DE102015225761A1

DE102015225761A1 - Method and system for producing a fuel cell

Info

Publication number: DE102015225761A1
Application number: DE102015225761.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lemke; Klaus Stefan Klimek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle, die in Schichten angeordnete Elemente aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Herstellung einer Brennstoffzelle und zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie folgt durchgeführt: Es werden eine Aufnahmeeinrichtung (10) zur Aufnahme mehrerer gestapelter Schichten (2) einer Brennstoffzelle (100) sowie eine Presseinrichtung (50) zur Ausübung einer Presskraft (F) auf die gestapelten Schichten (2) mittels Ausführung einer definierten Pressbewegung (54) zur Verfügung gestellt. Dann werden mehrere Schichten (2) in der Aufnahmeeinrichtung (10) gestapelt. Nach dem Stapeln erfolgt eine Relativbewegung (40) zwischen dem in der Aufnahmeeinrichtung (10) erzeugten Stapel (6) und der Presseinrichtung (50), so dass die Presseinrichtung (50) in Wirkverbindung mit dem Stapel (6) bringbar ist, wobei die Relativbewegung (40) eine andere Bewegung ist als die definierte Pressbewegung (54). Dann wird ein Pressen des Stapels (6) mittels der Presseinrichtung (50) durchgeführt.The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell having elements arranged in layers. Furthermore, the present invention relates to a system for producing a fuel cell and for implementing the method according to the invention. The inventive method is carried out with the device according to the invention as follows: There are a receiving device (10) for receiving a plurality of stacked layers (2) of a fuel cell (100) and a pressing device (50) for exerting a pressing force (F) on the stacked layers ( 2) provided by execution of a defined pressing movement (54). Then several layers (2) in the receiving device (10) are stacked. After stacking, a relative movement (40) takes place between the stack (6) produced in the receiving device (10) and the pressing device (50), so that the pressing device (50) can be brought into operative connection with the stack (6), the relative movement (40) is a movement other than the defined pressing movement (54). Then, pressing of the stack (6) is performed by the pressing means (50).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle, die in Schichten angeordnete Elemente aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Herstellung einer Brennstoffzelle und zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens. The present invention relates to a method of manufacturing a fuel cell having elements arranged in layers. Furthermore, the present invention relates to a system for producing a fuel cell and for implementing the method according to the invention.

Zwecks Verringerung von Umweltbelastungen ist es in vielen technischen Bereichen erforderlich, umweltschädigende Emissionen zu reduzieren oder sogar zu verhindern. Dies betrifft auch den Kraftfahrzeugsektor, für den immer engere Restriktionen hinsichtlich der zulässigen Verbrauchs- und Abgaswerte definiert werden. Eine Alternative zur Erfüllung dieser Bedingungen besteht in der Ausstattung der Kraftfahrzeuge mit elektrischen Antrieben. Neben der Ausstattung eines Kraftfahrzeugs mit einer elektrochemischen Batterie, die die notwendige Antriebsenergie liefert, verspricht auch die Nutzung der Brennstoffzelle, ein umweltfreundliches Fahrzeug zu einem relativ kostengünstigen Preis zur Verfügung zu stellen. In many technical areas, reducing environmental pollution requires reducing or even preventing polluting emissions. This also applies to the motor vehicle sector, for which ever stricter restrictions on the permissible consumption and emission levels are defined. An alternative to meeting these conditions is the equipment of motor vehicles with electric drives. In addition to equipping a motor vehicle with an electrochemical battery that provides the necessary propulsion energy, the use of the fuel cell promises to provide an environmentally friendly vehicle at a relatively low cost.

Brennstoffzellen, die Bipolarplatten sowie Membran-Elektroden-Einheiten in Schichten aufweisen, sind jedoch derzeitig nur mit einem relativ hohen Aufwand an Personal und/oder Fertigungsmitteln zu produzieren, da sämtliche Montageschritte einen sehr hohen Aufwand hinsichtlich der Reinhaltung der einzelnen Brennstoffzellen-Elemente sowie auch der Fertigungsmittel und auch ein hohes Maß an Positionsgenauigkeit erfordern. Dieser hohe Aufwand ist insbesondere zur Verhinderung der Ausbildung von Undichtigkeiten, die sich ggf. bei einem Verrutschen der Dichtungselemente im sogenannten „Stack“ der Brennstoffzelle ergeben, erforderlich. Da der Herstellungsprozess einer Brennstoffzelle die Fertigungsschritte des Stapelns der einzelnen Elemente sowie des danach erfolgenden Pressens dieser Elemente umfasst, hat sich ein Herstellungsverfahren etabliert, bei dem die einzelnen Brennstoffzellen-Elemente in einer stationären Presse gestapelt werden. Dies ermöglicht die Durchführung des Pressvorganges am hergestellten Stapel unmittelbar nach dessen Vollendung, ohne den Stapel bewegen zu müssen, sodass dadurch die Gefahr des Verrutschens einzelner Brennstoffzellen-Elemente und/oder der Verschmutzung gemindert ist. Fuel cells that have bipolar plates and membrane electrode assemblies in layers, however, are currently only with a relatively high cost of personnel and / or manufacturing means to produce, since all assembly steps a very high cost in terms of keeping the individual fuel cell elements as well as the Machinery and also require a high degree of positional accuracy. This high effort is required in particular to prevent the formation of leaks, which may result in a slippage of the sealing elements in the so-called "stack" of the fuel cell. Since the manufacturing process of a fuel cell involves the manufacturing steps of stacking the individual elements and then pressing them, a manufacturing method has been established in which the individual fuel cell elements are stacked in a stationary press. This makes it possible to carry out the pressing process on the stack produced immediately after its completion, without having to move the stack, thereby reducing the risk of slippage of individual fuel cell elements and / or pollution is reduced.

Herstellungsverfahren, bei denen ein Stapelvorgang und eine anschließende Pressung des erzeugten Stapels vorgenommen werden, sind auch aus anderen Bereichen, wie z. B. der Herstellung von Batterien bekannt. So offenbart die WO 2012/000679A1 ein Verfahren zum Stapeln von Blättern, insbesondere zur Fertigung einer Lithium-Ionen-Batterie. Der gemäß der Lehre dieses Dokuments erzeugte Stapel von Blättern, der zur Ausbildung eines Teils einer Lithium-Ionen-Batterie dient, wird einer Presskraft ausgesetzt, die von einer Niederhaltereinrichtung erzeugt wird. Diese Presskraft dient jedoch lediglich zu Fixierung der gestapelten Schichten und nicht, wie es bei der Herstellung von Brennstoffzellen erforderlich ist, zur Ausübung eines derartigen Pressdrucks, dass der hergestellte Stapel entlang der Wirkrichtung der Presskraft in seiner Ausdehnung verringert wird und dadurch eine Dichtungswirkung erzielt wird. Zudem erfolgt hier der Pressvorgang beim Stapelprozess, nämlich nach der jeweiligen Aufbringung einer Schicht. Manufacturing processes in which a batch process and a subsequent pressing of the stack produced are also made of other areas, such. As the production of batteries known. So revealed the WO 2012 / 000679A1 a method for stacking sheets, in particular for producing a lithium-ion battery. The stack of sheets produced according to the teaching of this document, which serves to form part of a lithium-ion battery, is subjected to a pressing force generated by a hold-down device. However, this pressing force is only for fixing the stacked layers and not, as is necessary in the production of fuel cells, for exerting such a pressing pressure that the stack produced along the effective direction of the pressing force is reduced in its extent and thereby a sealing effect is achieved. In addition, here the pressing process takes place during the stacking process, namely after the respective application of a layer.

