DE102012107310B3

DE102012107310B3 - System und Verfahren zur Herstellung eines Moduls

Info

Publication number: DE102012107310B3
Application number: DE102012107310A
Authority: DE
Inventors: Sören Trantow; Adrien Wack; Eberhard List; Janko Neubert; Thomas Richter; Hans Stein
Original assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp System Engineering GmbH
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: WO2014023513A1

Abstract

Es wird ein System zur Herstellung eines Moduls aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen vorgeschlagen, wobei das System eine Längspresseinheit zum Verpressen der Bauteile entlang einer zu den plattenförmigen Bauteilen senkrechten Längsrichtung in einem Pressbereich aufweist und wobei das System eine Querpresseinheit mit einer Mehrzahl von beweglichen Aufnahmeeinheiten zum Positionieren der Bauteile im Pressbereich und zum Verpressen der Bauteile in einer zur Längsrichtung senkrechten Querebene aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung geht aus von einem System und einem Verfahren zur Herstellung eines Moduls aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Module aus einer Mehrzahl plattenförmig ausgebildeten Bauteilen aufzubauen, wobei die Bauteile übereinander oder nebeneinander gestapelt werden. Solche Module können beispielsweise Energiespeichermodule sein, welche aus einer Mehrzahl von einzelnen elektrochemischen Energiespeicherzellen aufgebaut sind.
Aus der Druckschrift DE 10 2010 022 519 A1 ist ferner eine Pressvorrichtung für den Zusammenbau eines Batteriesatzes bekannt, wobei plattenartige Batterierzellen gestapelt und mit einer Presse der Pressvorichtung entlang einer zur Haupterstreckungsebene der plattenartigen Batteriezellen senkrechten Richtung auf eine gwünschte Größe komprimiert werden. Ein Verpressen der einzelnen plattenartigen Batteriezellen ist nicht vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls zur Verfügung zu stellen, wobei eine vergleichsweise einfache, schnelle und kostengünstige Modulherstellung aus einzelnen plattenförmigen Bauteilen ermöglicht wird. Zudem soll eine vollautomatische Herstellung der Module ermöglicht werden. Zur Bereitstellung von möglichst kompakten und stabilen Modulen soll ferner ein Verpressen der einzelnen Bauteile durchführbar sein.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein System zur Herstellung eines Moduls mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Gelöst wird diese Aufgabe insbesondere mit einem System zur Herstellung eines Moduls aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen, wobei das System eine Längspresseinheit zum Verpressen der Bauteile entlang einer zu den plattenförmigen Bauteilen senkrechten Längsrichtung in einem Pressbereich aufweist und wobei das System eine Querpresseinheit mit einer Mehrzahl von beweglichen Aufnahmeeinheiten zum Positionieren der Bauteile im Pressbereich und zum Verpressen der Bauteile in einer zur Längsrichtung senkrechten Querebene aufweist.
Das erfindungsgemäße System hat den Vorteil, dass die plattenförmigen Bauteil bei der Herstellung des Moduls nicht nur automatisch entlang der Längsrichtung hintereinander angeordnet und in Längsrichtung miteinander verpresst werden, sondern dass auch ein Verpressen der Bauteile in der Querebene erfolgt. Auf diese Weise ist ein vergleichsweise kompaktes Modul herstellbar. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Pressen der Bauteile in der Querebene mittels der Aufnahmeeinheiten erfolgt, so dass die Aufnahmeeinheiten sowohl zur Positionierung der Bauteile während des Längspressens, als auch zur Durchführung des Querpressens verwendet wird. Aufgrund dieser Doppelfunktion der Aufnahmeeinheiten ist das System zur Herstellung des Moduls vergleichsweise kompakt und kostengünstig. Ferner wird der Herstellungsprozess beschleunigt, wodurch die Herstellungskosten des Moduls gesenkt werden können. Darüber hinaus erlaubt das System eine vollautomatische Herstellung der Module, wodurch das System in eine Fertigungsstraße integrierbar ist. Das Modul umfasst insbesondere einen Energiespeicher, beispielsweise einen Akkumulator oder einen Kondensator. Die Bauteile umfassen hierfür vorzugsweise elektrochemische Energiespeicherzellen oder Elektrodenzellen, welche miteinander in Serie oder parallel zueinander geschaltet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jede Aufnahmeeinheit eine Rahmeneinheit zur Aufnahme genau eines Bauteils aufweist und wobei jede Aufnahmeeinheit ferner einen Pressmechanismus zum Verpressen des Bauteils in der Querebene innerhalb der Rahmeneinheit umfasst. In vorteilhafter Weise wird somit jedes Bauteil individuell von genau einer Aufnahmeeinheit in der Querebene verspresst. Auf diese Weise wird ein präzises und zuverlässiges Querpressen ermöglicht. Ferner kann das System individuell und flexibel an das herzustellende Modul angepasst werden, indem die Anzahl der Aufnahmeeinheiten einfach an die Anzahl der zu pressenden Bauteile angeglichen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Rahmeneinheit