Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrodenstapels mit flächigen Elektrodenelementen.

Das Stapeln von flächigen Elektrodenelementen ist bekannt. So werden flächige Elektrodenelemente zur Herstellung von elektrochemischen Energiespeichern, wie Lithium-Ionen-Batterien, oder Energiewandlern, wie Brennstoffzellen, übli cherweise gestapelt. Insbesondere bei der Herstellung von Pouch-Zellen, einer weit verbreiteten Bauform eines Lithium-Ionen- Akkumulators, werden Elektro denelemente gestapelt. Die kleinste Einheit einer Lithium-Ionen-Zelle besteht üb licherweise aus zwei Elektrodenelementen und einem Separator, der die Elektro denelemente voneinander trennt. Dazwischen befindet sich später nach der Be füllung der ionenleitfähige Elektrolyt.

Neben den übrigen Schritten der Herstellung von elektrochemischen Energie speichern oder Brennstoffzellen, wie beispielsweise der Konfektionierung oder der Kontaktierung, stellt der Schritt des Stapelns bei der Herstellung einen Fla schenhals für den Fertigungsdurchsatz dar. Bekannte Verfahren zum Stapeln der Elektrodenelemente setzen auf einen Greifarm eines Roboters, welcher die Elek trodenelemente greift und platziert. Hierbei ist jedoch keine deutlichen Ge schwindigkeitserhöhung mehr zu erwarten.

Weitere bekannte Verfahren setzen für die Stapelbildung auf ein rotierendes Staplerrad, mit welchem die Elektrodenelemente auf einem Elektrodenstapel ab gelegt werden. Die WO 2020/212316 Al beschreibt hierzu ein Verfahren zur Her stellung eines Elektrodenstapels aus Anoden und Kathoden für eine Lithium-Io- nen-Batterie eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, bei dem die Anoden und die Kathoden in Fächer eines rotierenden Staplerrads gefördert werden, und die in den Fächern aufgenommenen Anoden und Kathoden anhand der Rotation des Staplerrads zu einer Stapelaufnahme gefördert werden. Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bzw. eine Stapelvorrichtung anzu ge ben, das/ die es erlaubt, die Bewegung der Elektrodenelemente in dem Staplerrad zu beeinflussen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Er findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Elektrodenstapel mit flächigen Elektrodenelementen, insbesondere eines elektrochemischen Energiespeichers o- der eines Energieumwandlers, hergestellt. Es werden folgende Schritte durchge führt:

- Einbringen bzw. Hineintransportieren jeweils eines Elektrodenelements in je weils ein Fach mindestens eines um eine Staplerradachse rotierenden Stapler- rads, das über den Umfang des Staplerrads verteilt mehrere Staplerradfinger auf weist, zwischen denen jeweils ein Fach zur Aufnahme eines Elektrodenelements gebildet ist, und

- Ausstreifen der in den Fächern des Staplerrads aufgenommenen Elektrodenele mente aus dem jeweiligen Fach des Staplerrads, während das Staplerrad um seine Achse rotiert, wobei die Elektrodenelemente durch das Ausstreifen auf ei nen Elektrodenstapel abgelegt werden, der insbesondere auf einem unter dem Staplerrad angeordneten Stapelaufnahmeboden einer Stapelaufnahme aufliegt bzw. abgelegt wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung des Elektrodenstapels weist mindestens ein um eine Staplerradachse rotierbares Staplerrad auf, das über den Umfang des Staplerrads verteilt mehrere Staplerradfinger aufweist, zwischen de nen jeweils ein Fach zur Aufnahme eines Elektrodenelements gebildet ist. Dar über hinaus weist die Vorrichtung einen Ausstreifer auf, der dazu ausgebildet ist, die in den Fächern des Staplerrads aufgenommenen Elektrodenelemente aus dem jeweiligen Fach auszustreifen, wenn das Staplerrad um seine Achse rotiert, wobei die Elektrodenelemente durch das Ausstreifen auf einen Elektrodenstapel abge legt werden. Die erfindungs gemäße Vorrichtung weist ggf. auch eine Stapelauf nahme auf, die zur Aufnahme des Elektrodenstapels ausgebildet ist.

Für mindestens eines der Fächer des Staplerrads ist (mindestens) ein Rollenpaar vorhanden, das eine innere und eine äußere Rolle aufweist, die so (z.B. im Be reich des jeweiligen Fachs) angeordnet sind, dass sie auf einander gegenüber lie gende Flächen eines in dem Fach aufgenommenen Elektrodenelements einwir ken, um die Bewegung des Elektrodenelements entlang des Fachs zu beeinflus sen. Die Einwirkung erfolgt insbesondere zu einem Zeitpunkt, wenn das Elektro denelement zumindest teilweise in das Fach eingebracht ist, z.B. schon beim Hin eintransportieren des Elektrodenelements in das Fach oder erst beim Ausstreifen des Elektrodenelements aus dem Fach. Insbesondere kann durch das Rollenpaar die von außen nach innen des Staplerrads gerichtete Bewegung des Elektroden elements (beim Hineintransportieren in das Fach) und/ oder die von innen nach außen des Staplerrads gerichtete Bewegung des Elektrodenelements (für das Ausstreifen aus dem Fach) beeinflusst werden.

Die innere und äußere Rolle des jeweiligen Rollenpaars sind so angeordnet, dass sie, sobald sich ein in das Fach hineintransportiertes Elektrodenelement zwischen der inneren und äußere Rolle des jeweiligen Rollenpaars befindet, das betref fende Elektrodenelement reibschlüssig berühren.

