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WO2014202650A1 - Fertigungseinrichtung und fertigungsverfahren - Google Patents

Fertigungseinrichtung und fertigungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
WO2014202650A1
WO2014202650A1 PCT/EP2014/062798 EP2014062798W WO2014202650A1 WO 2014202650 A1 WO2014202650 A1 WO 2014202650A1 EP 2014062798 W EP2014062798 W EP 2014062798W WO 2014202650 A1 WO2014202650 A1 WO 2014202650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
workpiece carrier
manufacturing
layer
layer arrangement
production
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/062798
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Kiemstedt
Thomas Kugler
Jürgen LIEPERT
Erwin STROBL
Dirk Albrecht
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
Sitec Solar Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuka Systems Gmbh, Sitec Solar Gmbh filed Critical Kuka Systems Gmbh
Publication of WO2014202650A1 publication Critical patent/WO2014202650A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0007—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding involving treatment or provisions in order to avoid deformation or air inclusion, e.g. to improve surface quality
    • B32B37/003—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding involving treatment or provisions in order to avoid deformation or air inclusion, e.g. to improve surface quality to avoid air inclusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/10—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin
    • B32B17/10005—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of synthetic resin laminated safety glass or glazing
    • B32B17/10807—Making laminated safety glass or glazing; Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/0046—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by constructional aspects of the apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00—Electrical equipment
    • B32B2457/12—Photovoltaic modules

Definitions

  • the invention relates to a production device and a production method for a layer arrangement with a light-reactive element, in particular a multilayer solar module, with the features in the preamble of
  • Layer arrangement with at least one light-reactive element is known from WO 2011/151 430 A2. They have a laminator with a frame which has a support or a workpiece carrier for the layer arrangement to be constructed thereon. Furthermore, the
  • Relaxation device for a plate-shaped layer and a vacuum device on the support Relaxation device for a plate-shaped layer and a vacuum device on the support.
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • the claimed manufacturing technique i. the
  • the in the Manufacturing device on the workpiece carrier in parts or completely structured layer arrangement can be thermally treated and completed in a downstream curing device. To a manufacturing device more curing devices can be connected.
  • the manufacturing device and the curing device (s) may be part of a manufacturing plant.
  • the frame of the laminator can have a stationary carrier receptacle, on which the mobile workpiece carrier can be received in the process position, precisely positioned and, if necessary, fixed.
  • the entire layer formation process can be carried out in the process position on the stationary workpiece carrier. This allows the process and
  • the claimed conveyor allows a transport of empty and loaded workpiece carriers in and out of the manufacturing facility.
  • a movement device By means of a movement device, the mobile workpiece carrier between a
  • Workpiece carrier different layers, in particular altitudes, where it is raised and lowered accordingly.
  • the mobile workpiece carrier can be one or more
  • integrated vacuum channels for sucking parts of the layer arrangement in particular the one or more light-reactive elements and optionally one on it
  • the vacuum channels can be switched in a network with one or more, possibly separate vacuum circuits, which is an optimal adaptation to the respective
  • the vacuum can also during transport of the workpiece carrier and the
  • the workpiece carrier can be multifunctional and can also be used for sucking and fixing a plate-shaped layer by means of a marginal seal. This is advantageous if one is made up of several
  • Layers formed base module turned and then can be fixed again for the further layer structure on the other side of the module on the workpiece carrier.
  • the workpiece carrier may further include one or more
  • the workpiece carrier can be changed to simple and simple by changing the modular inserts
  • the cross connectors can be connected to the
  • Inserts can also be held by suction pressure.
  • the peripheral seal and the interchangeable inserts have an independent inventive meaning and can also in a manufacturing device according to the preamble of claim 1 with a stationary workpiece carrier or a table-like support, for example according to WO 2011/151 430 A2.
  • the mobile workpiece carrier can also have a releasable clamping device with which the layer arrangement can be fixed on the workpiece carrier, if necessary, in particular during transport and further processing.
  • the clamping device is self-holding and can be used for the film formation process at the
  • Production device in particular on the laminator, open or release by means of a local release device. This can happen temporarily.
  • the invention further provides for the buckling and
  • the infeed and the contact pressure can be adjusted and optimized as required.
  • the adjusting device is equipped for control purposes with a corresponding sensor, the
  • the workpiece carrier in particular its surface facing the layer arrangement, scans as a reference object.
  • any position inaccuracies of the mobile workpiece carrier can be compensated and, on the other hand, predetermined setpoint values for the thickness of the layer arrangement can be maintained.
  • Controlled or controllable adjusting device for the pressure roller also has independent inventive significance and can also be used in a production device according to the preamble of claim 1 with a curvature and relaxation device according to the prior art, in particular according to WO 2011/151 430 A2,
  • the manufacturing device may further comprise a mobile and relative to the workpiece carrier and the layer arrangement movable heating device. This can be for local heating of the layer arrangement at
  • Heating device as above the layer arrangement floating and preferably formed with the pressure roller motion-coupled radiation heating.
  • the light-reactive elements are successively placed on the workpiece carrier in the process position
  • the base module formed can then be turned on the workpiece carrier, wherein then applied a further compound compound and a cover layer on the other side of the light-reactive elements, pressed and thereby thermally solidified.
  • the workpiece carrier can then be transported with a conveyor to a curing station, wherein the layer arrangement is fixed with a clamping device and possibly with suction on the workpiece carrier.
  • Figures 1 and 2 a manufacturing facility in
  • Figures 3 and 4 a conveyor for a mobile
  • FIGS. 5 and 6 a releasable clamping device arranged on the workpiece carrier and entrained in different operating positions
  • Figures 7 and 8 a workpiece carrier with changeable
  • FIG. 9 is an enlarged and broken view of a detail X of FIG. 8;
  • Figures 10 and 11 a workpiece carrier with a
  • Figure 12 a mobile workpiece carrier with integrated
  • Figure 13 an enlarged view of a detail XIII of Figure 12 and Figures 14 and 15: a layer arrangement in plan view and in longitudinal section.
  • the invention relates to a manufacturing device (2) and a manufacturing method for a multilayer
  • Layer arrangement (1) The invention further relates to a production plant (3) which has a production facility (2) and one or more further stations.
  • Figures 14 and 15 show, in a schematic example, a multi-layered layer arrangement (1), here as
  • Solar module is formed. It has a plurality of light-active elements (14) in the form of solar cells, which have a mutual distance (20) and in one
  • the solar cells (14) may be electrically conductive with each other to form each of a string (18) with lines (21)
  • the matrix (19) consists of several juxtaposed strings (18).
  • the lines (21) can be connected at the ends in any suitable manner by electrical cross connector (22) and
  • FIG. 15 shows by way of example a layer structure in FIG
  • the solar module (1) consists e.g. out of five
  • a first outer layer (13) is formed by a plate-shaped and translucent support, e.g. a glass or plastic material. This is a layer (15) from a
  • Bonding mass e.g. a liquid or pasty one
  • connection layer (15) the solar cells (14) are embedded bubble-free.
  • Cover layer (16) rests, which may be formed plate-like or foil-like and the e.g. from one
  • the connecting layers or connecting masses (15, 17) may consist of the same material, in particular of a silicone material. They can be applied in liquid or pasty form, while expelling from
  • One or more interconnect layers (15, 17) may be otherwise deposited, e.g. as adhesive films or the like. be educated. Furthermore, the number, formation and order of the layers may vary.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a production device (2) for a layer arrangement (1).
  • the production device (2) has a laminator (4) for forming a layer arrangement (1) on a mobile workpiece carrier (6).
  • a conveyor (7) is present for the transport of one or more workpiece carriers (6) .
  • the laminator (4) has a stationary frame (8) with a carrier receptacle (39) for the workpiece carrier (6). Furthermore, the laminator (4) has a vaulting and
  • Applicator device (10) for a connecting compound (15, 17) and a heating device (11) and a vacuum device (12) may be present.
