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Title:
DEVICE AND METHOD FOR CONNECTING CONTINUOUS MATERIAL WEBS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/028168
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (10) for connecting continuous material webs for the energy cell-producing industry, comprising a connecting device (11) with at least one adhesive applicator (16) and comprising a feed device (12) designed to feed the running material web (13) and the new material web (14), each of which is running off a bobbin (15), to the connecting device (11). The connecting device (11) has a first jaw (17) and a second jaw (18) which are designed to apply a clamping force to an overlapping section (19) of the running material web and the new material web (13, 14), said section being provided by the feed device (12). The connecting device (11) additionally has a cutting device (20) which is designed to cut the running material web (13) under a clamping force between the jaws (17, 18) and the new material web (14) in a common cut through the overlapping section (19) in order to produce the end (21) of the running material web (13) and the start (22) of the new material web (14). When the clamping force of the jaws (17, 18) is released, the first jaw (17) is designed to hold the end (21) of the running material web (13) and the start (22) of the new material web (14) by means of negative pressure in order to apply an adhesive (23) using the adhesive applicator (16).

Inventors:
MEIER ARND (DE)
HENNING AXEL (DE)
HORN MATTHIAS (DE)
HAUL MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/070604
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; B65H23/032; B65H35/04; H01M10/04
Domestic Patent References:
WO2005110903A12005-11-24
Foreign References:
CN114261819A2022-04-01
KR101695650B12017-01-12
JP2000177892A2000-06-27
Attorney, Agent or Firm:
MÜLLER VERWEYEN PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Ansprüche:

1. Vorrichtung (10) zum Verbinden von endlichen Materialbahnen für die Energiezellen produzierende Industrie, umfassend

- eine Verbindungseinrichtung (11) mit wenigstens einem Klebemittelapplikator (16), der zum Verbinden einer auslaufenden Materialbahn (13) einer neuen Materialbahn (14) eingerichtet ist, und

- eine Zuführeinrichtung (12), die zum Zuführen der auslaufenden Materialbahn (13) und der neuen Materialbahn (14), welche jeweils von einer Bobine (15) ablaufen, an die Verbindungseinrichtung (11) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

- die Verbindungseinrichtung (11) eine erste Backe (17) und eine zweite Backe (18) aufweist, welche dazu eingerichtet sind, einen von der Zuführeinrichtung (12) bereitgestellten überlappenden Abschnitt (19) der auslaufenden und der neuen Materialbahn (13, 14) mit einer Klemmkraft zu beaufschlagen,

- die Verbindungseinrichtung (11) eine Schneideinrichtung (20) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die zwischen den Backen (17, 18) mit einer Klemmkraft beaufschlagte auslaufende Materialbahn (13) und neue Materialbahn (14) in einem gemeinsamen Schnitt durch den überlappenden Abschnitt (19) zur Herstellung des Bahnendes (21) der ablaufenden Materialbahn (13) und des Bahnanfangs (22) der neuen Materialbahn (14) zu schneiden, und wobei die erste Backe (17) dazu eingerichtet ist, bei aufgelöster Klemmkraft der Backen (17, 18) das Bahnende (21) der ablaufenden Materialbahn (13) und den Bahnanfang (22) der neuen Materialbahn (14) für eine Applikation eines Klebemittels (23) durch den Klebemittelapplikator (16) mittels Unterdrucks zu halten. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

- die zweite Backe (17) dazu eingerichtet ist, das Bahnende

(21) der ablaufenden Materialbahn (13) mittels Unterdrucks zu halten, und die erste Backe (16) dazu eingerichtet ist, den Bahnanfang (22) der neuen Materialbahn (14) mittels Unterdrucks zu halten, wobei die Verbindungseinrichtung (11) dazu eingerichtet ist, den Bahnanfang (22) und das Bahnende (21) senkrecht zur Bahnebene auseinander und wieder zusammen zu bewegen. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Backe (17) dazu eingerichtet ist, bei aufgelöster Klemmkraft der Backen (17, 18) das Bahnende (21) der auslaufenden Materialbahn (13) und den Bahnanfang (22) der neuen Materialbahn (14) für eine Applikation eines Klebemittels (23) durch den Klebemittelapplikator (16) mittels Unterdrucks zu halten, und die freien Stirnseiten des Bahnanfangs

