WO2024088481A1 - Verfahren und vorrichtung zum transportieren von flächigen elektrodenelementen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for transporting and, if necessary, stacking flat electrode elements.
- Electrode elements are stacked in particular in the production of pouch cells, a widely used type of lithium-ion accumulator.
- the smallest unit of a lithium-ion cell usually consists of two electrode elements and a separator that separates the electrode elements from one another.
- a production line for electrochemical energy storage devices e.g. for electrically powered motor vehicles
- a large number of such units, each separated by a further separator are placed in a casing, which is then filled with an ion-conductive electrolyte and sealed.
- WO 2020/212316 A1 describes a method for producing an electrode stack from anodes and cathodes for a lithium-ion battery of an electrically powered motor vehicle, in which the anodes and cathodes are conveyed into compartments of a rotating stacker wheel, and the anodes and cathodes received in the compartments are conveyed to a stack holder based on the rotation of the stacker wheel.
- Electrodes In a manufacturing device for electrode elements, these are usually produced by cutting from a long material web and are therefore in a small distance from each other that was created during the separation process. This separation distance is usually in the mm range or less. Due to the small distance from each other, the electrode elements must be transported at a relatively low transport speed so that mechanical access to each of the flat electrode elements is possible, e.g. so that the individual flat electrode elements can be inserted into the individual compartments of a rotating stacker wheel, reliably separated from each other. It may even be necessary to slow down or temporarily stop the transport of the respective flat electrode element in front of the rotating stacker wheel in order to insert the flat electrode elements into the stacker wheel reliably separated from each other.
- An object of the invention is to provide a method or a device which makes it possible to more easily separate the individual flat electrode elements transported one after the other from one another during their transport, which makes it possible, for example, to transport the successive flat electrode elements reliably and separately from one another into compartments of a forklift wheel.
- the invention therefore proposes increasing the distance between the flat electrode elements that are transported one behind the other or that follow one another.
- the increased distance between the flat electrode elements that are transported one behind the other in a stream of flat electrode elements makes it easier to mechanically separate the flat electrode elements from one another during their transport. This is because with an increased distance it is easier to act mechanically on one of the flat electrode elements of the stream without affecting the preceding or following electrode element.
- the flat electrode elements of the stream can be transported to different destinations as required, e.g. to different transport branches or to different compartments of a forklift wheel.
- the flat electrode elements transported one after the other can be sorted more easily due to the increased distance, e.g. into different transport branches into which the transport path of the flat electrode elements branches after the distance enlarging device.
- one or more of the flat electrode elements can be sorted out more easily from the flow of flat electrode elements.
- the device according to the invention has a transport device which is designed to transport the flat electrode elements individually along a transport path, and a distance enlarging device for increasing their distance from one another.
- the flat electrode elements are accelerated by the distance enlarging device, ie the transport speed which the flat electrode elements have after the distance enlarging device is increased in comparison to the transport speed which the flat electrode elements have before the Distance enlargement device.
- the distance enlarging device ie the transport speed which the flat electrode elements have after the distance enlarging device is increased in comparison to the transport speed which the flat electrode elements have before the Distance enlargement device.
- temporarily braking the current e.g.
- the accelerating distance enlargement has the advantage that a braking reaction on the manufacturing device for electrode elements upstream of the device according to the invention, which provides the electrode elements, is thereby avoided.
- the invention proposes increasing the distance between the successive flat electrode elements before stacking the flat electrode elements or before a stacker wheel used for stacking.
- the increased distance makes it easier for the individual flat electrode elements to be transported separately into different compartments of the stacker wheel.
- the increased distance ensures that - even with the increased transport speed between the successive electrode elements - a sufficiently large time window is available for the separate insertion of the successive electrode elements into the different compartments of the stacker wheel.
- the flat electrode elements then have greater kinetic energy, i.e. sufficient momentum that they slide out of the transport device that transports the electrode elements to the stacker wheel and into the stacker wheel. Compared to the kinetic energy of the flat electrode elements, their weight or friction plays a smaller role, ie has less of an impact on the movement of the flat electrode elements as they slide into the forklift wheel.
- the transport speed of the flat electrode elements in the device according to the invention is increased to a higher transport speed that is higher than at the entrance to the device.
- this higher transport speed is maintained up to the stacking device and the transport of the respective electrode element into the stacker wheel.
- the transport speed of the flat electrode elements when transporting into the stacker wheel is preferably at least a factor of 1.1, particularly preferably at least a factor of 1.5, higher than the transport speed of the flat electrode elements at the exit of the machine that is upstream of the device according to the invention, e.g. at the exit of the manufacturing device for electrode elements that is upstream of the device according to the invention in a production plant for electrode stacks.
- the transport speed of the flat electrode elements when transporting into the stacker wheel is at least 0.3 m/s, preferably at least 1 m/s.
- the increase in distance also increases the leading edge-leading edge distance of the successive flat electrode elements.
- the increase in the leading edge-leading edge distance of the successive flat electrode elements corresponds approximately to the increase in the transport speed, so that the transport rate (number of electrode elements/second) remains the same as before the increase in distance, e.g. equal to the electrode element output rate of the machine upstream of the device according to the invention in the production plant.
- the term flat electrode element is understood to mean an electrode element that has a much larger surface area compared to its thickness. , eg whose length and width are at least 10 times the thickness.
- the term electrode element was sometimes used above and below instead of flat electrode element, but a flat electrode element is always meant.
- the flat electrode elements are eg monocells, anodes, cathodes, separators, anode-separator combinations, cathode-separator combinations or anode-separator-cathode-separator combinations.
- the device according to the invention can be designed for stacking flat electrode elements of a stream of flat electrode elements which has a large number of flat electrode elements.
- the or at least some successive flat electrode elements of the stream originate in particular from one and the same material web or were separated from one and the same material web in a separation process by a separation device.
- the device according to the invention can have a stacking device which is designed to stack the flat electrode elements and which has at least one rotatable stacker wheel with several stacker wheel compartments, each of which is designed to accommodate a flat electrode element.
- the transport device of the device can be designed to transport the flat electrode elements one after the other along the transport path to the stacking device and/or into the stacker wheel.
- an electrode stack with flat electrode elements can be produced, e.g. of an electrochemical energy storage device or an energy converter. Similar flat electrode elements, but also different flat electrode elements, can be stacked in the electrode stack.
- the distance enlarging device is designed to increase the distance between the flat electrode elements, in particular to a processing distance.
- the processing distance to which the distance between the flat electrode elements is increased by the distance enlarging device is in particular at least 5 mm, preferably at least 10 mm, particularly preferably at least 20 mm.
- the distance enlarging device is arranged along the transport path of the flat electrode elements in front of the stacking device.
- the device can also have several identical or different distance enlarging devices, e.g. in order to achieve larger processing distances.
- the distance enlarging device is designed to accelerate the flat electrode elements in order to increase their distance.
- the distance enlarging device is designed to increase the distance or accelerate by targeted mechanical action on the respective flat electrode element.
- the flat electrode elements When transported to the spacing enlargement device, the flat electrode elements each have a separation distance from one another that was created by separating the individual flat electrode elements from the material web.
- the spacing enlargement device gives the flat electrode elements a sufficiently large distance or processing distance from one another that is greater than the separation distance of the flat electrode elements by which the flat electrode elements were spaced apart from a material web during the separation process.
- the distance between the flat electrode elements is understood to mean the distance between two consecutive electrode elements (in the current), in particular the distance between the rear edge of a leading flat electrode element and the front edge of a subsequent flat electrode element immediately following the leading flat electrode element. It is assumed that all or at least a large number of the flat electrode elements of the current have the same or approximately the same length. Therefore, with the distance as defined here, the leading edge distance between the two leading edges of the successive flat electrode elements is usually also increased, which is important for the correct insertion of the successive flat electrode elements into the individual compartments of the forklift wheel.
- the distance enlarging device increases the distances between the successive flat electrode elements in such a way that, after passing through the distance enlarging device, the processing distance between the successive flat electrode elements is at least approximately the same for all or at least a large number of successive flat electrode elements (of the current).
- This makes it possible to achieve a uniformly high stacking quality of the electrode stack produced from these flat electrode elements by the stacker wheel. Since this generally also means that the front edge distance between the front edges of the successive flat electrode elements is at least approximately the same, a uniform transport of the electrode elements into the rotating stacker wheel is achieved, which further improves the stacking quality.
- the distance enlarging device or a control device of the distance enlarging device can also be designed to generate different processing distances between the electrode elements.
- the processing distance of electrode elements of lower quality can be selected to be larger than that of electrode elements of higher quality. This has the advantage that electrode elements of lower quality can be stacked or sorted out with greater reliability.
- information about the quality of the electrode elements - which applies to several electrode elements or individually for each electrode element - can be sent to the Control device of the distance enlarging device from outside or from a sensor device of the device (arranged along the transport path in front of the distance enlarging device), which comprises one or more sensors designed to detect measurement signals of the flat electrode elements and derive information about the quality of the electrode elements therefrom.
- the distance enlargement device can also be designed to produce different processing distances between the electrode elements (between rear edge and front edge), preferably in such a way that the front edge distances between the successive planar electrode elements are at least approximately the same for all or at least a plurality of successive planar electrode elements (of the current).
- the distance enlarging device can also be designed to adjust the processing distances between the electrode elements (between the rear edge and the front edge) in such a way that the front edge distances between the successive flat electrode elements are at least approximately the same for all or at least a large number of the flat electrode elements transported one behind the other. In this way, distance corrections can be carried out.
- the transport device of the device can be designed to transport the flat electrode elements into the (rotating) stacker wheel at such a high transport speed that the kinetic energy of the respective flat electrode element is sufficient for it to be released from the Transport device into a forklift wheel compartment of the forklift wheel.
- the flat electrode elements slide at least far enough into the respective forklift wheel compartment of the forklift wheel that the center of gravity or at least half of the length of the respective flat electrode element is contained in the respective forklift wheel compartment.
- the rotatable stacker wheel is rotated around a stacker wheel axis during operation of the device, preferably at a uniform rotational speed.
- the stacker wheel has several stacker wheel fingers distributed over its circumference, between each of which the compartment for receiving an electrode element is formed.
- the stacking device can be designed to strip the electrode elements received in the compartments of the stacker wheel from the respective compartment of the stacker wheel while the stacker wheel rotates about its stacker wheel axis, wherein the electrode elements are deposited by the stripping onto a receiving base on which the electrode stack is formed.
- the stacking device can have a stripper which is designed to strip the electrode elements received in the compartments of the stacker wheel from the respective compartment when the stacker wheel rotates about its stacker wheel axis, wherein the electrode elements are deposited by the stripping onto the electrode stack.
- the stripping from the stacker wheel can also take place without a stripper, e.g. by means of gravity.
- the device according to the invention may also have a stack holder which is designed to receive the electrode stack.
- the forklift wheel has (e.g. one or more disc-like) forklift wheel bodies that can rotate around the forklift wheel axis, over whose circumference the forklift wheel fingers are arranged, whereby the forklift wheel fingers are each formed at the radial outer end of the forklift wheel body.
- the compartments of the forklift wheel are each limited by two forklift wheel fingers.
- the forklift wheel fingers can be designed so that the compartments are curved, e.g. spiral, or have a straight shape, e.g. slot-like.
- the device has two or more similar forklift wheel bodies on the same axis of rotation, which are axially offset from one another and rotate e.g. synchronously with one another.
- Two or more than two transport devices can also be used per stacker wheel, which are connected to the stacker wheel of the stacking device at different angular positions.
- cathodes and anodes can be fed separately from one another to the same stacker wheel, with the electrode elements (e.g. cathodes and anodes) transported by the different transport devices landing alternately in the compartments of the stacker wheel and being deposited on the same electrode stack.
- the distance enlarging device is designed to increase the distance between the or between two consecutive electrode elements, while the or between the two consecutive flat electrode elements are transported through or past the distance enlarging device.
- the flat electrode elements can be transported at least partially by means of the distance enlarging device.
- the distance enlarging device is preferably designed to increase the distance between the flat electrode elements by mechanically acting on the flat electrode elements, in particular on each of the flat electrode elements transported individually one after the other.
- the distance enlarging device is designed to transport a first planar electrode element, in particular each first planar electrode element, downstream to a second planar electrode element immediately following it along the transport path is accelerated relative to the second planar electrode element in order to increase their distance.
- the distance enlarging device in particular its control device and its acceleration device (described below), can be designed to control the strength of the acceleration of the respective first flat electrode element individually, e.g. depending on the respective distance of the respective first from the respective second flat electrode element and possibly also depending on the respective distance of the respective first flat electrode element from the flat electrode element preceding it.
- the distance enlarging device or its acceleration device accelerates the respective first electrode element more strongly if its distance to the second electrode element following it is less than a lower limit distance and/or more weakly if its distance to the second electrode element following it is greater than an upper limit distance.
- This control of the distance enlarging device can be carried out on the basis of a sensor (e.g. light barrier) upstream of the distance enlarging device, which measures the distance between the successive flat electrode elements.
- a sensor e.g. light barrier
- a more uniform distance between the flat electrode elements can be achieved by individually accelerating the flat electrode elements, which results in a better stacking quality of the electrode stack produced by the stacker wheel.
- the device in the area of the distance enlarging device e.g. the transport device or the distance enlarging device itself, has at least one leading and at least one following transport means along the transport path, e.g. each can have at least one conveyor belt and/or at least one transport roller and/or at least one pair of transport rollers or a combination thereof.
- the preceding and/or following transport means have conveyor belts or transport belts lying opposite one another (e.g. running on rollers), between which the electrode elements are clamped during transport.
- the following transport means provides a higher transport speed for the flat electrode elements transported by it than the preceding transport means.
- the preceding and following transport means are designed to transport the flat electrode elements with friction.
- the preceding transport means provides, for example, a first transport speed for the flat electrode elements transported by it and the following transport means provides a second transport speed for the flat electrode elements transported by it, which is higher than the first.
- the second transport speed of the flat electrode elements is at least a factor of 1.1, particularly preferably at least a factor of 1.5, higher than the first transport speed.
- the second transport speed of the flat electrode elements is at least 0.3 m/s, preferably at least 1 m/s.
- the leading transport means is designed to transport the flat electrode elements to an acceleration region in which the respective first flat electrode element is accelerated relative to the respective second flat electrode element
- the following transport means is designed to transport the flat electrode elements away from the acceleration region, further along the transport path of the flat electrode elements, e.g. in the direction of the stacking device or stacker wheel.
- the acceleration region is between the leading and subsequent means of transport, whereby it may overlap with them if necessary.
- the acceleration of the leading electrode element increases the distance to the following electrode element to the processing distance mentioned above.
- the electrode elements are transported further at the higher transport speed of the following transport device. For example, they are transported at this higher transport speed through the entire device to the stacking device and, if necessary, into the stacker wheel.
- the distance between a last engagement point of the preceding transport means, e.g. a first transport roller pair, and a first engagement point of the following transport means, e.g. a second transport roller pair, along the transport path of the flat electrode elements is equal to or greater than the length of the flat electrode elements along the transport path.
- the last point of intervention of the preceding transport means is the position along the transport path at which the flat Electrode elements are last in engagement with the preceding transport means during their movement along the transport path.
- the first engagement point of the following transport means is the position along the transport path at which the flat electrode elements are first in engagement with the following transport means during their movement along the transport path.
- the distance between a last engagement point of the preceding transport means and a first engagement point of the following transport means is more than the length of the flat electrode elements, e.g. at least 1.5 times the length of the flat electrode elements along the transport path.
- the subsequent transport means is also used to accelerate the respective first planar electrode element, wherein no additional acceleration device is used.
- the distance enlarging device has an acceleration device arranged in the acceleration region or in the region of the transition between the preceding and the following transport means, which is designed to accelerate the respective first planar electrode element when it is located along the transport path between the preceding and the following transport means (and at Transition (if necessary transported by means of the preceding transport means to the following transport means) relative to the preceding transport means in order to increase the distance of the respective first flat electrode element relative to the respective second flat electrode element.
- the acceleration device can temporarily give each flat electrode element that arrives at the transition between the preceding and following transport means an acceleration pulse in order to accelerate it from the speed of the preceding transport means to the speed of the following transport means.
- the acceleration device achieves a gentler acceleration of the flat electrode elements than with acceleration solely by the following transport means (without an additional acceleration device).
- the distance-increasing device in particular the subsequent transport means or the acceleration device of the distance-increasing device, is designed to accelerate the respective first planar electrode element relative to the second planar electrode element by mechanically acting on the respective first planar electrode element in order to increase their distance.
- the distance-increasing device in particular the subsequent transport means or the acceleration device of the distance-increasing device, is designed to begin the mechanical action on the respective first electrode element carried out to increase the distance at a time at which the respective second planar electrode element is (still) being transported by means of the preceding transport means.
- the subsequent transport means or the acceleration device in particular its mechanical action on the respective first flat electrode element, can be controlled in such a way that the strength of the acceleration of the respective first planar electrode element is set individually, e.g. depending on the respective distance of the respective first planar electrode element from the respective second electrode element and if necessary depending on the respective distance of the respective first planar electrode element from the planar electrode element preceding it, e.g. as described above in connection with the limit distances.
- the acceleration device can be designed to suck or clamp the respective flat electrode element in order to transfer the force for acceleration to the respective electrode element.
- the acceleration device has a (rotatable/rotating) transport roller pair that is arranged along the transport path in the area of the transition between the preceding and following transport means.
- the transport roller pair has at least one upper transport roller arranged above the transport path of the flat electrode elements and at least one lower transport roller arranged below the transport path of the flat electrode elements, between which the flat electrode elements are clamped and which act mechanically on a flat electrode element transported between them in order to accelerate it.
- only one or both of these transport rollers are driven by means of a drive.
- At least one further upper transport roller and/or at least one further lower transport roller are arranged concentrically to the upper transport roller (e.g. on the same drive shaft) and laterally offset to it, which form a laterally offset further transport roller pair, between which also clamps the electrode elements and accelerates the electrode elements in the same way as the transport roller pair.
- the distance of the acceleration device, in particular the transport roller pair, from the preceding transport means is chosen to be so large that the electrode element is only grasped by the acceleration device (e.g. by the clamp between the transport rollers of the transport roller pair) at the same time as or after the electrode element is being pulled out of a clamp of the preceding transport means / has already been pulled out. If this distance is chosen to be larger than the electrode element length, additional freewheel rollers can be used between the preceding transport means and the acceleration device, in particular the transport roller pair. Alternatively, the acceleration device can also grasp the respective electrode element before the electrode element has left the preceding transport means, e.g. its clamp.
