AT528674A1 - Montagestation und Verfahren zur Verwendung derselben - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagestation (100) zur Ausführung von Montagevorgänge an einem Produkt (P) unter einer konditionierten Montageat- mosphäre (MA), aufweisend: eine Robotervorrichtung (10), ein Gehäuse (20) und eine Konditionierungseinheit (30), die mit einem Montageraum (22) verbun- den ist. Erfindungsgemäß umfasst die Montagestation (100) ein Sensormodul (40R) an der Robotervorrichtung (10) mit wenigstens einem Sensor (48, 49), dessen Erfassungsbereich (E) zu einer Messung eines verunreinigungsbezoge- nen Parameters auf einer Oberfläche einer der Komponenten (K) des Produkts (P) ausgerichtet ist, wobei das an der Robotervorrichtung (10) angeordneten Sensormodul (40R) einen Kraftsensor (48) zur Messung eines Gewichts von oder einer Fixierungskraft für eine Komponente (K) des Produkts (P) während der Handhabung der Komponenten (K) umfasst.

Description

Beschreibung

MONTAGESTATION UND VERFAHREN ZUR VERWENDUNG DERSELBEN

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagestation zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Produkt unter einer konditionierten Montageatmosphäre, ein Fertigungssystem zur Fertigung von Brennstoffzellenstapeln mit der Montagestation sowie ein Verfahren zur Verwendung der Montagestation zur Montage von Komponenten eines Brennstoffzellenstapels unter einer konditionierten Montageatmosphäre.

[0002] In der Regel werden Produkte, die eine Montage von Komponenten erfordern, in einer Fertigungshalle gefertigt, wobei verschiedene Fertigungsschritte von verschiedenen Maschinen oder Robotern an verschiedene Stationen einer Fertigungsstraße zusammengesetzt werden. Nach aktuellem Stand ist dies auch für Produkte aus der Brennstoffzellentechnik, der Batteriezellentechnik sowie weitere Technologien üblicherweise der Fall.

[0003] Zudem ist aus der Halbleitertechnik oder Medizintechnik bekannt, dass eine solche Fertigungsstraße in einem Reinraum untergebracht wird, um Fertigungsschritte, die in Bezug auf geringe Verunreinigungen kritisch sind, vor diesen zu schützen oder zumindest eine kontrollierte Last von Verunreinigungen, wie beispielsweise eine begrenzte Feinstaubrate unter definierten Bedingungen, bereitzustellen.

[0004] Unter anderem in der Brennstoffzellentechnik hat sich herausgestellt, dass geringe Verunreinigungen auf Brennstoffzellen, die in einem Brennstoffzellenstapel montiert werden, ebenfalls die Leistungsfähigkeit des Brennstoffzellenstapels ab Beginn des Lebenszyklus beeinträchtigen können.

[0005] Eine Fertigungsstraße zur Herstellung von Brennstoffzellen beziehungsweise Brennstoffzellenstapeln durchläuft eine Vielzahl von verschiedenen Stationen zur Bereitstellung von Komponenten oder zur Durchführung einer physikalischen Druckprüfung des zusammengesetzten Brennstoffzellenstapels sowie zu einer elektrischen Prüfung mittels Leistungsmessung und dergleichen mehr. Eine umfangreiche Fertigungsstraße für Brennstoffzellenstapel weist mit sämtlichen Stationen daher erhebliche Abmessungen auf und nimmt einen entsprechend großen Raum ein. Die Bereitstellung eines ausreichend großen Reinraums ist mit hohen Kosten für die Bereitstellung der Reinraumtechnik und hohen Unterhaltskosten für die Energie und Wartung verbunden.

[0006] Dementsprechend besteht Bedarf für Lösungen, die zu geringeren Kosten eine Verbesserung der Herstellungsqualität von Brennstoffzellenstapeln durch Unterbindung von Verunreinigungen und Sicherstellung einer definierten Leistungsfähigkeit eines Brennstoffzellenstapels oder der Qualität eines beliebigen anderen Produkts ermöglichen.

[0007] Es eine Aufgabe der Erfindung, die Nachteile im Stand der Technik zumindest teilweise zu beheben. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung eine zumindest alternative, vorzugsweise kostengünstigere, Technik zur Bereitstellung einer sauberen Fertigungsumgebung für eine Produktfertigung zu schaffen. Eine weitere, anwendungsbezogene Aufgabe der Erfindung ist es, unter verringerten Kosten eine Verbesserung der Qualität oder eine Verringerung von Qualitätsschwankungen in einer Brennstoffzellenstapelfertigung zu erzielen.

[0008] Die voranstehenden Aufgaben werden gelöst durch eine Montagestation mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

[0009] Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Montagestation beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem Fertigungssystem sowie mit dem Verfahren zur Verwendung der Montagestation und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.

[0010] Die Montagestation dient zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Produkt unter

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einer konditionierten Montageatmosphäre. Hierzu umfasst die Montagestation eine Robotervorrichtung mit wenigstens einem Handhabungswerkzeug zur Handhabung von Komponenten des Produkts; ein Gehäuse zur Bereitstellung eines die Robotervorrichtung umgebenden Montageraums, wobei das Gehäuse die Montageatmosphäre in dem Montageraum von einer Umgebungsatmosphäre außerhalb der Montagestation abgrenzt; eine Konditionierungseinheit, die über wenigstens einen an oder in dem Gehäuse angeordneten Strömungseinlass mit dem Montageraum fluidkommunizierend verbunden ist, aufweisend: einen Strömungserzeuger zur Zufuhr eines Gasstroms in die Montageatmosphäre und wenigstens ein Filterelement zum Herausfiltern von Feststoffpartikeln in dem die Konditionierungseinheit passierenden Gasstrom.

[0011] Erfindungsgemäß umfasst die Montagestation ferner ein Sensormodul, dass an der Robotervorrichtung angeordnet ist, mit wenigstens einem Sensor, dessen Erfassungsbereich zu einer Messung eines verunreinigungsbezogenen Parameters auf einer Oberfläche der handgehabten Komponente des Produkts ausgerichtet ist.

[0012] Unter einer Robotervorrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere auch eine allgemeine automatisierte Anlage und/oder im Speziellen eine sogenannte Pick-and- Place-Vorrichtung zu verstehen.

[0013] Die Erfindung sieht somit erstmals eine durch besondere Sensortechnik unterstützte Fokussierung einer Reinraumtechnik auf nur einen Abschnitt einer Fertigungsstraße oder eines FlieRbands vor, wobei ein solcher mit Reinraumtechnik ausgestatteter Abschnitt für eine einzelne Produktionsmaschine zur Montage, wie insbesondere für einen Roboter, bereitgestellt und von einer umgebenden Atmosphäre abgetrennt ist. Mit anderen Worten wird nur in einer Teilumgebung für bestimmte Montagevorgänge, insbesondere Montagevorgänge zum Zusammensetzen von Komponenten durch einen Roboter, eine mittels Reinraumtechnik konditionierte Montageatmosphäre geschaffen. Die hierfür vorgesehene Sensortechnik erzielt im Zusammenhang mit dem stark reduzierten Raumvolumen eine erhöhte Erfassungsdichte in der Teilumgebung kritischer Montagevorgänge sowie für eine Überprüfung von Komponenten unmittelbar vor einem Zusammensetzen derselben zu dem Produkt. Zudem bietet Sensortechnik eine verbesserte Kontrolle von Verunreinigungen in der direkten Umgebung der Montagevorgänge.