  • the production device (2) can be surrounded by a housing (53), which has one or more locks for the passage of the workpiece carrier (6).
  • Manufacturing facility (2) can be part of a
  • Stations e.g. a curing station, a trim and assembly station or the like. having.
  • the workpiece carrier (6) shown in Figure 7 to 13 is plate-like and consists of a suitable material, preferably metal, in particular a
  • the workpiece carrier (6) has a
  • the body (23) has one or more integrated
  • Vacuum channels (24), which with several at the
  • suction openings (25) are connected.
  • the suction openings (25) serve to hold the applied light-active elements (14) and can
  • the one or more vacuum channels may form a conduit network having one or more separately controllable ones
  • the vacuum channels (24) and the vacuum circuits are connected to one or more ports (26) on the body (23), e.g. connected to a cabinet side wall, to which an external vacuum supply (42) can detachably dock with suitable coupling elements.
  • the vacuum channels (24) and the vacuum circuits are connected to one or more ports (26) on the body (23), e.g. connected to a cabinet side wall, to which an external vacuum supply (42) can detachably dock with suitable coupling elements.
  • Vacuum supply (42) is e.g. on the laminator (4),
  • the mobile workpiece carrier (6) can also have a
  • the closure (27) may e.g. as spring-loaded
  • the closure (27) can be arranged on a connection (26).
  • the latter can also be a
  • the workpiece carrier (6) on the receiving surface (29) can illustrate a seal (28), e.g. an elastomeric sealing cord, e.g.
  • the support surface (29) may optionally groove-like depressions for receiving the lines (21) of the light-active
  • the workpiece carrier (6) can have one or more replaceable inserts (30).
  • the modular inserts (30) may be one or more
  • the receiving means (31) may be adapted to a particular cross-connector arrangement, which may vary depending on the type of layer arrangement (1). During a type change, the insert or inserts (30) are exchanged. If other electrical Line connections or connections can be used, a accordingly differently trained and am
  • Workpiece carrier (6) arranged insert (30) can be used.
  • a replaceable insert (30) can have an integrated vacuum channel (24) with a suction opening (25) opening on the receiving means (31) or on the groove bottom. At the suction opening (25) or on the groove (31) and a seal (28) may be arranged.
  • the one or more vacuum channels (24) may be suitably connected to the other vacuum channels (24) in the body (23). Alternatively, you can have your own port for docking to an external port
  • Figures 5 and 6 show a mobile workpiece carrier (6), which is equipped with a clamping device (33) and this also carries during transport.
  • Clamping device (33) serves to tension and fix the layer arrangement (1) as needed on the workpiece carrier (6).
  • Clamping device (33) are opened and released.
  • the tensioning device (33) consists e.g. from a
  • Hold-down device (34) which is bar-shaped and overlaps the layer arrangement (1) or the body (23) and which in clamping position from above on the layer arrangement (1), in particular on an upper plate-shaped Carrier layer (13) presses.
  • the hold-down device (34) is suitably guided on the edge in a suitable manner, for example by means of upright bolts, and can be acted on by a tensioning element (36), for example a spring arranged on the respective bolt.
  • the tensioning device (33) may further comprise an adjustment means (35), eg a set screw,
  • Downholder (34) relative to the workpiece carrier (6) and its bearing surface (29) can be adjusted and adjusted.
  • the release device (43) may e.g. of lifting means
  • lifting cylinders are formed, which attack on the hold-down (34) and this lift to release the clamping engagement of the layer assembly (1).
  • the input mentioned conveyor (7) is used to transport one or more workpiece carriers (6) in and out of the manufacturing facility (2), possibly with passage through said lock on the housing (53).
  • Conveyor (7) is e.g. designed as a belt conveyor (37). It may comprise a movement device (38), with which the workpiece carrier (6) between a. raised transport position and a lowered process position on the laminator (4) can be moved.
  • the moving means (38) may be e.g. as controllable
  • the frame (8) has according to Figures 1 and 2, a stationary support receptacle (39) for the defined recording and
  • the stationary support receptacle (39) has a defined receiving surface (40) and a positioning and fixing device (41) for the exact
  • the receiving surface (40) may be continuous or preferred be interrupted.
  • Figures 1 and 2 show the
  • the movement device (38) raises and lowers the belt conveyor (37) together with the workpiece carrier (6).
  • the movement device (38) raises and lowers the belt conveyor (37) together with the workpiece carrier (6).
  • the movement device (38) may have other or additional
  • Perform movements for the displacement of the workpiece carrier (6) between the transport and the process position e.g. a pivoting movement, a lift-off movement or the like ..
  • Manufacturing device (2) is shown schematically in Figures 1 and 2. It has a pressure roller (44) which is connected to a transport means (45), e.g. a carriage, along the workpiece carrier (6) can be moved in its process position.
  • the means of transport (45) has a suitable controllable drive for this purpose.
  • the pressure roller (44) may also have a controllable rotary drive, which is optionally matched with the carriage drive.
  • the pressure roller (44) can be provided with an adjusting device (46), with which they in the normal direction to
  • Receiving surface (29) of the workpiece carrier and the layer assembly (1) constructed there can be controlled and possibly also adjustable adjustable.
  • the adjusting device (46) can in particular the roller height relative to
  • the adjusting device (46) has a sensor (47), which detects the workpiece carrier (6) as a reference for the controlled or controlled roller delivery and
  • the sensor system (47) can be designed in any suitable manner for this purpose, e.g. as the sensing roller shown on the surface of the
  • the sensor (47) can alternatively operate without contact.
  • the manufacturing device (2) can the mobile mentioned above and relative to the workpiece carrier (6) and the
  • Layer arrangement (1) have movable heating device (11). This can move with the
  • Transport means (45) of the pressure roller (44) are arranged or connected to this via a tow bar or the like.
  • the heating device (11) serves for local heating of the layer arrangement (1). It is suspended above the layer arrangement (1) and overlaps it.
  • the heating device (11) can in
  • the layer arrangement (1) in particular as an infrared radiator.
  • the feed device (5) mentioned at the beginning can be designed as a multiaxially movable, controllable handling device.
  • it is designed as a multi-axis industrial robot (51), in particular as a jointed-arm robot, and carries on the output member a gripping tool (52).
  • the robot (51) is schematic
  • plate-like layer (13) has a height-adjustable
  • the height-adjustable holding device (48) and the positioning means (32) can be arranged on the workpiece carrier (6) and / or on the frame (8) of the laminator (4).
  • Relaxation device (9) can also have a
  • Layer holder (49), e.g. a height-adjustable
  • the height-adjustable holding device (48) can be designed in different ways, e.g. as a controlled extendable plunger or as
  • a workpiece carrier (6) is retracted and brought into the process or working position on the support receptacle (39) and positioned and fixed there. Subsequently, the light-reactive
  • Elements (14) individually, in the form of strings (18) or as a complete matrix (19) placed on the support surface (29) and held with suction pressure.
  • the support can be manually or by means of the feeder (5) automatically
  • the cross connector (22) can already
  • the layer holder (49) is lowered and places the associated layer end on the
  • the plate-like layer (13) thus receives a concave curvature, which is then relaxed, the layer (13) on the
  • Joint compound (15) is expressed and rolled.
  • the pressure roller (44) advances according to FIG. 2, wherein it is delivered controlled or regulated in height.
  • the rolling engagement begins at the already deposited layer end, the layer holder (49) is removed and the opposite first
  • Vacuum device (12) is connected in the relaxation and also sucks the gases located in the process area, in particular air inclusions from.
  • (15) may be translucent and in particular transparent in this embodiment.
  • the cover layer (16) is applied.
  • the cover layer (16) e.g. one of the pressure roller (44) associated layer feed (50), in particular
  • Folienzutung wherein the pressure roller (44) has an integrated suction device for peripherally holding the supplied from a winding supply cover layer or film (16).