- the preceding transport means can be designed to transport the flat electrode elements in such an unfixed manner or with such low static friction that the flat electrode elements can be accelerated relative to the preceding transport means while they are being transported with the preceding transport means, e.g. they can be made to roll on or slide relative to the preceding transport means without being damaged.
- the leading transport means is designed to transport the flat electrode elements without holding them in place with respect to their relative movement relative to the leading transport means.
- the preceding means of transport has one or more transport rollers or pairs of transport rollers with an integrated freewheel or
- the leading transport means transports the electrode elements by means of a static friction force selected to be so low that they can be accelerated relative to the leading transport means or can be made to slide relative to the leading transport means without being damaged, or
- the preceding transport means must be designed to transport the flat electrode elements without clamping, i.e. without clamping the flat electrode elements during transport.
- the leading transport means can only be arranged on one side, e.g. below, the transport path.
- a transport means is only arranged on one side / below the transport path.
- This can be, for example, a conveyor belt arranged on one side / below the transport path or one or more transport rollers arranged on one side / below the transport path, whereby (in relation to the transport path) opposite the leading transport means / above the transport path - at least immediately before the acceleration device - there is no pressure element (such as an opposing conveyor belt / transport roller) that presses the electrode element, in particular at the time of acceleration by means of the acceleration device, against the one-sided leading transport means. Due to the unfixed or jam-free transport By means of the preceding transport means, a gentle acceleration / acceleration with only minimal mechanical stress on the flat electrode elements is achieved.
- leading transport means is designed to transport the flat electrode elements unfixed or with low static friction, it is possible without any problems for the distance between a last engagement point of the leading transport means and a first engagement point of the following transport means or the distance between a last engagement point of the leading transport means and the first engagement point of the acceleration device along the transport path of the flat electrode elements to be selected to be smaller than the length of the flat electrode elements along the transport path.
- the transport rollers of the transport roller pair each have an uneven radius which increases along the direction of rotation of the respective transport roller, once or more than once, from a first roller radius continuously along a ramp to a larger second roller radius (then possibly remains constant and then abruptly or continuously returns to the first roller radius).
- the first roller radius corresponds to the first transport speed of the flat electrode elements and the second roller radius to the second transport speed of the flat electrode elements.
- the transport rollers of the transport roller pair are rotated, for example, at a constant angular speed which is selected such that the transport rollers in the area of the first roller radius provide the first transport speed of the flat electrode elements and the transport rollers in the area of the second roller radius provide the second transport speed of the flat electrode elements.
- the distance enlarging device is designed to modulate the angular velocity of the transport rollers of the transport roller pair in order to accelerate the electrode elements.
- the angular velocity of one or more upper and/or one or more lower transport rollers of the distance enlarging device is modulated such that the transport speed of the respective electrode element is changed from the first to the second transport speed by the action of the transport rollers.
- the angular velocity of the transport rollers of the transport roller pair is modulated such that the path speed of the transport rollers is varied periodically, in particular between exactly or approximately the first transport speed and exactly or approximately the second transport speed of the flat electrode elements.
- the transport rollers of the transport roller pair preferably each have a uniform radius.
- the path speed of the transport rollers is increased, preferably continuously, from the first transport speed to the second transport speed of the flat electrode elements and then reduced again to the first transport speed in order to be ready to accelerate the next electrode element.
- the modulation of the angular velocity is achieved in that the transport roller pair is driven via at least one non-circular gear with a (uniformly running) drive, wherein the modulation of the angular velocity is achieved, for example, by a non-concentric transmission coupling between the drive and the transport roller pair.
- the modulation of the angular velocity is achieved by one or both transport rollers of the transport roller pair being driven by means of a modulatable rotary drive, e.g. by means of a motor with variable speed.
- the time of the modulation is preferably controlled as a function of the time of arrival of the electrode element to be accelerated at the transition between the leading and the following transport means, in particular by means of at least one sensor (e.g. a light barrier) which detects the arrival of the electrode element to be accelerated at the transition.
- the sensor is preferably positioned at the transition in such a way that it registers the front edge of the respective flat electrode element when it is just leaving or has left the engagement point of the leading transport means.
- the sensor preferably detects the front edge between the last engagement point of the leading transport means and the clamping point of the transport roller pair.
- the acceleration device has a suction conveyor belt arranged above the transport path of the flat electrode elements, which is designed to lift an electrode element, which is transported to the transition at the first transport speed by the preceding transport means, from the preceding transport means by suction, to accelerate it during and/or during the suction, in particular from the first to the second or an intermediate transport speed, and to deposit it on the subsequent transport means after acceleration, in particular when it has accelerated the electrode element to the second or intermediate transport speed.
- the suction conveyor belt can overlap with the preceding and/or subsequent transport means along the transport path of the electrode elements.
- the second transport means or the transport roller pair or the suction conveyor belt can briefly achieve an even higher transport speed for the relevant flat electrode element(s). than for the other flat electrode elements (which do not require a stronger acceleration and experience the normally increased transport speed). For an individually weaker acceleration of one or more flat electrode elements, a less strongly increased transport speed is provided accordingly.
- the flat electrode elements can also be sorted, e.g. before they are stacked.
- the device has a sensor device for this purpose, which comprises one or more sensors designed to detect measurement signals from the flat electrode elements.
- the sensor device is arranged along the transport path of the electrode elements in front of a sorting device. The detection preferably takes place while the flat electrode elements are transported past the sensor device.
- the device then also comprises an evaluation device, which is designed to test the flat electrode elements based on the measurement signal detected for the respective flat electrode element using at least one test criterion, e.g. with regard to the quality of the electrode element.
- the test can comprise an optical test and/or an electrical test of the electrode elements.
- the evaluation device is designed to generate a test result when testing the respective flat electrode element, which indicates whether the respective flat electrode element meets the at least one test criterion or not.
- the device designed to sort the electrode elements also has a sorting device arranged along the transport path after the sensor device, which is designed to sort the flat electrode elements depending on the respective test result.
- the sorting device is designed in particular to sort out those flat electrode elements from the stream for which the respective test result indicates that they do not meet the at least one test criterion, and to leave the other planar electrode elements (those planar electrode elements that meet the at least one test criterion) in the stream of planar electrode elements (which is transported, for example, to the stacking device).
- the transport device is designed to transport the flat electrode elements one after the other along the transport path to the sensor device, then to the sorting device and, if necessary, then to a stacking device.
- the sorting device has at least one switch that is designed to selectively sort out individual flat electrode elements from the stream.
- the transport path of the flat electrode elements between the sensor device and the sorting device has an evaluation section, wherein the evaluation device is designed to carry out the testing of the flat electrode elements at least partially while they are being transported along the evaluation section.
- the distance enlarging device is arranged in front of the sorting device, viewed along the transport path of the flat electrode elements.
- the distance enlarging device can be arranged along the transport path of the flat electrode elements directly in front of the sorting device.
- a transport section for the flat electrode elements and/or the sensor device and/or another device can be present along the transport path of the flat electrode elements between the distance enlarging device and the sorting device. If the distance enlarging device is arranged in front of the sorting device, this has the advantage that even at increased transport speeds, a reliable sorting out or branching off of an individual electrode element into another transport branch is possible, since the sorting device, e.g. its switch, can exercise mechanical access to only a specific one of the successive electrode elements more reliably, without to impair the passing (non-sorting) of the subsequent or previous electrode element.
- the distance enlarging device is arranged along the transport path of the flat electrode elements in front of the sensor device (immediately in front of this or with a section in between). This increases the distance between the electrode elements even before the measurement signals are recorded. The increased distance results in a more reliable separation of the measurement signals of successive flat electrode elements.
- the distance enlarging device can be arranged along the transport path of the flat electrode elements or after the sensor device, in which case it is preferably arranged between the sensor device and the sorting device.
- the distance enlarging device can also be arranged after the sorting device, e.g. between the sorting device and the stacking device.
- the device preferably has a control device which is designed to control the transport device for transporting the flat electrode elements and the sorting device for sorting out individual flat electrode elements, e.g. switching the switch to sort out individual flat electrode elements if necessary.
- the control device can also control the distance enlarging device or acceleration device for increasing the distance between the flat electrode elements, e.g. their timing, e.g. depending on the time of arrival of the respective flat electrode element or its front edge at the distance enlarging device or depending on the time of arrival at the transition between the preceding and following transport means.
- the distance enlarging device or acceleration device can also run permanently, without the need for individual control for the individual flat electrode elements.
- the invention also relates to a method for transporting and, if necessary, stacking flat electrode elements, in particular with the aid of the device described above, from a stream of flat electrode elements which has a large number of flat electrode elements.
- the flat electrode elements of the stream were separated from one or the same material web by a separating device in a separating process, e.g. in a device upstream of the device, wherein at least some successive flat electrode elements were separated from one and the same material web.
- the electrode elements have a separation distance from one another which the flat electrode elements obtained during the separation process carried out on the material web by the separating device.
- the current of the flat electrode elements is generated by means of the following steps:
- the separation distance corresponds in particular to the width of a separation line along which the flat electrode elements are separated from the material web during the separating process. This is usually less than 5 mm and can even be less than 0.1 mm.
- the flat electrode elements of the current are transported along a transport path by means of at least one transport device transported one after the other to a distance enlarging device which increases the distance between the flat electrode elements by accelerating the flat electrode elements, in particular from the separation distance to a processing distance.
- the flat electrode elements can be transported to different destinations, e.g. into different transport branches into which the transport path of the flat electrode elements branches after the spacing increase device. For example, one or more of the flat electrode elements can be more easily sorted out from the stream of flat electrode elements.
- the electrode elements can be transported to a stacking device which is designed to stack the flat electrode elements.
- the stacking device has, for example, at least one rotatable stacker wheel with several stacker wheel compartments, each of which is designed to accommodate a flat electrode element.
- the flat electrode elements are transported, in particular by means of the transport device, to a spacing enlargement device which increases the spacing of the flat electrode elements by accelerating the flat electrode elements, in particular from the separation distance to a processing distance. This is carried out, for example, by the stacking device before stacking.
- the spacing enlargement device is arranged - viewed along the transport path - in front of the stacking device or in front of the stacking wheel.
- the processing distance that the flat electrode elements receive from the spacing enlargement device is greater than the separation distance of the flat electrode elements that the flat electrode elements received during the separation process carried out by the separation device on the material web.
- the stacking device has, for example, at least one rotatable stacker wheel with several stacker wheel compartments, each of which is designed to accommodate a flat electrode element. Stacking using the stacker wheel includes, for example, the following steps:
- the electrode elements can be transported along the transport path one after the other to a sensor device, to a sorting device and then, if present, to the above-mentioned stacking device, wherein the following steps are carried out:
- the sorting device sorts out from the stream those flat electrode elements for which the test results indicate that they do not meet the at least one test criterion, and leaves the other flat electrode elements (those flat electrode elements that meet the at least one test criterion) in the stream of flat electrode elements,
- the stacking device arranged after the sorting device, which is designed to stack the flat electrode elements in order to produce an electrode stack with the flat electrode elements (and possibly further elements).
- the flat electrode elements are transported to the spacing enlargement device before stacking by the stacking device, which increases the spacing of the flat electrode elements, in particular from the separation distance to the processing distance.
- the flat electrode elements are transported to the spacing enlargement device before sorting by the sorting device and particularly preferably also before testing by the testing device.
- Fig. la A first embodiment of a device for transporting and stacking flat electrode elements with a distance enlarging device
- Fig. lb schematically shows the separation of the individual electrode elements from a material web
- Fig. 2a, b a first and second embodiment of a distance enlarging device
- Fig. 3 shows a second embodiment of a device for transporting and possibly stacking flat electrode elements with a distance enlarging device, a sensor device and a sorting device,
- FIG. 4 overall principle of a third, fourth and sixth embodiment of the distance enlarging device
- Fig. 5a, b, c a third embodiment of a distance enlarging device
- Fig. 6a, b a fourth embodiment of a distance enlarging device
- Fig. 7 shows a fifth embodiment of a distance enlarging device
- Fig. 8 shows a sixth embodiment of a distance enlarging device.
- Figure 1 shows a first embodiment of a device 5 for transporting and stacking flat electrode elements.
- the device 5 is preceded by a manufacturing device 100 for flat electrode elements 1, which generates a stream of flat electrode elements 1 that are transported from the manufacturing device 100 to the device 5 for stacking the electrode elements.
- the flat electrode elements can be fuel cells or battery cells or components thereof that are used to manufacture them.
- the manufacturing device 100 uses a continuous material web
- the material web can comprise one or more layers, eg at least one separator layer on which one or more cathode layers and/or anode layers are applied, eg alternately. For example, several cathodes and anodes are separated from one another by separator layers.
- the material web can, for example, have the layer sequence anode-separator-cathode-separator.
- the material web 101 is transported to a separating device 102, which separates the individual flat electrode elements 1 from the material web 101, e.g. by cutting or punching or lasering.
- the flat electrode elements 1 are each spaced apart from one another by a separation distance a, which is only determined by the separating process.
- the separation distance a corresponds to the width of a separation line (see Fig. 1b) along which the flat electrode elements are separated from the material web during the separating process.
- the separation distance a can be given, for example, by the width of the separating tool used in the separating process and is usually less than 5 mm. In the case of a laser cut or shearing, it is, for example, ⁇ 0.1 mm.
- the stream of flat electrode elements provided by the manufacturing device 100 therefore comprises a plurality of flat electrode elements 1 which have been separated from the same material web 101.
- the flat electrode elements are individual anodes, individual cathodes, anode-separator combinations or cathode-separator combinations, e.g. half cells, or anode-separator-cathode-separator combinations, e.g. monocells.
- the stream of flat electrode elements 1 is transported by means of a transport device along a transport path 10 to a stacking device 17.
- the transport device has, for example, several Transport rollers 3 and/or opposing conveyor belts which rotate around rollers and between which the flat electrode elements are clamped and transported.
- the stacking device 17 has a stacker wheel 7 that can be rotated about a stacker wheel axis and has several stacker wheel compartments that are each designed to accommodate a flat electrode element.
- the stacker wheel 7 has several stacker wheel fingers distributed around the circumference of the stacker wheel, between each of which a compartment is formed to accommodate an electrode element 1. It is rotated about its axis by means of a motor in such a way that an electrode element 1 is inserted into a compartment of the respective stacker wheel 7 by means of the transport device.
- the electrode element 1 accommodated in the respective compartment can be stripped out of the stacker wheel 7 by means of a stripper 4 in order to place it on a stack 2.
- the stacker wheel fingers and compartments run spirally around the axis of rotation, but can alternatively also be straight, e.g. radial, and possibly have a larger compartment width than shown so that the electrode elements 1 are not bent by the shape of the compartment.
- a distance enlarging device 12 is arranged along the transport path 10 in front of the stacking device 17, which is designed to increase the distance of the or all flat electrode elements from the separation distance a, which was created by separating from the material web, to a processing distance A that is greater than the separation distance a.
- the processing distance A is at least 20 mm.
- the distance enlarging device 12 is arranged, for example, in a module 13 of the device.
- the increase in distance between two consecutive electrode elements 1 is carried out while the respective two flat electrode elements are transported through or past the distance enlarging device 12.
- the leading electrode element 1 is accelerated relative to the electrode element 1' following it in the distance enlarging device 12.
- the distance enlarging device 12 preferably has at least one leading and at least one following transport means along the transport path 10, wherein the following transport means provides a higher transport speed for the flat electrode elements transported by it than the leading transport means.
- FIG. 2a shows a first embodiment of the distance enlarging device 12.
- the stream of flat electrode elements 1 arrives, for example, in an input area 11, from which it is transported to the distance enlarging device 12 and then to the stacking device 17.
- a conveyor belt 21 is used as the leading transport means and a conveyor belt pair 23, 24 is used as the following transport means.
- the conveyor belts 21 and 23, 24 run at a constant speed, with the following conveyor belt pair 23, 24 running faster than the preceding conveyor belt 21.
- the flat electrode elements 1 At the transition between the slower conveyor belt 21 and the faster conveyor belt pair 23, 24, the flat electrode elements 1, as soon as they come into mechanical engagement with the faster conveyor belt pair 23, 24, are gripped by means of friction and accelerated abruptly and are moved further in the direction of Stacking device 17. Due to the acceleration of the first, leading electrode element 1, the distance to the second, following electrode element 1' increases to a processing distance A, see Fig. 2a.
- the conveyor belt 21 transports the flat electrode elements without clamping, ie without an opposing pressure element, so that the electrode elements do not have to be accelerated by means of the conveyor belt pair 23, 24 against a strong frictional force (associated with the clamping).
- Fig. 2b shows a modification of the first embodiment in which the conveyor belt 21 is spaced from the conveyor belt pair 23, 24 by more than the length of the electrode element so that the respective flat electrode element is no longer braked by the frictional force of the conveyor belt 21 at the time of acceleration.
- a transport roller 3 is arranged between them, which is mounted freely in order to facilitate acceleration by means of the conveyor belt pair 23, 24.
- transport rollers can also be used in the embodiment of Fig. 2a, 2b.
- Figure 3 shows a second embodiment of a device 5 for transporting electrode elements.
- the device 5 has, along the transport path after an entrance area 11 and after a distance enlarging device 12, a sensor device 14 with one or more sensors that record measurement signals of the flat electrode elements, e.g. for their quality control. For example, an image and possibly electrical signals of the electrode elements are recorded and evaluated.
- An evaluation device 15 checks the flat electrode elements based on the recorded measurement signals using at least one test criterion and generates a test result for the respective flat electrode element, which indicates whether the respective flat electrode element meets the at least one test criterion or not.
- the flat electrode elements 1 are transported further to a sorting device 16, which along the transport path after the Sensor device is arranged and is designed to sort the flat electrode elements depending on the respective test result.
- the sorting device has a switch 61 which is designed to selectively sort out individual flat electrode elements from the stream.
- An evaluation section 19 is located between the sensor device 14 and the sorting device 16.
- the evaluation device 15 tests the flat electrode elements as they are transported along the evaluation section 19.
- the flat electrode elements are transported along the transport path by means of the transport devices 3, 23, 24 one after the other to the sensor device 14, the sorting device 16 and then via a switch 71 optionally to the stacking device 17 or past it, e.g. to another device 9 of the apparatus.
- the device 5 also has a control device 18, which receives the respective test result from the evaluation device 15 and controls the sorting device 16 for sorting out individual flat electrode elements depending on the respective test result.
- the control device 18 also controls the transport devices 3, 23, 24 and, if necessary, also the distance enlarging device 12.
- the device 5 of the second embodiment can also be implemented without a stacking device 17, so that the electrode elements not sorted out in the sorting device 16 are transported to the further device 9 of the device.
- the devices 5 of the other embodiments can also be implemented without a stacking device 17 and the electrode elements can be transported to another device instead.
