DE1596183B2

DE1596183B2 - Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindung innerhalb einer Blockbatterie und Vorrichtung zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE1596183B2
Application number: DE1596183A
Authority: DE
Inventors: Charles Hugh Coloma Mcalpine; Kenneth Guy Lawrence Mcgowan
Original assignee: Mac Engineering and Equipment Co Inc
Current assignee: Mac Engineering and Equipment Co Inc
Priority date: 1966-05-02
Filing date: 1966-11-24
Publication date: 1978-12-14
Also published as: DE1596183A1; US3444920A; FR1502304A; US3515204A; GB1126818A

Description

gesonderter Verfahrensschritt zur Herstellung der Verbindungen zwischen den Zellen eingespart werden und zum anderen sichergestellt werden, daß die Qualität der elektrischen Verbindung zwischen den Zellen genausogut wie die zwischen den Stromfahnen der Platten und den Polbrücken bzw. den Polen ist.

Gemäß einer in den Unteransprüchen gekennzeichneten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Stromfahnen aller Plattenblöcke der Blockbatterie gleichzeitig etwas tiefer in das flüssige Metall in den Formmulden eingetaucht, um dann um ein kleines Stück zurückgezogen zu werden. Hierdurch wird jede Stromfahne von einem Meniskus umgeben, der die mechanische Verbindung zwischen den Stromfahnen und den Polbrücken festigt. Diese erhöhte mechanische Verbindung ist beim erfindungsgemäßen Verfahren von besonderer Bedeutung, da infolge der Tatsache, daß nach dem Gießvorgang sämtliche Plattenblöcke über die Polbrücken und Zellenverbinder aneinanderhängen, höhere mechanische Belastungen beim Einsetzen der Plattenblöcke in den Blockkasten auftreten können.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß die Gießform mit Kernplatten versehen ist, die zwischen einer Arbeitsstellung, in der sie einen oberen Teil der zum Angießen der Zellenverbinder vorgesehenen Formmulden überbrücken, und einer von den Formmulden zurückgezogenen Ruhestellung verschiebbar sind. Diese Kernplatten, die nach Erstarren des flüssigen Metalls in ihre Ruhestellung zurückgezogen werden müssen, bevor die Plattenblöcke aus der Gießform gehoben werden können, bewirken, daß die Zellenverbinder als zwei an ihrem den Platten abgewandten Ende einstückig verbundene Zellenpole ausgebildet werden, die unterhalb ihrer Verbindung durch einen zu den Platten hin offenen Schlitz zur Aufnahme einer Zellentrennwand getrennt sind. Es ist klar, daß die Dimension dieses Schlitzes von den Kernplatten abhängt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung, gesehen vom unteren Rand in F i g. 1,

F i g. 3 eine Stirnansicht, gesehen von der linken Seite in Fig.2,

Fig.4 eine Stirnansicht, gesehen von der rechten Seite in F i g. 2,

F i g. 5 die Einspanneinrichtung der Vorrichtung von unten in Richtung der Pfeile 5-5 in F i g. 6,

Fig.6 teilweise geschnitten eine Teilansicht der Einspanneinrichtung, gesehen vom oberen Rand in Fig. 5.

F i g. 7 eine Draufsicht auf die Einspanneinrichtung in Spannstellung, wobei Teile der Einspanneinrichtung weggebrochen sind,

F i g. 8 einen vertikalen Längsschnitt nach Linie 8-8 in Fig. 1.

F i g. 9 eine vergrößerte Teilansicht der Betätigungsmittel für die Verstellung der Einspanneinrichtung gegenüber ihrem Träger,

Fig. 10 einen senkrechten Teilschnitt nach der Linie 8-8 in F i g. 1, wobei die Vorrichtungsteile in der Stellung zum Füllen der Gießform dargestellt sind,

F i g. 11 eine Ansicht entsprechend F i g. 10, jedoch in Gießstellung,

Fig. 12 eine Draufsicht auf den die Gießform enthaltenden Abschnitt der Vorrichtung,
F i g. 13 eine seitliche Teilansicht dieses Vorrichtungsabschnitts, gesehen von der rechten Seite in F i g. 12,

Fig. 14 einen senkrechten Teilschnitt nach der Linie 14-14 in F ig. 12,

Fig. 15 eine vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 14,
ίο Fig. 16 einen senkrechten Teilschnitt nach der Linie 16-16 in Fig. 12 mit in Arbeitsstellung gezeigten Kernplatten,

F i g. 17 eine Ansicht entsprechend F i g. 16, wobei die Kernplatten jedoch in Ruhestellung sind,
F i g. 18 einen waagerechten Teilschnitt einer Fülleinrichtung für die Gießform nach der Linie 18-18 in Fig. 19,

Fig. 19 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 19-19 in F ig. 18,

Fig.20 einen Teilschnitt nach der Linie 20-20 in Fig. 18,

F i g. 21 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie 21-21 in F ig. 22,

Fig.22 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit weggebrochenen Teilen in einem Zustand unmittelbar vor dem Absenken der Plattenblöcke in einen Blockkasten,

F i g. 23 einen vergrößerten Teilschnitt nach der Linie 23-23 in F ig. 22,

jo F i g. 24 eine seitliche Teilansicht der Vorrichtung mit in Freigabestellung befindlicher Einspanneinrichtung für den Beginn des Absenkens der Plattenblöcke in den Blockkasten,

F i g. 25 eine seitliche Teilansicht mit weggebroche-J5 nen Teilen zur Darstellung der Verschiebung des gefüllten Blockkastens aus einer Übernahmestellung in eine Ausgabestellung,

Fig.26 eine Teil-Stirnansicht der Vorrichtung, gesehen von der linken Seite in F i g. 24, beim Absenken ■ίο der Plattenblöcke in den Blockkasten,

F i g. 27 eine perspektivische Teilansicht der Anordnung aus Plattenstapeln und Scheidern, wie sie von der Einspanneinrichtung gehalten wird, und

