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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer Membran auf eine bewegte erste Materialbahn, insbesondere zum Übertragen einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung.
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Membranelektrodenanordnungen (kurz MEA; engl. „membrane electrode assembly“) für Brennstoffzellen umfassend eine katalysatorbeschichtete Membran (kurz CCM für engl. „catalyst coated membrane“) sowie zwei als Kathode und Anode gestaltete Elektroden, zwischen welchen die Membran angeordnet ist, sind allgemein bekannt. Eine MEA umfasst weiter zwei Gasdiffusionslagen (kurz GDL), die an den der Membran abgewandten Seiten der Elektroden angeordnet sind. Die GDL und die Elektroden sind in einer Ausgestaltung als ein gemeinsames Gefüge gestaltet. Eine Brennstoffzelle kann durch eine Vielzahl im Stapel angeordneter Membranelektrodenanordnungen aufgebaut werden, deren elektrische Leistungen sich addieren.
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Aus
DE 10 2015 010 440 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Membranelektrodenanordnung für eine Brennstoffzelle bekannt, bei welchem zumindest ein Rahmenmaterial als durchgängige Materialbahn bereitgestellt wird, welche kontinuierlich in Transportrichtung bewegt wird und dabei eine Mehrzahl von Bearbeitungsstationen durchläuft, wobei die Membran, die Anode und die Kathode mit dem Rahmenmaterial in jeweiligen Bearbeitungsstationen verbunden werden. Die Membran wird dabei in einer Ausgestaltung als Zuschnitt bereitgestellt. In anderen Ausgestaltungen wird die Membran als Materialbahn bereitgestellt, wobei an der zugehörigen Bearbeitungsstation ein Zuschnitt der Membran von der Materialbahn abgetrennt und mit dem Rahmenmaterial verbunden wird.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Übertragen einer Membran auf eine bewegte Materialbahn für die Herstellung von Membranelektrodenanordnungen zu schaffen, welche eine zuverlässige Handhabung zugempfindlicher Membranen und einen präzisen Übertrag auf die Materialbahn erlauben.
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Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Übertragen einer Membran auf eine bewegte erste Materialbahn, insbesondere zum Übertragen einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung einer Brennstoffzelle, geschaffen, die eingerichtet ist, um Zuschnitte der Membran auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand zu übertragen, wobei die Vorrichtung eine Zuführeinrichtung für eine Zufuhr der Zuschnitte auf einer zweite Materialbahn und eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante, um welche die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt ist, aufweist, wobei die Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand angeordnet sind, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist, wobei die Zufuhreinrichtung geeignet ist, um die zweite Materialbahn zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron zu der Fördergeschwindigkeit zu bewegen, und um die zweite Materialbahn zumindest in dem Übergabeabschnitt für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abzubremsen, und wobei die Spenderkante in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellbar gelagert ist und mittels einer Stelleinrichtung verstellbar ist, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die mit der zweiten Materialbahn diskontinuierlich bewegten Zuschnitte zu schaffen.
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Die Begriffe „ein“, „eine“ etc. werden im Zusammenhang mit der Anmeldung lediglich als unbestimmte Artikel und nicht als Zählwörter verwendet. Die Begriffe „erster“, „zweiter“ etc. dienen lediglich der Unterscheidung von Elementen und geben keine Hierarchie der Elemente an.
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Bei der Gegenfläche kann es sich um die erste Materialbahn oder eine Oberfläche einer Zwischeneinrichtung, beispielsweise einer Walze, handeln.
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Die Gegenfläche wird mit einer Fördergeschwindigkeit bewegt. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist eine kontinuierliche Bewegung der Gegenfläche vorgesehen. Als kontinuierliche Bewegung wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Bewegung bezeichnet, bei welchen eine Fördergeschwindigkeit während eines Übertragungszyklus, d.h. von Beginn des Übertrags eines Zuschnitts bis zum Beginn des Übertrags eines darauffolgenden Zuschnitts, konstant oder zumindest nahezu konstant ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung ein allmähliches Erhöhen oder Verlangsamen der Fördergeschwindigkeit über einen Übertragungszyklus vorgesehen.
