EP4493500A1

EP4493500A1 - Stapelstation und stapelverfahren für die batteriezellen produzierende industrie

Info

Publication number: EP4493500A1
Application number: EP23710753.7A
Authority: EP
Inventors: Manfred Folger; Jan Kreysern; Marcus Wagner; Michael Kleine Wächter; Karsten Meinke; Nils Hofmann; Nils Klaper; Patrick Gögel
Original assignee: Koerber Technologies GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2023-03-10
Publication date: 2025-01-22
Also published as: WO2023174821A1; US20250197126A1; DE102022105874A1; KR20240162533A; JP2025509554A; CN118871373A; CA3250144A1

Abstract

Eine Stapelstation (50) für die Batteriezellen produzierende Industrie umfasst eine Fördervorrichtung (20) zum Fördern von flächigen Elementen (95), und eine der Fördervorrichtung (20) nachgeordnete Stapelvorrichtung (30) zur Bildung eines Segmentstapels aus zugeförderten flächigen Elementen (95). Die Stapelstation (50) weist eine optische Messvorrichtung (10) auf, die in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung (20) angeordnet und zur Erfassung einer Positionsabweichung ΔR, ΔS und/oder eines Winkelversatzes φ eines auf der Fördervorrichtung (20) geförderten flächigen Elements (95) eingerichtet ist.

Description

Stapelstation und Stapelverfahren für die Batteriezellen produzierende Industrie

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stapelstation für die Batteriezellen produzierende Industrie, umfassend eine Fördervorrichtung zum Fördern von flächigen Elementen, und eine der Fördervorrichtung nachgeordnete Stapelvorrichtung zur Bildung eines Segmentstapels aus den zugeförderten flächigen Elementen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Stapelverfahren.

Eine wesentliche Herausforderung beim Stapeln von Monozellen, Elektroden oder Separatorabschnitten, allgemein von flächigen Elementen, in der Batteriezellenfertigung ist die Positionierungsgenauigkeit der einzelnen Abschnitte oder Segmente. Dabei fließen alle Abweichungen aus vorhergehenden Prozessen in die Stapelgenauigkeit ein. Die gegebene Toleranz wird dann am besten ausgenutzt, wenn die einzelnen Lagen, d.h. Segmente, Mitte auf Mitte positioniert werden. Die Separatoren sind relativ weich. Deshalb können sie nicht auf Anschlag positioniert werden. Das Ausrichten an den Kanten der Separatoren per Ausrichtfläche ist nicht möglich und für die Ausnutzung der Toleranz nicht optimal. Es muss ein Verfahren eingesetzt werden, mit dem die Abschnitte/Segmente möglichst auf Mitte positioniert werden können.

Die EP 2 696 421 A1 offenbart eine diskontinuierlich mittels eines sogenannten Pick-and-Place-Verfahrens arbeitende Stapelstation. Hiermit können die Abschnitte/Segmente auf Mitte positioniert werden, jedoch ist die Produktionsgeschwindigkeit derartiger Anlagen aufgrund der diskontinuierlichen Arbeitsweise limitiert. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stapelstation und ein Stapelverfahren bereitzustellen, bei dem vorgegebene Anforderungen an die Stapelgenauigkeit ohne Einbußen bei der Produktionsgeschwindigkeit erfüllte werden können.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.

Erfindungsgemäß weist die Stapelstation eine optische Messvorrichtung auf, die in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung angeordnet und zur Erfassung einer Positionsabweichung und/oder eines Winkelversatzes eines auf der Fördervorrichtung geförderten flächigen Elements eingerichtet ist. Ein von der Messvorrichtung ausgegebenes Messsignal kann als Grundlage zur Durchführung einer geeigneten Maßnahme dienen, wenn eine Abweichung der Position oder Orientierung eines flächigen Elements von einer Sollposition oder Sollorientierung ermittelt wird.

Vorzugsweise ist die Fördervorrichtung der Stapelvorrichtung unmittelbar vorgelagert, d.h. zwischen der Fördervorrichtung und der Stapelvorrichtung sind vorteilhaft keine weiteren Fördereinrichtungen vorgesehen. Auf diese Weise können die zu stapelnden flächigen Elemente so spät wie möglich, also erst beim oder unmittelbar vor dem Stapeln, ausgerichtet und alle zuvor entstandenen Abweichungen korrigiert werden. Die Positionen der flächigen Elemente können auf relativ einfache Weise mit geringem Aufwand im letzten möglichen Prozessschritt korrigiert werden. Dadurch werden Fehler aus den vorhergehenden Prozessschritten korrigiert. Es können vorzugsweise Messverfahren eingesetzt werden, die keine übermäßige Präzision aufweisen oder die Ausführung der Messvorrichtung kann relativ einfach gewählt werden, was die Kosten der Maschine reduziert.

