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Title:
DEVICE AND METHOD FOR CONNECTING CONTINUOUS MATERIAL WEBS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/028166
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (1) for connecting continuous material webs (2, 3) for the energy cell-producing industry, comprising a connecting device (4) with at least one adhesive applicator (5, 6) which is designed to connect a running material web (2) to a new material web (3) and comprising a feed device (7) designed to feed the running material web (2) and the new material web (3), each of which is running off a bobbin (8, 9), to the connecting device (4). The connecting device (2) comprises a first suction jaw (11) for temporarily holding a section of the running material web (2) by means of negative pressure and a second suction jaw (12) for temporarily holding a section of the new material web (3) by means of negative pressure. The end (13) of the running material web (2) and the start (14) of the new material web (3) can be positioned in a target orientation relative to each other by means of the first and second suction jaw (11, 12) such that the end (13) and the start (14) can be connected together in the target orientation by means of the at least one adhesive applicator (5, 6). In the target orientation, the free end faces of the end (13) and the start (14) are arranged so as to lie one behind the other.

Inventors:
HAUL MICHAEL (DE)
HENNING AXEL (DE)
MEIER ARND (DE)
HORN MATTHIAS (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/070601
Publication Date:
February 08, 2024
Filing Date:
July 25, 2023
Export Citation:
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Assignee:
KOERBER TECH GMBH (DE)
International Classes:
B65H19/18; B65H19/10; B65H35/04; H01M10/04
Foreign References:
CN114261819A2022-04-01
KR101695650B12017-01-12
KR102390172B12022-04-25
KR20180069390A2018-06-25
Attorney, Agent or Firm:
MÜLLER VERWEYEN PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Vorrichtung (1) zum Verbinden von endlichen Materialbahnen (2, 3) für die Energiezellen produzierende Industrie, umfassend

- eine Verbindungseinrichtung (4) mit wenigstens einem Klebemittelapplikator (5, 6), der zum Verbinden einer auslaufenden Materialbahn (2) mit einer neuen Materialbahn (3) eingerichtet ist, und

- eine Zuführeinrichtung (7), die zum Zuführen der auslaufenden Materialbahn (2) und der neuen Materialbahn (3), welche jeweils von einer Bobine (8, 9) ablaufen, an die Verbindungseinrichtung (4) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Verbindungseinrichtung (2) eine erste Saugbacke (11) zum temporären Halten eines Abschnitts der auslaufenden Materialbahn (2) mittels Unterdrück und eine zweite Saugbacke (12) zum temporären Halten eines Abschnitts der neuen Materialbahn (3) mittels Unterdrück umfasst, wobei

- das Bahnende (13) der auslaufenden Materialbahn (2) und der Bahnanfang (14) der neuen Materialbahn (3) mittels der ersten und der zweiten Saugbacke (11 , 12) zueinander in eine Sollausrichtung positionierbar sind, so dass das Bahnende (13) und der Bahnanfang (14) in der Sollausrichtung mittels des wenigstens einen Klebemittelapplikators (5, 6) miteinander verbindbar sind, wobei in der Sollausrichtung jeweils die freien Stirnseiten des Bahnendes (13) und des Bahnanfangs (14) hin- tereinanderliegend angeordnet sind.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- in der Sollausrichtung der Bahnanfang (14) der neuen Materialbahn (3) stirnseitig an dem Bahnende (13) der auslaufen- den Materialbahn (2) zur Anlage gelangt. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die erste und/oder die zweite Saugbacke (11 , 12) jeweils eine Anlagefläche aufweisen, an der sowohl das Bahnende (13) der auslaufenden Materialbahn (2) als auch der Bahnanfang (14) der neuen Materialbahn (3) zur Anlage gelangen können. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine Sensoreinrichtung (15) vorgesehen ist, mit der die Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn (2) und/oder der neuen Materialbahn (3) detektierbar ist, wobei

