DE102009011656A1 - Non-accurate cylindrical cells jamming isolating method for electric drive vehicle, involves utilizing layers as contour adjustment between half-shells accommodators and cylindrical cells during jamming in viscose state - Google Patents
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Abstract
Description
I. AnwendungsgebietI. Field of application
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Batterien.The The invention relates to the production of batteries.
II. Technischer HintergrundII. Technical background
Wenn
leistungsfähige,
große
Batterien hergestellt werden sollen, Beispielsweise als Energiequelle
für den
Elektroantrieb in Fahrzeugen, so stehen hierfür – im Grunde unabhängig von
der Wirkungsweise und dem chemischen Aufbau der Batterien, jedoch
primär
bei den derzeit im Fokus stehenden Lithium-Ionen-Batterien – zwei Vorgehensweisen
zur Verfügung:
Da
derartige Batterien immer aus dünnen,
aufeinander lagernden Schichten bestehen, können entweder durch Wickeln
dieser Schichten einzelne Zellen mit zylindrischer Gestalt geformt
werden, die anschließend
durch Stapeln der Zellen zu größeren, etwa rechteckigen
Blöcken
zusammengefasst werden können,
oder die gewünschten
rechteckigen Blöcke werden
durch Aufeinanderlegen entsprechender rechteckiger Zuschnitt der
einzelnen Schichtmaterialien erzeugt.For example, if powerful, large batteries are to be produced, for example, as a source of energy for electric propulsion in vehicles, these are basically two independent of the mode of action and chemistry of the batteries, but primarily lithium-ion batteries currently in focus Procedures available:
Since such batteries always consist of thin, superimposed layers, either by winding these layers individual cells can be formed with a cylindrical shape, which can then be combined by stacking the cells into larger, approximately rectangular blocks, or the desired rectangular blocks are stacked corresponding rectangular blank of the individual layer materials generated.
Die
Erfindung betrifft die erstgenannte Herstellungsweise, die Vor-
und Nachteile aufweist:
Zum einen ist die Isolierung der einzelnen
Schichten einer Zelle gegeneinander bei den gewickelten zylindrische
Schichten einfacher und ebenso deren automatisierte Herstellung.The invention relates to the former manufacturing method, which has advantages and disadvantages:
On the one hand, it is easier to isolate the individual layers of a cell from each other in the wound cylindrical layers and also to automate their production.
Zum anderen ist es nachteilig, dass zwischen den zu größeren Blöcken zusammengefügten Einheiten Freiräume zwischen den einzelnen zylindrischen Zellen verbleiben, die das Volumen pro Energieeinheit der Gesamtbatterie vergrößern.To the Others, it is disadvantageous that between the blocks assembled into larger blocks Free rooms remain between the individual cylindrical cells, the Increase volume per energy unit of the total battery.
Auf der anderen Seite können diese Freiräume zwischen den einzelnen Zellen sehr gut zur Kühlung der Batterien mittels Durchströmung durch ein Kühlmedium benutzt werden, da das je nach Beanspruchung auftretende starke Erhitzen der Batterien, welches deren Lebensdauer schnell verkürzt oder diese sogar zerstört, eines der größten Probleme dieser Batterien beziehungsweise der aus solchen Batterien zusammengesetzten Batterieeinheiten ist.On the other side can these open spaces between the individual cells very good for cooling the batteries by means of flow through a cooling medium be used because the strong depending on the stress occurring Heating the batteries, which shortens their life quickly or this even destroyed, one of the biggest problems these batteries or the composite of such batteries Battery units is.
Zu diesem Zweck werden die zylindrischen Zellen in halbschalenförmigen Aufnahmen eingelegt und hierüber auch gegeneinander zu kompakten rechteckigen Blöcken verbunden.To For this purpose, the cylindrical cells in half-shell-shaped shots inserted and over here also connected to each other to compact rectangular blocks.
Das Problem besteht darin, dass die Halbschalenaufnahmen eine exakte Querschnittskontur besitzen, die zylindrischen Zellen aufgrund ihres Herstellungsvorganges jedoch relativ starke Rundheits- und Maßabweichungen aufweisen.The Problem is that the half-shell recordings an exact Have cross-sectional contour, the cylindrical cells due to their Manufacturing process, however, relatively strong roundness and dimensional deviations exhibit.
Beim Fixieren der zylindrischen Zellen in bzw. zwischen den Halbschalenaufnahmen muss jedoch einerseits die elektrische Isolierung und andererseits die thermische Leitfähigkeit zwischen Zelle und der Halbschalenaufnahme, die aus einem gut Temperatur leitenden Material, meist Aluminium besteht und deshalb in aller Regel auch elektrisch leitfähig ist, sichergestellt werden, und zwar in einem jederzeit reproduzierbaren Maß.At the Fixing the cylindrical cells in or between the half-shell recordings However, on the one hand the electrical insulation and on the other hand the thermal conductivity between the cell and the half-shell receptacle, resulting in a good temperature conductive material, mostly aluminum and therefore in all Usually also electrically conductive is to be ensured, and in a reproducible at any time Measure.
Da die Beschichtung der Zellen mit einer elektrischen Isolierschicht sowie einer Thermoleitschicht durch Aufbringen einer pastösen, aushärtenden Vergussmasse auf den Zellen geschieht, wobei die Thermoleitschicht gleichzeitig die Verklebung gegenüber den Halbschalenaufnahmen darstellt, muss trotz der Maßabweichungen der Zellen eine definierte Dicke dieser Schichten sichergestellt werden, die jederzeit reproduzierbar sein muss.There the coating of the cells with an electrical insulating layer and a Thermoleitschicht by applying a pasty, curing Potting compound on the cells happens, with the Thermoleitschicht at the same time the bonding against the half-shell shots represents, despite the deviations the cells ensured a defined thickness of these layers which must be reproducible at all times.
III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention
a) Technische Aufgabea) Technical task
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Herstellen von Blöcken aus einer Vielzahl von zusammengefügten zylindrischen Zellen zur Verfügung zu stellen, bei der reproduzierbar immer die richtige Schichtdicke an der Elektro-Isolationsschicht und/oder Thermoleitschicht auf den Zellen bzw. zwischen den Zellen und den Zellenaufnahmen erreicht wird, trotz einfachen und kostengünstigen Herstellungsprozesses.It is therefore the object according to the invention, a method and an apparatus for producing blocks from a variety of assembled cylindrical cells available to provide, in the reproducible always the correct layer thickness on the electrical insulation layer and / or Thermoleitschicht on the cells or between the cells and the cell receptacles is achieved despite being simple and inexpensive Manufacturing process.
b) Lösung der Aufgabeb) solution the task
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 28 und 50 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.These The object is solved by the features of claims 1, 28 and 50. advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die reproduzierbare, korrekte Schichtdicke zwischen den Zellen und den Halbschalen-Aufnahmen wird erzielt, indem die Elektro-Isolationsschicht und die Thermoleitschicht entweder nacheinander oder als einheitliche Schicht auf mindestens der Mantelfläche der Zellen aufgebracht wird und diese anschließend mit den Halbschalenaufnahmen in Kontakt gebracht und durch Aushärten der Vergussmassen dieser Schichten verklebt werden, wobei durch mehrere Reihen von Halbschalenaufnahmen und Zellen hintereinander ein Block der gewünschten Größe erstellt wird.The reproducible, correct layer thickness between the cells and the Half-shell shots are obtained by applying the electrical insulation layer and the Thermoleitschicht either sequentially or as a single Layer applied to at least the lateral surface of the cells and then this brought into contact with the half-shell receptacles and by curing the Vergussmassen these layers are glued, with several Rows of half-shell shots and cells one behind the other a block the desired size becomes.
Das Problem liegt darin, dass die Elektro-Isolationsschicht eine Mindestdicke besitzen muss, um die notwendige elektrische Isolierung zu bewirken, wobei diese Schicht unbedingt durchgängig lückenlos sein muss, um elektrisch leitenden Überschlag von der Mantelfläche der Zelle zu der ebenfalls elektrisch Halbschalenaufnahme unbedingt zu vermeiden.The problem is that the electrical insulation layer must have a minimum thickness to provide the necessary electrical insulation, wherein this layer must necessarily be completely continuous, in order to avoid electrically conductive flashover from the lateral surface of the cell to the likewise electrically half-shell receptacle unconditionally.
Je mehr die Elektroisolationsschicht in ihrer Dicke über das notwendige Mindestmaß für die elektrische Isolierung hinausgeht, umso stärker leider jedoch die Wärmeleitung zwischen der zylindrischen Zelle und der Halbschalen-Aufnahme, der gleichzeitig als Kühlkörper fungiert, so dass die Dicke der Elektro-Isolationsschicht nicht über einen Maximalwert hinausgehen darf.ever more the electrical insulation layer in thickness over the necessary minimum for the electrical Insulation goes all the more unfortunately, however, the heat conduction between the cylindrical cell and the half-shell recording, simultaneously acts as a heat sink, so that the thickness of the electrical insulation layer does not have a Maximum value may go out.
