckkraft wiederum reduziert und die damit verbundene Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Schneiden verringert wird, sind das Schneidmesser und/oder das Gegenmesser federnd gelagert, so dass die Anpresskraft der Schneiden reduziert wird, indem die Schneiden geringfügig nachgeben können.
Alternativ oder zusätzlich wird vorgeschlagen, dass die Schneide des Schneidmessers und/oder die Schneide des Gegenmessers eine konkave Form aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass die Überdrückung auch bei geradem Schneiden während des Schnittvorganges und der Bewegung Kontaktpunktes entlang der Schneiden zunächst von null oder einem sehr geringen Wert bis zu einem Maximum ansteigt und anschließend wieder abfällt. Durch die konkave Formgebung der Schneiden kann dieser Effekt zumindest teilweise kompensiert werden und so die Überdrückung der Schneiden und die damit verbundenen Schadenswahrscheinlichkeit der Schneiden reduziert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Gegenmesser in einer Anlagefläche angeordnet ist, an welcher die Endlosbahn und das von der Endlosbahn abgeschnittene Segment anliegt, und dass in der Anlagefläche an einer Seite des Gegenmessers eine Vertiefung vorgesehen ist. Durch die Vertiefung in der Anlagefläche kann das Schneidmesser der Schneidrotati- onseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel seitlich der Schneide des Gegenmessers in die Vertiefung und damit durch die Schnittebene hindurch in die Endlosbahn bzw. in die Trennlinie zwischen dem Ende der Endlosbahn und dem davon abgeschnittenen Segment eintauchen. Ferner wird durch die Vertiefung ein zusätzlicher Raum geschaffen, in dem das abgeschnittene Segment bzw. der bereits abgeschnittene Teil der Endlosbahn während des Schnittvorganges aufgenommen werden kann. Damit kann der abgeschnittene Teil den weiteren Schnittvorgang nicht mehr stören. Ferner kann das abgeschnittene Segment darin zumindest teilweise aufgenommen werden, so dass es in diesem Abschnitt vor weiteren äußeren Einwirkungen verbessert geschützt ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Schnittkanten des abgeschnittenen Segmentes und der Endlosbahn örtlich voneinander getrennt werden und damit z.B. getrennt voneinander gereinigt werden können.
Dabei weist die Vertiefung bevorzugt eine Grundfläche auf, welche in Längsrichtung der Anlagefläche eine größere Länge als der durch die Vertiefung vertiefte Abschnitt der Anlagefläche aufweist. Durch die vorgeschlagene Bemessung der Vertiefung kann das abgeschnittene Segment darin eintauchen, ohne dass es mit seiner freien Stirnseite in Kontakt mit der Seitenfläche des Gegenmessers gelangt. Dadurch kann die Schadenswahrscheinlichkeit des abgeschnittenen Segmentes reduziert werden, und es kann ein schonender Schnitt verwirklicht werden. Ferner kann dadurch verhindert werden, dass das abgeschnittene Ende durch einen möglichen Kontakt mit dem Gegenmesser mit Schneidstaub verunreinigt wird.
Ferner kann an einer Seite des Gegenmessers wenigstens eine mit Unterdrück beaufschlagbare Druckluftöffnung vorgesehen sein, wodurch das abgeschnittene Segment angesaugt und an einer Seite des Gegenmessers gehalten wird, bis es zur weiteren Verarbeitung davon abgenommen wird.
Dabei kann die Druckluftöffnung bevorzugt in der Vertiefung angeordnet sein, so dass das abgeschnittene Segment über die Druckluftleitung an eine Wandung der Vertiefung insbesondere an die Grundfläche der Vertiefung angesaugt und damit aktiv aus der Schneidzone heraus bewegt wird.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Gegenmesser an einem oder einer in Bezug zu der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel zu einer entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung angetriebenen Gegemotationskörper, insbesondere Gegentrommel angeordnet ist. Durch die vorgeschlagene Weiterentwicklung weisen das Schneidmesser und das Gegenmesser beim Passieren der Schnittebene eine gleichgerichtete Bewegung in Richtung der Bewegung der zugeführten Endlosbahn auf. Da für den Schnittvorgang lediglich die Relativbewegung der Schneide des Schneidmessers zu der Schneide des Gegenmessers entscheidend ist, kann dadurch die Schnittgeschwindigkeit bei einer gleichzeitig hohen Transportgeschwindigkeit der Endlosbahn reduziert werden, so dass die Schnittqua- lität bei einer gleichzeitig hohen Fertigungsrate verbessert werden kann.
Dabei kann die Relaüvgeschwindigkeit zwischen den Schneiden sehr einfach dadurch realisiert werden, indem die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere die Schneidtrommel und der Gegemotationskörper, insbesondere die Gegentrommel jeweils zu Drehbewegungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Schneiden angetrieben werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere Schneidtrommel und der Gegemota- tionskörper, insbesondere die Gegentrommel jeweils durch voneinander getrennte Antriebseinrichtungenantreibbar sind. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die Antriebsbewegung der Schneidmesser und der Gegenmesser dadurch so gesteuert werden kann, dass sie über die gesamte Schnittbreite während des Schnittvorganges mit einer identischen Kraft in dem punktförmigen Kontakt aneinander anliegen. Die Antriebseinrichtungen können dabei insbesondere so gesteuert werden, dass die Schneidmesser mit einer maximalen Kraft an den Gegenmessem zur Anlage gelangen, welche so bemessen ist, dass die Schneidmesser und/oder die Gegenmesser nicht brechen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass im Bereich des Schneidmessers der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel und/oder im Bereich des Gegenmessers eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist. Durch die Absaugeinrichtung können Schneidpartikel, welche beim Schneiden der Segmente freigesetzt werden, abgesaugt werden. Aufgrund der Anordnung der Absaugeinrichtung im Bereich des Schneidmessers oder des Gegenmessers werden die Schneidpartikel dabei unmittelbar bzw. möglichst nahe ihres Entstehungsortes abgesaugt. Dabei kann die bei der Drehbewegung der Schneidtrommel und, sofern das Gegenmesser an einem Gegenrotationskörper, insbesondere einer Gegentrommel angeordnet ist, auch die bei der Drehbewegung des Gegenrotationskörpers, insbesondere der Gegentrommel entstehende Luftströmung zusätzlich dazu genutzt werden, die Bewegung der Schneidpartikel zu der Absaugeinrichtung hin zu unterstützen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Schneidmesser und/oder das Gegenmesser wenigstens im Bereich ihrer Schneiden aufheizbar sind. Durch die vorgeschlagenen Heizeinrichtung und das dadurch bewirkte Aufheizen der Schneiden wird das durch den punktförmigen Kontakt bewirkte mechanische Schneiden durch ein Heißschneiden ergänzt, wodurch ein sauberer Schnitt erzielt werden kann. Dabei können insbesondere Ausbrüche und die Gratentstehung verringert werden und die Segmente werden im Allgemeinen weniger beschädigt. Ferner kann die Entstehung von Schneidpartikeln verringert werden. Die Heizeinrichtung ist dabei so ausgelegt, dass die Schneiden auf eine Temperatur von ca. 600 Grad Celsius aufgeheizt werden. Dadurch wird das Anodenmaterial, Kathodenmaterial oder Separatormaterial zumindest im Umfang der Kunststoffbestandteile leicht angeschmolzen, und es entsteht eine glatte Schnittkante. Außerdem werden gebundene Bestandteile einer Beschichtung der Segmente daran gehindert auszubrechen. Außerdem kann durch das Aufheizen der Schneiden das Verdrängen der Segmente unter den wirkenden Schnittkräften reduziert werden, indem das Eindringen der Schneiden in die Endlosbahn durch das Anschmelzen der Endlosbahn unterstützt und die aufzubringende mechanische Schnittkraft verringert wird.
4 Aspekt: Teilungsänderung
Ein vierter Aspekt der Erfindung stellt gemäß dem Anspruch 9 eine Vereinzelungsvorrichtung zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn bereit, wobei eine Schneidvorrichtung vorgesehen ist, mittels derer die Segmente in einer vorbestimmten Länge von der Endlosbahn geschnitten werden, und ein Teilungsänderungskörper, insbesondere eine Teilungsändemngstrommel vorgesehen ist, welche mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse angetrieben wird, wobei an einer Mantelfläche des Tei- lungsändemngskörpers eine Vielzahl von Transportsegmenten zur Aufnahme der Segmente vorgesehen ist, wobei die Transportsegmente in Bezug zu der Radial- und/oder Umfangsrichtung des Teilungsänderungskörpers bewegbar angeordnet sind, und eine Übemahmevorrichtung vorgesehen ist, welche die Segmente von dem Teilungsänderungskörpers übernimmt. Im Rahmen dieser Anmeldung kann der insbesondere rotierbare Teilungsänderungskörper als Teilungsändemngstrommel ausgeführt sein. Ausgehend davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Vereinzelungsvorrichtung zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn bereitzustellen, welche einen vereinfachten Schnitt der Segmente in Verbindung mit einer prozesssicheren Vereinzelung von beabstandeten Segmenten in einer möglichst hohen Stückrate ermöglicht.
Die Erfindung gemäß dem vierten Aspekt löst die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Demnach sind der Teilungsänderungskörper und die Schneidvorrichtung voneinander getrennte Baugruppen und/oder funktional entkoppelt und/oder die Schneidvorrichtung ist zwischen der zugeführten Endlosbahn und dem Teilungsände- mngskörpers angeordnet, wobei die Transportsegmente während der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers in einer Umlaufbewegung von einer Übemahmestelle zu einer Übergabestelle und wieder zurück umlaufen, wobei die Transportsegmente in der Übemahmestelle von der Endlosbahn mit der Schneidvorrichtung geschnittene Segmente übernehmen und unter Vergrößerung ihrer Abstände in Umfangsrichtung zu der Drehachse zu der Übergabestelle transportieren und mit den vergrößerten Abständen an die Übemahmevorrichtung übergeben.
Gemäß dem Grundgedanken des vierten Aspekts der Erfindung wird eine Vereinzelungsvorrichtung vorgeschlagen, wobei der Teilungsänderungskörper und die Schneidvorrichtung voneinander getrennte Baugruppen und/oder funktional entkoppelt sind und/oder die Schneidvorrichtung zwischen der zugeführten Endlosbahn und dem Teilungsände- rungskörpers angeordnet ist, und die Transportsegmente während der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers in einer Umlaufbewegung von einer Übemahmestelle zu einer Übergabestelle und wieder zurück umlaufen, wobei die Transportsegmente in der Übemahmestelle von der Endlosbahn mit der Schneidvorrichtung geschnittene Segmente übernehmen und unter Vergrößemng ihrer Abstände in Umfangsrichtung zu der Drehachse zu der Übergabestelle transportieren und mit den vergrößerten Abständen an die Übemahmevorrichtung übergeben.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung gemäß dem vierten Aspekt ist darin zu sehen, dass das Schneiden und das anschließende Vereinzeln der Segmente in voneinander unabhängigen und/oder funktional entkoppelten Baugmppen vorgenommen werden, so dass das Schneiden und das Vereinzeln jeweils für sich optimiert werden können, ohne dabei auf die jeweils andere Funktion Rücksicht zu nehmen. Dazu kann die Schneidvorrichtung zwischen der zugeführten Endlosbahn und dem Teilungsänderungskörper angeordnet sein, so dass die Endlosbahn zuerst der Schneidvorrichtung zugeführt wird, welche die Endlosbahn in Segmente schneidet und dann die geschnittenen Segmente an den Teilungsänderungskörper übergibt. Durch die vorgeschlagene Trennung und/oder funktionale Entkopplung und/oder Anordnung der Schneidvorrichtung und dem Teilungsänderungskörper kann z.B. der Umfang des Teilungsänderungskörpers maximal für die Vereinzelung und die damit verbundene Vergrößemng der Abstände der Segmente genutzt werden, da der im Stand der Technik an dem Teilungsänderungskörper vorgesehene Schnitt der Endlosbahn in die Segmente in eine von dem Teilungsänderungskörper unabhängige vorverlagerte Baugmppe verlegt ist. Ferner kann der Schnitt der Segmente vereinfacht werden, da die Endlosbahn und die geschnittenen Segmente in der Schneidvorrichtung nicht mehr auf beweglichen Transportsegmenten angeordnet werden müssen. Dabei muss die Schnittlinie insbesondere nicht mehr in einer vorbestimmten Ausrichtung zwischen zwei Transportsegmenten positioniert sein, und kann stattdessen hinsichtlich ihrer Schnittqualität, Schnittgeschwindigkeit und Schnittfrequenz optimiert werden. Dabei können die Schneidvorrichtung und der Teilungsänderungskörper zwar funktional entkoppelt sein, aber über eine gemeinsame Antriebseinrichtung miteinander gekoppelt sein, wichtig ist nur, dass der Schnittvorgang und der Vereinzelungsvorgang getrennt voneinander ausgeführt werden, und dass die Segmente bereits geschnitten von dem Teilungsänderungskörper übernommen werden. Die bereits geschnittenen Segmente werden dann von dem Teilungsänderungskörper in der Übemahmestelle übernommen und auf dem Teilungsänderungskörper unter Vergrößerung ihrer Abstände zueinander zu der Übergabestelle transportiert, in der sie dann an eine Übemahmevorrichtung übergeben werden.
Dabei hat sich herausgestellt, dass die Segmente besonders prozesssicher in der Übergabestelle an die Übemahmevor- richtung übergeben werden können, wenn die Transportsegmente in der Übergabestelle einen Abstand von 1 bis 10 mm, bevorzugt 2 bis 5 mm in Umfangsrichtung der Teilungsänderungskörper aufweisen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Bewegung der Transportsegmente von der Übemahmestelle zu der Übergabestelle steuert. Die Bewegung der Transportsegmente setzt sich zusammen aus der reinen Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers und der zusätzlich überlagerten Radial- und/oder Umfangsbewegung der Transportsegmente zur Vergrößerung der Abstände zwischen den Transportsegmenten und damit auch zwischen den daran gehaltenen Segmenten. Da die Stellung der Transportsegmente in der Übemahmestelle und der Übergabestelle für einen prozesssicheren Transport insbesondere bei den hohen zu realisierenden Transportgeschwindigkeiten der Segmente von besonderer Bedeutung ist, bildet die Steuereinrichtung neben den bewegbaren Transportsegmenten eine wichtige Komponente der Vereinzelungsvorrichtung, mittels derer der Bewegungsablauf besonders genau realisiert werden kann. Dabei steuert die Steuerungseinrichtung bevorzugt die für die Abstandsvergrößerung ursächliche Radial- und/oder Umfangsbewegung der Transportsegmente relativ zu der Drehbewegung des Tei- lungsänderungskörpers und kann damit als eine Art Feinsteuerung angesehen werden.
Eine besonders kostengünstige und zuverlässige Steuerung der Bewegung der Transportsegmente kann dadurch verwirklicht werden, indem die Steuerungseinrichtung durch eine gegenüber dem Teilungsänderungskörper stillstehende Steuerkurve gebildet ist, an welcher die Transportsegmente jeweils mit einem Steueransatz anliegen. Die Steuerung der Bewegung der Transportsegmente kann damit rein mechanisch erfolgen, zusätzliche Sensoren und Aktuatoren sind damit nicht erforderlich. Die erforderliche Genauigkeit des Bewegungsablaufes und insbesondere der Stellungen der Transportsegmente in der Übemahmestelle und der Übergabestelle kann dabei durch eine entsprechend genau gearbeitete Form der Steuerkurve und eine entsprechend genaue Ausrichtung der Steuerkurve zu dem Teilungsänderungskörper bzw. zu den Steueransätzen der Transportsegmente erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung wenigstens einen elektrisch ansteuerbaren, die Bewegung der Transportsegmente steuernden Aktuator umfasst. Der die Bewegung steuernde Aktuator kann dabei die Steuerung über die Steuerkurve ergänzen bzw. oder auch ersetzen sofern eine rein elektronische Steuemng der Bewegung der Transportsegmente verwirklicht werden soll. Der elektrisch ansteuerbare Aktuator ermöglicht eine sehr genaue Steuemng der Bewegung der Transportsegmente. Ferner kann der Bewegungsablauf auch im Wege einer Regelung oder auch zur Verwirklichung eines neuen Übergabeabstandes der Segmente sehr einfach angepasst bzw. verändert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Transportsegmente in Radialrichtung des Teilungsänderungskörpers bewegbar sind, und die Steuerungseinrichtung die Transportsegmente zu einer Bewegung von einem kleineren Radius in der Übemahmestelle auf einen größeren Radius in der Übergabestelle steuert. Durch die Radialbewegung der Transportsegmente von dem kleineren auf den größeren Radius wird automatisch der Abstand der Transportsegmente ausgehend von der Übemahmestelle hin zu der Übergabestelle vergrößert, da die Erstreckung der Transportsegmente in Umfangsrichtung des Teilungsänderungskörpers unverändert ist, der Umfang auf dem die Transportsegmente in dem größeren Radius bewegt werden, aber größer ist als der Umfang auf dem kleineren Radius.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Transportsegmente in Umfangsrichtung des Teilungsänderungskörpers bewegbar sind, und die Steuerungseinrichtung die Transportsegmente von der Übemahmestelle zu der Übergabestelle zu einer Geschwindigkeit mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit des Teilungsänderungskörpers und von der Übergabestelle zu der Übemahmestelle zu einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit des Teilungsänderungskörpers ansteuert. Der Abstand der Transportsegmente kann hierdurch durch eine reine Umfangsbewegung der Transportsegmente auf einem wenigstens nahezu identischen Radius vergrößert werden. Dabei wird der Abstand der Transportsegmente ausgehend von der Übemahmestelle durch eine kurzzeitige Beschleunigung der Transportsegmente gegenüber der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers auf eine höhere Umfangsgeschwindigkeit realisiert. Ausgehend von der Übergabestelle werden die Transportsegmente dann während der Bewegung in die Übemahmestelle wieder verzögert, bis sie wieder aneinander anliegen. Sofern eine reine Umfangsbewegung nicht optimal ist, kann die Umfangsbewegung der Transportsegmente selbstverständlich auch mit der oben beschriebenen Radialbewegung kombiniert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Transportsegmente eine mit Unterdmck beaufschlagbare Übemahmefläche aufweisen. Die Segmente können dadurch über einen Unterdmck an die Übemahmefläche der Transportsegmente angesaugt und während der weiteren Transportbewegung gegen die während der Drehbewegung des Teilungsänderungskör- pers wirkenden Radialkräfte an den Transportsegmenten gehalten werden. Damit sind zum Übernehmen und zu dem weiteren Transport der Segmente keine weiteren mechanischen Mittel an den Transportsegmenten erforderlich. Außerdem können die Übernahme und der Transport der Segmente mit sehr geringen auf die Segmente einwirkenden Kräften zur Verwirklichung eines “sanften“ Transportes realisiert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Schneidvorrichtung durch einen mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung angetriebenen Schneidkörper, insbesondere eine mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung angetriebene Schneidtrommel gebildet ist. Die Verwirklichung der Schneidvorrichtung als Schneidkörper, insbesondere Schneidtrommel ist insofern von Vorteil, da die Schneidvorrichtung dadurch in einen Trommellauf intergiert werden kann, in dem besonders hohen Transportgeschwindigkeit der Endlosbahn und der geschnittenen Segmente unter einer optimierten Bauraumausnutzung verwirklicht werden können. Dabei kann das Schneiden der Segmente z.B. mittels eines Lasers erfolgen, der an dem Umfang des Schneidkörpers oder auch radial innen in dem Schneidkörper angeordnet ist und bei einer Aktivierung einen auf die Endlosbahn gerichteten Laserstrahl aussendet. Ferner kann auch ein mechanisches Schneiden der Endlosbahn vorgesehen sein, indem an dem Schneidkörper eine Mehrzahl von über den Umgang verteilt angeordneten Gegenmessem mit jeweils einer einseitig freien Schneide vorgesehen sind, an deren Außenseiten die Endlosbahn anliegt. Ferner ist an dem Außenumfang der Schneidtrommel ein Schneidmesser vorgesehen, welches auch an einem zweiten zu einer Drehbewegung angetriebenen Schneidkörper, insbesondere einer zweiten zu einer Drehbewegung angetriebenen Schneidtrommel angeordnet sein kann. Das Schneidmesser ist dann so positioniert bzw. in der Bewegung des zweiten Schneidkörpers gesteuert, dass die Gegenmesser des Schneidkörpers in einer vorbestimmten Position und Ausrichtung zur Anlage gelangen und während der weiteren Bewegung die Endlosbahn nach dem Abscherprinzip durchtrennen. Dieser mechanische Schneidvorgang kann durch ein Aufheizen der Schneidmesser oder Gegenmesser weiter zu einem thermomechanischen Schnittvorgang der Endlosbahn erweitert werden. Dabei wird weiter vorgeschlagen, dass der Schneidkörper mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung entgegen der Drehrichtung des Teilungsänderungskörpers angetrieben wird. Durch die vorteilhafte Drehrichtung des Schneidkörpers weist dieser in einer benachbarten Anordnung zu dem Teilungsänderungskörper an der dem Teilungsänderungskörper zugewandten Randseite eine gleichgerichtete Bewegung auf, so dass die geschnittenen Segmente im Idealfall tangential von dem Teilungsänderungskörper mit möglichst geringen auf die Segmente einwirkenden Kräften übernommen werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Schneidkörper unmittelbar benachbart zu dem Teilungsänderungskörper angeordnet ist, und die Segmente in der Stelle des geringsten Abstandes zu dem Teilungsänderungskörper an die in der Übernahmestelle angeordneten Transportsegmente übergibt. Dieser möglichst geringe Abstand ist insofern von Vorteil, da die Segmente dadurch sehr prozesssicher und mit möglichst geringen Kräften von dem Teilungsänderungskörper übernommen werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass der Teilungsänderungskörper fünf, sechs, sieben, acht, zehn oder zwölf Transportsegmente aufweist, und die Transportsegmente in der Übemahmestelle einen Außenradius von 75 bis 150 mm, bevorzugt von 90 mm bis 125 mm in Bezug zu der Drehachse des Teilungsänderungskörpers aufweisen. Durch die vorgeschlagene Anzahl der Transportsegmente in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Außenradius können hinsichtlich der vorzunehmenden Abstandsvergrößerung und hinsichtlich eines prozesssicheren Transportes der Segmente von der Übemahmestelle zu der Übergabestelle günstige Bewegungsverhältnisse verwirklicht werden.
Ferner wird weiter eine Anlage zur Herstellung von Stapeln aus einzelnen Segmenten für Energiezellen vorgeschlagen, bei der wenigstens eine zuvor beschriebene Vereinzelungsvorrichtung vorgesehen ist, wobei die von den Vereinzelungsvorrichtung vereinzelten Segmente einer Verbundvorrichtung zugeführt werden, welche die Segmente zu Formationen miteinander verbindet. Die Segmente können dabei in der Verbundvorrichtung unter Bildung einer festen Verbindung miteinander oder über eine Endlosbahn miteinander verbunden werden. Ferner können die Segmente auch aufeinander oder auf eine Endlosbahn oder umgekehrt aufgelegt werden und allein durch die Ausübung von Druck als Verbund weitertransportiert werden. Wichtig ist, dass die Formationen entweder durch Druck oder eine Verbindung so miteinander verbunden sind, dass sie zusammen in einem Verbund einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden können. Dabei sind die Segmente unter sich oder mit der Endlosbahn so miteinander verbunden, dass sie in der Anordnung und Ausrichtung zueinander fixiert sind.
Hierzu kann die Verbundvorrichtung wenigstens eine zugeführte Endlosbahn aufweisen, und die Verbundvorrichtung kann bevorzugt eine erste Verbundvorrichtung aufweisen, welche die Endlosbahn und die Segmente zur Bildung einer ersten Formation aufeinander auflegt. Sofern dies sinnvoll ist, kann hier schon eine feste Verbindung geschaffen werden z.B. durch einen thermischen Laminierungsprozess. Es reicht allerdings auch aus, wenn die erste Verbundvorrichtung die Endlosbahn lediglich auf die Segmente oder umgekehrt auflegt und die Segmente dann allein durch eine Ausübung von Druck gegenüber der Endlosbahn zu der ersten Formation fixiert.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Übemahmevorrichtung durch einen zu einer Drehbewegung angetriebenen Transportkörper, insbesondere eine zu einer Drehbewegung angetriebene Transporttrommel gebildet ist, und die erste Verbundvorrichtung ein den Transportkörper umfassendes Spannband umfasst, welches die Segmente von dem Teilungsänderungskörper übernimmt und auf ein Transportband oder auf die Endlosbahn auflegt. Der Vorteil dieser Lösung ist darin zu sehen, dass die Segmente durch die als Transportkörper ausgebildete Übemahmevorrichtung in einer Drehbewegung von dem Teilungsänderungskörper übernommen werden können, wodurch sehr hohe Transportgeschwindigkeiten in einem kontinuierlichen Endlosherstellungsverfahren realisiert werden können. Diese von dem Transportkörper übernommenen Segmente werden dann über das Spannband, welches hierzu eine entsprechend angepasste Führung und Geometrie aufweisen kann, auf das Transportband zur Realisierung einer linearen Abführbewegung der Segmente aufgelegt.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Übemahmevorrichtung durch ein Transportband gebildet ist, auf welches der Teilungsänderungskörper die Segmente in der Übergabestelle auflegt, und die Endlosbahn über eine Umlenkrolle umgelenkt und auf die Segmente aufgelegt wird, welche derart angeordnet ist, dass sie in Richtung des Transportbandes einen kleineren Abstand zu der Übergabestelle aufweist als die Länge Segmente in Transportrichtung des Transportbandes. Durch das Transportband werden die Segmente aus der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers in einer linearen geradlinigen Abführbewegung abtransportiert. Dabei werden die auf das Transportband aufgelegten Segmente aufgrund der Anordnung der Umlenkrolle und von der dadurch geführten und aufgelegten Endlosbahn erfasst, bevor sie vollständig von dem Teilungsänderungskörper abgeführt sind. Damit werden die Segmente in jeder Phase der Übergangsbewegung entweder an den Transportsegmenten des Teilungsänderungskörpers oder über die Endlosbahn und idealerweise in einer kurzen Überlappungsphase sowohl an den Transportsegmenten als auch über die Endlosbahn fixiert. Damit kann eine besonders prozesssichere Übergabe der Segmente von dem Teilungsänderungskörper auf das Transportband verwirklicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in der Anlage wenigstens zwei Vereinzelungsvorrichtungen vorgesehen sind, und die Verbundvorrichtung eine zweite Verbundvorrichtung aufweist, welche die von den Vereinzelungsvorrichtungen geschnittenen Segmente zu zweiten Formationen miteinander verbindet oder die durch die ersten Verbundvorrichtungen gebildeten ersten Formationen zu einer zweiten Formation miteinander verbindet. Dabei kann auch die zweite Verbundvorrichtung die zweiten Formationen der Segmente und der ggf. vorhandenen Endlosbahnen entweder allein durch die Ausübung von Druck zu den zweiten Formationen fixieren oder auch in einem Verbindungsverfahren wie z.B. einen Laminierungsprozess oder einen Klebeverfahren miteinander verbinden.
5 Aspekt der Erfindung: Zellstapeln
Ein fünfter Aspekt der Erfindung betrifft eine Zellstapelanlage für Segmente von Energiezellen bereit, 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 Zellstapeleinrichtung abführt. Der fünfte Aspekt der Erfindung betrifft des Weiteren eine Zellstapelvorrichtung für Segmente von Energiezellen.
Ausgehend davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Zellstapelanlage und eine Zellstapelvorrichtung bereitzustellen, welche ein Stapeln der Segmente in einer möglichst hohen Fertigungsrate ermöglichen.
Die Erfindung löst diese weitere Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Demnach umfasst die Zellstapeleinrichtung wenigstens zwei Zellstapelvorrichtungen, welche die Segmente entnehmen, 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 Zellstapelvorrichtungen 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 Stapelkapazität und die Anzahl der über die Zuführeinrichtung zugeführten Segmente je Zeiteinheit angepasst werden.
Dabei weisen die Zellstapelvorrichtungen bevorzugt jeweils wenigstens eine Entnahmevorrichtung auf, welche die Segmente in einer vorbestimmten Abfolge von der Zuführeinrichtung übernehmen. Die Entnahmevorrichtungen entnehmen die Segmente in der vorbestimmten Abfolge, so dass die letzte Entnahmevorrichtung der letzten Zellstapelvorrichtung die letzten Segmente entnimmt und damit alle Segmente von der Zuführvorrichtung entnommen sind. Die vorbestimmte Abfolge entspricht einem durch die Anzahl der Zellstapelvorrichtungen bestimmten Rhythmus. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Zellstapelvorrichtungen mit jeweils einer Entnahmevorrichtung vorgesehen. Damit entnimmt jede der Entnahmevorrichtungen jeweils ein Segment einer Vierergruppe der zugeführten Segmente in einer festen Zuordnung, also die erste Entnahmevorrichtung entnimmt jeweils das erste Segment der Vierergruppe, 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 zugeführten Segmenten aufeinanderfolgend angeordnet, so dass die Segmente von den Zellstapelvorrichtungen in einer aufeinander abfolgenden Entnahme der Segmente entnommen und in einem parallelen Stapelvorgang gestapelt werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Abführeinrichtung eine Vielzahl von Werkstückträgem aufweist, welche jeweils eine Aufnahme aufweisen, in welche die Zellstapelvorrichtungen die Stapel einlegen. Die Abführeinrichtung führt die gestapelten Segmente damit in den Werkstückträgem 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 vorgesehen ist, welche in Bezug zu einer Transportbewegung der Abführeinrichtung stromaufwärts oder stromabwärts zu der Zellstapeleinrichtung angeordnet ist und Segmente in die Aufnahmen der Werkstückträger einlegt, bevor die Zellstapelvorrichtungen die Stapel in die Aufnahmen einlegen oder Segmente auf die in den Werkstückträgem angeordneten Stapel auflegt. Durch die zweite Zuführeinrichtung werden bevorzugt weitere Segmente in die Aufnahmen eingelegt oder auf die von den Zellstapelvorrichtungen in die Aufnahmen eingelegten Stapel der Segmente aufgelegt, so dass die Stapel in den Werkstückträgem komplettiert werden. So ist es z.B. denkbar, dass die erste Zuführeinrichtung vierlagige Segmente (Monozellen) mit zwei Separator- blättem, einem dazwischen angeordneten Elektrodenblatt und einem an einer Oberseite aufliegenden Elektrodenblatt zuführt, welche dann von den Zellstapelvorrichtungen zu Stapeln mit einem an einer Oberseite freiliegenden Elektrodenblatt aufgestapelt werden. Die zweite Zuführeinrichtung führt dann Segmente in Form von einlagigen Separatorblät- tem oder dreilagigen Segmenten (Abschlusszellen) mit zwei Separatorblättem 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 Werkstückträgem so aufgebaut, dass sie an beiden Seiten also sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite jeweils ein Separatorblatt aufweisen.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Zuführvorrichtung wenigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebene Übergabekörper, insbesondere wenigstens eine mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebene Übergabetrommel aufweist, welche die Segmente an die Zellstapeleinrichtung übergibt. Durch den Übergabekörper, insbesondere die Übergabetrommel können die Segmente in einer besonders hohen Zuführgeschwindigkeit der Zellstapeleinrichtung zugeführt werden. Ferner kann die erste Zuführeinrichtung dadurch in einer besonders kompakten bauraumsparenden Bauweise ausgeführt werden.
Dabei kann die erste Zuführeinrichtung bevorzugt eine gerade Anzahl von Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln aufweisen, und zwischen den Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln kann eine ungerade Anzahl von Umlenkkörpem, insbesondere Umlenktrommeln vorgesehen sein, welche die Segmente jeweils von einem ersten Übergabekörper, insbesondere von einer ersten Übergabetrommel übernehmen und an einen zweiten Übergabekörper, insbesondere an eine zweite Übergabetrommel übergeben. 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 Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln immer in einer identischen Ausrichtung also immer mit einem Separatorblatt an der Oberfläche oder einem Elektrodenblatt an der Oberfläche transportiert und in dieser Ausrichtung an die Zellstapelvorrichtungen übergeben werden. 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 de zweiten Übergabekörper, insbesondere die zweite Übergabetrommel übergeben. Sofern die Segmente an dem ersten Übergabekörper, insbesondere der ersten Übergabetrommel mit den Elektrodenblättem zur Außenseite 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 oben genannte Aufgabe eine Zellstapelvorrichtung für Segmente von Energiezellen vorgeschlagen, bei der ein Magazinrotationskörper, insbesondere eine Magazintrommel mit wenigstens einem Magazin vorgesehen ist, welche mittels einer Antriebseinrichtung zu einer durch Stillstandsphasen unterbrochenen, sich wiederholenden Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, während der das Magazin von einer Übemahmestelle in eine Übergabestelle und von der Übergabestelle in die Übemahmestelle bewegt wird, wobei eine Entnahmevorrichtung vorgesehen ist, welche dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel Segmente zuführt, wobei die Entnahmevorrichtung das Magazin in der Übemahmestelle in einer Stillstandsphase des Magazimotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel mit einer Vielzahl von Segmenten 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 vorgeschlagene Zellstapelvomchtung zeichnet sich durch eine kompakte Bauweise bei einer gleichzeitig hohen Stapelkapazität aus. Das Kernstück der Zellstapelvomchtung bildet hier der Magazinrotationskörper, insbesondere die Magazintrommel, welche aufgrund ihrer durch Stillstandsphasen unterbrochenen Drehbewegung eine Integration der Zellstapelvomchtung in einen als Trommellauf ausgebildeten ersten Zuführeinrichtung ermöglicht, welche ihrerseits eine besonders hohe Transportkapazität der Segmente ermöglicht.
Weiter wird vorgeschlagen, dass das Magazin mindestens eine seitliche Eingriffsöffnung aufweist, und die Abgabevorrichtung durch eine gegenüber dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel feststehende Abstreifeinrichtung gebildet ist, welche derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie bei der Drehbewegung des Magazinro- tationskörpers, insbesondere der Magazintrommel durch die Eingriffsöffnung eingreift und den Stapel aus dem Magazin drängt. Durch die vorgeschlagene Lösung wird der Stapel während der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel selbsttätig an einer durch die Anordnung 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 zusätzlich in eine Aufnahme eines Werkstückträgers der Abführeinrichtung 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 fluchtenden Eingriffsöffnungen und die darin eingreifende Abstreifeinrichtung wird der Stapel insgesamt durch eine Anlage der Abstreifeinrichtung über die gesamte Breite des Stapels aus dem Magazin ausgekämmt und in die Aufnahme des Werkstückträgers hineingedrängt.
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 vergrößert. Durch die Hubeinrichtung wird es ermöglicht, die Segmente immer möglichst nahe der Zugangsöffnung in die Aufnahme abzulegen, 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 federbelasteten Boden des Magazins gebildet sein. Dadurch wird die Tiefe der Aufnahme automatisch aufgrund der Gewichtskraft bei jedem Einlegen 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 Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel mit dem Magazin aus der Übemahmestelle in die Übergabestelle in Radialrichtung in dem Magazin fixiert. Durch die Haltevorrichtung wird der Stapel auch während der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel gegen ein ungewolltes Austreten aus dem Magazin gesichert. Dabei kann die Haltevorrichtung bevorzugt durch die Abgabevorrichtung selbsttätig zur Ausführung einer den Stapel freigebenden Freigabebewegung betätigbar sein, so dass die Halteeinrichtung immer dann freigegeben wird, wenn die Abgabeeinrichtung beginnt, den Stapel aus dem Magazin abzuführen.
Die Aufgabe der Erfindung gemäß dem fünften Aspekt wird ebenfalls gelöst durch eine Teilvorrichtung einer oder in einer Zellstapelanlage für Segmente von Energiezellen mit den Merkmalen des Anspruchs 16, sowie durch ein Teilverfahren beim Herstellen von Zellstapeln in einer Zellstapelanlage für Segmente von Energiezellen mit den Merkmalen des Anspruchs 22.
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 kontinuierlich zum Stapeln bereitgestellt werden können. Die Segmente werden in gewisser Weise nicht mehr losgelassen, was es ermöglicht, die Position der Segmente und ihre Ausrichtung in einer Verarbeitungslinie/- kette zu erhalten. Erneute Ausrichtvorgänge, wie sie beispielsweise beim vorübergehenden Ablegen von Segmenten, einer Unterbrechung des Materialflusses und einem anschließenden Wiederaufnehmen zumeist erforderlich sind, können reduziert werden, oder sogar weitestgehend bis vollständig entfallen. Ein Ausrichten kann bereits sehr wirkungsvoll beim Ausrichten der Bahn vorgenommen werden, aus der die Segmente geschnitten werden. Im Bedarfsfall können auch noch Korrekturen der Positionierung und/oder Ausrichtung der Segmente bei der Zuführeinrichtung, der Fördereinheit Fl und/oder der Fördereinheit F2 vorgenommen werden.
Die zugeführten Segmente von Energiezellen in einer Anzahl AA pro Zeiteinheit werden geschickt aufgespalten in eine Anzahl BB pro Zeiteinheit und in eine Anzahl CC pro Zeiteinheit. Die Anzahl BB pro Zeiteinheit lässt sich in gewisser Weise vorteilhaft weitertransportieren und quasi durchschleusen und aus der Anzahl AA ausschleusen, wonach bereits die Anzahl CC deutlich gegenüber der Anzahl AA verringert ist. Somit ist die Anzahl CC einem geordneten und präzisen Stapeln leichter zugänglich, ohne dass der Materialfluss behindert wird. Die Anzahl BB ist dann wiederum auch gegenüber der Anzahl AA 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 hohe Durchsatzleitungen erzielbar sind. Eine endlose Bahn aus ungeschnittenen Segmenten kann mit hoher Geschwindigkeit zugeführt werden und die daraus geschnittenen Segmente können online weiterverarbeitet und gestapelt werden. Ein hoher Strom an Segmenten lässt sich zu verlässig und effektiv geordnet, quasi halte- und unterbrechungsfrei, weitertransportieren und dabei vorteilhaft in Teilströme aufteilen.
Ein Strom an, beispielsweise aus einer endlosen Bahn online geschnittenen, Segmenten mit einer Anzahl AA pro Zeiteinheit kann beispielsweise derart aufgespalten werden, dass jedes zweite Segment aus dem Strom entnommen und aus den entnommenen, zweiten Segmenten ein Strom an Segmenten mit der Anzahl BB pro Zeiteinheit gebildet und aus den verbliebenen Segmenten ein Strom an Segmenten mit der Anzahl CC pro Zeiteinheit gebildet wird. In dem Strom an Segmenten mit der Anzahl BB kann der Abstand zwischen zwei Segmenten größer oder in etwa gleich der Länge eines Segments ausgebildet sein. In dem Strom an Segmenten mit der Anzahl CC 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 BB ausgebildeter Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Segmenten ermöglicht es, bei einem Wei- terverarbeiten eine Abfolge von Segmenten zur Verfügung zu stellen, bei der der Abstand und ein damit einhergehendes Zeitintervall während eines Fördems des Stroms an Segmenten für einen Zugriff auf ein Segment genutzt werden kann. Beispielsweise können einer oder mehreren Entnahmevorrichtungen einer Zellstapelvorrichtung in dem Zeitintervall zwischen dem Ende eines ersten geförderten Segments und dem Beginn eines zweiten geförderten Segments ausreichend Zeit eingeräumt werden, um wieder, insbesondere aus einer Abgabe- oder Warteposition, in eine Entnahmeposition bewegt zu werden. Der Ablauf des Aufspaltens ähnelt in gewisser Weise einem Öffnen eines Reißverschlusses, bei dem im geschlossenen Zustand alle Elemente quasi ohne Abstand aneinander hegen 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-Vergleich, in dem Strom mit der Anzahl AA pro Zeiteinheit einen gewissen Abstand aufweisen, insbesondere nicht Kante an Kante oder Ende an Ende liegen. Das Aufspalten kann man sich auch so vorstellen, dass in dem Strom an Segmenten mit der Anzahl AA Segmente des Stroms mit der Anzahl BB und Segmente des Stroms mit der Anzahl CC alternierend hintereinander hegen, etwa „gelbe“ und „rote“ Segmente BB beziehungsweise CC. In einem Abgabebereich, beispielsweise Gl, wird der Strom an Segmenten mit der Anzahl AA aufgespalten und werden die Segmente des Stroms mit der Anzahl BB und Segmente des Stroms mit der Anzahl CC entsprechend ihrer alternierenden Abfolge übergeben oder passieren gelassen. Das Farbbeispiel aufgreifend würde dann ein Strom an „gelben“ Segmenten mit der Anzahl BB pro Zeiteinheit und ein Strom an „roten“ Segmenten mit der Anzahl CC erzeugt. Bei beiden Strömen „BB“ und „CC“ 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 AA pro Zeiteinheit, der Anzahl BB pro Zeiteinheit und der Anzahl CC pro Zeiteinheit zumindest in etwa gleich gehalten werden. Es lassen sich vorteilhaft Abstände zwischen den Segmenten in den Strömen „BB“ und „CC“ auf einfache Art und Weise erzielen, ohne die Segmente in den Strömen „BB“ und/oder „CC“ in ihrer Position verändern zu müssen, was eine besonders schonende Handhabung der Segmente gewährleistet und hohe Durchsatzleistungen erlaubt.
6 Aspekt der Erfindung: Segmentbearbeitung
Ein sechster Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten von Energiezellen.
Ausgehen davon liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, welche eine prozesssichere Bearbeitung von Segmenten für Energiezellen in einer möglichst hohen Stückrate zu ermöglichen.
Die Erfindung gemäß dem sechsten Aspekt löst die oben genannte Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Demnach wird die Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten von Energiezellen bereitgestellt, wobei wenigstens eine Zuführvorrichtung mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgem mit jeweils einer Aufnahme zur Aufnahme von einem oder mehreren Segmenten vorgesehen ist, und wenigstens eine Fixiervorrichtung 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 Werkstückträgem 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 Segmente mittels der kontinuierlich zugeführten Werkstückträger in einem kontinuierlichen Bearbeitungsprozess in der Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden. Dieser kontinuierliche Bearbeitungsprozess 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 Werkstückträgem fixiert werden. Dabei ist es wichtig, dass die Fixierelemente der Fixiervorrichtung über die Endlosantriebseinrichtung 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 Werkstückträgem fixieren. Dabei können zusätzliche Halteelemente vorgesehen sein, welche die Segmente in den Werkstückträgem vorfixieren, um diese in den Werkstückträgem 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 Segmente vereinfacht und genauer vorgenommen werden kann.
Möglich ist auch eine diskontinuierliche Zuführung von Werkstückträgem. Darunter kann eine getaktete, ereignisgesteuerte und/oder umegelmäßige Zuführung von Werkstückträgem, beispielsweise mit sich veränderndem Abstand untereinander, verstanden werden. Vorteilhaft kann ein Einzelantrieb für jeden Werkstückträger vorgesehen sein.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fixierelemente eine Andruckfläche aufweisen, mit welcher sie die in den Werkstückträgem angeordneten Segmente durch Ausübung einer Druckkraft in einer Bearbeitungsstellung fixieren. Die Fixierelemente fixieren die Segmente damit durch eine prozesstechnisch einfach zu realisierende Haltekraft, indem sie die Segmente über die Andruckfläche in die Aufnahmen 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 Andruckfläche 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 relativ 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 beispielsweise 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 Segmente zur Anlage gelangen. Die Bewegung der Fixierelemente setzt sich damit aus einer Kombination einer reinen Umlaufbewegung der Fixierelemente mit einer Andruckbewegung der Fixierelemente zu den Werkstückträgem und den darin angeordneten Segmenten zusammen, wobei die Steuereinrichtung die Andruck- bewegung also die Relativbewegung der Fixierelemente zu den Werkstückträgem und den Segmenten steuert.
Dabei kann die Steuereinrichtung bevorzugt durch eine feststehende Steuerkontur und daran ablaufende mit den Fixierstempeln bewegungstechnisch zusammenwirkende Steueransätze gebildet sein, wodurch eine rein mechanische Steue- rung der Bewegung der Fixierelemente verwirklicht werden kann.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Fixierelemente die Segmente in der Bearbeitungsstellung formschlüssig umfassen. Durch das formschlüssige 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 Formgebung 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 Bedeutung, da das Stanzen ansonsten nicht formgenau durchgeführt werden kann und zu einem unsauberen Schnitt führen würde. Ferner werden die Kontakte während der Fixierung durch die Fixierelemente 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 Schweißeinrichtung 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 Fixierelemente fixiert, so dass die oben beschriebene formgenaue Stanzung 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 Vorteil, 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 Bezug zu den über die Zuführvorrichtung zugeführten Werkstückträgem 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 Werkstückträgem aufgenommenen Segmente eine Undefinierte Ausrichtung zu den Bearbeitungsstationen auf, welche zudem durch die lose Aufnahme der Segmente in den Aufnahmen der Werkstückträger 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 aufweisen, 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 separate 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 voneinander in Abhängigkeit von den Signalen individueller Sensoreinrichtungen wie z.B. von Qualitätsprüfeinrichtungen oder anderweitigen Kontrollsensoren gesteuert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Zuführvorrichtungen vorgesehen sind, welche Werkstückträger mit darin angeordneten Segmenten in parallelen Zuführungen verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion zuführen. Durch die vorgeschlagene Weiterbildung der Bearbeitungsvorrichtung kann die Bearbeitungsrate der Segmente in der Bearbeitungsvorrichtung weiter erhöht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Fixiervorrichtungen mit einer Mehrzahl von über ein Endlosfördermittel zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen vorgesehen sind, welche jeweils Segmente in Werkstückträgem 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.
7 Aspekt der Erfindung: Zellstapel einschlagen
Einem siebten Aspekt der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine und ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit umfassend einen Zellstapel und eine Pouchfolie bereitzustellen, die bzw. das eine erhebliche Leistungssteigerung gegenüber herkömmlichen Maschinen bzw. Verfahren ermöglicht. Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Maschine nach Anspruch 14 gelöst. Demnach wird eine Maschine für die Energiezellen produzierende Industrie bereitgestellt, umfassend eine um eine Rotationsachse drehbar gelagerte Rotationseinrichtung mit der wenigstens ein Transportelement auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn bewegbar ist; eine Zuführeinrichtung zum Übergeben einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie und eines Zellstapels innerhalb eines Zuführabschnittes an das Transportelement, wobei das Transportelement dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie und den Zellstapel derart als Einheit zu transportieren, dass die Pouchfolie den Zellstapel wenigstens teilweise umschließt; wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung zum Durchführen eines Bearbeitungsschrittes an der Einheit; und eine Abgabeeinrichtung zum Entnehmen der bearbeiteten Einheit aus dem Transportelement, wobei die Einheit durch die Rotation des Rotationselements von dem Zuführabschnitt über die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung bis zu der Abgabeeinrichtung beförderbar ist. Die geschlossene Umlaufbahn, auf der das Transportelement bewegbar ist, kann im Rahmen dieser Anmeldung eine Kreisbahn sein.
Die Pouchfolie, die in dem Zuführabschnitt an das Transportelement übergeben wird, kann beispielsweise einteilig sein, oder auch mehrteilig. Sofern die Pouchfolie mehrteilig ist, handelt es sich vorzugsweise um zwei Bögen Pouchfolie, zwischen denen der Zellstapel dann angeordnet werden kann. Wenn die Pouchfolie einteilig ist, dann wird sie zur Aufnahme des Zellstapels um diesen herum eingeschlagen.
Es hat sich gezeigt, dass das Befördern einer Einheit aus Pouchfolie und Zellstapel mittels einer Rotationseinrichtung auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn sowohl für die Erhöhung der Prozessqualität als auch für die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit von Vorteil ist.
Durch das Transportelement kann sichergestellt werden, dass die Einheit zuverlässig in Position gehalten werden kann, so dass die Bearbeitung durch die wenigstens eine Bearbeitungseinheit mit hoher Genauigkeit erfolgen kann. Ferner kann durch das Halten der Einheit mittels des Transportelements ein entsprechendes Formen der Pouchfolie für den anschließenden Bearbeitungsvorgang realisiert werden.
Durch die Beförderung der Einheit auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn können entlang dieser Förderstrecke verschieden Bearbeitungsschritte durchgeführt werden, so dass zusätzliche Übergaben der Einheit vermieden werden können. Es ist lediglich eine Übergabe der Pouchfolie und des Zellstapel von der Zuführeinheit an das Transportelement und eine anschließende Übergabe von dem Transportelement an die Abgabeeinheit erforderlich.
Vorzugsweise sind eine Mehrzahl von Transportelementen an der Rotationseinheit vorgesehen, so dass durch eine getaktete Verdrehung der Rotationseinrichtung eine parallele Bearbeitung der von den Transportelementen gehaltenen Einheiten ermöglicht wird; dies erhöhte die Prozessgeschwindigkeit. Weiterhin kann die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung platzsparend entlang der geschlossenen Umlaufbahn angeordnet werden.
Vorzugsweise umfasst der Zellstapel einen Stapel an Segmenten. Diese Segmente sind weiter vorzugsweise jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Transportelement dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie derart gegenüber dem Zellstapel in Position zu halten, dass die Pouchfolie an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zellstapels überlappend anliegt. Unter einem überlappenden Anliegen ist im Sinne dieser Anmeldung ein derartiges Anliegen der Pouchfolie an dem Zellstapel zu verstehen, dass die entsprechende Seite des Zellstapels ringsum von einem Überlappungsabschnitt der Pouchfolie überragt wird. Dementsprechend ist um den Zellstapel herum eine doppellagige Pouchfolie vorgesehen, deren zwei Lagen über eine Siegelnaht miteinander verbunden werden können. Durch das überlappende Anliegen der Pouchfolie an dem Zellstapel muss der sich um den Zellstapel bildende doppellagige Überlappungsabschnitt der Pouchfolie lediglich versiegelt werden, um den Zellstapel in der Pouchfolie zu verschließen. Dadurch, dass das Transportelement die Pouchfolie gegenüber dem Zellstapel entsprechend ausrichten und formen kann, können zusätzliche Halte- oder Formeinrichtungen entfallen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das wenigstens eine Transportelement zwei Klemmbacken umfasst, die derart mit einer Klemmkraft beaufschlagbar sind, dass der Zellstapel und/oder die Pouchfolie durch sie gehalten werden kann. Die Klemmbacken bieten eine einfache Möglichkeit, eine vordefinierte Klemmkraft auf die Pouchfolie und/oder den Zellstapel auszuüben. Dies ist vorteilhaft, um zum einen eine zuverlässige Lagerung der Pouchfolie und/oder des Zellstapels sicherzustellen, zum anderen aber auch, um Beschädigung an der Pouchfolie und/oder an dem Zellstapel zu verhindern. Vorzugsweise erfolgt die Übergabe des Zellstapels und/oder der Pouchfolie an die zwei Klemmbacken in Radialrichtung in Bezug zu der Rotationsachse der Rotationseinrichtung.
Vorzugsweise sind dabei die Klemmflächen der Klemmbacken senkrecht zur Rotationsrichtung der Rotationseinrichtung ausgerichtet; dadurch wird die Einheit aus Pouchfolie und Zellstapel fächerartig in der Rotationseinrichtung transportiert. In dieser Konfiguration werden die Zellstapel ausgehend von einer Zuführebene durch die Rotationsbewegung der Rotationseinrichtung aus der Zuführebene herausrotiert und vorzugsweise wieder in der Zuführebene an die Abgabeeinheit übergeben. Auf diese Weise kann die Einheit vorteilhaft der wenigstens einen Bearbeitungseinrichtung zugeführt werden.
Vorzugsweise sind die die Klemmbacken kippbar gegenüber der Rotationseinrichtung gelagert, wodurch eine einfache Verstellung der Klemmkraft ermöglicht wird.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Klemmflächen der Klemmbacken parallel zur Rotationsrichtung der Rotationseinrichtung ausgerichtet sind. Hierdurch kann der Zellstapel ausgehend von der Zuführeinrichtung bis zur Übergabe an die Abgabeeinheit in der Zuführebene verbleiben; die geschlossene Umlaufbahn verläuft folglich parallel zu der Zuführebene bzw. innerhalb der Zuführebene.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Klemmbacken des wenigsten einen Transportelements zwischen zwei sich gegenüberliegende Rotationsteilem angeordnet sind. Eine solche Doppeltellerfonfiguration ist vorteilhaft, weil durch eine Veränderung des axialen Abstands der beiden Rotationsteller zueinander die durch die Klemmbacken auf die Pouchfolie und/oder den Zellstapel wirkende Klemmkraft verstellt werden kann.
Unabhängig von der Lagerung der Klemmbacken an der Rotationseinrichtung kann das Öffnen und Schließen der Klemmbacken beispielsweise aktiv erfolgen, weiter beispielsweise mittels einer Verstellkulisse oder eines Hubzylinders, so dass ein definiertes Greifen der Pouchfolie und/oder des Zellstapels durch die Klemmbacken sichergestellt werden kann. Alternativ kann das Öffnen und Schließen der Klemmbacken beispielsweise auch rein passiv erfolgen, weiter beispielsweise durch federvorgespannte Klemmbacken; dadurch kann ein einfacherer und kostengünstiger Aufbau der Maschine erreicht werden.
Vorzugsweise handelt es sich bei der wenigstens einen Bearbeitungseinrichtung um eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen: eine Versiegelungseinrichtung, mittels derer die um den Zellstapel angeordnete Pouchfolie mit einer Siegelnaht wenigstens teilweise verschließbar ist; eine Formeinrichtung, mittels derer die Pouchfolie in eine vordefi- nierte Form bringbar ist; eine Ausrichteeinrichtung, mittels derer eine vordefinierte Positionierung und/oder Ausrichtung der Pouchfolie gegenüber dem Zellstapel erfolgen kann; und/oder eine Funktionseinrichtung, mittels derer die Pouchfolie mit Funktionselementen, insbesondere mit Ventilen, versehen werden kann.
Vorzugsweise ist die Versiegelungseinrichtung dazu eingerichtet, die Pouchfolie vollständig zu verschließen. Weiter vorzugsweise ist die Versiegelungseinrichtung dazu eingerichtet, eine von mehreren Siegelnähten oder einen Teilabschnitt der Siegelnaht als vorläufige Siegelnaht auszugestalten, die in einem späteren Fertigungsschritt zum Befüllen der Pouch mit einem Elektrolyten wieder geöffnet werden kann. Eine vorläufige Siegelnaht ist weniger widerstandsfähig, so dass sie in dem darauffolgenden Fertigungsabschnitt leichter wieder geöffnet werden kann. Beispielsweise kann die Versiegelung derart erfolgen, dass eine Siegelnaht an drei Seiten angebracht wird, wenn es sich um eine einteilige Pouchfolie handelt, die um den Zellstapel herumgeschlagen ist. Die Siegelnaht kann beispielsweise auch an vier Seiten angebracht werden, wenn es sich um zwei Bögen Pouchfolie handelt, zwischen denen der Zellstapel angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Versiegelungseinrichtung auch mit dem Transportelement Zusammenwirken, und zwar derart, dass die Siegelbacken der Versiegelungseinrichtung die Klemmbacken umgreifen, um so die Siegelnaht an den über die Klemmbacken herausragenden Abschnitte der Pouchfolie anzubringen.
Vorzugsweise ist die Zuführeinrichtung dazu eingerichtet, die Pouchfolie und den Zellstapel als gemeinsame Einheit an das Transportelement zu übergeben. Bei dieser Lösung ist nur eine einzige Übergabestelle zwischen der Zuführeinrich- tung und der Rotationseinheit vorgesehen.
Für den Fall des Zuführens der Pouchfolie und des Zellstapels als gemeinsame Einheit, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zuführeinrichtung ein erstes Zuführteil zum Zuführen der Pouchfolie und ein zweites Zuführteil zum Zuführen des Zellstapels umfasst, wobei der Zellstapel mittels einer Einschlageinrichtung von der Pouchfolie Umschlagen wird. Durch diese Lösung kann die Vorschubbewegung des Zellstapels genutzt werden, um ein Einschlagen des Zellstapels mit der Pouchfolie zu erreichen. Durch ein solches Einschlagen des Zellstapels mit der Pouchfolie kann entlang der Faltung der Pouchfolie auf eine Siegelnaht verzichtet werden; es muss also nur an drei Seiten eine Siegelnaht eingebracht werden.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Einschlageinrichtung dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie in einer Ebene senkrecht zur Förderrichtung des Zellstapels auszurichten, so dass durch die Bewegung des Zellstapels gegen die Pouchfolie sich die Pouchfolie um den Zellstapel legt. Durch eine solche Einschlageinrichtung lässt sich ein vordefiniertes Einschlagen des Zellstapels in Pouchfolie erreichen, so dass die Prozesssicherheit erhöht wird.
Als Alternative zum Übergeben der Pouchfolie und des Zellstapels an das Transportelement als gemeinsame Einheit, wird vorgeschlagen, dass die Zuführeinrichtung ein erstes Zuführteil umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie an das wenigstens eine Transportelement innerhalb eines ersten Teilbereichs des Zuführabschnitts zu übergeben, wobei die Zuführeinrichtung ein zweites Zuführteil umfasst, das dazu eingerichtet ist, den Zellstapel in einem zweiten Teilbereich des Zuführabschnitts an das wenigstens eine Transportelement zu übergeben. Bei dieser Ausführungsform kann eine separate Vorrichtung zum Kombinieren der Pouchfolie mit dem Zellstapel entfallen. Vorzugsweise wird im ersten Teilbereich des Zuführabschnittes die Pouchfolie derart in das Transportelement eingesetzt, dass die Pouchfolie den Zellstapel in dem zweiten Teilbereich aufnehmen kann; es verbleibt also eine Aufnahmelücke zwischen zwei Lagen der eingesetzten Pouchfolie. Das Transportelement kann auf einfache Weise durch Rotation der Rotationseinheit um ihre Rotationsachse auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn von dem ersten Teilbereich zu dem zweiten Teilbereich bewegt werden, wo der Zellstapel an das Transportelement übergeben wird.