ein erstes Rahmenteil und ein zweites Rahmenteil umfasst, welche mittels einer Aktuatoreinheit relativ zu einem dritten Rahmenteil der Rahmeneinheit zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem ein Bauteil innerhalb der Rahmeneinheit anordbar ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem ein Bauteil innerhalb der Rahmeneinheit parallel zur Querebene positionierbar und/oder pressbar ist, bewegbar sind. Vorteilhafterweise kann das Bauteil somit seitlich, d. h. parallel zur Querebene, in die jeweilige Aufnahmeeinheit geschoben werden. Die Bestückung der Aufnahmeeinheiten wird somit erheblich vereinfacht und beschleunigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktuatoreinheit einen Kniehebel umfasst, welcher zumindest mittelbar drehgelenkig mit dem ersten Rahmenteil, drehgelenkig dem zweiten Rahmenteil und drehgelenkig mit dem dritten Rahmenteil gekoppelt ist, wobei in der Querebene vorzugsweise das erste Rahmenteil eine erste Bauteilanlage, das zweite Rahmenteil eine zweite Bauteilanlage und das dritte Rahmenteil eine dritte Bauteilanlage umfassen. Vorteilhafterweise wird das Bauteil zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage in der Querebene gepresst. Über den Kniehebel wird ein entsprechendes Moment in den ersten und den zweiten Rahmenteil eingeleitet. Vorzugsweise umfasst das System eine Betätigungsvorrichtung, welche zum gleichzeitigen Betätigen der Aktuatoreinheiten einer Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten vorgesehen ist, wobei die Betätigungsvorrichtung vorzugsweise einen sich parallel zur Längsrichtung erstreckenden Betätigungsbalken umfasst, welcher zur Betätigung der Kniehebel der Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten entlang einer zur Längsrichtung senkrechten Querrichtung, bewegbar ist. Auf diese Weise können alle Aufnahmeeinheiten gleichzeitig von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand überführt werden. Das Querpressen wird somit bei allen Bauteilen insbesondere gleichzeitig durchgeführt. Das Überführen vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand erfolgt vorzugsweise mittels Betätigungseinheiten, wobei jedem Kniehebel besonders bevorzugt eine eigene Betätigungseinheit zugeordnet ist, um einen ausreichenden Pressdruck bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass jeweils zwischen zwei entlang der Längsrichtung benachbarten Aufnahmeeinheiten wenigstens eine Druckfedereinheit angeordnet ist. In vorteilhafter Weise werden benachbarte Bauteile bzw. Aufnahmeeinheiten mittels der Druckfedereinheiten voneinander beabstandet und erst beim Längspressen mittels der Längspresseinheiten entlang der Längsrichtung in formschlüssigen Kontakt gebracht. Auf diese Weise wird eine korrekte Positionierung jedes Bauteils in der Querebene vor dem Längspressen sichergestellt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Längspresseinheit gegenüber der Querpresseinheit beweglich ausgebildet ist. In vorteilhafter Weise kann die Querpresseinheit zuerst mit der Mehrzahl von Bauteilen gefüllt werden, wobei jede Aufnahmeeinheit mit genau einem Bauteil bestückt wird. Anschließend werden die Bauteile in den Pressbereich der Längspresseinheit gebracht, wobei hierfür die Querpresseinheit relativ zur Längspresseinheit und/oder die Längspresseinheit relativ zur Querpresseinheit bewegt werden. Denkbar ist, dass die Querpresseinheit somit auch als Transportmittel für die noch nicht verpressten Bauteile dient und/oder dass die Längspresseinheit als Transportmittel für das fertige Module dient. Nach dem Längspressen werden die Aufnahmeeinheiten vorzugsweise in den geöffneten Zustand überführt und das Modul mittels der Längspresseinheit aus der Querpresseinheit entnommen, wobei das Modul hierbei in der Längspresseinheit verspannt bleibt. Vorteilhafterweise fungiert nunmehr die Längspresseinheit als Transportmittel für die miteinander zum Modul verpressten Bauteile.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Längspresseinheit im Pressbereich eine Mehrzahl von entlang der Längsrichtung aufgereihten vierten Bauteilanlagen aufweist, wobei auf jeder sich entlang der Querrichtung erstreckenden vierten Bauteilanlage jeweils ein Bauteil mittels einer Aufnahmeeinheit anordbar ist und wobei die vierten Bauteilanlagen entlang der Längsrichtung bewegbar sind. Beim Anordnung der Bauteile auf der jeweiligen vierten Bauteilanlage werden die Bauteile vorzugsweise zwischen der dritten Bauteilanlage und der vierten Bauteilanlage zusammengepresst, so dass jedes Bauteil insbesondere entlang einer zur Querebene parallelen weiteren Querrichtung (zwischen der dritten und vierten Bauteilanlage) und zwischen einer zur Querebene parallelen Querrichtung (zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage) verpresst wird, wobei die Querrichtung im Wesentlichen senkrecht zur weiteren Querrichtung verläuft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Längspresseinheit wenigstens einen Presszylinder aufweist, welcher zum