CN103238247B - 以电极板组装配机动车的电池壳体的装配站及装配设备 - Google Patents

以电极板组装配机动车的电池壳体的装配站及装配设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于以电极板组(41)装配机动车电池壳体(23，61)以供制造机动车电池的装配站(4)，其中装配站(4)具有用于未装配电池壳体(23)的至少一个输入段(20)，用于已装配电池壳体(61)的至少一个输出段(22)，用于输入电极板组的至少一套装置(40)和设置在输入段(20)和输出段(22)之间的至少一个第一装配段(21)，并且其中已经通过用于输入电极板组的装置(40)输入的电极板组(41)被***到电池壳体(23)内，其中第一装配段(21)具有在电极板组(41)的***操作期间用作供电池壳体(23)使用的支承面的底座部分(24)，其中底座部分(24)无需用于电池壳体(23)的传送装置即可成形，并且装配站(4)具有至少一个第一可伸展滑动件(30)，电池壳体(23)通过第一可伸展滑动件(30)就至少可以在底座部分(24)上水平移动。

Description

以电极板组装配机动车的电池壳体的装配站及装配设备
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述用于以电极板组装配机动车电池壳体的装配站，其目的是为了生产机动车电池。本发明还涉及一种如权利要求10所述具有所述类型装配站的装配设备，以及一种如权利要求11所述用于利用所述类型的装配站以电极板组装配机动车电池壳体的方法。
本发明主要涉及以电极板组装配机动车电池壳体的领域。如今机动车电池的制造已经出于成本和安全性方面的原因而高度自动化。为了实施各种装配步骤而要用到的装配设备通常都拥有多个装配站。这样的装配设备例如可由DE202009011262U1中获知。
为了优化生产机动车电池所需的成本和时间，一个目标是要优化装配车间的生产量。在所述类型的装配设备运行期间，时间上特别关键的是最终装配步骤，其中要将先前在装配设备内制备的电极板组***机动车电池壳体内。电极板组的***要通过施加相当大的作用力来完成，也就是说必须将电极板组压入电池壳体的各个腔室内。这在一方面必须要以高精度实现，目的是为了避免损坏。另一方面，为了获得高生产量，还需要有短的周期时间。
本发明以明确用电极板组装配机动车电池壳体的可行性的目标为基础，该可行性允许增加成品产量且不会损失任何生产质量。
所述目标由权利要求1，10和11中列举的发明实现。在从属权利要求中列举了本发明的有利改进。
不同于根据DE202009011262U1获知的教导，其中在所述文献的装配站也就是加工站4处设有用于输送电池壳体的传送带，本发明提出装配站的底座部分无需用于电池壳体的传送设备即可成形。装配站具有至少一个第一可伸展滑动件，电池壳体通过第一可伸展滑动件只要适当地克服作用在电池壳体和底座部分之间的摩擦力就能至少在底座部分上水平移动。为了减小摩擦还必须提供自由回转的滚柱或导轨。电池壳体沿水平方向的所需输入动作因此即可由第一可伸展滑动件施加，这是更快和更精确地装配电池壳体以及如下所述实现进一步改进测量的可行性的关键。
提出的可伸展滑动件具有的优点是电池壳体的输入动作与使用传送带的情况相比以无滑移的方式实现，从而使得精确移动电池壳体和精确定位在所需位置成为可能。
具体地，传送带不允许电池壳体的自定义输送。而且，在底座部分的区域取消传送带所具有的优点是可以省去至今仍然需要的笨重的重载滚柱；迄今为止由于在***电极板组期间强大的垂直负载而一直需要这些重载滚柱。
因为滑动件可以例如为了缓慢接近电池壳体并且在与电池壳体接触之后将其快速向前移动而具体地以不同的输入速度移动，所以可伸展滑动件还可以快速地、精确地和小心地移动电池壳体。这样做的优点是在传送带上游或下游的其他电池壳体不会受此影响。