- eine Steuereinrichtung (16) dazu eingerichtet ist, die erste und/oder zweite Saugbacke (12) auf Basis der Informationen der Sensoreinrichtung (15) in Abhängigkeit der Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn (2) und/oder der neuen Materialbahn (3) auszurichten. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die erste und/oder die zweite Saugbacke (11 , 12) jeweils zwei Ansaugzonen (17, 18, 19, 20) umfasst, die unabhängig voneinander mit Unterdrück beaufschlagbar sind. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine vordere Ansaugzone (17) der ersten Saugbacke (11) dem Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn (2) zugeordnet ist; - eine hintere Ansaugzone (18) der ersten Saugbacke (11) dem Teil in Richtung der Zuführeinrichtung (7) der auslaufenden Materialbahn (2) zugeordnet ist;

- eine vordere Ansaugzone (19) der zweiten Saugbacke (12) dem Teil in Förderrichtung der neuen Materialbahn (20) zugeordnet ist; und

- eine hintere Ansaugzone (20) der zweiten Saugbacke (12) dem Teil in Richtung der Zuführeinrichtung (7) der neuen Materialbahn (20) zugeordnet ist. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- wenigstens eine Trenneinrichtung (10) vorgesehen ist, mit der die auslaufende und/oder die neue Materialbahn (11 , 12) in Längsabschnitte trennbar ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 unter Rückbezug auf Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass

- die wenigstens eine Trenneinrichtung (10) durch ein Schneidmesser gebildet ist, dessen Schnittebene zwischen der vorderen Ansaugzone (17, 19) und der hinteren Ansaugzone (18, 20) jeweils der ersten und/oder der zweiten Saugbacke

(11 , 12) verläuft. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass

- die wenigstens eine Trenneinrichtung (10) und der wenigstens eine Klebemittelapplikator (6) an unterschiedlichen Positionen in oder entgegen einer Förderrichtung der Materialbahnen (2, 3) angeordnet sind, wobei

- die erste und die zweite Saugbacke (11 , 12) jeweils zwischen einer der Trenneinrichtung (10) zugeordneten Position und einer dem Klebemittelapplikator (6) zugeordneten Position verfahrbar sind.

10. Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- der wenigstens eine Klebemittelapplikator (6) dazu eingerichtet ist, das Bahnende (13) der auslaufende Mate rial bahn (2) und den Bahnanfang (14) der neuen Materialbahn (3) durch Applikation eines Klebestreifens (21) miteinander zu verbinden.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Zuführeinrichtung (7) eine erste Bobinenaufnahme (22) und eine zweite Bobinenaufnahme (23) umfasst.

12. Verfahren zum Verbinden von endlichen Materialbahnen für die Energiezellen produzierende Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche erfolgt.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zum Verbinden von endlichen Materialbahnen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von endlichen Materialbahnen für die Energiezellen produzierende Industrie nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein korrespondierendes Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 12.

Energiezellen oder auch Energiespeicher im Sinne der Erfindung werden z.B. in Kraftfahrzeugen, sonstigen Landfahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen oder auch in stationären Anlagen, wie z.B. in Form von Batteriezellen oder Brennstoffzellen verwendet, bei denen sehr große Energiemengen über größere Zeiträume gespeichert werden müssen. Dazu weisen solche Energiezellen eine Struktur aus übereinander geschichteten Materialien auf, welche in der Regel aus einem Anodenmaterial auf einer Leiterfolie und einem Kathodenma- terial auf einer Leiterfolie und einer Separatorfolie bestehen, wobei die Separatorfolie zwischen dem Anodenmaterial und dem Katho- denmaterial angeordnet ist. Ein solcher Materialverbund kann in einer Energiezelle in einer gestapelten, gerollten oder gefalteten Anordnung vorliegen.