  • the cover layer (16) can also be applied in a rolling process.
  • the cover layer (16) can consist of a less biegeeastischen plate body and with the above-described buckling and relaxation process
  • connection layer (17) can also be heated with the entrained heating device (11) and thermally preconsolidated.
  • the clamping devices (33) arranged on both layer edges fall in again and fix the layer arrangement (1) on the workpiece carrier (6).
  • the conveyor (7) resumes the released workpiece carrier (6) and transports it out of the production device (2). He can then while maintaining the span intervention and possibly also the suction effect are transported to a curing station, in which the connecting layers (15,17) in a suitable manner by light, radiation,
  • Heat supply or the like be cured. In possibly
  • Layer arrangement (1) may vary. Further are
  • the edge-side seal (28), the one or more replaceable inserts (30), the adjusting device (46) for the pressure roller (44) and the movable and locally acting heater (11) can also in a manufacturing device (2) according to the preamble of claim 1 and with a stationary and eg trained as a table-shaped pad

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung und ein Fertigungsverfahren für mehrlagige Schichtanordnungen (1) mit mindestens einem lichtreaktiven Element (14), wobei die Fertigungseinrichtung (2) einen Laminator (4) mit einem Gestell (8), einem mobilen Werkstückträger (6), einer Vakuumeinrichtung (12) und einer Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) für eine plattenförmige Schicht (13) aufweist. Das Gestell (8) weist eine stationäre Trägeraufnahme (39) für die definierte Aufnahme des mobilen Werkstückträgers (6) in einer Prozessstellung am Laminator (4) auf.

Description

BESCHREIBUNG
Fertigungseinrichtung und Fertigungsverfahren
Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung und ein Fertigungsverfahren für eine Schichtanordnung mit einem lichtreaktiven Element, insbesondere ein mehrschichtiges Solarmodul, mit den Merkmalen im Oberbegriff des
Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs.
Eine solche Fertigungseinrichtung für eine
Schichtanordnung mit mindestens einem lichtreaktiven Element ist aus der WO 2011/151 430 A2 bekannt. Sie weisen einen Laminator mit einem Gestell auf, das eine Auflage bzw. einen Werkstückträger für die darauf aufzubauende Schichtanordnung aufweist. Ferner weist die
Fertigungseinrichtung eine Wölbungs- und
Relaxationseinrichtung für eine plattenförmige Schicht und eine Vakuumeinrichtung an der Auflage auf.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorbekannte Fertigungstechnik weiter zu verbessern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch.
Die beanspruchte Fertigungstechnik, d.h. die
Fertigungseinrichtung und das Fertigungsverfahren, haben prozesstechnische Vorteile. Die Prozesszeit und die
Auslastung der Fertigungseinrichtung sowie die
Fertigungsqualität können verbessert werden. Außerdem ergeben sich wirtschaftliche Vorteile.
Der Einsatz eines mobilen Werkstückträgers erlaubt es, den Schichtbildungsprozess und den in der Regel länger
dauernden Aushärteprozess der Schichtanordnung räumlich und zeitlich voneinander zu trennen. Die in der Fertigungseinrichtung auf dem Werkstückträger in Teilen oder vollständig aufgebaute Schichtanordnung kann in einer nachgeschalteten Aushärteeinrichtung thermisch behandelt und fertig gestellt werden. An eine Fertigungseinrichtung können mehrere Aushärteeinrichtungen angeschlossen sein.
Die Fertigungseinrichtung und die Aushärteeinrichtung (en) können Bestandteil einer Fertigungsanlage sein.
Für den Schichtbildungsprozess kann der mobile
Werkstückträger in der Fertigungseinrichtung eine
definierte Prozessstellung einnehmen. Das Gestell des Laminators kann hierfür eine stationäre Trägeraufnahme besitzen, an welcher der mobile Werkstückträger in der Prozessstellung aufgenommen, exakt positioniert und ggf. fixiert werden kann. Der gesamte Schichtbildungsprozess kann in der Prozessstellung am ruhenden Werkstückträger durchgeführt werden. Hierdurch kann die Prozess- und
Fertigungsqualität trotz Mobilität gesichert und auch noch gesteigert werden.
Die beanspruchte Fördereinrichtung erlaubt einen Transport von leeren und beladenen Werkstückträgern in und aus der Fertigungseinrichtung. Mittels einer Bewegungseinrichtung kann der mobile Werkstückträger zwischen einer
TransportStellung und der definierten, ruhenden
Prozessstellung hin und her bewegt werden. In der
TransportStellung und der Prozessstellung nimmt der
Werkstückträger unterschiedliche Lagen, insbesondere Höhenlagen ein, wobei er entsprechend angehoben und abgesenkt wird.
Der mobile Werkstückträger kann eine oder mehrere
integrierte Vakuumkanäle zum Ansaugen von Teilen der Schichtanordnung, insbesondere den ein oder mehreren lichtreaktiven Elementen und ggf. einer darauf
aufgetragenen flüssigen oder pastösen Verbindungsmasse dienen. Hierdurch kann eine blasen- und luftfreie Einkapselung der lichtaktiven Elemente erreicht werden. Die Vakuumkanäle können dabei in einem Netzwerk mit einem oder mehreren, ggf. getrennten Vakuumkreisen, geschaltet werden, was eine optimale Adaption an die jeweiligen
Werkstückerfordernisse erlaubt. Das Vakuum kann außerdem während des Transports des Werkstückträgers und der
Schichtanordnung mittels eines selbsthaltenden
Verschlusses aufrecht erhalten bleiben. Dies sichert die Lage der Schichtanordnung auch während des Transports und bei der anschließenden Weiterbearbeitung, insbesondere der Aushärtung der Verbindungsmasse (n) . Der mit Saugöffnungen und Vakuumkanälen versehene Werkstückträger kann in der Prozessstellung an eine externe Vakuumversorgung angedockt werden .
Der Werkstückträger kann multifunktonal ausgebildet sein und mittels einer randseitigen Dichtung auch zum Ansaugen und Fixieren einer plattenförmigen Schicht benutzt werden. Dies ist vorteilhaft, wenn ein zunächst aus mehreren
Schichten gebildetes Basismodul gewendet und dann wieder für den weiteren Schichtaufbau an der anderen Modulseite auf den Werkstückträger fixiert werden kann.
Der Werkstückträger kann ferner einen oder mehrere
wechselbare Einsätze mit Aufnahmemitteln für elektrische Querverbinder der Schichtanordnung, insbesondere eines Solarmoduls aufweisen. Der Werkstückträger kann durch Wechseln der modularen Einsätze auf einfache und
kostengünstige Weise an verschiedene Typen von
Schichtanordnungen, insbesondere von Solarmodulen,
angepasst werden. Die Querverbinder können an den
Einsätzen auch durch Saugdruck festgehalten werden. Die umlaufende Dichtung und die wechselbaren Einsätze haben eine eigenständige erfinderische Bedeutung und können auch bei einer Fertigungseinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem stationären Werkstückträger oder einer tischartigen Auflage, z.B. entsprechend der WO 2011/151 430 A2, eingesetzt werden.
Der mobile Werkstückträger kann außerdem eine lösbare Spanneinrichtung aufweisen, mit der die Schichtanordnung bedarfsweise, insbesondere während des Transports und der weiteren Bearbeitung, auf dem Werkstückträger fixiert werden kann. Die Spanneinrichtung ist selbsthaltend und lässt sich für den Schichtbildungsprozess an der
Fertigungseinrichtung, insbesondere am Laminator, mittels einer dortigen Löseeinrichtung öffnen bzw. lösen. Dies kann zeitweise geschehen.