Falls zum Verkleben ein separater Kleber in Form einer Thermoleitschicht zusätzlich zur Elektroisolationsschicht verwendet wird, besteht auch hier die Anforderung, dass zum einen die Verklebung möglichst vollflächig sein muss, um auf einer möglichst großen Fläche den Wärmeübergang zu ermöglichen. Da mit steigender Dicke der Thermoleitschicht der Wärmeübergang dennoch reduziert wird, soll die Thermoleitschicht im ausgehärteten Zustand einerseits möglichst dünn sein, andererseits ist jedoch insgesamt eine Mindestschichtdicke vor dem Zusammenfügen der zylindrischen Zellen mit den Halbschalenaufnahmen notwendig, um Maßungenauigkeit der Zellen hinsichtlich Durchmesser und Rundheit gegenüber den exakt halbrunden Innenflächen der Halbschalenaufnahmen auszugleichen, ohne dass es zu einem direkten Kontakt zwischen diesen beiden Elementen kommt.If for gluing a separate adhesive in the form of a Thermoleitschicht additionally is used for electrical insulation layer, here is the Requirement that, on the one hand, the bonding should be as complete as possible needs to be on one as possible huge area the heat transfer to enable. As with increasing thickness of the Thermoleitschicht the heat transfer is still reduced, should the Thermoleitschicht in the cured state one hand, if possible be thin, On the other hand, however, a total of at least a minimum layer thickness before Put together the cylindrical cells with the half-shell receptacles necessary, about inaccuracy the cells in terms of diameter and roundness over the exactly semicircular inner surfaces compensate for the half-shell recordings without it becoming a direct Contact between these two elements comes.
Darüber hinaus müssen selbstverständlich Hohlräume innerhalb der Schichten oder zwischen Oberfläche der Zellen und der Beschichtung bzw. Oberfläche der Halbschalen und der Beschichtung unbedingt vermieden werden, da dies zum einen die mechanische Festigkeit beeinträchtigt, zum anderen auch die elektrische Isolierung bzw. Wärmeleitfähigkeit.Furthermore have to of course cavities within the layers or between the surface of the cells and the coating or surface the half-shells and the coating must be avoided at all costs, because this impairs the mechanical strength on the one hand, on the other hand, the electrical insulation or thermal conductivity.
Um dies sicherzustellen, wird zunächst auf wenigstens der Mantelfläche der Zellen die Elektroisolationsschicht als durchgängige lückenlose Schicht mit definierter Schichtdicke aufgebracht. Die thermisch leitfähige Vergussmasse wird anschließend separat – nicht unbedingt von Anfang an als durchgängige Schicht, ggf. auch in Form einer Kleberraupe – aufgebracht.Around This will be done first on at least the lateral surface the cells the electrical insulation layer as a continuous gapless Layer applied with a defined layer thickness. The thermal conductive Potting compound is then separately - not necessarily from the beginning as a continuous layer, possibly also in Form of a glue bead - applied.
Das Zusammenfügen der so beschichteten Zellen mit den Halbschalenaufnahmen erfolgt vorzugsweise, wenn die Beschichtung bereits leicht angeliert ist und eine definierte Viskosität besitzt, das die endgültige Schichtdicke im zusammengefügten Zustand nicht durch ausschließlich eine vorgegebene Kraft beim Zusammenfügen erzielt wird, sondern indem die Zellen und Halbschalenaufnahmen in einem definierten Abstand zueinander positioniert und fixiert werden, der so bemessen ist, dass die vorhandene noch nicht ausgehärtete Vergussmasse dazwischen diesen Abstand vollständig und lückenlos vollflächig ausfüllt und dabei durch Fließvorgänge in der noch nicht ausgehärteten Vergussmasse die vorhandenen Maßungenauigkeiten der Zellen und damit nicht an allen Stellen exakt gleichen Abstand zwischen Zellen und Halbschalenaufnahmen ausgleicht.The Put together the thus coated cells with the half-shell recordings done preferably when the coating is already lightly gelled and a defined viscosity owns that the final one Layer thickness in the assembled state not by exclusively a predetermined force is achieved in the assembly, but by the cells and half-shell shots at a defined distance positioned and fixed to each other, which is sized that the existing not yet cured potting compound in between this distance completely and completely entire area fills and doing so by flow processes in the still not cured Potting compound the existing dimensional inaccuracies the cells and thus not at all points exactly the same distance between cells and half-shell recordings.
Zu diesem Zweck können auch Ausgleichsräume in Form von Nuten oder Ähnlichem in den Innenflächen der Halbschalenaufnahmen für die Vergussmasse vorhanden sein.To that purpose also compensation rooms in the form of grooves or the like in the inner surfaces the half-shell shots for the potting compound be present.
Da
das Verfahren soweit als möglich
automatisiert ablaufen soll, um hohe Stückzahlen kostengünstig herstellen
zu können,
werden höchstens
zu Beginn des Verfahrens die Zellen einerseits und die Halbschalenaufnahmen
andererseits in entsprechende Träger
manuell eingesetzt, so dass mindestens danach der weitere Ablauf
automatisch erfolgen kann:
Die zylindrischen Zellen besitzen
an ihren Stirnflächen
zentrale Vorsprünge,
die in der Aufsicht betrachtet eine unrunde, in der Regel polygone,
etwa quadratische, Form besitzen, jedoch nicht exakt formhaltig
und nicht exakt zentrisch sind. Darüber hinaus besitzt jede Zelle
auf mindestens einer ihrer Stirnseiten an einer Umfangsstelle auf
der Stirnseite eine Drehlagen-Markierung,
um die Zellen in einer gewünschten
exakten Drehlage positionieren zu können.Since the process should be automated as far as possible in order to produce high volumes at low cost, at most at the beginning of the process, the cells on the one hand and the half-shell receptacles on the other hand manually inserted into corresponding carriers, so that at least thereafter, the further process can be carried out automatically:
The cylindrical cells have at their end faces central projections, viewed in plan view have a non-round, usually polygonal, approximately square shape, but not exactly dimensionally correct and not exactly centric. In addition, each cell has at least one of its end faces at a circumferential location on the front side of a rotational position marking in order to position the cells in a desired exact rotational position can.
Dabei werden die Zellen bei dem automatisch durchgeführten Verfahrensablauf vorzugsweise nicht einzeln, sondern in Vorrichtungen gehandhabt, die mehrere, beispielsweise sechs oder acht, Zellen aufnehmen können.there The cells are preferably not in the automatically performed procedure individually but handled in devices containing several, for example six or eight, can take up cells.
Zunächst werden diese Zellen z. B. manuell in einen Einlegeträger eingelegt, der U-förmig gestaltet ist und auf seinem Boden nahe der Seitenwände prismenförmig gestaltete Aufnahmen für die Enden der Mantelflächen der einzelnen Zellen aufweist, die sich im eingelegten Zustand mit ihrer Längsachse von der einen zur anderen Seitenwand des Einlegeträgers erstrecken, und sich somit im mittleren Bereich in einem Abstand zum Boden des Einlegeträgers befinden, so dass ein Greifer mit einer Klaue unter die Zelle mit der anderen Klaue von oben die Zelle, ergreifen kann.First, be these cells z. B. manually inserted into an insert carrier, designed the U-shaped is prism-shaped on its floor near the side walls Recordings for the ends of the lateral surfaces the individual cells, which are in the inserted state with its longitudinal axis of one extending to the other side wall of the insert carrier, and thus located in the middle area at a distance to the bottom of the insert, leaving a claw with one claw under the cell with the other Claw from above the cell, can grab.
Für das drehlagerichtige Einlegen sind in den Innenflächen der Seitenwände Aussparungen eingearbeitet, in die die stirnseitigen zentralen Vorsprünge der Zellen genau hineinpassen, bei einem quadratischen Vorsprung jedoch in vier unterschiedlichen Drehlagen.For the rotary position Loading are in the inner surfaces the side walls Recesses incorporated into the frontal central projections of the Cells fit exactly, but with a square lead, however in four different rotational positions.
