DE102024107061B3

DE102024107061B3 - Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen

Info

Publication number: DE102024107061B3
Application number: DE102024107061.7A
Authority: DE
Inventors: Dmitry Busov
Original assignee: MB Automation GmbH and Co KG
Current assignee: MB Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2024-03-12
Filing date: 2024-03-12
Publication date: 2025-03-27
Anticipated expiration: 2044-03-13

Abstract

Eine Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen umfassend eine erste Platte, eine Hubeinrichtung, eine zweite Platte und eine dritte Platte. Die erste Platte ist dazu vorgesehen und eingerichtet, einzelne Materiallagen einzeln oder stapelweise aufzunehmen, wobei die erste Platte eine Grundplatte, zumindest einen von der Grundplatte erhabenen ersten Teilabschnitt und zumindest einen von der Grundplatte erhabenen und zu dem ersten Teilabschnitt benachbarten zweiten Teilabschnitt umfasst, und wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt dazu eingerichtet sind, relativ zueinander bewegbar zu sein. Die Hubeinrichtung ist dazu eingerichtet, die erste Platte zu heben und zu senken. Die zweite Platte und die erste Platte sind relativ zueinander verschiebbar, wobei die zweite Platte wenigstens einen ersten und einen zweiten Klemmfinger aufweist. Die dritte Platte trägt die zweite Platte und ist mit einer Trägeranordnung zu koppeln, entlang der die Stapeleinheit längs oder entgegen einer Förderrichtung zu bewegen ist.

Description

Hintergrund
Hier wird eine Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen beschrieben. Diese Module oder Vorstufen von Modulen können Lagenmaterial enthaltende Brennstoffzellen oder Batteriezellen sein. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert. Auch die Beschreibung enthält relevante Angaben zur Struktur und zur Funktionsweise sowie Varianten der Vorrichtung und des Verfahrens.
Im Zuge der Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks ist im letzten Jahrzehnt die Nachfrage nach alternativen Antriebstechnologien für Fahrzeuge gestiegen. Fahrzeuge, die neben dem klassischen Verbrennungsmotor auch elektrisch angetrieben werden, nehmen einen stets wachsenden Marktanteil ein. Um rein elektrische Antriebe mit elektrischer Energie zu versorgen, werden derzeit zwei grundsätzliche Methoden der Energiebereitstellung angeboten. Bei der einen Methode wird der rein elektrische Antrieb über einen elektrischen Energiespeicher, z.B. Batteriezelle gespeist. Bei der zweiten Methode entsteht die Elektrizität aus dem Zusammenwirken von zuvor dem Automobil zugeführten Wasserstoff mit angesaugtem Luftsauerstoff in einer Brennstoffzelle. Für diese beide Vorgehensweisen bedarf es Brennstoffzellen- bzw. Batterie-/Akkumulatorzellen-Modulen. In der automatisierten Herstellung der Module oder Vorstufen von Modulen für Brennstoff- oder Batterie-Zellen, besteht das technische Problem, die für die Module oder Vorstufen von Modulen notwendigen Lagenmaterialien zerstörungsfrei zu transportieren und zu stapeln, damit die daraus entstandenen Stapel in einem späteren Schritt in eine zu fertigende Brennstoff- oder Batterie-Zelle eingebaut werden.
In üblichen Stapeleinheiten werden die Materiallagen auf einer ebenen Ablagefläche gestapelt, was insbesondere eine zerstörungs- bzw. beschädigungsfreie Entnahme des Lagenstapels von der Stapeleinheit zur weiteren Verarbeitung erschwert. In einigen Varianten wird daher der gesamte Lagenstapelträger von der Stapeleinheit entnommen und zu der nächsten Verarbeitungsstation transportiert. Dies stellt jedoch einen Kostentreiber dar, da mehr Lagenstapelträger als Stapeleinheiten benötigt werden.
Die DE 10 2022 107 942 A1 betrifft eine Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen, insbesondere von Lagenmaterial enthaltenden Brennstoff- oder Batterie-Zellen. An einer Stapelstelle entnimmt eine erste Hubeinrichtung mit einer Aufnahme einen leeren Werkstückträger von einer zentralen Transportstrecke und gibt diesen nach einem Befüllen auf die zentrale Transportstrecke zum Fördern zu einer nachfolgenden Prozess-Station zurück. Eine oder mehrere Stapelvorrichtungen transportierten einzelne Anoden-Lagen und einzelne Kathoden-Lagen zum Bilden eines Elektroden-Stapels abwechselnd zu der Stapelstelle heran und stapeln diese auf dem an der Stapelstelle befindlichen Werkstückträger. Ein erster und ein zweiter Klemmfinger kommen mit der jeweils obersten der Anoden- und Kathoden-Lagen in Eingriff und drängen diese gegen den Elektroden-Stapel.
Die JP 2014 078464 A betrifft eine Laminiermaschine zur Herstellung eines laminierten Körpers aus einer rechteckigen Folie als positive Elektrode, einer rechteckigen Folie als negative Elektrode, die abwechselnd laminiert werden über eine rechteckige Trennfolie. Ein Förderer dient zum aufeinanderfolgenden Aufnehmen und Fördern der Kathodenfolie, der Anodenfolie und der Trennfolie zu einer vorbestimmten Stapelposition und zum Ausrichten und Stapeln der Kathodenfolie, der Anodenfolie und der Trennfolie an der Stapelposition. Vier erste Halteelemente sind an den vier Ecken des an der Stapelposition zu stapelnden laminierten Körpers angeordnet und dienen dazu, die vier Ecken der Kathodenfolie, die von dem Förderer zu der Stapelposition transportiert und dort platziert werden, oder die vier Ecken der Trennfolie, die von dem Förderer zu der Stapelposition transportiert und dort platziert werden, von oben zu drücken, um sie unter der Kathodenfolie zu stapeln. Erste horizontale Verschiebungseinrichtungen können die Position der ersten Halteelemente in horizontaler Richtung von einer zurückgezogenen Position zumindest außerhalb der Kathodenfolie oder der Trennfolie zu einer Halteposition verschieben, die den vier Ecken der Kathodenfolie oder der Trennfolie entspricht. Ein erstes Mittel zur Verschiebung in vertikaler Richtung dient dazu, die Position des ersten Halteelements in vertikaler Richtung von einer gelösten Position, die zumindest nach oben hin von der Kathodenfolie oder der Trennfolie getrennt ist, in eine Kontaktposition zu verschieben, die in der Lage ist, die Kathodenfolie oder die Trennfolie zu berühren. Vier zweite Halteelemente sind an den vier Ecken des an der Stapelposition zu stapelnden laminierten Körpers vorgesehen, um von oben die vier Ecken der an der Stapelposition befindlichen negativen Elektrodenfolie oder die vier Ecken der der an der Stapelposition befindlichen Trennfolie zu drücken, um unter die negative Elektrodenfolie gestapelt zu werden. Zweite horizontale Verschiebungseinrichtungen dienen dazu, die Position der zweiten Halteelemente in horizontaler Richtung von einer Rückzugsposition zumindest außerhalb der Anodenfolie oder der Trennfolie in eine Halteposition zu verschieben, die den vier Ecken der Anodenfolie oder der Trennfolie entspricht. Die zweiten Verschiebungseinrichtungen zur Verschiebung in vertikaler Richtung dienen dazu, die Position des zweiten Halteelements in vertikaler Richtung von einer Position, die zumindest nach oben von der Anodenfolie oder der Trennfolie getrennt ist, in eine Kontaktposition zu verschieben, in der das zweite Halteelement die Anodenfolie oder die Trennfolie berührt. Wenn eine neue Kathodenfolie, Anodenfolie oder Trennfolie heran gefördert und in die Stapelposition gebracht wird, wird die neu platzierte Kathodenfolie, Anodenfolie oder die Trennfolie durch niedergehalten, und die vier Ecken der bereits darunter platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder der Trennfolie niedergehalten. Nachdem die vier ersten oder zweiten Halteelemente herausgezogen wurden, werden die vier Ecken der neu platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder der Trennfolie von den entsprechenden vier ersten oder zweiten Halteelementen festgehalten. Die vier Ecken der neu platzierten Kathodenfolie, Anodenfolie oder des Separators werden durch vier entsprechende erste oder zweite Halteelemente gedrückt. Die Höhe der ersten und zweiten Halteelemente, wenn sie sich von der Halteposition in die Halteposition bewegen, ist so eingestellt, dass sie höher ist als die Höhe der ersten und zweiten Halteelemente, wenn sie von der Halteposition in die Rückzugsposition zurückkehren. Die Hubwege der Halteelemente sind beim Niederhalten der Kathodenfolie, der Anodenfolie oder der Trennfolie bei der Bewegung von der Halteposition in die Rückzugsposition höher als die Hubwege bei der Bewegung von der Halteposition in die Rückzugsposition.