Die Erfindung sieht ferner für die Wölbungs- und
Relaxationseinrichtung eine in Normalenrichtung,
insbesondere in der Höhe, zur obersten Schicht der
Schichtanordnung gesteuert und ggf. geregelt zustellbare Andrückwalze vor. Hierüber kann die Zustellung und der Anpressdruck bedarfsweise eingestellt und optimiert werden. Die Stelleinrichtung ist zu Regelungszwecken mit einer entsprechenden Sensorik ausgestattet, die
vorteilhafterweise den Werkstückträger, insbesondere dessen der Schichtanordnung zugewandten Oberfläche, als Bezugsobjekt abtastet. Hierdurch können einerseits etwaige Positionsungenauigkeiten des mobilen Werkstückträgers kompensiert und andererseits vorgegebene Sollwerte für die Dicke der Schichtanordnung eingehalten werden. Die
gesteuerte oder regelbare ZuStelleinrichtung für die Andrückwalze hat ebenfalls eigenständige erfinderische Bedeutung und kann auch bei einer Fertigungseinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 mit einer Wölbungs- und Relaxationseinrichtung nach dem Stand der Technik, insbesondere gemäß der WO 2011/151 430 A2,
vorteilhafterweise eingesetzt werden. Die Fertigungseinrichtung kann ferner eine mobile und relativ zum Werkstückträger und zur Schichtanordnung bewegliche Heizeinrichtung aufweisen. Diese kann zur lokalen Erwärmung der Schichtanordnung beim
Schichtbildungsprozess dienen, was einerseits die
Effizienz und Gleichmäßigkeit einer ersten thermischen Fixierung der Verbindungsmasse (n) verbessert und
andererseits die Wärmeverluste minimiert. Letzteres ist besonders von Vorteil, wenn der Werkstückträger zur
Optimierung der Formgebung und Maßhaltigkeit aus Metall besteht und eine entsprechende Wärmeleitfähigkeit hat. In einer besonders günstigen Ausführungsform ist die
Heizeinrichtung als über der Schichtanordnung schwebende und vorzugsweise mit der Andruckwalze bewegungstechnisch gekoppelte Strahlenheizung ausgebildet. Diese
Ausgestaltung der Heizeinrichtung hat ebenfalls
eigenständige erfinderische Bedeutung und kann mit Erfolg auch bei einer Fertigungseinrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem stationären Werkstückträger, z.B. entsprechend der WO 2011/151 430 A2, eingesetzt werden.
In einer bevorzugten Ausführung des Fertigungsverfahrens werden auf dem Werkstückträger in der Prozessstellung nacheinander die lichtreaktiven Elemente, eine
Verbindungsmasse und eine zunächst gebogene und dann relaxierte plattenartige Schicht aufgebracht, verpresst und dabei thermisch verfestigt, wobei ein Basismodul gebildet wird. Das gebildete Basismodul kann dann auf dem Werkstückträger gewendet werden, wobei anschließend eine weitere Verbindungsmasse sowie eine Deckschicht auf die andere Seite der lichtreaktiven Elemente aufgebracht, verpresst und dabei thermisch verfestigt werden.
Der Werkstückträger kann dann mit einer Fördereinrichtung zu einer Aushärtestation transportiert werden, wobei die Schichtanordnung mit einer Spanneinrichtung und ggf. mit Saugwirkung am Werkstückträger fixiert wird.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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1 *
Figur 1 und 2: eine Fertigungseinrichtung in
verschiedenen Phasen des
Schichtbildungsprozesses in schematischer Seitenansicht ,
Figur 3 und 4: eine Fördereinrichtung für einen mobilen
Werkstückträger mit einer Hubeinrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen,
Figur 5 und 6 : eine am Werkstückträger angeordnete und mitgeführte lösbare Spanneinrichtung in verschiedenen Betriebsstellungen,
Figur 7 und 8 : einen Werkstückträger mit wechselbaren
Einsätzen für Querbändchen in
verschiedenen Ausführungsformen,
Figur 9: eine vergrößerte und abgebrochene Darstellung eines Details X von Figur 8,
Figur 10 und 11: einen Werkstückträger mit einer
aufgelegten Schichtanordnung und einer umlaufenden Dichtung in Draufsicht und geklappter Seitenansicht,
Figur 12: einen mobilen Werkstückträger mit integriertem
Vakuumkanälen und einem Anschluss für eine andockbare Vakuumversorgung,
Figur 13 : eine vergrößerte Darstellung eines Details XIII von Figur 12 und Figur 14 und 15: eine Schichtanordnung in Draufsicht und im Längsschnitt.
Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung (2) und ein Fertigungsverfahren für eine mehrlagige
Schichtanordnung (1). Die Erfindung betrifft ferner eine Fertigungsanlage (3), die eine Fertigungseinrichtung (2) und ein oder mehrere weitere Stationen aufweist. Figur 14 und 15 zeigen in einem schematischen Beispiel eine mehrlagige Schichtanordnung (1), die hier als
Solarmodul ausgebildet ist. Sie weist mehrere lichtaktive Elemente (14) in Form von Solarzellen auf, die einen gegenseitigen Abstand (20) aufweisen und in einer
gleichmäßigen Matrix (19) angeordnet sind. Die Solarzellen (14) können untereinander unter Bildung von jeweils einem String (18) mit Leitungen (21) elektrisch leitend
verbunden sein. Die Matrix (19) besteht aus mehreren nebeneinander angeordneten Strings (18). Die Leitungen (21) können an den Enden in beliebig geeigneter Weise durch elektrische Querverbinder (22) verbunden und
verschaltet sein.
Figur 15 zeigt beispielhaft einen Schichtenaufbau im
Längsschnitt. Das Solarmodul (1) besteht z.B. aus fünf
Schichten (13,14,15,16,17). Eine erste äußere Schicht (13) wird von einem plattenförmigen und lichtdurchlässigen Träger, z.B. einer Glas- oder KunstStoffplatte gebildet. Hierauf befindet sich eine Schicht (15) aus einer
Verbindungsmasse, z.B. einer flüssigen oder pastösen
Siliconmasse. In die Verbindungsschicht (15) sind die Solarzellen (14) blasenfrei eingebettet. Auf den
Solarzellen (14) befindet sich eine weitere
Verbindungsschicht (17), auf der außenseitig eine
Deckschicht (16) aufliegt, die platten- oder folienartig ausgebildet sein kann und die z.B. aus einer
lichtundurchlässigen Rückenfolie aus Kunststoff besteht. Die Verbindungsschichten bzw. Verbindungsmassen (15,17) können aus dem gleichen Material, insbesondere aus einem Siliconmaterial, bestehen. Sie können in flüssiger oder pastöser Form aufgetragen, unter Austreiben von
Lufteinschlüssen gleichmäßig verteilt und nach Bildung des gezeigten Schichtaufbaus unter Wärmezufuhr ausgehärtet werden, wobei sie eine Klebewirkung entfalten.
In Abwandlung der gezeigten Ausführungsform können die ein oder mehreren lichtreaktiven Elemente (14) aus anderen lichtabsorbierenden Elementen oder auch aus
lichtemittierenden Elementen, z.B. LEDs, bestehen. Eine oder mehrere Verbindungsschichten (15,17) können in anderer Weise, z.B. als Klebefolien oder dgl . ausgebildet sein. Ferner kann die Zahl, Ausbildung und Reihenfolge der Schichten variieren.
Figur 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine Fertigungseinrichtung (2) für eine Schichtanordnung (1). Die Fertigungseinrichtung (2) weist einen Laminator (4) zur Bildung einer Schichtanordnung (1) auf einem mobilen Werkstücksträger (6) auf. Für den Transport von einem oder mehreren Werkstückträgern (6) ist eine Fördereinrichtung (7) vorhanden.
Ferner kann die Fertigungseinrichtung (2) eine
Zuführeinrichtung (5) für eine oder mehrere Schichten, insbesondere für den plattenartigen Träger (13) und ggf. auch für die ein oder mehreren lichtreaktiven Elemente (14) aufweisen. Alternativ ist eine manuelle Zuführung möglich .