Zusammendrücken der in Aufnahmeeinheiten eingeklemmten Bauteile entlang der Längsrichtung und insbesondere entgegen der Federkräfte der Druckfedereinheiten vorgesehen ist. Vorzugsweise fungiert der Presszylinder als Stempel, welche die Anordnung aus Bauteilen entlang der Längsrichtung aufeinander und gegen einen feststehenden Gegenstempel presst. Alternativ wäre denkbar, dass auch der Gegenstempel beweglich ausgebildet ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen, insbesondere mit dem erfindungsgemäßen System, wobei ein einem ersten Verfahrensschritt eine Mehrzahl von Bauteilen mittels Aufnahmeeinheiten einer Querpresseinheit entlang einer Längsrichtung hintereinander positioniert und parallel zu einer Querebene verpresst werden und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Mehrzahl von Bauteilen mittels einer Längspresseinheit entlang der Längsrichtung verpresst werden. In vorteilhafter Weise werden die Bauteile mittels der Aufnahmeeinheiten zunächst einzeln in der Querebene verpresst und anschließend gemeinsam entlang der Längsrichtung zum Modul verpresst. Der erste Verfahrensschritt dient sowohl zum Positionieren der Bauteile für das spätere Längspressen, als auch zum Querpressen, so dass das Herstellungsverfahren insgesamt vergleichsweise zeitsparend und somit kosteneffizient durchführbar ist. Ferner kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhafterweise vollautomatisch durchgeführt werden und ist somit in eine Fertigungsstraße zur Herstellung von Modulen in hohen Stückzahlen integrierbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im ersten Verfahrensschritt jeweils ein Bauteil von einer Aufnahmeeinheit aufgenommen wird, wobei in einem ersten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes ein erstes und zweites Rahmenteil einer Rahmeneinheit der Aufnahmeeinheit in einem geöffneten Zustand bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes ein Bauteil zwischen dem ersten und zweiten Rahmenteil angeordnet wird und wobei in einem dritten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes das erste und zweite Rahmenteil in einen geschlossenen Zustand überführt wird, in welchem das Bauteil parallel zur Querebene gepresst wird. In vorteilhafter Weise wird somit jedes Bauteil einzeln mittels einer zugehörigen Aufnahmeeinheit in der Querebene positioniert und verpresst, bevor das Längspressen erfolgt. Auf diese Weise wird eine besonders präzise Anordnung der Bauteile, während des Längspressens erzielt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im dritten Teilschritt ein mit dem ersten und dem zweiten Rahmenteil zumindest mittelbar gekoppelter und an einem dritten Rahmenteil drehbar angelenkter Kniehebel verschwenkt wird und das erste und zweite Rahmenteil durch Verschwenken des Kniehebels parallel zur Querebene aufeinander zu bewegt werden. Vorzugsweise wird im dritten Teilschritt die Kniehebel einer Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten mittels einer Betätigungsvorrichtung gleichzeitig betätigt werden, wobei ein sich parallel zur Längsrichtung erstreckender Betätigungsbalken der Betätigungsvorrichtung entlang einer zur Längsrichtung senkrechten Querrichtung bewegt wird. In vorteilhafter Weise werden somit sämtliche Aufnahmeeinheiten gleichzeitig vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand überführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in einem auf den dritten Teilschritt folgenden vierten Teilschritt jedes Bauteil mittels der Aufnahmeeinheit gegen eine vierte Bauteilanlage der Längspresseinheit gepresst wird. In vorteilhafter Weise wird somit in der Querebene nicht nur ein Querverpressen zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage, sondern auch ein Querverpressen zwischen der dritten und vierten Bauteilanlage erzielt, sodass die Position der Bauteile in der Querebene eindeutig definiert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass im zweiten Verfahrensschritt die Bauteile mittels eines Presszylinders der Längspresseinheit entlang der Längsrichtung verpresst werden und in einem dritten Verfahrensschritt die verpressten Bauteile mittels der Längspresseinheit gemeinsam aus den Aufnahmeeinheiten entnommen werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Ansicht einer mit einem Bauteil bestückten Aufnahmeeinheit einer Querpresseinheit eines Systems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2a bis 2e zeigen schematische Ansichten der Querpresseinheit des Systems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Detailansicht der Querpresseinheit des Systems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Ansicht der Aufnahmeeinheit des Systems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einmal im geöffneten Zustand und einmal im geschlossenen Zustand
5a und 5b zeigen schematische Ansichten der Längspresseinheit des Systems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine Aufsichtsdarstellung des Systems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und während des Längspressens.
