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Hintergrund
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Hier werden eine Montagelinie und ein Verfahren zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen, insbesondere von Lagenmaterial und / oder Brennstoff- oder Batterie-Zellen offenbart. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert; aber auch die Beschreibung enthält relevante Angaben zur Struktur und zur Funktionsweise sowie zu Varianten des Verfahrens und der Vorrichtungskomponenten.
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Stand der Technik
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Bisher werden in der Brennstoff- oder Batteriezellenfertigung die Maschinen, in denen die jeweiligen Prozessschritte ausgeführt werden, als einzelne Maschinen, (sog. stand-alone-Geräte) betrieben. Dies gilt zum Beispiel für das Stapeln der Elektroden in einer Stapel-Maschine (sog. „Stacker“), das Verpressen des losen Elektrodenstapels unter hohem Druck und hohen Temperaturen in einer Block-Laminations-Maschine, sowie weiteren Prozessmaschinen wie zum Beispiel zum Verschweißen der elektrischen Anschlussfahnen. Das Betreiben mehrerer separater Maschinen führt bei dem Transfer des jeweiligen Zwischenprodukts von einer Maschine zur nächsten zu Abweichungen bei der Fertigungspräzision und zu Verzögerungen. Insgesamt ergeben sich so große Schwankungen in der Produktqualität.
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Technisches Problem
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Ausgehend von dieser Situation soll eine kostengünstige und robuste Anordnung und Vorgehensweise mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit bereitgestellt werden, um Module oder Vorstufen von Modulen, insbesondere von Lagenmaterial enthaltenden Brennstoff- oder Batterie-Zellen fertigen zu können.
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Vorgeschlagene Lösung
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Zur Lösung dieses Problems werden eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen.
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Bei einer Montagelinie zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen, insbesondere von Lagenmaterial und/oder Brennstoff- oder Batterie-Zellen ist eine zentrale Transportstrecke vorgesehen und dazu eingerichtet, die auf einem Hinweg und einem Rückweg eine Vielzahl von Werkstückträgern zwischen mehreren Prozess-Stationen zu fördern. Die zentrale Transportstrecke umfasst auf dem Hinweg einen ersten Transportabschnitt zum Fördern / Positionieren eines oder mehrerer Werkstückträger hin zu / in einer ersten Prozess-Station, und einen zweiten Transportabschnitt zum Fördern / Positionieren eines oder mehrerer Werkstückträger hin zu / in einer weiteren Prozess-Station. Die zentrale Transportstrecke umfasst auf dem Rückweg einen dritten Transportabschnitt zum Fördern eines oder mehrerer Werkstückträger von einer letzten zu der ersten Prozess-Station. Die zentrale Transportstrecke ist dazu eingerichtet, zumindest in einzelnen der Transportabschnitte die Werkstückträger gruppenweise zu fördern. Eine als eine Stapelstation ausgestaltete erste Prozess-Station ist vorgesehen und dazu eingerichtet, einen oder mehrere Werkstückträger aus der zentralen Transportstrecke zu entnehmen. Die Stapelstation ist dazu eingerichtet, auf wenigstens einen aus der zentralen Transportstrecke entnommenen Werkstückträger an wenigstens einer Stapelstelle der Stapelstation abwechselnd einzelne Anoden-Lagen von einer ersten Seite des wenigstens einen Werkstückträgers und einzelne Kathoden-Lagen von einer zweiten Seite des wenigstens einen Werkstückträgers zum Bilden eines Elektroden-Stapels auf dem jeweiligen Werkstückträger zu stapeln. Die erste und die zweite des wenigstens einen Werkstückträgers können einander gegenüberliegend sein, zum Beispiel in Förderrichtung des Werkstückträgers von beiden Längsseiten der zentralen Transportstrecke. Die Stapelstation ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere Werkstückträger mit dem darauf befindlichen Elektroden-Stapel auf die zentrale Transportstrecke zurückzusetzen. Eine als eine Laminierstation ausgestaltete weitere Prozess-Station ist vorgesehen und dazu eingerichtet, einen von der jeweiligen Stapelstelle der Stapelstation auf der zentralen Transportstrecke weitertransportierten Werkstückträger mit einem Elektroden-Stapel mit Druck und/oder Wärme zu behandeln, damit die einzelnen Anoden-Lagen und Kathoden-Lagen einen Verbund bilden.
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Ein derartiges Umlauftransport- und Fördersystem mit darauf befindlichen Werkstückträgern erlaubt, die jeweiligen Prozessmaschinen interagierend und automatisiert betrieben. Die Werkstückträger können Rahmenmodule mit einer für die Elektroden-Stapel mit den einzelnen Anoden-Lagen und Kathoden-Lagen individualisierten Trägerplatte und nachstehend dargestellten Klemmen umfassen. Auf diese Werkstückträger werden die Anoden-Lagen und Kathoden-Lagen und ggf. auch Trennlagen oder weitere Lagen in alternierender Reihenfolge gestapelt und für den Weitertransport zu der nächsten Prozess-Station mit den Klemmen festgeklemmt. Die Position der Werkstückträger kann in der jeweiligen Prozess-Station mit geeigneten Sensoren erfasst werden, und die Werkstückträger können daraufhin mittels zusätzlichen Aktoren in eine optimale Position für den jeweiligen Prozess-Schritt gebracht werden. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass der Werkstückträger mittels des Aktors eine zur Förderrichtung der zentralen Transportstrecke (minimale) vertikale Bewegung, und mit entsprechenden weiteren Aktoren hervorgerufen, anschließend eine Quer-, Längs- und/oder Drehbewegung ausführt. Um die Transportzeiten zwischen den jeweiligen Prozess-Stationen zu verkürzen, können hochdynamische Linearachssysteme als Entkopplung zum langsameren Standard-Transport durch die Montagelinie vorgesehen sein. Das Entkoppeln der Werkstückträger von der Transportstrecke wird mittels einer geringen Senkrechtbewegung der Werkstückträger zur Ebene der Transportstrecke umgesetzt. Die zentrale Transportstrecke der Werkstückträger kann durch weitere Prozess-Stationen in der Gesamtanlage verwendet werden. Dies kann z.B. eine Prozess-Station sein zum Verschweißen der elektrischen Anschlussfahnen, in der die laminierten Elektroden-Stapel mit entsprechenden Anschlussfahnen versehen werden. Grundsätzlich ist eine beliebige Reihenfolge der Prozess-Stationen in der Montagelinie umsetzbar. Ein Rücktransport der Werkstückträger kann abstromseitig zu jeder Prozess-Station oder am Ende der Transportstrecke mittels einer jeweiligen Anhebe-/Absenkvorrichtung in einem zur Transportrichtung parallele oberhalb oder unterhalb des Hinwegs versetzten Rückweg der Transportstrecke erfolgen. Der Rücktransport der Werkstückträger umfasst ebenfalls die Möglichkeit, den Hinweg und den Rückweg in einer etwa waagrechten Ebene umzusetzen.
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Für den Rücktransport werden die Werkstückträger am Ende der Transportstrecke entladen. Dabei werden die geklemmten - und laminierten oder noch weiter verarbeiteten Elektrodenstapel zum Beispiel mittels eines Pick & Place-Prozesses von dem Werkstückträger entnommen / entfernt. Im Anschluss daran werden die leeren Werkstückträger auf dem Rückweg der Transportstrecke zum Beginn der Transportstrecke zurückgeführt. Die Werkstückträger können mit eindeutig zu identifizierbaren Merkmalen versehen sein, die durch entsprechende Sensoren an der Transportstrecke eine umfassende Nachverfolgbarkeit der Module und deren Vorstufen mittels Speicherung der jeweiligen Daten erlauben. Zu den identifizierbaren Merkmalen zählen QR-, Zahlen-, Strich- und/oder ähnliche Codes. Die Identifizierung der einzelnen Werkstückträger kann jeweils am Eingang jeder Prozess-Station erfolgen.
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Die hier vorgestellten Vorrichtungs- und Verfahrens-Varianten sind in den jeweiligen Prozess-Stationen sehr effizient zu parallelisieren, indem mehrere der Module oder ihrer Vorstufen auf den Werkstückträger parallel verarbeitet werden, auch wenn sie seriell von einer Prozess-Station zur nächsten transportiert werden. Durch die Verarbeitung auf den Werkstückträgern und das sichere Klemmen der Module oder ihrer Vorstufen auf den Werkstückträger zwischen den Prozess-Stationen kann zu im Vergleich zum Stand der Technik präziserer Fertigung der Module führen und erlauben einen vergleichsweise höheren Ausstoß an Module pro Zeiteinheit.
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Weitere vorteilhafte Ausführungen der Vorrichtungen und der Verfahrensweisen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einer Variante der Montagelinie fördert der Hinweg der zentralen Transportstrecke oberhalb oder unterhalb des Rückwegs die Vielzahl von Werkstückträgern. Damit ist eine sehr flächensparende Anordnung der zentralen Transportstrecke möglich. Eine im wesentlichen horizontale Anordnung von Hinweg und Rückweg ist ebenfalls möglich, erfordert jedoch mehr Aufstellfläche der zentralen Transportstrecke.
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In einer Variante der Montagelinie ist eine erste Schneid- oder Stanzstation dazu eingerichtet, ein erstes Endlos-Lagenmaterial zu zerteilen und als Folge von vereinzelten Anoden-Lagen abzugeben; eine zweite Schneid- oder Stanzstation ist dazu eingerichtet, ein zweites Endlos-Lagenmaterial zu zerteilen und als Folge von vereinzelten Kathoden-Lagen abzugeben. Dabei kann die erste Schneid- oder Stanzstation dazu eingerichtet sein, die vereinzelten Anoden-Lagen auf eine erste Transportstrecke zu der Stapelstation hin abzugeben. Die zweite Schneid- oder Stanzstation kann dazu eingerichtet sein, die vereinzelten Kathoden-Lagen auf eine zweite Transportstrecke zu der Stapelstation hin abzugeben. Dabei können die vereinzelten Anoden- und Kathoden-Lagen auch auf einem jeweiligen Träger zu einer jeweiligen Ablagestation herangefördert werden um auf einer ersten bzw. zweiten Transportstrecke abgelegt zu werden. Diese Transportstrecke(n) bringen die vereinzelten Anoden- und Kathoden-Lagen zur zentralen Transportstrecke. Dazu können die erste und/ oder die zweite Transportstrecke mit Unterdruck- oder Haft-Tabletts ausgestattet sein, auf die die vereinzelten Anoden- und Kathoden-Lagen von der jeweiligen Schneid- oder Stanzstation abgelegt werden. Dabei können die erste und die zweite Transportstrecke als Rundlauf-Transportstrecken ausgestaltet sein, in denen die Unterdruck- oder Haft-Tabletts endlos im Kreis gefördert werden um die vereinzelten Anoden- und Kathoden-Lagen von der jeweiligen Schneid- oder Stanzstation zu der Stapelstation zu transportieren.
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In einer Variante der Montagelinie umfasst die zentrale Transportstrecke bei der Stapelstation einen in der und gegen die Förderrichtung der Werkstückträger gesteuert zu bewegenden Schlitten. Dieser Schlitten ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere der Werkstückträger aufzunehmen, in einen Aufnahmebereich der Stapelstation hinein, vom Aufnahmebereich in einen Stapelbereich, und von dem Stapelbereich in einen Abgabebereich zu fördern.
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In einer Variante der Montagelinie umfasst die Stapelstation eine oder mehrere erste Hubvorrichtungen, die dazu eingerichtet sind, einen oder mehrere Werkstückträger aus der zentralen Transportstrecke vertikal zu entnehmen und zurückzusetzen, indem jeweilige der ersten Hubvorrichtungen diese/n Werkstückträger gesteuert von dem Schlitten in z-Richtung anheben bzw. in z-Richtung absetzen.
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In einer Variante der Montagelinie umfasst die Stapelstation eine oder mehrere Stapelvorrichtungen, die dazu eingerichtet sind, die einzelnen Anoden-Lagen und einzelnen Kathoden-Lagen von der jeweiligen Seite des wenigstens einen Werkstückträgers zum Bilden eines Elektroden-Stapels abwechselnd etwa quer von der ersten und der zweiten Transportstrecke in der y-Richtung bzw. gegen die y-Richtung heranzutransportieren und auf dem Werkstückträger zu stapeln. In einer Variante der Montagelinie umfasst die Stapelstation eine oder mehrere zweite Hubvorrichtungen, die dazu eingerichtet sind, die jeweiligen Werkstückträger mit wachsendem Elektroden-Stapel gesteuert gegen die z-Richtung abzusenken. In einer Variante der Montagelinie ist die erste Hubvorrichtung auch dazu eingerichtet, die jeweiligen Werkstückträger mit wachsendem Elektroden-Stapel gesteuert gegen die z-Richtung abzusenken.
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In einer Variante der Montagelinie umfasst die zentrale Transportstrecke aufstromseitig zu der Stapelstation eine weitere Hubvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, im Aufnahmebereich eine oder mehrere Werkstückträger von der zentralen Transportstrecke abzuheben und auf den Schlitten zu setzen.
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In einer Variante der Montagelinie umfasst jeder Werkstückträger eine Oberseite, an der eine oder mehrere Klemmen angeordnet und dazu eingerichtet sind, auf der Oberseite des Werkstückträgers befindliche Elektroden-Stapel während des Transports zwischen den Prozess-Stationen einzuklemmen.
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In einer Variante umfasst jede Klemme eine Klemmbacke, die dazu eingerichtet ist, in einer ersten Position auf dem Elektroden-Stapel zu lasten, und in einer zweiten Position einen Ablageraum für den Elektroden-Stapel auf dem Werkstückträger freizugeben.
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In einer Variante umfasst jede Klemme eine Federeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Klemmbacke in die erste Position auf dem Elektroden-Stapel zu drängen, und eine Press-Stelle, die dazu eingerichtet ist, eine Krafteinleitung eines Aktors in einer Prozess-Station aufzunehmen, wobei die eingeleitete Kraft gegen die Federeinrichtung gerichtet ist und ein Freigeben des Ablageraums durch die Klemmbacke bewirkt.
