DE2510258A1 - Vorrichtung zum verschweissen von behaeltern mit deckeln - Google Patents

Vorrichtung zum verschweissen von behaeltern mit deckeln

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Description

PATENTANWÄLTE
Dipl.-lng. EID E N EIE R Dipl.-Chem. