-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer Batteriezelle sowie eine Batteriezelle.
-
Elektrisch beziehungsweise elektromotorisch angetriebene oder antreibbare Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro- oder Hybridfahrzeuge, umfassen in der Regel einen Elektromotor, mit dem eine oder beide Fahrzeugachsen antreibbar sind. Zur Versorgung mit elektrischer Energie ist der Elektromotor üblicherweise an eine fahrzeuginterne (Hochvolt-)Batterie als elektrischen Energiespeicher angeschlossen.
-
Unter einer insbesondere elektrochemischen Batterie ist hier und im Folgenden insbesondere eine sogenannte sekundäre Batterie (Sekundärbatterie) des Kraftfahrzeugs zu verstehen. Bei einer solchen (sekundären) Fahrzeugbatterie ist eine verbrauchte chemische Energie mittels eines elektrischen (Auf-)Ladevorgangs wiederherstellbar. Derartige Fahrzeugbatterien sind beispielsweise als elektrochemische Akkumulatoren, insbesondere als Lithium-Ionen-Akkumulatoren, ausgeführt.
-
Zur Erzeugung oder Bereitstellung einer ausreichend hohen Betriebsspannung weisen solche Fahrzeugbatterien typischerweise mindestens ein Batteriemodul (Batteriezellmodul) auf, bei welchem mehrere einzelne Batteriezellen modular verschaltet sind. Alternativ ist ein sogenanntes Cell2Pack-Design möglich, bei welchem die Batteriezellen direkt zu der Fahrzeugbatterie zusammengeschaltet, insbesondere parallelgeschaltet, und nicht vorab zu Modulen zusammengefasst werden.
-
Die Batteriezellen können beispielsweise als sogenannte prismatische Zellen mit einem festen, metallischen Zellgehäuse in kubischer oder prismatischer Form ausgeführt sein. Das auch als Hardcase oder Zell-Can bezeichnete Zellgehäuse ist hierbei beispielsweise als ein topfförmiges Aluminium-Tiefziehteil mit rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt, welches mit einer Deckelplatte verschlossen ist, an welcher die Batteriepole (Terminals) zur Kontaktierung der Batteriezelle angeordnet sind. Durch das feste metallische Gehäuseformat ergeben sich vor allem raumsparende Vorteile beim Packaging der Batteriezellen zum Batteriemodul.
-
In dem Zellgehäuse oder der Zell-Can ist in der Regel ein sogenannter Zellstapel mit einer Anzahl von gestapelten Anoden- und Kathodenpaketen aufgenommen. Der Zellstapel wird hierbei üblicherweise in das Zellgehäuse eingesetzt, und anschließend das Zellgehäuse mit der Deckelplatte verschlossen. Die Deckelplatte weist eine Einfüllöffnung auf, durch welche ein (Flüssig-)Elektrolyt in das Zellgehäuse eingefüllt wird. Abschließend wird die Einfüllöffnung hermetisch fluiddicht und gegen den Elektrolyt widerstandsfähig verschlossen oder versiegelt.
-
Bei der Montage der Batteriezelle wird das Zellgehäuse während den einzelnen Montageschritten beispielsweise jeweils mittels eines Manipulators bewegt. Der Manipulator ist beispielsweise ein Robotor-Greifarm, welcher das Zellgehäuse (um-)greift und kraftschlüssig hält. Aufgrund der Anzahl von Montageschritten ist somit entsprechend ein häufiges Greifen und Loslassen der Zellgehäuse notwendig, wodurch die Bewegung und Handhabung der Zellgehäuse durch solche Manipulatoren vergleichsweise fehleranfällig ist.
-
In der
US 2020/0353628 A1 ist eine Greifbarkeitshilfe für einen Greifroboter offenbart. Die Greifbarkeitshilfe weist beispielsweise zwei Klettverschlussschichten auf, wobei eine Klettverschlussschicht an einem zu manipulierenden Objekt befestigt ist, und wobei die andere Klettverschlussschicht rückseitig mit einem Halter versehen ist, welcher einfach von dem Greifroboter gegriffen werden kann.