Deshalb muss beim Einlegen zusätzlich darauf geachtet werden, dass sich die Drehlagenmarkierung der Zelle in der richtigen Lage, beispielsweise am höchsten Punkt der Zelle und damit z. B. oberhalb des Einlegeträgers, befindet, was anschließend beim weiteren Handling des mit Zellen bestückten Einlegeträgers mittels eines Sensors automatisch kontrolliert werden kann, oder bereits beim Bestücken des Einlegeträgers nach dem Einlegen jeder einzelnen Zelle.Therefore must in addition to insert Care should be taken that the rotational position marking of the cell in the right position, for example at the highest point of the cell and thus z. B. above the Einlegeträgers, which is subsequently at the other Handling of cells equipped with cells insert carrier can be controlled automatically by means of a sensor, or already during loading of the depositor after inserting each individual cell.
Dieser Einlegeträger wird nun automatisch entlang von Führungen wie etwa Schienen von der Einlegestation zu einer Einspannstation verbracht, in der ein Umsetzen der Zellen automatisch und einzeln mittels eines Greifers von dem Einlegeträger in einen Spann-Dreh-Träger für eine analoge Anzahl von Zellen erfolgt. Dieses Umsetzen ist notwendig, da in dem Spann-Dreh-Träger jede Zelle zwischen zwei Spannköpfen in diesem Spann-Dreh-Träger exakt zentrisch positioniert und aufgenommen wird, was in dem Einlegeträger nicht der Fall war, da dort ein Aufliegen der Mantelfläche auf den Auflageflächen noch keine zentrische Lager bewirkt aufgrund der Durchmesserungenauigkeiten und Unrundheiten der Zellen.This insert carrier will now move automatically along guides such as rails of spent the loading station to a clamping station, in the one Moving the cells automatically and individually by means of a gripper from the depositor in a tension-rotating carrier for one analog number of cells takes place. This conversion is necessary because in the tension-rotating carrier each Cell between two clamping heads in this tension-rotating carrier exactly centric positioned and recorded, which is not in the insert carrier the case was, as there is a resting of the lateral surface on the bearing surfaces still no Centric bearing causes due to the diameter inaccuracies and discontinuities of the cells.
Die Zentrierung zwischen den Spannköpfen des Spann-Dreh-Trägers erfolgt dadurch, dass die einzelnen Zellen aus dem Einlegeträger mittels eines Greifers entnommen werden, der die Zellen unabhängig von ihrem Durchmesser immer auf Greifermitte zentrisch hält, beispielsweise indem sich die beiden Klauen des Greifers beim Öffnen und Schließen immer synchron von der Greifermitte weg oder auf diesen zu bewegen und in den beiden Greiferklauen die identische, z. B. prismenförmige, selbstzentrierende Aufnahme ausgebildet ist.The Centering between the chucks of the Spann rotary carrier takes place in that the individual cells from the Einlageträger means be taken from a gripper, the cells independent of their diameter always centered on gripper center, for example by always the two claws of the gripper when opening and closing moving synchronously away from or towards the gripper center and in the two gripper claws the identical, z. B. prismatic, self-centering Recording is formed.
Da sich somit die Zelle mit ihrer Längsachse im Greifer immer genau auf der Greifermitte befindet, kann der Greifer die Zelle exakt zentrisch zwischen dem jeweiligen Paar von Spannköpfen des Spann-Dreh-Trägers positionieren, da dessen Position in der Einspannstation exakt definiert und bekannt ist, und damit auch die exakte Position der einzelnen Paare von Spannköpfen.There Thus, the cell with its longitudinal axis in Gripper always located exactly on the gripper center, the gripper can position the cell exactly centrically between the respective pair of clamping heads of the tensioning rotary carrier, since its position in the clamping station is exactly defined and known, and thus also the exact position of the individual pairs of clamping heads.
Der Spann-Dreh-Träger ist wie der Einlegeträger in etwa U-förmig aufgebaut, so dass von jedem Paar von Spannköpfen einer in jeder Seitenwand angeordnet ist. Davon sind die Spannköpfe der einen Seite drehend antreibbar und hinsichtlich des Drehantriebes miteinander gekoppelt, während die gegenüberliegenden Spannköpfe in axialer Richtung entgegen einer Vorspannkraft von der Zelle abhebbar sind zum Einlegen und Entfernen der Zellen. Zusätzlich können die axial beweglichen Spannköpfe auch alle gemeinsam mittels einer Öffnungs-Leiste geöffnet werden.Of the Spann rotary carrier is like the insert carrier roughly U-shaped built so that from each pair of chucks one in each sidewall is arranged. Of these, the clamping heads of one side are rotating drivable and coupled with respect to the rotary drive, while the opposite chucks in the axial direction against a biasing force of the cell can be lifted are for inserting and removing the cells. In addition, the axially movable Clamps too all be opened together by means of an opening bar.
Die Spannköpfe liegen an den Stirnflächen der Zellen ringförmig um die zentralen polygonen Vorsprünge herum an mit einem rutschhemmenden Material, insbesondere einem O-Ring, und die Zellen sind in dem Spann-Dreh-Träger ausreichend beabstandet zueinander aufgenommen, um das anschließende Reinigen und Beschichten in diesem Spann-Dreh-Träger durchführen zu können.The chucks lie on the front surfaces of the Cells annular around the central polygonal projections around with an anti-slip material, in particular an O-ring, and the cells are sufficient in the tension-rotating carrier spaced apart from each other to the subsequent cleaning and to perform coating in this tension-rotating carrier.
Beim Einlegen der Zellen in der Einlegestation befinden sich die drehend antreibbaren Spannköpfe alle in der gleichen, definierten Drehlage, und sind in dieser Drehlage auch fixiert.At the Insert the cells in the loading station are the rotating drivable clamping heads all in the same, defined rotational position, and are in this rotational position also fixed.
Nach dem Einlegen und Spannen aller Zellen im Spann-Dreh-Träger fährt dieser im bestückten Zustand automatisch zunächst zu einer Reinigungsstation, in der die Oberfläche der Zellen gereinigt wird, um die Haftung der anschließend aufzubringenden Beschichtung zu optimieren.To the insertion and tensioning of all cells in the tension-rotating carrier this drives in stocked condition automatically first to a cleaning station where the surface of the cells is cleaned, to the liability of subsequently to optimize the applied coating.
Vorzugsweise wird die Reinigung mittels Beschießen mit Atmosphärenplasma durchgeführt, indem eine Plasmadüse in einem definierten, geringen Abstand entlang der Oberfläche der Zellen geführt wird. Dabei steht der Spann-Dreh-Träger in der Reinigungsstation still, und mit einer Antriebseinheit in Verbindung, die die drehend antreibbaren Spannköpfe und damit die eingespannten Zellen synchron permanent dreht, während die Plasmadüse entlang der Mantellinie jeder Zelle langsam entlangfährt und dadurch mittels einander überlappender spiralförmiger Windungsbereiche die gesamte Mantelfläche jeder Zelle gereinigt wird.Preferably the cleaning is done by bombarding with atmospheric plasma carried out, by a plasma nozzle at a defined, small distance along the surface of the Cells is performed. Here is the tension-rotating carrier in the Cleaning station silent, and connected to a drive unit, the rotatably driven clamping heads and thus the clamped Cells synchronously rotate permanently while the plasma nozzle is moving along The generatrix of each cell slowly moves along and thereby overlapping each other spiral winding areas the entire lateral surface every cell is cleaned.
Dabei ist eine Bewegung der Plasmadüse in zwei Raumachsen notwendig, nämlich in Längsrichtung der Zellen zum Abfahren einer Zelle und in Längsrichtung des Spann-Dreh-Trägers zum Wechsel von einer zur nächsten Zelle, da der Träger selbst wegen der Verbindung mit dem Antrieb in Position bleiben soll.there is a movement of the plasma nozzle necessary in two spatial axes, namely longitudinal the cells for extending a cell and in the longitudinal direction of the tension-rotating carrier for Change from one to the next Cell as the carrier even stay in position because of the connection to the drive should.
Alternativ kann die Reinigung der Oberfläche auch mittels eines Laserstrahls erfolgen, dessen Energie so eingestellt werden muss, dass das Material der Mantelfläche der Zellen nicht über das zulässige Maß hinaus beeinträchtigt wird, aber dennoch alle Verunreinigungen weggebrannt werden.alternative can also clean the surface be done by means of a laser beam whose energy is adjusted must be that the material of the lateral surface of the cells does not over the permissible level impaired but all the impurities will be burned away.
Die Reinigungsstation umfasst auch eine Absaugung, vorzugsweise in Form eines Absaugschnorchels, der nahe der Plasmadüse oder des Laserauftreffpunktes auf der Oberfläche der Zellen positioniert ist, um die mit entfernten Verunreinigungen angereicherte Luft abzusaugen.The Cleaning station also includes a suction, preferably in shape a suction snorkel near the plasma nozzle or the laser impact point on the surface the cells is positioned to those enriched with contaminants removed To suck in air.