Fig.28 eine perspektivische Ansicht der zum .Einsetzen in den Blockkasten fertigen Plattenblockeinheit.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Elektroden bzw. Platten und Scheider zuerst zu mehrere Plattenblöcke umfassenden Platten-" >o stapeln zusammengesetzt, wie dies in Fig.27 dargestellt ist. In dieser Anordnung wechseln sich positive Platten 30 und negative Platten 31 ab und werden durch die zwischenliegenden Scheider 32 voneinander getrennt. Die Stromfahnen 33 der positiven Platten 30 sind >5 an der einen Seite, die Stromfahnen 34 der negativen Platten 3t an der anderen Seite jeweils in einer Reihe ausgerichtet. Dieses Gruppieren und Ausrichten der Platten und Scheider ist der erste Schritt des Verfahrens, wozu auch das richtige Anordnen aller ι.'· Plattenblöcke gehört, die zum Füllen der verschiedenen Zellengefäße des Blockkastens für die jeweils herzustellende Blockbatterie benötigt werden.

Beim nächsten Verfahrensschritt werden die richtig

angeordneten Plattenblöcke fest zusammengespannt,

··> um sie in der erforderlichen gegenseitigen Lage zu halten, in der sie dann mit nach unten ragenden Stromfahnen zu einer Gießstation gebracht werden.

Beim dritten Verfahrensschritt werden die Stromfah-

nen in das geschmolzene Metall, ζ. Β. Blei, eingetaucht, das sich in entsprechenden Formmulden der Gießform befindet Die später noch näher erläuterte Gießform umfaßt eine erste Gruppe von flachen Formmulden entsprechend den anzugießenden Polbrücken 35, die die Stromfahnen der Platten gleicher Polarität untereinander und mit einem Zellenpol 36 oder einem Endpol 37 verbinden (Fig.28). Die Gießform enthält außerdem Formmulden für Zellenverbinder und Zellenpole 36 sowie solche für die Endpole 37. Die Zellenverbinder 36 haben die Form von Polen, die in ihrem unteren Teil einen zu den Platten hin geöffneten Schlitz 38 aufweisen, welcher den Pol in diesem Teil in zwei Zellenpole unterteilt. Die mit Hilfe noch näher erläuterter Kernplatten hergestellten Schlitze 38 sind so bemessen, daß sie jeweils eine zwei benachbarte Zellengefäße voneinander trennende Zwischenwand des Blockkastens aufnehmen können.

Nach dem Erstarren des Metalls in der Gießform werden die zur Bildung der Schlitze 38 dienenden Kernplatten aus den Schlitzen zurückgezogen und die über die Zellenverbinder nunmehr zusammenhängenden Plattenblöcke aus der Gießform herausgehoben. Diese alle Plattenblöcke der herzustellenden Blockbatterie enthaltende Einheit wird dann als Ganzes in den Blockkasten eingesetzt.

Die angegebenen Verfahrensschritte ermöglichen es, die Plattenblockeinheit mit zuverlässiger Güte der Polbrücken und Zellenverbinder herzustellen und in einen Blockkasten einzusetzen. Dabei kann das Verschmelzen der Stromfahnen mit den Polbrücken unter Verwendung üblicher, den Stromfahnen zugeführter Flußmittel bewirkt werden.

Eine Abwandlung des beschriebenen Verfahrensablaufs zur Erzielung einer besonders sicheren elektrischen und mechanischen Verbindung zwischen den Stromfahnen und den Polbrücken besteht darin, daß die Stromfahnen in das geschmolzene Metall zunächst bis zu einer ersten Tiefe eingetaucht und unmittelbar darauf auf eine geringere endgültige Tiefe zurückgezogen werden. Ein anfängliches Eintauchen um etwa 0,8 oder 1,5 mm über die endgültige Tiefe hinaus hat sich als vorteilhaft erwiesen. Die Wirkung des tieferen Eintauchens und anschließenden Zurückziehens besteht in der Bildung eines jede Stromfahne umgebenden Meniskus infolge der Oberflächenspannung des Metalls. Dieser Meniskus bleibt auch nach dem Erstarren des Metalls erhalten und bildet an der Oberfläche der Polbrücke um jede Stromfahne einen Wulst.

Im folgenden soll anhand der F i g. 1 bis 26 ein Ausführungsbeispiel einer für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens geeigneten Vorrichtung erläutert werden.

Die F i g. 1 besitzt einen starren Rahmen 40 mit Seitenteilen 41 und Stirnwänden 42 sowie eine Arbeitsplattform 43 nahe der linken Seite in den F i g. 1 und 2. In dem hinter der Arbeitsplattform 43 liegenden Teil des Rahmens befindet sich ein senkrecht verstellbarer Träger 45 für eine Einspanneinrichtung mit einem Paar vertikaler Trägerplatten 46, die den Seitenteilen 41 benachbart und durch von letzteren getragene Platten 47 und von daran gelagerten Rollen 48 geführt sind, wie in den F i g. 3 und 23 dargestellt. Zur Höheneinstellung des Trägers 45 sind geeignete Antriebsmittel vorgesehen und in den Figuren als Hydraulikzylinder 49 dargestellt, der im unteren Teil des Rahmens gelagert ist und dessen Kolbenstange 50 mit dem unteren Teil des Trägers 45 verbunden ist

Eine untere Querwelle 51 und eine obere Querwelle 52 sind in den vertikalen Trägerplatten 46 gelagert, wobei die letztgenannte Querwelle vorzugsweise oberhalb der Oberkante der Seitenteile 41 liegt. Die Querwelle 51 trägt ein Kettenrad 53 und die Querwelle 52 ein Kettenrad 54. Eine Kette 55 umschlingt beide Kettenräder und trägt einen Nocken 56, der mit der Kolbenstange 57 eines als weiteres Antriebsmittel dienenden Hydraulikzylinders 58 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 58 wird von dem Träger 45 bzw. den Trägerplatten 46 gehalten. Bei Betätigung des Hydraulikzylinders 58 wird die Kette 55 um dessen vollen Hub bewegt, wodurch die Kettenräder 53 und 54 in einem für die erforderliche Funktion der Einspanneinrichtung

• 5 gewünschten Ausmaß verdreht werden.