Der Laminator (4) weist ein stationäres Gestell (8) mit einer Trägeraufnahme (39) für den Werkstückträger (6) auf. Ferner weist der Laminator (4) eine Wölbungs- und
Relaxationseinrichtung (9) für die in Figur 1 gezeigte plattenförmige Schicht (13) auf. Außerdem kann eine Auftragvorrichtung (10) für eine Verbindungsmasse (15,17) und eine Heizeinrichtung (11) sowie eine Vakuumeinrichtung (12) vorhanden sein. Die Fertigungseinrichtung (2) kann von einem Gehäuse (53) umgeben sein, welches eine oder mehrere Schleusen für den Durchläse des Werkstückträgers (6) aufweist. Die
Fertigungseinrichtung (2) kann Bestandteil einer
Fertigungsanlage sein, die eine oder mehrere weitere
Stationen, z.B. eine Aushärtestation, eine Trimm- und Montagestation oder dgl . aufweist.
Der in Figur 7 bis 13 dargestellte Werkstückträger (6) ist plattenartig ausgebildet und besteht aus einem geeigneten Material, vorzugsweise Metall, insbesondere einem
Leichtmetall. Der Werkstückträger (6) hat einen
plattenartigen Korpus (23) mit einer oben liegenden
Auflagefläche (29), auf der die Schichtanordnung (1) in der nachfolgend beschriebenen Weise aufgebaut wird.
Der Korpus (23) weist einen oder mehrere integrierte
Vakuumkanäle (24) auf, die mit mehreren an der
Auflagefläche (29) mündenden Saugöffnungen (25) verbunden sind. Die Saugöffnungen (25) dienen zum Festhalten der aufgelegten lichtaktiven Elemente (14) und können
entsprechend verteilt und angeordnet sein. Die ein oder mehreren Vakuumkanäle können ein Leitungsnetzwerk bilden, das einen oder mehrere ggf. getrennt steuerbare
Vakuumkreise aufweist. Die Vakuumkanäle (24) bzw. die Vakuumkreise sind mit einem oder mehreren Anschlüssen (26) am Korpus (23), z.B. an einer Korpusseitenwand, verbunden, an denen eine externe Vakuumversorgung (42) mit geeigneten Kupplungselementen lösbar andocken kann. Die
Vakuumversorgung (42) ist z.B. am Laminator (4),
insbesondere an dessen Gestell (8), angeordnet. Der mobile Werkstückträger (6) kann außerdem einen
selbsthaltenden Verschluss (27) aufweisen, der für die Aufrechterhaltung des Vakuums bei abgekuppelter
Vakuumversorgung, insbesondere beim Trägertransport sorgt. Der Verschluss (27) kann z.B. als federbelastetes
Rückschlagventil ausgebildet sein, welches beim Anschluss der Vakuumversorgung (42) und bei Anlage von Unterdruck geöffnet wird. Der Verschluss (27) kann an einem Anschluss (26) angeordnet sein. Letzterer kann außerdem eine
Dichtung für das besagte Kupplungselement der
Vakuumversorgung (42) aufweisen.
Wie Figur 10 und 11 verdeutlichen kann der Werkstückträger (6) an der Aufnahmefläche (29) eine Dichtung (28), z.B. eine elastomere Dichtschnur, aufweisen, die z.B.
randseitig und umlaufend angeordnet ist. Sie umgibt den Saugbereich mit den Saugöffnungen (25) und kann in der in Figur 11 gezeigten Weise eine aufliegende und den
Saugbereich übergreifende plattenartige Schicht (13), insbesondere den besagten Träger, ansaugen und festhalten.
Die Auflagefläche (29) kann ggf. rillenartige Vertiefungen für die Aufnahme der Leitungen (21) der lichtaktiven
Elemente (14) aufweisen.
Wie Figur 7 bis 9 verdeutlichen, kann der Werkstückträger (6) einen oder mehrere wechselbare Einsätze (30)
aufweisen, die an geeigneter Stelle, bevorzugt an
gegenüberliegenden Schmalseiten, angeordnet sind. Die modularen Einsätze (30) können ein oder mehrere
Aufnahmemittel (31), z.B. eine oder mehrere Nuten, für die Aufnahme von jeweils einem Querverbinder (22) der
Schichtanordnung (1) aufweisen. Die Aufnahmemittel (31) können an eine spezielle Querverbinderanordnung adaptiert sein, die je nach Typ der Schichtanordnung (1) variieren kann. Bei einem Typwechsel werden der oder die Einsätze (30) ausgetauscht. Falls andere elektrische Leitungsverbindungen oder Anschlüsse verwendet werden, kann ein entsprechend anders ausgebildeter und am
Werkstückträger (6) angeordneter Einsatz (30) benutzt werden .
Wie insbesondere das Detail von Figur 9 zeigt, kann ein wechselbarer Einsatz (30) einen integrierten Vakuumkanal (24) mit einer am Aufnahmemittel (31) bzw. am Nutenboden mündenden Saugöffnung (25) aufweisen. An der Saugöffnung (25) oder an der Nut (31) kann auch eine Dichtung (28) angeordnet sein. Der oder die Vakuumkanäle (24) können in geeigneter Weise mit den anderen Vakuumkanälen (24) im Korpus (23) verbunden sein. Sie können alternativ einen eigenen Anschluss zum Andocken an eine externe
Vakuumversorgung (42) aufweisen. In der Variante von Figur 7 sind Aufnahmemittel (31) ohne Vakuumkanäle (24) und Saugöffnungen (25) dargestellt. Die eingangs genannte Vakuumeinrichtung (12) wird von der externen
Vakuumversorgung und den am mobilen Werkstückträger (6) angeordneten Vakuumkanälen (24) nebst Saugöffnungen (25) und Anschlüssen (26) gebildet.
Figur 5 und 6 zeigen einen mobilen Werkstückträger (6), der mit einer Spanneinrichtung (33) ausgerüstet ist und diese auch während des Transports mitführt. Die
Spanneinrichtung (33) dient dazu, die Schichtanordnung (1) bedarfsweise auf dem Werkstückträger (6) zu spannen und zu fixieren. Mittels einer geeigneten und vorzugsweise am Laminator (4), insbesondere an dessen Gestell (8)
angeordneten Löseeinrichtung (43) kann die
Spanneinrichtung (33) geöffnet und gelöst werden.
Die Spanneinrichtung (33) besteht z.B. aus einem
Niederhalter (34), der balkenförmig ausgebildet ist und die Schichtanordnung (1) bzw. den Korpus (23) übergreift und der in Spannstellung von oben auf die Schichtanordnung (1), insbesondere auf eine oben liegende plattenförmige Trägerschicht (13) drückt. Der Niederhalter (34) ist randseitig in geeigneter Weise, z.B. über aufrechte Bolzen höhenverstellbar geführt und kann von einem Spannelement (36), z.B. einer am jeweiligen Bolzen angeordneten Feder, beaufschlagt werden. Die Spanneinrichtung (33) kann ferner ein Einstellmittel (35), z.B. eine Stellschraube,
aufweisen, mit der bedarfsweise die Höhenlage des
Niederhalters (34) gegenüber dem Werkstückträger (6) und dessen Auflagefläche (29) eingestellt und verstellt werden kann.
Die Löseeinrichtung (43) kann z.B. von Hubmittel,
insbesondere Hubzylindern, gebildet werden, die den am Niederhalter (34) angreifen und diesen zum Lösen des Spanneingriffs von der Schichtanordnung (1) abheben.