(22) und des Bahnendes (21) hintereinanderliegend zu halten. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Backe (17, 18) jeweils zwei Ansaugzonen (24, 25, 26, 27) umfasst, die unabhängig voneinander mit Unterdrück beaufschlagbar sind. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass

- eine erste Ansaugzone (24) der ersten Saugbacke (17) dem Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn (13) zugeordnet ist;

- eine zweite Ansaugzone (25) der ersten Saugbacke (17) dem der Zuführeinrichtung (12) zugewandten Teil der auslaufenden Materialbahn (13) zugeordnet ist;

- eine erste Ansaugzone (26) der zweiten Saugbacke (18) dem Teil in Förderrichtung der neuen Materialbahn zugeordnet (14) ist; und

- eine zweite Ansaugzone (27) der zweiten Saugbacke (18) dem der Zuführeinrichtung zugewandten Teil der neuen Materialbahn (14) zugeordnet ist.

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

- die Schneideinrichtung (20) durch ein Schneidmesser gebildet ist, dessen Schneidebene zwischen der ersten (24, 26) und zweiten Ansaugzone (25, 27) jeweils der ersten und zweiten Saugbacke (17, 18) verläuft.

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

- eine Sensoreinrichtung (28) vorgesehen ist, mit der die Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn (13) detektierbar ist, wobei

- eine Steuereinrichtung (29) dazu eingerichtet ist, die zweite Saugbacke (18) auf Basis der Informationen der Sensoreinrichtung (28) in Abhängigkeit der Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn (13) auszurichten.

8. Vorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Bahnende (21) der auslaufenden Materialbahn (13) und der Bahnanfang (22) der neuen Materialbahn (14) durch den Klebemittelapplikator (23) miteinander verbindbar sind.

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

- der wenigstens eine Klebemittelapplikator (23) dazu eingerichtet ist, das Bahnende (21) der auslaufenden Materialbahn (13) und den Bahnanfang (22) der neuen Materialbahn (14) durch Applikation eines Klebestreifens (30) miteinander zu verbinden.

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

- die Zuführeinrichtung (12) eine erste Bobinenaufnahme (31) und eine zweite Bobinenaufnahme (32) umfasst.

11. Verfahren zum Verbinden von endlichen Materialbahnen (13, 14) für die Energiezellen produzierende Industrie, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung (10) 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 11 .

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 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 Backe und eine zweite Backe aufweist, welche dazu eingerichtet sind, einen von der Zuführeinrichtung bereitgestellten überlappenden Abschnitt der auslaufenden und der neuen Materialbahn mit einer Klemmkraft zu beaufschlagen. Die Verbindungseinrichtung weist eine Schneideinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die zwischen den Backen mit einer Klemmkraft beaufschlagte auslaufende Materialbahn und neue Materialbahn in einem gemeinsamen Schnitt durch den überlappenden Abschnitt zur Herstellung des Bahnendes der auslaufenden Materialbahn und des Bahnanfangs der neuen Materialbahn zu schneiden. Die erste Backe ist dazu eingerichtet, bei aufgelöster Klemmkraft der Backen das Bahnende der ablaufenden Materialbahn und den Bahnanfang der neuen Materialbahn für eine Applikation eines Klebemittels durch den Klebemittelapplikator mittels Unterdrucks zu halten.

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 Produktionsgeschwindigkeit für die Herstellung von Energiezelle erhöht werden.

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

Weiterhin ermöglicht die Vorrichtung eine Verbindung der ablaufenden Materialbahn mit den neuen Materialbahn auf Stoß, so dass keine Überlappung der beiden Materialbahnen an der Verbindungsstelle vorliegt. Der Stoß oder die Verbindungstelle der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn kann durch den gemeinsamen Schnitt sehr präzise ausgeführt werden. Das Bahnende und der Bahnanfang sind durch den gemeinsamen Schnitt formkorrespondierend zueinander ausgeführt. Weiterhin ist es in weiteren vorteilhaften Ausführungsformen möglich, dass der gemeinsame Schnitt beispielsweise nicht senkrecht zu den Kanten der Materialbahnen ausgeführt wird, sondern beispielsweise in einem Winkel ungleich 90° zu den Kanten, wodurch das Ablaufverhalten der Materialbahn über nachfolgende Umlenkrollen verbessert werden kann. 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 den Klebestreifen ist dahingehend vergleichsweise gering. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere für vergleichsweise Dicke Materialbahnen einer Energiezelle, bei- spielsweise eine mit Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtete Leiterfolie.