Ausführungsformen der Erfindung
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In 1 ist eine schematische Ansicht einer mit einem Bauteil 3 bestückten Aufnahmeeinheit 4 einer Querpresseinheit 5 eines Systems 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Aufnahmeeinheit 4 dient zur Aufnahme und zum Querpressen des genau einen plattenförmigen Bauteils 3 in einer zur Zeichnungsebene parallelen Querebene 101. Insgesamt weist das System 1 eine Mehrzahl solcher Aufnahmeeinheiten 4 auf, welche entlang einer zur Querebene 101 senkrechten Längsrichtung 100 hintereinander angeordnet sind (aus perspektivischen Gründen in 1 nicht erkennbar), wobei jede Aufnahmeeinheit 4 mit genau einem Bauteil 3 bestückt ist. Aus der Mehrzahl von Bauteilen 3 wird sodann durch Längspressen mittels einer Längspresseinheit 29 (siehe 5a und 5b) ein Modul 2 hergestellt.
Die Aufnahmeeinheit 4 umfasst eine Querpresseinheit, um das Bauteil 3 in der Querebene 101 zu pressen. Hierfür umfasst die Aufnahmeeinheit 4 eine Rahmeneinheit, welche ein erstes Rahmenteil 6 und ein zweites Rahmenteil 7 aufweist, die jeweils drehbeweglich gegenüber einem fixen dritten Rahmenteil 8 der Rahmeneinheit gelagert sind. Das dritte Rahmenteil 8 ist mittels Befestigungsflanschen 9 fixiert. Das erste Rahmenteil 6 ist über ein erstes Lager 10 drehbar am dritten Rahmenteil 8 angebunden, während das zweite Rahmenteil 7 über ein zweites Lager 11 drehbar am dritten Rahmenteil 8 angebunden ist. Das erste Rahmenteil 6 ist ferner über ein drehbar angebundenes erstes Kopplungsmittel 12 mittelbar mit einem ersten Schenkel eines Kniehebels 13 drehbar verbunden, während das zweite Rahmenteil über ein drehbar angebundenes zweites Kopplungsmittel 14 mittelbar mit einem zweiten Schenkel des Kniehebels 13 drehbarverbunden ist. Der Kniehebel 13 ist an einer zentralen Stelle über ein drittes Lager 15 drehbar am dritten Rahmenteil 8 befestigt. Ein dritter Schenkel des Kniehebels 13 ist schräg ausgerichtet, d. h. ein Winkel zwischen dem dritten Schenkel und dem ersten Schenkel liegt ist größer als 90 Grad und kleiner als 180 Grad. Der korrespondierende weitere Winkel zwischen dem dritten Schenkel und dem zum ersten Schenkel parallelen zweiten Schenkel ist größer als 0 und kleiner als 90 Grad. Der zweite Schenkel ist insbesondere die direkte Verlängerung des ersten Schenkels. Das erste Rahmenteil 6 ist auf seiner Innenflanke mit einer ersten Bauteilanlage 16 versehen, während das zweite Rahmenteil 7 auf seiner Innenflanke eine zweite Bauteilanlage 17 aufweist. Die erste und die zweite Bauteilanlage 16, 17 sind entlang einer zur Querebene 101 parallelen Querrichtung 102 auf gegenüberliegenden und einander zugewandten Seiten der Rahmeneinheit angeordnet. Die Rahmeneinheit ist zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem das erste und das zweite Rahmenteil 6, 7 entlang der Querrichtung 102 stärker voneinander beabstandet sind (siehe 4, linke Seite), und einem geschlossenen Zustand, in welchem das erste und das zweite Rahmenteil 6, 7 entlang der Querrichtung 102 weniger voneinander beabstandet sind (siehe 4, rechte Seite). Im geöffneten Zustand kann das Bauteil 3 zwischen das erste und zweite Rahmenteil 6, 7 in die Aufnahmeeinheit 4 eingeführt werden, wobei im geschlossenen Zustand das Bauteil 2 zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage 16, 17 eingeklemmt wird.
