用于将能量单池的片段送入单池堆叠装置的进料装置和用于将能量单池的片段送入单池堆叠装置的方法与流程

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分所述特征的用于将能量单池、特别是电池单池的片段送入单池堆叠装置的进料装置，以及一种具有权利要求14的前序部分所述特征的用于将能量单池的片段送入单池堆叠装置的方法。

背景技术：

1、本发明意义下的能量单池或者还有能量存储器例如用于机动车、其他陆上交通工具、船舶、飞机，或者也用于固定的设备，如形式为电池单池或燃料单池的光热太阳能发电器(photovoltaikanlagen)，其中，需要在较长的时段内储存极其大量的能量。为此，这些能量单池具有由多个堆成堆垛的片段构成的结构。这些片段分别由交替的阳极片和阴极片构成，所述阳极片和阴极片通过同样作为片段制造的隔板片彼此分开。片段在制造过程中被预切割，并且然后按预定的顺序彼此叠置成堆垛，并通过层压彼此连接在一起。阳极片和阴极片在此首先从连续幅面上切割下来，并且然后单独地间隔开地分别放置在隔板材料的连续幅面上。然后，在第二步骤中再次使用切割器件将这一随后形成的“双层的”的连续幅面(该连续幅面由带有所放置的阳极片和阴极片的隔板材料制成)切割成片段，其中所述片段在这种情况下双层地由隔板片(该隔板片带有布置在其上的阳极片或阴极片)形成。如果在生产技术上可行或有必要，也可以在切割前将带有所放置的阳极片和阴极片的隔板材料的连续幅面彼此叠放，从而形成具有隔板材料的第一连续层(该隔板材料的第一连续层带有放置在其上的阳极片或阴极片)和隔板材料的第二连续层(该隔板材料的第二连续层也带有放置在其上的阳极片或阴极片)的连续幅面。然后，通过切割器件将该“四层的”连续幅面切割成片段，所述片段在这种情况下以四层的方式形成，其带有第一隔板片、阳极片、第二隔板片和放置在其上的阴极片。这种解决方案的优点在于可以节省一次切割。

2、因此，本发明意义下的片段是隔板材料、阳极材料或阴极材料的单层的片段，上述结构的双层的或者也可以是四层的片段。

3、用于制造电池单池的器件例如从wo 2016/041713 a1和de 102017216213a1中已知。

4、例如用于电动汽车的能量单池的制造目前是在生产设备上进行的，所述生产设备具有每分钟生产100至240个单室电解槽单池(monozellen)的效率。这些生产设备在部分区域内工作，或连续地以时钟驱动的不连续的运动(如来回运动)的方式工作，并且因此在生产效率方面是有限的。大部分已知的机器以单片-堆叠工艺(如“拾取和放置”)工作，其具有处理较慢的缺点。在这种情况下，无法进行单池成型的层压。

5、另一种已知的方案是带有连续不断的材料幅面和时钟驱动的工具(如用于改变间距的工具和分离刀片)的机器。

6、原则上，具有时钟驱动的运动的机器在效率方面是受限的。有质量的部件，如收容件(aufnahmen)和工具，必须不断地加速和减速。这些过程在此决定了时间顺序，并且在此消耗大量能量。运动部件的质量不能随意减少。运动更快的部件往往需要承受更大的载荷，并且因此甚至变得更加昂贵和沉重。

7、为了降低能量单池制造的生产成本，此外还必须提高机器的生产效率。用于高的生产效率的一个条件在此是能量单池堆垛的高生产率，所述能量单池由上述类型的多个彼此堆叠的片段构成。

8、为了实现极高的生产率，在此值得期望的是：在生产中以尽可能高的节段率(stückrate)从连续幅面上切下片段，为此，必须以相应高的送入速度送入连续幅面并以尽可能高的切割频率从连续幅面上切下片段。然后，必须将所述片段上下堆叠形成堆垛。在此要解决的问题在于，必须协调片段的堆叠过程和连续的进料，以便以所期望的高的运输速率实现片段的不间断的进料和堆叠。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的任务在于，提供用于将能量单池用的片段送入单池堆叠设备的进料装置和方法，所述进料装置和所述方法应当能够实现以高的运输速率送入片段，同时简化单池堆叠设备中的堆叠过程的协调和同步。

2、为了解决该任务，提出了一种具有权利要求1所述特征的进料装置和一种具有权利要求14所述特征的方法。本发明的其他优选的实施方式可以从从属权利要求、附图和相关的说明中推断出。

3、根据本发明的基本构思，按照权利要求1和权利要求14建议：在进料装置中设置展开装置，在该展开装置中，材料流中的依次的片段的间距增大，从而在向单池堆叠装置进料时，材料流中的依次的片段彼此间具有增大的间距。通过展开装置增大了片段彼此间的间距，由此通常又可以简化单池堆叠装置中的堆叠过程的协调或同步。在此，为了在进料装置中实现高的输送速率，可在进料装置中以较小的间距或甚至以直接彼此贴靠的方式引导片段，因为间距增加仅由在进料装置本身中的所设置的展开装置实现。此外，除了简化单池堆叠装置中的堆叠过程外，由于它们的间距增加，片段也可以简化地例如通过分流器被分成两条或更多条平行布置的运输路径，并且然后在单池堆叠装置中被堆叠在多个平行布置的单池堆叠器件中。此外，由于间距增加，单池堆叠装置中的堆叠过程的运动可以简化地与连续幅面和切割后的片段的进料运动协调和同步。

