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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnen dieser in Nass- oder AGM-Batteriekästen für Personen- oder Lastkraftwagen, bestehend aus einem zentral angeordneten Bearbeitungsdrehtisch mit Hub- und/oder Drehvorrichtung an den einzelnen Bearbeitungsstationen sowie Transportvorrichtungen für die Batterieplatten, Batterieplattenpakte und fertigen Batteriekästen innerhalb der Vorrichtung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnen dieser in Batteriekästen für Nassbatterien als auch für AGM-Batterien für Personen- als auch für Lastkraftwagen unter Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorrichtungen und Verfahren dieser Art werden zur automatisierten Fertigung von Autobatterien benötigt.
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Anlagen zur Bearbeitung von Batterieplatten und anschließender Anordnung dieser in die Batteriekästen sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt die
DE 10 2012 021 784 A1 eine derartige Anlage, bei der diese als Kompaktanlage mit insgesamt vier Bearbeitungsstationen ausgebildet ist, welche um einen elektrisch angetriebenen Hub-/Drehtisch jeweils um 90° versetzt angeordnet sind, wobei die erste Bearbeitungsstation dem Zuführen von mit geprüften Batterieplatten bestückten Spannkassetten dient und dazu wenigstens ein Zuführband, von oben absenkbarer Fahnenausrichter, von oben absenkbarer Fahnenanbieger und einen Schwenkmechanismus aufweist, die zweite Bearbeitungsstation dem Verzinnen der Fahnen der Batterieplatten dient und dazu wenigstens eine zuführbare Fluxvorrichtung, Abstreifer, Trocknungseinrichtung und einen Schwenkmechanismus aufweist, die dritte Bearbeitungsstation als Bleistation dient und dazu wenigstens eine Gießbrückenausstoßvorrichtung, wenigstens eine beheizbare Bleiformen und eine Absetz-/Hubvorrichtung aufweist und die vierte Bearbeitungsstation als Einboxstation dient und dazu wenigstens einen Schwenkmechanismus, wenigstens ein mit wenigstens sechs Greifern ausgestattetes Greiferportal, wenigstens zwei Einboxrahmen und mit einer Drehvorrichtung ausgestattete Förderbänder aufweist. Eine sehr vorteilhafte Lösung, wenn genügend Platz für das Aufstellen der Anlage vorhanden ist. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass alle notwendigen Bearbeitungsvorgänge am Rundtisch vorgenommen werden und dadurch die notwendige Taktzeit von der Station bestimmt wird, die die längste Verweilzeit der Spannkassette mit den zu bearbeitenden Batterieplatten aufweist. Meist sind es diese Stationen, bei der die Spannkassette zusätzlich gedreht werden muss, um die notwendige Bearbeitungsstufe an ihr ausrichten zu können. Diese Drehmechanismen sind ebenfalls am Rundtisch angeordnet. Die Effizienz der Anlage ist durch die Gestaltung der Taktzeiten eingeschränkt und es muss eine unbedingt notwendige Baufreiheit für den Standort der Kompaktanlage vorhanden sein.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb im Schaffen einer technischen Lösung, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Die Lösung soll technische Möglichkeiten für das effiziente und platzsparende Zu- und Abführen von Batterieplatten an einer automatisierten Bearbeitungsstation mit einem vertikal oder horizontal angeordneten Bearbeitungsdrehtisch zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnung dieser fertig bearbeiteten Batterieplattenpakete in die bereitgestellten Batteriekästen schaffen. Die Lösung soll sich zu dem dadurch auszeichnen, dass durch die effektivere Gestaltung von notwendige Arbeitsvorgänge, wie beispielsweise die Qualitätsprüfungen, Separiervorgänge und notwendige Einboxenvorgänge Kosten für die Bautechnik eingespart und die Taktzeit für die Fertigung minimiert werden können.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst, wobei die vorteilhaften Ausgestaltungen in den jeweiligen Unteransprüchen beschrieben sind.
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Danach besteht die Vorrichtung zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnen dieser in Nass- oder AGM-Batteriekästen für Personen- oder Lastkraftwagen zunächst aus einem zentral angeordneten vertikal oder horizontal angeordneten Bearbeitungsdrehtisch mit an den einzelnen Bearbeitungsstationen angeordneten Hub- und/oder Drehvorrichtung für die mit den zu bearbeitenden Batterieplatten bestückten Spannkassetten, welche die zu bearbeitenden Batterieplatten als Plattenpakete aufnehmen. Weiterhin besteht die Vorrichtung aus separaten Transportvorrichtungen für die Zu- und Abführung der Batterieplatten, Plattenpakte und fertigen Batteriekästen zur bzw. von dem Bearbeitungsdrehtisch.
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Erfindungsgemäß sind um den Bearbeitungsdrehtisch separate Transportvorrichtung für das Zu- und Abführen der noch zu bearbeitenden und der fertigen Batterieplatten, Plattenpakte und Batteriekästen mindestens zwei stationäre und mit jeweils sechs Bewegungsachsen ausgestattete Greifroboter angeordnet. Für die Bildung von Batterieplattensätzen für die Batterieplattenpakte, für die Satzdickenprüfung der Batterieplattenpakte, für das Ausrichten und Anbiegen der Plattenfahnen, für das Einboxen der Batterieplattenpakte in die Batteriekästen und für die Endkontrolle sind die stationären Greifroboter mit auf die jeweilige Funktion speziell ausgebildeten Greifern ausgestattete. Um den verschiedenen Batterietypen dabei gerecht zu werden, verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung für jeden Greifertyp der Greifroboter ein Greifermagazin mit den verschieden dimensionierten und eventuell mit Zusatzfunktionen ausgestatteten Greiferköpfen, auf welche bei Produktionsumstellung und auch bei einem Reparaturbedarf sofort für einen Austausch zurück gegriffen werden kann. Des Weiteren sind alle um den Bearbeitungsdrehtisch positionierten Greifroboter mittels frei programmierbaren linearen Bewegungsabläufen und -wegen beweglich und außerhalb des Bearbeitungsdrehtisches und von diesem in seinen Bewegungsabläufen unabhängig angeordnet. Dadurch kann auf die bei den verschiedenen Batterietypen erforderlichen unterschiedlichen Taktzeiten und Bearbeitungsabläufe separat und als voreingestellte jeweils zuordenbare Bewegungsprogramme schnell und unkompliziert agiert werden.
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Der erste und dem Bearbeitungsdrehtisch vor geschaltete Greifroboter weist einen Greifer auf, welcher, dem Erfassen, dem Aufnehmen und dem positionsgenauen Ablegen von sowohl positiven als auch negativen Batterieplatten dienende Flanschplatten aufweist. Die Batterieplatten werden dabei aus einer Speicherpalette für positive Batterieplatten und aus einer Speicherpalette für negative Batterieplatten jeweils separat vom Greifer entnommen und der Taschstation zugeführt. Die Flanschplatten des Greifers sind dabei so gestaltet, dass eine schonende Entnahme und ein schonender und sicherer Transport der Batterieplatten zur Taschstation gewährleistet werden kann.
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Ein weiterer Greifroboter der Vorrichtung ist zwischen Taschstation und Pufferspeicher angeordnet. Der Greifer dieses Greifroboters ist mit Wegemesssensoren für das mengenmäßige Erfassen von Batterieplatten während eines Greifprozesses zur Satzdickenbildung und gleichzeitigen Satzdickenprüfung für die Bildung von in ihrer Zusammensetzung qualitätsgeprüften Batterieplattenpaketen ausgestattetet. Dadurch kann bei der Umsetzung der Batterieplatten in einen Pufferspeicher für zu bearbeitende Batterieplattenpakte diese Pakte gleichzeitig gebildet werden, in dem der Greifer die notwendige Anzahl von positiven und negativen Batterieplatten greift. Um zu überprüfen, ob dieser Zugriff die notwendige Batterieplattenanzahl beinhaltet wird zusätzlich im Greifer die aufgenommene Satzdicke gemessen. Dabei erfolgt zusätzlich das Aussortieren von nicht ordnungsgemäß aufgenommenen Plattenpakten durch Separieren dieser auf eine NIO-Ausschleusband.
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Ein weiterer, zwischen dem Vorratsspeicher für die geprüften Plattenpakte und dem Bearbeitungsdrehtisch stationierter Greifroboter entnimmt die auf Satzdicke geprüften Plattenpakete aus dem Pufferspeicher und bestückt die Spannkassetten mit den Plattenpaketen. Nach dem Bestücken werden vom Greifer mittels einer dort angeordneten Spezialvorrichtung zum Fahnenausrichten und -anbiegen der Batterieplatten die Fahnen der Batterieplatten für den Bearbeitungsprozess vorbereitet, in dem die Fahnen ausrichtet und angebogen werden. Durch diese Maßnahme kann zum Einem eine Taktzeit am Bearbeitungsdrehtisch eingespart werden und zum Anderem entfallen die aufwendigen Spezialbauten am Drehtisch für das nochmalige Greifen der Batterieplattenpakte für das Fahnenanbiegen und Ausrichten. Auch die Umrüstzeiten bei einem Batterietypwechsel in der Fertigung kann immens eingespart werden, da lediglich der bereits im Greifermagazin vorrätige Greifertyp gewechselt werden muss. Anschließend übergibt der Greifer die Spannkassette der ersten Bearbeitungsstation des Bearbeitungsdrehtisches. Am Bearbeitungsdrehtisch erfolgt die übrigen Bearbeitungsabläufe, wie das Fluxen, das Verzinnen, das Trocknen und das Bilden von Bleibrücken an den Batterieplatten.
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Der letzten Bearbeitungsstation des Bearbeitungsdrehtisches ist der letzte Greifroboter zugeordnet. Dieser entnimmt die fertig bearbeiteten Batterieplattenpakete aus der Spannkassette und transportiert diese zur Einboxstation für das Bestücken der bereitgestellten Batteriekästen. Die fertig bearbeiteten Plattenpakte werden vom Greifer des Greifroboters mittels seines Stopfersystems in die Batteriekästen eingeboxt.
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Dazu weist der Greifer dieses Greifroboters technische Mittel zum gezielten Komprimieren und Einstopfen der Plattenpakete auf. Mittels eines Stopfzylinders und dem Aufspreizer für die Einzelfächer der zu bestückenden Batteriekästen boxt er die Plattenpakete in die Batteriekästen ein. Für das saubere und störungsfreie Einboxen der fertig bearbeiteten Batterieplattenpakte weist der Greifer weiterhin eine Aufspannvorrichtung zum Aufspreizen der einzelnen Batteriekastenfächer vor dem Einboxen der fertig bearbeiteten Plattenpakete auf. Dadurch kann das Einboxen der Plattenpakete in die einzelnen sehr eng bemessenen Fächer der Batteriekästen mit einer hohen Qualität realisiert werden, da Beschädigungen der fertig bearbeiteten und deshalb gegen mechanische Beanspruchung sehr empfindlichen Plattenpakte ausgeschlossen werden können. Um die Qualität der fertigen Batteriekästen zu kontrollieren, weist der Greifer weiterhin ein Wägemesssystem auf, um das Gewicht der fertig bestückten Batteriekästen zu erfassen und mit dem Sollmaß abzugleichen. Kommt es zu einer Fehlmeldung, wird dieser Batteriekasten ausgesondert. Die anderen fertigen und die erforderliche Qualität aufweisenden Batteriekästen werden vom Greifer auf ein Abführband transportiert.
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Bei der Fertigung von AGM-Batterietypen weist dieser Greifer des letzten Greifroboters für ein sicheres Einboxen der der AGM-Batterieplattenpakte zusätzlich ein Kraftmessvorrichtung in Form von Kraftmesssensoren auf, um die Einpresskraft welche für das Einboxen der Plattenpakte in die Batteriekästen aufgewendet werden muss, kontrolliert auf die Plattenpakte zu übertragen. Dies ist notwendig, um eine Beschädigung der AGM-Batterieplatten bzw. der mit dem Elektrolyt gebundenen Glasfaservliese zu vermeiden. Mit dieser technischen Maßnahme werden wiederum mehrere maschinentechnische Maßnahmen am Drehtisch und Achssysteme zum Einboxen und Transportieren der Batterieplattenpakete und der fertigen Batteriekästen eingespart. Gleichzeitig werden nach dem Einboxen, schon während des Transportes der fertigen Batteriekästen aus der Vorrichtung die Qualitätskontrolle und die Separierung der guten Qualität von einer nicht ordnungsgemäßen Qualität der Batteriekästen durchgeführt. Es wird wertvolle Taktzeit eingespart und es wird sichergestellt, dass nur Batteriekästen mit einer vorgegebenen Qualität die Vorrichtung zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnung dieser in Nass- oder AGM-Batteriekästen für Personen- oder Lastkraftwagen verlassen.