Für eine hohe Produktionsgeschwindigkeit werden die Materialien für Anode, Kathode und Separator soweit möglich als Materialbahnen verarbeitet. Hierbei werden die Materialbahnen, welche beispielsweise Halbzeuge oder auch Zwischenprodukte sein können, in der Regel als Bobine oder Coil geliefert oder in dieser Form zwischen unterschiedlichen Anlagen transportiert. Bobinen weisen zwangsläufig eine begrenzte Bahnlänge auf. Für eine möglichst ho- he Produktionsrate und somit auch für geringe Produktionskosten ist eine kontinuierliche Produktion mit hoher Geschwindigkeit mit einer Endlosbahn vorteilhaft, so dass jeweils ablaufende Materialbahnen mit neuen Materialbahnen verbunden werden. Für die Sicherstellung einer kontinuierlichen Produktion sind Prozessspeicher oder auch Pufferspeicher bekannt, welche einen Puffer darstellen, so dass die Verbindung von zwei Materialbahnen zum Erreichen einer Endlosbahn hergestellt werden kann, während der weitere Produktionsprozess mit der Materialbahn aus dem Pufferspeicher betrieben wird. Steigende Produktionsgeschwindigkeiten bei der Herstellung von Energiezellen, beispielsweise Li-Ionen Batterien, können jedoch nicht durch immer größere Pufferspeicher kompensiert werden, so dass der Verbindungsprozess möglichst schnell ausgeführt werden muss.

Weiterhin können die Verbindungstellen zwischen zwei Materialbahnen in der Endlosbahn im weiteren Prozessverlauf problematisch sein, so dass die Verbindungsstellen möglichst wenig von den weiteren Teilen der Materialbahn abweichen sollen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche eine möglichst schnelle und effiziente Verbindung von Materialbahnen ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind den Unteransprüchen, den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung zu entnehmen.

Es wird eine Vorrichtung zum Verbinden von endlichen Materialbahnen für die Energiezellen, insbesondere Batteriezellen, produzie- rende Industrie vorgeschlagen, umfassend eine Verbindungseinrichtung mit wenigstens einem Klebemittelapplikator, der zum Verbinden einer auslaufenden Materialbahn mit einer neuen Materialbahn eingerichtet ist, und eine Zuführeinrichtung, die zum Zuführen der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn, welche jeweils von einer Bobine ablaufen, an die Verbindungseinrichtung eingerichtet ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinrichtung eine erste Saugbacke zum temporären Halten eines Abschnitts der auslaufenden Materialbahn mittels Unterdrück und eine zweite Saugbacke zum temporären Halten eines Abschnitts der neuen Materialbahn mittels Unterdrück umfasst, wobei das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und der Bahnanfang der neuen Materialbahn mittels der ersten und der zweiten Saugbacke zueinander in eine Sollausrichtung positionierbar sind, so dass das Bahnende und der Bahnanfang in der Sollausrichtung mittels des wenigstens einen Klebemittelapplikators miteinander verbindbar sind, wobei in der Sollausrichtung jeweils die freien Stirnseiten des Bahnendes und des Bahnanfangs hintereinanderliegend angeordnet sind.

Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung kann schnell eine hochwertige Verbindung zwischen einer auslaufenden und einer neuen Materialbahn hergestellt werden, so dass der Produktionsprozess nur minimal unterbrochen werden muss.

Vorzugsweise weist die Vorrichtungen einen Pufferspeicher oder Prozessspeicher für die auslaufendende Materialbahn auf.

Aufgrund der kurzen Unterbrechung der Förderung der endlosen Materialbahn bei der statischen Herstellung der Verbindung kann der Pufferspeicher kleiner ausgelegt und/oder die Fördergeschwindigkeit der endlosen Materialbahn erhöht und somit auch die Pro- duktionsgeschwindigkeit für die Herstellung von Energiezellen erhöht werden.

Die vorgeschlagene Vorrichtung eignet sich für die Herstellung eines sogenannten statischen Spleißes, bei dem die Fördergeschwindigkeit bei der Herstellung der Verbindung zwischenzeitlich auf Null abgesenkt wird.

Weiterhin wird durch die Sollausrichtung, bei der die freien Stirnseiten des Bahnanfangs der neuen Materialbahn und des Bahnendes der auslaufenden Materialbahn hintereinanderliegend angeordnet sind, ermöglicht, dass keine Überlappung der beiden Materialbahnen an der Verbindungsstelle vorliegt.

Daher können Störungen im weiteren Herstellungsprozess der Energiezellen durch die Vermeidung der Verdopplung der Materialstärke durch eine Überlappung der Materialbahnen verhindert werden. Der Materialauftrag durch das Klebemittel ist dahingehend vergleichsweise gering. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für vergleichsweise Dicke Materialbahnen einer Energiezelle, beispielsweise eine mit Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtete Leiterfolie.

Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht insbesondere einen vollautomatischen Verbindungsprozess von zwei endlichen Materialbahnen für die Herstellung von Energiezellen, insbesondere Batterien.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass in der Sollausrichtung der Bahnanfang der neuen Materialbahn stirnseitig an dem Bahnende der auslaufenden Materialbahn zur Anlage gelangt.

Es kann daher eine Anlage des Bahnanfangs der neuen Materialbahn und alten Materialbahn unmittelbar Stoß-an-Stoß erreicht werden, so dass keine Lücke zwischen der neuen und auslaufenden Materialbahn entsteht, die von der Verbindung oder dem Klebemittel überbrückt wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform kann die erste und/oder die zweite Saugbacke jeweils eine Anlagefläche aufweisen, an der sowohl das Bahnende der auslaufenden Materialbahn als auch der Bahnanfang der neuen Materialbahn zur Anlage gelangen können.

Hierdurch können das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und der Bahnanfang der neuen Materialbahn in der Sollausrichtung jeweils mit den freien Stirnseiten des Bahnendes und des Bahnanfangs hintereinanderliegend auf einer der beiden Saugbacken zur Anlage gelangen, wodurch eine entsprechende Verbindung der Materialbahnen ohne Überlappung der Materialbahnen möglich ist.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, mit der die Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn und/oder der neuen Materialbahn detektierbar ist, wobei eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die erste und/oder zweite Saugbacke auf Basis der Informationen der Sensoreinrichtung in Abhängigkeit der Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn und/oder der neuen Materialbahn auszurichten.

Mit der Sensoreinrichtung kann beispielsweise die Ausrichtung der neuen Materialbahn relativ zur Vorrichtung gemessen werden, wodurch die neue Materialbahn nicht nur ohne Kantenversatz zur ablaufenden Materialbahn ausgerichtet werden kann, sondern in möglichen Ausführungsformen auch zur Vorrichtung selbst, so dass die verbundene Materialbahn in einer möglichst definierten und gleichbleibenden Lage aus der Vorrichtung zur Verbindung der Materialbahnen ausgeführt werden kann. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise den Kantenversatz einer Kante der auslaufenden Materialbahn und der entsprechenden Kante der neuen Materialbahn durch Ansteuerung minimieren. Die Steuerungseinheit, welche beispielsweise eine Stelleinheit an der ersten und/oder zweiten Backe ansteuert, kann daher vorzugsweise den Kantenversatz auf Null steuern oder regeln. Es kann somit ein möglicher Kantenversatz, d.h. ein axialer Versatz der Materialbahnen, oder eine entsprechende Differenz ausgeglichen werden. In weiteren möglichen Ausführungsformen kann die Steuerungseinheit beispielsweise die Kantenversätze an einer der beiden oder beiden Kanten der Materialbahnen auf einen Kantenversatz innerhalb einer vorgegebenen Toleranz steuern oder regeln. Auf diese Weise kann ein Kantenversatz beim Verbindungsprozess von Materialbahnen durch die vorgeschlagene Vorrichtung vermieden werden, wodurch nachfolgende Prozess bei der Herstellung von Energiezellen diesbezüglich störungsfrei durchgeführt und/oder mit geringen Fehlertoleranzen ausgelegt werden können.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass die erste und/oder die zweite Saugbacke jeweils zwei Ansaugzonen umfasst, die unabhängig voneinander mit Unterdrück beaufschlagbar sind.

Die Ansaugzonen einer Saugbacke sind vorzugsweise im Bereich einer Trenneinrichtung und/oder im Bereich einer Schnittebene getrennt. Die Trenneinrichtung kann beispielsweise ein Schneidmesser aufweisen. Die Teile der auslaufenden Materialbahn und/oder der neuen Materialbahn können auf die Weise nach dem Trennen unabhängig voneinander mit Unterdrück fixiert oder nicht fixiert werden, wodurch eine separate Handhabung der einzelnen Teile ermöglicht wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist eine vordere Ansaugzone der ersten Saugbacke dem Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn zugeordnet, eine hintere Ansaugzone der ersten Saugbacke ist dem Teil in Richtung der Zuführeinrichtung der auslaufenden Materialbahn zugeordnet, eine vordere Ansaugzone der zweiten Saugbacke ist dem Teil in Förderrichtung der neuen Materialbahn zugeordnet, und eine hintere Ansaugzone der zweiten Saugbacke ist dem Teil in Richtung der Zuführeinrichtung der neuen Materialbahn zugeordnet.