Die WO 2021 171 946 A1 betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen der Position der Elektrodenlage in einem Laminat, in dem eine Trennfolie und eine Elektrodenlage durch einen Klebstoff gebunden sind, von der Trennfolienseite aus. Eine Infrarot-Bestrahlungseinheit bestrahlt das Laminat von der Trennfolienseite aus mit Infrarotlicht. Eine für Infrarotlicht empfindliche Kamera nimmt das durch die Trennfolie hindurchgelassene und von der Elektrodenlage reflektierte Infrarotlicht auf. Eine Erfassungseinheit erfasst die Position der Elektrodenlage auf der Grundlage des von der Kamera aufgenommenen Bildes.
Die WO 2021 171 946 A1 betrifft auch einen Stapeltisch, auf dem Laminatstapel aus Trennfolien und Elektrodenlage gestapelt werden. Eine Transporteinheit dient zum Transportieren der Trennfolien und Elektrodenlage und zum Ablegen auf dem Stapeltisch. Die obige Prüfvorrichtung prüft die Position der Elektrodenlage in den von der Transporteinheit freigegebenen Laminatstapel.
Die DE 10 2017 216 152 A1 betrifft eine Stapelvorrichtung für mehrlagige flache Elektrodenstapel, wobei die Stapelvorrichtung in Y-Richtung verfahrbar ist und einen Wechselträger umfasst. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Batteriezelle sowie auf eine Verwendung derselben.
Die US 2014/0241849 A1 betrifft einen Wagen mit einer Auflagefläche mit einer selektiv anpassbaren Kontur, um im Empfangs- und Lagerungsmodus eine im Wesentlichen gleichmäßige Unterstützung einer Last (z. B. eines Stapels Druckmedienblätter) bereitzustellen und im Übertragungsmodus die Übertragung der Last auf eine andere Auflagefläche zu erleichtern. Der Wagen kann eine Auflagefläche mit abwechselnd festen und beweglichen Abschnitten umfassen. Im Aufnahme- und Lagerungsmodus können die beweglichen Abschnitte mit den festen Abschnitten ausgerichtet werden, so dass die Stützoberfläche eine im Wesentlichen ebene Kontur aufweist und so eine im Wesentlichen gleichmäßige Unterstützung bietet. Im Übertragungsmodus können die beweglichen Abschnitte abgesenkt werden, so dass die Auflagefläche eine gewellte Kontur aufweist, um die Übertragung der Last zu erleichtern (z. B. mithilfe einer Interdigitationstechnik). Außerdem werden ein Blattstapler für ein Drucksystem mit einem solchen Wagen zum Aufnehmen, Speichern und Übertragen eines Blattstapels sowie zugehörige Verfahren offengelegt.
Die CN 114024041 A betrifft eine Laminierungsproduktionslinie mit Plattformzirkulationsversorgung, welche aus einem Laminierungsmechanismus, einer Laminierungsplattform, einem Antriebsmechanismus, Hebemechanismen, Gleitschienen und einem Entlademechanismus für die Gummibeschichtung besteht. Die Gleitschienen umfassen eine obere Gleitschiene und eine untere Gleitschiene, die in vertikaler Richtung parallel und mit Abstand angeordnet sind, und Hubstationen sind entsprechend auf beiden Seiten der oberen Gleitschiene und auf beiden Seiten der unteren Gleitschiene angeordnet. Auf der oberen Gleitschiene ist eine Laminierstation angeordnet, und an einem Ende der unteren Gleitschiene ist eine Entladestation angeordnet. Die Laminierplattform ist auf den Gleitschienen verschiebbar angeordnet. Die beiden Hebemechanismen sind entsprechend an den Hebestationen auf beiden Seiten angeordnet. Der Antriebsmechanismus ist an der Laminierstation angeordnet und der Laminiermechanismus ist oberhalb der Laminierstation angeordnet. Der Gummibelag-Entlademechanismus ist an der Außenseite der Entladestation angeordnet.
Zugrundeliegendes Problem
Ausgehend hiervon soll eine kostengünstige und robuste Anordnung einer Stapeleinheit und ein Verfahren zum Stapeln von Lagenmaterial und zur Entnahme des Lagenstapels mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit bereitgestellt werden, um Module oder Vorstufen von Modulen, zum Beispiel von Lagenmaterial enthaltenden Brennstoff- oder Batterie-Zellen mit hoher Präzision zu fertigen.
Vorgeschlagene Lösung
Die Lösung des Problems wird durch den Gegenstand der beigefügten unabhängigen Patentansprüche erreicht. Die nachfolgende Lösung wird in Verfahrens- und Vorrichtungsaspekten offenbart, wobei die Vorrichtungsaspekte auch das Verfahren und umgekehrt betreffen.
Es wird eine Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen bereitgestellt. Die Stapeleinheit umfasst eine erste Platte. Die erste Platte ist dazu vorgesehen und eingerichtet ist, einzelne Materiallagen einzeln oder stapelweise aufzunehmen, um so darauf einen Lagenstapel zu bilden. Die erste Platte umfasst eine Grundplatte. Die erste Platte umfasst weiterhin zumindest einen von der Grundplatte erhabenen ersten Teilabschnitt. Die erste Platte umfasst weiterhin zumindest einen von der Grundplatte erhabenen und zu dem ersten Teilabschnitt benachbarten zweiten Teilabschnitt. Der zumindest eine erste Teilabschnitt weist zumindest eine erste Ablagefläche für die Materiallagen auf. Der zumindest eine zweite Teilabschnitt weist zumindest eine zweite Ablagefläche für die Materiallagen auf. Der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt sind dazu eingerichtet, relativ zueinander bewegbar zu sein. In einer ersten Ausrichtung der Teilabschnitte zum Ablegen der Materiallagen bilden der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt eine gemeinsame, im Wesentlichen durgehend ebene, Ablagefläche. In einer zweiten Ausrichtung zur Entnahme des Lagenstapels von der Stapeleinheit bilden der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt einen Freiraum zwischen der ersten Ablagefläche und der zweiten Ablagefläche. Die Stapeleinheit umfasst weiterhin eine Hubeinrichtung. Die Hubeinrichtung ist dazu eingerichtet, die erste Platte zu heben und zu senken. Die Stapeleinheit umfasst weiterhin eine zweite Platte. Die erste Platte und die zweite Platte sind relativ zueinander verschiebbar. Die zweite Platte umfasst wenigstens einen ersten und einen zweiten Klemmfinger. Die Klemmfinger sind dazu eingerichtet, mit der sich auf der ersten Platte befindlichen jeweils obersten Materiallage in Eingriff zu kommen. Die Klemmfinger sind weiterhin dazu eingerichtet, die jeweils oberste Materiallage gegen die erste Platte oder den sich darauf befindlichen Lagenstapel zu drängen. Die Stapeleinheit umfasst weiterhin eine dritte Platte. Die dritte Platte ist dazu eingerichtet, die zweite Platte zu tragen. Die dritte Platte ist mit einer Trägeranordnung zu koppeln. Die Stapeleinheit ist entlang der Trägeranordnung zu bewegen. Die Stapelanordnung ist längs oder entgegen einer Förderrichtung zu bewegen.
