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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren von Bauteilen, insbesondere zur Verwendung beim Beschichten oder Lackieren von Bauteilen, wie beispielsweise Zellgehäuse von Batterien, eine Beschichtungsanlage sowie ein Verfahren zum Beschichten oder Lackieren von Bauteilen.
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Bauteile der in Rede stehenden Art, wie beispielsweise Zellgehäuse von Batteriezellen, werden mit einem speziellen Lack beschichtet. Hintergrund ist die Sicherstellung der, insbesondere elektrischen, Isolierung der einzelnen Batteriezellen. Für die industrielle Fertigung in hohen Stückzahlen sind entsprechende Anlagen bekannt. So offenbart beispielsweise die
EP 2 756 889 A1 eine Vorrichtung zum Lackieren von Werkstücken mit einem umlaufend antreibbaren Bandförderer zum Transport zu lackierender Werkstücke, wobei mindestens ein Farbspritzroboter und mindestens ein Flächenspritzautomat vorgesehen sind, wobei der Farbspritzroboter eingerichtet ist, Seitenflächen und/oder Deckflächen des Werkstückes zu lackieren und der Flächenspritzautomat eingerichtet ist, die Deckflächen und/oder Seitenflächen des Werkstückes zu lackieren. Nicht zu lackierende Bereiche müssen in irgendeiner Art und Weise maskiert werden, was unter Umständen sehr aufwendig ist. Hinzu kommt das teilweise problematische Handling der Bauteile. So dürfen diese an den frisch lackierten Bereichen nicht berührt werden. Ein vollflächiges Lackieren ist dann ggf. nicht möglich, da Bereiche, um beispielsweise ein Greifen durch einen Roboter zu ermöglichen, unlackiert gelassen werden müssen. Gerade wenn eine Mehrschicht-Lackierung verwendet wird, mit mehreren, dazwischenliegenden Trocknungsschritten, sind derart unlackierte Stellen oder Bereiche nicht erwünscht. Oftmals ist es auch nicht möglich, die zu lackierenden Bauteile prozesssicher auf derartigen Bandförderern zu positionierten, insbesondere wenn die Bauteile keine entsprechenden „Flächen“ aufweisen, die eine sichere Anordnung auf den Bandförderern gewährleisten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vorrichtung zum Transportieren von Bauteilen, eine Beschichtungsanlage sowie ein Verfahren zum Beschichten oder Lackieren von Bauteilen anzugeben, welche die bekannten Ansätze optimieren und insbesondere eine erhöhte Ausbringung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 8 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Vorrichtung zum Transportieren von Bauteilen, bzw. zumindest eines Bauteils, zumindest zwei sich entlang einer Transportrichtung erstreckende und entlang dieser verfahrbar ausgebildete Tragelemente, wobei die Tragelemente eine Anordnungsfläche zur Anordnung zumindest eines Bauteils formen, und wobei die Tragelemente zumindest abschnittsweise durch eine Tragebene verbunden sind, welche zu der Anordnungsfläche hin beabstandet ist. Zweckmäßigerweise dienen die zumindest zwei Tragelemente als Auflage für ein zu transportierendes Bauteil. Dessen Auflagefläche muss dabei mit Vorteil nicht flach, eben oder plan sein, da die Anordnungsfläche zu der Tragebene hin beabstandet ist. Da es sich bei der Anordnungsfläche nicht um eine durchgehende „Fläche“ handelt, sondern um eine Fläche oder Ebene, welche durch die, insbesondere linienförmigen, Tragelemente gebildet wird, entsteht dazwischenliegend ein Freiraum. Dadurch wird Platz für von dem Bauteil abstehende Teile geschaffen. Im Falle einer Batteriezelle mit einem beispielsweise prismatischen Gehäuse können dies z.B. die (Anschluss-)Pole bzw. Terminals sein.
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Die parallel zueinander ausgerichteten Tragelemente sind zueinander in einem Abstand angeordnet, welcher an die Größe der zu transportierenden Bauteile angepasst ist. Zweckmäßigerweise weist die durch die Tragelemente gebildet Anordnungsfläche eine Breite auf, welche zumindest so breit wie das darauf angeordnete Bauteil ist. So kann eine vollflächige Maskierung bzw. Abschirmung desjenigen Bereichs des Bauteils erreicht werden, welcher auf den Tragelementen steht. Dies gilt für Bauteile mit einer viereckigen, insbesondere quadratischen oder rechteckigen, Aufstandsfläche. Haben die Bauteile eine andere Form, ist die Form und/oder auch die Ausrichtung der Tragelemente entsprechend anzupassen. Bevorzugt sind Bauteile mit einer rechteckigen Aufstandsfläche derart auf den Tragelementen angeordnet, dass deren lange Seite entlang der Transportrichtung orientiert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Vorrichtung ausgelegt, den Abstand der Tragelemente zueinander zu verändern. Damit kann auf Bauteile unterschiedlicher Größe reagiert werden. Je nach Ausgestaltung der Bauteile können auch mehrere Tragelemente vorgesehen sein, insbesondere um eine zusätzliche Stabilität bei der Anordnung von Bauteilen zu erreichen.
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Mit Vorteil schweben die Bauteile, gehalten über die Tragelemente, über der Tragebene. Dieser Abstand ermöglicht, wie bereits erwähnt, dass ggf. von dem Bauteil abstehende Teile oder Elemente, welche insbesondere auch nicht lackiert werden sollen, bei der Anordnung der Bauteile nicht im Weg sind. Vorliegend werden die Bauteile mit ihrer nicht zu lackierenden Seite auf den Tragelementen angeordnet. Im Falle einer, bevorzugt prismatischen, Batteriezelle erfolgt die Anordnung derselben mit der Seite, an welcher die Pole ausgebildet sind, in der Regel über die Deckelelemente oder Deckel. Die Pole berühren die Tragebene mit Vorteil nicht. Die übrigen Flächen des Bauteils bzw. des Batteriegehäuses können mit Vorteil vollflächig lackiert werden. Anders ausgedrückt weist die Vorrichtung in Form der Tragelemente sozusagen einen kontinuierlich ausgebildeten Werkstückträger auf, welcher nicht nur der Positionierung der Bauteile dient, sondern, durch die Größe der Anordnungsfläche bzw. im Zusammenwirken mit der Tragebene auch eine Maskier-Funktionalität bereitstellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Tragebene durch ein Förderband gebildet, wobei auf dem Förderband integral die zumindest zwei Tragelemente ausgebildet sind. Das Förderband, umfassend die zumindest zwei Tragelemente, kann als ein Bauteil hergestellt werden, beispielsweise im Formguss oder als Presskörper. Alternativ werden die Tragelemente separat hergestellt, beispielsweise extrudiert oder im Formguss, anschließend zurechtgeschnitten und am Förderband befestigt, beispielsweise mittels aufvulkanisieren. Gemäß einer Ausführungsform werden vor dem Anordnen der Tragelemente entsprechend dimensionierte Profile bzw. Nuten in das Förderband eingebracht, beispielsweise mittels Fräsen. In diese werden die bevorzugt breiter und höher dimensionierten Tragelemente eingepresst und aufvulkanisiert. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Förderband eine Vielzahl derart eingebrachter und nebeneinander angeordneter Nuten oder Profile. Abhängig von der Anordnung der Tragelemente können so aufwandsarm unterschiedlich breite Anordnungsflächen erzeugt werden. Bevorzugte Materialien für das Förder- oder Gurtband bzw. die Tragelemente sind: Polyamid, PTFE (Polytetrafluorethylen), Polyolefine, Polyester, Polyurethan oder Silikon, bzw. eine Kombination der vorgenannten Werkstoffe.
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Alternativ können die Tragelemente relativ zu der Tragebene beweglich ausgebildet sein. Die Tragebene ist in diesem Fall als feststehendes Element ausgebildet, über welche die Tragelemente, bevorzugt geführt über die Tragebene, entlanggleiten können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Abstand der Anordnungsfläche zur Tragebene in einem Bereich zwischen 0,1 und 10 mm. Der Abstand ist an das zu transportierende Bauteil bzw. die zu transportierenden Bauteile oder Werkstücke angepasst. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem in Rede stehenden Bauteil um ein Zellgehäuse einer, insbesondere prismatischen, Batteriezelle, insbesondere einer Lithiumionenzelle. Ein derartiges Zellgehäuse weist einen Deckel auf, an welchem die Anschlusspole ausgebildet bzw. angeordnet sind. Dieser Bereich, also der Deckelbereich, umfassend die Terminals oder Anschlusspole, soll nicht beschichtet werden. Die Terminals bzw. Pole stehen von der im Übrigen im Wesentlichen glatten Oberfläche des Zellgehäuses ab. An diesen Abstand ist der Abstand der Anordnungsfläche zur Tragebene zweckmäßigerweise angepasst. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung derart ausgelegt, dass der Abstand variabel ist, beispielsweise durch eine Austauschbarkeit der Tragelemente oder durch Zusatzelemente, welche zur Erhöhung des Abstands auf den Tragelementen angeordnet werden können. Alternativ kann der Abstand, beispielsweise über eine Anordnung entsprechend dimensionierter Tragelemente verringert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Tragelemente als insbesondere durchgehende Stege oder Profile ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Tragelemente aus einem nachgiebigen, flexiblen Werkstoff gebildet. Bevorzugte Werkstoffe bzw. Materialien wurden bereits genannt. Hintergrund ist, dass durch die Flexibilität auch die sichere Anordnung der Bauteile erleichtert werden kann. Zudem können kleine Unebenheiten der Bauteile ausgeglichen werden, wodurch ein Wackeln der Bauteile auf den Tragelementen vermieden werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Querschnitt der Tragelemente bevorzugt eckig oder im Wesentlichen eckig oder beispielsweise trapezförmig. Gerade die trapezförmige Ausgestaltung ermöglicht eine Erhöhung der Stabilität der Tragelemente selbst.
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Zur weiteren Erhöhung der Stabilität ist nicht ausgeschlossen, dass die Tragelemente zueinander, beispielsweise durch ausreichend beabstandete Querelemente, verbunden sind. Sicherzustellen ist nur, dass die Anordnung der Bauteile hierdurch nicht behindert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Förderband ein Endlosförderband. Bei dieser Ausgestaltung sind beispielsweise zwei Umlenkrollen vorgesehen, über welche das Förderband oder Gurtband geführt ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Beschichtungsanlage, insbesondere Lackieranlage, umfassend eine Beschichtungskammer, welche eine erfindungsgemäße Vorrichtung aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, insbesondere zum Lackieren oder Beschichten von Zellgehäusen von Batterien, insbesondere prismatischen Zellgehäusen, weist die Beschichtungsanlage eine Vielzahl von, insbesondere stationären, Düsen auf, an welchen das Bauteil vorbeigeführt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Beschichtungsanlage entlang der Vorrichtung in mehrere Bereiche aufgeteilt, welche über Trennwände voneinander separiert sind. In einem Bereich wird beispielsweise lackiert, im nächsten Bereich getrocknet, im wieder nächsten Bereich lackiert und dann in einem wieder nächsten Bereich erneut getrocknet etc. Die Bauteile können die ganze Zeit über auf den Tragelementen angeordnet bleiben.
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Gemäß einer Ausführungsform ist angrenzend an die Beschichtungskammer ein Fördermittel vorgesehen. Hierbei kann es sich ebenfalls um ein Gurtband oder Förderband handeln. Dieses steht zweckmäßigerweise derart mit den Tragelementen in Wirkverbindung, dass eine kontinuierliche Förderung bzw. ein kontinuierlicher Transport eines Bauteils möglich ist. Das heißt, es ist kein Umsetzen auf eine andere Station notwendig, was zu einer signifikanten Steigerung der Ausbringung führt. Es ist also beispielsweise nicht nötig, dass ein Roboter eingesetzt wird, welcher die Bauteile von den Tragelementen entnimmt. Stattdessen können diese von den Tragelementen auf ein angrenzend angeordnetes Förderband gleiten.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Beschichten oder Lackieren von Bauteilen, umfassend die Schritte:
- - Anordnen eines zu beschichtenden oder zu lackierenden Bauteils mit seiner nicht zu beschichtenden oder zu lackierenden Seite auf einer Anordnungsfläche;
- - Formen der Anordnungsfläche über zumindest zwei linienförmige, Tragelemente, welche sich entlang einer Transportrichtung erstrecken und zumindest abschnittsweise über eine Tragebene verbunden sind, wobei die Tragebene zur der Anordnungsfläche hin beabstandet ist;
- - Verfahren oder Bewegen der Tragelemente entlang der Transportrichtung zum Verfahren oder Bewegen des Bauteils.
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Mit Vorteil wird so eine Möglichkeit geschaffen, ein Bauteil, abgesehen von einem festgelegten maskierten, insbesondere abgeschirmten, Bereich, vollflächig zu lackieren. Hierzu schwebt das Bauteil über die Anordnung auf den Tragelementen über der Tragebene. Zwischen den Tragelementen ist ein Freiraum bzw. Platz geschaffen, falls das Bauteil keine ebene oder planare Aufstandsfläche aufweist. Die Anordnung auf den Tragelementen ist auch dahingehend vorteilhaft, als diese besser sauber gehalten werden können als ein (deutlich größeres) Förderband. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die im Zusammenhang mit der Vorrichtung erwähnten Merkmale und Vorteile analog für das Verfahren gelten, wie auch umgekehrt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Bauteil ein Gehäuse einer elektrischen Energiespeicherzelle, insbesondere ein prismatisches Gehäuse. Das Verfahren umfasst den Schritt:
- - Beschichten oder Lackieren des Gehäuses mit einem Isolationslack.
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Dieser dient insbesondere der elektrischen Isolierung der Batteriezellen zueinander, wenn diese später zu einem Modul verschaltet sind. Besonders bevorzugt ist eine Mehrschicht-Lackierung vorgesehen. Diese ist über das vorgestellte Verfahren bzw. die Vorrichtung vorteilhaft mit kurzen Taktzeiten (beispielsweise von weniger als 3 Sekunden für den Auftrag einer Lackschicht) realisierbar.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen von Vorrichtungen mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1: zwei schematische Ansichten einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Transportieren eines Bauteils oder von Bauteilen;
- 2: eine weitere schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Transportieren von Bauteilen, auf welcher ein Batteriegehäuse angeordnet ist.
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1 zeigt in seiner linken Bildhälfte eine schematische Ansicht einer Vorrichtung. umfassend ein Förderband 10, welches als Endlosförderband oder Gurtband ausgebildet und um zwei Umlenkrollen 16 geführt ist. Das Förderband 10 bewegt sich entlang einer Transportrichtung T. Auf dem Förderband 10 sind Tragelemente 12 ausgebildet oder angeordnet. Diese formen eine Anordnungsfläche A, vgl. hierzu auch die rechte Bildhälfte, welche um einen Abstand a relativ zu einer Tragebene 14 beabstandet ist. Dieser liegt zweckmäßigerweise in einem Bereich weniger Millimeter. Zwischen den Tragelementen 14 ist ein Freiraum gebildet. Die Tragebene 14 verbindet die Tragelemente 12. Vorliegend wird die Tragebene 14 durch das Förderband 10 gebildet. Dessen Breite überragt die Breite der Anordnungsfläche A, quer zur Transportrichtung T gemessen, deutlich. Die besonderen Vorteile dieser Anordnung werden mit Blick auf die 2 deutlich.
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2 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung, wie er bereits aus der rechten Bildhälfte von 1 bekannt ist. Auf den Tragelementen 12 ist ein Bauteil 1, vorliegend insbesondere ein, insbesondere prismatisches, Gehäuse einer Batteriezelle angeordnet. Dieses weist zwei Anschlussterminals oder Pole 2 auf, wobei vorliegend einer zu erkennen ist. Die linien- bzw. profilförmigen Tragelemente 12 sind derart zueinander beabstandet, dass der untere Bereich des Gehäuses 1 vollständig abgeschirmt ist. Insbesondere ist das Gehäuse 1 damit auch optimal abgestützt. Die Breite der Anordnungsfläche A überragt hierzu die Breite des Gehäuses 1. Zudem ist das Gehäuse 1 von unten über die Tragebene 14 abgeschirmt. Mit anderen Worten kann kein Lack oder dergleichen auf die untere Seite des Gehäuses 1 oder beispielsweise auf den Pol 2 gelangen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bauteil, Gehäuse
- 2
- Pol
- 10
- Förderband
- 12
- Tragelement
- 14
- Tragebene
- 16
- Umlenkrolle
- A
- Anordnungsfläche
- T
- Transportrichtung
- a
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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