Der Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn ist daher jeweils einer vorderen Ansaugzone zugeordnet. Der Teil in Förderrichtung ist weiterhin den Anlagen und/oder Maschinen im Produktstrom zugewandt, die mit einer endlosen Materialbahn für die Herstellung von Energiezellen versorgt werden sollen. In vorteilhaften Ausführungsformen ist ein Pufferspeicher in Förderrichtung nach der Verbindungseinrichtung vorgesehen, beispielsweise zwischen der Verbindungseinrichtung und weiteren Maschinen und/oder Anlagen zur Herstellung von Energiezellen.

Vorzugsweise liegen die Flächen der vorderen und hinteren Ansaugzonen jeweils einer Saugbacke in einer gemeinsamen Ebene. Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass wenigstens eine Trenneinrichtung vorgesehen ist, mit der die auslaufende und/oder die neue Materialbahn in Längsabschnitte trennbar ist.

Hierdurch kann ein Vorspann der neuen Materialbahn mit einer definierten Schnittebene abgetrennt werden, so dass ein Längsabschnitt die zu verbindende neue Materialbahn mit einem definierten Bahnanfang und ein Längsabschnitt der Vorspann der neuen Materialbahn ist, welcher entsorgt wird, bildet. In vorteilhaften Ausführungsformen ist es möglich, dass die Schnittebene beispielsweise senkrecht zu den Kanten der Materialbahnen oder alternativ beispielsweise in einem Winkel ungleich 90° zu den Kanten ausgeführt wird. Ein Trennen der Materialbahn schräg zum Bahnverlauf kann das Ablaufverhalten der Materialbahn über nachfolgende Umlenkrollen verbessert. Weiterhin kann die Trenneinrichtung die auslaufende Materialbahn in zwei Längsabschnitte trennen, wobei ein Längsabschnitt ein definiertes Bahnende aufweist, welches mit dem Bahnanfang der neuen Materialbahn verbunden werden kann, und ein Längsabschnitt den Rest der ablaufenden Materialbahn umfasst, der entsorgt wird.

Vorzugsweise ist der ersten Saugbacke und der zweiten Saugbacke jeweils eine eigene Trenneinrichtung zugeordnet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Trenneinrichtung durch ein Schneidmesser gebildet ist, dessen Schnittebene zwischen der vorderen Ansaugzone und der hinteren Ansaugzone jeweils der ersten und/oder der zweiten Saugbacke verläuft. Auf diese Weise können die getrennten Teile der Materialbahnen oder die hergestellten Längsabschnitte der Materialbahnen unmittelbar nach dem Trennvorgang unabhängig voneinander mit den vorderen und hinteren Ansaugzonen der ersten und/oder zweiten Saugbacke gehandhabt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Trenneinrichtung und der wenigstens eine Klebemittelapplikator an unterschiedlichen Positionen in oder entgegen einer Förderrichtung der Materialbahnen angeordnet sind, wobei die erste und die zweite Saugbacke jeweils zwischen einer der Trenneinrichtung zugeordneten Position und einer dem Klebemittelapplikator zugeordneten Position verfahrbar sind.

Das Verfahren oder Bewegen der Saugbacken entlang der Förderrichtung ermöglicht es, den für die Verbindung vorgesehenen Teil der Materialbahnen von der Trenneinrichtung zum Klebemittelapplikator zu bewegen, wodurch die Vorrichtung einen vereinfachten Aufbau aufweisen kann. Weiterhin konkurrieren somit die Trennvorrichtung und der Klebemittelapplikator nicht um den gleichen Bauraum in der Verbindungseinrichtung.

Vorzugsweise ist der wenigstens eine Klebemittelapplikator dazu eingerichtet, das Bahnende der auslaufende Materialbahn und den Bahnanfang der neuen Materialbahn durch Applikation eines Klebestreifens miteinander zu verbinden.