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Eine Stapelstation, auch einsetzbar in der oben beschriebenen Montagelinie umfasst einen ersten Transportabschnitt mit einem Aufnahmebereich, einem Stapelbereich und einem Abgabebereich; mehrere erste Hubvorrichtungen im Stapelbereich; einen Schlitten, der in und entgegen eines Hinwegs entlang eines ersten Transportabschnitts positionierbar ist und eingerichtet ist mehrere leere Werkstückträger gruppenweise von dem Aufnahmebereich in den Stapelbereich und/oder mehrere Werkstückträger, die jeweils einen im Stapelbereich erstellten Stapel tragen, von dem Stapelbereich in den Abgabebereich zu positionieren.
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In einer Variante der Stapelstation ist jede Hubvorrichtung dazu eingerichtet, den jeweiligen Werkstückträger für ein Stapeln von dem Schlitten zu heben.
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In einer Variante der Stapelstation hat der Schlitten in Förderrichtung der Werkstückträger eine Länge, die der Erstreckung des Aufnahmebereichs und des Stapelbereichs oder des Stapelbereichs und des Abgabebereichs in Förderrichtung der Werkstückträger zumindest annähernd entspricht.
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Der Schlitten ist in einer Variante der Stapelstation an zwei gegenüberliegenden Linearführungen längsbeweglich angeordnet ist und hat 2 x N Aufnehmer für N zu positionierende Werkstückträger hat, wobei die Hubvorrichtungen dazu eingerichtet sind, zwischen den Linearführungen hindurch zu reichen.
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In einer Variante der Stapelstation ist für die Werkstückträger eine Hubvorrichtung im Aufnahmebereich und eine Hubvorrichtung im Abgabebereich vorgesehen.
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Zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen, insbesondere von Lagenmaterial und / oder Brennstoff- oder Batterie-Zellen dient ein Verfahren, wobei auf einer zentralen Transportstrecke auf einem Hinweg und einem Rückweg eine Vielzahl von Werkstückträgern zwischen mehreren Prozess-Stationen gefördert wird, indem die zentrale Transportstrecke auf dem Hinweg in einem ersten Transportabschnitt einen oder mehrere Werkstückträger hin zu / in einer ersten Prozess-Station fördert / positioniert, und in einem zweiten Transportabschnitt einen oder mehrere Werkstückträger hin zu / in einer weiteren Prozess-Station fördert / positioniert, und auf dem Rückweg in einem dritten Transportabschnitt einen oder mehrere Werkstückträger von einer letzten zu der ersten Prozess-Station fördert. Zumindest in einzelnen der Transportabschnitte werden die Werkstückträger gruppenweise gefördert. In einer als eine Stapelstation ausgestalteten ersten Prozess-Station werden ein oder mehrere Werkstückträger aus der zentralen Transportstrecke entnommen. Auf wenigstens einen aus der zentralen Transportstrecke entnommenen Werkstückträger an wenigstens einer Stapelstelle der Stapelstation werden einzelne Anoden-Lagen von einer ersten Seite des wenigstens einen Werkstückträgers, und einzelne Kathoden-Lagen von einer zweiten Seite des wenigstens einen Werkstückträgers zum Bilden eines Elektroden-Stapels auf dem jeweiligen Werkstückträger abwechselnd gestapelt. Anschließend werden der eine oder die mehreren Werkstückträger mit dem darauf befindlichen Elektroden-Stapel auf die zentrale Transportstrecke zurückgesetzt. In einer als eine Laminierstation ausgestalteten weiteren Prozess-Station wird ein von der jeweiligen Stapelstelle der Stapelstation der zentralen Transportstrecke weitertransportierter Werkstückträger mit einem Elektroden-Stapel mit Druck und/ oder Wärme behandelt. So bilden die einzelnen Anoden-Lagen und Kathoden-Lagen einen Verbund.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile, Zweckmäßigkeiten der Vorrichtungen und der Verfahrensweisen sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen. Auch mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. Dabei zeigen die Fig. schematisch die hier erörterten Vorrichtungen.
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Hierbei zeigen:
- 1 eine Montagelinie zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen in einer schematischen Seitenansicht;
- 2 einen Teil der Montagelinie aus 1 in einer schematischen Draufansicht;
- 3a einen Teil eines Werkstückträgers der Montagelinie aus 1 in einer schematischen Seitenansicht in geschlossener Position;
- 3b einen Teil eines Werkstückträgers der Montagelinie aus 1 in einer schematischen Seitenansicht in geöffneter Position; und
- 4a - j einen Betriebsablauf der Montagelinie im Bereich der Stapelstation.