Die innere und äußere Rolle des jeweiligen Rollenpaars können senkrecht zur Transportrichtung geringfügig voneinander beabstandet sein (wobei der Abstand geringer ist als die Dicke des Elektrodenelements), so dass sie einander nicht be rühren. Dies kann vorteilhaft sein, um den Verschleiß der Rollen zu verringern. Alternativ können die innere und eine äußere Rolle so angeordnet sein, dass sie einander berühren, z.B. aufeinander abrollen können. Insbesondere können die innere und äußere Rolle einander in einem Kontaktbereich berühren und mit die sem Kontaktbereich in Eingriff mit dem in das jeweilige Fach eingebrachten Elektrodenelement kommen. Die innere und die äußere Rolle des jeweiligen Rol lenpaars können einander auch dann reibschlüssig berühren, wenn sich kein Elektrodenelement zwischen ihnen befindet. Dadurch können die Rollen auch ohne dazwischen befindliches Elektrodenelement mittels eines Antriebsrads an getrieben werden, z.B. um sie bereits vor Eintreffen des Elektrodenelements in Rotation zu versetzen. Um der Dicke des dazwischen hindurchtransportierten Elektrodenelements ausweichen zu können, können die innere und die äußere Rolle entsprechend elastisch ausgebildet sein oder die Welle, auf der sie befestigt sind, entsprechend elastisch verlagerbar bzw. gefedert befestigt sein.

Bezüglich des zwischen ihnen befindlichen Elektrodenelements können die je weilige innere und äußere Rolle einander direkt gegenüber liegen. Beim Einbrin gen des Elektrodenelements in das Fach kommen dann beide Rollen gleichzeitig in Eingriff mit dem Elektrodenelement. Alternativ können die jeweilige innere und äußere Rolle aber auch entlang der Transportrichtung des Elektrodenele ments etwas versetzt zueinander angeordnet sein. Ein gezielter Versatz der bei den Rollen entlang der Transportrichtung kann z.B. dazu verwendet werden,

- beim Einfädeln des Elektrodenelements zwischen das Rollenpaar ggf. in eine Richtung vorgebogene Überstände des Elektrodenelements besser einfädeln zu können, oder

- beim Einfädeln des Elektrodenelements zwischen das Rollenpaar die Bremswir kung durch zusätzliche leichte Umlenkung des Elektrodenelements zu erhöhen, oder

- beim Ausstreifen des Elektrodenelements aus dem Staplerrad durch die innere Rolle eine zusätzliche. Kraft auf das Elektrodenelement nach unten zu erzeugen, um ein schnelleres Ablegen der Rückkante des Elektrodenelements auf dem Elektrodenstapel zu unterstützen.

Die innere und äußere Rolle sind derart angeordnet, dass die innere Rolle - in Be zug auf das Staplerrad - radial weiter innen liegt als die äußere Rolle. Die innere Rolle wirkt dann auf die radial nach innen weisende Fläche des jeweiligen Elekt rodenelements ein und die äußere Rolle auf dessen radial nach außen weisende Fläche. Die innere Rolle und die äußere Rolle wirken also auf die einander gegen über liegenden Flächen des jeweiligen Elektrodenelements ein. Die äußere und innere Rolle des jeweiligen Rollenpaars sind entlang des jeweiligen Fach von au ßen nach innen betrachtet, vorzugsweise an einer Position angeordnet sind, die 20% -80% der Fachlänge entspricht. Damit wird erreicht, dass das Elektrodenele ment nicht nur beim Eintreffen in das Fach, sondern beeinflusst werden kann, wenn es sich weiter innen im Fach befindet.

Vorzugsweise ist für jedes Fach des Staplerrads mindestens ein Rollenpaar vor handen. Für das jeweilige Fach des Staplerrads kann jeweils genau ein Rollen paar vorhanden sein, es können aber auch mehrere Rollenpaare pro Fach des Staplerrads vorhanden sein. Diese können an verschiedenen Positionen entlang des Fachs angeordnet sein. Es können aber auch zwei Rollenpaare an derselben Position entlang des jeweiligen Fachs, jedoch entlang der Staplerradachse ver setzt zueinander angeordnet sein (in Transportrichtung des Elektrodenelements betrachtet rechts und links vom Staplerrad), d.h. das Staplerrad befindet sich dann zwischen den beiden entlang der Staplerradachse versetzten Rollenpaaren.

Die für das jeweilige Fach vorhandene äußere und innere Rolle des jeweiligen Rollenpaars sind derart an der Vorrichtung befestigt, dass sie mit dem Staplerrad mitrotieren. Zum Beispiel können sie hierzu an den das jeweilige Fach begren zenden Fingern des Staplerrads befestigt sein. Die innere Rolle ist dabei an dem jenigen Finger befestigt, der das Fach auf der der Stapelradachse zugewandten Seite begrenzt, und die äußere Rolle an demjenigen Finger, der das Fach auf der von der Stapelradachse abgewandten Seite begrenzt. Alternativ können die für das jeweilige Fach vorhandene äußere und innere Rolle auch auf einem separa ten, mit dem Staplerrad mitrotierenden Element (z.B. ein Rad) befestigt sein, das z.B. auf der Welle des Staplerrads axial versetzt zu dem Staplerrad montiert ist.

Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die innere und/ oder äußere Rolle des Rollenpaars (aktiv) zur Rotation anzutreiben. Insbesondere können die in nere und/ oder äußere Rolle des Rollenpaars direkt zur Rotation angetrieben werden, z.B. mittels entsprechender Motoren, oder sie können indirekt zur Rota tion angetrieben werden, unter Verwendung der Rotationsbewegung des Stapler rads, insbesondere mittels eines am Staplerrad angeordneten Antriebsrads. Das Antriebsrad kann dabei entweder so ausgebildet sein, dass es rotierbar ist (z.B. mittels eines Motors) oder es so ausgebildet sein kann, dass es nicht-rotierbar ist.

Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die innere und äußere Rolle des Rollenpaars zur Einwirkung auf das in dem Fach aufgenommene Elektrodenele ment verwendet werden, ohne (aktiv) zur Rotation angetrieben zu werden, d.h. ohne durch ein von dem Elektrodenelement verschiedenes Element zur Rotation angetrieben zu werden. Dabei werden die die innere und äußere Rolle des Rol lenpaars allenfalls durch die Reibung des dazwischen hindurchtransportierten Elektrodenelements in Rotation versetzt. Beispielsweise können die innere und äußere Rolle derart gelagert sein, dass sie freilaufend sind, um das einlaufende Elektrodenelement lediglich bei ihrer Bewegung zu führen und ggf. leicht zu bremsen. Alternativ können die innere und äußere Rolle des Rollenpaars aber auch gegen einen Widerstand rotierbar sein, um das einlaufende Elektrodenele ment stärker zu bremsen. Dazu können die Rollen des Rollenpaars z.B. durch je weils ein Gleitlager gelagert sein. Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dass durch den Eingriff des Rollen paars die von außen nach innen des Staplerrads gerichtete Bewegung des in das Fach einlaufenden Elektrodenelements entlang des Fachs gebremst wird. Zu die sem Zweck können die innere und/ oder äußere Rolle angetrieben werden, sie müssen aber hierzu nicht angetrieben werden.

Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die innere und/ oder äußere Rolle derart anzutreiben, dass durch den Eingriff des Rollen paars die von außen nach innen des Staplerrads gerichtete Bewegung des (in das Fach einlaufenden) Elektrodenelements durch den Eingriff des Rollenpaars fort geführt (gleichbleibend, langsamer oder ggf. beschleunigt) wird, um das in das Fach einlaufende Elektrodenelement durch den Eingriff des Rollenpaars in das Fach (in Richtung des inneren Ende des Fachs) weiter hinein zu transportieren.

Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung dazu ausgebildet sein, die innere und/ oder äußere Rolle des Rollenpaars derart anzutreiben, dass durch den Ein griff des Rollenpaars eine von innen nach außen des Staplerrads gerichtete Bewe gung des in dem Fach aufgenommenen Elektrodenelements bewirkt oder be schleunigt wird, um das in dem Fach aufgenommene Elektrodenelement aus dem Fach (in Richtung des äußeren Ende des Fachs) heraus zu transportieren, insbesondere für das Ausstreifen aus dem Staplerrad.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung dazu ausgebildet, die innere und/ oder äußere Rolle des Rollenpaars unter Verwendung der Rotationsbewegung des Stapler rads zur Rotation anzutreiben. Hierzu weist die Vorrichtung im Bereich des Stap lerrads vorzugsweise ein Antriebsrad auf, das derart angeordnet ist, dass das An treiben der inneren/ äußeren Rolle des Rollenpaars durch eine (direkte oder indi rekte) Wechselwirkung der inneren/ äußeren Rolle mit dem Antriebsrad erreicht wird, insbesondere unter Verwendung der Rotationsbewegung des Staplerrads. Die jeweilige andere nicht-angetriebene äußere/ innere Rolle ist dann z.B. freilau fend. Beispielsweise kann eine direkte Wechselwirkung der inneren Rolle mit dem Antriebsrad durch Abrollen der innere Rolle des Rollenpaars auf einer glat ten Außenkontur des Antriebsrads erfolgen.

Das Antriebsrad kann kreisförmig oder ringförmig sein und ist z.B. scheibenartig ausgebildet. Das Antriebsrad kann einen vollen Kreisumfang haben. Dies ist ins besondere im Fall eines rotierbaren Antriebsrads bevorzugt. Auch im Fall eines nicht-rotierbaren Antriebsrad kann das Antriebsrad einen vollen Kreisumfang haben, braucht aber keinen vollen Kreisumfang zu haben, sondern es reicht, wenn die Außen-/ Innenkontur des Antriebsrads zumindest ein Kreissegment hat. Der Mittelpunkt des Kreissegments liegt dabei auf der Staplerradachse. Als Antriebsrad wird daher auch ein solches Antriebselement verstanden, dessen Außen-/ Innenkontur zumindest ein Kreissegment hat, an dem das Antriebsrad (direkt oder indirekt) in Wechselwirkung mit der inneren/ äußeren Rolle tritt. Die Außen-/ Innenkontur des Antriebsrads kann glatt sein oder eine Verzahnung aufweisen.

Es kann auch ein Antriebsrad verwendet werden, das zwei oder mehr Kreisseg mente aufweist, deren gemeinsamer Mittelpunkt auf der Staplerradachse liegt und die bei Rotation des Staplerrads nacheinander mit der inneren/ äußeren Rolle des Rollenpaars wechselwirken. Die innere Rolle kann z.B. auf einer Au ßenkontur eines Kreissegments abrollen bzw. die äußere Rolle auf einer Innen kontur eines (ringförmigen) Kreissegments. Die Kreissegmente sind bevorzugt bezüglich der Staplerradrotation derart azimutal versetzt zueinander angeordnet, dass zu jedem Zeitpunkt vorzugsweise immer nur eines dieser Kreissegmente auf die jeweilige innere/ äußere Rolle des jeweiligen Rollenpaars wechselwirkt, um diese anzutreiben. Zum Beispiel können die innere/ äußere Rolle durch ein erstes Kreissegment so angetrieben wird, das ein im Staplerrad einlaufendes Elektrodenelemente durch Einwirkung des Rollenpaars in Richtung Fachinneres weitertransportiert (und ggf. abgebremst) wird und durch ein zweites Kreisseg ment entgegengesetzt dazu angetrieben wird, um dasselbe, im Fach befindliche Elektrodenelement zum Ausstreifen in Richtung Fachäußeres zu transportieren.