使用可伸展滑动件作为传送装置进一步的优点是例如可以将两个、三个或四个滑动件以彼此间一定的距离设置，从而允许同时移动多个电池壳体同时保持其间的相同距离。这样就例如通过串联设置在装配站内并且能够以精确方式向其提供部件的两个或多个装配段而形成了以电极板组并行装配电池壳体的新的可能性。用这种方式，在上述类型的装配设备的情况下，用于向电池壳体内***电极板组的生产步骤的“瓶颈”即可通过并行制造而消除，并且能够在整体上实现装配设备内更高的电池生产量。
可伸展的滑动件可以不同地实施为例如可相对于电池传送方向水平和横向移动的臂的形式、可枢转臂的形式、伸缩装置的形式或者通过四杆机构操作的臂。
在本发明的一种有利改进中设有第二装配段，其中用电极板组装配电池壳体的过程可以与第一装配段内用电极板组装配电池壳体的过程同时进行。第二装配段被设置在第一装配段和输出段之间。还设有第二可伸展滑动件，在沿电池壳体的移动方向看时，第二可伸展滑动件被设置为至少在装配站运行期间与第一可伸展滑动件的距离保持固定。第一可伸展滑动件和第二可伸展滑动件之间的距离在装配站运行以外的时间明显地可以是变量也就是说可以调节，目的是为了允许让装配站适用于不同类型的电池壳体。在本发明的一种有利改进中，第一可伸展滑动件和第二可伸展滑动件之间的距离与第一装配段和第二装配段的装配位置之间的距离相等。装配位置应被理解为是指在相应装配段的底座部分上通过电极板组供给设备给未装配的电池壳体装备电极板组的位置。第一滑动件和第二滑动件的上述设置方式允许将两个电池壳体从一个供给段同时并行移动到第一装配段和第二装配段中相应的装配位置内。类似地，通过使用第一滑动件和第二滑动件即可将来自第一装配段和第二装配段的已装配电池壳体在输出段中同时并行输出。
在本发明的一种有利改进中设有第三可伸展滑动件和第四可伸展滑动件。在此，第一可伸展滑动件和第二可伸展滑动件被用于将电池壳体从供给段移动到第一装配站和第二装配站。第三可伸展滑动件和第四可伸展滑动件用于将已装配的电池壳体从第一装配段和第二装配段移动到输出段内。用这种方式即可有利地实现同时供给未装配的电池壳体和输出已装配的电池壳体，这就节约了特别多的时间并因此允许特别有效地提高装配设备运行的生产量。
上述原理明显也可以为了实现装配设备更大的生产量而扩展为更多的可伸展滑动件和更多的装配段。
在本发明的一种有利改进中，第一和/或第二可伸展滑动件被设计用于将电池壳体从供给段移动到装配段内，从装配段移动到输出段内，和/或用于至少在装配段内水平定位电池壳体。显而易见地，如本发明所述的可伸展滑动件能够以多功能的方式使用。
在本发明的一种有利改进中，第一可伸展滑动件被设计用于将电池壳体从供给段移动到装配段内，并且第三可伸展滑动件被设计用于将已装配的电池壳体从装配段移动到输出段内。
在本发明的一种有利改进中，供给段和/或输出段具有至少一条传送带。在传送带的区域内设有至少一个可伸展的止挡件用于以自定义的方式将电池壳体停留在期望位置。有利地还可以设置多个止挡件以使得能够将多个电池壳体固定在某些期望位置。用这种方式即可将电池壳体预定位或重定位在装配段以外。
在本发明的一种有利改进中，底座部分被设计为可围绕所供给电池壳体的垂直轴旋转。这样就有利地使电池壳体可以像以前那样在任何情况下都分两个制造步骤用一半所需的电极板组进行装配。在第一局部步骤中，可以将前半部分电极板组例如***电池壳体的偶数腔室内。随后将电池壳体旋转180度。接下来在第二局部步骤中，将后半部分电极板组***电池壳体的奇数腔室内。电池壳体随后就已完成装配，并且如果合适的话可以在进一步旋转180度之后送往输出段。
在本发明的一种有利改进中，底座部分被连接至步长为180度的圆形旋转分度台。这就允许底座部分上的电池壳体在任何情况下都简单和有效地旋转180度。