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Detaillierte Beschreibung von Varianten der Vorrichtungen und der Verfahrensweisen
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1 veranschaulicht schematisch eine Montagelinie 100 zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen. Hier wird die Montagelinie 100 exemplarisch anhand von Brennstoff- oder Batterie-Zellen erläutert, die Lagenmaterial und / oder Fluid enthalten. Eine zentrale Transportstrecke 110 fördert hier auf einem Hinweg 112 und einem Rückweg 114 eine Vielzahl von Werkstückträgern 120 zwischen mehreren Prozess-Stationen. Die zentrale Transportstrecke 110 transportiert auf dem Hinweg 112 in einem ersten Transportabschnitt 116 eine Vielzahl leerer Werkstückträger zu einer ersten Prozess-Station um sie darin zu positionieren. In einem zweiten Transportabschnitt 117 transportiert die zentrale Transportstrecke 110 mehrere Werkstückträger 120 zu einer weiteren Prozess-Station, um sie darin zu positionieren. Auf dem Rückweg 114 dient ein dritter Transportabschnitt 118 zum Fördern mehrerer Werkstückträger 120 von einer letzten (in 1 rechts) zu der ersten Prozess-Station (in 1 links).
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Die zentrale Transportstrecke 110 ist mittels nicht weiter veranschaulichter Antriebe dazu eingerichtet, in einzelnen der Transportabschnitte die Werkstückträger 120 gruppenweise zu fördern. An den Enden des Hin- und des Rückwegs 112, 114 der zentralen Transportstrecke 110 erfolgt entweder durch die Hubvorrichtung 150 das Umsetzen vom Rück- auf den Hinweg, oder eine separate Anhebe-/Absenkvorrichtung 122, 124 ist vorgesehen und dazu eingerichtet, die Werkstückträger 120 am hinteren Ende des Hinwegs 112 auf den Rückweg 114 umzusetzen. Der Hinweg 112 der zentralen Transportstrecke ist in der hier veranschaulichten Variante oberhalb des Rückwegs 114 angeordnet um die Vielzahl von Werkstückträgern 120 zu fördern.
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Als Zulieferstationen zu der Montagelinie sind eine erste nicht weiter gezeigte Schneid- oder Stanzstation dazu eingerichtet, ein von einer Rolle kommendes, erstes Endlos-Lagenmaterial zu zerteilen und als Folge von vereinzelten Anoden-Lagen AL auf einen Träger 82 abzugeben, und eine nicht weiter gezeigte zweite Schneid- oder Stanzstation ist dazu eingerichtet, ein von einer Rolle kommendes zweites Endlos-Lagenmaterial 92 zu zerteilen und als Folge von vereinzelten Kathoden-Lagen KL auf einen Träger 92 abzugeben. Eine erste Ablagestation 80 speist die vereinzelten Anoden-Lagen AL auf eine erste Transportstrecke 210. Eine zweite Ablagestation 90 speist die vereinzelten Kathoden-Lagen KL auf eine zweite Transportstrecke 310 um sie einer Stapelstation 130 zuzuführen. Auf ihrem Transport zur Stapelstation 130 werden die Anoden- und Kathoden-Lagen AL, KL durch eine der jeweiligen Transportstrecke 210, 310 zugeordneten Inspektionsstation 84, 94 geführt, um ihre Qualität und/oder Ausrichtung zu überprüfen. Die Kathode ist eine beidseitig leitfähig beschichtete Metallfolie mit einem abstehenden Ableiter-Tab. Die Anode ist eine beidseitig leitfähige beschichtete Metallfolie, welche zwischen zwei dielektrische Folien (Separatoren) einlaminiert ist, wobei der Stromableiter-Tab seitlich, d.h. an einer der kurzen Seiten zwischen den Separatoren hervorsteht.
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Eine als eine Stapelstation 130 ausgestaltete erste Prozess-Station ist vorgesehen und dazu eingerichtet, jeweils mehrere - hier als Vierer-Gruppe - Werkstückträger 120 aus dem Hinweg 112 der zentralen Transportstrecke 110 zu entnehmen. Dazu hat die zentrale Transportstrecke 110 aufstromseitig zu der Stapelstation 130 eine Hubvorrichtung 150, die Teil der zentralen Transportstrecke 110 sein kann hier in Gestalt eines Scherenhubtischs -, die dazu eingerichtet ist, im Aufnahmebereich 132 der Stapelstation 130 eine Vierer-Gruppe der Werkstückträger 120 von der zentralen Transportstrecke 110 abzuheben und auf einen Schlitten 140 zu setzen, der ebenfalls ein Teil der zentralen Transportstrecke 110 sein kann. Dieser Schlitten 140 bei der Stapelstation 130 ist im ersten Transportabschnitt 116 in der und gegen die Förderrichtung x der Werkstückträger 120 gesteuert mittels eines nicht weiter veranschaulichten Antriebs zu bewegen um eine Gruppe der Werkstückträger 120 aufzunehmen, in den Aufnahmebereich 132 der Stapelstation 130 hinein, von dem Aufnahmebereich 132 in einen Stapelbereich 134, und von dem Stapelbereich 134 in einen Abgabebereich 136 zu fördern. Details dieses Bewegungsablaufs sind weiter unten erläutert mit Bezug auf 4a - 4j erläutert.