Für den Fall der separaten Übergabe der Pouchfolie und des Zellstapels mittels des ersten und zweiten Zuführteils umfasst das erste Zuführteil vorzugsweise eine Einschlageinrichtung, mit der die Pouchfolie im eingeschlagenen Zustand an das Transportelement übergebbar ist. Weiter vorzugsweise ist die Einschlageinrichtung des ersten Zuführteils dazu eingerichtet, die Pouchfolie flächig auszurichten, wobei ein Einleger vorgesehen ist, der so gegen die flächig ausgerichtete Pouchfolie fahrbar ist, dass die Pouchfolie im eingeschlagenen Zustand an das Transportelement übergeben wird. Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Positionieren der Pouchfolie in dem Transportelement erfolgen, welches auch eine Aufnahme des Zellstapels in dem zweiten Teilbereich erlaubt.
Es wird weiter für den Fall der separaten Übergabe der Pouchfolie und des Zellstapels mittels des ersten und zweiten Zuführteils vorgeschlagen, dass das erste Zuführteil eine Übergabeeinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, einen einzelnen Bogen Pouchfolie mittels eines Haltemittels von einem Pouchfolienstapel aufzunehmen und an das wenigstens eine Transportelement zu übergeben. Auf diese Weise können bereits vorgeschnittene Bögen von Pouchfolie als Ausgangsmaterial für die Maschine verwendet werden. Durch das Haltemittel, das beispielsweise mittels eines Unterdrucks den obersten Bogen eines Pouchfolienstapels abheben kann, kann dann eine Übergabe an das Transportelement erfolgen.
Vorzugsweise ist die Maschine dazu eingerichtet, dass das Haltemittel durch Rotation der Übergabeeinrichtung um eine erste Achse zu dem Transportelement geführt wird. Es wird so eine besonders einfache Kinematik zur Übergabe der Pouchfolie an das Transportelement sichergestellt.
Vorzugsweise kann das Haltemittel durch Rotation um eine zweite Achse, die orthogonal zu der ersten Achse ausgerichtet ist, den obersten Bogen der Pouchfolie von dem Pouchfolienstapel aufnehmen. Weiter vorzugsweise sind die Haltemittel dann auf einander gegenüberliegenden Seitenflächen des Haltemittels angeordnet, die beispielsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Auf diese Weise können dann zwei Bögen Pouchfolie mit den beiden Haltemitteln aufgenommen und anschließend zeitgleich an das Transportelement übergeben werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Zuführeinrichtung und/oder die Abgabeeinrichtung dazu eingerichtet ist, den Zellstapel und/oder die Pouchfolie in einer Linearbewegung zu befördern. Durch diese Linearbewegung kann eine effiziente Übergabe der Pouchfolie und/oder des Zellstapels an die vorzugsweise nach radial außen geöffneten Transportelemente der Rotationseinrichtung ermöglicht werden. Gleiches gilt für die Abgabe der Einheit umfassend die Pouchfolie und den Zellstapel von dem Transportelement an die Abgabeeinrichtung. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zuführeinrichtung und/oder die Abgabeeinrichtung ein Förderelement mit einer kontinuierlichen Förderbewegung aufweist, insbesondere ein Förderband, sowie ein Greifelement mit einer diskontinuierlichen Förderbewegung. Das Greifelement kann dann die eigentliche Übergabe des Zellstapels und/oder der Pouchfolie an das Transportelement oder aus dem Transportelement übernehmen. Es kann somit der Anteil der diskontinuierlich bzw. nicht unidirektional arbeitenden Beförderungskomponenten reduziert werden. Damit kann zum einen die Prozessgeschwindigkeit gesteigert und zum anderen Ausfallwahrscheinlichkeit reduziert werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Zuführeinrichtung eine Schneideinrichtung zum Schneiden der Pouchfolie umfasst. Damit kann die Pouchfolie bereits in einer geeigneten Größe an das Transportelement übergeben werden. Durch die Schneideinrichtung kann auch eine auf einer Spule aufgewickelte Pouchfolie zum Einsatz kommen.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Zuführeinrichtung eine zusätzliche Rotationseinrichtungen zum Bewegen einer Pouchfolie und/oder eines Zellstapels auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn umfasst. Die Anmeldung hat erkannt, dass die Beförderung innerhalb der Zuführeinrichtung auch mittels einer Rotationseinrichtung auf effiziente Weise erfolgen kann. So kann beispielsweise die zusätzliche Rotationseinrichtung der Zuführeinrichtung dazu eingerichtet sein, an einer ersten Aufnahmestelle einen Bogen Pouchfolie aufzunehmen, diese an einer zweiten Aufnahmestelle mit dem Zellstapel zu kombinieren und an in dem Zuführabschnitt an das Transportelement der Rotationseinrichtung zu übergeben. Dieser Zuführabschnitt entspricht dem Zuführabschnitt der primären Rotationseinrichtung, die auch die Bearbeitungseinrichtung und die Abgabeeinrichtung passiert. Das Transportelement der primären Rotationseinrichten nimmt vorzugsweise in einem ersten Teilbereich des Zuführabschnitts einen Bogen Pouchfolie auf und wird dann weiter zum zweiten Teilbereich des Zuführabschnitts auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn bewegt, wo mittels der zusätzlichen Rotationseinrichtung der Zellstapel mit dem einen Bogen Pouchfolie an das Transportelement übergeben wird, so dass eine Einheit umfassend zwei Bögen Pouchfolie mit einem dazwischen angeordnetem Zellstapel entsteht. Auf diese Weise kann das Transportelement in dem Zuführabschnitt mit einem Zellstapel befüllt werden, der zweiseitig von jeweils einer Lage Pouchfolie umgeben ist.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren nach dem Anspruch 23. Demnach umfasst das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte: a) Übergabe des Zellstapels und der ein- oder mehrteiligen Pouchfolie an ein Transportelement in einem Zuführabschnitt, so dass die Pouchfolie den Zellstapel wenigstens teilweise umschließt; b) Bewegen der Transporteinrichtung auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um eine Rotationsachse einer Rotationseinrichtung bis zum Erreichen einer Bearbeitungseinrichtung; c) Bearbeiten einer Einheit aus Zellstapel und Pouchfolie; d) Bewegen des Transportelements auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um die Rotationsachse der Rotationseinrichtung bis zum Erreichen einer Abgabeeinrichtung; und e) Übergeben der bearbeiteten Einheit aus Zellstapel und Pouchfolie von dem Transportelement an die Abgabeeinrichtung.
Vorzugsweise erfolgt im Verfahrensschritt c) zumindest ein Versiegeln der Pouchfolie um den Zellstapel, so dass der Zellstapel durch die Pouchfolie verschlossen wird. Weiter vorzugsweise ist der Zellstapel dann innerhalb der Pouchfolie hermetisch verschlossen. Weiterhin können im Verfahrensschritt c) beispielsweise eine oder mehrere der folgenden Bearbeitungsschritte erfolgen: Formen der Pouchfolie; Ausrichten des Zellstapels und/oder der Pouchfolie zueinander und/oder gegenüber dem Transportelement; Hinzufügen von Ventilen oder anderer Funktionselemente.
Durch die Durchführung der Verfahrensschritte a) bis e) ergeben sich in entsprechender Weise die vorangehend betreffend die Maschine beschriebenen Wirkungen und Vorteile.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Maschine für die Energiezellen herstellende Industrie nach Anspruch 15, umfassend eine erste Fördereinrichtung zum Befördern eines Zellstapels, und eine zweite Fördereinrichtung zum Befördern einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie, wobei die zweite Fördereinrichtung, dazu eingerichtet ist, eine Pouchfolie derart mit dem Zellstapel an der ersten Fördereinrichtung zusammenzuführen, dass die Pouchfolie den Zellstapel wenigstens teilweise umschließt, wobei die zweite Fördereinrichtung wenigstens eine um eine Rotationsachse drehbar gelagerte Rotationseinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn zu dem Zellstapel zu führen. Vorzugsweise ist die erste Fördereinrichtung dazu eingerichtet, die Zellstapel in einer Linearbewegung zu befördern. Es hat sich gezeigt, dass die Zuführung der Pouchfolie zu dem Zellstapel auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn besonders effizient ist, eine hohe Prozessqualität sicherstellt, und die Maschine platzsparend gestaltet werden kann. So kann ein zuverlässiges Umschließen, vorzugsweise ein vollständiges Umschließen, des Zellstapels mit der Pouchfolie erfolgen, so dass diese in einer nachgelagerten Bearbeitungseinrichtung bearbeitet, beispielsweise versiegelt, werden kann.
Vorzugsweise wird die Pouchfolie hierbei durch ein Transportelement umfassend zwei Backen zu dem Zellstapel geführt. Weiter vorzugsweise sind die beiden Backen dann zwischen den Rotationsteilem eines Doppeltellers angeordnet.
Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite Fördereinrichtung dazu eingerichtet, die Pouchfolie derart mit dem Zellstapel zusammenzuführen, dass die Pouchfolie an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zellstapels überlappend anliegt. Durch die Überlappung kann in einem anschließenden Verfahrensschritt auf einfache Weise eine Versieglung der aufeinanderliegenden Lagen an Pouchfolie um den Zellstapel hemm vorgenommen werden.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die zweite Fördereinrichtung eine erste und eine zweite Rotationseinrichtungen umfasst, die jeweils zur Befördemng eines Bogens Pouchfolie eingerichtet sind, wobei die erste Rotationseinrichtung den Bogen der Pouchfolie an einer ersten Übergabestelle mit dem Zellstapel zusammenführt, und die zweite Rotationseinrichtung den Bogen der Pouchfolie an einer zweiten Übergabestelle mit dem Zellstapel zusammenführt. Die erste und die zweite Übergabestelle sind vorzugsweise räumlich voneinander getrennt. Vorzugsweise wird die erste und die zweite Rotationseinrichtung jeweils durch ein tellerförmiges Rotationselement gebildet.
8 Aspekt der Erfindung: SegmentabeabeZ-übergabe
Einem achten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von flächigen Produktsegmenten aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie bereitzustellen.
Die Erfindung gemäß dem achten Aspekt löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 17. Demnach weist die eine Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie auf, wobei die Vorrichtung mindestens eine schaltbare Abgabeeinrichtung aufweist, die zum Entfernen eines Produktsegments aus dem Produktstrom infolge eines Schaltsignals eingerichtet ist.
Das Schaltsignal wird von einer Steuerungseinrichtung, beispielsweise von der Maschinesteuerung ausgegeben. Erfindungsgemäß wird also eine schaltbare Abgabe oder Übergabe von Produktsegmenten aus dem Produktionslauf ermöglicht.
Nach dem achten Aspekt der Erfindung können somit einzelne Produktsegmente, beispielsweise Elektroden- oder Separatorlagen oder einzelne Monozellen, aus dem Produktionsprozess entnommen werden. Damit können einzelne Prüfkriterien auf korrekte Erfassung durch die interne Sensorik geprüft werden. So ist eine Prülung der Maschinensensorik mit wenig Aufwand möglich. Auch eine Kalibrierung derartiger Sensoren ist auf diese Weise möglich. Zudem können Produktsegmente mit Verbindungsstellen, sog. Splices, gezielt aus dem Produktionslauf entnommen werden, um sicherzustellen, dass Splices nicht ins Endprodukt gelangen.
Mit erfindungsgemäß entnommenen Produktsegmenten können eine oder mehrere der folgenden Aufgaben erfüllt werden: Prüfung der internen Sensorik durch Abgleich der internen Messwerte mit externen kalibrierten Messmitteln; Kalibrierung der internen Sensorik; Produktionsentnahme zur Prüfung der laufenden Qualität; gezielte Splice-Entnahme zur Sicherstellung, dass diese nicht in das Endprodukt gelangen.
Die gezielte Entnahme einzelner Produktsegmente ermöglicht somit eine Kalibrierung interner Maschinensensoren. Außerdem ermöglicht sie eine schnelle Überprüfung der Produktqualität an wesentlichen Prozessstellen, welche ansonsten nur aufwändig durch Stoppen und anschließendes Wiederanfahren der Maschine möglich wäre.
Bevorzugt kann eine Entnahmevorrichtung das entfernte Produktsegment durch eine Schleuse aus einem klimatisch geschützten Bereich herausführen. Damit wird das Produktionsklima nur minimal gestört und eine zeitaufwändige (Wieder-)Herstellung der notwendigen klimatischen Bedingungen kann vermieden werden.
Die Maschine kann in Transportrichtung eine oder mehrere Entnahmepositionen aufweisen, wobei jeder Entnahmepositionen vorzugsweise eine erfindungsgemäß ausgebildete Abgabeeinrichtung zugeordnet ist, über die die zu dem jeweiligen Produktionspunkt vorliegenden Zwischenprodukte (Segmente) entnommen werden können.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung auf, die zur Aufnahme eines von der Abgabeeinrichtung aus dem Produktstrom entfernten Produktsegments, beispielsweise unterhalb der Abgabeeinrichtung, anordenbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Auffangeinrichtung mindestens einen insbesondere unterhalb der Abgabeeinrichtung anordenbaren Auffangbehälter auf, der beispielsweise manuell oder automatisch aus der Maschine entnehmbar ist. Dabei kann je Entnahmestelle ein separater Auffangbehälter vorgesehen sein. In vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Auffangeinrichtung daher eine Mehrzahl von insbesondere verschiedenen Entnahmepositionen zuordenbaren Auffangbehältem
Wird beispielsweise durch einen Bediener, oder automatisch durch einen Sensor beispielsweise bei Erkennung eines Splices, ein auszuwerfendes Produktsegment festgestellt, dann wird eine Entnahmeanforderung an die Produktverfol- gung in der Steuerungseinrichtung gestellt. Das entsprechende Produktsegment wird dann automatisch mittels der Abgabeeinrichtung in den Auffangbehälter abgeworfen. In einer Ausführungsform kann der Bediener den Auffangbehälter mit dem Produktsegment dann entnehmen.
Vorzugsweise ist mindestens ein Teil der Auffangeinrichtung, beispielsweise ein Auffangbehälter oder ein Förderband, insbesondere zwischen unterschiedlichen Entnahmepositionen und/oder aus einer Maschine heraus, bewegbar, verstellbar, verfahrbar oder verschwenkbar. Alternativ zu mehreren Auffangbehältem kann somit unterhalb dieser Entnahmestellen eine seitlich verfahrbare Vorrichtung vorgesehen werden, welche einen Auffangbehälter umfassen oder selbst zur Aufnahme abgeworfener Produktsegmente eingerichtet sein kann.
Der Auf fangbehälter oder allgemeiner ein Teil der Auffangeinrichtung wird bei Entnahmebedarf gezielt unter die Entnahmestelle gefahren und kann dort beispielsweise auf den Auswurf von Produktsegmenten warten. Erreicht der verfahrbare Auffangbehälter die Entnahmestelle, wird beispielsweise gewartet, bis das auszuwerfende Produktsegment an der Entnahmestelle vorbeikommt. Dann wird die Abgabeeinrichtung, beispielsweise per Auswurfventil, angesteuert und das Produktsegment aus dem Prozessstrom gelöst bzw. entfernt. Dies kann mit oder ohne Druckluft, beispielsweise auch mechanisch etwa mittels eines Auskämmers, geschehen. Anschließend fallen die Produkte ggf. in einen weiter unter erläuterten Zwischenspeicher (Puffervorrichtung) oder direkt in den Auffangbehälter bzw. die Auffangvorrichtung. Wurden alle zu entnehmenden Produktsegmente entnommen, fährt der Auffangbehälter vorteilhaft zu einer Entnahmeschleuse der Maschine. Hier wird dann beispielsweise durch den Bediener das ausgeworfene Produktsegment zur weiteren Prüfung entgegengenommen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Auffangeinrichtung eine Fördereinrichtung, beispielsweise einen Bandförderer, umfassen. Im Falle des Einsatzes eines Förderbandes mit einem Auffangbehälter wird bei der Entnahmeanforderung diese beispielsweise an den Auffangbehälter gesendet, so dass dieser sich dann unter die Entnahmestelle bewegen kann.
In manchen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, eine Puffervorrichtung zum Zwischenspeichern entnommener Produktsegmente zwischen der Abgabeeinrichtung und der Auffangeinrichtung vorzusehen. Aus zeitlicher Sicht kann es vorteilhaft sein, eine solche Puffervorrichtung unter jeder Entnahmestelle vorzusehen, da die Bewegungszeit eines verfahrbaren Auffangbehälters länger sein kann, als die Zeit bis ein auszuwerfendes Produktsegment an der Auffangeinrichtung ankommt.
In bevorzugten Ausführungsformen kann die Entnahmevorrichtung eine Halteeinrichtung, beispielsweise eine Unterdruckeinrichtung, zum Ausüben einer Haltekraft, beispielsweise einer Saugkraft, auf das Produktsegment im Produktstrom aufweisen. In diesem Fall ist die schaltbare Abgabeeinrichtung vorteilhaft zum Reduzieren oder Aufheben der Haltekraft infolge eines Schaltsignals eingerichtet.
In einer praktisch bevorzugten Ausführungsform weist die Abgabeeinrichtung mindestens eine rotierbar angetriebene Abgabetrommel auf und die oben beschriebene Halteeinrichtung ist zum Halten und Transportieren mindestens eines Produktsegments mittels Saugkraft auf der Mantelfläche der Abgabetrommel eingerichtet. In diesem Fall ist die schaltbare Abgabeeinrichtung vorteilhaft zum Reduzieren oder Aufheben der Saugkraft infolge eines Schaltsignals eingerichtet. Aufgrund der verringerten oder aufgehobenen Saugkraft kann das im Abgabebereich der Abgabeeinrichtung befind- liehe Produktsegment entweder schwerkraftbedingt von der Abgabeeinrichtung fallen, oder an eine später zu erläuternde Aufnahmeeinrichtung übergeben werden.
Vorzugsweise weist die schaltbare Abgabeeinrichtung mindestens ein in einer Unterdruckeinrichtung angeordnetes schaltbares Venül zum Unterbrechen des auf ein Produktsegment wirkenden Unterdrucks auf. Durch Unterbrechen der Unterdruckzufuhr kann ein Lösen eines Produktsegments aus dem Produktstrom auf einfache Weise erreicht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist eine beispielsweise mittels eines Ventils schaltbare abgabeseiüge Drucklufteinrichtung zum Leiten von Druckluft an eine Abgabestelle der Abgabeeinrichtung vorgesehen ist. In dieser Variante kann der an der Abgabestelle bestehende Unterdrück zur Abgabe eines Produktsegments mittels Druckluft gebrochen und neutralisiert werden.
Die Erfindung ist ebenso anwendbar auf eine Vorrichtung zum Abzweigen von Produktsegmenten aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie. In dieser Variante weist die Vorrichtung vorteilhaft eine rotierbar angetriebene Abgabetrommel auf, die eingerichtet ist, ein Produktsegment mittels Saugkraft auf der Mantelfläche der Abgabetrommel zu halten und zu transportieren, sowie eine rotierend angetriebene Aufnahmetrommel mit mindestens einem mit Unterdrück beaufschlagbaren Unterdrucksektor, um ein Produktsegment mittels Saugkraft auf der Mantelfläche der Aufnahmetrommel zu halten und zu transportieren. Die Vorrichtung ist vorteilhaft so steuerbar ist, dass infolge eines Schaltsignals zur Übergabe eines Produktsegments mindestens in einem Übergabereich zwischen den beiden Trommeln eine höhere Saugkraft an der Aufnahmetrommel relativ zu der Saugkraft an der Abgabetrommel erzeugt wird.
Der achte Aspekt der Erfindung berücksichtigt dabei das grundsätzliche Funktionsprinzip einer Übergabe, das darauf basiert, dass die übernehmende Seite eine größere Kraft auf das Produktsegment ausübt als die übergebende Seite. Dieser Kraftunterschied wird vorteilhaft durch unterschiedlich starken Unterdrück erzeugt. Deshalb wird zum Zweck der Übergabe eines Produktsegments die aufnehmende Trommel mit einem stärkeren Unterdrück versorgt als die abgebende Trommel.
Vorzugsweise ist zum Verhindern einer Übergabe zwecks Weiterförderung eines Produktsegments auf der Abgabetrommel eine beispielsweise mittels eines Ventils schaltbare aufnahmeseitige Drucklufteinrichtung zum Leiten von Druckluft an eine Aufnahmestelle der Aufnahmetrommel vorgesehen. Die abgabeseiüge Druckluftleitung und die aufnahmeseitige Druckluftleitung sind dabei vorteilhaft so geschaltet, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine der beiden Druckluftleitungen die zugeordnete Abgabestelle oder Aufnahmestelle mit Druckluft beaufschlagt. Mittels dieser beiden Schaltstellungen lässt sich eine zuverlässige Weiche für die Produktsegmente in der Maschine realisieren.
Nach dem zuvor Gesagten kann in beiden beteiligten Trommeln (Abgabetommel und Aufnahmetommel) Druckluft an die Übergabestelle geführt werden. Es wird aber zu jedem Zeitpunkt nur jeweils eine Seite (Abgabeseite oder Aufnahmeseite) mit Druckluft beaufschlagt. Wenn die Druckluft auf der aufnehmenden Seite anliegt, wird der Unterdrück hier gebrochen und das Produktsegment wird auf der ersten Trommel (Abgabetommel) weitertransportiert. Wenn die Druckluft auf der abgebenden Seite anliegt, wird der Unterdrück hier gebrochen und das Produktsegment wird auf die zweite Trommel (Aufnahmetrommel) übergeben. Die Druckluft kann beispielsweise über ein 3/2-Wege-Ventil in die Steuerkörper der Trommeln geleitet werden; jeder der Steuerkörper ist dann mit einem Ausgang des Ventils verbunden. Aus der Maschinensteuerung kommt das Signal, welche Stellung das Ventil einnimmt. Dadurch ist sichergestellt, dass immer nur eine Seite mit Druckluft versorgt wird. Es können auch mehrere Ventile vorgesehen sein, um eine Übergabe zu realisieren, beispielsweise ein Ventil je Trommel (Abgabetrommel und Aufnahmetrommel).
Vorzugsweise weist die Aufnahmetrommel mindestens einen saugdruckfreien Sektor auf, der keine Saugdruckbeaufschlagung oder eine relativ zu der Saugkraft an der Abgabetrommel niedrigere Saugdruckbeaufschlagung aufweist. Die Drehposition der Aufnahmetrommel ist bevorzugt so steuerbar, dass zur Weiterförderung eines Produktsegments auf der Abgabetrommel der saugdruckfreie Sektor in dem Übergabebereich positionierbar ist, und zur Übergabe eines Produktsegments an die Aufnahmetrommel der Unterdrucksektor in dem Übergabebereich positionierbar ist. Die Erfindung berücksichtigt mit diesem Merkmal, dass das Unterdruckniveau für gewöhnlich nicht schnell genug geschaltet werden kann. Die aufnehmende Trommel wird also mit mindestens einem Sektor ausgeführt, an dem die Mantelfläche nicht mit Unterdrück versorgt ist. Solange die Produktsegmente auf der ersten Trommel weitertransportiert werden sollen, wird die aufnehmende Trommel so positioniert, dass der Sektor, der nicht mit Unterdrück versorgt ist, der ersten gegenübersteht. Wenn jedoch ein Produktsegment übernommen werden soll, wird die Aufnahmetrommel so in Bewegung versetzt, dass ein Bereich, der mit Unterdrück versorgt ist, das Produktsegment übernimmt.
Der zuvor beschriebene Aspekt der Erfindung betrifft Weichen in der Maschine, an denen der Produktstrom der Produktsegmente (Verbundeinheiten, Monozellen, Elektrodenblätter oder Separatorblätter) auf mehrere mögliche Pfade aufgetrennt wird. Die Entscheidung, welches Produktsegment welchen Pfad nimmt, wird beispielsweise in der Maschinensteuerung aufgrund von Eigenschaften oder Ausführungen der Produktsegmente getroffen. Da diese Aufteilungen keinem festen Muster folgen, soll die Übergabe an den Weichen schaltbar und von der Maschinensteuerung aktivierbar sein. Diese Anforderungen erfüllt die Erfindung in der zuvor beschriebenen Weise.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Maschine der Energiezellen produzierenden Industrie, umfassend mindestens eine zuvor beschriebene Vorrichtung und eine elektronische Steuerungseinrichtung, die zur Ausgabe eines Schaltsignals bei einer Entnahme- oder Übergabeanforderung für ein Produktsegment ausgebildet ist. Vorteilhaft ist eine Auffangeinrichtung für die Maschine vorgesehen. Bevorzugt ist mindestens ein Teil der Auffangeinrichtung durch eine Entnahmeschleuse der Maschine aus dieser heraus verfahrbar, oder erstreckt sich durch eine Entnahmeschleuse in die Maschinenumgebung. Nach Befüllung fährt dieser Teil der Auffangeinrichtung (beispielsweise Auffangbehälter oder Förderband) zu der zentralen Entnahmeschleuse. Es muss also nur eine Schleusenöffnung in der Maschine geben, um entnommene Produktsegmente aus der Maschine zu entnehmen, so dass das Prozessklima innerhalb der Maschine nicht unnötig gestört wird.
9 Aspekt der Erfindung: Haltelaschen
Einem neunten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zwischenprodukt, ein Verfahren und eine Maschine bereitzustellen, welche die bisherigen Nachteile überkommen und eine verbesserte Handhabung im Produktionsprozess ermöglichen. Die oben genannte Aufgabe wird gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Es wird demnach ein Zwischenprodukt für die Produktion von Verbundelementen der Energiezellen produzierenden Industrie vorgeschlagen, wobei das Zwischenprodukt eine Leiterfolie aufweist, welche zumindest partiell mit einem Anodenmaterial oder einem Kathodenmaterial beschichtet ist, wobei das Zwischenprodukt eine unbeschichtete Kontaktlasche der Leiterfolie aufweist, welche an einer ersten Randseite des Zwischenprodukts angeordnet ist. Das Zwischenprodukt weist mindestens eine Haltelasche an der ersten Randseite und/oder an einer zweiten Randseite, welche parallel zur ersten Randseite ausgerichtet ist, und/oder einer dritten Randseite, welche senkrecht zur ersten Randseite ausgerichtet ist, auf.
Die mindestens eine Haltelasche steht vorzugsweise an einer Randseite hervor bzw. ragt aus der Grundfläche, welche beispielsweise rechteckig ist, heraus. Die mindestens eine Haltelasche ist daher ein zusätzliches geometrisches Element, insbesondere neben der Kontaktlasche, das die Grundfläche erweitert. Die mindestens eine Haltelasche ist zusätzlich zu der Kontaktlasche vorgesehen und von dieser verschieden. Dementsprechend sind die Kontaktlasche und die Haltelasche voneinander getrennt und unterscheiden sich beispielsweise aufgrund der Position am Zwischenelement. Die Haltelasche ist für das Halten des Zwischenprodukts vorgesehen, und wird daher vorzugsweise nicht durch andere Elemente verdeckt. Die mindestens eine Haltelasche ist daher vorzugsweise in allen Phasen beispielsweise eines Stapelprozesses zugänglich. Es ist insbesondere vorteilhaft, dass die Haltelasche zusätzlich zur Kontaktlasche zum Halten des Zwischenprodukts vorgesehen ist. Die Kontaktlasche, welche eigentlich für die elektrische Leitung in einer späteren Energiezelle vorgesehen ist, kann vorzugsweise ebenfalls zum Halten des Zwischenprodukts genutzt werden. Das Zwischenprodukt kann daher vorzugsweise an der mindestens einen Haltelasche und an der Kontaktlasche aufgenommen und/oder angehoben werden. Hierdurch ist ein vorteilhaftes vertikales Anheben senkrecht zur Grundfläche des Zwischenelements möglich, was besonders Stapelvorgänge von mehreren Zwischenelementen vereinfacht. Das Zwischenelement kann beispielsweise mittels Unterdruckgreifem oder mechanischen Greifern an der mindestens einen Haltelasche und auch an der Kontaktlasche gegriffen und umgesetzt werden. Aufgrund der Fixierung an der mindestens einen Haltelasche und gegebenenfalls an der Kontaktlasche kann der mit Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtete Bereich der Leiterfolie, der in der späteren Energiezelle aktiv ist, bei einer Aufnahme, Halterung, Stapelung und/oder generellen Handhabung frei von negativen Einflüssen und Beschädigung gehalten werden, wobei gleichzeitig eine gute Fixierung ermöglicht wird, welche wiederum eine hohe Prozessgeschwindigkeit ermöglicht. Bei dem Zwischenprodukt handelt es sich vorzugsweise um ein Elektrodenblatt, aus dem in einer gestapelten Anordnung mit weiteren Blättern eine Energiezelle, insbesondere Batteriezelle, bildbar ist.
Durch das Vorsehen und Verwenden der Haltelaschen an den Zwischenprodukten kann auf ein weiteres Fixieren, auch als Laminieren bezeichnet, bei der Herstellung einer gestapelten Anordnung aus Segmenten bzw. Zwischenprodukten, z.B. Monostapel, verzichtet werden. Weiterhin kann auf das Vorsehen etwaiger Klebestreifen zur Fixierung von vorgeschlagenen Zwischenelementen verzichtet werden. In vorteilhaften Ausführungsformen können zwei Haltelaschen vorgesehen sein.
Eine Anordnung von Haltelaschen an der dritten Randseite ist besonders vorteilhaft, wenn die partielle Beschichtung der Leiterfolie intermittierend erfolgt, wodurch sich an den dritten Randseiten, welche senkrecht zu der ersten Randseiten mit der Kontaktlasche steht, ein unbeschichteter Bereich ergibt. Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Zwischenprodukt zwei Haltelaschen wenigstens auf einer der Randseiten aufweist.
Dies ermöglicht eine sichere Aufnahme des Zwischenprodukts an drei verteilten Punkten bei einer Fixierung unter Einbeziehung der Kontaktlasche. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn zwei Haltelaschen wenigstens auf der zweiten Randseiten angeordnet sind, d.h. die zwei Haltelaschen sind in diesem Fall gegenüber zur Kontaktlasche auf der ersten Randseite angeordnet.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Zwischenprodukt zwei Haltelaschen auf einer der Randseiten aufweist, welche symmetrisch zu einer Mittelachse senkrecht zu dieser Randseite sind. Die symmetrische Anordnung der Haltelaschen ermöglicht eine gleichmäßige Belastung bei einem Aufnehmen, Handhaben und/oder Fixieren des Zwischenprodukts.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Haltelasche in einer Ecke von zwei Randseiten angeordnet ist. Dies ermöglicht eine optimale Lasteinleitung bei der Handhabung ohne Abklappen der Ecken und/oder angrenzenden Randseiten.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Kontaktlasche und/oder mindestens eine Haltelasche ein Durchgangsloch aufweist. Dies ermöglicht eine einfache Positionierung beispielsweise durch Antasten eines geometrisch dazu passenden Positionierungsmittels, z.B. eines Bolzens, im Sinne eines Formschlusses.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Haltelasche unbeschichtet ist. Eine unbeschichtete Haltelasche ermöglicht ein besseres Greifen bzw. Aufnehmen, da die Leiterfolie somit direkt mit einer lösbaren Verbindung fixiert werden kann. Die Leiterfolie ist in der Regel besser für die Übertragung von mechanischen Lasten geeignet als die Beschichtung mit einem Anoden- oder Kathodenmaterial. Weiterhin wird hierdurch einer Ablösung von aktivem Material der Beschichtung vorgebeugt und der Nutzungsgrad der aktiven Materialien verbessert.
Es wird weiterhin ein Verbundelement mit einem Zwischenprodukt wie zuvor beschrieben und mindestens einer Separatorfolie in einer gestapelten Anordnung vorgeschlagen, wobei die mindestens eine Haltelasche des Zwischenprodukts die Separatorfolie an einer Außenkante der Separatorfolie überragt.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein unter der Separatorfolie angeordnetes Zwischenprodukt weiterhin von oben an der Haltelasche gegriffen werden, wodurch die Handhabung erheblich vereinfacht wird. Gleichzeitig kann in möglichen Ausführungsformen die aufliegende Separatorfolie zusammen mit dem darunter liegenden Zwischenprodukt aufgenommen werden, ohne dass die Separatorfolie selbst gegriffen oder direkt gehalten werden muss.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Verbundelement in der gestapelten Anordnung wenigstens ein Zwischenprodukt mit einer Leiterfolie, welche mit einem Anodenmaterial partiell beschichtet ist, und wenigstens ein Zwischenprodukt mit einer Leiterfolie, welche mit einem Kathodenmaterial partiell beschichtet ist, vorgesehen sind, wobei die Zwischenprodukte von der mindestens einen Separatorfolie in der gestapelten Anordnung voneinander getrennt sind. Dementsprechend weisen die Zwischenprodukte mit Anodenmaterial und Kathodenmaterial jeweils mindestens eine Haltelasche auf, so dass die Zwischenprodukte ebenfalls jeweils wenigstens an den Haltelaschen in der gestapelten Anordnung gegriffen, gehalten und/oder aufgenommen werden können.
Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass sich die mindestens eine Haltelasche des wenigstens einen Zwischenprodukts mit einer Leiterfolie, welche mit einem Anodenmaterial partiell beschichtet ist, und die mindestens eine Haltelasche des wenigstens einen Zwischenprodukts mit einer Leiterfolie, welche mit einem Kathodenmaterial partiell beschichtet ist, in der gestapelten Anordnung zumindest in Teilbereichen nicht überdecken und jeweils die Außenkante der Separatorfolie überragen.
Hierdurch können vorzugsweise beide Zwischenprodukte in der gestapelten Anordnung an der Haltelasche und bevorzugt auch an der Kontaktlasche unabhängig voneinander gegriffen bzw. fixiert werden, so dass beim Aufnehmen eines Verbundelements alle Zwischenprodukte direkt gegriffen werden können. Dies wird dadurch begünstigt, dass die Haltelaschen die Außenkante der Separatorfolie überragen, was eine Handhabung unabhängig von der Separatorfolie ermöglicht.
In einer möglichen Ausführungsform kann die mindestens eine Haltelasche zudem im Endprodukt für einen zweiten Verwendungszweck als sekundäre Kontaktlasche genutzt werden. Hierdurch können in einer späteren Batteriezelle mehrere gleichpolige Strom- Anschlusspunkte, ggf. an unterschiedlichen Randseiten, vorgesehen sein.
Es wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten für die Produktion von Verbundelementen der Energiezellen produzierenden Industrie, mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
- Zuführen einer mit einem Anodenmaterial partiell beschichteten Leiterfolie oder einer mit einem Kathodenmaterial partiell beschichteten Leiterfolie, wobei die Leiterfolie zumindest an einer ersten Randseite einen unbeschichteten Bereich aufweist, wobei
- die Leiterfolie an der ersten Randseite im unbeschichteten Bereich eine Kontaktlasche aufweist, oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie an der ersten Randseite im unbeschichteten Bereich unter Bildung einer Kontaktlasche, mit den weiteren vorteilhaften Schritten:
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie an der ersten Randseite unter Bildung wenigstens einer Haltelasche; und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie an einer zweiten Randseite unter Bildung wenigstens einer Haltelasche, wobei die zweite Randseite parallel zur ersten Randseite ausgerichtet ist; und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie an einer dritten Randseite unter Bildung wenigstens einer Haltelasche, wobei die dritte Randseite senkrecht zur ersten Randseite ausgerichtet ist.
Das Abtrennen wenigstens eines entsprechenden Abschnitts der Leiterfolie an einer Randseite, beispielsweise durch Ausklinken oder Notching, ermöglicht die einfache und günstige Bildung von Haltelasche. Die Haltelasche oder Haltelaschen sind zumindest mit der Leiterfolie eines Zwischenprodukts integral ausgebildet, so dass Haltekräfte über die Leiterfolie eingeleitet und/oder weitergeleitet werden können. Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie an der ersten, zweiten und/oder dritten Randseite unter Bildung wenigstens einer Haltelasche an einem unbeschichteten Bereich der Leiterfolie erfolgt.
Hierdurch erfolgt das Abtrennen nicht durch ein aktives Anoden- oder Kathodenmaterial hindurch, was einen sauberen Trennvorgang ohne Beeinflussung der aktiven Materialien ermöglicht. Zudem wird kein beschichtetes Anoden- oder Kathodenmaterial abgetrennt, welches anschließend für das Endprodukt nicht mehr zur Verfügung steht, so dass die im Vergleich wertvolleren Anoden- und Kathodenmaterialen besser ausgenutzt werden können.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass zwei Haltelaschen an einer der Randseiten gebildet werden.
Diese zwei Haltelaschen können beispielsweise durch Abtrennen bzw. Ausklinken wenigstens eines Abschnitts zwischen den zwei Haltelaschen gebildet werden, wodurch beispielsweise für zwei Haltelaschen jeweils eine seitliche Begrenzung in einem Arbeitsschritt geschaffen werden kann.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, zwei Haltelaschen auf einer Randseite symmetrisch zu einer Mittelachse senkrecht zu dieser Randseite gebildet werden. Es kann daher eine gleichmäßige Lastverteilung beispielsweise auf diese beiden Haltelaschen erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass mindestens eine Haltelasche in einer Ecke von zwei Randseiten gebildet wird.
Auf diese Weise ergibt sich eine seitliche Begrenzung der Haltelasche bereits durch eine der beiden Randseiten, was die Bildung der Haltelaschen, insbesondere durch Abtrennen eines Abschnitts zwischen zwei in den Ecken angeordneten Haltelaschen auf einer Randseite, vereinfacht. Es kann daher beispielsweise der Abschnitt zwischen den zwei in den Ecken zu bildenden Haltelaschen in einfacher Weise ausgeklinkt werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird der Schritt vorgeschlagen: Schneiden der Leiterfolie unter Bildung einer dritten Randseite, wobei die dritte Randseite senkrecht zur ersten Randseite ausgerichtet ist.
Ein Schneiden der Leiterfolie unter Bildung einer dritten Randseite ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Haltelasche in einer Ecke zur dritten Randseite vorgesehen ist, so dass sich durch das Schneiden unter Bildung einer dritten Randseite gleichzeitig eine Begrenzung für eine Haltelasche an der dritten Randseite ergibt. Sofern bereits ein Abschnitt der Leiterfolie an der ersten und/oder zweiten Randseite abgetrennt ist, kann das Schneiden jeweils eine Haltelasche an zwei Zwischenprodukten bilden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie durch Stanzen. Mittels Stanzen kann in günstiger Weise eine span- und staubfreie Abtrennung erreicht werden, wobei der abgetrennte Teil einfach abgeführt werden kann.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird der Schritt vorgeschlagen: Lochen der mindestens einen Haltelasche und/oder Kontaktlasche. Das Lochen kann beispielsweise durch Stanzen erfolgen. Weiterhin kann das Lochen beispielsweise in einem gemeinsamen Arbeitsschritt mit einem Abtrennen wenigstens eines Abschnitts der Leiterfolie unter Bildung wenigstens einer Haltelasche erfolgen, beispielsweise ebenfalls durch Stanzen.
Es wird weiter eine Maschine zur Herstellung eines Zwischenprodukts vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung durchzuführen.
Es wird zudem ein Verfahren zur Handhabung eines Zwischenprodukts oder Verbundelements mit den folgenden Schritten vorgeschlagen: Aufnehmen eines Zwischenprodukts oder eines Verbundelements, wobei das Aufnehmen mittels einer lösbaren Verbindung an mindestens einer Haltelasche erfolgt.
Das Aufnehmen eines einzelnen Zwischenprodukts oder eines Verbundelements an einer Haltelasche ermöglicht ein sicheres Fixieren, eine schnelle Förderung sowie ein präzises Ablegen bei automatischen Stapelprozessen von Zwischenprodukten zur Bildung einer gestapelten Anordnung bzw. einer Formation oder von Verbundelementen für die Weiterverarbeitungsschritte beispielsweise zur Bildung einer Batteriezelle.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Aufnehmen mittels der mindestens einen lösbaren Verbindung an der mindestens einen Haltelasche und gleichzeitig mittels einer lösbaren Verbindung an einer Kontaktlasche erfolgt.
Hierdurch kann das Aufnehmen an mehreren Stellen erfolgen, beispielsweise an zwei Haltelaschen und einer Kontaktlasche eines Zwischenprodukts, so dass das Aufnehmen der in der Regel biegeschlaffen Zwischenprodukte und/oder Verbundelemente ohne ein etwaiges Abknicken erfolgen kann. Dies erhöht neben der Prozesssicherheit auch die mögliche Bearbeitungsgeschwindigkeit.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine lösbare Verbindung durch einen Zangengreifer hergestellt wird.
Mittels eines Zangengreifers kann eine lösbare Verbindung erreicht werden, die eine schnelle Förderung des Zwischenprodukts und/oder Verbundelements ermöglicht.
In einer weiteren möglichen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine lösbare Verbindung durch wenigstens einen Unterdruckgreifer hergestellt wird.
Mittels eines Unterdruckgreifers kann die lösbare Verbindung von nur einer Seite hergestellt werden, was die Handhabung weiter verbessert. Ein Unterdruckgreifer ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Leiterfolie nicht mit einem Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtet ist. Neben einem Zangengreifer oder einem Unterdruckgreifer können auch alternative Fixierungselemente eingesetzt werden. Gemäß einer Weiterentwicklung wird der Schritt vorgeschlagen: Positionieren und Ablegen des Zwischenprodukts mit einer mit einem Kathodenmaterial partiell beschichteten Leiterfolie und/oder des Zwischenprodukts mit einer mit einem Anodenmaterial partiell beschichteten Leiterfolie und/oder eines Verbundelements.
Das Positionieren und Ablegen des Zwischenprodukts kann zur Bildung einer gestapelten Anordnung oder für die Zuführung zu weiteren Weiterarbeitsprozessen genutzt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Positionierung auf einem Ausrichtelement, welches in mindestens ein Durchgangsloch der Kontaktlasche und/oder der mindestens einen Haltelasche eingreift. Es kann auf diese Weise eine präzise Ablage mit hoher Wiederholgenauigkeit erreicht werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Abtrennen der mindestens einen Haltelasche.
Das Abtrennen erfolgt vorzugsweise, wenn die Handhabung eines Zwischenprodukts bzw. des Verbundelements weitestgehend abgeschlossen ist. Das Zwischenprodukt kann daher zu einem Endprodukt weiterverarbeitet werden, so dass der Nutzen der wenigstens einen Haltelasche im Wesentlichen ausgenutzt ist und die Haltelasche oder die Haltelaschen abgetrennt werden können. Das Abtrennen kann beispielsweise durch Schneiden erfolgen. Nach dem Abtrennen der Haltelasche entspricht die geometrische Ausprägung wieder der im Stand der Technik üblichen Form.
In möglichen alternativen Ausführungsformen kann die Haltelasche verbleiben bzw. bestehen bleiben. Es wird ferner vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Haltelasche in einem Endprodukt, beispielsweise einer Batteriezelle, neben der Kontaktlasche als sekundäre Kontaktlasche verwendet wird.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Ablängen der Kontaktlasche.
Die Kontaktlasche wird daher auf eine Länge für die spätere Verwendung, beispielsweise in einer Batteriezelle, gekürzt. Sofern in der Kontaktlasche ein Durchgangsloch als Positionierhilfe vorgesehen ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn beim Ablängen der Kontaktlasche der Teil mit dem Durchgangsloch abgelängt wird.
Es wird schließlich eine Maschine zur Handhabung von Zwischenprodukten oder Verbundelementen vorgeschlagen, welche dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren zur Handhabung durchzuführen.
10. Asnekt der Erfindung: Provisorische Pouchversiegelung
Einem zehnten Aspekt der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, ein Zwischenprodukt und eine Maschine bereitzustellen, welche die Kosten für die Produktionsumgebung senkt und eine höhere Flexibilität bei der Produktion ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements mit den Merkmalen von Anspruch 19 vorgeschlagen. Demnach wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch mit folgenden Schritten vorgeschlagen: Verschließen eines trockenen Verbundelements in einer Pouchfolie mit mindestens einer Siegelnaht unter Herstellung einer versiegelten Pouch, wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht eine vorläufige Siegelnaht ist.
Ein Verbundelement ist beispielsweise eine Anordnung von Segmenten bestehend aus mindestens einer Elektrode und mindestens einem Separator. Der Begriff trockenes Verbundelement bezieht sich darauf, dass das Verbundelement nicht von einem flüssigen Elektrolyten durchtränkt und/oder benetzt und somit nicht betriebsfähig ist. Vorzugsweise umfasst ein Verbundelement wenigstens eine Leiterfolie mit einem Kathodenmaterial, einen Separator und eine Leiterfolie mit einem Anodenmaterial in einem geschichteten Aufbau. Verbundelemente können auch beispielsweise Vorprodukte von Batteriezellen sein bzw. beispielsweise deren Grundaufbau darstellen.
Die vorläufige Versiegelung der Pouch ermöglicht es, die Klimatisierung der Umgebung deutlich zu vereinfachen. Beispielsweise können die Anoden- und Kathodenmaterialien vor Luftfeuchtigkeit durch die Pouch geschützt werden. Dementsprechend können bis zu den weiteren Produktionsschritten bei Förderung, Transport und/oder Pufferung deutlich vereinfachte Umgebungsbedingungen vorliegen. Hierdurch kann das mit den entsprechenden Umgebungsbedingungen zu klimatisierende Volumen erheblich verkleinert werden, was die Kosten und den Energieverbrauch senkt. Ferner können auf diese Weise Teile der Produktionsanlage außerhalb einer speziellen Klimatisierung, beispielsweise in Bezug auf die relative Luftfeuchtigkeit betrieben werden, was die Kosten für die Produktionsanlage sowie deren Wartungskosten reduzieren kann.
Der Abschnitt der Siegelnaht, welcher eine vorläufige Siegelnaht ist, ist für ein späteres Öffnen der Siegelnaht oder für ein Abtrennen der Siegelnaht in diesem Abschnitt vorgesehen und eingerichtet. Die vorläufige Siegelnaht dient somit zu einer vorläufigen Versiegelung des trockenen Verbundelements in der Pouch. Das trockene Verbundelement ist vorzugsweise frei von einem flüssigen Elektrolyten. Das trockene Verbundelement ist hierbei für eine spätere Tränkung in einem flüssigen Elektrolyten in dieser Pouch vorgesehen, um letztendlich ein Verbundelement bzw. Batterie mit einem Elektrolyten in einer Pouch zu bilden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umschließt die Siegelnaht das trockene Verbundelement mit einer umlaufenden Naht. Ferner können mehrere sich kreuzende Nahtverläufe vorgesehen sein, die insgesamt eine umlaufende Naht bilden. In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform ist die Pouchfolie umgeschlagen, so dass keine vollständig umlaufende Naht zum Verschließen der Pouch erforderlich ist.
Eine Siegelnaht kann beispielsweise eine Naht sein, die durch Verschweißen der Pouchfolie hergestellt wird, und die die Pouchfolie entlang der Naht verbindet. Das Verschweißen kann beispielsweise thermisch erfolgen. Die Pouchfolie bzw. die Pouchfolien werden daher vorzugsweise unter Ausbildung einer Siegelnaht miteinander verschweißt.
Es wird vorgeschlagen, dass der Abschnitt der Siegelnaht, welcher die vorläufige Siegelnaht bildet, in einem Abstand zu dem trockenen Verbundelement gebildet wird, wobei der Abstand beispielsweise wenigstens 2 cm, weiter beispielsweise wenigstens 4 cm beträgt und/oder der Abstand wenigstens 25% der Erstreckung des trockenen Verbundelements in dieser Richtung beträgt. Es wird somit vorzugsweise eine Art Überhang der Pouch durch die vorläufige Siegelnaht und deren Abstand zu dem trockenen Verbundelemente gebildet. Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Herstellen einer ersten unterbrochenen Siegelnaht mit mindestens einer Unterbrechung, wobei die erste unterbrochene Siegelnaht zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement in der Pouch angeordnet ist.
Die erste unterbrochene Siegelnaht verbindet die Pouchfolie entlang der Naht, wobei die im Verlauf der unterbrochenen Siegelnaht wenigstens eine Unterbrechung, beispielsweise zwei oder drei Unterbrechungen, aufweist. Die Anordnung zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement in der Pouch führt dazu, dass die Unterbrechungen in der ersten unterbrochenen Siegelnaht von der vorläufigen Siegelnaht umschlossen werden, so dass die Unterbrechungen in der ersten unterbrochenen Siegelnaht aufgrund der Anordnung vorläufigen Siegelnaht keine Öffnung der Pouch nach außen darstellen.
Es wird gemäß einer Weiterentwicklung folgender Schritt vorgeschlagen: Herstellen einer zweiten unterbrochenen Siegelnaht mit mindestens einer Unterbrechung, wobei die zweite unterbrochene Siegelnaht zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement in der Pouch angeordnet ist, wobei die mindestens eine Unterbrechung der zweiten unterbrochenen Siegelnacht mit der wenigstens einen Unterbrechung der ersten unterbrochenen Siegelnaht korrespondiert.
Die zweite unterbrochene Siegelnaht verbindet die Pouchfolie entlang der Naht, wobei die im Verlauf der unterbrochenen Siegelnaht wenigstens eine Unterbrechung, beispielsweise zwei oder drei Unterbrechungen, aufweist. Die Anordnung zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement in der Pouch führt dazu, dass die Unterbrechungen in der zweiten unterbrochenen Siegelnaht von der vorläufigen Siegelnaht umschlossen werden, so dass die Unterbrechungen in der zweiten unterbrochenen Siegelnaht aufgrund der Anordnung der vorläufigen Siegelnaht keine Öffnung der Pouch nach außen darstellen.
Die Unterbrechungen in der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht können beispielsweise in Bezug auf deren Anzahl, Anordnung und/oder Ausrichtung korrespondieren. Die mindestens eine Unterbrechung der zweiten unterbrochenen Siegelnacht korrespondiert weiter vorzugsweise mit der wenigstens einen Unterbrechung der unterbrochenen Siegelnaht vorzugsweise unter Bildung einer gemeinsamen Öffnungsachse. Weiter vorzugsweise verläuft die Öffnungsachse senkrecht zum Verlauf der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird der Schritt vorgeschlagen: Einlegen mindestens eines Durchlasselements vor dem Herstellen der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht zur Bildung einer Unterbrechung in der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht.
Das Durchlasselement kann beispielsweise ein Röhrchen oder ein Formelement mit einer Bohrung sein, welches die Unterbrechung der ersten und/oder zweiten Siegelnaht offenhält, so dass sich die beiden inneren Flächen der Pouchfolie im Bereich der Unterbrechung vorzugsweise nicht berühren. Das Durchlasselement weist dementsprechend einen Durchlass auf. Es ist bevorzugt das Durchlasselement mit seinem Durchlass senkrecht zum Verlauf der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht in dem angrenzenden Bereich einzusetzen. Ferner ist es bevorzugt mehrere Durchlasselemente bspw. drei Durchlasselemente vorzusehen. Das Durchlasselement wird vorzugweise in zwei korrespondierende Unterbrechungen der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht eingesetzt. Diese zwei korrespondierenden Unterbrechungen können beispielsweise eine gemeinsame Öffnungsachse aufweisen, so dass in einfacher Weise ein Durchgangselement, wie beispielsweise ein Röhrchen vorzugsweise mit einer geradlinigen Durchgangsöffnung eingesetzt werden kann. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die gebildete Öffnungsachse senkrecht zu dem Verlauf der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht in dem angrenzenden Bereich verläuft.
Das Durchlasselement kann beispielsweise mit der Pouchfolie verschweißt werden. Dies fixiert die Position des Durchlasselements zu der Pouch, und die mögliche Öffnung der Pouch kann allein über den Durchlass des Durchlasselements definiert werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Einsetzen mindestens eines Ventils vor dem Herstellen der vorläufigen Siegelnaht zur Integration des Ventils in der vorläufigen Siegelnaht.
Das Ventil in der vorläufigen Siegelnaht kann einen Gasaustausch der Pouch mit der Umgebung verhindern, so dass ein Transport oder eine Lagerung der Pouch mit dem trockenen Verbundelement in einem weiten Klimatisierungsbereich möglich ist.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Transport der versiegelten Pouch mit dem trockenen Verbundelement.
Der Transport der versiegelten Pouch mit dem trockenen Verbundelement erfolgt vorzugsweise in einer vertikalen Ausrichtung mit der vorläufigen Siegelnaht nach oben, so dass das trockene Verbundelement nicht zur vorläufigen Siegelnaht hin verrutscht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn ein größerer Abstand zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement vorgesehen ist. Der Transport der versiegelten Pouch mit dem trockenen Verbundelement kann beispielsweise zu einer weiteren Bearbeitungsstation erfolgen, wobei die Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit, in erweiterten Grenzen möglich sind. Die versiegelte Pouch mit dem trockenen Verbundelement kann ein vorteilhaftes Zwischenprodukt für die Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten in einer Pouch sein, welches in möglichen Ausführungsformen ein eigenständiges Produkt sein kann. Für mögliche anschließende Weiterverarbeitungsschritte wird die versiegelte Pouch mit dem trockenen Verbundelement vorzugsweise wieder einer kontrollierten Atmosphäre mit einer entsprechenden Klimatisierung zugeführt.
Es wird ferner folgender Schritt vorgeschlagen: Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht der versiegelten Pouch vor dem Befüllen der Pouch, um die Pouch wieder zu öffnen.
Das Auftrennen und/oder Abtrennen kann beispielsweise durch Schneiden der Pouch erfolgen, wobei der Bereich der Pouch auf -oder abgetrennt wird, in dem die vorläufige Siegelnaht angeordnet ist. Dementsprechend wird dieser Abschnitt der Siegelnaht entfernt. Die Pouch ist danach nicht mehr geschlossen, sondern weist eine Öffnung entsprechend einer Trennlinie für das Abtrennen bzw. entsprechend der vorläufigen Siegelnaht auf. Beim Auftrennen und/oder Abtrennen wird die vorläufige Siegelnaht wenigstens an zwei Stellen durchtrennt. Es kann dementsprechend beim Abtrennen ein Rest der vorläufigen Siegelnaht an der offenen Pouch mit dem trockenen Verbundelement verbleiben. Dies kann insbesondere der Fall sein, wenn eine umlaufende Siegelnaht mit dem vorläufigen Abschnitt aus mehreren sich kreuzenden Nahtverläufen gebildet wird. Ferner kann beim Auftrennen auch ein Verbindungsstück bestehen bleiben, so dass die Pouchfolie in diesem Sinne einstückig bleibt, aber die versiegelte Pouch dennoch geöffnet wird.
Das Abtrennen und/oder Auftrennen der vorläufigen Siegelnaht erfolgt vorzugsweise zwischen der vorläufigen Siegelnaht und der ersten unterbrochenen Siegelnaht. Hieraus ergibt sich eine Öffnung der Pouch mit dem trockenen Verbundelement entsprechend der ersten und ggf. auch zweiten unterbrochenen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Befüllen der Pouch mit einem flüssigen Elektrolyten.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann das Befüllen der Pouch mit einem flüssigen Elektrolyten über das Ventil in der vorläufigen Siegelnaht erfolgen. In dieser Ausführungsform ist dementsprechend bevorzugt die vorläufige Siegelnaht nicht vor einem Befüllen der Pouch mit einem flüssigen Elektrolyten zu öffnen.
In alternativen Ausführungsformen kann das Befüllen der Pouch über die mindestens eine Unterbrechung der ersten unterbrochenen Siegelnaht oder über die mindestens eine Unterbrechung der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht nach dem Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht erfolgen. Ferner kann in möglichen Ausführungsformen das Befüllen der Pouch über das mindestens eine Durchlasselement der ersten unterbrochenen Siegelnaht oder über das mindestens eine Durchlasselement in der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht erfolgen.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Versiegeln der Pouch mit einer finalen Siegelnaht.
Die finale Siegelnaht verschließt die Pouch nach dem Befüllen mit dem flüssigen Elektrolyten. Die finale Siegelnaht verläuft daher vorzugsweise zwischen dem Verbundelement in der Pouch und der vorläufigen Siegelnaht, beispielsweise bei einer Integration mindestens eines Ventils für das Befüllen. Weiter vorzugsweise verläuft die finale Siegelnaht zwischen dem Verbundelement in der Pouch und der ersten unterbrochenen Siegelnaht und/oder der zweiten unterbrochenen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht nach dem Versiegeln der Pouch mit der finalen Siegelnaht.
Das Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht erfolgt vorzugsweise zwischen der vorläufigen Siegelnaht und der finalen Siegelnaht. Dies ist insbesondere vorteilhaft nach einem Befüllen über wenigstens ein Ventil in der vorläufigen Siegelnaht. Etwaige Ventile in der vorläufigen Siegelnaht können daher zusammen mit der vorläufigen Siegelnaht abgetrennt werden. Beim Abtrennen wird die vorläufige Siegelnaht wenigstens an zwei Stellen durchtrennt. Es kann dementsprechend ein Rest der vorläufigen Siegelnaht an der versiegelten Pouch mit dem Verbundelement mit dem Elektrolyten verbleiben.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Abtrennen der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht nach dem Versiegeln der Pouch mit der finalen Siegelnaht.