Die Fördervorrichtung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Rotationsförderer, beispielsweise eine Fördertrommel, insbesondere eine Beschleunigertrommel sein. Um unkontrollierte Bewegungen zu vermeiden, werden die Abschnitte vorteilhaft ständig gehalten und freie Bewegungen werden vermieden. Dadurch werden Verschiebungen beim Stapeln verhindert.

Vorzugsweise ist die Fördervorrichtung und/oder die Stapelvorrichtung zur Durchführung einer Positionskorrektur eines flächigen Elements auf der Grundlage eines von der Messvorrichtung ausgegebenen Messsignals eingerichtet. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Segmente mittig, oder allgemein ohne Abweichung von einer Sollposition/-orientierung, auf dem Segmentstapel abgelegt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Positionskorrektur eines flächigen Elements entlang der Förderrichtung durch gesteuerte Verstellung der Abgabeposition des flächigen Elements von der Fördervorrichtung durchgeführt. Dies kann besonders einfach mittels eines positionsgeregelten Antriebs der Fördervorrichtung, etwa eines Synchronmotors, erfolgen. Wenn die Fördervorrichtung vorteilhaft ohnehin einen positionsgeregelten Antrieb aufweist, sind keine zusätzlichen Mittel zur Korrektur der Segmentposition in der Förderrichtung erforderlich.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist zur Durchführung einer Positionskorrektur eines flächigen Elements mindestens eine Aufnahme der Fördervorrichtung zum Aufnehmen eines flächigen Eie- merits relativ zu einem Grundkörper der Fördervorrichtung gesteuert verstellbar und/oder verdrehbar. Dies hat den Vorteil, dass nur eine relativ geringe Masse bewegt werden muss.

In einer anderen Ausführungsform ist zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur ein umlaufendes Teil der Fördervorrichtung, etwa eine Fördertrommel, als Ganzes verstellbar und/oder verdrehbar.

In einer weiteren Ausführungsform ist zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur mindestens eine Elementaufnahme der Stapelvorrichtung verstellbar und/oder verdrehbar.

Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebene Positions- und/oder Winkelkorrektur eines fehlpositionierten/-orientierten flächigen Elements beschränkt. Denkbar ist beispielsweise auch das Entfernen eines fehlpositionierten/-orientierten flächigen Elements aus dem Produktstroms, und/oder Ausgabe eines Warnsignals an eine Anzeigeeinrichtung, etwa ein Bedienterminal.

Vorzugsweise weist die optische Messvorrichtung eine bildgebende Messeinrichtung, insbesondere eine Kamera, auf. Mittels einer auf die Fördervorrichtung blickenden optischen Messeinrichtung und einer entsprechenden Bildauswertung in einer Steuer-/Auswerte- einheit können auf einfache Weise sämtliche gewünschten Abweichungen und Winkelfehler bestimmt werden. In dieser Ausführungsform ist die bildgebende Messeinrichtung vorteilhaft zur Bildnahme in Stillstandsphasen der Fördervorrichtung eingerichtet, was eine höhere Messgenauigkeit erlaubt. Möglich ist aber auch eine Messung bei sich bewegender Fördervorrichtung. In einer anderen Ausführungsform, oder zusätzlich zu der bildgebenden Messeinrichtung, weist die optische Messvorrichtung vorzugsweise mindestens einen optischen Kontrastsensor auf. Mittels eines einfachen und vergleichsweise preiswerten optischen Kontrastsensors kann ein von einer Querkante eines flächigen Elements infolge der Förderung erzeugter optischer Übergang, d.h. ein Hell- Dunkel-Übergang oder ein Farbübergang als scharfe Signalflanke, und dadurch die Position des flächigen Elements entlang der Förderrichtung zuverlässig ermittelt werden.

Vorzugsweise weist die optische Messvorrichtung eine Mehrzahl optischer Kontrastsensoren auf, die quer zu einer Förderrichtung der Fördervorrichtung angeordnet sind. Dies ermöglicht auf einfache Weise die Ermittlung eines Winkelversatzes eines flächigen Elements durch eine trigonometrische Auswertung eines Versatzes der Signalflanken der Sensoren in der Förderrichtung.

Die optische Messvorrichtung weist vorteilhaft mindestens einen seitlich angeordneten optischer Sensor auf, der zur Erfassung einer Abweichung einer Position eines auf der Fördervorrichtung geförderten flächigen Elements von einer Sollposition in einer Querrichtung eingerichtet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein seitlicher Versatz eines flächigen Elements mit den zuvor beschriebenen optischen Kontrastsensoren nicht bestimmbar ist.