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Im Stapelbereich 134 werden mit einer der Anzahl der Werkstückträger 120 in der Gruppe entsprechenden Anzahl von Stapelvorrichtungen 138 von einer jeweiligen zu beiden Längsseiten der zentralen Transportstrecke 120 befindlichen ersten und zweiten Transportstrecke 210, 230 mit Unterdruck- oder Haft-Tabletts 212, 312, auch Shuttles genannt, einzelne Anoden-Lagen AL und einzelne Kathoden-Lagen KL in den Stapelbereich 134 transportiert (siehe auch 2). Dazu ist die Anordnung aus vier Stapelvorrichtungen 138 mit nicht weiter veranschaulichten Antrieben ausgestattet, um individuell vertikal in z-Richtung zum Anheben und Absenken der einzelnen Anoden- und Kathoden-Lagen KL bewegt werden zu können, und mit nicht weiter veranschaulichten Antrieben ausgestattet, um individuell horizontal in y-Richtung bewegt werden zu können, um die einzelnen Anoden- und Kathoden-Lagen KL von den Tabletts der ersten und zweiten Transportstrecke 210, 230 zur jeweiligen Stapelstelle auf dem Werkstückträger 120 im Stapelbereich 134 zu transportieren. Dabei werden auf aus der zentralen Transportstrecke 120 entnommenen Werkstückträger 120 an den jeweiligen Stapelstellen der Stapelstation 130 einzelne Anoden-Lagen AL von einer ersten Seite der Werkstückträger 120, und einzelne Kathoden-Lagen KL von einer zweiten Seite der Werkstückträger 120 abwechselnd zum jeweiligen der Werkstückträger 120 herangebracht und zum Bilden eines Elektroden-Stapels ES auf dem jeweiligen Werkstückträger 120 gestapelt. Die Stapelstation 130 hat des Weiteren mehrere in z-Richtung wirkende erste Hubvorrichtungen 135, je eine pro Werkstückträger 120, um Werkstückträger 120 gesteuert von dem Schlitten 140 in z-Richtung anzuheben und somit von dem Schlitten 140 zu trennen bzw. diese/n Werkstückträger 120 gesteuert auf dem Schlitten 140 in z-Richtung abzusetzen. Damit können die Werkstückträger 120 mit dem Lagenmaterial zum Bilden der Elektroden-Stapel ES beschickt werden, während der Schlitten 140 in x-Richtung hin- und her bewegt werden kann.
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Wenn der Elektroden-Stapel ES seine erforderliche Höhe aus Anoden-Lagen AL und Kathoden-Lagen KL erreicht hat, transportiert der Schlitten 140 die Gruppe der vier Werkstückträger 120 mit den jeweiligen darauf befindlichen Elektroden-Stapeln ES von dem Stapelbereich 134 in den Abgabebereich 136.
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Eine derartige Stapelstation hat einen ersten Transportabschnitt 116 mit dem Aufnahmebereich 132, dem Stapelbereich 134 und dem Abgabebereich 136. Im Stapelbereich 134 sind mehrere erste Hubvorrichtungen 135 vorgesehen, die Werkstückträger 120 auf dem Schlitten 140 in Z-Richtung anzuheben. Dabei ist der Schlitten 140 in und entgegen des Hinwegs 112 entlang eines ersten Transportabschnitts positionierbar. Der Schlitten 140 ist eingerichtet, mehrere leere Werkstückträger 120 gruppenweise von dem Aufnahmebereich 132 in den Stapelbereich 134 und/oder mehrere Werkstückträger, die jeweils einen im Stapelbereich 134 erstellten Stapel tragen, von dem Stapelbereich 134 in den Abgabebereich 136 zu positionieren. Jede Hubvorrichtung 135 ist dazu eingerichtet, den jeweiligen Werkstückträger 120 für ein Stapeln von dem Schlitten 140 hochzuheben. Der Schlitten 140 hat in Förderrichtung der Werkstückträger 120 eine Länge, die etwa der Erstreckung des Aufnahmebereichs und des Stapelbereichs, oder des Stapelbereichs und des Abgabebereichs in Förderrichtung der Werkstückträger 120 zumindest annähernd entspricht. Der Schlitten 140 ist an zwei gegenüberliegenden Linearführungen längsbeweglich angeordnet und hat 2 x N Aufnehmer für N zu positionierende Werkstückträger 120. Die Hubvorrichtungen 135 dazu reichen zwischen den Linearführungen hindurch und können so die Werkstückträger 120 an ihrer jeweiligen x-, y-Position verbleibend in z-Richtung anheben, während der Schlitten 140 entlang den Linearführungen (in x-Richtung) bewegt wird. Analog dazu ist für die Werkstückträger 120 die Hubvorrichtung 150 im Aufnahmebereich 132 und die Hubvorrichtung im Abgabebereich 136 vorgesehen.