Auf der oberen Querwelle 52 sind im Abstand voneinander zwei L-förmige Teile oder Winkel 60 (siehe F i g. 9) befestigt. Die beiden Winkel 60 sind durch eine Ausrichtplatte 61 untereinander verbunden, welche zum Ausrichten der Stromfahnen 33,34 (F i g. 27) bestimmte Nuten 62 aufweist. Die Winkel 60 und die Ausrichtplatte 61 nehmen am Beginn des Einsetzvorganges gewöhnlich die in den Fig.2 und 3 sowie strichpunktiert in F i g. 9 dargestellte Lage ein.

An den freien Enden der Winkel 60, deren gegenüberliegende Enden die Ausrichtplatte 61 tragen, sind Ausleger 63 bei 64 schwenkbar gelagert. An den Auslegern 63 ist die Einspanneinrichtung angebracht, deren Tragplatte 65 die Ausleger 63 miteinander verbindet. In der Tragplatte 65 sind zwei Sätze drehbarer Klemmzapfen 66 gelagert, die je in einer Längsreihe nahe einem jeweils anderen Rand der Tragplatte ausgerichtet sind. Jedem Klemmzapfen 66 liegt ein solcher des anderen Satzes quer gegenüber.

^J5 Jeder Klemmzapfen hat eine Schulter, die entweder in oder unterhalb der Auflagefläche der Tragplatte 65 liegt. Ein in Längs- bzw. Axialrichtung vorstehender Zapfenteil 67 mit nichtkreisförmigem Querschnitt ragt über die Auflagefläche der Tragplatte 65 hinaus. Der

·"' Zapfenteil 67 kann wenigstens eine ebene Seitenfläche haben und besitzt eine annähernd der Breite der Platten 30, 31 entsprechende Länge, wie dies z. B. aus den Fig.2, 8 und 9 ersichtlich ist. Die vorstehenden Zapfenteile 67 haben in jeder Reihe einen solchen

⁴> Abstand, daß bei zu den Platten 30, 31 parallel stehenden ebenen Seitenflächen gegenüberliegender Zapfenpaare zwischen lejtztere ein Plattenblock in der in F i g. 5 wiedergegebenenLage eingesetzt werden kann. Nach Verdrehen der Klemmzapfen 66 mit ihren

^V) Zapfenteilen 67 in die in Fig.7 gezeigte Stellung werden die Plattenblöcke zwischen den Zapfenteilen 67 eingeklemmt.

Zum Verdrehen der Klemmzapfen 66 können irgendwelche geeignete Antriebsmittel verwendet wer-

^r>^r> den. Gemäß den F i g. 5 bis 7 ist bei dem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß an jedem Klemmzapfen ein Hebelarm 68 befestigt ist, der an seinem freien Ende an eine Schiene 69 eines Schienenpaares angelenkt ist. Die Schienen 69 sind an einem Ende gelenkig mit einem

"" Querhaupt 70 verbunden, das seinerseits mit der Kolbenstange eines als Antriebsmittel dienenden Zylinders 72 verbunden ist. Der Zylinder 72 ist an den Auslegern 63 angebracht und besteht vorzugsweise aus einem doppelt wirkenden Druckluft- oder Druckflüssig-

'■· keitszylinder, der die Schienen 69 so längsverschieben kann, daßsie die Hebelarme 68 verschwenken und die Klemmzapfen 66 sowie deren Zapfenteile 67 zwischen der in F i g. 5 strichpunktiert gezeichneten Freigabestel-

lung und der in Fig.7 ausgezogen gezeichneten Spannstellung verdrehen.

Weitere Antriebsmittel dienen dazu, die Einspanneinrichtung gegenüber den Winkeln 60 zu verschwenken. Wie in F i g. 9 gezeigt, trägt ein fester Vorsprung 75 an dem vom Gelenk 64 abgewandten Arm eines der Winkel 60 ein Schwenklager für ein doppelt wirkendes Antriebsorgan 76 in Form beispielsweise eines Hydraulikzylinders. Eine aus dem Hydraulikzylinder 76 herausragende Kolbenstange 77 ist bei 78 im Abstand von den Gelenken 64 an den benachbarten Ausleger 63 angelenkt. Die F i g. 1 und 2 stellen die gestreckte Stellung des Hydraulikzylinders 76 dar, bei der die Einspanneinrichtung mit ihrer Tragplatte 65 im wesentlichen waagerecht liegt und die über deren Auflagefläche hinausragenden Zapfenteile 67 zum Einsetzen der Plattenblöcke senkrecht nach oben ragen. In Fig.8 und in ausgezogenen Linien in Fig.9 ist der Hydraulikzylinder 76 in eingezogenem Zustand dargestellt, bei dem die Zapfenteile 67 der Klemmzapfen 66 vor dem Gießvorgang waagerecht liegen, während die F i g. 22, 24 und 25 und die strichpunktierten Linien in Fig.9 den Hydraulikzylinder 76 in eingezogenem Zustand zum Absenken der Plattenblockeinheit in einen Blockkasten zeigen.

Die Gießform 80 und eine ihr zugeordnete Ausstoßeinheit ruhen mittels Rollen 81 auf vom Rahmen getragenen waagerechten, längs verlaufenden Führungsschienen 82. Die Gießform 80 ist mit Hilfe eines doppelt wirkenden Antriebsorgans 83 zwischen einer in Fig. 10 dargestellten Füllstellung und einer in Fig. 11 dargestellten Gießstellung verschiebbar. Bei dem Antriebsorgan kann es sich gemäß Darstellung um einen bei 84 am Rahmen angelenkten pneumatischen oder hydraulischen Zylinder handeln, der eine mit der Gießform 80 verbundene Kolbenstange 85 aufweist.