-
Die
EP 1 845 570 A1 offenbart ein Batteriemodul mit Befestigungselementen, die zwischen den Batteriezellen angeordnet sind, um zu verhindern, dass die Batteriezellen durch äußere Stöße verrutschen, und auch um die äußeren Stöße zu absorbieren. Die Batteriezellen sind durch die Verbindung zwischen den Befestigungselementen, wie z. B. weibliche und männliche Klettbänder, sicher aneinander befestigt.
-
In der
DE 10 2009 051 213 A1 ist eine Batteriezelle beschrieben, an welcher ein Klettteil einer Klettverbindungsvorrichtung angebracht ist, wobei der Klettteil der Klettverbindungsvorrichtung durch eine Anzahl von metallischen Klettelementen gebildet ist, insbesondere durch metallische Haken oder metallische Schlaufen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle anzugeben. Insbesondere soll eine möglichst einfache und zuverlässige Handhabung eines Zellgehäuses während der Herstellung sichergestellt werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine besonders geeignete Batteriezelle anzugeben.
-
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die im Hinblick auf das Verfahren angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Vorrichtung und/oder die Batteriezelle übertragbar und umgekehrt.
-
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
-
Sofern nachfolgend Verfahrensschritte beschrieben werden, ergeben sich vorteilhafte Ausgestaltungen für die Vorrichtung insbesondere dadurch, dass diese ausgebildet ist, einen oder mehrere dieser Verfahrensschritte auszuführen.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung einer Batteriezelle vorgesehen sowie dafür geeignet und ausgestaltet. Bei der Batteriezelle handelt es sich insbesondere um eine prismatische Zelle mit einem metallischen Zellgehäuse (Hardcase, Zell-Can).
-
Verfahrensgemäß wird ein Zellgehäuse für die Batteriezelle bereitgestellt. Das Zellgehäuse weist hierbei eine außenseitig angeordnete erste Klettverschlussschicht auf. Mit anderen Worten ist eine Mantelfläche des Zellgehäuses zumindest abschnittsweise mit der ersten Klettverschlussschicht versehen. Zur Manipulation des Zellgehäuses wird weiterhin ein Manipulator bereitgestellt, welcher eine komplementär zur ersten Klettverschlussschicht ausgeführte zweite Klettverschlussschicht als Halte- oder Befestigungsfläche aufweist. Der Manipulator ist somit insbesondere als ein Klettmanipulator ausgeführt.
-
Die erste und zweite Klettverschlussschicht werden zur Ausbildung einer formschlüssigen Klettverbindung in einen Berührungskontakt gebracht. Insbesondere wird der Manipulator beziehungsweise die zweite Klettverschlussschicht mit einem gewissen Anpressdruck auf die erste Klettverschlussschicht aufgesetzt oder aufgepresst. Verfahrensgemäß wird das Zellgehäuse während zumindest eines Montageschrittes der Batteriezellmontage und/oder während mindestens eines Fertigungsschrittes in der Zellfertigung von dem Manipulator gehalten. Dadurch ist ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung einer Batteriezelle realisiert.
-
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.
-
Erfindungsgemäß ist die ausschließlich kraftschlüssige Halterung des Zellgehäuses an dem Manipulator durch eine formschlüssige Klettverbindung ersetzt. Die Zellen beziehungsweise Zellgehäuse können trotz der Klettverschlussschicht auch konventionell kraftschlüssig gegriffen werden, insbesondere in Gehäusebereichen, an denen keine Klettverschlussschicht angebracht ist. Zudem können die Zellgehäuse jedoch auch mit Klettmanipulatoren gegriffen werden. Die Klettverbindung ist aufgrund der hohen Zug- und Scheerfestigkeit sehr robust, und wenig anfällig für Fehler bei der Halterung und Manipulation der Zellgehäuse. Somit können die Zellen mit hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in der Zellfabrik verwendet werden, wodurch Prozesszeiten reduziert und die Produktivität erhöht wird.
