WO2022214221A1 - Method and device for forming a stack of flat elements for an energy storage device or a fuel cell - Google Patents

Method and device for forming a stack of flat elements for an energy storage device or a fuel cell Download PDF

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WO2022214221A1
WO2022214221A1 PCT/EP2022/025133 EP2022025133W WO2022214221A1 WO 2022214221 A1 WO2022214221 A1 WO 2022214221A1 EP 2022025133 W EP2022025133 W EP 2022025133W WO 2022214221 A1 WO2022214221 A1 WO 2022214221A1
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compartment
wheel
flat
compartments
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PCT/EP2022/025133
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Wolfgang KÖNIGER
Andreas Jakobs
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Giesecke+Devrient Currency Technology Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for forming a stack of planar elements for an electrochemical energy store or a fuel cell.
  • the flat elements can be, in particular, electrode or separator elements for the energy stores or fuel cells mentioned.
  • Electrodes which comprise two electrodes, anode and cathode, and a layer arranged between the electrodes, for example a separator layer or an electrolyte layer, which form a galvanic cell.
  • the electrodes or layers are of flat design and are used in the form of stacks.
  • prismatic cells or pouch cells are known in which the stacks are enclosed in a housing or a film.
  • a step in the manufacture of such energy storage devices or fuel cells that is essential in large-scale production involves the formation of stacks of the electrodes or layers mentioned.
  • the electrodes and layers have similar properties: they are flat elements, mostly less than 2-3 mm thick and more or less flexible.
  • flat elements for an electrochemical energy store or a fuel cell are understood to mean flat elements which can be handled individually and are present in stacked form in the said finished energy stores or fuel cells.
  • flat elements are electrodes, which themselves can have a multi-layer structure, or intermediate layers such as separator elements or separating membranes, and toes constructed from these.
  • separator elements can also include electrodes and separator elements connected to them.
  • the elements can also be mono cells, which have an anode, a separator layer, a cathode and again a separator layer. Anode and cathode can also be interchanged.
  • the elements should be stacked on top of one another as precisely as possible, but the elements, in particular their edges, should not be damaged or should be damaged as little as possible.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for forming a stack of flat elements for an electrochemical energy store or a fuel cell, which allows rapid stack formation, but with damage to the flat elements, in particular their edges, being avoided as far as possible .
  • a device for forming a stack of flat elements th be provided for an electrochemical energy store or a fuel cell with which the method can be carried out.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 10 and in particular by a method for forming a stack of flat elements, for example electrodes, for an electrochemical energy store or a fuel cell, using a stacking wheel that can be rotated in a predetermined direction of rotation and has stacking compartments for receiving one of the flat elements, in which a single one of the flat elements is transported to the stacking wheel rotating in the specified direction of rotation and enters one of the stacking compartments of the stacking wheel, the flat element in the stacking compartment by rotating the stacking wheel is transported further, and is removed from the stacking compartment in a pre-given phase of the rotary movement.
  • a method for forming a stack of flat elements for example electrodes, for an electrochemical energy store or a fuel cell
  • an air flow is directed onto the flat element in a predetermined blowing area, which the flat element passes, so that a force is exerted on the respective flat element becomes.
  • the air flow is preferably directed.
  • the method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.
  • a stacking wheel is used to form the stack, which is rotatably gela siege in a predetermined direction of rotation and is rotated during stacking.
  • the stacking device preferably has a drive which is designed to rotate the stacking wheel in a predetermined direction of rotation.
  • the stacking wheel has stacking compartments for receiving the flat elements, which have two walls that face each other.
  • the stacking compartments can be formed by stacking fingers of the stacking wheel and each have a stacking compartment opening on the circumference of the stacking wheel, so that they are open on the circumference of the stacking wheel.
  • an individual flat element that enters a specific area of the stacking device, the receiving area is introduced or conveyed into one of the stacking compartments of the stacking wheel rotating in a predetermined direction of rotation. By turning the stacking wheel, it is then transported further in the stacking compartment until it emerges from the stacking compartment in a predetermined phase of the rotary movement.
  • an air flow is directed onto the flat element in the specified blowing area, which the flat element passes, during the entry of the flat element into the stacking compartment and/or during transport in the stacking compartment, so that a force is exerted on the respective flat element by the air flow when interacting with the flat element or when it hits the flat element in order to influence it in the compartment, for example to align, brake or move it in the stacking compartment.
  • the movement of the flat element in the stacking compartment would be determined solely by its inertia and the forces exerted by the stacking compartment walls.
  • the flat element would enter the stacking compartment and continue to move there in a straight line, usually until an edge that is in front in the direction of movement, the front edge, comes into contact with a stacking compartment wall, usually colliding with it.
  • high forces could then be exerted on the front edge of the flat element, which could damage it.
  • the front edge of the flat element would hit a wall area of the stacking compartment more or less hard and be deflected or stopped by it.
  • the air or air flow ie a fluid medium
  • a force can be gently exerted in the stacking compartment that is at least partially un- depends on the inertia and the hardness of the stacking compartment walls. This enables gentle stacking of the flat elements.
  • the stacking compartments can have opposing walls and the air flow can exert a force on the planar element in the direction of one of the walls of the stacking compartment and/or in the direction away from one of the walls of the stacking compartment.
  • the stacking compartments can each have opposite walls and the blowing device can preferably be designed in such a way that the air flow exerts a force on a respective flat element at least partially located in one of the stacking compartments in the direction of one of the walls of the stacking compartment.
  • the fact that a force is also exerted in the direction of one of the walls means that the total force on the flat element caused by the air flow has a component which is directed towards the wall of the stacking compartment.
  • the air flow can in particular be directed in such a way that it hits a surface of the flat element.
  • the air flow can preferably have a component in the radial direction towards the axis of rotation or outwards in the direction of the circumference of the stacking wheel.
  • this embodiment can offer the advantage that a front edge in the direction of movement of the flat element, the front edge, can be pushed away from one of the walls that it would hit, so that an impact on the stacking compartment wall is reduced or completely avoided can be. This protects the flat element.
  • the embodiment can also offer the advantage of pressing the flat element with at least one section of its surface against one of the walls and thus achieving or intensifying braking by friction of the flat element on the stacking compartment wall.
  • the air flow can preferably also have a component along the stack compartment in the blowing area.
  • the air flow can preferably be directed onto the planar element in such a way that it exerts a force on the planar element along one of the walls of the stacking compartment.
  • the stacking compartment it is preferred for the stacking compartment to have opposite walls and for the blowing device to be designed in such a way that the air flow also exerts a force on the planar element along one of the walls of the stacking compartment.
  • the fact that a force is also exerted along one of the walls means that the total force on the planar element caused by the air flow has a component that runs along one of the walls.
  • the force can be directed at least partially parallel to the stacking compartment wall.
  • the component of the air flow and thus also the component of the force is particularly preferably directed towards the stacking compartment opening and thus counter to a possible direction of movement of the planar element in the stacking compartment or within the stacking compartment.
  • This design has the advantage that the flat element can be slowed down by friction in the air. This can be advantageous in particular when the flat element does not bear against any of the walls at least at times with a larger surface section.
  • the air flow can be generated arbitrarily.
  • the stacking device will often have a pump that conveys air.
  • the air flow can be regulated and directed in a number of ways.
  • the blowing device can preferably have at least one air outlet opening through which the air flow is discharged.
  • the air outlet opening can be formed, for example, in an air line connected to the pump, an air duct or air pipe connected to the pump. Depending on the size of the air outlet opening, a wider air flow can preferably be generated.
  • the air flow is preferably strongly directed in the process.
  • the blowing device can preferably have at least one nozzle for discharging the air flow.
  • at least one nozzle for discharging the air flow Particularly preferably, several air outlet openings or nozzles arranged transversely to the direction of transport are used, so that forces on the flat element are generated in a spatially distributed manner that is as good as possible.
  • the air outlet opening or the cross section of the nozzle it is also possible for the air outlet opening or the cross section of the nozzle to be elongated transversely to the plane of rotation of the stacking wheel, i.e. wider transversely to the plane of rotation of the stacking wheel than parallel to it, so that a wider air flow can be generated transversely to the transport direction.
  • the air outlet opening or nozzle can be arranged as desired, provided that the required effect can be achieved.
  • the air stream is preferably generated next to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation.
  • the air outlet opening or the nozzle can preferably be arranged next to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation. If the stacking wheel is disk-shaped, the air outlet opening or the nozzle can be arranged in an area next to the stacking wheel. The airflow then flows alongside the plane of the stacking wheel. This design allows a space-saving design in which the distance between the air outlet opening or nozzle and the flat element can also be kept small, which can reduce the air consumption.
  • the air flow can be generated permanently.
  • the strength of the air flow is controlled as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel.
  • the stacking device also has a sensor for detecting the point in time at which the flat element enters the stacking compartment and/or a sensor for determining a position of the stacking wheel and a control device connected to the blowing device and the sensor or sensors via signal connections, which emits signals to the blowing device in order to control the strength of the air flow as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel.
  • the air flow can be switched on or off.
  • it is also possible to modulate the strength of the air flow for example during the period in which a flat element whose time of entry has been recorded is being transported through the blowing area.
  • the stacking device In principle, only one stacking wheel needs to be used in the method and the stacking device. However, it is preferred in the method that a further stacking wheel that can be rotated in the specified direction is used, that has stacking compartments for receiving one of the flat elements, that the stacking wheel and the further stacking wheel are rotated synchronously, and that the blowing area is completely or partially between the stacking wheels.
  • the stacking device can also have a further stacking wheel that can be rotated in the specified direction, the stacking compartments for receiving one of the flat elements in each case, and in which the blowing device is designed such that the blowing area lies entirely or partially between the stacking wheels.
  • stacking wheel and further stacking wheel can be of the same design and can be rotated synchronously about the same axis of rotation, preferably driven.
  • This design has the advantage that the forces on the flat element in both stacking compartments that are produced by the air flow are more similar, which reduces disruptions and reduces or even prevents uneven stress on the flat elements when stacking.
  • the stacking device can also have a stripper for stripping the flat element out of the stacking compartment.
  • the stripper can preferably not rotate with the rotary speed of the stacking wheel. In particular, he can rest. It stops the movement of the planar element that hits it, causing it to be stripped out of the stacking compartment that continues to rotate.
  • the stripper can stop the movement of a flat element located in one of the stacking compartments, so that the element can be stripped out of the compartment by the continued movement of the stacking wheel.
  • the specified phase of the rotary movement is then determined by the position and design of the scraper.
  • the stacking device can also include a shelf, on which flat elements that have come out of the stacking compartments can be stacked.
  • This can preferably be arranged in such a way that removed from the stacking compartments, in particular by means of a scraper made of striped planar elements on the tray or already be sensitive planar elements on the tray.
  • the stacking wheel can be rotated solely by the momentum of the planar elements entering.
  • a drive device is provided by means of which the stacking wheel can be rotated.
  • the stacking wheel is rotated by means of a drive device.
  • the use of the drive device has the advantage, among other things, that the speed and phase position of the rotational movement can be more easily matched to the transport movement of the elements before they enter the receiving area.
  • the stacking device does not need to have a transport device for transporting individual flat elements.
  • the device preferably also comprises a transport device for transporting individual planar elements to the stacking wheel, with the transport device and the at least one stacking wheel being arranged relative to one another such that a planar element brought in by the transport device is transported into one of the stacking compartments that is on moved past the transport device.
  • the drive of the stacking wheel and the transport device are preferably controlled in a coordinated manner.
  • 1 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of a stacking device for flat elements in the form of monocells
  • 2 shows a schematic representation of a monocell
  • FIG. 3 shows a schematic view of stacking wheels of the stacking device in FIG. 1 in the transport direction of the flat elements or in a
  • FIG. 4 shows a schematic view of a section of a stacking wheel in FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a schematic view of a second exemplary embodiment of a stacking device for flat elements in the form of monocells
  • FIG. 6 shows a schematic view of stacking wheels of the stacking device in FIG. 5 in the direction of transport of the flat elements or in a direction parallel to a plane of rotation of stacking wheels of the stacking device,
  • FIG. 7 shows a schematic view of part of a third embodiment of a stacking device for planar elements in the form of monocells
  • FIG. 8 shows a schematic view of a fourth embodiment of a stacking device for planar elements in the form of monocells.
  • FIG. 12 for an electro-chemical energy store in the example for mono cells a battery
  • Figures 1 and 3 comprises a transport device 14 for transporting individual flat elements 12, two stacking wheels 16 and 16', each rotatably mounted about an axis of rotation, with stacking compartments 18 and 18', as well as a drive 22, in the example an electric motor for rotating of the stacking wheels 16, 16' in a predetermined direction of rotation D.
  • the stacking device 10 also comprises a stripper 24 at a predetermined position between the stacking wheels 16 and 16' for stripping flat elements 12 out of the stacking wheels 16 and 16' and in the vicinity of the Ausstrei fers 24 a tray 26, on which the stacking wheel 16 or 16 'striped or exiting planar elements 12 are stored or stacked Kings NEN.
  • the identically designed stacking wheels 16 and 16' are arranged parallel to one another in such a way that they can be rotated about the same geometric axis of rotation. Next they are driven synchronously.
  • the stacking device 10 also has a blowing device 28 for delivering an air flow into a predetermined blowing area B, which flat elements 12 in the stacking compartments 18 pass through when the stacking wheel 16 or 16' rotates, so that a force is then exerted on the respective flat elements .