- Figure 4 shows the overall principle of a third, fourth and sixth embodiment of the distance enlarging device 12.
- An acceleration device is additionally arranged on the following transport means 23, 24, which in this case has a rotatable, driven transport roller pair with two transport rollers 25, 26 lying opposite one another. These act mechanically on a flat electrode element 1 transported between them in order to accelerate it and thereby increase the distance to the second electrode element 1' following it.
- transport rollers can also be used in these exemplary embodiments.
- At least one further transport roller 25 is arranged on the shaft of the transport roller 25 and at least one further transport roller 26 is arranged on the shaft of the transport roller 26, which can be identical to the transport rollers 25 and 26, respectively, and are used to accelerate the electrode elements.
- the third, fourth and sixth exemplary embodiments which all use a pair of transport rollers, can also be combined with one another.
- the transport rollers 25, 26 of the third and fourth embodiments can be modulated in their angular velocity according to the sixth embodiment to assist acceleration.
- Figures 5a, b, c show a third embodiment of the distance enlarging device 12, which follows the principle shown in Fig. 4.
- Figures 5a and 5b show the distance enlarging device at two different points in time t1 and t2.
- Figure 5c shows the temporal progression of the angular or path speed of the accelerating transport roller pair 25, 26.
- the transport rollers 25, 26 of the transport roller pair each have a uniform radius.
- the angular speed and thus also the path speed of at least one of the transport rollers 25, 26 of the transport roller pair is modulated by driving the transport rollers with the aid of two non-circular gears 27, 28, which can have an oval or elliptical shape, for example.
- the first gear 27 sits firmly on the shaft. the transport roller 26 and engages a second gear 28 which is located on a drive shaft driven at a constant speed.
- the gear 28 is driven by the drive shaft at a constant angular speed, but due to its shape has an oscillating path speed which it transfers to the gear 27 and thus also to the transport roller 26.
- the direction of rotation of the gears and the transport roller 26 is indicated by arrows in Fig. 5a and 5b.
- the transport roller 25 opposite the speed-modulated transport roller 26 is a freewheel roller.
- a low path speed vl is generated on the transport roller 26 at the first time t1 shown in Fig. 5a and a greater path speed v2 at the second time t2 shown in Fig. 5b.
- an oscillating output is generated via the non-concentric, e.g. elliptical, coupling of the two gears 27, 28.
- the path speed of the transport roller 26 is modulated between the first path speed vl and the second path speed v2, see Fig. 5c.
- the angular position of the gears 27, 28 is selected such that at the coupling point of the two gears a small radius of the gear 28 meets a large radius of the gear 27.
- the modulation of the path speed has an even greater effect on the angular velocity of the gear 27 and the transport roller 26.
- the angular position of the gear 28 can be varied relative to the gear 27.
- at least one further such transport roller 26 is arranged on the shaft of the transport roller 26 and used to accelerate the electrode elements 1.
- a flat electrode element 1, which at time t1 is clamped between the two transport rollers 25, 26, is thus transferred from the first to the second path speed.
- the first path speed vl of the transport roller 26 corresponds, for example, to the transport speed of the transport rollers 3a, which transport the electrode element 1 to the transport rollers 25, 26, and the second path speed v2 of the transport roller 26 corresponds, for example, to the transport speed of the transport rollers 3b, which transport the electrode elements 1 further to the transport rollers 25, 26.
- the transport rollers 3a are driven, but are equipped with a freewheel, which enables the electrode element to be pulled out of its clamp without resistance.
- Figures 6a, b show a fourth embodiment of the distance enlarging device 12, which follows the principle shown in Figure 4.
- Figures 6a and 6b show the distance enlarging device at two different times t1 ( Figure 6a) and t2 ( Figure 6b), wherein in Figure 6b the conveyor belts 21, 23 and conveyor rollers 3a, 3b have been omitted for the sake of simplicity.
- the electrode elements 1 are transported at a distance a on a one-sided conveyor belt 21, see Fig. 6a.
- Two driven transport rollers 3a are arranged above and below the transport path, the path speed of which corresponds to the peripheral speed of the conveyor belt 21.
- the transport rollers 3a are driven, but are equipped with a freewheel that allows the electrode element to be pulled out of its clamp without resistance.
- a drive 29 e.g. belt or gear
- a further transport roller 3b is arranged opposite the conveyor belt 23.
- the radius of the transport rollers 25, 26 increases continuously along their direction of rotation from a first roller radius to a larger second roller radius, so that they have a ramp R along their circumference. At the smaller first roller radius, the transport rollers 25, 26 have the path speed of the conveyor belt 21, and at the larger second roller radius the higher path speed of the conveyor belt 23. If an electrode element 1 is now clamped between the transport rollers 25, 26, it is accelerated due to the roller radius of the transport rollers increasing along the ramp R, see Fig. 6b. This results in a larger distance A between the accelerated and the following electrode element.
- the two shafts of the transport rollers 25, 26 are spring-loaded perpendicular to the transport plane of the electrode elements so that they can avoid the roller radius increasing at the clamping point.
- the ramp R can be designed in such a way that it has a segment corresponding to the increase in the roller radius in which the transport rollers 25, 26 constantly have the larger second roller radius.
- the transport rollers 25, 26 can be equipped with an integrated freewheel which enables the electrode element 1 to be pulled off without resistance by the conveyor belt 23.
- the angular position of the transport rollers 25, 26 is selected so that at the time when the electrode element 1 arrives at the clamping point, the small diameter of the transport rollers 25, 26 is at the clamping point of the electrode element 1.
- the removal of the respective electrode element 1 by the faster conveyor belt 23 takes place, for example, at a time when the larger diameter of the transport rollers 25, 26 is at the clamping point.
- the respective electrode element 1 leaves the engagement of the transport roller pair 25, 26 in the direction of the conveyor belt 23 before it is again comes into engagement with the smaller first roller radius. This can be achieved by selecting a specific phase position for the arrival of the electrode element during the rotation of the transport roller pair 25, 26, in which the end of the ramp R only comes into engagement with the rear area of the respective electrode element.
- a sliding plate G is optionally arranged directly below the transport path 10, which serves to guide the electrode elements while they are accelerated by means of the transport roller pair 25, 26.
- at least one further transport roller 25 of this type is preferably arranged on the shaft of the transport roller 25 and in phase with this, and at least one further transport roller 26 of this type is arranged on the shaft of the transport roller 26 and in phase with this, and used to accelerate the respective electrode element.
- FIG. 7 shows a fifth embodiment of the distance enlarging device 12.
- a suction conveyor belt S is used as an acceleration device between the slower preceding and the faster following transport means - unlike in Fig. 4 - which is arranged in the area of the transition between a preceding conveyor belt 21 and a following conveyor belt 23.
- the suction conveyor belt S overlaps with the first and second conveyor belts 21, 23 along the transport path and runs at a constant speed which is greater than the first transport speed.
- the suction conveyor belt has a large number of small holes along its entire length, through which a suction device (not shown) acts in a limited suction area B, i.e. a suction device which may be arranged there
- the suction can be permanent or only switched on synchronized with the arrival of the respective electrode element.
- the electrode element 1 comes into frictional engagement with the suction conveyor belt S and is transported with it.
- the respective electrode element 1 is accelerated from the first transport speed to the transport speed of the suction conveyor belt S, thus increasing the distance to the following second electrode element 1'.
- the transport speed of the suction conveyor belt S can be the same as the transport speed of the following conveyor belt 23 or between the first transport speed of the preceding conveyor belt 21 and that of the following conveyor belt 23, or even greater than the transport speed of the following conveyor belt 23.
- a further conveyor belt 22 and an additional conveyor belt 24 are arranged opposite and offset from the first conveyor belt.
- Figures 8a, b, c show a sixth embodiment of the distance enlarging device 12, which again follows the principle shown in Figure 4.
- Figure 8a shows the distance enlarging device in a side view and Figure 8b in a top view of the transport plane of the electrode elements 1.
- the arrow indicates the transport direction of the electrode elements 1 along the transport path 10.
- Figure 8c shows the time course of the light barrier signal LS and the time course of the angular or path speed v of the accelerating transport roller pair 25, 26.
- a first transport roller pair 3a, an accelerating transport roller pair 25, 26 and a second transport roller pair 3b are arranged one after the other along the transport path 10 of the electrode elements, see Fig. 8a.
- the first transport roller pair 3a is driven by a motor Ml with a low angular velocity that corresponds to a low transport speed vl of the electrode elements, see Fig. 8b.
- the third transport roller pair is driven by a motor M2 with a higher angular velocity that corresponds to a higher transport speed v2 of the electrode elements.
- the first transport roller pair 3a and/or the third transport roller pair 3b can also be driven by another transport means preceding the first transport roller pair 3a or by another transport means following the third transport roller pair 3b, so that it does not require its own motor Ml or M2.
- One or both transport rollers of the middle transport roller pair 25, 26 are driven by a stepper motor MS, which initially drives it at the angular velocity corresponding to the lower transport speed vl of the first transport roller pair 3a until an electrode element 1 arrives.
- the modulation of the angular velocity of the transport rollers 25, 26 is generated by varying the motor speed of the stepper motor MS coupled to them.
- a light barrier L see Fig. 8a, which registers the arrival of the leading edge of the respective electrode element 1 and reports it to a control device (not shown) of the distance enlargement device 12. If an electrode element 1 is registered by the light barrier L, it is already clamped by the accelerating transport roller pair 25, 26.
- the control device controls the drive of the transport roller pair 25, 26 such that the angular velocity of the transport rollers 25, 26 is increased in order to increase the path speed of the transport rollers 25, 26, starting from the lower first transport speed vl at time t1, up to the higher second transport speed v2 at time t2, cf. Fig. 8c.
- the respective electrode element is accelerated smoothly and continuously from the first transport speed vl of the first transport roller pair 3a to the second transport speed v2 of the second transport roller pair 3b.
- the distance between the electrode element 1 that has just been accelerated and the next electrode element l z that follows it along the transport path is increased from a distance a to a greater distance A.
- the second transport roller pair transports the respective electrode element further at the higher second transport speed v2.
- the control device causes the drive of the transport roller pair 25, 26 to reduce the angular speed of the transport rollers 25, 26 again in response to this, in such a way that the path speed of the transport roller pair 25, 26 is reduced from the second transport speed v2 back to the first transport speed vl, see Fig. 8c.
- This takes place up to a time t4 that lies within the time gap that exists until the next electrode element 1' arrives, so that the next electrode element 1' is again gripped at the first transport speed vl.
- the accelerating transport rollers 25, 26 have a low mass so that they can quickly implement the dynamics of the acceleration.
- the first transport roller pair 3a is driven, but has an integrated freewheel so that the clamping force exerted on the electrode element does not counteract the acceleration by the transport roller pair 25, 26.
- another transport roller 26 of this type is arranged on the shaft of the transport roller 26 and is driven in phase with it.
- another transport roller 25 of this type is arranged on the shaft of the transport roller 25 and is driven in phase with it and is used to accelerate the electrode elements, see Fig. 8b.
- this can also be modulated by means of a sinusoidal or similar course.
- the light barrier L can also be arranged along the transport direction in front of the transport roller pair 25, 26 or in front of their clamping point. This enables earlier acceleration at the time when the front edge of the electrode element 1 reaches the clamping point.
- the start of the acceleration by means of the transport roller pair 25, 26 is then slightly delayed compared to the earlier light barrier signal (at t1) so that the acceleration only begins when or after the front edge arrives at the clamping point.
- the start of the reduction in the transport speed is also delayed accordingly compared to the light barrier signal (at t3).
- the principle of the sixth embodiment can be used to easily achieve a different increase in the distance between electrode elements of different lengths. To do this, the strength or duration of the acceleration is adapted to the length of the electrode element, e.g. so that the front edge distances of the electrode elements of different lengths are the same.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (5) zum Transportieren und ggf. zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen (1) die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente entlang eines Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu transportieren. Die Vorrichtung weist eine Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) auf, die entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente angeordnet ist, z.B. vor einer Stapeleinrichtung (17), und die dazu ausgebildet ist, durch Beschleunigen der flächigen Elektrodenelemente den Abstand (a) der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere auf einen Bearbeitungsabstand (A), zu vergrößern, um den Zugriff auf einzelne der flächigen Elektrodenelemente zu erleichtern.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Transportieren von flächigen Elektrodenelementen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transportieren und ggf. zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen.
Es ist bekannt, flächige Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energiespeichern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brennstoffzellen, zu stapeln. Insbesondere bei der Herstellung von Pouch-Zellen, einer weit verbreiteten Bauform eines Lithium-Ionen- Akkumulators, werden Elektrodenelemente gestapelt. Die kleinste Einheit einer Lithium-Ionen-Zelle besteht üblicherweise aus zwei Elektrodenelementen und einem Separator, der die Elektrodenelemente voneinander trennt. In einer Produktionslinie für elektrochemische Energiespeicher, z.B. für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge, wird eine Vielzahl solcher Einheiten, getrennt von jeweils einem weiteren Separator, in eine Hülle eingebracht, die anschließend mit einem ionenleitfähigen Elektrolyt befüllt und versiegelt wird.
Bekannte Verfahren zum Stapeln der Elektrodenelemente setzen auf einen Greifarm eines Roboters, welcher die Elektrodenelemente greift und platziert. Darüber hinaus wurde vorgeschlagen, für die Stapelbildung ein rotierendes Staplerrad einzusetzen, mit welchem die Elektrodenelemente auf einem Elektrodenstapel abgelegt werden. Die WO 2020/212316 Al beschreibt hierzu ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden für eine Lithium- lonen-Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, bei dem die Anoden und die Kathoden in Fächer eines rotierenden Staplerrads gefördert werden, und die in den Fächern auf genommenen Anoden und Kathoden anhand der Rotation des Staplerrads zu einer Stapelaufnahme gefördert werden.
In einer Herstellvorrichtung für Elektrodenelemente werden diese üblicherweise durch Trennen von einer langen Materialbahn hergestellt und sind dadurch in
einem bei dem Trennvorgang entstandenen geringen Abstand voneinander angeordnet. Dieser Trennabstand liegt üblicherweise im mm-Bereich oder darunter. Aufgrund des geringen Abstands voneinander müssen die Elektrodenelemente mit relativ geringer Transportgeschwindigkeit transportiert werden, damit ein mechanischer Zugriff auf jedes einzelne der flächigen Elektrodenelemente möglich ist, z.B. damit die einzelnen flächigen Elektrodenelemente, zuverlässig voneinander getrennt, in die einzelnen Fächer eines rotierenden Staplerrads eingeführt werden können. Gegebenenfalls kann es sogar erforderlich sein, dass der Transport des jeweiligen flächigen Elektrodenelements vor dem rotierenden Staplerrad verlangsamt oder temporär angehalten werden muss, um die flächigen Elektrodenelemente zuverlässig voneinander getrennt in das Staplerrad einzuführen.
Wenn die flächigen Elektrodenelemente - für das getrennte Einführen in verschiedene Fächer des Staplerrads - mit relativ geringer Transportgeschwindigkeit transportiert werden, hat sich gezeigt, dass die flächigen Elektrodenelemente nicht zuverlässig in das Staplerrad hineintransportiert werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung anzu geben, das/ die es ermöglicht, die einzelnen hintereinander transportierten flächigen Elektrodenelemente während ihres Transports leichter voneinander trennen zu können, die es zum Beispiel erlaubt, die aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente zuverlässig und voneinander getrennt in Fächer eines Stap- lerrads hinein zu transportieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. hn Vorfeld der Erfindung wurde erkannt, dass ein individueller mechanischer Zugriff auf jedes einzelne der hintereinander transportierten flächigen
Elektrodenelemente, z.B. um diese voneinander zu trennen, leichter möglich ist, wenn der Abstand zwischen den einzelnen Elektrodenelementen größer ist.
Die Erfindung schlägt daher vor, den Abstand der hintereinander transportierten bzw. aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente zu vergrößern. Durch den vergrößerten Abstand zwischen den hintereinander transportierten flächigen Elektrodenelementen eines Stroms flächiger Elektrodenelemente ist es leichter möglich, die flächigen Elektrodenelemente während ihres Transports mechanisch voneinander zu trennen. Denn bei vergrößertem Abstand ist es einfacher, auf eines der flächigen Elektrodenelemente des Stroms mechanisch einzuwirken ohne dabei das vorhergehende oder das nachfolgende Elektrodenelement zu beeinflussen. Die flächigen Elektrodenelemente des Stroms können nach der Abstandsvergrößerung je nach Bedarf zu verschiedenen Zielen, z.B. in verschiedene Transportzweige oder in verschiedene Fächer eines Staplerrads, transportiert werden.
Zum Beispiel können die hintereinander transportierten flächigen Elektrodenelemente durch den vergrößerten Abstand leichter sortiert werden, z.B. in verschiedene Transportzweige, in die sich der Transportweg der flächigen Elektrodenelemente nach der Abstandsvergrößerungseinrichtungen verzweigt. Zum Beispiel können so eines oder mehrere der flächigen Elektrodenelemente leichter aus dem Strom flächiger Elektrodenelemente aussortiert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Transporteinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente entlang eines Transportwegs einzeln zu transportieren, und eine Abstandsvergrößerungseinrichtung zum Vergrößern ihres Abstands voneinander. Die flächigen Elektrodenelemente werden durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung beschleunigt, d.h. die Transportgeschwindigkeit, die die flächigen Elektrodenelemente nach der Abstandsvergrößerungseinrichtung haben, ist erhöht im Vergleich zu der Transportgeschwindigkeit, die die flächigen Elektrodenelemente vor der
Abstands Vergrößerungseinrichtung haben. Im Vergleich zu einer Abstandsvergrößerung durch zeitweises Abbremsen des Stroms, z.B. durch Verzögern des nachfolgenden flächigen Elektrodenelements oder durch Stop-and-go-Betrieb der Transporteinrichtung, hat die beschleunigende Abstandsvergrößerung den Vorteil, dass dadurch eine bremsende Rückwirkung auf die der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgelagerten Herstellvorrichtung für Elektrodenelemente, die die Elektrodenelemente zur Verfügung stellt, vermieden wird.