Nach einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein Stapelverfahren für die Batteriezellen produzierende Industrie bereit, umfassend das Fördern von flächigen Elementen mittels einer Fördervorrichtung, und Bilden eines Segmentstapels aus den zugeförderten flächigen Elementen mittels einer der Fördervorrichtung nachgeordnete Stapelvorrichtung. Erfindungsgemäß erfolgt eine optische Messung mit- tels einer optischen Messvorrichtung, die in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung angeordnet ist, und Erfassung einer Positionsabweichung und/oder eines Winkelversatzes eines auf der Fördervorrichtung geförderten flächigen Elements mittels der optischen Messung.

Nach dem zuvor Gesagten erfassen optische Sensoren, beispielsweise eine Kamera und/oder mindestens ein optischer Kontrastsensor, die Position der flächigen Elemente auf der Fördervorrichtung. Dies erfolgt im Falle von optischen Kontrastsensoren prinzipbedingt während der Bewegung der Fördervorrichtung. Im Falle einer Kamera kann dies während der Bewegung oder im Stillstand der Fördervorrichtung erfolgen. Eine Steuer-/Auswerteeinheit ermittelt dann die Abweichung der mittels der Messvorrichtung gemessenen Ist-Position von einer Soll-Position. Aus dieser Abweichung kann eine relative Positionierungskorrektur zwischen Aufnahmen der Fördervorrichtung und der Stapelvorrichtung abgeleitet und vorgenommen werden. Durch zusätzliche optische Sensoren kann vorteilhaft die finale Ablagegenauigkeit des Stapels vermessen werden.

Die Erfassung der individuellen Position des flächigen Elements erfolgt, während das flächige Element von der Fördervorrichtung in Richtung einer Elementaufnahme der Stapelvorrichtung bewegt wird. Dabei tasten die optischen Sensoren die Position des flächigen Elements immer an der gleichen Stelle ab. Unterschiedliche Sensorarten sind denkbar. Eine bildgebende Messeinrichtung ist geeignet, die genaue Position zu erfassen und auch einen Winkelfehler zu erkennen. Mittels optischen Kontrastsensoren können, insbesondere durch eine Anordnung von mehreren Sensoren entlang einer Querrichtung, verschiedene Messgrößen erfasst werden. Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines flächigen Elements in Form einer Separator-Elektroden-Verbund- einheit;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Rotationsförderers mit einer Messvorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Stapelstation mit einem Rotationsförderer und einer Messvorrichtung;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf ein flächiges Element im Bereich der Messvorrichtung;

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf ein flächiges Element mit einem Winkelversatz im Bereich der Messvorrichtung;

Fig. 6, 7 perspektivische Ansichten einer Stapelstation in unterschiedlichen Ausführungsformen; und

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht einer Stapelvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform.

Zur Herstellung von Batteriezellen werden flächige Elemente 95, beispielsweise Elektroden-Separator-Verbundeinheiten 90, erzeugt und anschließend zu einem Zellstapel gestapelt. Die Separator- Elektroden-Verbundeinheiten 90 bestehen aus abwechselnden La- gen von flächigen Elementen 91-94, nämlich Separatorblatt 91 , Anode 92, Separatorblatt 93 und Kathode 94. Die Reihenfolge der einzelnen Lagen 91-94 kann variieren, insbesondere ist es möglich, Anode 92 und Kathode 94 zu vertauschen. Die Elektroden-Separa- tor-Verbundeinheit 90 kann eine Monozelle mit vier Einzellagen 91- 94 sein, wie in Figur 1 gezeigt. Die Elektroden-Separator-Verbund- einheit 90 kann mehr oder weniger als vier Einzellagen 91-94, beispielsweise auch ein Vielfaches von vier, aufweisen. Die in der Stapelstation 50 zu stapelnden flächigen Elemente 95 können in anderen Ausführungsformen auch einzelne Blätter sein, d.h. einzelne Separatorblätter 91 , 93 und einzelne Elektrodenblätter 92, 94. Zum Abschluss des Stapels kann eine Elektroden-Separator-Verbund- einheit mit einer abweichenden Anzahl von Einzellagen, beispielsweise drei, aufgelegt werden.

Die Elektroden 92, 94 weisen jeweils eine Kontaktlasche 96 auf, siehe Figur 4, mit denen sämtliche Elektroden 92, 94 eines Typs im finalen Zellstapel untereinander kontaktiert werden können. Die Kontaktlaschen 96 der Anoden 92 und die Kontaktlaschen 96 der Kathoden 94 können an der gleichen Seite oder an entgegengesetzten Seiten des Verbundelements 90 angeordnet sein.