Zur Herstellung einer Brennstoffzelle offenbaren u. a. die Dokumente US 8,247,137 B2 und DE 10 2013 225 034 A1 unterschiedliche Lehren. Das US-Patent 8,247,137 B2 lehrt, dass in einer Aufnahmeeinrichtung ein Stapelvorgang erfolgt und sodann bei erhöhter Temperatur ein Pressvorgang durchgeführt wird. Dadurch gelingen die einzelnen Schichten der Brennstoffzelle aneinander dauerhaft zu fixieren. Die Presseinrichtung ist hier dauerhaft der Aufnahmeeinrichtung zugeordnet. Among other things, the documents reveal how to make a fuel cell US 8,247,137 B2 and DE 10 2013 225 034 A1 different lessons. The U.S. Patent 8,247,137 B2 teaches that in a receiving device a batch process takes place and then at elevated temperature, a pressing operation is performed. As a result, the individual layers of the fuel cell succeed in permanently fixing to one another. The pressing device is permanently assigned to the receiving device here.

Aus der DE 10 2013 225 034 A1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Brennstoffzellenkomponenten bekannt, die es ermöglicht, nach Durchführung eines Stapelprozesses die zum Stapel geschichteten Elemente zu verpressen und die einzelnen Schichten unter Druck zu verbinden. Der Stapelvorgang erfolgt dabei in der Presse selbst. From the DE 10 2013 225 034 A1 a device for producing fuel cell components is known, which makes it possible, after carrying out a stacking process to compress the stacked elements stacked and to connect the individual layers under pressure. The stacking process takes place in the press itself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren sowie ein System zur Herstellung einer Brennstoffzelle zu Verfügung zu stellen, mit denen in einfacher, zuverlässiger, qualitätssicherer und kostengünstiger Weise Brennstoffzellen oder zumindest Module davon gefertigt werden können. The invention is based on the object to provide a method and a system for producing a fuel cell, with which fuel cells or at least modules thereof can be manufactured in a simple, reliable, quality-assured and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle nach Anspruch 1 sowie durch das erfindungsgemäße System zur Herstellung einer Brennstoffzelle unter Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Brennstoffzelle nach Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den Unteransprüchen 8 bis 10 angegeben. This object is achieved by the inventive method for producing a fuel cell according to claim 1 and by the inventive system for producing a fuel cell by reacting the inventive method for producing a fuel cell according to claim 7. Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in the subclaims 2 to 6. Advantageous embodiments of the system according to the invention are specified in the subclaims 8 to 10.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer Brennstoffzelle, die in Schichten angeordnete Elemente aufweist. Das Verfahren wird mit den folgenden Schritten durchgeführt:

1. es wird eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme mehrerer gestapelter Schichten einer Brennstoffzelle sowie eine Presseinrichtung zur Ausübung eines Pressdrucks auf die gestapelten Schichten mittels Ausführung einer definierten Pressbewegung zur Verfügung gestellt,
2. es werden mehrere Schichten in der Aufnahmeeinrichtung gestapelt,
3. nach dem Stapeln wird eine Relativbewegung zwischen dem in der Aufnahmeeinrichtung erzeugten Stapel und der Presseinrichtung durchgeführt, so dass die Presseinrichtung in Wirkverbindung mit dem Stapel bringbar ist, wobei die Relativbewegung eine andere Bewegung ist als die definierte Pressbewegung,
4. es wird ein Pressen des Stapels mittels der Presseinrichtung durchgeführt.

The inventive method is used to produce a fuel cell having arranged in layers elements. The procedure is carried out with the following steps:

1. It is a receiving device for receiving a plurality of stacked layers of a fuel cell and a pressing device for exerting a pressing pressure on the stacked Layers provided by performing a defined pressing movement,
2. several layers are stacked in the receiving device,
3. after stacking, a relative movement is carried out between the stack produced in the receiving device and the pressing device, so that the pressing device can be brought into operative connection with the stack, wherein the relative movement is a different movement than the defined pressing movement,
4. It is carried out pressing the stack by means of the pressing device.

Die erfindungsgemäß zu stapelnden Elemente, die die Schichten ausbilden, sind z.B. Bipolarplatten und Membran-Elektroden-Einheiten. The elements to be stacked according to the invention which form the layers are e.g. Bipolar plates and membrane electrode assemblies.

Während des Stapelns der Schichten ist die Presseinrichtung nicht im Einsatz an diesen gestapelten oder zu stapelnden Schichten, sondern während dieser Phase ist die Presseinrichtung zum Pressen eines anderen Stapels eingesetzt oder einsetzbar. Vorzugsweise erfolgt der Stapelprozess nicht in oder an der Presseinrichtung, die für die Ausübung des Pressdrucks auf die gestapelten Schichten vorgesehen ist, sondern in einer extra dafür, insbesondere separat von der Presseinrichtung aufgestellten Aufnahmeeinrichtung bzw. sogenannten Stapelzelle, in der die Schichten der Brennstoffzelle vorzugsweise übereinander gestapelt werden. Diesen Stapelvorgang kann ein Roboter übernehmen. During the stacking of the layers, the pressing device is not in use on these stacked or stacked layers, but during this phase, the pressing device is used or used for pressing another stack. Preferably, the stacking process is not carried out in or on the pressing device which is provided for the exertion of the pressing pressure on the stacked layers, but in a specially arranged separately from the pressing device receiving device or so-called stacking cell, in which the layers of the fuel cell preferably one above the other be stacked. This stacking process can be done by a robot.

Die definierte Pressbewegung ist dabei durch einen Beginn bei Kontaktierung des Stapels durch Krafteinleitungselemente der Presseinrichtung an Krafteinleitungsstellen sowie durch ein Ende bei Erreichung eines definierten Stapelmaßes parallel zur Wirkungslinie der Presskraft gekennzeichnet. The defined pressing movement is characterized by a start when contacting the stack by force introduction elements of the pressing device at force application points and by an end when a defined stacking dimension is reached parallel to the line of action of the pressing force.

Eine erfindungsgemäß hinsichtlich ihrer Position im Wesentlichen unabhängige Presseinrichtung oder auch ein hinsichtlich seiner Position im Wesentlichen unabhängiger Stapel ermöglicht es, außerhalb des Wirkbereiches der Aufnahmeeinrichtungen die Presseinrichtung in Wirkverbindung mit den Stapeln zu bringen. An according to the invention with respect to their position substantially independent pressing device or a position substantially independent in terms of its stack makes it possible to bring outside the effective range of the receiving devices, the pressing device in operative connection with the stacks.