在本发明的一种有利改进中，装配段在底座部分的区域内具有至少一个可伸展夹持缸用于将电池壳体固定在夹持缸和反向轴承之间或者固定在夹持缸之间。通过所述类型的夹持缸，电池壳体即可具体地在***电极板组期间被可靠地固定在期望位置。夹持缸例如以垂直于电池壳体移动方向的伸展方向被有利地设置在输入移动的电池壳体外侧。
本发明还涉及一种用于装配和装备机动车电池壳体的装配设备，具有围绕升降台/旋转台设置的至少四个加工站，其中在第一加工站，未处理的电极板组被相对于其连接接头提供和取向并且如果合适的话就被弯曲，其中在第二加工站，连接接头被施加助熔剂、电镀并且如果合适的话就再次被施加助熔剂，其中在第三加工站，电极板之间的电连接通过浇补引线连接而形成，并且极柱在铸模内被浇铸，而且其中第四加工站是如以上权利要求中任意一项所述的设计，其中电极板组可以通过升降台/旋转台从第一加工站引导至第二加工站、从第二加工站引导至第三加工站和从第三加工站引导至第四加工站。
本发明还涉及一种利用上述类型的装配站以电极板组装配机动车电池壳体的方法，其中所述方法首先将处于收缩状态的第一可伸展滑动件相对于要移动的电池壳体定位，滑动件随后以低速伸展和移动，直至与电池壳体相接触为止，然后以较高的速度沿电池壳体的水平移动方向移动，并且在电池壳体达到期望位置后停止而且如果合适的话就收回。
以下基于示范性实施例并参照附图来更加详细地介绍本发明，在附图中：
图1示出了装配设备，
图2以侧视图示出了装配设备，
图3至图5以正视图示出了装配设备，并且
图6至图8以俯视图示出了装配设备的另一个实施例。
在附图中，对应的元件用相同的附图标记表示。
图1用俯视图也就是用鸟瞰图示出了用于装配和装备机动车电池壳体的装配设备，具有围绕升降台/旋转台5设置的四个加工站1，2，3，4。升降台/旋转台5专门用于将在加工站处理的半成品部件从一个加工站传送至下一个加工站。位于第一加工站1上游的是设置在夹盘6内用于电池极板组的供给站。供给站在其中具有供给带9、缓冲带8和六单元夹持器7。六单元夹持器7用于同时夹持多件提供的电池极板组。还设有第二供给带11。提供的电池极板组以根据DE202009011262U1获知的方式在加工站1，2和3内相继制备并随后通过升降台/旋转台5提供给电极板组供给设备，电极板组供给设备在最终加工站(即，装配站)4用于将电极板组***未装配的电池壳体内。以下基于更多的附图介绍装配站4的功能。
图2以侧视图示出了装配站4的第一实施例。电池壳体的输入方向如图2所示从左向右延伸。装配站4包括具有滚柱型传送带的供给段20、装配段21和类似地具有滚柱型传送带的输出段22。正如能够看到的那样，装配段21被设置在供给段20和输出段22之间。装配段21具有能够通过旋转驱动器28围绕垂直轴旋转的底座部分24。还示出了位于底座部分21上的未装配电池壳体23。图中还示出了可伸展的夹持缸25。为了图示简单起见，图2并未示出可伸展的滑动件以及与其连接的机构。
图2还示出了设置在供给段20内的第一可伸展止挡件27以及设置在输出段22内的第二可伸展止挡件29。可伸展止挡件用于将电池壳体停留在期望位置。可伸展止挡件例如可以采用气压缸的形式。
图3根据图2以正视图也就是以相对于图2所示从左侧看的视图示出了装配站4。与图2相比，另外还可以看到第二可伸展夹持缸26。夹持缸25，26被设置在电池壳体23的相对两侧，并且在图3中示出了伸展位置，其中电池壳体23被固定在夹持缸25，26之间。为了固定电池壳体也可以仅展开一个夹持缸。另一个夹持缸相应地用作反向轴承。可伸展的夹持缸25，26例如可以是气压缸。
图3另外还示出了具有第一可伸展滑动件30的位移机构，它可以在纸平面内例如通过线性驱动器32从左向右水平移动。第一可伸展滑动件30为了图解另外示出了由附图标记300注明的展开位置。定位驱动器31被设置用于沿电池壳体的移动方向也就是垂直于图3所示的纸平面移动第一可伸展滑动件。