Der Klebestreifen ist vorzugsweise ein einseitiger Klebestreifen, welcher die Unterbrechung zwischen den freien Stirnseiten am Bahnanfang der neuen Materialbahn und das Bahnende der auslaufenden Materialbahn überbrücken kann. Es können weiterhin mehre- re Klebestreifen auf einer Seite der Materialbahn verwendet werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die neue und die auslaufende Materialbahn beidseitig durch Klebestreifen, welche durch einen oder mehrere Klebemittelapplikatoren aufgetragen werden können, verbunden werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Zuführeinrichtung eine erste Bobinenaufnahme und eine zweite Bobinenaufnahme umfasst.

Es kann daher eine Bobine auf einer Bobinenaufnahme ablaufen und eine Bobine auf der anderen Bobinenaufnahme ausgetauscht und für eine Verbindung vorbereitet werden. Die erste und zweite Bobinenaufnahme sind vorzugsweise auf einem Drehteller angeordnet, so dass die Bobine, von der die Materialbahn gefördert wird und abläuft, unabhängig von einem Bobinenwechsel und der Verbindung der Materialbahnen auf der gleichen Position in der Zuführeinrichtung gehalten werden kann.

Weiterhin ist es mit der vorgeschlagenen Vorrichtung möglich, eine Zuführeinrichtung ohne Drehteller zu verwenden.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Verbinden von endlichen Materialbahnen für die Energiezellen produzierende Industrie mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgeschlagen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Trennen der neuen Materialbahn;

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Bewegen der neuen Materialbahn durch eine Saugbacke;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Entsorgen des Vorspanns der neuen Materialbahn;

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Trennen der auslaufenden Materialbahn;

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Bewegen der auslaufenden Materialbahn durch eine Saugbacke;

Fig. 6 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Entsorgen des Restes der auslaufenden Materialbahn;

Fig. 7 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit beiden Materialbahnen auf einer Saugbacke fixiert;

Fig. 8 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Verbinden mit einem Klebemittelapplikator;

Fig. 9 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer einseitigen Verbindung der Materialbahnen; Fig. 10 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Verbinden mit einem zweiten Klebemittelapplikator;

Fig. 11 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit beidseitig verbundenen Materialbahnen; und

Fig. 12 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer verbundenen und geförderten Materialbahn.

Die Figuren 1 bis 12 zeigen schematische Darstellungen einer Vorrichtung 1 zum Verbinden einer auslaufenden Materialbahn 2 mit einer neuen Materialbahn 3 in verschiedenen Betriebszuständen beim Verbinden einer auslaufenden Materialbahnen 2 mit einer neuen Materialbahn 3.

In Figur 1 wird die auslaufende Materialbahn 3 von einer Bobine 8 auf einer Bobinenaufnahme 22 der Zuführeinrichtung 7 in die Förderrichtung, siehe Pfeil an der auslaufenden Materialbahn 2, gefördert. In der Zuführeinrichtung 7 ist eine weitere Bobine 9 auf eine Bobinenaufnahme 23 aufgelegt, von der eine neue Materialbahn 3 abgerollt wird, die mit der auslaufenden Materialbahn 2 durch die Vorrichtung 1 zur Herstellung einer endlosen Materialbahn 2, 3 verbunden werden soll. Beide Materialbahnen 2, 3 werden durch die Verbindungseinrichtung 4 geführt, welche eine erste und eine zweite Saugbacke 11 , 12 aufweist. Das Einfädeln der neuen Materialbahn 3 zwischen die erste und zweite Saugbacke 11 , 12 kann entweder über die Schwerkraft oder über ein aktives Element erfolgen. Die auslaufende Materialbahn 2 kann während dieses Einfädelvorgangs der neuen Materialbahn 3 stillstehen oder bevorzugt weiter gefördert werden. Die neue Materialbahn 3 wird parallel zur auslaufenden Materialbahn 2 geführt.

Die neue Materialbahn 3 wird von der zweiten Saugbacke 12, welche eine vordere Ansaugzone 19 und eine hintere Ansaugzone 20 aufweist, mittels Unterdrucks an einer Anlagefläche gehalten. Zwischen der vorderen Ansaugzone 19 und der hinteren Ansaugzone 20 der zweiten Saugbacke 12 schneidet eine Trenneinrichtung 10 die fixierte neue Materialbahn 3.