Demzufolge kann eine Vielzahl von Stapelvorgängen gleichzeitig und ohne räumliche Restriktionen durchgeführt werden können, wobei weit weniger Presseinrichtungen als Aufnahmeeinrichtungen vorzuhalten sind, um alle Verfahrensschritte nacheinander durchführen zu können, da eine Presseinrichtung nacheinander mehrere in unterschiedlichen Aufnahmeeinrichtungen gestapelte Stapel pressen kann. Accordingly, a plurality of stacking operations can be performed simultaneously and without spatial restrictions, with far fewer pressing devices than receiving devices are to be held in order to perform all the steps sequentially, as a pressing device can press successively stacked in different receiving devices stack.

In einer Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach erfolgter Stapelung von Schichten der dadurch erzeugte Stapel aus der Aufnahmeeinrichtung herausgenommen wird und einer Presseinrichtung zugeführt wird. Das heißt, dass hier die Relativbewegung derart ausgeführt wird, dass sich der Stapel zur Presseinrichtung bewegt. In one embodiment of the method, it is provided that after the stacking of layers, the stack produced thereby is taken out of the receiving device and fed to a pressing device. This means that here the relative movement is carried out such that the stack moves to the pressing device.

In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass nach erfolgter Stapelung der Schichten der erzeugte Stapel aus der Aufnahmeeinrichtung herausgenommen wird und eine Presseinrichtung dem Stapel zugeführt wird. Das heißt, dass hier die Relativbewegung derart ausgeführt wird, dass die Presseinrichtung zum Stapel bewegt wird. In another embodiment of the method, it is provided that, after stacking of the layers, the stack produced is removed from the receiving device and a pressing device is fed to the stack. That is, here the relative movement is carried out such that the pressing device is moved to the stack.

Das bedeutet, dass nach erfolgtem Stapelprozess in der Aufnahmeeinrichtung dieser von der Aufnahmeeinrichtung entkoppelt wird und von einer Presseinrichtung gepresst wird, wobei hier als Relativbewegung entweder der Stapel der Presseinrichtung zugeführt wird oder auch als Relativbewegung die Presseinrichtung dem Stapel zugeführt wird. This means that after the stacking process in the receiving device, this is decoupled from the receiving device and is pressed by a pressing device, in which case either the stack of the pressing device is fed as a relative movement or as a relative movement, the pressing device is fed to the stack.

In weiterer alternativer Ausführung des Verfahrens ist die Aufnahmeeinrichtung durch eine Greifeinrichtung ausgebildet, die an eine Presseinrichtung anschließbar ist, wobei von der Presseinrichtung Energie auf die Greifeinrichtung zwecks Greifen und/ oder Pressen des Stapels übertragbar ist. Es wird der Stapelvorgang somit in der Greifeinrichtung ausgeführt. In a further alternative embodiment of the method, the receiving device is formed by a gripping device which can be connected to a pressing device, wherein energy can be transferred from the pressing device to the gripping device for gripping and / or pressing the stack. The stacking process is thus carried out in the gripping device.

Der Vorteil der genannten Ausgestaltungen liegt insbesondere darin, dass während der relativ langen Zeitdauer des Stapelns Presseinrichtungen, die zur Pressung des hergestellten Stapels notwendig sind, anderweitig zur Verfügung stehen und nicht blockiert sind. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, an oder in mehreren Aufnahmeeinrichtungen den Stapelprozess vorzunehmen und sie nacheinander (sequenziell) einer oder mehreren Presseinrichtungen zuzuführen, wobei deutlich mehr Stapelvorgänge in oder an Aufnahmeeinrichtungen vorgenommen werden können als Presseinrichtungen zum Einsatz kommen. Dadurch lassen sich in erheblicher Weise Fertigungsmittelinvestitionen reduzieren. The advantage of the embodiments mentioned is, in particular, that during the relatively long period of stacking, pressing devices which are necessary for pressing the produced stack are otherwise available and not blocked. This results in the possibility of making the stacking process on or in a plurality of receiving devices and supplying them in succession (sequentially) to one or more pressing devices, wherein significantly more stacking operations can be carried out in or on receiving devices than pressing devices are used. This can significantly reduce tooling investment.

In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens wird während des Pressvorganges mittels der Presseinrichtung der Stapel zumindest zeitabschnittsweise transportiert. Das bedeutet, dass bei Ausgestaltung der Presseinrichtung mit einer Transporteinrichtung oder auch mechanischer Kopplung der Presseinrichtung mit einer Transporteinrichtung der in oder an der Transporteinrichtung aufgenommene Stapel gleichzeitig gepresst und dabei transportiert werden kann. Dies kann z. B. durch einen geeigneten Greifer realisiert werden, der einen entsprechenden Pressdruck auf den Stapel ausüben kann und der in mechanischer Weise mit einem Roboter gekoppelt ist, der zur Aufbringung der Presskraft und der benötigten Transportenergie ausgestaltet ist. Dadurch lässt sich weitere Fertigungszeit einsparen. Der Transportvorgang kann insbesondere zu einem Arbeitsplatz erfolgen, an denen der Stapel mit Bändern versehen wird, die zumindest ein geometrisches Maß des Stapels nach durchgeführtem Pressvorgang fixieren. In a particular embodiment of the method, the stack is transported at least in sections during the pressing process by means of the pressing device. This means that in the design of the pressing device with a transport device or mechanical coupling of the pressing device with a transport device of the recorded in or on the transport device stack can be pressed simultaneously and thereby transported. This can be z. B. be realized by a suitable gripper, which can exert a corresponding pressing pressure on the stack and in a mechanical manner with a Robot is coupled, which is designed for applying the pressing force and the required transport energy. This can save further production time. The transport process can be carried out in particular to a workstation at which the stack is provided with bands that fix at least a geometric dimension of the stack after the pressing process.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch vorteilhaft ausgestaltet sein, dass vor und/ oder bei einer Bewegung der Presseinrichtung mit darin oder daran aufgenommenem Stapel vor Ausübung einer Pressung zur Realisierung eines definierten Maßes des gepressten Stapels entlang der Pressrichtung, welches dem Endmaß des Stapels oder auch ein die weitere Montage, wie z. B. eine Bebänderung, ermöglichendes Maß entspricht, eine Vorpressung des Stapels erfolgt, wobei die bei der Vorpressung aufgebrachte Kraft Fv zu der zur Realisierung des Endmaßes aufzubringenden Kraft Fe in einem Verhältnis von Fv/Fe = 0,1...0,3 steht. The method according to the invention can be advantageously configured in that before and / or during a movement of the pressing device with stack therein or before it is subjected to a pressing for realizing a defined dimension of the pressed stack along the pressing direction, which corresponds to the final dimension of the stack or else to the stack further assembly, such. B. a harness, ermöglichendes measure, a pre-compression of the stack is carried out, wherein the force applied to the pre-pressing force Fv to be applied to the realization of the final dimension force Fe in a ratio of Fv / Fe = 0.1 ... 0.3 ,

Diese Vorpressung wird durchgeführt, um vor Realisierung des eigentlichen Pressvorganges, bei dem der Stapel auf sein Endmaß oder auch auf das zur Ausführung der weiteren Batteriezellenmontage notwendige Maß gebracht wird und insbesondere beim Transportprozess und den transportbedingt wirkenden Trägheitskräften, ein Ausknicken des Stapels zu verhindern. This pre-pressing is carried out in order to prevent buckling of the stack before the actual pressing process, in which the stack is brought to its final dimension or also to the extent necessary for carrying out the further battery cell assembly, and in particular during the transport process and the inertial forces due to the transport.