  • the blowing device 28 comprises a pump 30 and two nozzles 31 and 31', which are connected to the pump 30 via an air line 33, so that air delivered by the pump can be discharged through the nozzles 31 and 31'.
  • Monocells are understood to be flat elements 12 with a rectangular base area (cf. FIG. 2) which, arranged one above the other, have an anode AN, a separator layer SSI, a cathode KA and again a separator layer SS2.
  • the transport device 14, which is only partially shown, is used to transport individual flat elements 12 into a receiving area A of the stacking device 10.
  • the flat elements 12 are conveyed in the transverse transport, in which the longer side of the flat elements is aligned transversely to the transport direction T, the shorter parallel to the transport direction T.
  • the transport device 14 and the stacking wheel 16 or 16' are arranged relative to one another in such a way that a flat element 12 brought up by the transport device 14 is transported into one of the stacking compartments 18 or 18' when this passes through the receiving area A moves.
  • the transport device 14 has a drive, not shown, partially driven by the drive on rollers 34, and driven over the rollers 34 guided conveyor belt 36, between which the flat elements 12 in the receiving area A are promoted.
  • the stacking wheels 16 and 16' have the same design and are arranged in parallel. Therefore, only the stacking wheel 16 is described in more detail; the statements then apply to the stacking wheel 16' accordingly.
  • the stacking wheel 16 has stacking fingers 38, of which two neigh disclosed stacking fingers form a stacking compartment 18 which is open at the periphery of the stacking wheel 16 and has a stacking compartment opening 40 there.
  • the stacking compartments therefore have stacking compartment walls 42 and 420 ) lying opposite one another, which are formed by corresponding surfaces of the stacking fingers 38 .
  • the stacking compartment 18 extends from the stacking compartment opening 40 towards the interior of the stacking wheel 16 and ends with a stacking compartment floor.
  • the width of the stacking compartment 18 is determined by the shape and the spacing of the stacking fingers 38 and is selected so that flat elements 12 can enter the stacking compartment 18 and be transported therein if they come from the receiving area A in a suitable direction.
  • the stacking wheels are rotatably mounted and coupled by means of a shaft 32 so that the drive 22 can rotate them synchronously in the specified direction of rotation D.
  • the stacking device 10 also has the stripper 24 which is arranged above the shelf 20 and meshes with the stacking wheels, by means of which an element 12 can be stripped out of the stacking compartment 18 .
  • the stripper 24 When the stacking wheel 16 rotates, a flat element 12 in the stacking compartment 18 will at some point hit the stripper 24, which stops the movement of the element 12. Since the stacking compartment 18 is pivoted on by the rotation of the stacking wheel 16, the planar element 12 finally occurs entirely out of the stacking compartment 18 and is placed on the tray 26, if already present on planar elements already stacked on the tray 26.
  • the stripper 24 is preferably only slightly narrower than the distance between the stacking wheels 16 and 16', so that the force occurring when the front edge of a flat element strikes the stripper 24 is distributed over the widest possible section of the front edge. so that it is less heavily loaded.
  • the blowing device 28 is designed such that the air flow exerts a force on a respective flat element 12 at least partially located in one of the stacking compartments 18 in the direction of one of the walls 42, 420 ) of the stacking compartment.
  • the blowing device 28 is designed so that the flat through the air flow member 12, a force is also exerted along one of the walls 42, 420 ) of the stacking compartment 18.
  • the nozzles 31 and 31' are arranged with their opening approximately on the circumference of the stacking wheel 16 or 16', viewed in the radial direction of the stacking wheels. Furthermore, they are each arranged next to a plane of rotation in which the stacking compartments of the stacking wheels 16 and 16' move when rotating. More specifically, as shown in FIG. 3, they are arranged between the stacking wheels 16 and 16' as viewed in a direction perpendicular to the plane of rotation of the stacking wheels 16, 16'.
  • the nozzle openings are wider transversely to the plane of rotation of the stacking compartments 18 than parallel to the plane of rotation of the stacking compartments 18, ie elongated in a direction transverse to the plane of rotation. As a result, forces are distributed more evenly over the width of a flat element 12 .
  • the nozzles 31 and 31' are further inclined in such a way that the air flow discharged from them is directed in a plane parallel to the plane of rotation of the stacking wheels 16, 16' into the blowing area B, which in this example extends between the stacking wheels 16, 16' and the paths of the stacking compartments 18 in rotational positions of the stacking wheels 16, 16' crosses, in which elements 12 are completely in have entered the respective stacking compartment 18, but are still in the vicinity of the stacking compartment opening 40.
  • the inclination is further chosen so that the airflow impinges on a surface of the element 12 in the stack compartment 18 in the blowing area B, having a component towards the stack compartment wall 42 and a component along the stack compartment wall 42 .
  • the rotation of the Sta pelrades 16, the size and direction of the components in the course fe of turning through the blowing area B can change something.
  • a force is exerted on the element in the stacking compartment in the blowing area B by the air flow.
  • the air flow can be broken down into two flow components, each of which causes different force components when interacting with the flat element.
  • the component So of the air flow in the direction of the stacking compartment wall 42 causes a force or force component on the flat element in the direction of the stacking compartment wall 42.
  • This force can have two effects: on the one hand, the flat element can be pressed with its surface against the stacking compartment wall 42 , As a result of which the friction of the flat element with a section from its surface on the stacking compartment wall is increased and braking can be achieved.
  • the flat element can be pushed away from the opposite stacking compartment wall with its front edge in the direction of movement, the front edge, so that the front edge does not hit the stacking compartment wall 42Ü ) or only less hard and is thus protected.
  • the component S p of the air flow along the stacking compartment wall 42 or parallel to the stacking compartment wall 42 rubs on the surface of the flat element and leads to a braking force or force component that slows down the movement of the flat element into the stacking compartment 18 .
  • the stacking device 10 also has the stripper 24 which is arranged above the tray 20 and meshes with the stacking wheels, by means of which a flat element 12 can be stripped out of the stacking compartment 18 .
  • the stripper 24 When the stacking wheel 16 rotates, a flat element 12 in the stack 18 hits the stripper 24 at some point, which stops the movement of the element 12 flächi gene. Since the stacking compartment 18 is pivoted further by the rotation of the stacking wheel 16, the planar element 12 finally occurs completely out of the stacking compartment 18 and is placed on the tray 26, if planar elements already stacked on the tray 26 are already present.
  • the stripper 24 is preferably only slightly narrower than the distance between the stacking wheels 16 and 16', so that the force occurring when the front edge of a flat element 12 hits the stripper 24 is distributed over the widest possible section of the front edge so that it is less heavily loaded.
  • the following method for forming a stack of flat elements, in the example monocells can be carried out.
  • the stacking wheels are rotated in the specified direction of rotation D.
  • isolated flat elements 12 are transported into the receiving area A and enter there into one of the stacking compartments 18, the stacking compartment opening 40 of which is in the receiving area A at the moment.
  • the transport speed, the distance between the flat elements 12 and the rotational speed of the stacking wheels are matched to one another accordingly.
  • the element 12, which is at least partially in the stacking compartment 18, is then transported further with the stacking compartment 18 by rotating the stacking wheels 16 and 16'. In the process, the flat element 12 also moves into the stacking compartment 18 .
  • the flat element When the element 12 enters the stacking compartment 18 or during transport in the stacking compartment 18, the flat element passes the specified blowing area B. There, an air flow is directed onto the flat element 12 by means of the nozzles 31 or 31', see above that a force is exerted on the respective flat element 12 .
  • the air flow is directed in such a way that it then exerts a force on the flat element 12 in the direction of the stacking compartment wall 42 of the stacking compartment 18 and in the direction away from the stacking compartment wall 420 of the stacking compartment.
  • the flat element 12 is braked on the one hand by friction on the stacking compartment wall 42 .
  • the front edge of the element 12 is pushed away from the stacking compartment wall 420 ) .
  • the air flow is directed in such a way that at the same time the air flow also exerts a force on the flat element 12 along or parallel to the stacking compartment wall 42 of the stacking compartment 18 . This brakes the surface Chige element 12 in its movement in the stacking compartment relative to the Sta pelfach 18 from.
  • the flat element is then stripped out of the stacking compartment by the flattener 22 in a phase given by the flattener 22 and is thus removed and placed on the tray 22 or on a flat element already placed on the tray 22 .
  • a second exemplary embodiment of a stacking device differs from the first exemplary embodiment in that the blowing device 28 is replaced by a blowing device 48 .
  • This differs from the blowing device 28 only in the arrangement and orientation of the nozzles 31 and 31', which are identified below by the reference symbols 49 and 49'.
  • the other components are unchanged compared to the first exemplary embodiment, so that the statements relating to these apply accordingly and the same reference symbols are used for the same components.
  • the nozzles 49 and 49' are designed and aligned in the same way as in the first exemplary embodiment, so that only the nozzle 49 will be described in more detail below. The statements then apply accordingly to the nozzle 49'.
  • the nozzle 49 is arranged next to the stacking wheel 16, more precisely between the stacking wheels 16 and 16'. Seen in a plane of rotation of the stacking wheel 16, the nozzle 49 is now directed from the inside of the stacking wheel outwards towards the circumference. More specifically, the nozzle 49 is oriented such that the airflow in the blowing area B is directed towards the outer stacking compartment wall 420 ) .
  • the force exerted by the air flow when it hits a flat element in the stack compartment 18 then has the greatest component in the direction of the stack compartment wall 420 and presses this against the corresponding stack compartment wall, which increases braking.
  • a method can be carried out as in the context of the first exemplary embodiment, in which, however, the air flow is directed differently according to the stacking device.
  • a third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment, among other things, in that the nozzles are oriented somewhat differently.
  • Figure 7 shows a schematic view of a portion of the stacking apparatus with stack wheels 54 and 54', respectively, and nozzles 58 and 58' modified somewhat from stack wheels 16 and 16'.
  • the stacking wheels and nozzles are of the same design.
  • the comments on the previous exemplary embodiments apply accordingly.
  • the stacking wheels 54 and 54' differ from the stacking wheels 16 and 16' only in the number and shape of the stacking compartments 18, but otherwise have the same function.
  • Nozzles 58 and 58' are located between stacking wheels 54 and 54' like nozzles 16 and 16', but are oriented differently.
  • the blowing area B, into which the air flow is directed, now corresponds to a later phase of the rotational movement of the stacking wheels 54, 54', with a flat element 12 in a NEM stacking compartment 18 but is also pushed in the direction of the periphery of the stacking compartment nearer the wall.
  • a fourth exemplary embodiment in FIG. 8 differs from the first exemplary embodiment in that the strength of the air flow is controlled as a function of the rotational speed of the stacking wheel and the point in time at which the planar element 12 enters the stacking compartment 18 .
  • the stacking device 10 ⁇ differs from the stacking device 28 of the first exemplary embodiment only in that it also has a sensor 60 for detecting the time at which a planar element enters the stacking compartment and a control device 62 connected to the blowing device 28 and the sensor 60 via signal connections , which emits signals to the blowing device 28 in order to control the strength of the air flow as a function of a rotational speed of the stacking wheel and a point in time when the planar element 12 enters the stacking compartment 18 . All other components of the stacking device are unchanged, so that the same reference numbers are used for them and the explanations for the first exemplary embodiment also apply here, unless something else is explicitly described.
  • the sensor 60 includes a light barrier, by means of which the point in time at which the front edge of a flat element 12 enters the receiving area, more precisely a stacking compartment 18, can be detected.
  • the sensor 60 is connected to the control device 62 via a signal connection, so that it can detect the point in time at which the flat element enters the stacking compartment.
  • the control device 62 is also connected via a signal connection to the blowing device 28, more precisely the pump 30 connected, and can control them by signals to adjust the strength of the air flow emitted.
  • the control device 62 is designed in such a way that, to control the blowing device 28, it uses the recorded point in time at which the planar element enters the stacking compartment and the rotational speed of the stacking wheels 16, 16'.
  • the rotational speed is fixed; in other exemplary embodiments, the stacking device can include a device for detecting the rotational speed and, if necessary, also the rotational position of the stacking wheel, which transmits the detected rotational speed to the control device 62 via a signal connection.
  • controller 62 may be configured to turn the air flow on when it detects that the sheet 12 is entering the blowing area B, or off when it detects that the sheet is leaving the blowing area B.
  • the strength of the air flow can additionally be modulated during the period in which a flat element whose time of entry has been recorded is transported through the blowing area B in order to control forces on the flat element more variably.
  • the stacking wheels 16 and 16' are formed by sections of a wide stacking wheel. The wide stacking wheel then meshes with the otherwise unchanged stripper.
  • exemplary embodiments differ from the exemplary embodiments described in that the stacking devices are designed for stacking electrodes.

Abstract

The invention relates to a method for forming a stack of flat elements (12), for example electrodes, for an electrochemical energy storage device or a fuel cell using a stacking wheel (16) that can be rotated in a specified rotational direction (D) and has stacking compartments (18), each of which is designed to receive one of the flat elements. An individual flat element of the flat elements is transported to the stacking wheel, which is rotating in the specified rotational direction, and enters one of the stacking compartments of the stacking wheel; the flat element is further transported in the stacking compartment by rotating the stacking wheel; and the flat element is removed from the stacking compartment in a specified phase of the rotational movement. While the flat element is entering the stacking compartment and/or while the flat element is being transported in the stacking compartment, an air flow is directed towards the flat element in a specified blowing region (B) such that a force is exerted onto the respective flat element. The invention additionally relates to a device (10) for carrying out the method.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bilden eines Stapels von flächigen Elemen ten für einen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle Method and device for forming a stack of flat elements for an energy store or a fuel cell
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bilden eines Stapels von flächigen Elementen für einen elektro-chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle. Bei den flächigen Elementen kann es sich insbesondere um Elektroden- oder Separatorelemente für die genann ten Energiespeicher oder Brennstoffzellen handeln. The present invention relates to a method and a device for forming a stack of planar elements for an electrochemical energy store or a fuel cell. The flat elements can be, in particular, electrode or separator elements for the energy stores or fuel cells mentioned.