[0014] Die Erfindung erzielt den großen Vorteil, dass im Vergleich zu einem herkömmlichen Reinraum durch die erhebliche Verringerung des Volumens auf beispielsweise eine Kabine, die Dimensionierung der Reinraumtechnik sehr viel geringer ausfallen kann und entsprechende Kosten zum Betrieb der Reinraumtechnik innerhalb der Produktionskosten deutlich geringer ausfallen. Selbiges gilt für die Instandhaltung der Reinraumtechnik.

[0015] Zudem erbringt die Erfindung den Vorteil, dass eine auf kritische Montagevorgänge fokussierte Luftreinigung nicht nur energieeffizienter ist, sondern auch eine gezieltere Zuführung eines gereinigten Luftstroms mit einer genaueren Reaktionsmöglichkeit und entsprechend genaue Abstimmung auf Messwerte der Sensortechnik, eine höhere Qualität der Konditionierungsbedingungen und der definierten Kontrolle derselben in der Teilumgebung der kritischen Montagevorgänge ermöglicht.

[0016] Darüber hinaus ermöglicht die Sensortechnik, die insbesondere ein Sensormodul an der Robotervorrichtung mit Ausrichtung eines Erfassungsbereichs eines vorzugsweise optischen Sensors auf lagernde Komponenten oder auf in dem Handhabungswerkzeug befindliche Komponenten vorsieht, eine zusätzliche Überprüfung von Verunreinigungen auf einer Oberfläche der zu montierenden Komponente. Somit kann unabhängig von den Konditionen der Montageatmosphäre eine weitere Überprüfung anhand der Oberflächen der Komponenten vor deren Montage erfolgen.

[0017] Als ein weiterer Vorteil der Erfindung kann die Montagestation nicht nur für die Brennstoffzellentechnik verwendet werden, im Rahmen derer die Erfindung gemacht wurde, sondern auch für andere Arten von Produkten, wie beispielsweise Produkte aus der Medizintechnik oder der Batterietechnik.

[0018] Darüber hinaus erzielt die Erfindung den Vorteil einer verbesserten Qualitätsüberwachung

in Bezug auf äußere Einflüsse während kritischer Montagevorgänge, wobei diese verbesserte Qualitätsüberwachung durch ein mögliches Minimum an Anlagentechnik sowie Energieaufwand in einem Fertigungsprozess erzielt wird.

[0019] Gemäß Definition dieser Offenbarung umfasst der Begriff „Kontrollieren“ sowohl ein Steuern als auch Regeln von Parametern, gegebenenfalls in Reaktion auf andere Parameter.

[0020] Zudem umfasst nach Definition dieser Offenbarung der Begriff „Brennstoffzelle“ auch andere Typen von elektrochemischen Zellen, wie eine Elektrolysezelle. Dementsprechend kann die Erfindung auch auf einen Elektrolysezellenstapel angewendet werden.

[0021] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das an der Robotervorrichtung angeordnete Sensormodul einen optischen Sensor umfassen, insbesondere eine Kamera, zur Messung einer potenziellen Verunreinigung auf einer Oberfläche einer Komponente des Produkts während der Handhabung der Komponente. Insbesondere unter Verwendung eines optischen Sensors mit einer Optik, die dem Objektiv eines Mikroskops ähnlich ist, erfasst der optische Sensor visuell Feststoffpartikel, wie Staubkörner, Haare und dergleichen, bei ausreichend hoher Auflösung und optischer Vergrößerung anhand der Kontur der Feststoffpartikel auf einer Oberfläche der Komponente. Auf diese Weise kann der optische Sensor ein Scannen der Oberfläche der als nächstes zu handhabenden Komponente vor einer Montage derselben durch das Handhabungswerkzeug vornehmen. Somit kann zu einem Zeitpunkt, zudem eine nachgelagerte Verunreinigung durch Partikel in einer Umgebungsatmosphäre unwahrscheinlich ist, eine gegebenenfalls erste jedoch zumindest letzte Kontrolle unmittelbar vor deren Montage erfolgen. Demzufolge wird sichergestellt, dass unmittelbar vor einem Zusammensetzen der Komponenten eines Produkts keine optisch erfassbaren Verunreinigungen auf den Oberflächen an und zwischen benachbarten Komponenten eingeschlossen werden.

[0022] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das an der Robotervorrichtung angeordnete Sensormodul einen Kraftsensor zur Messung eines Gewichts von oder einer Fixierungskraft für eine Komponente des Produkts während der Handhabung der Komponente umfassen. Somit lässt sich unter Einsatz einer Präzisionswiegetechnik während der Handhabung der Komponente des Produkts eine Abweichung von Normwerten bezüglich der Masse der Komponente überprüfen, die beispielsweise durch Luftfeuchtigkeit und dementsprechende feine Tröpfchenbildung auf einer Oberfläche erhöht sein kann.

[0023] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann in dem Montageraum oder der Konditionierungseinheit wenigstens ein Sensormodul angeordnet sein, das wenigstens zwei unterschiedliche Sensoren umfasst, aus: einem Partikelsensor, einem Strömungssensor, einem Drucksensor, einem Temperatursensor, einem Feuchtigkeitssensor, einem Lichtsensor und/oder einem Gassensor. Durch die Bereitstellung vorzugsweiser aller der genannten Sensoren wird eine äußerst umfangreiche Qualitätsprüfung eines Gasstroms der Montageatmosphäre sichergestellt, wonach eine äußerst sensible Kontrolle der Konditionierung in Reaktion auf diese Messwerte erfolgen kann.

[0024] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann jedes der Sensormodule einen Mikrocomputer mit einem Datenspeicher zum Sammeln und zum Verarbeiten von Daten zu den Messwerten aus den Sensoren und einen Sender zum Übertragen der Daten zu den Messwerten an eine externe Datenverarbeitungsvorrichtung umfassen. Demzufolge können die Messwerte, die aus der Montageatmosphäre oder an den Komponenten erfasst werden, ausgewertet werden und im Zusammenhang mit Bedingungen, wie Schwellenwerten einer Steuerung und Regelung der Reinraumtechnik, das heißt insbesondere der Konditionierungseinheit zur Steuerung eines Betriebsparameters des Strömungserzeugers oder zum Umgang mit einem Filterelement, zugeführt werden. Darüber hinaus können die erfassten Messwerte extern von der Montagestation gespeichert, ausgewertet und insbesondere überwacht werden.