Das erste Rahmenteil 6 weist an seinem dem Kniehebel 13 abgewandten ersten Endbereich 20 eine erste elastische Rolle 18 auf, während analog das zweite Rahmenteil 7 an seinem dem Kniehebel 13 abgewandten zweiten Endbereich 21 eine zweite elastische Rolle 19 aufweist. Der die erste Rolle 18 aufweisende erste Endbereich 20 und der die zweite Rolle 19 aufweisende zweite Endbereich 21 sind aufeinander zu abgewinkelt, so dass die erste und die zweite Rolle 18, 19 beim Überführen der Rahmeneinheit vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand unter das Bauteil 3 greifen und das Bauteil 3 entlang einer zur Querrichtung 102 senkrechten und zur Querebene 101 parallelen weiteren Querrichtung 103 gegen eine am dritten Rahmenteil 8 angeordnete dritte Bauteilanlage 22 drücken.
Beim Überführen der Rahmeneinheit vom geöffneten Zustand in den geschlossenen Zustand wird das Bauteil 3 somit relativ zur Querrichtung 102 durch Ausrichtung zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage 16, 17 positioniert und relativ zur weiteren Querrichtung 103 durch Ausrichtung zwischen der ersten bzw. zweiten Rolle 18, 19 und der dritten Bauteilanlage 22 positioniert. Darüber hinaus wird beim Schließen der Rahmeneinheit von dem Kniehebel 13 eine solche Kraft, insbesondere durch die Übersetzung mittels des ersten und zweiten Kopplungsmittels 12, 14, auf das erste und zweiten Rahmenteil 6, 7 übertragen, dass das Bauteil 2 zwischen der ersten und zweiten Bauteilanlage 16, 17 entlang der Querrichtung 102 verpresst wird (auch als Querpressen bezeichnet). Der Kniehebel 13 fungiert dabei als Aktuatoreinheit, wobei lediglich der dritte Schenkel des Kniehebels 13 umgelegt werden muss.
In 2a bis 2e sind schematische Ansichten der Querpresseinheit 5 des Systems 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten 2, die entlang der Längsrichtung 100 hintereinander aufgereiht sind, sind jeweils über ihre Befestigungsflansche 9 an einer gemeinsame Tragvorrichtung 24 aufgehängt. Die Betätigung der Kniehebel 13 erfolgt entweder mittels einer gemeinsamen Betätigungsvorrichtung 23, die einen sich entlang der Längsrichtung 100 erstreckenden und mittels Zylindern 26 entlang der Querrichtung 102 bewegbaren Betätigungsbalken 25 umfasst (Vgl. 2e bis 2e), oder mittels einzelnen Betätigungseinheiten 27, welche betätigbar sind und fest am betreffenden Kniehebel 13 angreifen (siehe 2c). Alternativ oder zusätzlich sind als sich entlang der weiteren Querrichtung 103 erstreckende Betätigungszylinder 28 vorgesehen, welche zum Schließen der Rahmeneinheit eine Kraft unmittelbar auf das zweite Kopplungsmittel 12 in Richtung des dritten Rahmenteils 8 ausüben (siehe 2b und 2c). In 2d ist zu erkennen, dass sämtliche Aufnahmeeinheiten 4 auf einer der dritten Bauteilanlage 22 gegenüberliegenden Seite (zwischen den ersten und zweiten Rollen 18, 19) offen sind. Die Antriebszylinder 26, die Betätigungszylinder 28 und/oder die Betätigungseinheiten 27 sind vorzugsweise Pneumatikzylinder. Denkbar ist aber auch die Verwendung anderer Antriebstypen.
