BR112014011004B1 - Sistema para o processamento de placas de bateria e disposição das mesmas em estruturas de acondicionamento de baterias - Google Patents
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Abstract
sistema para o processamento de placas de bateria e disposição das mesmas em estruturas de acondicionamento de baterias a invenção se refere a um sistema para o processamento de placas de bateria e a disposição das mesmas em estruturas de acondicionamento de baterias, consistindo em dispositivos de transporte, e estações de processamento individuais, tais corno estações de deposição, banho de estanho, estação de fundição de chumbo, em que as placas de bateria a ser processadas estão dispostas corno conjuntos de placas em uma pluralidade de compartimentos de aperto fornecidos para o efeito para o processamento, em que os compartimentos de aperto que estão equipados com os conjuntos de placas, estão dispostos em um dispositivo de transporte (1) verticalmente orientado e que gira em círculo nessa posição e em que as estações de processamento individuais (2.1-2.n) estão dispostas por cima, por baixo e/ou lateralmente no exterior do dispositivo de transporte que gira em um movimento circular verticalmente orientado e podem ser conduzidas a partir daí para o compartimento de aperto,que está posicionado, em cada caso, na posição da estação de processamento (2.1-2.n).
Description
[001] A invenção se refere a um sistema para o processamento de placas de bateria e disposição das mesmas na estrutura de acondicionamento de baterias fornecida. O sistema consiste em dispositivos de transporte e estações de processamento individuais, em que as placas de bateria a ser processadas são dispostas como conjuntos de placas em compartimentos de aperto para o processamento.
[002] A invenção encontra aplicação na fabricação de baterias para veiculos automóveis e caminhões.
[003] Para a produção de baterias para veiculos automóveis, é necessário ordenar uma pluralidade de placas de elétrodos em células de bateria individuais dispostas de forma separada entre si em estruturas de acondicionamento para baterias. As placas de elétrodos são, nesse caso, combinadas em conjuntos individuais e são associadas com as células de bateria. Um dispositivo para ligar placas de bateria individuais em pacotes e para a inserção desses pacotes em caixas de baterias está descrito no documento AT 008 261 Ul. As etapas de processamento individuais requeridas são efetuadas em um total de 14 estações de trabalho, que estão dispostas umas após as outras. Isso conduz a uma enorme necessidade de espaço para montar tal tipo de sistema, bem como a uma enorme necessidade de transporte durante a produção.
[004] Outro sistema de acabamento e montagem de caixas de bateria com conjuntos de placas é descrito no documento DE 202009011262 Ul. Essa solução demonstra que as estações de processamento individuais são dispostas em torno de uma plataforma rotativa e elevatória, na forma de estação compacta, e os compartimentos de aperto, que são fornecidos com as placas a ser processadas, são conduzidos pela plataforma rotativa e elevatória para as estações de transporte individuais dentro da estação compacta. Uma vez que as estações de processamento estão fixamente integradas nessa estação compacta, o acesso a essas estações durante a produção não é possivel. Assim, são necessários trabalhos de manutenção em separado, se houver necessidade de manutenção. Além disso, o compartimento de aperto é rodado na estação de processamento, o que requer um ciclo adicional separado. Como resultado, o tempo de processamento das placas e a colocação da estrutura de acondicionamento de baterias é prolongado. Devido à disposição da estação compacta com plataforma rotativa e elevatória, e estações de processamento em um plano horizontal, a necessidade de espaço para a implementação de tal sistema é muito grande.
[005] O objeto da invenção é encontrar uma solução técnica, com a qual as deficiências do estado da técnica possam ser superadas. A solução inventiva será caracterizada por uma pequena necessidade de espaço. Com a redução dos tempos de ciclo, os tempos de produção e os custos de produção serão reduzidos. Sistemas de controle e monitoramento adequados irão contribuir para uma garantia de qualidade otimizada da produção de placas de bateria e sua disposição na estrutura de acondicionamento da bateria.