Vorzugsweise ist die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet, das Bahnende der neuen Materialbahn stirnseitig an dem korrespondierenden Bahnende der auslaufenden Materialbahn zur Anlage zu bringen, wenn das Klebemittel durch den wenigstens einen Klebemittelapplikator appliziert wird.

Das Klebemittel, beispielsweise ein Klebestreifen, wird vorzugsweise auf eine unbeschichtete Seite der Materialbahnen, beispielsweise eine mit Anoden- oder Kathodenmaterial beschichteten Leiterfolie, aufgeklebt. Weiterhin kann das Klebemittel in einer weiteren Ausführungsform auf beide Seiten der Materialbahnen aufgeklebt werden, so dass eine sehr belastbare Verbindung der auslaufenden Materialbahn mit der neuen Materialbahn erreicht werden kann. Die Klebemittel können beispielsweise über die gesamte Breite der Materialbahnen appliziert werden, oder in alternativen Ausführungsformen kann das Klebemittel mit Unterbrechungen oder intermittierend ausgeführt werden, um beispielsweise Bereiche für einen späteren Längsschnitt der Materialbahn auszusparen.

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 die zweite Backe dazu eingerichtet ist, das Bahnende der ablaufenden Materialbahn mittels Unterdrucks zu halten, und die erste Backe dazu eingerichtet ist, den Bahnanfang der neuen Materialbahn mittels Unterdrucks zu halten, wobei die Verbindungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Bahnanfang und das Bahnende senkrecht zur Bahnebene auseinander und wieder zusammen zu bewegen.

Hierdurch wird es ermöglicht, dass nach dem gemeinsamen Schnitt durch den überlappenden Abschnitt der überlappende Abschnitt aufgehoben werden kann, so dass die freien Enden oder Reste der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn aus dem Bereich der Backen und der Verbindungseinrichtung entfernt werden können.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die erste Backe dazu eingerichtet ist, bei aufgelöster Klemmkraft der Backen das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und den Bahnanfang der neuen Materialbahn für eine Applikation eines Klebemittels durch den Klebemittelapplikator mittels Unterdrucks zu halten, und die freien Stirnseiten des Bahnanfangs und des Bahnendes hintereinanderliegend zu halten.

Dies ermöglicht eine sehr einfache Applikation des Klebemittels auf das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und den Bahnanfang der neuen Materialbahn gleichzeitig von der gleichen Seite der Materialbahnen.

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

Die Ansaugzonen einer Backe sind vorzugsweise im Bereich der Schneideinrichtung und/oder im Bereich des gemeinsamen Schnitts getrennt. Die Ansaugzonen der Backen sind vorzugsweise derart getrennt, dass die Schneideinrichtung durch den Trennungsbereich den gemeinsamen Schnitt durch den überlappenden Bereich durchführen kann. Die Schneideinrichtung kann beispielsweise ein Schneidmesser aufweisen. Jeweils beide Teile der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn können auf die Weise nach dem gemeinsamen Schnitt getrennt voneinander mit Unterdrück fixiert oder nicht fixiert werden, wodurch eine separate Handhabung der einzelnen Teile ermöglicht wird.

Es wird weiterhin vorzugsweise vorgeschlagen, dass eine erste Ansaugzone der ersten Saugbacke dem Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn zugeordnet ist; eine zweite Ansaugzone der ersten Saugbacke dem der Zuführeinrichtung zugewandten Teil der auslaufenden Materialbahn zugeordnet ist; eine erste Ansaugzone der zweiten Saugbacke dem Teil in Förderrichtung der neuen Materialbahn zugeordnet ist; und eine zweite Ansaugzone der zweiten Saugbacke dem der Zuführeinrichtung zugewandten Teil der neuen Materialbahn zugeordnet ist.

Der Teil in Förderrichtung der auslaufenden Materialbahn und der neuen Materialbahn ist daher jeweils einer ersten 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 ersten und zweiten Ansaugzonen jeweils einer Backe in einer gemeinsamen Ebene.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Schneideinrichtung durch ein Schneidmesser gebildet ist, dessen Schneidebene zwischen der ersten und zweiten Ansaugzone jeweils der ersten und zweiten Saugbacke verläuft.