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Die zweite Materialbahn wird relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt. Als relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierliche Bewegung wird eine Bewegung bezeichnet, bei welcher eine Transportgeschwindigkeit der Materialbahn nicht fortwährend synchron zu der Fördergeschwindigkeit ist. Für einen zugfreien Übertrag der Zuschnitte wird die zweite Materialbahn während des Übertrags mit einer ersten Transportgeschwindigkeit bewegt wird, welche synchron zu der Fördergeschwindigkeit der Gegenfläche, beispielsweise der ersten Materialbahn, ist. Für eine Vergrößerung des Abstands steht die zweite Materialbahn still oder wird auf eine kleinere Transportgeschwindigkeit abgebremst. Ein Übertrag findet dabei in vorteilhaften Ausgestaltungen ausschließlich dann statt, wenn die Zuschnitte synchron mit der Fördergeschwindigkeit bewegt werden,
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Die erste Materialbahn ist in einer Ausgestaltung eine Rahmenmaterialbahn wie in
DE 10 2015 010 440 A1 beschrieben. In anderen Ausgestaltungen ist die Materialbahn eine Trägerbahn, welche lediglich einem Transport von Komponenten einer Membranelektrodenanordnung dient, jedoch vor oder mit Fertigstellung der Membranelektrodenanordnung von dieser getrennt wird. Auf der ersten Materialbahn sind in einer Ausgestaltung bereits weitere Komponenten der Membranelektrodenanordnung vorgesehen, insbesondere sind einer Ausgestaltung bereits Anoden- oder Kathodenzuschnitte an der ersten Materialbahn vorgesehen, wobei die Zuschnitte der Membran präzise auf diesen positioniert und mit diesen verbunden werden können.
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Die Zuschnitte der Membran werden in einer Ausgestaltung durch Anstanzen (engl. „Kiss-Cut“) erzeugt, wobei die Membran als Laminat mit der zweiten Materialbahn bereitgestellt und einer Schneideinrichtung zugeführt wird. Dabei verbleiben in einer Ausgestaltung Reste der Membran nach Ablösen der Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn.
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Als Übergabeabschnitt wird ein Abschnitt bezeichnet, in welchem die Zuschnitte an die Gegenfläche übergeben werden und/oder für eine nachfolgende Übergabe bereitgestellt werden.
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Für ein sicheres Ablösen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn ist eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante vorgesehen, um welche die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt ist. Als Spenderkante wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Kante bezeichnet, welche sowohl zum Ablösen als auch zum Übertragen des Zuschnitts auf die Gegenfläche dient. Die Spenderkante kann durch den Fachmann je nach Anwendungsfall geeignet gestaltet werden, insbesondere auch um Restteile der Membran, welche auf der zweiten Materialbahn verbleiben sollen, von den zu übertragenden Zuschnitten zu trennen. Die Spenderkante ist in einer Ausgestaltung zumindest partiell aus einem elastischen Material gefertigt, um Unebenheiten der Gegenfläche auszugleichen.
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Die Spenderkante ist in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellbar gelagert, und mittels einer Stelleinrichtung bewegbar, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn bewegten Zuschnitte zu schaffen.
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Durch die Verstellbewegung ist es möglich, dass die Zuschnitte mittels der zweiten Materialbahn während des Übertrags ausschließlich synchron mit der Fördergeschwindigkeit der Gegenfläche bewegt werden. Aufgrund der Bewegung der Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn wird eine Bewegung der Zuschnitte über die Spenderkante und ein daraus resultierendes Ablösen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn während eines Abbremsens und/oder eines Beschleunigens, d.h. solange die zweite Materialbahn noch nicht oder nicht mehr eine für den Übertrag erforderliche Transportgeschwindigkeit aufweist, verhindert. Dadurch kann verhindert werden, dass ein vorderes Ende der Zuschnitte freiliegt, d.h. weder durch die zweite Materialbahn noch durch die Gegenfläche abgestützt ist. Dies ist insbesondere für eine Verarbeitung einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung, welche üblicherweise eine geringe Eigensteifigkeit aufweist, vorteilhaft.