Die Gießform 80 besitzt, wie am besten aus den F i g. 12 bis 17 zu ersehen, ein Paar länglicher und durch Querstangen 87 im Abstand starr miteinander verbundener Formteile 86. Jeder Formteil enthält eine Anzahl tiefer Formmulden 88 zum Gießen der Endpole 37 und der Zellenpole bzw. Zellenverbinder 36. Ein Paar vorzugsweise aus Aluminium hergestellter Schienen 89 verläuft längs den Außenseiten der Formteile 86 und besitzt flache Formmulden 90, die an die Formmulden

88 in dem benachbarten Formteil 86 anschließen. Die Formmulden 90 dienen zum Gießen der Polbrücken 35. Wie am besten aus F i g. 15 ersichtlich, sind die Schienen

89 von den Formteilen 86 auf dem größeren Teil ihrer Höhe durch eine wärmeisolierende Einlage 91 getrennt und mit jenen Formteilen, nur an den schmalen Auflagestellen 92 in Berührung. Jede Schiene 89 enthält vorzugsweise einen Längskanal 93 zur Aufnahme eines Heizmittels, z. B. eines elektrischen Heizelementes, und ebenso vorzugsweise einen Kanal 94 für den Durchfluß eines Kühlmittels.

Jeder Formteil 86 ist mit mehreren quer verlaufenden Durchlässen 95 (Fig. 16) und an ausgewählten Stellen im Abstand von den Durchlässen mit quer verlaufenden Nuten 96 (Fig. 12. 17) versehen. Die Nuten 96 durchqueren jeweils eine Formmulde 88 und fluchten mit einem Durchlaß 95 in dem gegenüberliegenden Formteil 86. Zwischen den Formteilen 86 liegt eine Platte 97, deren Oberseite im wesentlichen in einer Ebene mit den Oberkanten der Formteile liegt, wie dies am besten aus F i g. 14 zu ersehen ist. In dieser Platte 97 sind Schlitze 96' ausgebildet, die mit den Nuten % ausgerichtet sind. Die Durchlässe 95, die Nuten % und die Schlitze 96' bilden eine Führung für Kernplatten 98, die zwischen einer in Fig. 16 dargestellten Arbeitsstellung und einer in Fig. 17 dargestellten Ruhestellung verschiebbar sind. Jede Kernplatte 98 ist an einer durch den Durchlaß 95 des gegenüberliegenden Formteils 86 hindurchragenden Schiene 99 angebracht Die Schienen 99 sind durch eine Querstange 100 verbunden, die mit den geschlitzten oberen Enden von im wesentlichen senkrecht liegenden langen Hebeln 101 gelenkig im

ίο Eingriff stehen. Die unteren Enden der Hebel 101 sind bei 102 an den Rahmen angelenkt. An jedem Hebel 101 ist nahe seinem Ende ein Kniehebelarm 103 gelenkig angeschlossen, die ihrerseits wiederum gelenkig an einer Stange 104 zusammenhängen (Fig.21). Die Stange 104 ist mit der Kolbenstange 105 eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders 106 verbunden, der seinerseits an einem feststehenden Teil 107 des Rahmens gelagert ist Bei der in F i g. 21 in ausgezogenen Linien gezeichneten Stellung der Hebel 101 (eingezogene Kolbenstange 105) befinden sich die Kernplatten 98 in ihrer Arbeitsstellung. Wird die Kolbenstange 105 bei Betätigung des Hydraulikzylinders 106 ausgefahren, dann werden die Kniehebelarme 103 nach oben und die Hebel 101 nach außen geschwenkt. Dabei ziehen die Hebel 101 die Schienen 99 nach außen und die Kernplatten 98 in die in Fig. 17 gezeichnete Ruhestellung, in der sie aus den Nuten % in den Formteilen in die Schlitze 96' zurückgezogen sind. Dadurch werden die in den Formmulden gegossenen

Jo Zellenverbinder freigegeben, die um die Kernplatten herumgegossen wurden, während sich diese in der in F i g. 16 dargestellten Arbeitsstellung befanden.

Jeder Formmulde 88 sind geeignete Ausstoßorgane zugeordnet. Im einzelnen besitzt jede Formmulde hierzu eine gleichachsige, nach unten führende Bohrung 110, die einen in ihr gleitenden Ausstoßzapfen 111 aufnimmt (Fig. 14). Die Ausstoßzapfen 111 sind untereinander durch eine Querplatte 112 verbunden, die von auf Winkelhebeln 114 (Fig.21) gelagerten Rollen 113 getragen werden. Die Winkelhebel sind schwenkbar an der Gießform 80 gelagert und miteinander durch einen waagerechten Lenker 115 verbunden. Ein mit dem einen Winkelhebel gekuppelter Hebelarm 116 steht bei 117 mit der durch ein Schraubengewinde einstellbaren Verlängerung 118 einer Kolbenstange 119 eines doppelt wirkenden hydraulischen oder pneumatischen Zylinders 120 in Verbindung. Der Zylinder 120 ist an einem festen Teil der Gießform 80 angelenkt. Wie ersichtlich, wird bei Betätigung des Zylinders 120 und Verschwenken der

so Winkelhebel 114 die die Ausstoßzapfen tragende Querplatte 112 angehoben, so daß diese die Ausstoßzapfen 111 in den Bohrungen 110 nach oben bewegt und in den unteren Teil der Formmulden 88 vorstößt, in denen die Zellenverbinder 36 bzw. die Endpole 37 gegossen wurden.