In den letzten Jahren hat das Interesse an der Verwendung von elektrischer Energie für Antriebszwecke drastisch zugenommen. Ist der Antrieb, bei spielsweise ein Elektromotor, nicht stationär oder verfügt er über keinen An schluss an ein Stromnetz, muss die Energie gespeichert und mitgeführt wer den. Dies trifft insbesondere auf Kraftfahrzeuge zu. Zur mobilen Bereitstel lung von elektrischer Energie sind unter anderem zwei Alternativen be kannt: Zum einen können elektro-chemische Energiespeicher, in denen Energie in chemischer Form gespeichert werden kann, verwendet werden. Beispiele hierfür sind Akkumulatoren und Batterien. Zum anderen sind Energiewandler bekannt, die die zugeführten Brennstoffe direkt in elektri sche Energie umsetzen, insbesondere Brennstoffzellen. In recent years, interest in using electrical energy for propulsion purposes has increased dramatically. If the drive, for example an electric motor, is not stationary or is not connected to a power grid, the energy must be stored and transported. This applies in particular to motor vehicles. Two alternatives, among others, are known for the mobile provision of electrical energy: On the one hand, electrochemical energy stores, in which energy can be stored in chemical form, can be used. Examples of this are accumulators and batteries. On the other hand, energy converters are known which convert the supplied fuels directly into electrical cal energy, in particular fuel cells.
Bei beiden Alternativen werden Elektrodenanordnungen verwendet, die zwei Elektroden, Anode und Kathode, und eine zwischen den Elektroden angeordnete Schicht, beispielsweise eine Separatorschicht oder eine Elektro lytschicht, umfassen, die eine galvanische Zelle bilden. Bei wichtigen für die Anwendung vorgesehenen Ausführungsformen sind die Elektroden bzw. Schichten flächig ausgebildet und werden in Form von Stapeln verwendet hn Fall von Energiespeichern sind beispielsweise sogenannte prismatische Zellen oder Pouch-Zellen bekannt, bei denen die Stapel in einem Gehäuse oder einer Folie eingeschlossen sind. Ein bei einer Großserienfertigung wesentlicher Schritt bei der Herstellung solcher Energiespeicher oder Brennstoffzellen umfasst das Bilden von Sta peln der genannten Elektroden bzw. Schichten. Für die Zwecke des Stapelns weisen die Elektroden und Schichten ähnliche Eigenschaften auf: sie sind flächige Elemente, die meist weniger als 2-3 mm dick und mehr oder weni ger biegsam sind. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter flä chigen Elementen für einen elektro-chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle, flächige Elemente verstanden, die einzeln gehandhabt wer den können und in den genannten ferhgen Energiespeichern oder Brenn stoffzellen in gestapelter Form vorliegen. Beispiele für solche flächigen Ele mente sind Elektroden, die selbst einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen können, oder Zwischenschichten wie Separatorelemente oder Trennmem branen, sowie aus diesen aufgebaute Zehen. Solche Elemente können aber auch Elektroden und mit diesen verbundene Separatorelemente umfassen. Weiter kann es sich bei den Elementen auch um Mono zellen handeln, die eine Anode, eine Separator Schicht, eine Kathode und wieder eine Separator schicht aufweisen. Anode und Kathode können dabei auch vertauscht sein. Both alternatives use electrode arrangements which comprise two electrodes, anode and cathode, and a layer arranged between the electrodes, for example a separator layer or an electrolyte layer, which form a galvanic cell. In important embodiments provided for the application, the electrodes or layers are of flat design and are used in the form of stacks. In the case of energy stores, for example, so-called prismatic cells or pouch cells are known in which the stacks are enclosed in a housing or a film. A step in the manufacture of such energy storage devices or fuel cells that is essential in large-scale production involves the formation of stacks of the electrodes or layers mentioned. For the purposes of stacking, the electrodes and layers have similar properties: they are flat elements, mostly less than 2-3 mm thick and more or less flexible. In the context of the present invention, flat elements for an electrochemical energy store or a fuel cell are understood to mean flat elements which can be handled individually and are present in stacked form in the said finished energy stores or fuel cells. Examples of such flat elements are electrodes, which themselves can have a multi-layer structure, or intermediate layers such as separator elements or separating membranes, and toes constructed from these. However, such elements can also include electrodes and separator elements connected to them. The elements can also be mono cells, which have an anode, a separator layer, a cathode and again a separator layer. Anode and cathode can also be interchanged.
Bei der Bildung solcher Stapel sollten die Elemente möglichst genau überein ander gestapelt werden, wobei aber die Elemente, insbesondere deren Kan ten, nicht oder möglichst wenig beschädigt werden sollten. In the formation of such a stack, the elements should be stacked on top of one another as precisely as possible, but the elements, in particular their edges, should not be damaged or should be damaged as little as possible.
Der vorliegenden Erßndung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zum Bilden eines Stapels von flächigen Elementen für einen elektro chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle anzugeben, das eine schnelle Stapelbildung erlaubt, wobei aber Beschädigungen der flächigen Elemente, insbesondere von deren Kanten, möglichst vermieden werden. Weiter soll eine Vorrichtung zum Bilden eines Stapels von flächigen Elemen- ten für einen elektrochemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle bereitgestellt werden, mit der das Verfahren durchführbar ist. The present invention is therefore based on the object of specifying a method for forming a stack of flat elements for an electrochemical energy store or a fuel cell, which allows rapid stack formation, but with damage to the flat elements, in particular their edges, being avoided as far as possible . Next is a device for forming a stack of flat elements th be provided for an electrochemical energy store or a fuel cell with which the method can be carried out.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An spruchs 10 und insbesondere durch ein Verfahren zum Bilden eines Stapels aus flächigen Elementen, beispielsweise Elektroden, für einen elektro chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle, unter Verwendung eines Stapelrades, das in einer vorgegebenen Drehrichtung drehbar ist und Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente aufweist, bei dem ein einzelnes der flächigen Elemente zu dem sich in der vorgegebe nen Drehrichtung drehenden Stapelrad transportiert wird und in eines der Stapelfächer des Stapelrades eintritt, das flächige Element in dem Stapelfach durch Drehen des Stapelrades weitertransportiert wird, und in einer vorge gebenen Phase der Drehbewegung aus dem Stapelfach entfernt wird. Dabei wird während des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder während des Transports in dem Stapelfach in einem vorgegebe nen Blasbereich, den das flächige Element passiert, ein Luftstrom auf das flächige Element gerichtet, so dass auf das jeweilige flächige Element eine Kraft ausgeübt wird. The object is achieved by a method having the features of claim 10 and in particular by a method for forming a stack of flat elements, for example electrodes, for an electrochemical energy store or a fuel cell, using a stacking wheel that can be rotated in a predetermined direction of rotation and has stacking compartments for receiving one of the flat elements, in which a single one of the flat elements is transported to the stacking wheel rotating in the specified direction of rotation and enters one of the stacking compartments of the stacking wheel, the flat element in the stacking compartment by rotating the stacking wheel is transported further, and is removed from the stacking compartment in a pre-given phase of the rotary movement. During the entry of the flat element into the stacking compartment and/or during transport in the stacking compartment, an air flow is directed onto the flat element in a predetermined blowing area, which the flat element passes, so that a force is exerted on the respective flat element becomes.
Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und insbesondere eine Stapelvorrichtung zum Bildens eines Stapels aus flächigen Elementen, beispielsweise Elektrodenelementen, für einen elektro-chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle, die ein zeln in einen Aufnahmebereich der Stapelvorrichtung eintreten, umfassend wenigstens ein in einer vorgegebenen Richtung drehbar gelagertes Stapel rad, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente aufweist, so dass sich jeweils in den Stapelfächern wenigstens teilweise be findliche, flächige Elemente beim Drehen des Stapelrades transportiert wer- den, und eine Blaseinrichtung zur Abgabe eines Luftstroms in einen vorge gebenen Blasbereich, den flächige Elemente in den Stapelfächern bei Dre hung des Stapelrades durchqueren, so dass auf die jeweiligen flächigen Ele mente eine Kraft ausgeübt wird. Vorzugsweise ist der Luftstrom gerichtet. The object is further achieved by a device with the features of claim 1 and in particular a stacking device for forming a stack of flat elements, for example electrode elements, for an electrochemical energy store or a fuel cell, which individually enter a receiving area of the stacking device at least one stacking wheel rotatably mounted in a predetermined direction, which has stacking compartments for receiving one of the flat elements, so that at least partially sensitive, flat elements are transported in the stacking compartments when the stacking wheel rotates and a blowing device for delivering an air flow into a given blowing area, which flat elements in the stacking compartments traverse when the stacking wheel is rotated, so that a force is exerted on the respective flat elements. The air flow is preferably directed.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit der erfindungsgemäßen Vorrich tung durchgeführt werden. The method according to the invention can be carried out with the device according to the invention.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung wird zum Bilden des Stapels ein Stapelrad verwendet, das in einer vorgegebenen Drehrichtung drehbar gela gert ist und beim Stapeln gedreht wird. Vorzugsweise weist die Stapelvor richtung hierzu einen Antrieb auf, der dazu ausgebildet ist, das Stapelrad in einer vorgegebenen Drehrichtung zu drehen. Das Stapelrad weist Stapelfä cher zur Aufnahme der flächigen Elemente auf, die zwei sich gegenüberlie gende Wände aufweisen. Die Stapelfächer können durch Stapelfinger des Stapelrades gebildet werden und am Umfang des Stapelrades jeweils eine Stapelfachöffnung aufweisen, so dass sie am Umfang des Stapelrades offen sind. In the method and the device, a stacking wheel is used to form the stack, which is rotatably gela siege in a predetermined direction of rotation and is rotated during stacking. For this purpose, the stacking device preferably has a drive which is designed to rotate the stacking wheel in a predetermined direction of rotation. The stacking wheel has stacking compartments for receiving the flat elements, which have two walls that face each other. The stacking compartments can be formed by stacking fingers of the stacking wheel and each have a stacking compartment opening on the circumference of the stacking wheel, so that they are open on the circumference of the stacking wheel.
Zum Bilden eines Stapels wird jeweils ein einzelnes flächiges Element, das in einen bestimmten Bereich der Stapelvorrichtung, den Aufnahmebereich, ein- tritt, in eines der Stapelfächer des sich in einer vorgegebenen Drehrichtung drehenden Stapelrades eingeführt bzw. hineingefördert. Durch Drehen des Stapelrades wird es dann in dem Stapelfach weitertransportiert, bis es in ei ner vorgegebenen Phase der Drehbewegung aus dem Stapelfach austritt. To form a stack, an individual flat element that enters a specific area of the stacking device, the receiving area, is introduced or conveyed into one of the stacking compartments of the stacking wheel rotating in a predetermined direction of rotation. By turning the stacking wheel, it is then transported further in the stacking compartment until it emerges from the stacking compartment in a predetermined phase of the rotary movement.
Bei einer Fördergeschwindigkeit, die größer ist als die Umfangsgeschwin digkeit des Stapelrades und damit die Bahngeschwindigkeit der Stapel fachöffnung, würde das flächige Element in das Stapelfach eintreten und sich dort weiterbewegen bis es relativ zu dem Stapelfach zur Ruhe gekommen ist oder in anderen Fällen ausgestreift wird. Bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird während des Eintre tens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder während des Trans ports in dem Stapelfach in dem vorgegebenen Blasbereich, den das flächige Element passiert, ein Luftstrom auf das flächige Element gerichtet, so dass durch den Luftstrom bei Wechselwirkung mit dem flächigen Element bezie hungsweise beim Auftreffen auf das flächige Element eine Kraft auf das je weilige flächige Element ausgeübt wird, um es in dem Fach zu beeinflussen, beispielsweise in dem Stapelfach ausrichten, bremsen oder bewegen zu kön nen. At a conveying speed that is greater than the speed of the peripheral speed of the stacking wheel and thus the web speed of the stack compartment opening, the flat element would enter the stacking compartment and itself there continue to move until it has come to rest relative to the stacker or, in other cases, is stripped. In the method according to the invention and the device according to the invention, an air flow is directed onto the flat element in the specified blowing area, which the flat element passes, during the entry of the flat element into the stacking compartment and/or during transport in the stacking compartment, so that a force is exerted on the respective flat element by the air flow when interacting with the flat element or when it hits the flat element in order to influence it in the compartment, for example to align, brake or move it in the stacking compartment.