Eine Stapelstation 50 zum Stapeln der flächigen Elemente 95 zu einem Zellstapel umfasst eine Fördervorrichtung 20, eine Messvorrichtung 10 zur Messung von Eigenschaften von auf der Fördervorrichtung 20 geförderten flächigen Elementen 95 und eine der Fördervorrichtung 20 nachgeordnete Stapelvorrichtung 30, siehe Figuren 2 und 3. Vorzugsweise ist die Fördervorrichtung 20 der Stapelvorrichtung 30 unmittelbar vorgeordnet, d.h. zwischen der Fördervorrichtung 20 und der Stapelvorrichtung 30 ist vorteilhaft keine weitere Fördereinrichtung vorgehsehen. Die Fördervorrichtung 20 ist vorteilhaft die letzte Fördervorrichtung oder Fördertrommel im Produktionsstrom, auf der die flächigen Elemente 95 einzeln transportiert werden. Die Fördervorrichtung 20 ist in den hier beschriebenen Ausführungsformen vorteilhaft ein in einer Rotationsrichtung R rotierend angetriebener Rotationsförderer 21 , mit anderen Worten eine Fördertrommel. Die Fördervorrichtung 20 kann jedoch auch als Bandförderer ausgebildet sein.

Flächige Elemente 95 werden an einer definierten Umfangsposition, hier auf 12 Uhr, von einem vorgeordneten Förderer 82, beispielsweise einer Fördertrommel (siehe Figur 3), an den Rotationsförderer 21 übergeben (Produktstrom 80), in Rotationsrichtung R gefördert, und an einer definierten Umfangsposition, hier beispielweise auf 6 Uhr, wieder abgegeben (Produktstrom 81), insbesondere an die nachfolgend angeordnete Stapelvorrichtung 30. Die Fördervorrichtung 20 hält die flächigen Elemente 95 während der Förderung, beispielsweise mittels Vakuum, und kann Aufnahmen 22 zum Aufnehmen der flächigen Elemente 95 aufweisen. Die Anzahl der Aufnahmen 22 ist in diesem Fall drei, kann jedoch auch mehr oder weniger als drei betragen.

Die Messvorrichtung 10 ist in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung 20 angeordnet und zur optischen Messung an auf der Fördervorrichtung 20 geförderten flächigen Elemente 95 eingerichtet. Die Messvorrichtung 10 umfasst mindestens einen optischen Sensor 11-13, die mit Blickrichtung auf die Mantelfläche des Rotationsförderers 21 , d.h. auf eine Objektebene der Verbundelemente 90 angeordnet sind. Die Messvorrichtung 10 umfasst vorteilhaft eine auf die Mantelfläche des Rotationsförderers 21 blickende Kamera 11 und/oder mindestens einen optischen Kontrastsensor 12, 13. Der mindestens eine optische Sensor 11-13 ist eingerichtet, mindestens einen Versatz eines flächigen Elements 95 auf der Fördervorrichtung 20 zu detektieren. Unter Versatz ist die Abweichung einer gemessenen Position oder Orientierung von einer Sollposition oder Sollorientierung zu verstehen. Die entsprechende Signal- und Datenverarbeitung und Auswertung des Messignals von der Messvorrichtung erfolgt in einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit 40, die schematisch in Figur 2 gezeigt ist. Die elektronische Steuer- und Auswerteeinheit 40 kann insbesondere in einer Maschinensteuerung oder in einer separaten Datenverarbeitungseinheit realisiert sein.

Die Messvorrichtung 10 ist vorteilhaft dazu eingerichtet, einen Versatz AR eines flächigen Elements 95 entlang der Förderrichtung F der Fördervorrichtung 20, hier entlang der Rotationsrichtung R des Rotationsförderers 21 , zu bestimmen. Die Messvorrichtung 10 ist vorteilhaft dazu eingerichtet, einen Versatz AS eines flächigen Elements 95 quer zu der Förderrichtung F der Fördervorrichtung 20, hier quer zu der Rotationsrichtung R des Rotationsförderers 21 , zu bestimmen. Die Messvorrichtung 10 ist vorteilhaft dazu eingerichtet, eine Verdrehung eines flächigen Elements 95 um einen Winkel <p um eine Achse senkrecht zu einer Förderebene, hier um eine radiale Achse des Rotationsförderers, zu bestimmen.

Mit einer Kamera 11 kann die Abweichung AR, AS und/oder der Winkelversatzes <p einfach mittels Bildverarbeitung in der elektronischen Steuer- und Auswerteeinheit 40 ermittelt werden.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 ist der Rotationsförderer 21 als sogenannte Beschleunigertrommel ausgeführt. Das bedeutet, dass der Rotationsförderer 21 nicht mit konstanter Rotationsgeschwindigkeit rotiert, sondern periodisch abgebremst und wieder beschleunigt wird. Insbesondere kann der Rotationsförderer 21 an der Abgabeposition der flächigen Elemente 95, hier auf 6 Uhr, vorzugsweise zum Stillstand kommen, um die flächigen Elemente 95 positionsgenau an die Stapelstation 50 abzugeben. In einer solchen Ausführungsform synchronisiert die Steuer-/Auswerteeinheit 40 die Kamera 11 , oder einen bildgebenden optischen Sensor der Messvorrichtung 10, vorteilhaft so, dass die Bildnahme im Zeitpunkt eines Stillstands des Rotationsförderers 21 erfolgt. Der Winkelabstand zwischen der Kamera 11 und der Abgabeposition (hier 6 Uhr) entspricht vorteilhaft dem Winkelabstand zweier Aufnahmen 22, damit im Zeitpunkt eines Stillstands des Rotationsförderers 21 ein flächiges Element 95 im Blickfeld der Kamera 11 positioniert ist. Eine Bildnahme während der Rotation des Rotationsförderers 21 ist möglich.