[0025] Es ist weiter günstig, wenn jedes der Sensormodule eine Überwachungsschnittstelle aufweist, um eine Degradation der Sensoren zu überwachen und/oder zu messen. Hier wird vorteilhaft eine Degradation der Sensormodule und/oder eines einzelnen Sensors über die Zeit gemes-

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sen. Es kann vorteilhaft auch eine gemeinsame Überwachungsschnittstelle für zwei oder mehr Sensormodule vorgesehen sein.

[0026] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann der Mikrocomputer der Sensormodule jeweils ein Prognosemodul umfassen, das dazu eingerichtet ist, eine Prognose zu einem Wartungsintervall von einem der Sensoren, von dem wenigstens einen Filterelement oder von dem Handhabungswerkzeug der Robotervorrichtung auszugeben, basierend auf den Daten zu den Messwerten der Sensoren und einem mittels vorbestimmter Datensätze maschinen-angelernten Algorithmus.

[0027] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Gehäuse wenigstens eine wiederverschlieRbare Gehäuseöffnung zur Zuführung der Komponenten des Produkts in den Montageraum und/oder zur Abführung des Produkts oder Teilprodukts desselben aus dem Montageraum aufweisen. Dementsprechend ist es möglich, die Montageatmosphäre lediglich zu Zeitpunkten eines Transfers von Komponenten oder Produkten in den Montageraum hinein oder aus diesem heraus zu Öffnen. In einer Version des Gehäuses mit zwei derartigen wiederverschlieRßbaren Öffnungen, kann die erfindungsgemäße Montagestation auch in einem fortlaufenden Fertigungsprozess, wie einer Fließbandanlage oder Ähnlichem, integriert werden, sodass die Montagestation von einer Seite mit Komponenten bestückt wird und ein montiertes Produkt oder Teilprodukt die Montagestation durch eine weitere wiederverschließbare Öffnung auf einer entgegengesetzten Seite des Gehäuses wieder verlässt.

[0028] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die wiederverschlieRbare Gehäuseöffnung von einem an einem oberen Ende aufgehängten, flexiblen Flächenelement, vorzugsweise von einer Mehrzahl flexibler Lamellen, abgedeckt sein. Damit wird eine technische Lösung für eine möglichst einfach konstruierte, selbsttätig schließende Gehäuseöffnung geschaffen.

[0029] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann ein Erfassungsbereich eines der Sensormodule auf einen Bereich der wiederverschließbaren Gehäuseöffnung ausgerichtet sein. Durch diese Anordnung und Ausrichtung von Sensoren wird eine Überprüfung einer Eintragung von Verunreinigungen seitens der an der Montagevorrichtung zugeführten Komponenten, vorzugsweise unmittelbar nach deren Eintritt in die Montageatmosphäre des Gehäuses ermöglicht. Wenn durch eine solche Sensorausrichtung und -anordnung Verunreinigungen, wie beispielsweise aufgewirbelter Staub, durch den Transferprozess in das Gehäuse messtechnisch erfasst werden, kann zu einem frühen Zeitpunkt, das heißt insbesondere vor einer Montage derselben Komponente, steuerungstechnische Maßnahmen ergriffen werden, um die Qualität der Montageatmosphäre zu verbessern oder eine Montage derselben Komponente vorab zu unterbrechen.

[0030] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann in dem Montageraum eine Montageposition definiert sein, an welcher das Produkt oder dessen Teilprodukt zur Montage positioniert wird; wobei ein Erfassungsbereich eines der Sensoren auf einen Bereich der Montageposition ausgerichtet ist. Durch diese Anordnung und Ausrichtung von Sensoren wird eine messtechnische Fokussierung auf einen lokalen Abschnitt der Montageatmosphäre in dem direkten Aufenthaltsraum des Produkts oder Teilprodukts ermöglicht. Somit kann auch überprüft werden, ob durch Bewegungen und Kontakte der Montagevorgänge selbst, an dem Produkt oder Teilprodukt Verunreinigungen wie Abrieb, Feinstaubverwirbelungen oder dergleichen mehr verursacht werden beziehungsweise diese innerhalb einer vorgegebenen Toleranz liegen.

[0031] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann ein Erfassungsbereich eines der Sensormodule auf einen Bereich des Strömungseinlasses ausgerichtet sein und ein Erfassungsbereich eines der Sensormodule kann auf einen Bereich des Strömungsauslasses ausgerichtet sein. Durch diese Anordnung und Ausrichtung von Sensoren der Sensormodule ist es möglich, zahlreiche Parameter bezüglich des konditionierten Gasstroms durch die Konditionierungseinheit sowie eine Effektivität derselben in Echtzeit zu erfassen. So kann beispielsweise durch Messung von Partikelkonzentrationen in dem Gasstrom vor und nach der Konditionierungseinheit festgestellt werden, ob eine ausreichende Konditionierung, wie beispielsweise eine Staubentfernung oder eine Entfeuchtung wirksam erfolgt. Eine solche Vergleichsmessung vor und nach der Konditionierungseinheit ermöglicht eine Kontrolle von Betriebsparametern der Konditionierungsein-

heit, wie beispielsweise eine Strömungserzeugerleistung zur Erhöhung eines Volumenstroms oder Vergleichswerte für eine Prognose oder Feststellung eines Filterzustands.

[0032] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Konditionierungseinheit eine chemische Reinigungsstufe umfassen, die dazu eingerichtet ist, Kohlenstoff aus einem in der Montageatmosphäre enthaltenen Kohlenstoffdioxid zu entfernen. Auf diese Weise können weitere physikalische Prüfungen, wie Gasspezien, in der Montageatmosphäre erfasst werden, die zu Verunreinigungen oder Reaktionen auf einer Oberfläche von Komponenten führen können.

[0033] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Montagestation eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung aufweisen, vorzugsweise integriert in einem berührungsempfindlichen Bildschirm zur Darstellung von Daten zu den Messwerten oder der Prognose und zur Eingabe von Betriebsparametern oder Einstellungen, zumindest für eine Kontrolle der Konditionierungseinheit. Somit wird einem Nutzer eine visuelle Überprüfung oder auch kontinuierliche Überwachung von gemessenen Parametern ermöglicht, sodass der Nutzer selbst Änderungen an Betriebsparametern der Konditionierungseinheit oder anderen Teilen der Montagestation vornehmen kann oder zumindest über Betriebszustände derselben informiert ist.