Das Heben der ersten Platte durch die Hubeinrichtung bedeutet in diesem Fall eine Vergrößerung eines Abstandes zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte. Das Senken der ersten Platte durch die Hubeinrichtung bedeutet eine Verringerung des Abstandes zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte.
Durch die beanspruchte Stapeleinheit wird die zerstörungs- und beschädigungsfreie Entnahme des Lagenstapels von der Stapeleinheit wesentlich erleichtert. Durch die Bildung eines Freiraums zwischen der ersten und der zweiten Ablagefläche können Entnahmefinger unter den Lagenstapel greifen und diesen von der Stapeleinheit abheben. Dabei lastet nur das Eigengewicht des Lagenstapels auf den Entnahmefingern. Bei handelsüblichen Ausführungen von Stapeleinheiten mit einer ebenen Ablagefläche muss zur Entnahme des Lagenstapels entweder ein seitlicher Druck auf den Lagenstapel ausgeübt werden, um den Lagenstapel zwischen seitlichen Klemmbacken einzuklemmen, oder die Entnahmefinger müssen zwischen die ebene Ablagefläche und die Unterseite des Lagenstapels geschoben werden, was zu einer Beschädigung der untersten Materiallage führen kann. In wieder anderen Varianten wird zur Entnahme des Lagenstapels der gesamte Lagenstapelträger von der Stapeleinheit entnommen, was zu einem unnötig hohen Materialaufwand und zu hohen Kosten führt, da mehr Materiallagenträger als Stapeleinheiten benötigt werden.
Die erste Platte, die durch die Hubeinrichtung angehoben und abgesenkt werden kann, bietet den Vorteil, dass die Ablagefläche der Stapeleinheit bzw. die oberste Materiallage als neue Ablagefläche, sobald Materiallagen in der Stapeleinheit gestapelt sind, immer einen konstanten Abstand zu der die Materiallagen transportierenden Fördereinrichtung bildet. Darüber hinaus können durch das Absenken der ersten Platte Lagenstapel unterschiedlicher Dicke produziert werden.
Der zumindest eine erste Teilabschnitt kann zumindest teilweise einen Rand der ersten Platte bilden. Der zumindest eine zweite Teilabschnitt kann zumindest teilweise einen Rand der ersten Platte bilden.
Der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt können dazu eingerichtet sein, relativ zueinander so bewegbar zu sein, dass sie in der zweiten Ausrichtung zur Entnahme des Lagenstapels von der Stapeleinheit einen Freiraum zwischen dem Lagenstapel und der ersten Ablagefläche oder der zweiten Ablagefläche bilden.
Der zumindest eine erste Teilabschnitt kann dazu eingerichtet sein, relativ zu dem zumindest einen zweiten Teilabschnitt bewegbar zu sein, wobei der zumindest eine zweite Teilabschnitt unbewegbar ist.
Der zumindest eine zweite Teilabschnitt kann dazu eingerichtet sein, relativ zu dem zumindest einen ersten Teilabschnitt bewegbar zu sein, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt unbewegbar ist.
Der zumindest eine erste Teilabschnitt kann ein Unterdruckbett umfassen. Die zumindest eine erste Ablagefläche kann zumindest teilweise eine mikroporöse erste Ablage umfassen. Der zumindest eine erste Teilabschnitt kann die erste Materiallage mit einem pneumatisch gesteuerten Unterdruck aufnehmen. Das Unterdruckbett kann mit einem Überdruck beaufschlagt werden und eine kurzen Überdruckimpuls ausgeben.
Das Unterdruckbett in dem zumindest einen ersten Teilabschnitt bietet den Vorteil, dass die erste abgelegte Materiallage an die Ablagefläche angesaugt und so gegen unerwünschtes Verrutschen gesichert wird. Umgekehrt bietet das Unterdruckbett die Möglichkeit, bei einer Beaufschlagung mit einem Überdruck oder beispielsweise mit einem kurzen Überdrückimpuls einen Luftspalt/Luftpolster zwischen der Ablagefläche und dem Lagenstapel zu schaffen und damit Entnahme des Lagenstapels zusätzlich zu erleichtern.
Die erste Platte und die zweite Platte können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Eine durch das Zentrum der ersten Platte verlaufende und senkrecht zu der ersten Platte orientierte erste geometrische Achse kann identisch zu einer durch das Zentrum der zweiten Platte verlaufenden und senkrecht zu der zweiten Platte orientierten zweiten geometrischen Achse ausgerichtet sein.
Die erste Platte und die dritte Platte können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Eine durch das Zentrum der ersten Platte verlaufende und senkrecht zu der ersten Platte orientierte erste geometrische Achse kann identisch zu einer durch das Zentrum der dritten Platte verlaufenden und senkrecht zu der dritten Platte orientierten dritten geometrischen Achse ausgerichtet sein.
Die zweite Platte und die dritte Platte können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Eine durch das Zentrum der zweiten Platte verlaufende und senkrecht zu der zweiten Platte orientierte zweite geometrische Achse kann identisch zu einer durch das Zentrum der dritten Platte verlaufenden und senkrecht zu der dritten Platte orientierten dritten geometrischen Achse ausgerichtet sein.
Eine parallele Anordnung der ersten und zweiten Platte, sowie auch der ersten und dritten Platte und der zweiten und dritten Platte, zueinander mit identisch zueinander ausgerichteten geometrischen Achsen, die durch das Zentrum der jeweiligen Platte verlaufen, bietet den Vorteil, dass so eine möglichst raumsparende Geometrie der Stapeleinheit erreicht wird. Darüber hinaus ermöglicht diese Anordnung der ersten und der zweiten Platte eine symmetrische Anordnung der Klemmfinger an der zweiten Platte und damit eine symmetrische Druckbelastung durch die Klemmfinger auf die oberste Materiallage.
Die Hubeinrichtung kann einen Antrieb umfassen. Die Hubeinrichtung kann weiterhin eine senkrecht zu der ersten Platte orientierte Hubstange umfassen. Die Hubstange kann senkrecht zu der Förderrichtung angeordnet sein. Die Hubstange kann an ihrer einen Seite mit der der zweiten Platte zugewandten Seite der ersten Platte verbunden sein. Die Hubstange kann getrieblich mit dem Antrieb verbunden sein.
Die zweite Platte kann eine Durchführung für die Hubstange aufweisen. Die dritte Platte kann eine Durchführung für die Hubstange aufweisen. Der Antrieb kann an der der zweiten Platte abgewandten Seite der dritten Platte angeordnet sein.
Die Hubeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die erste Platte beim Stapeln der einzelnen Materiallagen um eine Wegstrecke abzusenken. Die Wegstrecke kann einer Dicke einer einzelnen Materiallage entsprechen.
Der wenigstens eine erste und zweite Klemmfinger kann senkrecht zu der Förderrichtung bewegbar sein. Der wenigsten erste und zweite Klemmfinger kann an der der ersten Platte abgewandten Seite der zweiten Platte angeordnet sein. Eine Anordnung des wenigsten ersten und zweiten Klemmfingers an der der ersten Platte abgewandten Seite der zweiten Platte, bietet den Vorteil, dass die erste Platte beim Stapeln der Materiallagen soweit abgesenkt werden kann, bis sie vollständig auf der zweiten Platte aufliegt, so dass entweder die größtmögliche Dicke des Lagenstapels bei einer gleichbleibenden Bauform der Stapeleinheit vergrößert oder die Bauform der Stapeleinheit bei gleichbleibender größtmöglicher Dicke des Lagenstapels verkleinert werden kann.