[006] Para trabalhos de manutenção necessários nas estações de processamento, as estações devem ser projetadas de forma simples para efeitos de manutenção, de modo que também para esse efeito não devem ser usados tempos de inatividade do sistema ou tempos adicionais de processamento significativos.
[007] Assim, o sistema para processamento de placas de bateria e sua disposição em estruturas de acondicionamento para baterias consiste em um dispositivo de transporte e estações de processamento individuais, em que as placas de bateria a ser processadas são dispostas como conjuntos de placas em compartimentos de aperto para o processamento. Os compartimentos de aperto, que estão munidos com os conjuntos de placas, estão dispostos em um dispositivo de transporte verticalmente orientado e que exerce um movimento de rotação circular nessa posição de modo que o movimento dos compartimentos de aperto ocorre como em uma roda gigante.
[008] Isto oferece a vantagem de existir muito pouco espaço para o dispositivo de transporte. Além disso, oferece a vantagem de as estações de processamento individuais de todos os niveis espaciais, tais como por cima, por baixo e lateralmente, serem dispostas no exterior do dispositivo de transporte orientado verticalmente, em que as mesmas podem ser transportadas a partir desse local para e para fora do compartimento de aperto posicionado.
[009] Uma vez que as estações de processamento podem ser transportadas para fora da área de processamento, se consegue ao mesmo tempo uma solução eficaz para a manutenção das estações de processamento. Eles podem ser submetidos a manutenção com economia de tempo e de forma prática.
[010] Como estações de processamento se prevê uma caixa de deposição com pelo menos um sistema de preensão de seis pinças para organizar os conjuntos de placas de bateria dentro do compartimento de aperto, bem como um dispositivo de orientação e um dispositivo de aperto para os conjuntos de placas de bateria no compartimento de aperto fornecido pelo dispositivo de transporte, uma estação de fluxo com unidade de secagem e banho de estanho, uma estação de fundição para fundir as pontes de chumbo com um banho de chumbo e uma estação de empacotamento para empacotar os conjuntos de placas de bateria acabados nas caixas de bateria fornecidas com, pelo menos, um sistema de preensão de seis pinças.
[011] A caixa de deposição apresenta vantajosamente, pelo menos, um sistema de preensão de seis pinças para inserir os conjuntos de placas acabados dimensionados a partir de um tampão de armazenamento, no compartimento de aperto 3, para permitir uma provisão eficaz racional do compartimento de aperto com os conjuntos de placas.
[012] O banho de estanho da estação de fluxo está vantajosamente munido de um sistema de medição para a medição constante do nivel do banho de estanho. Esse sistema de medição encaminha a informação do valor medido para a dosagem de fio de estanho, de modo que o nivel de banho de estanho seja sempre mantido a um nivel constante. A medição pode ser levada a cabo, na prática, como uma medição de corrente de Foucault. Essa medida suporta essencialmente a obtenção constante de um nivel de banho de estanho necessário para evitar erros durante o processamento de forma continua e de forma eficaz.
[013] A estação de fundição serve para fundir as pontes de chumbo e, portanto, dispõe de uma bacia de fusão dividida por uma parede de separação em dois tanques, em que em uma metade da bacia é efetuada a massa fundida de chumbo e a alimentação de barras de chumbo na massa fundida, em que a outra metade da bacia serve de tanque de decantação, a partir do qual a massa fundida de chumbo é transferida para o tanque de imersão por meio da bomba para a fundição das pontes de chumbo.
[014] Para manter um nivel constante nos tanques de decantação da bacia de fusão, o chumbo fundido é bombeado a partir do outro tanque para o tanque de decantação por meio de uma bomba de funcionamento continuo.
[015] Além disso, na parede de separação entre o tanque de decantação e o tanque para a alimentação de chumbo da bacia de fusão é fornecida pelo menos uma nervura de transbordamento, que também regula o nivel de altura da massa fundida de chumbo no tanque de decantação da bacia de fusão.
[016] Essas medidas também servem de forma constante e eficaz a segurança permanente da qualidade de fundição na fundição de pontes de chumbo durante o processo de produção.