图4根据图2和图3以与图3相同的视图示出了装配站4。正如能够看到的那样，可伸展滑动件30被示出为处于收缩位置。还可以看到电极板组供给设备40已经从上方枢转到未装配的电池壳体23上。所述电极板组供给设备40如图4所示将电极板组41***电池壳体23内。
图5根据图4示出了后续加工步骤中的装配站4，其中电极板组供给设备40被再次移开。电池壳体23现已用电极板组41装配完成。相应地，第一可伸展滑动件30已经通过线性驱动器32的致动而展开。然后，通过致动定位驱动器31，已装配的电池壳体32即可从装配段21转移到输出段22。
图6再次以俯视图示出了装配站4的另一个实施例。图6除了第一装配段21以外还示出了第二装配段65。第二装配段65被设置在第一装配段21和输出段22之间。在第一装配段21和第二装配段65之间设有例如可由金属板构成的传输段60。传输段60可以用非常简单的方式制成而且并不需要用于电池壳体的专用传送设备。
正如能够看到的那样，位移机构由沿着链式驱动器39设置的四个可伸展滑动件30，33，34，35构成。链式驱动器39由定位驱动器31操作以使滑动件30，33，34，35能够沿电池壳体的移动方向62移动和反向移动。滑动件30，33，34，35另外还可以通过线性驱动器32收缩和展开。
图6作为示例在供给段20内示出了两个未装配的电池壳体23并且在从第一装配段21到传输段60的过渡段示出了一个未装配的电池壳体23。还示出了两个已经装配完成的电池壳体61。通过沿电池壳体的移动方向62致动滑动件30，33，34，35，紧靠对应滑动件的电池壳体23，61即被同时移动并且保持其间的距离相同。在此，未装配的电池壳体23位于第一装配段21和第二装配段65内的期望位置。与此同时，已装配的电池壳体被送至输出段22。
图7根据图6示出了在图6所示时刻之后的某一时刻的装配站4，此时未装配的电池壳体23位于第一装配段21和第二装配段65内的期望位置。而且，已装配的电池壳体61位于输出段22内。
图8根据图6和图7示出了装配站，其中附图另外还示出了如何通过第一装配段21和第二装配段65中的垂直可旋转底座部分24，64将半装配的电池壳体23转动到在此将另一半所需电极板组***电池壳体内的位置。图8还在供给段20的区域内示出另外的可伸展止挡件270，271。
正如能够看到的那样，如本发明所述的原理不但适用于只有一个装配段的单个设备，而且也适用于具有多个装配段的多个设备。所述的滑动件原理也适用于在一个步骤中完成电池壳体装配的装配设备也就是其中未设置可旋转底座部分的设备。
作为供给段或输出段内的传送带，例如可以使用滚柱型传送带、塑料链带、铰接钢带、网带或类似的传送装置。如果要装配的是特别容易刮擦的电池壳体，那么使用滚柱型传送带是有利的。在滚柱型传送带的情况下，可伸展的止挡件可以有利地设置在滚柱之间。
作为用于装配段底座部分的旋转机构的驱动器，例如可以使用步长为180度的圆形旋转分度台，特别是沿两个旋转方向均可旋转的圆形旋转分度台。也可以提供用于旋转机构的其他驱动器例如齿轮电机、伺服电机或气压驱动器。
由于在装配设备内加工的电池长度不同，因此定位驱动器31能够根据电池类型而允许不同的定位动作。为了移动到规定位置，例如可以提供具备位置调节功能的伺服电机。
根据图6至图8介绍的装配站4例如能够如下所述地运行。
两个电池壳体在装配站21，65的底板24，64上完成装配并通过垂直旋转机构设置在期望的输出位置。两个未装配的电池壳体23已经在供给段20内以两种规定间隔就位。首先停止驱动供给设备20的传送带。然后降低未装配电池壳体的止挡件27，270，271以释放电池壳体。而且装配段21，65内的夹持缸被再次收回，由此释放存在于装配站21，65内的两个已经完成装配的电池壳体61。此时停止驱动输出段22的传送带。在该区域，止挡件被进一步降低以使用于电池壳体的通道得以打开。