Die zweite Platte kann eine Leichtbauplatte umfassen. Die dritte Platte kann eine Leichtbauplatte umfassen. Die Leichtbauplatte kann eine Wabenstruktur aufweisen. Die Leichtbauplatte kann einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. Die Leichtbauplatte kann aus einem Metall ausgebildet sein. Die Leichtbauplatte kann aus einem Kunststoff ausgebildet sein. Die Leichtbauplatte kann aus einem Fasergewebe ausgebildet sein. Die Leichtbauplatte kann beispielsweise zwei Karbonfaserplatten mit einer dazwischenliegenden Wabenstruktur umfassen. Die Wabenstruktur kann beispielsweise eine Aluminiumwabenstruktur oder eine Aramid-Wabenstruktur umfassen oder als diese ausgebildet sein.
Umfasst die zweite und/oder die dritte Platte eine Leichtbauplatte, führt dies zu einer Reduzierung des Gesamtgewichts der Stapeleinheit und damit zu einer Reduzierung der bewegten Masse, wenn die Stapeleinheit entlang der Trägeranordnung bewegt wird oder Bewegungen innerhalb der Stapeleinheit, wie z.B. das Heben und Senken der ersten Platte, ausgeführt werden. Weitere Vorteile sind, dass weniger Vibrationen auftreten und damit die Positioniergenauigkeit der Stapeleinheit selbst, aber auch der Materiallagen auf der Ablagefläche zunimmt und der Wärmeeintrag in die Bauteile im Vergleich zu einer Vollmetalplatte abnimmt.
Die Verwendung einer Wabenstruktur in der Leichtbauplatte bietet hierbei eine hohe Stabilität bei gleichzeitig geringem Gewicht. Ein mehrschichtiger Aufbau der Leichtbauplatte, wie z.B. zwei Karbonfaserplatten mit dazwischen liegender Wabenstruktur, erhöht die Stabilität weiter und erreicht eine ebene Oberfläche der Platte.
Die erste Platte kann in ihren Abmessungen an Abmessungen einer ersten Materiallage angepasst sein. Die zweite Platte kann in ihren Abmessungen an Abmessungen einer ersten Materiallage angepasst sein.
Werden die Abmessungen der ersten Platte und der zweiten Platte an Abmessungen einer ersten Materiallage (ML) angepasst, reduziert sich die zu bewegende Masse der Stapeleinheit und der einzelnen bewegbaren Bauteile auf das für die Verarbeitung der ersten Materiallage (ML) notwendige Minimum. Dies führt einerseits zu einer Reduzierung von Vibrationen und des Wärmeeintrags und andererseits zu einer Erhöhung der Positioniergenauigkeit der Stapeleinheit und der Ablagefläche.
Die erste Platte und die zweite Platte können als eine von der Stapeleinheit abnehmbare Einheit ausgebildet sein. Die Einheit kann durch lösbare Verbindungen mit der Stapeleinheit verbunden sein. Die Einheit kann durch leicht lösbare Verbindungen, beispielsweise Steckverbindungen und Schnellverschlüsse, mit der Stapeleinheit verbunden sein.
Die erste Platte kann als eine von der Stapeleinheit abnehmbare Einheit ausgebildet sein. Die Einheit kann durch lösbare Verbindungen mit der Stapeleinheit verbunden sein. Die Einheit kann durch leicht lösbare Verbindungen, beispielsweise Steckverbindungen und Schnellverschlüsse, mit der Stapeleinheit verbunden sein.
Eine abnehmbare Einheit aus der ersten Platte und der zweiten Platte oder lediglich der ersten Platte bietet den Vorteil, dass die in ihren Abmessungen an Abmessungen einer ersten Materiallage angepasste Einheit gegen eine andere Einheit mit an zweite Abmessungen einer Materiallage angepassten Abmessungen ausgetauscht werden kann. Somit kann immer eine an die Abmessungen einer Materiallage angepasste Einheit verwendet werden, ohne dass für jede in ihren Abmessungen abweichende Materiallage eine eigene Stapeleinheit benötigt wird. Dies erhöht die Flexibilität und die Effizienz bei der Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen und senkt gleichzeitig die Herstellungskosten.
Die Einheit aus der ersten Platte und der zweiten Platte kann durch eine andere Einheit mit an Abmessungen einer zweiten Materiallage angepassten Abmessungen austauschbar sein.
Kabel und Leitungen zum Speisen der Antriebe und des Unterdruckbetts der ersten Platte können in einem Kanal unterhalb der dritten Platte in die Stapeleinheit einlaufen. Kabel und Leitungen zum Speisen der Antriebe der zweiten Platte können in einem Kanal unterhalb der dritten Platte in die Stapeleinheit einlaufen. Der Kanal kann an der der zweiten Platte abgewandten Seite der dritten Platte befestigt sein. Der Kanal kann eine Energieführungskette oder Schleppkette umfassen.
Die Kabel und Leitungen zum Speisen der Antriebe und des Unterdruckbetts der ersten Platte und der zweiten Platte können Datenleitungen, Pneumatikleitungen und Energieleitungen umfassen.
Zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen in einer Stapeleinheit dient ein Verfahren, wobei die Stapeleinheit eine erste Platte, eine zweite Platte, eine dritte Platte und eine Hubeinrichtung umfasst. Die erste Platte umfasst eine Grundplatte. Die erste Platte umfasst weiterhin zumindest einen von der Grundplatte erhabenen ersten Teilabschnitt. Die erste Platte umfasst weiterhin zumindest einen von der Grundplatte erhabenen und zu dem ersten Teilabschnitt benachbarten zweiten Teilabschnitt. Der zumindest eine erste Teilabschnitt weist zumindest eine erste Ablagefläche auf. Der zumindest eine zweite Teilabschnitt weist zumindest eine zweite Ablagefläche auf. Der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt sind dazu eingerichtet, relativ zueinander bewegbar zu sein. Die zweite Platte umfasste wenigstens einen ersten und einen zweiten Klemmfinger. Die dritte Platte trägt die zweite Platte. Die dritte Platte ist mit einer Trägeranordnung zu koppeln. Die Stapeleinheit ist entlang der Trägeranordnung längs oder entgegen einer Förderrichtung zu bewegen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte ggf. in abweichender Reihenfolge:

- Bewegen des zumindest einen ersten Teilabschnitts und des zumindest einen zweiten Teilabschnitts in eine erste Ausrichtung, in der der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt eine gemeinsame, im Wesentlichen durchgehend ebene Ablagefläche zur Ablage der Materiallagen bilden;
- Ablegen der wenigstens einen Materialage auf der gemeinsamen, im Wesentlichen durchgehend ebenen Ablagefläche;
- Absenken der ersten Platte durch die Hubeinrichtung beim oder nach dem Ablegen der einzelnen Materiallage um eine Wegstrecke, die einer Dicke einer einzelnen Materiallage entspricht;
- Drängen der sich auf der ersten Platte befindlichen jeweils obersten Materiallage durch die Klemmfinger gegen die erste Platte oder den sich darauf befindlichen Lagenstapel;
- Bewegen des zumindest einen ersten Teilabschnitts und des zumindest einen zweiten Teilabschnitts in eine zweite Ausrichtung, in der der zumindest eine erste Teilabschnitt und der zumindest eine zweite Teilabschnitt einen Freiraum zwischen der ersten Ablagefläche und der zweiten Ablagefläche zur Entnahme des Lagenstapels von der Stapeleinheit bilden;
- Einführen von Entnahmefingern in den Freiraum zwischen der ersten Ablagefläche und der zweite Ablagefläche;
- Entnehmen des Lagenstapels von der Stapeleinheit durch die Entnahmefinger.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen der vorliegend beschriebenen Anordnungen und Vorgehensweisen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung derzeit bevorzugter Varianten sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 eine Stapeleinheit zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen in einer schematischen Seitenansicht;
2a eine erste Platte der Stapeleinheit aus 1 in einer schematischen Draufsicht;
2b eine erste Platte in einer ersten Ausrichtung der Teilabschnitte in einer schematischen Seitenansicht;
2c eine erste Platte in einer zweiten Ausrichtung der Teilabschnitte in einer schematischen Seitenansicht;
3 eine dritte Platte der Stapeleinheit aus 1 in einer schematischen Draufsicht;
4a eine Leichtbauplatte in einer schematischen Draufsicht;
4b eine Leichtbauplatte in einer schematischen Seitenansicht.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In der folgenden Beschreibung gilt die Definition, dass die in den Figuren dargestellten Richtungen x, y, z ein orthogonales Koordinatensystem bilden, d.h. die Richtung x ist orthogonal zur Richtung y und zur Richtung z, und die Richtung y ist orthogonal zur Richtung z. Weiterhin spannen die Richtungen x und y eine horizontale Ebene auf und die Richtung z bildet die Vertikale zu der horizontalen Ebene. In den Figuren ist die Höhe eines Bauteils durch seine Ausdehnung in z-Richtung, seine Länge durch seine Ausdehnung in x-Richtung und seine Breite durch seine Ausdehnung in y-Richtung definiert. Ein Bauteil gilt als oberhalb eines anderen Bauteils angeordnet, wenn das Bauteil in z-Richtung gesehen hinter dem anderen Bauteil angeordnet ist. Alle Proportionen und Abmessungen der in den Fig. dargestellten Bauteile sind nicht maßstabsgetreu. Einzelne Bauteile können stark vergrößert dargestellt sein. Dies dient der besseren Verständlichkeit, wobei der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung jedoch nicht auf diese Definition und die damit verbundene Ausrichtung der Stapeleinheit beschränkt ist.