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Die Stelleinrichtung ist vorzugsweise weiter geeignet, um die Spenderkante relativ zu der ersten Materialbahn oder einer alternativen Gegenfläche in Richtung auf die Gegenfläche oder von dieser weg zu bewegen, um eine Anpresskraft auf den Zuschnitt bei einem Übertrag zu bewirken und um einen Kontakt der Zuschnitte oder der zweiten Materialbahn mit der Gegenfläche ohne Übertrag eines Zuschnitts zu vermeiden. Als Bewegung der Spenderkante in der ersten Transportrichtung wird im Zusammenhang mit der Anmeldung eine Bewegung bezeichnet, welche zumindest eine wesentliche Komponente in der ersten Transportrichtung aufweist. Aufgrund einer Bewegung der Spenderkante relativ zu der Gegenfläche ist die erste Transportrichtung nicht konstant. Bei einem Übertrag wird die zweite Materialbahn in einem spitzen Winkel zu der Gegenfläche oder einer Tangente an die Gegenfläche transportiert. Während eines Stillstands kann die erste Transportrichtung im Wesentlichen parallel zu der Transportrichtung der Gegenfläche oder einer Tangente an die Gegenfläche verlaufen.
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In einer Ausgestaltung ist eine Sensoreinrichtung vorgesehen, um eine Position eines vorderen Endes eines nachfolgend zu übertragenden Zuschnitts zu detektieren, und um die Stelleinrichtung und/oder eine Transportgeschwindigkeit der zweiten Materialbahn entsprechend zu steuern oder zu regeln. Die Sensoreinrichtung umfasst in einer Ausgestaltung einen in die Spenderkante integrierten oder an die Spenderkante angebauten Sensor.
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Die Vorrichtung ist geeignet, um die zweite Materialbahn für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron mit der Fördergeschwindigkeit zu bewegen. Die Stelleinrichtung für die Spenderkante ist in einer Ausgestaltung eingerichtet, um bei einem Übertrag eines Zuschnitts die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach hinten zu verstellen und um bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach vorne zu verstellen. Aufgrund der Verstellbewegung der Spenderkante in der ersten Transportrichtung nach vorne befindet sich ein vorderes Ende eines nachfolgend auf die Gegenfläche zu übertragenden Zuschnitts vor einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn auf die Transportgeschwindigkeit der Gegenfläche stromaufwärts der Spenderkante. Bei einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn wird die Spenderkante in vorteilhaften Gestaltungen stationär gehalten. Die Strecke zwischen dem vorderen Ende des Zuschnitts und der Spenderkante dient als Beschleunigungsstrecke und ist so gewählt, dass mit Erreichen der gewünschten Transportgeschwindigkeit das vordere Ende des Zuschnitts einen Bereich angrenzend an ein vorderes Ende der Spenderkante erreicht, sodass mittels der Spenderkante bei einem Beginn des Übertrags des Zuschnitts eine Anpresskraft auf den Zuschnitt aufgebracht werden kann. Um eine entsprechende Beschleunigungsstrecke auch für einen nachfolgenden Zuschnitt vorzusehen, wird die Spenderkante während des Übertrags des Zuschnitts nach hinten verstellt. Nach einem erfolgten Übertrag eines Zuschnitts wird die zweite Materialbahn abgebremst, wobei die Spenderkante nach vorne verstellt wird, um eine Bewegung des nachfolgenden Zuschnitts über die Spenderkante während des Abbremsens der Materialbahn zu vermeiden. Während des Stillstands der zweiten Materialbahn erfolgt in einer Ausgestaltung keine Verstellbewegung der Spenderkante. In anderen Ausgestaltungen wird die Spenderkante während des Stillstands der zweiten Materialbahn weiter nach vorne verstellt um eine längere Beschleunigungsstrecke zu schaffen.