Der obere Rahmenteil der Vorrichtung trägt nahe der Gießform eine Fülleinrichtung, die über die Gießform gebracht werden kann, wenn sich die Gießform 80 in der in den F i g. 8,10 und 14 dargestellten Lage befindet Die Fülleinrichtung umfaßt einen in passender Stellung auf dem Rahmen im hinteren Teil gelagerten Füllbehälter 125. Der Füllbehälter enthält geschmolzenes Metall (z.B. Blei) bis zu einem bestimmten Niveau 126 entsprechend der Höhe des aus Fig.4 ersichtlichen

Überlaufs 127. In dem Füllbehälter 125 sind zwei Reihen von Meßkammern 128 für die Metallzufuhr vorgesehen, deren oberer Rand über dem Metallniveau 126 des Füllbehälters 125 liegt (Fig. 19). Jede Meßkammer hat

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nahe ihrem Boden eine verengte Einlaßöffnung 129 (Fig. 19). Ein am Ende offenes, senkrecht stehendes Rohr 130, dessen Bohrung weiter ist als die Einlaßöffnung 129, durchdringt den Boden 131 jeder Meßkammer 128 und den Behälterboden 132. In jeder Meßkammer ist ein solches Rohr 130 befestigt. Sein oberes Ende liegt unterhalb des offenen oberen Endes jeder Meßkammer und oberhalb des Niveaus des in ihr befindlichen geschmolzenen Metalls. Die Rohre 130 sind so angeordnet, daß bei richtiger Zuordnung der Gießform, das ausfließende Metall in die flachen Formmulden 90 eintritt, in denen die Polbrücken gegossen werden.

Dieser Bleifluß durch die Rohre 130 wird durch eine senkrechte Bewegung von Verdrängerkörpern 135 bewirkt. In jeder der Meßkammern 128 ist ein solcher Verdrängerkörper 135 angebracht und senkrecht verstellbar. Die Verdrängerkörper 135 haben aufwärts ragende Gewindezapfen 136, die je eine Querschiene 137 durchsetzen und eine sich auf der Oberseite der Querschiene abstützende Einstellmutter 138 tragen. Hierdurch kann die Höhenlage jedes Verdrängerkörpers in seiner Meßkammer eingestellt werden. Wie aus Fig. 19 ersichtlich, steht der dort dargestellte linke Verdrängerkörper 135 höher als der rechte Verdrängerkörper 135, obwohl die Querschienen 137 sich in gleicher Höhe befinden. Die Querschienen 137 sind durch Verbindungsteile 139 fest miteinander verbunden (siehe z. B. F i g. 2,4 und 10) und werden gegenüber dem Füllbehälter 125 durch Schraubenfedern 140 hochgehalten, weiche an den Verbindungsteilen 139 befestigte und in Rahmenteilen 142 verschiebbare Führungsstangen

141 umgeben. Ein Hebel 145 (Fig. 11) ist bei 146 nahe jeder Führungsstange 141 schwenkbar am Rahmen gelagert und umfaßt mit einem geschlitzten Ende 147 einen Vorsprung an der Führungsstange. Ein Antriebsorgan 148 beispielsweise in Form eines doppelt wirkenden Hydraulikzylinders ist an einem festen Rahmenteil 149 angebracht. Eine Kolbenstange dieses Hydraulikzylinders ist mit dem Hebel 145 verbunden. Die Schraubenfedern 140 liegen auf den Rahmenteilen

142 auf und halten die Verdrängerkörper 135 in gehobener Ruhestellung.

Nach dem Senken der Verdrängerkörper 135 wird der Flüssigkeitsspiegel in jeder Meßkammer 128 auf ein oberhalb des oberen Endes des jeweiligen Rohrs 130 liegendes Niveau gehoben, so daß durch das Rohr 130 Flüssigkeit in die darunterliegende Formmulde 90 fließen kann. Die verengte Einlaßöffnung 129 begrenzt den mit dem Senken des Verdrängerkörpers 135 verbundenen Flüssigkeitsdurchfluß aus jeder Meßkammer. Es ist auch klar, daß die aus jeder Meßkammer abgegebene Flüssigkeitsmenge durch richtige Einstellung der Ausgangslage des Verdrängerkörpers 135 in dieser Meßkammer gegenüber dem Niveau des geschmolzenen Metalles genau zumeßbar ist. Auf diese Weise wird, wie aus Fig. 19 hervorgeht, der Abwärtshub des linken Verdrängerkörpers 135 eine größere Menge geschmolzener Flüssigkeit aus seiner Meßkammer 128 ausstoßen, als bei gleicher Abwärtsbewegung des anfangs tiefer stehenden Verdrängerkörpers 135 in Fi g. 19 rechts ausgestoßen wird. Dies folgt daraus, daß in der linken Meßkammer 128 in Fig. 19 eine größere Menge geschmolzener Flüssigkeit als in der rechten Meßkammer enthalten ist.

Die Vorrichtung ist an ihrem Ausgabeende mit einer Auflage für einen Blockkasten versehen. Wie unter anderem in den Fig. 1, 2, 10 und 11 gezeigt, besteht diese Auflage aus einer durchbrochenen, waagerechten Platte 155, auf der der Blockkasten 156 steht. Ein Ständer 157 trägt eine Anschlagplatte, an die der ■ Blockkasten herangeschoben wird, um seine richtige Lage in Längsrichtung des Rahmens der Vorrichtung zu sichern. Ein Führungsarm 158, der seitlich an diesem Rahmen einstellbar angebracht sein kann, ragt gegen das Rahmenende vor und wird vom Ende des Blockkastens berührt. Die Teile 157 und 158 sind so

ίο angeordnet, daß die in der Einspanneinrichtung eingespannte Plattenblockeinheit beim Schwenken der Einspanneinrichtung und ihres Trägers in richtige Zuordnung zum Blockkasten kommt. Der Ständer 157 ist auf einem waagerechten Teil 159 befestigt, das von langen, parallel hochstehenden und bei 161 an dem Rahmen 40 angelenkten Schwenkarmen 160 getragen wird. Ein aus- und einziehbares, doppelt wirkendes Antriebsorgan 162 in Form beispielsweise eines Hydraulikzylinders mit verschiebbarer Kolbenstange 163 ist in waagerechter Anordnung an einem Ende mit einem der Schwenkarme 160 verbunden und am anderen Ende an dem festen Teil 149 befestigt.