Ohne die erfindungsgemäße Verwendung von Luft würde die Bewegung des flächigen Elements in dem Stapelfach allein durch dessen Trägheit und die durch die Stapelfachwände ausgeübten Kräfte bestimmt. Das flächige Element würde in das Stapelfach eintreten und sich dort geradlinig weiter bewegen, in der Regel bis eine in Bewegungsrichtung vordere Kante, die Vorderkante, mit einer Stapelfachwand in Kontakt kommt, meist auf diese aufprallt. Je nach Förder- und Umfangsgeschwindigkeit könnten dann hohe Kräfte auf die Vorderkante des flächigen Elements ausgeübt werden, die diese beschädigen könnten. Insbesondere bei in Transportrichtung etwas steiferen Elementen würde die Vorderkante des flächigen Elements mehr oder weniger hart auf einen Wandbereich des Stapelfachs treffen und durch diesen abgelenkt oder gestoppt werden. Durch die Verwendung der Luft bzw. Luftströmung, also eines fluiden Mediums, ist es möglich, schonender eine Kraft auf das flächige Element auszuüben, die vorzugweise auch relativ zum Stapelfach wirkt. Insbesondere kann in dem Stapelfach eine Kraft scho nend ausgeübt werden, die in Größe und Richtung wenigstens teilweise un- abhängig von der Trägheit und der Härte der Stapelfachwände ist. Damit ist ein schonendes Stapeln der flächigen Elemente möglich. Without the use of air according to the invention, the movement of the flat element in the stacking compartment would be determined solely by its inertia and the forces exerted by the stacking compartment walls. The flat element would enter the stacking compartment and continue to move there in a straight line, usually until an edge that is in front in the direction of movement, the front edge, comes into contact with a stacking compartment wall, usually colliding with it. Depending on the conveying speed and peripheral speed, high forces could then be exerted on the front edge of the flat element, which could damage it. Particularly in the case of elements that are somewhat stiffer in the transport direction, the front edge of the flat element would hit a wall area of the stacking compartment more or less hard and be deflected or stopped by it. By using the air or air flow, ie a fluid medium, it is possible to gently exert a force on the flat element, which preferably also acts relative to the stacking compartment. In particular, a force can be gently exerted in the stacking compartment that is at least partially un- depends on the inertia and the hardness of the stacking compartment walls. This enables gentle stacking of the flat elements.
Durch die Anwendung der Luft können je nach Ausführungsform unter schiedliche Kräfte auf das flächige Element beim Eintritt in das Stapelfach oder in dem Stapelfach ausgeübt werden. Dabei wird darunter, dass eine Kraft in einer bestimmten Richtung wirkt, verstanden, dass die Gesamtkraft eine in dieser Richtung wirkende Komponente aufweist. By using the air, depending on the embodiment, different forces can be exerted on the flat element when it enters the stacking compartment or in the stacking compartment. In this context, the fact that a force acts in a specific direction is understood to mean that the total force has a component acting in this direction.
So können bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens die Sta pelfächer sich gegenüberliegende Wände aufweisen, und der Luftstrom kann eine Kraft auf das flächige Element in Richtung auf eine der Wände des Stapelfachs zu und/ oder in Richtung von einer der Wände des Stapelfachs weg ausüben. Bei der Stapelvorrichtung können dazu die Stapelfächer je weils sich gegenüberliegende Wände aufweisen und die Blaseinrichtung kann vorzugsweise so ausgebildet sein, das der Luftstrom eine Kraft auf ein jeweiliges in einem der Stapelfächer wenigstens teilweise befindliches flächi ges Element in Richtung einer der Wände des Stapelfachs ausübt. Darunter, dass auch eine Kraft in Richtung einer der Wände ausgeübt wird, wird ver standen, dass die durch den Luftstrom hervorgerufene Gesamtkraft auf das flächige Element eine Komponente aufweist, die auf die Stapelfachwand ge richtet ist. Der Luftstrom kann dazu insbesondere so gerichtet sein, dass er auf eine Fläche des flächigen Elements trifft. Der Luftstrom kann dazu vor zugsweise eine Komponente in radialer Richtung zur Drehachse hin oder nach außen in Richtung des Umfangs des Stapelrades aufweisen. Diese Aus führungsform kann zum einen den Vorteil bieten, dass eine in Bewegungs richtung des flächigen Elements vordere Kante, die Vorderkante, von einer der Wände, auf die sie auftreffen würde, weggedrängt werden kann, so dass ein Aufprall auf die Stapelfachwand abgeschwächt oder ganz vermieden werden kann. Dies schont das flächige Element. Zum anderen kann die Aus führungsform auch den Vorteil bieten, das flächige Element mit wenigstens einem Abschnitt seiner Fläche gegen eine der Wände zu drücken und so ein Abbremsen durch Reibung des flächigen Elements an der Stapelfachwand zu erzielen bzw. zu verstärken. In a preferred embodiment of the method, the stacking compartments can have opposing walls and the air flow can exert a force on the planar element in the direction of one of the walls of the stacking compartment and/or in the direction away from one of the walls of the stacking compartment. In the stacking device, the stacking compartments can each have opposite walls and the blowing device can preferably be designed in such a way that the air flow exerts a force on a respective flat element at least partially located in one of the stacking compartments in the direction of one of the walls of the stacking compartment. The fact that a force is also exerted in the direction of one of the walls means that the total force on the flat element caused by the air flow has a component which is directed towards the wall of the stacking compartment. For this purpose, the air flow can in particular be directed in such a way that it hits a surface of the flat element. For this purpose, the air flow can preferably have a component in the radial direction towards the axis of rotation or outwards in the direction of the circumference of the stacking wheel. On the one hand, this embodiment can offer the advantage that a front edge in the direction of movement of the flat element, the front edge, can be pushed away from one of the walls that it would hit, so that an impact on the stacking compartment wall is reduced or completely avoided can be. This protects the flat element. On the other hand, the embodiment can also offer the advantage of pressing the flat element with at least one section of its surface against one of the walls and thus achieving or intensifying braking by friction of the flat element on the stacking compartment wall.
Der Luftstrom kann vorzugsweise auch eine Komponente entlang des Sta pelfachs in dem Blasbereich aufweisen. So kann bei dem Verfahren vor zugsweise der Luftstrom so auf das flächige Element gerichtet werden, dass durch diesen auf das flächige Element eine Kraft entlang einer der Wände des Stapelfachs ausgeübt wird. Bei der Stapelvorrichtung ist es dazu bevor zugt, dass das Stapelfach sich gegenüberliegende Wände aufweist und die Blaseinrichtung so ausgebildet ist, dass durch den Luftstrom auf das flächige Element auch eine Kraft entlang einer der Wände des Stapelfachs ausgeübt wird. Darunter, dass auch eine Kraft entlang einer der Wände ausgeübt wird, wird verstanden, dass die durch den Luftstrom hervorgerufene Ge samtkraft auf das flächige Element eine Komponente aufweist, die entlang einer der Wände verläuft. Insbesondere kann die Kraft wenigstens teilweise parallel zu der Stapelfachwand gerichtet sein. Besonders bevorzugt ist die Komponente des Luftstroms und damit auch die Komponente der Kraft auf die Stapelfachöffnung und damit entgegen einer möglichen Bewegungsrich tung des flächigen Elements in dem Stapelfach bzw. innerhalb des Stapel fachs gerichtet. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass das flächige Element durch Reibung an der Luft abgebremst werden kann. Dies kann insbesonde re dann vorteilhaft sein, wenn das flächige Element an keiner der Wände wenigstens zeitweise mit einem größeren Flächenabschnitt anliegt. The air flow can preferably also have a component along the stack compartment in the blowing area. In the method, the air flow can preferably be directed onto the planar element in such a way that it exerts a force on the planar element along one of the walls of the stacking compartment. In the stacking device, it is preferred for the stacking compartment to have opposite walls and for the blowing device to be designed in such a way that the air flow also exerts a force on the planar element along one of the walls of the stacking compartment. The fact that a force is also exerted along one of the walls means that the total force on the planar element caused by the air flow has a component that runs along one of the walls. In particular, the force can be directed at least partially parallel to the stacking compartment wall. The component of the air flow and thus also the component of the force is particularly preferably directed towards the stacking compartment opening and thus counter to a possible direction of movement of the planar element in the stacking compartment or within the stacking compartment. This design has the advantage that the flat element can be slowed down by friction in the air. This can be advantageous in particular when the flat element does not bear against any of the walls at least at times with a larger surface section.
Der Luftstrom kann prinzipiell beliebig erzeugt werden. Häufig wird die Stapelvorrichtung dazu eine Pumpe aufweisen, die Luft fördert. Die For- mung und Ausrichtung der Luftströmung kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. So kann bei der Stapelvorrichtung die Blaseinrichtung vor zugweise wenigstens eine Luftauslassöffnung aufweisen, durch die der Luft strom abgegeben wird. Die Luftauslassöffnung kann beispielsweise in einer mit der Pumpe verbundenen Luftleitung, einem mit der Pumpe verbunde nen Luftkanal oder -rohr ausgebildet sein. Je nach Größe Luftauslassöffnung kann vorzugsweise ein breiterer Luftstrom erzeugt werden. Um die zuvor genannten Effekte aber mit geringem Aufwand zu erzielen und den Ver brauch an Luft zu reduzieren, ist bei dem Verfahren der Luftstrom vorzugs weise stark gerichtet. Bei der Stapelvorrichtung kann dazu die Blaseinrich tung vorzugsweise wenigstens eine Düse zur Abgabe des Luftstroms auf weist. Besonders bevorzugt werden mehrere quer zur Transportrichtung angeordnete Luftauslassöffnungen oder Düsen verwendet, so dass Kräfte auf dem flächigen Element möglichst gut räumlich verteilt erzeugt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Luftauslassöffnung bzw. der Querschnitt der Düse quer zur Drehebene des Stapelrades länglich ist, das heißt quer zur Drehebene des Stapelrades weiter ist als parallel zu dieser, so dass ein quer zur Transportrichtung breiterer Luftstrom erzeugt werden kann. In principle, the air flow can be generated arbitrarily. For this purpose, the stacking device will often have a pump that conveys air. the The air flow can be regulated and directed in a number of ways. Thus, in the case of the stacking device, the blowing device can preferably have at least one air outlet opening through which the air flow is discharged. The air outlet opening can be formed, for example, in an air line connected to the pump, an air duct or air pipe connected to the pump. Depending on the size of the air outlet opening, a wider air flow can preferably be generated. However, in order to achieve the aforementioned effects with little effort and to reduce the consumption of air, the air flow is preferably strongly directed in the process. In the case of the stacking device, the blowing device can preferably have at least one nozzle for discharging the air flow. Particularly preferably, several air outlet openings or nozzles arranged transversely to the direction of transport are used, so that forces on the flat element are generated in a spatially distributed manner that is as good as possible. However, it is also possible for the air outlet opening or the cross section of the nozzle to be elongated transversely to the plane of rotation of the stacking wheel, i.e. wider transversely to the plane of rotation of the stacking wheel than parallel to it, so that a wider air flow can be generated transversely to the transport direction.
Die Luftauslassöffnung bzw. Düse kann prinzipiell beliebig angeordnet sein, sofern der geforderte Effekt erzielt werden kann. Vorzugsweise wird bei dem Verfahren der Luftstrom neben einer Drehebene erzeugt, in der sich die Stapelfächer bei Drehung bewegen. Bei der Stapelvorrichtung kann dazu vorzugsweise die Luftauslassöffnung bzw. die Düse neben einer Drehebene angeordnet sein, in der sich die Stapelfächer bei Drehung bewegen. Ist das Stapelrad scheibenförmig kann die Luftauslassöffnung bzw. die Düse in ei nem Bereich neben dem Stapelrad angeordnet sein. Der Luftstrom fließt dann neben der Ebene des Stapelrades. Diese Ausführung erlaubt eine platz sparende Ausbildung, bei der der Abstand zwischen der Luftauslassöffnung bzw. Düse und dem flächigen Element zudem klein gehalten werden kann, was den Luftverbrauch reduzieren kann. In principle, the air outlet opening or nozzle can be arranged as desired, provided that the required effect can be achieved. In the method, the air stream is preferably generated next to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation. In the case of the stacking device, the air outlet opening or the nozzle can preferably be arranged next to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation. If the stacking wheel is disk-shaped, the air outlet opening or the nozzle can be arranged in an area next to the stacking wheel. The airflow then flows alongside the plane of the stacking wheel. This design allows a space-saving design in which the distance between the air outlet opening or nozzle and the flat element can also be kept small, which can reduce the air consumption.
Prinzipiell kann der Luftstrom permanent erzeugt werden. Es ist bei dem Verfahren jedoch bevorzugt, dass die Stärke des Luftstroms in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapelrades und / oder einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einer Stel lung des Stapelrades gesteuert wird. Die Stapelvorrichtung weist dazu wei ter einen Sensor zur Erfassung eines Zeitpunkts des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einen Sensor zur Ermittlung einer Stel lung des Stapelrades und eine mit der Blaseinrichtung und dem Sensor bzw. den Sensoren über Signalverbindungen verbundene Steuereinrichtung auf, die Signale an die Blaseinrichtung abgibt, um die Stärke des Luftstroms in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapelrades und / oder einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einer Stellung des Stapelrades zu steuern. Insbesondere kann der Luftstrom ein- oder ausgeschaltet werden. Es ist aber auch möglich, die Stär ke des Luftstroms zu modulieren, beispielsweise in dem Zeitraum, in dem ein flächiges Element, dessen Eintrittszeitpunkt erfasst wurde, durch den Blasbereich transportiert wird. In principle, the air flow can be generated permanently. In the method, however, it is preferred that the strength of the air flow is controlled as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel. For this purpose, the stacking device also has a sensor for detecting the point in time at which the flat element enters the stacking compartment and/or a sensor for determining a position of the stacking wheel and a control device connected to the blowing device and the sensor or sensors via signal connections, which emits signals to the blowing device in order to control the strength of the air flow as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel. In particular, the air flow can be switched on or off. However, it is also possible to modulate the strength of the air flow, for example during the period in which a flat element whose time of entry has been recorded is being transported through the blowing area.