[0034] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist ein Fertigungssystem zur Fertigung von Brennstoffzellenstapeln vorgesehen, das folgendes umfasst: eine Fertigungsstrecke mit mehreren Fertigungsstationen zur Ausführung von unterschiedlichen Fertigungsschritten und die erfindungsgemäße Montagestation zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Brennstoffzellenstapel unter einer konditionierten Montageatmosphäre. Ein solches Fertigungssystem kann beispielsweise ein FlieRband oder eine ähnliche Fördervorrichtung aufweisen, wobei die erfindungsgemäße Montagestation an einem Anfang der Fördervorrichtung oder als eine Zwischenstation zwischen Fördervorrichtungen auf der Fertigungsstrecke positioniert ist. Dabei ist erfindungsgemäß maßgeblich vorgesehen, dass lediglich eine durch ein Gehäuse abgetrennte Umgebung der Montagestation durch eine mittels Reinraumtechnik konditionierte Montageumgebung versorgt wird, während die übrigen Fertigungsstationen auf der Fertigungsstrecke einer Umgebungsatmosphäre ausgesetzt sind.

[0035] Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann die Montagestation zur Montage von Komponenten eines Brennstoffzellenstapels unter einer konditionierten Montageatmosphäre verwendet werden. Dies stellt eine bevorzugte Anwendung dar, wobei die Produktqualität von Brennstoffzellenstapeln von den Vorteilen der erfindungsgemäßen technischen Lösung profitiert. Allerdings kann die erfindungsgemäße Montagestation ebenso für Produkte aus anderen technischen Gebieten verwendet werden, wie beispielsweise aus der Batterietechnik oder der Medizintechnik.

[0036] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen schematisch:

[0037] Fig. 1 ein Blockdiagramm der Montagestation gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

[0038] Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Sensormoduls, von dem eine Mehrzahl in dem Gehäuse der Montagestation angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

[0039] Fig. 3 ein Blockdiagramm des Sensormoduls, das an der Robotervorrichtung angeordnet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

[0040] Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Fertigungsstraße des Fertigungssystems, die verschiedene Fertigungsstationen und die erfindungsgemäße Montagestation umfasst.

[0041] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Montagestation 100. Die Montagestation 100 bildet ein Modul beziehungsweise eine Station innerhalb einer in Fig. 4 gezeigten Fertigungsstraße 220 eines Fertigungssystems 200, das weitere Fertigungsstationen 210 umfasst.

[0042] Die Montagestation 100 weist ein Gehäuse 20 auf, das einen Montageraum 22 umgibt,

wodurch eine Montageatmosphäre MA innerhalb des Montageraums 22 durch das Gehäuse 20 von einer Umgebungsatmosphäre UA abgetrennt ist. Das Gehäuse 20 weist ferner eine wiederverschlieRbare Gehäuseöffnung 21 auf, durch die Komponenten K in das Gehäuse 20 eingebracht werden können oder ein Produkt P, vorzugsweise ein Brennstoffzellenstapel BS oder ein halbfertiges Teilprodukt desselben aus dem Gehäuse 20 entnommen werden kann.

[0043] In einer nicht weiter dargestellten Ausführungsform können ebenso zwei derartige wiederverschlieRbare Gehäuseöffnungen 21, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 20, angeordnet sein, sodass eine Integration des Gehäuses 20 als eine zwischengelagerte Montagestation entlang einer Förderstrecke möglich ist.

[0044] In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die wiederverschlieRbare Gehäuse$ffnung 21 einen Vorhang aus senkrecht aufgehängten Lamellen, das heißt benachbart angeordneten Streifen aus flexiblen Flächenelementen, welche die Gehäuseöffnung 21 aufgrund der Schwerkraft selbsttägig wiederverschließen. Innerhalb des Montageraumes 22 ist eine Robotervorrichtung 10 mit einem Handhabungswerkzeug 11 angeordnet. Die Robotervorrichtung 10 weist mehrere Gelenke und Stellantriebe auf, sodass diese sich über mehrere Achsen steuerbar bewegen kann, wobei das Handhabungswerkzeug 11 vorzugsweise als ein Greifwerkzeug oder ein Vakuumwerkzeug ausgestaltet ist, zur lösbaren Fixierung und Bewegung von Komponenten von einem Ort oder einer Position zu einem anderen Ort oder Position in einer Produktzusammensetzung. Hierzu ist innerhalb des Montageraums 22 eine Montageposition MP definiert, an welcher ein Zusammensetzen oder Montieren von Komponenten zu einem Produkt oder Teilprodukt durch die Robotervorrichtung 10 erfolgt.

[0045] Im vorliegend beschriebenen Anwendungsfall betreffen die Komponenten insbesondere Brennstoffzellenkomponenten, wie Membran-Elektrolyt-Baugruppen (MEA) und Bipolarplatten, die in einem Montagevorgang der Robotervorrichtung 10 zu einem Brennstoffzellenstapel zusammengefügt werden. Diese Montagevorgänge finden alle innerhalb der Montageatmosphäre MA statt, die sich innerhalb des Gehäuses 20 befindet.

[0046] Die modulare Montagestation 100 umfasst zudem eine Konditionierungseinheit 30, die zur Konditionierung eines Gasstroms GS bereitgestellt ist. In der dargestellten Ausführungsform wird die Montageatmosphäre MA durch den mittels der Konditionierungseinheit 30 vorbehandelten Gasstrom GS gespeist. Das heißt, der konditionierte Gaststrom GS tritt über einen an dem Gehäuse 20 angeordneten Strömungseinlass 31 in den Montageraum 22 ein und vermischt sich mit der darin befindlichen Montageatmosphäre MA. Über einen Strömungsauslass 33, der ebenfalls an dem Gehäuse 20 angeordnet ist und einen Druckausgleich ermöglicht, strömt ein Gasstrom GS einer entsprechenden Menge beziehungsweise Volumenstrom aus der Montageatmosphäre MA aus dem Gehäuse 20 in eine Umgebungsatmosphäre UA aus.

[0047] In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann ebenso ein geschlossener Kreislauf eines Gasstroms GS und der Konditionierungseinheit 30 innerhalb des Montageraums 22 vorgesehen sein. In diesem Fall sind die Konditionierungseinheit 30, der Strömungseinlass 31 und der Strömungsauslass 33 beispielsweise innerhalb des Gehäuses 20 angeordnet, wodurch ein Umluftbetrieb erfolgt.

[0048] In der dargestellten Ausführungsform saugt die Konditionierungseinheit 30 einen Gasstrom GS aus der Umgebungsatmosphäre UA an, wobei dieser nach einer Behandlung über eine Rohrleitung und einen Diffuser an dem Strömungseinlass 31, vorzugsweise an einer Oberseite des Gehäuses 20, in den Montageraum 22 abgegeben wird. Hierzu umfasst die Konditionierungseinheit 30 einen Strömungserzeuger 32, der beispielsweise ein Gebläse aus einem oder mehreren Lüftern, also Flügelrädern, umfasst. Zudem umfasst die Konditionierungseinheit wenigstens eine oder mehrere Reinigungsstufen. In der vorliegenden Ausführungsform ist zumindest eine mechanische Reinigungsstufe mit einem Vorfilterelement 34 und einem Feinfilterelement 35 vorgesehen, die Feststoffpartikel, wie beispielsweise Feinstaub, aus dem angesaugten Gasstrom GS herausfiltern. Alternativ kann zusätzlich eine nicht dargestellte chemische Reinigungsstufe in der Konditionierungseinheit 30 vorgesehen sein, die auf bekannte Weise Atome oder Moleküle aus bestimmten Gasspezien durch einen Katalysator binden kann, wie beispiels-

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weise eine Kohlenstoffabscheidung aus Kohlenstoffdioxidgas.