四个滑动件30，33，34，35随后沿移动方向62移动，直到它们紧靠电池壳体的后端为止。在电池壳体前方几毫米的所述区域内，滑动件30，33，34，35以慢速也就是非常低的输送速度沿移动方向62移动。只有在与电池壳体形成接触后，滑动件才以略微增加的速度沿移动方向62移动。在此，已装配的电池壳体被推送到输出段22仍然静止的传送带上，具体地是推送到降低的止挡件上。此时，后方的已装配电池壳体在此情况下在到达降低的止挡件之前就已经停止。
滑动件随后收回并反向于移动方向62移动。与此同时，输出段22内的止挡件被升高其止挡位置。激活输出段22内的传送带驱动。因此，前方的已装配电池壳体被沿着装配设备的出口方向向前输送。另一件已装配电池壳体向前一直输送到止挡件处。在前方的已装配电池壳体已经通过出口光栅时就降低止挡件。因此，第二已装配电池壳体也沿着装配设备的出口方向行进。在经过出口光栅之后，停止驱动输出段的传送带。
在此过程中也已经同时移动到装配段21，65内的未装配电池壳体通过夹持缸来取向和固定。未装配的电池壳体随后通过电极板组供给设备来装配电极板组。引导机架从上方降落以最终接入电池壳体的腔室内。电池壳体通过展开固定板而被定位在正确的位置。电池壳体随后由夹持缸固定。两个电池壳体在任何情况下都装有三个电极板组。电极板组供给设备随后升高，电池壳体由可旋转的底板逆时针旋转180度，然后通过电极板组供给设备将仍然缺少的电极板组***电池壳体内。电极板组供给设备随后再次升高，并且电池壳体顺时针回转180度。
在供给段20内，提供的未装配电池壳体类似地由可伸展止挡件阻止。供给段20的传送带首先将电池壳体一直输送到靠近装配站21的止挡件处。如果所述位置已经被电池壳体占据，那么位于移动方向62上游的第二止挡件即被展开，所述第二止挡件将第二未装配电池壳体停留在期望位置。随后即可停止驱动供给段20的传送带。
然后即可重新开始一个新的加工循环。
根据图6至图8介绍的装配站4可选地也可以如下所述地运行。
通过可伸展的滑动件30，33，34，35，电池壳体在任何情况下都只能逐步地从供给段20移动至第一装配段21并随后移动至第二装配段65并最终移动至输出段22。因此，电池壳体不会成对地移入两个装配段21，65和从中移出，而是在任何情况下都将每一个电池壳体推送到每一个装配段21，65内并在其中进行部分装配。在此，在第一装配段21例如利用所装配电池壳体的偶数腔室将第一部分电极板组***电池壳体内。在第二装配段，例如利用所装配电池壳体的奇数腔室将第二部分电极板组***已经半装配的电池壳体内。相应地，第二装配段65中的电极板组供给设备与第一装配段21中的电极板组供给设备设置有所不同，原因在于一种是装配偶数腔室而另一种则是装配电池壳体中的奇数腔室。装配站的这种工作模式具有的优点是装配段21，65的结构设计更加简单，并且具体地不再需要可旋转的底座部分24，64。而且，因为电池壳体围绕垂直轴的旋转步骤可以省略，所以还实现了电池壳体的装配加速。

Claims (12)

1.一种用于以电极板组(41)装配机动车电池壳体(23，61)以供生产机动车电池的装配站(4)，其中装配站(4)具有用于未装配的电池壳体(23)的至少一个供给段(20)，用于已装配的电池壳体(61)的至少一个输出段(22)，至少一个电极板组供给设备(40)以及设置在供给段(20)和输出段(22)之间的至少一个第一装配段(21)，并且在第一装配段(21)中，通过电极板组供给设备(40)提供的电极板组(41)被***到电池壳体(23)内，其中第一装配段(21)具有在电极板组(41)的***过程期间用作电池壳体(23)的支承面的底座部分(24)，其特征在于底座部分(24)形成为不具有用于电池壳体(23)的传送设备，并且装配站(4)具有至少一个能够相对于电池壳体(23)的水平移动方向(62)横向地收回和展开的第一滑动件(30)，而且电池壳体(23)在第一滑动件(30)处于展开状态时能够借助第一滑动件(30)至少在底座部分(24)上水平移动。