Bei dem Verfahren und der Stapelvorrichtung braucht prinzipiell nur ein Stapelrad verwendet zu werden. Es ist jedoch bei dem Verfahren bevorzugt, dass ein weiteres in der vorgegebenen Richtung drehbares Stapelrad ver wendet wird, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente aufweist, dass das Stapelrad und das weitere Stapelrad synchron gedreht werden, und dass der Blasbereich ganz oder teilweise zwischen den Stapelrädern liegt. Die Stapelvorrichtung kann dazu weiter ein in der vorge gebenen Richtung drehbares weiteres Stapelrad aufweisen, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente aufweist, und bei der die Blaseinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der Blasbereich ganz oder teilwei se zwischen den Stapelrädern liegt. Dabei können Stapelrad und weiteres Stapelrad gleich ausgebildet und um die gleiche Drehachse synchron dreh bar, vorzugsweise angetrieben sein. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass durch den Luftstrom entstehende Kräfte auf das flächige Element in beiden Stapelfächern ähnlicher sind, was Störungen reduziert und eine ungleich mäßige Beanspruchung der flächigen Elemente beim Stapeln reduziert oder sogar verhindert. In principle, only one stacking wheel needs to be used in the method and the stacking device. However, it is preferred in the method that a further stacking wheel that can be rotated in the specified direction is used, that has stacking compartments for receiving one of the flat elements, that the stacking wheel and the further stacking wheel are rotated synchronously, and that the blowing area is completely or partially between the stacking wheels. The stacking device can also have a further stacking wheel that can be rotated in the specified direction, the stacking compartments for receiving one of the flat elements in each case, and in which the blowing device is designed such that the blowing area lies entirely or partially between the stacking wheels. In this case, stacking wheel and further stacking wheel can be of the same design and can be rotated synchronously about the same axis of rotation, preferably driven. This design has the advantage that the forces on the flat element in both stacking compartments that are produced by the air flow are more similar, which reduces disruptions and reduces or even prevents uneven stress on the flat elements when stacking.
Ein in einem der Stapelfächer befindliches flächiges Element wird bei dem Verfahren in einer vorgegebenen Phase der Drehbewegung aus dem Stapel fach entfernt. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Stapelvorrichtung weiter ei nen Ausstreifer zum Ausstreifen des flächigen Elements aus dem Stapelfach aufweisen. Der Ausstreifer kann sich vorzugsweise nicht mit der Drehge schwindigkeit des Stapelrades mitdrehen. Insbesondere kann er ruhen. Er hält das auf ihn auftreffende flächige Element in seiner Bewegung an, wodurch es aus dem sich weiterdrehenden Stapelfach ausgestreift wird. In the process, a flat element located in one of the stacking compartments is removed from the stacking compartment in a predetermined phase of the rotary movement. This can be done in different ways. In a preferred embodiment, the stacking device can also have a stripper for stripping the flat element out of the stacking compartment. The stripper can preferably not rotate with the rotary speed of the stacking wheel. In particular, he can rest. It stops the movement of the planar element that hits it, causing it to be stripped out of the stacking compartment that continues to rotate.
Der Ausstreifer kann insbesondere die Bewegung eines in einem der Stapel fächer befindlichen flächigen Elements stoppen, so dass durch die fortgesetz te Bewegung des Stapelrades das Element aus dem Fach ausgestreift werden kann. Die vorgegebene Phase der Drehbewegung ist dann durch die Lage und Gestaltung des Ausstreifers bestimmt. In particular, the stripper can stop the movement of a flat element located in one of the stacking compartments, so that the element can be stripped out of the compartment by the continued movement of the stacking wheel. The specified phase of the rotary movement is then determined by the position and design of the scraper.
Zur Bildung eines Stapels kann die Stapelvorrichtung weiter eine Ablage umfassen, auf der aus den Stapelfächern ausgetretene flächige Elemente ge stapelt werden können. Diese kann vorzugsweise so angeordnet sein, dass aus den Stapelfächern entfernte, insbesondere mittels eines Ausstreifers aus gestreifte flächige Elemente auf der Ablage oder bereits auf der Ablage be findliche flächige Elemente abgelegt werden. In order to form a stack, the stacking device can also include a shelf, on which flat elements that have come out of the stacking compartments can be stacked. This can preferably be arranged in such a way that removed from the stacking compartments, in particular by means of a scraper made of striped planar elements on the tray or already be sensitive planar elements on the tray.
Bei dem Verfahren und der Vorrichtung kann das Stapelrad in manchen Ausführungsformen allein durch den Impuls der eintretenden flächigen Elemente gedreht werden. Es ist jedoch bei der Vorrichtung bevorzugt, dass eine Antriebseinrichtung vorgesehen ist, mittels derer das Stapelrad gedreht werden kann. Bei dem Verfahren ist es dann bevorzugt, dass das Stapelrad mittels einer Antriebseinrichtung gedreht wird. Die Verwendung der An triebseinrichtung hat unter anderem den Vorteil, dass die Drehbewegung in ihrer Geschwindigkeit und Phasenlage einfacher auf die Transportbewegung der Elemente vor Eintritt in den Aufnahmebereich abgestimmt werden kann. In the case of the method and the device, in some embodiments the stacking wheel can be rotated solely by the momentum of the planar elements entering. However, it is preferred in the device that a drive device is provided by means of which the stacking wheel can be rotated. In the method, it is then preferred that the stacking wheel is rotated by means of a drive device. The use of the drive device has the advantage, among other things, that the speed and phase position of the rotational movement can be more easily matched to the transport movement of the elements before they enter the receiving area.
Die Stapelvorrichtung braucht keine Transporteinrichtung zum Transportie ren vereinzelter flächiger Elemente aufzuweisen. Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung aber weiter eine Transporteinrichtung zum Transportieren ver einzelter flächiger Elemente zu dem Stapelrad, wobei die Transporteinrich tung und das wenigstens eine Stapelrad so zueinander angeordnet sind, dass ein von der Transporteinrichtung herangeführtes flächiges Element in eines der Stapelfächer transportiert wird, das sich an der Transporteinrichtung vorbeibewegt. Vorzugsweise sind der Antrieb des Stapelrades und die Transporteinrichtung aufeinander abgestimmt gesteuert. The stacking device does not need to have a transport device for transporting individual flat elements. However, the device preferably also comprises a transport device for transporting individual planar elements to the stacking wheel, with the transport device and the at least one stacking wheel being arranged relative to one another such that a planar element brought in by the transport device is transported into one of the stacking compartments that is on moved past the transport device. The drive of the stacking wheel and the transport device are preferably controlled in a coordinated manner.
Die Erfindung wird im Folgenden noch weiter beispielhaft an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: In the following, the invention is explained further by way of example with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels für eine Stapelvorrichtung für flächige Elemente in Form von Monozellen, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Monozelle 1 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of a stacking device for flat elements in the form of monocells, 2 shows a schematic representation of a monocell
Fig. 3 eine schematische Ansicht von Stapelrädern der Stapelvorrichtung in Figur 1 in Transportrichtung der flächigen Elemente bzw. in einer3 shows a schematic view of stacking wheels of the stacking device in FIG. 1 in the transport direction of the flat elements or in a
Richtung parallel zu einer Drehebene von Stapelrädern der Stapelvor richtung, Direction parallel to a plane of rotation of stacking wheels of the stacking device,
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Stapelrades in Figur 1, 4 shows a schematic view of a section of a stacking wheel in FIG. 1,
Fig. 5 eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels für eine Stapelvorrichtung für flächige Elemente in Form von Monozellen, 5 shows a schematic view of a second exemplary embodiment of a stacking device for flat elements in the form of monocells,
Fig. 6 eine schematische Ansicht von Stapelrädern der Stapelvorrichtung in Figur 5 in Transportrichtung der flächigen Elemente bzw. in einer Richtung parallel zu einer Drehebene von Stapelrädern der Stapelvor richtung, 6 shows a schematic view of stacking wheels of the stacking device in FIG. 5 in the direction of transport of the flat elements or in a direction parallel to a plane of rotation of stacking wheels of the stacking device,
Fig. 7 eine schematische Ansicht auf einen Teil eines dritten Ausführungs beispiels für eine Stapelvorrichtung für flächige Elemente in Form von Monozellen, und Fig. 8 eine schematische Ansicht eines vierten Ausführungsbeispiels für eine Stapelvorrichtung für flächige Elemente in Form von Monozellen. 7 shows a schematic view of part of a third embodiment of a stacking device for planar elements in the form of monocells, and FIG. 8 shows a schematic view of a fourth embodiment of a stacking device for planar elements in the form of monocells.
Eine Stapelvorrichtung 10 zum Bilden eines Stapels von flächigen ElementenA stacking device 10 for forming a stack of planar elements
12 für einen elektro-chemischen Energiespeicher, im Beispiel Monozellen für einen Akku, in den Figuren 1 und 3 umfasst eine Transporteinrichtung 14 zum Transportieren vereinzelter flächiger Elemente 12, zwei jeweils um eine Drehachse drehbar gelagerte Stapelräder 16 und 16' mit Stapelfächern 18 bzw. 18' sowie einen Antrieb 22, im Beispiel einen Elektromotor zum Drehen der Stapelräder 16, 16' in einer vorgegebenen Drehrichtung D. Weiter um fasst die Stapeleinrichtung 10 zwischen den Stapelrädern 16 und 16' an einer vorgegebenen Position einen Ausstreifer 24 zum Ausstreifen von flächigen Elementen 12 aus den Stapelrädern 16 und 16' und in der Nähe des Ausstrei fers 24 eine Ablage 26, auf der aus dem Stapelrad 16 bzw. 16' ausgestreifte bzw. austretende flächige Elemente 12 abgelegt bzw. gestapelt werden kön nen. Die gleich ausgebildeten Stapelräder 16 und 16' sind parallel zueinander so angeordnet, dass sie um die gleiche geometrische Drehachse drehbar sind. Weiter sind sie synchron angetrieben. 12 for an electro-chemical energy store, in the example for mono cells a battery, in Figures 1 and 3 comprises a transport device 14 for transporting individual flat elements 12, two stacking wheels 16 and 16', each rotatably mounted about an axis of rotation, with stacking compartments 18 and 18', as well as a drive 22, in the example an electric motor for rotating of the stacking wheels 16, 16' in a predetermined direction of rotation D. The stacking device 10 also comprises a stripper 24 at a predetermined position between the stacking wheels 16 and 16' for stripping flat elements 12 out of the stacking wheels 16 and 16' and in the vicinity of the Ausstrei fers 24 a tray 26, on which the stacking wheel 16 or 16 'striped or exiting planar elements 12 are stored or stacked Kings NEN. The identically designed stacking wheels 16 and 16' are arranged parallel to one another in such a way that they can be rotated about the same geometric axis of rotation. Next they are driven synchronously.
Die Stapelvorrichtung 10 verfügt weiter über eine Blaseinrichtung 28 zur Abgabe eines Luftstroms in einen vorgegebenen Blasbereich B, den flächige Elemente 12 in den Stapelfächern 18 bei Drehung des Stapelrades 16 bzw. 16' durchqueren, so dass auf die jeweiligen flächigen Elemente dann eine Kraft ausgeübt wird. Die Blaseinrichtung 28 umfasst eine Pumpe 30 und zwei Dü sen 31 und 31', die über eine Luftleitung 33 mit der Pumpe 30 verbunden sind, so dass von der Pumpe geförderte Luft durch die Düsen 31 und 31' ab gegeben werden kann. The stacking device 10 also has a blowing device 28 for delivering an air flow into a predetermined blowing area B, which flat elements 12 in the stacking compartments 18 pass through when the stacking wheel 16 or 16' rotates, so that a force is then exerted on the respective flat elements . The blowing device 28 comprises a pump 30 and two nozzles 31 and 31', which are connected to the pump 30 via an air line 33, so that air delivered by the pump can be discharged through the nozzles 31 and 31'.
Unter Monozellen werden dabei flächige Elemente 12 mit rechteckiger Grundfläche verstanden (vgl. Figur 2), die, übereinander angeordnet, eine Anode AN, eine Separatorschicht SSI, einen Kathode KA und wieder eine Separatorschicht SS2 aufweisen. Die nur teilweise gezeigte Transporteinrichtung 14 dient zum Transportieren vereinzelter flächiger Elemente 12 in einen Aufnahmebereich A der Stapel vorrichtung 10. Die flächigen Elemente 12 werden dabei im Quertransport gefördert, bei dem die längere Seite der flächigen Elemente quer zur Trans portrichtung T ausgerichtet ist, die kürzere parallel zur Transportrichtung T. Die Transporteinrichtung 14 und das Stapelrad 16 bzw. 16' sind so zueinan der angeordnet, dass ein von der Transporteinrichtung 14 herangeführtes flächiges Element 12 in eines der Stapelfächer 18 bzw. 18' transportiert wird, wenn sich dieses durch den Aufnahmebereich A bewegt. Die Transportein richtung 14 weist über einen nicht gezeigten Antrieb, teilweise von dem An trieb angetriebene Rollen 34, und über die Rollen 34 geführte angetriebene Transportriemen 36 auf, zwischen denen die flächigen Elemente 12 in den Aufnahmebereich A gefördert werden. Monocells are understood to be flat elements 12 with a rectangular base area (cf. FIG. 2) which, arranged one above the other, have an anode AN, a separator layer SSI, a cathode KA and again a separator layer SS2. The transport device 14, which is only partially shown, is used to transport individual flat elements 12 into a receiving area A of the stacking device 10. The flat elements 12 are conveyed in the transverse transport, in which the longer side of the flat elements is aligned transversely to the transport direction T, the shorter parallel to the transport direction T. The transport device 14 and the stacking wheel 16 or 16' are arranged relative to one another in such a way that a flat element 12 brought up by the transport device 14 is transported into one of the stacking compartments 18 or 18' when this passes through the receiving area A moves. The transport device 14 has a drive, not shown, partially driven by the drive on rollers 34, and driven over the rollers 34 guided conveyor belt 36, between which the flat elements 12 in the receiving area A are promoted.