Zusätzlich zu den genannten Schritten kann das Verfahren derart durchgeführt werden, dass während des Pressvorganges oder nach dem Pressvorgang der Stapel in seinem Maß entlang der Presskraft-Wirkungslinie fixiert wird, insbesondere mittels Umschlingung des Stapels mit wenigstens einem Band und vorzugsweise mehreren Bändern. Das genannte Maß ist hierbei das Maß, welches entlang der Achse zu messen ist, die senkrecht zu den Schichten des Stapels verläuft. Durch die Bebänderung wird erreicht, dass die durch den Pressvorgang erzeugte Form und Größe des Stapels im Wesentlichen und vorzugsweise vollständig beibehalten bleibt und ein Verrutschen der verpressten Einheiten nicht möglich ist. Die Enden der Bänder werden zur Erzeugung von Schlaufen verschweißt, insbesondere lasergeschweißt. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls auch in der Greifeinrichtung stattfinden. In addition to the steps mentioned, the method can be carried out such that during the pressing process or after the pressing operation, the stack is fixed in its dimension along the pressing force action line, in particular by wrapping the stack with at least one band and preferably several bands. Said measure here is the measure which is to be measured along the axis which is perpendicular to the layers of the stack. By harnessing is achieved that the shape and size of the stack generated by the pressing process substantially and preferably completely retained and slipping of the compressed units is not possible. The ends of the bands are welded to produce loops, in particular laser welded. If appropriate, this process can also take place in the gripping device.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein System zur Herstellung einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt, welches eine Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme mehrerer gestapelter Schichten einer Brennstoffzelle sowie eine Presseinrichtung zur Ausübung eines Pressdrucks auf die gestapelten Schichten mittels Ausführung einer definierten Pressbewegung umfassend. Die Aufnahmeeinrichtung und die Presseinrichtung sind derart ausgestaltet, dass mehrere Schichten in der Aufnahmeeinrichtung stapelbar sind und nach Ausführung eines Stapelvorganges eine Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Presseinrichtung ausführbar ist, so dass die Presseinrichtung in Wirkverbindung mit dem Stapel bringbar ist, wobei die Relativbewegung eine andere Bewegung ist als die definierte Pressbewegung, und ein Pressen des Stapels mittels der Presseinrichtung ausführbar ist. To achieve the object, a system for producing a fuel cell is also provided, which comprises a receiving device for receiving a plurality of stacked layers of a fuel cell and a pressing device for exerting a pressing pressure on the stacked layers by carrying out a defined pressing movement. The receiving device and the pressing device are configured such that a plurality of layers in the receiving device are stackable and after carrying out a stacking operation, a relative movement between the receiving device and the pressing device is executable, so that the pressing device can be brought into operative connection with the stack, wherein the relative movement another Movement is as the defined pressing movement, and a pressing of the stack by means of the pressing device is executable.

Das System ist somit zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgestaltet. Insofern sich der erzeugte Stapel bei Ausführung der Relativbewegung noch in der Aufnahmeeinrichtung befindet, wird demzufolge die Relativbewegung zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Presseinrichtung durchgeführt, wobei sich die Presseinrichtung zum Stapel bzw. zu der Aufnahmeeinrichtung bewegen kann oder auch umgekehrt der Stapel bzw. die Aufnahmeeinrichtung zur Presseinrichtung bewegen kann. The system is thus configured to carry out the method according to the invention. Insofar as the stack produced is still in the receiving device when the relative movement is carried out, the relative movement between the receiving device and the pressing device is accordingly carried out, wherein the pressing device can move to the stack or to the receiving device or vice versa the stack or the receiving device for Press device can move.

Das heißt, dass die Presseinrichtung des erfindungsgemäßen Systems zur Herstellung einer Brennstoffzelle während des Stapelvorganges gleichzeitig einen Pressvorgang an anderen als in der genannten Aufnahmeeinrichtung angeordneten Schichten vornehmen kann. This means that the pressing device of the system according to the invention for producing a fuel cell during the stacking process can simultaneously carry out a pressing operation on layers other than those arranged in the receiving device.

Die Presseinrichtung kann eine Greifeinrichtung aufweisen, die mindestens zwei Greifelemente umfasst, mit denen im Wesentlichen einander entgegen gerichtete Kräfte auf gestapelte Schichten einer Brennstoffzelle zwecks Ausübung eines Pressdruckes auf diese Schichten aufbringbar sind. The pressing device may comprise a gripping device which comprises at least two gripping elements, with which substantially mutually opposing forces can be applied to stacked layers of a fuel cell for the purpose of exerting a pressing pressure on these layers.

Diese Greifeinrichtung ist bevorzugt derart ausgestaltet, an eine Transporteinrichtung, wie z. B. an einem Schwenkroboter, mechanisch angeschlossen zu werden und somit von diesem, ggf. unter Ausführung des Pressvorganges, geschwenkt bzw. transportiert zu werden. Die Greifeinrichtung kann außerdem dazu ausgebildet sein, dass sie es ermöglicht, dass in ihr der Stapelvorgang stattfindet. In diesem Fall dient sie als Aufnahmeeinrichtung. This gripping device is preferably configured such, to a transport device, such. B. on a swivel robot to be mechanically connected and thus from this, if necessary, under the execution of the pressing process, to be pivoted or transported. The gripping device can also be designed so that it allows that the stacking process takes place in it. In this case, it serves as a recording device.

Die Greifeinrichtung oder auch die Presseinrichtung können eine Kraftmesseinrichtung, eine Wegmesseinrichtung sowie eine Steuer- und/ oder Regelungseinheit aufweisen, mit denen der Pressvorgang Kraft- und/ oder Weg-steuerbar ist, um derart ein optimales Pressen des Stapels zu gewährleisten. The gripping device or else the pressing device can have a force-measuring device, a displacement measuring device and a control and / or regulating unit with which the pressing process can be force-controlled and / or travel-controlled in order to ensure optimum pressing of the stack.

Wenigstens ein Greifelement der Greifeinrichtung kann dabei mehrere Zinken aufweisen, in deren Zwischenraum bzw. Zwischenräumen Bänder zur Bebänderung des erzeugten Stapels positionierbar sind. At least one gripping element of the gripping device can have a plurality of prongs, in the intermediate space or gaps of which straps for strapping the produced stack can be positioned.

Ein derartiges Greifelement kann in so genannter Kammgreifer sein, der Zinken aufweist, die zwischen sich Freiräume ausbilden, in denen Bänder zur Bebänderung der Brennstoffzelle positionierbar sind. Such a gripping element can be in so-called comb gripper, which has tines, which form free spaces between them, in which bands for harnessing the fuel cell can be positioned.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße System eine Transporteinrichtung umfassen, mit der der erzeugte Stapel bewegbar ist. Vorzugsweise sollte die Transporteinrichtung derart ausgestaltet sein, dass sie gleichzeitig die Presseinrichtung ausbildet oder aber auch mit dieser mechanisch verbunden ist, so dass der mit der Presseinrichtung gepresste Stapel gleichzeitig transportiert werden kann. Furthermore, the system according to the invention can comprise a transport device with which the stack produced can be moved. Preferably, the transport device should be designed such that it simultaneously forms the pressing device or is also mechanically connected thereto, so that the stack pressed with the pressing device can be transported simultaneously.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. The invention will be explained below with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings.