In 1 ist schematisch der Aufbau einer Stapeleinheit 100 zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen gezeigt.
Die Stapeleinheit 100 umfasst eine horizontal ausgerichtete erste Platte 200 mit einer rechteckigen Grundplatte 230. Die erste Platte 200 kann beispielsweise eine Leichtbauplatte 700 umfassen oder als eine solche ausgebildet sein. Die Grundplatte 230 kann andere Formen aufweisen und ist nicht auf eine rechteckige Form beschränkt. Auf der Grundplatte 230 ist ein von der Grundplatte 230 erhabener erster Teilabschnitt 210 aufgebracht, der wiederum auf seiner Oberseite eine erste Ablagefläche 211 zur Aufnahme der hier nicht explizit dargestellten Materiallagen ML aufweist. Insgesamt sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vier Reihen von jeweils zwei ersten Teilabschnitten 210 in Längsrichtung auf der Grundplatte 230 angeordnet. Aufgrund der Seitenansicht sind lediglich die ersten vier Teilabschnitte 210 der vier Reihen sichtbar. Eine detaillierte Übersicht und Erläuterung folgt mit der Beschreibung der 2a.
Die insgesamt acht ersten Teilabschnitte 210 umfassen ein Unterdruckbett und deren erste Ablageflächen 211 eine mikroporöse Ablage. Das jeweilige Unterdruckbett erzeugt einen Unterdruck p-- in der jeweiligen Ablagefläche 211, wodurch eine erste Materiallage beim Ablegen an die Ablagefläche angesaugt und dadurch in ihrer Position fixiert wird. Ferner kann durch eine entgegengesetzte Druckbeaufschlagung, z.B. durch Anlegen eines kurzzeitigen Überdruckimpulses an das Unterdruckbett, ein Luftspalt zwischen einem fertigen Lagenstapel LS und der Ablagefläche 211 erzeugt werden, wodurch die Entnahme des Lagenstapels LS von der Stapeleinheit 100 erleichtert wird.
Zwischen den ersten Teilabschnitten 210 ist in dem hier gezeigten Beispiel ein von der Grundplatte 230 erhabener zweiter Teilabschnitt 220 aufgebracht. Der zweite Teilabschnitt 220 ist derart benachbart zu den acht ersten Teilabschnitten 210 angeordnet und ausgebildet, dass in einer Draufsicht nahezu die gesamte Oberfläche der Grundplatte 230 von den ersten Teilabschnitten 210 und dem zweiten Teilabschnitt 220 bedeckt ist. Der offenbarte Gegenstand ist nicht auf die hier beschriebene Anzahl und Anordnung der ersten Teilabschnitte 210 und zweiten Teilabschnitte 220 beschränkt, so dass weitere Kombinationen möglich sind.
Der zweite Teilabschnitt 220 weist an seiner Oberseite eine zweite Ablagefläche 221 zur Aufnahme der hier nicht explizit dargestellten Materiallagen ML auf. Weiterhin ist der zweite Teilabschnitt 220 als in vertikaler Richtung bewegbar ausgebildet. Die Bewegung des zweiten Teilabschnitts 220 im Zusammenhang mit der Ablage der Materiallagen ML und dem Entnehmen des Lagenstapels LS wird im Detail in den 2b - 2c erläutert.
Die erste Platte 200 ist an ihrer Unterseite und im Zentrum ihrer horizontalen Erstreckung mit einer zu der Hubeinrichtung 500 gehörenden Hubstange 510 verbunden oder gekoppelt, wobei die Hubstange 510 die erste Platte 200 trägt.
Die Stapeleinheit 100 umfasst weiterhin eine horizontal ausgerichtete, rechteckige zweite Platte 300, die parallel unterhalb der ersten Platte 200 angeordnet ist. Die zweite Platte 300 kann beispielsweise eine Leichtbauplatte 700 umfassen oder als eine solche ausgebildet sein. Eine durch das Zentrum der zweiten Platte 300 verlaufende und vertikal ausgerichtete geometrische Achse A' ist identisch mit einer durch das Zentrum der ersten Platte 200 verlaufenden und vertikal ausgerichteten geometrischen Achse A. Mit anderen Worten liegen die Zentren der ersten Platte 200 und der zweiten Platte 300 direkt übereinander. Der Gegenstand der Offenbarung ist jedoch nicht auf die rechteckige Form der zweiten Platte 300 oder die hier beschriebene Anordnung der zweiten Platte 300 relativ zu der ersten Platte 200 beschränkt.
Die zweite Platte 300 umfasst zumindest zwei Klemmfinger 310, die dazu eingerichtet sind, mit der sich auf der ersten Platte 200 befindlichen jeweils obersten Materiallage ML in Eingriff zu kommen und diese gegen die erste Platte 200 oder den sich darauf befindlichen Lagenstapel LS zu drängen. Die Klemmfinger 310 sind an der der ersten Platte 200 abgewandten Unterseite der zweiten Platte 300 angebracht, da so die erste Platte 200 bis im Wesentlichen auf der zweiten Platte 300 aufliegend abgesenkt werden kann. Das Anheben und Absenken der ersten Platte 200 im Zusammenhang mit dem Ablegen von Materiallagen ML wird im weiteren Verlauf dieser Figurenbeschreibung detailliert erläutert.
Die Klemmfinger 310 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Bei mehr als zwei Klemmfingern 310, beispielsweise vier Klemmfingern 310, sind die Klemmfinger 310 auf beiden Seiten der zweiten Platte 300 in der Breite zu jeweils zweimal zwei Klemmfingern 310 angeordnet. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf eine Anordnung der Klemmfinger 310 in Breitenrichtung beschränkt. Auch eine Anordnung in Längsrichtung oder beispielsweise eine asymmetrische Anordnung der Klemmfinger 310 ist möglich.