Dies ermöglicht es, dass die auslaufende und die neue Materialbahn vor dem gemeinsamen Schnitt beidseitig der Schnittebene gehalten werden können, was die Schnittqualität positiv beeinflusst. Weiterhin können alle vier Teile der Materialbahnen, die nach dem gemeinsamen Schnitt entstehen, getrennt voneinander an Ansaugzonen gehalten und dementsprechend beeinflusst werden.

Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, mit der die Ausrichtung der auslaufenden Materialbahn detektierbar ist, wobei eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die zweite Saugbacke auf Basis der Informationen der Sensoreinrichtung in Abhängigkeit der Ausrichtung der auslaufenden 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 oder zweiten Backe ansteuert, kann daher vorzugsweise den Kantenversatz auf Null steuern oder regeln. Es kann somit ein möglicher Kantenversatz 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 kann 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.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und der Bahnanfang der neuen Materialbahn durch den Klebemittelapplikator miteinander verbindbar.

Der Klebemittelapplikator kann beispielsweise einseitig eine entsprechende Verbindung der Materialbahnen herstellen. In alternativen Ausführungsformen kann der Klebemittelapplikator beidseitig eine Verbindung der auslaufenden und der neuen Materialbahn herstellen. In weiteren möglichen Ausführungsformen kann ein weiterer Klebemittelapplikator vorgesehen sein, so dass jeweils ein Klebemittelapplikator zur Herstellung der Verbindung der auslaufenden und der neuen Materialbahn auf einer Seite der Materialbahnen vorgesehen und eingerichtet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der wenigstens eine Klebemittelapplikator dazu eingerichtet ist, das Bahnende der auslaufenden Materialbahn und den Bahnanfang der neuen Materialbahn durch Applikation eines Klebestreifens miteinander zu verbinden.

Der Materialauftrag durch den Klebestreifen kann vergleichsweise gering gehalten werden. Die Vorrichtung zur Verbindung von endlichen Materialbahnen eignet sich insbesondere für vergleichsweise Dicke Materialbahnen einer Energiezelle, beispielsweise eine mit Anoden- oder Kathodenmaterial beschichtete Leiterfolie.

Gemäß einer 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 10 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 Einfädeln;

Fig 2 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Ansaugen der neuen Materialbahn;

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit gestoppter auslaufender Bahn;

Fig. 4 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit zusammengefahrenen Backen beim Schneiden;

Fig. 5 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Öffnen und Entsorgen der abgeschnittenen Enden;

Fig. 6 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen bei der Übergabe der auslaufenden Materialbahn;

Fig. 7 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Applizieren eines Klebemittels;

Fig. 8 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Andrücken eines Klebemittels; Fig. 9 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Fördern einer einseitig verbundenen Materialbahn;

Fig. 10 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit einer angesaugten, einseitig verbundenen Materialbahn;

Fig. 11 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Applizieren eines zweiten Klebemittels;

Fig. 12 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Andrücken eines zweiten Klebemittels;

Fig. 13 eine Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen beim Fördern einer beidseitig verbundenen Materialbahn; und

Fig. 14 eine schematische Darstellung einer Zuführeinrichtung einer Vorrichtung zum Verbinden von Materialbahnen mit zwei Bobinen auf einem Drehteller.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 10 zum Verbinden einer auslaufenden Materialbahn 13 mit einer neuen Materialbahn 13. Die auslaufende Materialbahn 13 wird von einer Bobine 15 der Zuführeinrichtung 12 in die durch den Pfeil illustrierte Förderrichtung gefördert. In der Zuführeinrichtung 12 ist eine weitere Bobine 15 aufgelegt, von der eine neue Materialbahn 14 abgerollt wird, die mit der auslaufenden Materialbahn 13 durch die Vorrichtung 10 zur Herstellung einer endlosen Materialbahn 13, 14 verbunden werden soll. Beide Materialbahnen 13, 14 werden durch die Verbindungseinrichtung 11 geführt, welche auf einer Seite der beiden Materialbahnen 13, 14 eine erste Backe 17, in der Darstellung rechts, und auf der anderen Seite der beiden Materialbahnen 13, 14 eine zweite Backe 18, in der Darstellung links, aufweisen. Die Backen 17, 18 sind jeweils quer zur Förderrichtung in zwei getrennte Ansaugzonen, eine erste Ansaugzone 24, 26 und eine zweite Ansaugzone 25, 27 aufgeteilt, wobei die ersten Ansaugzonen 24, 26 in Förderrichtung liegt, d.h. auf der Seite der Verbindungseinrichtung 11 an die Materialbahn 13 die Vorrichtung

10 verlässt. Die zweiten Ansaugzonen 25, 27 liegen auf der Seite der Bobine 15, von der die Materialbahnen 13, 14 abgerollt werden.