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Um bei einem Versatz der Spenderkante Zugspannungen und/oder Staupunkte aufgrund von Verkürzungen oder Verlängerungen eines Bahnwegs nach der Spenderkante zu vermeiden, ist in einer Ausgestaltung eine diskontinuierlich betreibbare Abzugseinheit vorgesehen. Eine derartige Abzugseinrichtung verlangt jedoch einen hohen Regelaufwand. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist daher die zweite Materialbahn stromabwärts der Spenderkante über eine Ausgleichseinrichtung für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante geführt. In einer Ausführungsform ist die Ausgleichsvorrichtung zwangsgesteuert. Eine zwangsgesteuerte Ausgleichsvorrichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Beschleunigungs- und Abbremsrampen eines Bewegungsprofils der Spenderkante so stark sind, dass ein passive geführter Zylinder aufgrund seiner Trägheit nicht ausreichend schnell folgen kann, und ohne eine Zwangssteuerung ein Risiko besteht, dass Bahnrisse oder Bahnspannungsverluste auftreten. Die Ausgleichseinrichtung umfasst in einer Ausgestaltung eine pneumatisch beaufschlagte Rolle. Dadurch wird eine kostengünstige Ausgleichseinrichtung geschaffen.
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Die zweite Materialbahn wird in einer Ausgestaltung unmittelbar von einer Vorratsrolle mittels einer diskontinuierlich betriebenen Walze abgezogen und wird nach dem Übertrag der Zuschnitte mittels einer diskontinuierlich betriebenen Walze aufgewickelt. In anderen Ausgestaltungen ist die zweite Materialbahn in einen kontinuierlichen Prozess eingebunden. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein oben beschriebenes Anstanzen in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt. Um in dem Übergabeabschnitt der zweiten Materialbahn eine diskontinuierliche Bewegung zu erzielen, ist in einer Ausgestaltung stromaufwärts und/oder stromabwärts des Übergabeabschnitts eine Tänzereinrichtung vorgesehen. In einer Ausgestaltung, ist zumindest eine der Tänzereinrichtungen zwangsgeführt. Die Zwangsführung oder Zwangsbewegung der Tänzereinrichtung dient der Vermeidung von Massenträgheitseffekten und Federwirkung auf die Materialbahn, die zu Dehnungsschwankungen führen könnte. In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen geführt. Die Koppelung nutzt dabei die Eigenschaft, dass für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand und eine Beschleunigung der Materialbahn mit dem Zuschnitt vor der Übergabestelle und der Materialbahn ohne Zuschnitt nach der Übergabestelle betragsmäßig übereinstimmende, jedoch einander entgegen gerichtete Längenausgleiche notwendig sind. Die Kopplung ist dabei je nach Anwendungsfall mechanisch oder steuerungstechnisch realisierbar. Es ist für den Fachmann erkennbar, dass die Gestaltung der Vorrichtung mit zwei miteinander gekoppelten Tänzereinrichtungen für eine diskontinuierliche Bewegung einer Materialbahn entlang eines Übergabeabschnitts nicht nur in Kombination mit einer bewegten Spenderkante, sondern auch in Verbindung mit alternativen Vorrichtungen zum Übertragen einer diskontinuierlich transportierten Membran auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn vorteilhaft ist.