Die Klemmfinger 310 weisen hier nicht explizit dargestellte Stellantriebe auf, die die Klemmfinger 310 in x-Richtung und in z-Richtung bewegen können. Sämtliche dargestellten und beschriebenen Bewegbarkeiten in x-, y-, oder z- Richtung sind bidirektional definiert, d.h. eine Bewegbarkeit in x- Richtung definiert gleichzeitig eine Bewegbarkeit entgegen der x-Richtung. Die Bewegbarkeit in x-Richtung ermöglicht es den Klemmfingern 310, in oder außer Eingriff mit der jeweils obersten Materiallage ML zu kommen und die Bewegbarkeit in z-Richtung ermöglich es, die obersten Materiallage ML auf die Ablagefläche bzw. den sich darauf befindlichen Lagenstapel LS zu drängen. Die Klemmfinger 310 sind in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel aus Federstahl ausgebildet, um federnd nachgiebig auf den Materiallagen zu lasten.
Die zweite Platte 300 weist eine zentrale Durchführung für die zu der Hubeinrichtung 500 gehörende Hubstange 510 auf.
Die Stapeleinheit umfasst weiterhin eine horizontal ausgerichtete, rechteckige dritte Platte 400, die die zweite Platte 300 trägt. Die dritte Platte 400 kann beispielsweise eine Leichtbauplatte 700 umfassen oder als eine solche ausgebildet sein. Die dritte Platte 400 weist eine zentrale Durchführung für die zu der Hubeinrichtung 500 gehörende Hubstange 510 auf.
Mit der dritten Platte 400 ist ein zylinderförmiges Tragrohr 410 derart verbunden, dass das Tragrohr 410 in die zentrale Durchführung der dritten Platte 400 hineinragt oder diese vollständig durchdringt und so einen Distanzring zwischen der dritten Platte 400 und der die zentrale Durchführung durchdringenden Hubstange 510 bildet, wobei das Tragrohr 410 fest mit der dritten Platte 400 verbunden ist. Das Tragrohr 410 ist mit der zweiten Platte 300 derart verbindbar oder koppelbar, dass die zweite Platte 300 auf den Außenwänden der Oberseite des Tragrohrs 410 aufliegt und der rohrinnenseitige Hohlraum des Tragrohrs 410 mit der zentralen Durchführung zweiten Platte 300 fluchtet.
Die dritte Platte 400 ist mit einer Trägeranordnung 420 verbindbar. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Trägeranordnung 420 zwei Schienenpaare. Zur Bewegung der Stapeleinheit 100 entlang der Trägeranordnung 420 in oder entgegen einer Förderrichtung R, hier die y-Richtung, sind auf den jeweiligen Schienen der Schienenpaare Permanentmagnete 441, und an der Unterseite der dritten Platte 400 zwei elektromagnetische Läufer von elektrischen Direktantrieben 440 mit stromdurchflossenen Spulen angebracht. Es sind jedoch auch beliebige Varianten von Trägeranordnungen 420 zum Bewegen der Stapeleinheit 100 denkbar, beispielsweise ein Förderband.
Die Stapeleinheit 100 umfasst weiterhin die Hubeinrichtung 500 mit der Hubstange 510 und einem Antrieb 520. Die Hubeinrichtung 500 ist dazu eingerichtet, die erste Platte 200 zu heben und zu senken. Die Hubstange 510 ist an ihrer einen Seite mit der Unterseite der ersten Platte 200 verbunden oder gekoppelt, wodurch die Hubstange die erste Platte 200 trägt. Weiterhin ist die Hubstange 510 getrieblich mit dem Antrieb 520 verbunden. Die Hubstange 510 kann beispielsweise eine Zahnradstange sein, die mit einem Zahnrad des Antriebs 520 in Eingriff ist.
Der Antrieb 520 kann beispielsweise ein elektrischer Antrieb sein und ist in dem in 1 gezeigten Beispiel unterhalb der dritten Platte 400 angeordnet. Die Hubstange 510 durchdringt die dritte Platte 400 und die zweite Platte 300 in den dafür vorgesehenen zentralen Durchführungen und ist innerhalb des Tragrohrs 410 angeordnet.
Die erste Platte 200 und die zweite Platte 300 sind in ihren Abmessungen an die Abmessungen einer ersten Materiallage ML angepasst. Insbesondere ist eine gemeinsame Ablagefläche aus der ersten Ablagefläche 211 und der zweiten Ablagefläche 221 in ihren Abmessungen an Abmessungen der ersten Materiallage ML angepasst. Weiterhin sind die Klemmfinger 310 der zweiten Platte 300 in ihren Abmessungen und in ihrer Bewegbarkeit in x- und z-Richtung an die Abmessungen der Materiallagen ML angepasst. Hierdurch wird die bewegte Gesamtmasse der Stapeleinheit 100 auf das zur Verarbeitung der ersten Materiallage ML erforderliche Minimum reduziert und damit die in der Stapeleinheit 100 auftretenden Vibrationen und die Wärmeentwicklung verringert.
Die erste Platte 200 und die zweite Platte 300 sind als eine von der Stapeleinheit 100 abnehmbare Einheit ausgebildet. Die Einheit aus erster Platte 200 und zweiter Platte 300 kann gegen eine andere Einheit mit an Abmessungen einer zweiten Materiallage ML angepassten Abmessungen ausgetauscht werden.
Nachfolgend wird der Bewegungsablauf der ersten Platten 200 und der Klemmfinger 310 im Zusammenhang mit dem Ablegen der Materiallagen ML näher erläutert. Dabei bilden die ersten Ablageflächen 211 der acht ersten Teilabschnitte 210 und die zweite Ablagefläche 221 des einen zweiten Teilabschnitts 220 eine gemeinsame, im Wesentlichen durchgehend ebene Ablagefläche. Eine detaillierte Beschreibung hierzu erfolgt in der Beschreibung der 2b und 2c.
Eine hier nicht explizit dargestellte, horizontal ausgerichtete und in einem festen Abstand oberhalb der Stapeleinheit 100 angeordnete Fördereinrichtung transportiert eine Materiallage ML zu der gemeinsamen Ablagefläche 211/221. Die Klemmfinger 310 befinden sich in der horizontal äußersten Position, d.h. die Klemmfinger 310 sind horizontal am weitesten von dem horizontalen Zentrum der zweiten Platte 300 entfernt und ragen nicht auf die gemeinsame Ablagefläche 211/221. Die erste Materiallage ML wird auf die gemeinsame Ablagefläche 211/221 abgelegt und durch einen pneumatisch gesteuerten Unterdruck p-- der Unterdruckbetten in den ersten Teilabschnitten 210 an die gemeinsame Ablagefläche 211/221 angesaugt.
Die Klemmfinger 310 bewegen sich in eine horizontal weiter innen, sprich näher an einem Zentrum der zweiten Platte 300, liegende Position und kommen so mit der Materiallage ML in Eingriff. Die nicht näher dargestellten Stellantriebe 308 und 312 der Klemmfinger 310 bewegen die Klemmfinger 310 vertikal auf und ab sowie in seitlicher Richtung und drängen so die Materiallage ML auf die gemeinsame Ablagefläche 211/221.
Die Hubeinrichtung 500 senkt nun die erste Platte 200 um eine Wegstrecke ab, die etwa einer Dicke/Höhe der ersten Materiallage ML entspricht. Die Oberseite der ersten Materiallage ML bildet nun die neue Ablagefläche für die nächste Materiallage ML. Durch das Absenken der ersten Platte 200 durch die Hubeinrichtung 500 ist der Abstand der Ablagefläche, jetzt die Oberfläche der Materiallage ML, immer konstant zu der Fördereinrichtung.
Diese Schritte werden so lange wiederholt, bis eine gewünschte Dicke/Höhe des Lagenstapels LS erreicht ist.
2a zeigt schematisch den Aufbau der ersten Platte 200 der Stapeleinheit 100 aus der 1 in einer Draufsicht.