Das Abtrennen der ersten und/oder zweiten Siegelnaht erfolgt vorzugsweise zwischen der ersten und/oder der zweiten unterbrochenen Siegelnaht und der finalen Siegelnaht. Dies ist insbesondere vorteilhaft nach einem Befüllen über wenigstens eine Unterbrechung in der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht. Etwaige Durchlasselemente in der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht können daher zusammen mit der vorläufigen Siegelnaht abgetrennt werden.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird weiter eine Maschine für die Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch vorgeschlagen, wobei die Maschine zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte eingerichtet ist. Es wird insbesondere eine Maschine vorgeschlagen, welche zur Durchführung der Verfahrensschritte zur Herstellung eines entsprechenden Zwischenprodukts für die Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch eingerichtet ist. Ein entsprechendes Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundelements in einer Pouch kann in einfacher Weise in erweiterten Atmosphärentoleranzen transportiert werden. Entsprechend einer möglichen Systemgrenze kann das entsprechende Zwischenprodukt in einer weiteren Maschine weiterverarbeitet werden, was durch die vorläufige Siegelnaht in vorteilhafter Weise vereinfacht wird.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird weiter ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Verbundelements in einer Pouch vorgeschlagen, wobei ein trockenes Verbundelement in einer Pouchfolie mit einer Siegelnaht verschlossen ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht eine vorläufige Siegelnaht ist.
Es wird vorgeschlagen, dass der Abschnitt der Siegelnaht, welcher eine vorläufige Siegelnaht bildet, einen Abstand zu dem trockenen Verbundelement aufweist, wobei der Abstand beispielsweise wenigstens 2 cm, weiter beispielsweise wenigstens 4 cm beträgt oder alternativ der Abstand wenigstens 25% der Erstreckung des trockenen Verbundelements in dieser Richtung beträgt. Es wird somit vorzugsweise eine Art Überhang der Pouch durch die vorläufige Siegelnaht und deren Abstand gebildet.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass mindestens eine unterbrochene Siegelnaht zwischen der vorläufigen Siegelnaht und dem trockenen Verbundelement vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die unterbrochene Siegelnaht einen Abstand zu dem trockenen Verbundelement aufweist, wobei der Abstand beispielsweise wenigstens 1 cm, weiter beispielsweise wenigstens 2 cm beträgt oder alternativ der Abstand wenigstens 15% der Erstreckung des trockenen Verbundelements in dieser Richtung beträgt.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass in der mindestens einen unterbrochenen Siegelnaht mindestens ein Durchlasselement eingebracht ist. Das Durchlasselement weist einen Durchlass auf und ist vorzugsweise mit einer ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht verschweißt. Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass in der vorläufigen Siegelnaht wenigstens ein Ventil vorgesehen ist.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird zudem ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten in einer Pouch aus einem Zwischenprodukt, wobei in dem Zwischenprodukt ein trockenes Verbundelement in einer Pouchfolie mit einer Siegelnaht verschlossen ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht eine vorläufige Siegelnaht ist, mit dem Schritt vorgeschlagen: Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht der Pouch, um die Pouch wieder zu öffnen.
Ein entsprechendes Verfahren ermöglicht ein Zwischenprodukt, welches beispielsweise durch eine nicht klimatisierte Umgebung transportiert wurde, in vorteilhafter Weise weiter zu verarbeiten, so dass weitere Verfahrensschritte beispielsweise räumlich getrennt erfolgen können. Das Öffnen der Pouch erfolgt hierbei wiederum in kontrollierten Umgebungsbedingungen. Zudem kann das gesamte zu klimatisierende Volumen hierdurch reduziert werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Befüllen der Pouch mit einem flüssigen Elektrolyten nach dem Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Versiegeln der Pouch mit einer finalen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht nach dem Versiegeln der Pouch mit der finalen Siegelnaht.
Gemäß einer Weiterentwicklung wird folgender Schritt vorgeschlagen: Abtrennen einer ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht nach dem Versiegeln der Pouch mit der finalen Siegelnaht.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wird weiter eine Maschine für die Herstellung eines Verbundelements der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten in einer Pouch aus einem Zwischenprodukt vorgeschlagen, wobei die Maschine zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte eingerichtet ist.
Die entsprechende Maschine kann das Verbundelement in einer Pouch beispielsweise an einer entfernten Position in einer Fertigungsanlage weiterbearbeiten, ohne dass ein entsprechender Klimatisierungsbereich über die gesamte Entfernung erforderlich ist. Ferner kann die Maschine auch getrennt von in einer weiteren Fertigungsanlage mit einer weiter vergrößerten räumlichen und/oder organisatorischen Trennung vorgesehen sein.
Sämtliche Aspekte der Erfindung werden im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1.1 eine schematische Querschnittsansicht eines Monozellen-Stapels für eine Batteriezelle; Fig. 1.2 eine perspektivische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Monozellen-Stapeln;
Fig. 1.3 eine Detailansicht auf die Maschine aus Figur 1.2 im Bereich des Zuführab Schnitts;
Fig. 1.4 eine Detailansicht auf die Maschine aus Figur 1.2 im Bereich des Sammel- und Laminierabschnitts;
Fig. 1.5 eine Detailansicht, welche die Zuführung einer Separatorbahn zu der Sammeltrommel zeigt;
Fig. 1.6 eine Detailansicht auf die Maschine aus Figur 1.2 im Bereich des Schneid- und Stapelabschnitts;
Fig. 1.7 eine perspektivische Ansicht einer Maschine zur Herstellung von Monozellen-Stapeln in einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 1.8 eine Detailansicht auf die Maschine aus Figur 1.7 im Bereich des Zuführ-, Sammel- und Laminierab- schnitts;
Fig. 1.9 eine Detailansicht auf eine Maschine im Bereich des Zuführ-, Sammel- und Laminierabschnitts in einer abgewandelten Ausführungsform;
Fig. 2.1 eine Ansicht auf eine in Transportrichtung T geförderte Materialbahn im Bereich einer Laserschneidvorrichtung;
Fig. 2.2 eine Seitenansicht einer in einer Ebene geförderten Materialbahn im Bereich einer Laserschneidvorrichtung;
Fig. 2.3 eine perspektivische Ansicht eines mittels der Laserschneidvorrichtung gemäß Figuren 2.1 und 2.2 geschnittenen Bahnsegments;
Fig. 2.4 eine Querschnittsansicht einer Schneidtrommel mit einer darauf geförderten Materialbahn und einer von außen schneidenden Laserschneidvorrichtung;
Fig. 2.5 eine Querschnittsansicht einer Schneidtrommel mit darauf geförderter Materialbahn und einer aus dem Trommelinneren heraus schneidenden Laserschneidvorrichtung;
Fig. 2.6 eine perspektivische Ansicht einer Schneidvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform;
Fig. 2.7 eine Ansicht der Schneidvorrichtung aus Figur 2.6 etwa entlang der Trommelachse;
Fig. 2.8-2.13 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schneidvorrichtung in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen; Fig. 2.14A-2.14G eine schematische Darstellung des Ablaufs eines Schneidverfahrens auf einer Mehrzahl von Schneidtrommeln:
Fig. 3.1 eine Schneidvorrichtung mit einer Schneidrotationseinrichtung in Form einer Schneidtrommel und einem Gegenrotationskörpers in Form einer Gegentrommel;
Fig. 3.2 einen vergrößerten Ausschnitt der Schneidvorrichtung mit dem Schneidmesser und dem Gegenmesser;
Fig. 3.3 die Schneiden der Schneidtrommel und der Gegentrommel mit einer Überdrückung in einer vergrößerten Darstellung;
Fig. 3.4 eine Überdrückung der Schneiden über dem Drehwinkel der Gegentrommel;
Fig. 3.5 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel und federnd gelagerten Schneidmessem;
Fig. 3.6 einen vergrößerten Ausschnitt der Gegentrommel mit einer Vertiefimg;
Fig. 3.7 einen vergrößerten Ausschnitt der Gegentrommel mit einer Vertiefung und einem Hinterschnitt;
Fig. 3.8 eine Gegentrommel und eine Übemahmetrommel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3.9 eine Gegentrommel und eine Übemahmetrommel gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3.10 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel mit einer Vertiefung;
Fig. 3.11 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel mit einer Vertiefung und darin angeordneten Druckluftöffnungen;
Fig. 3.12 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel mit einer Vertiefung und einer Absaugeinrichtung;
Fig. 3.13 eine Schneidtrommel mit einer Gegentrommel mit einer Vertiefung und einem Schwenkelement;
Fig. 3.14 eine Gegentrommel mit einer Übemahmetrommel und einem Schwenkelement in einer ersten Stellung;
Fig. 3.15 eine Gegentrommel mit einer Übemahmetrommel und einem Schwenkelement in einer zweiten Stellung;
Fig. 3.16 eine vergrößerte Darstellung des Schneidmessers der Schneidtrommel mit dem Gegenmesser der Gegentrommel in der Umfangsrichtung;
Fig. 3.17 eine vergrößerte Darstellung des Schneidmessers der Schneidtrommel mit dem Gegenmesser der Gegen- trommel senkrecht zu der Umfangsrichtung; Fig. 4.1 eine Vereinzelungsvomchtung mit einer Schneidvomchtung und einer Teilungsänderungstrommel gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 4.2 eine vergrößerte Darstellung der Teilungsänderungstrommel;
Fig. 4.3 eine Endlosbahn mit in der Vereinzelungsvomchtung daraus geschnittenen Segmenten;
Fig. 4.4 eine Vereinzelungsvomchtung mit einer Schneidvomchtung und einer Teilungsändemngstrommel gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 4.5 eine Anlage mit zwei Vereinzelungsvomchtungen;
Fig. 4.6 einen vergrößerten Ausschnitt der Vereinzelungsvomchtung mit einer Teilungsänderungstrommel und einer als Transporttrommel ausgebildeten Übemahmevomchtung;
Fig. 4.7 einen vergrößerten Ausschnitt der Vereinzelungsvomchtung mit einer Teilungsänderungstrommel und einer als Transportband ausgebildeten Übemahmevomchtung:
Fig. 5.1 eine Zellstapelanlage mit einer Zellstapeleinrichtung;
Fig. 5.2 eine vergrößerte Darstellung der Zellstapeleinrichtung mit mehreren Zellstapelvomchtungen;
Fig. 5.3 eine vergrößerte Darstellung einer Zellstapelvomchtung;
Fig. 6.1 ein Segment mit den Ableiterfahnen und den Klebestreife vor und nach der Bearbeitung;
Fig. 6.2 eine Bearbeitungsvomchtung mit verschiedenen Bearbeitungsstationen;
Fig. 6.3 bis 6.6 verschiedene vergrößerte Ausschnitte der Bearbeitungsvomchtung;
Fig. 6.7 bis 6.9 verschiedene Bearbeitungsstationen der Bearbeitungsvomchtung;
Fig. 7.1 eine Maschine gemäß dem siebten Aspekt in einer ersten Ausführungsform;
Fig. 7.2-7.6 eine Maschine gemäß der ersten Ausführungsform in einem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Prozessschritt;
Fig. 7.7-7.9 eine Maschine gemäß dem siebten Aspekt in weiteren Ausführungsformen;
Fig. 7.10 eine Detailansicht einer Übergabeeinrichtung in einem Aufnahmezustand;
Fig. 7.11 eine Detailansicht einer Übergabeeinrichtung in einem Abgabezustand; Fig. 7.12-7.14 eine Maschine gemäß einer vierten Ausführungsform in einem ersten, zweiten und dritten Prozessschritt;
Fig. 7.15 eine Maschine gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig. 7.16-7.17 eine weitere Maschine in weiteren Ausführungsformen;
Fig. 7.18 ein Verfahren zur Herstellung einer Einheit der Energiezellen produzierenden Industrie;
Fig. 8.1-8.3 eine Maschine mit einer Mehrzahl von Bahnsegment-Entnahmepositionen in unterschiedlichen Ausfüh- mngsformen der Auffangeinrichtung;
Fig. 8.4, 8.5 verschiedene Ausführungsformen einer Bahnsegment- Abgabeeinrichtung,
Fig. 8.6, 8.7 verschiedene Ausführungsformen einer Produktstromverzweigungs- oderProduktstromaufteilungseinrich- tung;
Fig. 9.1, 9.2 schematische Darstellungen eines Zwischenprodukts mit einer Kontaktlasche und zwei Haltelaschen;
Fig. 9.3 eine schematische Darstellung eines Zwischenprodukts mit Durchgangslöchem in der Kontaktlasche und den Haltelaschen;
Fig. 9.4 eine schematische Darstellung eines Verbundelements aus zwei Zwischenprodukten und einer Separatorfolie;
Fig. 9.5 eine schematische Darstellung verschiedener Zwischenstufen bei der Produktion eines Verbundelements;
Fig. 9.6 eine schematische Darstellung einer beschichteten Leiterfolie mit abgetrennten Abschnitten an zwei Randseiten;
Fig. 9.7 eine schematische Darstellung mehrerer Zwischenprodukte;
Fig. 9.8 eine schematische Darstellung eines Verbundaufbaus mit konzentrischen Aussparungen;
Fig. 10.1 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht;
Fig. 10.2 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht mit einer Trennlinie;
Fig. 10.3 eine mit einer finalen Siegelnaht versiegelte Pouch mit einem Verbundelement, einem Elektrolyten und einer weiteren Trennlinie; Fig. 10.4 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht und einer ersten unterbrochenen Siegelnaht;
Fig. 10.5 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht und einer ersten unterbrochenen Siegelnaht mit einer Trennlinie;
Fig. 10.6 eine mit einer finalen Siegelnaht versiegelte Pouch mit einem Verbundelement, einem Elektrolyten, einer ersten unterbrochenen Siegelnaht und einer weiteren Trennlinie;
Fig. 10.7 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht und unterbrochenen Siegelnähte und Durchlasselementen;
Fig. 10.8 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit einer vorläufigen Siegelnaht, unterbrochenen Siegelnähten und Durchlasselementen mit einer Trennlinie;
Fig. 10.9 eine mit einer finalen Siegelnaht versiegelte Pouch mit einem Verbundelement, einem Elektrolyten, unterbrochenen Siegelnähten, Durchlasselementen und einer weiteren Trennlinie;
Fig. 10.10 ein trockenes Verbundelement in einer Pouch mit Ventilen in einer vorläufigen Siegelnaht;
Fig. 10.11 eine mit einer finalen Siegelnaht versiegelte Pouch mit einem Verbundelement, einem Elektrolyten und einer Trennlinie;
Fig. 10.12 schematische Darstellung einer Maschine zur Durchführung des Verfahrens; und
Fig. 10.13 zwei Maschinen zur Durchführung des Verfahrens mit einer Transportstrecke.
Im Folgenden wird zunächst der Aufbau eines Zellenstapels 90 unter Bezugnahme auf Figur 1.1 beschrieben. Eine Monozelle 91 ist ein Schichtsystem bestehend aus übereinander gelegten Schichten, nämlich einem Separator 92, einer Anode 93, einem weiteren Separator 94 und einer Kathode 95. Zum Aufbau eines Monozellenstapels 90 wird eine Mehr- oder Vielzahl dieser Monozellen 91 übereinander gestapelt und mit einer Abschlusszelle 96 abgeschlossen. Diese Abschlusszelle 96 besteht beispielsweise aus einem Separator 92, einer Anode 93 und einem weiteren Separator 94 und stellt sicher, dass der Zellenstapel 90 jeweils mit einem Separator 92, 94 nach außen abgeschlossen wird.
Der Zellenstapel 90 dient insbesondere zum Aufbau eines nicht gezeigten elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulators, beispielsweise eines Lithium-Ionen- Akkus. Die Elektroden 93, 95 bestehen aus typischen Elektrodenmaterialien einer elektrochemischen und/oder galvanischen Akkumulatorzelle. Im Falle einer Lithium-Ionen-Zelle enthalten die Elektroden beispielsweise Lithium-Ionen. Die Separatoren dienen zur elektrischen Isolierung der Elektroden voneinander und bestehen beispielsweise aus einer Kunststofffolie, etwa aus einem thermoplastischen Material. Die zuvor beschriebenen Zellenstapel 90 werden mittels einer Maschine 10 hergestellt.
1. Aspekt der Erfindung: Maschinenkonzept Vorteilhafte Ausfährungsformen einer Maschine 10 für die Herstellung von Zellenstapeln 90 gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren 1.2 bis 1.9 beschrieben. In diesen Ausführungsbeispielen sind rotierbare oder rotierend angetriebene Körper insbesondere als rotierbare oder rotierend angetriebene Trommeln 21, 21‘, 22, 22‘, 25, 25‘, 26, 26‘, 27, 29, 31, 34, 35, 38-51 ausgeführt.
Die Maschine oder Herstellmaschine 10 fördert und verarbeitet Ausgangsmaterialien mit Förderrichtung von links nach rechts zu Zellenstapeln 90 und umfasst einen Zuführabschnitt 11 zum Zuführen von Ausgangsmaterialien, nämlich im Wesentlichen endlos zugeführter Separatorbahnen 80, 81 und Elektroden 93, 95 zu einem nachfolgend angeordneten Sammel- und Verbindungsabschnitt 12, in dem die Materialien 80, 81, 93, 95 zusammengeführt und übereinandergelegt werden. Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 umfasst eine Verbindungsvorrichtung 14, die die übereinander gelegten Materialien 93, 80, 95, 81 zur Bildung einer endlosen Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 miteinander verbindet. In Förderrichtung hinter dem Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 folgt ein Schneid- und Stapelabschnitt 13. Dieser umfasst eine Schneidvorrichtung 15 zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 in einzelne Verbundeinheiten 85, beispielsweise Monozellen 91, und eine Stapelstation 28 zum Stapeln der Verbundeinheiten 85 zur Bildung von Zellenstapeln 90.
Die einzelnen Abschnitte 11 bis 13 der Maschine werden im Folgenden genauer unter Bezugnahme auf die Figuren 1.3 bis 1.6 erläutert.
Der in Figur 1.3 im Detail gezeigte Zuführabschnitt 11 umfasst Balmführungselemente 16, beispielsweise Umlenkelemente wie Umlenkzapfen oder -rollen, und/oder Spannelemente wie Spannrollen, für die endlose Zuführung der Separatorbahnen 80, 81 zu der später zu erläuternden Sammelvorrichtung 17 des Sammel- und Laminierabschnitts 12.
Der Zuführabschnitt 11 umfasst Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 zum Herstellen von Elektroden 93, 95, nämlich einen Anodenherstellabschnitt 18 zum Herstellen einzelner Anodenblätter oder Anoden 93 und einen Kathodenherstell- abschnitt 19 zum Herstellen einzelner Kathodenblätter oder Kathoden 95. Die Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 sind vorzugsweise gleichartig aufgebaut. Wenn im Folgenden beispielhaft der Anodenherstellabschnitt 18 beschrieben wird, ist die Beschreibung auf den Kathodenherstellabschnitt 19 übertragbar; entsprechende Teile des Kathodenherstellab- schnitts 19 werden mit apostrophierten Bezugszeichen versehen. Es ist denkbar, dass die Maschine 10 nur einen Elekt- rodenherstellabschnitt 18, 19 für eine Sorte Elektroden (beispielsweise Anoden) aufweist und die andere Sorte Elektroden (beispielsweise Kathoden) der Maschine 10 bereits in vereinzelter Form zugeführt werden.
Die Elektrodenherstellabschnitte 18, 19 weisen Bahnführungselemente 16, beispielsweise Umlenkelemente wie Umlenkzapfen oder
-rollen, und/oder Spannelemente wie Spannrollen, für die endlose Zuführung von Elektrodenbahnen 82, 83 zu jeweils einem Schneidapparat 20, 20 ‘ auf. Insgesamt werden also die Materialien Anode, Separator, Kathode, weiterer Separator, jeweils als Bahn 80-83 endlos, in den Figuren 1.2 bis 1.9 von links, zugeführt. Nicht gezeigte Elemente zur Regelung der Bahnkante oder der Bahnlage sind vorteilhaft vorgesehen.
Der rotierende Schneidapparat 20 dient zum Zerschneiden der endlos zugführten Elektrodenbahn, hier der Kathodenbahn 83, in einzelne Elektroden, hier Kathoden 95. Der Schneidapparat 20 umfasst jeweils eine Messerwelle 21 und eine Schneidtrommel 22. Die Messerwelle 21 ist entlang ihres Umfangs mit Messern 23 bestückt. An der Schneidtrommel 22 sind um ihren Umfang hemm entsprechende Nuten 24 vorgesehen. Die Messerwelle 21 ist tangential zu der Schneidtrommel 22 angeordnet. Die Rotationsantriebe der Messerwelle 21 und der Schneidtrommel 22 sind so koordiniert, dass ein Messer 23, das in den Berührungsbereich der Messerwelle 21 und der Schneidtrommel 22 gelangt, in eine Nut 24 der Schneidtrommel 22 eingreift, um die Elektrodenbahn 83 zu schneiden.
Die Elektrodenbahn 83 wird an einem ersten Umfangspunkt von der Schneidtrommel 22 aufgenommen, in Rotationsrichtung der Schneidtrommel 22 gefördert, an einem zweiten Umfangspunkt von einem Messer 23 der Messerwelle 21 geschnitten, so dass einzelne Elektroden 95 entstehen, und mittels Vakuum von der Schneidtrommel 22 weitergefördert bis zu einem dritten Umfangspunkt, an dem die Elektroden 95 an ein nachfolgendes Förderelement, hier die Transporttrommel 25, abgegeben werden. Auf der Transporttrommel 25 werden die Elektroden 95 mit Vakuum gehalten und durch Rotation weitergefördert. Die Transporttrommel 25 kann auch zum Reinigen der Schnittkanten der Elektroden 95 dienen und in diesem Fall als Transport-/Reinigungstrommel bezeichnet werden. Die Teilungsändemngstrommel 26 dient dazu, die Elektroden 95 mit einem Abstand zueinander in Längsrichtung zu versehen. Dies ist erforderlich, weil in der Monozelle 91 die Separatoren 92, 94 gewöhnlich breiter sind als die Elektroden 93, 95. Die Teilungsändemngstrommel 26 kann auch in Förderrichtung vor der Transporttrommel 25 angeordnet sein (umgekehrte Reihenfolge).
Ein zentrales Element der Maschine 10 ist die insbesondere rotierbare Sammelvorrichtung 17, die hier als Sammeltrommel 27 ausgebildet ist. Die geschnittenen Elektroden 93, 95 und die nicht geschnittenen Separatorfolien 80, 81 werden auf die Sammelvorrichtung 17 aufgelegt. Dabei bestimmt der in Figur 1.1 gezeigte Aufbau einer Monozelle 91 die Ablagereihenfolge der Zuschnitte, d.h. der Elektroden 93, 95, und der Separatorbahnen auf der Sammelvorrichtung 17, hier der Sammeltrommel 27.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden zuerst die Kathodenblätter oder Kathoden 95 mit dem durch die Teilungsändemngstrommel 26 erzeugten Abstand bei einer ersten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen Teilungsändemngstrommel 26 und Sammeltrommel 27) auf der Sammeltrommel 27 abgelegt. Unmittelbar danach an einer zweiten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen letzter Umlenkrolle 16 und Sammeltrommel 27) wird die Separatorbahn 80 über die Kathoden 95 gelegt. Der Abstand dl zwischen der ersten Umfangsposition und der zweiten Umfangsposition (siehe Figur 1.5) ist vorteilhaft geringer als die Ausdehnung der Elektroden 95 in Förderrichtung, damit die Elektroden 95 jederzeit sicher von der darüber gelegten Separatorbahn 80 gehalten werden. Die Kathode 95 wird also solange von der übergebenden Trommel 26 gehalten, bis sie zwischen der Sammeltrommel 27 und der nachfolgend zugeführten Separatorfolie 80 aufgenommen und fixiert ist. Hierfür ist das Aufbringen einer entsprechenden Bahnspannung in der Separatorfolie 80 erforderlich.
Der beschriebene Vorgang wird anschließend mit der Anode 93 und der zweiten Separatorfolie 81 in gleicher Art ausgeführt. Analog werden daher an einer dritten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen Teilungsändemngstrommel 26‘ und Sammeltrommel 27) die anderen Elektroden, hier die Anodenblätter oder Anoden 93, mit dem durch die Teilungsändemngstrommel 26‘ erzeugten Abstand auf der Sammeltrommel 27 abgelegt. Dabei wird die Anode 93 entsprechend den geometrischen Anforderungen der Monozelle 91 relativ zu der Kathode 95 positioniert. Unmittelbar danach an einer vierten Umfangsposition (Tangentialpunkt zwischen letzter Umlenkrolle 16‘ und Sammeltrommel 27) wird die weitere Separatorbahn 81 über die Anoden 93 gelegt. Der Abstand d‘ zwischen der dritten Umfangsposition und der vierten Umfangsposition (siehe Figur 1.3) ist vorteilhaft geringer als die Ausdehnung der Elektroden 93 in Förderrichtung, damit die Elektroden 93 jederzeit sicher von der darüber gelegten Separatorbahn 81 gehalten werden.
Eine umgekehrte Zuführreihenfolge ist möglich, d.h. es können zuerst die Anoden 93, Separatorfolie 80 und danach die Kathoden 95 und Separatorfolie 81 der Sammelvorrichtung 17 zugeführt werden, wenn ein anderer Aufbau des Zellenstapels 90 oder der Monozellen 91 gewünscht ist. Auch eine außenhegende Elektrode 93, 95 ist realisierbar, beispielsweise unter Zuführung einer zusätzlichen Hilfsfolie.
Die Materialformation bestehend aus Separatorbahnen 80, 81 und dazwischen eingelegten Elektroden 93, 95 werden von der rotierend angetriebenen Sammeltrommel 27 weitergefördert und an einer fünften Umfangsposition, die beispielsweise mindestens 135°, weiter vorzugsweise mindestens 180° Winkelabstand von der vierten Umfangsposition aufweist, mittels einer Verbindungsvorrichtung 14, hier einer Laminiervorrichtung mit Laminierwalze 29, miteinander verbunden, wodurch eine einheitliche, endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn 84 erzeugt wird. Die Laminierwalze 29 arbeitet mit einer definierten Kraft auf die Laminiertrommel 27, um den Laminiervorgang auszuführen. Das Ergebnis ist demnach eine endlose Bahn 84 aus geschnittenen und positionierten Elektroden 93, 95, die durch das Verbinden und/oder Laminieren mit den endlosen Separatorfolien 80, 81 verbunden sind. Das Laminieren erfolgt vorzugsweise unter Druck zwischen der Sammeltrommel 27 und der Laminierwalze 29, welche die Sammeltrommel 27 tangential kontaktiert oder tangential gegen die Sammeltrommel 27 drückt und die dazwischen geförderten Materialien 80, 81, 93, 95 laminiert. Die Sammeltrommel 27 kann somit auch als Laminiertrommel oder als Sammel- und Laminiertrommel bezeichnet werden. In ihrer Funktion als Laminiertrommel 27 weist diese vorzugsweise eine glatte Oberfläche auf, was für den Laminierprozess günstig ist.
Es ist möglich, statt einer Sammel- und Laminiertrommel 27, die beide Funktionen des Zusammenführens der Materialien 80, 81 , 93 , 95 und des Verbindens derselben miteinander wahmimmt, zwei getrennte Trommeln vorzusehen, nämlich eine Sammeltrommel 27 und eine nachfolgende Verbindungs- oder Laminiertrommel.
Die Laminiervorrichtung 14 kann eine Warmlaminiervorrichtung oder eine Kaltlaminiervorrichtung sein. Im Falle der Warmlaminierung, d.h. wenn die Materialien 80, 81, 93, 95 warm laminiert werden, ist die Laminiertrommel 27 vorzugsweise beheizbar, etwa elektrisch oder mittels Durchleitung eines flüssigen oder gasförmigen erwärmten Mediums. Zusätzlich oder alternativ ist vorzugsweise außen am Umfang der Sammel- Laminiertrommel 27 zwischen der vierten Umfangsposition und der Laminierwalze 29 eine beispielsweise elektrische Heizeinrichtung 30 vorgesehen, die sich beispielsweise bogenförmig um die Sammel-ZLaminiertrommel 27 erstreckt, wie in Figur 1.4 gezeigt.
Andere Arten der Verbindung der Materialien 80, 81, 93, 95 durch die Verbindungsvorrichtung 14 sind möglich, beispielsweise mittels Laserschweißen.
Aufgrund hoher Produktionsleistungen werden insbesondere im Falle einer Warmlaminiervorrichtung 14 erhebliche Energiemengen der Materialformation 80, 81, 93, 95 auf der Laminiertrommel 27 zugeführt. Um einen Teil dieser Wärme gezielt aus dem Prozess abzuführen, ist nachfolgend vorzugsweise eine Kühleinrichtung 31 für die Separator- Elektroden-Verbundbahn 84 vorgesehen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen rotierbaren Kühlkörper, insbesondere eine Kühltrommel 71 handeln, an welche die laminierte Verbundbahn 84 von der Laminiertrommel 27 übergeben wird. Die Kühleinrichtung 31 ist beispielsweise elektrisch oder mittels Durchleiten eines Kühlmediums kühlbar, um der warmen Verbundbahn 84 gezielt Wärme zu entziehen. Zugleich bekommen die Materialien der Verbundbahn 84 schneller wieder ihre gewöhnlichen mechanischen Eigenschaften.
Zwischen der Verbindungsvorrichtung 14 und der Schneideinrichtung 15 kann eine vorteilhaft lineare Prüfstrecke 32 vorgesehen sein, die eine oder mehrere Prüfeinrichtungen 33 insbesondere zur Prüfung der Positionen der Anoden und Kathoden in der Verbundbahn 84 aufweist. Es können beispielsweise eine oder mehrere optische Prüfeinrichtungen 33, etwa eine oder mehrere Kameras, vorgesehen sein. Möglich ist an dieser Stelle, d.h. im Bereich der Prüfstrecke 32, auch eine Abfolge mehrerer rotierbarer Körper, insbesondere Trommeln, auf denen bei Bedarf zusätzliche Funktionen realisiert sein können.
Der nachfolgende Schneid- und Stapelabschnitt 13 erstreckt sich von der Schneidvorrichtung 15 bis zu der Stapelstation 28 und ist in Figur 1.6 gezeigt. Mittels der Schneidvorrichtung 15 wird die Verbundbahn 84 in einzelne Separator- Elektroden-Verbundeinheiten geschnitten, und zwar beispielsweise jeweils in dem Streifen zwischen zwei Elektroden, wodurch Monozellen 91 wie in Figur 1.1 gezeigt entstehen. Es ist auch denkbar, Bögen mit einer Mehrzahl von Monozellen 91 zu schneiden, die zu einem späteren Zeitpunkt in einzelne Monozellen 91 geschnitten werden. Die Schneidvorrichtung 15 ist vorteilhaft gleichartig aufgebaut wie die Schneidapparate 20, 20 ‘ und umfasst vorzugsweise eine Schneidtrommel 34 mit Nuten 36, über die die Verbundbahn 84 geführt wird, und eine Messerwalze 35 mit Messern 37, die tangential zu der Schneidtrommel 34 und durch Eingreifen der Messer 37 in die Nuten 36 infolge der koordinierten Rotation beider Trommeln 34, 35 die Verbundbahn 84 schneidet.
Der Schneid- und Stapelabschnitt 13 umfasst vorzugsweise einen nachfolgende Prüfkörper in Form einer Prüftrommel 38, an der mittels einer entsprechenden Prüfeinrichtung elektrische Eigenschaften der einzelnen Verbundeinheiten oder Monozellen 91 gemessen werden. Beispielsweisekann eine Prüfung der geometrischen Form der Elektroden 93, 95 und/oder des elektrischen Widerstands der Monozellen 91 durchgeführt werden.
Anschließend an die Prüftrommel 38 kann ein rotierbarer Transportkörper, insbesondere eine Transporttrommel 39 vorgesehen sein. Anstelle oder zusätzlich zu der Transporttrommel 39 kann auch ein weiterer rotierbarer Prüfkörper, insbesondere eine weitere Prüftrommel vorgesehen sein, beispielsweise für die geometrischen Form der Elektroden 93, 95, wenn an der Prüftrommel 38 der elektrische Widerstand der Monozellen 91 geprüft wird, oder umgekehrt.
Der Schneid- und Stapelabschnitt 13 umfasst vorzugsweise eine der mindestens einen Prüftrommel 38 nachfolgende Auswerfvorrichtung in Form einer Auswerftrommel 40. Verbundeinheiten oder Monozellen 91, die von der Prüfeinrichtung an der mindestens einen Prüftrommel 38 oder einer der Prüfeinrichtungen 33 als fehler- oder mangelhaft bewertet werden, beispielsweise hinsichtlich ihrer Form, oder wenn der elektrische Widerstand nicht im Rahmen eines zulässigen Toleranzbereichs hegt, können von der Auswerftrommel 40 vorzugsweise nach unten ausgeschleust werden.
Das nachfolgende System rotierbarer Körper, insbesondere Trommelsystem der Stapelstation 28 dient zum Stapeln der Verbundeinheiten oder Monozellen 91. Die Stapelstation 28 umfasst in der Ausführungsform gemäß Figur 1.6 einen rotierbaren Entnahmekörper in Form einer Entnahmetrommel 41, welche die Verbundeinheiten oder Monozellen 91 weiterfördert und nach unten an mindestens einen, vorzugsweise zwei rotierbare Segmentkörper, insbesondere Segmenttrommeln 42, 43 übergibt. Jede Segmenttrommel 42, 43 übernimmt jeweils eine Verbundeinheit oder Monozelle 91 von der Entnahmetrommel 41 und legt sie in einem Magazin eines jeweils zugeordneten rotierbaren Magazinkör- pers, insbesondere einer Magazintrommel 44, 45 ab. In dem Magazin der Magazintrommel 44, 45 wird auf diese Weise ein Zellenstapel 90 aufgestapelt. Sobald ein Magazin gefüllt und der Zellenstapel 90 vollständig ist, rotiert die Magazintrommel 44, 45, hierbeispielsweise um 90° oder 180°, bis das nächste leere Magazin in den Wirkungsbereich der entsprechenden Segmenttrommel 42, 43 gelangt und gefüllt werden kann. Die fertigen Zellenstapel 90 werden von der Magazintrommel 44, 45 beispielsweise nach unten zur weiteren Verarbeitung abgegeben.
Die Stapelstation 28 kann mindestens einen weiteren rotierbaren Entnahmekörper, insbesondere eine weitere Entnahmetrommel 47 mit entsprechenden rotierbaren Segmentkörpem, insbesondere Segmenttrommeln 48, 49 und rotierbaren Magazinkörpem, insbesondere Magazintrommeln 50, 51 aufweisen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit in der Stapelstation 28 zu erhöhen. Verbundeinheiten oder Monozellen können mittels eines rotierbaren Übergabekörpers, insbesondere einer Übergabetrommel 46 von der Entnahmetrommel 41 an die weitere Entnahmetrommel 47 übergeben werden. Die Anzahl der Übergabekörper, insbesondere Übergabetrommeln 46 zwischen den Entnahmekörpem, insbesondere Entnahmetrommeln 41, 47 ist vorteilhaft ungerade, damit die Orientierung der Monozellen 91 in sämtlichen Zellenstapeln 90 gleich ist.
Jeder Segmentkörper, insbesondere jede Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 weist vorteilhaft mindestens einen um die Körperachse, insbesondere Trommelachse drehbar gelagerten Entnahmestempel 63, 64 auf, der jeweils zur Aufnahme eines Segments bzw. einer Verbundeinheit 85 bzw. einer Monozelle 91 eingerichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Segmentkörper, insbesondere jede Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 eine Mehrzahl von beispielsweise zwei jeweils um die Körperachse, insbesondere Trommelachse drehbar gelagerte Entnahmestempel 63, 64 auf, wie in Figur 1.6 gezeigt. Diese werden koordiniert von einer elektronischen Steuerungseinrichtung angesteuert und sind vorzugsweise unabhängig voneinander um die Körperachse, insbesondere Trommelachse drehbar. Der Vorteil einer Mehrzahl von Entnahmestempeln 63, 64 pro Segmentkörper, insbesondere Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 besteht in einer erhöhten Verarbeitungsgeschwindigkeit, weil beispielsweise ein Entnahmestempel 63 ein Segment aufnimmt, während der andere Entnahmestempel 64 parallel ein anderes Segment abgibt.
Vorzugsweise ist jedem Paar bestehend aus Segmentkörper, insbesondere Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 und zugeordnetem Magazinkörper, insbesondere Magazintrommel 44, 45, 50, 51 eine maschinenfeste Abstreifeinrichtung in Form eines kammartigen Abstreifteiles 77 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Abstreifstegen vorgesehen. Jeder Entnahmestempel 63, 64 weist an seinem Außenumfang parallele Schlitze 78 auf, in welche das Abstreifteil 77 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels 63, 64 mit seinen Abstreifstegen in Eingriff gelangt, wodurch das an der Außenseite des Entnahmestempels 63, 64 gehaltene Verbundeinheit während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels 63, 64 in ein Magazin des entsprechenden Magazinkörpers, insbesondere Magazintrommel 44, 45, 50,
51 abgestreift wird.
Wie aus dem oben beschriebenen ersichtlich ist, ist die Maschine 10 vorteilhaft im Wesentlichen als Rotationskörpermaschine, insbesondere Trommelmaschine ausgeführt. Demnach ist mindestens eine überwiegende Mehrzahl derFör- der- und Funktionseinheiten in der Maschine als rotierend angetriebene Körper, insbesondere Trommeln 21, 21 ‘, 22,
22‘, 25, 25‘, 26, 26‘, 27, 29, 31, 34, 35, 38-51 ausgeführt. Der Rotationsantrieb der rotierbaren Körper, insbesondere Trommeln kann beispielsweise elektrisch sein. Jeder rotierbare Körper, insbesondere jede Trommel kann beispielsweise einen eigenen elektrischen Rotationsantrieb (Einzelantrieb) aufweisen. Sämtliche Körper, insbesondere Trommeln rotieren kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich, aber nicht zwingend mit konstanter Geschwindigkeit. Auf sämtlichen oder einer Teilanzahl von Körpern, insbesondere Trommeln, mit möglicher Ausnahme der Sammel- und Laminier- trommel 27, werden die Materialien vorzugsweise mittels Vakuum gehalten. Unter bestimmten Bedingungen sind zusätzlich oder alternativ zu Vakuum mechanische Haltelemente möglich. Das Halten der Materialien, insbesondere der Elektrodenzuschnitte 93, 95, auf der Sammel- und Laminiertrommel 27, mit mechanischen Elementen und/oder mit Vakuum ist möglich, wenn auch nicht zwingend, und so auszuführen, dass ungewollte Abdrücke vermieden werden.
Bevorzugte alternative Ausführungsformen der Maschine 10 sind in den Figuren 1.7 bis 1.9 gezeigt. Diese unterscheiden sich von der Ausführungsform gemäß den Figuren 1.2 bis 1.6 darin, dass eine oder mehrere wesentliche Funktionen in dem Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 mittels Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B, 57 (anstelle von rotierend angetriebenen Trommeln) ausgeführt sind.
Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 weist vorteilhaft mindestens eine, vorzugsweise mindestens zwei Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B auf, deren Hauptfunktion darin besteht, Wärme von jeweils einer entsprechenden Heizeinrichtung 30A, 30B auf die Materialformation 52 zu übertragen. Dies wird im Folgenden genauer erläutert.
Jede Endlosbandvorrichtung 55A, 55B weist ein entsprechendes, endlos umlaufendes Endlosband 56 A, 56B auf. Jedes der Endlosbänder 56A, 56B wird mittels Umlenkzapfen oder -rollen 59 umgelenkt. Jeweils einer der Umlenkzapfen oder -rollen 59 ist vorteilhaft als Antriebswalze ausgebildet, um das entsprechende Endlosband 56A, 56B kontinuierlich fortlaufend antreiben zu können. Der der Materialformation 52 zugewandte Teil des Endlosbandes 56A, 56B wird in dessen Förderrichtung und vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit wie die Materialformation 52 bewegt, damit es zwischen dem Endlosband 56A, 56B und der Materialformation 52 nicht zu einer ggf. reibungsbehafteten Relativbewegung kommt.
Vorzugsweise in der durch das Endlosband 56 A, 56B gebildeten Schlaufe ist jeweils eine der Materialformation 52 zugewandte Heizeinrichtung 30A, 3 OB angeordnet. Die Heizeinrichtung 30A, 3 OB erwärmt den der Materialformation 52 zugewandten Teil des jeweils zugeordneten Endlosbandes 56A, 56B. Die der Materialformation 52 zugewandten Teile des Endlosbandes 56A, 56B geben die Wärme an die dazwischen angeordnete Materialformation 52 weiter. Das Endlosband 56A, 56B besteht aus einem hinreichend wärmeleitenden Material. Beispielsweise kann es sich um ein Band aus Edelstahl handeln. Die Heizeinrichtungen 30A, 30B können in dieser Ausführungsform linear geformt und angeordnet sein, was einfacher zu realisieren ist als die bogenförmige Anordnung um eine Sammel- und Laminier- trommel 27 (Figuren 1.2 und 1.4).
In den Ausführungsformen gemäß Figuren 1.7 bis 1.9 weist der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 auf beiden Seiten der Materialformation 52 jeweils eine Endlosbandvorrichtung 55A, 55B und jeweils eine Heizeinrichtung 30A, 30B auf, nämlich eine untere Endlosbandvorrichtung 55A und untere Heizeinrichtung 30A, die unterhalb der Materialformation 52 angeordnet sind, und eine obere Endlosbandvorrichtung 55B und obere Heizeinrichtung 30B, die oberhalb der Materialformation 52 angeordnet sind. Die beiden Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B ermöglichen in Kombination mit den beiden Heizeinrichtungen 30A, 30B eine vorteilhafte beidseitige Erwärmung der Materialformation 52 vor dem Laminieren.
Die Endlosbänder 56A, 56B können die Materialformation 52 kontaktieren. Beispielsweise kann die Materialformation 52 auf das untere Endlosband 56A aufgelegt und durch dieses geführt sein. Im Falle der Kontaktierung kann das ent- sprechende Endlosband 56 A, 56B eine reibungsmindemde Beschichtung aufweisen oder besonders glatt ausgeführt sein. Nicht-kontaktierende Ausführungsformen sind möglich.
Ausführungsformen mit einem wärmeübertragendem Endlosband 56A oder 56B auf nur einer Seite der Materialformation 52 sind denkbar.
Vorzugsweise ist auf beiden Seiten der Materialformation 52 jeweils eine Laminierwalze 29 A, 29B vorgesehen, um eine beidseitige Laminierung und somit eine festere Verbindung der Materialien in der Materialformation 52 zu ermöglichen. Die Laminierwalzen 29A, 29B sind vorzugsweise an der gleichen Position in Förderrichtung angeordnet, wie aus Figuren 1.7 bis 1.9 ersichtlich, damit jede Laminierwalze 29A (29B) jeweils die von der anderen Laminierwalze 29B (29A) ausgeübten Kräfte in der Art eines Gegenlagers aufnehmen kann. Ausführungsformen mit nur einer Lami- nierwalze 29A, oder 29B sind möglich.
Die Laminierwalzen 29A, 29B können in der von dem jeweiligen Endlosband 56 A, 56B gebildeten Schlaufe angeordnet sein, wie in Figuren 1.7 bis 1.9 gezeigt. In diesem Fall drücken die Laminierwalzen 29 A, 29B jeweils auf den der Materialformation 52 zugewandten Abschnitt des Endlosbandes 56A, 56B und dieses überträgt den Laminierdruck auf die dazwischen angeordnete Materialbahn 52. Alternativ ist es möglich, dass die Laminierwalzen 29A, 29B außerhalb der von dem jeweiligen Endlosband 56A, 56B gebildeten Schlaufe, unmittelbar anschließend an die Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B angeordnet sind. In diesem Fall drücken die Laminierwalzen 29A, 29B jeweils direkt auf die dazwischen angeordnete Materialformation 52.
Die oder jede Endlosbandvorrichtung 55A, 55B weist vorzugsweise eine Kühleinrichtung 54A, 54B auf, welche der Maschine 10 die von der oder den Heizeinrichtungen 30A, 30B eingetragene Wärme entzieht. Die Kühleinrichtung 54A, 54B kann vorteilhaft zum Kühlen eines zugeordneten Endlosbandes 56A, 56B vorgesehen und angeordnet sein und das zugeordnete Endlosband 56A, 56B zu diesem Zweck umschließen, wie in den Figuren 1.7 bis 1.9 gezeigt. Die Kühleinrichtung 54A, 54B ist vorteilhaft auf der der Materialformation 52 abgewandten Rückführseite des Endlosebandes 56A, 56B, d.h. an dem Rücktrum, angeordnet, wie in den Figuren 1.7 bis 1.9 gezeigt. Die Kühleinrichtungen 54A, 54B können vorteilhaft linear geformt und angeordnet sein. Dies hat Vorteile im Vergleich zu der Kühltrommel 71 gemäß Figuren 1.2 bis 1.4, weil das Kühlmittel oder der Kühlstrom einfacher zugeführt werden kann.
In Förderrichtung nach den Laminierwalzen 29A, 29B schließt sich auch in diesen Ausführungsformen vorteilhaft eine Prüfstrecke 32 mit einer oder mehreren Prüfeinrichtungen 33 an.
Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 12 weist in der Ausführungsform gemäß den Figuren 1.7 und 1.8 eine weitere Endlosbandvorrichtung 60 mit einem entsprechenden Endlosband 57 auf, die in Förderrichtung vor den zuvor beschriebenen Endlosbandvorrichtungen 55A, 55B angeordnet ist. Die weitere Endlosbandvorrichtung 60 dient als Sammelvorrichtung zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der von dem Zuführabschnitt 11 zugeführten und auf dem Endlosband 57 in der entsprechenden Reihenfolge abgelegten Materialien 93, 80, 95, 81. Auf diese Weise wird an dem in Förderrichtung hinteren Ende der Endlosbandbandvorrichtung 60 die Materialformation 52 auf dem Endlosband 57 gebildet. Die Endlosbandvorrichtung 60 weist ebenfalls mindestens einen Umlenkzapfen oder eine Umlenkrolle 61 zur Bandumlenkung und mindestens eine Antriebswalze 62 zum fortlaufenden Umlauf des Endlosbandes 57 auf. In der bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 1.9 ist anstelle einer separaten Sammel-Endlosbahnvomchtung 60 die untere Endlosbandvorrichtung 55 A nach vorne, d.h. in Richtung zu dem Zuführabschnitt 11 hin verlängert und bildet dadurch einen Sammel-Endlosbahnabschnitt 58. Eine separate Sammel-Endlosbahnvomchtung 60 wie in den Figuren 1.7 und 1.8 ist hier entbehrlich, deren Funktion wird hier von der untere Endlosbandvorrichtung 55 A in dem vorgelagerten Sammel-Endlosbahnabschnitt 58 mit übernommen.
Nach dem zuvor Gesagten kann die untere Endlosbandvorrichtung 55 A, 60 und/oder 55 A entweder geteilt (Figuren 1.7, 1.8) oder durchgehend (Figur 1.9) ausgeführt sein. Die weitere Endlosbandvorrichtung 60 gemäß Figuren 1.7 und 1.8 und der vorgelagerte Endlosbandabschnitt 58 gemäß Figur 1.9 bilden in diesen Ausführungsformen die Sammelvorrichtung 17, die hier demnach mit einem Endlosband 57 und/oder 55A und nicht in Form einer rotierenden Trommel ausgeführt ist.
2 Aspekt der Erfindung: Laserschneiden
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 2.1 bis 2.14G beschrieben. Dabei ist der Schneidkörper als Schneidtrommel 110 und der weitere Schneidkörper als weitere Schneidtrommel 138 ausgebildet.
In Figur 2.1 ist eine sich beispielsweise mit konstanter Geschwindigkeit bewegende Materialbahn 160 beispielsweise aus Elektrodenmaterial gezeigt, die in Abschnitte bzw. Segmente 161, beispielsweise Elektrodenblätter, mit rechteckiger Grundfläche geschnitten werden soll. In Figur 2.1 ist die Länge a und die Breite b des zu schneidenden Segments 161 bzw. der zu schneidenden Elektrode dargestellt. Jede Elektrode weist an einer Seitenkante 166 der Materialbahn 160 jeweils eine Kontaktlasche 162 zum Kontaktieren der Elektrode in der fertigen Batteriezelle auf. Die Materialbahn 160 wird in einer Transportrichtung T auf einer in einer Rotationsrichtung R rotierend angetriebenen Schneidtrommel 110 (siehe Figuren 2.4 bis 2.13) transportiert.
Wird ein Laser 124 (siehe Figuren 2.6, 2.8-2.13) so positioniert, dass der Fokuspunkt des Laserstrahles fest an der Stelle c auf der Schneidtrommel 110 und somit auf der Materialbahn 160 angeordnet ist, und lässt den Laserstrahl mittels Strahlführungselementen die Diagonale d abfahren, während die Schneidtrommel 110 rotiert, erhält man einen rechtwinkligen Schnitt auf der Materialbahn 160, da sich die Materialbahn 160 während des Schnitts in Transportrichtung T bewegt. Der Laserstrahl muss also zum rechtwinkligen Schneiden (Querschneiden) in einer Querrichtung Q über die Materialbahn 160 bewegt und gleichzeitig in der Transportrichtung T der bewegten Materialbahn 160 nachgeführt werden. Nach dem zuvor Gesagten wird der Schnitt somit entlang einer Diagonalen d vom Anfangspunkt 163 an einer Seitenkante 165 der Materialbahn 160 bis zum Endpunkt 164 an der anderen Seitenkante 166 der Materialbahn 160 ausgeführt. Selbstverständlich kann ein Schnitt auch in der anderen Richtung, d.h. von unten nach oben in Figur 2.1 durchgeführt werden.
Bei einer festen Position des Lasers 124 bzw. genauer des Austrittspunkts 134 steht dieser in Figur 2.1 in einem Punkt senkrecht über der zu schneidenden Materialbahn 160. In den Figuren 2.2 bis 2.5 bezeichnet Li den Laserstrahl zu Schnittbeginn, d.h. im Anfangspunkt 163, und Le den Laserstrahl am Schnittende, d.h. im Endpunkt 164. In den Figu- ren 2.2 bis 2.5 sind beide Laserstrahlen Li, Le gezeigt. Es versteht sich aber, dass zu jedem Zeitpunkt nur ein Laserstrahl L auf die Materialbahn 160 trifft.
In Figur 2.2 ist beispielhaft eine in einer Ebene, beispielsweise mittels eines Bandförderers, geförderte Materialbahn 160 gezeigt. Betrachtet man die zu schneidende Materialbahn 160 wie in Figur 2.2 von der Seite, kann man den entstehenden Schnittwinkel a zwischen dem Laserstrahl L, Li, Le und der Normalen zu der Materialbahnebene in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Schneidtrommel 110 sehen. (Ein weiterer Winkel zwischen Laserstrahl Li, Le und Normalen zur Materialbahn ergibt sich in einer Ebene senkrecht zu der Förderrichtung, dieser wird hier nicht betrachtet.) Das Ergebnis dieses Schnittvorgangs ist eine helixförmige bzw. in sich verwundene Schnittfläche, siehe Figur 2.3. Diese Schnittfläche kann dazu führen, dass scharfe Kanten des Schnittprodukts die Separatorfolie durchstechen und einen Kurzschluss erzeugen; dass Beschichtungsmaterial von der Schnittkante abbricht und die Oberfläche verschmutzt; dass die Einzelblätter oder die Monozellen nicht richtig zueinander ausgerichtet werden können; und/oder dass die geforderte Stapelgenauigkeit nicht erreicht wird. Sämtliche der aufgezählten Punkte können zu einer Funktionsminderung oder einem Funktionsverlust der fertigen Batteriezelle führen.
In Figur 2.4 ist im Vergleich eine auf einer Schneidtrommel 110 geförderte Materialbahn 160 in einer Querschnittsansicht gezeigt. Ein Schnitt auf einer Trommel 110 hat unter anderem wegen des einfacheren Transportes der geschnittenen Elektroden bzw. Segmente 161 Vorteile gegenüber einem Schnitt in der Ebene bzw. auf einem Bandförderer wie in Figur 2.2. Jedoch wird der Schnittwinkel a im Vergleich zu Figur 2.2 größer, wenn man die Materialbahn auf einer Trommel 110 mit einem feststehenden Laser von außen und beispielsweise Ablenkung des Laserstrahls L über Spiegel schneidet, wie aus Figur 2.4 ersichtlich ist.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird daher aus dem Innenraum 167 der Schneidtrommel 110 heraus geschnitten, wie in Figur 2.5 gezeigt. Der Austrittspunkt 134, also der Austrittspunkt des Laserstrahls aus einem optischen Laserstrahlführungssystem, oder der letzte Umlenkpunkt liegt somit im Trommelinneren 167, d.h. dem von dem Trommelmantel eingeschlossenen Raum. Auf diese Weise wird der Schnittwinkel a erheblich reduziert im Vergleich zu einem Schneiden von außen wie in Figur 2.4. Der Laserstrahl tritt von innen, d.h. ausgehend von dem Innenraum 167, durch eine Durchtrittsöffnung 111 in der Schneidtrommel 110 nach außen und trifft auf die am Außenumfang der Schneidtrommel
110 Materialbahn 160, um diese wie zuvor beschrieben zu schneiden. In der Figur 2.5 sind zwei Durchtrittsöffnungen
111 gezeigt, dabei handelt es sich jedoch um dieselbe Durchtrittsöffnung 111 zu unterschiedlichen Zeitpunkten, nämlich zum Schnittbeginn (links) und zum Schnittende (rechts). Vorteilhaft ist die Durchtrittsöffnung 111 ein diagonaler Spalt, entsprechend der Schnittdiagonale d in Figur 2.1. Insofern zeigt Figur 2.5 eigentlich zwei Querschnitte durch die Schneidtrommel 110, nämlich in der linken Hälfte einen Querschnitt durch den Angangspunkt 163 und in der rechten Hälfte einen Querschnitt durch den Endpunkt 164.
Idealerweise liegt der Austritts- oder Umlenkpunkt 134 auf der Mittel- oder Rotationsachse der Schneidtrommel 110, d.h. in einem Querschnitt in dem Trommelmittelpunkt M der Schneidtrommel 110, siehe Figur 2.5. Durch die Erfindung kann somit eine rechtwinklige Schnittfläche erzeugt werden, da in dieser Ausführungsform zu jedem Zeitpunkt des Schneidvorgangs der Schnittwinkel a = 0 ist. Auf die Position des Lasers, d.h. des Laserstrahlerzeugers, selbst kommt es dabei nicht an, dieser kann innerhalb oder vorteilhaft außerhalb der Schneidtrommel 110 angeordnet sein und beispielsweise axial oder axialparallel in die Schneidtrommel 110 einstrahlen. Der Laserstrahl wird vom Austritts- oder Umlenkpunkt 134 in einer Diagonalen, beispielsweise über einen Spiegel oder ein Umlenkelement, über die zu schnei- dende Materialbahn 160 geführt wie in Figur 2.1 gezeigt. Eine von der Trommelachse M abweichende Positionierung des Austritts- oder Umlenkpunkts 134 ist möglich, wenn ein von Null abweichender geringer Schnittwinkel a tolerierbar ist.
Eine vorteilhafte Ausfülmmgsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 112 zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn 160 ist in den Figuren 2.6 und 2.7 gezeigt. Die Vorrichtung 112 umfasst die Schneidtrommel 110 und die Laserschneideinrichtung 113. Die Schneidtrommel 110 weist hier eine Mehrzahl von beispielsweise zwanzig unter gleichen Winkelabständen angeordnete Durchtrittsöffnungen 111 auf, die sich quer über die Breite der Schneidtrommel 110 erstrecken. In dieser Ausführungsform ist eine schwenkbare Einheit 119 vorgesehen, die in der Schneidtrommel 110 um deren Rotationsachse R schwenkbar gelagert ist und zu diesem Zweck einen Schwenkantrieb 120 aufweist. Die Schwenkbewegung der schwenkbaren Einheit 119 wird mit dem Pfeil S veranschaulicht. An der schwenkbaren Einheit 119 ist eine vorteilhaft mit der schwenkbaren Einheit 119 mitschwenkende Linearantriebseinheit 117 vorgesehen, die zur linearen Verschiebung eines Strahlumlenkungselements 116 entlang der oder parallel zu der Rotationsachse R eingerichtet und angeordnet ist.
Das Strahlumlenkungselement 116 dient zur Umlenkung des Laserstrahls L auf die Materialbahn 160 und ist vorzugsweise in einem beispielsweise röhrenförmigen Optikhalter 121 gehalten, der an der Linearantriebseinheit 117 befestigt ist. Die Linearverschiebung des Optikhalters 121 bzw. des Strahlumlenkungselements 116 wird durch den Pfeil V veranschaulicht. Das Strahlumlenkungselement 116 ist hier ein Spiegelelement 129, das unter 45° relativ zu der Rotationsachse R in dem Optikhalter 121 gehalten ist. Der Optikhalter 121 weist eine Durchgangsöffnung 122 auf, durch die der von dem Strahlumlenkungselement 116 reflektierte Laserstrahl L radial nach außen tritt. Die schwenkbare Einheit 119 weist vorzugsweise eine entsprechende, beispielsweise längliche Durchgangsöffnung 123 auf, durch die der aus der Durchgangsöffnung 122 austretende Laserstrahl L radial nach außen hindurchtritt, um durch die entsprechende Durchtrittsöffnung 111 des Trommelmantels 114 (siehe Figur 2.7) hindurchzutreten und schließlich auf die der Schneidtrommel 110 zugewandte Seite der Materialbahn 160 zu treffen.