Die Vorrichtung ist mit geeigneten (nicht dargestellten) Steuermitteln für eine Programmsteuerung der verschiedenen Antriebsmittel versehen, mit deren Hilfe nach Einschalten der Vorrichtung ein vollständiger Arbeitszyklus ausgeführt wird. Stattdessen können die verschiedenen Antriebsmittel auch von Hand nach einem Programm eingeschaltet werden.

Die Ausgangsstellung der Vorrichtung ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Bei ihr liegt die Tragplatte 65 der Einspanneinrichtung waagerecht, während die Ausrichtplatte 61 senkrecht und parallel zu den Klemmzapfen 66 steht. Die Zapfenteile 67 sind oberhalb der Tragplatte 65 gemäß Darstellung in Fig.5 eingestellt. Der für jede Zelle erforderliche Plattenblock mit dem positiven und dem negativen Plattensatz 30,31 sowie den Scheidern 32 wird auf der Tragplatte 65 zwischen benachbarte Paare von Zapfenteilen 67 gesetzt, und zwar so, daß die Stromfahnen 33 der Platten 30 und die Stromfahnen 34 der Platten 31 jeweils in einer Reihe liegend ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung wird dadurch erreicht, daß die Stromfahnen 33 bzw. 34 in die zugehörigen Nuten 62 (F i g. 3) der Ausrichtplatte 61 gebracht werden. Wenn auf diese Weise alle für die. vorgesehene Zellenanzahl der herzustellenden Blockbatterie erforderlichen Plattenblöcke auf der Tragplatte 65 angeordnet sind, wird der Zylinder 72 (F i g. 5) betätigt, um die Zapfenteile 67 aus der in Fig.5 gezeigten Ruhestellung in die in Fig.7 gezeigte Arbeits- oder Klemmstellung zu verdrehen. Der von der Einspanneinrichtung getragene Zylinder 72 bewegt sich mit dieser und dient dazu, die Plattensätze und Scheider während der folgenden Verfahrensschritte in der vorgesehenen gegenseitigen Lage zu halten. Während des beschriebenen Beschickungsvorgangs ist der Träger 45 durch den Hydraulikzylinder 49 vorzugsweise in seine oberste Lage eingestellt, während die Kette 55 durch den ihr zugeordneten Hydraulikzylinder 58 in die in F i g. 22 dargestellte Stellung gebracht ist, in welcher der mit der Kolbenstange 57 des Hydraulikzylinders 58 verbundene Nocken 56 sich am unteren Ende eines der Kettentrums befindet. Nachdem die Plattenblöcke zwischen den Zapfenteilen 67 fest

^&5 eingeklemmt worden sind, wird der Hydraulikzylinder 58 betätigt, um die Kette 55 in die in den Fi g. 8, 10 und 12 gezeigte Stellung zu bringen. Der Hub der Kolbenstange 57 ist so lang, daß die Querwelle 52 um

180° gedreht wird und dabei die Winkel 60 und die Ausrichtplatte 61 aus der in Fig.9 strichpunktiert gezeichneten Lage in die in ausgezogenen Linien dargestellte Lage schwenkt. Mit dem Hydraulikzylinder ^N 58 wird zugleich auch das Antriebsorgan 76 betätigt, das ■> sich während der Beschickung der Vorrichtung in der strichpunktiert in F i g. 2 gezeigten Lage mit ausgefahrener Kolbenstange 77 befindet. Die Betätigung des Antriebsorgans 76 während der Drehung der Querwelle 52 bewirkt das Einziehen der Kolbenstange 77 in die in den Fig.8 und 9 dargestellte Lage. Am Ende der gemeinsamen Betätigung der Antriebsorgane 58 und 76 ist die Einspanneinrichtung mit den Plattenblöcken aus der in Fig.2 dargestellten Lage in die in Fig.8 dargestellte Lage verschwenkt worden, in welcher die Platten sich mit nach unten ragenden Stromfahnen 33 und 34 nahe dem Füllbehälter 125 befinden.

In zeitlich richtiger Abstimmung zur Betätigung der Antriebsorgane 58 und 76 kann das Antriebsorgan 83 wirksam gemacht werden, um die Gießform 80 aus ihrer in Fig. 11 dargestellten Gießstellung in die in Fig. 10 wiedergegebene Füllstellung zu verschieben. Nachdem die Gießform 80 die in den Fig.8, 10 und 14 gezeigte Füllstellung erreicht hat. wird das Antriebsorgan 148 betätigt, um die Verbindungsteile 139 und die Querschienen 137 mit den Verdrängerkörpern 135 zu senken. Die Abwärtsbewegung der Verdrängerkörper 135 in ihren Meßkammern 128 bewirkt das Ausstoßen einer angemessenen Menge flüssigen Metalls aus jeder Meßkammer durch das jeweilige Rohr 130 in die J<> Formmulden 88, 90. Nachdem so in jede der Formmulden 88,90 eine angemessene Menge geschmolzener Flüssigkeit eingebracht worden ist, wird das Antriebsorgan 148 abgestellt, so daß die Federn 140 die Verdrängerkörper 135 wieder anheben. Es wird dann J¹» das Antriebsorgan 83 betätigt, um die gefüllte Gießform 80 aus der Füllstellung (in F i g. 8 ausgezogen gezeichnet) in die Gießstellung (in Fig.8 strichpunktiert) zu verschieben.