In den Figuren 1 bis 12 sind verschiedene Betriebszustände der Vorrichtung 10 gezeigt. In Figur 1 wird die auslaufende Materialbahn 13 zwischen der ersten und zweiten Backe 13, 14 in die Förderrichtung, siehe Pfeil, gefördert. Die neue Materialbahn 14 von einer neuen Bobine 15 wird von der Zuführeinrichtung 12 ebenfalls in die Verbindungsvorrichtung 11 zwischen die erste und zweite Backe 17, 18 eingefädelt oder eingeführt. Diese Zuführung der neuen Materialbahn 14 zwischen die erste und zweite Backe 17, 18 kann entweder über die Schwerkraft oder über ein aktives Element erfolgen.

Die auslaufende Materialbahn 13 kann während dieses Einfädelvorgangs der neuen Materialbahn 14 stillstehen oder gefördert werden. Die neue Materialbahn 14 wird parallel zur auslaufenden Materialbahn 13 eingeführt, so dass beide Materialbahnen 13, 14 in einem überlappenden Abschnitt 19 parallel in der Verbindungseinrichtung

11 verlaufen. Die erste und zweite Backe 17, 18 sind in diesem Betriebszustand voneinander beabstandet.

In Figur 2 wird der nächste Schritt schematisch dargestellt. Die neue Materialbahn 14 wird an der ersten und zweiten Ansaugzone 26, 27 der zweiten Backe 18 angesaugt, so dass diese auf der Oberfläche der zweiten Backe 18 fixiert ist. Die Ansaugung erfolgt vorzugsweise über mit Unterdrück beaufschlagten Bohrungen in den Flächen der Ansaugzonen 24, 25, 26, 27.

Die auslaufende Materialbahn 13 wird anschließend, wie in Figur 3 dargestellt, im Bereich der Verbindungseinrichtung 11 angehalten. Nachfolgende Prozesse können beispielsweise aus einem Pufferspeicher hinter der Verbindungseinrichtung 11 weiter mit der auslaufenden Materialbahn 13 versorgt werden. Die auslaufende Materialbahn 13 wird an der ersten und zweiten Ansaugzone 24, 25 der ersten Backe 17 angesaugt, so dass beide Materialbahnen 13, 14 in einem überlappenden Abschnitt 19 parallel zueinander angeordnet sind und keine Relativbewegung zueinander aufweisen.

In Figur 4 werden die erste und zweite Backe 17, 18 zueinander bewegt und der überlappende Abschnitt 19 zwischen den beiden Backen 17, 18 eingeklemmt. Die Schneideinrichtung 20 schneidet die auslaufende Materialbahn 13 und die neue Materialbahn 14 in dem überlappenden Abschnitt 19 in einem gemeinsamen Schnitt, wodurch ein neues Bahnende 21 der auslaufenden Materialbahn 13 und ein neuer Bahnanfang 22 der neuen Materialbahn 14 hergestellt werden, die in Figur 5 gezeigt sind.

In dem Betriebszustand der Vorrichtung 10 in Figur 5 ist die Klemmkraft auf den überlappenden Abschnitt 19 aufgehoben und die erste Backe 17 und die zweite Backe 18 werden wieder auseinander bewegt. Die Ansaugung in der zweiten Ansaugzone 25 der ersten Backe 17 ist abgeschaltet, so dass der restliche Teil der auslaufenden Materialbahn 13 beispielsweise auf das Coil 15 der Zuführeinrichtung 12 mit dem weiteren Rest der Materialbahn 13 aufgewickelt wird, was durch den entsprechenden Pfeil in der Figur 5 symbolisiert wird. Der entsprechende Rest der auslaufenden Materialbahn kann daher aus der Verbindungseinrichtung 11 entfernt werden. Das gleiche gilt für den Vorspann der neuen Materialbahn 14. Dementsprechend wird die Ansaugung in der ersten Ansaugzone 26 der zweiten Backe 18 abschaltet, so dass der Vorspann mit dem ursprünglichen Bahnanfang der neuen Materialbahn 14 entweder selbsttätig aus der Verbindungseinrichtung 11 herausfallen oder herausgefördert werden kann, was durch den entsprechenden Pfeil symbolisiert wird.