Mittels mindestens eines optischen Kontrastsensors 12, 13 kann zunächst die Abweichung AR wie folgt bestimmt werden. Der mindestens eine optischen Kontrastsensor 12, 13 ist zur Bestimmung eines optischen Übergangs, der von einer Querkante 51 , 52 eines an dem optischen Kontrastsensor 12, 13 vorbeigeförderten flächigen Elements 95 erzeugt wird, eingerichtet. Eine Querkante 51 , 52 ist dabei eine quer zu der Förder- oder Rotationsrichtung verlaufende Kante des flächigen Elements 95, insbesondere eine Vorderkante 51 und/oder eine Hinterkante 52. Ein optischer Übergang ist ein Hell- Dunkel-Übergang oder ein Farbübergang. Der optischen Kontrastsensor 12, 13 erzeugt bei Feststellung eines optischen Übergangs durch eine Querkante 51 , 52 eines vorbeigeförderten flächigen Elements 95 eine scharfe Signalflanke, die die genaue Position der Querkante 51 , 52, und somit des flächigen Elements 95, entlang der Förder- oder Rotationsrichtung wiedergibt. Auf diese Weise kann ein Versatz AR (symbolisiert durch Pfeile) der flächigen Elemente 95 in der Umfangsrichtung des Rotationsförderers 21 ermittelt und vorteilhaft durch eine Regelung des Rotationsförderers 21 vorteilhaft kompensiert werden (dies wird nachfolgend genauer erläutert). Der optische Kontrastsensor 12, 13 kann beispielsweise ein schnell schaltender Kontrastlichttaster sein. Im Falle einer Mehrzahl von quer zu der Förder- oder Rotationsrichtung angeordneten optischen Kontrastsensoren 12, 13 kann beispielsweise der Mittelwert der Position des optischen Übergangs als Ist-Wert der Querkante 51 , 52 bestimmt werden.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von optischen Kontrastsensoren 12, 13 an derselben Position in Förderrichtung vorgesehen, die in Querrichtung einen Abstand D voneinander aufweisen, siehe Figuren 4 und 5. Mit einer Mehrzahl voneinander beabstandeter optischer Kontrastsensoren 12, 13 an derselben Position in Förderrichtung kann in der Steuer- und Auswerteeinheit 40 die Winkelorientierung und somit eine unerwünschte Verdrehung der flächigen Elemente 95 um eine zu der Förderebene senkrechte Achse, beispielsweise um eine radiale Achse des Rotationsförderers 21 , ermittelt werden. Dies wird im Folgenden anhand von Figur 5 erläutert.

In diesem Beispiel detektiert der optische Sensor 13 die Vorderkante 51 des flächigen Elements 95 zuerst und der optische Sensor 12 detektiert die Vorderkante 51 des flächigen Elements 95 danach mit einem zeitlichen Verzug At. Aus der bekannten Fördergeschwindigkeit v bzw. dem Maschinentakt ergibt sich daraus der Versatz a in Förderrichtung zu a=v At. Der Winkelversatz <p ergibt sich aufgrund einer trigonometrischen Auswertung des Verhältnisses von a zu D: tan(rp) = a/D. Durch Arcustangens-Bildung wird der Winkelversatz <p wie folgt erhalten: <p = arctan(a/D). Die optischen Sensoren 12, 13 sind also vorteilhaft Kontrastlichttaster, die das Vorbeibewegen eines flächigen Elements 95 erfassen. Je nach Auslösemuster kann erkannt werden, ob das flächige Element 95 exakt parallel geführt wird (beide Lichttaster 12, 13 lösen gleichzeitig aus) oder ob das flächige Element 95 einen Winkelfehler (p aufweist. Durch den absoluten Zeitpunkt in Bezug auf die absolute Position des Antriebs der Fördervorrichtung lässt sich die Position und der Versatz AR entlang der Förderrichtung ermitteln. Durch entsprechenden Offset bei der Abgabe an die Stapelvorrichtung 30 lässt ein erkannter Fehler korrigieren und die Ablageposition anpassen.