Es zeigen Show it

1: ein erfindungsgemäßes System zur Herstellung einer Brennstoffzelle, 1 a system according to the invention for producing a fuel cell,

2: ein hergestellter Stapel vor dem Verpressen, 2 : a manufactured stack before pressing,

3: ein hergestellter Stapel nach dem Verpressen, 3 : a manufactured stack after pressing,

4a: eine Greifeinrichtung in Ansicht von der Seite, 4a : a gripping device in view from the side,

4b: die in 4a dargestellte Greifeinrichtung in Ansicht von vorn, 4b : in the 4a illustrated gripping device in front view,

4c: die Ansicht A-A aus 4b in Draufsicht, die ein zweites Greifelement der Greifeinrichtung zeigt, 4c : the view AA off 4b in plan view showing a second gripping element of the gripping device,

5: einen verpressten Stapel vor der Bebänderung, 5 : a compressed pile before the harness,

6: einen verpressten Stapel nach der Bebänderung. 6 : a compressed pile after the harness change.

Zunächst wird auf das in 1 dargestellte System zur Herstellung einer Brennstoffzelle eingegangen, um mit Erläuterung dessen Komponenten auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Brennstoffzelle zu erklären. Dieses System umfasst mehrere Aufnahmeeinrichtungen 10, in denen manuell oder auch automatisiert einzelne Elemente der herzustellen Brennstoffzelle stapelbar sind. Somit entsteht an oder in einer jeden dargestellten Aufnahmeeinrichtung 10 ein schichtweiser Stapel. Das erfindungsgemäße System umfasst des Weiteren eine Presseinrichtung 50, die in der hier dargestellten Ausführungsform auch einen Transportroboter 41 aufweist. Dieser Transportroboter 41 ist derart ausgestaltet, dass eine an ihm angeordnete Greifeinrichtung 60 bewegbar ist, nämlich in den Relativbewegungen 40 von und zu den Aufnahmeeinrichtungen 10. In der hier dargestellten Ausführungsvariante umfasst somit die Presseinrichtung 50 eine zur form- und/oder kraftschlüssigen Greifung eines in einer Aufnahmeeinrichtung 10 hergestellten Stapels konzipierten Greifeinrichtung 60 sowie einen Transportroboter 41, mit der die Greifeinrichtung 60 mit dem darin aufgenommenen Stapel bewegbar ist, nämlich zumindest in den Relativbewegungen 40 von und zu den Aufnahmeeinrichtungen 10. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher derart ausgeführt werden, dass an oder in den Aufnahmeeinrichtungen 10 Stapel der Elemente der herzustellenden Brennstoffzellen erzeugt werden und dann mittels des Transportroboters 41 die Greifeinrichtung 60 derart in Eingriff mit einem jeweiligen Stapel 6 gebracht wird, dass dieser Stapel 6 von der Greifeinrichtung 60 gegriffen und gepresst wird. First, on the in 1 illustrated system for producing a fuel cell to explain with explanation of its components and the inventive method for producing a fuel cell. This system includes several receiving devices 10 in which individual elements of the fuel cell to be produced can be stacked manually or else automatically. Thus arises on or in each recording device shown 10 a layered stack. The system according to the invention further comprises a pressing device 50 , which in the embodiment shown here also a transport robot 41 having. This transport robot 41 is configured such that a gripping device arranged on it 60 is movable, namely in the relative movements 40 from and to the reception facilities 10 , In the embodiment shown here, therefore, the pressing device comprises 50 a for positive and / or non-positive gripping a in a receiving device 10 produced stack designed gripping device 60 as well as a transport robot 41 with which the gripping device 60 is movable with the stack received therein, namely at least in the relative movements 40 from and to the reception facilities 10 , The method according to the invention can therefore be carried out in such a way that on or in the receiving devices 10 Stack of the elements of the fuel cell to be produced are generated and then by means of the transport robot 41 the gripping device 60 in engagement with a respective stack 6 is brought that pile 6 from the gripping device 60 gripped and pressed.

Das heißt, dass nach dem Stapeln der erzeugte Stapel 6 direkt mit der Greifeinrichtung 60 aufgenommen, fixiert und verpresst wird, sodass ein transportbedingtes Verrutschen von Dichtungen bzw. einzelnen Elementen 1 des Stapels 6 oder auch das Eindringen von Fremdpartikeln sowie damit verbundene Undichtigkeiten vermieden werden können. This means that after stacking the stack produced 6 directly with the gripping device 60 is picked up, fixed and pressed so that a transport-induced slippage of seals or individual elements 1 of the pile 6 or the ingress of foreign particles and associated leaks can be avoided.

Nach der Durchführung des Pressvorgangs oder auch zeitgleich mit der Durchführung des Pressvorgangs kann der in der Greifeinrichtung 60 aufgenommene Stapel 6 mittels dem Transportroboter 41 bewegt bzw. transportiert werden, wie z. B. zu einem der dargestellten Arbeitsplätze 11, insbesondere zum Laserschweißen 17, bei dem Enden von um den gepressten Stapel gelegten Bändern miteinander verschweißt werden, um somit den Druck dauerhaft auf die geschichteten Elemente auszuüben und hierdurch eine Fixierung der Elemente aneinander sowie die gewünschte Dichtigkeit zwischen den Elementen zu erzeugen. After carrying out the pressing operation or at the same time as carrying out the pressing operation, the gripper can be in the gripping device 60 recorded pile 6 by means of the transport robot 41 be moved or transported, such. B. to one of the jobs shown 11 , in particular for laser welding 17 in that ends of bands placed around the pressed stack are welded together so as to exert the pressure permanently on the layered elements, thereby creating a fixation of the elements together and the desired tightness between the elements.

Das bedeutet, dass hier abweichend von den bisher üblichen Verfahren der Stapelvorgang und der Pressvorgang nicht in einer Vorrichtung, wie z. B. in der Aufnahmeeinrichtung, erfolgen, sondern der Pressvorgang vom Stapelvorgang separiert durchgeführt wird, wobei zur Einsparung von Fertigungszeiten der Pressvorgang zumindest teilweise zeitgleich mit dem Transportvorgang des erzeugten Stapels von einer Aufnahmeeinrichtung 10 zu einem der weiteren Arbeitsplätze 11 kombiniert werden kann. This means that deviating from the usual methods of the stacking process and the pressing process not in a device such. B. in the receiving device, but the pressing process is carried out separated from the stacking process, wherein at least partially simultaneously with the transport process of the stack produced by a receiving device to save manufacturing times of the pressing process 10 to one of the other jobs 11 can be combined.