In 3 ist eine Detailansicht der Querpresseinheit 5 des Systems 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Detailansicht ist zu erkennen, dass zwischen benachbarten Aufnahmeeinheiten 4 jeweils Druckfedereinheiten 39 angeordnet sind, durch deren Federkraft benachbarte Aufnahmeeinheiten 4 entlang der Längsrichtung 100 voneinander auf Abstand gehalten werden. Dieser Abstand vereinfacht insbesondere die Bestückung der einzelnen Aufnahmeeinheiten 4 mit den zugehörigen Bauteilen 3. Wenn die Mehrzahl der Aufnahmeeinheiten 4 entlang der Längsrichtung 10D mittels der Längspresseinheit 29 längsverpresst werden, werden die Druckfedereinheiten 39 entlang der Längsrichtung 100 entsprechend komprimiert. In 2e ist zu sehen, dass benachbarte Aufnahmeeinheiten 4 in einem Zustand, in welchem noch kein Längspressen durchgeführt wurde, stets den gleichen Abstand entlang der Längsrichtung 100 zueinander aufweisen.
In 4 ist eine schematische Ansicht der Aufnahmeeinheit 4 des Systems 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einmal im geöffneten Zustand und einmal im geschlossenen Zustand dargestellt. Die Aufnahmeeinheit 4 entspricht der in 1 gezeigten Aufnahmeeinheit 4. Es ist zu sehen, dass im geöffneten Zustand (linke Seite) der Kniehebel 13 derart verschwenkt ist, dass der erste und zweite Schenkel gegenüber dem dritten Rahmenteil 8 verkippt ist. Eine zwischen dem ersten Kopplungsmittel 12 und dem dritten Rahmenteil 8 angeordnete Feder 30 wird hierdurch komprimiert, während ein am zweiten Kopplungsmittel 14 angeordnetes Anschlagsmittel 31 und ein am dritten Rahmenteil 8 angeordnetes korrespondierendes Gegenanschlagsmittel 32 außer Kontakt sind. Beim Überführen in die geschlossene Position wird der Kniehebel 13 zurückgeschwenkt, wodurch sich die Feder 30 wieder entspannt und das Anschlagsmittel 31 in Kontakt mit dem Gegenanschlagsmittel 32 gelangt.
In 5a und 5b sind schematische Ansichten der Längspresseinheit 29 des Systems 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Längspresseinheit 29 weist einen Presszylinder 33 auf, welcher mittels eines Stempels 35 die Anordnung aus Bauteilen 3 entlang der Längsrichtung 100 aufeinander und gegen einen feststehenden Gegenstempel 34 der Längspresseinheit 29 presst, um zur Herstellung des Moduls 2 die Längspressung der Bauteile 2 zu vollziehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 5b nur eine Aufnahmeeinheit 4 mit einem Bauteil 2 eingezeichnet. Nachdem die Aufnahmeeinheiten 4 (wie oben beschrieben) jeweils mit einem Bauteil 3 bestückt wurden, werden die in den Aufnahmeeinheiten 4 befindlichen Bauteile 3 in einem Pressbereich 36 der Längspresseinheit 29 angeordnet. Der Pressbereich 36 erstreckt sich zwischen dem Stempel 35 und dem Gegenstempel 34. Hierfür wird entweder die Längspresseinheit 29 in Richtung der Querpresseinheit 5 bewegt und/oder die Querpresseinheit 5 wird in Richtung der Längspresseinheit 29 bewegt. Im Pressbereich 36 ist eine Mehrzahl von vierten Bauteilanlagen 37 angeordnet, welche sich jeweils entlang der Querrichtung 102 erstrecken und entlang der Längsrichtung 100 hintereinander aufgereiht sind. Für jede Aufnahmeeinheit 4 ist genau eine vierte Bauteilanlage 37 vorgesehen. Beim Anordnen der Bauteile 3 im Pressbereich 36 gelangt jede vierte Bauteilanlage 37 jeweils zwischen die erste und zweite Rolle 18, 19 der zugehörigen Rahmeneinheit und somit in Kontakt mit der entsprechenden Seite des entsprechenden Bauteils 2. Das Bauteil 2 wird hierdurch in jeder Aufnahmeeinheit 4 zwischen der dritten Bauteilanlage 22 und der vierten Bauteilanlage 37 eingeklemmt und entlang der weitere Querrichtung 103 querverpresst. Die Mehrzahl der Bauteile 2 sind nun durch Schließen der Rahmeneinheiten entlang der Querrichtung 102 querverpresst und durch Anordnen im Pressbereich 36 entlang der weiteren Querrichtung 103 querverpresst. Anschließend werden die Bauteile 3 mittels des Presszylinders 33 zwischen dem Stempel 35 und dem Gegenstempel 34 entlang der Längsrichtung 100 längsverpresst (siehe 6).
Die vierten Bauteilaufnahmen 37 sind hierfür entlang der Längsrichtung 100 längsverschiebbar auf Schienen 38 geführt.