In Figur 2 wird die in zwei Längsabschnitte getrennte neue Materialbahn 3 mit der zweiten Saugbacke 11 in Förderrichtung von der Trennposition zu einer Verbindungsposition in der Zuführeinrichtung 7 bewegt. Der Vorspann oder auch Vorlauf der neuen Materialbahn 3 wird in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weiterhin an der vorderen Ansaugzone 19 der zweiten Saugbacke 12 gehalten. Der weitere Längsabschnitt wird mit dem Bahnanfang 14 der neuen Materialbahn 3 an der hinteren Ansaugzone 20 mittels Unterdrucks gehalten.

In Figur 3 hat die zweite Saugbacke 20 die Position des Klebemittelapplikators 5 mit dem gehaltenen Bahnende 14 der neuen Materialbahn 3 erreicht. Die Beaufschlagung mit Unterdrück der vorderen Ansaugzone 19 der zweiten Saugbacke 12 ist abgeschaltet, so dass der Vorspann oder Vorlauf der neuen Materialbahn 3 entsorgt werden kann, was durch den Pfeil symbolisch dargestellt ist. Die auslaufende Bahn 2 kann während der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Vorbereitung vor der eigentlichen Verbindung der Materialbahn 2, 3 weiter in die Förderrichtung gefördert werden, wodurch die nachgelagerte Herstellung von Energiezellen, insbesondere von Batteriezellen, kontinuierlich möglich ist. Figur 4 zeigt die Vorrichtung 1 zum Verbinden von Materialbahnen 2, 3 in einem Betriebszustand, in dem die auslaufende Materialbahn 2 zur Herstellung eines statischen Spleißes angehalten ist. Die auslaufende Materialbahn 2 wird von der ersten Saugbacke 11 mittels Unterdrucks an der vorderen Ansaugzone 17 und der hinteren Ansaugzone 18 gehalten. Die Saugbacke 11 befindet sich in einer Position, die der Trenneinrichtung 10 zugeordnet ist. Die Trenneinrichtung 10 trennt die auslaufende Materialbahn 2 zwischen der vorderen Ansaugzone 17 und der hinteren Ansaugzone 18 in zwei Längs- abschnitte, wodurch für die auslaufende Materialbahn 2 ein neues Bahnende 13 erstellt wird. Nachfolgende Prozesse zur Herstellung von Energiezellen, insbesondere Batteriezellen, können beispielsweise zwischenzeitlich aus einem Pufferspeicher in Förderrichtung hinter der Vorrichtung 1 versorgt werden.

Der Rest der auslaufende Materialbahn 2 kann auf die Bobine 8 auf der Bobinenaufnahme 23 wieder aufgewickelt und entfernt werden. Hierfür wird die Beaufschlagung mit Unterdrück an der hinteren Ansaugzone 18 der ersten Saugbacke 11 aufgehoben, was in Figur 5 dargestellt ist. Die vordere Ansaugzone 17 ist weiterhin mit Unterdrück beaufschlagt, um die auslaufende Materialbahn 2 mit dem Bahnende 13 zu halten. Die erste Saugbacke 11 wird zudem von der Position, die der Trennvorrichtung 10 zugeordnet ist, in Förderrichtung in eine Position bewegt, die dem Klebemittelapplikator 6 zugeordnet ist, welche in der Darstellung der Figur 6 erreicht ist.

Die Verbindungseinrichtung 4 umfasst eine Sensoreinrichtung 15, mit der die Ausrichtung der auslaufenden und/oder neuen Materialbahn 2, 3 detektierbar ist. Weiterhin ist eine Steuervorrichtung 16 vorgesehen, welche eine Bewegung der Saugbacken 11 , 12 und Ansteuerung der Ansaugzonen 17, 18, 19, 20 steuert. Die Steuervorrichtung 16 setzt die Detektion der Sensoreinrichtung 15 in eine entsprechende Bewegung der Saugbacken 11 , 12 um, so dass die Sollausrichtung der auslaufenden Materialbahn 2 zu der neuen Materialbahn 3 möglich ist.