Die Eingangs erwähnte Fördereinrichtung (7) dient zum Transport von ein oder mehreren Werkstückträgern (6) in und aus der Fertigungseinrichtung (2), ggf. mit Durchtritt durch die erwähnte Schleuse am Gehäuse (53) . Die
Fördereinrichtung (7) ist z.B. als Bandförderer (37) ausgebildet. Sie kann eine Bewegungseinrichtung (38) aufweisen, mit der der Werkstückträger (6) zwischen einer z.B. erhabenen Transport Stellung und einer abgesenkten Prozessstellung am Laminator (4) bewegt werden kann. Die Bewegungseinrichtung (38) kann z.B. als steuerbare
Hubeinrichtung mit Hubzylindern oder dgl . ausgebildet sein . Das Gestell (8) weist gemäß Figur 1 und 2 eine stationäre Trägeraufnahme (39) für die definierte Aufnahme und
Positionierung des Werkstückträgers (6) in der
Prozessstellung auf. Die stationäre Trägeraufnahme (39) besitzt eine definierte Aufnahmefläche (40) und eine Positionier- und Fixiereinrichtung (41) für die exakte
Aufnahme des Werkstückträgers (6) in der Prozessstellung. Die Aufnahmefläche (40) kann durchgehend oder bevorzugt unterbrochen sein. Figur 1 und 2 zeigen die
Prozessstellung. Die abgesenkte Fördereinrichtung (7) wird dabei vom Werkstückträger (6) gelöst und in geeigneter Weise temporär im Gestell (8) untergebracht.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen hebt und senkt die Bewegungseinrichtung (38) den Bandförderer (37) mitsamt des Werkstückträgers (6) . Alternativ kann die
Bewegungseinrichtung (38) direkt am Werkstückträger (6) angreifen und diesen heben und senken sowie ggf. vom
Bandförderer (37) trennen. In weiterer Abwandlung kann die Bewegungseinrichtung (38) andere oder zusätzliche
Bewegungen für die Verlagerung des Werkstückträgers (6) zwischen der Transport-und der Prozessstellung ausführen, z.B. eine Schwenkbewegung, eine Überhebebewegung oder dgl ..
Die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) der
Fertigungseinrichtung (2) ist in Figur 1 und 2 schematisch dargestellt. Sie weist eine Andrückwalze (44) auf, die mit einem Transportmittel (45), z.B. einem Schlitten, entlang des Werkstückträgers (6) in dessen Prozessstellung bewegt werden kann. Das Transportmittel (45) hat hierfür einen geeigneten steuerbaren Antrieb. Die Andrückwalze (44) kann außerdem einen steuerbaren Drehantrieb aufweisen, der ggf. mit dem Schlittenantrieb abgestimmt ist. Hierbei kann die lineare Schlittenbewegung mit der Abwälzbewegung
synchronisiert werden. Die Andrückwalze (44) kann mit einer Stelleinrichtung (46) versehen sein, mit der sie in Normalenrichtung zur
Aufnahmefläche (29) des Werkstückträgers und zu der dort aufgebauten Schichtanordnung (1) steuerbar und ggf. auch regelbar verstellt werden kann. Mit der Stelleinrichtung (46) kann insbesondere die Walzenhöhe relativ zum
Werkstückträger (6) und zur Aufnahmefläche (29)
eingestellt werden. Die Stelleinrichtung (46) weist eine Sensorik (47) auf, welche für die gesteuerte oder geregelte Walzenzustellung den Werkstückträger (6) als Referenz erfasst und
bevorzugt abtastet. Die Sensorik (47) kann hierfür in beliebig geeigneter Weise ausgebildet sein, z.B. als die gezeigte Tastwalze, die auf der Oberfläche des
Werkstückträgers (6) im Bereich neben der eigentlichen Auflagefläche (29) für die Schichtanordnung (1) aufliegt. Die Sensorik (47) kann alternativ berührungslos arbeiten.
Die Fertigungseinrichtung (2) kann die eingangs erwähnte mobile und relativ zum Werkstückträger (6) und zur
Schichtanordnung (1) bewegliche Heizeinrichtung (11) aufweisen. Diese kann bewegungstechnisch mit der
Fahrbewegung der Andrückwalze (44) gekoppelt sein. Sie kann hierfür ein eigenes und bevorzugt steuerbares
Transportmittel aufweisen. Sie kann alternativ am
Transportmittel (45) der Andrückwalze (44) angeordnet bzw. mit diesem über eine Schleppstange oder dergleichen verbunden sein. Die Heizeinrichtung (11) dient zur lokalen Erwärmung der Schichtanordnung (1) . Sie ist hierfür schwebend über der Schichtanordnung (1) angeordnet und übergreift diese. Die Heizeinrichtung (11) kann in
entsprechend geeigneter Weise ausgebildet sein, z.B. als eine zur Schichtanordnung (1) hingerichtete balkenartige Strahlenheizung, insbesondere als Infrarotstrahler.
Die eingangs erwähnte Zuführeinrichtung (5) kann als mehrachsig bewegliche, steuerbare Handhabungseinrichtung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie als mehrachsiger Industrieroboter (51), insbesondere als Gelenkarmroboter, ausgebildet und trägt am Abtriebsglied ein GreifWerkzeug (52) . In Figur 1 ist der Roboter (51) schematisch
dargestellt und durch einen abgebrochen dargestellten Roboterarm repräsentiert. Wie Figur 1 und 2 verdeutlichen, weist die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung für die Positionierung und
Abstützung der zu biegenden und zu relaxierenden
plattenartigen Schicht (13) eine höhenverstellbare
Halteeinrichtung (48) am einen Schichtrand und ein
Positioniermittel (32), z.B. einen Anschlag, am
gegenüberliegenden Schichtrand auf. Die höhenverstellbare Halteeinrichtung (48) und das Positioniermittel (32) können am Werkstückträger (6) und/oder am Gestell (8) des Laminators (4) angeordnet sein. Die Wölbungs- und
Relaxationseinrichtung (9) kann außerdem noch einen
Schichthalter (49), z.B. eine höhenverstellbare
Saugeranordnung, am anschlagseitigen Schichtrand
aufweisen. Die höhenverstellbare Halteeinrichtung (48) kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein, z.B. als gesteuert ausfahrbarer Druckstempel oder als
höhenverstellbare Saugeranordnung, die an der Oberseite oder Unterseite der plattenartigen Schicht (13) angreift. in einer bevorzugten Ausführungsform des
Schichtenbildungsprozesses wird ein Werkstückträger (6) eingefahren und in die Prozess- oder Arbeitsstellung an der Trägeraufnahme (39) gebracht sowie dort positioniert und fixiert. Anschließend werden die lichtreaktiven
Elemente (14) einzeln, in Form von Strings (18) oder als komplette Matrix (19) auf die Auflagefläche (29) gelegt und mit Saugdruck festgehalten. Die Auflage kann manuell oder mittels der Zuführeinrichtung (5) automatisch
geschehen. Die Querverbinder (22) können bereits
angebracht oder zu einem späteren Zeitpunkt im
Prozessablauf montiert und mit den Leitungen (20)
verbunden werden.
Im nächsten Schritt wird die flüssige oder pastöse
Verbindungsmasse (15) mit der Auftrageinrichtung (10) auf den lichtreaktiven Elementen (4) in geeigneter Verteilung aufgebracht. Anschließend wird die plattenartige Schicht (13) manuell oder automatisch mittels der
Zuführeinrichtung (5) zugeführt und an die
höhenverstellbare Halteinrichtung (48) sowie den
Schichthalter (49) übergeben. Der Schichthalter (49) wird abgesenkt und legt das zugeordnete Schichtende auf die
Verbindungsmasse (15) ab mit gleichzeitiger Ausrichtung am Positioniermittel (32). Die plattenartige Schicht (13) erhält hierdurch eine konkave Wölbung, die anschließend relaxiert wird, wobei die Schicht (13) auf die
Verbindungsmasse (15) ausgedrückt und aufgewalzt wird.