-
Die Klettverbindung zwischen dem Zellgehäuse und dem (Klett-)Manipulator sind insbesondere durch Schälung beziehungsweise eine relative Schälbewegung der Klettflächen zueinander lösbar. Vorzugsweise ist der Manipulator hierbei durch Gelenke und/oder zusätzliche Vorrichtungen dazu geeignet und eingerichtet eine entsprechende Schälbewegung zur (Auf-)Lösung der Klettverbindung auszuführen.
-
Unter einem Montageschritt ist hier und im Folgenden insbesondere ein Montageprozess, also ein Fertigungs- oder Prozessschritt, im Zuge der Batteriezellenherstellung zu verstehen. Die Batteriezellenmontage oder -herstellung umfasst beispielsweise folgende Montageschritte: Einhausen eines Aktivmaterials in das Zellgehäuse, Befestigung einer Deckelplatte am Zellgehäuse, Kontaktierung der Batteriepole (Terminals), Elektrolytbefüllung, Formierung, Reifelagerung und Transport zu Logistikschnittstelle mit Kunden (Batteriesystem).
-
Die Klettverschlussschichten können beispielsweise als Hakenband und Flauschband (Filzband) oder als Pilzkopfband und Veloursband oder als Pilzkopfband und Flauschband oder als Pilzkopfband auf Pilzkopfband oder als extrudierte Haken/Pilze auf einer Wirkware ausgeführt sein. Die Klettverschlussschichten sind vorzugsweise als eine Flausch-Schicht (Flauschband) und als eine Klett-Schicht (Haken-/Pilzkopfband) ausgeführt, wobei die Flausch-Schicht insbesondere an dem Manipulator, und die Klettschicht an dem Zellgehäuse angeordnet ist. Das Flauschband kann beispielsweise Polyamid-, Polyaramid-, Polyester-, oder Polyolefinfasern aufweisen.
-
In einer geeigneten Weiterbildung wird als Zellgehäuse ein Zellgehäuse mit einem rechteckförmigen Querschnitt bereitgestellt, wobei zwei gegenüberliegende Gehäuseseiten mit der ersten Klettverschlussschicht versehen sind, welche während der Batteriezellmontage jeweils eine Klettverbindung mit der zweiten Klettverschlussschicht des Manipulators bilden. Das Zellgehäuse wird somit während des zumindest einen Montageschrittes der Batteriezellmontage zweiseitig oder beidseitig von dem Manipulator gehalten. Durch die gegenüberliegende oder diametrale Anordnung der Klettverbindungen ist eine besonders stabile und betriebssicher Halterung des Zellgehäuses an dem Manipulator gewährleistet, so dass besonders hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen in der Zellfabrik verwendet werden können.
-
In einer vorteilhaften Ausführung werden bei einem Einhausen des Aktivmaterials in das Zellgehäuse die gegenüberliegenden Gehäuseseiten durch den Manipulator derart auseinandergezogen, dass der vom Zellgehäuse eingefasste Bauraum aufgeweitet wird. Mit anderen Worten werden beim Einhausen die Klettverbindungen dafür verwendet, um die Gehäuseseiten beziehungsweise Gehäusewände etwas auseinander zu ziehen, um die enge Toleranzen zwischen dem Aktivmaterial-Stack und dem Zellgehäuse temporär aufzuweiten. Das Zellgehäuse beziehungsweise dessen Gehäusewände werden hierbei lediglich im elastischen Bereich verformt. Dadurch ist das Aktivmaterial, also der Zellstack oder (Zell-)Wickel, besonders einfach in das Zellgehäuse einsetzbar, so dass eine vereinfachte Montage der Batteriezelle ermöglicht ist.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Zellgehäuse während einer Anzahl von aufeinanderfolgenden Montageschritten, also für mehrere aufeinanderfolgende Montageschritte, mindestens für zwei aufeinanderfolgende Montageschritte, von dem Manipulator gehalten. Dies bedeutet, dass die sehr robuste Klettverbindung des Zellgehäuses mit dem Manipulator auch dazu verwendet werden kann die Zelle nicht immer wieder neu im Manipulator aufzunehmen und auszurichten. In der Regel werden die Zellen in verschiedenen Anlagen unterschiedlich und von verschiedenen Manipulatoren oder Ausrichtelementen positioniert. In dieser Ausgestaltung wird die Batteriezellenherstellung somit vereinfacht. Des Weiteren werden Fehler beim wiederholten Aufnehmen und Ausrichten vermieden.