Die schwenkbare Einheit 119 dient gleichzeitig als Ab saugeinrichtung 118, wobei durch das Laserschneiden erzeugte Partikel durch die Durchgangsöffnung 123 in die schwenkbare Einheit 119 eingesaugt und beispielsweise zu einer externen Filtereinheit abgeleitet werden. Weiterhin kann die schwenkbare Einheit 119 eine Drucklufteinrichtung aufweisen, die zur Erzeugung einer Querströmung senkrecht zum Laserstrahl eingerichtet ist, um durch das Laserschneiden erzeugte Partikel wegzublasen.
Die Laserschneideinrichtung 113 umfasst einen Laserstrahlerzeuger 124, der auch als Laserstrahlquelle oder kurz Laser bezeichnet werden kann. Der Laserstrahlerzeuger 124 ist so angeordnet, dass der von ihm erzeugte Laserstrahl L entlang der Rotationsachse R von einer Stirnseite her in die Schneidtrommel 110 eintritt und durch den Optikhalter 121 und darin gegebenenfalls enthaltene optische Elemente hindurchtritt, bis er auf das Umlenkelement 121 trifft und von diesem um 90° umgelenkt wird, so dass der Laserstrahl von der Rotationsachse R ausgehend radial nach außen tritt und durch die Durchgangsöffnungen 122, 123 hindurch schließlich auf die zu schneidende Materialbahn 160 trifft.
Im Folgenden wird der Ablauf zum Schneiden eines Segments 161 aus der Materialbahn 160 betrachtet. Zu Beginn ist das Strahlumlenkungselement 116 im Bereich einer Stirnseite der Trommel positioniert, so dass der Laserstrahl L an einer Seitenkante 165 der Materialbahn 160 die Materialbahnebene schneidet. Dies entspricht dem Angangspunkt 163 in Figur 2.1. Zum Schneiden der Materialbahn 160 verschiebt dann der Linearantrieb 117 den Optikhalter 121 bzw. das Strahlumlenkungselement 116 entlang der Rotationsachse R und somit entlang der optischen Achse des von dem Laser 124 einfallenden Laserstrahls L. Da während dieser Linearverschiebung die Schneidtrommel 110 rotiert, wird zum Ausgleich dieses Bahnvorschubs die schwenkbare Einheit 119 und mit ihr das Strahlumlenkungselement 116 mitgeschwenkt (in Schwenkrichtung S in Figur 2.7), wobei die Schwenkung und die Linearverschiebung des Strahlumlen- kungselements 116 so aufeinander abgestimmt sind, dass der Laserstrahl jederzeit durch den Schneidspalt 111 der Schneidtrommel 110 fällt, um die Materialbahn in Querrichtung Q senkrecht zur Transportrichtung T verlaufend, kurz quer zu schneiden.
Wenn das Strahlumlenkungselement 116 an der anderen Seitenkante 166 der Materialbahn 160 angekommen ist (Endpunkt 164 in Figur 2.1), wird die schwenkbare Einheit 119 entgegen der Transportrichtung T (entgegen der Schwenkrichtung S) zurückgeschwenkt, ohne lineare Verschiebung durch den Linearantrieb 117, bis sich die schwenkbare Einheit 119 wieder an der ursprünglichen Rotationsposition befindet (entgegengesetzter Anfangspunkt 169 in Figur 2.1). Sodann erfolgt eine Verschiebung und Schwenkung Strahlumlenkungselements 116, wobei jedoch das Strahlumlenkungselement 116 in Gegenrichtung (entgegen der Querrichtung Q in Figur 2.1) linear verschoben wird, bis der Laserstrahl an dem entgegengesetzten Endpunkt 170 in Figur 2.1 angelangt ist. Auf dieser Weise wird somit schließlich ein rechteckiges Segment 161 zu erhalten. Es folgt ein weiteres Zurückschwenken der schwenkbare Einheit 119 in die ursprüngliche Ausgangsposition 163 und der Schneidvorgang beginnt von neuem.
Das bewegliche Strahlumlenkungselement 116 ist in dieser Ausführungsform ein linear verschiebbares und einachsig schwenkbares, nämlich um die Trommelachse R schwenkbares Spiegelelement 129.
Der Linearantrieb 117 führt somit eine Hin- und Her-Bewegung und der Schwenkantrieb 120 ein koordiniertes Vor- und Zurück-Schwenken des Strahlumlenkungselements 116 abhängig auch von der Produktions- bzw. Transportgeschwindigkeit der Materialbahn 160 aus, so dass ein zur Bahnlaufrichtung bevorzugt senkrecht bzw. quer verlaufender Schnitt durch die Materialbahn erzeugt werden kann. Die Koordination der Verschiebung V und der Schwenkung S wird durch eine elektronische Steuereinrichtung 125 gesteuert, die in Figur 2.6 bespielhaft gezeigt ist. Es versteht sich, dass eine solche elektronische Steuereinrichtung 125 auch in allen anderen Ausführungsformen zum koordinierten Verschieben und/oder Drehen oder Verschwenken der beweglich gelagerten Teile der Laserschneideinrichtung vorgesehen ist. Die digitale elektronische Steuereinrichtung 125 steuert den Linearantrieb 117 und den Schwenkantrieb 120 an und kann auch zur Ansteuerung des Lasers 124 dienen. Die digitale elektronische Steuereinrichtung 125 kann Teil der Maschinensteuerung einer Produktionsmaschine sein, in der die Vorrichtung 112 angeordnet ist. Da der Schnitt des Laserstrahls entlang der Materialbahn möglichst mit konstanter Geschwindigkeit erfolgen soll, wird in Abhängigkeit davon die Schwenkgeschwindigkeit des Strahlumlenkungselements 116 entsprechend gewählt und angepasst.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 112 ist in Figur 2.8 gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figuren 2.6 und 2.7 darin, dass das Strahlumlenkungselement 116 anstelle eines einfachen Spiegelelements 129 ein Polygonspiegelelement 130 ist. Das Polygonspiegelelement 130 weist eine Mehrzahl von sektorförmigen Spiegelflächen 131 auf, die jeweils um 45° gegen die Trommelachse R geneigt sind. Das Polygonspiegelelement 130 ist entlang einer Achse 132 linear verschiebbar gelagert. Das Polygonspiegelelement 130 ist gleichzeitig um die Achse 132 drehbar gelagert. Dazu kann beispielsweise die Achse 132 drehbar als Welle ausgeführt sein. Linearantrieb 117 und Drehantrieb 120 sind in Fig. 2.8 nur schematisch gezeigt. Auch die Absaugeinrichtung 118, die beispielsweise raumfest angeordnet sein kann, ist in Figur 2.8 nur schematisch gezeigt.
Die Achse 132 ist gegen die Trommelachse R parallel versetzt, so dass der auf der Trommelachse R einfallende Laserstrahl auf eine der Spiegelflächen 131 fällt, dort um 90° umgelenkt wird und durch die Durchtrittsöffnung 111 in dem Trommelmantel 114 senkrecht auf die zu schneidende Materialbahn 160 fällt. Der Austritts- oder Umlenkpunkt 134, wo der Laserstrahl auf den Polygonspiegel trifft und letztmalig umgelenkt wird, hegt somit auf der Trommelachse R. Jede Spiegelfläche 131 entspricht genau einem Schnitt d über die Breite der Materialbahn 160 (siehe Figur 2.1). Zum Schneiden der Materialbahn 160 wird das Polygonspiegelelement 130 entlang der Linearachse 132 hin und her verschoben, wobei jede Hin-Bewegung und jede Her-Bewegung jeweils genau einem Schnitt d über die Breite der Materialbahn 160 (siehe Figur 2.1) entspricht. Zum Ausgleich des Bahnvorschubs durch die Trommelrotation R wird das Polygonspiegelelement 130 in der Drehrichtung D mit der Trommel synchron mitgedreht. Die Drehrichtung D des Polygonspiegelelements 130 und die Rotationsrichtung R der Schneidtrommel 110 sind somit identisch und ebenso die Drehgeschwindigkeiten bzw. Winkelgeschwindigkeiten.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2.8 (wie auch die gemäß Figuren 2.9 und 2.10) hat den Vorteil, dass das Polygonspiegelelement 130 fortlaufend mit konstanter Drehrichtung D gedreht werden kann und ein Hin- und Her-Schwenken wie in den Figuren 2.6 und 2.7 vermieden werden kann.
Das bewegliche Strahlumlenkungselement 116 ist in dieser Ausführungsform ein linear verschiebbares und einachsig drehbares, nämlich um die Achse 132 parallel zu der Trommelachse R drehbares Polygonspiegelelement 130.
In der weiteren Ausführungsform gemäß Figur 2.9 sind zwei beweglich gelagerte Strahlumlenkungselemente 116A,
116B vorgesehen. Ein erstes Strahlumlenkungselement 116A ist ein entlang einer Linearachse 132 mittels eines Linearantriebs linear verschiebbares Spiegelelement 129, dessen um 45° zur Strahlachse des einfallenden Laserstrahls geneigt Spiegelfläche eine feste Orientierung im Raum aufweist, und somit nicht dreh- oder schwenkbar ist. Ein zweites Strahlumlenkungselement 116B ist ein Polygonspiegelelement in Form einer Polygonspiegelwalze 133. Zum Schneiden der Materialbahn 160 wird das Spiegelelement 129 entlang der Linearachse 132 verschoben. Der von dem Spiegelelement 129 reflektierte Laserstrahl L fällt auf die Polygonwalze, wird dort erneut reflektiert, tritt dann durch die Durchtrittsöffnung 111 und trifft schließlich senkrecht auf die Materialbahn 160, um diese zu schneiden. Durch die Linearverschiebung des Spiegelelements 129 fährt der Laserstrahl die Polygonwalze 133 in deren Längsrichtung pro Schnitt einmal ab. Die Polygonwalze 133 wird analog zu Figur 2.8 um die Drehachse D in Drehrichtung gedreht, um den Bahnvorschub durch die Rotation der Schneidtrommel 110 auszugleichen. Drehrichtung D und Winkelgeschwindigkeit der Polygonwalze 133 sind erneut gleich zu der Rotationsrichtung R und Winkelgeschwindigkeit der Schneidtrommel 110. Die Polygonwalze 133 ist so angeordnet, dass der Austritts- oder Umlenkpunkt 134, wo der Laserstrahl auf die Polygonwalze 133 trifft und dort letztmalig umgelenkt wird, zu jedem Zeitpunkt auf der Rotationsachse R liegt oder allenfalls minimal davon abweicht.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2.9 verdeutlicht, dass die Funktion der linearen Verschiebung eines Strahlumlen- kungselements 116A und der Drehung oder Schwenkung eines Strahlumlenkungselements 116A um eine zur Trommelachse R parallele Drehachse nicht zwingend von einem einzigen Strahlumlenkungselement 116 ausgeführt werden wie in den Figuren 2.6 bis 2.8, sondern für jede dieser Funktionen ein eigenes Strahlumlenkungselement 116A, 116B vorgesehen sein kann.
Die weitere Ausführungsform gemäß Fig. 2.10 verdeutlicht, dass für die Erfindung nicht zwingend ein linear verschiebbares Strahlumlenkungselement 116, 116A wie in den Figuren 2.6 bis 2.9 und vorgesehen sein muss. In dieser Ausführungsform ist ein erstes Strahlumlenkungselement 116A, nämlich ein einachsig in einer Schwenkrichtung S hin und her schwenkbares Spiegelelement 129 vorgesehen, sowie ein zweites Strahlumlenkungselement 116B in Form einer Polygonspiegelwalze 133, die genau wie die Polygonspiegelwalze 133 in Figur 2.9 eingerichtet und angeordnet ist. Das Abfahren der Polygonwalze 133 mit dem Laserstrahl L in Längsrichtung wird hier durch Schwenkung des Spiegelelements 129 um eine Querachse senkrecht zu der Trommelachse R erreicht.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 2.11 ist ebenfalls kein linear verschiebbares Strahlumlenkungselement 116, 116A wie in den Figuren 2.6 bis 2.9 vorgesehen. Stattdessen ist hier ein um zwei Achsen schwenkbares Spiegelelement 135 vorgesehen, das auch als 2-Achsen-Scanelement bezeichnet werden kann. Der Laserstrahl L läuft auf der Trommelachse R ein, trifft in dem auf der Trommelachse R liegenden Austritts- oder Umlenkpunkt 134 auf das Spiegelelement 135, wird dort umgelenkt, tritt durch die Durchtrittsöffnung hindurch und trifft auf die zu schneidende Materialbahn 160.
Der Schwenkantrieb 120 ist zur Schwenkung des Spiegelelements 135 um die Strahlachse des einfallen Laserstrahls und zur Schwenkung des Spiegelelements 135 um eine dazu senkrechte Querachse eingerichtet. Ein Schnitt über die Breite der Materialbahn 160 wird durch Schwenkung des Spiegelelements 135 um die Querachse und gleichzeitig, zur Kompensation des Bahnvorschubs durch die Rotation der Trommelachse R, durch Schwenkung um die Strahlachse durchgeführt.
Eine weitere Ausführungsform gemäß Figur 2.12 verdeutlicht, dass der Laserstrahl L nicht zwingend von innen auf die zu schneidende Materialbahn 160 fallen muss, sondern auch ein Laserschneiden von außerhalb der Schneidtrommel 110 möglich ist. Der Laser 124 ist mittels Linearantrieb 117 linear verschiebbar auf der Linearachse 132 gelagert, die parallel zu der Trommelachse T verläuft. Des Weiteren ist die Linearachse 132 und damit der Laser 124 mittels des Schwenkantriebs 120 um die Trommelachse R schwenkbar. Laser 124, Linearachse 132 und Schwenkantrieb 120 sind radial außerhalb des Trommelmantels 114 angeordnet. Ein Schnitt über die Breite der Materialbahn 160 wird durch lineares Hin- oder Her-Fahren des Lasers 124 quer über die Materialbahn 160 entlang der Linearachse 132 und gleichzeitig, zur Kompensation des Bahnvorschubs durch die Rotation der Schneidtrommel 110, durch Schwenkung in Schwenkrichtung S um die Trommelachse R durchgeführt. In dieser Ausführungsform ist nach Durchführung eines Schnitts ein Zurückschwenken der Linearachse 132 bzw. des Lasers 124 entgegen der Schneidschwenkrichtung S in die eine Ausgangsposition erforderlich, bevor der nächste Schnitt erfolgen kann, vergleichbar wie zu den Figuren 2.6 und 2.7 beschrieben. In dieser Ausführungsform wird der Laser 124 also hin und her bewegt und vor und zurück geschwenkt.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2.12 verdeutlicht weiterhin, dass die Laserschneideinrichtung 113 nicht zwingend ein Strahlumlenkungselement 116, 116A, 116B aufweisen muss.
Die Ausführungsform gemäß Figur 2.13 hat den Vorteil, dass die Polygonspiegelwalze 133 fortlaufend mit konstanter Drehrichtung D gedreht werden kann und kein Hin- und Her-Schwenken wie in Figur 2.12 erforderlich ist. In dieser Ausführungsform ist der Laser 124 (alternativ ein erstes Strahlumlenkungselement 116A) entlang der Linearachse 132 mittels des Linearantriebs 117 linear verschiebbar gelagert. Ein Schnitt über die Breite der Materialbahn 160 wird durch lineares Hin- oder Her-Fahren des Lasers 124 quer über die Materialbahn 160 entlang der Linearachse 132 und gleichzeitig, zur Kompensation des Bahnvorschubs durch die Rotation der Schneidtrommel 110, durch Drehung der Polygonwalze 133 in Drehrichtung D um die Trommelachse R durchgeführt.
In der Ausführungsform gemäß Figuren 2.12 und 2.13 ist vorteilhaft eine Absaugvorrichtung 136 zum Absaugen von durch das Laserschneiden entstandenen Partikeln außerhalb der Schneidtrommel 110 angeordnet. Eine solche kann zusätzlich auch in den Ausführungsformen vorgesehen sein, in denen von innen geschnitten wird (Figuren 2.6 bis 2.11).
In der Ausführungsform gemäß den Figuren 2.14A bis 2.14G weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 112 eine Mehrzahl von hier zwei, vorzugsweise hintereinander geschalteten Schneidtrommeln 110, 138 auf. Zu jeder Schneidtrommel 110, 138 ist eine entsprechende, nur schematisch gezeigte Laserschneideinrichtung 113, 139 vorgesehen, die angeordnet und eingerichtet ist, den entsprechenden Laserstrahl L, L‘ aus dem jeweiligen Inneren der Schneidtrommel 110, 138 durch nicht gezeigte Durchtrittsöffnungen 111 (siehe Figur 2.5) auf die Materialbahn 160 zu richten, um diese in Segmente 161 zu schneiden. Die Laserschneideinrichtungen 113, 139 können separate Einrichtungen sein und jeweils eigene Laser 124 und Strahlführungssysteme aufweisen. Alternativ können die Laserschneideinrichtungen 113, 139 gemeinsame Elemente aufweisen, beispielsweise einen Laser 124, und mindestens teilweise separate Strahlführungssys- teme, beispielsweise separate Umlenkelemente 116, 116‘. Die Austritts- oder Umlenkungspunkte 134, 134‘ der Laserschneideinrichtungen 113, 139 liegen vorzugsweise jeweils auf der Rotationsachse R, R‘ der jeweiligen Schneidtrommel 110, 138.
Die hier gegenläufigen Drehrichtungen D, D‘ der Schneidtrommeln 110, 138 sind in Fig. 2.14A mittels Pfeilen gezeigt. Die Materialbahn 160 zu der Schneidtrommel 110 zugeführt und nach einer Umschlingung von vorzugsweise mindestens 90°, weiter vorzugsweise mindesten 135° und beispielsweise 180° wird die Materialbahn 160 bzw. die mit der Laserschneideinrichtung 113 bzw. dem Laserstrahl L daraus geschnittenen Segmente 161 an die weitere Schneidtrommel 138 übergeben. Im vorliegenden Beispiel sind die Schneidtrommeln 110, 138 zur Aufnahme von acht Segmenten 161 bemessen, selbstverständlich sind andere Teilungen und Bemessungen für mehr oder weniger als acht Segmente möglich.
Im Folgenden wird das Schneiden der Materialbahn 160 in Segmente 161a, 161b, 161c, ... in einer vorteilhaften Ausführungsform anhand der zeitlichen Abfolge gemäß den Figuren 2.14A bis 2.14G beschrieben.
In Figur 2.14A wird die Materialbahn 160 mit den Bahnabschnitten 168a, 168b, ... angeliefert, wobei jeder Bahnabschnitt 168a, 168b, ... einem zu schneidenden Segment 161a, 161b, ... entspricht. Der Laserstrahl L der Schneidtrommel 110 ist beispielsweise auf den Übergabepunkt der Materialbahn 160 auf die Schneidtrommel 110 gerichtet. Der Laserstrahl L‘ der Schneidtrommel 138 ist beispielsweise auf den Übergabepunkt der Materialbahn 160 von der Schneidtrommel 110 auf die weitere Schneidtrommel 138 gerichtet.
In Figur 2.14A startet das Laserschneiden der Materialbahn 160 mit dem Laserstrahl L auf der Schneidtrommel 110.
Der Schneidprozess wird durch lineare Verschiebung und gleichzeitige Schwenkung des Umlenkelements 116, das der Übersichtlichkeit wegen nur in Figur 2.14A gezeigt ist, durchgeführt, wie unter Bezugnahme auf die Figuren 2.6 bis 2.9 beschrieben. In Figur 2.14B ist der in Figur 2.14A begonnene Schnitt beendet. Der Laserstrahl L kann in dieser Position beispielsweise stehen bleiben (keine weitere Verschiebung und Schwenkung), bis die in Figur 2.14C gezeigte Rotationsposition der Schneidtrommeln 110, 138 erreicht ist, in der der Laserstrahl L die nächste Durchtrittsöffnung 111 entsprechend dem Ende des ersten Bahnabschnitts 168a erreicht hat. Alternativ ist es möglich, dass der Laserstrahl mit verringerter Geschwindigkeit weiter geschwenkt wird, zurückgeschwenkt wird oder eine andere geeignete Bewegung ausführt. In jedem Fall wird der Laserstrahl vor Schnittbeginn in die notwendige Ausgangslage gebracht und in seiner Bewegung mit der Geschwindigkeit der zu schneidenden Materialbahn synchronisiert.
Es ist denkbar, dass in der Zeit zwischen den Figuren 2.14B und 2.14C der Laserstrahl L die Innenseite des Trommelmantels der Schneidtrommel 110 überstreicht und dort absorbiert wird. Vorteilhaft ist stattdessen jedoch ein zwischenzeitliches Ausschalten des Lasers 124. Denkbar ist auch ein zwischenzeitliches Unterbrechen (bspw. mittels Shutter) oder Absorbieren des Laserstrahls L.
In Figur 2.14C startet wiederum das Laserschneiden der Materialbahn 160 mit dem Laserstrahl L auf der Schneidtrommel 110, durch lineare Verschiebung und gleichzeitige Schwenkung des Umlenkelements 116, wie zuvor. In Figur 2.14D ist der in Figur 2.14C begonnene Schnitt beendet, so dass der Bahnabschnitt 168a vollständig geschnitten und somit ein Bahnsegment 161a erzeugt ist. Der Laserstrahl L kann in dieser Position wiederum ausgeschaltet werden, bis eine Rotationsposition der Schneidtrommeln 110, 138 erreicht ist, in der der Laserstrahl L die nächste Durchtrittsöffnung 111 entsprechend dem Ende des nächsten Bahnabschnitts 168b erreicht hat, um sodann mit einem weiteren Schnitt der Bahnabschnitt 168b vollständig zu schneiden und somit ein weiteres Bahnsegment 161b zu erzeugen.
Nachdem der Bahnabschnitt 168b vollständig geschnitten ist, wird der Laserstrahl L wiederum ausgeschaltet, bis der Laserstrahl L die nächste Durchtrittsöffnung 111 entsprechend dem Ende des nächsten Bahnabschnitts 168c erreicht hat. Diese Position ist in Fig. 2.14E gezeigt. In dieser Position wird das Segment 161a von der Schneidtrommel 110 auf die weitere Schneidtrommel 138 übergeben. Diese Übergabe ist in Figur 2.14F abgeschlossen, in der auch der Schnitt des Bahnabschnitts 168c abgeschlossen und das Segment 161c erzeugt ist.
Nach dem Schneiden des Segments 161c ist der erste Schneidvorgang abgeschnitten und der Laserstrahl L wird durch Schwenkung des Strahlumlenkungselements 116 in die in Fig. 2.14A gezeigte Ausgangsposition zurückgeschwenkt.
Der Zustand nach Abschluss der Schwenkbewegung ist in Fig. 2.14G gezeigt. In diesem Zeitpunkt beginnt der Laserstrahl L das Schneiden des Bahnabschnitts 168j und der Laserstrahl L‘ vollendet das Schneiden des Bahnabschnitts 168d. Anschließend vollendet der Laserstrahl L das Schneiden des Bahnabschnitts 168j und schneidet weiterhin die Bahnabschnitte 168k und 1681, der Laserstrahl L‘ schneidet weiterhin die Bahnabschnitte 168e, 168fund 168g. Danach ist der zweite Schneidvorgang beendet und die Laserstrahlen L, L‘ schwenken erneut in die in Fig. 2.14A, 2.14G gezeigte Ausgangsposition zurück.
In der Ausführungsform gemäß den Figuren 2.14A-2.14G werden wie beschrieben mehrere aufeinanderfolgende Schnitte auf jeder Schneidtrommel 110, 138 durchgeführt. Der Schwenkantrieb der Laserschneideinrichtung bleibt nach jedem Schnitt stehen und wartet einen Takt, bis die Laserschneideinrichtung wieder anfängt zu schneiden. Hierbei können beispielhaft vier (allgemein m) Schnitte in Folge auf der Schneidtrommel 110 durchgeführt werden. Nach den vier (m) Schnitten kann die Schwenkeinheit auf ihren Startpunkt zurückschwenken. Die nachgeordnete Schneidtrommel 138 macht die nächsten vier (m) Schnitte, sodass die Schneidtrommeln 110, 138 immer im Wechsel arbeiten. Das Schneiden und/oder das Zurückschwenken der Laserstrahlen L, L‘ kann synchron wie in Fig. 2.14A bis 2.14G, oder zeitlich versetzt erfolgen.
In der Ausführungsform gemäß den Figuren 2.14A bis 2.14G beträgt der Arbeitsbereich der Laserstrahls L, L‘ beispielsweise jeweils 90° (vgl. Figuren 2.14A und 2.14F). Andere Arbeitsbereiche sind möglich. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Arbeitsbereich der Laserstrahlen größer als 180°, vorzugsweise mindestens 225°, weiter vorzugsweise mindestens 270°. In diesem Fall müssen die Laserstrahlen L, L‘ nicht zeitaufwändig zurückschwenken, sondern können um die vollen 360° umlaufend ausgebildet sein, was zu einer erhöhten Produktionsgeschwindigkeit beträgt.
Hier werden also so viele Schnitte auf einer Schneidtrommel 110, 138 ausgeführt, dass der Laserendpunkt (vgl. Fig.
2.14F) deutlich mehr als 180° vom Laserstartpunkt (vgl. Fig. 2.14A) entfernt liegt, beispielhaft 270°. Der Schwenk erfolgt nun nicht mehr entgegen der Drehrichtung der Schneidtrommel, sondern mit der Drehrichtung (Vorwärtsschwenk). Durch den reduzierten Schwenk kann ein großer Zeitgewinn erzielt werden. Auch hierfür sind mindestens zwei Schneidtrommeln erforderlich, wobei auf einer Schneidtrommel beispielsweise zehn Schnitte durchgeführt werden, um die 270° zu erreichen.
In der Ausführungsform gemäß den Figuren 2.14A bis 2.14G sind zwei Schneidtrommeln 110, 138 vorgesehen. Die Zahl der Schneidtrommeln ist nicht auf zwei beschränkt, es können auch mehr als zwei Schneidtrommeln mit jeweils einer Laserschneideinrichtung vorgesehen sein.
3 Aspekt der Erfindung: Schneiden mechanisch
Vorteilhafte Ausführungsformen einer Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten 207 für Energiezellen von einer Endlosbahn 205 gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren 3.1 bis 3.17 beschrieben.
In den Figuren 3.1 und 3.2 ist eine erfindungsgemäße Schneidvorrichtung mit einer in Pfeilrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn angetriebenen Schneidrotationseinrichtung in Form einer Schneidtrommel 201 und einem Gegenrotationskörper in Form einer im Uhrzeigersinn in Pfeilrichtung angetriebenen Gegentrommel 202 zu erkennen. Die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 sind so angeordnet, dass zwischen einer Mantelfläche 212 der Schneidtrommel 201 und einer Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 ein Zwischenraum 206 vorhanden ist, in welchen eine Endlosbahn 205 eines zu schneidenden Materials zugeführt wird. Die Endlosbahn 205 kann durch eine Bahn mit einem Kathoden- oder Anodenmaterial oder mit einem Separatormaterial für Energiezellen gebildet sein, wie dies in der Beschreibungseinleitung beschrieben ist. Ferner kann die Endlosbahn 205 auch durch eine mehrlagige Verbundbahn aus einem Separatormaterial und darauf aufgelegten Segmenten aus einem Anoden- oder Kathodenmaterial gebildet sein, wobei die Segmente des Anodenmaterials oder Kathodenmaterials in einem vorgelagerten Schritt durch eine identische Schneidvorrichtung von einer Endlosbahn geschnitten sein können.
Die Endlosbahn 205 liegt an einer durch die Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 gebildeten Anlagefläche 219 an und wird durch die Drehbewegung der Gegentrommel 202 in den Zwischenraum 206 zugeführt. Dabei kann die End- losbahn 205 allein durch eine Bahnspannung oder zusätzlich oder alternativ auch durch eine Unterdruckeinrichtung an der Gegentrommel 202 gehalten werden.
An der Schneidtrommel 201 ist ein radial vorstehendes Schneidmesser 203 mit einer Schneide 209 angeordnet, wobei in Bezug zu der Drehrichtung stromaufwärts zu dem Schneidmesser 203 eine Vertiefung 213 in der Mantelfläche 212 der Schneidtrommel 201 zur Bildung eines einseitigen Freiraumes an dem Schneidmesser 203 vorgesehen ist. Das Schneidmesser 203 weist aufgrund seiner radial vorstehenden Anordnung an seiner stromaufwärts angeordneten Seite eine freie Schneide 209 auf, deren Abstand zu dem Grundkörper der Schneidtrommel 201 durch die Vertiefung 213 noch vergrößert ist.
An der Gegentrommel 202 ist ein Gegenmesser 204 vorgesehen, welches so angeordnet ist, dass seine radiale Außenfläche auf einem identischen Radius angeordnet ist wie die Mantelfläche 214 bzw. die Anlagefläche 219. Das Gegenmesser 204 bildet damit mit der Mantelfläche 214 und der Anlagefläche 219 eine kontinuierliche, stufenlose Außenfläche, an der die Endlosbahn 205 radial außen anliegt. Ferner ist in Bezug zu der Drehrichtung der Gegentrommel 202 stromabwärts zu dem Gegenmesser 204 eine Vertiefung 210 in der Anlagefläche 219 vorgesehen, so dass das Gegenmesser 204 an seiner stromabwärts angeordneten Seite eine freie Schneide 208 aufweist. Das Gegenmesser 204 kann als gesondertes von der Gegentrommel 202 unabhängiges Teil ausgebildet sein, so dass es nach einem Verschleiß oder Brach ausgetauscht werden kann. Das Gegenmesser 204 kann aber ebenso einstückig mit der Gegentrommel 202 ausgebildet sein, indem die Gegentrommel 202 an ihrer Mantelfläche 214 zu der Schneide 208 geformt ist. Dabei kann die Schneide 208 auch Teil eines Einsatzteils der Gegentrommel sein, welches bereits die Vertiefung 210 aufweisen und daneben zusätzliche Funktionen erfüllen kann. Anders ausgedrückt kann das Gegenmesser 204 neben der Ausbildung der Schneide 208 auch eine zusätzliche Formgebung zur Erfüllung zusätzlicher Funktionen aufweisen.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind an der Schneidtrommel 201 und an der Gegentrommel 202 jeweils ein Schneidmesser 203 und ein Gegenmesser 204 dargestellt, wodurch aber nicht ausgeschlossen ist, dass an der Schneidtrommel 201 und an der Gegentrommel 202 auch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Schneidmesser 203 und Gegenmesser 204 vorgesehen sind. Im Gegenteil kann es sogar sinnvoll sein, mehrere über die Umfänge der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 gleichmäßig verteilt angeordnete Schneidmesser 203 und Gegenmesser 204 vorzusehen, wenn dadurch zum Schneiden von Segmenten 207 mit einer vorbestimmten Länge günstigere Schnittverhältnisse erreicht werden können. Sofern z.B. Segmente 207 einer Länge von 100 mm geschnitten werden sollen, sind die Gegenmesser 204 dann so angeordnet, dass sie die Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 in Umfangsabschnitte mit einer Kreisbogenlänge von jeweils 100 mm unterteilen. Dabei ist die Anzahl der Gegenmesser 204 auf die Transportgeschwindigkeit der zugeführten Endlosbahn 205 und die Drehzahl der Gegentrommel 202 abgestimmt.
Die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 werden zu entgegengesetzt ausgerichteten Drehbewegungen angetrieben, so dass sie mit ihren Mantelflächen 212 und 214 beim Passieren des Zwischenraumes 206 eine gleichgerichtete Bewegung ausführen, welche der Richtung der zugeführten Endlosbahn 205 auf der Gegentrommel 202 entspricht. Die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 werden dabei jeweils zu Drehbewegungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben, so dass das Schneidmesser 203 und das Gegenmesser 204 beim Passieren des Zwischenraumes 206 eine Relativbewegung zueinander ausführen. Dies wird bevorzugt dadurch erreicht, indem die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 mit identischen Drehzahlen angetrieben werden, und die Schnittkrei- se der umlaufenden Schneiden 208 und 209 unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Dabei weist die Schneidtrommel 201 mit den Schneiden 209 der Schneidmesser 203 einen größeren Schnittdurchmesser auf als die Schneiden 208 der Gegenmesser 204 der Gegentrommel 202, so dass die Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden 209 der Schneidmesser 203 größer ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Schneiden 208 der Gegenmesser 204. Aufgrund der identischen Drehzahlen und der unterschiedlichen Durchmesser der Schnittkreise, treffen die Schneiden 208 und 209 bei einer entsprechend synchronisierten Bewegung in jedem Umlauf einmal aufeinander und fuhren dabei die anschließend noch näher beschriebene Schnittbewegung der Endlosbahn 205 aus.
Das Schneidmesser 203 ist so an der Schneidtrommel 201 angeordnet, dass die Schneide 208 des Gegenmessers 204 beim Durchlaufen des Zwischenraumes 206 in einem punktförmigen Kontakt K an der Schneide 209 des Schneidmessers 203 zur Anlage gelangt. Dazu ist die Schneide 209 des Schneidmessers 203 der Schneidtrommel 201 in einem ersten Winkel al von ungleich null Grad, bevorzugt in einem Winkel al von 0 bis 20 Grad in Bezug zu der Schneide 208 des Gegenmessers 204 in einer durch den punktförmigen Kontakt K tangential zu der Bewegung der Schneide 208 verlaufenden Schnittebene I ausgerichtet, wie auch in der Figur 3.17 zu erkennen ist. Da die Schneiden 208 und 209 aufgrund der federnden Eigenschaften des Schneidmessers 203 und/oder des Gegenmessers 204 zumindest geringfügig nachgeben, liegen die Schneiden 208 und 209 nicht in einem mathematischen punktförmigen Kontakt K aneinander an. Der punktförmige Kontakt K wird stattdessen durch die Nachgiebigkeit der Schneiden 208 und 209 geringfügig verlängert.
Ferner ist die Schneide 209 des Schneidmessers 203 so zu der Schneide 208 des Gegenmessers 204 ausgerichtet, dass sie in einem zweiten Winkel ß von ungleich null Grad in einer Schnittebene II verläuft, welche durch den punktförmigen Kontakt K und senkrecht zu der Bewegung der Schneide 208 also senkrecht zu der Schnittebene I verläuft, wie auch in der Figur 3.16 zu erkennen ist.
Die Schneide 208 des Gegenmessers 204 ist parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 202 und senkrecht zu der Längsrichtung der auf der Gegentrommel 202 gehaltenen Endlosbahn 205 und damit auch senkrecht zu der Umfangsbewegung der Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 und der Zuführbewegung der Endlosbahn 205 ausgerichtet.
Aufgrund der beschriebenen Schrägstellung der Schneide 209 des Schneidmessers 203 zu der Schneide 208 des Ge- genmessers 204 gelangt das Schneidmesser 203 mit der Schneide 209 zu einer punktförmigen Kontaktanlage an der Schneide 208 des Gegenmessers 204 und durchtrennt dabei die daran anliegende Endlosbahn 205. Da die Schneide 208 des Gegenmessers 204 der Gegentrommel 202 mit einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit bewegt wird als die Schneide 209 des Schneidmessers 203 der Schneidtrommel 201, gleitet der punktförmige Kontakt K der Schneide 209 des Schneidmessers 203 an der Schneide 208 des Gegenmessers 204 in Längsrichtung der Schneide 208 des Gegenmes- sers 204 ab und durchtrennt dabei die Endlosbahn 205 in einer der Geometrie der Schneide 208 des Gegenmessers 204 entsprechenden Schnittlinie. Das Gegenmesser 204 der Gegentrommel 202 ist senkrecht zu der Längsrichtung der Endlosbahn 205 ausgerichtet, so dass durch den Schnitt ein Segment 207 mit einer senkrechten Schnittkante von der Endlosbahn 205 abgeschnitten wird. Der Schnitt erfolgt dabei nach dem Abscherprinzip in einem kontinuierlichen Schnitt quer zu der Längserstreckung der Endlosbahn 205, wodurch eine sehr saubere und formgenaue Schnittkante der Segmente 207 realisiert werden kann. Dabei bewirkt die Schrägstellung der Schneide 209 zu der Schneide 208 in der Schnittebene I in Verbindung mit der durch die unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten verwirklichten Relativbewegung der Schneiden 208 und 209 zueinander das seitliche Abgleiten der Schneide 209 des Schneidmessers 203 in dem punktförmigen Kontakt K an der Schneide 208 des Gegenmessers 204. Durch die Schrägstellung der Schneide 209 in der Schnittebene II wird das Abgleiten weiter auch unter einer Kompensation der durch die Kreisbewegung der Schneide 208 des Gegenmessers 204 bedingten Abstandsverringerung der Schneide 208 zu der Schneidtrommel 201 ermöglicht. Dabei ermöglicht die stromabwärts des Gegenmessers 204 vorgesehene Vertiefung 210, dass das Schneidmesser 203 der Schneidtrommel 201 während der Schneidbewegung stromabwärts zu dem Gegenmesser 204 radial nach innen durch die gedachte Verlängerung der Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 eintauchen kann. Damit ergibt sich ein senkrechter Schnitt durch die Endlosbahn 205, welcher durch einen auf einer gekrümmten Schnittline im Raum verlaufenden Schnittpunktes K realisiert ist, wobei die Schnittlinie durch eine Kombination einer Bewegung quer zu der Endlosbahn 205 und einer Bewegung auf einem Kreisbogenabschnitt verwirklicht ist. Der Kreisbogenabschnitt der Schnittbewegung entspricht dem Drehwinkel der Gegentrommel 202 beginnend von dem ersten Schnittkontakt der Endlosbahn 205 bis zu dem vollständigen Schnitt der Endlosbahn 205. Durch das Eintauchen des abgeschnittenen Endes des Segmentes 207 werden die Schnittkanten des abgeschnittenen Segmentes 207 und des Endes der an dem Gegenmesser 202 noch anliegenden Endlosbahn 205 räumlich voneinander getrennt, wodurch es ermöglicht wird, die Schnittflächen durch eine Absaugung gezielter zu säubern. Außerdem wird an dem Gegenmesser 204 anhaftender Schneidstaub nicht an der Materialkante des Segmentes 207 abgestreift, und die Messerreinigung der Schneidmesser 203 und der Gegenmesser 204 kann in einer maximalen Entfernung bevorzugt an einer um 180 Grad gedrehten Stellung der Gegentrommel 202 und der Schneidtrommel 201 erfolgen, ohne die Endlosbahn 205 zu verschmutzen.
Da die beiden Schneiden 208 und 209 während der Schnittbewegung in dem punktförmigen Kontakt K aneinander anliegen, ist ein Teil der Endlosbahn 205 bis zu dem vollständigen Schnitt über die Schnittlinie hinweg immer noch verbunden. Ferner liegt die Endlosbahn 205 nach dem Schnitt mit ihrem freien Ende an der Außenseite des Gegenmessers 204 an, welche stufenlos in die Mantelfläche 214 der Gegentrommel 202 übergeht. Dieses freie Ende der Endlosbahn 205 bildet dann das zweite Ende des nachfolgend geschnittenen Segmentes 207.
Der Schnitt der Segmente 207 ist hier mit einer senkrecht zu der Endlosbahn 205 und parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 202 gerichteten Schneide 208 des Gegenmessers 204 verwirklicht, was insofern von Vorteil ist, da dadurch erstens ein senkrechter Schnitt durch die Endlosbahn 205 realisiert werden kann und zweitens die an der Mantelfläche 214 anliegende Endlosbahn 205 nicht in sich um ihre Längsachse verdreht wird. Es ist aber auch denkbar, die Schneide 208 des Gegenmessers 204 in einem Winkel zu der Drehachse der Gegentrommel 202 in Bezug einer die Mantelfläche 214 tangierenden oder senkrecht schneidenden Ebene anzuordnen, sofern der Schnitt dies erfordert, oder der Schnitt dadurch weiter verbessert wird.
In der Figur 3.17 ist die Geometrie der Schneiden 208 und 209 in einem Schnitt entlang der Schnittebene I in Blickrichtung von oben zu erkennen. Die Schneiden 208 und 209 sind in einem ersten Winkel al von ca. 2 bis 5 Grad zueinander ausgerichtet und gelangen dadurch während der nachfolgenden Umlaufbewegung in dem Punktförmigen Kontakt K zur Anlage aneinander. In der Figur 3.16 ist der zweite Winkel ß zu erkennen, welcher hier ebenfalls ca. 2 bis 5 Grad beträgt. Die Schneiden 208 und 209 gelangen dadurch zuerst an einer Seite in dem punktförmigen Kontakt K zur Anlage aneinander. Während der weiteren Umlaufbewegung der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 gleitet die Schneide 209 des Schneidmessers 203 an der Schneide 208 des Gegenmessers 204 ab und führt dabei die Schnittbewe- gung der Endlosbahn 205 aus, wobei durch den zweiten Winkel ß der sich dabei verändernde Abstand der Schneiden 208 und 209 kompensiert wird.
Die Drehbewegungen der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 sind so aufeinander abgestimmt, dass die beiden Schneiden 208 und 209 während des Umlaufens nach dem oben beschriebenen Verlauf zu einem punktförmigen Kontakt K zur Anlage aneinander gelangen und die Endlosbahn 205 schneiden. Der Schnittvorgang erfordert zwingend einen Kontakt, da die Abscherbewegung ansonsten unterbrochen werden kann oder nicht sauber ausgeführt wird, wodurch die Schnittqualität der Segmente 207 verschlechtert werden würde. Damit dieser Kontakt nicht verlorengeht, ist die Bewegung der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 in Verbindung mit der Ausrichtung und Anordnung der Scheiden 208 und 209 so ausgelegt, dass das Schneidmesser 203 mit einer Überdrückung U zur Anlage an der Schneide 208 des Gegenmessers 204 gelangt, wie in der Figur 3.3 zu erkennen ist. Das Schneidmesser 203 übt dadurch einen Druck auf das Gegenmesser 204 und umgekehrt aus. Die Überdrückung U führt selbstverständlich nicht dazu, dass das Gegenmesser 204 mit seiner Schneide 208 in die Schneide 209 des Schneidmessers 203 eindringt, wie dies in der Figur 3.3 gezeigt ist. Die Darstellung soll nur das Prinzip der Überdrückung U anschaulicher machen. Stattdessen wird das Schneidmesser 203 und oder das Gegenmesser 204 unter Ausnutzung seiner federnden Eigenschaften leicht weggedrückt, wodurch im Übrigen auch der punktförmige Kontakt K etwas verlängert wird. In der Figur 3.4 ist ein Verlauf der Überdrückung U über dem Drehwinkel 8 der Gegentrommel 202 für eine Schnittbreite der Endlosbahn von 100 mm zu erkennen; K(8) bezeichnet hier den Schnittweg, während der Kontaktpunkt K beim Schneiden über die Breite der Endlosbahn läuft. Ferner ist die Überdrückung U relativ zu der Schnittbreite der Endlosbahn 205 zu erkennen. Der Drehwinkel 8 = 0 Grad in den Diagrammen entspricht dem Beginn der Schnittbewegung. Die Überdrückung U steigt zu Beginn der Schnittbewegung in einem konvexen Verlauf bis zu einem Maximum an und fällt dann wieder steil ab.
Die Überdrückung U führt zu einer elastischen Bewegung des Schneidmessers 203 und des Gegenmessers 204 und kann im Extremfall zu einem Messerbruch oder einer Beschädigung einer der Schneiden 208 oder 209 führen, sofern dabei die plastische Verformungsgrenze lokal überschritten wird. Um diesem Effekt entgegenzutreten, können die Schneiden 208 und 209 oder auch nur eine der Schneiden 208 oder 209 leicht konkav also nach innen gekrümmt sein, wobei die konkave Form idealerweise der Negativform der gemessenen konvexen Überdrückung U entspricht. Durch diese konkave Form der Schneiden 208 oder 209 kann das Maximum der Überdrückung U reduziert und im Idealfall egalisiert werden, ohne dass der Kontakt der Schneiden 208 und 209 während des Schnittvorganges verlorengeht. In der Folge können die auf die Schneiden 208 und 209 wirkenden Kräfte reduziert und damit die Schadenswahrscheinlichkeit des Schneidmessers 203 und des Gegenmessers 204 verringert werden. Ferner kann der Brach der Schneidmesser 203 und der Gegenmesser 204 bzw. deren Schneiden 208 und 209 auch durch die Verwendung eines federnden Werkstoffs für die Schneidmesser 203 und Gegenmesser 204 vermieden werden, so dass diese zumindest geringfügig nachgeben können.
In der Figur 3.5 ist eine Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der an den Gegenmessem 204 stromaufwärts zu der Drehbewegung der Gegentrommel 202 jeweils eine Vertiefung 210 angeordnet ist, so dass die freie Schneide 208 des Gegenmessers 204 an der stromaufwärts angeordneten Seite des Gegenmessers 204 angeordnet ist. Die Schneidmesser 203 der Schneidtrommel 201 sind hier so angeordnet, dass ihre freien Schneiden 209 stromabwärts zu der Drehrichtung der Schneidtrommel 201 angeordnet sind. Der Schnittvorgang erfolgt hier dadurch, indem die Schneidtrommel 201 mit den Schneidmessem 203 und den daran angeordneten Schneiden 209 zu einer höheren Umfangsgeschwindig- keit angetrieben wird als die Gegenmesser 204 der Gegentrommel 202, so dass das Schneidmesser 203 mit seiner Schneide 209 an der Schneide 208 des jeweiligen Gegenmessers 204 abgleitet und die Endlosbahn 205 nach dem oben beschriebenen Prinzip schneidet. Ferner sind die Schneidmesser 203 der Schneidtrommel 201 durch Federn 215 federnd gelagert, so dass die zwischen den Schneiden 208 und 209 wirkenden Schnittkräfte reduziert werden, indem die Schneidmesser 203 eine Ausweichbewegung ausführen können. Hierdurch können steifere Schneidmesser 203 verwendet werden, ohne dass die Schadenswahrscheinlichkeit in Form eines Messerbruches vergrößert wird. Durch die federnde Lagerung der Schneidmesser 203 kann die oben beschriebene Überdrückung U der Schneiden 208 und 209 verringert werden, ohne dass sie ihren Kontakt verlieren. Vielmehr stehen durch die vorgesehene Federkraft der Federn 215 und deren Anordnung weitere Auslegungsparameter zur Verfügung, um den Schnittvorgang zu beeinflussen. Sofern die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 von verschiedenen Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander angetrieben werden, ist es auch möglich, die Antriebsbewegung der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 in Abhängigkeit von den wirkenden Schnittkräften zu steuern. Dadurch kann das Überschreiten einer vorbestimmten Schnittkraft und ein dadurch bedingter möglicher Messerbruch verhindert werden. Die unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten der Schneiden 208 und 209 ist hier mit identischen Drehzahlen und unterschiedlichen Schnittkreis- durchmessem der Schneiden 208 und 209 verwirklicht. Sofern die Schneidtrommel 201 und die Gegentrommel 202 mit unterschiedlichen Antriebseinrichtungen also mit Einzelantrieben angetrieben werden, wäre es auch denkbar, die Drehzahl der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 unterschiedlich und individuell zu steuern und dadurch zusätzlich die Relativgeschwindigkeiten der Schneiden 208 und 209 während des Schnittvorganges zu steuern bzw. herbeizuführen. Insbesondere kann dadurch die Überdrückung U der Schneiden 208 und 209 so gesteuert werden, dass die Belastung der Schneiden 208 und 209 verringert und ein möglicher Messerbruch vermeiden wird.
In der Figur 3.6 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Gegentrommel 202 und des Gegenmessers 204 des in den Figuren 3.1 und 3.2 gezeigten Ausführungsbeispiels gezeigt. Die Vertiefung 210 in der Anlagefläche 219 ist so geformt, dass ihre Grundfläche 217 in Umfangsrichtung der Gegentrommel 202 eine größere Länge 221 aufweist, als der durch die Vertiefung 210 radial außen unterbrochene Abschnitt 220 der Anlagefläche 219. Damit kann das von der Endlosbahn 205 abgeschnittene Segment 207 aus der gezeigten oberen Stellung in die Vertiefung 210 eintauchen, ohne dass es dabei mit seiner freien Stirnseite 218 die Seitenfläche des Gegenmessers 204 berührt bzw. an dieser abstreift. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung des Segmentes 207 verringert, und es kann ein schonender Schnitt der Segmente 207 ermöglicht werden. Ferner kann dadurch eine Verschmutzung des geschnittenen Segmentes mit Schneidpartikeln vermieden werden.
In der Fig. 3.7 ist an dem Gegenmesser 204 zusätzlich ein die Vertiefung 210 in das Gegenmesser 204 hinein erweiternder Hinterschnitt 216 vorgesehen, durch welchen der Freiraum zwischen der freien Stirnseite 218 des abgetrennten Segmentes 207 und der Seitenfläche des Gegenmessers 204 zur Vermeidung eines Kontaktes des Segmentes 207 mit dem Gegenmesser 204 beim Eintauchen in die Vertiefung 210 weiter vergrößert werden kann.
In den Figuren 3.8 und 3.9 ist die Gegentrommel 202 jeweils in zwei verschiedenen Ausführungsformen mit einer Übemahmetrommel 222 mit jeweils einem Segment 207 auf der Gegentrommel 202 und einem von der Übemahme- trommel 222 übernommenen Segment 207 zu erkennen. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 3.8 ist die Vertiefung 210 in Bezug zu der Drehbewegung der Gegentrommel 202 stromaufwärts zu dem Gegenmesser 204 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figur 3.5 angeordnet, so dass sich ein vergrößerter Abstand Al stromaufwärts des Gegenmessers 204 zu der Übemahmetrommel 222 für die Übernahme der Segmente 207 von der Übemahmetrommel ergibt. In der Figur 3.9 ist die Vertiefung 210 in Bezug zu der Drehbewegung der Gegentrommel 202 stromabwärts zu dem Gegenmesser 204 entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Figuren 3.1 und 3.2 angeordnet. Wie bereits oben beschrieben, hegen die Enden der Segmente 207 aufgrund des vorangehenden Schnittes der Endlosbahn 205 an der Außenfläche des Gegenmessers 204 der Gegentrommel 202 an und werden ausgehend von diesem Ende von der Übernahmetrommel 222 übernommen. Aufgrund dieser Anordnung ergibt sich für die Übernahme der Segmente 207 ein wesentlich geringerer zu überwindender Abstand Al zwischen der Außenfläche des Gegenmessers 204, an dem das Ende des Segmentes 207 anliegt, und der Übemahmetrommel 222, wodurch die Übernahme der Segmente 207 an sich prozesssicherer und einfacher gestaltet werden kann. Aufgrund dieses geringeren Abstandes Al kann insbesondere die vorbestimmte Ablageposition der Segmente 207 auf der Übemahmetrommel 222 reproduzierbarer und genauer eingehalten werden.
Wie in der Figur 3.10 zu erkennen ist, führt der Schnitt der Endlosbahn 205 zwischen dem Schneidmesser 203 und dem Gegenmesser 204 dazu, dass die Endlosbahn 205 an einer Seite, hier der vorderen Seite, zuerst durchtrennt wird und damit kurzzeitig mit dem bereits geschnittenen Abschnitt frei in der Luft hängt. Dadurch besteht die Gefahr, dass das Schneidmesser 203 der Schneidtrommel 201 oder das Schneidmesser 204 der Gegentrommel 202 unkontrolliert mit diesem frei hängenden Abschnitt kollidiert und dadurch diesen beschädigt. Zur Vermeidung dieses Nachteils sind gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 3.11 in der Grundfläche 217 der Vertiefung 210 mehrere mit Unterdrück beaufschlagbare Druckluftöffnungen 211 vorgesehen, welche den bereits geschnittenen Abschnitt der Endlosbahn 205 bzw. des Segmentes 207 zur Anlage an die Grundfläche 217 ansaugen und damit aktiv aus der Schneidzone wegbewegen. Dadurch kann ein Kontakt des abgeschnittenen Abschnittes des Segmentes 207 mit dem in die Vertiefung 210 eintauchenden Schneidmesser 203 der Schneidtrommel 201 verhindert werden. Die Druckluftöffnungen 211 können dabei alle gleichzeitig mit Unterdrück beaufschlagt werden. Es ist aber auch denkbar, die Druckluftöffnungen 211 gesteuert in einer zeitlichen Abfolge mit Unterdrück zu beaufschlagen. So können die Druckluftöffnungen 211 zum Beispiel so mit Unterdrück beaufschlaget werden, dass die Druckluftöffnungen 211 entsprechend des Schnittvorganges der Endlosbahn 205 mit Unterdrück beaufschlagt werden, indem zuerst die Druckluftöffnung 211 mit Unterdrück beaufschlagt wird, welche an dem zuerst durchtrennten Rand der Endlosbahn 205 angeordnet ist, und dann die weiteren Druckluftöffnungen 211 zeitlich versetzt in einer sukzessiven Abfolge mit Druckluft beaufschlagt werden. Die Druckluftöffnungen 211 werden damit ausgehend von einem Rand nacheinander, dem sich seitlich bewegenden Schnittpunkt K nachfolgend mit Druckluft beaufschlagt, so dass ausschließlich der bereits abgeschnittene Abschnitt der Endlosbahn 205 bzw. des Segmentes 207 mit Unterdrück beaufschlagt und an die Grundfläche 217 der Vertiefung 210 angesaugt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die Endlosbahn 205 durch die Unterdruckbeaufschlagung unkontrolliert eingerissen wird, bevor sie geschnitten wird.
Wie in der Figur 3.12 zu erkennen ist, kann zusätzlich eine Absaugeinrichtung 223 vorgesehen sein, welche den durch das Schneiden der Endlosbahn 205 entstehenden Schneidstaub absaugt. Dabei können auch die in der Vertiefung 210 vorgesehenen Druckluftöffnungen 211 zum Absaugen des Schneidstaubes genutzt werden. Die Absaugeinrichtung 223 kann mehrere oder einzeln an den markierten Stellen vorgesehene Säugöffnungen umfassen, welche zudem so positioniert sein können, dass die durch die Drehbewegungen der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 erzeugten Luftströmungen den Transport des Schneidstaubes zu den Säugöffnungen hin unterstützen. Die Absaugeinrichtungen 223 werden mit der Schneidtrommel 201 oder der Gegentrommel 202 mitbewegt und sind dann über eine Schnittstelle mit einer stationären Absaugeinrichtung 223 verbunden. Es ist auch denkbar, ausschließlich eine stationäre Absaugein- richtung 223 vorzusehen, welche dann so gerichtet ist, dass sie den entstehenden Schneidstaub lokal von einer definierten Schneidstelle der Schneidvorrichtung absaugt, wobei die Drehbewegungen der Schneidtrommel 201 und der Gegentrommel 202 wieder eine zusätzliche Förderwirkung für den Schneidstaub zu der Absaugeinrichtung 223 aufweisen können.
In der Figur 3.13 ist ein weiterentwickeltes Ausführungsbeispiel zu erkennen, bei dem in der Vertiefung 210 zusätzlich eine Schwenkelement 224 vorgesehen ist. Das Schwenkelement 224 ist an seinem von dem Gegenmesser 204 entfernteren Ende schwenkbar um eine parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 202 ausgerichteten Schwenkachse schwenkbar gelagert und ragt mit seinem freien verschwenkbaren Ende in die Vertiefung 210. Das Schwenkelement 224 ist während des Schnittvorganges in die Vertiefung 210 hinein verschwenkt, so dass die Schnittkanten mit den oben beschriebenen Vorteilen getrennt werden und der Schnittvorgang entsprechend des oben beschriebenen Ablaufes erfolgen kann. Das Schwenkelement 224 wird dann erst bei dem weiteren Umlaufen der Gegentrommel 202 bis zum Erreichen der in der Figur 3.14 gezeigten Übergabestellung gegenüber der Gegentrommel 202 um eine parallel zu der Drehachse der Gegentrommel 202 gerichtete Schwenkachse mit seinem freien Ende radial nach außen verschwenkt. Hierdurch kann der zu überwindende Abstand Al zur Übernahme der Segmente 207 von der Übemahmetrommel 222 mit den vorangehend beschriebenen Vorteilen verringert werden. Derselbe Vorteil kann auch durch ein an der Übemahmetrommel 222 vorgesehenes Schwenkelement 224 erreicht werden, wie in der Figur 3.15 zu erkennen ist.
Die Schneiden 208 und 209 der Schneidmesser 203 und des Gegenmessers 204 können durch separate oder auch eine zentrale Heizeinrichtung auf eine Temperatur von ca. 600 Grad Celsius aufheizbar sein, wodurch die Schnittqualität weiter verbessert werden kann. Es ist aber auch denkbar, die Schneiden 208 und 209 in Abhängigkeit von dem Werkstoff der zu schneidenden Segmente 207 auf eine niedrigere Temperatur aufzuheizen, sofern dies für den Schnitt erforderlich ist oder ausreicht. In jedem Fall kann durch eine Kombination des mechanischen Schneidens durch das oben beschriebene Abgleiten der Schneiden 208 und 209 in Verbindung mit dem Aufheizen der Schneiden ein verbessertes thermomechanisches Schneiden der Segmente 207 verwirklicht werden.
4 Aspekt der Erfindung: Teilungsänderung
Vorteilhafte Ausführungsformen einer Vereinzelungsvorrichtung 301 zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten 306 für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn 305 gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren 4.1 bis 4.17 beschrieben. In diesen Ausführungsbeispielen ist der Teilungsän- demngskörper als Teilungsändemngstrommel 303, der Schneidkörper als Schneidtrommel und der Transportkörper als Transporttrommel ausgebildet.