Insbesondere schlägt die Erfindung vor, den Abstand der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente vor einem Stapeln der flächigen Elektrodenelemente bzw. vor einem zum Stapeln verwendeten Staplerrad zu vergrößern. Durch den vergrößerten Abstand können die einzelnen flächigen Elektrodenelemente dann leichter, voneinander getrennt, in verschiedene Fächer des Stapler- rads transportiert werden. Der vergrößerte Abstand sorgt dafür, dass - auch bei der erhöhten Transportgeschwindigkeit zwischen den aufeinander folgenden Elektrodenelementen - ein ausreichend großes Zeitfenster für das getrennte Einführen der aufeinander folgenden Elektrodenelemente in die verschiedenen Fächer des Staplerrads zur Verfügung steht. hn Vorfeld der Erfindung wurde außerdem erkannt, dass das Einführen der flächigen Elektrodenelemente in das Staplerrad zuverlässiger funktioniert, wenn diese mit einer größeren kinetischen Energie in das Staplerrad eingeführt werden. Die durch das Beschleunigen erhöhte Transportgeschwindigkeit erlaubt ein zuverlässigeres Hineintransportieren der Elektrodenelemente in das Staplerrad. Denn die flächigen Elektrodenelemente haben dann eine größere kinetische Energie, d.h. ausreichend Schwung, dass sie aus der Transporteinrichtung, die die Elektrodenelemente zum Staplerrad hin transportiert, in das Staplerrad hinein rutschen. Im Vergleich zur kinetischen Energie der flächigen Elektrodenelemente spielt deren Gewichtskraft bzw. Reibung dann eine geringere Rolle, d.h. wirkt
sich weniger störend auf die Bewegung der flächigen Elektrodenelemente bei deren Hineinrutschen in das Staplerrad aus.
Vorzugsweise wird die Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf eine größere Transportgeschwindigkeit vergrößert, die größer ist als am Eingang der Vorrichtung. Zum Beispiel wird diese größere Transportgeschwindigkeit bis zur Stapeleinrichtung und dem Hineintransportieren des jeweiligen Elektrodenelements in das Staplerrad beibehalten. Insbesondere ist die Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente beim Hineintransportieren in das Staplerrad, bevorzugt mindestens einen Faktor 1,1, besonders bevorzugt mindestens einen Faktor 1,5, größer als die Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente am Ausgang derjenigen Maschine, die der erfindungs gern äßen Vorrichtung vorgelagert ist, z.B. am Ausgang der Herstellvorrichtung für Elektrodenelemente, die in einer Produktionsanlage für Elektrodenstapel der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgelagert ist. Beispielsweise beträgt die Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente beim Hineintransportieren in das Staplerrad mindestens 0,3 m/s, vorzugsweise mindestens 1 m/s.
Durch die Abstandsvergrößerung vergrößert sich auch der Vorderkanten-Vorderkanten- Abstand der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente. Vorzugsweise entspricht die Erhöhung des Vorder kanten-Vorder kanten- Abstands der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente etwa der Erhöhung der Transportgeschwindigkeit, so dass die Transportrate (Anzahl der Elektrodenelemente/ Sekunde) gleich bleibt wie vor der Abstandsvergrößerung, z.B. gleich zu der der Elektrodenelement- Ausgaberate der der in der Produktionsanlage der erfindungs gemäßen Vorrichtung vorgelagerten Maschine. hn Folgenden wird unter dem Begriff flächiges Elektrodenelement ein Elektrodenelement verstanden, das im Vergleich zu seiner Dicke eine viel größere Fläche
aufweist, z.B. dessen Länge und Breite mindestens die lOfache Dicke betragen. Zur Vereinfachung wurde oben und im Folgenden manchmal der Begriff Elektrodenelement statt flächiges Elektrodenelement verwendet, wobei aber stets ein flächiges Elektrodenelement gemeint ist. Die flächigen Elektrodenelemente sind z.B. Monozellen, Anoden, Kathoden, Separatoren, Anode-Separator-Kombinationen, Kathode-Separator-Kombination oder Anode-Separator-Kathode-Separator- Kombinationen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen eines Stroms von flächigen Elektrodenelemente ausgebildet sein, der eine Vielzahl flächiger Elektrodenelemente aufweist. Die oder zumindest einige aufeinander folgende flächige Elektrodenelemente des Stroms stammen insbesondere von ein und derselben Materialbahn bzw. wurden in einem Trennvorgang durch eine Trennvorrichtung von ein und derselben Materialbahn getrennt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann hierzu eine Stapeleinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelementen zu stapeln, und die mindestens ein rotierbares Staplerrad mit mehreren Staplerradfächern aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements ausgebildet sind. Außerdem kann die Transporteinrichtung der Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs einzeln nacheinander zu der Stapeleinrichtung und bzw. in das Staplerrad hinein zu transportieren. Auf diese Weise kann ein Elektrodenstapel mit flächigen Elektrodenelementen hergestellt werden, z.B. eines elektrochemischen Energiespeichers oder eines Energieum Wandlers. In dem Elektrodenstapel können gleichartige flächige Elektrodenelemente, aber auch verschiedene flächige Elektrodenelemente gestapelt sein.
Die Abstandsvergrößerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, den Abstand der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere auf einen Bearbeitungsabstand, zu
vergrößern. Der Bearbeitungsabstand, auf den der Abstand der flächigen Elektrodenelemente durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung vergrößert wird, beträgt insbesondere mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, besonders bevorzugt mindestens 20 mm. Beispielsweise ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente vor der Stapeleinrichtung angeordnet. Die Vorrichtung kann auch mehrere gleiche oder unterschiedliche der Abstandsvergrößerungseinrichtungen aufweisen, z.B. um größere Bearbeitungsabstände zu erreichen.
Die Abstandsvergrößerungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern. Beispielsweise ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung dazu ausgebildet, die Vergrößerung des Abstands bzw. das Beschleunigen durch gezielte mechanische Einwirkung auf das jeweilige flächige Elektrodenelement durchzuführen.
Beim Transportieren zu der Abstandsvergrößerungseinrichtung hin weisen die flächigen Elektrodenelemente jeweils einen Trennabstand voneinander auf, der durch das Trennen der einzelnen flächigen Elektrodenelemente von der Materialbahn entstanden ist. Durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung erhalten die flächigen Elektrodenelemente jeweils einen ausreichend großen Abstand bzw. Bearbeitungs abstand voneinander, der größer ist als der Trennabstand der flächigen Elektrodenelemente, um den die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang von einer Materialbahn beabstandet wurden.
Unter dem Abstand der flächigen Elektrodenelemente wird der Abstand verstanden, den jeweils zwei (in dem Strom) aufeinander folgende Elektrodenelemente voneinander haben, insbesondere der Abstand zwischen der Rückkante jeweils eines vorauslaufenden flächigen Elektrodenelements und der Vorderkante eines dem vorauslaufenden flächigen Elektrodenelementes jeweils unmittelbar folgenden nachfolgenden flächigen Elektrodenelements. Es wird angenommen, dass
alle oder zumindest einer Vielzahl der flächigen Elektrodenelemente des Stroms dieselbe oder näherungsweise dieselbe Länge aufweisen. Daher wird mit dem Abstand, wie hier definiert, in der Regel auch der Vorderkantenabstand zwischen den beiden Vorderkanten der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente vergrößert, der für das richtige Einführen der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente in die einzelnen Fächer des Staplerrads wichtig ist.
Vorzugsweise vergrößert die Abstands Vergrößerungseinrichtung die Abstände der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente derart, dass, nach Durchlaufen der Abstandsvergrößerungseinrichtung, der Bearbeitungsabstand zwischen den aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelementen für alle oder zumindest eine Vielzahl aufeinander folgender flächiger Elektrodenelemente (des Stroms), zumindest näherungsweise gleich ist. Dadurch kann eine gleichmäßig hohe Stapelqualität des aus diesen flächigen Elektrodenelementen durch das Staplerrad erzeugten Elektrodenstapels erreicht werden. Da dadurch in der Regel auch der Vorderkantenabstand zwischen den Vorderkanten der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente zumindest näherungsweise gleich ist, wird ein gleichmäßiges Hineintransportieren der Elektrodenelemente in das rotierende Staplerrad erreicht, was die Stapelqualität weiter verbessert.
Die Abstandsvergrößerungseinrichtung bzw. eine Steuereinrichtung der Abstandsvergrößerungseinrichtung kann aber auch dazu ausgebildet sein, unterschiedliche Bearbeitungsabstände zwischen den Elektrodenelementen zu erzeugen. So kann z.B. der Bearbeitungsabstand von Elektrodenelementen geringer Qualität größer gewählt werden als von Elektrodenelementen höherer Qualität. Dies hat den Vorteil, dass Elektrodenelemente geringerer Qualität mit größerer Zuverlässigkeit gestapelt oder aussortiert werden können. Um unterschiedliche Bearbeitungsabstände in Abhängigkeit der Qualität zu erzeugen, kann eine Information über die Qualität der Elektrodenelemente - die für mehrere Elektrodenelemente oder individuell für jedes Elektrodenelement gilt - an die
Steuereinrichtung der Abstandsvergrößerungseinrichtung von extern oder von einer (entlang des Transportwegs vor der Abstandsvergrößerungseinrichtung angeordneten) Sensoreinrichtung der Vorrichtung übermittelt werden, die einen oder mehrere Sensoren umfasst, die zum Erfassen von Messsignalen der flächigen Elektrodenelemente ausgebildet ist und daraus eine Information über die Qualität der Elektrodenelemente ableitet.
Für den Fall, dass die flächigen Elektrodenelemente tatsächlich unterschiedliche Längen aufweisen sollten, kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung auch dazu ausgebildet sein, unterschiedliche Bearbeitungsabstände zwischen den Elektrodenelementen (zwischen Rückkante und Vorderkante) zu erzeugen, bevorzugt derart, dass die Vorder kanten- Abstände der zwischen den aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelementen für alle oder zumindest eine Vielzahl aufeinander folgender flächiger Elektrodenelemente (des Stroms), zumindest näherungsweise gleich sind.
Für den Fall, dass die Vorderkanten der flächigen Elektrodenelemente zu unterschiedlichen Zeitpunkten an der Abstandsvergrößerungseinrichtung ankommen, kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung auch dazu ausgebildet sein, die Bearbeitungsabstände zwischen den Elektrodenelementen (zwischen Rückkante und Vorderkante) derart anzupassen, dass die Vorder kanten- Abstände der zwischen den aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelementen für alle oder zumindest eine Vielzahl der hintereinander transportierten flächigen Elektrodenelemente, zumindest näherungsweise gleich sind. Auf diese Weise können Abstandskorrekturen durchgeführt werden.
Die Transporteinrichtung der Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die flächigen Elektrodenelemente mit einer so großen Transportgeschwindigkeit in das (rotierende) Staplerrad hinein zu transportieren, dass die kinetische Energie des jeweiligen flächigen Elektrodenelements dazu ausreicht, dass es aus der
Transporteinrichtung heraus in ein Staplerradfach des Staplerrads, hinein rutscht. Bevorzugt rutschen die flächigen Elektrodenelemente dabei mindestens so weit in das jeweilige Staplerradfach des Staplerrads hinein, dass der Schwerpunkt bzw. mindestens die Hälfte der Länge der jeweiligen flächigen Elektrodenelements in dem jeweiligen Staplerradfach enthalten ist.
Das rotierbare Staplerrad wird beim Betrieb der Vorrichtung, vorzugsweise mit gleichmäßiger Rotationsgeschwindigkeit, um eine Staplerradachse rotiert. Über seinen Umfang verteilt weist das Staplerrad mehrere Staplerradfinger auf, zwischen denen jeweils das Fach zur Aufnahme eines Elektrodenelements gebildet ist. Die Stapeleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die in den Fächern des Staplerrads aufgenommenen Elektrodenelemente aus dem jeweiligen Fach des Staplerrads auszustreifen, während das Staplerrad um seine Staplerradachse rotiert, wobei die Elektrodenelemente durch das Ausstreifen auf einen ein Aufnahmeboden abgelegt werden, auf dem der Elektrodenstapel gebildet wird. Hierzu kann die Stapeleinrichtung einen Ausstreifer aufweisen, der dazu ausgebildet ist, die in den Fächern des Staplerrads aufgenommenen Elektrodenelemente aus dem jeweiligen Fach auszustreifen, wenn das Staplerrad um seine Staplerradachse rotiert, wobei die Elektrodenelemente durch das Ausstreifen auf den Elektrodenstapel abgelegt werden. Alternativ kann das Ausstreifen aus dem Staplerrad auch ohne Ausstreifer, z.B. mittels Schwerkraft erfolgen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ggf. auch eine Stapelaufnahme auf, die zur Aufnahme des Elektrodenstapels ausgebildet ist.
Das Staplerrad weist (z.B. einen oder mehrere scheibenartige) um die Staplerradachse rotierbaren Staplerradkörper auf, über dessen Umfang verteilt die Staplerradfinger angeordnet sind, wobei die Staplerradfinger jeweils am radialen äußeren Ende des Staplerradkörpers ausgebildet sind. Die Fächer des Staplerrads sind jeweils durch zwei Staplerradfinger begrenzt. Die Staplerradfinger können so gestaltet sein, dass die Fächer bogenförmig sind, z.B. spiralförmig, oder eine gerade
Form aufweisen, z.B. schlitzartig sind. Vorzugsweise weist die Vorrichtung zwei oder mehrere gleichartige Staplerradkörper auf derselben Rotationsachse auf, die axial zueinander versetzt sind und z.B. synchron zueinander rotieren.
Es können auch zwei oder mehr als zwei Transporteinrichtungen pro Staplerrad verwendet werden, die an verschiedenen Winkelpositionen mit dem Staplerrad der Stapeleinrichtung verbunden sind. Zum Beispiel können Kathoden und Anoden so voneinander getrennt demselben Staplerrad zugeführt werden, wobei in den Fächern des Staplerrads abwechselnd die von den verschiedenen Transporteinrichtungen herantransportierten Elektrodenelemente (z.B. Kathoden und Anoden) landen und auf demselben Elektrodenstapel abgelegt werden.
Insbesondere ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung dazu ausgebildet, das Vergrößern des Abstands der bzw. jeweils zweier aufeinander folgender Elektrodenelemente durchzuführen, während die bzw. die jeweiligen zwei aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung hindurch oder an dieser vorbei transportiert werden. Dabei kann das Transportieren der flächigen Elektrodenelemente zumindest teilweise mittels der Abstandsvergrößerungseinrichtung erfolgen.
Die Abstandsvergrößerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, den Abstand der flächigen Elektrodenelemente durch mechanisches Einwirken auf die, insbesondere auf jedes der einzeln nacheinander transportierten, flächigen Elektrodenelemente zu vergrößern.
Bevorzugt ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung dazu ausgebildet, jeweils ein erstes flächiges Elektrodenelement, insbesondere jedes erste flächige Elektrodenelement, das stromabwärts zu einem diesem unmittelbar nachfolgenden zweiten flächigen Elektrodenelement entlang des Transportwegs transportiert
wird, relativ zu dem zweiten flächigen Elektrodenelement zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern.
Falls die flächigen Elektrodenelemente mit schwankendem Abstand voneinander an der Abstandsvergrößerungseinrichtung ankommen, kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung, insbesondere deren Steuereinrichtung und ihre (unten beschriebene) Beschleunigungseinrichtung, dazu ausgebildet sein, die Stärke der Beschleunigung des jeweiligen ersten flächigen Elektrodenelements individuell, z.B. in Abhängigkeit des jeweiligen Abstands des jeweilige ersten von dem jeweiligen zweiten flächigen Elektrodenelement und ggf. auch in Abhängigkeit des jeweiligen Abstands des jeweilige ersten flächigen Elektrodenelements von dem diesem vorauslaufenden flächigen Elektrodenelement, zu steuern. Zum Beispiel beschleunigt die Abstandsvergrößerungseinrichtung bzw. deren Beschleunigungseinrichtung das jeweilige erste Elektrodenelement stärker, wenn dessen Abstand zu dem ihm nachfolgenden zweiten Elektrodenelement geringer ist als ein unterer Grenzabstand und/ oder schwächer, wenn dessen Abstand zu dem ihm nachfolgenden zweiten Elektrodenelement größer ist als ein oberer Grenzabstand. Diese Steuerung der Abstandsvergrößerungseinrichtung (z.B. der Beschleunigungseinrichtung) kann auf Basis eines der Abstandsvergrößerungseinrichtung vorgelagerten Sensors (z.B. Lichtschranke) erfolgen, der den Abstand der aufeinander folgenden flächigen Elektrodenelemente misst. Vorteilhaft kann durch die individuelle Beschleunigung der flächigen Elektrodenelements ein gleichmäßigerer Abstand der flächigen Elektrodenelemente erreicht werden, was eine bessere Stapelqualität des durch das Staplerrad erzeugten Elektrodenstapels bewirkt.
In einigen Ausführungs beispielen weist die Vorrichtung im Bereich der Abstandsvergrößerungseinrichtung, z.B. die Transporteinrichtung oder die Abstandsvergrößerungseinrichtung selbst, entlang des Transportwegs mindestens ein vorauslaufendes und mindestens ein nachfolgendes Transportmittel, die z.B.
jeweils mindestens ein Transportband und/ oder mindestens eine Transportrolle und/ oder mindestens ein Transportrollenpaar oder eine Kombination daraus aufweisen können. Beispielsweise weisen das vorauslaufende und/ oder nachfolgende Transportmittel einander gegenüber liegende (z.B. auf Rollen laufende) Transportbänder oder Transportriemen auf, zwischen denen die Elektrodenelemente beim Transportieren geklemmt werden. Das nachfolgende Transportmittel stellt eine größere Transportgeschwindigkeit für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung als das vorauslaufende Transportmittel. Insbesondere sind das vorauslaufende und das nachfolgende Transportmittel dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente reibschlüssig zu transportieren. Das vorauslaufende Transportmittel stellt z.B. eine erste Transportgeschwindigkeit für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung und das nachfolgendende Transportmittel eine zweite Transportgeschwindigkeit für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung, die größer ist als die erste. Vorzugsweise ist die zweite Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente mindestens einen Faktor 1,1, besonders bevorzugt mindestens einen Faktor 1,5, größer als die erste Transportgeschwindigkeit. Vorzugsweise beträgt die zweite Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente mindestens 0,3 m/s, vorzugsweise mindestens 1 m/ s.
Insbesondere ist das vorauslaufende Transportmittel dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente zu einem Beschleunigungsbereich zu transportieren, in dem das jeweilige erste flächige Elektrodenelement relativ zu dem jeweiligen zweiten flächigen Elektrodenelement beschleunigt wird, und das nachfolgende Transportmittel dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente von dem Beschleunigungsbereich weg, weiter entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente, z.B. in Richtung Stapeleinrichtung bzw. Staplerrad, zu transportieren. Der Beschleunigungsbereich ist zwischen dem vorauslaufenden
und nachfolgenden Transportmittel angeordnet, wobei er ggf. mit diesen überlappen kann.