Vorzugsweise wird berührungslos auch die Temperatur der Zellenoberflächen während der Reinigung permanent gemessen, da es sich bei den Zellen vorzugsweise um bereits geladene Batteriezellen handelt, und somit die Zellen eine Maximaltemperatur nicht überschreiten dürfen.Preferably, the temperature of the cell surfaces is also measured without contact during cleaning, since it is the cell len preferably by already charged battery cells, and thus the cells must not exceed a maximum temperature.
Nach dem Reinigen der Zellen werden die drehend antreibbaren Spannköpfe des Spann-Dreh-Trägers in einer definierten Drehlage angehalten und fixiert und anschließend der Antrieb abgekoppelt und in diesem Zustand der Spann-Dreh-Träger automatisch weiterverfahren zur ersten Vergussstation, in der die Elektroisolationsschicht zunächst im vorderen und hinteren Endbereich der Mantelfläche sowie im angrenzenden Randbereich der Stirnflächen aufgebracht wird.To The cleaning of the cells are the rotating drivable clamping heads of the clamping-rotating carrier in a defined rotational position stopped and fixed and then the Drive decoupled and in this state the tension-turn-carrier automatically proceeding to the first casting station, in which the electrical insulation layer first in the front and rear end of the lateral surface and in the adjacent edge region the faces is applied.
Auch hier wird der Spann-Dreh-Träger an einer definierten Position angehalten, in der er auch mit einer dort vorhandenen Antriebseinheit für die drehend antreibbaren Spannköpfe des Trägers gekoppelt wird, um die im Träger befindlichen Zellen während der Beschichtung drehend anzutreiben.Also Here is the tension-rotating carrier stopped at a defined position, in which he also with a there existing drive unit for the rotationally driven chucks of the carrier is coupled to those in the carrier located cells during to drive the coating rotating.
Die Beschichtung wird nämlich aufgebracht in Form einer spiralig in engen Windungen auf der Mantelfläche und auch dem angrenzenden Stirnflächenbereich aufgebrachte feine Raupe der Vergussmasse, deren einzelne Windungen anschließend noch geringfügig auf der Oberfläche zerfließen und spätestens dadurch ineinander übergehen. Da die pro Zeiteinheit ausge brachte Menge an Vergussmasse ebenso gesteuert wird wie die Drehgeschwindigkeit der Zellen, wird ein definiertes Volumen an Vergussmasse pro Oberflächeneinheit der Zelle ausgebracht, was für alle beschriebenen Vergussvorgänge gilt.The Namely, coating will be applied in the form of a spiral in tight turns on the lateral surface and also the adjacent face area applied fine bead of potting compound, their individual turns then still slight on the surface melt away and at the latest thereby merge into each other. Since the per unit of time brought out amount of potting compound as well is controlled as the rotational speed of the cells, is one defined volume of potting compound per surface unit of the cell applied, what kind of All described Vergussvorgänge applies.
Hier werden vorzugsweise alle im Spann-Dreh-Träger aufgenommenen Zellen gleichzeitig nebeneinander im einen Endbereich beschichtet, indem gegen jede der Zellen eine Vergussdüse gerichtet ist. Diese steht schräg zur Oberfläche der Zelle, um sowohl die Mantelfläche als auch die Stirnfläche beschichten zu können, und die Vergussdüsen müssen dabei wenigstens in zwei Raumachsen beweglich sein, nämlich in Längsrichtung der Zellen, um die Mantellinie abzufahren und in radialer Richtung der Zellen, um einerseits den Stirnflächenbereich beschichten zu können und andererseits auf der Mantelfläche wiederum sensorgesteuert in Echtzeit den gewünschten geringen Abstand von beispielsweise 0,5 mm zwischen der Vergussdüse und der Mantelfläche der drehenden zylindrischen Zelle nachzuregeln und einzuhalten.Here Preferably, all cells received in the tension-rotating carrier are simultaneously coated side by side in one end area, facing each other the cells directed to a potting is. This is sloping to the surface the cell to coat both the lateral surface and the end face to be able to and the Vergussdüsen need it be movable in at least two spatial axes, namely in the longitudinal direction of the cells to the Take off the generatrix and in the radial direction of the cells, on the one hand the face area to be able to coat and on the other hand sensor-controlled on the lateral surface in real time the desired small distance of, for example, 0.5 mm between the potting and the lateral surface readjust and comply with the rotating cylindrical cell.
Dabei müssen die einzelnen Vergussdüsen zumindest in Radialrichtung für den gewünschten geringen Abstand unabhängig voneinander steuerbar sein, während eine grobe Beweglichkeit in Längsrichtung und Radialrichtung auch für alle Vergussdüsen gemeinsam realisiert sein kann.there have to the individual grouting nozzles at least in the radial direction for the wished small distance independently be controllable from each other while a coarse mobility in the longitudinal direction and radial direction also for all grouting nozzles together can be realized.
Um nach Beschichten des einen Endbereichs der Zellen auch den anderen beschichten zu können, werden die Vergussdüsen auf Abstand vom Spann-Dreh-Träger gebracht und der Spann-Dreh-Träger mittels einer unterhalb des Spann-Dreh-Trägers in dieser Vergussstation angeordneten Hub-Dreheinheit hochgehoben, um die vertikale Achse um 180° gedreht und wieder auf seinen Führungen abgesetzt. Da sich nun die Antriebsseite des Spanndrehträgers auf der anderen Seite der Führungen befindet, ist dort ein zweiter Drehantrieb vorhanden, mit dem die drehend antreibbaren Spannköpfe nunmehr verbunden werden, um die Zellen im Spann-Dreh-Träger er neut permanent zu drehen, während mittels der wieder herangefahrenen Vergussdüsen nun die anderen Endbereiche der Zellen beschichtet werden.Around after coating one end region of the cells also the other to be able to coat become the potting nozzles placed at a distance from the tension-rotating carrier and the tension-rotating carrier by means of a below the tension-rotating carrier in this Vergussstation arranged hub rotation unit lifted up, rotated around the vertical axis by 180 ° and returned to its guides discontinued. Since now the drive side of the clamping turntable on the other side of the guides is there a second rotary drive exists there, with which the rotating drivable clamping heads now connected to the cells in the tension-rotating carrier he neut to turn permanently while by means of the grooving nozzles approached again, the other end areas the cells are coated.
Diese endseitige Elektroisolationsschicht soll zumindest bis zum Ergreifen der Zellen in diesem Endbereich vollständig aushärten, was in diesem Fall mittels Zeit, also Aushärtezeit, erfolgt. Zu diesem Zweck durchläuft der entsprechende Spann-Dreh-Träger nach dem Beschichten der Endbereiche der Zellen und vor der nächsten Bearbeitungsstation eine Pufferstrecke, deren Durchlaufzeit für das zumindest teilweise Aushärten der endseitigen Elektroisolationsschicht bis zum nächsten Bearbeitungs-Schritt – bei dem die Zellen in diesem Endbereich noch nicht ergriffen werden müssen – ausreichend ist. Dabei werden die Zellen in den Spann-Dreh-Trägern permanent weiter drehend angetrieben, um Schwerkrafteinfluss während des Aushärteprozesses auf die Beschichtung weitestgehend zu egalisieren. Hierfür ist entlang der Pufferstrecke ein Drehantrieb vorhanden, der an sämtlichen auf der Pufferstrecke befindlichen Spann-Dreh-Trägern deren Spannköpfe permanent antreibt.These end-side electrical insulation layer should at least until grasping completely harden the cells in this end, which means in this case Time, ie curing time, he follows. Goes through for this purpose the corresponding tension-rotating carrier after coating the end regions of the cells and before the next processing station a buffer line whose passage time for the at least partial curing of end-side electrical insulation layer until the next processing step - in the the cells in this end area do not yet have to be seized - sufficient is. In the process, the cells in the tension-turn carriers become permanent further rotationally driven to influence gravity during the curing process to equalize as much as possible on the coating. This is along the buffer section a rotary drive available, the at all on the buffer section clamping-turn-carriers their clamping heads permanently drives.
Anschließend fährt der Spann-Dreh-Träger eine Vergussstation für das Aufbringen der mittigen Isolationsschicht, also im mittleren Bereich der Längserstreckung der Mantelflächen der Zellen, an und nimmt dort wiederum eine definierte Position entlang seiner Führungen ein.Then he drives Clamping rotary carrier one Grouting station for the application of the central insulation layer, ie in the middle Area of longitudinal extension the lateral surfaces the cells, and takes there again a defined position along his guides one.