Die acht ersten Teilabschnitte 210 sind in vier Reihen zu je zwei ersten Teilabschnitten 210 in Längsrichtung auf der Grundplatte 230 angeordnet. Der eine zweite Teilabschnitt 220 ist derart benachbart zu den acht ersten Teilabschnitten 210 angeordnet und ausgebildet, dass im Wesentlichen die gesamte Grundplatte 230 von den ersten Teilabschnitten 210 und dem zweiten Teilabschnitt 220 bedeckt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die ersten Ablageflächen 211 und die zweite Ablagefläche 221 nicht explizit dargestellt.
Der zweite Teilabschnitt 221 ist in vertikaler Richtung bewegbar ausgebildet. Der zweite Teilabschnitt 221 ragt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in x-Richtung an beiden Seiten über die Grundplatte 230 hinaus und ist mit zwei an der ersten Platte 200 befestigten Antrieben 222 verbunden, die dazu eingerichtet sind, den zweiten Teilabschnitt 221 zu heben und zu senken. Sowohl die ersten Teilabschnitte 210 als auch der eine zweite Teilabschnitt 220 bilden hier einen Teil des Randes der ersten Platte 200, d.h. zumindest ein Teil eines jeden ersten Teilabschnitts 210 und des zweiten Teilabschnitts 220 bildet den in horizontaler Erstreckung äußersten Bereich der ersten Platte 200.
2b zeigt schematisch die erste Platte 200 aus 1 in einer ersten Ausrichtung der Teilabschnitte 210/220 zueinander.
In der ersten Ausrichtung zum Ablegen der Materiallagen ML wird der zweite Teilabschnitt 220 durch den in der 2a dargestellten Antrieb 222 angehoben, so dass die erste Ablagefläche 211 und die zweite Ablagefläche 221 eine gemeinsame, im Wesentlichen durchgehend ebene Ablagefläche bieten. Eine im Wesentlichen durchgehend ebene Ablagefläche bedeutet, dass die zweite Ablagefläche 221 durch den Antrieb auf die gleiche Höhe wie die erste Ablagefläche 211 gebracht wird, wobei hier Maschinentoleranzen der Einstellgenauigkeit mit eingeschlossen sind. Weiterhin umfasst eine im Wesentlichen durchgehend ebenen Ablagefläche auch Spalten durch horizontale Abstände zwischen dem ersten Teilabschnitt 210 und dem zweiten Teilabschnitt 220.
In der ersten Ausrichtung der Teilabschnitte 210/220 werden die Materiallagen ML auf der gemeinsamen Ablagefläche 211/221 abgelegt und bilden einen Lagenstapel LS, wobei die erste Materiallage ML durch das Unterdruckbett in den ersten Teilabschnitten 211 an die gemeinsame Ablagefläche 211/221 angesaugt und somit fixiert wird.
Zur Entnahme eines fertigen Lagenstapels LS sind die ersten Teilabschnitte 210 und der eine zweite Teilabschnitt 220 in einer zweiten Ausrichtung zueinander ausgerichtet, wie in 2c gezeigt.
Der zweite Teilabschnitt 220 wird durch den Antrieb 222 vertikal nach unten bewegt, bis der zweite Teilabschnitt 220 mit seiner Unterseite auf der Grundplatte 230 aufliegt. Dadurch entsteht zwischen der ersten Ablagefläche 211 und der zweiten Ablagefläche 221, sowie zwischen der zweiten Ablagefläche 221 und dem Lagenstapel LS ein Freiraum 240. Dadurch, dass der zweite Teilabschnitt 220 zumindest teilweise einen Rand der ersten Platte 200 bildet, ist der entstandene Freiraum 240 von außerhalb der ersten Platte 200 zugänglich. Zur Entnahme des Lagenstapels LS greifen Entnahmefinger 250 in den Freiraum 240. Die Entnahmefinger 250 erstrecken sich in y-Richtung bis unter den Lagenstapel LS. Das jeweilige Unterdruckbett in den ersten Teilabschnitten 210 wird abgeschaltet, sodass die erste Materiallage ML nicht mehr an die gemeinsame Ablagefläche 211/221 angesaugt wird. Zusätzlich kann ein kurzzeitiger Überdruckimpuls durch die jeweiligen Unterdruckbetten ausgegeben werden, um einen eventuell noch vorherrschenden Restunterdruck und damit eine Restansaugkraft auszugleichen und den Lagenstapel LS von der gemeinsamen Ablagefläche 211/221 zu lösen. Anschließend heben die Entnahmefinger 250 den Lagenstapel LS in vertikaler Richtung von der gemeinsamen Ablagefläche 211/221 und transportieren den ihn zu einer weiteren Prozessstation.
3 zeigt schematisch den Aufbau der dritten Platte 400 aus 1 in einer Draufsicht.
Die dritte Platte 400 weist zentral eine Durchführung für die Hubstange 510 auf. Die Hubstange 510 liegt innerhalbe des Tragrohrs 410, wobei das Tragrohr 410 die zweite Platte 300 trägt und weiterhin einen Distanzring zwischen der dritten Platte 400 und der Hubstange 510 bildet. Weitere Anordnungen des Tragrohrs 410, wie beispielsweise vier an den Ecken der dritten Platte 400 angeordnete einzelne Tragrohre 410, die lediglich zum Tragen der zweiten Platte 300 ausgebildet sind, sind eine weitere Alternative.
Die dritte Platte 400 ist mit der in 1 dargestellten, zwei Schienenpaare umfassenden Trägeranordnung 420 gekoppelt, entlang derer die Stapeleinheit 100 in oder entgegen der Förderrichtung R, hier die y-Richtung, zu bewegen ist.
Die Kabel und Leitungen zum Speisen der Antriebe und des Unterdruckbetts der ersten Platte 200 und der zweiten Platte 300 laufen in einem Kanal 430 zentral unterhalb der dritten Platte 400 in die Stapeleinheit 100 ein. In dem gezeigten Beispiel ist der Kanal 430 eine Schleppkette/Energieführungskette, die direkt an der Unterseite der dritten Platte 400 befestigt ist. Der Kanal 430 kann aber auch indirekt an der dritten Platte 400 befestigt sein und nicht zentral in die Stapeleinheit 100 einlaufen. Die Kabel und Leitungen umfassen beispielsweise (Sensor-)Daten-, Pneumatik- und Energieleitungen.
Die 4a und 4b zeigen schematisch den Aufbau einer mehrschichtigen Leichtbauplatte 700 in einer Draufsicht und in einer Seitenansicht. Aus Gründen der Darstellung wurde in der Draufsicht auf die Darstellung einer oberen Platte 720 verzichtet.
Die Leichtbauplatte 700 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst drei Schichten, wobei hier eine Wabenstrukturschicht 710 von zwei ebenen Platten 720 eingeschlossen ist. Die Wabenstrukturschicht kann beispielsweise eine Aramid- oder Aluminiumwabenstruktur umfassen. Die die Wabenstrukturschicht einschließenden Platten 720 könne beispielsweise Karbonfaserplatten sein.
Die vorangehend beschriebenen Varianten der Vorrichtung, 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 realistischen 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.