Sobald die gefüllte Gießform die Gießstellung unter «o der Einspanneinrichtung und den von dieser getragenen Plattenblöcken erreicht hat, wird der Hydraulikzylinder 49 betätigt, um den Träger 45 der Einspanneinrichtung aus der in Fig.8 wiedergegebenen Stellung in die Stellung von Fig. 11 zu senken, in welcher die Stromfahnen 33 und 34 der Platten 30, 31 in das geschmolzene Metall in den zum Gießen der Polbrükken bestimmten Formmulden 90 eingetaucht werden. Dieses Eintauchen kann entweder gleich auf die endgültige Tiefe oder — wie eingangs schon erwähnt — anfänglich auf eine größere Tiefe mit nachfolgendem Anheben auf die endgültige Tiefe erfolgen. Wenn nötig, wird das Metall zwischen dem Einfüllen in die Form und dem Eintaucher der Stromfahnen mittels der in den Längskanälen 93 der Gießform befindlichen Heizele- « menten in geschmolzenem Zustand gehalten. Sobald die Stromfahnen in die geschmolzene Flüssigkeit in den Formmulden 90 eingetaucht worden sind, können die Heizelemente in den Längskanälen 93 abgeschaltet werden und durch die Kanäle 94 ein Kühlmittel <>" hindurchgeleitet werden, um das Erstarren des Metalls in den Formmulden 88 und 90 zu beschleunigen.

Vor und während der Zeit, in welcher die Gießform 80 sich unter dem Füllbehälter 125, d. h. in der Stellung gemäß Fig. 10, befindet, wird durch Betätigen des *>·> Antriebsorgans 106 auf die Kniehebelarme 103 ein Zug nach unten und auf die Hebel 101 nach innen ausgeübt, um die Kernplatten 98 über die zugehörigen Schienen 99 in die in Fig. 16 dargestellte Arbeitsstellung zu bringen, in welcher sie in den Nuten 96 angeordnet sind und jeweils eine der Formmulden 88 überbrücken. Das Antriebsorgan 106 hält die Kernplatten 98 in dieser Arbeitsstellung, während die gefüllte Gießform 80 in die Gießstellung verschoben und dann die Einspanneinrichtung gesenkt wird, um die Stromfahnen 33 und 34 in das geschmolzene Metall einzutauchen, bis dieses erstarrt ist. Der Erstarrungszustand kann mit Hilfe geeigneter, nicht dargestellter Temperaturanzeige- oder Meßeinrichtungen festgestellt werden. Nach Erstarren des Metalls wird durch Betätigung des Antriebsorgans 106 die Stange 104 gehoben und dadurch die Kniehebelarme 103 und die Hebel 101 auseinandergespreizt, um die Kernplatten 98 aus den Formmulden 88 in die in F i g. 17 dargestellte Lage herauszuziehen.

Das die Polbrücke 35, die geschlitzten Zellenverbinder 36 und die Endpole 37 bildende erstarrte Metall wird dann durch Betätigung des Antriebsorgans 120 für den Ausstoß aus der Gießform befreit, indem die Winkelhebel 114 verschwenkt und die Rollen 113 sowie die die Ausstoßzapfen tragende Querplatte 112 gehoben werden. Zugleich mit der Betätigung des Antriebsorgans 120 oder kurz danach wird der Hydraulikzylinder 49 in Tätigkeit gesetzt, um den Träger 45 anzuheben und in die in Fig. 10 gezeigte Stellung zurückzubringen. Damit ist das Angießen der Polbrücken, Zellenpole mit Zellenverbindern und Endpole an die Platten beendet und eine zum Einbringen in einen Blockkasten fertige Plattenblockeinheit gebildet.

Diese Einheit wird dann durch Betätigung des Hydraulikzylinders 58 in die in F i g. 2 dargestellte Lage geschwenkt. Während dieses Vorgangs bewegen sich die Teile aus der in Fig.9 in ausgezogenen Linien dargestellten Lage in die dort strichpunktiert dargestellte. Wenn die Teile die in Fig.22 dargestellte Lage erreichen, wird der Blockkasten 156 auf seine Auflage in der in den Fig. 10 und 11 gezeigten Stellung unmittelbar unterhalb der Plattenblockeinheit angebracht, um deren unteres Ende aufzunehmen. Es wird dann der Zylinder 72 betätigt, um die Klemmzapfen 66 aus der Klemmstellung von F i g. 7 in die Freigabestellung von Fig.5 zu verdrehen, woraufhin die Plattenblockeinheit teilweise in den Blockkasten 156 hineinfällt, wie dies in F i g. 24 dargestellt ist, bis die brückenförmige Zellenverbinder 36 auf den Zapfenteilen 67 aufliegen. Zu diesem Zeitpunkt ragen die unteren Teile der Platten 30, 31 und ihrer Scheider in den oberen Teil des Blockkastens 156 hinein. Daraufhin kann dann das Antriebsorgan 162 betätigt werden, um den Blockkasten auf seiner als Auflage dienenden Platte 155 aus der in F i g. 24 gezeigten Stellung in die in F i g. 25 dargestellte zu verschieben. Der Blockkasten 156 nimmt hierbei die Plattenblockeinheit mit, bis die Zellenverbinder 36 über die Enden der Zapfenteile 67 hinausgleiten und die Plattenblockeinheit in richtiger Stellung ganz in den Blockkasten fallen kann, so daß die Zellenverbinder 36 sich auf die die einzelnen Zellengefäße trennenden Querwände des Blockkastens reitend aufsetzen können. Nunmehr kann der gefüllte Blockkasten entfernt und durch einen neuen leeren Blockkasten 156 ersetzt werden, während die Antriebsorgane 49 und 76 die Bewegung der Einspanneinrichtung aus der in Fig.9 strichpunktiert gezeichneten Stellung in die in F i g. 2 gezeigte Ausgangsstellung veranlassen.