[017] Na estação de empacotamento para empacotar os conjuntos de placas de bateria acabados nas caixas de baterias fornecidas, está pelo menos previsto um dispositivo de limpeza que serve para limpar as estruturas de empacotamento.
[018] Ele dispões de um sistema de escovas e/ou pulverização, o qual percorre o interior das estruturas de empacotamento fornecidas através de um sistema de eixos múltiplos, antes do fornecimento com os conjuntos de placas de bateria, e realiza a limpeza e remoção de particulas de sujidade e depósitos.
[019] Isso evita que as particulas de sujidade possam aderir aos conjuntos de placas no empacotamento, o que acontece no empacotamento com pouco espaço de folga.
[020] Essa medida é também usada para alcançar um alto padrão de qualidade na montagem de placas de baterias acabadas em estruturas de acondicionamento de baterias fornecidas.
[021] Para aumentar a eficácia do sistema, pelo menos um sistema de preensão de três pinças está disposto na estação de empacotamento, o qual remove os conjuntos de placas acabados a partir dos compartimentos de aperto, ou seja, três conjuntos em simultâneo. Depois, os conjuntos de placas são empacotados nas caixas de bateria. Na transferência, a caixa de bateria é girada para que os próximos 3 conjuntos possam ser inseridos na caixa de bateria. Mais sistemas de preensão de três pinças são vantajosamente previstos.
[022] O dispositivo de transporte verticalmente orientado e que gira em circulo, dispõe de pelo menos, um dispositivo rotativo independente, que serve para rodar o compartimento de aperto durante o transporte para a estação de processamento seguinte para o compartimento de aperto. O posicionamento correto do compartimento de aperto para a próxima operação de processamento ocorre em pouco tempo, durante o transporte para essa estação, de modo que não são necessários quaisquer custos de tempo adicionais.
[023] A fim de orientar as estações de processamento individuais no dispositivo de transporte a partir do exterior, cada estação de processamento, se necessário, dispõe de um dispositivo de transporte próprio independente, que serve o propósito do movimento de vaivém do dispositivo de transporte.
[024] As vantagens dessa solução técnica para o processamento de placas de bateria e disposição das mesmas na estrutura de acondicionamento da bateria fornecida para o efeito, assentam especialmente na possibilidade de uma construção compacta do presente sistema, com um elevado grau de continuidade do decurso das fases de processamento individual associado a uma supervisão continua para assegurar a conformidade com os critérios de qualidade e para evitar o surgimento de defeitos no processo de produção.
[025] Através da remoção das fases de processamento individuais do processo de transporte, os trabalhos de manutenção podem ser realizados em parte sem perda de tempo de ciclo através de módulos de permuta fornecidos com unidades de permuta rápida.
[026] A invenção será seguidamente explicada em mais pormenor com referência a uma modalidade exemplificativa.