[0049] Zudem umfasst die Montagestation 100 eine Mehrzahl von Sensormodulen 40, 40R. Durch die Sensormodule 40 wird an verschiedenen Positionen in dem Montageraum 22 eine jeweilige Messung verschiedener verunreinigungsbezogener Parameter in der Montageatmosphäre MA durchgeführt. Hierzu weisen die Sensormodule 40, 40R jeweils einen Erfassungsbereich E auf, in dessen Ausrichtung Messungen in der Montageatmosphäre MA durchgeführt werden. Eines der Sensormodule 40 ist nahe der wiederverschlieRbaren Gehäuseöffnung 21 angeordnet, wobei dessen Erfassungsbereich E auf einen Durchtrittsquerschnitt der wiederverschlieRbaren Gehäuseöffnung 21 ausgerichtet ist. Durch dieses Sensormodul 40 können Verunreinigungen gemessen werden, die im Zusammenhang mit Transfers von Komponenten oder Produkten in oder aus dem Gehäuse 20 in die Montageatmosphäre MA eingebracht werden.

[0050] Ein weiteres Sensormodul 40 ist nahe der Montageposition MP angeordnet, wobei dessen Empfangsbereich E auf das zu montierende Produkt P oder auf einen Raum, der von einem fertig montierten Produkt P eingenommen wird, ausgerichtet ist. Durch dieses Sensormodul 40 wird die Montageatmosphäre MA lokal in einem Bereich auf Verunreinigungen gemessen, sodass beispielsweise Aufwirbelungen von Feinstaub oder Abrieb an Komponenten oder an dem Greifwerkzeug und dergleichen mehr in unmittelbarer Umgebung erfasst werden.

[0051] Darüber hinaus ist ein Sensormodul 40 nahe des Strömungseinlasses 31 angeordnet und ein Sensormodul 40 ist nahe des Strömungsauslasses 33 angeordnet, wobei deren Erfassungsbereiche E jeweils auf einen Strömungsquerschnitt durch den Strömungseinlass 31 und den Strömungsauslass 33 gerichtet sind. Demzufolge wird eine Qualität der Montageatmosphäre MA im Bereich des Gasstroms GS gemessen, der nach einer Konditionierung durch die Konditionierungseinheit 30 in den Arbeitsraum 22 eintritt und sich mit der Montageatmosphäre MA vermischt, sowie an einem Gasstrom GS, der den Montageraum 22 aufgrund eines Druckausgleiches durch den Strömungsauslass 33 verlässt. Dadurch wird einerseits eine Qualität und Verunreinigung des konditionierten Gasstroms GS bei Eintritt in die Montageatmosphäre MA gemessen, wo eine Verunreinigung aufgrund der Konditionierung am geringsten sein sollte. Zudem wird die Qualität und Verunreinigung der Montageatmosphäre MA an einem Austritt eines Gasstroms GS aus der Montageatmosphäre MA gemessen, wo eine Verunreinigung erwartungsgemäß höher sein sollte als bei einer Messung an einer Position des zuvor genannten Sensormoduls 40.

[0052] An der Robotervorrichtung 10 ist ein weiteres Sensormodul 40R angeordnet. Dieses Sensormodul 40R weist abweichend zu den übrigen Sensormodulen 40 zwei weitere Sensoren auf, wie im Zusammenhang mit der nachfolgenden Figur 3 erläutert wird. Dies betrifft insbesondere einen optischen Sensor 49, der als Kamera mit einer Makrooptik ausgebildet ist. Ein Erfassungsbereich E dieses Sensormoduls 40R, das heißt insbesondere ein Fokus der Kamera und des darin verwendeten optischen Sensors 49, sind in Richtung des Handhabungswerkzeug 11 auf einen Fixierungsbereich des Handhabungswerkzeugs 11 ausgerichtet. Somit wird auf einer Oberfläche einer Komponente, die in dem Handhabungswerkzeug fixiert ist, oder wahlweise an einer Komponente, die in dem Montageraum 22 lagert und noch nicht montiert ist, oder an einer Komponente K, die bereits an dem Produkt P oder Brennstoffzellenstapel BS bereits montiert ist, eine optische Messung im Sinne eines Flächenscans durchgeführt, wobei Verunreinigungen, wie Feststoffpartikel anhand ihrer Kontur auf einer glatten Oberflächenbeschaffenheit der Komponente optisch erfassbar sind.

[0053] Zudem weist das Sensormodul 40R an der Robotervorrichtung 10 als weitere Besonderheit einen Kraftsensor 48 auf, der in einer mechanischen Wirkverbindung mit einem Bauteil der Robotervorrichtung 10, in einer elektrischen Verbindung mit einem Stellantrieb der Robotervorrichtung 10 oder in einer Signalverbindung mit einer Steuerung der Robotervorrichtung 10 verbunden ist. Somit misst der Kraftsensor 38 wahlweise eine Gewichtskraft einer zu handhabenden Komponente K, wobei Abweichungen von einem Normgewicht messtechnische Rückschlüsse auf eine Verunreinigung oder eine Beschädigung der Komponente K vor deren Montage zulassen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel misst der Kraftsensor 48 an einem als Greifwerkzeug ausgebildeten Handhabungswerkzeug 11 eine Kraft, die zum Greifen der Komponente K

erforderlich ist. Eine solche Messung lässt einen Rückschluss auf einen Verschleiß von strukturierten Greifoberflächen an dem Handhabungswerkzeug 11 zu. Darüber hinaus verfügt das Sensormodul 40R ebenso wie die übrigen Sensormodule 40 über weitere Arten von Sensoren, auf die im Zusammenhang mit der nachfolgenden Figur 2 eingegangen wird, wodurch innerhalb des Bewegungsbereichs der Robotervorrichtung 10 eine weitere Messung der Qualität und Verunreinigung der Montageatmosphäre MA innerhalb des unmittelbaren Betätigungsraums der Montagevorgänge durchgeführt wird. Dadurch können solche Verunreinigungen, die in direktem Zusammenhang mit Bewegungen der Montagevorgänge zusammenhängen, wie beispielsweise Aufwirbelungen von Feinstaub, Abrieb und dergleichen, möglichst unmittelbar messtechnisch erfasst werden.