Claims

Eine Stapeleinheit (100) zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen umfassend: - eine erste Platte (200), die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, einzelne Materiallagen (ML) einzeln oder stapelweise aufzunehmen, um so darauf einen Lagenstapel (LS) zu bilden, wobei -- die erste Platte (200) eine Grundplatte (230), zumindest einen von der Grundplatte (230) erhabenen ersten Teilabschnitt (210) und zumindest einen von der Grundplatte (230) erhabenen und zu dem ersten Teilabschnitt (210) benachbarten zweiten Teilabschnitt (220) umfasst, wobei -- der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) zumindest eine erste Ablagefläche (211) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) zumindest eine zweite Ablagefläche (221) für die Materiallagen (ML) aufweisen, und wobei -- der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) dazu eingerichtet sind, relativ zueinander bewegbar zu sein, und so in einer ersten Ausrichtung der Teilabschnitte (210, 220) zum Ablegen der Materiallagen (ML) eine gemeinsame, im Wesentlichen durgehend ebene, Ablagefläche bilden, und in einer zweiten Ausrichtung zur Entnahme des Lagenstapels (LS) von der Stapeleinheit (100) einen Freiraum (240) zwischen der ersten Ablagefläche (211) und der zweiten Ablagefläche (221) bilden; - eine Hubeinrichtung (500), die dazu eingerichtet ist, die erste Platte (200) zu heben und zu senken; - eine zweite Platte (300), wobei die zweite Platte (300) und die erste Platte (200) relativ zueinander verschiebbar sind, wobei -- die zweite Platte (200) wenigstens einen ersten und einen zweiten Klemmfinger (310) aufweist, wobei -- die Klemmfinger (310) dazu eingerichtet sind, mit der sich auf der ersten Platte (200) befindlichen jeweils obersten Materiallage (ML) in Eingriff zu kommen und diese gegen die erste Platte (200) oder den sich darauf befindlichen Lagenstapel (LS) zu drängen; und - eine die zweite Platte (300) tragende dritte Platte (400), wobei die dritte Platte (400) mit einer Trägeranordnung (420) zu koppeln ist, entlang der die Stapeleinheit (100) längs oder entgegen einer Förderrichtung (R) zu bewegen ist.
Die Stapeleinheit (100) nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) jeweils zumindest teilweise einen Rand der ersten Platte (200) bilden.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) dazu eingerichtet sind, relativ zueinander so bewegbar zu sein, dass sie in der zweiten Ausrichtung zur Entnahme des Lagenstapels (LS) von der Stapeleinheit (100) einen Freiraum zwischen dem Lagenstapel (LS) und der ersten Ablagefläche (211) oder der zweiten Ablagefläche (221) bilden.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) ein Unterdruckbett umfasst.
Die Stapeleinheit (100) nach Anspruch 4, wobei die zumindest eine erste Ablagefläche (211) des ersten Teilabschnitts (210) zumindest teilweise eine mikroporöse erste Ablage umfasst.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) die erste Materiallage (ML) mit einem pneumatisch gesteuerten Unterdruck (p--) aufnimmt.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei - die erste Platte (200) und die zweite Platte (300) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, und wobei - eine durch das Zentrum der ersten Platte (200) verlaufende und senkrecht zu der ersten Platte (200) orientierte erste geometrische Achse (A) im Wesentlichen koaxial zu einer durch das Zentrum der zweiten Platte (300) verlaufenden und senkrecht zu der zweiten Platte (300) orientierten zweiten geometrischen Achse (A') ausgerichtet ist.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hubeinrichtung (500) einen Antrieb (520) und eine senkrecht zu der ersten Platte (200) orientierte Hubstange (510) umfasst.
Die Stapeleinheit (100) nach Anspruch 8, wobei die Hubstange (510) an ihrer einen Seite mit der der zweiten Platte (300) zugewandten Seite der ersten Platte (200) und getrieblich mit dem Antrieb (520) verbunden ist.
Die Stapeleinheit (100) nach Anspruch 9, wobei die zweite Platte (300) und die dritte Platte (400) eine Durchführung für die Hubstange (510) aufweisen und der Antrieb (520) an der der zweiten Platte (300) abgewandten Seite der dritten Platte (400) angeordnet ist.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Hubeinrichtung (500) dazu eingerichtet ist, die erste Platte (200) beim Stapeln der einzelnen Materiallagen (ML) um eine Wegstrecke abzusenken, die im Wesentlichen einer Dicke einer einzelnen Materiallage (ML) entspricht.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die zweite Platte (300) und/oder die dritte Platte (400) eine Leichtbauplatte (700) umfasst.
Die Stapeleinheit (100) nach Anspruch 12, wobei die Leichtbauplatte (700) eine Wabenstruktur (710) und/oder einen mehrschichtigen Aufbau aufweist; und/oder zwei Karbonfaserplatten (720) mit einer dazwischenliegenden Wabenstruktur (710) umfasst.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste (200) und die zweite (300) Platte in ihren Abmessungen an Abmessungen einer ersten Materiallage (ML) angepasst sind.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste (200) und die zweite (300) Platte als eine von der Stapeleinheit (100) abnehmbare Einheit ausgebildet sind.
Die Stapeleinheit (100) nach den Ansprüchen 14 und 15, wobei die Einheit aus der ersten Platte (200) und der zweiten (300) Platte durch eine andere Einheit mit an Abmessungen einer zweiten Materiallage (ML) angepassten Abmessungen austauschbar ist.
Die Stapeleinheit (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 16, wobei Kabel und Leitungen zum Speisen der Antriebe und des Unterdruckbetts der ersten (200) und zweiten (300) Platte in einem Kanal (430) unterhalb der dritten Platte (400) in die Stapeleinheit (100) einlaufen, und der Kanal (430) an der der zweiten Platte (300) abgewandten Seite der dritten Platte (400) befestigt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung von Modulen oder Vorstufen von Modulen in einer Stapeleinheit (100), wobei die Stapeleinheit (100) eine erste Platte (200), eine zweite Platte (300), eine dritte Platte (400) und eine Hubeinrichtung (500) umfasst, wobei - die erste Platte eine Grundplatte (230), zumindest einen von der Grundplatte (230) erhabenen ersten Teilabschnitt (210) und zumindest einen von der Grundplatte (230) erhabenen und zu dem ersten Teilabschnitt (210) benachbarten zweiten Teilabschnitt (220) umfasst, wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) zumindest eine erste Ablagefläche (211) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) zumindest eine zweite Ablagefläche (221) aufweist, und wobei der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) dazu eingerichtet sind, relativ zueinander bewegbar zu sein, - die zweite Platte (300) wenigstens einen ersten und einen zweiten Klemmfinger (310) umfasst, - die dritte Platte (400) die zweite Platte (300) trägt und mit einer Trägeranordnung (420) zu koppeln ist, und entlang der die Stapeleinheit (100) längs oder entgegen einer Förderrichtung (R) zu bewegen ist; und wobei das Verfahren ggf. in abweichender Reihenfolge folgende Schritte umfasst: i) Bewegen des zumindest einen ersten Teilabschnitts (210) und des zumindest einen zweiten Teilabschnitts (220) in eine erste Ausrichtung, in der der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) eine gemeinsame, im Wesentlichen durchgehend ebene Ablagefläche zur Ablage der Materiallagen (ML) bilden; ii) Ablegen der wenigstens einen Materialage (ML) auf der gemeinsamen, im Wesentlichen durchgehend ebenen Ablagefläche; iii) Absenken der ersten Platte (200) durch die Hubeinrichtung (500) beim oder nach dem Ablegen der einzelnen Materiallage (ML) um eine Wegstrecke, die einer Dicke einer einzelnen Materiallage (ML) entspricht; iv) Drängen der sich auf der ersten Platte (200) befindlichen jeweils obersten Materiallage (ML) durch die Klemmfinger (310) gegen die erste Platte (200) oder den sich darauf befindlichen Lagenstapel (LS); v) Bewegen des zumindest einen ersten Teilabschnitts (210) und des zumindest einen zweiten Teilabschnitts (220) in eine zweite Ausrichtung, in der der zumindest eine erste Teilabschnitt (210) und der zumindest eine zweite Teilabschnitt (220) einen Freiraum (240) zwischen der ersten Ablagefläche (211) und der zweiten Ablagefläche (221) zur Entnahme des Lagenstapels (LS) von der Stapeleinheit (100) bilden; vi) Einführen von Entnahmefingern (250) in den Freiraum (240) zwischen der ersten Ablagefläche (211) und der zweite Ablagefläche (221); vii) Entnehmen des Lagenstapels (LS) von der Stapeleinheit (100) durch die Entnahmefinger (250).