-
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht hierbei vor, dass das Zellgehäuse während der Batteriezellmontage unterbrechungsfrei von dem Manipulator gehalten wird. Mit anderen Worten wird das Zellgehäuse unterbrechungsfrei oder pausenlos von dem Manipulator für mehrere oder alle Montageschritte gehalten. Die Klettverbindung ist also im Rahmen der Batteriezellherstellung insbesondere eine Dauer-Klettverbindung. Dadurch ist ein besonders geeignetes Fabrikkonzept für eine Zellfabrik zur Herstellung der Batteriezelle ermöglicht, bei welchem der Manipulator beispielsweise mit der Zelle beziehungsweise dem Zellgehäuse durch die gesamte Fabrik fährt, und die Zelle durch die einzelnen Fertigungs- und Montageschritte führt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Herstellung einer Batteriezelle vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Vorrichtung ist hierbei beispielsweise Teil einer Zellfabrik zur Herstellung der Batteriezelle. Die Vorrichtung weist ein Zellgehäuse mit einer außenseitig angeordneten ersten Klettverschlussschicht, und einen Manipulator zur Manipulation des Zellgehäuses während der Batteriezellmontage, mit einer komplementär zur ersten Klettverschlussschicht ausgeführten zweiten Klettverschlussschicht auf. Der Manipulator ist mit einem Controller (das heißt einer Steuereinheit) gekoppelt.
-
Der Controller ist hierbei allgemein - programm- und/oder schaltungstechnisch - zur Durchführung des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Der Controller ist somit konkret dazu eingerichtet, den Manipulator derart anzusteuern, dass die Klettverschlussschichten gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, und anschließend die Klettverbindung hergestellt wird. Der Controller ist weiterhin dazu eingerichtet mindestens einen Montageschritt, vorzugsweise mehrere Montageschritte, mit dem am Manipulator klettbefestigten Zellgehäuse auszuführen. Der Controller kann auch dazu vorgesehen und eingerichtet sein, das zu manipulierende Zellgehäuse bereitzustellen, beispielsweise indem der Manipulator derart angesteuert und/oder verfahren wird, dass dieser ein Zellgehäuse aus einer Anlieferstellung aufnimmt.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist der Controller zumindest im Kern durch einen Mikrocontroller mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist, so dass das Verfahren - gegebenenfalls in Interaktion mit einem Vorrichtungsnutzer - bei Ausführung der Betriebssoftware in dem Mikrocontroller automatisch durchgeführt wird. Der Controller kann im Rahmen der Erfindung alternativ aber auch durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, wie zum Beispiel einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) oder durch einem FPGA (Field Programmable Gate Array), gebildet sein, in dem die Funktionalität zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist.
-
In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist das einen rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei zwei gegenüberliegende Gehäuseseiten mit der ersten Klettverschlussschicht versehen sind. Das Zellgehäuse ist beispielsweise als prismatisches Zellgehäuse (Hardcase, Zell-Can) ausgeführt. Vorzugsweise sind alle vier Gehäuseseiten des Gehäusemantels mit der ersten Klettverschlussschicht versehen, so dass sich die erste Klettverschlussschicht über den kompletten Außenumfang des Zellgehäuses erstreckt. Mit anderen Worten kann sich die erste Klettverschlussschicht über den kompletten Außenumfang des Zellgehäuses erstrecken. Dadurch wird eine besonders große Befestigungs- oder Haltefläche für die Klettverbindung mit dem Manipulator bereitgestellt.