Die Stapelräder 16 und 16' sind gleich ausgebildet und parallel angeordnet Daher wird nur das Stapelrad 16 näher beschrieben, die Ausführungen gel ten dann für das Stapelrad 16' entsprechend. The stacking wheels 16 and 16' have the same design and are arranged in parallel. Therefore, only the stacking wheel 16 is described in more detail; the statements then apply to the stacking wheel 16' accordingly.
Das Stapelrad 16 weist Stapelfinger 38 auf, von denen jeweils zwei benach barte Stapelfinger ein Stapelfach 18 bilden, das am Umfang des Stapelrades 16 offen ist und dort eine Stapelfachöffnung 40 aufweist. Die Stapelfächer besitzen daher sich gegenüberliegende Stapelfachwände 42 und 420), die durch entsprechende Oberflächen der Stapelfinger 38 gebildet werden. Das Stapelfach 18 verläuft von der Stapelfachöffnung 40 in Richtung des Inneren des Stapelrades 16 und endet mit einem Stapelfachboden. Die Weite des Sta pelfachs 18 ist durch die Form und den Abstand der Stapelfinger 38 be stimmt und so gewählt, dass flächige Elemente 12 in das Stapelfach 18 eintre- ten und darin transportiert werden können, wenn sie in geeigneter Richtung aus dem Aufnahmebereich A kommen. Durch Drehen des Stapelrades 16 und damit des Stapelfachs 18 ist die Stapelfachöffnung 40 durch den Auf nahmebereich A beweg- bzw. schwenkbar, so dass ein in den Aufnahmebe reich A gefördertes flächiges Element 12 in das Stapelfach 18 eintreten kann. The stacking wheel 16 has stacking fingers 38, of which two neigh disclosed stacking fingers form a stacking compartment 18 which is open at the periphery of the stacking wheel 16 and has a stacking compartment opening 40 there. The stacking compartments therefore have stacking compartment walls 42 and 420 ) lying opposite one another, which are formed by corresponding surfaces of the stacking fingers 38 . The stacking compartment 18 extends from the stacking compartment opening 40 towards the interior of the stacking wheel 16 and ends with a stacking compartment floor. The width of the stacking compartment 18 is determined by the shape and the spacing of the stacking fingers 38 and is selected so that flat elements 12 can enter the stacking compartment 18 and be transported therein if they come from the receiving area A in a suitable direction. By turning the stacking wheel 16 and thus of the stacking compartment 18, the stacking compartment opening 40 can be moved or pivoted through the receiving area A, so that a planar element 12 conveyed into the receiving area A can enter the stacking compartment 18.
Die Stapelräder sind drehbar gelagert und mittels einer Welle 32 gekoppelt, so dass der Antrieb 22 diese synchron in der vorgegebenen Drehrichtung D drehen kann. The stacking wheels are rotatably mounted and coupled by means of a shaft 32 so that the drive 22 can rotate them synchronously in the specified direction of rotation D.
Die Stapelvorrichtung 10 verfügt weiter über den über der Ablage 20 ange ordneten mit den Stapelrädern kämmenden Ausstreifer 24, mittels dessen ein Element 12 aus dem Stapelfach 18 ausgestreift werden kann. Bei einer Drehung des Stapelrades 16 trifft ein flächiges Element 12 in dem Stapelfach 18 irgendwann auf den Ausstreifer 24, der die Bewegung des Elements 12 stoppt. Da das Stapelfach 18 durch die Drehung des Stapelrades 16 weiterge schwenkt wird, tritt das flächige Element 12 schließlich ganz aus dem Stapel fach 18 aus und wird auf der Ablage 26, falls bereits vorhanden auf schon gestapelten flächigen Elementen auf der Ablage 26, abgelegt. Der Ausstreifer 24 ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, vorzugsweise nur wenig schmaler als der Abstand der Stapelräder 16 und 16', so dass die beim Auftreffen der Vorderkante eines flächigen Elements auf den Ausstreifer 24 auftretende Kraft auf einen möglichst breiten Abschnitt der Vorderkante verteilt wird, so dass dieser weniger stark belastet wird. The stacking device 10 also has the stripper 24 which is arranged above the shelf 20 and meshes with the stacking wheels, by means of which an element 12 can be stripped out of the stacking compartment 18 . When the stacking wheel 16 rotates, a flat element 12 in the stacking compartment 18 will at some point hit the stripper 24, which stops the movement of the element 12. Since the stacking compartment 18 is pivoted on by the rotation of the stacking wheel 16, the planar element 12 finally occurs entirely out of the stacking compartment 18 and is placed on the tray 26, if already present on planar elements already stacked on the tray 26. As in this exemplary embodiment, the stripper 24 is preferably only slightly narrower than the distance between the stacking wheels 16 and 16', so that the force occurring when the front edge of a flat element strikes the stripper 24 is distributed over the widest possible section of the front edge. so that it is less heavily loaded.
Die Blaseinrichtung 28 ist in diesem Ausführungsbeispiel zum einen so aus gebildet, das der Luftstrom eine Kraft auf ein jeweiliges in einem der Stapel fächer 18 wenigstens teilweise befindliches flächiges Element 12 in Richtung einer der Wände 42, 420) des Stapelfachs ausübt. Zum anderen ist die Blas einrichtung 28 so ausgebildet, dass durch den Luftstrom auf das flächige Element 12 auch eine Kraft entlang einer der Wände 42, 420) des Stapelfachs 18 ausgeübt wird. In this exemplary embodiment, the blowing device 28 is designed such that the air flow exerts a force on a respective flat element 12 at least partially located in one of the stacking compartments 18 in the direction of one of the walls 42, 420 ) of the stacking compartment. On the other hand, the blowing device 28 is designed so that the flat through the air flow member 12, a force is also exerted along one of the walls 42, 420 ) of the stacking compartment 18.
Diese Eigenschaft der Blaseinrichtung wird im vorliegenden Beispiel durch Ausbildung und Anordnung der gleich ausgebildeten Düsen 31 und 31' der Blaseinrichtung 28 erreicht. Da die Düsen 31 und 31' gleich ausgebildet sind, wird im Folgenden teilweise nur Bezug auf die Düse 31 genommen, die ent sprechenden Ausführungen gelten für die andere Düse entsprechend. This property of the blowing device is achieved in the present example by the design and arrangement of the identically designed nozzles 31 and 31' of the blowing device 28. Since the nozzles 31 and 31' are of the same design, only the nozzle 31 is partially referred to in the following, the corresponding statements apply accordingly to the other nozzle.
Die Düsen 31 und 31' sind in diesem Beispiel mit ihrer Öffnung in radialer Richtung der Stapelräder gesehen etwa am Umfang des Stapelrades 16 bzw. 16' angeordnet. Weiter sind sie jeweils neben einer Drehebene angeordnet, in der sich die Stapelfächer der Stapelräder 16 bzw. 16' bei Drehung bewegen. Genauer sind sie, wie in Fig. 3 gezeigt, in einer Richtung senkrecht zur Dreh ebene der Stapelräder 16, 16' gesehen zwischen den Stapelrädern 16 und 16' angeordnet. In this example, the nozzles 31 and 31' are arranged with their opening approximately on the circumference of the stacking wheel 16 or 16', viewed in the radial direction of the stacking wheels. Furthermore, they are each arranged next to a plane of rotation in which the stacking compartments of the stacking wheels 16 and 16' move when rotating. More specifically, as shown in FIG. 3, they are arranged between the stacking wheels 16 and 16' as viewed in a direction perpendicular to the plane of rotation of the stacking wheels 16, 16'.
Wie Figur 1 und Figur 3 zu entnehmen, sind die Düsenöffnungen quer zur Drehebene der Stapelfächer 18 breiter als parallel zur Drehebene der Stapel fächer 18, also länglich in einer Richtung quer zur Drehebene. Kräfte werden dadurch gleichmäßiger über die Breite eines flächigen Elements 12 verteilt.As can be seen from FIG. 1 and FIG. 3, the nozzle openings are wider transversely to the plane of rotation of the stacking compartments 18 than parallel to the plane of rotation of the stacking compartments 18, ie elongated in a direction transverse to the plane of rotation. As a result, forces are distributed more evenly over the width of a flat element 12 .
In Bewegungsrichtung dagegen ist der Fuftstrom lokalisierter. In the direction of movement, on the other hand, the flow of air is more localized.
Die Düsen 31 und 31' sind weiter so geneigt, dass der von diesen abgegebene Fuftstrom in einer Ebene parallel zur Drehebene der Stapelräder 16, 16' in den Blasbereich B gerichtet ist, der sich in diesem Beispiel zwischen den Sta pelrädern 16, 16' erstreckt und die Bahnen der Stapelfächer 18 in Drehstel lungen der Stapelräder 16, 16' kreuzt, in denen Elemente 12 vollständig in das jeweilige Stapelfach 18 eingetreten sind, sich aber noch in der Nähe der Stapelfachöffnung 40 befinden. The nozzles 31 and 31' are further inclined in such a way that the air flow discharged from them is directed in a plane parallel to the plane of rotation of the stacking wheels 16, 16' into the blowing area B, which in this example extends between the stacking wheels 16, 16' and the paths of the stacking compartments 18 in rotational positions of the stacking wheels 16, 16' crosses, in which elements 12 are completely in have entered the respective stacking compartment 18, but are still in the vicinity of the stacking compartment opening 40.
Die Neigung ist weiter so gewählt, dass der Luftstrom auf eine Fläche des Elements 12 in dem Stapelfach 18 in dem Blasbereich B auftrifft, wobei er eine Komponente in Richtung auf die Stapelfachwand 42 und eine Kompo nente entlang der Stapelfachwand 42 aufweist. Durch die Drehung des Sta pelrades 16 kann sich die Größe und Richtung der Komponenten im Verlau fe des Drehens durch den Blasbereich B etwas ändern. The inclination is further chosen so that the airflow impinges on a surface of the element 12 in the stack compartment 18 in the blowing area B, having a component towards the stack compartment wall 42 and a component along the stack compartment wall 42 . The rotation of the Sta pelrades 16, the size and direction of the components in the course fe of turning through the blowing area B can change something.
Durch den Luftstrom wird eine Kraft auf das Element in dem Stapelfach in dem Blasbereich B ausgeübt. Wie in Figur 4 veranschaulicht kann der Luft strom in zwei Strömungskomponenten zerlegt werden, die bei Wechselwir kung mit dem flächigen Element jeweils unterschiedliche Kraftkomponenten hervorrufen. A force is exerted on the element in the stacking compartment in the blowing area B by the air flow. As illustrated in FIG. 4, the air flow can be broken down into two flow components, each of which causes different force components when interacting with the flat element.
Die Komponente So des Luftstroms in Richtung der Stapelfachwand 42 be wirkt eine Kraft bzw. Kraftkomponente auf das flächige Element in Richtung der Stapelfachwand 42. Diese Kraft kann zwei Wirkungen haben: zum einen kann das flächige Element mit seiner Fläche an die Stapelfachwand 42 ge drückt werden, wodurch die Reibung des flächige Elements mit einem Ab schnitt seiner Fläche an der Stapelfachwand erhöht und eine Abbremsung erzielt werden. Zum anderen kann das flächige Element mit seiner in Bewe gungsrichtung vorderen Kante, der Vorderkante, von der gegenüberliegen den Stapelfachwand weggedrängt werden, so dass die Vorderkante nicht oder nur weniger hart auf die Stapelfachwand 42Ü) trifft und damit geschont wird. Die Komponente Sp des Luftstroms entlang der Stapelfachwand 42 bzw. pa rallel zur Stapelfachwand 42 reibt an der Fläche des flächigen Elements und führt zu einer bremsenden Kraft bzw. Kraftkomponente, die die Bewegung des flächigen Elements in das Stapelfach 18 hinein abbremst. The component So of the air flow in the direction of the stacking compartment wall 42 causes a force or force component on the flat element in the direction of the stacking compartment wall 42. This force can have two effects: on the one hand, the flat element can be pressed with its surface against the stacking compartment wall 42 , As a result of which the friction of the flat element with a section from its surface on the stacking compartment wall is increased and braking can be achieved. On the other hand, the flat element can be pushed away from the opposite stacking compartment wall with its front edge in the direction of movement, the front edge, so that the front edge does not hit the stacking compartment wall 42Ü ) or only less hard and is thus protected. The component S p of the air flow along the stacking compartment wall 42 or parallel to the stacking compartment wall 42 rubs on the surface of the flat element and leads to a braking force or force component that slows down the movement of the flat element into the stacking compartment 18 .
Die genannten Effekte führen insgesamt zu einer besseren Abbremsung des flächigen Elements innerhalb des Stapelfachs und einer Schonung der Vor derkante des flächigen Elements. Overall, the effects mentioned lead to better deceleration of the flat element within the stacking compartment and protection of the front edge of the flat element.