In der Figur 4.1 ist eine Vereinzelungsvorrichtung 301 mit einer Schneidvorrichtung 302, einer Teilungsänderungstrommel 303 und einer Übemahmevorrichtung 304 zu erkennen, welcher eine Endlosbahn 305 aus Anodenmaterial, Kathodenmaterial oder Separatormaterial zur Herstellung von Energiezellen oder Energiespeichem zugeführt wird. Die Energiezellen oder Energiespeicher werden z.B. in Landfahrzeugen, Schiffen, Luftfahrzeugen oder auch stationär betriebenen Einrichtungen wie z.B. Photovoltaikanlagen verwendet und dienen der Speicherung und/oder Umwandlung von elektrischer Energie in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen, welche zum Betrieb von elektrischen Antriebsaggregaten genutzt wird. Dies können z.B. Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb sein. Die Endlosbahn 305 wird der Schneidvorrichtung 302 zugeführt, welche hier als eine Schneidtrommel mit einer Mehrzahl von Gegenmessem 311 und auf den Umfang der Schneidtrommel gerichteten Schneidmessem 310 ausgebildet ist. Die Endlosbahn 305 wird von der als Schneidtrommel ausgebildeten Schneidvorrichtung 302 in einer rotatorischen Transportbewegung erfasst und weiter zu der Teilungsändemngstrommel 303 zugeführt. Dabei wird die Endlosbahn 305 auf der Schneidvorrichtung 302 mittels der Schneidmesser 310 durch ein Abscheren an den Gegenmessem 311 in Segmente 306 mit einer vorbestimmten Länge geschnitten, welche den eingangs unter Bezugnahme aufFigur 1.1 beschriebenen Anoden 93, Kathoden 95 oder Separatoren 92, 94 in den Monozellen 91 oder auch Verbundelementen von Anoden 93 mit Separatoren 92, 93 Kathoden 95 mit Separatoren 92, 93 oder den Monozellen 91 selbst entsprechen. Die Segmente 306 liegen nach dem Schneiden der Endlosbahn 305 an der Mantelfläche der Schneidtrommel an und werden z.B. mittels Unterdrucks an der Mantelfläche der Schneidtrommel gehalten. Ferner liegen die Segmente 306 unmittelbar, d.h. ohne einen Abstand oder mit einem nur sehr geringen Abstand aneinander an und sind nur durch die Trennschnitte voneinander getrennt. Die Segmente 306 werden dann auf der Schneidtrommel durch die Drehbewegung bis zu einer Übemahmestelle U 1 transportiert und in der Übemahmestelle U 1 von der Teilungsändemngstrommel 303 übernommen. Alternativ kann statt der Schneidtrommel auch eine Schneidvorrichtung 302 verwendet werden, in welcher die Endlosbahn 305 und/oder die Segmente 306 geschnitten und der Teilungsändemngstrommel 303 in einer geraden also ebenen Zuführbewegung zugeführt werden. Ferner kann die Schneidvorrichtung 302 zur Verwirklichung unterschiedlicher Führungsbahnen der Endlosbahn 305 oder der Segmente 306 auch eine beliebig gekrümmte oder umgelenkte Zuführbewegung umfassen, wichtig ist lediglich, dass die bereits geschnittenen Segmente 306 in einer unmittelbaren oder einer möglichst dichten Anlage aneinander in die Übemahmestelle U 1 zugeführt werden.
Die Teilungsändemngstrommel 303 umfasst einen Trommelgrundkörper 307 und mehrere radial außen an dem Trommelgrundkörper 307 angeordnete Transportsegmente 308, wie auch in der vergrößerten Darstellung der Figur 4.2 zu erkennen ist. Die Teilungsändemngstrommel 303 wird durch eine nicht dargestellte, mit dem Trommelgrundkörper 307 in einer Drehverbindung stehende Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung in Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn angetrieben. Dazu kann als Antriebseinrichtung ein Elektromotor vorgesehen sein, welcher den Trommelgrundkörper 307 unmittelbar oder über ein Getriebe antreibt. Die Transportsegmente 308 sind radial beweglich an dem Trommelgrundkörper 307 gehalten und weisen an ihrer Außenseite jeweils eine gekrümmte Oberfläche mit einem in Bezug zu der Drehachse Dl des Trommelgrundkörpers 307 identischen Radius auf, so dass sie in der an den Trommelgrundkörper 307 herangezogenen Stellung eine im Querschnitt kreisförmige, zylindrische Mantelfläche der Teilungsändemngstrommel 303 mit einem Radius RI bilden. Die Transportsegmente 308 weisen an ihrer Radialaußenseite eine Übemah- mefläche 309 mit einer in Umfangsrichtung der Teilungsändemngstrommel 303 gerichteten Länge auf, welche der Länge der von der Endlosbahn 305 abgeschnittenen Segmente 306 entspricht. Die Transportsegmente 308 können im Bereich ihrer Übemahmeflächen 309 mit Druckluftöffnungen versehen sein, welche zum Übernehmen und Halten der Segmente 306 mit Unterdrück beaufschlagbar sind.
Ferner ist eine nicht dargestellte Steuerungseinrichtung vorgesehen, welche die nachfolgend noch näher erläuterte Bewegung der Transportsegmente 308 während des Umlaufens von der Übemahmestelle Ul zu einer Übergabestelle U2 steuert. Die Steuemngseinrichtung kann eine gegenüber dem drehenden Trommelgrundkörper 307 stillstehende Steuerkurve sein, an welcher die Transportsegmente 308 mit jeweils einem nicht dargestellten Steueransatz anliegen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung der Transportsegmente 308 auch mit Aktuatoren durch eine elektrische Ansteue- mng gesteuert werden. Die Bewegung der Transportsegmente 308 an dem Trommelgrundkörper 307 wird so gesteuert, dass die Transportsegmente 308 beim Durchlaufen durch die Übemahmestelle Ul an den Trommelgrundkörper 307 herangezogen sind und dabei in Umfangsrichtung mit einem sehr kleinen Abstand, vorzugsweise unmittelbar, aneinander anliegen. Dabei entspricht der Radius der Außenfläche der Transportsegmente 308 in der Übemahmestelle U 1 dem Radius RI . Die vorgeschnittenen Segmente 306 werden in der Übemahmestelle Ul in einer unmittelbaren aneinander anliegenden Anordnung oder in einer Anordnung mit sehr kleinen Abständen von der Schneidvorrichtung 302 zugeführt und von den Transportsegmenten 308 der Teilungsändemngstrommel 303 übernommen. Dabei ist die Drehbewegung der Teilungs- ändemngstrommel 303 und die Bewegung der Transportsegmente 308 gegenüber der Zuführbewegung der Schneidvorrichtung 302 in diesem Fall gegenüber der Drehbewegung der Schneidtrommel derart synchronisiert, dass die Trennschnitte zwischen den Segmenten 306 und die Trennstellen der Transportsegmenten 308 in der Übemahmestelle U 1 idealerweise Zusammentreffen, so dass jeweils ein Segment 306 von einem Transportsegment 308 übernommen wird. Ausgehend von der Übemahmestelle U 1 werden die Transportsegmente 308 während der weiteren Drehbewegung der Teilungsändemngstrommel 303 radial nach außen ausgefahren. Dabei werden die Abstände A zwischen den Transportsegmenten 308 und den daran gehaltenen Segmenten 306 vergrößert. Die Segmente 306 werden dadurch praktisch auseinandergezogen und vereinzelt. Die beabstandeten Segmente 306 werden dann in der Übergabestelle U2 auf einem größeren Radius R2 mit vergrößerten Abständen A von einer nachfolgenden Übemahmevorrichtung 304 übernommen und abtransportiert. Die Übemahmevorrichtung 304 ist hier als eine Transporttrommel gebildet, welche wiedemm zu einer entgegen der Drehrichtung der Teilungsändemngstrommel 303 gerichteten Drehbewegung angetrieben wird. Es ist aber ebenso denkbar, als Übemahmevorrichtung 304 eine Vorrichtung vorzusehen, in welcher die vereinzelten und beabstandeten Segmente 306 in einer ebenen oder anderweitig gekrümmten Bewegungsbahn abgeführt werden. Grundsätzlich können bei der Auslegung der Schneidvorrichtung 302 und der Übemahmevorrichtung 304 beliebige Bewegungsbahnen vorgesehen sein, welche individuell an die geometrischen Vorgaben der übergeordneten Anlage angepasst sein können.
In der Figur 4.3 sind die Endlosbahn 305 und die davon abgeschnittenen Segmente 306 isoliert zu erkennen. Die Endlosbahn 305 wird der Schneidvorrichtung 302 zugeführt und in der Schneidvorrichtung 302 geschnitten. Dabei liegen die Segmente 306 in der Schneidvorrichtung 302 noch unmittelbar aneinander an, weshalb hier noch keine Abstände zu erkennen sind. Erst nach der Übernahme der Segmente 306 von der Teilungsändemngstrommel 303 werden die Abstände A zwischen den Segmenten 306 vergrößert, bis die Segmente 306 mit ihren vergrößerten Abständen A von der Übemahmevorrichtung 304 übernommen werden.
In der Figur 4.4 ist eine alternative Ausführungsform der Vereinzelungsvorrichtung 301 zu erkennen, bei der die Transportsegmente 308 der Teilungsändemngstrommel 303 nicht in radiale Richtung, sondern stattdessen in Umfangsrichtung des Trommelgrundkörpers 307 bewegt werden. Die Transportsegmente 308 werden dabei ausgehend von der Übemahmestelle Ul in Drehrichtung des Trommelgrundkörpers 307 beschleunigt, wodurch die Abstände A zwischen den Transportsegmenten 308 und zwischen den daran gehaltenen Segmenten 306 vergrößert werden. Die Segmente 306 werden damit in gleicher Weise wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 4.1 in der Übemahmestelle U 1 mit einem sehr geringen Abstand oder in einer unmittelbar aneinander anliegenden Anordnung von der Schneidvorrichtung 302 an die Teilungsändemngstrommel 303 übergeben und in der Übergabestelle U2 in einer Anordnung mit vergrößerten Abständen A an die Übemahmevorrichtung 304 bevorzugt mit einer in Bezug zu der Geschwindigkeit in der Übemahmestelle U 1 erhöhten oder gleichen Geschwindigkeit in der Übergabestelle U2 übergeben. Damit die Transportsegmente 308 nach dem Durchlaufen der Übergabestelle U2 anschließend in der Übemahmestelle U 1 wieder mit den geringeren Abständen oder unmittelbar aneinander anliegen, werden diese nach der Übergabe der Segmente 306 an die Übemah- mevorrichtung 304 gegenüber der Drehbewegung des Trommelgrundkörpers 307 wieder verzögert, wodurch sich die Abstände A bis zum Erreichen der Übemahmestelle U 1 wieder verringern.
Beide Bewegungsabläufe der Transportsegmente 308 führen zu einer Vergrößerung der Abstände A zwischen den Transportsegmenten 308 selbst und den auf den Transportsegmenten 308 transportierten Segmenten 306 wie oben beschrieben. Selbstverständlich können die Bewegungsabläufe auch kombiniert werden, sofern die Abstandsvergrößerung z.B. noch größer ausgeführt werden soll oder dadurch günstigere Verhältnisse für die Übergabe der Segmente 306 in der Übergabestelle U2 verwirklicht werden können.
Der Vorteil der beschriebenen Vereinzelungsvorrichtungen 301 besteht darin, dass die Segmente 306 in einem ersten Schritt in der Schneidvorrichtung 302 von der Endlosbahn 305 geschnitten werden, welche hinsichtlich des Schnittvorganges für sich optimiert werden kann. Die Segmente 306 werden dann bereits in geschnittener Form von der Teilungsänderungstrommel 303 in der Übemahmestelle U 1 übernommen und werden durch einen synchronisierten Bewegungsablauf der Schneidvorrichtung 302 und der Teilungsändemngstrommel 303 jeweils genau auf eines der Transportsegmente 308 aufgelegt. Da der Schnitt der Segmente 306 nicht mehr auf der Teilungsändemngstrommel 303 erfolgt, kann die Umlaufbewegung der Transportsegmente 308 von der Übemahmestelle U 1 bis zu der Übergabestelle U2 und wieder zurück ausschließlich zu einer Vergrößemng der Abstände A durch eine entsprechende Bewegung der Transportsegmente 308 genutzt werden. Je nach der Auslegung der Teilungsändemngstrommel 303 und der Steuemng des Bewegungsablaufes der Transportsegmente können dabei Umfangswinkel von 180 Grad und mehr genutzt werden. Eine gegenüberliegenden Anordnung der Übemahmestelle U 1 und der Übergabestelle U2 in einem Winkel von 180 Grad hat jedoch den Vorteil, dass zur Vergrößemng der Abstände A von der Übemahmestelle Ul zu der Übergabestelle U2 und der nachfolgenden Verkleinerung der Abstände A von der Übergabestelle U2 zu der Übemahmestelle U 1 jeweils derselbe Umfangswinkel zur Verfügung steht, wodurch wiedemm die maximalen Relativgeschwindigkeiten der Transportsegmente 308 zu dem Grundkörper 307 der Teilungsändemngstrommel 303 auf ein Minimum reduziert werden können.
Da die Segmente 306 nachfolgend zu Herstellung der Energiezellen in einem nächsten Schritt zu den Mono zellen 91 gestapelt werden, können in einer Anlage nach der Figur 4.5 bevorzugt zwei oder mehr Vereinzelungsvorrichtungen 301 vorgesehen werden, welche Segmente 306 in Form von Anoden 93, Kathoden 95 oder auch die Separatoren 92, 94 transportieren und vor der Weiterverarbeitung nach dem oben beschriebenen Prinzip vereinzeln. Die Segmente 306 werden dann in parallel angeordneten Vereinzelungsvorrichtungen 301 aus jeweils einer Endlosbahn 305 geschnitten und unter Vergrößemng ihrer Abstände A vereinzelt und dann mittels einer Verbundeinrichtung 370 zu den Monozellen 91 aufeinandergestapelt.
Ferner können die beabstandete Segmente 306 bevorzugt die Anoden 93 oder Kathoden 95 der Energiezellen sein, welche dann in ihrer durch die Vereinzelungsvorrichtung 301 geschaffenen beabstandeten Anordnung auf eine Endlosbahn 305 eines Separatormaterials zur Bildung einer Verbundbahn aufgelegt werden. Dabei können zwei Vereinzelungsvorrichtungen 301 vorgesehen sein, wobei in einer ersten Vereinzelungsvorrichtung 301 die Anoden 93 und in einer zweiten Vereinzelungsvorrichtung 301 die Kathoden 95 unter Vergrößemng ihrer Abstände vereinzelt werden. Diese vereinzelten Anoden 93 und Kathoden 95 werden dann jeweils auf eine Endlosbahn 305 eines Separatormaterials zur Bildung zweier Verbundbahnen aufgelegt und mit diesen in einen Verbundverfahren laminiert. Nachfolgend werden diese Verbundbahnen dann in einer Verbundvorrichtung 370 zusammengeführt und durch einen weiteren Laminie- rungsprozess zu einer Doppelverbundbahn also einer übergeordneten Verbundeinheit miteinander verbunden. Anschließend werden die Monozellen 91 durch ein Schneiden der Doppelverbundbahn durch die durch die Abstände zwischen den Anoden 93 und zwischen den Kathoden 95 geschaffenen Lücken aus der Doppelverbundbahn gebildet. Dazu sind die zwischen den aufeinanderfolgenden Anoden 93 und den aufeinanderfolgenden Kathoden 95 geschaffenen bzw. vergrößerten Abstände von besonderer Bedeutung, da hierdurch ein Schneiden der Doppelverbundbahn zu den Monozellen 91 ermöglicht wird, ohne dass durch die Anoden 93 und/oder Kathoden 95 geschnitten werden muss.
Es ist auch denkbar, als Endlosbahn 305 bereits eine Bahn aus zwei Separatorbahnen und dazwischen liegenden beab- standeten Anoden und Kathoden gemäß dem Aufbau einer Monozelle 91 oder aus zwei Separatorbahnen mit dazwischen angeordnete Anoden 93 gemäß dem Aufbau der Abschlusszelle 96 zuzuführen. Die Segmente 306 wären dann die mittels der Schneideinrichtung 310 geschnittenen Monozellen 91 oder Abschlusszellen 96, welche dann in gleicher Weise auf der Teilungsänderungstrommel 303 zu größeren Abständen untereinander vereinzelt werden. Die Monozellen 91 und die Abschlusszellen 96 können dann mit den vergrößerten Abständen einfacher gehandhabt und insbesondere gestapelt werden. Zum Schneiden und Vereinzeln der Segmente 306 wäre dann nur eine einzige Vereinzelungsvomch- tung 301 erforderlich.
In der erfindungsgemäßen Anlage der Figur 4.5 sind zwei Vereinzelungsvomchtungen 301 mit einer Verbundvorrichtung 370 vorgesehen. Der in der Darstellung linken Vereinzelungsvomchtung 301 wird eine Endlosbahn 305 aus Elektrodenmaterial zugeführt, welche dann gemäß dem oben beschriebenen Ablauf in der Vereinzelungsvorrichtung 301 in Segmente 306 geschnitten wird, die ihrerseits dann zu größeren Abständen vereinzelt werden und von der Übernahme- Vorrichtung 304 auf ein Transportband 372 aufgelegt werden. Anschließend wird eine weitere Endlosbahn 305 aus einem Separatormaterial auf die auf dem Transportband 372 transportierten Segmente 306 aufgelegt, wodurch die Segmente 306 dann in ihrer beabstandeten Anordnung mit der Endlosbahn 305 zu einer ersten Formation fixiert und durch die Ausübung von Druck oder bevorzugt durch ein Verbindungsverfahren zueinander fixiert werden. Die Zuführung der Endlosbahn 305 und die Zuführung der auf dem Transportband 372 aufliegenden Segmente 306 bildet hier eine erste Verbundvorrichtung 373 der Verbundvorrichtung 370 der Anlage, in welcher die geschnittenen Segmente 306 mit der Endlosbahn 305 zu einer ersten Formation fixiert werden. Die erste Formation ermöglicht dann eine weitere Verarbeitung der Endlosbahn 305 mit den daran anliegenden Segmenten 306. Gleiches gilt für die in der Darstellung rechte Vereinzelungsvorrichtung 301. Dabei ist die Zuführung der Endlosbahnen 305 und das Auflegen der Endlosbahnen 305 auf die Segmente 306 von besonderer Bedeutung, da hierdurch ein kontinuierliches, endloses Verbundverfahren mit einer sehr hohen Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht wird.
In der dargestellten Anlage sind zwei Vereinzelungsvorrichtungen 301 vorgesehen. Ferner ist in der übergeordneten Verbundvorrichtung 370 eine zweite Verbundvorrichtung 374 vorgesehen, in welcher die von den ersten Verbundvorrichtungen 373 abgeführten ersten Formationen der geschnittenen Segmente 306 oder der Endlosbahnen 305 mit den daran angeordneten Segmenten 306 zu einer zweiten Formation in Form einer Endlosbahn 305 aus Monozellen 91 miteinander verbunden werden, welche dann nachfolgend in einer weiteren Vereinzelungsvorrichtung 301 geschnitten und beabstandet werden können. Die Segmente 306 wären in diesem Fall viertägige Monozellen 91 nach dem oben beschriebenen Aufbau. Die zweite Verbundvorrichtung 374 kann dabei insbesondere ein thermomechanische Verbindungseinheit umfassen, in welcher die Lagen der Endlosbahnen 305 mit den daran bzw. dazwischen angeordneten Segmenten 306 durch Laminieren miteinander verbunden werden. Es wäre aber auch denkbar die in der zweiten Ver- bundvorrichtung 374 gebildete zweite Formation allein durch die Ausübung von Druck zu fixieren und einem nachge- ordneten Bearbeitungsprozess zuzuführen.
Der Begriff zweite Verbundvorrichtung 374 setzt nicht zwingend das Vorhandensein der ersten Verbundvorrichtung 373 voraus. Sofern keine erste Verbundvorrichtung 373 vorhanden ist, würden die von den beiden Vereinzelungsvorrichtungen 301 zugeführten Segmente 306 dann in der zweiten Verbundvorrichtung 374 zu der zweiten Formation fixiert, ohne vorher zu einer ersten Formation fixiert zu werden. Der Begriff zweite Verbundvorrichtung 374 dient lediglich der begrifflichen Unterscheidung von der ersten Verbundvorrichtung 373.
In der Figur 4.6 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Anlage mit der Vereinzelungsvorrichtung 301 zu erkennen. Die Übemahmevorrichtung 304 ist hier als eine zu einer Drehbewegung angetriebenen Transporttrommel ausgebildet, welche von einem Spannband 375 umschlungen ist, dass seinerseits zusätzlich eine Spannrolle 376 umschlingt. Die Spannrolle 376 ist so positioniert, dass das Spannband 375 ausgehend von der Umschlingung der Transporttrommel in einem Abschnitt parallel zu dem Transportband 372 verläuft und von dort über die Spannrolle 375 wieder auf die Transporttrommel zurückgeführt ist. Die Teilungsänderungstrommel 303 übergibt die vereinzelten Segmente 306 auf das Spannband 375 der Transporttrommel, welches die Segmente 306 dann während der Umlaufbewegung übernimmt und über den parallel zu dem Transportband 372 verlaufenden Abschnitt auf das Transportband 372 auflegt. Das Spannband 375 der Übemahmevorrichtung 304 legt die Segmente 306 in ihrer beabstandeten Anordnung auf ein Transportband 372 auf, welches die Segmente 306 weiter zu einer Stelle transportiert, in der eine Endlosbahn 305 aus dem Separatormaterial zur Verbindung der Segmente 306 zu einer ersten Formation aufgelegt wird. Dabei weist die Spannrolle 376 bewusst einen sehr kleinen Durchmesser und bevorzugt einen kleineren Durchmesser als die Transporttrommel auf, damit das Spannband 375 in einem kleinen Radius umgelenkt wird und die Segmente 306 dabei nicht mit umgelenkt werden. Ferner ist die Spannrolle 376 möglichst dicht zu der Aufgabestelle angeordnet, an der die Endlosbahn 305 zugeführt wird, so dass die auf dem Transportband 372 angeordneten Segmente 306 möglichst unmittelbar nach dem Ablaufen von dem Spannband 375 an der Oberseite von der Endlosbahn 305 abgedeckt und durch diese fixiert werden. Damit sind die geschnittenen Segmente 306 anschließend zwischen der Endlosbahn 305 und dem Transportband 372 fixiert. Die erste Verbundvorrichtung 373 der Verbundvorrichtung 370 umfasst hier das Spannband 375, welches die Transporttrommel also die Übemahmevorrichtung 304 und die Spannrolle 376 umfasst. Ferner umfasst die erste Verbundvorrichtung 373 die Zuführung der Endlosbahn 305, in welcher die Endlosbahn 305 zur Bildung der ersten Formation auf die Segmente 306 aufgelegt wird.
In der Figur 4.7 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer alternativen Vereinzelungsvorrichtung 301 mit einer Teilungsände- mngstrommel 303 und einer durch ein Transportband gebildeten Übemahmevorrichtung 304 zu erkennen. Die Tei- lungsändemngstrommel 303 legt die Segmente 306 in ihrer beabstandeten Anordnung auf das Transportband auf, bevor die Endlosbahn 305 des Separatormaterials auf die Segmente 306 aufgelegt wird. Die so gebildete erste Formation aus den Segmenten 306 und der Endlosbahn 305 wird dann von dem Transportband weiter transportiert und von einem an der Oberseite zur Anlage gelangenden zweiten Transportband 371 zu einem Verbund zusammengepresst. Die erste Verbundvorrichtung 373 ist hier dadurch verwirklicht, indem die Teilungsänderungstrommel 303 die Segmente 306 unmittelbar auf das Transportband also die Übemahmevorrichtung 304 auflegt, und indem die Endlosbahn 305 anschließend möglichst nahe der Übergabestelle U2 der Teilungsändemngstrommel 303 auf die Segmente 306 aufgelegt wird. Hierzu ist in der ersten Verbundvorrichtung 373 zusätzlich eine Umlenkrolle 377 vorgesehen, welche möglichst nahe der Übergabestelle U2 positioniert ist, und an der die Endlosbahn 305 umgelenkt und auf die Segmente 306 aufge- legt wird. Idealerweise ist der Abstand der Umlenkrolle 377 zu der Übergabestelle U2 in Bewegungsrichtung des Transportbandes kleiner als die Länge der geschnittenen Segmente 306 in Bewegungsrichtung des Transportbandes, so dass diese in jeder Bewegungsphase entweder über die Transportsegmente 308 der Teilungsändemngstrommel 303 oder durch die Endlosbahn 305 und in einer kurzen Überlappungsphase sowohl durch die Transportsegmente 308 als auch durch die Endlosbahn 305 fixiert sind.
Sowohl in der ersten Verbundvorrichtung 373 als auch in der zweiten Verbundvorrichtung 374 werden die ersten Formationen, gebildet aus den Endlosbahnen 305 und den anliegenden Segmenten 306, und die zweite Formation, gebildet aus den beiden Endlosbahnen 305 mit den dazwischen angeordneten und an einer Seite aufliegenden Segmenten 306 über ein Transportband 372 transportiert. Dabei sind die Endlosbahnen 305 noch nicht geschnitten, so dass die ersten Formationen und die zweiten Formationen ihrerseits wieder Endlosbahnen bilden. Dadurch kann eine sehr hohe Produktionsgeschwindigkeit der nachfolgend von der zweiten Formation geschnittenen Monozellen 91 realisiert werden.
5 Aspekt der Erfindung: Zellstapeln
Vorteilhafte Ausführungsformen einer Zellstapelanlage 401 und einer Zellstapelvorrichtung 408 für Segmente 416 von Energiezellen gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren 5.1 bis 5.3 beschrieben.
In der Figur 5.1 ist eine erfindungsgemäße Zellstapelanlage 401 mit einer ersten Zuführeinrichtung 402, einer Abführeinrichtung 403, einer vorgelagerten Schneideinrichtung 404 und einer zwischen der Zuführeinrichtung 402 und der Abführeinrichtung 403 angeordneten Zellstapeleinrichtung 407 dargestellt.
Der Zellstapelanlage 401 wird eine nicht dargestellte Endlosbahn aus zwei endlosen Bahnen eines Separatormaterials mit dazwischen angeordneten in Längsrichtung der Endlosbahn beabstandeten Anodenblättem und an einer Seite einer der endlosen Bahnen des Separatormaterials aufliegenden ebenfalls in Längsrichtung der Endlosbahn beabstandeten Kathodenblättem zugeführt. Die Endlosbahn kann aber auch aus lediglich einer endlosen Bahn eines Separatormaterials mit oder ohne anliegenden Elektrodenblättem gebildet sein. Sofern die Endlosbahn beabstandete Elektrodenblätter aufweist, erfolgt der Schnitt in der Schneideinrichtung 404 jeweils durch die Trennstellen zwischen den Elektrodenblättem.
Die Schneideinrichtung 404 ist hier durch ein Trommelpaar aus einer Schneidtrommel mit Schneidmessem und eine Gegentrommel mit Gegenmessem ausgebildet und schneidet die auf die Schneidtrommel oder die Gegentrommel geführte Endlosbahn durch ein Abscheren der Schneidmesser an den Gegenmessem in Segmente 416 einer vorbestimmten Länge, welche durch die Abstände der Schneidmesser oder der Gegenmesser definiert ist, je nachdem, ob die Endlosbahn auf die Schneidtrommel oder die Gegentrommel geführt ist. Ausgehend von der Schneideinrichtung 404 werden die geschnittenen Segmente 416 der Zuführeinrichtung 402 zugeführt. Die Zuführeinrichtung 402 umfasst mehrere Transporttrommeln, an denen die Segmente 416 z.B. durch Unterdmck gehalten werden, bis sie schließlich auf einen ersten Übergabekörper in Form einer ersten Übergabetrommel 405 der Zuführeinrichtung 402 übergeben werden. Sofern es sich bei der zugeführten Endlosbahn um eine vierlagige Bahn handelt, entsprechen die davon geschnittenen Segmente 416 den eingangs beschriebenen Monozellen. Die Zellstapeleinrichtung 407 umfasst vier Entnahmevorrichtungen 411 in Form von zu einer Drehbewegung angetriebenen Entnahmestempeln. Zwei der Entnahmevorrichtungen 411 sind der ersten Übergabetrommel 405 zugeordnet und entnehmen während ihrer Umlaufbewegung Segmente 416 von der ersten Übergabetrommel 405 und übergeben diese dann jeweils an einen nachnachfolgend noch näher erläuterten Magazinrotationskörper in Form einer Magazintrommel 410. Die Umlaufbewegung der Entnahme Stempel ist so gesteuert, dass sie die Segmente 416 in einer vorbestimmten Abfolge von der ersten Übergabetrommel 405 übernehmen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Entnahmevorrichtungen 411 vorgesehen, so dass jede der Entnahmevorrichtungen 411 die Segmente 416 in einer festen Abfolge in einem Viererrhythmus von der ersten Zuführeinrichtung 40 übernehmen. Damit übernehmen die der ersten Übergabetrommel 405 zugeordneten Entnahmevorrichtungen 411 bei einem Umlauf zusammen zwei Segmente 416 von dem Umfang der ersten Übergabetrommel 405. Die Drehbewegungen der Entnahmevorrichtungen 411 sind dabei so auf die Drehbewegung der ersten Übergabetrommel 405 abgestimmt, dass sie insgesamt die Hälfte der auf der ersten Übergabetrommel 405 gehaltenen Segmente 416 übernehmen. Die auf der ersten Übergabetrommel 405 verbliebenen Segmente 416 werden dann von einem Umlenkkörper in Form einer Umlenktrommel 423 übernommen und auf einen zweiten Übergabekörper in Form einer zweiten Übergabetrommel 421 übergeben. Dabei werden die Segmente 416 bei der Übernahme von der Umlenktrommel 423 und der Übergabe von der Umlenktrommel 423 auf die zweite Übergabetrommel 421 zweimal in ihrer Ausrichtung in Bezug auf ihre Oberflächen umgedreht, so dass die Segmente 416 anschließend auf der zweiten Übergabetrommel 421 in einer identischen Ausrichtung angeordnet sind wie auf der ersten Übergabetrommel 405. An der zweiten Übergabetrommel 421 sind ebenfalls zwei Entnahmevorrichtungen 411 in Form von umlaufenden Entnahmestempeln vorgesehen, welche die verbleibende Hälfte der Segmente 416 von der zweiten Übergabetrommel 421 übernehmen und jeweils einer Magazintrommel 410 nach demselben Prinzip zuführen. Ferner ist eine nicht dargestellte Prüfeinrichtung vorgesehen, welche schadhafte Segmente 416 erkennt. Die schadhaften Segmente 416 werden dann nicht von den Entnahmevorrichtungen 411 von den beiden Übergabetrommeln 405, 421 entnommen und stattdessen über eine Auswurftrommel 424 in ein Ausschussreservoir 425 abgeführt.
Die Segmente 416 werden damit von den ersten beiden Entnahmevorrichtungen 411 in der Hälfte der Anzahl von der ersten Übergabetrommel 405 abgenommen, während die auf der ersten Übergabetrommel 405 verbleibenden Segmente von der Umlenktrommel 423 unter zweifacher Umkehr auf die zweite Übergabetrommel 421 übertragen und von dieser über die letzten beiden Entnahmevorrichtungen 411 abgenommen werden. Die Segmente 416 werden damit von der Zuführeinrichtung 402 in einem kontinuierlichen Zustrom zugeführt und von diesem in einer aufeinanderfolgenden Übergabe zu einer parallelen Stapelung in der Zellstapeleinrichtung 407 abgeführt.
Hierzu werden die Segmente 416 von den vier Entnahmevorrichtungen 411 in vier parallel angeordnete Magazintrommeln 410 der Zellstapeleinrichtung 407 abgegeben, in denen die Segmente 416 zu Stapeln 415 aufeinandergelegt und weiter an die Abführeinrichtung 403 abgegeben werden.
Die Zellstapeleinrichtung 407 umfasst vier Zellstapelvorrichtungen 408, deren Kembauteile jeweils eine Entnahmevorrichtung 411, eine Magazintrommel 410 und eine Abgabevorrichtung 412 bilden, wobei eine Zellstapelvorrichtung 408 in der Figur 5.3 vergrößert dargestellt ist.
Die Entnahmevorrichtung 411 einer Zellstapelvorrichtung 408 ist durch einen zu einer Drehbewegung angetriebene Entnahmestempel gebildet, welcher während jeder Umlaufbewegung jeweils ein Segment 416 von einer der beiden Übergabetrommeln 405 oder 421 entnimmt und in eine Übemahmestelle ul der Magazintrommel 410 bewegt. Die Magazintrommel 410 weist vier an ihrem Außenumfang angeordnete Magazine 413 auf, welche zu den Außenseiten hin geöffnet sind. Ferner ist eine gegenüber der Magazintrommel 410 stillstehende und in Bezug zu der Übemahmestelle ul fest positionierte Abstreifeinrichtung in Form eines kammartigen Abstreifteiles 427 mit einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Abstreifstegen vorgesehen, welches mit den Abstreifstegen durch entsprechende Schlitze einer ebenfalls feststehenden Abstreifwand 428 greift. Ferner weist der Entnahmestempel parallel zueinander und in Umfangsrichtung der Umlaufbewegung des Entnahmestempels gerichtete Schlitze 429 auf, in welche das Abstreifteil 427 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels mit seinen Abstreifstegen zum Eingriff gelangt, wodurch das an der Außenseite des Entnahmestempels gehaltene Segmente 416 während der Umlaufbewegung des Entnahmestempels in das in der Übemahmestelle ul angeordnete Magazin 413 abgestreift wird. Da die Übemahmestelle ul in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Oberseite der Magazintrommel 410 angeordnet ist und die Segmente 416 von oben in das Magazin 413 eingeführt werden, wird die Einführbewegung der Segmente 416 in die Magazine 413 in diesem Fall zusätzlich durch die wirkende Schwerkraft unterstützt.
Ferner weist das Magazin 413 kammartige Seitenwände mit in Umfangsrichtung fluchtenden Eingriffsöffnungen 417 und eine Haltevorrichtung 414 in Form von mehreren mittels eines Schwenkmechanismus verschwenkbaren Eingriffs- fingem auf. Die Bewegung der Haltevorrichtung 414 also der verschwenkbaren Eingriffsfinger ist mittels einer mechanischen oder elektronischen Steuereinrichtung so gesteuert, dass die Eingriffsfinger der Haltevorrichtung 414 in der Übemahmestelle ul nicht durch die Eingriffsöffnungen 417 greifen und damit die Öffnung des Magazins 413 zur Außenseite hin freigeben. Damit ist die Öffnung des Magazins 413 in der Übemahmestelle ul frei zugänglich und die Segmente 416 können darin durch eine sich wiederholende Umlaufbewegung des Entnahmestempels zu einem Stapel 415 in einer bestimmten Höhe gestapelt werden.
Wenn die vorbestimmte Höhe des Stapels 415 in dem Magazin 413 erreicht ist, wird die Magazintrommel 410 um 90 Grad gedreht und das nächste Magazin 413 wird zur Wiederholung des Stapelvorganges in die Übemahmestelle ul bewegt. Gleichzeitig wird die Haltevorrichtung 414 mit Beginn der einsetzenden Drehbewegung der Magazintrommel 410 durch die Steuereinrichtung so bewegt, dass sie mit den Eingriffsfingem durch die Eingriffsöffnungen 417 der Seitenwände des Magazins 413 greift und an der Oberseite des Stapels 415 zur Anlage gelangt. Damit sichert die Haltevorrichtung 414 den Stapel 415 anschließend gegen ein ungewolltes Austreten aus dem Magazin 413.
Durch den darauffolgenden Takt der Drehbewegung der Magazintrommel 410 gelangt das mit dem Stapel 415 gefüllte Magazin 413 in die in der Darstellung untere Übergabestelle u2. An der Übergabestelle u2 ist eine ortsfest angeordnete Abgabevorrichtung 412 in Form von mehreren parallel zueinander und fluchtend zu den Eingriffsöffnungen 417 ausgerichteten Stegen vorgesehen, welche während der Drehbewegung der Magazintrommel 410 zum Eingriff in die Eingriffsöffnungen 4i7 in Höhe des Bodens des Magazins 413 gelangen und dadurch den Stapel 415 aus dem Magazin 413 auskämmen. Da die Stapel 415 aus dem Magazin 413 nach unten abgeführt werden, wird die Ausführbewegung wieder durch die Schwerkraft unterstützt. Zum Ausführen des Stapels 415 wurde in einem vorangegangenen Schritt die Haltevorrichtung 414 gelöst. Dies kann z.B. dadurch erfolgen, indem die Abgabevorrichtung 412 die Haltevorrichtung 414 vor oder zeitgleich zu der Einfahrbewegung ihrer Stege in die Eingriffsöffnung 417 betätigt und in eine Freigabestellung bewegt, in welcher die Haltevorrichtung 414 die Öffnung des Magazins 413 freigibt, und der Stapel 415 aus dem Magazin 413 abgeführt werden kann. Die Abgabevorrichtung 412 ist hier durch eine Struktur aus feststehenden Stegen gebildet, welche die Stapel 415 aus den Magazinen 413 auskämmt. Sofern ein solches aktives Auskämmen nicht erforderlich ist, reicht es auch aus, wenn die Abgabevorrichtung 412 die Haltevorrichtung 414 lediglich betätigt, und die Stapel 415 allein durch die Schwerkraft aus den Magazinen 413 fallen. Die Abgabevorrichtung 412 wäre in diesem Fall eine passive Abgabevorrichtung 412, welche das Abführen der Stapel 415 zwar auslöst selbst aber nicht aktiv unterstützt.
Die in der Figur 5.1 zu erkennende Abführeinrichtung 403 umfasst eine Endlosfördereinrichtung 420, wie zum Beispiel ein Endlosband, eine Endloskette, einen Endlosriemen oder dergleichen. Die Endlosfördereinrichtung 420 ist mit einer Vielzahl von Werkstückträgem 406 bestückt, die eine der Form der Stapel 415 entsprechend geformte Aufnahme 422 aufweisen. Die Werkstückträger 406 sind so an der Endlosfördereinrichtung 420 ausgerichtet und gehalten, dass sie in der Übergabestelle u2 so unter dem Magazin 413 angeordnet sind, dass der Stapel 415 aus dem Magazin 413 in die Aufnahme 422 des Werkstückträgers abgeführt wird. Da die Werkstückträger 406 der Abführeinrichtung 403 von den vier Zellstapelvorrichtungen 407 gleichzeitig mit den Stapeln 415 der Segmente 416 bestückt werden, wird von jeder der Magazintrommeln 410 nur jeder vierte Werkstückträger 406 bei einem Takt mit jeweils einem Stapel 415 bestückt. Die Abführeinrichtung 403 führt damit ebenfalls eine getaktete Vorschubbewegung aus, während der die Werkstückträger 406 entweder von einer Zellstapelvorrichtung 408 zur nächsten oder in Sprüngen über mehrere Zellstapelvorrichtungen 408 transportiert werden.
Weiter ist eine zweite Zuführeinrichtung 418 mit einer zweiten Schneideinrichtung und einer zweiten Entnahmevorrichtung 419 vorgesehen. Der zweiten Zuführeinrichtung 418 wird ebenfalls eine Endlosbahn entweder einlagig aus einem Separatormaterial oder mehrlagig wie z.B. dreilagig mit mehreren Bahnen eines Separatormaterials und dazwischen angeordneten Elektrodenblättem zugeführt, wobei an den Außenseiten dieser Endlosbahn keine Elektrodenblätter vorgesehen sind. Diese Endlosbahn wird in der zweiten Schneideinrichtung 409 nach demselben Prinzip wie die erste Schneideinrichtung 404 in Segmente 416 (in diesem Fall sind dies die eingangs beschriebenen Abschlusszellen) einer vorbestimmten Länge geschnitten, welche dann auf eine Übergabetrommel 430 übergeben werden, von der die Segmente 416 von der zweiten Entnahmevorrichtung 419 entnommen und in die Aufnahmen 422 der Werkstückträger 406 eingelegt werden, bevor die Stapel 415 von den Magazintrommeln 410 in die Aufnahmen 422 eingeführt werden.
Die von den Magazintrommeln 410 eingelegten Stapel 415 weisen an ihrer einen Oberfläche ein freies Elektrodenblatt auf. Dieses freie Elektrodenblatt wird nun von dem über die zweite Entnahmevorrichtung 419 eingelegten Segment 416, der Abschlusszelle, abgedeckt. Da das von der zweite Entnahmevorrichtung 419 eingelegte Segment 416 bewusst kein freies Elektrodenblatt aufweist, und stattdessen an beiden Oberflächen ein Separatormaterial aufweist, weist der schließlich von der Abführeinrichtung 403 abgeführte Stapel 415 der Segmente 416 an beiden Seiten ebenfalls ein Separatormaterial auf. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel legt die zweite Entnahmevorrichtung 419 die Segmente 416 in die Aufnahmen 422 der Werkstückträger 406 ein bevor die Stapel 415 eingeführt werden. Es ist aber ebenso denkbar, dass die zweite Entnahmevorrichtung 419 die Segmente 416 nach dem Einlegen der Stapel 415 in die Aufnahmen 422 von oben auf die Stapel 415 auflegt.
Ferner ist auch in der zweiten Zuführeinrichtung 418 eine entsprechende Prüfeinrichtung vorgesehen, mittels derer schadhafte Segmente 416 erkannt und in ein zweites Ausschussreservoir 426 abgeführt werden.
6 Aspekt der Erfindung: Segmentbearbeitung Vorteilhafte Ausfährungsformen einer Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten 501 von Energiezellen gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung werden im Weiteren unter Bezugnahme auf die Figuren 6.1 bis 6.9 beschrieben.
In der Figur 6.1 in der linken Darstellung ist ein Segment 501 in Form einer Elektrode zu erkennen, welche nach außen geführte bereits zu einer vorbestimmten Form gestanzte elektrische Kontakte 504 aufweist. In der mittleren Darstellung sind zwei Ableiterfahnen 502 und mehrere Klebestreifen 503 zu erkennen, welche in der nachfolgend noch beschriebenen Bearbeitungsvorrichtung an dem Segment 501 befestigt werden. In der rechten Darstellung ist das Segment 501 nach dem Durchlauf durch die Bearbeitungsvorrichtung mit den daran angeordneten Ableiterfahnen 502 und Klebestreifen 503 zu erkennen.
In der Figur 6.2 ist eine Bearbeitungsvorrichtung mit einer Zuführvorrichtung 506, einer Fixiervorrichtung 507 und verschiedenen Bearbeitungsstationen zu erkennen. Die Zuführvorrichtung 506 umfasst eine Vielzahl von Werkstückträgem 505, in denen die zu bearbeitenden Segmente 501 aufgenommen sind. Die Werkstückträger 505 werden über eine Endlosantriebseinrichtung 512 der Zuführvorrichtung 506 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 512 zu einer Umlaufbewegung antreibt.
Die Fixiervorrichtung 507 umfasst ebenfalls eine Endlosantriebseinrichtung 513 in Form eines Endlosriemens, eines Endlosbandes oder einer Endloskette oder einer Kombination von mehreren dieser Elemente und eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung, welche die Endlosantriebseinrichtung 513 zu einer Umlaufbewegung antreibt. An der Endlosantriebseinrichtung 513 sind eine Vielzahl von Fixierelementen 508 in Form von Fixierstempeln vorgesehen. Ferner sind Steueransätze 514 vorgesehen, welche mittelbar oder unmittelbar bewegungstechnisch mit den Fixierelementen 508 gekoppelt sind und während des Umlaufens der Fixierelemente 508 an einer Steuerungseinrichtung 515 in Form einer feststehenden Steuerkontur ablaufen.
Ferner sind in der Bearbeitungsvorrichtung mehrere Bearbeitungsstationen, wie z.B. mehrere Tapeeinrichtungen 509, Stanzeinrichtungen 510 und Schweißeinrichtungen 511 zur Bearbeitung der Segmente 501 vorgesehen. In der Figur 6.3 ist die Zuführvorrichtung 506 vergrößert zu erkennen, welche die Werkstückträger 505 mit den darin angeordneten Segmenten 501 zuführt. Dazu weisen die Werkstückträger 505 jeweils eine einseitig in diesem Fall nach oben geöffnete Aufnahme 519 auf, in welche die Segmente 501 in einem vorgelagerten Schritt eingelegt werden. Die Aufnahmen 519 sind so geformt, dass die Segmente 501 darin möglichst in alle seitlichen Richtungen gegen ein unbeabsichtigtes Verschieben gesichert sind. Ferner können zusätzlich Halteelemente oder Vorsprünge vorgesehen sein, welche die Segmente 501 in den Aufnahmen 519 vorfixieren.
Die Antriebseinrichtungen der Zuführvorrichtung 506 und der Fixiervorrichtung 507 sind zueinander synchronisiert und treiben die Werkstückträger 505 und die Fixierelement 508 so an, dass jeweils ein Fixierelement 508 bei der Zuführbewegung der Werkstückträger 505 in die Aufnahme 519 eines Werkstückträgers 505 einfährt und dabei unter Ausübung einer Andruckkraft auf der freien Oberfläche des in der Aufnahme 519 angeordneten Segmentes 501 zur Anlage gelangt. Dazu weist jedes der Fixierelemente 508 eine Andruckfläche auf, welche kleiner als die Öffnung der Aufnahme 519 und kleiner als die freie Oberfläche des in der Aufnahme 519 angerordneten Segmentes 501 ist. Das Segment 501 ist dann durch die Anlage des Fixierelementes 508 in der Aufnahme 519 des Werkstückträgers 505 fixiert. Die Fixierelemente 508 führen über den Antrieb der Endlosantriebseinrichtung 513 eine Umlaufbewegung aus, welche mit einer durch die Form der Steuerkurve der Steuereinrichtung 515 und den daran ablaufenden Steueransätzen 514 mit einer Radialbewegung der Fixierelemente 508 überlagert wird. Diese Radialbewegung der Fixierelemente 508 ist so ausgelegt, dass die Fixierelemente 508 zum Fixieren der Segmente 501 radial ausfahren und in dieser Stellung anschließend verbleiben bis die Fixierung der Segmente 501 nach dem Durchlaufen der Segmente 501 durch die Bearbeitungsstationen wieder aufgehoben werden soll.
Wie in den Figuren 6.3 bis 6.6 zu erkennen ist, hegen die Fixierelemente 508 beim Durchlaufen der Werkstückträger 505 durch die Bearbeitungsstationen an den Segmenten 501 an und fixieren diese in einer für die Bearbeitung vorgesehenen definierten Position. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass die Segmente 501 zuerst durch die Fixierelemente 508 in ihrer Position fixiert werden und dann in den Bearbeitungsstationen in dieser fixierten Position bearbeitet werden, ohne dass die Fixierung dazwischen aufgehoben wird. So werden die Segmente 501 zuerst durch die Fixierelemente 508 in einer Position fixiert und anschließend in der ersten Bearbeitungsstation bearbeitet. In dem vorliegenden Fall ist dies eine auch in der Figur 6.7 zu erkennende Tapeeinrichtung 509, in welcher die Segmente 501 mit Klebestreifen 503 versehen werden. Die Klebestreifen 503 fixieren die bereits durch die Fixierelemente 508 fixierten Segmente 501 weiter. Sofern mehrere Segmente 501 z.B. in Form einer Monozelle in dem Werkstückträger 505 angeordnet sind, werden die Segmente 501 in diesem Fall durch die Klebestreifen 503 zusätzlich zueinander fixiert. Die nächste Bearbeitungsstation ist eine auch in der Fig. 6.8 zu erkennende Stanzeinrichtung 510, in welcher die elektrischen Kontakte 504 durch einen Stanzvorgang gemäß einer vorbestimmten Form geformt werden. Da die Segmente 501 während des Stanzens und der weiteren Bearbeitung durch die Fixierelemente 508 fixiert sind, weisen die elektrischen Kontakte 504 auch eine in Bezug zu der Bearbeitungsvorrichtung und insbesondere eine in Bezug zu den weiteren Bearbeitungsstationen definierte Formgebung auf. Ferner werden die Segmente 501 während des Stanzvorganges einer mechanischen Belastung ausgesetzt. Damit die Segmente 501 während der Einwirkung der mechanischen Belastung nicht verrutschen und ihre fixierte Position beibehalten, sind sie über die Fixierelemente 508 fixiert. Die Fixierelemente 508 dienen damit auch zur Aufnahme von Reaktionskräften während der mechanischen Bearbeitung der Segmente 501.
Die nächste Bearbeitungsstation ist eine Schweißeinrichtung 511, welche auch in der Figur 6.9 zu erkennen ist. In der Schweißeinrichtung 511 werden Ableiterfahnen 502 an die elektrischen Kontakte 504 angeschweißt. Dazu ist es von besonderem Vorteil, dass die Segmente 501 unverändert durch die Fixierelemente 508 fixiert sind, und dass die elektrischen Kontakte 504 in derselben Ausrichtung der Segmente 501 in der Aufnahme 519 des Werkstückträgers 505 geformt wurden. Die Ableiterfahnen 502 können dadurch in genau dieser Position der Segmente 501 mit einer sehr hohen Lagegenauigkeit an die elektrischen Kontakte 504 angeschweißt werden.
Die nächste Bearbeitungsstation ist wieder eine Tapeeinrichtung 509, in welcher weitere Klebestreifen 503 gezielt um die an den elektrischen Kontakten 504 angeschweißten Ableiterfahnen 502 verklebt werden.
Die Tapeeinrichtung 509 umfasst eine Mehrzahl von zu jeweils einer Rolle 518 aufgewickelte Klebestreifen 503, welche nach dem Abwickeln über jeweils eine Umlenkung in eine vorbestimmte Richtung umgelenkt und über Exzenterrollen 516 zu der Umwicklungsbewegung um die Segmente 501 und die Ableiterfahnen 502 angetrieben werden. Wie in der Figur 6.2 zu erkennen ist, weist die Bearbeitungsvorrichtung jeweils zwei Bearbeitungsstationen mit einer identischen Funktion in einer benachbarten Anordnung auf, so dass jeweils zwei aufeinanderfolgende Werkstückträger 505 mit darin angeordneten Segmenten 501 zur Bearbeitung der Segmente 501 in Bearbeitungsstationen mit einer identischen Funktion angeordnet sind. Hierdurch kann die Bearbeitungskapazität der Bearbeitungsvorrichtung erhöht und insbesondere verdoppelt werden. Die Werkstückträger 505 mit den darin angeordneten Segmenten 501 werden über den Endlosantriebseinrichtung 512 der Zuführvorrichtung 506 in einer getakteten Zuführbewegung durch die Bearbeitungsvorrichtung bewegt, wobei die Werkstückträger 505 aufgrund der doppelten Anordnung der Bearbeitungsstationen in der Bewegung eines Taktes immer eine Bearbeitungsstation überspringen. Dazu können die Werkstückträger 505 und/oder die Fixierelemente 508 zusätzlich oder alternativ zu den Antrieben über die Endlosantriebseinrichtungen 512 und 513 über voneinander unabhängige Antriebseinrichtungen individuell antreibbar sein.
Die Bearbeitungsvorrichtung ist anhand einer Ausführungsform mit ortsfesten Bearbeitungsstationen und durch die Bearbeitungsstationen hindurchfahrenden Werkstückträgem 505 und mitbewegten Fixierelementen 508 beschrieben worden. Es ist aber ohne weiteres auch möglich, die Bearbeitungsstationen zumindest über eine kurze Wegstrecke mit den Werkstückträgem 505 mitzubewegen. Wichtig ist nur, dass die Segmente 501 während der Bearbeitungsvorgänge über die Fixierelemente 508 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 Werkstückträgem fixiert sind, so dass auch die Bearbeitung der Segmente 501 immer in derselben Position des Segmentes in der Aufnahme 519 des Werkstückträgers 505 erfolgt.
Die Fixierelemente 508 sind hier als Fixierstempel ausgebildet und fixieren die Segmente 501, indem sie eine Druckkraft auf die in den Aufnahmen 519 der Werkstückträger 505 angeordneten Segmente 501 ausüben und die Segmente 501 dadurch in die Aufnahme 519 des Werkstückträgers pressen. Während des Stanzens der elektrischen Kontakte 504 wird in den Stanzstellen eine auf die Segmente 501 Scherbelastung ausgeübt, welche in den Segmenten 501 in eine Zugbeanspruchung umgewandelt wird. Damit die Segmente 501 unter diesen wirkenden Zugkräften nicht seitlich verrutschen, sind sie über die Fixierelemente 508 zusätzlich in ihrer Position fixiert.
Diese reine Anpresskraft der Fixierelement 508 kann außerdem durch eine formschlüssige Fixiemng der Segmente 501 über die Fixierelemente 508 ergänzt oder ersetzt werden, indem diese die Segmente 501 z.B. klammerartig umgreifen.
7 Aspekt der Erfindung: Zellstapel einschlagen
In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen ist die geschlossene Umlaufbahn, auf der das Transportelement 602 bewegbar ist, eine Kreisbahn.
Figur 7.1 zeigt eine Maschine 601 zur Herstellung einer Einheit 610 der Energiezellen produzierenden Industrie.
In den nachfolgenden Ausführungsbespielen umfasst die Einheit 610 einen Zellstapel 604 und eine den Zellstapel umschließende Pouchfolie 603. In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen umfasst der Zellstapel 604 einen Stapel an Segmenten. Diese Segmente sind jeweils sich abwechselnde Anodenblätter und Kathodenblätter, die auch als Elektroden bezeichnet werden und durch ebenfalls als Segmente hergestellte Separatorblätter voneinander getrennt sind.
Die Maschine 601 in Figur 7.1 umfasst eine Zuführeinrichtung 607, eine Rotationseinrichtung 605, eine Abgabeeinrichtung 611 sowie eine Bearbeitungseinrichtung 609.
Mittels der Zuführeinrichtung 607 wird die Pouchfolie 603 gemeinsam mit dem Zellstapel 604 in einem Zuführabschnitt 608 an ein Transportelement 602 der Rotationseinrichtung 605 übergeben. Die Zuführeinrichtung 607 umfasst wiederum ein erstes und ein zweites Zuführteil 607a und 607b. Das erste Zuführteil 607a ist dazu eingerichtet, die Pouchfolie 603 zu einer Einschlageinrichtung 625 zu befördern, während mit dem zweiten Zuführteil 607b der Zellstapel 604 in Richtung der Einschlageinrichtung 625 befördert wird. Mittels des ersten und zweiten Zuführteils 607a und 607b werden die Pouchfolie 603 und der Zellstapel 604 also der Einschlageinrichtung 625 zugeführt.
Die Einschlageinrichtung 625 umfasst ein erstes Greifelement 626, mit dem die Pouchfolie 603 in die Einschlageinrichtung 625 gezogen werden kann sowie eine Spanneinrichtung 638, mit der die Pouchfolie 603 in einer gespannten Position gehalten werden kann. Mittels einer Schneideinrichtung 620 als Bestandteil des ersten Zuführteils 607a kann die in dieser ersten Ausführungsform auf einer Spindel aufgewickelte Pouchfolie 603 in vordefinierte Bögen geschnitten werden. Der Schneidevorgang wird vorzugsweise dann vollzogen, wenn die Pouchfolie 603 in der Einschlageinrichtung 625 vorgespannt ist.
Nach dem Schneiden der Pouchfolie 603 wird ein entsprechender Zellstapel 604 mittels eines Förderelements 21 des zweiten Zuführteils 607b in Richtung der Pouchfolie 603 gefahren. Mittels eines zweiten Greifelements 623 der Zuführeinrichtung 607 wird der Zellstapel 604 gegen die Pouchfolie 603 gefahren, so dass sich die Pouchfolie 603 um den Zellstapel 604 legt. Somit kann der Zellstapel 604 bereits in einem durch die Pouchfolie 603 eingeschlagenen Zustand an das Transportelement 602 übergeben werden. Der Zellstapel 604 und die Pouchfolie 603 bilden damit bereits in der Zuführeinrichtung 607 eine gemeinsame Einheit 610, was in Figur 7.1 durch den Pfeil 639, repräsentierend den Materialstrom der Zellstapel 604, und den Pfeil 618, repräsentierend den Materialstrom der Pouchfolie 603, anschaulich dargestellt ist.
Die eigentliche Übergabe der Einheit 610 aus Pouchfolie 603 und Zellstapel 604 erfolgt ebenfalls mittels des diskontinuierlich arbeitenden zweiten Greifelements 623.
Die Rotationseinrichtung 605 umfasst eine Mehrzahl der Transportelementen 602, die jeweils zwei Backen 617 zum Halten der Einheit 610 umfassen. Die Backen 617 sind gegenüber der Rotationseinrichtung 605 kippbar gelagert, so dass die auf die Einheit 610 wirkende Klemmkraft verstellt werden kann. Nach der Übergabe der Einheit 610 an das Transportelement 602 in dem Zuführabschnitt 608 kann die Pouchfolie 603 gegenüber dem Zellstapel 604 zuverlässig in Position gehalten werden, so dass der Zellstapel 604 weiterhin von der Pouchfolie 603 eingeschlagen ist.
Die Rotationseinrichtung 605 ist um ihre Rotationsachse 606 drehbar gelagert, so dass durch Rotation der Rotationseinrichtung 605 das Transportelement 602 auf einer Kreisbahn bewegt werden kann. Auf dieser Kreisbahn wird das Transportelement 602 dann ausgehend von dem Zuführabschnitt 608, über die Bearbeitungseinrichtung 609 bis zu der Abga- beeinrichtung 611 transportiert. Die Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 ist bei diesem Ausführungsbeispiel horizontal ausgerichtet.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, mehrere Bearbeitungseinrichtungen 609 entlang der Kreisbahn vorzusehen. In diesem Ausführungsbeispiel wird exemplarisch eine Bearbeitungseinrichtung 609 in Form einer Versiegelungseinrichtung gezeigt. Die Versiegelungseinrichtung ist dazu eingerichtet, eine Siegelnaht an sich überlappenden Flächen der Pouchfolie 603 um den Zellstapel 604 herum zu vorzusehen, so dass der Zellstapel 604 durch die Pouchfolie 603 verschlossen ist.