Das Bahnende 13 der auslaufenden Materialbahn 2 kann dem entsprechend mit den beiden Saugbacken 11 , 12 in eine Sollausrichtung zu dem Bahnanfang 14 der neuen Materialbahn 14 bewegt werden, so dass die freien Stirnseiten des Bahnendes 13 und des Bahnanfangs 14 hintereinanderliegend angeordnet sind und keine Überlappung und vorzugsweise keinen Versatz der Kanten der beiden Materialbahnen 2, 3 zueinander aufweisen.

In Figur 7 ist ein Betriebszustand gezeigt, bei dem das Bahnende 13 der ablaufenden Materialbahn 2 von der vorderen Ansaugzone 17 der ersten Saugbacke 11 auf die vordere Ansaugzone 19 der zweiten Saugbacke 12 durch eine entsprechende Steuerung der vorderen Ansaugzonen 17, 19 und eine Verringerung des Abstands der beiden Saugbacken 11 , 12 übergeben wurde. Dementsprechend liegen in der Figur 7 die beiden Materialbahnen 2, 3 mit dem Bahnanfang 14 und dem Bahnende 13 in einer Sollposition zueinander und sind an der zweiten Saugbacke 12 mittels Unterdrucks temporär fixiert.

Nach der Übergabe auf die zweite Saugbacke 12 wird die erste Saugbacke 11 , wie in Figur 8 erkennbar, aus der Position, die dem Klebemittelapplikator 6 zugeordnet ist, in die der Trenneinrichtung 10 zugeordneten Position zurückbewegt. Der Klebemittelapplikator 6 kann daher ein Klebemittel, in dieser vorteilhaften Ausführungsform einen Klebstreifen, auftragen und die beiden Materialbahnen 2, 3 auf diese Weise verbinden.

In möglichen Ausführungsbeispielen kann eine auf diese Weise einseitig verbundene Materialbahn 2, 3 von der Bobine 9 in die Förderrichtung gefördert werden, wodurch der Spleißvorgang mit einer einseitigen Verbindung der Materialbahnen 2, 3 abgeschlossen ist.

In den Figuren 9 bis 12 werden die nachfolgenden Betriebszustände der Vorrichtung 1 zum Verbinden von Materialbahnen 2, 3 für die Herstellung einer beidseitigen Verbindung dargestellt.

In Figur 9 ist die zweite Saugbacke 12 nicht mit Unterdrück beaufschlagt und in die Position, welche der Trenneinrichtung 10 zugeordnet ist, bewegt. Ein zweiter Klebemittelapplikator 5 kann somit auf die noch nicht verbundene Seite der beiden einseitig verbundenen Materialbahnen 2, 3 ein Klebemittel, insbesondere einen Klebestreifen, applizieren, was in Figur 10 dargestellt ist. Der gegenüberliegende Klebemittelapplikator 6 kann hierbei als Gegenhalter eingesetzt werden, um die Verbindungsstelle zu verpressen.

In der Darstellung der Figur 11 ist eine beidseitige Verbindung der beiden Materialbahnen 2, 3 hergestellt und die Klebemittelapplikatoren 5, 6 sind von der verbundenen Materialbahn 2, 3 wegbewegt, so dass die verbundenen Materialbahn 2, 3 anschließend wieder in der Förderrichtung gefördert werden kann, was in Figur 12 dargestellt ist. Bezugszeichenliste:

1 Vorrichtung

2 auslaufende Materialbahn

3 neue Materialbahn

4 Verbindungseinrichtung

5 Klebemittelapplikator

6 Klebemittelapplikator

7 Zuführeinrichtung

8 Bobine

9 Bobine

10 Trenneinrichtung

11 erste Saugbacke

12 zweite Saugbacke

13 Bahnende

14 Bahnanfang

15 Sensoreinrichtung

16 Steuereinrichtung

17 vordere Ansaugzone

18 hintere Ansaugzone

19 vordere Ansaugzone

20 hintere Ansaugzone

21 Klebestreifen

22 erste Bobinenaufnahme

23 zweite Bobinenaufnahme