Hierzu 13 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindung innerhalb einer Blockbatterie, bei dem durch Eintauchen in eine mit flüssigem Metall gefüllte Form die Stromfahnen der Platten an mit Zellenpolen bzw. Endpolen versehenen Polbrücken angegossen werden und die Zellenpole mit Zellenverbindern verbunden werden, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß sämtliche Plattenblöcke einer Batterie gleichzeitig eingetaucht werden, wobei die Zellenpole unter Bildung der Zellenverbinder gegossen werden, und die so entstehende Einheit als Ganzes in den Blockkasten eingesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfahnen zunächst bis zu einer ersten Tiefe in die gefüllte Form eingetaucht werden, dann auf eine etwas geringere zweite Tiefe zurückgezogen werden und auf dieser zweiten Tiefe bis zum Erstarren des Metalls verbleiben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Tiefe die zweite um etwa 0,8 mm übersteigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenverbinder als zwei an ihrem den Platten abgewandten Ende einstückig verbundene Zellenpole ausgebildet werden, die unterhalb ihrer Verbindung durch einen zu den Platten hin offenen Schlitz zur Aufnahme einer Zellentrennwand getrennt sind.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Ausrichteinrichtung zum Ausrichten der Plattenstapel, eine Gießform und eine Einspanneinrichtung zum Einspannen der ausgerichteten Plattenstapel, die zwischen einer Ausrichtstation, einer Gießstation und einer Ausgabestation verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (80) Kernplatten (98) aufweist, die zwischen einer Arbeitsstellung, in der sie einen oberen Teil der zum Angießen der Zellenverbinder (36) vorgesehenen Formmulden (88) überbrücken, und einer von den Formmulden zurückgezogenen Ruhestellung verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießform (80) im oberen Teil jeder zum Angießen der Zellenverbinder (36) bestimmten Formmulde (88) ein Paar von in einer Linie ^r>o liegenden Ausnehmungen (Nut 96, Schlitz 96') enthält, in denen die zugehörige Kernplatte (98) zwischen ihrer Arbeitsstellung und ihrer Ruhestellung verschiebbar geführt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder v> 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspanneinrichtung eine Tragplatte (65) als Auflage für die Plattenblöcke aufweist, in welcher eine Anzahl von Klemmzapfen (66) annähernd im Abstand der Dicke eines Plattenblocks drehbar gelagert ist, welche von w> der Tragplatte vorstehende Zapfenteile (67) mit von der Kreisform abweichendem Querschnitt aufweisen, zwischen denen paarweise jeweils ein Plattenblock aufnehmbar ist und die durch Stellmittel (68, 69) zwischen einer Spannstellung und einer Freiga- ■> > bestellung verdrehbar sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindung innerhalb einer Blockbatterie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der britischen Patentschrift 8 72 938 ist ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindung innerhalb einer Blockbatterie bekannt, bei dem durch Eintauchen in eine mit flüssigem Metall gefüllte Form die Stromfahnen der Platten eines einzelnen Plattenblocks an mit Zellenpolen bzw. Endpolen versehene Polbrücken angegossen werden. Zur Herstellung einer Blockbatterie mit mehreren Plattenblöcken müssen letztere dann einzeln in den Blockkasten eingesetzt werden und die Zellenpole verschiedener Plattenblöcke in einem weiteren gesonderten Verfahrensschritt miteinander verbunden werden. Dieser gesonderte Verfahrensschritt kompliziert die Herstellung insgesamt und erhöht die Ausschußquote, da bei den nachträglich angebrachten Verbindern zwischen den Zellenpolen häufiger Mängel auftreten.

Aus der amerikanischen Patentschrift 27 99 905 ist ein Verfahren zum Angießen von mit Zellenpolen oder Endpolen versehenen Polbrücken an die Stromfahnen der Platten eines oder mehrerer Plattenblöcke bekannt. <<■' Bei diesem Verfahren werden die Plattenblöcke mit den ausgerichteten Plattenstapeln gleichzeitig in eine Gießform abgesenkt. Die Gießform wird erst nach dem Absenken der Plattenblöcke mit flüssigem Metall gefüllt. Die einzelnen Plattenblöcke bleiben dabei getrennt, d.h. Zellenverbinder müssen wie beim vorgenannten Stand der Technik in einem zusätzlichen Verfahrensschritt später angebracht werden. Es hat sich gezeigt, daß das Füllen der Gießform nach dem Eintauchen der Stromfahnen in die Gießform keine gleichmäßige Verbindung der angegossenen Polbrükken an die Stromfahnen gewährleistet, weil das flüssige Metall die Stromfahnen zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Oberflächenspannungsverhältnissen erreicht.

Der letztgenannten Druckschrift läßt sich auch eine Vorrichtung zur Durchführung des bekannten Verfahrens entnehmen. Die Vorrichtung umfaßt eine Ausrichteinrichtung zum Ausrichten der Plattenstapel, eine Gießform und eine Einspanneinrichtung zum Einspan- 1 ^ nen der Plattenblöcke in ihrer ausgerichteten Lage, ^-" welche zwischen einer Ausrichtstation, einer Gießstation und einer Ausgabestation verschwenkbar ist. Die Einspanneinrichtung weist zwei seitliche Klemmplatten auf, zwischen denen die Plattenstapel und Scheider für einen oder mehrere Plattenblöcke eingeklemmt werden. Die Gießform besitzt flache Formmulden entsprechend den anzugießenden Polbrücken, die je mit einer tiefen Formmulde für einen Zellen- oder Endpol verbunden sind. Die flachen Formmulden haben jeweils die Länge eines Plattenblocks, wobei zwei benachbarte flache Formmulden durch eine starre Trennwand voneinander getrennt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art bei höherer Zuverlässigkeit der hergestellten elektrischen Verbindung innerhalb der Blockbatterie zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Da gemäß der Erfindung gleichzeitig mit den Polbrücken, den Zellenpolen und den Endpolen auch die Zellenverbinder angegossen werden, kann einerseits ein