Durch die Beschleunigung des vorauslaufenden Elektrodenelements vergrößert sich der Abstand zu dem nachfolgenden Elektrodenelement auf den oben genannten Bearbeitungsabstand. Nach der Beschleunigung werden die Elektrodenelemente mit der größeren Transportgeschwindigkeit des nachfolgendenden Transportmittel weiter transportiert. Zum Beispiel werden sie mit dieser größeren Transportgeschwindigkeit durch die gesamte Vorrichtung bis zur Stapeleinrichtung und ggf. in das Staplerrad hinein transportiert.
Vorzugsweise ist der Abstand zwischen einem letzten Eingriffspunkt des voraus- laufenden Transportmittels, z.B. eines ersten Transportrollenpaars, und einem ersten Eingriffspunkt des nachfolgenden Transportmittels, z.B. eines zweiten Transportrollenpaars, entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente gleich oder größer als die Länge der der flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs. Die hat den Vorteil, dass das nachfolgenden Transportmittel erst dann in den Eingriff mit dem jeweiligen flächigen Elektrodenelement kommt, wenn bzw. nachdem dieses den Eingriff des vorauslaufenden Transportmittels gerade verlässt oder bereits verlassen hat. Dies ermöglicht ein schonendes Beschleunigen, da das nachfolgende Transportmittel dann die flächigen Elektrodenelemente nicht entgegen zur Reibungskraft des vorauslaufenden Transportmittels beschleunigen bzw. transportieren muss. Gegebenenfalls können zusätzlich Freilaufrollen zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel verwendet werden, auf denen die Elektrodenelemente transportiert werden, wenn sie weder im Eingriff mit dem vorauslaufenden, noch im Eingriff mit dem nachfolgenden Transportmittel sind.
Der letzte Eingriffspunkt des vorauslaufenden Transportmittels ist dabei diejenige Position entlang des Transportwegs, an der die flächigen
Elektrodenelemente bei ihrer Bewegung entlang des Transportwegs zuletzt im Eingriff des vorauslaufenden Transportmittels sind. Und der erste Eingriffspunkt des nachfolgenden Transportmittels ist diejenige Position entlang des Transportwegs, an der die flächigen Elektrodenelemente bei ihrer Bewegung entlang des Transportwegs zuerst im Eingriff des nachfolgenden Transportmittels sind.
Beispielsweise beträgt der Abstand zwischen einem letzten Eingriffspunkt des vorauslaufenden Transportmittels und einem ersten Eingriffspunkt des nachfolgenden Transportmittels mehr als die Länge der flächigen Elektrodenelemente, z.B. mindestens die l,5fache Länge der flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs. Dann gibt es einen Abschnitt von mindestens der halben Elektrodenelementlänge, in dem diese weder im Eingriff mit dem vorauslaufenden noch im Eingriff mit dem nachfolgenden Transportmittel stehen. Dadurch steht eine Beschleunigungsstrecke zur Verfügung, die ein langsameres und damit noch schonenderes Beschleunigen ermöglicht. Die Beschleunigung in der Beschleunigungsstrecke kann durch eine Beschleunigungseinrichtung durchgeführt werden die an der Beschleunigungsstrecke bzw. im Beschleunigungsbereich bzw. am Übergang zwischen dem vorauslaufenden und nachfolgenden Transportmittel angeordnet ist.
In einigen Ausführungsbeispielen wird das nachfolgende Transportmittel auch zur Beschleunigung des jeweiligen ersten flächigen Elektrodenelements verwendet, wobei keine zusätzliche Beschleunigungseinrichtung verwendet wird.
In bevorzugten Ausführungsbeispielen weist die Abstandsvergrößerungseinrichtung eine im Beschleunigungsbereich bzw. im Bereich des Übergangs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel angeordnete Beschleunigungseinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, das jeweilige erste flächige Elektrodenelement, wenn es sich entlang des Transportwegs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel befindet (und am
Übergang ggf. mittels des vorauslaufenden Transportmittels zu dem nachfolgenden Transportmittel transportiert wird), relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel zu beschleunigen, um den Abstand des jeweiligen ersten flächigen Elektrodenelements relativ zu dem jeweiligen zweiten flächigen Elektrodenelement zu vergrößern. Zum Beispiel kann die Beschleunigungseinrichtung jedem flächigen Elektrodenelement, das am Übergang zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel eintrifft, temporär einen Beschleunigungsimpuls geben, um es von der Geschwindigkeit des vorauslaufenden Transportmittels auf die Geschwindigkeit des nachfolgenden Transportmittels zu beschleunigen. Durch die Beschleunigungseinrichtung wird eine schonendere Beschleunigung der flächigen Elektrodenelemente erreicht als bei einer Beschleunigung allein durch das nachfolgende Transportmittel (ohne zusätzlich dazu vorhandene Beschleunigungseinrichtung) .
Beispielsweise ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung, insbesondere das nachfolgende Transportmittel oder die Beschleunigungseinrichtung der Abstandsvergrößerungseinrichtung, dazu ausgebildet, das jeweilige erste flächige Elektrodenelement relativ zu dem zweiten flächigen Elektrodenelement, durch mechanisches Einwirken auf das jeweilige erste flächige Elektrodenelement zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern. Bevorzugt ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung, insbesondere das nachfolgende Transportmittel oder die Beschleunigungseinrichtung der Abstandsvergrößerungseinrichtung, dazu eingerichtet, das zur Abstandsvergrößerung durchgeführte mechanische Einwirken auf das jeweilige erste Elektrodenelement zu einem Zeitpunkt zu beginnen, zu dem das jeweilige zweite flächige Elektrodenelement (noch) mittels des vorauslaufenden Transportmittels transportiert wird.
Das nachfolgende Transportmittel oder die Beschleunigungseinrichtung, insbesondere ihr mechanisches Einwirken auf das jeweilige erste flächige Elektrodenelement, kann derart gesteuert werden, dass die Stärke der Beschleunigung des
jeweiligen ersten flächigen Elektrodenelements individuell, z.B. in Abhängigkeit des jeweiligen Abstands des jeweilige ersten flächigen Elektrodenelements von dem jeweiligen zweiten Elektrodenelement und ggf. in Abhängigkeit des jeweiligen Abstands des jeweilige ersten flächigen Elektrodenelements von dem diesem vorauslaufenden flächigen Elektrodenelement, eingestellt wird, z.B. wie es oben in Verbindung mit den Grenzabständen beschrieben wurde.
Die Beschleunigungseinrichtung kann dazu eingerichtet sei, das jeweilige flächige Elektrodenelement anzusaugen oder zu klemmen, um die Kraft für das Beschleunigen auf das jeweilige Elektrodenelement zu übertragen.
In einigen Ausführungs beispielen weist die Beschleunigungseinrichtung ein (rotierbares/ rotierendes) Transportrollenpaar auf, das entlang des Transportwegs im Bereich des Übergangs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel angeordnet ist. Das Transportrollenpaar weist mindestens eine über dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnete obere Transportrolle und mindestens eine unter dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnete untere Transportrolle auf, zwischen denen die flächigen Elektrodenelemente geklemmt werden und die auf ein dazwischen transportiertes flächigen Elektrodenelemente mechanisch einwirken, um es zu beschleunigen. Hierzu werden nur eine oder beide dieser Transportrollen mittels eines Antriebs angetrieben.
Um eine Drehung der Elektrodenelemente bei deren Beschleunigung zu verhindern, wird konzentrisch zur oberen Transportrolle (z.B. auf derselben Antriebswelle) und lateral dazu versetzt mindestens eine weitere obere Transportrolle und/ oder konzentrisch zur unteren Transportrolle (z.B. auf derselben Antriebswelle) und lateral dazu versetzt mindestens eine weitere untere Transportrolle angeordnet, die lateral versetztes weiteres Transportrollenpaar bilden, zwischen
dem die Elektrodenelemente ebenfalls geklemmt werden und die Elektrodenelemente in derselben Weise beschleunigen wie das Transportrollenpaar.
Beispielsweise ist der Abstand der Beschleunigungseinrichtung, insbesondere des Transportrollenpaars, von dem vorauslaufenden Transportmittel so groß gewählt, dass das Elektrodenelement erst dann durch die Beschleunigungseinrichtung (z.B. durch die Klemmung zwischen den Transportrollen des Transportrollenpaars) erfasst wird, gleichzeitig wenn oder nachdem das Elektrodenelement aus einer Klemmung des vorauslaufenden Transportmittels abgezogen wird / bereits abgezogen wurde. Falls dieser Abstand größer gewählt wird als die Elektrodenelementlänge, können gegebenenfalls zusätzliche Freilaufrollen zwischen dem vorauslaufenden Transportmittel und der Beschleunigungseinrichtung, insbesondere dem Transportrollenpaar, verwendet werden. Alternativ kann die Beschleunigungseinrichtung das jeweilige Elektrodenelement aber auch bereits erfassen, bevor das Elektrodenelement das vorauslaufende Transportmittel, z. B. dessen Klemmung, verlassen hat.
Üblicherweise würde bei Beschleunigung der flächigen Elektrodenelemente relativ zum vorauslaufenden Transportmittel, wenn das vorauslaufende Transportmittel noch im Eingriff /Reibschluss mit den flächigen Elektrodenelementen steht, die Reibungskraft des vorauslaufenden Transportmittels das flächigen Elektrodenelement der Beschleunigung entgegenwirken und die flächigen Elektrodenelementen mechanisch beanspruchen. Um die mechanische Beanspruchung beim Beschleunigen gering zu halten, kann das vorauslaufende Transportmittel dazu ausgebildet sein, die flächigen Elektrodenelemente derart unfixiert bzw. mit so geringer Haftreibung zu transportieren, dass die flächigen Elektrodenelemente, während sie mit dem vorauslaufenden Transportmittel transportiert werden, relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel beschleunigbar sind, z.B. zum Abrollen auf bzw. Gleiten relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel gebracht werden können, ohne dass sie dabei beschädigt werden. Beispielsweise
ist das vorauslaufende Transportmittel dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente transportieren ohne sie dabei, in Bezug auf ihre Relativbewegung relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel, festzuhalten.
Um die Elektrodenelemente derart unfixiert bzw. mit so geringer Haftreibung bzw. ohne festhalten zu transportieren, kann
- das vorauslaufende Transportmittel eine oder mehrere mit einem integrierten Freilauf versehene Transportrolle/ n oder Transportrollenpaar/ e aufweisen oder
- das vorauslaufende Transportmittel die Elektrodenelemente mittels einer derart gering gewählten Haftreibungskraft transportieren, dass sie relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel beschleunigbar sind bzw. zum Gleiten relativ zu dem vorauslaufenden Transportmittel gebracht werden können, ohne dass sie dabei beschädigt werden, oder
- das vorauslaufende Transportmittel dazu ausgebildet sein, die flächigen Elektrodenelemente klemmfrei zu transportieren, d.h. ohne die flächigen Elektrodenelemente beim Transportieren zu klemmen.
Für ein klemmfreies Transportieren kann das vorauslaufende Transportmittel nur einseitig, z.B. unterhalb, des Transportwegs angeordnet sein. Das heißt, entlang des Transportwegs ist im Bereich des vorauslaufenden Transportmittels nur einseitig / unterhalb des Transportwegs ein Transportmittel angeordnet. Dies kann z.B. ein nur einseitig/ unterhalb des Transportwegs angeordnetes Transportband oder eine oder mehrere nur einseitig/ unterhalb des Transportwegs angeordnete Transportrolle/ n sein, wobei (in Bezug auf den Transportweg) gegenüber zum vorauslaufenden Transportmittel/ oberhalb des Transportwegs - zumindest unmittelbar vor der Beschleunigungseinrichtung - kein Andruckelement (wie etwa ein gegenüberliegendes Transportband/ Transportrolle) vorhanden ist, das das Elektrodenelement, insbesondere zum Zeitpunkt des Beschleunigens mittels der Beschleunigungseinrichtung, an das einseitige vorauslaufende Transportmittel andrückt. Durch das unfixierte bzw. klemmfreie Transportieren
mittels des vorauslaufenden Transportmittels wird eine schonende Beschleunigung / ein Beschleunigen mit nur geringer mechanischer Beanspruchung der flächigen Elektrodenelemente erreicht.
Wenn das vorauslaufende Transportmittel dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente unfixiert bzw. mit geringer Haftreibung zu transportieren, ist es ohne Probleme möglich, dass der Abstand zwischen einem letzten Eingriffspunkt des vorauslaufenden Transportmittels und einem ersten Eingriffspunkt des nachfolgenden Transportmittels oder der Abstand zwischen einem letzten Eingriffspunkt des vorauslaufenden Transportmittels und dem ersten Eingriffspunkt der Beschleunigungseinrichtung entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente kleiner gewählt wird als die Länge der der flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs.
In einem Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung weisen die Transportrollen des Transportrollenpaars jeweils einen ungleichmäßigen Radius auf, der entlang der Rotationsrichtung der jeweiligen Transportrolle, einmal oder mehr als einmal, von einem ersten Rollenradius kontinuierlich entlang einer Rampe zu einem größeren zweiten Rollenradius ansteigt (dann ggf. konstant bleibt und danach abrupt oder kontinuierlich wieder zum ersten Rollenradius zurückkehrt). Der erste Rollenradius entspricht dabei der ersten Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente und der zweite Rollenradius der zweiten Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente. Die Transportrollen des Transportrollenpaars werden z.B. mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit rotiert, die so gewählt ist, dass die Transportrollen im Bereich des erste Rollenradius die erste Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung stellen und die Transportrollen im Bereich des zweiten Rollenradius die zweite Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung stellen.
In anderen Ausführungsbeispielen der Abstandsvergrößerungseinrichtung ist diese dazu ausgebildet, die Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen des Transportrollenpaars zu modulieren, um die Elektrodenelemente zu beschleunigen.. Insbesondere wird die Winkelgeschwindigkeit einer oder mehrerer oberer und/ oder einer oder mehrerer unterer Transportrollen der Abstandsvergrößerungseinrichtung so moduliert, dass die Transportgeschwindigkeit des jeweiligen Elektrodenelements durch Einwirkung der Transportrollen von der ersten auf die zweite Transportgeschwindigkeit verändert wird. Beispielsweise wird die Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen des Transportrollenpaars moduliert, dass die Bahngeschwindigkeit der Transportrollen periodisch, insbesondere zwischen genau oder etwa der ersten Transportgeschwindigkeit und genau oder etwa der zweiten Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente, variiert wird. Dabei weisen die Transportrollen des Transportrollenpaars jeweils vorzugsweise einen gleichmäßigen Radius auf. Die Bahngeschwindigkeit der Transportrollen wird dabei, vorzugsweise kontinuierlich, von der ersten Transportgeschwindigkeit auf die zweite Transportgeschwindigkeit der flächigen Elektrodenelemente erhöht und danach wieder auf die erste Transportgeschwindigkeit reduziert, um zur Beschleunigung des nächste Elektrodenelements bereit zu sein.
In einem dieser Ausführungsbeispiele der Abstandsvergrößerungseinrichtung wird die Modulation der Winkelgeschwindigkeit dadurch erreicht, dass das Transportrollenpaar über mindestens ein nicht-kreisförmiges Zahnrad mit einem (gleichmäßig laufenden) Antrieb angetrieben wird, wobei die Modulation der Winkelgeschwindigkeit z.B. durch eine nicht-konzentrische Übersetzungskopplung zwischen dem Antrieb und dem Transportrollenpaar erreicht wird.
In einem anderen dieser Ausführungsbeispiele der Abstandsvergrößerungseinrichtung wird die Modulation der Winkelgeschwindigkeit dadurch erreicht, dass eine oder beide Transportrollen des Transportrollenpaars mittels eines modulierbaren Rotationsantriebs, z.B. mittels eines Motors mit variabler Drehzahl,
angetrieben werden. Der Zeitpunkt der Modulation wird dabei bevorzugt in Abhängigkeit des Eintreffzeitpunkts des zu beschleunigenden Elektrodenelements am Übergang zwischen dem vor auslauf enden und dem nachfolgenden Transportmittel gesteuert, insbesondere mittels mindestens eines Sensors (z.B. einer Lichtschranke), der das Eintreffen des zu beschleunigenden Elektrodenelements am Übergang detektiert. Vorzugsweise ist der Sensor so am Übergang positioniert, dass er die Vorderkante des jeweiligen flächigen Elektrodenelements registriert, wenn dieses den Eingriff des vorauslaufenden Transportmittels gerade verlässt oder verlassen hat. Der Sensor detektiert die Vorderkante dabei bevorzugt zwischen dem letzten Eingriffspunkt des vorauslaufenden Transportmittels und der Klemmstelle des Transportrollenpaars.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung weist die Beschleunigungseinrichtung ein über dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnetes Saug-Transportband auf, das dazu ausgebildet ist, ein Elektrodenelement, das mit der ersten Transportgeschwindigkeit durch das vorauslaufende Transportmittel zu dem Übergang transportiert wird, durch Ansaugen von dem vorauslaufenden Transportmittel abzuheben, beim und/ oder während des Ansaugens, insbesondere von der ersten auf die zweite oder eine zwischen diesen liegende Transportgeschwindigkeit, zu beschleunigen und nach dem Beschleunigen, insbesondere wenn es das Elektrodenelement auf die zweite oder die dazwischen liegende Transportgeschwindigkeit beschleunigt hat, auf dem nachfolgenden Transportmittel abzulegen. Gegebenenfalls kann das Saug- Transportband entlang des Transportwegs der Elektrodenelemente mit dem vorauslaufenden und/ oder mit dem nachfolgenden Transportmittel überlappen.
Um eines oder mehrere flächige Elektrodenelemente individuell stärker zu beschleunigen als andere, kann das zweite Transportmittel bzw. das Transportrollenpaar bzw. das Saug-Transportband kurzzeitig eine noch weiter erhöhte Transportgeschwindigkeit für das/ die betreffenden flächigen Elektrodenelement/ e
zur Verfügung stellen als für die anderen flächigen Elektrodenelemente (die keine stärkere Beschleunigung benötigen und die normal erhöhte Transportgeschwindigkeit erfahren). Für eine individuell schwächere Beschleunigen eines oder mehrere flächige Elektrodenelemente wird entsprechend eine weniger stark erhöhte Transportgeschwindigkeit zur Verfügung gestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die flächige Elektrodenelemente, z.B. vor ihrem Stapeln, ggf. auch sortiert werden. Die Vorrichtung weist in einem Ausführungsbeispiel zu diesem Zweck eine Sensoreinrichtung auf, die einen oder mehrere Sensor umfasst, die zum Erfassen von Messsignalen der flächigen Elektrodenelemente ausgebildet ist. Die Sensoreinrichtung ist entlang des Transportwegs der Elektrodenelemente vor einer Sortiereinrichtung angeordnet. Das Erfassen erfolgt bevorzugt während die flächigen Elektrodenelemente an der Sensoreinrichtung vorbeitransportiert werden. Die Vorrichtung umfasst dann außerdem eine Auswerteeinrichtung, die zum Prüfen der flächigen Elektrodenelemente anhand des für das jeweilige flächige Elektrodenelement erfassten Messsignals mittels mindestens eines Prüfkriteriums ausgebildet ist, z.B. im Hinblick auf die Qualität des Elektrodenelements. Die Prüfung kann eine optische Prüfung und/ oder eine elektrische Prüfung der Elektrodenelemente umfassen. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, beim Prüfen des jeweiligen flächigen Elektrodenelements ein Prüfergebnis zu erzeugen, das angibt, ob das jeweilige flächige Elektrodenelement das mindestens eine Prüfkriterium erfüllt oder nicht.