Die Stapelvorrichtung 10 verfügt weiter über den über der Ablage 20 ange ordneten mit den Stapelrädern kämmenden Ausstreifer 24, mittels dessen ein flächiges Element 12 aus dem Stapelfach 18 ausgestreift werden kann. Bei einer Drehung des Stapelrades 16 trifft ein flächiges Element 12 in dem Sta pelfach 18 irgendwann auf den Ausstreifer 24, der die Bewegung des flächi gen Elements 12 stoppt. Da das Stapelfach 18 durch die Drehung des Stapel rades 16 weitergeschwenkt wird, tritt das flächige Element 12 schließlich ganz aus dem Stapelfach 18 aus und wird auf der Ablage 26, falls bereits vorhanden auf der Ablage 26 schon gestapelten flächigen Elementen, abge legt. Der Ausstreifer 24 ist, wie in diesem Ausführungsbeispiel, vorzugswei se nur wenig schmaler als der Abstand der Stapelräder 16 und 16', so dass die beim Auftreffen der Vorderkante eines flächigen Elements 12 auf den Ausstreifer 24 auftretende Kraft auf einen möglichst breiten Abschnitt der Vorderkante verteilt wird, so dass dieser weniger stark belastet wird. The stacking device 10 also has the stripper 24 which is arranged above the tray 20 and meshes with the stacking wheels, by means of which a flat element 12 can be stripped out of the stacking compartment 18 . When the stacking wheel 16 rotates, a flat element 12 in the stack 18 hits the stripper 24 at some point, which stops the movement of the element 12 flächi gene. Since the stacking compartment 18 is pivoted further by the rotation of the stacking wheel 16, the planar element 12 finally occurs completely out of the stacking compartment 18 and is placed on the tray 26, if planar elements already stacked on the tray 26 are already present. As in this exemplary embodiment, the stripper 24 is preferably only slightly narrower than the distance between the stacking wheels 16 and 16', so that the force occurring when the front edge of a flat element 12 hits the stripper 24 is distributed over the widest possible section of the front edge so that it is less heavily loaded.
Mit der beschriebenen Stapelvorrichtung 10 kann das folgende Verfahren zum Bilden eines Stapels von flächigen Elementen, im Beispiel Monozellen, durchgeführt werden. Die Stapelräder werden in der vorgegebenen Drehrichtung D gedreht. Mit tels der Transporteinrichtung 14 werden vereinzelte flächige Elemente 12 in den Aufnahmebereich A transportiert und treten dort in eines der Stapelfä cher 18 ein, dessen Stapelfachöffnung 40 sich im dem Moment in dem Auf nahmebereich A befindet. Die Transportgeschwindigkeit, der Abstand der flächigen Elemente 12 und die Drehgeschwindigkeit der Stapelräder sind dazu entsprechend aufeinander abgestimmt. With the stacking device 10 described, the following method for forming a stack of flat elements, in the example monocells, can be carried out. The stacking wheels are rotated in the specified direction of rotation D. By means of the transport device 14 isolated flat elements 12 are transported into the receiving area A and enter there into one of the stacking compartments 18, the stacking compartment opening 40 of which is in the receiving area A at the moment. The transport speed, the distance between the flat elements 12 and the rotational speed of the stacking wheels are matched to one another accordingly.
Das Element 12, das sich wenigstens teilweise in dem Stapelfach 18 befindet, wird dann mit dem Stapelfach 18 durch Drehen der Stapelräder 16 und 16' weitertransportiert. Dabei bewegt sich das flächige Element 12 auch in das Stapelfach 18 hinein. The element 12, which is at least partially in the stacking compartment 18, is then transported further with the stacking compartment 18 by rotating the stacking wheels 16 and 16'. In the process, the flat element 12 also moves into the stacking compartment 18 .
Während des Eintretens des Elements 12 in das Stapelfach 18 bzw. während des Transports in dem Stapelfach 18 passiert das flächige Element den vor gegebenen Blasbereich B. Dort wird mittels der Düsen 31 bzw. 31' ein Luft strom auf das flächige Element 12 gerichtet, so dass auf das jeweilige flächige Element 12 eine Kraft ausgeübt wird. When the element 12 enters the stacking compartment 18 or during transport in the stacking compartment 18, the flat element passes the specified blowing area B. There, an air flow is directed onto the flat element 12 by means of the nozzles 31 or 31', see above that a force is exerted on the respective flat element 12 .
Der Luftstrom ist zum einen so gerichtet, dass er dann eine Kraft auf das flä chige Element 12 in Richtung auf die Stapelfachwand 42 des Stapelfachs 18 zu und in Richtung von der Stapelfachwand 420) des Stapelfachs weg aus übt. Dadurch wird das flächige Element 12 zum einen durch Reibung an der Stapelfachwand 42 abgebremst. Zum anderen wird die Vorderkante des Elements 12 von der Stapelfachwand 420) wegdrängt. On the one hand, the air flow is directed in such a way that it then exerts a force on the flat element 12 in the direction of the stacking compartment wall 42 of the stacking compartment 18 and in the direction away from the stacking compartment wall 420 of the stacking compartment. As a result, the flat element 12 is braked on the one hand by friction on the stacking compartment wall 42 . On the other hand, the front edge of the element 12 is pushed away from the stacking compartment wall 420 ) .
Weiter ist der Luftstrom so gerichtet, dass gleichzeitig durch den Luftstrom auf das flächige Element 12 auch eine Kraft entlang der bzw. parallel zu der Stapelfachwand 42 des Stapelfachs 18 ausgeübt wird. Diese bremst das flä- chige Element 12 in seiner Bewegung in das Stapelfach relativ zu dem Sta pelfach 18 ab. Furthermore, the air flow is directed in such a way that at the same time the air flow also exerts a force on the flat element 12 along or parallel to the stacking compartment wall 42 of the stacking compartment 18 . This brakes the surface Chige element 12 in its movement in the stacking compartment relative to the Sta pelfach 18 from.
Bei der weiteren Drehung wird das flächige Element dann in einer durch den Ausstreifer 22 gegebenen Phase durch den Ausstreifer 22 aus dem Stapelfach ausgestreift und damit entfernt und auf der Ablage 22 bzw. einem auf der Ablage 22 bereits abgelegten flächigen Element abgelegt. During further rotation, the flat element is then stripped out of the stacking compartment by the flattener 22 in a phase given by the flattener 22 and is thus removed and placed on the tray 22 or on a flat element already placed on the tray 22 .
Ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Stapelvorrichtung, das in Figur 5 und Figur 6 grob schematisch veranschaulicht ist, unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Blaseinrichtung 28 durch eine Blaseinrichtung 48 ersetzt ist. Diese wiederum unterscheidet sich von der Blaseinrichtung 28 nur durch die Anordnung und Ausrichtung der Dü sen 31 und 31', die im Folgenden mit den Bezugszeichen 49 und 49' gekenn zeichnet werden. Die anderen Bestandteile sind gegenüber dem ersten Aus führungsbeispiel unverändert, so dass die Ausführungen zu diesen entspre chend gelten und für gleiche Bestandteile die gleichen Bezugszeichen ver wendet werden. A second exemplary embodiment of a stacking device, which is illustrated roughly schematically in FIG. 5 and FIG. 6, differs from the first exemplary embodiment in that the blowing device 28 is replaced by a blowing device 48 . This, in turn, differs from the blowing device 28 only in the arrangement and orientation of the nozzles 31 and 31', which are identified below by the reference symbols 49 and 49'. The other components are unchanged compared to the first exemplary embodiment, so that the statements relating to these apply accordingly and the same reference symbols are used for the same components.
Die Düsen 49 und 49' sind wie im ersten Ausführungsbeispiel gleich ausge bildet und ausgerichtet, so dass im Folgenden nur die Düse 49 näher be schrieben wird. Die Ausführungen gelten dann für die Düse 49' entspre chend. Die Düse 49 ist neben dem Stapelrad 16, genauer zwischen den Sta pelrädern 16 und 16' angeordnet. In einer Drehebene des Stapelrades 16 ge sehen ist die Düse 49 nun vom Inneren des Stapelrades nach außen auf den Umfang zu gerichtet. Genauer ist die Düse 49 so ausgerichtet, dass der Luft strom in dem Blasbereich B in Richtung auf die äußere Stapelfachwand 420) gerichtet ist. Die von dem Luftstrom bei Auftreffen auf ein flächiges Element in dem Sta pelfach 18 ausgeübte Kraft hat dann die größte Komponente in Richtung auf die Stapelfachwand 420) und drückt dieses an die entsprechende Stapel fachwand, was eine Abbremsung erhöht. The nozzles 49 and 49' are designed and aligned in the same way as in the first exemplary embodiment, so that only the nozzle 49 will be described in more detail below. The statements then apply accordingly to the nozzle 49'. The nozzle 49 is arranged next to the stacking wheel 16, more precisely between the stacking wheels 16 and 16'. Seen in a plane of rotation of the stacking wheel 16, the nozzle 49 is now directed from the inside of the stacking wheel outwards towards the circumference. More specifically, the nozzle 49 is oriented such that the airflow in the blowing area B is directed towards the outer stacking compartment wall 420 ) . The force exerted by the air flow when it hits a flat element in the stack compartment 18 then has the greatest component in the direction of the stack compartment wall 420 and presses this against the corresponding stack compartment wall, which increases braking.
Mit der Stapelvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ist ein Verfah ren wie im Rahmen des ersten Ausführungsbeispiels durchführbar, bei dem allerdings der Luftstrom entsprechend der Stapelvorrichtung anders gerich tet ist. With the stacking device of the second exemplary embodiment, a method can be carried out as in the context of the first exemplary embodiment, in which, however, the air flow is directed differently according to the stacking device.
Ein drittes Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Aus führungsbeispiel unter anderem dadurch, dass die Düsen etwas anders aus gerichtet sind. A third exemplary embodiment differs from the second exemplary embodiment, among other things, in that the nozzles are oriented somewhat differently.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht eines Abschnitts der Stapelvorrichtung mit etwas gegenüber den Stapelrädern 16 und 16' modifizierten Stapelrädern 54 bzw. 54' und Düsen 58 und 58'. Wie im zweiten Ausführungsbeispiel sind die Stapelräder und Düsen gleich ausgebildet. Für andere Teile der Vorrich tung gelten die Ausführungen zu den vorhergehenden Ausführungsbeispie len entsprechend. Figure 7 shows a schematic view of a portion of the stacking apparatus with stack wheels 54 and 54', respectively, and nozzles 58 and 58' modified somewhat from stack wheels 16 and 16'. As in the second embodiment, the stacking wheels and nozzles are of the same design. For other parts of the device, the comments on the previous exemplary embodiments apply accordingly.
Die Stapelräder 54 und 54' unterscheiden sich von den Stapelrädern 16 und 16' nur durch die Anzahl und Gestalt der Stapelfächer 18, haben ansonsten aber die gleiche Funktion. The stacking wheels 54 and 54' differ from the stacking wheels 16 and 16' only in the number and shape of the stacking compartments 18, but otherwise have the same function.
Die Düsen 58 und 58' sind wie die Düsen 16 und 16' zwischen den Stapelrä dern 54 und 54' angeordnet, aber anders ausgerichtet. Der Blasbereich B, in den der Luftstrom gerichtet ist, entspricht nun einer späteren Phase der Drehbewegung der Stapelräder 54, 54', wobei ein flächiges Element 12 in ei- nem Stapelfach 18 aber ebenfalls in Richtung der dem Umfang des Stapelra des näheren Stapelfachwand gedrängt wird. Nozzles 58 and 58' are located between stacking wheels 54 and 54' like nozzles 16 and 16', but are oriented differently. The blowing area B, into which the air flow is directed, now corresponds to a later phase of the rotational movement of the stacking wheels 54, 54', with a flat element 12 in a NEM stacking compartment 18 but is also pushed in the direction of the periphery of the stacking compartment nearer the wall.
Ein viertes Ausführungsbeispiel in Fig. 8 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Stärke des Luftstroms in Abhängig keit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapelrades und einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements 12 in das Stapelfach 18 gesteuert wird. Die Stapelvorrichtung 10^ unterscheidet sich von der Stapelvorrichtung 28 des ersten Ausführungsbeispiels nur dadurch, dass sie weiter einen Sensor 60 zur Erfassung eines Zeitpunkts des Eintretens eines flächigen Elements in das Stapelfach und eine mit der Blaseinrichtung 28 und dem Sensor 60 über Signalverbindungen verbundene Steuereinrichtung 62 aufweist, die Signale an die Blaseinrichtung 28 abgibt, um die Stärke des Luftstroms in Abhängig keit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapelrades und einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements 12 in das Stapelfach 18 zu steuern. Alle anderen Bestandteile der Stapelvorrichtung sind unverändert, so dass für diese die gleichen Bezugszeichen verwendet werden und die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel auch hier gelten, soweit nicht explizit etwas anderes beschrieben ist. A fourth exemplary embodiment in FIG. 8 differs from the first exemplary embodiment in that the strength of the air flow is controlled as a function of the rotational speed of the stacking wheel and the point in time at which the planar element 12 enters the stacking compartment 18 . The stacking device 10^ differs from the stacking device 28 of the first exemplary embodiment only in that it also has a sensor 60 for detecting the time at which a planar element enters the stacking compartment and a control device 62 connected to the blowing device 28 and the sensor 60 via signal connections , which emits signals to the blowing device 28 in order to control the strength of the air flow as a function of a rotational speed of the stacking wheel and a point in time when the planar element 12 enters the stacking compartment 18 . All other components of the stacking device are unchanged, so that the same reference numbers are used for them and the explanations for the first exemplary embodiment also apply here, unless something else is explicitly described.