[0054] Schließlich verfügt die Montagestation 100 über einen berührungsempfindlichen Bildschirm 52, der direkt oder über einen dazwischengeschalteten Computer mit den Sensormodulen 40, 40R signalverbunden ist. Zudem ist der berührungsempfindliche Bildschirm 52 direkt oder indirekt über einen dazwischengeschalteten Computer mit der Konditionierungseinheit 30 signalverbunden. Der berührungsempfindliche Bildschirm 52 zeigt vorzugsweise einen Zeitablauf von verunreinigungsbezogenen Messwerten an, die durch die Gesamtheit der Sensormodule 40 oder durch individuelle Sensormodule 40, 40R erfasst werden. Zudem sind über den berührungsempfindlichen Bildschirm 52 Eingabemittel realisiert, die eine Steuerung oder zumindest einen manuellen Eingriff durch einen Nutzer in den Betrieb der Konditionierungseinheit 30 zulassen.

[0055] Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Sensormoduls 40, wie es in einer Mehrzahl innerhalb des Montageraums 22 angeordnet ist. Das Sensormodul 40 umfasst einen Partikelsensor 41, einen Strömungssensor 42, einen Drucksensor 43, einen Temperatursensor 44, einen Feuchtigkeitssensor 45, einen Lichtsensor 46, einen Gassensor 47, einen Mikrocomputer 50 und einen Sender 51.

[0056] Der Partikelsensor 41 misst Feststoffpartikel, wie beispielsweise Feinstaub, Haare und dergleichen mehr, in der Luft beziehungsweise in der Montageatmosphäre MA. Der Strömungssensor 42 erfasst eine Strömungsgeschwindigkeit oder einen Volumenstrom beziehungsweise Massestrom im Zusammenhang mit dem konditionierten Gasstrom GS, der die Konditionierungseinheit 30 passiert. Der Drucksensor 43 misst einen Atmosphärendruck innerhalb der Montageatmosphäre MA, der in dem Montageraum 22 des Gehäuses 20 herrscht. Der Temperatursensor 44 misst eine Temperatur der Montageatmosphäre MA. Der Feuchtigkeitssensor 45 misst eine relative Luftfeuchtigkeit in der Montageatmosphäre MA. Der Lichtsensor 46 misst eine Helligkeit in dem Montageraum 22, welche unter anderem zur Kalibrierung von optischen Messungen, wie beispielsweise dem Partikelsensor 41, verwendet wird. Der Gassensor 47 misst einen Anteil einer Gasspezie, wie Kohlenstoffoxide oder Stickstoffoxide, in dem Luftgasgemisch der Montageatmosphäre MA.

[0057] Der Mikrocomputer 50 ist ein kleiner energiesparender Rechner, wie beispielsweise ein Raspberry Pi, der die Daten der eingehenden Messsignale aus den Sensoren 41 bis 49 sammelt und verarbeitet. In dem Mikrocomputer 50 des Signalmoduls 40 ist ein softwarebasiertes Prognosemodul realisiert, das einen durch Maschinenlernen gestützten Algorithmus enthält. Das Prognosemodul gibt auf Grundlage der Daten zu den Messwerten und dem angelernten Algorithmus Prognosen zu dem Betrieb oder der Wartung der Montagestation 100 aus. Beispielsweise gibt das Prognosemodul aus einem rechnerischen Zusammenhang der Messwerte des Partikelsensors 41 und einer kumulierten Betriebsdauer eine Prognose über einen wartungsgemäßen Austausch eines der Filterelemente 34, 35 aus. In einem anderen Ausführungsbeispiel gibt das Prognosemodul basierend auf Messwerten des Kraftsensors 48 im Zusammenhang mit dem als Greifwerkzeug ausgebildeten Handhabungswerkzeug 11 eine Prognose über einen Verschleiß von strukturierten Greifflächen aus. Der Sender 51 stellt einen drahtlosen Funkstandard zu einem Computer her, der beispielsweise in dem berührungsempfindlichen Bildschirm 52 oder in einer externen Datenverarbeitungsvorrichtung integriert ist. Der Sender 51 ist mit dem Mikrocomputer 50 datenverbunden, um die in dem Mikrocomputer 50 gespeicherten oder aufgearbeiteten Daten zu den Messwerten an den berührungsempfindlichen Bildschirm 52 oder die externe Datenverarbeitungsvorrichtung zu senden und somit für Darstellungen oder weitere Verarbeitungen zur

Verfügung zu stellen.

[0058] Eine Anordnung der Sensoren 41 bis 47 in dem Aufbau des Sensormoduls 40 ist derart gewählt, dass eine Messung sämtlicher Sensoren 41 bis 47 in einem gemeinsamen Erfassungsbereich E des Sensormoduls 40 erfolgen. Die Ausrichtung des Erfassungsbereichs E des Sensormoduls 40 ist für jedes der Sensormodule 40 innerhalb des Montageraums 22 der Montagevorrichtung 100 spezifisch bestimmt, wie zuvor im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben worden ist.

[0059] Figur 3 zeigt einen schematischen Aufbau des Sensormoduls 40R, das an der Robotervorrichtung 10 angeordnet ist. Der Aufbau und die verschiedenen Sensoren 41 bis 47 sowie der Mikrocomputer 50 und der Sender 51 entsprechen demjenigen Aufbau des Sensormoduls 40, das in Figur 2 gezeigt ist. Darüber hinaus verfügt das Sensormodul 40R an der Robotervorrichtung 10 zusätzlich über den Kraftsensor 48 und den optischen Sensor 49, insbesondere eine Kamera. Der Kraftsensor 48 ist, wie zuvor beschrieben, mit mechanischen Komponenten oder Stellantrieben oder einer Steuerung der Robotervorrichtung 10 verbunden, um Messungen durchzuführen, die einen Rückschluss über eine aufgebrachte Kraft zum Anheben einer Masse einer Komponente K oder zur Fixierung der Komponente K in einem als Greifwerkzeug ausgebildeten Handhabungswerkzeug 11 zulassen. Der optische Sensor 49 ist mit einer Makrooptik ähnlich eines Mikroskops ausgestattet, sodass entlang einer Bewegungsrichtung der Robotervorrichtung 10 ein visuelles Scannen einer Oberfläche einer Komponente K durchgeführt wird. Ein optischer Messbereich des optischen Sensors 49 liegt ebenso wie alle individuellen Messbereiche der übrigen Sensoren 41 bis 47 innerhalb des Erfassungsbereichs E des Sensormoduls 40R, der insbesondere auf einen Wirkungsbereich des Handhabungswerkzeug 11 ausgerichtet ist oder auf einen Fixierungsbereich, innerhalb dem eine Komponente K an dem Handhabungswerkzeug 11 fixierbar ist.