In 6 ist eine Aufsichtsdarstellung des Systems 1 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor und während des Längspressens dargestellt. In der Darstellung auf der linken Seite ist zu sehen, dass die Aufnahmeeinheiten 4 im noch nicht entlang der Längsrichtung 100 verpressten Zustand voneinander beabstandet sind (siehe auch 2e). Zum Längspressen der Bauteile 3 zum Modul 2 wird der Stempel 35 entlang der Längsrichtung 100 in Richtung des Gegenstempels 34 bewegt, wodurch die Bauteile 2 entlang der Längsrichtung 100 miteinander verpresst werden. Die zwischen den Aufnahmeeinheiten 2 befindlichen Druckfedereinheiten (siehe 3) werden dabei zusammengepresst. Nachdem die Bauteile 3 zum Modul 2 verpresst wurde, werden alle Aufnahmeeinheiten 4 gemeinsam in den geöffneten Zustand überführt, wobei die Presskraft in Längsrichtung 100 aufrecht erhalten bleibt. Anschließend wird durch Verfahren der Querpresseinheit 5 und/oder der Längspresseinheit 29 das Modul 2 aus der Querpresseinheit 5 entnommen. Die Aufnahmeeinheiten 4 der Querpresseinheit 5 kann nun mit neuen Bauteilen 2 bestückt werden. Zum Entladen des Moduls 2 aus der Längspresseinheit 29 wird in einem späteren Schritt der Stempel 35 vom Gegenstempel 34 wieder beabstandet.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Bauteil
3: Modul
4: Aufnahmeeinheit
5: Querpresseinheit
6: Erstes Rahmenteil
7: Zweites Rahmenteil
8: Drittes Rahmenteil
9: Befestigungsflansch
10: Erstes Lager
11: Zweites Lager
12: Erstes Kopplungsmittel
13: Kniehebel
14: Zweites Kopplungsmittel
15: Drittes Lager
16: Erste Bauteilanlage
17: Zweite Bauteilanlage
18: Erste Rolle
19: Zweite Rolle
20: Erster Endbereich
21: Zweiter Endbereich
22: Dritte Bauteilanlage
23: Betätigungsvorrichtung
24: Tragvorrichtung
25: Betätigungsbalken
26: Antriebszylinder
27: Betätigungseinheit
28: Betätigungszylinder
29: Längspresseinheit
30: Feder
31: Anschlagsmittel
32: Gegenanschlagsmittel
33: Presszylinder
34: Gegenstempel
35: Stempel
36: Pressbereich
37: Vierte Bauteilanlage
38: Schiene
39: Druckfedereinheit
100: Längsrichtung
101: Querebene
102: Querrichtung
103: Weitere Querrichtung

Claims

System (1) zur Herstellung eines Moduls (2) aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen (3), wobei das System (1) eine Längspresseinheit (29) zum Verpressen der Bauteile (3) entlang einer zu den plattenförmigen Bauteilen (3) senkrechten Längsrichtung (100) in einem Pressbereich (36) aufweist und wobei das System (1) eine Querpresseinheit (5) mit einer Mehrzahl von beweglichen Aufnahmeeinheiten (4) zum Positionieren der Bauteile (3) im Pressbereich (36) und zum Verpressen der Bautelie (3) in einer zur Längsrichtung (100) senkrechten Querebene (101) aufweist.
System (1) nach Anspruch 1, wobei jede Aufnahmeeinheit (4) eine Rahmeneinheit zur Aufnahme genau eines Bauteils (3) aufweist.
System (1) nach Anspruch 2, wobei die Rahmeneinheit ein erstes Rahmenteil (6) und ein zweites Rahmenteil (7) umfasst, welche mittels einer Aktuatoreinheit relativ zu einem dritten Rahmenteil (8) der Rahmeneinheit zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem ein Bauteil (3) in die Rahmeneinheit einführbar ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem ein Bauteil (3) innerhalb der Rahmeneinheit parallel zur Querebene (101) positionierbar und/oder pressbar ist, bewegbar sind.
System (1) nach Anspruch 3, wobei die Aktuatoreinheit einen Kniehebel (13) umfasst, welcher zumindest mittelbar drehgelenkig mit dem ersten Rahmenteil (6), drehgelenkig dem zweiten Rahmenteil (7) und drehgelenkig mit dem dritten Rahmenteil (8) gekoppelt ist, wobei in der Querebene (101) das erste Rahmenteil (6) eine erste Bauteilanlage (16), das zweite Rahmenteil (7) eine zweite Bauteilanlage (17) und das dritte Rahmenteil (8) eine dritte Bauteilanlage (22) umfassen.