Die zum Sortieren der Elektrodenelemente ausgebildete Vorrichtung weist außerdem eine entlang des Transportwegs nach der Sensoreinrichtung angeordnete Sortiereinrichtung auf, die zum Sortieren der flächigen Elektrodenelemente in Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses ausgebildet ist. Die Sortiereinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet ist, diejenigen flächigen Elektrodenelemente aus dem Strom auszusortieren, für die das jeweilige Prüfergebnis angibt,
dass sie das mindestens eine Prüfkriterium nicht erfüllen, und die anderen flächigen Elektrodenelemente (diejenigen flächigen Elektrodenelemente, die das mindestens eine Prüfkriterium erfüllen) in dem Strom der flächigen Elektrodenelemente zu belassen (der z.B. zur Stapeleinrichtung transportiert wird).
Die Transporteinrichtung ist dazu ausgebildet, die flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs einzeln nacheinander zu der Sensoreinrichtung, danach zu der Sortiereinrichtung und ggf. danach zu einer Stapeleinrichtung zu transportieren. Beispielsweise weist die Sortiereinrichtung mindestens eine Weiche auf, die dazu ausgebildet ist, wahlweise einzelne der flächigen Elektrodenelemente aus dem Strom auszusortieren. Vorzugsweise weist der Transportweg der flächigen Elektrodenelemente zwischen der Sensoreinrichtung und der Sortiereinrichtung eine Auswertestrecke auf, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, das Prüfen der flächigen Elektrodenelemente zumindest teilweise während ihres Transportierens entlang der Auswertestrecke durchzuführen.
Vorzugsweise ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung, entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente betrachtet, vor der Sortiereinrichtung angeordnet. Insbesondere kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente unmittelbar vor der Sortiereinrichtung angeordnet sein. Alternativ kann entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente ein Transportabschnitt für die flächigen Elektrodenelemente und/ oder die Sensoreinrichtung und/ oder eine andere Einrichtung zwischen der Abstandsvergrößerungseinrichtung und der Sortiereinrichtung vorhanden sein. Wenn die Abstandsvergrößerungseinrichtung vor der Sortiereinrichtung angeordnet ist, hat dies den Vorteil, dass auch bei erhöhter Transportgeschwindigkeit ein zuverlässiges Aussortieren bzw. Abzweigen eines einzelnen Elektrodenelements in einen anderen Transportzweig möglich, da die Sortiereinrichtung, z.B. deren Weiche, den mechanischen Zugriff auf nur ein bestimmtes der aufeinanderfolgenden Elektrodenelemente zuverlässiger ausüben kann, ohne
das Vorbeitransportieren (nicht- Aussortieren) des jeweils nachfolgenden oder vorhergehenden Elektrodenelements zu beeinträchtigen.
Vorzugsweise ist die Abstandsvergrößerungseinrichtung entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente vor der Sensoreinrichtung angeordnet (unmittelbar vor dieser oder mit einem dazwischen liegenden Abschnitt). Dadurch wird der Abstand der Elektrodenelemente bereits vor dem Erfassen der Messsignale vergrößert. Durch den vergrößerten Abstand wird eine zuverlässigere Trennung der Messsignale aufeinanderfolgender flächiger Elektrodenelemente erreicht. Alternativ dazu kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente aber auch nach der Sensoreinrichtung, wobei sie dann bevorzugt zwischen der Sensoreinrichtung und der Sortiereinrichtung, angeordnet ist. Grundsätzlich kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung aber auch nach der Sortiereinrichtung, z.B. zwischen der Sortiereinrichtung und der Stapeleinrichtung, angeordnet sein.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die die dazu ausgebildet ist, die Transporteinrichtung zum Transportieren der flächigen Elektrodenelemente und die Sortiereinrichtung zum Aussortieren einzelner flächiger Elektrodenelemente zu steuern, z.B. das Umschalten der Weiche, um einzelne der flächigen Elektrodenelemente ggf. auszusortieren. Die Steuereinrichtung kann, sofern erforderlich, auch die Abstandsvergrößerungseinrichtung bzw. Beschleunigungseinrichtung zur Vergrößerung des Abstands der flächigen Elektrodenelemente steuern, z.B. deren Timing, z.B. in Abhängigkeit des Eintreffzeitpunkts des jeweiligen flächigen Elektrodenelements bzw. seiner Vorderkante an der Abstandsvergrößerungseinrichtung bzw. in Abhängigkeit des Eintreffzeitpunkts am Übergang zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel. Alternativ kann die Abstandsvergrößerungseinrichtung bzw. Beschleunigungseinrichtung aber auch permanent laufen, ohne dass es einer Steuerung individuell für die einzelnen flächigen Elektrodenelemente bedarf.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Transportieren, und ggf. zum Stapeln, von flächigen Elektrodenelementen, insbesondere mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung, aus einem Strom flächiger Elektrodenelemente, der eine Vielzahl flächiger Elektrodenelemente aufweist. Die flächigen Elektrodenelemente des Stroms wurden, z.B. in einer der Vorrichtung vorgelagerten Einrichtung, durch eine Trennvorrichtung in einem Trennvorgang von einer bzw. derselben Materialbahn getrennt, wobei zumindest einige aufeinander folgende flächigen Elektrodenelemente von ein und derselben Materialbahn getrennt wurden. In dem Strom weisen die Elektrodenelemente einen Trennabstand voneinander auf, den die flächigen Elektrodenelemente bei dem von der Trennvorrichtung an der Materialbahn durchgeführten Trennvorgang erhalten haben.
Insbesondere wird der Strom der flächigen Elektrodenelemente erzeugt mit Hilfe der Schritte:
- Bereitstellen einer Materialbahn, entlang deren Längsrichtung mehrere flächige Elektrodenelemente (z.B. unmittelbar aufeinander folgend) angeordnet sind und
- Transportieren der Materialbahn zu einer Trennvorrichtung und Trennen der einzelnen flächigen Elektrodenelemente von der Materialbahn durch die Trennvorrichtung im Rahmen eines Trennvorgangs, wobei die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang jeweils um einen Trennabstand voneinander beabstandet werden, der durch den Trennvorgang bedingt ist. Der Trennabstand entspricht insbesondere der Breite einer Trennlinie, entlang der die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang von der Materialbahn getrennt werden. Dieser liegt in der Regel bei weniger als 5 mm und kann sogar bei weniger als 0,1 mm liegen.
Bei dem Verfahren werden die flächigen Elektrodenelemente des Stroms mit Hilfe mindestens einer Transporteinrichtung entlang eines Transportwegs
einzeln nacheinander zu einer Abstandsvergrößerungseinrichtung transportiert, die den Abstand der flächigen Elektrodenelemente durch Beschleunigen der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere von dem Trennabstand auf einen Bearbeitungsabstand, vergrößert.
Die flächigen Elektrodenelemente können nach der Abstandsvergrößerung zu verschiedenen Zielen, z.B. in verschiedene Transportzweige transportiert werden, in die sich der Transportweg der flächigen Elektrodenelemente nach der Abstandsvergrößerungseinrichtungen verzweigt. Zum Beispiel können so eines oder mehrere der flächigen Elektrodenelemente leichter aus dem Strom flächiger Elektrodenelemente aussortiert werden.
Alternativ oder zusätzlich können die Elektrodenelemente nach der Abstandsvergrößerung zu einer Stapeleinrichtung transportiert werden, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente zu stapeln. Die Stapeleinrichtung weist z.B. mindestens ein rotierbares Staplerrad mit mehreren Staplerradfächern auf, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements ausgebildet sind. Die flächigen Elektrodenelemente werden, insbesondere mittels der Transporteinrichtung, zu einer Abstandsvergrößerungseinrichtung transportiert, die den Abstand der flächigen Elektrodenelemente durch Beschleunigen der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere von dem Trennabstand auf einen Bearbeitungsabstand, vergrößert. Dies wird z.B. vor dem Stapeln durch die Stapeleinrichtung durchgeführt. Die Abstands Vergrößerungseinrichtung ist in diesem Fall - entlang des Transportwegs betrachtet - vor der Stapeleinrichtung bzw. vor dem Staplerrad angeordnet. Der Bearbeitungsabstand, den die flächigen Elektrodenelemente durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung erhalten, ist größer ist als der Trennabstand der flächigen Elektrodenelemente, den die flächigen Elektrodenelemente bei dem von der Trennvorrichtung an der Materialbahn durchgeführten Trennvorgang erhalten haben.
Die Stapeleinrichtung weist z.B. mindestens ein rotierbares Staplerrad mit mehreren Staplerradfächern auf, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements ausgebildet sind. Das Stapeln mittels des Staplerrads umfasst zum Beispiel die Schritte:
- Hineintransportieren jeweils eines Elektrodenelements in jeweils ein Fach des um die Staplerradachse rotierenden Staplerrads, insbesondere mit der oben genannten größeren/ zweiten Transportgeschwindigkeit, und
- Ausstreifen der in den Fächern des Staplerrads aufgenommenen Elektrodenelemente aus dem jeweiligen Fach des Staplerrads, ggf. mittels eines Ausstreifers, während das Staplerrad um seine Staplerradachse rotiert, wobei die Elektrodenelemente durch das Ausstreifen auf einen Elektrodenstapel abgelegt werden, der z.B. auf einem Aufnahmeboden der Stapeleinrichtung angeordnet wird.
Bei einem bevorzugten Verfahren können die Elektrodenelemente entlang des Transportwegs einzeln nacheinander einer Sensoreinrichtung, zu einer Sortiereinrichtung und dann, sofern vorhanden, zu der o.g. Stapeleinrichtung transportiert werden, wobei folgende Schritte durchgeführt werden:
- Transportieren der flächigen Elektrodenelemente des Stroms zu der Sensoreinrichtung und Erfassen von Messsignalen der flächigen Elektrodenelemente durch die Sensoreinrichtung, z.B. während die flächigen Elektrodenelemente an der Sensoreinrichtung vorbeitransportiert werden,
- Prüfen der flächigen Elektrodenelemente anhand des für das jeweilige flächige Elektrodenelement erfassten Messsignals mittels mindestens eines Prüfkriteriums, insbesondere im Hinblick auf deren Qualität, wobei beim Prüfen des jeweiligen flächigen Elektrodenelements ein Prüfergebnis erzeugt wird, das angibt, ob das jeweilige flächige Elektrodenelement das mindestens eine Prüfkriterium erfüllt oder nicht; bevorzugt werden die flächigen Elektrodenelemente während des Prüfens in Richtung Sortiereinrichtung weiter transportiert,
- Transportieren der flächigen Elektrodenelemente zu der Sortiereinrichtung und Sortieren der flächigen Elektrodenelemente durch die Sortiereinrichtung in
Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses, wobei die Sortiereinrichtung diejenigen flächigen Elektrodenelemente aus dem Strom aussortiert, für die die Prüfergebnisse angeben, dass sie das mindestens eine Prüfkriterium nicht erfüllen, und die anderen flächigen Elektrodenelemente (diejenigen flächigen Elektrodenelemente, die das mindestens eine Prüfkriterium erfüllen) in dem Strom der flächigen Elektrodenelemente belässt,
- und ggf. Transportieren der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere die nach dem Sortieren in dem Strom belassenen flächigen Elektrodenelemente, zu der nach der Sortiereinrichtung angeordneten Stapeleinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente zu stapeln, um einen Elektrodenstapel mit den flächigen Elektrodenelementen (und ggf. weiteren Elementen) zu erzeugen.
Bei dem Verfahren werden die flächigen Elektrodenelemente vor dem Stapeln durch die Stapeleinrichtung zu der Abstandsvergrößerungseinrichtung transportiert, die den Abstand der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere von dem Trennabstand auf den Bearbeitungsabstand, vergrößert. Bei einem besonders bevorzugten Verfahren werden die flächigen Elektrodenelemente bereits vor dem Sortieren durch die Sortiereinrichtung und besonders bevorzugt auch vor dem Prüfen durch die Prüfeinrichtung, zu der Abstandsvergrößerungseinrichtung transportiert.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellten Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Verfahren. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. la Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Transportieren und Stapeln von flächigen Elektrodenelementen mit einer Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. lb schematisch das Trennen der einzelnen Elektrodenelemente von einer Materialbahn,
Fig. 2a, b ein erstes und zweites Ausführungsbeispiel einer Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Transportieren und ggf. zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen mit einer Abstandsvergrößerungseinrichtung, einer Sensoreinrichtung und einer Sortiereinrichtung,
Fig. 4 übergreifendes Prinzip eines dritten, vierten und sechsten Ausführungsbeispiels der Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. 5a, b, c ein drittes Ausführungsbeispiel einer Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. 6a, b ein viertes Ausführungsbeispiel einer Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Abstandsvergrößerungseinrichtung,
Fig. 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Abstandsvergrößerungseinrichtung.
In Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 5 zum Transporti- ren und zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen gezeigt. Der Vorrichtung 5 ist eine Herstellvorrichtung 100 für flächige Elektrodenelemente 1 vorgelagert, die einen Strom flächiger Elektrodenelemente 1 erzeugt, die von der Herstellvorrichtung 100 zu der Vorrichtung 5 zum Stapeln der Elektrodenelemente transportiert werden. Die flächigen Elektrodenelemente können Brennstoffzellen oder Batteriezellen oder Bestandteile davon sein, die zu deren Herstellung verwendet werden.
Die Herstellvorrichtung 100 verwendet eine zusammenhängende Materialbahn
101, entlang deren Längsrichtung zusammenhängend mehrere flächige
Elektrodenelemente 1 angeordnet sind, die sich unmittelbar aneinander anschließen. Die Materialbahn kann eine oder mehrere Lagen umfassen, z.B. mindestens eine Separatoren-Lage, auf der eine oder mehrere Kathoden-Lagen und/ oder Anoden-Lagen, z.B. abwechselnd, aufgebracht sind. Beispielsweise sind mehrere Kathoden und Anoden durch Separatoren-Lagen voneinander getrennt. Die Materialbahn kann z.B. die Lagenfolge Anode-Separator-Kathode-Separator aufweisen.
In der Herstellvorrichtung 100 wird die Materialbahn 101 zu einer Trennvorrichtung 102 transportiert, welche die einzelnen flächigen Elektrodenelemente 1 von der Materialbahn 101 abtrennt, z.B. durch Schneiden oder Stanzen oder Lasern, hn Rahmen dieses Trennvorgangs werden die flächigen Elektrodenelemente 1 jeweils um einen Trennabstand a voneinander beabstandet, der nur durch den Trennvorgang bedingt ist. Der Trennabstand a entspricht der Breite einer Trennlinie (vgl. Fig. 1b), entlang der die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang von der Materialbahn getrennt werden. Der Trennabstand a kann z.B. durch die Breite des beim Trennvorgang verwendeten Trennwerkzeugs gegeben sein und ist üblicherweise kleiner als 5 mm. Bei einem Laserschnitt oder beim Abscheren liegt er z.B. bei <0,1 mm
Der von der Herstellvorrichtung 100 bereit gestellte Strom flächiger Elektrodenelemente umfasst daher eine Vielzahl flächiger Elektrodenelemente 1, die von derselben Materialbahn 101 abgetrennt wurden. Zum Beispiel sind die flächigen Elektrodenelemente einzelne Anoden, einzelne Kathoden, Anoden-Separatoren- Kombinationen oder Kathode-Separatoren-Kombinationen, z.B. Halbzellen, oder Anode-Separator-Kathode-Separator-Kombinationen, z.B. Monozellen.
In der Vorrichtung 5 wird der Strom flächiger Elektrodenelemente 1 mittels einer Transporteinrichtung entlang eines Transportwegs 10 bis zu einer Stapeleinrichtung 17 transportiert. Die Transporteinrichtung weist z.B. mehrere
Transportrollen 3 und/ oder gegenüberliegende Transportbänder auf, die um Rollen umlaufen und zwischen denen die flächigen Elektrodenelemente geklemmt und transportiert werden.
Die Stapeleinrichtung 17 weist ein um eine Staplerradachse rotierbares Staplerrad 7 mit mehreren Staplerradfächern auf, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements ausgebildet sind. Das Staplerrad 7 hat jeweils über den Umfang des Staplerrads verteilt mehrere Staplerradfinger, zwischen denen jeweils ein Fach zur Aufnahme eines Elektrodenelements 1 gebildet ist. Es wird mittels eines Motors so um seine Achse rotiert, dass mittels der Transporteinrichtung jeweils ein Elektrodenelement 1 in jeweils ein Fach des jeweiligen Staplerrads 7 eingeführt wird. Durch einen Ausstreifer 4 kann das in dem jeweiligen Fach aufgenommene Elektrodenelement 1 aus dem Staplerrad 7 ausgestreift werden, um es auf einen Stapel 2 abzulegen. Die Staplerradfinger und Fächer verlaufen hier spiralartig um die Rotationsachse herum, können alternativ aber auch gerade, z.B. radial, ausgebildet sein und ggf. eine größere Fachweite aufweisen als dargestellt, damit die Elektrodenelemente 1 durch die Form des Fachs nicht verbogen werden.
Entlang des Transportweg 10 ist vor der Stapeleinrichtung 17 eine Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Abstand der bzw. aller flächigen Elektrodenelemente von dem Trennabstand a, der durch das Abtrennen von der Materialbahn entstanden ist, auf einen Bearbeitungsabstand A zu vergrößern, der größer ist als der Trennabstand a. Vorzugsweise beträgt der Bearbeitungsabstand A mindestens 20 mm. Die Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 ist z.B. in einem Modul 13 der Vorrichtung angeordnet.
Vor dem Stapeln können in der Vorrichtung 5 weitere Bearbeitungsschritte an den Elektrodenelementen 1 durchgeführt werden, z.B. eine Qualitätsprüfung und
ggf. ein Aussortieren von Elektrodenelementen aus dem Strom. Beispiele für weitere Bearbeitungsschritte sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 beschrieben.