Der seitliche Versatz AS ist mit den optischen Kontrastsensoren 12, 13 nicht bestimmbar. Zur Bestimmung des seitlichen Versatzes AS kann die Messvorrichtung 10 weitere optische Sensoren 14, 15 aufweisen, siehe Figur 4, die seitlich zu den flächigen Elementen 95 angeordnet sind. Die optischen Sensoren 14, 15 können beispielsweise Reflexionssensoren mit Lichtzeilen sein, die mittels Lichtmengenmessung ermitteln können, wie weit die flächigen Elemente 95 quer zur Förderrichtung F versetzt sind. Die optischen Sensoren 14, 15 können Abstandssensoren sein, die zur Messung der seitlichen Distanz, und dadurch des Querversatzes, der flächigen Elemente 95 eingerichtet sind. Alternativ können punkt- oder linienförmig messende Laserscanner eingesetzt werden, die mit Triangulation oder Laufzeitmessung (Lidar) arbeiten. Je nach Ausführungsform kann es ausreichen, nur an einer Seite der Fördervorrichtung 20 einen solchen Abstandssensor 14 oder 15 vorzusehen.

Ein Querversatz kann also durch die optischen Sensoren 14, 15 erfasst werden. Hierbei kann ein Reflexionsprinzip mit Lichtzeilen zum Einsatz kommen, die über Lichtmengenmessung ermitteln können, wie weit das flächige Element zur Mittelachse seitlich versetzt ist. Analog zum zuvor beschriebenen Ausgleichen des Längsversatzes kann so mittels passender Aktorik der Querversatz korrigiert werden. Nach gleichem Muster kann auch ein Winkelfehler korrigiert werden, indem eine rotierende oder wenigstens kippende Bewegungskomponente hinzugefügt wird.

Optional ist mindestens ein weiterer optischer Sensor 16 zur Bestimmung der Position einer Kontaktlasche 96 der Elektroden 92, 94 in der Förderrichtung vorgesehen. Der Abstand des optischen Sensors 16 zu den Sensoren 12, 13 in Förderrichtung ist vorteilhaft kleiner als die Erstreckung eines flächigen Elements 95 in Förderrichtung und kann etwa dem Abstand der Querkante 51 zu der Vorderkante der Kontaktlasche 96 entsprechen. Eine zeitliche Differenz zeigt einen Versatz der Kontaktlasche 96 zu der Kante 70 der flächigen Elemente 95 in Förderrichtung auf.

Der weitere optischen Sensor 16 ermöglichen eine Bestimmung der Position der jeweiligen Kontaktlasche 96 relativ zu einer Querkante 51 , 52 des entsprechenden flächigen Elements 95. Diese Information ist nützlich, weil die Position der Kontaktlasche 96 relativ zum Grundkörper der entsprechenden Elektrode 92, 94 variieren kann. Beispielsweise können die Messsignale der Sensoren 12, 13 mit dieser Information kompensiert werden, damit die Sensoren 12, 13 nicht fälschlich einen Versatz der Elektroden 92, 94 anzeigen, der tatsächlich auf einem Versatz einer Kontaktlasche 96 relativ zum Grundkörper der entsprechenden Elektrode 92, 94 beruht. Der weitere optischen Sensor 16 steht verallgemeinert für optionale Zusatzmerkmale des flächigen Elements, die ggf. ebenfalls erfasst werden können, wie beispielsweise eine Ableiterfahne oder Kontaktlasche 96. Wenn die Steuer-/Auswerteeinheit 40 einen Versatz AR, einen Versatz AS und/oder einen Winkelfehler <p eines flächigen Elements 95 detektiert, kann die Steuer-/Auswerteeinheit 40 geeignete Maßnahmen automatisch veranlassen. Dies wird im Folgenden genauer erläutert.

Wenn die Steuer-/Auswerteeinheit 40 einen Versatz AR eines flächigen Elements 95 entlang der Förderrichtung F oder der Rotationsrichtung R detektiert, kann dies vorteilhaft durch Ansteuerung eines positionsgeregelten Antriebs für den Rotationsförderer 21 kompensiert werden, indem die Abgabeposition für die flächige Elemente 95 variiert und entsprechend gewählt wird. Wenn 12 Uhr 0°, 6 Uhr 180° und 9 Uhr 90° ist, dann muss die Abgabeposition nicht in jedem Fall genau 180° betragen, sondern kann geringfügig um einige Zehntel Grad um 180° variieren. Wenn beispielsweise ein flächiges Element 95 in Förderrichtung vorauseilt, würde die Abgabeposition in Figur 2 geringfügig kleiner als 180° sein. Wenn beispielsweise ein flächiges Element 95 in Förderrichtung nachläuft, würde die Abgabeposition in Figur 2 geringfügig größer als 180° sein. Auf diese Weise kann eine positionsgenaue Ablage auf den Stapel in der Stapelstation 50 ohne Versatz AR entlang der Förderrichtung sichergestellt werden.