4、在此，进料装置优选可以由滚筒排(trommellauf)构成，该滚筒排能以片段直接彼此贴靠的方式或以十分小的间距的方式实现所述片段的十分高的运输速率。

5、在此，展开装置优选可以由滚筒排的至少一个第一和第二滚筒构成，其中，片段从第一滚筒的侧面被传送到第二滚筒的侧面上，并且第一滚筒以其侧面的第一圆周速度传送片段，并且第二滚筒以其侧面的第二圆周速度接收片段，并且第二圆周速度大于第一圆周速度。在从第一滚筒传送到第二滚筒上时，由于第二滚筒的圆周速度更高，片段实际上被拉开，并以增大的间距被进一步运输。在此，第二滚筒的更高的圆周速度因此也是必要的，因为由于间距增大，片段被拉开，形成一连串具有更长长度的片段，但这些片段必须在相同的时间间隔内被排出，其中之前以更小的间距送入了相同数量的片段。

6、在此，可以通过下述方式简化从第一滚筒到第二滚筒上的传送：在第一和第二滚筒之间设置转移滚筒，并且转移滚筒以在第一圆周速度和第二圆周速度之间交替加速和减速的方式被驱动至脉动的(schwellenden)旋转速度，其中转移滚筒以第一圆周速度从第一滚筒上接收所述片段，并以第二圆周速度将所述片段传送到第二滚筒处。在从第一滚筒过渡到第二滚筒上时，通过转移滚筒将片段加速到更高的第二圆周速度，从而使得这些片段在更高的圆周速度的情况下被第二滚筒接收而不会打滑。

7、此外，在此还建议：转移滚筒具有至少两个、优选三个转移柱(transferstempel)。转移柱用于在转移滚筒上接收和运输所述片段。通过设置至少两个(优选三个)转移柱，可以提高片段通过转移滚筒的传送速率。特别是，由此可以降低转移滚筒为实现预定的片段传送速率所需的转速。

8、此外，在此还建议：第一滚筒具有第一半径且第二滚筒具有第二半径，且第二半径大于第一半径。通过所建议的滚筒的半径尺寸，能够以尽可能较小的滚筒转速差实现滚筒的不同的圆周速度，其中根据本发明的另一优选的实施例，这些滚筒的转速甚至可以相同。

9、此外，展开装置也可以由至少一个集成到滚筒排中的变距滚筒构成，并且该变距滚筒可以具有多个布置在圆周处的运输段，用于运输材料流的相应一片段，其中运输段能够沿变距滚筒的径向方向和/或圆周方向移动，并且所述片段从接收部位一直到传送部位地从较小的半径移动到较大的半径上和/或沿圆周方向移动。通过所建议的变距滚筒，可以在旋传的滚筒本身上执行间距增加。在此，这些片段相互间的间距增加通过运输段及其移动来实现，其方法是：通过运输段本身使保持在运输段处的片段移动成彼此距离增加的取向。

10、此外，在此还建议：在滚筒排内设置至少两个成排布置的变距滚筒。通过设置至少一个另外的变距滚筒，可以将在变距滚筒上执行的间距增大相对于要实现的间距增大减少一个系数，该系数与变距滚筒的数量相对应。由此又可以降低运输段所需的相对速度以及运输段和保持在该运输段处的片段到变距滚筒的相关加速度，这又导致在间距增加过程中作用到所述片段上的横向力更小。

11、在此，变距滚筒可以将材料流中的优选依次的片段之间的间距增加至少10毫米，优选13毫米。

12、此外，还建议：展开装置由集成到滚筒排内的带运输装置构成，并且带运输装置包括以第一速度被驱动进行运输运动的连续带，并且第一速度大于所送入的片段的速度。带运输装置通过下述方式增加了这些片段的间距：从进料开始，通过所述带运输装置以比在进料时更高的第一速度将所述片段运走。因此，带运输装置使所述片段在其运输方向的方向上变形，形成具有更大间距的排。在此，片段的运出方向由连续带的取向预先给定，其例如可通过连续带的平坦的取向和由此产生的线性的运出方向来形成。

13、此外，还建议：展开装置由集成到滚筒排内的组合体构成，所述组合体由被驱动进行旋转运动的切割滚筒和被驱动进行旋转运动或者也静止不动的配对滚筒(gegentrommel)构成，所述切割滚筒具有多个布置在圆周面处的切割棱边，所述配对滚筒具有至少一个配对棱边，并且通过配对滚筒的配对棱边在切割滚筒的切割棱边处的相互滑动，从以第一速度向切割滚筒送入的连续幅面上将片段切割成预定长度，并且以侧面的圆周速度驱动切割滚筒进行旋转运动，该圆周速度大于送入的连续幅面的第一速度。切割滚筒与配对滚筒共同构成一切割装置，在该切割装置中，能够以预定的长度或宽度从连续幅面上切下所述片段。在此，切割滚筒同时用于运输连续幅面和引出的片段。由于切割滚筒的圆周速度大于送入的连续幅面的速度，因此切割后的片段会主动远离连续幅面地被运输一较短的路段，从而使得所述片段的被切割的末端随后与下一片段的起始端具有一间距。因此，在切割后所述片段就会变形，形成具有增大间距的行。