Das Vorgehen und der Aufbau dieser Vergussstation entsprechen dem der vorhergehenden Vergussstation, mit dem Unterschied, dass nunmehr der verbleibende mittlere Bereich der Mantelflächen der Zellen beschichtet wird, und demzufolge die Vergussnadeln auch lotrecht auf der Außenfläche der Zellen stehen können. Ferner ist auch keine Hub-Dreheinheit für den Spann-Dreh-Träger notwendig, da der mittlere Bereich der Zellen in einem Arbeitsgang durchgängig beschichtet werden kann.The Procedure and the structure of this Vergussstation correspond to the previous Vergussstation, with the difference that now the remaining middle area of the lateral surfaces of the cells coated and, consequently, the potting needles are also perpendicular to the outer surface of the cells can stand. Furthermore, no hub-rotating unit for the tension-rotating carrier is necessary because the middle Area of cells can be coated throughout in one operation.
Anschließend gehen die im mittleren Bereich beschichteten Zellen mit ihren Spann-Dreh-Trägern auf eine zweite Pufferstrecke, deren Länge jedoch so bemessen ist, dass die mittige Elektroisolationsschicht nicht aushärtet, sondern nur angeliert, da das spätere Zusammenfügen mit den Halbschalenaufnahmen zu fertigen Blöcken im Zustand einer definierten Viskosität dieser mittigen Elektroisolationsschicht durchgeführt werden soll und zuvor noch auf die nur angelierte mittige Elektroisolationsschicht eine thermisch leitende Vergussmasse, die hauptsächlich als Kleber gegenüber den Halbschalenaufnahmen dient, aufgebracht werden muss.Subsequently, the coated in the central region cells go with their clamping-rotating-carriers on a second buffer section, the length of which, however is dimensioned that the central electrical insulation layer does not harden, but only angeled, since the subsequent assembly with the half-shell recordings to finished blocks in the state of a defined viscosity of this central electrical insulation layer is to be performed and previously on the only gelled central electrical insulation layer, a thermally conductive potting compound, the mainly serves as an adhesive against the half-shell receptacles, must be applied.
Um vor der Montage sicherzustellen, dass nur Zellen zu Blöcken verarbeitet werden, die eine funktionsfähige Isolationsschicht aufweisen, ist nach der Pufferstrecke eine Station zur Prüfung der Isolationsschicht vorhanden. Dazu werden sechs Prüfschalen, ausgebildet mit einem Querschnitt in Form von Kreissegmenten von 90° bis 120°, die im Radius etwas größer sind als der maximale Radius einer Zelle inklusive Isolationsschicht und stirnseitig um je 3 mm kürzer sind als die Isolationsschicht auf den Zellen, auf einen definierten Abstand an die Mantelflächen der Zellen herangefahren und an einen Pol eines Hochspannungs-Prüfgerätes angeschlossen. Der zweite Pol wird an den Stirnflächen der Zellen kontaktiert. Durch das Einschalten der Prüfspannung bei gleichzeitiger Drehung der Zellen um ihre Längsachse kann die gesamte Mantelfläche auf die Qualität ihrer elektrischen Isolierung geprüft werden.Around Ensure that only cells are processed into blocks before mounting become a working one Have insulation layer is after the buffer line a station for testing the insulation layer available. For this purpose, six test shells, formed with a cross section in the form of circle segments of 90 ° to 120 °, the are slightly larger in radius as the maximum radius of a cell including insulation layer and 3 mm shorter on the face side are defined as the isolation layer on the cells, on a defined Distance to the lateral surfaces moved up the cells and connected to a pole of a high voltage tester. Of the second pole is at the end faces contacted the cells. By switching on the test voltage at simultaneous rotation of the cells about their longitudinal axis can cover the entire lateral surface the quality their electrical insulation are tested.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Prüfung der Isolationsschicht beistehen den Zellen. Hierbei werden immer nur einzelne Teilbereiche der stillstehenden Zellen geprüft. Nach der Prüfung werden die Prüfschalen wieder weggefahren, die Zellen um zum Beispiel 90° gedreht, die Prüfschalen wieder angelegt und der nächste Teilbereich geprüft, bis die komplette Zellen Umfang geprüft wurde.A another possibility is in the exam the insulation layer assist the cells. Here are always only individual parts of the resting cells checked. To The examination become the test shells moved away again, the cells rotated by 90 °, for example, the test shells put on again and the next Subarea tested, until the complete cell circumference was tested.
Fehlerhafte Teile werden aussortiert.faulty Parts are sorted out.
Zum Auftrag des Klebers fährt der Spann-Dreh-Träger nach der Pufferstrecken zu einer Vergussstation für diesen Kleber. Die Verfahrzeiten zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen bzw. Pufferstrecke und Bearbeitungsstationen sind dabei so kurz, dass in dieser Zeit auf einen Drehantrieb der Zellen in den Spann-Dreh-Trägern verzichtet werden kann.To the Order of glue drives the tension-rotating carrier after the buffer lines to a Vergussstation for this Glue. The travel times between the individual processing stations or buffer line and processing stations are so short, that waived in this time on a rotary drive of the cells in the tension-rotating carriers can be.
Die als Kleber dienende thermisch leitfähige Vergussmasse wird vorzugsweise nicht sofort als lückenlose Schicht auf der gesamten mittleren Mantelfläche, die später mit den Halbschalenaufnahmen in Kontakt kommt, aufgebracht, sondern es wird ein definiertes Volumen an Kleber definiert so auf den beiden bezüglich der Längsachse gegenüberliegenden Hälften der mittigen Mantelflächen der Zellen verteilt, dass unter Einwirkung der späteren Anlagekraft von Halbschalenaufnahmen und Zellen gegeneinander eine vollflächige Verteilung dieses Klebers zwischen den beiden Bauteilen erfolgt. Zu diesem Zweck kann eine Auftragskontur verwendet werden, die entlang jeder Hälfte der Mantelfläche nur eine, z. B. in Längsrichtung der Mantelfläche verlaufende, Kleberraupe ist.The serving as an adhesive thermally conductive potting compound is preferably not immediately as complete Layer on the entire middle lateral surface, which later with the half-shell shots comes into contact, applied, but it becomes a defined volume to glue defined on the two with respect to the longitudinal axis halves of the central lateral surfaces the cells spread that under the action of the subsequent investment force half shell receptacles and cells against each other a full-surface distribution this adhesive takes place between the two components. To this Purpose can be used a job contour along each one half the lateral surface only one, z. B. in the longitudinal direction the lateral surface running, adhesive bead is.
Besser jedoch ist eine etwa knochenförmige Auftragskontur mit verbreiterten Enden an jedem Längsende des mittigen Mantelflächenbereiches, um sicherzustellen, dass beim anschließenden Kontaktieren der Halbschalenaufnahme auch die am weitesten entfernten Randbereiche, also die Ecken der halbschalenförmigen Aufnahmen, vom Kleber erreicht werden.Better however, there is an approximately bony order contour with widened ends at each longitudinal end of the central lateral surface area, to ensure that when subsequently contacting the half-shell receptacle also the furthest edge areas, ie the corners of the half-shell-shaped shots, be reached by the adhesive.
Eine solche knochenförmige Auftragsform kann erreicht werden beispielsweise durch ein Bündel von gekrümmten, in Längsrichtung der Zellen auf der Mantelfläche aufgebrachten Linien von Kleber, welches im mittleren Bereich schmaler ist als im äußeren Bereich, oder durch eine in Längsrichtung verlaufende zickzackförmige Kleberraupe, die die gleiche knochenförmige Umfangskontur besitzt.A such bone-shaped Order form can be achieved for example by a bundle of curved, longitudinal the cells on the lateral surface applied lines of adhesive, which narrower in the middle area is as in the outer area, or by a longitudinal direction running zigzag Adhesive bead having the same bony peripheral contour.
Um dies zu erreichen, werden in dieser Vergussstation die drehend antreibbaren Spannköpfe im Spanndrehträger nicht permanent in die gleiche Rich tung drehend angetrieben, sondern beispielsweise oszillierend hin und her drehend um einen bestimmten Winkelbereich, in Abstimmung mit der Axialbewegung der Vergussdüsen, die hier entweder einfach oder wiederum mehrfach entsprechend der Anzahl der Zellen im Träger vorhanden sein können.Around To achieve this, are in this Vergussstation the rotationally driven chucks in the clamping swivel carriage not permanently driven in the same direction rotating, but for example, oscillating back and forth about a certain oscillating Angular range, in coordination with the axial movement of the Vergussdüsen, the here either simply or again several times according to the number of the cells in the vehicle can be present.
Wichtig ist dabei, dass sich die bezüglich der Längsachse gegenüberliegenden Hälften der mit dem Kleber beschichteten Mantelflächen in der richtigen Drehlage befinden und sich die Kleber der beiden Hälften nicht gegenseitig berühren, da der Kleber nicht über die Fugen zwischen den späteren Halbschalenaufnahmen hinweg vorhanden sein soll.Important is that the respect the longitudinal axis opposite halves the coated with the adhesive lateral surfaces in the correct rotational position and the adhesives of the two halves do not touch each other the glue does not over the joints between the later Half shell recordings should be present.