Anschließend werden die erste und zweite Backe 17, 18 wieder zusammenbewegt, so dass die Backen 17, 18 auf beiden Seiten an der auslaufenden Materialbahn 13 und der neuen Materialbahn 14 anliegen, was in Figur 6 dargestellt ist. Es liegt in diesem Betriebszustand keine Überlappung von Materialbahnen 13, 14 vor. Das Bahnende 21 der auslaufenden Materialbahn 13 und der Bahnanfang 22 der neuen Materialbahn 14 liegen somit Stoß an Stoß aneinander. Weiterhin wird die Ansaugung in der ersten Ansaugzone 26 der zweiten Backe 18 aktiviert, so dass, wie in Figur 6 illustriert, temporär die erste und zweite Ansaugzone 26, 27 der zweiten Backe 18 und die erste Ansaugzone 24 der ersten Backe 17 aktiviert sind. Die auslaufende Materialbahn 13 kann daher an die zweite Backe 18 der Verbindungseinrichtung 11 übergeben werden.

Wie in Figur 7 dargestellt, wird die erste Ansaugzone 24 der ersten Backe 17 im nächsten Schritt deaktiviert, d.h. es erfolgt keine Ansaugung mittels Unterdrucks mehr. Die Backen 17, 18 werden nach der Übergabe der beiden Materialbahnen 13, 14 auf die zweite Backe 18 wieder auseinanderbewegt. Ein Klebemittelapplikator 16 wird daraufhin in den Bereich des Bahnendes 21 der auslaufenden Materialbahn 13 und den Bahnanfang 22 der neuen Materialbahn 22 ge- bracht, um ein Klebemittel 23, beispielsweise einen Klebestreifen, zu applizieren und die beiden Materialbahnen 13, 14 auf Stoß zu verkleben.

In Figur 8 sind die Materialbahnen 13, 14 durch das applizierte Klebemittel 23 verbunden, wobei in diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel die erste Backe 17 und die zweite Backe 18 aufeinander bewegt werden, um eine Andrückkraft auf das Klebemittel 23 aufzubringen, um die Festigkeit der Verbindung zu verbessern. In alternativen Ausführungsbeispielen kann eine entsprechende Andrückkraft auch durch den Klebemittelapplikator aufgebracht werden.

Figur 9 zeigt den abschließend Betriebszustand im letzten Schritt, bei dem die Backen 17, 18 auseinander bewegt sind und die verbundene Materialbahn 13, 14 von der Bobine 15 in Förderrichtung gefördert wird, wodurch der statische Spleißvorgang abgeschlossen ist.

Die Figuren 10 bis 13 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel, wobei die Vorrichtung 10 zur Herstellung einer beidseitigen Verbindung der auslaufenden und der neuen Materialbahn 13, 14 genutzt wird.

Anstelle der in Figur 9 dargestellten Öffnung der Backen 17, 18 und dem Fördern der einseitig verbundenen Materialbahn 13, 14 wird ausgehend von dem in Figur 8 beschriebenen Zustand die erste und zweite Ansaugzone 24, 25 der ersten Backe 17 mit Unterdrück beaufschlagt und die einseitig mit einem Klebemittel 23 verbundene Materialbahn 13, 14 an die erste Backe 17 übergeben und dort fixiert, wie in Figur 10 dargestellt. In Figur 11 ist zweite Backe 18 von der einseitig verbundenen Bahn 13, 14 wegbewegt. Ein Klebemittelapplikator 16 trägt von der anderen Seite ein Klebemittel 23 auf die Verbindungstelle des Bahnendes 21 der auslaufenden Materialbahn 13 und des Bahnanfangs 22 der neuen Materialbahn 14 auf.

Figur 12 illustriert, wie die zweite Backe 18 wieder in Richtung der ersten Backe 17 bewegt wurde. Die beiden Klebemittel 23, beispielsweise Klebestreifen, können daher an die Verbindungstelle des Bahnendes 21 der auslaufenden Bahn 13 und des Bahnanfangs 22 der neuen Bahn 14 angedrückt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das Klebemittel 23 auch von dem Klebemittelapplikator 16 angedrückt werden.