Der Sensor 60 umfasst eine Lichtschranke, mittels derer der Zeitpunkt eines Eintritts der Vorderkante eines flächigen Elements 12 in den Aufnahmebe reich, genauer ein Stapelfach 18 erkannt werden kann. The sensor 60 includes a light barrier, by means of which the point in time at which the front edge of a flat element 12 enters the receiving area, more precisely a stacking compartment 18, can be detected.
Der Sensor 60 ist mit der Steuereinrichtung 62 über eine Signalverbindung verbunden, so dass diese den Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Ele ments in das Stapelfach erfassen kann. Die Steuereinrichtung 62 ist weiter über eine Signalverbindung mit der Blaseinrichtung 28, genauer der Pumpe 30 verbunden, und kann diese durch Signale zur Einstellung der Stärke des abgegebenen Luftstroms ansteuern. The sensor 60 is connected to the control device 62 via a signal connection, so that it can detect the point in time at which the flat element enters the stacking compartment. The control device 62 is also connected via a signal connection to the blowing device 28, more precisely the pump 30 connected, and can control them by signals to adjust the strength of the air flow emitted.
Die Steuereinrichtung 62 ist so ausgebildet, dass sie zur Steuerung der Blas einrichtung 28 den erfassten Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und die Drehgeschwindigkeit der Stapelräder 16, 16' ver wendet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Drehgeschwindigkeit fest vorgegeben, in anderen Ausführungsbeispielen kann die Stapelvorrich tung eine Einrichtung zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit und gegebe nenfalls auch der Drehstellung des Stapelrades umfassen, die die erfasste Drehgeschwindigkeit über eine Signalverbindung an die Steuereinrichtung 62 übermittelt. The control device 62 is designed in such a way that, to control the blowing device 28, it uses the recorded point in time at which the planar element enters the stacking compartment and the rotational speed of the stacking wheels 16, 16'. In the present exemplary embodiment, the rotational speed is fixed; in other exemplary embodiments, the stacking device can include a device for detecting the rotational speed and, if necessary, also the rotational position of the stacking wheel, which transmits the detected rotational speed to the control device 62 via a signal connection.
Die Steuereinrichtung 62 kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie den Luftstrom einschaltet, wenn sie ermittelt, dass das flächige Element 12 in den Blasbereich B eintritt, oder ausschaltet, wenn sie ermittelt, dass das flä chige Element den Blasbereich B verlässt. For example, the controller 62 may be configured to turn the air flow on when it detects that the sheet 12 is entering the blowing area B, or off when it detects that the sheet is leaving the blowing area B.
In Varianten des vierten Ausführungsbeispiels ist es aber auch möglich, den Luftstrom erst zu einem Zeitpunkt einzuschalten, ab dem der Luftstrom auf einen hinreichend großen Abschnitt der Fläche des flächigen Elements 12 wirkt und nicht nur auf die Vorderkante. In variants of the fourth exemplary embodiment, however, it is also possible to switch on the air flow only at a point in time from which the air flow acts on a sufficiently large section of the surface of the flat element 12 and not only on the front edge.
In anderen Varianten kann zusätzlich in dem Zeitraum, in dem ein flächiges Element, dessen Eintrittszeitpunkt erfasst wurde, durch den Blasbereich B transportiert wird, die Stärke des Luftstroms moduliert werden, um Kräfte auf das flächige Element variabler zu steuern. Weitere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den zuvor beschrie benen Ausführungsbeispielen dadurch, dass die Stapelräder 16 und 16' durch Abschnitte eines breiten Stapelrades gebildet werden. Das breite Sta pelrad kämmt dann mit dem ansonsten unveränderten Ausstreifer. In other variants, the strength of the air flow can additionally be modulated during the period in which a flat element whose time of entry has been recorded is transported through the blowing area B in order to control forces on the flat element more variably. Further exemplary embodiments differ from the exemplary embodiments described above in that the stacking wheels 16 and 16' are formed by sections of a wide stacking wheel. The wide stacking wheel then meshes with the otherwise unchanged stripper.
Andere Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den beschriebenen Aus führungsbeispielen dadurch, dass die Stapelvorrichtungen zum Stapeln von Elektroden ausgebildet sind. Other exemplary embodiments differ from the exemplary embodiments described in that the stacking devices are designed for stacking electrodes.

Claims

P a te n t a n s p r ü c h e P a tent claims
1. Stapel Vorrichtung zum Bildens eines Stapels aus flächigen Elementen, beispielsweise Elektrodenelementen, für einen elektro-chemischen Ener giespeicher oder eine Brennstoffzelle, die einzeln in einen Aufnahmebe reich der Stapelvorrichtung eintreten, umfassend wenigstens ein in einer vorgegebenen Richtung drehbar gelagertes Sta pelrad, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Ele mente aufweist, so dass sich jeweils in den Stapelfächern wenigstens teil weise befindliche flächige Elemente beim Drehen des Stapelrades trans portiert werden, und eine Blaseinrichtung zur Abgabe eines Luftstroms in einen vorgegebenen Blasbereich, den flächige Elemente in den Stapelfächern bei Drehung des Stapelrades durchqueren, so dass auf die jeweiligen flächigen Elemente eine Kraft ausgeübt wird. 1. Stacking device for forming a stack of flat elements, for example electrode elements, for an electrochemical energy storage device or a fuel cell, which individually enter a receiving area of the stacking device, comprising at least one stacking wheel that is rotatably mounted in a predetermined direction, the Stacking compartments for receiving one of the flat elements, so that flat elements located at least partially in the stacking compartments are transported when the stacking wheel rotates, and a blower device for delivering an air flow into a predetermined blowing area, the flat elements in the stacking compartments traverse during rotation of the stacking wheel, so that a force is exerted on the respective flat elements.
2. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Stapelfach sich gegen überliegende Wände aufweist, und die Blaseinrichtung so ausgebildet ist, das der Luftstrom auf ein jeweili ges in einem der Stapelfächer wenigstens teilweise befindliches flächiges Element eine Kraft in Richtung einer der Wände des Stapelfachs ausübt. 2. Stacking device according to claim 1, in which the stacking compartment has opposite walls, and the blowing device is designed such that the air flow exerts a force in the direction of one of the walls of the stacking compartment on a respective flat element at least partially located in one of the stacking compartments .
3. Stapelvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das Stapel fach sich gegenüberliegende Wände aufweist, und die Blaseinrichtung so ausgebildet ist, dass durch den Luftstrom auf das flächige Element auch eine Kraft entlang einer der Wände des Stapelfachs ausgeübt wird. 3. Stacking device according to claim 1 or claim 2, in which the stacking compartment has opposing walls, and the blowing device is designed such that a force is also exerted along one of the walls of the stacking compartment by the air flow on the planar element.
4. Stapel Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Blaseinrichtung wenigstens eine Luftauslassöffnung und/ oder eine Düse zur Abgabe des Luftstroms aufweist. 4. Stack device according to one of the preceding claims, in which the blowing device has at least one air outlet opening and/or a nozzle for discharging the air stream.
5. Stapel Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Luftauslassöffnung bzw. die Düse neben einer Drehebene angeordnet ist, in der sich die Stapelfächer bei Drehung bewegen. 5. Stacking device according to one of the preceding claims, in which the air outlet opening or the nozzle is arranged next to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation.
6. Stapel Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter ein weiteres in der vorgegebenen Richtung drehbares Stapelrad aufweist, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente auf weist, und bei der die Blaseinrichtung dazu ausgebildet ist, dass der Blasbereich zwischen den Stapelrädern liegt. 6. Stacking device according to one of the preceding claims, which further has a further stacking wheel which can be rotated in the specified direction and which has stacking compartments for receiving one of the planar elements in each case, and in which the blowing device is designed so that the blowing area between the stacking wheels lies.
7. Stapelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend einen Ausstreifer zum Ausstreifen des flächigen Elements aus dem Stapelfach und/ oder eine Ablage, auf der aus den Stapelfächern ausgetretene flächige Elemente gestapelt werden können. 7. Stacking device according to one of the preceding claims, further comprising a stripper for stripping the flat element out of the stacking compartment and/or a tray on which flat elements that have emerged from the stacking compartments can be stacked.
8. Stapel Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter eine Transporteinrichtung zum Transportieren vereinzelter flächiger Elemente in den Aufnahmebereich umfasst, wobei die Transporteinrich tung und das wenigstens eine Stapelrad so zueinander angeordnet sind, dass ein von der Transporteinrichtung herangeführtes flächiges Element in eines der Stapelfächer transportiert wird, wenn sich dieses durch den Aufnahmebereich bewegt. 8. Stacking device according to one of the preceding claims, which further comprises a transport device for transporting separated planar elements into the receiving area, wherein the transport device and the at least one stacking wheel are arranged in relation to one another such that a planar element brought in by the transport device enters one of the Stacking compartments is transported when it moves through the receiving area.
9. Stapelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter einen Sensor zur Erfassung eines Zeitpunkts des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einen Sensor zur Ermittlung einer Stellung des Stapelrades und eine mit der Blaseinrichtung und dem Sen sor bzw. den Sensoren über Signalverbindungen verbundene Steuerein richtung, die Signale an die Blaseinrichtung abgibt, um die Stärke des Luftstroms in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapel rades und / oder einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einer Stellung des Stapelrades zu steuern, aufweist. 9. Stacking device according to one of the preceding claims, which further includes a sensor for detecting a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a sensor for determining a position of the stacking wheel and a sensor connected to the blowing device and the sensor or sensors Control device connected to signal connections, which emits signals to the blower device in order to control the strength of the air flow as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel.
10. Verfahren zum Bilden eines Stapels aus flächigen Elementen, beispiels weise Elektroden, für einen elektro-chemischen Energiespeicher oder eine Brennstoffzelle, unter Verwendung eines Stapelrades, das in einer vorge gebenen Drehrichtung drehbar ist und Stapelfächer zur Aufnahme je weils eines der flächigen Elemente aufweist, bei dem ein einzelnes der flächiges Elemente zu dem sich in der vorgegebenen Drehrichtung drehenden Stapelrad transportiert wird und in eines der Stapelfächer des Stapelrades eintritt, das flächige Element in dem Stapelfach durch Drehen des Stapelrades weitertransportiert wird, und in einer vorgegebenen Phase der Drehbewegung aus dem Stapelfach ent fernt wird, wobei während des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder während des Transports in dem Stapelfach in einem vorgege benen Blasbereich den das flächige Element passiert, ein Luftstrom auf das flächige Element gerichtet wird, so dass auf das jeweilige flächige Element eine Kraft ausgeübt wird. 10. A method for forming a stack of flat elements, for example electrodes, for an electrochemical energy store or a fuel cell, using a stacking wheel that can be rotated in a specified direction of rotation and has stacking compartments for receiving one of the flat elements, in which a single one of the flat elements is transported to the stacking wheel rotating in the predetermined direction of rotation and enters one of the stacking compartments of the stacking wheel, the flat element is transported further in the stacking compartment by rotating the stacking wheel, and in a predetermined phase of the rotary movement out of the stacking compartment is removed, whereby during the entry of the flat element into the stacking compartment and/or during transport in the stacking compartment in a specified blowing area through which the flat element passes, an air flow is directed onto the flat element, so that onto the respective flat element exerted a force t will.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Stapelfächer sich gegenüberlie gende Wände aufweisen, und der Luftstrom eine Kraft auf das flächige Element in Richtung auf eine der Wände des Stapelfachs zu und/ oder in Richtung von einer der Wän de des Stapelfachs weg ausübt. 11. The method according to claim 10, in which the stacking compartments have opposite walls and the air flow exerts a force on the planar element in the direction of one of the walls of the stacking compartment and/or in the direction away from one of the walls of the stacking compartment.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der Luftstrom so auf das flächige Element gerichtet wird, dass durch diesen auf das flä chige Element auch eine Kraft entlang einer der Wände des Stapelfachs ausgeübt wird. 12. The method as claimed in claim 10 or 11, in which the air flow is directed onto the planar element in such a way that it also exerts a force along one of the walls of the stacking compartment on the planar element.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem der Luftstrom neben einer Drehebene erzeugt wird, in der sich die Stapelfächer bei Drehung bewegen. 13. The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the air flow is generated adjacent to a plane of rotation in which the stacking compartments move during rotation.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem ein weiteres in der vorgegebenen Richtung drehbares Stapelrad verwendet wird, das Stapelfächer zur Aufnahme jeweils eines der flächigen Elemente aufweist, das Stapelrad und das weitere Stapelrad synchron gedreht werden, und bei dem der Blasbereich zwischen den Stapelrädern liegt. 14. The method according to any one of claims 10 to 13, in which another stacking wheel that can be rotated in the predetermined direction is used, which has stacking compartments for receiving one of the flat elements, the stacking wheel and the other stacking wheel are rotated synchronously, and in which the blowing area between the stacking wheels.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem die Stärke des Luftstroms in Abhängigkeit von einer Drehgeschwindigkeit des Stapel rades und / oder einem Zeitpunkt des Eintretens des flächigen Elements in das Stapelfach und/ oder einer Stellung des Stapelrades gesteuert wird. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, wherein the strength of the air flow is controlled as a function of a rotational speed of the stacking wheel and/or a point in time when the planar element enters the stacking compartment and/or a position of the stacking wheel.
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