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In einer Ausgestaltung erfolgt ein Übertragen der Zuschnitte von der zweiten Materialbahn auf eine Übergabeeinrichtung umfassend eine Rolle oder mehrere Rollen. In anderen Ausgestaltungen ist die Vorrichtung eingerichtet, um die Zuschnitte unmittelbar von der zweiten Materialbahn auf die erste Materialbahn zu übertragen. In anderen Worten dient dabei die erste Materialbahn als Gegenfläche. In anderen Worten wird eine Vorrichtung zum Übertragen einer Membran, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn geschaffen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, um Zuschnitte der Membran auf die erste Materialbahn mit einem ersten Abstand zu übertragen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Übertragen einer Membran, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung einer Brennstoffzelle, auf eine erste Materialbahn, geschaffen, wobei Zuschnitte der Membran auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte Gegenfläche mit einem ersten Abstand übertragen werden, wobei die Zuschnitte mittels einer zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand zugeführt werden, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist, wobei die zweite Materialbahn zum Ablösen der Zuschnitte um eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn erstreckende Spenderkante unter Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung in eine zweite Transportrichtung geführt wird, wobei die zweite Materialbahn zumindest in einem Übergabeabschnitt für einen Übertrag eines Zuschnitts synchron zu der Fördergeschwindigkeit bewegt und für eine Abstandsänderung relativ zu der Fördergeschwindigkeit abgebremst wird, und wobei die Spenderkante in der ersten Transportrichtung relativ zu der zweiten Materialbahn verstellt wird, um eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn bewegten Zuschnitte zu schaffen.
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Durch die relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn ist eine Zufuhr der Zuschnitte mittels der zweiten Materialbahn möglich, ohne dass die Zuschnitte auf der zweiten Materialbahn den gleichen Abstand aufweisen, wie auf der ersten Materialbahn. Dabei wird in einer Ausgestaltung bei einem Übertrag eines Zuschnitts mit der Fördergeschwindigkeit die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach hinten und bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn und/oder bei einem Stillstand der zweiten Materialbahn die Spenderkante relativ zu der zweiten Materialbahn in der ersten Transportrichtung nach vorne verstellt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die zweite Materialbahn stromabwärts der Spenderkante über eine Ausgleichseinrichtung für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante geführt.
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In einer Ausgestaltung ist weiter vorgesehen, dass für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn in dem Übergabeabschnitt die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte Tänzereinrichtungen geführt wird.
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In einer Ausgestaltung erfolgt ein Übertrag der Zuschnitte auf die erste Materialbahn indirekt, mittels einer zwischen der ersten und der zweiten Materialbahn vorgesehenen Übergabeeinrichtung. In vorteilhaften Ausgestaltungen werden die Zuschnitte unmittelbar von der zweite Materialbahn auf die erste Materialbahn übertragen, wobei die erste Materialbahn als Gegenfläche dient. In anderen Worten wird ein Verfahren zum Übertragen einer Membran, insbesondere einer katalysatorbeschichteten Membran für eine Membranelektrodenanordnung, auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn geschaffen, wobei Zuschnitte der Membran auf die bewegte erste Materialbahn mit einem ersten Abstand übertragen werden.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Dabei zeigen:
- 1: eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Übertragen einer Membran auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn zu Beginn eines Übertrags eines Zuschnitts von einer zweiten Materialbahn auf die erste Materialbahn,
- 2: die Vorrichtung gemäß 1 während des Übertrags des Zuschnitts und Bewegung einer Spenderkante,
- 3: die Vorrichtung gemäß 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts,
- 4: die Vorrichtung gemäß 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts und bei einem Abbremsen der zweiten Materialbahn,
- 5: die Vorrichtung gemäß 1 nach Abschluss des Übertrags des Zuschnitts, bei Stillstand der zweiten Materialbahn,
- 6: die Vorrichtung gemäß 1 vor Übertrag des Zuschnitts, bei einer Beschleunigung der zweiten Materialbahn,
- 7: die Vorrichtung gemäß den 1 bis 6 mit zwei Tänzereinrichtungen für eine diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn 5,
- 8: eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Übertragen einer Membran auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn umfassend eine Übergabeeinrichtung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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1 bis 6 zeigen schematische eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung 1 zum Übertragen einer Membran 2 auf eine kontinuierlich bewegte erste Materialbahn 3.
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Bei der Membran 2 handelt es sich beispielsweise um eine katalysatorbeschichtete Membran für eine nicht dargestellte Membranelektrodenanordnung einer nicht dargestellten Brennstoffzelle. Die Membran 2 wird in Form von Zuschnitten 20 bereitgestellt und auf die erste Materialbahn 3 an einer Übergabestelle 4 mit einem ersten Abstand x1 übertragen. Bei der ersten Materialbahn 3 handelt es sich in einer Ausgestaltung um eine Transportbahn, auf welcher Komponenten der Membranelektrodenanordnung gestapelt und miteinander verbunden werden.