Die Versiegelungseinrichtung umfasst eine Basis 612 mit gegenüber der Basis 612 schwenkbar gelagerten Siegelbacken 613, so dass die Siegelbacken 613 an die Einheit 610 geschwenkt werden können. Die Siegelbacken 613 weisen ein Thermoelement auf, so dass die erforderliche Temperatur zum Herstellen der Siegelnaht erreicht werden kann. Die Siegelbacken 613 sind in diesem Fall dazu eingerichtet, die Pouchfolie 603 dreiseitig mit einer Siegelnaht zu versehen, da durch das Einschlagen in der Zuführeinrichtung 607 nur eine dreiseitige Versiegelung erforderlich ist; an der Faltkante ist eine Siegelnaht nicht erforderlich.
Nach der Bearbeitung durch die Bearbeitungseinrichtung 609 wird das Transportelement 602 auf der Kreisbahn um die Rotationsachse 606 bis zu der Abgabeeinrichtung 611 weiterbewegt. Die Abgabeeinrichtung 611 umfasst ein diskontinuierlich arbeitendes drittes Greifelement 624 und ein kontinuierlich arbeitendes Förderelement 622. Mittels des dritten Greifelements 624 kann die versiegelte Einheit 610 aus dem Transportelement 602 genommen und an das Förderelement 622 übergeben werden. Die Rotationseinrichtung 605 rotiert nicht kontinuierlich, sondern getaktet, so dass sie zur Übergabe der Pouchfolie 603 und des Zellstapels 604 in und aus dem Transportelement 602 gestoppt werden kann.
Figur 7.2 zeigt die erste Ausführungsform der Maschine 601 aus Figur 7.1 in einem ersten Prozessschritt, in dem die Einschlageinrichtung 625 mit der Pouchfolie 603 befüllt ist. Hierzu hat das erste Greifelement 626 die Pouchfolie 603 eingezogen. Um die Pouchfolie 603 vorzuspannen, wird sie zusätzlich durch eine Spanneinrichtung 638 gehalten. Die Pouchfolie 603 ist damit zwischen dem ersten Greifelement 626 und der Spanneinrichtung 638 vorgespannt. In diesem vorgespannten Zustand kann die Pouchfolie 603 dann durch das Schneidelement 620 zu einem Bogen vordefinierter Größe gekürzt werden.
Figur 7.3 zeigt den ersten Teilschritt des Einlegevorgangs der Einheit 610 aus Pouchfolie 603 und Zellstapel 604 in das Transportelement 2. Hierzu wird mittels des zweiten Greifelements 623 der Zellstapel 604 gegen die geschnittene Pouchfolie 603 gefahren, so dass sich die Pouchfolie 603 um den Zellstapel 604 legt. Um das Anliegen der Pouchfolie 603 an dem Zellstapel 604 während des Einschlagvorgangs zu verbessern, umfasst die Einschlageinrichtung 625 ein Walzkörperpaar 614, durch das der Zellstapel 604 mit der umhegenden Pouchfolie 603 geführt wird. Das Walzkörperpaar 614 kann aktiv antreibbar oder passiv gelagert sein. Während das zweite Greifelement 623 die Einheit 610 in Richtung des Transportelements 602 führt, kann mittels des ersten Greifelements 626 der Einschlageinrichtung 625 wieder Pouchfolie 603 nachgezogen werden. Das nach dem Schneiden entstehende lose Ende der abgewickelten Pouchfolie 603 wird durch das Spannelement 638 gehalten, so dass es vom Greifelement 626 gegriffen werden kann.
Weiterhin ist in Figur 7.3 zu erkennen, dass in dem Zuführabschnitt 608 bereits eine Einheit 610 an eines der Transportelemente 602 übergeben wurde; diese Einheit 610 befindet sich in der Zwischenposition zwischen dem Zuführabschnitt 608 und der Bearbeitungseinrichtung 609. Auf diese Weise können Bearbeitungsschritte parallelisiert werden und so der Herstellungsprozess besonders effizient gestaltet werden.
Figur 7.4 zeigt den zweiten Teilschritt des Einlegevorgangs der Einheit 610 aus Pouchfolie 603 und Zellstapel 604 in das Transportelement 602. Hierbei wird das zweite Greifelement 623 so weit in Richtung des Transportelements 602 gefahren, bis die Einheit 610 an dieses übergeben werden kann. Die Backen 617 der Transporteinheit 602 werden anschließend geschlossen, so dass sie die Einheit 610 zuverlässig festhalten können. Auf diese Weise kann das zweite Greifelement 623 wieder in Richtung eines Pfeils 615 zurück in die Ausgangsposition gefahren werden kann, wobei die Einheit 610 in dem Transportelement 602 verbleibt. Die so in dem Transportelement 602 gehaltene Einheit 610 wird dann auf einer Kreisbahn in Richtung der Bearbeitungseinrichtung 609 transportiert, indem die Rotationseinrichtung 605 eine Taktung weiter rotiert wird.
Selbstverständlich lassen sich entlang der Kreisbahn neben der hier beschriebenen Bearbeitungseinrichtung 609 in Form der Versiegelungseinrichtung noch weitere Bearbeitungsschritte parallel realisieren. Dazu zählt beispielsweise das Formen der Pouchfolie 603 mittels einer Formeinrichtung, das Ausrichten des Zellstapels 604 und/oder der Pouchfolie 603 mittels einer Ausrichteeinrichtung; das Hinzufügen von Funktionselementen, beispielsweise von Ventilen, mittels einer Funktionseinrichtung.
Figur 7.5 zeigt die erste Ausführungsform der Maschine 601 im Prozessschritt des Versiegeins mittels der Bearbeitungseinrichtung 609. Hierzu werden die Siegelbacken 613 der Versiegelungseinrichtung derart gegenüber der Basis 612 verschwenkt, dass sie die Backen 617 des Transportelements 602 umschließen. Auf diese Weise kann die Pouchfo- lie 603 mit einer dreiseitigen Siegelnaht verschlossen werden. Nach dem Versiegelungsvorgang werden die Siegelbacken 613 wieder geöffnet, so dass die Rotationseinrichtung 605 weiter in Richtung eines Pfeils 616 rotiert werden kann, um das Transportelement 602 auf der Kreisbahn zu der Abgabeeinrichtung 611 zu befördern.
Figur 7.6 zeigt die erste Ausführungsform der Maschine 601 im Prozessschritt des Übergebens der Einheit 610 von dem Transportelement 602 zu der Abgabeeinrichtung 611. Hierzu wird die Rotationseinrichtung 605 zunächst so rotiert, dass das Transportelement 602 von dem dritten Greifelement 624 erreicht werden kann. In dieser Position werden dann die Backen 617 des Transportelements 602 geöffnet, so dass das dritte Greifelement 624 die versiegelte Einheit 610 in einer linearen Bewegung aus dem Transportelement 602 ziehen kann. Mittels des dritten Greifelements 624 wird die versiegele Einheit 610 an das Förderelement 622 übergeben. Nach der Übergabe der versiegelten Einheit 610 rotiert die Rotationseinrichtung 605 in Richtung des Pfeils 616 weiter, so dass das leere Transportelement 602 wieder in dem Zu- führabschnitt 608 befüllt werden.
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen werden die Komponenten und die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels aufgegriffen, so dass nachfolgend nur auf die sich ergebenden Unterschiede eingegangen wird.
Figur 7.7 zeigt eine Maschine 601 gemäß einer zweiten Ausführungsform, bei der eine getrennte Zuführung der Pouchfolie 603 und des Zellstapels 604 innerhalb des Zuführab Schnittes 608 erfolgt. Der Zuführabschnitt 608 unterteilt sich somit in einen ersten Teilbereich, in dem mittels des ersten Zuführteils 607a die Pouchfolie 603 an das Transportelement 602 übergeben wird und einen zweiten Teilbereich, in dem mittels des zweiten Zuführteils 607b der Zellstapel 604 an das Transportelement 602 übergeben wird. Das Transportelement 602 wird hierzu durch Rotation der Rotationsein- richtung 605 nach der Übergabe der Pouchfolie 603 an das Transportelement 602 von dem ersten Teilbereich zu dem zweiten Teilbereich geführt, wo der Zellstapel 604 an das Transportelement 602 übergeben wird.
Zur Übergabe der Pouchfolie 603 in dem ersten Teilbereich des Zuführabschnitts 608 umfasst das erste Zuführteil 607a eine Einschlageinrichtung 625, mit der die Pouchfolie 603 im eingeschlagenen Zustand an das Transportelement 602 übergeben werden kann. Die Einschlageinrichtung 625 kann - wie in der ersten Ausführungsform - mittels des ersten Greifelements 626 und der Spanneinrichtung 638 die Pouchfolie 603 flächige Vorspannen. In diesem Zustand erfolgt dann mittels der Schneideinrichtung 620 ein Zuschneiden der Pouchfolie 603 auf eine vordefinierte Größe. Dementsprechend kann die Pouchfolie 603 von einer Spindel abgerollt werden, ohne dass sie vorgeschnitten sein muss. Anschließend fährt ein Einleger 633 derart gegen die Pouchfolie 603, dass die Pouchfolie 603 mitgenommen wird und sich um den Einleger 633 legt. Der Einleger 633 wird so weit in Richtung des Transportelements 602 gefahren, bis die eingeschlagene Pouchfolie 603 an das Transportelement 602 übergeben werden kann.
Zur Übergabe des Zellstapels 604 in dem ersten Teilbereich des Zuführabschnitts 608 umfasst das zweite Zuführteil 607b - wie in dem ersten Ausführungsbeispiel - ein Förderelement 621 und das Greifelement 623, wobei durch das Greifelement 623 die eigentliche Übergabe des Zellstapels 604 an das Transportelement 602 erfolgt. So kann der Zellstapel 604 zuverlässig zwischen die umgeschlagenen Seiten der bereits in dem Transportelement 602 positionierten Pouchfolie 603 geschoben werden.
Figur 7.8 zeigt eine dritte Ausführungsform der Maschine 1, die sich nur unwesentlich von der in Figur 7.7 gezeigten Ausführungsform unterscheidet. Bei der dritten Ausführungsform wird die Pouchfolie 603 mittels eines Pouchfoli- enstapels 629 bereitgestellt, so dass eine Schneideeinrichtung 620 (vgl. Figur 7.7) entfallen kann. Die bereits vorgeschnittenen Bögen der Pouchfolie 603 werden mittels eines ersten Greifelements 626 von dem Pouchfolienstapel 629 abgehoben und an die Einschlageinrichtung 625 übergeben, über die wie in Figur 7.7 das Einlegen der Pouchfolie 603 in das Transportelement 602 erfolgt.
Figur 7.9 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Maschine 1, die sich im Wesentlichen durch den Aufbau der Rotationseinrichtung 605 von den vorherigen Ausführungsformen unterscheidet. Die Rotationseinrichtung 605 wird durch einen ersten und einen zweiten Rotationsteller 619a und 619b gebildet, so dass ein Doppelteller entsteht. Die Rotationsteller 619a und 619b sind um die Rotationsachse 606 drehbar gelagert, wobei deren axialer Abstand verstellt werden kann. An den einander zugewandten Seiten der Rotationsteller 619a und 619b sind paarweise Backen 617 angeordnet, die jeweils ein Transportelement 602 bilden. Durch die axiale Verstellbarkeit der Rotationsteller 619a und 619b kann dementsprechend auch der axiale Abstand der Backen 617 zueinander und damit die durch sie ausgeübte Klemmkraft verstellt werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7.9 erfolgt wie bei den in den Figuren 7.7 und 7.8 gezeigten Ausführungs- formen eine separate Übergabe der Pouchfolie 603 und des Zellstapels 604 an das Transportelement 602.
Das erste Zuführteil 607a umfasst zur Übergabe der Pouchfolie 603 von einem Pouchfolienstapel 629 an das Transportelement 602 eine Übergabeeinrichtung 627, deren Aufbau und Funktionsweise nachfolgend noch anhand der Figuren 7.10 und 7.11 näher erläutert wird. Nachdem das Transportelement 602 mit zwei Bögen Pouchfolie 603 durch das erste Zuführteil 607a versorgt wurde, wird das Transportelement 602 zu dem zweiten Zuführteil 607b weiterbewegt, wo der Zellstapel 604 zwischen die beiden Bögen Pouchfolie 603 geschoben wird, so dass eine Einheit 610 umfassend den Zellstapel 604 und die Pouchfo- lie 603 in dem Transportelement 602 angeordnet ist. Die Einheit 610 wird dann durch Rotieren der Rotationseinrichtung 605 über eine Bearbeitungseinrichtung 609 in Form einer Versiegelungseinrichtung bis zu einer Abgabeeinrichtung 611 bewegt. Die Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vertikal ausgerichtet.
Die Versiegelungseinrichtung in Figur 7.9 umfasst zwei Siegelbacken 613, die für den Versiegelungsvorgang gegenüber der Basis 612 verschwenkt werden können. Da die Pouchfolie 603 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht in eingeschlagener Form an das Transportelement 602 übergeben werden, muss die Versiegelungseinrichtung dazu eingerichtet sein, die Pouchfolie 603 vierseitig um den Zellstapel 604 hemm zu versiegeln.
Figur 7.10 zeigt die Übergabeeinrichtung 627 aus Figur 7.9 im Detail in einem ersten Zustand, in dem durch ein Haltemittel 628 die oberste Lage der Pouchfolie 603 von dem Pouchfolienstapel 629 aufgenommen wird. Das Haltemittel 628 ist dazu eingerichtet, einen Bogen Pouchfolie 603 zu halten, was beispielsweise durch Bildung eines Unterdrucks erreicht werden kann. Nachdem durch das Haltemittel 628 die oberste Lage von dem Pouchfolienstapel 629 gegriffen wurde, wird das Haltemittel 628 um 180° um eine zweite Rotationsachse 631 rotiert, so dass durch ein weiteres Haltemittel 628 eine weitere Lage von dem Pouchfolienstapel 629 aufgenommen werden kann. Auf diese Weise können zwei identische Bögen Pouchfolie 603 aufgenommen werden.
Figur 7.11 zeigt, dass die zwei so aufgenommenen Bögen Pouchfolie 603 durch Rotation der Haltemittel 628 um eine erste Rotationsachse 630 um 180° an das Transportelement 602 übergeben werden. Auch die Backen 617 des Transportelements 602 sind dazu eingerichtet, die Pouchfolie 603 zu halten, beispielsweise durch Erzeugung eines Unterdrucks an der Oberfläche der Backen 617. Die erste Rotationsachse 630 ist dabei orthogonal zu der zweiten Rotationsachse 631 ausgerichtet. Die erste Rotationsachse 630 ist in diesem Ausführungsbeispiel parallel zu der Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 ausgerichtet, also vertikal. Dementsprechend ist die zweite Rotationsachse 631 horizontal ausgerichtet.
Figur 7.12 zeigt die Maschine 601 gemäß einer vierten Ausführungsform beim Zuführen des Zellstapels 604. Hierzu wird durch Rotation der Rotationseinrichtung 605 das mit Pouchfolie 603 befüllte Transportelement 602, aus dem ersten Teilbereich in den zweiten Teilbereich des Zuführabschnitts 608 bewegt, siehe auf Figur 7.9. Dort erfolgt mittels des zweiten Zuführteils 607b umfassend das Förderelement 621 und das Greifelement 623 eine Übergabe des Zellstapels 604 zwischen die von den Backen 617 gehaltenen Bögen der Pouchfolie 603. Sobald der Zellstapel 604 zwischen die beiden Bögen Pouchfolie 603 geschoben wurde, schließt der Doppelteller, d.h. der axiale Abstand der Rotationsteller 619a und 619b wird verringert, so dass die Backen 617 gegen die Einheit 610 aus Pouchfolie 603 und Zellstapel 604 drücken. So kann die Einheit 610 zuverlässig durch die Rotationseinheit 605 auf der Kreisbahn bewegt werden, ohne dass sich die Position und/oder Ausrichtung der Pouchfolie 603 gegenüber dem Zellstapel 604 ungewollt verändert.
Figur7.13 zeigt die Maschine 601 gemäß einer vierten Ausführungsform beim Versiegeln der Pouchfolie 603 mittels einer Bearbeitungseinrichtung 609 in Form einer Versiegelungseinrichtung. Die Bearbeitungseinrichtung 609 wird durch das Transportelement 602 erreicht, wenn sie ausgehend von der Übergabestellte des zweiten Zuführteils 607b in Richtung des Pfeils 616 um 90° rotiert wird. Die Bearbeitungseinrichtung 609 umfasst eine Basis 612, an der Siegelba- cken 613 schwenkbar gelagert sind. Die Siegelbacken 613 sind beheizbar, so dass sie zum Aufbringen zweier Siegelnähte an den beiden kurzen Seiten der Pouchfolie 603 eingerichtet sind. Die Siegelnaht an den langen Seiten der Pouch- folie 603 kann durch ein Heizelement (nicht dargestellt) der Basis 612 und durch ein Heizelement (nicht dargestellt), das gegenüber das Basis 612 angeordnet ist, eingebracht werden. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt das Herstellen der Siegelnaht in einem einzigen Prozessschritt, also gleichzeitig. Selbstverständlich ist es alternativ auch möglich, einzelne Siegelnähe sequenziell zu setzen. Ferner kann auch das Transportelement 602 selbst einen Teil der Versiegelungseinrichtung darstellen; das Transportelement 602 kann hierzu beispielsweise in einem lokal abgegrenzten Bereich beheizt werden.
Figur 7.14 zeigt die Maschine 601 in einer vierten Ausführungsform bei der Entnahme der versiegelten Einheit 610 und Übergabe an die Abgabeeinrichtung 611. Hierzu wird die Transporteinrichtung 602 ausgehend von der Bearbeitungseinrichtung 609 durch Rotation der Rotationseinrichtung 605 um 90° zu der Abgabeeinrichtung 611 rotiert. Sobald das Transportelement 602 die entsprechende Position erreicht hat, öffnet sich das Transportelement 602, d.h. die beiden Rotationsteller 619a und 619b werden in Axialrichtung auseinandergefahren, so dass die durch die Backen 617 auf die Einheit 610 wirkende Klemmkraft aufgehoben wird und die versiegelte Einheit 610 mittels des Greifelements 624 aus dem Transportelement 602 gezogen werden kann. Das Greifelement 624 übergibt die versiegelte Einheit 610 dann - wie auch in den vorherigen Ausführungsbeispielen auch - an das Förderelement 622.
Selbstverständlich kann die Ausgestaltung der Zuführeinrichtung 607 und der Abgabeeinrichtung 611 von der hier dargestellten Form abweichen, weil diese an die vor- und nachgelagerten Prozesse angepasst sein müssen. Die Zuführeinrichtung 607 und/oder die Abgabeeinrichtung 611 kann beispielsweise auch als Band, Trommel und/oder Transportwagen ausgeführt sein.
Ferner kann der Rotationsteller 619a und/oder 619b weitere Aufnahmen bzw. Transportelemente aufweisen, so dass ein noch höherer Parallelisierungsgrad der einzelnen Fertigungsschritte erreicht werden kann. Der Fertigungsprozess kann so mehrbahnig ausgestaltet werden.
Figur 7.15 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Maschine 601, bei der es sich um eine Abwandlung der vierten Ausführungsform handelt. Die Maschine 601 unterscheidet sich insbesondere in der Zuführeinrichtung 607. Das erste Zu- führteil 607a umfasst die Übergabeeinrichtung 627, die in diesem Fall dazu eingerichtet ist, lediglich einen Bogen Pouchfolie 603 von dem Pouchfolienstapel 629 aufzunehmen und an das Transportelement 602 zu übergeben. Es handelt sich dabei um die die Oberseite der Einheit 610 bildende Pouchfolie 603.
Anschließend wird das Transportelement 602 durch Rotation der Rotationseinrichtung 605 um die Rotationsachse 606 in einem Winkel von 90° in den zweiten Teilbereich des Zuführabschnitts 608 bewegt, wo durch das zweite Zuführteil 607b der Zellstapel 604 zusammen mit einer Lage der Pouchfolie 603 an das Transportelement 602 übergeben wird. Es handelt sich dabei um die die Unterseite der Einheit 610 bildende Pouchfolie 603. Das zweite Zuführteil 607b umfasst eine weitere Rotationseinrichtung 655, deren Rotationsachse 656 parallel zu der Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 ausgerichtet ist.
Die weitere Rotationseinrichtung 655 umfasst Zuführtransportelemente 652, mit denen das Transportelement 602 der primären Rotationseinrichtung 605 befällt werden kann. Die Zuführtransportelemente 652 werden durch eine Überga- beeinrichtung 657 mit einer Lage Pouchfolie 603 befüllt, wobei die Übergabeeinrichtung 657 nach dem gleichen Funktionsprinzip wie der Übergabeeinrichtung 627 arbeitet und ebenfalls von einem Pouchfolienstapel 659 versorgt wird. Durch Rotation der Rotationseinrichtung 655 wird die Zuführtransporteinrichtung 652 mit dem Zellstapel 604 befüllt, wobei dies mit einem Förderelement 621 und einem Greifelement 623 - wie sie bereits aus den vorherigen Ausführungsbespielen bekannt sind - erfolgt. Somit kann auch der Zellstapel 604 derart in das Zuführtransportelement 652 gelegt werden, dass der Zellstapel 604 einseitig von einer Pouchfolie 603 umgeben ist.
Die Rotationseinrichtung 655 wird dann weiterrotiert, bis das Zuführtransportelement 652 den Zuführabschnitt 608 erreicht, in dem der einseitig mit der Pouchfolie 603 umgebene Zellstapel 604 an das Transportelement 602 der Rotationseinrichtung 605 übergeben wird, in dem bereits eine Lage Pouchfolie 603 angeordnet ist, so dass in dem Zuführabschnitt 608 die Einheit 610 umfassend den beidseitig durch eine Pouchfolie 603 umgebenen Zellstapel 604 gebildet wird.
Anschließend wird das Transportelement 602 wie bei der vierten Ausführungsform, aus den Figuren 7.9 bis 7.14 durch Rotation der Rotationseinheit 605 um die Rotationsachse 606 entlang einer Kreisbahn über die Bearbeitungseinrichtung 609 bis zu der Abgabeeinrichtung 611 bewegt.
Figur 7.16 zeigt eine weitere Maschine 670 gemäß einer ersten Ausführungsform umfassend eine erste Fördereinrichtung 636 zum Befördern des Zellstapels 604 in einer Linearbewegung, und eine zweite Fördereinrichtung 637 zum Befördern der Pouchfolie 603. Die zweite Fördereinrichtung 637 ist dazu eingerichtet, die Pouchfolie 603 derart mit dem Zellstapel 604 an der ersten Fördereinrichtung 36 zusammenzuführen, dass die Pouchfolie 603 den Zellstapel 604 wenigstens teilweise umschließt, wobei die zweite Fördereinrichtung 637 wenigstens eine um eine Rotationsachse 606 drehbar gelagerte Rotationseinrichtung 605 umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie 603 auf einer Kreisbahn zu dem Zellstapel 604 zu führen. Bei der Rotationseinrichtung 605 handelt es sich um einen Doppelteller umfassend den ersten und den zweiten Rotationsteller 619a und 619b, wie dies bereits aus den Figuren 7.9 sowie 7.12 bis 7.14 bekannt ist.
Figur 7.17 zeigt die Maschine 670 in einer zweiten Ausführungsform. Auch bei dieser Ausführungsform ist eine erste Fördereinrichtung 636 vorgesehen, mit der die Zellstapel 604 in einer Linearbewegung gefördert werden. Die zweite Fördereinrichtung 637 umfasst eine erste und eine zweite Rotationseinrichtung 605 und 655, die jeweils einen Bogen der Pouchfolie 603 auf einer Kreisbahn zu der ersten Fördereinrichtung 636 befördern. Auf diese Weise kann an einer ersten Übergabestelle 634 ein Bogen Pouchfolie 603 mit dem Zellstapel 604 zusammengeführt werden, so dass dieser die Oberseite des Zellstapels 604 überdeckt. Der Zellstapel 604 wird dann entlang des Materialstroms 639 mittels der ersten Fördereinrichtung 636 zu der weiteren Rotationseinrichtung 655 geführt, wo an einer zweiten Übergabestelle 635 ein weiterer Bogen Pouchfolie 603 mit dem Zellstapel 604 zusammengeführt wird, so dass auch die Unterseite des Zellstapels 604 mit einer Pouchfolie 603 überdeckt ist. Die jeweiligen Pouchfolien 603 liegen beim Verlassen der zweiten Übergabestelle 635 überlappend an der Oberseite und Unterseite des Zellstapels 604 an, so dass in einer im Prozess folgenden und nicht dargestellten Versiegelungseinrichtung die überlappenden Abschnitte der Pouchfolie 603 um den Zellstapel 604 hemm mit einer Siegelnaht versehen werden können. Bei den beiden Rotationseinrichtungen 605, 655 handelt es sich um Einfachteller, wie sie bereits aus der Ausführungsform gemäß Figur 7.15 bekannt sind. Auch die Übergabeeinrichtungen 627 und 657 sind bereits aus der Ausführungsform gemäß Figur 7.15 bekannt. Figur 7.18 zeigt schematisch ein Verfahren 660 zur Herstellung der Einheit 610 unter Verwendung der Maschine 601 gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform; vgl. Figuren 7.1 bis 7.15.
Das Verfahren 660 umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
In einem ersten Verfahrensschritt a) erfolgt die Übergabe des Zellstapels 604 und der Pouchfolie 603 an das Transportelement 602 in dem Zuführabschnitt 608, so dass die Pouchfolie 603 den Zellstapel 604 vollständig umschließt.
In einem Verfahrensschritt b) wird das Transportelement 602 auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 bis zum Erreichen der Bearbeitungseinrichtung 609 bewegt.
In einem Verfahrensschritt c) erfolgt das Bearbeiten der Einheit 610 aus Zellstapel 604 und Pouchfolie 603, beispielsweise mittels einer Versiegelungseinrichtung, so dass der Zellstapel vollständig innerhalb der Pouchfolie 603 verschlossen ist. Hierzu wird die Pouchfolie 603 um den Zellstapel 604 herum mit einer Siegelnaht verschlossen.
In einem Verfahrensschritt d) wird die Transporteinrichtung 602 auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse 606 der Rotationseinrichtung 605 bis zum Erreichen der Abgabeeinrichtung 611 bewegt.
Schließlich findet im Verfahrensschritt e) die Übergabe der bearbeiteten Einheit 610 aus Zellstapel 604 und Pouchfolie 603 von dem Transportelement 602 an die Abgabeeinrichtung 611 statt. Die verschlossene Einheit 610 kann dann in einem anschließenden Verfahrensschritt weiterbearbeitet werden. Dieser kann beispielsweise das Befüllen der Pouch mit einem Elektrolyten umfassen, so dass beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine entsprechende Vorstufe einer Lithium-Ionen-Batterie gebildet wird. Das Befüllen kann beispielsweise mittels einer Spritze erfolgen oder durch teilweises Auftrennen und wieder verschließen der Versiegelungsnaht.
8 Aspekt der Erfindung: SegmentabeabeZ-übergabe
Die Maschine 710 zum Herstellen von Zellenstapeln umfasst einen Zuführabschnitt 711 zum Zuführen von Ausgangs- materialien, nämlich im Wesentlichen endlos zugeführter Separatorbahnen 780, 781 und Elektroden bzw. Elektrodenblätter, nämlich Anoden- und Kathodenblätter, zu einem nachfolgend angeordneten Sammel- und Verbindungsabschnitt 712, in dem die Separatorbahnen 780, 781 und Elektroden zusammengeführt und übereinandergelegt werden. Der Sammel- und Verbindungsabschnitt 712 umfasst eine Verbindungsvorrichtung 714, die die übereinander gelegten Materialien zur Bildung einer endlosen Separator-Elektroden-Verbundbahn 784 miteinander verbindet. In Förderrichtung hinter dem Sammel- und Verbindungsabschnitt 712 folgt ein Schneid- und Stapelabschnitt 713. Dieser umfasst eine Schneidvorrichtung 715 zum Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn 784 in einzelne Verbundeinheiten, beispielsweise Monozellen, und eine Stapelstation 728 zum Stapeln der Verbundeinheiten zur Bildung von Zellenstapeln.
Der Zuführabschnitt 711 umfasst Elektrodenherstellabschnitte 718, 719 zum Herstellen von Elektroden, nämlich einen Anodenherstellabschnitt 718 zum Herstellen einzelner Anodenblätter oder Anoden, und einen Kathodenherstellab- schnitt 719 zum Herstellen einzelner Kathodenblätter oder Kathoden. Die Elektrodenherstellabschnitte 718, 719 sind vorzugsweise gleichartig aufgebaut. Im Folgenden wird beispielhaft der Kathodenherstellabschnitt 719 beschrieben. Die Elektrodenherstellabschnitte 718, 719 weisen jeweils einen Schneidapparat 720 auf. Der rotierende Schneidapparat 720 dient zum Zerschneiden der endlos zugführten Elektrodenbahn, hier der Kathodenbahn 783, in einzelne Elektroden, hier Kathoden. Der Schneidapparat 720 umfasst jeweils eine Messerwelle 721 und eine Schneidtrommel 722. Die Messerwelle 721 ist entlang ihres Umfangs mit Messern bestückt. An der Schneidtrommel 722 sind um ihren Umfang herum entsprechende Nuten vorgesehen. Die Messerwelle 721 ist tangential zu der Schneidtrommel 722 angeordnet. Die Rotationsantriebe der Messerwelle 721 und der Schneidtrommel 722 sind so koordiniert, dass ein Messer, das in den Berührungsbereich der Messerwelle 721 und der Schneidtrommel 722 gelangt, in eine Nut der Schneidtrommel 722 eingreift, um die Elektrodenbahn 783 zu schneiden. Die auf diese Weise geschnittenen Elektroden werden mittels Vakuum von der Schneidtrommel 722 weitergefördert und an eine nachfolgende Transporttrommel 725 abgegeben. Auf der Transporttrommel 725 werden die Elektroden mit Vakuum gehalten und durch Rotation weitergefördert. Die Tei- lungsändemngstrommel 726 dient dazu, die Elektroden 795 mit einem Abstand zueinander in Längsrichtung zu versehen.
Die geschnittenen Elektroden und die nicht geschnittenen Separatorfolien 780, 781 werden auf die Sammelvorrichtung 717, die hier als Sammeltrommel 727 ausgebildet ist, in einer definierten Reihenfolge an unterschiedlichen Umfangspunkten aufgelegt. Die Materialformation bestehend aus Separatorbahnen 780, 781 und dazwischen eingelegten Elektroden werden von der rotierend angetriebenen Sammeltrommel 727 weitergefördert und mittels einer Verbindungsvorrichtung 714, hier einer Laminiervorrichtimg mit Laminierwalze 729, miteinander verbunden, wodurch eine einheitliche, endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn 784 erzeugt wird. Das Ergebnis ist demnach eine endlose Bahn 784 aus geschnittenen und positionierten Elektroden, die durch das Verbinden und/oder Laminieren mit den endlosen Separatorfolien 780, 781 verbunden sind.
Außen am Umfang der Sammel-/Laminiertrommel 727 kann eine
Heizeinrichtung 730 vorgesehen sein. Nachfolgend kann eine Kühleinrichtung 731, beispielsweise eine Kühltrommel 771, für die Separator-Elektroden-Verbundbahn 784 vorgesehen sein. Zwischen der Verbindungsvorrichtung 714 und der Schneideinrichtung 715 kann eine Prüfstrecke 732 vorgesehen sein, die eine oder mehrere Prüfeinrichtungen 733 insbesondere zur Prüfung der Positionen der Anoden und Kathoden in der Verbundbahn 784 aufweist.
Mittels der Schneidvorrichtung 715 wird die Verbundbahn 784 in einzelne Separator-Elektroden-Verbundeinheiten geschnitten, wodurch Monozellen entstehen. Die Schneidvorrichtung 715 ist vorteilhaft gleichartig aufgebaut wie die zuvor beschriebenen Schneidapparate 720 und umfasst vorzugsweise eine Schneidtrommel 734 mit Nuten 736, über die die Verbundbahn 784 geführt wird, und eine Messerwalze 735 mit Messern 737, die durch Eingreifen in die Nuten 736 die Verbundbahn 784 schneiden.
Der Schneid- und Stapelabschnitt 713 umfasst vorzugsweise eine nachfolgende Prüftrommel 738, an der mittels einer entsprechenden Prüfeinrichtung elektrische Eigenschaften der einzelnen Verbundeinheiten oder Monozellen gemessen werden. Anschließend an die Prüftrommel 738 kann eine weitere Transporttrommel 739 vorgesehen sein. Der Schneid- und Stapelabschnitt 713 umfasst vorzugsweise eine der mindestens einen Prüftrommel 738 nachfolgende Auswerf- trommel 740. Verbundeinheiten oder Monozellen 91 können von der Auswerftrommel 740 vorzugsweise nach unten ausgegeben werden. Diese wird später genauer erläutert. Das nachfolgende Trommelsystem der Stapelstation 728 dient zum Stapeln der Verbundeinheiten oder Monozellen 91 zu Zellenstapeln. An einer oder mehreren Positionen entlang dem Produktstrom in der Maschine 710 sind vorteilhaft eine oder mehrere Entnahmestellen 750 vorgesehen, an denen Produktsegmente wie beispielsweise Elektrodenblätter oder Separator- Elektroden-Verbundeinheiten dem Produktstrom entnommen werden können, wobei jeder Entnahmestelle eine entsprechende Abgabeeinrichtung 763 zugeordnet ist. Die Entnahmestellen 750 bzw. die Abgabeeinrichtungen 763 sind vorzugsweise in Förderrichtung hinter entsprechenden Schnittpositionen angeordnet. Beispielsweise ist in Förderrichtung hinter der Messerwalze 721 zum Schneiden der Anoden eine Entnahmestelle 750 und eine Abgabeeinrichtung 763 zum Entfernen und Auswerfen von geschnittenen Anoden aus dem Produktstrom vorgesehen. Es versteht sich, dass eine entsprechende, nicht gezeigte Entnahmestelle und Abgabeeinrichtung zum Entfernen und Auswerfen von geschnittenen Kathoden aus dem Produktstrom stromabwärts von der Messerwalze 723 des Kathodenherstellabschnitts 718 vorgesehen sein können. Vorteilhaft ist in Förderrichtung hinter der Messerwalze 735 zum Schneiden von Separator- Elektroden-Verbundeinheiten eine Entnahmestelle 750 und eine Abgabeeinrichtung 763 zum Entfernen und Auswerfen von geschnittenen Verbundeinheiten aus dem Produktstrom vorgesehen.
Jede Abgabeeinrichtung 763 ist vorzugsweise in einer Transporteinrichtung, beispielsweise einer Transporttrommel der Maschine 710 realisiert. So ist in Figur 8.1 eine Abgabeeinrichtung 763 in der Transporttrommel 725 realisiert, die daher auch als Abgabetrommel 752 bezeichnet werden kann. Analog ist die Abgabeeinrichtung 763 in der Auswerftrommel 740 realisiert, die daher ebenfalls als Abgabetrommel 752 bezeichnet werden kann. Die Position der jeweiligen Abgabeeinrichtungen 763 im Produktstrom ist dabei variabel und kann beispielsweise je nach den baulichen Gegebenheiten festgelegt werden. So kann die Elektroden- Abgabeeinrichtung 763 alternativ in der Schneidtrommel 722 oder der Teilungsändemngstrommel 726 realisiert sein; die Verbundeinheiten-Abgabeeinrichtung 763 kann alternativ in einer der Trommeln 734, 738 oder 739 realisiert sein. Die Entnahmepositionen sind auch abhängig vom Zeitmanagement. Beispielsweise muss sichergestellt sein, dass die auswurferzeugende Information bereits verarbeitet ist und die Abgabeeinrichtung in Folge angesteuert werden kann, wenn das auszuwerfende Produkte dort vorbeigeführt wird. Allgemein können die Entnahmestellen an beliebiger geeigneter Position in der Maschine angeordnet sein und sind nicht auf die Transporttrommel 725 oder die Auswerftrommel 740 inFig. 8.1 festgelegt.
Die vom Produktstrom entfernten Produktsegmente 754 fallen beispielsweise schwerkraftbedingt von der Abgabetrommel 752 herunter und werden von einer Auffangeinrichtung 756 aufgenommen. Die Auffangeinrichtung 756 umfasst vorzugsweise einen oder mehrere Auffangbehälter 757, in die die entnommenen Produktsegmente 754 schwerkraftbedingt hineinfallen. In der in Figur 8.1 gezeigten Ausführungsform ist jeder Entnahmestelle 750 bzw. jeder Abgabeeinrichtung 763 ein entsprechender Auffangbehälter 757 zugeordnet. Der oder die Auffangbehälter 757 sind manuell oder automatisch aus der Maschine entnehmbar. Beispielsweise können der oder die Auffangbehälter 757 aus der Maschine bewegbar, verstellbar, verfahrbar oder verschwenkbar sein.
Bei der in Figur 8.2 gezeigten Ausführungsform umfasst die Auffangeinrichtung 756 einen beispielsweise mittels eines Elektromotors zwischen mehreren Entnahmestellen 750 verstellbaren, bewegbaren oder verfahrbaren Auffangbehälter 758. Die feste Zuordnung zwischen Auffangbehälter und Entnahmepositionen gemäß Figur 8.1 ist hier aufgehoben. Der Auffangbehälter 758 kann durch eine nur schematisch gezeigte Schleuse 759 vorteilhaft aus der Maschine 710 herausgefahren werden. Auch in dieser Ausführungsform kann eine Mehrzahl von verfahrbaren Auffangbehältem 758 vorgesehen sein, um die Entnahmekapazität zu erhöhen. Ein aus der Maschine 710 herausgefahrener und entleerter Auffangbehälter 758 kann beispielsweise auf einem Ringkurs oder in entgegengesetzter Richtung wieder in die Maschine 710 einfahren werden.
In der Ausführungsform gemäß Figur 8.3 umfasst die Auffangeinrichtung 756 eine angetriebene Fördereinrichtung 760, hier beispielsweise ein Endlos-Förderband, die sich zwischen mehreren Entnahmestellen 750 und/oder durch eine Schleuse 759 in die Maschinenumgebung 765 erstreckt. Auf dem Förderband können ein oder mehrere Aulfangbehälter 757 vorgesehen sein. Dies ist aber nicht zwingend, die Fördereinrichtung 760 oder das Förderband kann auch ohne Auffangbehälter 757 zum Aufnehmen der entnommenen Produktsegmente 754 eingerichtet sein. Von der Fördereinrichtung 760 aufgenommene Produktsegmente 754 können durch die Schleuse 759 vorteilhaft aus der Maschine 710 herausgefördert werden.
Im Folgenden werden unterschiedliche Ausführungsformen der Abgabeeinrichtung 763 zum Entfernen von Produktsegmenten aus dem Produktstrom anhand der Figuren 8.4 bis und 8.5 erläutert.
Figur 8.4 zeigt eine Ausführungsform einer Abgabetrommel 752, die in Rotationsrichtung R drehbar angetrieben und zum Transport von Produktsegmenten 782 mittels Unterdrück eingerichtet ist. Die Abgabetrommel 752 weist zu diesem Zweck eine Unterdruckeinrichtung 741 auf, die zur Versorgung der Mantelfläche 742 der Abgabetrommel 752 eingerichtet ist, um dort Produktsegmente 782 mittels Saugkraft zu halten. Im Beispiel der Figur 8.4 weist die Abgabetrommel 752 eine Teilung in sechs Sektoren entsprechend einem Winkelabstand von 60° zwischen zwei Produktsegmenten 782 auf, wobei andere Teilungen mit mehr oder weniger Sektoren möglich sind.
Die Unterdruckeinrichtung 741 umfasst ein beispielsweise zentrales Unterdruckreservoir 743, das beispielsweise rohrförmig sein kann, und Unterdruckleitungen 744, die das Unterdruckreservoir 743 mit der Mantelfläche 742 der Abgabetrommel 752 verbinden. In jeder Unterdruckleitung 744 ist ein schaltbares Ventil 745 vorgesehen, das von einer Steuereinrichtung 790, beispielsweise der Maschinensteuerung, individuell ansteuerbar ist. Die Ventile 745 sind hierbei im drehenden Teil der Abgabetrommel 752 angeordnet und drehen sich folglich mit dem Trommelmantel 742 und mit den darauf gehaltenen Produktsegmenten 782 mit.
Zum Transport eines Produktsegments 782 im Produktstrom der Maschine 710 von einer ersten Umfangsposition (in Fig. 8.4 beispielsweise auf 9 Uhr), wo das Produktsegment 782 von einer vorgeordneten Fördereinrichtung übernommen wird, zu einer zweiten Umfangsposition (in Fig. 8.4 beispielsweise auf 3 Uhr), wo das Produktsegment 782 an eine nachgeordnete Fördereinrichtung abgegeben wird, ist das zugehörige Ventil 745 geöffnet, so dass Unterdrück an dem entsprechenden Teil der Mantelfläche 742 anliegt. Zur Abgabe des Produktsegments 782 an die nachgeordnete Fördereinrichtung wird das Ventil 745 in der zweiten Umfangsposition (beispielsweise auf 3 Uhr) geschlossen, und danach vor dem Erreichen der 9 Uhr-Position wieder geöffnet, um ein weiteres Produktsegment 782 aufnehmen zu können.
In Figur 8.4 weist die Abgabetrommel 752 eine Auswurf- oder Abgabeposition 750 beispielsweise auf 6 Uhr auf. Wenn ein bestimmtes Produktsegment 782 aus dem Produktstrom entnommen werden soll, steuert die Steuerungseinrichtung 790 infolge einer Auswurfanforderung mittels eines Schaltsignals das entsprechende Ventil 745 an, wenn das zu entnehmende Produktsegment 782 die Abgabeposition 750 erreicht hat, um das entsprechende Ventil 745 zu schließen. Aufgrund des fehlenden Unterdrucks an der Abgabeposition 750 wird keine Saugkraft mehr auf das zu entnehmende Produktsegment 782 ausgeübt, dieses kann schwerkraftbedingt nach unten fallen und wird somit aus dem Produktstrom entfernt. Das Ventil 745 wird vor dem Erreichen der 9 Uhr-Position wieder geöffnet, um ein weiteres Produktsegment 782 aufnehmen zu können.
In Figur 8.4 können also Produktsegmente 782, die ausgeworfen werden sollen, ab einer bestimmten Umfangsposition (hier 6 Uhr) von der Unterdruckversorgung abgetrennt und auf diese Weise sicher von der Abgabetrommel 752 entfernt werden.
Eine weitere Ausführungsform einer Abgabetrommel 752 ist in Figur 8.5 gezeigt. Auch hier ist eine Unterdruckvorrichtung 741 vorgesehen, um Produktsegmente 782 mittels Unterdrück auf der Mantelfläche der Abgabetrommel 752 zu halten und zu transportieren. Die Unterdruckvorrichtung 741 kann hier in Form eines oder mehrerer raumfester Sektoren ausgeführt sein. Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der Unterdrucksektor in der unteren Hälfte der Abgabetrommel 752 zwischen 9 Uhr (Übernahme von einer vorgeordneten Fördereinrichtung) und 3 Uhr (Übergabe an eine nachgeordnete Fördereinrichtung).
Des Weiteren ist eine raumfeste Druckluftleitung 746 mit einem darin angeordneten schaltbaren Ventil 747 vorgesehen, wobei die Druckluftleitung 746 an oder im Bereich der Entnahmeposition 750 mündet. Das Ventil 747 in der Druckluftleitung 746 ist im normalen Produktionsbetrieb geschlossen. Wenn ein Produktsegment 782 von der Abgabetrommel 752 abgeworfen werden soll, steuert die Steuerungseinrichtung 790 das Ventil 747 an, um dieses zu öffnen. Die daraufhin aus der Mündung der Druckluftleitung 746 ausströmende Druckluft bricht bzw. neutralisiert den von der Unterdruckvorrichtung 741 erzeugten Unterdrück lokal an der Entnahmeposition 750, so dass die Saugkraft auf das Produktsegment 782 aufgehoben ist und das Produktsegment 782 schwerkraftbedingt nach unten aus dem Produktstrom herausfallen kann.
Die unter Bezugnahme auf die Figuren 8.4 und 8.5 beschriebenen Ausführungsformen können einfach modifiziert werden, um statt des Auswerfens eines Produktsegments 782 eine Verzweigung bzw. Aufteilung eines Produktstroms in zwei Teilströme, d.h. eine Produktweiche in der Maschine 710, zu realisieren. Dies wird nachfolgend anhand der Figur 8.6 erläutert.
In Figur 8.6 ist die wie in Figur 8.5 ausgestaltete Abgabeeinrichtung 763 um eine Aufnahmeeinrichtung 724 mit einer Aufnahmetrommel 748 ergänzt, die im Bereich der Abgabeposition 750 der Abgabetrommel 752 tangential zu dieser angeordnet ist. Die Aufnahmetrommel 748 ist vorzugsweise als Segmenttrommel ausgeführt und weist in einem ersten Umfangsabschnitt einen Unterdrucksektor 749, beispielsweise in Form eines Nockens, der sich hier beispielsweise um etwa 50° erstreckt, und in einem zweiten Umfangsabschnitt einen unterdruckfreien Sektor 761 auf, der sich hier beispielsweise um die restlichen 310° erstreckt. Der Unterdrucksektor 749 wird beispielsweise über das zentrale Unterdruckreservoir 762 mit Unterdrück versorgt.
In einer ersten Weichenstellung, die in Figur 8.6 nicht gezeigt ist, ist die Drehposition der Aufnahmetrommel 748 so eingestellt, dass der Unterdrucksektor 749 von der Abgabetrommel 752 abgewandt ist und somit nicht in Wirkbeziehung zu der Abgabetrommel 752 steht. In dieser Weichenstellung befindet sich somit der unterdruckfreie Sektor 761 der Aufnahmetrommel 748 im Bereich der Abgabeposition 750 der Abgabetrommel 752. Die Aufnahmetrommel 748 ist somit fünktionslos geschaltet und die auf der Abgabetrommel 752 gehaltenen und die Abgabeposition 750 durchlaufen- den Produktsegmente 782 werden auf der Abgabetrommel 752, hierbeispielsweise bis 3 Uhr, weitergefördert (erster Teilstrom).
Zum Abzweigen von Produktsegmenten 782 wird der Unterdrucksektor 749 der Aufnahmetrommel 748 in Rotationsrichtung R‘ in den Bereich der Abgabeposition 750 der Abgabetrommel 752 geschwenkt (siehe Figur 8.6). Sobald der Unterdrucksektor 749 tangential an der Abgabetrommel 752 anliegt, wird das Ventil 747 von der Steuerungseinrichtung 790 geöffnet und die Abgabeposition 750 mit Druckluft beaufschlagt, um dort den von der Unterdruckeinrichtung 741 erzeugten Unterdrück zu brechen (zweite Weichenstellung). Da die Abgabetrommel 752 keine Saugkraft mehr auf das in der Abgabeposition 750 befindliche Produktsegment 782 ausübt, wird dies von dem Unterdrucksektor 749 der Aufnahmetrommel 748 angesaugt und übernommen. Durch Weiterschwenken der Aufnahmetrommel 748 bzw. des Unterdrucksektors 749 wird Produktsegment 782 weitergefördert und kann an eine der Aufnahmetrommel 748 nachgeordne- te, nicht gezeigte Fördereinrichtung abgegeben werden (zweiter Teilstrom).
In der Figur 8.6 wird der Unterdrück der Abgabetrommel 752 zum Abgeben eines Produktsegments 782 an die Aufnahmetrommel 748 mittels Druckluft gebrochen bzw. neutralisiert. Im Allgemeinen muss der Unterdrück der Abgabe- trommel 752 zum Abgeben eines Produktsegments 782 nicht auf Null reduziert werden. Es reicht für die Übergabe im Allgemeinen aus, wenn der Unterdrück der Aufnahmetrommel 748 eine stärkere Saugkraft auf das Produktsegment 782 ausübt als der Unterdrück der Abgabetrommel 752.
Eine weitere Ausführungsform für eine Vorrichtung zum Verzweigen bzw. Aufteilen eines Produktstroms in zwei Teilströme, d.h. eine Produktweiche in der Maschine 710, ist in der Figur 8.7 gezeigt. Hier ist sowohl die Abgabeeinrichtung 763 als auch die Aufnahmeeinrichtung 724 wie in Figur 8.5 ausgeführt. Die Aufnahmetrommel 748 weist somit ebenfalls eine mit Unterdrück aus einem Unterdruckreservoir 772 versorgte Unterdmckvorrichtung 766 auf, um Produktsegmente 782 mittels Unterdrück auf der Mantelfläche 767 der Aufnahmetrommel 748 zu halten und zu transportieren. Die Unterdmckvorrichtung 766 kann in Form eines oder mehrerer raumfester Sektoren ausgeführt sein. Im vorliegenden Beispiel erstreckt sich der Unterdrucksektor in der rechten Hälfte der Aufnahmetrommel 748 zwischen 12 Uhr (ggf. Übernahme von der Abgabetrommel 752) und 6 Uhr (Übergabe an eine nachgeordnete Fördereinrichtung). Des Weiteren ist eine raumfeste Druckluftleitung 768 mit einem darin angeordneten schaltbaren Ventil 769 vorgesehen, wobei die Druckluftleitung 768 an oder im Bereich einer Aufnahmeposition 770 der Aufnahmetrommel 748 mündet.
Die Steuerungseinrichtung 790 steuert die Ventile 747, 769 so an, dass zu jedem Zeitpunkt eines des Ventile 747, 769 geöffnet und das andere Ventil 769, 747 geschlossen ist. Wenn das Ventil 769 geöffnet und das Ventil 747 geschlossen ist (erste Weichenstellung), bricht die aus der Druckluftleitung 768 austretende Druckluft den von der Unterdruckeinrichtung 66 erzeugten Unterdrück, die Aufnahmetrommel 748 ist funktionslos geschaltet und die auf der Abgabetrom- mel 752 gehaltenen und die Abgabeposition 750 durchlaufenden Produktsegmente 782 werden auf der Abgabetrommel 752, hierbeispielsweise bis 3 Uhr, weitergefördert (erster Teilstrom). Wenn dagegen das Ventil 747 geöffnet und das Ventil 769 geschlossen ist (zweite Weichenstellung), bricht die aus der Druckluftleitung 746 austretende Druckluft den von der Unterdruckeinrichtung 741 erzeugten Unterdrück. Da die Abgabetrommel 752 keine Saugkraft mehr auf das in der Abgabeposition 750 befindliche Produktsegment 782 ausübt, wird dies von der mit Unterdrück versorgten Aufnah- metrommel 748 angesaugt, übernommen und weitergefördert, hier beispielsweise bis 6 Uhr (zweiter Teilstrom). In weiteren Ausführungsformen kann alternativ ausgehend von der gemäß Figur 8.4 ausgeführten Abgabeeinrichtung 763 durch Hinzufügung einer wie in Figur 8.6 oder Figur 8.7 ausgeführten Aufnahmeeinrichtung 724 eine Vorrichtung zum Verzweigen oder Aufteilen eines Produktstroms erzeugt werden.
In den Ausführungen gemäß Figuren 8.4 bis 8.7 wurde das zentrale Element der Abgabeeinrichtung 763 in der Form einer Abgabetrommel 752 beschrieben. Andere Ausführungen sind möglich, beispielsweise in Form eines Abgabe- Bandförderers. Gleiches gilt für die Ausgestaltung der Aufnahmeeinrichtung 724.
9. Aspekt der Erfindung: Haltelaschen
Figur 9.1 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 810 für die Produktion von Verbundelementen 830 der Energiezellen produzierenden Industrie in einer schematischen Darstellung. Das Zwischenprodukt 810 weist eine Leiterfolie 811 auf, die partiell mit einem Anodenmaterial 812 beschichtet ist. Die beschichtete Grundfläche der Leiterfolie 811 ist in diesem Ausführungsbeispiel rechteckig ausgeführt. An einer ersten Randseite 820 steht eine unbeschichtete Kontaktlasche 813 der Leiterfolie 811 hervor. An einer zweiten Randseite 821, die gegenüber und parallel zu der ersten Randseite 820 hegt, sind zwei Haltelaschen 814 der Leiterfolie 811 vorgesehen. Die zwei Haltelaschen 814 sind in den Ecken der zweiten Randseite 821 mit jeweils einer dritten Randseite 822, die senkrecht zur ersten und zweiten Randseite 820, 821 ausgerichtet sind, angeordnet. Die zwei Haltelaschen 814 sind zudem symmetrisch zu einer Mittelachse 823, wobei die Mittelachse 823 senkrecht auf der dritten Randseite 822 steht.
Die Figur 9.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 810 für die Produktion von Verbundelementen 830 der Energiezellen produzierenden Industrie. Das Ausführungsbeispiel der Figur 9.2 ist gegenüber der Figur 9.1 gedreht dargestellt und weist ebenfalls eine partiell beschichtete Leiterfolie 815 mit einer unbeschichteten Kontaktlasche 817 an einer ersten Randseite 820 auf. Die Leiterfolie 815 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Kathodenmaterial 816 beschichtet. Es sind ebenfalls an einer zweiten Randseite 821, welche parallel zur ersten Randseite 820 ausgerichtet ist, zwei symmetrisch zu einer Mittelachse 823 angeordnete Haltelaschen 818 vorgesehen.
Figur 9.3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 810, wobei die Kontaktlasche 813, 817 und die zwei Haltelaschen 814, 818 jeweils ein Durchgangsloch 824 aufweisen, das zur Ausrichtung und/oder Positionierung des Zwischenprodukts 810 genutzt werden kann. In möglichen Ausführungsbeispielen können die Durchgangslöcher 824 auch zum Aufnehmen und Halten des Zwischenprodukts 810 genutzt werden.
In der Figur 9.4 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verbundelements 830 mit zwei Zwischenprodukten 810 mit einer mit Anodenmaterial 812 beschichteten Leiterfolie 811 und einer mit Kathodenmaterial 816 beschichteten Leiterfolie 815 gezeigt. Die beiden Zwischenprodukte 810 sind in dem Verbundelement 830 in einer gestapelten Anordnung durch eine dazwischen angeordneten Separatorfolie 825 getrennt. Die Beschichtung mit Kathodenmaterial 816 und Anodenmaterial 812 ist jeweils der Separatorfolie 825 zugewandt. Die Kontaktlasche 813 der Leiterfolie 811, in der Figur 9.4 oben angeordnet, und die Kontaktlasche 817 der Leiterfolie 815 sind in dem Verbundelement 830 gegenüberliegend vorgesehen und stehen jeweils über die Separatorfolie 825 über, so dass beispielsweise eine elektrische Kontaktierung der Kontaktlaschen 813, 817 unabhängig von der Separatorfolie 825 erfolgen kann. Weiterhin sind die Haltelaschen 814, 818 zu erkennen, welche die Separatorfolie 825 für die Handhabung unabhängig von der Separatorfolie 825 überragen. Die Haltelaschen 814, 818 können in einfacher Weise in einem Produktionsprozess beispielsweise zur Herstellung der gestapelten Anordnung des Verbundelements 830 genutzt werden, um ein Zwischenprodukt 810 oder ein Verbundelement 830 mit einem solchen Zwischenprodukt 810 zu greifen oder zu fixieren. Das Greifen kann beispielsweise mit einem mechanischen Greifer und/oder einem auf Unterdrück basierenden Greifer als Fixierungsmittel erfolgen. Neben den Haltelaschen 814, 818 können auch die Kontaktlaschen 813, 817 gegriffen werden, was in dargestellten Ausfüh- mngsbeispielen mit gegenüber den Kontaktlaschen 813, 817 liegenden Haltelaschen 814, 818 vorteilhaft zum Aufnehmen des Zwischenelements 810 ist. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch weitere Haltelaschen 814, 818 beispielsweise neben der Kontaktlasche 813, 817 an der ersten Randseite 820 vorgesehen sein.
Mittels der gegriffenen Haltelaschen 814, 818 und ggf. der gegriffenen Kontaktlaschen 813, 817 können die einzelnen Zwischenprodukte 810 schnell aufgenommen, bewegt und/oder gedreht und anschließend präzise abgelegt werden. Die Beschichtung mit Anodenmaterial 812 oder Kathodenmaterial 816 auf den Leiterfolien 811, 815 und insbesondere deren Oberfläche wird durch die Verwendung der Haltelaschen 814, 818 beim Aufnehmen nicht kontaktiert, so dass ein etwaiger negaüver Einfluss durch die Handhabung vermieden werden kann.
In Figur 9.5 ist eine schematische Darstellung einer Maschine 835 zur Handhabung von Zwischenprodukten 810 oder Verbundelementen 830 gezeigt, wobei verschiedene Schritte in einem Prozessablauf dargestellt sind. Der Prozessablauf erfolgt in der Figur 9.5 von rechts nach links. Zunächst ist eine Separatorfolie 825 vorgesehen, siehe rechts, auf welche in einem nächsten Schritt eine Leiterfolie 815 aufgelegt wird, die mit einem Kathodenmaterial 816 beschichtet ist. Die Leiterfolie 815 und somit das gesamte Zwischenprodukt 810 kann in der Maschine 835 an den Haltelaschen 818 und den Kontaktlaschen 817 aufgenommen und auf die weitergeförderte Separatorfolie 825 abgelegt werden. In einem nächsten Schritt wird eine weitere Separatorfolie 825 auf dem Zwischenelement 810 mit Kathodenmaterial 816 abgelegt. Die Separatorfolie 825 überragt dabei die Haltelaschen 818 und die die Kontaktlasche 817 dabei nicht, so dass diese auch mit einer abgelegten Separatorfolie 825 für eine weitere Handhabung zur Verfügung stehen.