Eine indirekte Wechselwirkung der inneren/ äußeren Rolle mit dem Antriebsrad kann über ein Hilfselement erreicht werden, z.B. ein Hilfsrad das mit der inne ren/ äußeren Rolle des Rollenpaars mechanisch gekoppelt ist (z.B. auf derselben Welle sitzt), wobei das Hilfsrad direkt von den Antriebsrad angetrieben wird (z.B. auf dem Antriebsrad abrollt) und über die gemeinsame Welle die in nere/ äußere Rolle des Rollenpaars antreibt. Falls das Antriebsrad ein Antriebs- Zahnrad ist, kann dies analog über ein Hilfs-Zahnrad erfolgen, dessen Zähne mit den Zähnen des Antriebs-Zahnrads ineinandergreifen, um das Hilfs-Zahnrad an zutreiben, wobei das Hilfs-Zahnrad das mit der inneren oder äußeren Rolle des Rollenpaars mechanisch gekoppelt ist (z.B. auf derselben Welle sitzt und diese Welle durch das Hilfs-Zahnrad angetrieben wird).

Beispielsweise ist das Antriebsrad entlang der Staplerradachse versetzt zu dem jeweiligen Staplerrad angeordnet, z.B. in so geringem Abstand zu dem jeweiligen Staplerrad, dass es direkt mit der am Staplerrad befestigten inneren/ äußeren Rolle wechselwirken kann (kompakte Anordnung).

Bevorzugt weist die Vorrichtung mindestens zwei Staplerräder auf, die entlang der Staplerradachse, vorzugsweise um mindestens 10 cm, versetzt zueinander angeordnet sind. Für einander entsprechende (entlang der Staplerradachse zuei nander versetzte) Fächer dieser Staplerräder ist dabei (an der entsprechenden Po sition entlang des Fachs) vorzugsweise jeweils ein eigenes Rollenpaar vorhanden. Diese Rollenpaare, die jeweils dem entsprechenden Fach der verschiedenen Stap lerräder zugeordnet sind und jeweils an der entsprechenden Position entlang des Fachs angeordnet sind, sind entlang der Staplerradachse, vorzugsweise um min destens 10 cm, versetzt zueinander angeordnet. Damit kann ein Drehmoment auf die durch den Eingriff der Rollenpaare beeinflussten Elektrodenelemente vermie den werden. Die einander entsprechenden inneren/ äußeren Rollen der einander entsprechenden Rollenpaare können auf einer gemeinsamen Welle montiert sein, sodass diese inneren/ äußeren Rollen alle in derselben Richtung mit derselben Geschwindigkeit rotieren, und können durch ein gemeinsames Antriebrad ange trieben werden.

Vorzugsweise ist das Antriebsrad derart ausgebildet und/ oder angeordnet, dass es nur in einem begrenzten Winkelabschnitt der Rotation des Staplerrads in Wechselwirkung mit der inneren oder äußeren Rolle des Rollenpaars tritt, insbe sondere in einem Winkelabschnitt von höchstens 270°, insbesondere höchstens 180° der Staplerradrotation. Dieser Winkelabschnitt überlappt dabei (zumindest größtenteils) mit demjenigen Winkelabschnitt der Rotation des Staplerrads, in dem die Elektrodenelemente im Staplerrad vorhanden sind. Damit wird erreicht, dass die innere und äußere Rolle, die aufgrund der Wechselwirkung mit dem Antriebsrad rotieren, ab dem Ende des o.g. Winkelabschnitts der Einwirkung nicht mehr angetiieben werden und durch Reibung (in ihrem Lager) wieder ab bremsen können, um ohne bzw. mit verminderter Rotationsgeschwindigkeit für das nächste Elektrodenelement zur Verfügung zu stehen. Das Abbremsen erfolgt in dem (auf 360° des Staplerradumlaufs) verbleibenden azimutalen Abschnitt (von mind. 90° bzw. mind. 180°). Um den Antrieb der inneren/ äußeren Rolle mittels des Antriebsrads über einen großen Winkelabschnitt sicherzustellen kön nen die innere/ äußere Rolle bzw. das Antriebsrad gefedert aufgehängt sein, so dass sie senkrecht zu ihrer Achse verlagerbar sind.

Durch die Wechselwirkung der inneren Rolle oder der äußeren Rolle mit dem Antriebsrad kann die Rotation der inneren und/ oder äußeren Rolle gezielt in ei ner bestimmten Winkelstellung der Staplerradrotation gestartet bzw. angehalten werden. Darüber hinaus kann auch die Rotationsgeschwindigkeit der inneren und/ oder äußeren Rolle durch die Wechselwirkung mit dem Antriebsrad gezielt variiert werden.

Bei einer Variante des Antriebsrads ist das Antriebsrad derart an der Vorrichtung befestigt, dass es um eine Achse rotierbar ist, insbesondere um die Staplerrad achse oder um eine versetzt zu der Staplerradachse liegende Achse. Dabei ist bei das Antriebsrad z.B. als Hohlrad ausgebildet. Das Antriebsrad kann dabei mit ei nem Antriebsmotor verbunden sein, durch den das Antriebsrad um seine Achse rotierbar ist, wobei die Rotation des Antriebsrads unabhängig von der Rotation des Staplerrads gesteuert werden kann. Wenn das Antriebsrad einen eigenen An triebsmotor hat, ist seine Rotationrichtung und auch seine Rotationsgeschwindig keit frei einstellbar, unabhängig von der Rotation des Staplerrads. Damit kann eine gezieltes Geschwindigkeitsprofil für die Rotation der inneren/ äußeren Rolle des Rollenpaars eingestellt werden, mit dem die Bewegung des zwischen der in neren und äußeren Rolle befindlichen Elektrodenelements beeinflusst wird. Da mit können der Einlauf- und / oder der Ausstreifvorgang des jeweiligen Elektro denelements aktiv unterstützt und definiert durchgeführt werden.