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Abstromseitig zur Stapelstation 130 ist eine als Laminierstation 160 ausgestaltete weitere Prozess-Station entlang der zentralen Transportstrecke 110 angeordnet. In der Laminierstation 160 wird in der veranschaulichten Variante eine Vierer-Gruppe von der jeweiligen Stapelstelle der Stapelstation auf der zentralen Transportstrecke 110 weitertransportierten Werkstückträger 120 unter jeweilige Thermodenstempel 162 gefördert. Durch die mittels nicht weiter veranschaulichter Antriebe in und gegen die z-Richtung werden die Thermodenstempel 162 gegen die Elektroden-Stapel ES gedrängt um diese mit Druck und/oder Wärme zu behandeln. Dadurch bilden die einzelnen Anoden-Lagen AL und Kathoden-Lagen KL einen Verbund. Je nach erforderlicher Verweildauer der Elektroden-Stapel ES unter den Thermodenstempeln 162 findet auch hier ein Ausheben der Werkstückträger 120 aus der zentralen Transportstrecke 110 statt, während die Elektroden-Stapel ES sich unter den Thermodenstempeln 162 befinden, wie dies im Zusammenhang mit der Stapelstation 130 oben beschrieben ist.
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Um einen sicheren Zusammenhalt und ein Verrutschen der einzelnen Anoden-Lagen AL und Kathoden-Lagen KL gegeneinander zu vermeiden, sind an der Oberseite der Werkstückträger 120 mehrere Klemmen 122 angeordnet und dazu eingerichtet, auf der Oberseite des Werkstückträgers 120 befindliche Elektroden-Stapel ES während des Transports zwischen den Prozess-Stationen einzuklemmen. Dazu hat jede Klemme 122 eine rollenförmige Klemmbacke 124, die an einer Wippe 125 angeordnet ist, um in einer ersten Position (siehe 3a) auf dem Elektroden-Stapel ES zu lasten, und in einer zweiten Position (siehe 3b) einen Ablageraum 126 für den Elektroden-Stapel ES auf dem Werkstückträger 120 nach oben für die Stapelvorrichtungen 138 oder andere Bearbeitungswerkzeuge freizugeben. Jede Klemme 122 hat eine Federeinrichtung 128, die dazu eingerichtet ist, die Klemmbacke 124 in die erste Position auf dem Elektroden-Stapel ES zu drängen. Die Klemme 122 hat eine rollenförmige Press-Stelle 127, die dazu eingerichtet ist, eine Krafteinleitung eines Aktors 129 in z-Richtung in einer Prozess-Station aufzunehmen, wobei die eingeleitete Kraft gegen die Federeinrichtung 128 gerichtet ist und ein Freigeben des Ablageraums 126 durch die Klemmbacke 124 bewirkt.
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Nachfolgend ist eine Funktionsweise der Montagelinie im Detail unter Bezugnahme auf 4 erläutert, wobei einander entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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4a: Der leere Schlitten 140 befindet sich mit einem (rechten) Abschnitt im Abgabebereich 136 und mit einem anderen (linken) Abschnitt im Stapelbereich 134 der Stapelstation 130, wobei der Anfang des Hinwegs, d.h. der Aufnahmebereich 132, der zentralen Transportstrecke 110 mit leeren Werkstückträgern 120 gefüllt wird, indem der nicht weiter veranschaulichte Antrieb der zentralen Transportstrecke 110 leere Werkstückträger 120 auf dem Hinweg 112 heranfördert.
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4b: Der Scherenhubtisch 150 bewegt sich in z-Richtung nach oben und hebt im Aufnahmebereich 132 eine Gruppe von vier leeren Werkstückträgern 120 von der zentralen Transportstrecke in Z-Richtung ab.
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4c: Der Scherenhubtisch 150 hebt im Aufnahmebereich die vier leeren Werkstückträger 120 über das Niveau des Schlittens 140 an und der leere Schlitten 140 fährt (nach links) mit seinem anderen (linken) Abschnitt gegen die X-Richtung in den Aufnahmebereich 132 unter den Scherenhubtisch 150 mit den vier leeren Werkstückträgern 120.