Die Abstandsvergrößerung von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen 1 wird durchgeführt, während die jeweiligen zwei flächigen Elektrodenelemente durch die Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 hindurch bzw. an dieser vorbei transportiert werden. Um den Abstand der jeweiligen zwei aufeinanderfolgenden Elektrodenelementen zu vergrößern, wird das vorauslaufende Elektrodenelement 1 gegenüber dem diesem nachfolgenden Elektrodenelement 1' in der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 beschleunigt. Zu diesem Zweck weist die Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 entlang des Transportwegs 10 bevorzugt mindestens ein vorauslaufendes und mindestens ein nachfolgendes Transportmittel auf, wobei das nachfolgende Transportmittel eine größere Transportgeschwindigkeit für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung stellt als das vorauslaufende Transportmittel.
Figur 2a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12. Bei der Vorrichtung 5 der Fig. 2a kommt der Strom flächiger Elektrodenelemente 1 z.B. in einem Eingangsbereich 11 an, aus dem er zur Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 und dann zur Stapeleinrichtung 17 transportiert wird. In der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 wird als vorauslaufendes Transportmittel ein Transportband 21 und als nachfolgendes Transportmittel ein Transportband-Paar 23, 24 verwendet. Die Transportbänder 21 bzw. 23, 24 laufen mit konstanter Geschwindigkeit, wobei das nachfolgende Transportband-Paar 23, 24 schneller läuft als das vorauslaufende Transportband 21. Am Übergang zwischen dem langsameren Transportband 21 und dem schnelleren Transportband-Paar 23, 24 werden die flächigen Elektrodenelemente 1, sobald sie in den mechanischen Eingriff mit dem schnelleren Transportband-Paar 23, 24 kommen, mittels Reibschluss gegriffen und ruckartig beschleunigt und mit der größeren Transportgeschwindigkeit des Transportband-Paars 23, 24 weiter in Richtung
Stapeleinrichtung 17 transportiert. Durch die Beschleunigung des ersten, vorauslaufenden Elektrodenelements 1 vergrößert sich der Abstand zu dem zweiten, nachfolgenden Elektrodenelement 1' auf einen Bearbeitungsabstand A, vgl. Fig. 2a. Das Transportband 21 transportiert die flächigen Elektrodenelemente klemmfrei, d.h. ohne gegenüberliegendes Andruckelement, damit die Elektrodenelemente mittels des Transportband-Paars 23, 24 nicht gegen eine (mit dem Klemmen verbundene) starke Reibungskraft beschleunigt werden müssen.
In Fig. 2b ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt, bei dem das Transportband 21 um mehr als die Elektrodenelementlänge von dem Transportband-Paar 23, 24 beabstandet ist, damit das jeweilige flächige Elektrodenelement zum Zeitpunkt der Beschleunigung nicht mehr durch die Reibungskraft des Transportbands 21 gebremst wird. Dazwischen ist eine Transportrolle 3 angeordnet, die freilaufend gelagert ist, um die Beschleunigung mittels des Transportband-Paars 23, 24 zu erleichtern. An Stelle der Transportbänder 21, 23, 24 können im Ausführungsbeispiel der Fig. 2a, 2b auch Transportrollen verwendet werden.
Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungs beispiel einer Vorrichtung 5 zum Transpor- tiren von Elektrodenelementen. Die Vorrichtung 5 weist, entlang des Transportwegs nach einem Eingangsbereich 11 und nach einer Abstandsvergrößerungseinrichtung 12, eine Sensoreinrichtung 14 mit einem oder mehreren Sensoren auf, die Messsignale der flächigen Elektrodenelemente erfassen, z.B. für deren Qualitätsprüfung. Beispielsweise wird dabei ein Bild und ggf. elektrische Signale der Elektrodenelemente aufgenommen und ausgewertet. Eine Auswerteeinrichtung 15 prüft die flächigen Elektrodenelemente anhand der erfassten Messsignale mittels mindestens eines Prüfkriteriums und erzeugt ein Prüfergebnis für das jeweilige flächige Elektrodenelements, das angibt, ob das jeweilige flächige Elektrodenelement das mindestens eine Prüfkriterium erfüllt oder nicht. Nach der Sensoreinrichtung 14 werden die flächigen Elektrodenelemente 1 weiter zu einer Sortiereinrichtung 16 transportiert, die entlang des Transportwegs nach der
Sensoreinrichtung angeordnet ist und zum Sortieren der flächigen Elektrodenelemente in Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses ausgebildet ist. Die Sortiereinrichtung weist eine Weiche 61 auf, die dazu ausgebildet ist, wahlweise einzelne der flächigen Elektrodenelemente aus dem Strom auszusortieren. Zwischen der Sensoreinrichtung 14 und der Sortiereinrichtung 16 befindet sich eine Auswertestrecke 19. Die Auswerteeinrichtung 15 prüft die flächige Elektrodenelemente während ihres Transportierens entlang der Auswertestrecke 19. Die flächigen Elektrodenelemente werden entlang des Transportwegs mittels der Transporteinrichtungen 3, 23, 24 einzeln nacheinander zu der Sensoreinrichtung 14, der Sortiereinrichtung 16 und dann über eine Weiche 71 wahlweise zu der Stapeleinrichtung 17 oder daran vorbei transportiert, z.B. zu einer weiteren Einrichtung 9 der Vorrichtung.
Die Vorrichtung 5 weist auch eine Steuereinrichtung 18 auf, die das jeweilige Prüfergebnis von der Auswerteeinrichtung 15 erhält und die Sortiereinrichtung 16 zum Aussortieren einzelner flächiger Elektrodenelemente in Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses steuert. Die Steuereinrichtung 18 steuert auch die Transporteinrichtungen 3, 23, 24 und ggf. auch die Abstandsvergrößerungseinrichtung 12.
Alternativ kann die Vorrichtung 5 des zweiten Ausführungsbeispiels auch ohne Stapeleinrichtung 17 realisiert werden, so dass die in der Sortiereinrichtung 16 nicht-aussortierten Elektrodenelemente zu der weiteren Einrichtung 9 der Vorrichtung transportiert werden. Auch die Vorrichtungen 5 der anderen Ausführungsbeispiele können ohne Stapeleinrichtung 17 realisiert werden und die Elektrodenelemente stattdessen zu einer anderen Einrichtung transportiert werden.
In Figur 4 ist das übergreifende Prinzip eines dritten, vierten und sechsten Ausführungsbeispiels der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 gezeigt. Dabei ist in einem Übergangsbereich zwischen dem vorauslaufenden 21 und dem
nachfolgenden Transportmittel 23, 24 zusätzlich eine Beschleunigungseinrichtung angeordnet, die in diesem Fall ein rotierbares, angetriebenes Transportrollenpaar mit zwei einander gegenüberliegende Transportrollen 25, 26 aufweist. Diese wirken auf ein dazwischen transportiertes flächiges Elektrodenelement 1 mechanisch ein, um es zu beschleunigen und dadurch den Abstand zu dem diesem nachfolgenden zweiten Elektrodenelement 1' zu vergrößern. An Stelle von Transportbändern 21, 23, 24 können in diesen Ausführungsbeispielen auch Transportrollen verwendet werden. Um eine Drehung der Elektrodenelemente bei deren Beschleunigung zu verhindern, wird auf der Welle der Transportrolle 25 mindestens eine weitere Transportrolle 25 und auf der Welle der Transportrolle 26 mindestens eine weitere Transportrolle 26 angeordnet, die mit den Transportrollen 25 bzw. 26 identisch sein können und zur Beschleunigung der Elektrodenelemente verwendet werden. Das dritte, vierte und sechste Ausführungsbeispiel, die alle ein Transportrollenpaar verwenden, können auch miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel können die Transportrollen 25, 26 des dritten und vierten Ausführungsbeispiels gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel in ihrer Winkelgeschwindigkeit moduliert werden, um das Beschleunigen zu unterstützen.
In Figur 5a, b, c ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 dargestellt, das dem in Fig. 4 gezeigten Prinzip folgt. Die Figuren 5a und 5b zeigen die Abstandsvergrößerungseinrichtung zu zwei verschiedenen Zeitpunkten tl und t2. Figur 5c zeigt den zeitlichen Verlauf der Winkel- bzw. Bahngeschwindigkeit des beschleunigenden Transportrollenpaars 25, 26. In Fig. 5a, b weisen die Transportrollen 25, 26 des Transportrollenpaars jeweils einen gleichmäßigen Radius auf. Die Winkelgeschwindigkeit und damit auch die Bahngeschwindigkeit zumindest einer der Transportrollen 25, 26 des Transportrollenpaars wird dadurch moduliert, dass die der Transportrollen mit Hilfe von zwei nicht-kreisförmigen Zahnräder 27, 28 angetrieben werden, die z.B. eine ovale oder elliptische Form haben können. Das erste Zahnrad 27 sitzt fest auf der Welle
der Transportrolle 26 und greift in ein zweites Zahnrad 28, das auf einer mit gleichmäßiger Geschwindigkeit angetriebenen Antriebswelle sitzt. Das Zahnrad 28 wird durch die Antriebswelle mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben, weist aufgrund seiner Form aber eine oszillierende Bahngeschwindigkeit auf, die sie auf das Zahnrad 27 und damit auch auf die Transportrolle 26 überträgt. Die Drehrichtung der Zahnräder und der Transportrolle 26 ist in Fig. 5a und 5b mit Pfeilen angegeben. Die der geschwindigkeitsmodulierten Transportrolle 26 gegenüber liegende Transportrolle 25 ist eine Freilaufrolle.
Aufgrund dieser nicht-konzentrischen Übersetzungskopplung wird an der Transportrolle 26 zu dem in Fig. 5a gezeigten ersten Zeitpunkt tl eine geringe Bahngeschwindigkeit vl erzeugt und zu dem in Fig. 5b gezeigten zweiten Zeitpunkt t2 eine größere Bahngeschwindigkeit v2. Bei konstanter Antriebsdrehzahl des Motors, der das Zahnrad 28 antreibt, wird über die nicht-konzentrische, z.B. elliptische, Kopplung der beiden Zahnräder 27, 28 ein oszillierender Abtrieb erzeugt. Dadurch wird die Bahngeschwindigkeit der Transportrolle 26 moduliert zwischen der ersten Bahngeschwindigkeit vl und der zweiten Bahngeschwindigkeit v2, vgl. Fig. 5c. Die Winkelstellung der Zahnräder 27, 28 ist so gewählt, dass an der Kopplungsstelle der beiden Zahnräder ein kleiner Radius des Zahnrads 28 mit einem großen Radius des Zahnrads 27 aufeinander trifft. Dadurch wirkt sich die Modulation der Bahngeschwindigkeit noch stärker auf die Winkelgeschwindigkeit des Zahnrads 27 und der Transportrolle 26 aus. Zur Feineinstellung der Geschwindigkeitsänderung kann die Winkelstellung des Zahnrads 28 relativ zum Zahnrad 27 variiert werden. Um eine Drehung der Elektrodenelemente bei deren Beschleunigung zu verhindern, wird auf der auf der Welle der Transportrolle 26 mindestens eine weitere solche Transportrolle 26 angeordnet und zur Beschleunigung der Elektrodenelemente 1 verwendet.
Ein flächiges Elektrodenelement 1, das zum Zeitpunkt tl in die Klemmung zwischen den beiden Transportrollen 25, 26 kommt, wird so von der ersten auf die
zweite Bahngeschwindigkeit beschleunigt. Die erste Bahngeschwindigkeit vl der Transportrolle 26 entspricht dabei z.B. der Transportgeschwindigkeit der Transportrollen 3a, die das Elektrodenelement 1 zu den Transportrollen 25, 26 hin transportieren, und die zweite Bahngeschwindigkeit v2 der Transportrolle 26 entspricht dabei z.B. der Transportgeschwindigkeit der Transportrollen 3b, die die Elektrodenelemente 1 nach den Transportrollen 25, 26 weiter transportieren. Die Transportrollen 3a werden zwar angetrieben, sind aber mit einem Freilauf ausgestattet, der ein widerstandsfreies Ausziehen des Elektrodenelements aus ihrer Klemmung ermöglicht.
In Figur 6a, b ist ein viertes Ausführungsbeispiels der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 dargestellt, das dem in Fig. 4 gezeigten Prinzip folgt. Die Figuren 6a und 6b zeigen die Abstandsvergrößerungseinrichtung zu zwei verschiedenen Zeitpunkten tl (Fig. 6a) und t2 (Fig. 6b), wobei in Fig. 6b zur Vereinfachung die Transportbänder 21, 23 und Transportrollen 3a, 3b weggelassen wurden.
Die Elektrodenelemente 1 werden in einem Abstand a auf einem einseitigen Transportband 21 herantransportiert, vgl. Fig. 6a. Ober und unterhalb des Transportwegs sind zwei angetriebene Transportrollen 3a angeordnet, deren Bahngeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit des Transportbands 21 entspricht. Die Transportrollen 3a werden zwar angetrieben, sind aber mit einem Freilauf ausgestattet, der ein widerstandsfreies Ausziehen des Elektrodenelements aus ihrer Klemmung ermöglicht. Entlang des Transportwegs (Pfeil) danach befindet sich ein Wellenpaar, auf dem zwei Transportrollen 25, 26 eines Transportrollenpaars sitzen, die jeweils einen ungleichmäßigen Radius aufweisen und über einen Antrieb 29, z.B. Riemen oder Zahnrad, mit konstanter Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden. Danach folgt das Transportband 23, das die Elektrodenelemente 1 mit der höheren Geschwindigkeit weiter transportiert. Gegebenenfalls ist gegenüber liegend zum Transportband 23 eine weitere Transportrolle 3b angeordnet.
Der Radius der Transportrollen 25, 26 steigt entlang deren Rotationsrichtung kontinuierlich von einem ersten Rollenradius zu einem größeren zweiten Rollenradius an, so dass sie entlang ihres Umfangs eine Rampe R aufweisen. Am kleineren ersten Rollenradius haben die Transportrollen 25, 26 die Bahngeschwindigkeit des Transportbands 21, am größeren zweiten Rollenradius die höhere Bahngeschwindigkeit des Transportbands 23. Kommt nun ein Elektrodenelement 1 in die Klemmung zwischen den Transportrollen 25, 26, so wird es aufgrund des entlang der Rampe R ansteigenden Rollenradius der Transportrollen beschleunigt, vgl. Fig. 6b. So ergibt sich ein größerer Abstand A zwischen dem beschleunigten und dem nachfolgenden Elektrodenelement. Die beiden Wellen der Transportrollen 25, 26 sind senkrecht zur Transportebene der Elektrodenelemente angefedert, damit diese dem an der Klemmstelle steigenden Rollenradius ausweichen können.
Die Rampe R kann so beschaffen sein, dass sie dem Anstieg des Rollenradius ein Segment hat, in dem die Transportrollen 25, 26 konstant den größeren zweiten Rollenradius haben. Alternativ oder zusätzlich zu dem Segment mit konstanten größeren zweiten Rollenradius können die Transportrollen 25, 26 mit einem integrierten Freilauf ausgestattet sein, der ein widerstandsfreies Abziehen des Elektrodenelements 1 durch das Transportband 23 ermöglicht.
Die Winkelstellung der Transportrollen 25, 26 ist so gewählt, dass zu dem Zeitpunkt, an dem das Elektrodenelement 1 an der Klemmstelle eintrifft, sich jeweils der kleine Durchmesser der Transportrollen 25, 26 an der Klemmstelle des Elektrodenelements 1 befindet. Der Abzug des jeweiligen Elektrodenelements 1 durch das schnellere Transportband 23 erfolgt z.B. jeweils zu einem Zeitpunkt, an dem sich der größere Durchmesser der Transportrollen 25, 26 an der Klemmstelle befindet. Das jeweilige Elektrodenelement 1 verlässt den Eingriff des Transportrollenpaars 25, 26 bereits in Richtung dem Transportband 23 bevor der es wieder
mit dem kleineren erste Rollenradius in Eingriff kommt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass bei der Rotation des Transportrollenpaars 25, 26 eine bestimmte Phasenlage zum Eintreffen des Elektrodenelements gewählt wird, bei der das Ende der Rampe R erst mit dem hinteren Bereich des jeweiligen Elektrodenelements in Eingriff kommt.
In dem Beschleunigungsbereich der Elektrodenelemente wird unmittelbar unter dem Transportweg 10 gegebenenfalls eine Gleitplatte G angeordnet, die zur Führung der Elektrodenelemente dient, während diese mittels des Transportrollenpaar 25, 26 beschleunigt wird. Um eine Drehung der Elektrodenelemente bei deren Beschleunigung zu verhindern, wird auf der Welle der Transportrolle 25 und gleichphasig zu dieser bevorzugt mindestens eine weitere solche Transportrolle 25 und auf der Welle der Transportrolle 26 und gleichphasig zu dieser mindestens eine weitere solche Transportrolle 26 angeordnet und zur Beschleunigung des jeweiligen Elektrodenelements verwendet.
Figur 7 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12. Dabei wird als Beschleunigungseinrichtung zwischen dem langsameren vorauslaufenden und dem schnelleren nachfolgenden Transportmittel - anders als in Fig. 4 - ein Saug-Transportband S verwendet, das im Bereich des Übergangs zwischen einem vorauslaufenden Transportband 21 und einem nachfolgenden Transportband 23 angeordnet ist. Ein Elektrodenelement 1, das mit mittels des Transportbands 21 mit einer ersten Transportgeschwindigkeit herantransportiert wird, wird durch Ansaugen mittels des Saug-Transportbands S von dem Transportband 21 abgehoben. Das Saug-Transportband S überlappt entlang des Transportwegs mit dem ersten und dem zweiten Transportband 21, 23 und läuft mit einer konstanten Geschwindigkeit, die größer ist als die erste Transportgeschwindigkeit. Das Saug-Transportband weist entlang seiner ganzen Länge eine Vielzahl von kleinen Löchern auf, durch welche in einem begrenzten Saugbereich B eine Saugeinrichtung (nicht gezeigt) wirkt, d.h. ein ggf. dort
befindliches Elektrodenelement nach oben ansaugt. Das Ansaugen kann permanent erfolgen oder erst synchronisiert zum Eintreffen des jeweiligen Elektrodenelements eingeschaltet werden.