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Bei dem in den 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Zuschnitte 20 der Membran 2 direkt auf der ersten Materialbahn 3 abgelegt, d.h. die erste Materialbahn 3 dient als Gegenflächen für einen Übertrag.
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Für eine Bereitstellung der Zuschnitte 20 der Membran 2 ist eine zweite Materialbahn 5 vorgesehen, wobei die Zuschnitte 20 auf der zweiten Materialbahn mit einem zweiten Abstand x2 angeordnet sind. Die Zuschnitte 20 werden beispielsweise mittels Anstanzen eines Laminats umfassend die zweite Materialbahn 5 und die Membran 2 geformt. Der zweite Abstand x2 ist kleiner als der erste Abstand x1. Der zweite Abstand x2 ist in einer Ausgestaltung nahezu null und entspricht lediglich einer Breite einer Schneidkante, mittels welcher die Zuschnitte 20 geformt werden.
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Die in den 1 bis 6 dargestellte Vorrichtung 1 umfasst eine sich quer zur Richtung der zweiten Materialbahn 5 erstreckende Spenderkante 6, um welche die zweite Materialbahn 5 unter einem Richtungswechsel aus einer ersten Transportrichtung I in eine zweite Transportrichtung II zum Ablösen der Zuschnitte 20 geführt ist.
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Die Spenderkante 6 ist in der ersten Transportrichtung I relativ zu der zweiten Materialbahn 5 verstellbar gelagert, und mittels einer schematisch dargestellten Stelleinrichtung 60 verstellbar.
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Für einen Längenausgleich bei einer Bewegung der Spenderkante 6 ist die zweite Materialbahn 5 stromabwärts der Spenderkante 6 über eine Ausgleichseinrichtung 7 umfassend eine mittels eines Druckzylinders 71 pneumatisch beaufschlagte Rolle 70 geführt.
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Stromaufwärts der Spenderkante 6 wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei angetriebene Walzen 50 geführt. Stromabwärts der Spenderkante 6 wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine Rolle 51, die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 und eine angetriebene Walze 52 geführt.
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Die erste Materialbahn 3 wird mit einer Fördergeschwindigkeit bewegt. Für eine Änderung des Abstands x1, x2 zwischen den Zuschnitten 20 bei einem Übertrag auf die erste Materialbahn 3 wird die zweite Materialbahn 5 zumindest in einem in den 1 bis 6 dargestellten Übergabeabschnitt relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt.
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Für einen zugfreien Übertrag der Zuschnitte 20 wird die zweite Materialbahn 5 während eines in den 1 und 2 dargestellten Übertrags auf die erste Materialbahn 3 synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 entlang des dargestellten Übergabeabschnitts bewegt. Für eine Abstandsvergrößerung wird die zweite Materialbahn 5 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel angehalten. Die erste Materialbahn 3 wird dabei mit der Fördergeschwindigkeit weiterbewegt, wie schematisch in 5 dargestellt.
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Für ein Anhalten der zweiten Materialbahn 5 wird diese wie in 4 dargestellt abgebremst, bis die zweite Materialbahn 5 zum Stillstand kommt. Um die zweite Materialbahn 5 aus dem Stillstand wieder auf die zu der Fördergeschwindigkeit synchrone Transportgeschwindigkeit zu bringen, wird die zweite Materialbahn 5 beschleunigt, wie in 6 dargestellt.
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Ein Abbremsen und Beschleunigen der zweiten Materialbahn 5 erfolgt ohne Übertrag eines Zuschnitts 20 von der zweiten Materialbahn 5 auf die erste Materialbahn 3. Die Spenderkante 6 wird zu diesem Zweck wie in den 3 bis 6 dargestellt, von der ersten Materialbahn 3 angehoben.