Die korrekte Drehlage wird dadurch ermöglicht, dass der Drehantrieb der Zellen in den Spann-Dreh-Trägern am Beginn und Ende jeder Bearbeitungsstation auf eine definierte Drehlage gefahren und dort fixiert wird.The correct rotational position is made possible by the fact that the rotary drive the cells in the tension-turn-straps at the beginning and end of each processing station to a defined Drehlage driven and fixed there.
Die Kleberraupe wird somit auf den beiden Hälften der Mantelfläche der Zellen nacheinander, also nach Drehung der Zellen im Träger um ihre Längsachse um 180°, aufgetragen.The Kleberraupe is thus on the two halves of the lateral surface of the Cells in succession, so after rotation of the cells in the carrier about its longitudinal axis around 180 °, applied.
Zeitgleich
zur Vorbereitung der Zellen erfolgt auch die Vorbereitung der Halbschalenaufnahmen, die
in der Regel als Aluminium-Strangpressprofile und somit in ihrem
Querschnitt sehr maßhaltig
hergestellt sind:
Im Gegensatz zu den Zellen, deren Vorbearbeitung im
liegenden Zustand erfolgte, werden die Halbschalenaufnahmen aufrechtstehend
vorbereitet und zu diesem Zweck in Halbschalen-Trägern stehend
formschlüssig
aufgenommen zwischen Haltepfosten des Halbschalenträgers, so
dass die halbrunden, konkaven Innenflächen der Halbschalen-Aufnahmen
auf ihrer gesamten Fläche
zugänglich
sind. Dieses Einstecken erfolgt vorzugsweise manuell.Simultaneously with the preparation of the cells, the preparation of the half-shell receptacles, which are generally made very dimensionally stable in the form of aluminum extruded profiles and thus in their cross-section, is also carried out:
Unlike the cells whose preprocessing took place in the horizontal state, the half-shell receptacles are prepared upright and standing for this purpose in half-shell supports positively received between holding post of the half-shell support, so that the semicircular, concave inner surfaces of the half-shell receptacles are accessible over its entire surface. This insertion is preferably done manually.
Von dort aus werden die bestückten Halbschalenträger automatisch wiederum entlang von Führungen wie etwa Schienen vom Einlegeplatz zu einer Reinigungsstation verfahren, an der der Halbschalenträger wiederum an definierter Position stehen bleibt und die Innenflächen der Halbschalenaufnahmen wiederum mittels vorzugsweise einer Plasmadüse abgestrahlt und gereinigt werden.From there are the stocked out Half-shell carrier automatically turn along guides such as rails from Move berth to a cleaning station on which the half-shell support turn stops at a defined position and the inner surfaces of the Half-shell recordings in turn emitted by means of preferably a plasma nozzle and be cleaned.
Zu diesem Zweck muss die Plasmadüse – evtl. als Einheit zusammen mit der Plasmaaufbereitung – in allen drei Raumrichtungen beweglich sein, um nacheinander die gesamte Innenfläche einer Halbschale abstrahlen zu können und dies nacheinander für alle Halbschalen.To For this purpose, the plasma nozzle - possibly. as a unit together with the plasma treatment - in all three spatial directions be movable to successively the entire inner surface of a half-shell to be able to radiate and this one by one for all half shells.
Da die Plasmadüse von einer Seite der Führungen für den Halbschalenträger her in der Regel schräg heranreicht, kann bei den Halbschalenträgern mit beidseitigen Halbschalenaufnahmen nur die eine Seite, also die einen Innenflächen, gereinigt werden.There the plasma nozzle from one side of the guides for the Half-shell carrier usually oblique can reach, can in the half-shell carriers with two-sided Halbschalenaufnahmen only one side, so the one inside surfaces, to be cleaned.
Um auch die anderen Innenflächen reinigen zu können, wird nach Entfernen der Plasmadüse der Halbschalenträger mittels einer unter ihm befindlichen Hub-Dreheinheit hochgehoben, um 180° gedreht und wieder auf den Führungen in gleicher Position abgesetzt, woraufhin die anderen Innenflächen durch die herangeführte Plasmadüse gereinigt werden können.Around also the other inner surfaces to be able to clean will after removing the plasma nozzle the half-shell carrier lifted by means of a lifting unit under it, rotated by 180 ° and again on the guides deposited in the same position, whereupon the other inner surfaces by the brought up plasma nozzle can be cleaned.
Auch hier wird durch einen Absaugschnorchel die mit Verunreinigungen belastete Luft bzw. das Plasma möglichst nah am Reinigungsobjekt abgesaugt und befindet sich deshalb auch hier vorzugsweise unterhalb des Werkstückträgers.Also Here is a suction snorkel with impurities contaminated air or the plasma as possible sucked close to the cleaning object and is therefore also here preferably below the workpiece carrier.
Die so vorbereiteten Halbschalenaufnahmen und Zellen können nunmehr zu den gewünschten Blöcken zusammengefügt werden, wofür zunächst in eine einseitige Halbschalenaufnahme eine Reihe von zylindrischen Zellen eingelegt wird, auf diese eine doppelseitige Halbschalenaufnahme aufgelegt wird, auf diese die nächste Lage von Zellen usw., bis zum Abschluss durch eine letzte wiederum einseitige Halbschalenaufnahme.The so prepared half-shell shots and cells can now be assembled to the desired blocks, for what first in one one-sided half-shell receptacle a series of cylindrical cells is inserted on this a double-sided half-shell receptacle is hung up on this the next Location of cells, etc., until completion by a final turn one-sided half-shell holder.
Dieser
Vorgang erfolgt in einer Herstellungslinie für die Blöcke, und zwar bei aufrecht
stehenden Zellen und Halbschalenaufnahmen und innerhalb eines Blockträgers als
Hilfsvorrichtung:
Der Blockträger wird auf Führungen
in einer definierten Position in einer Fügestation positioniert, durch die
auch die Vorbereitungslinien für
die Zellen einerseits und die Halbschalenaufnahmen andererseits laufen,
und in dieser Fügestation
die Spann-Drehträger
sowie die Halbschalenträger
jeweils einer in definierter Position abgestellt werden.This process takes place in a production line for the blocks, with upright cells and half-shell receptacles and within a block carrier as an auxiliary device:
The block carrier is positioned on guides in a defined position in a joining station, through which the preparation lines for the cells on the one hand and the half-shell receptacles on the other hand run, and in this joining station, the clamping rotary carrier and the half-shell support each one in a defined position.
Dabei ergreifen speziell gestaltete Halbschalengreifer jeweils eine Halbschale im Halbschalenträger, entnehmen sie daraus und verfahren sie zum Blockträger, in dem die Halbschalenaufnahme von dem Greifer definiert positioniert abgelegt wird und gespannt wird, und ebenso ergreift ein Zellengreifer eine Zelle im Spann-Drehträger, aus dem sie nach Öffnen des entsprechenden Spannkopfpaares entnommen und zum Blockträger gefahren und dort positioniert und in dem Blockträger gespannt wird, ggf. unter Drehung der Zelle, falls die Zellen mit abwechselnden Längspositionierungen, also Pluspol der Batterien oben oder unten, im Blockträger positioniert werden sollen.there Specially designed half-shell grabs grip one half-shell each in the half-shell carrier, remove them and move them to the block carrier, in the half shell receptacle defined by the gripper positioned is dropped and strained, and also grasps a cell gripper a cell in the tensioning rotary carrier, out of it after opening taken from the corresponding pair of clamping heads and moved to the block carrier and positioned there and clamped in the block carrier, possibly under Rotation of the cell if the cells have alternating longitudinal positions, So positive pole of the batteries above or below, positioned in the block carrier should be.
Der Blockträger besteht aus einer Bodenplatte mit seitlichen Führungen und einer rückseitigen Ausbildung zur Aufnahme und Führung auf dem Fördersystem, sowie Spannvorrichtungen für jede einzelne einzulegende Zelle, die die Zelle in ihrer Längsrichtung gegen den Boden des Blockträgers spannen kann, und einem der zwei Querspanner für jede Halbschalenaufnahme, die jede Halbschale einzeln in Querrichtung spannen kann.Of the block carrier consists of a base plate with side guides and a back Training for admission and leadership on the conveyor system, and clamping devices for each single cell to be inserted, the cell in its longitudinal direction clamp against the bottom of the block carrier can, and one of the two transverse tensioners for each half-shell receptacle, which can clamp each half shell individually in the transverse direction.