Durch das Ansaugen kommt das Elektrodenelement 1 in Reibschluss mit dem Saug-Transportband S und wird mit diesem transportiert. Durch das Ansaugen mittels des Saug-Transportbands S wird das jeweilige Elektrodenelement 1 von der ersten Transportgeschwindigkeit auf die Transportgeschwindigkeit des Saug- Transportbands S beschleunigt und so der Abstand zum nachfolgenden zweiten Elektrodenelement 1' vergrößert. Sobald das jeweilige beschleunigte Elektrodenelement 1 den Saugbereich B des Saug-Transportbands verlässt, wird es von dem nachfolgenden Transportband 23 übernommen, mit welchem es weiter transportiert wird. Die Transportgeschwindigkeit des Saug-Transportbands S kann gleich der Transportgeschwindigkeit des nachfolgenden Transportbands 23 oder zwischen der ersten Transportgeschwindigkeit des vorauslaufenden Transportbands 21 und der des nachfolgenden Transportbands 23 liegen oder sogar größer sein als die Transportgeschwindigkeit des nachfolgenden Transportbands 23. Optional sind gegenüberliegend zum ersten Transportband und versetzt dazu ein weiteres Transportband 22 und gegenüberliegend zum ersten Transportband und versetzt dazu ein weiteres Transportband 24 angeordnet.
In Figur 8a, b, c ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der Abstandsvergrößerungseinrichtung 12 dargestellt, das wieder dem in Fig. 4 gezeigten Prinzip folgt. Die Figur 8a zeigt die Abstandsvergrößerungseinrichtung in einer Seitenansicht und Figur 8b in einer Draufsicht auf die Transportebene der Elektrodenelemente 1. Der Pfeil gibt jeweils die Transportrichtung der Elektrodenelemente 1 entlang des Transportwegs 10 an. In Figur 8c sind der zeitliche Verlauf des Lichtschrankensignals LS und der zeitliche Verlauf der Winkel- bzw. Bahngeschwindigkeit v des beschleunigenden Transportrollenpaars 25, 26 dargestellt.
Entlang des Transportwegs 10 der Elektrodenelemente sind nacheinander ein erstes Transportrollenpaar 3a, ein beschleunigendes Transportrollenpaar 25, 26 und ein zweites Transportrollenpaar 3b angeordnet, die unterschiedliche Transportgeschwindigkeiten haben, vgl. Fig. 8a. Das erste Transportrollenpaar 3a wird von einem Motor Ml mit einer geringen Winkelgeschwindigkeit angetrieben, die einer geringen Transportgeschwindigkeit vl der Elektrodenelemente entspricht, vgl. Fig. 8b. Das dritte Transportrollenpaar wird von einem Motor M2 mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit angetrieben, die einer höheren Transportgeschwindigkeit v2 der Elektrodenelemente entspricht. Alternativ können das erste Transportrollenpaar 3a und/ oder das dritte Transportrollenpaar 3b auch von einem dem ersten Transportrollenpaar 3a vorauslaufenden weiteren Transportmittel bzw. von einem dem dritten Transportrollenpaar 3b nachfolgenden weiteren Transportmittel angetrieben werden, so dass es keinen eigenen Motor Ml bzw. M2 benötigt.
Eine oder beide Transportrollen des mittleren Transportrollenpaar 25, 26 werden bis mittels eines Schrittmotors MS angetrieben, der es bis zum Eintreffen eines Elektrodenelement 1 zunächst mit der der geringeren Transportgeschwindigkeit vl des ersten Transportrollenpaars 3a entsprechenden Winkelgeschwindigkeit antreibt. Die Modulation der Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen 25, 26 wird durch Variation der Motordrehzahl des mit diesen gekoppelten Schrittmotors MS erzeugt. hn Bereich des beschleunigenden Transportrollenpaars 25, 26 befindet sich eine Lichtschranke L, vgl. Fig. 8a, die das Eintreffen der vorauslaufenden Kante des jeweiligen Elektrodenelements 1 registriert und an eine Steuereinrichtung (nicht gezeigt) der Abstands Vergrößerungseinrichtung 12 weitermeldet. Wird ein Elektrodenelement 1 von der Lichtschranke L registriert, so befindet es sich bereits in der Klemmung des beschleunigenden Transportrollenpaars 25, 26. Getriggert durch das von der Lichtschranke L zum Zeitpunkt tl gemeldete Signal LS, vgl.
Fig. 8c, steuert die Steuereinrichtung den Antrieb des Transportrollenpaars 25, 26 so, dass die Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen 25, 26 erhöht wird, um die Bahngeschwindigkeit der Transportrollen 25, 26, ausgehend von der geringeren ersten Transportgeschwindigkeit vl zum Zeitpunkt tl, bis auf die höhere zweite Transportgeschwindigkeit v2 zum Zeitpunkt t2 zu erhöhen, vgl. Fig. 8c. Dadurch wird das jeweilige Elektrodenelemente ruckfrei und kontinuierlich von der ersten Transportgeschwindigkeit vl des ersten Transportrollenpaars 3a auf die zweite Transportgeschwindigkeit v2 des zweiten Transportrollenpaars 3b beschleunigt. Durch das Beschleunigen wird der Abstand zwischen dem gerade beschleunigten Elektrodenelement 1 und dem nächsten Elektrodenelement lz, das diesem entlang des Transportwegs folgt, von einem Abstand a auf einen größeren Abstand A vergrößert. Das zweite Transportrollenpaar transportiert das jeweilige Elektrodenelement mit der größeren zweiten Transportgeschwindigkeit v2 weiter.
Meldet die Lichtschranke L anschließend zum Zeitpunkt t3 an die Steuereinrichtung, dass sie das Elektrodenelement 1 nicht mehr registriert, veranlasst die Steuereinrichtung den Antrieb des Transportrollenpaars 25, 26 in Reaktion darauf, die Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen 25, 26 wieder zu reduzieren, und zwar so, dass die Bahngeschwindigkeit des Transportrollenpaars 25, 26 von der zweiten Transportgeschwindigkeit v2 wieder zurück auf die erste Transportgeschwindigkeit vl reduziert wird, vgl. Fig. 8c. Dies erfolgt bis zu einem Zeitpunkt t4, der innerhalb der zeitlichen Lücke liegt, die bis zum Eintreffen des nächsten Elektrodenelements 1' besteht, damit das nächste Elektrodenelement 1' wieder mit der ersten Transportgeschwindigkeit vl gegriffen wird. Bei diesem Prinzip der Abstandvergrößerung werden die Elektrodenelemente sanft auf eine höhere Transportgeschwindigkeit beschleunigt. Die beschleunigenden Transportrollen 25, 26 weisen eine geringe Masse auf, damit sie die Dynamik des Beschleunigens schnell umsetzen können.
Das erste Transportrollenpaar 3a ist zwar angetrieben, hat aber einen integrierten Freilauf, damit seine auf das Elektrodenelement ausgeübte Klemmung dem Beschleunigen durch das Transportrollenpaar 25, 26 nicht entgegenwirkt. Um eine Drehung der Elektrodenelemente bei deren Beschleunigung zu verhindern, ist auf der Welle der Transportrolle 26 eine weitere solche Transportrolle 26 angeordnet, die gleichphasig zu dieser angetrieben wird. Analog wird auch auf der Welle der Transportrolle 25 eine und gleichphasig zu dieser angetriebene weitere solche Transportrolle 25 angeordnet und zur Beschleunigung der Elektrodenelemente verwendet, vgl. Fig. 8b. An Stelle eines rampenförmigen Verlaufs der Winkel- bzw. Bahngeschwindigkeit des Transportrollen 25, 26 kann diese auch mittels eines sinusartigen oder ähnlichen Verlauf moduliert werden.
Alternativ kann die Lichtschranke L entlang der Transportrichtung auch vor dem Transportrollenpaar 25, 26 bzw. vor deren Klemmstelle angeordnet sein. Dies ermöglicht eine frühzeitigere Beschleunigung schon zu dem Zeitpunkt, an dem die Vorderkante des Elektrodenelements 1 an die Klemm stelle gelangt. Der Beginn der Beschleunigung mittels des Transportrollenpaars 25, 26 wird dann gegenüber dem früheren Lichtschrankensignal (bei tl) etwas verzögert, damit die Beschleunigung erst beginnt, wenn oder nachdem die Vorderkante an der Klemmstelle eintrifft. Auch der Beginn der Reduzierung der Transportgeschwindigkeit wird entsprechend gegenüber dem Lichtschrankensignal (bei t3) verzögert. hn Vergleich zum dritten und vierten Ausführungsbeispiel kann mit dem Prinzip des sechsten Ausführungsbeispiels auf einfache Weise eine unterschiedliche Abstandsvergrößerung von Elektrodenelementen unterschiedlicher Länge erreicht werden. Hierzu wird die Stärke bzw. Dauer der Beschleunigung entsprechend an die Länge des Elektrodenelements angepasst, z.B. so, dass die Vorderkanten- Abstände der Elektrodenelemente unterschiedlicher Länge gleich sind.
Claims
Patentansprüche Vorrichtung (5) zum Transportieren von flächigen Elektrodenelementen (1) eines Stroms von flächigen Elektrodenelementen, der eine Vielzahl flächiger Elektrodenelemente aufweist, mit einer Transporteinrichtung (3, 21, 23, 24), die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente entlang eines Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu transportieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) eine Abstandsvergröße- rungseinrichtung (12) aufweist, die entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente angeordnet ist und die dazu aus gebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente (1) zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Stapeln der flächigen Elektrodenelementen (1) des Stroms flächiger Elektrodenelemente ausgebildet ist, wobei die Vorrichtung eine Stapeleinrichtung (17) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente zu stapeln, wobei die Transporteinrichtung (3, 21, 23, 24) dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente entlang des Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu der Stapeleinrichtung (17) transportieren, und wobei die Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) entlang des Transportwegs der flächigen Elektrodenelemente vor der Stapeleinrichtung (17) angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapeleinrichtung (17) mindestens ein rotierbares Staplerrad (7) mit mehreren Staplerradfächern aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements (1) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) dazu ausgebildet ist, jeweils ein erstes flächiges Elektrodenelement (1), insbesondere jedes erste flächige Elektrodenelement, das stromabwärts zu einem diesem unmittelbar nachfolgenden zweiten flächigen Elektrodenelement (lz) entlang des Transportwegs transportiert wird, relativ zu dem zweiten flächigen Elektrodenelement (lz) zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (5) im Bereich der Abstands Vergrößerungseinrichtung (12), insbesondere die Abstandsvergrößerungseinrichtung selbst, entlang des Transportwegs mindestens ein vorauslaufendes Transportmittel (21, 3a) aufweist, das eine erste Transportgeschwindigkeit (vl) für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung stellt, und mindestens ein nachfolgendes Transportmittel (23, 24, 3b) aufweist, das eine zweite Transportgeschwindigkeit (v2) für die mittels ihm transportierten flächigen Elektrodenelemente zur Verfügung stellt, die größer ist als die erste Transportgeschwindigkeit (vl). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) eine im Bereich des Übergangs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel angeordnete Beschleunigungseinrichtung (25, 26, S) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das jeweilige erste flächige Elektrodenelement (1), wenn es sich entlang des Transportwegs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel befindet, relativ zu dem jeweiligen zweiten
flächigen Elektrodenelement (lz) zu beschleunigen, um deren Abstand zu vergrößern. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungseinrichtung ein Transportrollenpaar (25, 26) aufweist, das entlang des Transportwegs im Bereich des Übergangs zwischen dem vorauslaufenden und dem nachfolgenden Transportmittel angeordnet ist, und das mindestens eine über dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnete obere Transportrolle (26) und mindestens eine unter dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnete untere Transportrolle (25) aufweist, zwischen denen die flächigen Elektrodenelemente geklemmt werden und die dazu ausgebildet sind, auf ein dazwischen transportiertes flächigen Elektrodenelemente mechanisch einzuwirken, um es zu beschleunigen. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrollen des Transportrollenpaars (25, 26) jeweils einen ungleichmäßigen Radius aufweisen, der entlang der Rotationsrichtung der jeweiligen Transportrolle von einem ersten Rollenradius entlang einer Rampe (R) kontinuierlich zu einem größeren zweiten Rollenradius ansteigt, wobei der erste Rollenradius insbesondere der ersten Transportgeschwindigkeit (vl) der flächigen Elektrodenelemente entspricht und der zweite Rollenradius insbesondere der zweiten Transportgeschwindigkeit (v2) der flächigen Elektrodenelemente entspricht. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Winkelgeschwindigkeit der Transportrollen des Transportrollenpaars (25, 26) zu modulieren, um die flächigen Elektrodenelemente zu beschleunigen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung mindestens ein nicht-kreisförmiges Zahnrad (27, 28) aufweist und dazu ausgebildet ist, das Transportrollenpaar (25, 26) mit einem Antrieb über das mindestens eine nicht-kreisförmige Zahnrad (27, 28) anzutreiben, um die Modulation der Winkelgeschwindigkeit zu erreichen. Vorrichtung nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Transportrollen des Transportrollenpaars (25, 26) mittels eines modulierbaren Rotationsantriebs anzu treiben, um die Modulation der Winkelgeschwindigkeit zu erreichen. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungseinrichtung ein über dem Transportweg der flächigen Elektrodenelemente angeordnetes Saug-Transportband (S) aufweist, das dazu ausgebildet ist, jeweils ein flächiges Elektrodenelement (1), das mit der ersten Transportgeschwindigkeit durch das vorauslaufende Transportmittel zu dem Übergang transportiert wird, durch Ansaugen von dem vorauslaufenden Transportmittel (21) abzuheben, beim und/ oder während des Ansaugens zu beschleunigen und nach dem Beschleunigen auf dem nachfolgenden Transportmittel (23) abzulegen. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit
- einer Sensoreinrichtung (14), die zum Erfassen von Messsignalen der flächigen Elektrodenelemente ausgebildet ist, und
- einer Auswerteeinrichtung (15), die zum Prüfen der flächigen Elektrodenelemente anhand des für das jeweilige flächige Elektrodenelement erfassten Messsignals mittels mindestens eines Prüfkriteriums ausgebildet ist, wobei die Auswerteeinrichtung dazu ausgebildet ist, beim Prüfen des
jeweiligen flächigen Elektrodenelements ein Prüfergebnis zu erzeugen, das angibt, ob das jeweilige flächige Elektrodenelement (1) das mindestens eine Prüfkriterium erfüllt oder nicht, und
- einer Sortiereinrichtung (16), die entlang des Transportwegs (10) der flächigen Elektrodenelemente nach der Sensoreinrichtung (14) angeordnet ist und zum Sortieren der flächigen Elektrodenelemente in Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses ausgebildet ist, wobei die Transporteinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente (1) entlang des Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu der Sensoreinrichtung (14) und zu der Sortiereinrichtung (16), und, sofern vorhanden, zu der Stapeleinrichtung (17), zu transportieren. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) entlang des Transportwegs (10) der flächigen Elektrodenelemente vor der Sortiereinrichtung (16) angeordnet ist, wobei die Abstandsvergrößerungseinrichtung entlang des Transportwegs (10) bevorzugt vor der Sensoreinrichtung (14) angeordnet ist. Verfahren zum Transportieren von flächigen Elektrodenelementen (1), insbesondere mit Hilfe der Vorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, eines Stroms flächiger Elektrodenelemente, der eine Vielzahl flächiger Elektrodenelemente aufweist, die insbesondere in einem Trennvorgang durch eine Trennvorrichtung von einer Materialbahn getrennt wurden, wobei die flächigen Elektrodenelemente (1) des Stroms mit Hilfe mindestens einer Transporteinrichtung entlang eines Transportwegs (10) einzeln nacheinander transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Elektrodenelemente (1) zu einer Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) transportiert werden, die die flächigen Elektrodenelemente (1) beschleunigt, um deren Abstand, insbesondere auf einen Bearbeitungsabstand, zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 15 zum Stapeln von flächigen Elektrodenelementen, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Elektrodenelemente (1) mit Hilfe der Transporteinrichtung entlang des Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu einer Stapeleinrichtung (17) transportiert werden, die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente zu stapeln, wobei die flächigen Elektrodenelemente (1), vor dem Stapeln durch die Stapeleinrichtung (17), zu der Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) transportiert werden, wobei die Stapeleinrichtung z.B. mindestens ein rotierbares Staplerrad (7) mit mehreren Staplerradfächern aufweist, die zur Aufnahme jeweils eines flächigen Elektrodenelements ausgebildet sind. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom der flächigen Elektrodenelemente erzeugt wird mit Hilfe der Schritte:
- Bereitstellen einer Materialbahn (101), entlang deren Längsrichtung mehrere flächige Elektrodenelemente angeordnet sind, und
- Transportieren der Materialbahn zu einer Trennvorrichtung (102) und Trennen der einzelnen flächigen Elektrodenelemente von der Materialbahn durch die Trennvorrichtung im Rahmen eines Trennvorgangs, wobei die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang jeweils um einen Trennabstand (a) voneinander beabstandet werden, der der Breite einer Trennlinie entspricht, entlang der die flächigen Elektrodenelemente bei dem Trennvorgang von der Materialbahn getrennt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Elektrodenelemente entlang des Transportwegs (10) einzeln nacheinander zu einer Sensoreinrichtung (14) und zu einer Sortiereinrichtung (16) und, sofern vorhanden, dann zu der Stapeleinrichtung (17) transportiert werden, mit den Schritten:
- Transportieren der flächigen Elektrodenelemente des Stroms zu der Sensoreinrichtung und Erfassen von Messsignalen der flächigen Elektrodenelemente durch die Sensoreinrichtung (14),
- Prüfen der flächigen Elektrodenelemente anhand des für das jeweilige flächige Elektrodenelement erfassten Messsignals mittels mindestens eines Prüfkriteriums, wobei beim Prüfen des jeweiligen flächigen Elektrodenelements ein Prüfergebnis erzeugt wird, das angibt, ob das jeweilige flächige Elektrodenelement das mindestens eine Prüfkriterium erfüllt oder nicht,
- Transportieren der flächigen Elektrodenelemente zu der Sortiereinrichtung (16) und Sortieren der flächigen Elektrodenelemente durch die Sortiereinrichtung in Abhängigkeit des jeweiligen Prüfergebnisses,
- ggf. Transportieren der flächigen Elektrodenelemente, insbesondere der nach dem Sortieren in dem Strom belassenen flächigen Elektrodenelemente, zu der nach der Sortiereinrichtung (16) angeordneten Stapeleinrichtung (17), die dazu ausgebildet ist, die flächigen Elektrodenelemente zu stapeln, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Elektrodenelemente, vor dem Sortieren durch die Sortiereinrichtung (16) und ggf. vor dem Stapeln durch die Stapeleinrichtung (17), zu der Abstandsvergrößerungseinrichtung (12) transportiert werden, die die flächigen Elektrodenelemente (1) beschleunigt, um deren Abstand, insbesondere auf den Bearbeitungsabstand, zu vergrößern.
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