Insbesondere ist das Antriebsrad derart an der Vorrichtung befestigt, dass es um eine Achse rotierbar ist, die zu der Staplerradachse versetzt angeordnet ist. Der Versatz zwischen der Achse des Antriebsrads und der Staplerradachse ist dabei vorzugsweise derart gewählt ist, dass die Außen-/ Innenkontur des Antriebsrads (nur) in dem begrenzten Winkelabschnitt der Rotation des Staplerrads in Wech selwirkung mit der inneren/ äußeren Rolle des Rollenpaars tritt, um diese anzu treiben. Dabei sind der Versatz zwischen der Achse des Antriebsrads und der Staplerradachse und der Durchmesser des Antriebsrads vorzugsweise so gering, dass das Antriebsrad radial vollständig innerhalb des Umfangs des Staplerrads liegt. Die Achse des Antriebsrads kann z.B. unterhalb der Staplerradachse angeordnet sein und ggf. seitlich versetzt dazu, wobei der seitliche Versatz so ist, dass die Achse des Antriebsrads, in Transportrichtung der am Staplerrad ankommenden Elektrodenelemente betrachtet, hinter der Staplerradachse liegt. Damit kann eine Beeinflussung der aus dem Fach heraus gerichteten Bewegung der in dem Fach aufgenommenen Elektrodenelement zum/beim Ausstreifen aus dem Staplerrad erreicht werden. Entsprechend wird das Antriebsrad als Ausstreif- Antriebsrad bezeichnet.

Alternativ kann die Achse des Antriebsrads auch oberhalb der Staplerradachse angeordnet sein und ggf. seitlich versetzt dazu, wobei der seitliche Versatz so ist, dass die Achse des Antriebsrads, in Transportrichtung der am Staplerrad ankom menden Elektrodenelemente betrachtet, hinter der Staplerradachse liegt. Damit kann eine Beeinflussung der Bewegung der in das Fach einlaufenden Elektroden elemente erreicht werden. Entsprechend wird das Antriebsrad als Einlauf- An triebsrad bezeichnet. Zum Beispiel weist die Vorrichtung mindestens zwei Aus streif- Antriebsräder, die um eine gemeinsame Achse rotierbar sind und/ oder mindestens zwei Einlauf- Antriebsräder auf, die um eine gemeinsame Achse A' rotierbar sind (eine andere als die Ausstreif- Antriebsräder).

In einer anderen Variante des Antriebsrads ist das Antriebsrad nicht-rotierbar an der Vorrichtung befestigt, wobei es z.B. als sogenanntes Sonnenrad ausgebildet sein kann. Die Außenkontur des Antriebsrads ist dabei insbesondere derart ge formt, dass das Antriebsrad nur in dem begrenzten Winkelabschnitt der Rotation des Staplerrads in Wechselwirkung mit der inneren / äußeren Rolle des Rollen paars tritt, um diese anzutreiben. Beispielsweise ist das nicht-rotierbare Antriebs rad mit seinem Mittelpunkt etwa auf der Staplerradachse angeordnet, und hat eine radial nach innen zurückversetzte Außenkontur in demjenigen Winkelab- schnitt, in dem keine Wechselwirkung stattfinden soll. Das nicht-rotierbare An triebsrad kann aber auch die Form eines Kreissegments, z.B. Halbkreissegments, haben.

Das Staplerrad weist (z.B. einen scheibenartigen) um die Staplerradachse rotier baren Staplerradkörper auf, über dessen Umfang verteilt die Staplerradfinger an geordnet 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 Staplerräder auf derselben Rotationsachse auf, die axial zu einander versetzt sind und z.B. synchron zueinander rotieren.

Der Ausstreifer kann einteilig oder mehrteilig sein, z.B. rechenartig zwischen die Staplerräder eingreifen, so dass er mit dem/ den Staplerrad/ rädern kämmt. Der Ausstreifer kann ortsfest sein oder relativ zum Staplerrad bewegbar.

Zur Herstellung des Elektrodenstapels werden die aus dem Staplerrad ausge streiften Elektrodenelemente auf einem Stapelaufnahmeboden einer Stapelauf nahme abgelegt, der gegenüber der Horizontalen horizontal oder schräg ange ordnet ist, insbesondere derart schräg angeordnet ist, dass die Schwerkraft der auf dem Stapelaufnahmeboden abgelegten Elektrodenelemente eine Kraftkompo nente aufweist, die in Richtung einer der Rückwand der Stapelaufnahme gerich tet ist, an der die Vorderkanten der Elektrodenelemente des Elektrodenstapels ausgerichtet werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Transportieren und Ablegen der Elektrodenelemente, die die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Elektrodenstapels aufweist sowie mindestens einer Transporteinrichtung zum Transportieren von Elektiodenelementen einzeln nacheinander zu dem Staplerrad der Vorrichtung und zum Einbringen jeweils eines der Elektiodenele- mente in jeweils eines der Fächer des Staplerrads, und ggf. einem Stapelaufnah meboden, der so unter dem Staplerrad angeordnet und ausgebildet ist, dass die aus dem Staplerrad ausgestieiften Elektrodenelemente auf dem Stapelaufnahme boden abgelegt werden können. Es können auch zwei oder mehr als zwei Trans porteinrichtungen pro Stapelvorrichtung verwendet werden, die an verschiede nen Winkelpositionen mit dem Staplerrad der Stapelvorrichtung verbunden sind, z.B. um Kathoden und Anoden voneinander getrennt demselben Staplerrad zu zuführen, wobei in den Fächern des Staplerrads abwechselnd die von den ver schiedenen Transporteinrichtungen herantiansportierten Elektrodenelemente (z.B. Kathoden und Anoden) landen.

Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungs gemäße Stapelvorrichtung und umgekehrt. Weitere Merkmale der Erfindung er geben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schema tischen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 Ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem nicht-rotierbaren An triebsrad in 3D- Ansicht (Fig. la) und in Seitenansicht (Fig. lb),

Fig. 2 Ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem rotierbaren Antriebsrad für den Einlaufvorgang der Elektrodenelemente und mit einem ro tierbaren Antriebsrad für den Ausstreifvorgang der Elektrodenele ment in 3D-Ansicht (Fig. 2a) und in Draufsicht (Fig. 2b) sowie in Schnittansicht entlang der Linien A-A (Fig. 2c) und entlang der Li nien B-B (Fig. 2d) in Figur 2b. In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Transportieren und Ablegen von Elektiodenelementen mit einer Stapelvorrich tung, die zur Herstellung eines Elektiodenstapels ausgebildet ist, der flächige Elektiodenelemente (und ggf. weitere Elemente) enthält. Die Elektiodenelemente sind z.B. Kathoden, basierend z.B. auf Aluminiumfolie, und/ oder Anoden, basie rend z.B. auf Kupferfolie, oder jeweils eine Kombination aus beiden. Beim Stapel vorgang werden z.B. Anode, Separator, Kathode, Separator, usw. in einem sich wiederholenden Zyklus gestapelt. Die Elektiodenelemente können auch Batterie zellen oder Brennstoffzellen sein.

Eine Mehrzahl von Elektiodenelementen 1 werden einzeln nacheinander mittels einer Transporteinrichtung zu der Stapelvorrichtung herantiansportiert (Trans- portiichtung T). Die Transporteinrichtung kann durch um Rollen umlaufende Riemen 20 gebildet sein, zwischen denen die Elektrodenelemente geführt wer den. Alternativ können auch Rollenpaare zum Herantiansportieren der Elektio denelemente verwendet werden, zwischen denen die Elektiodenelemente ge führt werden. Zum Einführen der Elektrodenelemente in das jeweilige Fach kann ein Leitblech 22 verwendet werden.

Die Stapelvorrichtung weist in beiden Ausführungsbeispielen zwei um eine ge meinsame Staplerradachse A rotierbare Staplerräder 10 auf, die jeweils über den Umfang des Staplerrads verteilt mehrere Staplerradfinger 11 aufweisen, zwi schen denen jeweils ein Fach zur Aufnahme eines Elektrodenelements 1 gebildet ist. Die Staplerräder 10 werden mittels eines Motors 14 (vgl. Fig. 2b) in Rotations- richtung R so um ihre Achse A rotiert, dass mittels der Transporteinrichtung je weils ein Elektrodenelement in jeweils ein Fach des jeweiligen Staplerrads 10 ein- geführt wird. Durch einen Ausstreifer 15 wird das in dem jeweiligen Fach aufge nommene Elektrodenelement 1 aus dem Staplerrad 10 ausgestreift, um sie auf ei nen Stapelaufnahmeboden 30 abzulegen. Um die Fallhöhe der ausgestreiften Elektrodenelemente nach dem Ausstreifen zu reduzieren, kann der Stapelaufnah meboden 30 während der Stapelherstellung nach unten weggeführt werden.

Die Staplerradfinger 11 und Fächer verlaufen hier spiralartig um die Rotations achse A herum, können alternativ aber auch gerade, z.B. radial, ausgebildet sein und ggf. eine größere Fachweite aufweisen als dargestellt, damit die Elektroden elemente durch die Form des Fachs nicht zu stark verbogen werden. Die Stapler radfinger sind in den Figuren relativ dünn dargestellt, sie können aber auch eine wesentlich größere azimutale Breite aufweisen.

In beiden Ausführungsbeispielen sind zwei gleichartige Staplerräder 10 auf einer gemeinsamen Achswelle befestigt und entlang der Staplerradachse A versetzt zu einander angeordnet, es können aber auch mehr als zwei sein. An jedem Fach des Staplerrades 10 ist ein Rollenpaar angeordnet, das durch eine innere Rolle 12 und eine äußere Rolle 13 gebildet ist, vgl. Fig. la und 2a. Die Rollenpaare sind an dem jeweiligen Staplerrad 10 befestigt, so dass sie mit dem Staplerrad 10 mitrotieren. Die innere und äußere Rolle 12, 13 berühren einander in einem Kontaktbereich K, vgl. Fig. lb. Beispielsweise sind die beiden Rollen 12, 13 an ihrer Oberfläche ein Elastomer auf. Die Fächer des Staplerrads weisen unmittelbar vor dem Rollen paar 12, 13 eine Verjüngung 19 auf, damit die Vorderkante des Elektrodenele ments 1 problemlos in den Kontaktbereich K des Rollenpaars hineintrifft, vgl.

Fig. lb. Bei Bedarf können auch mehrere Rollenpaare pro Fach verwendet wer den, die an verschiedenen Positionen entlang des Fachs angeordnet werden.

Beim ersten Ausführungsbeispiel aus Fig. la,b kommt die innere Rolle 12 des je weiligen Rollenpaars bei Rotation des Staplerrads 10 in Berührung zu einem zentral zur Achse A des Staplerrads 10 angeordneten Antriebsrad 16, das hier als sogenanntes Sonnenrad ausgebildet ist. Das Antriebsrad 16 ist ortsfest und nicht rotierbar. Das Antriebsrad 16 ist nicht durchgehend kreisförmig, sondern weist ein radial zurückversetztes Kreissegment auf, das nicht auf die innere Rolle 12 einwirkt. Nur in dem vorstehenden Kreissegment wirkt das Antriebsrad 12 auf die innere Rolle 12 ein. Wenn das Staplerrad 10 um seine Achse A rotiert, kom men die inneren Rollen 12 daher nur in dem begrenzten Winkelabschnitt der Staplerradrotation in Eingriff zu dem Antriebsrad 16, in dem sich das vorste hende Kreissegment des Antriebsrads 16 befindet. Dieser begrenzte Winkelab schnitt ist in Fig. lb mit W bezeichnet und umfasst ca. 160° der Staplerradrota tion. Durch die Reibung der inneren Rolle 12 an dem feststehenden Antriebsrad 16 wird die innere Rolle 12 in Rotation versetzt (hier im Uhrzeigersinn). Sie rollt also auf der Außenkontur des Antriebsrads 16 ab. Da sich die innere Rolle 12 und die äußere Rolle 13 reibschlüssig berühren, wird dadurch auch die äußere Rolle 13 in Rotation versetzt (hier entgegen zum Uhrzeigersinn). Das in das jeweilige Fach eingeführte Elektrodenelement 1 kommt im Kontaktbereich K in Eingriff zu dem Rollenpaar 12, 13.