Dies ermöglicht das gleichzeitige Stapeln in mehreren Aufnahmeeinrichtungen 10 sowie das serielle Pressen und ggf. Transportieren der erzeugten Stapel mittels der Presseinrichtung 50, sodass für eine Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen 10 nur noch eine geringe Anzahl von Presseinrichtungen 50 vorzuhalten ist, wobei angesichts der üblicherweise langen Zeitdauer zur Durchführung des Stapelprozesses und der nur relativ kurzen benötigten Presszeit sogar eine einzige Presseinrichtung 50 zur Bedienung von mehreren Aufnahmeeinrichtungen 10 ausreichend ist. This allows simultaneous stacking in multiple receptacles 10 as well as the serial pressing and optionally transporting the stack produced by means of the pressing device 50 so for a variety of recording devices 10 only a small number of pressing devices 50 is to be maintained, and given the usually long time to perform the stacking process and the relatively short pressing time required even a single pressing device 50 for the operation of several recording devices 10 is sufficient.

Alternativ zu der in 1 beschriebenen Vorgehensweise kann der Stapelvorgang in einer Greifeinrichtung erfolgen, die jedoch von einer Transporteinrichtung entkoppelt bzw. entkoppelbar ist. Das heißt, dass in dieser Ausgestaltung des Verfahrens die Greifeinrichtung eine Aufnahmeeinrichtung ausbildet bzw. einen Teil von dieser darstellt. Nach Durchführung des Stapelvorgangs kann die Greifeinrichtung mit der eigentlichen Presseinrichtung gekoppelt werden, die die zur Durchführung des Pressvorganges benötigte Kraft bzw. Energie auf die Greifeinrichtung überträgt. Gegebenenfalls kann dabei wie bereits beschrieben zumindest teilweise zeitgleich zum Pressvorgang auch ein Transportvorgang des Stapels in der Greifeinrichtung erfolgen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird auch hier dadurch umgesetzt, dass lediglich eine Presseinrichtung zur seriellen Pressung von Stapeln eingesetzt wird, wobei hier die Stapel nicht in lediglich der Aufnahme der Elemente dienenden Aufnahmeeinrichtungen erzeugt werden, sondern in mehreren Greifeinrichtungen, die dann wiederum nacheinander mit einer Presseinrichtung in Wirkverbindung gebracht werden. Alternatively to the in 1 As described procedure, the stacking process can be carried out in a gripping device, which is, however, decoupled from a transport device or decoupled. This means that in this embodiment of the method, the gripping device forms a receiving device or forms part of it. After carrying out the stacking operation, the gripping device can be coupled to the actual pressing device, which transfers the force or energy required to carry out the pressing process to the gripping device. Optionally, as already described, a transport process of the stack in the gripping device can take place at least partially simultaneously with the pressing process. The inventive method is also implemented by the fact that only one pressing device for serial pressing of stacks is used, in which case the stacks are not produced in only the recording of the elements receiving devices, but in several gripping devices, which in turn with a pressing device in Active compound are brought.

Der Transportroboter 41 kann als eine flexible Transporteinrichtung derart ausgebildet sein, dass er auch den Materialfluss zu und von den anderen Arbeitsplätzen 11 realisiert. So z. B. kann er die einzelnen Elemente, die später in den Aufnahmeeinrichtungen 10 zu stapeln sind, dem Arbeitsplatz 11 der Vormontage zuführen und von dieser Vormontage 12 den Aufnahmeeinrichtungen 10 zuführen. Nach Durchführung des Stapelprozesses in den Aufnahmeeinrichtungen 10 lässt sich der dort erzeugte Stapel in beschriebener Weise dem Arbeitsplatz 11 zuführen, in dem das Laserschweißen 17 der Bänderenden durchgeführt wird. Von dort kann die hergestellte Brennstoffzelle wiederum dem Arbeitsplatz 11 zugeführt werden, in dem eine Dichtheitsprüfung 14 sowie eine Elektronikmontage 15 und eine Elektronik-Prüfung 16 erfolgt. Von diesem Arbeitsplatz kann die Brennstoffzelle wiederum dem Arbeitsplatz 11 der Endmontage 13 zugeführt werden. An den genannten Arbeitsplätzen 11 können dargestellte Bedienpersonen 20 die jeweiligen Operationen vornehmen, und/oder es können hier nicht dargestellte automatisierte Fertigungsanlagen die jeweiligen Vorgänge ausführen oder auch die Bedienpersonen 20 dabei unterstützen. The transport robot 41 can be designed as a flexible transport device such that it also controls the flow of material to and from the other workstations 11 realized. So z. B. he can see the individual elements later in the receiving devices 10 to be stacked, the workplace 11 perform the pre-assembly and from this pre-assembly 12 the recording devices 10 respectively. After performing the stacking process in the receiving devices 10 can the stack produced there in the manner described the workplace 11 in which the laser welding 17 the tape ends is performed. From there, the manufactured fuel cell can turn the workplace 11 be fed, in which a leak test 14 as well as an electronics assembly 15 and an electronics exam 16 he follows. From this workplace, the fuel cell can turn the workplace 11 the final assembly 13 be supplied. At the named jobs 11 can represented operators 20 perform the respective operations, and / or it can not be shown here automated manufacturing equipment perform the respective operations or the operators 20 support it.

So kann zur Laserschweißung 17 der dargestellte Schweißroboter 30 eingesetzt werden, der, wie noch unter Bezugnahme auf die 5 und 6 erläutert werden wird, die Enden von die Brennstoffzelle umschlingenden Bändern miteinander verschweißt. So can for laser welding 17 the illustrated welding robot 30 be used, which, as yet with reference to the 5 and 6 will be explained, the ends of the fuel cell wrapping bands welded together.

In den 2 und 3 ist die Durchführung des eigentlichen Pressvorganges dargestellt. 2 zeigt dabei einen hergestellten Stapel 6 vor dem Verpressen. Es ist ersichtlich, dass dieser Stapel 6 mehrere Elemente 1 aufweist, die im Wesentlichen waagerecht ausgerichtet sind und die jeweils einzelne Schichten 2 ausbilden. Parallel zu diesen Schichten 2 und endseitig des dadurch ausgebildeten Stapels 6 sind Endplatten 3 angeordnet. In the 2 and 3 the implementation of the actual pressing process is shown. 2 shows a manufactured stack 6 before pressing. It can be seen that this pile 6 several elements 1 which are substantially horizontally aligned and the respective individual layers 2 form. Parallel to these layers 2 and end of the stack formed thereby 6 are end plates 3 arranged.

Nach dem Stapelprozess und vor dem Pressvorgang weist der erzeugte Stapel 6 ein senkrecht zu den Schichten definiertes Ausgangsmaß 4 auf. Nach Aufbringung einer Presskraft F verringert sich dieses Maß, wie es aus 3 ersichtlich ist. Die einzelnen Schichten 2 des Stapels 6 werden dabei derart aneinander gepresst, dass sich ein definiertes Stapelmaß 5 ausbildet, welches im Wesentlichen dem Endmaß in dieser Richtung der Brennstoffzelle entspricht. After the stacking process and before the pressing process, the stack produced 6 a starting dimension defined perpendicular to the layers 4 on. After application of a pressing force F, this measure decreases, as is the case 3 is apparent. The individual layers 2 of the pile 6 are pressed together in such a way that a defined Stapelmaß 5 forms, which essentially corresponds to the final dimension in this direction of the fuel cell.