Zur Relaxation fährt die Andrückwalze (44) gemäß Figur 2 vorwärts, wobei sie gesteuert oder geregelt in der Höhe zugestellt wird. Der Walzeneingriff beginnt an dem bereits abgelegten Schichtende, wobei der Schichthalter (49) entfernt wird und die gegenüberliegende zunächst
ausgefahrene Halteeinrichtung (48) entsprechend des
Walzenvorschubs abgesenkt wird. Bei dieser gesteuerten Absenk- und Abwälzbewegung der plattenartigen Schicht (13) wird die Verbindungsmasse (15) gleichmäßig über die
Schichtoberfläche verteilt und auch in die Spalte (20) eingedrückt, wobei außerdem in evtl. Freiräumen und in der Verbindungsschicht (15) enthaltene Gase, insbesondere Lufteinschlüsse, ausgetrieben werden. Die
Vakuumeinrichtung (12) ist bei der Relaxation angeschaltet und saugt ebenfalls die im Prozessbereich befindlichen Gase, insbesondere Lufteinschlüsse, ab. Durch das
Andrücken und Aufwälzen der plattenartigen Schicht (13) werden die lichtaktiven Elemente (14) blasenfrei in der Verbindungsmasse (15) eingebettet. Die Verbindungsmasse
(15) kann bei dieser Ausführungsvariante lichtdurchlässig und insbesondere transparent sein.
Während der Relaxation und des Walzenvorschubs kann auch die Heizeinrichtung (11) mitlaufen und die verpressten
Schichten (13,14,15) erwärmen sowie die Verbindungsmasse (15) in einem ersten Schritt thermisch verfestigen. Zudem kann an dem einen anschlagseitigen Schichtenrand auch die zunächst gelöste Spanneinrichtung (33) durch die
Deaktivierung der Löseeinrichtung (43) in Spanneingriff gebracht werden und den Schichtenverbund sichern.
Mit den Schichten (13,14,15) wird zunächst ein Basismodul aufgebaut, welches anschließend bei ausreichender
Verfestigung des Schichtenverbundes manuell oder von der Zuführeinrichtung (5) gewendet und mit der plattenförmigen Schicht (13) nach unten auf die Auflagefläche (29) gelegt und dort angesaugt werden kann. Anschließend wird erneut mit der Auftragvorrichtung (10) die weitere
Verbindungsmasse (17) auf die Schichten (14,15)
aufgebracht .
Hierauf wird im nächsten Schritt die Deckschicht (16) aufgebracht. Hierfür kann z.B. eine der Andrückwalze (44) zugeordnete Schicht Zuführung (50), insbesondere
Folienzufühung, vorgesehen sein, wobei die Andrückwalze (44) eine integrierte Saugeinrichtung zum umfangseitigen Halten der von einem Wickelvorrat zugeführten Deckschicht oder Folie (16) aufweist. Die Deckschicht (16) kann ebenfalls in einem Aufwälzvorgang aufgebracht werden.
Alternativ kann die Deckschicht (16) aus einem weniger biegeleastischen Plattenkörper bestehen und mit dem vorbeschriebenen Wölbungs- und Relaxationsprozess
aufgebracht werden. Die weitere Verbindungsschicht (17) kann ebenfalls mit der mitgeführten Heizeinrichtung (11) erwärmt und thermisch vorverfestigt werden.
Nach Fertigstellung der Schichtanordnung (1) fallen die an beiden Schichtenrändern angeordnteten Spanneinrichtungen (33) wieder ein und fixieren die Schichtanordnung (1) auf dem Werkstückträger (6). Die Fördereinrichtung (7) nimmt den freigegebenen Werkstückträger (6) wieder auf und transportiert ihn aus der Fertigungseinrichtung (2) heraus. Er kann dann unter Beibehaltung des Spanneingriffs und ggf. auch der Saugwirkung zu einer Aushärtestation transportiert werden, in der die Verbindungsschichten (15,17) in geeigneter Weise durch Licht, Strahlung,
Wärmezufuhr oder dgl . ausgehärtet werden. In ggf.
nachfolgenden Bearbeitungsschritten können Trimmarbeiten, eine Anschlussdosenmontage oder dgl. andere Bearbeitungen an der Schichtanordnung (1) vorgenommen werden.
Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. Die Reihenfolge der Aufbauschritte bei Bildung der
Schichtanordung (1) kann variieren. Ferner sind
konstruktive Abwandlungen der vorbeschriebenen Maschinen- und Gerätekomponenten möglich. Die randseitige Dichtung (28), die ein oder mehreren wechselbaren Einsätze (30), die Stelleinrichtung (46) für die Andrückwalze (44) und die bewegliche und lokal wirkende Heizeinrichtung (11) können auch bei einer Fertigungseinrichtung (2) gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 und mit einem stationären und z.B. als tischförmige Auflage ausgebildeten
Werkstückträger eingesetzt werden. Gleiches gilt auch für die Spanneinrichtung (33). Die anderen vorbeschriebenen Komponenten der Fertigungseinrichtung (2) können bei dieser abgewandelten Ausführungsform die gleichen sein.
Ferner können die Merkmale der vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiele in unterschiedlicher Weise
miteinander kombiniert und ggf. auch ausgetauscht werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Schichtanordnung, Solarmodul
2 Fertigungseinrichtung, Fertigungsstation 3 Fertigungsanlage
4 Laminator
5 Zuführeinrichtung, Handhabungseinrichtung
6 Werkstückträger
7 Fördereinrichtung
8 Gestell
9 Wölbungs- und Relaxationseinrichtung
10 Auftragvorrichtung
11 Heizeinrichtung
12 Vakuumeinrichtung
13 Schicht, Träger, Glasplatte
14 Schicht, lichtreaktives Element, Solarelement
15 Schicht, Verbindungsmasse, Siliconschicht
16 Schicht, Deckschicht, Folie
17 Schicht, Verbindungsschicht
18 String
19 Matrix
20 Abstand, Spalt
21 Leitung
22 Querverbinder
23 Korpus, Platte
24 Vakuumkanal
25 Saugöffnung
26 Anschluss Vakuumversorgung
27 Verschluss
28 Dichtung
29 Auflagefläche
30 Einsatz wechselbar
31 Aufnahmemittel , Nut
32 Positioniermittel, Anschlag
33 Spanneinrichtung
34 Niederhalter
35 Einstellmittel, Schraube Spannmittel, Feder
Bandförderer
Hubeinrichtung
Trägeraufnähme
Aufnähmefläche
Positionier- und Fixiereinrichtung
Vakuumversorgung
Löseeinrichtung
Walze
Transportmittel
Stelleinrichtung
Sensorik, Tastwalze
Halteeinrichtung höhenverstellbar
Schichthalter, Sauger
Schicht Zuführung, FolienZuführung
Industrieroboter
GreifWerkzeug
Gehäuse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1.) Fertigungseinrichtung für mehrlagige
Schichtanordnungen (1), insbesondere Solarmodule, mit mindestens einem lichtreaktiven Element (14), wobei die Fertigungseinrichtung (2) einen Laminator (4) mit einem Gestell (8), einem Werkstückträger
(6) , einer Vakuumeinrichtung (12) und einer
Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) für eine plattenförmige Schicht (13) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Werkstückträger (6) mobil ausgebildet ist.
2. ) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell (8) eine stationäre Trägeraufnahme (39) für die
definierte Aufnahme des Werkstückträgers (6) in einer Prozessstellung am Laminator (4) aufweist.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Fertigungseinrichtung (2) eine Fördereinrichtung
(7) , insbesondere einen Bandförderer (37), zum
Transport des mobilen Werkstückträger (6) aufweist.
Fertigungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Fördereinrichtung (7) eine Bewegungseinrichtung (38), insbesondere eine Hubeinrichtung, für die Bewegung des Werkstückträgers (6) zwischen einer TransportStellung und einer Prozessstellung am
Laminator (4) aufweist.
5.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Gestell (8) eine stationäre Trägeraufnahme (39) mit einer definierten Aufnahmefläche (40) und einer Positionier- und Fixiereinrichtung (41) für den Werkstückträger (6) in der Prozessstellung aufweist.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der mobile Werkstückträger (6) einen Korpus (23) mit einem oder mehreren integrierten Vakuumkanälen (24), Saugöffnungen (25) an der Auflagefläche (29) für die Schichtanordnung (1) und einem Anschluss (26) für eine externe Vakuumversorgung (42) aufweist.