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4d: Der Scherenhubtisch 150 ist in y-Richtung schmäler als die lichte Weite des Schlittens 140 (siehe auch 2). Der Scherenhubtisch 150 senkt sich im Aufnahmebereich 132 gegen die z-Richtung auf das Niveau des Schlittens 140 ab. Die vier Werkstückträger 120 werden an ihren Ecken von den Aufnehmern 142 am inneren Rand des anderen (linken) Abschnitts des Schlittens 140 aufgenommen. Der leere Scherenhubtisch 150 senkt sich gegen die z-Richtung ab unter das Niveau des Hinwegs 114 der zentralen Transportstrecke 110.
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4e: Der Schlitten 140 fördert die vier Werkstückträger 120 auf seinem linken Abschnitt in den Stapelbereich 134.
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4f: Die vier Werkstückträger 120 werden vom Schlitten 140 mittels der Hubvorrichtungen 135 (siehe 1) in z-Richtung abgehoben. Die Klemmen 122 der Werkstückträger 120 werden mittels des Aktors 129 (siehe 3) geöffnet. Der Scherenhubtisch 150 hebt im Aufnahmebereich 132 weitere vier leere Werkstückträger 120 von der zentralen Transportstrecke in z-Richtung ab.
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4g: Der Scherenhubtisch 150 hebt im Aufnahmebereich 132 die weiteren vier leeren Werkstückträger 120 über das Niveau des Schlittens 140 an. Der Schlitten fährt mit seinem leeren, linken Abschnitt gegen die X-Richtung in den Aufnahmebereich 132 unter den Scherenhubtisch 150, der die weiteren vier leeren Werkstückträger 120 trägt. Im Stapelbereich 134 werden abwechselnd von beiden Seiten (siehe 2) die einzelnen Anoden-Lagen AL und Kathoden-Lagen KL auf jeden der Werkstückträger 120 abgelegt. Dabei wird jeder Werkstückträger 120 mit wachsendem Elektroden-Stapel ES wieder gegen die z-Richtung auf den rechten Abschnitt des Schlittens abgesenkt.
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4h: Der Scherenhubtisch 150 senkt sich im Aufnahmebereich 132 gegen die z-Richtung auf das Niveau des Schlittens 140 ab. Der leere Schlitten 140 nimmt mit seinem linken Abschnitt die leeren vier Werkstückträger 120 im Aufnahmebereich 132 von dem Scherenhubtisch 150 auf. Der leere Scherenhubtisch 150 senkt sich weiter gegen die z-Richtung ab; im Stapelbereich werden weiter Anoden-Lagen AL und Kathoden-Lagen KL auf jeden der Werkstückträger 120 abgelegt bis eine Sollzahl für den Elektroden-Stapel ES erreicht ist. Jeder Werkstückträger 120 wird mit wachsendem Elektroden-Stapel ES wieder gegen die Z-Richtung auf den rechten Abschnitt des Schlittens 140 abgesenkt. 4i: Der Scherenhubtisch 150 senkt sich im Aufnahmebereich gegen die Z-Richtung unter das Niveau des Hinwegs 112 der zentralen Transportstrecke 110 ab. Die Klemmen 122 der befüllten vier Werkstückträger 120 werden geschlossen. Der Schlitten 140 fährt die befüllten vier Werkstückträger 120 in seinem rechten Abschnitt vom Stapelbereich 134 in den Abgabebereich 136, und gleichzeitig die leeren vier Werkstückträger 120 im linken Abschnitt vom Aufnahmebereich in x-Richtung in den Stapelbereich 134.
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4j: Die im Abgabebereich 136 befindlichen vier Werkstückträger 120 auf dem rechten Abschnitt des Schlittens 140 werden über das Niveau des Schlittens 140 in z-Richtung angehoben. Hierfür sind im Abgabebereich 136 dritte Hubvorrichtungen 139 unter dem Niveau des Schlittens 140 vorgesehen. Die Klemmen 122 der leeren vier Werkstückträger 120 im linken Abschnitt werden geöffnet. Das Verfahren geht weiter mit den Schritten aus 4f fortfolgende, wobei im folgenden Schritt 4g die im Ausgabebereich 136 befindlichen vier Werkstückträger 120 durch die dritten Hubvorrichtungen 139 auf den Ausgangsförderer 170 abgesenkt werden und von dort aus zur weiteren Verarbeitung abtransportiert werden.
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Die vorangehend beschriebenen Varianten der Montagelinie, deren Aufbau- und Betriebsaspekte, sowie die Varianten der Verfahrensweise dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Fig. sind teilweise schematisch. Dabei sind wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Fig. oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Vorgehensweise zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Fig. umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