[027] Nos desenhos em anexo, é mostrado
[028] A Fig. 1 é uma representação esquemática de um sistema para o processamento de placas de bateria e disposição das mesmas na estrutura de acondicionamento de baterias fornecida para o efeito;
[029] A Fig. 2 é uma representação esquemática da estação de fluxo com banho de estanho, dosagem de fio de estanho, e sistema de medição do nivel de estanho;
[030] A Fig. 3 é uma representação esquemática do banho de chumbo (2.3.1) com ambos os tanques (2.3.1.5) da bacia de fusão e dispositivos de regulação do nivel;
[031] A Fig. 4 é uma vista lateral de uma parede de separação (2.3.1.4), com nervura de transbordamento;
[032] A Fig. 5a é uma vista lateral esquemática do dispositivo de limpeza (5) para as estruturas de empacotamento (2.4.3) com suas chapas extensiveis (2.4.4);
[033] A Fig. 5b é uma vista lateral esquemática parcial do dispositivo de limpeza (5);
[034] A Fig. 5c é uma vista esquemática em planta da estação de empacotamento 2.4 com o sistema de limpeza 5 para as estruturas de empacotamento (2.4.3) e chapas extensiveis (2.4.4);
[035] Modalidade exemplificativa:
[036] De acordo com as Figuras 1 a 5c, um sistema para o processamento de placas de bateria e para a disposição dessas placas de bateria em estruturas de acondicionamento para baterias fornecidas para o efeito, é constituído por dispositivos de transporte e estações de processamento individuais, tal como por exemplo uma estação de deposição, o banho de estanho, a estação de fundição de chumbo. As placas de bateria a serem processadas são nesse caso organizadas para processamento como conjuntos de placas definidos em vários compartimentos de aperto fornecidos para o efeito. De acordo com a invenção, esses compartimentos de aperto munidos de conjuntos de placas são dispostos em um dispositivo de transporte 1 com movimento de rotação vertical. Para esse dispositivo de transporte 1, as estações de processamento individuais 2.1-2.n são dispostas na periferia, no entanto, do lado de fora do circulo de movimento do dispositivo de transporte 1. A partir dai, as estações de processamento 2.1-2.n são, cada uma, dispostas na posição do compartimento de aperto 3 posicionado pelo dispositivo de transporte 1, podendo ser conduzidas por meio de unidades de transporte distintas 4.
[037] Assim, a primeira estação de processamento compreende a caixa de deposição 2.1, pelo menos, um sistema de preensão de seis pinças para organizar os conjuntos de placas a partir de um tampão de armazenamento no compartimento de aperto 3, um dispositivo de orientação para orientar e para dobrar as linguetas das placas, e um dispositivo de aperto para apertar os conjuntos de placas para a inserção no compartimento de aperto 3 fornecido pelo dispositivo de transporte 1.
[038] Através de rotação vertical do dispositivo de transporte 1, o compartimento de aperto 3 munido dos conjuntos de placas é colocado na posição da segunda estação de processamento, a estação de fluxo 2.2. Por meio de uma corrediça horizontal, como que um dispositivo de transporte independente 4 da estação de fluxo 2.2, essa é colocada conjuntamente com o banho de estanho disposto 2.2.1 e o sistema de medição integrado 2.2.1.1, que opera como um método de medição de correntes de Foucault, para a medição continua do nivel de banho de estanho e dosagem de fio de estanho 2.2.1.2 no compartimento de aperto 3. Para uma ótima regulação do nivel de banho de estanho, o sistema de medição 2.2.1.1 e a dosagem de fio de estanho 2.2.1.2 estão acoplados informaticamente entre si. Tanto o banho de estanho 2.2.1, como o aparelho de secagem adicional podem ser aproximados verticalmente do dispositivo de transporte 1 por meio do dispositivo de transporte independente 4. Além disso, o banho de estanho 2.2.1 pode ser aproximado no sentido vertical do compartimento de aperto 3. Esse será rodado com a condução no sentido descendente, antes da imersão, podendo portanto mergulhar no banho de estanho colocado por baixo 2.2.1. Após a secagem, o compartimento de aperto é transportado pelo dispositivo de transporte para a estação de processamento 3, devido ao movimento de rotação vertical.
[039] Na estação de fundição 2.3 ocorre a fundição das pontes de chumbo. Para esse fim, a estação de fundição 2.3 tem um banho de chumbo 2.3.1, com uma bacia de fusão 2.3.1.2.
[040] A bacia de fusão 2.3.1.2 é por sua vez dividida por uma parede de separação 2.3.1.4 em dois subtanques. Em uma metade da bacia, ocorre o fornecimento de barras de chumbo para a massa de chumbo fundido. Na outra metade da bacia, ocorre a decantação do chumbo fundido. O chumbo é bombeado continuamente por uma bomba 2.3.1.3 a partir de uma metade da bacia, para o tanque de decantação 2.3.1.2. Na parede de separação 2.3.1.4, entre o tanque de decantação e o tanque para a alimentação de chumbo da bacia de fusão 2.3.1.1, está pelo menos disposta uma nervura de transbordamento 2.3.1.5, que regula adicionalmente o nivel de altura da massa de chumbo fundido no tanque de decantação da bacia de fusão, através do transbordamento duradouro, visto que as superficies do nivel de chumbo dos dois tanques da bacia de fusão 2.3.1.2 dispõem de diferentes niveis de altura.