In der zuvor beschriebenen Ausführungsform wird demnach die Stoppposition des Rotationsförderers 21 für die Übergabe des flächigen Elements 95 an die Stapelvorrichtung 30 so gewählt, dass die Abweichung AR in Transport- oder Förderrichtung F korrigiert wird.

In der Ausführungsform gemäß Figur 6 ist ein Rotationskörper 25 des Rotationsförderers 21 , allgemeiner ein umlaufendes Teil 26 der Fördervorrichtung 20, als Ganzes entlang einer Querachse 23, beispielsweise der Rotationsachse des Rotationsförderers 21 , verschiebbar (was durch einen Doppelpfeil angedeutet wird), um einen Versatz AS eines flächigen Elements 95 in der Querrichtung zu kompensieren, und/oder um eine zur Förderebene senkrechte Schwenkachse 24 schwenkbar, um einen Winkelversatz <p eines flächigen Elements 95 zu kompensieren. Die Fördervorrichtung 20 oder der Rotationsförderer 21 weist zu diesem Zweck eine nicht gezeigte Verschiebe- und/oder Schwenkmechanik auf, die durch die Steuer-/Auswerteeinheit 40 entsprechend angesteuert wird, um eine Verschiebung und/oder Verschwenkung zu bewirken.

In dieser Ausführungsform kann demnach der Rotationskörper 25, hier die Beschleunigertrommel, als Ganzes axial verschoben werden. Außerdem kann der Rotationskörper 25 um eine radiale Achse gedreht werden, um Winkelfehler zu korrigieren.

In der Ausführungsform gemäß Figur 7 sind nur die Aufnahmen 22 der Fördervorrichtung 20 relativ zu einem beispielsweise trommelförmigen Grundkörper 27 der Fördervorrichtung 20 entlang einer Querachse und/oder entlang der Förderrichtung verschiebbar, um einen Versatz AS und/oder AR eines flächigen Elements 95 entlang der Querrichtung und/oder entlang der Förderrichtung zu kompensieren, und/oder um eine zur Förderebene senkrechte Schwenkachse 24, beispielsweise um eine radiale Achse des Rotationsförderers 21 , schwenkbar, um einen Winkelversatz <p eines flächigen Elements 95 zu kompensieren. Die Fördervorrichtung 20 oder der Rotationsförderer 21 weist zu diesem Zweck eine nicht gezeigte Verschiebe- und/oder Schwenkmechanik auf, die durch die Steuer-/Auswerte- einheit 40 entsprechend angesteuert wird, um eine Verschiebung und/oder Verschwenkung der jeweiligen Aufnahme 22 zu bewirken.

In dieser Ausführungsform ist demnach die Aufnahme 22 der Fördervorrichtung 20 beweglich gelagert und kann in Förderrichtung und/oder in Querrichtung verschoben werden, und/oder gedreht werden, um Winkelfehler zu korrigieren.

Die Stapelvorrichtung 30 weist eine Elementaufnahme 31 auf, auf welche die von der Fördervorrichtung 20 abgegebenen flächigen Elemente 95 zur Bildung eines Segmentstapels aufeinander abgelegt und somit aufgestapelt werden. In der Ausführungsform gemäß Figur 8 ist die Elementaufnahme 31 der Stapelvorrichtung 30 entlang einer Querachse und/oder entlang der Förderrichtung verschiebbar, um einen Versatz AS und/oder AR eines darauf liegenden flächigen Elements 95 entlang der Querrichtung und/oder entlang der Förderrichtung zu kompensieren, und/oder um eine zur Förderebene senkrechte, beispielsweise vertikale Achse des Rotationsförderers 21 , schwenkbar, um einen Winkelversatz <p eines darauf liegenden flächigen Elements 95 zu kompensieren. Die Stapelvorrichtung 30 weist zu diesem Zweck eine nicht gezeigte Verschiebe- und/oder Schwenkmechanik auf, die durch die Steuer-/Auswerte- einheit 40 entsprechend angesteuert wird, um eine Verschiebung und/oder Verschwenkung der Elementaufnahme 31 zu bewirken. Die Elementaufnahme 31 kann auch zur Aufnahme einzelner flächiger Elemente 31 dienen, der Stapelvorgang kann dann in einer nachgeordneten Stapeleinrichtung erfolgen.

In dieser Ausführungsform ist demnach Elementaufnahme 31 , der auch als Stapelträger bezeichnet werden kann, in der Ebene verschiebbar und/oder verdrehbar. Um zu verhindern, dass die einzelnen flächigen Elemente des Stapels gegeneinander verrutschen, werden sie vorzugsweise mit Halteorganen gehalten oder geklemmt.

Die zuvor beschriebenen Verfahren zur Positions- und/oder Winkelkorrektur können entweder einzeln oder beliebig kombiniert ange- wendet werden, ggf. auch in Abhängigkeit davon, welche Positions- und/oder Winkelfehler vorhanden sind.