Links in der Figur 9.5 ist ein weiteres Zwischenprodukt 810 auf der Separatorfolie 825 abgelegt, welches eine Leiterfo- lie 811 mit einem Anodenmaterial 812, in der Darstellung nicht zu erkennen, umfasst. Die Haltelaschen 814 und die Kontaktlasche 813 stehen über die darunter angeordnete Separatorfolie 825 über, so dass beim Ablegen des Zwischenprodukts 810 mittels der Haltelaschen 814 die Separatorfolie 825 insbesondere bei der Verwendung eines Zangengreifers nicht im Weg ist.
Figur 9.6 zeigt eine schematische Darstellung einer Maschine 831 zur Herstellung eines Zwischenprodukts 810, wobei eine Leiterfolie 811, 815 an einer ersten und zweiten Randseite 820, 821 einen unbeschichteten Bereich 827 aufweist. Aus dem unbeschichteten Bereich 827 wird in der Maschine 31 an der ersten Randseite 820 wenigstens ein Abschnitt 828 der Leiterfolie 811, 815 abgetrennt, beispielsweise durch Stanzen, so dass eine bzw. mehrere Kontaktlaschen 813, 817 gebildet werden.
Weiterhin werden auf der gegenüberliegenden zweiten Randseite 821 aus einem unbeschichteten Bereich 827 mehrere Abschnitte 828 der Leiterfolie 811, 815 unter Bildung von Haltelaschen 814, 818 abgetrennt. Das Abtrennen auf der zweiten Randseite 821 erfolgt beispielsweise ebenfalls durch Stanzen. Figur 9.7 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Maschine 831, in welcher die Leiterfolie 811, 815 unter Bildung einer dritten Randseite 822, die senkrecht zur ersten Randseite 820 ausgerichtet ist, geschnitten wird. Es können daherbeispielsweise Zwischenprodukte 810 vereinzelt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Haltelaschen 814, 818 in den Ecken der zweiten und dritten Randseite 821, 822 vorgesehen, welche in diesem Beispiel gleichzeitig senkrecht zur ersten Randseite 820 geschnitten werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Leiterfolie 811, 815 in der Maschine 831 zunächst senkrecht zur ersten Randseite 820 geschnitten werden, wobei erst anschließend ein Abschnitt 828 der Leiterfolie 811, 815 unter Bildung von in diesem Ausführungsbeispiel zwei Haltelaschen 814 abgetrennt wird.
Figur 9.8 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel zur Lösung der Aufgabe der Erfindung, wobei ein Verbundaufbau
840 der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Aufsicht dargestellt ist. Es handelt sich um eine Formation oder einen gestapelten Aufbau von zumindest partiell beschichteten Leiterfolien 811, 815, die zumindest partiell mit einem Anodenmaterial 812 oder einem Kathodenmaterial 816 beschichtet sind. Es ist ferner mindestens eine Separatorfolie 825 zur Trennung des Anodenmaterials 812 und des Kathodenmaterials 816 vorgesehen.
Die jeweiligen Schichten in dem gezeigten gestapelten Aufbau des Verbundaufbaus 840 weisen eine mittig angeordnete Aussparung 841 auf, welche unterschiedliche Öffnungsweiten oder auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Die Öffnungsweiten sind hierbei so gewählt, dass die unterste Lage in dem Aufbau, beispielsweise ein unbeschichteter Bereich einer Leiterfolie 811 die kleinste Öffnungsweite oder alternativ keine Aussparung aufweist. Die darüber liegenden Lagen sind dann mit jeweils einer, vorzugsweise konzentrischen, Aussparung versehen, welche wenigstens die gleiche Öffnungsweite und bevorzugt eine größere Öffnung aufweisen. Über diese in der Größe gestaffelte Aussparung
841 kann vorzugsweise jede Lage des Verbundaufbaus 840, jedoch wenigstens die unterste Lage des gestapelten Aufbaus mittels Vakuums oder Unterdrucks aufgenommen werden. Sofern alle Lagen bzw. Schichten des gestapelten Aufbaus eine freiliegende Oberfläche nach oben aufweisen, kann jede Schicht des gesamten Verbundaufbaus 840 beispielsweise mittels eines Unterdruckgreifers lagegenau zueinander gehalten werden. Es können in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vier Vakuum-Haltepunkte für vier verschiedene Lagen eines Verbundaufbaus 840 vorgesehen sein. Es kann ferner auf den Prozessschritt Laminieren verzichtet werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Monozelle mit jeweils einem Loch in der Lage aufgebaut werden.
10. Aspekt der Erfindung: Provisorische Pouchversiegelung
In Figur 10.1 ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 922 gezeigt, welches ein Verbundelement 920 in einer Pouch 910 zeigt. Die Pouch 910 ist durch eine Pouchfolie 911 gebildet, welche das Verbundelement 920 mit einer umlaufenden Siegelnaht 912 von beiden Seiten verschließt und somit das Verbundelement 920 in der Pouch 910 versiegelt.
Die Pouch 910 weist zudem zwei Kontaktlaschen 923 auf, welche durch die Siegelnaht 912 geführt sind und die elektrische Verbindung zu Elektroden des Verbundelements 920 in der Pouch 910 hersteilen. Die gegenpoligen Elektroden des Verbundelements 920 sind jeweils durch einen Separator bzw. eine Separatorschicht des Verbundelements 920 voneinander getrennt. Die Pouch 910 weist im Ausführungsbeispiel der Figur 10.1 ein trockenes Verbundelement 920 auf, d.h. es befindet sich kein flüssiger Elektrolyt 921 in der versiegelten Pouch 910. Es hegt daher ein Zwischenpro- dukt 922, insbesondere für die Herstellung einer Batteriezelle, vor, welches durch die versiegelte Pouch 910 gasdicht abgeschlossen ist, so dass die Pouch 910 bzw. das Zwischenprodukt 922 an Umgebungsluft gelagert oder transportiert werden kann, ohne dass es einer besonderen Klimatisierung der Umgebungsluft zum Schutz der Materialen des Verbundelements 920, insbesondere der aktive Kathoden- und/oder Anodenmaterialien, bedarf.
Ein Abschnitt der Siegelnaht 912 ist eine vorläufige Siegelnaht 913, welche die Pouch 910 zwar versiegelt, aber lediglich für eine temporäre Versiegelung vorgesehen ist. Die vorläufige Siegelnaht 913 ist hierzu in einem Abstand zur Kontur des Verbundelements 920 in der Pouch 910 angeordnet, so dass das Verbundelement 920 die von der Siegelnaht 912 umschlossene Grundfläche nicht vollständig ausfüllt. Das Verbundelement 920 kann beispielsweise 50% bis 70% der von der Siegelnaht 912 mit der vorläufigen Siegelnaht 913 umschlossenen Fläche abdecken. Die übrige freie Grundfläche ergibt dadurch eine freie Tasche in der Pouch 910.
Die umlaufende Siegelnaht 912 hat in dieser vorteilhaften Ausführungsform eine Rechteckform, wobei die vorläufige Siegelnaht 913 wenigstens eine Seite der Siegelnaht 912 bildet. Der Abschnitt der Siegelnaht 912, der die vorläufige Siegelnaht 913 bildet, kann zudem beispielsweise auch Teile der beiden kurzen Rechteckseiten entsprechend der Ausführungsbeispiele in den Figuren umfassen.
Die Pouch 910 im Ausführungsbeispiel der Figur 10.1 weist noch keinen flüssigen Elektrolyten 921 auf, die vorläufige Versiegelung ermöglicht es aber die Pouch 910 in diesem Zustand als Zwischenprodukt 922 aus einem Bereich mit streng kontrollierten Atmosphärenbedingungen auszuführen. Das Zwischenprodukt 922 kann entsprechend transportiert, beispielsweise innerhalb einer Maschine 930 oder einer Produktionsanlage, oder von einer Maschine 930 zu einer weiteren Maschine 931, siehe Figuren 10.12 und 10.13, für die weitere Verarbeitung, wobei die Umweltbedingungen in weiteren Grenzen gehalten werden können.
Figur 10.2 zeigt die Pouch 910 bzw. das Zwischenprodukt 922 der Figur 10.1, wobei sich die Pouch 910 wieder in kontrollierten Atmosphärenbedingungen befindet, so dass die Pouch 910 geöffnet werden kann ohne aktive Materialien des Verbundelements 920 beispielsweise durch eine zu hohe Luftfeuchtigkeit zu schädigen. Das Zwischenprodukt 922 oder die Pouch 910 wird daher an einer Trennlinie 924 wieder geöffnet, wobei die Siegelnaht 912 an zwei Stellen durchschnitten und die vorläufige Siegelnaht 913 abgetrennt wird. Die geöffnete Pouch 910 kann anschließend mit einem flüssigen Elektrolyten 921 befüllt werden.
Die mit einem flüssigen Elektrolyten befüllte Pouch 910 wird anschließend mit einer finalen Siegelnaht 914 versiegelt. Die finale Siegelnaht 914 ist hierbei vorzugweise ein Abschnitt der Siegelnaht 912, welcher die beiden Teile der Pouch- folie 911 miteinander verbindet, beispielsweise durch Verschmelzen. Das Verbundelement 920 mit einem flüssigen Elektrolyten 921 ist somit in der Pouch 910 mit einer kontumahen Siegelnaht 912, 914 versiegelt. Der überstehende Rest der Pouch 910, welcher durch die finale Siegelnaht 914 von der mit Elektrolyt 921 befüllten Pouch 910 abgetrennt ist, wird anschließend an der weiteren Trennlinie 925 abgetrennt.
Das Verbundelement 920 mit einem flüssigen Elektrolyten 921 in der Pouch 910 kann anschließend weiteren Herstellungsschritten zugeführt werden, beispielsweise einer Formierung für eine Batterie. Die Figuren 10.4, 10.5 und 10.6 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 921 mit einem trockenen Verbundelement 920 in einer Pouchfolie 911 mit einer Siegelnaht 912, wobei ein Abschnitt der Siegelnaht 912 eine vorläufige Siegelnaht 913 darstellt. Das unter erweiterten Atmosphärenbedingungen transportfähige Zwischenprodukt 922 ist in der Figur 10.4 dargestellt. Das Zwischenprodukt 922 weist eine zusätzliche erste unterbrochene Siegelnaht 915 auf, welche durch die von der vorläufigen Siegelnaht 913 gebildete Tasche in der Pouch 910 verläuft. Die erste unterbrochene Siegelnaht 915 weist in diesem Ausführungsbeispiel drei Unterbrechungen 917 auf. Daher verschließt die erste unterbrochene Siegelnaht 915 die Pouch 910 nicht bzw. nicht vollständig.
Die Figur 10.5 zeigt das Zwischenprodukt 922 der Figur 10.4, welches nach einem Transport oder einer Lagerung für ein Befüllen mit einem flüssigen Elektrolyten 921 wieder geöffnet werden soll. Hierfür wird die Pouch 910 entlang der symbolischen Trennlinie 924, welche zwischen der vorläufigen Siegelnaht 913 und der ersten unterbrochenen Siegelnaht 915 angeordnet ist, abgetrennt und geöffnet. Dementsprechend bilden die drei Unterbrechungen 917 in der ersten unterbrochenen Siegelnaht 915 Öffnungen in der Pouch 910, über die ein flüssiger Elektrolyt 921 eingefüllt werden kann. Die erste unterbrochene Siegelnaht 915 kann hierbei die Stabilität der Pouch 910 bei einem Befüllen mit einem flüssigen Elektrolyten 921 erhöhen.
Nach dem Befüllen mit einem flüssigen Elektrolyten 921 wird die Pouch 910 mit einer finalen Siegelnaht 914 verschlossen, welche möglichst nah an der Kontur des Verbundelements 920 verläuft. An der symbolischen Trennlinie 925, welche zwischen der finalen Siegelnaht 914 und der ersten unterbrochenen Siegelnaht 915 verläuft, wird der restliche Teil der Pouch 910 bzw. der Pouchfolie 911 abgetrennt, wodurch das Verbundelement 920 mit einem Elektrolyten 921 in einer Pouch 910 fertiggestellt ist.
Die Figuren 10.7, 10.8 und 10.9 zeigen ein analoges Ausführungsbeispiel zu den Figuren 10.4, 10.5 und 10.6, wobei parallel zu der ersten unterbrochenen Siegelnaht 915 eine zweite unterbrochene Siegelnaht 916 in der Pouch 910 vorgesehen ist. Die zweite unterbrochene Siegelnaht 916 ist zwischen dem Verbundelement 920 und der ersten unterbrochenen Siegelnaht 915 angeordnet. Die erste und zweite unterbrochene Siegelnaht 915, 916 weisen jeweils drei Unterbrechungen 917 auf, die wiederum jeweils miteinander korrespondieren, so dass sich drei Öffnungsachsen durch die erste und zweite unterbrochene Siegelnaht 915, 916 ergeben.
In die drei Unterbrechungen 917 sind drei Durchlasselemente 918, beispielsweise Röhrchen, eingesetzt, welche in der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht 915, 916 gehalten werden. Die Durchlasselemente 918 halten hierbei die Unterbrechungen 917 offen. Im Zwischenprodukt 922 sind die Durchlasselemente 918 innerhalb der von der vorläufigen Siegelnaht 913 verschlossenen bzw. versiegelten Pouch 910 angeordnet.
In Figur 10.8 ist eine symbolische Trennlinie 924 angezeichnet, an welcher die Pouch 910 zum Befüllen mit einem flüssigen Elektrolyten 921 durch Aufschneiden der Pouch 910 geöffnet wird. Dadurch werden die Durchlasselemente 918 freigelegt, durch welche die Pouch 910 mit dem trockenen Verbundelement 920 mit einem flüssigen Elektrolyten 921 befüllt werden kann. Die Durchlasselemente 918 vereinfachen insbesondere eine automatische Befüllung der Pouch 910.
Anschließend wird die Pouch 910 mit einer finalen Siegelnaht 914 verschlossen, welche zwischen dem Verbundelement 920 und der zweiten unterbrochenen Siegelnaht 916 angeordnet ist. Entlang einer weiteren symbolischen Trennlinie 925 kann die übrige Pouchfolie 911 mit der ersten und zweiten unterbrochenen Siegelnaht 915, 916 sowie den Durchlasselementen 918 abgetrennt werden.
Die Figur 10.10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 922 mit einem trockenen Verbundelement 920 in einer Pouch 910, wobei die Pouch 910 mit einer vorläufigen Siegelnaht 913 verschlossen ist, die in einem Abstand zu dem Verbundelement 920 angeordnet ist. In der vorläufigen Siegelnaht 913 sind drei Ventile 919 eingesetzt, die die Pouch 910 verschließen, aber dennoch ein Befüllen der Pouch 910 mit einem flüssigen Elektrolyten 921 ermöglichen. Nach einem Befüllen mit einem flüssigen Elektrolyten 921 wird die Pouch 910 mit der finalen Siegelnaht 914 abschließend verschlossen, wobei die finale Siegelnaht 914 nah an der Kontur des Verbundelements 920 vorgesehen ist. Die vorläufige Siegelnaht 913 kann anschließend zusammen mit den eingesetzten Ventilen 919 von der Pouch 910 an der Trennlinie 925 abgetrennt werden.
Die Figur 10.12 zeigt schematisch eine Maschine 930, 931 zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines Verbundelements 920 mit einem, vorzugsweise flüssigen, Elektrolyten 921 in einer Pouch 910. Innerhalb der Maschine 930, 931, welche beispielsweise eine Fertigungsanlage für Batteriezellen oder ein Teil davon sein kann, können die Verfahrensschritte zur Herstellung durchgeführt werden, wobei aufgrund der vorläufigen Siegelnaht 913 die Pouch 910 mit einem trockenen Verbundelement 920 aus einer besonders kontrollierten Atmosphäre ausgeführt werden kann.
Figur 10.13 zeigt ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel, wobei eine Maschine 930 lediglich die Verfahrensschritte zur Herstellung eines Zwischenprodukts 922 durchführt. Das Zwischenprodukt 922 kann aus der Maschine 930 ausgeführt werden und ohne weitere Schutzmaßnahmen, z.B. gegen übliche Luftfeuchtigkeit, zu einer weiteren Maschine 931 gefördert werden, wo das Zwischenprodukt 922 bzw. die Pouch 910 mit einem flüssigen Elektrolyten 921 befüllt und anschließend mit einer finalen Siegelnaht 914 versiegelt wird.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung
Die folgenden Ausführungsformen in Form von Absätzen /nnn/ können jeweils als Grundlage für die Formulierung weiterer Patentansprüche dienen, indem das Wort „Absatz“ durch das Wort „ Anspruch“ und das Wort „Absätze“ durch das Wort „Ansprüche“ ersetzt werden.
Weitere Ausführungsformen zum 1 Aspekt: Maschinenkonzept
/101/ Maschine für die Energiezellen produzierende Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens aufweist:
- einen Zuführabschnitt (11) zum Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn (80, 81) und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden (93, 95);
- einen Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation (52) übereinandergelegter Materialien (95, 80, 93, 81) gebildet wird, mit einer Verbindungsvorrichtung (14) zum Verbinden der übereinandergelegten Materialien (95, 80, 93, 81) miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) erzeugt wird;
- einen Schneid- und Stapelabschnitt (13) mit einer Schneidvorrichtung (15) zum Zerschneiden der Separator- Elektroden-Verbundbahn (84) in einzelne Verbundeinheiten (85) und einer Stapelstation (28) zum Stapeln von Ver- bundeinheiten (85) zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels (90).
/102/ Maschine nach Absatz /101/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Abschnitte (11-13) der Maschine (10) als im Wesentlichen kontinuierlich angetriebene Transportvorrichtungen ausgeführt sind, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) konstant ist oder in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit liegt, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) mindestens 300 Segmente pro Minute beträgt.
/103/ Maschine nach Absatz /101/ oder /102/, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (13) der Maschine (10) zumindest überwiegend mit rotierend angetriebenen Körpern, insbesondere rotierend angetriebenen Trommeln (21, 2 G, 22, 22‘, 25, 25‘, 26, 26‘, 27, 29, 31, 34, 35, 38-51) und/oder Stempeln ausgeführt ist.
/104/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /103/, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) eine insbesondere rotierbare Sammelvorrichtung (17), insbesondere eine Sammeltrommel (27) aufweist, auf der die zugeführten Materialien (93, 80, 95, 81) zusammengeführt und übereinandergelegt werden.
/105/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /104/, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführabschnitt (11) mindestens einen Elektrodenherstellabschnitt (18, 19) mit mindestens einem Schneidapparat (20, 20‘) zum Zerschneiden einer endlos zugführten Elektrodenbahn (22, 22‘) in einzelne Elektroden (93, 95) aufweist.
/106/ Maschine nach Absatz /105/, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidapparat (20, 20‘) eine Messerwelle (21, 2G) mit Messern (23, 23‘) aufweist.
/107/ Maschine nach Absatz /106/, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidapparat (20, 20‘) eine Schneidtrommel (22, 22‘) mit Nuten (24, 24‘) zum Eingreifen der Messer (23, 23 ‘) aufweist.
/108/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /107/, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenherstellabschnitt (18, 19) eine Teilungsänderungsvorrichtung, insbesondere eine Teilungsänderungstrommel (26, 26 ‘), zum Beab standen der geschnittenen Elektroden (93, 95) voneinander in Förderrichtung aufweist.
/109/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /108/, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung (14) eine oder mehrere Laminierwalzen (29; 29A, 29B) zur Laminierverbindung der Materialformation (52) aufweist.
/110/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /109/, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) eine Heizeinrichtung (30) zum Erwärmen der Materialformation (52) vor dem Verbinden aufweist.
/111/ Maschine nach Absatz /110/, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (10) mindestens eine Kühleinrichtung (54) zum Kühlen von der Heizeinrichtung erwärmter Teile (56A, 56B, 84) aufweist. /112/ Maschine nach einem der Absätze /IO 1/ bis /111/, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) mindestens abschnittsweise als lineare Förderstrecke (53) ausgebildet ist.
/113/ Maschine nach Absatz /112/, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (53) mindestens eine Endlosbandvorrichtung (55A, 55B) mit einem fortlaufend angetriebenen Endlosband (56A, 56B) aufweist.
/114/ Maschine nach Absatz /113/, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosband (56A, 56B) zur Übertragung von Wärme von einer Heizeinrichtung (30A, 30B) durch das Endlosband (56 A, 56B) auf die Materialformation (52) eingerichtet und angeordnet ist.
/115/ Maschine nach einem der Absätze /113/ oder /114/, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (53) mindestens eine unterhalb der Materialformation (52) angeordnete untere Endlosbandvorrichtung (55A) und/oder mindestens eine oberhalb der Materialformation (52) angeordnete obere Endlosbandvorrichtung (55B) aufweist.
/116/ Maschine nach einem der Absätze /113/ bis /115/, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (53) eine Kühleinrichtung (54A, 54B) zum Kühlen des Endlosbandes (55A, 55B) aufweist.
/117/ Maschine nach Absatz /116/, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (54A, 54B) auf der Rückführseite des Endlosbandes (56A, 56B) angeordnet ist.
/118/ Maschine nach einem der Absätze /113/ bis /117/, dadurch gekennzeichnet, dass das Endlosband (56 A, 56B) metallisch und/oder beschichtet ist.
/119/ Maschine nach einem der Absätze /112/ bis /118/, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstrecke (53) eingangsseitig eine weitere Endlosbandvorrichtung (57) oder einen Abschnitt (58) einer Endlosbandvorrichtung (55A) zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien (95, 80, 93, 81) aufweist.
/120/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /119/, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung nach der Verbindungsvorrichtung (14) mindestens eine Prüfvorrichtung (33) zur Prüfung von Eigenschaften der Separator- Elektroden-Verbundbahn (84), insbesondere der Position der Elektroden (93, 95) und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet ist.
/121/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /120/, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung nach der Schneidvorrichtung (15) mindestens eine Prüfeinrichtung (38) zur Prüfung von Eigenschaften der Verbundeinheiten (85), insbesondere der Position der Elektroden (93, 95) und/oder elektrischer Eigenschaften, angeordnet ist.
/122/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /121/, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung vor der Stapelstation (28) eine insbesondere rotierend angetriebene Auswerfvorrichtung, insbesondere eine rotierend angetriebene Auswerftrommel (40), zum Auswerfen von der Prüfvorrichtung (33) und/oder der Prüfeinrichtung (38) als mangelhaft bewerteter Verbundeinheiten (85) angeordnet ist. /123/ Maschine nach einem der Absätze /101/ bis /122/, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelstation (28) mindestens einen jeweils zwischen einem rotierbaren Entnahmekörper, insbesondere einer Entnahmetrommel (41, 47), und einem rotierbaren Magazinkörper, insbesondere einer Magazintrommel (44, 45), angeordneten rotierbaren Segmentkörper, insbesondere eine Segmenttrommel (42, 43, 48, 49) aufweist.
/124/ Maschine nach Absatz /123/, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Segmentkörper, insbesondere jede Segmenttrommel (42, 43, 48, 49) mindestens einen, vorzugsweise eine Mehrzahl, um die Körperachse, insbesondere Trommelachse drehbar gelagerten Entnahmestempel (63, 64) aufweist, der jeweils zur Aufnahme einer Verbundeinheit (85) eingerichtet ist.
/125/ Maschine nach Anspruch /123/ oder /124/, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Segmentkörper, insbesondere jeder Segmenttrommel (42, 43, 48, 49) und zugeordnetem Magazinkörper, insbesondere zugeordneter Magazintrommel (44, 45, 50, 51) eine maschinenfeste Abstreifeinrichtung in Form eines kammartigen Abstreifteiles (77) angeordnet ist.
Weitere Ausführungsformen zum 2 Aspekt: Laserschneiden
/201/ Vorrichtung (112) zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn für die Energiezellen produzierende Industrie, umfassend einen rotierbaren Schneidkörper, insbesondere eine Schneidtrommel (110), auf der eine Materialbahn (160) in einer Transportrichtung (T) transportiert wird, und eine Laserschneideinrichtung (113) zum Schneiden der Materialbahn (160) quer zu der Transportrichtung (T) zur Erzeugung einzelner Segmente (161) mittels eines Laserstrahls (L), dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinrichtung (113) so angeordnet und eingerichtet ist, dass der Laserstrahl (L) aus einem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren (167) des Schneidkörpers (110) heraus auf einen Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) des Schneidkörpers (110) gerichtet ist, wobei der Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) mindestens eine Durchtrittsöffnung (111) aufweist, so dass der aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren (167) durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung (111) nach außen tretende Laserstrahl (L) auf die zu schneidende Materialbahn (160) trifft.
12021 Vorrichtung nach Absatz /201/, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinrichtung (113) so angeordnet und eingerichtet ist, dass der Laserstrahl (L) von der Rotationsachse (R) des Schneidkörpers ausgehend auf die Materialbahn (160) trifft.
/203/ Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Absatz /201/ oder nach Absatz /201/ oder /202/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (116; 124; 129; 130) der Laserschneideinrichtung (113) parallel zu der Rotationsachse (R) des Schneidkörpers (110) linear verschiebbar gelagert ist.
/204/ Vorrichtung nach Absatz /203/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Linearantrieb (117) und/oder eine Linearachse (132) zum linearen Verschieben des verschiebbaren Teils (116; 124; 129; 130) während des Schnitts aufweist.
/205/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/-/204/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (116; 124; 130; 133; 135) der Laserschneideinrichtung (113) um die Rotationsachse (R) des Schneidkörpers (110), oderum eine dazu parallele Dreh- oder Schwenkachse (D), dreh- oder schwenkbar gelagert ist. /206/ Vorrichtung nach Absatz /205/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Dreh- oder Schwenkantrieb (120) zum Drehen oder Schwenken des dreh- oder schwenkbaren Teils (116; 124; 129; 130; 133; 135) während des Schnitts aufweist.
/207/ Vorrichtung nach einem der Absätze /203/ bis /206/, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare und/oder dreh- oder schwenkbare Teil (116; 124; 129; 130; 133; 135) der Laserschneideinrichtung (113) mindestens ein Strahlumlenkelement (116; 116A, 116B) umfasst.
/208/ Vorrichtung nach einem der Absätze /203/ bis /207/, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare und/oder dreh- oder schwenkbare Teil der Laserschneideinrichtung (113) ein nicht-schwenkbares, einachsig schwenkbares oder zweiachsig schwenkbares Spiegelelement (129; 135) umfasst.
/209/ Vorrichtung nach einem der Absätze /203/ bis /208/, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare und/oder dreh- oder schwenkbare Teil der Laserschneideinrichtung (113) ein Polygonspiegelelement (130) und/oder eine Polygonspiegelwalze (133) umfasst.
/210/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /209/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (112) eine Absaugeinrichtung (118) aufweist, die zum Absaugen durch das Laserschneiden erzeugter Partikel aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren (167) angeordnet und eingerichtet ist.
/211/ Vorrichtung nach Absatz /210/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Absaugeinrichtung (118) mit dem Laserstrahl (L) oder mit einem beweglichen Teil der Laserschneideinrichtung (113) verschiebbar und/oder dreh- oder schwenkbar gelagert ist.
/212/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /211/, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vorrichtung (112) eine Drucklufteinrichtung (137) zum Wegblasen von der Laserschneideinrichtung erzeugter Partikel, insbesondere mittels einer Querluftströmung senkrecht zum Laserstrahl, aufweist.
/213/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/bis /212/, dadurch gekennzeichnet, dass außen über dem Schneidkörper (110) eine Absaugvorreinrichtung (136) zum Absaugen durch das Laserschneiden erzeugter Partikel angeordnet ist.
/214/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /213/, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung (111) in Körpermantel, insbesondere dem Trommelmantel (114) zur Schneidstaubabsaugung und/oder gegebenenfalls als Prozessgaszufuhr dient.
/215/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /214/, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Durchtrittsöffnung (111) ein sich quer über die Breite des Schneidkörpers (110) erstreckender Spalt in dem Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) ist.
/216/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /215/, dadurch gekennzeichnet, dass der Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) eine Mehrzahl von Durchtrittsöffnungen (111) aufweist, die jeweils den gleichen Winkelab- stand voneinander aufweisen.
/217/ Vorrichtung nach einem der Absätze /201/ bis /216/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (112) mindestens einen weiteren Schneidkörper, insbesondere eine weitere Schneidtrommel (138) und mindestens eine weitere Laserschneideinrichtung (139) aufweist.
/218/ Vorrichtung nach Absatz /217/, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Schneidkörper (138) eines oder mehrere Merkmale des Schneidkörpers (110) gemäß einem der Absätze /201/ bis /216/ und/oder die weitere Laserschneideinrichtung (139) eines oder mehrere Merkmale der Laserschneideinrichtung (113) nach einem der Absätze /201/ bis /216/ aufweist.
/219/ Vorrichtung nach Absatz /217/ oder /218/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (116‘) der weiteren Laserschneideinrichtung (139) um die Rotationsachse (R‘) des weiteren Schneidkörpers (138), oder um eine dazu parallele Dreh- oder Schwenkachse (D‘), dreh- oder schwenkbar, vorzugsweise um volle 360° drehbar, gelagert ist.
12201 Vorrichtung nach Absatz /219/, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidkörper (110, 138) und/oder mindestens ein Teil (116, 116‘) der Laserschneideinrichtungen (113, 139) zur Schwenkung oder Rotation mit nicht-konstanter Rotationsgeschwindigkeit, insbesondere mit periodischen Brems- und Beschleunigungsvorgängen, eingerichtet sind.
12211 Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Absatz /201/ oder einem der Absätze /201/bis /220/, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinrichtung (113, 139) zum linearen und zu der Rotationsachse (R) des Schneidkörpers (10, 38) parallelen Verschieben des auf die zu schneidende Materialbahn (60) fallenden Laserstrahls eingerichtet ist.
Weitere Ausführungsformen zum 3 Aspekt: Schneiden mechanisch
/301/ Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten (207) für Energiezellen von einer in einen Zwischenraum (206) in eine Schnittebene (I) zugeführten Endlosbahn (205), mit
- einer mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse angetriebenen, auf einer Seite des Zwischenraumes (206) angeordneten Schneidrotationseinrichtung mit wenigstens einem von einer Grenzfläche der Schneidrotationseinrichtung radial nach außen vorstehendem Schneidmesser (203), insbesondere einer Schneidtrommel (201) mit wenigstens einem von einer Mantelfläche der Schneidtrommel (201) radial nach außen vorstehendem Schneidmesser (203), und
- wenigstens einem auf der anderen Seite des Zwischenraumes (206) angeordneten Gegenmesser (204), wobei
- das Schneidmesser (203) und das Gegenmesser (204) jeweils eine Schneide (208, 209) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Schneidmesser (203) während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) mit seiner Schneide (209) zur Anlage in einem punktförmigen Kontakt (K) an der Schneide (208) des Gegenmessers (204) gelangt, und dabei in einem Winkel von ungleich null Grad zu der Schneide (208) des Gegenmessers ausgerichtet ist, wobei
- die Schneide (209) des Schneidmessers (203) während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) mit einem Schnitt der Endlosbahn (205) in dem punktförmigen Kontakt (K) an der Schneide (208) des Gegenmessers (204) abgleitet.
/302/ Schneidvomchtung nach Absatz /301/, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel maximal 20 Grad beträgt.
/303 / Schneidvomchtung nach Absatz /301/ oder /302/, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (208, 209) in einer durch den punktförmigen Kontakt verlaufenden Schnittebene (I) in einem ersten Winkel (al) von ungleich null Grad zueinander ausgerichtet sind.
/304/ Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/ bis /303 /, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (208, 209) senkrecht zu der Schnittebene (I) in einem zweiten Winkel (ß) von ungleich null Grad zueinander ausgerichtet sind.
/305 / Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/bis /304/, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidmesser (203) und/oder das Gegenmesser (204) federnd gelagert sind.
/306 / Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/bis /305 /, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (209) des Schneidmesser (203) und/oder die Schneide (208) des Gegenmesser (204) eine konkave Form aufweisen.
/307/ Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/bis /306 /, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenmesser (204) in einer Anlagefläche (219) angeordnet ist, an welcher die Endlosbahn (205) und das von der Endlosbahn (205) abgeschnittene Segment (207) anliegt, und dass in der Anlagefläche (219) an einer Seite des Gegenmessers (204) eine Vertiefung (210) vorgesehen ist.
/308/ Schneidvomchtung nach Absatz /307/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (210) eine Grundfläche (217) aufweist, welche in Längsrichtung der Anlagefläche (219) eine größere Länge (221) aufweist, als der durch die Vertiefung (210) vertiefte Abschnitt (220) der Anlagefläche (219).
/309 / Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/bis /308/, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Seite des Gegenmessers (204) wenigstens eine mit Unterdrück beaufschlagbare Druckluftöffnung (211) vorgesehen ist.
/310/ Schneidvomchtung nach einem der Absätze /307/ oder /308/ und nach Absatz /309 /, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftöffnung (211) in der Vertiefung (210) angeordnet ist.
/311/ Schneidvomchtung nach Absatz /310/, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vertiefung eine Mehrzahl von Druck- luftöffnungen (211) in einer Reihenanordnung parallel zu der Schneide (208) des Gegenmessers (204) angeordnet sind.
/312/ Schneidvomchtung nach Absatz /311/, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftöffnungen (211) zeitlich versetzt in einer dem punktförmigen Kontakt (K) folgenden Abfolge mit Unterdrück beaufschlagt werden.
/313/ Schneidvomchtung nach einem der Absätze /301/bis /312/, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenmesser (204) an einem in Bezug zu der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) zu einer entgegengesetzt gerichteten Drehbewegung angetriebenen Gegemotationskörper, insbesondere Gegentrommel (202) angeordnet ist.
/314/ Schneidvorrichtung nach Absatz /313/, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere die Schneidtrommel (201) und der Gegenrotationskörper, insbesondere die Gegentrommel (202) jeweils zu Drehbewegungen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten der Schneiden (208, 209) angetrieben werden.
/315/ Schneidvorrichtung nach Absatz /313/ oder /314/, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidrotationseinrichtung, insbesondere die Schneidtrommel (201) und der Gegenrotationskörper, insbesondere die Gegentrommel (202) jeweils durch voneinander getrennte Antriebseinrichtungen antreibbar sind.
/316/ Schneidvorrichtung nach einem der Absätze /301/bis /315/, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Schneidmessers (203) der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) und/oder im Bereich des Gegenmessers (204) eine Absaugeinrichtung (223) vorgesehen ist.
/317/ Schneidvorrichtung nach einem der Absätze /301/bis /316/, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Schneidmesser (203) und/oder das Gegenmesser (204) wenigstens im Bereich ihrer Schneiden (208, 209) aufheizbar sind.
Weitere Ausführungsformen zum 4 Aspekt: Teilungsänderung
/401/ Vereinzelungsvorrichtung (301) zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten (306) für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn (305), wobei
- eine Schneidvorrichtung (302) vorgesehen ist, mittels derer die Segmente (306) in einer vorbestimmten Länge von der Endlosbahn (305) geschnitten werden, und
- ein Teilungsänderungskörper, insbesondere eine Teilungsändemngstrommel (303) vorgesehen ist, welcher mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse (Dl) angetrieben wird, wobei
- an einer Mantelfläche des Teilungsänderungskörpers (303) eine Vielzahl von Transportsegmenten (308) zur Aufnahme der Segmente (306) vorgesehen ist, wobei
- die Transportsegmente (308) in Bezug zu der Radial- und/oder Umfangsrichtung des Teilungsänderungskörpers (303) bewegbar angeordnet sind, und
- eine Übemahmevorrichtung (304) vorgesehen ist, welche die Segmente (306) von dem Teilungsänderungskörper (303) übernimmt, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Teilungsänderungskörper (303) und die Schneidvorrichtung (302) voneinander getrennte Baugruppen und/oder funktional entkoppelt sind und/oder die Schneidvorrichtung (302) zwischen der zugeführten Endlosbahn (305) und dem Teilungsänderungskörper (303) angeordnet ist, und
- die Transportsegmente (308) während der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers (303) in einer Umlaufbewegung von einer Übemahmestelle (Ul) zu einer Übergabestelle (U2) und wieder zurück umlaufen, wobei
- die Transportsegmente (308) in der Übemahmestelle (Ul) von der Endlosbahn (305) mit der Schneidvorrichtung (302) geschnittene Segmente (306) übernehmen und unter Vergrößerung ihrer Abstände (A) in Umfangsrichtung zu der Drehachse (D 1) zu der Übergabestelle (U2) transportieren und mit den vergrößerten Abständen (A) an die Übernahme- Vorrichtung (304) übergeben.
/402/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach Absatz /401/, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsegmente (308) in der Übergabestelle (U2) einen Abstand von 1 bis 10 nun, bevorzugt 2 bis 5 mm in Umfangsrichtung des Teilungsände- rungskörpers aufweisen.
/403/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach Absatz /401/ oder /402/, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Bewegung der Transportsegmente (308) von der Übemahmestelle (Ul) zu der Übergabestelle (U2) steuert.
/404/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach Absatz /403/, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung durch eine gegenüber dem Teilungsänderungskörper (303) stillstehende Steuerkurve gebildet ist, an welcher die Transportsegmente (308) jeweils mit einem Steueransatz anliegen.
/405/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /401/ oder /404/, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung wenigstens einen elektrisch ansteuerbaren, die Bewegung der Transportsegmente (308) steuernden Aktuator umfasst.
/406/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /403/ bis /405/, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsegmente (308) in Radialrichtung des Teilungsänderungskörpers (303) bewegbar sind, und die Steuerungseinrichtung die Transportsegmente (308) zu einer Bewegung von einem kleineren Radius (RI) in der Übemahmestelle (Ul) auf einen größeren Radius (R2) in der Übergabestelle (U2) steuert.
/407/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /403/ bis /406/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Transportsegmente (308) in Umfangsrichtung des Teilungsänderungskörpers (303) bewegbar sind, und
- die Steuerungseinrichtung die Transportsegmente (308) von der Übemahmestelle (Ul) zu der Übergabestelle (U2) zu einer Geschwindigkeit mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit des Teilungsände- rungskörpers (303) und von der Übergabestelle (U2) zu der Übemahmestelle (Ul) zu einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit als die Umfangsgeschwindigkeit des Teilungsänderungskörpers (303) ansteuert.
/408/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /401/ bis /407/, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportsegmente (308) eine mit Unterdmck beaufschlagbare Übemahmefläche (309) aufweisen.
/409/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /401/ bis /408/, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidvorrichtung (302) durch einen mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung angetriebenen Schneidkörper, insbesondere eine Schneidtrommel gebildet ist.
/410/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach Absatz /409/, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkörper zu einer Drehbewegung entgegen der Drehrichtung des Teilungsänderungskörpers (303) angetrieben wird.
/411/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach Absatz /409/ oder /410/, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkörper unmittelbar benachbart zu dem Teilungsänderungskörper (303) angeordnet ist, und die Segmente (306) in der Stelle des geringsten Abstandes zu dem Teilungsänderungskörper (303) an die in der Übemahmestelle (Ul) angeordneten Transportsegmente (308) übergibt.
/412/ Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /401/ bis /411/, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Teilungsänderungskörper (303) fünf, sechs, sieben, acht, zehn oder zwölf Transportsegmente (308) aufweist, und
- die Transportsegmente (308) in der Übemahmestelle (U 1) einen Außenradius von 75 bis 150 mm, bevorzugt von 90 mm bis 125 mm in Bezug zu der Drehachse des Teilungsänderungskörpers (303) aufweisen.
/413/ Anlage zur Herstellung von Stapeln aus einzelnen Segmenten (306) für Energiezellen, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens eine Vereinzelungsvorrichtung (301) nach einem der Absätze /401/bis /412/ vorgesehen ist, und
- die von den Vereinzelungsvorrichtung (301) vereinzelten Segmente (306) einer Verbundvorrichtung (370) zugeführt werden, welche die Segmente (306) zu Formationen miteinander verbindet.
/414/ Anlage nach Absatz /413/, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbundvorrichtung (370) wenigstens eine zugeführte Endlosbahn (305) aufweist, wobei die Verbundvorrichtung (370) eine erste Verbundvorrichtung (373) aufweist, welche die Endlosbahn (305) und die Segmente (306) zur Bildung einer ersten Formation aufeinander auflegt.
/415/ Anlage nach Absatz /414/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Übemahmevorrichtung (304) durch einen zu einer Drehbewegung angetriebenen Transportkörper, insbesondere eine zu einer Drehbewegung angetriebene Transporttrommel gebildet ist, und
- die erste Verbundvorrichtung (373) ein den Transportkörper umfassendes Spannband (375) umfasst, welches die Segmente (306) von dem Teilungsänderungskörper (303) übernimmt und auf ein Transportband (372) oder auf die Endlosbahn (305) auflegt.
/416/ Anlage nach Absatz /414/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Übemahmevorrichtung (304) durch ein Transportband gebildet ist, auf welches der Teilungsänderungskörper (303) die Segmente in der Übergabestelle (Ul) auflegt, und
- die Endlosbahn (305) über eine Umlenkrolle (377) umgelenkt und auf die Segmente (306) aufgelegt wird, welche derart angeordnet ist, dass sie in Richtung des Transportbandes einen kleineren Abstand zu der Übergabestelle (U2) aufweist als die Länge der Segmente (306) in Transportrichtung des Transportbandes.
/417/ Anlage nach einem der Absätze /413/ bis /416/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Vereinzelungsvorrichtungen (301) vorgesehen sind, und die Verbundvorrichtung (370) eine zweite Verbundvorrichtung (374) aufweist, welche die von den Vereinzelungsvorrichtungen (301) geschnittenen Segmente (306) zu zweiten Formationen miteinander verbindet oder die durch die ersten Verbundvorrichtungen gebildeten ersten Formationen zu einer zweiten Formation miteinander verbindet.
Weitere Ausführungsformen zum 5 Aspekt: Zellstapeln
/501/ Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen, wobei
- eine erste Zuführeinrichtung (402) vorgesehen ist, welche Segmente (416) zuführt, und - eine Zellstapeleinrichtung (407) vorgesehen ist, in welcher die Segmente (416) zu Stapeln (415) aufeinandergelegt werden, und
- eine Abführeinrichtung (403) vorgesehen ist, welche die Stapel (415) der Segmente (416) von der Zellstapeleinrichtung (407) abführt, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zellstapeleinrichtung (407) wenigstens zwei Zellstapelvorrichtungen (408) umfasst, welche die Segmente (416) entnehmen, zu den Stapeln (415) aufeinanderlegen und die Stapel (415) getaktet an die Abführeinrichtung (403) übergeben.
15021 Zellstapelanlage (401) nach Absatz /501/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstapelvorrichtungen (408) wenigstens eine Entnahmevorrichtung (411) aufweisen, welche die Segmente (416) in einer vorbestimmten Abfolge von der Zuführeinrichtung (402) übernehmen.
/503/ Zellstapelanlage (401) nach einem der Absätze /501/ oder /502/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstapelvorrichtungen (408) in Bezug zu den zugeführten Segmenten (416) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
/504/ Zellstapelanlage (401) nach einem der Absätze /501/ bis /503/, dadurch gekennzeichnet, dass die Abführeinrich- tung (403) eine Vielzahl von Werkstückträgem (406) aufweist, welche jeweils eine Aufnahme (422) aufweisen, in welche die Zellstapelvorrichtungen (408) die Stapel (415) einlegen.
/505/ Zellstapelanlage (401) nach Absatz /504/, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Zuführeinrichtung (418) vorgesehen ist, welche in Bezug zu einer Transportbewegung der Abführeinrichtung (403) stromaufwärts oder stromabwärts zu der Zellstapeleinrichtung (407) angeordnet ist und Segmente (416) in die Aufnahmen (422) der Werkstückträger (406) einlegt, bevor die Zellstapelvorrichtungen (408) die Stapel (415) in die Aufnahmen (422) einlegen oder Segmente (416) auf die in den Werkstückträgem (406) angeordneten Stapel (415) auflegt.
/506/ Zellstapelanlage (401) nach einem der Absätze /501/ bis /505/, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuführvorrichtung (402) wenigstens einen mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebenen Übergabekörper, insbesondere seine mittels einer Antriebseinrichtung rotatorisch um eine Drehachse angetriebene Übergabetrommel (405, 421) aufweist, welche die Segmente (416) an die Zellstapeleinrichtung (407) übergibt.
15011 Zellstapelanlage (401) nach Absatz /506/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Zuführeinrichtung (402) eine gerade Anzahl von Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln (405, 421) aufweist, und
- zwischen den Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln (405, 421) eine ungerade Anzahl von Umlenkkör- pem, insbesondere Umlenktrommeln (423) vorgesehen ist, welche die Segmente (416) von einem ersten Übergabekörper, insbesondere einer ersten Übergabetrommel (405) übernimmt und an einen zweiten Übergabekörper, insbesondere an eine zweite Übergabetrommel (421) übergibt.
/508/ Zellstapelvorrichtung (408) für Segmente (4f6) von Energiezellen, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Magazinrotationskörper, insbesondere eine Magazintrommel (410) mit wenigstens einem Magazin (413) vorgesehen ist, welche mittels einer Antriebseinrichtung zu einer durch Stillstandsphasen unterbrochenen, sich wiederholenden Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, während der das Magazin (413) von einer Übemahmestelle (ul) in eine Übergabestelle (u2) und von der Übergabestelle (u2) in die Übemahmestelle (ul) bewegt wird, wobei
- eine Entnahmevorrichtung (411) vorgesehen ist, welche dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel (410) Segmente (416) zuführt, wobei
- die Entnahmevomchtung (411) das Magazin (413) in der Übemahmestelle (ul) in einer Stillstandsphase des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (410) mit einer Vielzahl von Segmenten (416) zu einem Stapel (415) bis zu einer vorbestimmten Stapelhöhe füllt, und
- eine Abgabevorrichtung (412) vorgesehen ist, welche den Stapel (415) der Segmente (416) aus dem Magazin (413) in der Übergabestelle (u2) abführt.
15091 Zellstapelvorrichtung nach Absatz /508/, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Magazin (413) mindestens eine seitliche Eingriffsöffnung (417) aufweist, und
- die Abgabevorrichtung (412) durch eine gegenüber dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel (410) feststehende Abstreifeinrichtung gebildet ist, welche derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie bei der Drehbewegung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (410) durch die Eingriffsöffnung (417) eingreift und den Stapel (415) aus dem Magazin (413) drängt.
/510/ Zellstapelvorrichtung nach Absatz /508/ oder /509/, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (413) wenigstens zwei im Umfangsrichtung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (410) fluchtende Eingriffs- Öffnungen (417) aufweist, und die Abstreifeinrichtung den Stapel (415) durch ein Durchgreifen durch beide Eingriffsöffnungen (417) aus dem Magazin drängt.
/511/ Zellstapelvorrichtung nach einem der Absätze /508/bis /510/, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (413) eine Hubeinrichtung aufweist, welche die Tiefe des Magazins (413) in Abhängigkeit von der zunehmenden Stapelhöhe der Segmente (416) in dem Magazin (413) vergrößert.
/512/ Zellstapelvorrichtung nach Absatz /511/, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubeinrichtung durch einen federbelasteten Boden des Magazins (413) gebildet ist.
/513/ Zellstapelvorrichtung nach einem der Absätze /508/bis /512/, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (413) eine Haltevorrichtung (414) aufweist, welche den Stapel (415) während der Bewegung des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (410) mit dem Magazin (413) aus der Übemahmestelle (ul) in die Übergabestelle (u2) in Radialrichtung in dem Magazin (413) fixiert.
/514/ Zellstapelvorrichtung nach einem der Absätze /508/ bis /512/ und nach Absatz /513/, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (414) durch die Abgabevorrichtung (412) selbsttätig zur Ausführung einer den Stapel (415) freigebenden Freigabebewegung betätigbar ist.
/515/ Teilvorrichtung einer oder in einer Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen, aufweisend
- eine Zuführeinrichtung (402, 418), welche ausgebildet und eingerichtet ist, Segmente (416) von Energiezellen in einer Anzahl (AA) pro Zeiteinheit zuzuführen,
- eine erste Fördereinheit (Fl) für Segmente (416), die der Zuführeinrichtung (402, 418) nachgeordnet ist, - eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (416), die der ersten Fördereinheit (Fl) nachgeordnet ist, wobei
- die erste Fördereinheit (Fl) ausgebildet und eingerichtet ist, die Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) von der Zuführeinrichtung (402, 418) zu übernehmen und eine Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen ersten Abgabebereich (Gl) und eine Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen zweiten Abgabebereich (G2) zu transportieren, wobei
- die Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportierbar und in dem Abgabebereich (Gl) an die zweite Fördereinheit (F2) übergebbar vorgesehen ist, wobei
- die Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in dem zweiten Abgabebereich (G2), insbesondere an eine Zellstapeleinrichtung (407), oder an eine Zellstapelvorrichtung (408), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (411) einer Zellstapeleinrichtung (407) übergebbar vorgesehen ist, und
- insbesondere die Summe der Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) und der Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) kleiner oder gleich der Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) ist.
/516/ Teilvorrichtung nach Absatz /515/, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fördereinheit (F2) als drehantreibba- re Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (423) oder als in Wirkverbindung stehende Kombination einer ersten drehantreibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (423) und einer zweiten dreh- antreibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Übergabetrommel (421), ausgebildet ist.
/517/ Teilvorrichtung nach Absatz /515/ oder /516/ mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Absatz /501/ oder mit den Merkmalen nach einem der Absätze /501/ bis /514/.
/518/ Teilverfahren beim Herstellen von Zellstapeln in einer Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen, bei dem
- mittels einer Zuführeinrichtung (402, 418), welche ausgebildet und eingerichtet ist, Segmente (416) von Energiezellen in einer Anzahl (AA) pro Zeiteinheit zuzuführen, eine Anzahl (AA) pro Zeiteinheit von Segmenten (416) zugeführt wird,
- eine erste Fördereinheit (Fl) für Segmente (416), die der Zuführeinrichtung (402, 418) nachgeordnet ist, Segmente (416) fördert,
- eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (416), die der ersten Fördereinheit (Fl) nachgeordnet ist, Segmente (416) fördert, wobei
- die erste Fördereinheit (Fl) die Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) von der Zuführeinrichtung (402, 418) übernimmt und eine Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen ersten Abgabebereich (Gl) und eine Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen zweiten Abgabebereich (G2) transportiert, wobei
- die Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportiert wird und in dem ersten Abgabebereich (Gl) an die zweite Fördereinheit (F2) übergeben wird, wobei
- die Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in dem zweiten Abgabebereich (G2), insbesondere an eine Zellstapeleinrichtung (407), oder an eine Zellstapelvorrichtung (408), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (411) einer Zellstapeleinrichtung (407) übergeben wird und insbesondere
- die Summe der Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) und der Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) kleiner oder gleich der Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) ist. /519/ Teilverfahren nach Absatz /518/, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fördereinheit (F2) als drehantreibbare Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (423) oder als in Wirkverbindung stehende Kombination einer ersten drehantreibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Umlenktrommel (423) und einer zweiten dreh- antreibbaren Fördereinheit, insbesondere in Form einer Übergabetrommel (421), betrieben wird.
Weitere Ausführungsformen zum 6 Aspekt: Segmentbearbeitung
/601/ Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (501) von Energiezellen, dadurch gekennzeichnet, dass
- wenigstens eine Zuführvorrichtung (506) mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgem (505) mit jeweils einer Aufnahme (519) zur Aufnahme von einem oder mehreren Segmenten (501) vorgesehen ist,
- wenigstens eine Fixiervorrichtung (507) mit einer Mehrzahl von über ein Endlosantriebseinrichtung (513) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (508) vorgesehen ist,
- wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen ist, in welcher die in den Werkstückträgem (505) zugeführten Segmente (501) in einem Bearbeitungsvorgang unter einer Einwirkung von mechanischen Kräften bearbeitet werden, wobei
- die Segmente (501) während des Durchlaufs durch die Bearbeitungsstation über die Fixiervorrichtung (507) durch jeweils wenigstens ein Fixierelement (508) in den Aufnahmen (519) der Werkstückträger (505) fixiert sind.
/602/ Bearbeitungsvorrichtung nach Absatz /601/, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (508) eine Andruckfläche aufweisen, mit welcher sie die in den Werkstückträgem (506) angeordneten Segmente (501) durch Ausübung einer Druckkraft in einer Bearbeitungsstellung fixieren.
/603/ Bearbeitungsvorrichtung nach Absatz /602/, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (501) derart in den Aufnahmen (519) der Werkstückträger (505) angeordnet sind, dass sie eine frei von außen, zugängliche Oberfläche aufweisen, an welcher die Fixierelemente (508) mit der Andruckfläche zur Anlage gelangen, und die Andruckfläche der Fixierelemente (508) kleiner ist als die freie Oberfläche der Segmente (501).
/604/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /602/ oder /603/, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (515) vorgesehen ist, welche die Fixierelemente (508) während der Umlaufbewegung zu einer Andruckbewegung steuern, während der sie mit der Andruckfläche auf der freien Oberfläche der Segmente (501) zur Anlage gelangen.
16051 Bearbeitungsvorrichtung nach Absatz /604/, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (515) durch eine feststehende Steuerkontur und daran ablaufende mit den Fixierstempeln (508) bewegungstechnisch zusammenwirkende Steueransätze (514) gebildet ist.
/606/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/bis /605/, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (508) die Segmente (501) in der Bearbeitungsstellung formschlüssig umfassen.
16011 Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /606/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Stanzeinrichtung (510) umfasst, welche in einem Randabschnitt der Segmente (501) elektri- sehe Kontakte (504) zu einer vordefinierten Formgebung stanzt.
/608/ Bearbeitungsvorrichtung nach Absatz /607/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Schweißeinrichtung (511) umfasst, welche Ableiterfahnen (502) mit den Kontakten (504) durch einen Schweißvorgang verbindet.
/609/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/bis /608/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bearbeitungsstation eine Tapeeinrichtung (509) umfasst, in welcher die Segmente (501) einzeln und/oder mehrere Segmente (501) als Verbund und/oder die Schweißstellen der Verbindungen zwischen den Kontakten (504) und den Ableiterfahnen (502) mittels eines oder mehrerer Klebestreifen (503) umfasst werden.
/610/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /609/, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation in Bezug zu den über die Zuführvorrichtung (506) zugeführten Werkstückträgem (505) stationär ausgebildet ist.
/611/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /610/, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsstation eine in Bewegungsrichtung des Werkstückträgers (505) mitbewegte Bearbeitungseinheit aufweist.
/612/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /611/, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger (505) über die Zuführvorrichtung (506) getaktet durch die Bearbeitungsvorrichtung bewegt werden.
/613/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/bis /612/, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückträger (505) durch separate Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antreibbar sind.
/614/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/bis /613/, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente (508) durch separate Antriebseinrichtungen unabhängig voneinander antreibbar sind.
/615/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /614/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Zuführvorrichtungen (506) vorgesehen sind, welche Werkstückträger (505) mit darin angeordneten Segmenten (501) in parallelen Zuführungen verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion zuführen.
/616/ Bearbeitungsvorrichtung nach einem der Absätze /601/ bis /615/, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Fixiervorrichtungen (507) mit einer Mehrzahl von über die Endlosantriebseinrichtung (513) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (508) vorgesehen sind, welche jeweils Segmente (501) in parallel geführten Werkstückträgem (505) in verschiedenen Bearbeitungsstationen derselben Funktion fixieren.
Weitere Ausführungsformen zum 7 Aspekt: Zellstapel einschlagen
/701/ Maschine (601) für die Energiezellen produzierende Industrie, umfassend
- eine um eine Rotationsachse (606) drehbar gelagerte Rotationseinrichtung (605) mit der wenigstens ein Transportelement (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn bewegbar ist;
- eine Zuführeinrichtung (607) zum Übergeben einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603) und eines Zellstapels (604) innerhalb eines Zuführabschnittes (608) an das Transportelement (602), wobei das Transportelement (602) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) und den Zellstapel (604) derart als Einheit (610) zu transportieren, dass die Pouch- folie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt;
- wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (609) zum Durchführen eines Bearbeitungsschrittes an der Einheit (610); und
- eine Abgabeeinrichtung (611) zum Entnehmen der bearbeiteten Einheit (610) aus dem Transportelement (602), wobei
- die Einheit (610) durch die Rotation des Rotationselements (605) von dem Zuführabschnitt (608) über die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (609) bis zu der Abgabeeinrichtung (611) beförderbar ist.
/702/ Maschine (601) nach Absatz /701/, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Transportelement (602) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) derart gegenüber dem Zellstapel (604) in Position zu halten, dass die Pouchfolie (603) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zellstapels (604) überlappend anliegt.
/703/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ oder /702/, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Transportelement (602) zwei Klemmbacken (617) umfasst, die derart mit einer Klemmkraft beaufschlagbar sind, dass der Zellstapel (604) und/oder die Pouchfolie (603) durch sie gehalten werden kann.
/704/ Maschine (601) nach Absatz /703/, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen der Klemmbacken (617) senkrecht zur Rotationsrichtung (616) der Rotationseinrichtung (605) ausgerichtet sind.
/705/ Maschine nach Absatz /704/, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (617) kippbar gegenüber der Rotationseinrichtung (605) gelagert sind.
/706/ Maschine (601) nach Absatz /703/, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmflächen der Klemmbacken (617) parallel zur Rotationsrichtung (618) der Rotationseinrichtung (605) ausgerichtet sind.
P ΊI Maschine (601) nach Absatz /706/, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (617) des wenigstens einen Transportelements (602) zwischen zwei sich gegenüberliegende Rotationsteilem (619a, 619b) angeordnet sind.