-
Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der (Klett-)Manipulator eine Anzahl von miteinander gelenkig verbundenen Armelementen aufweist, wobei ein endseitiges Armelement gelenkig mit einem mit der zweiten Klettverschlussschicht versehenen Greifer (Klettgreifer) gekoppelt ist, und wobei an dem (Klett-)Greifer zumindest ein Haltegreifer angeordnet ist.
-
Die Armelemente bilden hierbei Reihe oder Kette von starren Gliedern, welche miteinander durch Dreh-, Schwenk- oder Schubgelenke verbunden oder gelagert sind, wobei die Gelenke beispielsweise durch vom Controller gesteuerte Antriebe verstellt werden können. Ein Ende dieser „Glieder- oder Armkette“ bildet eine Basis, welche über ein weiteres Gelenk örtlich in der Zellfabrik angeordnet ist, oder auch in der Zellfabrik verfahrbar ausgeführt sein kann. Das andere Ende ist frei beweglich und ist mit dem Klettgreifer zur Durchführung der Produktionsarbeiten bestückt. Der Klettmanipulator weist somit zwischen der Basis und dem Klettgreifer eine Anzahl von Armelementen (X) und eine um Eins größere Anzahl von Gelenken (X+1) auf, wobei die Gelenke oder Lager auch unterschiedlich zueinander ausgeführt sein können. Beispielsweise ist es auch denkbar, dass die Haltegreifer separat zum Klettmanipulator ausgeführt sind, und Teil eines weiteren Manipulators sind.
-
In einer geeigneten Ausgestaltung ist der mindestens eine Haltegreifer dazu vorgesehen und eingerichtet eine relative Schälbewegung zur Lösung einer Klettverbindung zwischen der ersten und zweiten Klettverschlussschicht auszuführen. Die Schälbewegung wird hierbei durch die gelenkige Anbindung des Klettgreifers an das Armelement ermöglicht, wobei der nicht mit einem Klettverschlussschicht versehene Haltegreifer das Zellgehäuse von dem Klettgreifer wegdrückt, so dass sich die erste Klettverschlussschicht von der gelenkig gelagerten zweiten Klettverschlussschicht löst.
-
Zusätzlich oder alternativ zu dem mindestens einen Haltegreifer ist beispielsweise auch ein (biege-)flexibler Klettgreifer, bei welchem die zweite Klettverschlussschicht durch Verbiegung oder Verformung von der ersten Klettverschlussschicht abgeschält wird. Ebenso denkbar ist beispielsweise ein Greifer, bei welchem die zweite Klettverschlussschicht zylindrisch gewölbt ist, so dass die Schälbewegung durch eine Roll-, Rotations-, oder Drehbewegung des Greifers geschält werden kann.
-
Die nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Batteriezelle weist hierbei ein Zellgehäuse, insbesondere ein prismatisches Zellgehäuse (Hardcase, Zell-Can), mit einem rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei zumindest zwei gegenüberliegende Gehäuseseiten des Gehäusemantels mit einer ersten Klettverschlussschicht versehen sind.
-
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in schematischen und vereinfachten Darstellungen:
- 1 eine Vorrichtung zur Herstellung einer Batteriezelle, und
- 2 in Draufsicht ein Zellgehäuse der Batteriezelle im Zuge der Herstellung.
-
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
In der 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 2 ist zur Herstellung einer nicht näher dargestellten Batteriezelle gezeigt. Die Vorrichtung 2 ist hierbei beispielsweise Teil einer Zellfabrik zur Herstellung der Batteriezelle. Die Vorrichtung 2 weist ein Zellgehäuse 4 und einen Manipulator 6 zur Manipulation des Zellgehäuses 4 während der Batteriezellmontage auf. Der Manipulator 6 ist mit einem Controller 8 signaltechnisch gekoppelt.
-
Das Zellgehäuse ist beispielsweise ein metallisches Tiefziehteil, beispielsweise aus Aluminium. Alternativ kann das Zellgehäuse mittels Kalt-Fließpressen oder durch Strangpressen (mit und ohne Hitze) hergestellt sein. Das Zellgehäuse kann beispielsweise eine Öffnung aufweisen, und beispielsweise becher- oder topfförmig sein. Das Zellgehäuse kann jedoch ebenso zwei Öffnungen aufweisen, und beispielsweise rohr- oder profilförmig ausgeführt sein.
-
Das Zellgehäuse 4 ist im dem gezeigten Ausführungsbeispiel als ein prismatisches Zellgehäuse (Hardcase, Zell-Can) mit einer etwa quaderförmigen Gehäuseform ausgeführt. Das Zellgehäuse 4 weist einen etwa rechteckförmigen Gehäuseboden 10 als Gehäusestirnseite, und vier rechteckförmige Mantelflächen 12, 14 als Gehäusemantel auf. Die zwei gegenüberliegenden Mantelflächen 12 grenzen hierbei an die Schmalseiten des Gehäusebodens 10 an, wobei die zwei gegenüberliegenden Mantelflächen 14 senkrecht zu den Mantelflächen 12 orientiert sind und and die Langseiten des Gehäusebodens 10 angrenzen. Die gegenüberliegenden Mantelflächen 12, 14 sind jeweils parallel und kongruent. Die dem Gehäuseboden 10 gegenüberliegende Gehäusestirnseite ist im Zuge der Herstellung geöffnet, so dass ein Aktivmaterial oder Zellstapel einsetzbar ist, und wird hernach mit einem nicht näher gezeigten Gehäusedeckel verschlossen.
-
Zumindest eine der Mantelflächen oder Gehäuseseiten 12, 14 ist mit einer (ersten) Klettverschlussschicht 16 versehen. Vorzugsweise sind hierbei die zwei Mantelflächen 14 jeweils mit der Klettverschlussschicht 16 ausgestattet. In einer nicht näher gezeigten Ausführungsform ist der Gehäusemantel, also sowohl die Mantelflächen 12 als auch die Mantelflächen 14, mit der Klettverschlussschicht 16 versehen. Der Gehäuseboden 10 ist ohne eine Klettverschlussschicht ausgeführt.
-
Der Manipulator 6 weist eine Basis 18 auf, welche stationär oder beweglich (verfahrbar) in der Zellfabrik angeordnet ist. Mit der Basis ist eine Reihe von drei Armelementen 20a, 20b, 20c gelenkig über ein Gelenk oder Lager 22 verbunden. An dem gegenüberliegenden Ende der Armelementreihe ist ein (Klett-)Greifer 24 gelenkig über ein Gelenk oder Lager 26 gekoppelt. Die Armelemente 20a, 20b, 20c sind hierbei untereinander jeweils mit einem Gelenk oder Lager 28, 30 verbunden.
-
Das Armelement 20a ist mit einer Stirnseite über das Gelenk 22 an die Basis 18 angebunden, und über das Gelenk 28 an der gegenüberliegenden Stirnseite an das Armelement 20b gekoppelt, wobei das Armelement 20b über das stirnseitige Gelenk 30 an das Armelement 20c gekoppelt ist. Das Armelement 20c ist endseitig über das Gelenk 26 mit dem Greifer 24 verbunden. Die Gelenke 22, 26, 28, 30 beziehungsweise die Armelemente 20a, 20b, 20c und der Greifer 24 sind durch vom Controller 8 gesteuerte Antriebe verstellbar.
-
Die Gelenke 22 und 30 sind beispielsweise als Kugelgelenke und die Gelenke 28 und 26 als Dreh- oder Schwenkgelenke ausgeführt.
-
Der Greifer 24 weist eine (zweite) Klettverschlussschicht 32 auf, welche komplementär zu der Klettverschlussschicht 16 ausgestaltet ist. Der Manipulator 6 ist somit als ein Klettmanipulator ausgeführt. Zum „Greifen“ des Zellgehäuses 14 werden die Klettverschlussschichten 16 und 32 in einen Berührungskontakt gebracht, indem die Klettverschlussschicht 32 des Greifers 24 mit einem gewissen Anpressdruck auf die Klettverschlussschicht 16 des Zellgehäuses 4 aufgesetzt oder aufgepresst wird. Dadurch wird zwischen den Klettverschlussschichten 16, 32 eine formschlüssige Klettverbindung realisiert.
-
In dem Ausführungsbeispiel der 1 weist der Greifer 24 lediglich eine Klettverschlussschicht 32 auf, wobei die drei dargestellten Pfeile in der 1 mögliche Greifpunkte des Greifers 24 an dem Zellgehäuse 6 anzeigen. Bevorzugterweise ist der Greifer 24 beispielsweise zangenförmig mit mehreren Klettverschlussschichten 32 ausgeführt, so dass insbesondere die Klettverschlussschichten 16 der gegenüberliegenden Mantelflächen 14 beidseitig gegriffen werden können.
-
Die Klettverbindung zwischen den Klettverschlussschichten 16, 32, also zwischen dem Zellgehäuse 4 und dem Manipulator 6, ist durch Schälung beziehungsweise durch eine relative Schälbewegung lösbar. Für diese Schälung weist der Greifer 24 in dieser Ausführungsform zwei zusätzliche Haltegreifer 34 auf. Die Haltegreifer 34 sind ohne eine Klettverschlussschicht ausgeführt, und sind bewegbar an dem Greifer 24 angeordnet. Die Schälbewegung wird hierbei durch das Gelenk 26 ermöglicht, wobei die Haltegreifer 34 das Zellgehäuse 6 abschnittsweise von dem Greifer 24 beziehungsweise der Klettverschlussschicht 32 wegdrücken, so dass sich die Klettverschlussschicht 16 von der Klettverschlussschicht 32 abschält.
-
In einer nicht näher gezeigten alternativen Ausführungsform sind die Haltegreifer 34 separat zum Manipulator 10 ausgeführt, und sind beispielsweise Teil eines weiteren Manipulators.
-
Verfahrensgemäß wird das Zellgehäuse 4 während zumindest eines Montageschrittes der Batteriezellmontage von dem Manipulator 6 durch eine Klettverbindung gehalten. Vorzugsweise wird das Zellgehäuse 4 während mindestens zwei aufeinanderfolgenden Montageschritten von dem Manipulator 6 gehalten. Ebenso denkbar ist, dass das Zellgehäuse 4 im Wesentlichen während der kompletten Batteriezellmontage unterbrechungsfrei von dem Manipulator 6 gehalten wird.
-
In der 2 ist ein Einhausen eines Aktivmaterials in das Zellgehäuse 4 als Montageschritt schematisch dargestellt. Verfahrensgemäß werden bei dem Einhausen die gegenüberliegenden Mantelflächen 14 durch den Manipulator 6 derart auseinandergezogen, dass der vom Zellgehäuse 4 eingefasste Bauraum aufgeweitet wird. Das Auseinanderziehen ist durch einen Doppelpfeil schematisch dargestellt. Das Zellgehäuse 4 beziehungsweise dessen Gehäusewände oder Mantelflächen 14 werden hierbei lediglich im elastischen Bereich verformt. In der 2 sind die Mantelflächen 14 im unverformten Zustand strichliniert und im verformten Zustand mit durchgezogenen Linien dargestellt, wobei die verformten Mantelflächen mit dem Bezugszeichen 14` versehen sind. Der etwa rechteckförmige Gehäusequerschnitt wird somit durch die temporäre Wölbung oder Bombierung der Mantelflächen 14' vergrößert.
-
Der Manipulator 6 ist für sich allein erfinderisch und stellt somit eine eigene Erfindung dar.
-
Bezugszeichenliste
-
- 2
- Vorrichtung
- 4
- Zellgehäuse
- 6
- Manipulator
- 8
- Controller
- 10
- Gehäuseboden
- 12
- Mantelfläche
- 14, 14`
- Mantelfläche
- 16
- Klettverschlussschicht
- 18
- Basis
- 20a, 20b, 20c
- Armelement
- 22
- Gelenk
- 24
- Greifer
- 26, 28, 30
- Gelenk
- 32
- Klettverschlussschicht
- 34
- Haltegreifer