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Die separate Gestaltung des Transportes von Batterieplatten, Plattenpaketen und Batteriekästen außerhalb des Bearbeitungsdrehtisches hat den Vorteil, dass die Umrüstung beim Fertigungswechsel auf einen anderen Batterietyp schnell und unkompliziert reagiert werden kann. Es kann auf bestehende Raumverhältnisse beim Einordnen einer neuen Anlage Platz sparend und individuell reagiert werden. Die Greifrobotertechnik ist nur im Bereich der Greifertechnik gesondert zu gestalten und kann für die Serienfertigung derartiger Vorrichtungen vorkonzipiert werden.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigen
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1 eine schematische Draufsicht auf die Anordnung er Greifroboter zum zentralen Bearbeitungsdrehtisch innerhalb der Vorrichtung zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnung dieser in Nass- oder AGM-Batteriekästen und
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2 die schematische Seitenansicht auf einen Greifer eines Greifroboters mit einem Stopfzylinder zum Einboxen der fertigen Batterieplattenpakete in die bereitgestellten Batteriekästen, einer Kraftmessvorrichtung zum Messen der Eindrückkraft beim Einboxen und einer Vorrichtung zur Gewichtskontrolle der fertigen Batteriekästen.
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Ausführungsbeispiel:
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Gemäß der 1 und 2 besteht eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Batterieplatten und Anordnung dieser in Nass- oder AGM-Batteriekästen für Personen- oder Lastkraftwagen zunächst aus einem zentral angeordneten Bearbeitungsdrehtisch 1 mit Hub- und/oder Drehvorrichtung an den einzelnen Bearbeitungsstationen 1.1–1.4 sowie Transportvorrichtungen R1–R4 für die Batterieplatten, Batterieplattenpakte und fertigen Batteriekästen innerhalb der Vorrichtung. An dem Drehtisch sind erfindungsgemäß als Transportvorrichtung für das Zu- und Abführen der zu bearbeitenden und der fertigen Batterieplatten zum Bearbeitungsdrehtisch 1 hin und von diesem weg, für die Bildung von Batterieplattensätzen für die Batterieplattenpakte, für die Satzdickenprüfung der Batterieplattenpakte, für das Ausrichten und Anbiegen der Plattenfahnen, für das Einboxen der Batterieplattenpakte in die Batteriekästen und für die Endkontrolle stationäre und mit sechs Bewegungsachsen sowie speziell ausgebildeten Greifern ausgestattete Greifroboter R1–R4 angeordnet. Damit wird eine Kombination aus Transport- und Bearbeitungswerkzeug in den Greifrobotern R1–R4 vereint und Bearbeitungsschritte aus dem Bearbeitungsdrehtisch 1 in die Transportvorrichtungen verlagert. Somit kann nicht nur Platz eingespart und flexibel gestaltet, sondern auch wertvolle Taktzeit eingespart werden. Alle um den Bearbeitungsdrehtisch 1 positionierten Greifroboter R1–R4 sind mittels frei programmierbaren linearen Bewegungsabläufen und -wegen beweglich außerhalb des Drehtisches und von diesem in seinen Bewegungsabläufen unabhängig angeordnet. Mit dieser Maßnahme kann auf die speziellen Vorortbedingungen beim Aufstellen einer Bearbeitungsanlage flexibel und ohne großen Konstruktionsaufwand produktionstechnisch und gestalterisch agiert werden. Um den Transport von den Vorratspaletten P1 und P2, welche für das Bevorraten von jeweils positiven und negativen Batterieplatten der Vorrichtung zugeordnet sind zur Taschstation 2 zu realisieren sind an einem ersten Greifroboter R1 und dort an dessen Greifer sowohl dem Erfassen, Aufnehmen der positiven als auch negativen Batterieplatten von den Vorratspaletten P1 und P2 und dem positionsgenauen Ablegen von der Batterieplatten in der Taschstation 2 dienende Flanschplatten angeordnet. Diese sollen verhindern, dass beim Erfassen, Aufnehmen Transportieren und beim Ablegen eine Beschädigung der Batterieplatten erfolgt. Die nun in ihrer Reihenfolge festgelegten Batterieplatten in der