Zunächst wird eine erste einseitige Halbschalenaufnahme aufrecht stehend mit ihrer Außenseite am hinteren Endanschlag des Blockträgers angelegt.First, will a first one-sided half-shell receptacle upright with her outside created at the rear end stop of the block carrier.
Anschließend transportiert der Zellengreifer nacheinander so viele Zellen heran wie diese Halbschalenaufnahme an halbrunden Innenflächen aufweist, und positioniert mittels des Greifers jede Zelle an exakter Position aufrecht stehend im richtigen Abstand zur Halbschalenaufnahme, wo sie von der Spannvorrichtung des Blockträgers so fixiert wird.Then transported the cell gripper one after the other as many cells zoom in as this half-shell receptacle on semicircular inner surfaces and positions each cell more accurately by means of the gripper Position upright at the correct distance to the half-shell holder, where it is so fixed by the jig of the block carrier.
Der Zellengreifer besitzt zwei Klauenpaare, von denen jeweils eines in einem der bereits ausgehärteten Endbereiche der Mantelfläche angreift. Deshalb ist in den seitlichen Führungen des Blockträgers bodenseitig eine solche Ausnehmung vorhanden, dass der über den Zellenmantel vorstehende Greifer in Längsrichtung unter diese Führung in den Blockträger einfahren, sich öffnen und auch wieder herausfahren kann.Of the Cell gripper has two pairs of claws, one of each in one of the already cured End areas of the lateral surface attacks. Therefore, in the lateral guides of the block carrier on the bottom side such a recess exists that protrudes beyond the cell casing Gripper in the longitudinal direction under this leadership in the block carrier retract, open and can drive out again.
Nachdem die erste Halbschalenaufnahme bestückt ist, wird mittels des Halbschalengreifers die zweite, nunmehr beidseitige, Halbschalenaufnahme herangefahren, im Blockträger positioniert und mittels der zwei Querspanner in Querrichtung gespannt und dadurch in Längsrichtung des Blockträgers positioniert, da die beidseitigen Halbschalenaufnahmen in ihren Stirnflächen eine z. B. prismenförmige Ausbuchtung aufweisen und die Querspanner einen entsprechenden darin eingreifenden Vorsprung.After the first half-shell receptacle is loaded, the second, now bilateral, half-shell receptacle is moved up by means of the half-shell gripper, positioned in the block carrier and with Tels the two transverse tensioner stretched in the transverse direction and thereby positioned in the longitudinal direction of the block carrier, since the two-sided half-shell receptacles in their end faces a z. B. prism-shaped bulge and the transverse tensioner has a corresponding engaging projection.
Auf diese Art und Weise wird nacheinander der Block vollständig zusammengesetzt und durch eine letzte einseitige Halbschalenaufnahme abgeschlossen.On this way, the block is assembled one after the other and completed by a last one-sided half-shell recording.
Dessen Position wird fixiert durch Querspanner und Hochklappen einer Endklappe des Blockträgers von einer waagerechten in eine aufrechte Position, in der sie an der Außenseite der einseitigen Halbschalenaufnahme anliegt, und dadurch mittels definiertem Abstand zwischen Endanschlag und hochgeklappter Endklappe eine definierte Länge des Blockes vorgibt.Whose Position is fixed by transverse tensioner and folding up an end flap of the block carrier from a horizontal to an upright position, in which they are the outside the one-sided half-shell receptacle is applied, and thereby by means of defined Distance between the end stop and the folded-up end flap is a defined one Length of the block pretends.
Da nunmehr alle Einzelteile, also jede Zelle und jede Halbschalenaufnahme, im Blockträger einzeln lagefixiert ist, und zwar in einer solchen Lage, dass durch eine ausreichende Anlagekraft der Zellen gegen die Halbschalenaufnahmen der Kleberauftrag über die gesamte Innenfläche jeder Halbschalenaufnahme verteilt wurde und damit eine flächige Verklebung zwischen Halbschalenaufnahmen und Zellen gegeben ist, können die Blöcke in diesem Zustand aushärten.There now all individual parts, ie each cell and each half-shell holder, in the block carrier is individually fixed in position, in such a situation that by a sufficient contact force of the cells against the half-shell recordings the glue order over the entire inner surface each half-shell receptacle was distributed and thus a surface bonding between half-shell shots and cells is given, the blocks cure in this state.
Da vor allem die mittige Elektroisolationsschicht beim Zusammenfügen bereits angeliert ist, können nach dem Schließen der Endklappe sogar die Spannvorrichtungen und Querspanner für die Zellen und Halbschalenaufnahmen bereits vor dem Aushärten wieder gelöst werden, da eine nennenswerte Verlagerung dann aufgrund von Endanschlag und Endklappe und seitlichen Führungen nicht mehr möglich ist.There especially the central electrical insulation layer when joining already is angeled, can after closing the end flap even the jigs and cross clamps for the cells and half-shell receptacles are released again before curing, because a significant shift then due to end stop and End flap and side guides not possible anymore is.
Insbesondere noch vor dem Aushärten der Verklebung wird beidseits der Fugen zwischen die gegeneinander gerichteten Halbschalenaufnahmen eine Raupe eines thermisch leitfähigen, elastisch bleibenden und nicht vollständig aushärtenden Klebers aufgebracht, mit dessen Hilfe später, nach Entnehmen aus den Blockträgern auf jedem Block und auf jeder Seite ein Kühlkörper, meist ein rippenförmiger Aluminiumkörper, auf den Längsaußenseiten des Blockes mit den Halbschalenaufnahmen verklebt wird, um die Wärmeabfuhr zu verbessern.Especially even before curing The bonding is done on both sides of the joints between the two against each other directed half-shell shots a caterpillar of a thermally conductive, elastic and not completely curing Adhesive applied, with the help of later, after removing from the block makers on each block and on each side of a heat sink, usually a rib-shaped aluminum body on the longitudinal outer sides the block is glued to the half-shell receptacles to heat dissipation to improve.
Die konkrete Gestaltung der Anlage und der Hilfsvorrichtungen wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:The Concrete design of the plant and the auxiliary devices is in the Explained below with reference to the figures. Show it:
c) Ausführungsbeispielec) embodiments
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:embodiments according to the invention in the following example closer described. Show it:
Einerseits eine
zylindrische Zelle
On the one hand a cylindrical cell
Darunter
sind die beiden Arten von Halbschalenaufnahmen
Die
obere einseitige Halbschalenaufnahme
The upper one-sided half-shell holder
Die
zweiseitige Halbschalenaufnahme
Die
freien Enden der Innenflächen
Die
Anlage umfasst einerseits eine Vorbereitungslinie
Die
Einlegelinie
Stromabwärts der
Fügestation
Im
Folgenden wird die Vorbereitung der Zellen
An einer Einlegestation
Der
Einlegeträger
At an insertion station
The insert carrier
Die
Zellen
Der
freie Abstand zwischen den Seitenwänden
Die
Zellen
Beim
Einlegen der Zellen
Wie
Dabei
werden die Einlegeträger
In
gleicher Weise ist auch die ringförmig umlaufende zweite Transportstrecke,
an der sich neben der Einspannstation
Die
Spann-Dreh-Träger
Jede
Zelle
Every cell
Dadurch
ist der freie Abstand zwischen den Stirnwänden
Die
drehend antreibbaren Spannköpfe
Die
axial beweglichen und ebenfalls drehbaren Spannköpfe
Alle
Greifenden
Auch
bei dem Spann-Dreh-Träger
Die
Zentrierung der Zellen
Wie
im Einlegeträger
In
dieser Einspannstation
In this clamping station
Ein
Greifer
Anschließend wird
der wie alle nicht gefüllten,
axial beweglichen Spannköpfe
Der
Greifer
Zu
diesem Zweck ist der Greifer
Da
die Zellen
Dort wird der Spann-Dreh-Träger
There is the tension-turning carrier
Die
Reinigungsstation
Um
die Reinigungswirkung des Plasmas zu optimieren, muss ein genauer,
geringer Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Plasmadüse
Nachdem
alle Zellen
Anschließend wird
der Spann-Dreh-Träger
Auch
hier wird der Spann-Dreh-Träger
Die
Vergusseinheit
Die
Abstimmung ist so bemessen, dass die auf diese Art und Weise spiralig,
z. B. auf der Mantelfläche
Zu
diesem Zweck muss darüber
hinaus auch der Abstand der Vergussdüsen
Da
es hierbei um Abstände
von Zehntel-Millimetern geht, muss auch die Lage der Austrittsöffnung jeder
Vergussdüse
Damit
sowohl der Randbereich
Nachdem
auf diese Art und Weise der eine Randbereich der Zellen
Zu
diesem Zweck ist, da sich nun das Antriebsritzel
Die
aufgebrachten endseitigen Elektro-Isolationsschichten
Zu
diesem Zweck wird der Spann-Dreh-Träger
Während die
Spann-Dreh-Träger
Hierzu
besteht die Pufferstrecke
Der
Drehantrieb der Spann-Dreh-Träger
Da
die Spann-Dreh-Träger
Nach
dem Durchlaufen dieser ersten Pufferstrecke
Diese
Vergussstation
Des
Weiteren kann die Beschichtung des mittigen Bereiches
Diese
mittige Elektro-Isolationsschicht
Deshalb
werden die Spanndrehträger
Unmittelbar
nach Durchlaufen der zweiten Pufferstrecke
Wie
Bevorzugt
wird jedoch eine Auftragsform der Kleberraupe
Dies
kann erreicht werden entweder gemäß
Um
einen solchen Auftrag zu realisieren, ist die Vergussstation
Der
Motor
Nachdem
dies für
alle Zellen
Des
Weiteren kann bei diesem Kleberauftrag
Die
so vorbereiteten und beschichteten Zellen
Auch diese Vorbereitungslinie
Wie
Also this preparation line
As
Die
Halbschalenaufnahmen
Die
Unterseite des plattenförmigen
Halbschalenträgers
Von
der Einlegestation
Die
Reinigungsstation
Die Plasmadüse
The plasma nozzle
Vorzugsweise wird hierbei eine rotierende Plasmadüse verwendet, bei der der abgegebene Plasmastrahl in einem definierten Winkel zur Rotationsachse der Düse angestellt ist und um diese rotiert. Damit lässt sich in einem Ar beitsgang ein größerer Bereich bearbeiten und ein günstiger Auftragwinkel des Plasmastrahls zur Oberfläche des zu reinigenden Objekts erreichen.Preferably In this case, a rotating plasma nozzle is used, in which the discharged plasma jet set at a defined angle to the axis of rotation of the nozzle is and revolves around this. This can be done in a work process a larger area edit and a cheaper one Application angle of the plasma jet to the surface of the object to be cleaned to reach.