[041] A partir do tanque de decantação do tanque de fusão 2.3.1.2 o chumbo fundido e de muito elevada qualidade é colocado por bomba adicional em um molde de fundição 2.3.1.1 onde ocorre a fundição da ponte de chumbo.
[042] Para essa finalidade, a estação de fundição 2.3 apresenta um dispositivo de transporte vertical adicional 4 para aproximar o molde de fundição 2.3.1.1 do compartimento de aperto 3. Através de um dispositivo de deslocamento horizontal adicional, tal como um dispositivo de transporte 4, é possivel permutar todo o molde de fundição 2.3.1.1 para tarefas de manutenção e/ou reparação, de modo que o curso do ciclo de processamento do dispositivo de transporte não pode ser interrompido.
[043] Após a fundição da ponte de chumbo, o compartimento de aperto 3 é transportado pelo dispositivo de transporte 1, por meio de sua rotação vertical, para a posição da estação de empacotamento 2.4 para empacotar os conjuntos de placas de bateria acabados nas caixas de bateria fornecidas.
[044] Para esse efeito, a estação de empacotamento 2.4 apresenta pelo menos um sistema de preensão de três pinças 2.4.1 e um dispositivo de limpeza 5 para a limpeza das estruturas do empacotamento 5.1. Esse dispositivo serve para limpar as chapas extensiveis 2.4.4, as estruturas de empacotamento 2.4.3, as quais possuem impurezas devido ao seu uso constante. A estação de limpeza 5 tem um sistema de escovas 5.1. e/ou de pulverização 5.2., o qual atravessa o interior das estruturas de empacotamento fornecidas, por meio de um sistema de eixos múltiplos, antes de o prover com conjuntos de placas de bateria, executando aí com segurança a limpeza e remoção de partículas de sujidade e depósitos em direções 3D.
[045] As vantagens da presente invenção são sintetizadas em uma solução técnica para o processamento e disposição de placas de bateria em estruturas de acondicionamento de baterias fornecidas, que se caracteriza por um baixo requisito de espaço, que apresenta um alto grau de funções de monitoramento e medidas de garantia de qualidade para os processos de processamento nas estações de processamento individuais, que funciona de forma eficiente, e que reduz consideravelmente o tempo necessário para as tarefas de reparação e manutenção, em consequência da atribuição de dispositivos de transporte adicionais às estações de tratamento individuais. Em particular, as medidas para melhorar a garantia de qualidade contribuem para que todas as etapas de processamento para a produção e montagem de conjuntos de placas de baterias sejam controladas e reguladas permanentemente e com segurança, de modo que o sistema proporciona um alto nível de caixas de baterias de alta qualidade e completamente equipadas.