Taschstation werden von einem zweiten Greifroboter R2 so aufgenommen, dass über das am Greifer des Greifroboters R2 angeordnete Wegemesssystem vom Greifer die für den zu fertigenden Batterietyp vordefinierte Plattenpaketgröße entnommen wird, dabei die aufgegriffene Satzdicke mittels der Wegmesssensoren zusätzlich überprüft und die einwandfreien Plattenpakete an einen Pufferspeicher 3 übergeben werden. Die mit einer Fehlermessung ermittelten Plattenpakete werden auf ein Ausschleusband separiert. Somit wird gewährleistet, dass nur die Batterieplattenpakete weiter verarbeitet werden, die die vorgegebene Plattenanzahl enthalten. Der Pufferspeicher 3 sorgt dafür, dass es zu keinen Taktstillstand an dem Bearbeitungsdrehtisch 1 wegen fehlender Batterieplattenpakete kommt, so dass die Vorrichtung effektiv ausgelastet werden und arbeiten kann. Ein Greifroboter R3 entnimmt die geprüften Plattenpakete aus dem Pufferspeicher 3 und bestückt damit die Spannkassetten 4. Der Greifer ist mit Spezialwerkzeugen ausgerüstet. Mit diesen Werkzeugen werden durch den Greifer die Fahnen der Batterieplatten ausgerichtet und angebogen und der Greifer übergibt die bestückte Spannkassette an die Bearbeitungsstation 1.1 des Bearbeitungsdrehtisches 1. Am Bearbeitungsdrehtisch werden in den Bearbeitungsstationen 1.1–1.4 die üblichen Bearbeitungsschritte, wie das Fluxen, das Verzinnen, das Trocknen und das Gießen von Bleibrücken an den batterieplatten realisiert. Ein weiterer Greifroboter R4 ist an der letzten Bearbeitungsstation 1.4 und auch außerhalb des Bearbeitungsdrehtisches 1 zugeordnet. Der Greifer entnimmt die fertig bearbeiteten Batterieplattenpakte aus der Spannkassette und boxt diese in die bereitgestellten Batteriekästen ein. Dazu ist der Greifer zusätzlich mit einem Stopfersystem in Form eines Einboxstempels ausgerüstet. Der Greifer erfasst anschließend den fertig bestückten Batteriekasten und ermittelt während des Transportes von den Bearbeitungsstation 1.4 das Gewicht des Batteriekastens und vergleicht den wert mit dem vorgegebenen Sollwert, um den Batteriekasten mit einem Fehlgewicht auszusondern, Die Batteriekästen mit der vorgegebenen Gewichtsqualität werden an das Fertigteilelager übergeben.
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Wird der AGM-Batterietyp gefertigt, dann weist der Greifer des Greifroboters R4 zusätzlich einen Kraftmesssensor 5 auf. Dieser misst und veranlasst die Regelung der Eindrückkraft beim Einboxen der AGM-Batterieplattenpakte in die Batteriekästen. Die Eindrückkraft wird dadurch kontrolliert auf die Plattenpakte übertragen. Dies ist notwendig, um eine Beschädigung der AGM-Batterieplatten bzw. der mit dem Elektrolyt gebundenen Glasfaservliese zu vermeiden.
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Eine derartige Vorrichtung weist die Vorteile auf, dass sie einerseits ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand in die jeweils vor Ort gegebene Struktur eingepasst werden kann. Es werden durch die Übernahme von Bearbeitungsfunktionen durch die Greifroboter R1 bis R4 die Taktzeiten an dem Bearbeitungsdrehtisch 1 verkürzt und der komplizierte bautechnische Aufwand an dem Bearbeitungsdrehtisch 1 für die Realisierung dieser Funktionen kann entfallen, was zu einer Kostenminimierung führt. Auch der sonst notwendige Aufbau von Achssystemen für den Transport der Batterieplatten, der Plattenpakte und der Batteriekästen kann entfallen. Zusätzlich werden von den Greifrobotern R1–R4 die Qualität kontrollierende Messungen durchgeführt, was zu einer Verbesserung der Qualitätsgarantie führt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bearbeitungsdrehtisch
- 1.1–1.4
- Bearbeitungsstationen am Bearbeitungsdrehtisch
- 2
- Eintaschstation
- 3
- Pufferspeicher
- 4
- Spannkassette
- 5
- Kraftmesssensoren
- 6
- Stopfzylinder
- 7
- Wägemesssystem
- R1–R4
- Greifroboter
- P1–P2
- Vorratspaletten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012021784 A1 [0002]