Die Wirkungslinie 51 der Presskraft F verläuft dabei im Wesentlichen senkrecht zu den einzelnen Schichten 2 und wird zur vereinfachten Darstellung an den Kraftanleitungsstellen 53 über hier nicht dargestellte Krafteinleitungselemente einer Greifeinrichtung eingeleitet. Selbstverständlich kann statt der hier dargestellten, von der Presskraft F realisierten Punktlast auch eine Strecken- oder Flächenlast auf die Endplatten 3 ausgeübt werden. Die Krafteinleitungselemente 52 sind vorzugsweise mit einer sehr geringen Parallelitätstoleranz behaftet, um die einzelnen Schichten des herzustellenden Stapels sehr gleichmäßig mit dem Pressdruck zu beaufschlagen. The line of action 51 the pressing force F is substantially perpendicular to the individual layers 2 and becomes a simplified representation at the power instructions 53 introduced via not shown here force introduction elements of a gripping device. Of course, instead of the illustrated here, realized by the pressing force F point load also a distance or area load on the end plates 3 be exercised. The force introduction elements 52 are preferably associated with a very low parallelism tolerance to apply the individual layers of the stack to be produced very evenly with the pressing pressure.

Zum Greifen und auch zur Durchführung des beschriebenen Pressvorganges wird die in den 4a und 4b dargestellte Greifeinrichtung 60 zur Verfügung gestellt. Diese umfasst in der hier dargestellten Ausführungsform eine Basisplatte 63 sowie ein daran über eine oder mehrere Linearführungen 68 verschiebbar angeordnetes erstes Greifelement 64 sowie ein fixiertes zweites Greifelement 65. Das erste Greifelement 64 und das zweite Greifelement 65 umfassen jeweils Krafteinleitungselemente 52, die im Wesentlichen planparallel zueinander ausgerichtet sind und dazu eingerichtet sind, die in den 2 und 3 dargestellte Presskraft F auf den Stapel 6 auszuüben. Zu diesem Zweck umfasst die Greifeinrichtung 60 eine vorzugsweise elektrisch ausgeführte Antriebseinrichtung 61, die vorteilhafterweise ein Weg-Mess-System 69 und/oder ein Kraft-Mess-System (hier nicht dargestellt) umfasst. Mit dieser Antriebseinrichtung lässt sich das erste Greifelement 64 in einer Pressbewegung 54 in Richtung auf das zweite Greifelement 65 verfahren, sodass ein hier nicht dargestellter Stapel zwischen dem ersten Greifelement 64 und dem zweiten Greifelement 65 in der zu den 2 und 3 beschriebenen Weise mit der Presskraft beaufschlagbar ist. To grasp and also to carry out the pressing process described in the 4a and 4b illustrated gripping device 60 made available. In the embodiment shown here, this comprises a base plate 63 and one about it via one or more linear guides 68 displaceably arranged first gripping element 64 and a fixed second gripping element 65 , The first gripping element 64 and the second gripping element 65 each include force introduction elements 52 which are aligned substantially plane-parallel to each other and are adapted to, in the 2 and 3 shown pressing force F on the stack 6 exercise. For this purpose, the gripping device comprises 60 a preferably electrically running drive device 61 which advantageously provides a path-measuring system 69 and / or a force-measuring system (not shown here). With this drive device can be the first gripping element 64 in a pressing movement 54 towards the second gripping element 65 proceed so that one not shown here stack between the first gripping element 64 and the second gripping element 65 in the to the 2 and 3 described manner can be acted upon by the pressing force.

Die Greifeinrichtung 60 weist eine Anschlusseinrichtung 62 auf, die es ermöglicht, die Greifeinrichtung 60 an die in 1 dargestellte Transporteinrichtung 41 in Form des dort dargestellten Transportroboters anzuschließen, um somit von diesem Transportroboter 41 bewegt bzw. transportiert werden zu können, insbesondere wenn ein Stapel von der Greifeinrichtung 60 aufgenommen ist. The gripping device 60 has a connection device 62 on, which allows the gripping device 60 to the in 1 illustrated transport device 41 in the form of the transport robot shown there to connect, thus by this transport robot 41 to be moved or transported, especially when a stack of the gripping device 60 is included.

Das hier im unteren Bereich der Greifeinrichtung 60 angeordnete zweite Greifelement 65 weist mehrere Zinken 66, wie es insbesondere aus 4c ersichtlich ist, in der die Ansicht A-A aus 4b dargestellt ist. Zwischen den Zinken 66 sind Zwischenräume 67 ausgebildet, die es in einfacher Weise ermöglichen, zwischen den Zinken 66 Bänder zu positionieren, die zur dauerhaften Aufbringung eines Pressdrucks auf die schichtweise angeordneten Elemente 1 des Stapels 6 benötigt werden. This here in the lower part of the gripping device 60 arranged second gripping element 65 has several tines 66 as it especially looks like 4c it can be seen in the view AA 4b is shown. Between the tines 66 are interspaces 67 formed, which allow it in a simple way, between the tines 66 To position bands that are used for permanent application of a pressing pressure on the layered elements 1 of the pile 6 needed.

Zwecks Herumführung von derartigen Bändern um einen in der Greifeinrichtung 60 aufgenommenen Stapel kann auch die Basisplatte 63 hier nicht dargestellte Freiräume aufweisen, in denen oder durch die Bänder geführt werden können; oder aber es können hier nicht dargestellte Abstandselemente angeordnet sein, die gewährleisten, dass ein in der Greifeinrichtung 60 aufgenommener Stapel einen ausreichenden Abstand zur Basisplatte 63 aufweist, sodass auch hier Bänder positioniert werden können. Des Weiteren kann auch das erste Greifelement 64 mit derartigen Zinken 66 und Zwischenräumen 67 ausgestaltet sein, um auch hier die Positionierung von Bändern zu erleichtern. For the purpose of driving such bands around one in the gripping device 60 taken up stack can also be the base plate 63 not shown here have spaces in which or can be performed by the bands; or it may be arranged not shown spacer elements, which ensure that one in the gripping device 60 taken pile a sufficient distance from the base plate 63 so that also here bands can be positioned. Furthermore, also the first gripping element 64 with such prongs 66 and spaces 67 be designed to facilitate the positioning of ribbons also here.

Vorzugsweise umfasst ein Tisch bzw. eine Auflage einer in 1 dargestellten Aufnahmeeinrichtung 10, auf der ein jeweils erstellter Stapel ruht, Schlitze bzw. Ausnehmungen, in die die Zinken 66 des zweiten Greifelements 65 einfahren können, sodass der erzeugte Stapel in einfacher Weise vom zweiten Greifelement 65 bzw. dessen Zinken 66 unterfahren und gegriffen werden kann, ohne die Gefahr einer Verschiebung einzelner Elemente des Stapels zu bewirken. Preferably, a table or an edition includes an in 1 shown receiving device 10 , on which a stack created rests, slots or recesses into which the tines 66 the second gripping element 65 can retract, so that the stack produced in a simple manner by the second gripping element 65 or its tines 66 can be moved and gripped without causing the risk of displacement of individual elements of the stack.