Sofern das Elektrodenelement 1 durch die Transporteinrichtung mit einer - im Vergleich zur Umlaufgeschwindigkeit des Staplerrads 10 - deutlich erhöhten Ge schwindigkeit eingeführt wird, wird das Elektrodenelement 1 durch den Eingriff des rotierenden Rollenpaars 12, 13 abgebremst. Durch das Abbremsen lässt sich eine Beschädigung der Elektrodenelemente, die ggf. beim Auftreffen auf das in nere Fachende des Staplerrads entstehen würde, vermeiden. Da der begrenzte Winkelabschnitt, in dem die innere Rolle 12 angetrieben wird, relativ groß ist, wirkt das Rollenpaar aber nicht nur im Einlaufbereich der Elektrodenelemente 1 auf die Elektrodenelemente 1 ein, sondern auch danach, bis kurz vor Erreichen des Ausstreifers 15. Der Eingriff des Rollenpaars bewirkt daher auch, dass die Be wegung der Elektrodenelemente in Richtung des inneren Fachendes fortgesetzt wird. Bei etwa vergleichbarer Einlauf-Geschwindigkeit der Elektrodenelemente im Vergleich zur Umlaufgeschwindigkeit der Staplerradrotation wird durch die Einwirkung des Rollenpaars ggf. kein Abbremsen der einlaufenden Elektroden elemente erreicht, sondern lediglich ein Fortsetzen der Bewegung der einlaufen den Elektrodenelemente.

Im Bereich des Ausstreifers 15 ist das Antriebsrad 16 radial nach innen zurück versetzt, so dass es nicht mehr auf die jeweilige innere Rolle 12 einwirkt. Das je weilige Rollenpaar 12, 13 ist in dem Winkelabschnitt, in dem das Elektrodenele ment 1 auf den Ausstreifer 15 trifft, antriebsfrei. So kann der Ausstreifer das Elektrodenelement 1 aus dem jeweiligen Fach ohne Widerstand ausstreifen.

In Abhängigkeit der Winkel, an dem das zurückversetzte bzw. das vorstehende Kreissegment beginnt und endet, kann eingestellt werden, wann das Rollenpaar 12, 13 die Bewegung des jeweiligen Elektrodenelements 1 innerhalb des Fachs be einflusst. Der Winkel wird in Abhängigkeit der Eigenschaften der Elektrodenele mente und/ oder in Abhängigkeit der Transportgeschwindigkeit der Elektroden elemente gewählt, die diese beim Einlaufen in das Staplerrad haben.

Im ersten Ausführungsbeispiel wird die innere Rolle 12 mittels Reibung an der Außenkontur des Antriebsrads 16 in Rotation versetzt, wenn sich das Stapelrad um das Antriebsrad bewegt. Alternativ kann die Oberfläche des Antriebsrads auch eine Verzahnung aufweisen, in der eine entsprechende Verzahnung eines auf der Welle der inneren Rolle 12 mitrotierenden Hilfs-Zahnrads formschlüssig eingreift.

Alternativ zum ersten Ausführungsbeispiel könnte auch die äußere Rolle 13 des Rollenpaars oder eine auf der Welle der äußeren Rolle 13 mitrotierende Hilfsrolle durch eine kreissegmentförmige Innenkontur eines ringförmigen, nicht-rotierba ren Antriebsrads angetrieben werden, wenn sich das Staplerrad um dieses be wegt. Dies könnte z.B. für die Aus Streifbewegung der Elektrodenelemente ver wendet werden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a-d kommt die innere Rolle 12 des jeweiligen Rollenpaars bei Rotation des Staplerrads 10 nacheinander in Be rührung zu zwei verschiedenen Antriebsrädern 17 und 18, die um verschiedene Achsen A' rotierbar sind, die jeweils versetzt zur Achse A des Staplerrads 10 an geordnet sind, vgl. Fig. 2c, d. Die Antriebsräder 17, 18 sind hier ringförmig bzw. als sogenanntes Hohlrad ausgebildet. Die Hohlräder 17, 18 weisen z.B. innen eine Verzahnung auf, die einerseits als Lagerung des Hohlrades dient, andererseits für den Antrieb durch einen Antriebsmotor 25 verwendet werden, vgl. Fig. 2b.

Die Antriebsräder 17, 18 sind ortsfest und um die jeweilige Achse A' rotierbar. Aufgrund ihrer versetzten Achse A' kommt die jeweilige innere Rolle 12 nur in dem begrenzten Winkelabschnitt der Staplerradrotation in Eingriff zu der Au ßenkontur des jeweiligen Antriebsrads 17 bzw. 18, vgl. die beiden Winkelab schnitte W in Fig. 2c und 2d. Dieser begrenzte Winkelabschnitt umfasst bei dem Antriebsrad 18 aus Fig. 2c und bei dem Antriebsrad 17 aus Fig. 2d jeweils ca. 90° der Staplerradrotation, kann aber auch einen größeren oder kleineren Winkel umfassen. Das Antriebsrad 18 aus Fig. 2c ist im unteren Bereich des Staplerrads 10 angeordnet und dient zur Unterstützung des Ausstreifvorgangs der Elektro- denelemente 1 aus dem Staplerrad 10. Es wird im folgenden auch Ausstreif- An triebsrad 18 genannt. Das Antriebsrad 17 aus Fig. 2d ist im oberen Bereich des Staplerrads 10 angeordnet und dient zur Unterstützung des Einlaufvorgangs der Elektrodenelemente 1 in das Staplerrad 10. Es wird im folgenden auch Einlauf- Antriebsrad 17 genannt.