[046] Lista de números de referência
[047] 1. Dispositivo de transporte para compartimento de aperto
[048] 2.1 -2.n Estações de processamento
[049] 2.1 Caixa de deposição pinças
[050] 2.1.1 Sistema de preensão de seis
[051] 2.2 Estação de fluxo
[052] 2.2.1 Banho de estanho
[053] 2.2.1.1 Sistema de medição para nível de estanho
[054] 2.2.1.2 Dosagem de fio de estanho
[055] 2.3 Estação de fundição
[056] 2.3.1 Banho de chumbo
[057] 2.3.1.1 Molde de fundição
[058] 2.3.1.2 Bacia de fusão
[059] 2.3.1.3 Bomba
[060] 2.3.1.4 Parede de separação
[061] 2.3.1.5 Nervura de transbordamento
[062] 2.4 Estação de empacotamento
[063] 2.4.1 Preensor de três pinças
[064] 2.4.3 Estruturas de empacotamento
[065] 2.4.4 Chapas extensíveis
[066] 3 Compartimento de aperto
[067] 4 Dispositivos de transporte independentes das estações de processamento
[068] 5 Dispositivo de limpeza
[069] 5.1 Sistema de escovas
Claims (6)
1. SISTEMA PARA 0 PROCESSAMENTO DE PLACAS DE BATERIA E DISPOSIÇÃO DAS MESMAS EM ESTRUTURAS DE ACONDICIONAMENTO DE BATERIAS, consistindo em dispositivos de transporte, e estações de processamento individuais, em que as placas de bateria a serem processadas estão dispostas como conjuntos de placas em uma pluralidade de compartimentos de aperto fornecidos para o efeito, para o processamento, caracterizado em que os compartimentos de aperto, que estão equipados com os conjuntos de placas, estão dispostos em um dispositivo de transporte (1) verticalmente orientado e que gira em circulo nessa posição, e realiza um movimento circular vertical dos compartimentos de aperto, as estações de processamento individuais (2.1-2.n) estão dispostas por cima, por baixo e/ou lateralmente no exterior do dispositivo de transporte que gira em um movimento circular orientado verticalmente, e cada uma das ditas estações de processamento individuais pode ser conduzidas respectivamente, a partir dai, para a posição do compartimento de aperto.
2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por - uma caixa de deposição (2.1) com, pelo menos, um sistema de preensão de seis pinças, um dispositivo de orientação e um dispositivo de aperto para os conjuntos de placas de bateria no compartimento de aperto (3) fornecido pelo dispositivo de transporte (1), - uma estação de fluxo (2.2) com dispositivo de secagem e um banho de estanho, e em que o banho de estanho (2.2.1) da estação de fluxo (2.2) está equipado com um sistema de medição (2.2.1.1), que serve para a medição do nivel de estanho, e uma dosagem de fio de estanho (2.2.1.2) acoplada informaticamente àquele, - uma estação de fundição de chumbo (2.3) para fundir as pontes de chumbo com o banho de chumbo (2.3.1), em que uma bomba (2.3.1.3.) que serve para a regulação do nivel permanente da massa de chumbo fundido está disposta entre um tanque de imersão (2.3.1.1) e uma bacia de fusão (2.3.1.2), e pelo menos uma nervura de transbordamento (2.3.1.5) que regula o nivel de massa de chumbo fundido está disposta em uma parede de separação (2.3.1.4), entre o tanque de imersão (2.3.1.1) e a bacia de fusão (2.3.1.2), e - uma estação de empacotamento (2.4) para empacotar os conjuntos de placas de bateria totalmente equipados em uma caixa de bateria fornecida com pelo menos um sistema de preensão de três pinças e um dispositivo de limpeza (5), que serve para a limpeza das estruturas de empacotamento (2.4.3), com suas chapas extensíveis (2.4.4), estarem dispostas, como as estações de processamento (2.1-2.n), em torno do dispositivo de transporte orientado verticalmente (1) e de forma móvel em relação ao mesmo por meio de dispositivos de transporte (4) adicionais dispostos independentes nas estações de processamento (2.1-2.n).
3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo dispositivo de limpeza (5) ser um sistema de escovas, um sistema de cabeça de pulverização, ou ambos uma escova e um sistema de cabeça de pulverização, em que esse sistema está disposto sobre um aparelho de deslocação que tem uma pluralidade de eixos de rotação e de deslocação.
4. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo sistema de medição (2.2.1.1), disposto no banho de estanho (2.2.1) e que serve para a medição do nivel de estanho, ser concebido como um sistema de medição de correntes de Foucault.
5. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por no dispositivo de transporte orientado verticalmente e que gira em circulo, estar disposto pelo menos um dispositivo de rotação independente para o compartimento de aperto para a rotação do compartimento de aperto durante o transporte para a estação de processamento seguinte (2.1-2n).
6. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por cada estação de processamento (2.1-2.n) apresentar um dispositivo de transporte próprio independente (4), que serve para a deslocação para frente e para trás em relação ao dispositivo de transporte.
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