/708/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/bis /707/, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der wenigstens einen Bearbeitungseinrichtung (609) um eine oder mehrere der folgenden Einrichtungen handelt:
- eine Versiegelungseinrichtung, mittels derer die um den Zellstapel (604) angeordnete Pouchfolie (603) mit einer Siegelnaht wenigstens teilweise verschließbar ist;
- eine Formeinrichtung, mittels derer die Pouchfolie (603) in eine vordefinierte Form bringbar ist;
- eine Ausrichteeinrichtung, mittels derer eine vordefinierte Positionierung und/oder Ausrichtung der Pouchfolie (603) gegenüber dem Zellstapel (604) erfolgen kann; und/oder
- eine Funktionseinrichtung, mittels derer die Pouchfolie (603) mit Funktionselementen, insbesondere mit Ventilen, versehen werden kann.
/709/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /708/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (607) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) und den Zellstapel (604) als gemeinsame Einheit (610) an das Transportelement (602) zu übergeben. /710/ Maschine (601) nach Absatz /709/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung (607) ein erstes Zufuhrteil (607a) zum Zuführen der Pouchfolie (603) und ein zweites Zuführteil (607b) zum Zuführen des Zellstapels (604) umfasst, wobei der Zellstapel (604) mittels einer Einschlageinrichtung (625) von der Pouchfolie (603) Umschlägen wird.
/711/ Maschine (601) nach Absatz /710/, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschlageinrichtung (625) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) in einer Ebene senkrecht zur Förderrichtung des Zellstapels (604) auszurichten, so dass sich durch die Bewegung des Zellstapels (604) gegen die Pouchfolie die Pouchfolie (603) um den Zellstapel (604) legt.
/712/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /708/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zuführeinrichtung (607) ein erstes Zuführteil (607a) umfasst, das dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) an das wenigstens eine Transportelement (602) innerhalb eines ersten Teilbereichs des Zuführabschnitts (608) zu übergeben, wobei
- die Zuführeinrichtung (607) ein zweites Zuführteil (607b) umfasst, das dazu eingerichtet ist, den Zellstapel (604) in einem zweiten Teilbereich des Zuführabschnitts (608) an das wenigstens eine Transportelement (602) zu übergeben.
/713/ Maschine (601) nach Absatz /712/, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zuführteil (607a) eine Einschlageinrichtung (625) umfasst, mit der die Pouchfolie (603) im eingeschlagenen Zustand an das Transportelement (602) übergebbar ist.
/714/ Maschine nach Absatz /713/, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschlageinrichtung (625) des ersten Zuführteils (607a) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) flächig auszurichten, wobei ein Einleger (633) vorgesehen ist, der so gegen die flächig ausgerichtete Pouchfolie (603) fahrbar ist, dass die Pouchfolie (603) im eingeschlagenen Zustand an das Transportelement (602) übergeben wird.
/715/ Maschine nach einem der Absätze /712/ bis /714/, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zuführteil (607a) eine Übergabeeinrichtung (627) umfasst, die dazu eingerichtet ist, einen einzelnen Bogen Pouchfolie (603) mittels eines Haltemittels (628) von einem Pouchfolienstapel (629) aufzunehmen und an das Transportelement (602) zu übergeben.
/716/ Maschine nach Absatz /715/, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (628) durch Rotation der Übergabeeinrichtung (627) um eine erste Achse (630) zu dem Transportelement (602) geführt wird.
/717/ Maschine (601) nach Absatz /716/, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (628) durch Rotation um eine zweite Achse (631), die orthogonal zu der ersten Achse (630) ausgerichtet ist, den obersten Bogen der Pouchfolie (603) von dem Pouchfolienstapel (629) aufnehmen kann.
/718/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /717/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (607) und/oder die Abgabeeinrichtung (611) dazu eingerichtet ist, den Zellstapel (604) und/oder die Pouchfolie (603) in einer Linearbewegung zu befördern.
/719/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /718/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (607) und/oder die Abgabeeinrichtung (611) ein Förderelement (621, 622) mit einer kontinuierlichen Förderbewegung aufweist, insbesondere ein Förderband, sowie ein Greifelement (623, 624) mit einer diskontinuierlichen Förderbewegung.
/720/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /719/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (607) eine Schneideinrichtung (620) zum Schneiden der Pouchfolie (603) umfasst.
/721/ Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /720/, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (607) eine Rotationseinrichtung (655) zum Bewegen der Pouchfolie (603) und/oder des Zellstapels (604) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn umfasst.
/722/ Verfahren (660) zur Herstellung einer Einheit (610) der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung unter Verwendung der Maschine (601) nach einem der Absätze /701/ bis /721/ erfolgt.
11231 Verfahren (660) nach Absatz /722/, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (660) die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Übergabe des Zellstapels (604) und der ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603) an das Transportelement (602) in dem Zuführabschnitt (608), so dass die Pouchfolie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt; b) Bewegen des Transportelements (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um die Rotationsachse (606) der Rotationseinrichtung (605) bis zum Erreichen der Bearbeitungseinrichtung (609); c) Bearbeiten der Einheit (610) aus Zellstapel (604) und Pouchfolie (603); d) Bewegen des Transportelements (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um die Rotationsachse (606) der Rotationseinrichtung (605) bis zum Erreichen der Abgabeeinrichtung (611); und e) Übergeben der bearbeiteten Einheit (610) aus Zellstapel (604) und Pouchfolie (603) von dem Transportelement (602) an die Abgabeeinrichtung (611).
/724/ Maschine (670) für die Energiezellen herstellende Industrie, umfassend
- eine erste Fördereinrichtung (636) zum Befördern eines Zellstapels (604), und
- eine zweite Fördereinrichtung (637) zum Befördern einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603), wobei
- die zweite Fördereinrichtung (637) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) derart mit dem Zellstapel (604) an der ersten Fördereinrichtung (636) zusammenzuführen, dass die Pouchfolie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt, wobei
- die zweite Fördereinrichtung (637) wenigstens eine um eine Rotationsachse (606) drehbar gelagerte Rotationseinrichtung (605, 655) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn zu dem Zellstapel (604) zu führen.
P25/ Maschine (670) nach Absatz /724/, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder zweite Fördereinrichtung (636, 637) dazu eingerichtet istbzw. sind, die Pouchfolie (603) derart mit dem Zellstapel (604) zusammenzuführen, dass die Pouchfolie (603) an zwei gegenüberliegenden Seiten des Zellstapels (604) überlappend anliegt.
11261 Maschine (670) nach Absatz /724/ oder /725/, dadurch gekennzeichnet, dass
- die zweite Fördereinrichtung (637) eine erste und eine zweite Rotationseinrichtungen (605, 655) umfasst, die jeweils zur Beförderung eines Bogens Pouchfolie (603) eingerichtet sind, wobei - die erste Rotationseinrichtung (605) den Bogen der Pouchfolie (603) an einer ersten Übergabestelle (634) mit dem Zellstapel (604) zusammenführt, und
- die zweite Rotationseinrichtung (655) den Bogen der Pouchfolie (603) an einer zweiten Übergabestelle (635) mit dem Zellstapel (604) zusammenführt.
Weitere Ausführungsformen zum 8 Aspekt: Segmententnahme/ -abzweigung
/801/ Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten (782) aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine schaltbare Abgabeeinrichtung (763) aufweist, die zum Entfernen eines Produktsegments (782) aus dem Produktstrom infolge eines Schaltsignals eingerichtet ist.
/802/ Vorrichtung nach Absatz /801/, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Auffangeinrichtung (756) aufweist, die zur Aufnahme eines von der Abgabeeinrichtung (752) aus dem Produktstrom entfernten Produktsegments (782) anordenbar ist.
/803/ Vorrichtung nach Absatz /802/, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung (756) mindestens einen insbesondere unterhalb der Abgabeeinrichtung (763) anordenbaren Auffangbehälter (757, 758) aufweist.
/804/ Vorrichtung nach Absatz /802/ oder /803/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (757, 758) der Auffangeinrichtung, insbesondere zwischen unterschiedlichen Entnahmepositionen und/oder aus einer Maschine (710), bewegbar, verstellbar, verfahrbar oder verschwenkbar ist.
/805/ Vorrichtung nach einem der Absätze /802/ bis /804/, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung (756) eine Fördereinrichtung (760) umfasst.
/806/ Vorrichtung nach einem der Absätze /802/bis /805/, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangeinrichtung (756) eine Mehrzahl von insbesondere verschiedenen Entnahmepositionen zuordenbaren Auffangbehältem (757, 758) umfasst.
/807/ Vorrichtung nach einem der Absätze /802/ bis /806/, dadurch gekennzeichnet, dass eine Puffervorrichtung zum Zwischenspeichern entnommener Produktsegmente (782) zwischen der Abgabeeinrichtung (763) und der Auffangeinrichtung (756) vorgesehen ist.
/808/ Vorrichtung nach einem der Absätze /801/bis /807/, wobei die Vorrichtung eine Halteeinrichtung (741) zum Ausüben einer Haltekraft auf das Produktsegment (782) im Produktstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Abgabeeinrichtung (763) zum Reduzieren oder Aufheben der Haltekraft infolge eines Schaltsignals eingerichtet ist.
/809/ Vorrichtung nach einem der Absätze /801/bis /808/, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeeinrichtung (763) mindestens eine rotierbar angetriebene Abgabetrommel (752) aufweist und die Halteeinrichtung (741) zum Halten und Transportieren mindestens eines Produktsegments mittels Saugkraft auf der Mantelfläche (742) der Abgabetrommel (752) eingerichtet ist, wobei die schaltbare Abgabeeinrichtung (763) zum Reduzieren oder Aufheben der Saugkraft infolge eines Schaltsignals eingerichtet ist.
/810/ Vorrichtung nach Absatz /809/, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Abgabeeinrichtung (763) mindestens ein in einer Unterdruckeinrichtung (741) angeordnetes schaltbares Ventil (745) zum Unterbrechen des auf ein Produktsegment (782) wirkenden Unterdrucks aufweist.
/811/ Vorrichtung nach einem der Absätze /801/ bis /810/, dadurch gekennzeichnet, dass eine beispielsweise mittels eines Ventils (747) schaltbare abgabeseitige Drucklufteinrichtung (746) zum Leiten von Druckluft an eine Abgabestelle (750) der Abgabeeinrichtung (763) vorgesehen ist.
/812/ Vorrichtung nach Absatz /801/ zum Abzweigen von Produktsegmenten (782) aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine rotierbar angetriebene Abgabetrommel (752), die eingerichtet ist, ein Produktsegment (782) mittels Saugkraft auf der Mantelfläche (742) der Abgabetrommel zu halten und zu transportieren, und eine rotierend angetriebene Aufnahmetrommel (748) mit mindestens einem mit Unterdrück beaufschlagbaren Unterdrucksektor (749) aufweist, um ein Produktsegment (782) mittels Saugkraft auf der Mantelfläche der Aufnahmetrommel (748) zu halten und zu transportieren, wobei die Vorrichtung so steuerbar ist, dass infolge eines Schaltsignals zur Übergabe eines Produktsegments (782) mindestens in einem Übergabereich zwischen den beiden Trommeln (748, 752) eine höhere Saugkraft an der Aufnahmetrommel (748) relativ zu der Saugkraft an der Abgabetrommel (752) erzeugt wird.
/813/ Vorrichtung nach Absatz /812/, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verhindern einer Übergabe zwecks Weiterförderung eines Produktsegments (782) auf der Abgabetrommel (752) eine beispielsweise mittels eines Ventils (769) schaltbare aufnahmeseitige Drucklufteinrichtung (768) zum Leiten von Druckluft an eine Aufnahmestelle (770) der Aufnahmetrommel (748) vorgesehen ist.
/814/ Vorrichtung nach den Absätzen /811/ und /813/, dadurch gekennzeichnet, dass die abgabeseitige Druckluftleitung (746) und die aufnahmeseitige Druckluftleitung (768) so geschaltet sind, dass zu jedem Zeitpunkt nur eine der beiden Druckluftleitungen (746, 768) die zugeordnete Abgabestelle (750) oder Aufnahmestelle (770) mit Druckluft beaufschlagt.
/815/ Vorrichtung nach einem der Absätze /812/ bis /814/, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmetrommel (748) mindestens einen saugdruckfreien Sektor (761) aufweist, der keine Saugdruckbeaufschlagung oder eine relativ zu der Saugkraft an der Abgabetrommel (752) niedrigere Saugdruckbeaufschlagung aufweist.
/816/ Vorrichtung nach Absatz /815/, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehposition der Aufnahmetrommel (748) so steuerbar ist, dass zur Weiterförderung eines Produktsegments (782) auf der Abgabetrommel (752) der saugdruckfreie Sektor (761) in dem Übergabebereich positionierbar ist, und zur Übergabe eines Produktsegments (782) an die Aufnahmetrommel (748) der Unterdrucksektor (749) in dem Übergabebereich positionierbar ist. /817/ Maschine (710) der Energiezellen produzierenden Industrie, umfassend mindestens eine Vorrichtung nach einem der Absätze /801/bis /816/ und eine elektronische Steuerungseinrichtung (790), die zur Ausgabe eines Schaltsignals bei einer Entnahme- oder Übergabeanforderung für ein Produktsegment (782) ausgebildet ist.
/818/ Maschine nach Absatz /817/ mit einer Vorrichtung nach einem der Absätze /802/bis /807/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Auffangeinrichtung (756) durch eine Entnahme schleuse (759) der Maschine (710) aus dieser heraus verfahrbar ist oder sich durch eine Entnahmeschleuse (759) in die Maschinenumgebung (765) erstreckt.
Weitere Ausführungsformen zum 9. Aspekt: Haltelaschen
/901/ Zwischenprodukt (810) für die Produktion von Verbundelementen (830) der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei
- das Zwischenprodukt (810) eine Leiterfolie (811, 815) aufweist, welche zumindest partiell mit einem Anodenmaterial (812) oder einem Kathodenmaterial (816) beschichtet ist, wobei
- das Zwischenprodukt (810) eine unbeschichtete Kontaktlasche (813, 817) der Leiterfolie (811, 815) aufweist, welche an einer ersten Randseite (820) des Zwischenprodukts (810) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Zwischenprodukt (810) mindestens eine Haltelasche (814, 818) an der ersten Randseite (820) und/oder an einer zweiten Randseite (821), welche parallel zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist, und/oder einer dritten Randseite (822), welche senkrecht zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist, aufweist.
/902/ Zwischenprodukt (810) nach Absatz /901/, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenprodukt (810) zwei Haltelaschen (814, 818) wenigstens auf einer der Randseiten (820, 821, 822) aufweist.
/903/ Zwischenprodukt (810) nach Absatz /901/ oder /902/, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenprodukt (810) zwei Haltelaschen (814, 818) auf einer der Randseiten (820, 821, 822) aufweist, welche symmetrisch zu einer Mittelachse (823) senkrecht zu dieser Randseite (820, 821, 822) sind.
/904/ Zwischenprodukt (810) nach einem der Absätze /901/bis /903/, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Haltelasche (814, 818) in einer Ecke von zwei Randseiten (820, 821, 822) angeordnet ist.
19051 Zwischenprodukt (810) nach einem der Absätze /901/ bis /904/, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktlasche (813, 817) und/oder mindestens eine Haltelasche (814, 818) ein Durchgangsloch (824) aufweist.
/906/ Zwischenprodukt (810) nach einem der Absätze /901/bis /905/, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Haltelasche (814, 818) unbeschichtet ist.
19011 Verbundelement (830) mit einem Zwischenprodukt (810) nach einem der Absätze /901/ bis /906/ und mindestens einer Separatorfolie (825) in einer gestapelten Anordnung, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Haltelasche (814, 818) des Zwischenprodukts (810) die Separatorfolie (825) an einer Außenkante (826) der Separatorfolie (825) überragt. /908/ Verbundelement (830) nach Absatz /907/, dadurch gekennzeichnet, dass in der gestapelten Anordnung
- wenigstens ein Zwischenprodukt (810) mit einer Leiterfolie (811), welche mit einem Anodenmaterial (812) partiell beschichtet ist, und
- wenigstens ein Zwischenprodukt (810) mit einer Leiterfolie (815), welche mit einem Kathodenmaterial (816) partiell beschichtet ist, vorgesehen sind, wobei
- die Zwischenprodukte (810) von der mindestens einen Separatorfolie (825) in der gestapelten Anordnung voneinander getrennt sind.
19091 Verbundelement (830) nach Absatz 19011, dadurch gekennzeichnet, dass
- sich die mindestens eine Haltelasche (814) des wenigstens einen Zwischenprodukts (810) mit einer Leiterfolie (811), welche mit einem Anodenmaterial (812) partiell beschichtet ist, und die mindestens eine Haltelasche (818) des wenigstens einen Zwischenprodukts (810) mit einer Leiterfolie (815), welche mit einem Kathodenmaterial (816) partiell beschichtet ist, in der gestapelten Anordnung zumindest in Teilbereichen nicht überdecken und jeweils die Außenkante (826) der Sepa- ratorfolie überragen.
1910/ Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten (810) für die Produktion von Verbundelementen (820) der Energiezellen produzierenden Industrie, mit den folgenden Schritten:
- Zuführen einer mit einem Anodenmaterial (812) partiell beschichteten Leiterfolie (811) oder einer mit einem Kathodenmaterial (816) partiell beschichteten Leiterfolie (815), wobei
- die Leiterfolie (811, 815) zumindest an einer ersten Randseite (820) einen unbeschichteten Bereich (827) aufweist, wobei
- die Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) im unbeschichteten Bereich (827) eine Kontaktlasche (813, 817) aufweist, oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) im unbeschichteten Bereich (827) unter Bildung einer Kontaktlasche (813, 817), gekennzeichnet durch:
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818); und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an einer zweiten Randseite (821) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818), wobei die zweite Randseite (821) parallel zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist; und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an einer dritten Randseite (822) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818), wobei die dritte Randseite (822) senkrecht zur ersten Randseite (821) ausgerichtet ist.
/911/ Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts (810) nach Absatz /910/, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an der ersten, zweiten und/oder dritten Randseite (820, 821, 822) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818) an einem unbeschichteten Bereich (827) der Leiterfolie (814, 818) erfolgt. /912/ Verfahren zur Herstellung nach Absatz /910/ oder /911/, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Haltelaschen (814, 818) an einer der Randseiten (820, 821, 822) gebildet werden.
/913/ Verfahren zur Herstellung nach Absatz /912/, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Haltelaschen (814, 818) auf einer Randseite (820, 821, 822) symmetrisch zu einer Mittelachse (823) senkrecht zu dieser Randseite (820, 821, 822) gebildet werden.
/914/ Verfahren zur Herstellung nach einem der Absätze /910/ bis /913/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Haltelasche (814, 818) in einer Ecke von zwei Randseiten (820, 821, 822) gebildet wird.
/915/ Verfahren zur Herstellung nach einem der Absätze /910/ bis /914/, gekennzeichnet durch: Schneiden der Leiterfo- lie (811, 815) unter Bildung einer dritten Randseite (822), wobei die dritte Randseite (822) senkrecht zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist.
/916/ Verfahren zur Herstellung nach einem der Absätze /910/ bis /915/, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) durch Stanzen erfolgt.
/917/ Verfahren zur Herstellung nach einem der Absätze /910/ bis /916/, gekennzeichnet durch:
- Lochen der mindestens einen Haltelasche (814, 818) und/oder Kontaktlasche (813, 817).
/918/ Maschine (831) zur Herstellung eines Zwischenprodukts (810), dazu eingerichtet, das Verfahren zur Herstellung nach einem der Absätze /910/ bis /917/ durchzuführen.
/919/ Verfahren zur Handhabung eines Zwischenprodukts (810) oder Verbundelements (830) nach einem der Absätze /901/ bis 19091 mit den folgenden Schritten: Aufnehmen eines Zwischenprodukts (810) oder eines Verbundelements (830), wobei das Aufnehmen mittels einer lösbaren Verbindung an mindestens einer Haltelasche (814, 818) erfolgt.
/920/ Verfahren zur Handhabung nach Absatz /919/, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnehmen mittels der mindestens einen lösbaren Verbindung an der mindestens einen Haltelasche (814, 818) und gleichzeitig mittels einer lösbaren Verbindung an einer Kontaktlasche (813, 817) erfolgt.
/921/ Verfahren zur Handhabung nach Absatz /919/ oder /920/, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Verbindung durch einen Zangengreifer (832) hergestellt wird.
19221 Verfahren zur Handhabung nach einem der Absätze /919/ bis /921/, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine lösbare Verbindung durch wenigstens einen Unterdruckgreifer (833) hergestellt wird.
/923/ Verfahren zur Handhabung nach einem der Absätze /919/ bis 19221, gekennzeichnet durch den Schritt: Positionieren und Ablegen des Zwischenprodukts (810) mit einer mit einem Kathodenmaterial (816) partiell beschichteten Leiter- folie (815) und/oder des Zwischenprodukts (810) mit einer mit einem Anodenmaterial (812) partiell beschichteten Leiterfolie (811) und/oder eines Verbundelements (830). /924/ Verfahren nach Absatz /923/, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung auf einem Ausrichtelement (834) erfolgt, welches in mindestens ein Durchgangsloch (824) der Kontaktlasche (813, 817) und/oder der mindestens einen Haltelasche (814, 818) eingreift.
19251 Verfahren zur Handhabung nach einem der Absätze /919/ bis /924/, gekennzeichnet durch den Schritt: Abtrennen der mindestens einen Haltelasche (814, 818).
/926/ Verfahren zur Handhabung nach einem der Absätze /919/ bis 19251, gekennzeichnet durch den Schritt: Ablängen der Kontaktlasche (813, 817).
19211 Maschine (835) zur Handhabung von Zwischenprodukten (810) oder Verbundelementen (830) nach einem der Absätze /901/ bis /909/, dazu eingerichtet, das Verfahren zur Handhabung nach einem der Absätze /919/ bis 19261 durchzuführen.
Weitere Ausführungsformen zum 10 Aspekt: Provisorische Pouchversiegelung
/1001/ Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch (910), gekennzeichnet durch die Schritte: Verschließen eines trockenen Verbundelements (920) in einer Pouch- folie (911) mit mindestens einer Siegelnaht (912) unter Herstellung einer versiegelten Pouch (910), wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht (912) eine vorläufige Siegelnaht (913) ist.
/1002/ Verfahren nach Absatz /1001/, gekennzeichnet durch den Schritt: Herstellen einer ersten unterbrochenen Siegelnaht (915) mit mindestens einer Unterbrechung (917), wobei die erste unterbrochene Siegelnaht (915) zwischen der vorläufigen Siegelnaht (913) und dem trockenen Verbundelement (920) in der Pouch (910) angeordnet ist.
/1003/ Verfahren nach Absatz /1002/, gekennzeichnet durch den Schritt: Herstellen einer zweiten unterbrochenen Siegelnaht (916) mit mindestens einer Unterbrechung (917), wobei die zweite unterbrochene Siegelnaht (916) zwischen der vorläufigen Siegelnaht (913) und dem trockenen Verbundelement (920) in der Pouch (910) angeordnet ist, wobei die mindestens eine Unterbrechung (917) der zweiten unterbrochenen Siegelnaht (916) mit der wenigstens einen Unterbrechung (917) der ersten unterbrochenen Siegelnaht (915) korrespondiert.
/1004/ Verfahren nach Absatz /1002/ oder /1003/, gekennzeichnet durch den Schritt: Einlegen mindestens eines Durchlasselements (918) vor dem Herstellen der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht (915,916) zur Bildung einer Unterbrechung (917) in der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht (915,916).
/1005/ Verfahren nach einem der Absätze /1001/ bis /1004/, gekennzeichnet durch den Schritt: Einsetzen mindestens eines Ventils (919) vor dem Herstellen der vorläufigen Siegelnaht (913) zur Integration des Ventils (919) in der vorläufigen Siegelnaht (913).
/1006/ Verfahren nach einem der Absätze /1001/ bis /1005/, gekennzeichnet durch den Schritt: Transport der versiegelten Pouch (910) mit dem trockenen Verbundelement (920). /1007/ Verfahren nach einem der Absätze /1001/ bis /1006/, gekennzeichnet durch den Schritt: Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) der versiegelten Pouch (910) vordem Befüllen der Pouch (910), um die Pouch (910) wieder zu öffnen.
/1008/ Verfahren nach Absatz /1006/ oder /1007/, gekennzeichnet durch den Schritt: Befüllen der Pouch (910) mit einem flüssigen Elektrolyten (921).
/1009/ Verfahren nach einem der Absätze /1001/ bis /1008/, gekennzeichnet durch: Versiegeln der Pouch (910) mit einer finalen Siegelnaht (914).
/1010/ Verfahren nach Absatz /1009/, gekennzeichnet durch den Schritt: Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) nach dem Versiegeln der Pouch (910) mit der finalen Siegelnaht (914).
/1011/ Verfahren nach Absatz /1009/ oder /1010/, gekennzeichnet durch den Schritt: Abtrennen der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht (913) nach dem Versiegeln der Pouch (910) mit der finalen Siegelnaht (914).
/1012/ Maschine (930,931) für die Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch (910), dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (930,931) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Absätze /1001/ bis /1011/ eingerichtet ist.
/1013/ Zwischenprodukt (922) zur Herstellung eines Verbundelements (920) in einer Pouch (910), dadurch gekennzeichnet, dass ein trockenes Verbundelement (920) in einer Pouchfolie (911) mit einer Siegelnaht (912) verschlossen ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht (912) eine vorläufige Siegelnaht (913) ist.
/1014/ Zwischenprodukt (922) nach Absatz /1013/, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine unterbrochene Siegelnaht (915,916) zwischen der vorläufigen Siegelnaht (913) und dem trockenen Verbundelement (920) vorgesehen ist.
/1015/ Zwischenprodukt (922) nach Absatz /1014/, dadurch gekennzeichnet, dass in der mindestens einen unterbrochenen Siegelnaht (915) mindestens ein Durchlasselement (918) eingebracht ist.
/1016/ Zwischenprodukt (922) nach einem der Absätze /1013/bis /1015/, dadurch gekennzeichnet, dass in der vorläufigen Siegelnaht (913) wenigstens ein Ventil (919) vorgesehen ist.
/1017/ Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten (921) in einer Pouch (910) aus einem Zwischenprodukt (922) nach einem der Absätze /1013/ bis /1016/, gekennzeichnet durch die Schritte: Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) der Pouch (910), um die Pouch (910) wieder zu öffnen.
/1018/ Verfahren nach Absatz /1017/, gekennzeichnet durch den Schritt: Befüllen der Pouch (910) mit einem flüssigen Elektrolyten (921) nach dem Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913). /1019/ Verfahren nach Absatz /1018/, gekennzeichnet durch den Schritt: Versiegeln der Pouch (910) mit einer finalen Siegelnaht (914).
/1020/ Verfahren nach Absatz /1019/, gekennzeichnet durch den Schritt: Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) nach dem Versiegeln der Pouch (910) mit der finalen Siegelnaht (914).
/1021/ Verfahren nach Absatz /1019/ oder /1020/, gekennzeichnet durch den Schritt: Abtrennen der ersten und/oder zweiten unterbrochenen Siegelnaht (915,916) nach dem Versiegeln der Pouch (910) mit der finalen Siegelnaht (914).
/1022/ Maschine (931) für die Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten (921) in einer Pouch (910) aus einem Zwischenprodukt (922), dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (931) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Absätze /1017/ bis /1021/ eingerichtet ist.
Kombinationen der verschiedenen Aspekte der Erfindung
Sämtliche Merkmale der zuvor beschriebenen zehn Aspekte der Erfindung sind untereinander beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich und zweckmäßig ist.
Im Folgenden werden ohne Anspruch auf Vollständigkeit einige solcher Kombinationsmöglichkeiten aufgezeigt.
Die elektronische Steuerung der beschriebenen Vorrichtungen und Maschinen kann in einer zentralen digitalen Datenverarbeitungseinheit, insbesondere einer übergeordneten Maschinensteuerung geschehen. Es ist auch möglich, dass die elektronische Steuerung einzelner Vorrichtungen und Maschinen in einer oder mehreren dezentralen digitalen Datenverarbeitungseinrichtungen erfolgt.
Die Maschine nach dem 1. Aspekt weist eine Schneidvorrichtung 15 und Schneidapparate 20, 20 ‘ auf, die als rotierende Schneidkörper, insbesondere Schneidtrommeln 22, 22‘, 34 mit Nuten 24, 24‘, 36 und Messerwalzen 21, 21‘, 35 mit Messern 23, 23, 37 ausgeführt sind. Alternativ kann die Schneidvorrichtung 15 und/oder die Schneidapparate 20, 20‘ als Vorrichtung 112 zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn 160 gemäß dem 2. Aspekt, umfassend einen Schneidkörper, insbesondere eine Schneidtrommel 110 und eine Laserschneideinrichtung 113, ausgebildet sein. Weiter alternativ kann die Schneidvorrichtung 15 und/oder Schneidapparate 20, 20 ‘ als Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten gemäß dem 3. Aspekt der Erfindung mit Schneidmesser 203 und Gegenmesser 204 ausgeführt sein. Diese unterschiedlichen Schneidvorrichtungen sind auch beliebig in einer Maschine kombinierbar, d.h. die Schneidvorrichtungen einer Maschine müssen nicht sämtlich gleichartig sein.
Die Vereinzelungsvorrichtung 301 gemäß dem 4. Aspekt ist mit sämtlichen Merkmalen und Eigenschaften vorteilhaft für eine oder mehrere Teilungsänderungsvorrichtungen, insbesondere Teilungsändemngstrommeln 26, 26‘ in der Maschine 10 gemäß dem 1. Aspekt anwendbar.
In den Ausführungsformen gemäß Figuren 1.7 bis 1.9 legt die Teilungsänderungsvorrichtung 26, 26‘ die geschnittenen Elektrodenblätter ohne Zwischenschaltung weiterer Fördervorrichtungen direkt auf die entsprechende Endlosbandvorrichtung 55A, 57 ab. Stattdessen kann zwischen der Teilungsänderungsvorrichtung 26, 26‘ und der Endlosbandvorrich- tung 55A, 57 beispielsweise eine Übemahmevomchtung 304 mit Spannband 375 und Spannrolle 376 gemäß dem 4. Aspekt der Erfindung vorgesehen sein (siehe Figuren 4.5, 4.6). Dies kann die sichere Übernahme der geschnittenen Elektrodenblätter auf die Endlosbandvorrichtung 55 A, 57 erleichtern, die dann beispielsweise nicht als Vakuumvorrichtung ausgebildet sein muss. Der gesamte Zufuhrabschnitt 11 in den Figuren 1.7 bis 1.9 kann demnach alternativ wie in Figur 4.5 gezeigt ausgeführt sein.
Die unter Bezugnahme auf Figur 5.1 beschriebene Teilvorrichtung und Teilverfahren gemäß dem 5. Aspekt und den Ansprüchen 16, 22 ist vorteilhaft auch in dem Stapelabschnitt 28 der Maschine 10 nach dem 1. Aspekt und/oder in dem Stapelabschnitt 728 der Maschine 710 nach dem 8. Aspekt verwirklicht, die Beschreibung der Teilvorrichtung und des entsprechenden Teilverfahrens kann hier entsprechend übernommen werden.
Jede Entnahmeeinheit umfassend einen Segmentkörper, insbesondere eine Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 und einen zugeordneten Magazinkörper, insbesondere eine zugeordnete Magazintrommel 44, 45, 50, 51 in Figur 1.6 kann gemäß dem 5. Aspekt und spezifisch wie in Figur 5.3 ausgeführt sein. Alternativ zu der Ausführungsform gemäß Figur 1.6 kann jede Entnahmeeinheit umfassend einen Segmentkörper, insbesondere eine Segmenttrommel 42, 43, 48, 49 und einen zugeordneten Magazinkörper, insbesondere eine zugeordnete Magazintrommel 44, 45, 50, 51 wie in den Figuren 5.1 und 5.2 ausgeführt sein, wo jeder Segmentkörper 411 jeweils nur einen Entnahme Stempel aufweist.
Der Stapelstation 28 gemäß dem 1. Aspekt kann eine Abführeinrichtung 403 gemäß dem 5. Aspekt der Erfindung mit allen dort beschriebenen Merkmalen nachgeordnet sein, welche die Stapel der Segmente von der Stapelstation 28 abführt. Der Abführeinrichtung 403 ist auch in dieser Ausführung vorzugsweise eine zweite Zuführeinrichtung 418 gemäß Fig. 5.1 zum Zuführen von Abschlusszellen 96 (siehe Figur 1) zu der Abführeinrichtung 403 zum Abschließen des Zellstapels oder Verbundeinheitenstapels 90 zugeordnet.
Die Zuführvorrichtung 506 gemäß dem 6. Aspekt (siehe Figur 6.2) kann beispielsweise der Abführvorrichtung 403 gemäß dem 5. Aspekt (siehe Figur 5.1) entsprechen. Demnach kann die Abführvorrichtung 403 gemäß dem 5. Aspekt stromabwärts der Übergabestelle u2 von den Transportkörpem, insbesondere Transporttrommeln 410 vorteilhaft eine Fixiervorrichtung 507 und eine entsprechende Bearbeitungsstation nach dem 6. Aspekt, insbesondere zum Bearbeiten von Verbundeinheiten, Monozellen oder Zellstapeln, aufweisen. Selbstverständlich gilt Entsprechendes wiederum für eine Maschine 10 nach dem 1. Aspekt der Erfindung.
Stromabwärts von der Stapelstation 28 gemäß dem 1. Aspekt und/oder stromabwärts von der Abführvorrichtung 403 gemäß dem 5. Aspekt und/oder stromabwärts von der Fixiervorrichtung 507 mit Bearbeitungsstation nach dem 6. Aspekt ist vorteilhaft eine Einrichtung 609; 636, 637 zum Zusammenführen und/oder Bearbeiten einer Pouchfolie 603 und eines Zellstapels 604 nach dem 7. Aspekt der Erfindung vorgesehen.
Zusätzlich oder alternativ zu den gemäß dem 8. Aspekt in den Figure 8.1 bis 8.3 gezeigten Auswurfpositionen für die Verbundeinheiten an dem Auswerfkörper, insbesondere der Auswerftrommel 740 können beispielsweise Auswerfpositionen mit oder ohne Ausschussreservoiren 425, 426 an dem Übergabekörper, insbesondere der Übergabetrommel 430 bzw. an dem den Übergabekörpem, insbesondere Übergabetrommeln 405, 421 nachgeschalteten Auswerfkörper, insbesondere an der Auswurftrommel 424 wie in Fig. 5.1 nach dem 5. Aspekt vorgesehen sein. Unter Bezugnahme auf die Figuren 8.6 und 8.7 beschriebene Produktweichen können vorteilhaft in dem Stapelabschnitt 28 der Maschine 10 nach dem 1. Aspekt und/oder in dem Stapelabschnitt 728 der Maschine 710 nach dem 8. Aspekt vorgesehen sein. Beispielsweise kann der Entnahmekörper, insbesondere die Entnahmetrommel 41 in Figur 1.6 als Abgabekörper, insbesondere Abgabetrommel 752 und der Übergabekörper, insbesondere die Übergabetrommel 46 als Aufnahmekörper, insbesondere Aufnahmetrommel 748 ausgebildet sein.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zwischenprodukts 810 mit einer Leiterfolie 811, 815, einer Kontaktlasche 813, 817 und mindestens einer Haltelasche 814, 818 nach dem 9. Aspekt der Erfindung kann an jeder geeigneten Position der Maschine 10 nach dem 1. Aspekt und/oder der Maschine 710 nach dem 8. Aspekt vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass entsprechend vorkonfigurierte Zwischenprodukte als Elektroden oder Elektrodenbahnen 82, 83 der Ma schine 10, 710 eingangsseitig zugeführt werden. Die Maschine 10 bzw. 710 kann dann eine entsprechende Vorrichtung zur Handhabung eines Zwischenprodukts (beispielsweise Elektroden oder Elektrodenbahnen 82, 83) mittels der Halte- lasche(n) 814, 818 aufweisen. Die Einrichtung 609; 636, 637 zum Zusammenführen und/oder Bearbeiten einer Pouchfolie 603 und eines Zellstapels 604 nach dem 7. Aspekt der Erfindung kann zur Herstellung einer vorläufig versiegelten Pouch nach dem 10. Aspekt der Erfindung dienen. Im Allgemeinen kann die Vorrichtung zur Herstellung einer versiegelten Pouch 910 mit einer vorläufigen Siegelnaht 913 und/oder die Vorrichtung zum Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht 913 der Pouch 910 nach dem 10. Aspekt stromabwärts von der Stapelstation 28 gemäß dem 1. Aspekt und/oder strom- abwärts von der Abführvorrichtung 403 gemäß dem 5. Aspekt und/oder stromabwärts von der Fixiervorrichtung 507 mit Bearbeitungsstation nach dem 6. Aspekt vorgesehen sein.

Claims

Ansprüche:
1. Maschine für die Energiezellen produzierende Industrie, wobei die Maschine eine oder mehrere der folgenden Vorrichtungen aufweist:
- eine Vorrichtung (112) zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn (160);
- eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten (207) für Energiezellen von einer Endlosbahn (205);
- eine Vereinzelungsvorrichtung (301) zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten (306) für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn (305);
- eine Zellstapelanlage (401) und/oder eine Zellstapelvorrichtung (408) für Segmente (416) von Energiezellen, sowie eine Teilvorrichtung davon und ein entsprechendes Teilverfahren;
- eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (501) von Energiezellen;
- eine Einrichtung (609; 636, 637) zum Zusammenführen und/oder Bearbeiten einer Pouchfolie (603) und eines Zellstapels (604);
- eine Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten (782) aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie;
- eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Zwischenprodukts (810) mit einer Leiterfolie (811, 815), einer Kontaktlasche (813, 817) und mindestens einer Haltelasche (814, 818) und/oder eine Vorrichtung zur Handhabung eines Zwischenprodukts (810) mittels der Haltelasche (814, 818);
- eine Vorrichtung zur Herstellung einer versiegelten Pouch (910) mit einer vorläufigen Siegelnaht (913) und/oder eine Vorrichtung zum Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) der Pouch (910).
2. Maschine (10) für die Energiezellen produzierende Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine mindestens aufweist:
- einen Zuführabschnitt (11) zum Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn (80, 81) und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden (93, 95);
- einen Sammel- und Verbindungsabschnitt (12) zum Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation (52) übereinandergelegter Materialien (95, 80, 93, 81) gebildet wird, mit einer Verbindungsvorrichtung (14) zum Verbinden der übereinandergelegten Materialien (95, 80, 93, 81) miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) erzeugt wird;
- einen Schneid- und Stapelabschnitt (13) mit einer Schneidvorrichtung (15) zum Zerschneiden der Separator- Elektroden-Verbundbahn (84) in einzelne Verbundeinheiten (85) und einer Stapelstation (28) zum Stapeln von Verbundeinheiten (85) zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels (90).
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Abschnitte (11-13) der Maschine (10) als im Wesentlichen kontinuierlich angetriebene Transportvorrichtungen ausgeführt sind, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) konstant ist oder in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit hegt, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) mindestens 300 Segmente pro Minute beträgt.
4. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Vorrichtung (112) zum Schneiden oder Perforieren einer Materialbahn (160), umfassend einen rotierbaren Schneidkörper, insbesondere eine Schneidtrommel (110), auf der eine Materialbahn (160) in einer Transportrichtung (T) transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Laserschneideinrichtung (113) zum Schneiden der Materialbahn (160) quer zu der Transportrichtung (T) zur Erzeugung einzelner Segmente (161) mittels eines Laserstrahls (L) umfasst.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserschneideinrichtung (113) so angeordnet und eingerichtet ist, dass der Laserstrahl (L) aus einem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren (167) des Schneidkörpers (110) heraus auf einen Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) des Schneidkörpers (110) gerichtet ist, wobei der Körpermantel, insbesondere Trommelmantel (114) mindestens eine Durchtrittsöffnung (111) aufweist, so dass der aus dem Körperinneren, insbesondere Trommelinneren (67) durch die mindestens eine Durchtrittsöffnung (11) nach außen tretende Laserstrahl (L) auf die zu schneidende Materialbahn (60) trifft.
6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil (16; 24; 29; 30) der Laserschneideinrichtung (13) parallel zu der Rotationsachse (R) des Schneidkörpers (10) linear verschiebbar gelagert ist.
7. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schneidvorrichtung zum Schneiden von Segmenten (207) für Energiezellen von einer in einen Zwischenraum (206) in eine Schnittebene (I) zugeführten Endlosbahn (205) vorgesehen ist, mit
- einer mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse angetriebenen, auf einer Seite des Zwischenraumes (206) angeordneten Schneidrotationseinrichtung mit wenigstens einem von einer Grenzfläche der Schneidrotationseinrichtung radial nach außen vorstehendem Schneidmesser (203), insbesondere einer Schneidtrommel (201) mit wenigstens einem von einer Mantelfläche der Schneidtrommel (201) radial nach außen vorstehendem Schneidmesser (203), und
- wenigstens einem auf der anderen Seite des Zwischenraumes (206) angeordneten Gegenmesser (204), wobei
- das Schneidmesser (203) und das Gegenmesser (204) jeweils eine Schneide (208, 209) aufweisen.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Schneidmesser (203) während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) mit seiner Schneide (209) zur Anlage in einem punktförmigen Kontakt (K) an der Schneide (208) des Gegenmessers (204) gelangt, und dabei in einem Winkel von ungleich null Grad zu der Schneide (208) des Gegenmessers ausgerichtet ist, wobei
- die Schneide (209) des Schneidmessers (203) während der Drehbewegung der Schneidrotationseinrichtung, insbesondere der Schneidtrommel (201) mit einem Schnitt der Endlosbahn (205) in dem punktförmigen Kontakt (K) an der Schneide (208) des Gegenmessers (204) abgleitet.
9. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vereinzelungsvorrichtung (301) zum Schneiden und Vereinzeln von Segmenten (306) für Energiezellen von einer zugeführten Endlosbahn (305) vorgesehen ist, wobei
- eine Schneidvorrichtung (302) vorgesehen ist, mittels derer die Segmente (306) in einer vorbestimmten Länge von der Endlosbahn (305) geschnitten werden, und
- ein Teilungsänderungskörper, insbesondere eine Teilungsänderungstrommel (303) vorgesehen ist, welcher mittels einer Antriebseinrichtung zu einer Drehbewegung um eine Drehachse (Dl) angetrieben wird, wobei
- an einer Mantelfläche des Teilungsänderungskörpers (303) eine Vielzahl von Transportsegmenten (308) zur Aufnahme der Segmente (306) vorgesehen ist, wobei
- die Transportsegmente (308) in Bezug zu der Radial- und/oder Umfangsrichtung des Teilungsänderungskör- pers (303) bewegbar angeordnet sind, und
- eine Übemahmevorrichtung (304) vorgesehen ist, welche die Segmente (306) von dem Teilungsänderungskör- per (303) übernimmt.
10. Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Teilungsänderungskörper (303) und die Schneidvorrichtung (302) voneinander getrennte Baugruppen und/oder funktional entkoppelt sind und/oder die Schneidvorrichtung (302) zwischen der zugeführten Endlosbahn (305) und dem Teilungsänderungskörper (303) angeordnet ist, und
- die Transportsegmente (308) während der Drehbewegung des Teilungsänderungskörpers (303) in einer Umlaufbewegung von einer Übemahmestelle (Ul) zu einer Übergabestelle (U2) und wieder zurück umlaufen, wobei
- die Transportsegmente (308) in der Übemahmestelle (Ul) von der Endlosbahn (305) mit der Schneidvorrichtung (302) geschnittene Segmente (306) übernehmen und unter Vergrößerung ihrer Abstände (A) in Umfangsrichtung zu der Drehachse (Dl) zu der Übergabestelle (U2) transportieren und mit den vergrößerten Abständen (A) an die Übemahmevorrichtung (304) übergeben.
11. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen vorgesehen ist, wobei
- eine erste Zuführeinrichtung (402) vorgesehen ist, welche Segmente (416) zuführt, und
- eine Zellstapeleinrichtung (407) vorgesehen ist, in welcher die Segmente (416) zu Stapeln (415) aufeinanderge- legt werden, und
- eine Abführeinrichtung (403) vorgesehen ist, welche die Stapel (415) der Segmente (416) von der Zellstapeleinrichtung (407) abführt, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Zellstapeleinrichtung (407) wenigstens zwei Zellstapelvorrichtungen (408) umfasst, welche die Segmente (416) entnehmen, zu den Stapeln (415) aufeinanderlegen und die Stapel (415) getaktet an die Abführeinrichtung (403) übergeben.
12. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zellstapelvorrichtung (408) für Segmente (416) von Energiezellen vorgesehen ist, wobei
- ein Magazinrotationskörper, insbesondere eine Magazintrommel (410) mit wenigstens einem Magazin (413) vorgesehen ist, welcher mittels einer Antriebseinrichtung zu einer durch Stillstandsphasen unterbrochenen, sich wiederholenden Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, während der das Magazin (413) von einer Übemahmestelle (ul) in eine Übergabestelle (u2) und von der Übergabestelle (u2) in die Übemahmestelle (ul) bewegt wird, wobei
- eine Entnahmevorrichtung (411) vorgesehen ist, welche dem Magazinrotationskörper, insbesondere der Magazintrommel (410) Segmente (416) zuführt, wobei - die Entnahmevorrichtung (411) das Magazin (413) in der Übemahmestelle (ul) in einer Stillstandsphase des Magazinrotationskörpers, insbesondere der Magazintrommel (410) mit einer Vielzahl von Segmenten (416) zu einem Stapel (415) bis zu einer vorbestimmten Stapelhöhe füllt, und
- eine Abgabevorrichtung (412) vorgesehen ist, welche den Stapel (415) der Segmente (416) aus dem Magazin (413) in der Übergabestelle (u2) abführt.
13. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bearbeitungsvorrichtung zur Bearbeitung von Segmenten (501) von Energiezellen vorgesehen ist, wobei
- wenigstens eine Zuführvorrichtung (506) mit einer Mehrzahl von kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführten Werkstückträgem (505) mit jeweils einer Aufnahme (519) zur Aufnahme von einem oder mehreren Segmenten (501) vorgesehen ist, und
- wenigstens eine Fixiervorrichtung (507) mit einer Mehrzahl von über ein Endlosantriebseinrichtung (513) zu einer Umlaufbewegung angetriebenen Fixierelementen (508) vorgesehen ist, und
- wenigstens eine Bearbeitungsstation vorgesehen ist, in welcher die in den Werkstückträgem (505) zugeführten Segmente (501) in einem Bearbeitungsvorgang unter einer Einwirkung von mechanischen Kräften bearbeitet werden, wobei
- die Segmente (501) während des Durchlaufs durch die Bearbeitungsstation über die Fixiervorrichtung (507) durch jeweils wenigstens ein Fixierelement (508) in den Aufnahmen (519) der Werkstückträger (505) fixiert sind.
14. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine Maschine (601) für die Energiezellen produzierende Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschine (601) umfasst:
- eine um eine Rotationsachse (606) drehbar gelagerte Rotationseinrichtung (605) mit der wenigstens ein Transportelement (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn bewegbar ist;
- eine Zuführeinrichtung (607) zum Übergeben einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603) und eines Zellstapels (604) innerhalb eines Zuführabschnittes (608) an das Transportelement (602), wobei das Transportelement (602) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) und den Zellstapel (604) derart als Einheit (610) zu transportieren, dass die Pouchfolie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt;
- wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (609) zum Durchführen eines Bearbeitungsschrittes an der Einheit (610); und
- eine Abgabeeinrichtung (611) zum Entnehmen der bearbeiteten Einheit (610) aus dem Transportelement (602), wobei
- die Einheit (610) durch die Rotation des Rotationselements (605) von dem Zuführabschnitt (608) über die wenigstens eine Bearbeitungseinrichtung (609) bis zu der Abgabeeinrichtung (611) beförderbar ist.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend eine Maschine (670) für die Energiezellen herstellende Industrie, umfassend
- eine erste Fördereinrichtung (636) zum Befördern eines Zellstapels (604), und
- eine zweite Fördereinrichtung (637) zum Befördern einer ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603), wobei
- die zweite Fördereinrichtung (637) dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) derart mit dem Zellstapel (604) an der ersten Fördereinrichtung (636) zusammenzuführen, dass die Pouchfolie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt, wobei - die zweite Fördereinrichtung (637) wenigstens eine um eine Rotationsachse (606) drehbar gelagerte Rotationseinrichtung (605, 655) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Pouchfolie (603) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn zu dem Zellstapel (604) zu führen.
16. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Teilvorrichtung einer oder in einer Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen, aufweisend
- eine Zuführeinrichtung (402, 418), welche ausgebildet und eingerichtet ist, Segmente (416) von Energiezellen in einer Anzahl (AA) pro Zeiteinheit zuzuführen,
- eine erste Fördereinheit (Fl) für Segmente (416), die der Zuführeinrichtung (402, 418) nachgeordnet ist,
- eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (416), die der ersten Fördereinheit (Fl) nachgeordnet ist, wobei
- die erste Fördereinheit (Fl) ausgebildet und eingerichtet ist, die Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) von der Zuführeinrichtung (402, 418) zu übernehmen und eine Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen ersten Abgabebereich (Gl) und eine Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen zweiten Abgabebereich (G2) zu transportieren, wobei
- die Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (16) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportierbar und in dem Abgabebereich (Gl) an die zweite Fördereinheit (F2) übergebbar vorgesehen ist, wobei
- die Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in dem zweiten Abgabebereich (G2), insbesondere an eine Zellstapeleinrichtung (407), oder an eine Zellstapelvorrichtung (408), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (411) einer Zellstapeleinrichtung (407) übergebbar vorgesehen ist, und
- insbesondere die Summe der Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) und der Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) kleiner oder gleich der Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) ist.
17. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Vorrichtung zum Entnehmen oder Abzweigen von Produktsegmenten (782) aus einem Produktstrom der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine schaltbare Abgabeeinrichtung (763) aufweist, die zum Entfernen eines Produktsegments (782) aus dem Produktstrom infolge eines Schaltsignals eingerichtet ist.
18. Zwischenprodukt (810) für die Produktion von Verbundelementen (830) der Energiezellen produzierenden Industrie, wobei
- das Zwischenprodukt (810) eine Leiterfolie (811, 815) aufweist, welche zumindest partiell mit einem Anodenmaterial (812) oder einem Kathodenmaterial (816) beschichtet ist, wobei
- das Zwischenprodukt (810) eine unbeschichtete Kontaktlasche (813, 817) der Leiterfolie (811, 815) aufweist, welche an einer ersten Randseite (820) des Zwischenprodukts (810) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Zwischenprodukt (810) mindestens eine Haltelasche (814, 818) an der ersten Randseite (820) und/oder an einer zweiten Randseite (821), welche parallel zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist, und/oder einer dritten Randseite (822), welche senkrecht zur ersten Randseite (820) ausgerichtet ist, aufweist.
19. Zwischenprodukt (922) zur Herstellung eines Verbundelements (920) in einer Pouch (910), dadurch gekennzeichnet, dass ein trockenes Verbundelement (920) in einer Pouchfolie (911) mit einer Siegelnaht (912) verschlossen ist, wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht (912) eine vorläufige Siegelnaht (913) ist.
20. Verfahren für die Energiezellen produzierende Industrie, insbesondere zum Betreiben einer Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Verfahren mindestens folgende Schritte aufweist:
- Zuführen von mindestens einer endlosen Separatorbahn (80, 81) und einer fortlaufenden Reihe einzelner Elektroden (93, 95);
- Zusammenführen und Übereinanderlegen der zugeführten Materialien, wodurch eine Materialformation (52) übereinandergelegter Materialien (95, 80, 93, 81) gebildet wird, und Verbinden der übereinandergelegten Materialien (95, 80, 93, 81) miteinander, wodurch eine endlose Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) erzeugt wird;
- Zerschneiden der Separator-Elektroden-Verbundbahn (84) in einzelne Verbundeinheiten (85) und Stapeln von Verbundeinheiten (85) zur Bildung eines Verbundeinheitenstapels (90).
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schritte mittels im Wesentlichen kontinuierlich angetriebener Transportvorrichtungen ausgeführt werden, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) konstant oder in einem Bereich von ± 25% um eine mittlere Transportgeschwindigkeit gehalten wird, und/oder
- die Transportgeschwindigkeit im Zuführ-, Sammel- und Verbindungsabschnitt (11, 12) mindestens 300 Segmente pro Minute beträgt, und/oder
- die Orientierung der Verbundeinheiten (85) im Schneid- und Stapelabschnitt (13) mehrfach geändert wird.
22. Teilverfahren beim Herstellen von Zellstapeln in einer Zellstapelanlage (401) für Segmente (416) von Energiezellen, bei dem
- mittels einer Zuführeinrichtung (402, 418), welche ausgebildet und eingerichtet ist, Segmente (416) von Energiezellen in einer Anzahl (AA) pro Zeiteinheit zuzuführen, eine Anzahl (AA) pro Zeiteinheit von Segmenten (416) zugeführt wird,
- eine erste Fördereinheit (Fl) für Segmente (416), die der Zuführeinrichtung (402, 418) nachgeordnet ist, Segmente (416) fördert,
- eine zweite Fördereinheit (F2) für Segmente (416), die der ersten Fördereinheit (Fl) nachgeordnet ist, Segmente (416) fördert, wobei
- die erste Fördereinheit (Fl) die Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) von der Zuführeinrichtung (402, 418) übernimmt und eine Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen ersten Abgabebereich (Gl) und eine Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) an einen zweiten Abgabebereich (G2) transportiert, wobei
- die Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in Richtung der zweiten Fördereinheit (F2) transportiert wird und in dem ersten Abgabebereich (Gl) an die zweite Fördereinheit (F2) übergeben wird, wobei
- die Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) in dem zweiten Abgabebereich (G2), insbesondere an eine Zellstapeleinrichtung (407), oder an eine Zellstapelvorrichtung (408), oder an eine oder an mehrere Entnahmevorrichtungen (411) einer Zellstapeleinrichtung (407) übergeben wird und insbesondere
- die Summe der Anzahl (BB) pro Zeiteinheit der Segmente (416) und der Anzahl (CC) pro Zeiteinheit der Segmente (416) kleiner oder gleich der Anzahl (AA) pro Zeiteinheit der Segmente (416) ist.
23. Verfahren (660) zur Herstellung einer Einheit (610) der Energiezellen produzierenden Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (660) die folgenden Verfahrensschritte umfasst: a) Übergabe des Zellstapels (604) und der ein- oder mehrteiligen Pouchfolie (603) an ein Transportelement (602) in einem Zuführab schnitt (608), so dass die Pouchfolie (603) den Zellstapel (604) wenigstens teilweise umschließt; b) Bewegen des Transportelements (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um eine Rotationsachse (606) einer Rotationseinrichtung (605) bis zum Erreichen einer Bearbeitungseinrichtung (609); c) Bearbeiten einer Einheit (610) aus Zellstapel (604) und Pouchfolie (603); d) Bewegen des Transportelements (602) auf einer geschlossenen Umlaufbahn, insbesondere einer Kreisbahn um die Rotationsachse (606) der Rotationseinrichtung (605) bis zum Erreichen einer Abgabeeinrichtung (611); und e) Übergeben der bearbeiteten Einheit (610) aus Zellstapel (604) und Pouchfolie (603) von dem Transportelement (602) an die Abgabeeinrichtung (611).
24. Verfahren zur Herstellung von Zwischenprodukten (810) für die Produktion von Verbundelementen (820) der Energiezellen produzierenden Industrie, mit den folgenden Schritten:
- Zuführen einer mit einem Anodenmaterial (812) partiell beschichteten Leiterfolie (811) oder einer mit einem Kathodenmaterial (816) partiell beschichteten Leiterfolie (815), wobei
- die Leiterfolie (811, 815) zumindest an einer ersten Randseite (820) einen unbeschichteten Bereich (827) aufweist, wobei
- die Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) im unbeschichteten Bereich (827) eine Kontaktlasche (813, 817) aufweist, oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) im unbeschichteten Bereich (827) unter Bildung einer Kontaktlasche (813, 817), gekennzeichnet durch:
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an der ersten Randseite (820) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818); und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an einer zweiten Randseite (821) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818), wobei die zweite Randseite (821) parallel zur ersten Randseite
(820) ausgerichtet ist; und/oder
- Abtrennen wenigstens eines Abschnitts (828) der Leiterfolie (811, 815) an einer dritten Randseite (822) unter Bildung wenigstens einer Haltelasche (814, 818), wobei die dritte Randseite (822) senkrecht zur ersten Randseite
(821) ausgerichtet ist.
25. Verfahren zur Handhabung eines Zwischenprodukts (810) nach Anspruch 18 oder eines Verbundelements (830), das ein solches Zwischenprodukt (810) umfasst, mit den folgenden Schritten:
- Aufnehmen eines Zwischenprodukts (810); oder
- Aufnehmen eines Verbundelements (830), wobei
- das Aufnehmen mittels einer lösbaren Verbindung an mindestens einer Haltelasche (814, 818) erfolgt.
26. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie in einer Pouch (910), gekennzeichnet durch die Schritte:
- Verschließen eines trockenen Verbundelements (920) in einer Pouchfolie (911) mit mindestens einer Siegelnaht (912) unter Herstellung einer versiegelten Pouch (910), wobei mindestens ein Abschnitt der Siegelnaht (912) eine vorläufige Siegelnaht (913) ist.
27. Verfahren zur Herstellung eines Verbundelements (920) der Energiezellen produzierenden Industrie mit einem Elektrolyten (921) in einer Pouch (910) aus einem Zwischenprodukt (922) nach dem Anspruch 26, gekennzeich- net durch die Schritte:
- Auftrennen und/oder Abtrennen der vorläufigen Siegelnaht (913) der Pouch (910), um die Pouch (910) wieder zu öffnen.
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