Der Vorgang der Anordnung der Bänder sowie deren Verschweißung ist aus den 5 und 6 ersichtlich. Wie 5 entnehmbar ist, werden einzelne Bänder 70 vorzugsweise unter Beibehaltung der Presswirkung einer hier nicht dargestellten Presseinrichtung 50 auf den Stapel um diesen herumgeführt, wobei der Stapel durch Anlageelemente 80 definiert positioniert ist. The process of arranging the bands and their welding is from the 5 and 6 seen. As 5 is removable, individual bands become 70 preferably while maintaining the pressing action of a pressing device, not shown here 50 put on the stack around it, with the stack through attachment elements 80 is defined.

Nach Zusammenführung der Enden der Bänder 70 werden diese mittels Schweißung 90, wie in 6 angedeutet, miteinander verbunden, sodass sie den Stapel 60 umklammern und demzufolge den elastischen Rückstellkräften der einzelnen Schichten dieses Stapel entgegenwirken und somit eine konstante Presskraft bzw. Pressdruck auf den Stapel bzw. die einzelnen Schichten ausüben. Dadurch wird die Brennstoffzelle 100 mit ihren wesentlichen Komponenten bereitgestellt, wobei die Brennstoffzelle 100 ggf. noch mit elektronischen Komponenten zu vervollständigen ist und einer Qualitätsprüfung zuzuführen ist. After merging the ends of the bands 70 These are made by welding 90 , as in 6 hinted, connected to each other, so they stack 60 clasp and consequently counteract the elastic restoring forces of the individual layers of this stack and thus exert a constant pressing force or pressing pressure on the stack or the individual layers. This will make the fuel cell 100 provided with its essential components, wherein the fuel cell 100 if necessary, to be completed with electronic components and supplied to a quality inspection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Element element
2 2: Schicht layer
3 3: Endplatte endplate
4 4: Ausgangsmaß starting dimension
5 5: definiertes Stapelmaß defined stack dimension
6 6: Stapel stack
10 10: Aufnahmeeinrichtung recording device
11 11: Arbeitsplatz Workplace
12 12: Vormontage pre-assembly
13 13: Endmontage Final assembly
14 14: Dichtheitsprüfung Leak testing
15 15: Elektronik-Montage Electronics assembly
16 16: Elektronik-Prüfung Electronics testing
17 17: Laserschweißen laser welding
20 20: Bedienperson operator
30 30: Schweißroboter welding robots
40 40: Relativbewegung relative movement
41 41: Transportroboter transport robot
50 50: Presseinrichtung presser
F F: Presskraft pressing force
51 51: Wirkungslinie line of action
52 52: Krafteinleitungselement Force application element
53 53: Krafteinleitungsstelle Force introduction point
54 54: Pressbewegung pressing movement
60 60: Greifeinrichtung gripper
61 61: Antriebseinrichtung driving means
62 62: Anschlusseinrichtung connecting device
63 63: Basisplatte (an Greifeinrichtung) Base plate (on gripping device)
64 64: Erstes Greifelement First gripping element
65 65: Zweites Greifelement Second gripping element
66 66: Zinke prong
67 67: Zwischenraum gap
68 68: Linearführung linear guide
69 69: Weg-Mess-System Displacement measuring system
70 70: Band tape
80 80: Anlageelement contact element
90 90: Schweißung welding
100 100: Brennstoffzelle fuel cell

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2012/000679 A1 [0004]
US 8247137 B2 [0005, 0005]
DE 102013225034 A1 [0005, 0006]

Claims

Method for producing a fuel cell ( 100 ), which are in layers ( 2 ) arranged elements ( 1 ), in which i. a recording device ( 10 ) for receiving a plurality of stacked layers ( 2 ) a fuel cell ( 100 ) and a pressing device ( 50 ) for applying a pressing force (F) to the stacked layers ( 2 ) by means of a defined pressing movement ( 54 ), ii. multiple layers ( 2 ) in the receiving device ( 10 ) are stacked, iii. after stacking a relative movement ( 40 ) between the in the receiving device ( 10 ) generated stack ( 6 ) and the pressing device ( 50 ) is carried out so that the pressing device ( 50 ) in operative connection with the stack ( 6 ), whereby the relative movement ( 40 ) is a movement other than the defined pressing movement ( 54 iv. a pressing of the stack ( 6 ) by means of the pressing device ( 50 ) is carried out.

Method for producing a fuel cell according to claim 1, characterized in that after stacking of layers ( 2 ) the stack produced thereby ( 6 ) from the receiving device ( 10 ) and a pressing device ( 50 ) is supplied.

Method for producing a fuel cell according to claim 1, characterized in that after stacking of the layers ( 2 ) the generated stack ( 6 ) from the receiving device ( 10 ) and a pressing device ( 50 ) the stack ( 6 ) is supplied.

Method for producing a fuel cell according to one of the preceding claims, characterized in that during the pressing process by means of the pressing device ( 50 ) the stack ( 6 ) is transported at least in sections.

Method for producing a fuel cell according to one of the preceding claims, characterized in that before and / or during a movement of the pressing device ( 50 ) with or in a stack ( 6 ) before pressing to realize a defined measure ( 5 ) of the pressed stack ( 6 ) along the pressing direction, which corresponds to the final dimension of the stack ( 6 ) or a further assembly, such. B. a harness, ermöglichendes measure, a pre-pressing of the stack ( 6 ), wherein the force Fv applied in the prepressing to the force Fe to be applied for the realization of the final dimension is in a ratio of Fv / Fe = 0.1.

Method for producing a fuel cell according to one of the preceding claims, characterized in that during the pressing process or after the pressing process the stack ( 6 ) in its dimension along the pressing force action line ( 51 ) is fixed, in particular by wrapping the stack ( 6 ) with at least one band ( 70 ) and preferably several bands ( 70 ).

System for producing a fuel cell, comprising a receiving device ( 10 ) for receiving a plurality of stacked layers ( 2 ) a fuel cell ( 100 ) and a pressing device ( 50 ) for applying a pressing force (F) to the stacked layers ( 2 ) by means of a defined pressing movement ( 54 ), the receiving device ( 10 ) and the pressing device ( 50 ) are configured such that several layers ( 2 ) in the receiving device ( 10 ) are stackable and after execution of a stacking process, a relative movement ( 40 ) between the receiving device ( 10 ) and the pressing device ( 50 ) is executable, so that the pressing device ( 50 ) in operative connection with the stack ( 6 ), whereby the relative movement ( 40 ) is a movement other than the defined pressing movement, and a pressing of the stack ( 6 ) by means of the pressing device ( 50 ) is executable.

System for producing a fuel cell according to claim 7, characterized in that the pressing device ( 50 ) a gripping device ( 60 ) having at least two gripping elements ( 64 . 65 ), with which substantially mutually opposing forces (F) on stacked layers ( 2 ) a fuel cell ( 100 ) for exerting a compressive pressure on these layers ( 2 ) are applicable.

System for producing a fuel cell according to claim 8, characterized in that at least one gripping element ( 64 . 65 ) of the gripping device ( 60 ) several tines ( 66 ), in whose interspace ( 67 ) or spaces ( 67 ) Bands ( 70 ) for harnessing the generated stack ( 6 ) are positionable.

System for producing a fuel cell according to one of Claims 8 and 9, characterized in that the system comprises a transport device ( 41 ), with which the generated stack ( 6 ) is movable.