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Um beim Abbremsen oder Beschleunigen eine Bewegung der zweiten Materialbahn 5 über die Spenderkante 6 und somit ein Ablösen eines Zuschnitts 20 von der Materialbahn 5 und einen freiliegenden Abschnitt des Zuschnitts 20 zu verhindern, wird die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 verstellt, sodass eine Brems- und Beschleunigungsstrecke für die diskontinuierlich mit der zweiten Materialbahn 5 bewegten Zuschnitte 20 geschaffen wird.
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Wie in den 5 und 6 dargestellt, ist zur Schaffung einer Beschleunigungsstrecke die Spenderkante 6 derart in Transportrichtung I nach vorne verstellt, dass ein vorderes Ende 61 der Spenderkante 6 in der ersten Transportrichtung I stromabwärts eines vorderen Endes 200 eines nach Erreichen der Fördergeschwindigkeit zu übertragenden Zuschnitts 20 liegt. Beim Beschleunigen der Materialbahn 5 auf die Fördergeschwindigkeit wird dieser Zuschnitt 20 in Richtung des vorderen Endes 61 der Spenderkante 6 bewegt. Der Versatz der Spenderkante 6 ist dabei derart gewählt, dass die Materialbahn 5 die für einen zugfreien Übertrag gewünschte Transportgeschwindigkeit erreicht, wenn oder bevor das vordere Ende 200 des Zuschnitts 20 das vordere Ende 61 der Spenderkante 6 erreicht. Für einen Übertrag des Zuschnitts 20 mit einer zu der Fördergeschwindigkeit synchronen Transportgeschwindigkeit wird die Spenderkante 6 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in Richtung der ersten Materialbahn 3 abgesenkt, wie in 1 dargestellt.
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Um die Spenderkante 6 für einen nachfolgenden Zuschnitt 20 erneut in Transportrichtung nach vorne versetzen zu können, wird bei einem Übertrag des Zuschnitts 20 die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 in der ersten Transportrichtung I nach hinten verstellt, wie in den 2 bis 3 dargestellt. Dabei wird für einen Längenausgleich stromabwärts der Übergabestelle 4 die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 in der Zeichenebene nach rechts verstellt. Nach erfolgtem Übertrag des Zuschnitts 20 wird die Spenderkante 6 von der ersten Materialbahn 3 angehoben und die zweite Materialbahn 5 wird abgebremst bis diese zum Stillstand kommt. Um beim Abbremsen eine Bewegung des nachfolgenden Zuschnitts 20 über die Spenderkante 6 zu verhindern, wird die Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 in der ersten Transportrichtung I nach vorne verstellt. Dabei wird für einen Längenausgleich stromabwärts der Übergabestelle 4 die Rolle 70 der Ausgleichseinrichtung 7 in der Zeichenebene nach links verstellt.
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In einer Ausgestaltung ist eine Verstellbewegung der Spenderkante 6 relativ zu der zweiten Materialbahn 5 beim Abbremsen der zweiten Materialbahn 5 ausreichend, um eine Beschleunigungsstrecke zu schaffen, sodass während die zweite Materialbahn 5 stillsteht, auch die Spenderkante 6 in Position gehalten wird. In einer anderen Ausgestaltung wird die Spenderkante 6 weiter nach vorne verstellt während die zweite Materialbahn 5 stillsteht.
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Die angetriebenen Walzen 50, 52 werden für einen zuverlässigen Transport der zweiten Materialbahn 5 synchronisiert betrieben. Dabei dienen die Walzen 50 in einer Ausgestaltung auch als Abzug zum diskontinuierlichen Abwickeln der Materialbahn 5 von einem nicht dargestellten Vorrat.
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In einer alternativen Ausgestaltung sind stromaufwärts und stromabwärts des in den 1 bis 6 dargestellten Übergabebereichs Tänzereinrichtungen 8 vorgesehen.