In Figur 13 ist der abschließende Schritt bei der beidseitigen Verbindung der auslaufenden Materialbahn 13 und der neuen Materialbahn 14 gezeigt, wobei die Backen 17, 18 auseinander bewegt sind und die beidseitig verbundene Materialbahn 13, 14 von der Bobine 15 gefördert wird.

Figur 14 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10, wobei die Zuführeinrichtung 12 einen Drehteller 33 aufweist, auf dem zwei Bobinenaufnahmen 31 , 32 angeordnet sind. Auf der Bobinenaufnahme 31 ist in diesem Ausführungsbeispiel die Bobine 15 der auslaufenden Materialbahn 13 angeordnet, welche bereits weitgehend abgerollt ist. Für die Herstellung einer endlosen Materialbahn 13, 14 in der Verbindungseinrichtung 11 , welche an weitere Anlagen und/oder Maschinen von Energiezellen förderbar ist, ist bereits eine Bobine 15 mit einer neuen Materialbahn 14 auf die Bobinenaufnahme 32 aufgelegt. Die neue Materialbahn 14 kann daher in der Verbindungseinrichtung 12 mit der auslaufenden Materi- albahn 13 verbunden werden. Nach der Verbindung kann der Rest der abgerollten Bobine 15 mit der auslaufenden Materialbahn 13 von dem Drehteller 33 entfernt werden. Die Bobine 15 auf der Bobinenaufnahme 32 mit der neuen Materialbahn 14 kann mit dem Drehteller 33 auf die Positionen der Bobinenaufnahme 31 drehen. Die neue Materialbahn 14 wird nach der Verbindung zur auslaufenden Materialbahn 13 anschließend selbst zur auslaufenden Materialbahn 13.

In einem möglichen Ausführungsbeispiel ist die Verbindungseinrichtung 11 zusätzlich dazu eingerichtet, einen Kantenversatz zwischen der auslaufenden Materialbahn 13 und der neuen Materialbahn 14 an der Verbindungsstelle zu verhindern. Die Verbindungseinrichtung 11 weist hierzu eine Sensoreinrichtung 28 auf, siehe Figuren 2 bis 4, welche zur Detektion der Lage der neuen Materialbahn 14 in Bezug zu der Verbindungseinrichtung 11 und/oder zu den Backen 18, welche in diesem Ausführungsbeispiel auf der Seite der neuen Materialbahn 14 liegen, und/oder zu der auslaufenden Materialbahn 13 eingerichtet ist. Weiterhin weist die Verbindungseinrichtung 11 eine Steuereinrichtung 29, welche dazu eingerichtet ist, die Backen 17, 18 derart gegeneinander zu verschieben, dass die beiden Materialbahnen 13, 14 im überlappenden Bereich 19 so zueinander ausgerichtet sind, dass sie möglichst keinen Kantenversatz aufweisen. Eine derartige Verschiebung erfolgt beispielsweise in der Figur 2 während die neue Materialbahn 14 fixiert und die auslaufende Materialbahn 14 weiter in Förderrichtung gefördert wird, wobei in diesem Fall die zweiten Backen 18 verschoben werden. Weiterhin kann eine derartige Verschiebung beispielsweise während des in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiels erfolgen, während die beide Materialbahnen 13, 14 an den Backen 17, 18 fixiert sind. Eine entsprechende Ausrichtung erfolgt vorzugsweise bevor die Backen 17, 18 eine Klemmkraft auf den überlappenden Abschnitt ausüben, um die Mate- rialbahnen 13, 14 für den gemeinsamen Schnitt zu gegeneinander zu klemmen.

Bezugszeichenliste:

10 Vorrichtung

11 Verbindungseinrichtung

12 Zuführeinrichtung

13 auslaufende Materialbahn

14 neue Materialbahn

15 Bobine

16 Klebern ittelappl ikator

17 erste Backe

18 zweite Backe

19 überlappenden Abschnitt

20 Schneideinrichtung

21 Bahnende

22 Bahnanfang

23 Klebemittel

24 Ansaugzone

25 Ansaugzone

26 Ansaugzone

27 Ansaugzone

28 Sensoreinrichtung

29 Steuereinrichtung

30 Klebestreifen

31 Bobinenaufnahme

32 Bobinenaufnahme

33 Drehteller