[0060] Figur 4 zeigt ein Fertigungssystem 200, dessen modularer Bestandteil die zuvor beschriebene Montagestation 100 ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Fertigungssystem 200 zur Fertigung von Brennstoffzellenstapeln BS vorgesehen. Dazu verfügt das Fertigungssystem 200 über eine Fertigungsstraße 220, die über Fördervorrichtungen, wie beispielsweise Fließbänder verfügt (durch Pfeile dargestellt). Die Fördervorrichtungen sind zwischen Fertigungsstationen 210 angeordnet, um Teilprodukte in verschiedenen Fertigungsstadien den jeweils darauffolgenden Fertigungsschritten zuzuführen. Die Fertigungsschritte an den Fertigungsstationen 210 werden in einer Umgebungsatmosphäre UA des Standorts, wie beispielsweise einer Fabrikhalle, durchgeführt. Am Anfang oder innerhalb einer Kette der Fertigungsstationen 210 auf der Fertigungsstraße 220 ist die Montagestation 100 eingefügt. Me zuvor im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, verfügt die Montagestation 100 über eine durch das Gehäuse 20 abgetrennte Montageatmosphäre MA, die durch eine Reinraumtechnik mittels der zuvor beschriebenen Konditionierungseinheit 30 mit einer gereinigten und staubarmen Luft versorgt wird. Demzufolge wird eine Fertigungsstraße 220 geschaffen, bei der innerhalb des gesamten Fertigungssystems 200 lediglich kritische Montagevorgänge unter einer Vielzahl von Fertigungsschritten gezielt in einer konditionierten Teilumgebung, d.h. in der gereinigten Montageatmosphäre MA durchgeführt werden.

[0061] Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsformen beschreiben die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Robotervorrichtung

11 Handhabungswerkzeug

20 Gehäuse

21 wiederverschließbare Gehäuseöffnung 22 Montageraum

30 Konditionierungseinheit

31 Strömungseinlass

32 Strömungserzeuger

33 Strömungsauslass

34 Vorfilter

35 Feinfilter

40 Sensormodul

40R Sensormodul an Robotervorrichtung 41 Partikelsensor

42 Strömungssensor

43 Drucksensor

44 Temperatursensor

45 Feuchtigkeitssensor

46 Lichtsensor

47 Gassensor

48 Kraftsensor

49 optischer Sensor (Kamera) 50 Mikrocomputer

51 Sender

52 berührungsempfindlicher Bildschirm

BS _Brennstoffzellenstapel

E Erfassungsbereich eines Sensormoduls

K Komponente des Produkts/Brennstoffzellenstapels MA Montageatmosphäre

P Produkt

MP Montageposition

UA Umgebungsatmosphäre

11719

Patentansprüche

1. Montagestation (100) zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Produkt (P) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA), aufweisend:

eine Robotervorrichtung (10) mit wenigstens einem Handhabungswerkzeug zur Handhabung von Komponenten (K) des Produkts (P);

ein Gehäuse (20) zur Bereitstellung eines die Robotervorrichtung (10) umgebenden Montageraums (22), wobei das Gehäuse (20) die Montageatmosphäre (MA) in dem Montageraum (22) von einer Umgebungsatmosphäre (UA) außerhalb der Montagestation (100) abgrenzt;

eine Konditionierungseinheit (30), die über wenigstens einen an oder in dem Gehäuse (20) angeordneten Strömungseinlass (31) mit dem Montageraum (22) fluidkommunizierend verbunden ist, aufweisend:

einen Strömungserzeuger (32) zur Zufuhr eines Gasstroms (GS) in die Montageatmosphäre (MA), und

wenigstens ein Filterelement (34, 35) zum Herausfiltern von Feststoffpartikeln in dem die Konditionierungseinheit (30) passierenden Gasstrom (GS); und

dadurch gekennzeichnet, dass

ein Sensormodul (40R) an der Robotervorrichtung (10) angeordnet ist, mit wenigstens einem Sensor (48, 49), dessen Erfassungsbereich (E) zu einer Messung eines verunreinigungsbezogenen Parameters auf einer Oberfläche einer der Komponenten (K) des Produkts (P) ausgerichtet ist.

2. Montagestation (100) nach Anspruch 1, wobei das an der Robotervorrichtung (10) angeordnete Sensormodul (40R) umfasst:

einen optischen Sensor (49), insbesondere eine Kamera, zur Messung einer potenziellen Verunreinigung auf einer Oberfläche einer Komponente (K) des Produkuts (P) während der Handhabung der Komponente (K).

3. Montagestation (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das an der Robotervorrichtung (10) angeordneten Sensormodul (40R) umfasst:

einen Kraftsensor (48) zur Messung eines Gewichts von oder einer Fixierungskraft für eine Komponente (K) des Produkuts (P) während der Handhabung der Komponenten (K).

4. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Montageraum (22) oder der Konditionierungseinheit (30) wenigstens ein Sensormodul (40) angeordnet ist, das wenigstens zwei unterschiedliche Sensoren (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) umfasst, aus:

einem Partikelsensor (41),

einem Strömungssensor (42), einem Drucksensor (43),

einem Temperatursensor (44), einem Feuchtigkeitssensor (45), einem Lichtsensor (46), und/oder einem Gassensor (47).

5. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Sensormodule (40, 40R) umfasst:

einen Mikrocomputer (50) mit einem Datenspeicher zum Sammeln und zum Verarbeiten von Daten zu den Messwerten aus den Sensoren, und

einen Sender (51) zum Übertragen der Daten zu den Messwerten an eine externe Datenverarbeitungsvorrichtung.

6. Montagestation (100) nach Anspruch 6, wobei der Mikrocomputer (50) der Sensormodule (40, 40R) jeweils ein Prognosemodul umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Prognose zu einem Wartungsintervall von einem der Sensoren (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49), von dem wenigstens einen Filterelement (34, 35) oder von dem Handhabungswerkzeug (11) der Robotervorrichrung auszugeben, basierend auf den Daten zu den Messwerten der Sensoren (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) und einem mittels vorbestimmter Datensätze maschinenangelernten Algorithmus.

7. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) wenigstens eine wiederverschließbare Gehäuseöffnung (21) zur Zuführung der Komponenten (K) des Produkts (P) in den Montageraum (22) und/oder zur Abführung des Produkts (P) oder Teilprodukts desselben aus dem Montageraum (22) aufweist.

8. Montagestation (100) nach Anspruch 7, wobei die wiederverschließbare Gehäuseöffnung (21) von einem an einem oberen Ende aufgehängten, flexiblen Flächenelement, vorzugsweise von einer Mehrzahl flexibler Lamellen, abgedeckt ist.

9. Montagestation (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich der wiederverschlieRbaren Gehäuseöffnung (21) ausgerichtet ist.

10. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Montageraum (22) eine Montageposition (MP) definiert ist, an welcher das Produkt (P) oder dessen Teilprodukt zur Montage positioniert wird; wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich der Montageposition (MP) ausgerichtet ist.

11. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich des Strömungseinlasses (31) ausgerichtet ist, und ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich des Strömungsauslasses (33) ausgerichtet ist.

12. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konditionierungseinheit (30) eine chemische Reinigungsstufe umfasst, die dazu eingerichtet ist, Kohlenstoff C aus einem in der Montageatmosphäre enthaltenen Kohlenstoffdioxid CO2 zu entfernen.

13. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend, eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, vorzugsweise integriert in einem berührungsempfindlichen Bildschirm (52) zur Darstellung von Daten zu den Messwerten oder der Prognosen und zur Eingabe von Betriebsparametern oder Einstellungen, zumindest für eine Kontrolle der Konditionierungseinheit (30).

14. Fertigungssystem (200) zur Fertigung von Brennstoffzellenstapeln (BS), aufweisend:

eine Fertigungsstrecke (220) mit mehreren Fertigungsstationen (210) zur Ausführung von unterschiedlichen Fertigungsschritten, und

die Montagestation (100) zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Brennstoffzellenstapel (BS) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

15. Verwendung der Montagestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Montage von Komponenten (K) eines Brennstoffzellenstapels (BS) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Neue Patentansprüche

   1. Montagestation (100) zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Produkt (P) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA), aufweisend:

   eine Robotervorrichtung (10) mit wenigstens einem Handhabungswerkzeug (11) zur Handhabung von Komponenten (K) des Produkts (P);

   ein Gehäuse (20) zur Bereitstellung eines die Robotervorrichtung (10) umgebenden Montageraums (22), wobei das Gehäuse (20) die Montageatmosphäre (MA) in dem Montageraum (22) von einer Umgebungsatmosphäre (UA) außerhalb der Montagestation (100) abgrenzt;

   eine Konditionierungseinheit (30), die über wenigstens einen an oder in dem Gehäuse (20) angeordneten Strömungseinlass (31) mit dem Montageraum (22) fluidkommunizierend verbunden ist, aufweisend:

   einen Strömungserzeuger (32) zur Zufuhr eines Gasstroms (GS) in die Montageatmosphäre (MA), und

   wenigstens ein Filterelement (34, 35) zum Herausfiltern von Feststoffpartikeln in dem die Konditionierungseinheit (30) passierenden Gasstrom (GS); und wobei

   ein Sensormodul (40R) an der Robotervorrichtung (10) angeordnet ist, mit wenigstens einem Sensor (48, 49), dessen Erfassungsbereich (E) zu einer Messung eines verunreinigungsbezogenen Parameters auf einer Oberfläche einer der Komponenten (K) des Produkts (P) ausgerichtet ist,

   dadurch gekennzeichnet, dass das an der Robotervorrichtung (10) angeordneten Sensormodul (40R) umfasst:

   einen Kraftsensor (48) zur Messung eines Gewichts von oder einer Fixierungskraft für eine Komponente (K) des Produkts (P) während der Handhabung der Komponenten (K).

   2. Montagestation (100) nach Anspruch 1, wobei das an der Robotervorrichtung (10) angeordnete Sensormodul (40R) umfasst:

   einen optischen Sensor (49), insbesondere eine Kamera, zur Messung einer potenziellen Verunreinigung auf einer Oberfläche einer Komponente (K) des Produkuts (P) während der Handhabung der Komponente (K).

   3. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Montageraum (22) oder der Konditionierungseinheit (30) wenigstens ein Sensormodul (40) angeordnet ist, das wenigstens zwei unterschiedliche Sensoren (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47) umfasst, aus:

   einem Partikelsensor (41),

   einem Strömungssensor (42), einem Drucksensor (43),

   einem Temperatursensor (44), einem Feuchtigkeitssensor (45), einem Lichtsensor (46), und/oder einem Gassensor (47).

   4. Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der Sensormodule (40, 40R) umfasst:

   einen Mikrocomputer (50) mit einem Datenspeicher zum Sammeln und zum Verarbeiten von Daten zu den Messwerten aus den Sensoren, und

   einen Sender (51) zum Übertragen der Daten zu den Messwerten an eine externe Datenver-

   ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE

   10.

   11.

   12.

   13.

   14.

   AT 528 674 A1 2026-04-15

   arbeitungsvorrichtung.

   Montagestation (100) nach Anspruch 4, wobei der Mikrocomputer (50) der Sensormodule (40, 40R) jeweils ein Prognosemodul umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Prognose zu einem Wartungsintervall von einem der Sensoren (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49), von dem wenigstens einen Filterelement (34, 35) oder von dem Handhabungswerkzeug (11) der Robotervorrichrung auszugeben, basierend auf den Daten zu den Messwerten der Sensoren (41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 49) und einem mittels vorbestimmter Datensätze maschinenangelernten Algorithmus.

   Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (20) wenigstens eine wiederverschließbare Gehäuseöffnung (21) zur Zuführung der Komponenten (K) des Produkts (P) in den Montageraum (22) und/oder zur Abführung des Produkts (P) oder Teilprodukts desselben aus dem Montageraum (22) aufweist.

   Montagestation (100) nach Anspruch 6, wobei die wiederverschließbare Gehäuseöffnung (21) von einem an einem oberen Ende aufgehängten, flexiblen Flächenelement, vorzugsweise von einer Mehrzahl flexibler Lamellen, abgedeckt ist.

   Montagestation (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich der wiederverschlieRbaren Gehäuseöffnung (21) ausgerichtet ist.

   Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Montageraum (22) eine Montageposition (MP) definiert ist, an welcher das Produkt (P) oder dessen Teilprodukt zur Montage positioniert wird; wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich der Montageposition (MP) ausgerichtet ist.

   Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich des Strömungseinlasses (31) ausgerichtet ist, und ein Erfassungsbereich (E) eines Sensormoduls (40) auf einen Bereich des Strömungsauslasses (33) ausgerichtet ist.

   Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konditionierungseinheit (30) eine chemische Reinigungsstufe umfasst, die dazu eingerichtet ist, Kohlenstoff C aus einem in der Montageatmosphäre enthaltenen Kohlenstoffdioxid CO2 zu entfernen.

   Montagestation (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend, eine Eingabevorrichtung und eine Anzeigevorrichtung, vorzugsweise integriert in einem berührungsempfindlichen Bildschirm (52) zur Darstellung von Daten zu den Messwerten oder der Prognosen und zur Eingabe von Betriebsparametern oder Einstellungen, zumindest für eine Kontrolle der Konditionierungseinheit (30).

   Fertigungssystem (200) zur Fertigung von Brennstoffzellenstapeln (BS), aufweisend:

   eine Fertigungsstrecke (220) mit mehreren Fertigungsstationen (210) zur Ausführung von unterschiedlichen Fertigungsschritten, und

   die Montagestation (100) zur Ausführung von Montagevorgängen an einem Brennstoffzellenstapel (BS) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.

   Verwendung der Montagestation (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur Montage von Komponenten (K) eines Brennstoffzellenstapels (BS) unter einer konditionierten Montageatmosphäre (MA).

   ZULETZT VORGELEGTE ANSPRÜCHE