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7 zeigt die Vorrichtung 1 gemäß den 1 bis 6, wobei die zweite Materialbahn stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen 8 geführt ist. Stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts wird die zweite Materialbahn 5 kontinuierlich mit einer konstanten Transportgeschwindigkeit transportiert, wobei die Transportgeschwindigkeit geringer ist als die Transportgeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3. Die Kopplung der Tänzereinrichtungen 8 ist in der dargestellten Ausgestaltung mechanisch realisiert. In anderen Ausgestaltungen ist eine steuerungstechnische Kopplung vorgesehen.
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Die Koppelung der Tänzereinrichtungen 8 nutzt die Eigenschaft, dass ein Längenausgleich für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand sowie eine Beschleunigung der zweiten Materialbahn 5 und eine Bewegung synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 vor dem Übergabeabschnitt betragsmäßig gleich einem Längenausgleich für ein Abbremsen ggf. bis zu einem Stillstand sowie eine Beschleunigung und eine Bewegung synchron zu der Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 nach dem Übergabeabschnitt ist. Beim Abbremsen und im Stillstand speichert die stromaufwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen Abschnitt der Materialbahn 5 zwischen, während die stromabwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen gespeicherten Abschnitt der Materialbahn 5 freigibt. Umgekehrt gibt die stromaufwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 beim Beschleunigen und bei einer Bewegung mit der Transportgeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 einen zwischengespeicherten Abschnitt der Materialbahn 5 frei, während die stromabwärts des Übergabeabschnitts angeordnete Tänzereinrichtung 8 einen Abschnitt der Materialbahn 5 zwischenspeichert.
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8 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung 1 zum Übertragen einer Membran 2 auf eine mit einer Fördergeschwindigkeit bewegte erste Materialbahn 3. Die in 8 dargestellte Vorrichtung 1 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß 7 und für gleiche Bauteile werden einheitliche Bezugszeichen verwendet. Im Unterschied zu der Vorrichtung gemäß 7 umfasst die in 8 dargestellte Vorrichtung 1 zusätzlich eine Übergabeeinrichtung 9 mit einer Walze 91. Die Walze 91 ist in Kontakt mit der ersten Materialbahn 3. Sie wird mit einer auf die Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3 abgestimmten Drehgeschwindigkeit für eine zugfreie Übertragung der Zuschnitte 20 von der Walze 91 auf die erste Materialbahn 3 betrieben.
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Zuschnitte 20 der Membran 2 werden mittels der zweiten Materialbahn 5 mit einem Abstand x2 bereitgestellt und von der zweiten Materialbahn 5 auf die Walze 91 übertragen. Eine Oberfläche der Walze 91 dient somit als Gegenfläche für den Übertrag.
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Um einen Abstand der Zuschnitte 20 zu vergrößern, wird die zweite Materialbahn 5 in einem Übergabeabschnitt wie oben beschrieben relativ zu der Fördergeschwindigkeit diskontinuierlich bewegt.
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Für die diskontinuierliche Bewegung der zweiten Materialbahn 5 ist die zweite Materialbahn 5 analog zu 7 stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts über zwei miteinander gekoppelte zwangsgeführte Tänzereinrichtungen 8 geführt. Stromaufwärts und stromabwärts des Übergabeabschnitts wird die zweite Materialbahn 5 mit einer vorzugsweise konstanten Fördergeschwindigkeit transportiert, wobei die Fördergeschwindigkeit geringer ist als die Fördergeschwindigkeit der ersten Materialbahn 3. Die Tänzereinrichtungen 8 umfassen in dem Ausführungsbeispiel jeweils eine druckbelastete Rolle 80, welche die Materialbahn 5 in dem diskontinuierlich bewegten Abschnitt kontaktiert. Die Darstellung der Tänzereinrichtungen 8 in den 7 und 8 sind jedoch lediglich schematisch und durch den Fachmann je nach Anwendungsfall geeignet realisierbar.
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Die oben beschriebenen Ausgestaltungen sind lediglich beispielhaft und es sind zahlreiche Abwandlungen denkbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015010440 A1 [0003, 0010]