In einer anderen Ausführungsform kann ein fehlpositioniertes flächiges Element 95 aus dem Produktstrom automatisch entfernt werden. Auch eine Warnanzeige auf einem Bedienterminal ist zusätzlich oder alternativ möglich.

Bezugszeichenliste

10 Messvorrichtung

11 Bildgebende Messeinrichtung

12, 13 Optische Kontrastsensoren

14-16 Optische Sensoren

20 Fördervorrichtung

21 Rotationsförderer

22 Aufnahme

23 Querachse

24 Schwenkachse

25 Rotationskörper

26 Fördermittel

27 Grundkörper

30 Stapelvorrichtung

31 Elementaufnahme

40 Steuer-/Auswertungseinheit

50 Stapelstation

51 , 52 Querkanten

80, 81 Produktströme

90 Elektroden-Separator-Verbundeinheit

91 Separatorblatt

92 Anode

93 Separatorblatt

94 Kathode

95 flächiges Element

96 Kontaktlasche

Claims

Ansprüche:

1. Stapelstation (50) für die Batteriezellen produzierende Industrie, umfassend eine Fördervorrichtung (20) zum Fördern von flächigen Elementen (95), und eine der Fördervorrichtung (20) nachgeordnete Stapelvorrichtung (30) zur Bildung eines Segmentstapels aus zugeförderten flächigen Elementen (95), dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelstation (50) eine optische Messvorrichtung (10) aufweist, die in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung (20) angeordnet und zur Erfassung einer Positionsabweichung AR, AS und/oder eines Winkelversatzes (p eines auf der Fördervorrichtung (20) geförderten flächigen Elements (95) eingerichtet ist.

2. Stapelstation nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) und/oder die Stapelvorrichtung (30) zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur eines flächigen Elements (95) auf der Grundlage eines von der Messvorrichtung (10) ausgegebenen Messsignals eingerichtet ist.

3. Stapelstation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Korrektur einer Positionsabweichung AR eines flächigen Elements (95) entlang der Förderrichtung F, R durch gesteuerte Verstellung der Abgabeposition des flächigen Elements (95) von der Fördervorrichtung (20) erfolgt.

4. Stapelstation nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gesteuerte Verstellung der Abgabeposition des flächigen Elements (95) von der Fördervorrichtung (20) mittels eines po- sitionsgeregelten Antriebs der Fördervorrichtung (20) erfolgt.

5. Stapelstation nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur eines flächigen Elements (95) eine Aufnahme (22) der Fördervorrichtung (20) zum Aufnehmen eines flächigen Elements (95) relativ zu einem Grundkörper (27) der Fördervorrichtung (20) verstellbar und/oder verdrehbar ist.

6. Stapelstation nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur ein umlaufendes Teil (26) der Fördervorrichtung (20) als Ganzes verstellbar und/oder verdrehbar ist.

7. Stapelstation nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung einer Positions- und/oder Winkelkorrektur mindestens eine Elementaufnahme (31) der Stapelvorrichtung (30) verstellbar und/oder verdrehbar ist.

8. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung (10) eine bildgebende Messeinrichtung (11), insbesondere eine Kamera, aufweist.

9. Stapelstation nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bildgebende Messeinrichtung (10) zur Bildnahme in Stillstandsphasen der Fördervorrichtung (20) eingerichtet ist.

10. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung (10) mindestens einen optischen Kontrastsensor (12, 13) auf- weist. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung (10) eine Mehrzahl optischer Kontrastsensoren (12, 13) aufweist, die quer zu einer Förderrichtung der Fördervorrichtung (20) angeordnet sind. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Messvorrichtung (10) mindestens einen seitlich angeordneten optischen Sensor (14, 15) aufweist, der zur Erfassung einer Abweichung AS einer Position eines auf der Fördervorrichtung (20) geförderten flächigen Elements (95) von einer Sollposition in einer Querrichtung eingerichtet ist. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) der Stapelvorrichtung (30) unmittelbar vorgelagert ist. Stapelstation nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung (20) ein Rotationsförderer (21) ist. Stapelverfahren für die Batteriezellen produzierende Industrie, umfassend das Fördern von flächigen Elementen (95) mittels einer Fördervorrichtung (20), und Bilden eines Segmentstapels aus zugeförderten flächigen Elementen (95) mittels einer der Fördervorrichtung (20) nachgeordnete Stapelvorrichtung (30), gekennzeichnet durch eine optische Messung mittels einer optischen Messvorrichtung (10), die in einer Messbeziehung zu der Fördervorrichtung (20) angeordnet ist, und Erfassung einer Positionsabweichung AR, AS und/oder eines Winkelversatzes <p eines auf der Fördervorrichtung (20) geförderten flächigen Elements (95) mittels der optischen Messung.