2.如权利要求1所述的装配站，其特征在于设有第二装配段(65)，在第二装配段(65)中用电极板组(41)装配电池壳体(23)的过程能够与在第一装配段(21)中用电极板组(41)装配电池壳体(23)的过程同时进行，其中第二装配段(65)被设置在第一装配段(21)和输出段(22)之间，并且还设有第二可伸展滑动件(33)，在沿电池壳体(23)的移动方向(62)看时，第二可伸展滑动件被设置为至少在装配站(4)运行期间与第一可伸展滑动件(30)的距离保持固定。
3.如权利要求2所述的装配站，其特征在于第一可伸展滑动件和第二可伸展滑动件(30，33)之间的距离与第一装配段和第二装配段(21，65)的装配位置之间的距离相等。
4.如权利要求2所述的装配站，其特征在于第一可伸展滑动件和/或第二可伸展滑动件(30，33)被设计用于将电池壳体(23)从供给段(20)移动到装配段(21)内，从装配段(21)移动到输出段(22)内，和/或用于至少在装配段(21)内水平定位电池壳体(23)。
5.如以上权利要求中的任意一项所述的装配站，其特征在于供给段(20)和/或输出段(22)具有至少一条传送带，并且在传送带的区域内设有至少一个可伸展的止挡件(27，29，270，271)，用于以定义的方式将电池壳体(23)停留在期望位置。
6.如权利要求1-4中的任意一项所述的装配站，其特征在于底座部分(24)被设计为可围绕所供给电池壳体(23)的垂直轴旋转。
7.如权利要求6所述的装配站，其特征在于底座部分(24)被连接至步长为180度的圆形旋转分度台。
8.如权利要求1-4中的任意一项所述的装配站，其特征在于第一可伸展滑动件(30)被设计用于将电池壳体(23)从供给段(20)移动到第一装配段(21)内，并且第三可伸展滑动件(34)被设计用于将已装配的电池壳体(61)从第一装配段(21)移动到输出段(22)内。
9.如权利要求2所述的装配站，其特征在于第一装配段和/或第二装配段(21，65)在底座部分(24)的区域内具有至少一个可伸展的夹持缸(25，26)，用于将电池壳体(23)固定在夹持缸(25，26)和反向轴承之间或者固定在夹持缸(25，26)之间。
10.一种用于装配和装备机动车电池壳体(23，61)的装配设备，具有围绕升降台/旋转台(5)设置的至少四个加工站(1，2，3，4)，其中在第一加工站(1)，未处理的电极板组被相对于其连接接头提供和取向并且如果合适的话就被弯曲，其中在第二加工站(2)，连接接头被施加助熔剂、电镀并且如果合适的话就再次被施加助熔剂，其中在第三加工站(3)，电极板之间的电连接通过浇补引线连接而形成，并且极柱在铸模内被浇铸，而且其中第四加工站(4)是根据以上权利要求中任意一项所述的装配站(4)，其中电极板组能够通过升降台/旋转台(5)从第一加工站引导至第二加工站、从第二加工站引导至第三加工站和从第三加工站引导至第四加工站。
11.一种利用如权利要求1至9中任意一项所述的装配站(4)以电极板组(41)装配机动车电池壳体(23，61)的方法，其特征在于首先将处于收缩状态的第一可伸展滑动件(30)相对于要移动的电池壳体(23)定位，滑动件(30)随后以低速展开和移动，直至与电池壳体(23)相接触为止，然后以较高的速度沿电池壳体(23)的水平移动方向(62)移动，并且在电池壳体(23)达到期望位置后停止。
12.如权利要求1所述的装配站，其中，所述电极板组是完全组装好的；所述至少一个第一装配段(21)具有至少一个第一滑动件。
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