Falls das Einlauf- Antriebsrad 17 nicht rotiert wird, wirkt es ähnlich wie das nicht rotierbare Antriebsrad 16 des ersten Ausführungsbeispiels: Durch die Reibung der inneren Rolle 12 an dem Einlauf-Antriebsrad 17 wird die innere Rolle 12 in Rotation versetzt (im Uhrzeigersinn). Sie rollt auf der Außenkontur des Einlauf- Antriebsrad 17 ab. Wenn sich die innere Rolle 12 und die freilaufende äußere Rolle 13 reibschlüssig berühren, kann dadurch auch die äußere Rolle 13 in Rota tion versetzt werden (entgegen zum Uhrzeigersinn). Das in das Fach eingeführte Elektrodenelement 1 wird durch den Eingriff des Rollenpaars 12, 13 (bei großer Einlaufgeschwindigkeit) gebremst und/ oder entlang des Fachs weitertranspor tiert.

Das Einlauf- Antriebsrad 17 kann jedoch bei Bedarf um seine Achse A' rotiert werden. Dadurch lässt sich die Bewegung des Elektrodenelements entlang des Fachs steuern. In Abhängigkeit der Rotationsrichtung und Rotationsgeschwin digkeit des Einlauf-Antriebsrads 17 können die Elektrodenelemente 1 hier ge bremst, beschleunigt oder weitertransportiert werden.

Bevorzugt wird das Einlauf- Antriebsrad 17 in derselben Rotationsrichtung R (im Uhrzeigersinn) rotiert wie das Staplerrad 10. Falls die Winkelgeschwindigkeit des Einlaufs-Antriebsrads 17 deutlich geringer gewählt wird als die des Staplerrads 10, wird erreicht, dass die Rolle 12 mit einer - im Vergleich zum Fall des nichtro- tierten Einlauf- Antriebsrads 17 - geringeren Rotationsgeschwindigkeit rotiert (Rolle 12 im Uhrzeigersinn). Damit wird ein langsameres Weiter bewegen des je weiligen Elektrodenelements 1 in Richtung Fachinneres erreicht als im Fall des nicht-rotierten Einlauf- Antriebsrads 17. Im Fall einer deutlich größeren Winkel geschwindigkeit des Einlauf- Antriebsrads 17 im Vergleich zum Staplerrad 10 wird die Rotationsrichtung der Rolle 12 umgekehrt (Rolle 12 gegen den Uhrzei gersinn), so dass sie auf die Elektrodenelemente 1 eine Kraft ausübt, die in Rich tung Fachäußeres gerichtet ist. Dies kann dazu benutzt werden, die in das Fach einlaufenden Elektrodenelemente 1 stark abzubremsen.

Wenn dagegen das Einlauf- Antriebsrad 17 entgegengesetzt zur Rotationsrich tung R rotiert wie das Staplerrad 10, d.h. hier gegen den Uhrzeigersinn, wird ent sprechend eine - im Vergleich zum Fall des nichtrotierten Einlauf- Antriebsrads 17 - größere Rotationsgeschwindigkeit der Rolle 12 erreicht, und damit ein schnelleres Weiterbewegen des jeweiligen Elektrodenelements 1 in Richtung Fachinneres.

Das Ausstreif- Antriebsrad 18 wirkt nur im unteren Bereich des Staplerrades auf die Rollen 12, kurz bevor diese bei ihrer Rotation den Ausstreifer 15 erreichen. Bevorzugt wird das Ausstreif- Antriebsrad 18 um seine Achse A' rotiert, und zwar in derselben Rotationsrichtung R (im Uhrzeigersinn) rotiert wie das Stapler rad 10, bevorzugt mit einer deutlich größeren Winkelgeschwindigkeit als das Staplerrad 10. Damit wird die Rotationsrichtung der Rolle 12 umgekehrt (gegen den Uhrzeigersinn), so dass sie auf die Elektrodenelemente 1 eine Kraft ausübt, die in Richtung Fachäußeres gerichtet ist. Das in dem jeweiligen Fach befindliche Elektrodenelement 1 wird durch den Eingriff des Rollenpaars 12, 13 bereits vor Erreichen des Ausstreifers 15 in Richtung Fachäußeres bewegt. Dadurch wird der Ausstreifvorgang unterstützt und/ oder ein zu starkes Aufprallen der Elektro denelemente 1 am Ausstreifer 15 vermieden.

Im zweiten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung für jedes der beiden Stap lerräder 10 jeweils ein Ausstreif- Antriebsrad 18 und ein Einlauf- Antriebsrad 17 auf.

In anderen Ausführungsbeispielen weist die Vorrichtung an jedem der beiden Staplerräder 10 nur ein Einlauf- Antriebsrad 17 auf, aber kein Ausstreif- Antriebs rad 18 oder umgekehrt, nur ein Ausstreif-Antriebsrad 18, aber kein Einlauf-An triebsrad 17. Neben den mit Rollenpaaren und Antriebsrad/ rädern ausgestatte ten Staplerrädern können auch zusätzliche Staplerräder 10 auf derselben Achs welle angebracht sein und zum Stapeln der Elektrodenelemente verwendet wer den, die aber nicht mit Rollenpaaren ausgestattet sind und für die auch kein An triebsrad vorhanden ist.