System (1) nach Anspruch 4, wobei das System (1) eine Betäti- gungsvorrichtung (23) umfasst, welche zum gleichzeitigen Betätigen der Aktuatoreinheiten einer Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten (4) vorgesehen ist, wobei die Betätigungsvorrichtung (23) einen sich parallel zur Längsrichtung (100) erstreckenden Betätigungsbalken (25) umfasst, welcher zur Betätigung der Kniehebel (13) der Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten (4) entlang einer zur Längsrichtung (100) senkrechten Querrichtung (102), bewegbar ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils zwischen zwei entlang der Längsrichtung (100) benachbarten Aufnahmeeinheiten (4) wenigstens eine Druckfedereinheit (39) angeordnet ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längspresseinheit (29) gegenüber der Querpresseinheit (5) beweglich ausgebildet ist.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längspresseinheit (29) im Pressbereich (36) eine Mehrzahl von entlang der Längsrichtung (100) aufgereihten vierten Bauteilanlagen (37) aufweist, wobei auf jeder sich entlang der Querrichtung (102) erstreckenden vierten Bauteilanlage (37) jeweils ein Bauteil (3) mittels einer Aufnahmeeinheit (4) anordenbar ist und wobei die vierten Bauteilanlagen (37) entlang der Längsrichtung (100) bewegbar gelagert sind.
System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Längspresseinheit (29) wenigstens einen Presszylinder (33) aufweist, welcher zum Zusammendrücken der in Aufnahmeeinheiten (4) eingeklemmten Bauteile (3) entlang der Längsrichtung (100) vor- gesehen ist.
Verfahren zur Herstellung eines Moduls (2) aus einer Mehrzahl von plattenförmigen Bauteilen (3), wobei in einem ersten Verfahrensschritt eine Mehrzahl von Bauteilen (3) mittels Aufnahmeeinheiten (4) einer Querpresseinheit (5) entlang einer Längsrichtung (100) hintereinander positioniert und parallel zu einer zur Längsrichtung (100) senkrechten Querebene (101) verpresst werden und wobei in einem zweiten Verfahrensschritt die Mehrzahl von Bauteilen (3) mittels einer Längspresseinheit (29) entlang der Längsrichtung (100) verpresst werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei im ersten Verfahrensschritt jeweils ein Bauteil (3) von einer Aufnahmeeinheit (4) aufgenommen wird, wobei in einem ersten Teilschritt des erstes Verfahrensschrittes ein erstes und zweites Rahmenteil (6, 7) einer Rahmeneinheit der Aufnahmeeinheit (4) in einem geöffneten Zustand bereitgestellt wird, wobei in einem zweiten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes ein Bauteil (3) zwischen dem ersten und zweiten Rahmenteil (6, 7) angeordnet wird und wobei in einem dritten Teilschritt des ersten Verfahrensschrittes das erste und zweite Rahmenteil (6, 7) in einen geschlossenen Zustand überführt wird, in welchem das Bauteil (3) parallel zur Querebene (101) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei im dritten Teilschritt ein mit dem ersten und dem zweiten Rahmenteil (6, 7) zumindest mittelbar gekoppelter und an einem dritten Rahmenteil (8) drehbar angelenkter Kniehebel (13) verschwenkt wird und das erste und zweite Rahmenteil (6, 7) durch Verschwenken des Kniehebels (13) parallel zur Querebene (101) aufeinander zu bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei im dritten Teilschritt die Kniehebel (13) einer Mehrzahl von Aufnahmeeinheiten (4) mittels einer Betätigungsvorrichtung (23) gleichzeitig betätigt werden, wobei ein sich parallel zur Längsrichtung (100) erstreckender Betätigungsbalken (25) der Betätigungsvorrichtung (23) entlang einer zur Längsrichtung (100) senkrechten Querrichtung (102, bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei in einem auf den dritten Teil- schritt folgenden vierten Teilschritt jedes Bauteil (3) mittels der Aufnahmeeinheit (4) gegen eine vierte Bauteilanlage (37) der Längspresseinheit (29) gepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei im zweiten Verfahrensschritt die Bauteile (3) mittels eines Presszylinders (33) der Längspresseinheit (29) entlang der Längsrichtung (100) verpresst werden und in einem dritten Verfahrensschritt die verpressten Bauteile (3) mittels der Längspresseinheit (29) gemeinsam aus den Aufnahmeeinheiten (4) entnommen werden.