Des
Weiteren werden während
der Bearbeitung die Halbschalenaufnahmen
Vorhanden
ist jedoch ebenso die Hub-Dreh-Einheit
Wenn
alle Innenflächen
Die
Einzelteile werden in einem Blockträger
Der
Blockträger
The block carrier
Der
Block wird auf der Oberseite des Blockträgers
Am
hinteren Ende ist der Blockträger
Die
Oberseite des Blockträgers
Der
Endanschlag
Anschließend werden
Schritt für
Schritt immer zwei Zellen
Das
Einsetzen der Halbschalenaufnahmen
die
Halbschalenaufnahmen
Die
Greifer
Dabei
zeigt
Aus
diesem Grund sind die beiden Paare der Greifklauen
Da
hierfür
am dann unteren Randbereich
Die
Lediglich
der in Längsrichtung
des Blockträgers
Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
in
Zum
Einlegen der ersten, einseitigen Halbschalenaufnahme
Anschließend bewegen
sich die ersten beiden einander gegenüberliegenden Querspanner
Anschließend wird
mittels des anderen Greifers
Wie
die
Im
Gegensatz dazu ist die andere Greifklaue
Somit
handelt es sich bei diesem Greifer
Auf
die gleiche Art und Weise wird daneben die zweite Zelle
Die äußere Klaue
Sowohl
die vertikale Spannvorrichtung
Nachdem
nun die beiden Zellen
Die
vertikalen Spannvorrichtungen
Dieser
Vorgang wird wiederholt bis der Block
Wenn
dieser in
Durch
den definierten Abstand zwischen Endanschlag
In
der Vergussstation
Die
Vergussstation
Auch
hier wird nach Aufbringen der Kleberraupen
Damit
ist der Block
Nach
Entnehmen aus dem Blockträger
- 11
- zylindrische Zellecylindrical cell
- 1a1a
- Mantelflächelateral surface
- 1a1, 1a21a1, 1a2
- BereichArea
- 1b, c1b, c
- Stirnflächeface
- 2a2a
- einseitige Halbschalen-Aufnahmeone-sided Shells Recording
- 2b2 B
- zweiseitige Halbschalen-Aufnahmetwo-sided Shells Recording
- 33
- Blockblock
- 44
- Einlege-TrägerInlay carrier
- 4a4a
- Bodenground
- 4b, c4b, c
- SeitenwandSide wall
- 55
- Spann-Dreh-TrägerSpann rotary carrier
- 6a, b6a, b
- Plasmadüseplasma nozzle
- 77
- Abstanddistance
- 9a, b9a b
- Elektro-IsolationsschichtElectrical insulating layer
- 1010
- Längsrichtunglongitudinal direction
- 11a, b11a, b
- Querrichtungtransversely
- 1212
- Halbschalen-TrägerHalf-shell carrier
- 1313
- Innenflächeninner surfaces
- 1414
- Endanschlagend stop
- 1515
- Verguss-RaupeSealing bead
- 1616
- Block-TrägerBlock-support
- 17a, b17a, b
- seitliche Führunglateral guide
- 1818
- Endklappeend flap
- 1919
- Thermo-LeitschichtThermo-conductive layer
- 20a, b20a, b
- stirnseitiger Vorsprungfrontal head Start
- 2020
- FugeGap
- 2222
- Drehlagen-MarkierungRotational positions marker
- 2323
- Außennutouter groove
- 2424
- Auflageedition
- 25a, b25a, b
- Schienenfördererrail conveyor
- 2626
- Ausnehmungrecess
- 27a,27a,
- antreibbarer Spannkopfdrivable clamping head
- 27b27b
- axial beweglicher Spannkopfaxial movable clamping head
- 2828
- O-RingO-ring
- 2929
- Antriebsritzelpinion
- 3030
- Greifendecross
- 3131
- Öffnungsleisteopening bar
- 32, 32'32 32 '
- Greifergrab
- 32''32 ''
- Greifergrab
- 33a, b33a, b
- Greifklauegripping claw
- 3434
- Mittelebenemidplane
- 3535
- Grundkörper GreiferBasic body gripper
- 3636
- 3-Achs-Schlittensystem3-axis slide system
- 3737
- Dosierkopfdosing
- 3838
- VergussdüseVergussdüse
- 39, 39'39, 39 '
- VergusseinheitVergusseinheit
- 4040
- Motorengine
- 4141
- Hub-Dreh-EinheitLifting-rotating unit
- 41'41 '
- Hub-Positionier-EinheitHub positioning unit
- 4242
- AbstandssensoreinheitDistance sensor unit
- 43a, b43a, b
- StaustreckeBuffer zone
- 4444
- Zahnriementoothed belt
- 4545
- Haltestäbeholding rods
- 4646
- Freiraumfree space
- 4747
- vertikale Spannvorrichtungvertical jig
- 4848
- Querspannercross-tensioner
- 4949
- Zentriervorsprungcentering
- 5050
- Kleberraupeadhesive bead
- 5151
- Vertiefungdeepening
- 101101
- Vorbereitungsliniepreparation line
- 101.1101.1
- Einlegestationinserting station
- 101.2101.2
- EinspannsstationEinspannsstation
- 101.3101.3
- Reinigungsstationcleaning station
- 101.4101.4
- Vergussstation Randbereichdispensing system border area
- 101.5a101.5a
- erste Pufferstreckefirst buffer zone
- 101.6101.6
- Vergussstation Mittelbereichdispensing system the central region
- 101.5b101.5b
- zweite Pufferstreckesecond buffer zone
- 101.7101.7
- Vergussstation Kleberdispensing system Glue
- 102102
- Vorbereitungsliniepreparation line
- 102.1102.1
- Einlegestationinserting station
- 102.2102.2
- Reinigungsstationcleaning station
- 103103
- Herstellungslinieproduction line
- 103.1103.1
- Fügestationjoining station
- 103.2103.2
- Vergussstationdispensing system
Claims (53)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009011656A DE102009011656A1 (en) | 2009-02-04 | 2009-03-04 | Non-accurate cylindrical cells jamming isolating method for electric drive vehicle, involves utilizing layers as contour adjustment between half-shells accommodators and cylindrical cells during jamming in viscose state |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102009007459.7 | 2009-02-04 | ||
DE102009007459 | 2009-02-04 | ||
DE102009011656A DE102009011656A1 (en) | 2009-02-04 | 2009-03-04 | Non-accurate cylindrical cells jamming isolating method for electric drive vehicle, involves utilizing layers as contour adjustment between half-shells accommodators and cylindrical cells during jamming in viscose state |
Publications (1)
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DE102009011656A1 true DE102009011656A1 (en) | 2010-09-30 |
Family
ID=42663882
Family Applications (1)
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