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der mobile Werkstückträger (6) einen selbsthaltenden Verschluss (27), insbesondere ein Rückschlagventil, für die Aufrechterhaltung des Vakuums beim Transport aufweist .
Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass am Gestell (8) eine andockfähige Vakuumversorgung (42) für den mobilen Werkstückträger (6) angeordnet ist . 9.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstückträger (6) eine randseitig an der
Auflagefläche (29) angeordnete, bevorzugt umlaufende Dichtung (28) aufweist.
10.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstückträger (6) einen wechselbaren Einsatz (30) mit einem Aufnahmemittel (31), insbesondere einer Nut, für Querbändchen (22) der
Schichtanordnung (1) aufweist.
11. ) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der wechselbaren Einsatz (30) einen integrierten Vakuumkanal (24) und eine Dichtung (28) am Aufnahmemittel (31) aufweist.
12. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der mobile Werkstückträger (6) eine lösbare
Spanneinrichtung (33) für die Schichtanordnung (1) aufweist.
13. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Spanneinrichtung (33) einen auf die
Schichtanordnung (1) einwirkenden Niederhalter (34) mit einem Einstellmittel (35) und einem Spannmittel (36) aufweist.
14. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass am Laminator (4), insbesondere am Gestell (8), eine Löseeinrichtung (43) für die Spanneinrichtung (en) (33) des mobilen Werkstückträgers (6) angeordnet ist .
15. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) eine entlang des Werkstückträgers (6) und der
Schichtanordnung (1) bewegliche Andrückwalze (44) aufweist .
16. ) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) eine Stelleinrichtung
(46) für die Andrückwalze (44) zur Steuerung und ggf. Regelung der Walzenhöhe gegenüber der Schichtanordnung (1) aufweist.
17.) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Stelleinrichtung (46) eine den Werkstückträger (6) abtastende Sensorik (47), insbesondere eine
Tastwalze, aufweist.
18. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fertigungseinrichtung (2) eine mobile und relativ zum Werkstückträger (6) und zur
Schichtanordnung (1) bewegliche Heizeinrichtung (11) aufweist .
19. ) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Heizeinrichtung (11) als schwebende und zur
Schichtanordnung (1) gerichtete Strahlenheizung ausgebildet ist.
20. ) Fertigungseinrichtung nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Heizeinrichtung (11) mit der Fahrbewegung der
Andrückwalze (44) gekoppelt ist.
21. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstückträger (6) aus Metall besteht.
22. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) für die Positionierung und Abstützung einer zu biegenden und zu relaxierenden plattenartigen Schicht (13) eine höhenverstellbare Halteeinrichtung (48) am einen Schichtrand und ein Positioniermittel (32), insbesondere einen Anschlag, am gegenüberliegenden Schichtrand aufweist.
23. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die höhenverstellbare Halteeinrichtung (48) und das Positioniermittel (32) am Werkstückträger (6) und/oder am Gestell (8) des Laminators (4)
angeordnet ist/sind.
24. ) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) eine separat verfahrbare oder mitgeführte
Auftragvorrichtung (10) für eine Verbindungsmasse
(15, 16 ) aufweist .
25.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) eine
Schicht Zuführung (50), insbesondere eine
Folienzuführung, aufweist.
26.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fertigungseinrichtung (2) eine mehrachsig bewegliche Zuführeinrichtung (5), insbesondere einen Industrieroboter (51) mit einem GreifWerkzeug (52) für eine plattenförmige Schicht (13) und/oder für die Schichtanordnung (1) aufweist.
27.) Fertigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Fertigungseinrichtung (2) ein umgebendes Gehäuse (53) mit einer Schleuse für den Durchläse des mobilen Werkstückträgers (6) und der aufgespannten Schichtanordnung (1) aufweist. Fertigungsanlage mit einer Fertigungseinrichtung (2) für mehrlagige Schichtanordnungen (1), insbesondere Solarmodule, mit mindestens einem lichtreaktiven Element (14), wobei die Fertigungseinrichtung (2) einen Laminator (4) mit einem Gestell (8), einem Werkstückträger (6), einer Vakuumeinrichtung (12) und einer Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) für eine plattenförmige Schicht (13) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Fertigungseinrichtung (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 27 ausgebildet ist. Fertigungsanlage nach Anspruch 28, dadurch
g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Fertigungseinrichtung (2) eine Aushärtestation für die Schichtanordnung (1) nachgeschaltet ist. Fertigungsverfahren für eine mehrlagige
Schichtanordnung (1), insbesondere Solarmodule, mit mindestens einem lichtreaktiven Element (14), wobei die Schichtanordnung (1) in einer
Fertigungseinrichtung (2) gebildet wird, die einen Laminator (4) mit einem Gestell (8), einem
Werkstückträger (6), einer Vakuumeinrichtung (12) und einer Wölbungs- und Relaxationseinrichtung (9) für eine plattenförmige Schicht (13) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die
Schichtanordnung (1) mittels eines mobilen
Werkstückträger (6) gefertigt wird. Fertigungsverfahren nach Anspruch 30, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Werkstückträger (6) für den Schichtbildungsprozess in einer definierten Prozessstellung am Laminator
(4) stationär aufgenommen, positioniert und fixiert wird .
32. ) Fertigungsverfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der mit Saugöffnungen (25) und Vakuumkanälen (24) versehene Werkstückträger (6) in der Prozessstellung an eine externe Vakuumversorgung (42) angedockt wird.
33. ) Fertigungsverfahren nach Anspruch 30, 31 oder 32, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der
Werkstückträger (6) durch Wechseln von modularen
Einsätzen (30) mit einem Aufnahmemittel (31) für elektrische Querverbinder (22) an verschiedene Schichtanordnung (1) adaptiert wird. 34.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis
33, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Schichtanordnung (1) auf dem Werkstückträger (6) mittels einer mitgeführten selbsthaltenden
Spanneinrichtung (33) bedarfsweise fixiert wird, wobei die Spanneinrichtung (33) beim
Schichtbildungsprozess durch eine Löseeinrichtung (43) an der Fertigungseinrichtung (2), insbesondere am Laminator (4), zeitweise geöffnet wird. 35.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis
34, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass auf dem Werkstückträger (6) in der Prozessstellung nacheinander die lichtreaktiven Elemente (14), eine Verbindungsmasse (15) und eine zunächst gebogene und dann relaxierte plattenartige Schicht (13)
aufgebracht, verpresst und dabei thermisch
verfestigt werden, wobei ein Basismodul gebildet wird . 36.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis
35, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das gebildete Basismodul auf dem Werkstückträger (6) gewendet wird und anschließend eine weitere
Verbindungsmasse (17) sowie eine Deckschicht (16) auf die andere Seite der lichtreaktiven Elemente (14) aufgebracht, verpresst und dabei thermisch verfestigt werden.
37.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 36, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Relaxation einer gewölbten plattenartigen Schicht (13,16) mit einer in Normalenrichtung, insbesondere in der Höhe, zur obersten Schicht (13,16) der
Schichtanordnung (1) gesteuert und ggf. geregelt zustellbaren Andrückwalze (44) durchgeführt wird. 38.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 37, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass beim Schichtbildungsprozess die Schichtanordnung (1) mit einer mobilen und relativ zum Werkstückträger (6) und zur Schichtanordnung (1) beweglichen
Heizeinrichtung (11) lokal erwärmt wird.
39.) Fertigungsverfahren nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Werkstückträger (6) mit einer Fördereinrichtung (7) zu einer Aushärtestation transportiert wird, wobei die Schichtanordnung (1) mit einer Spanneinrichtung (33) und ggf. mit Saugwirkung am Werkstückträger (6) fixiert wird.
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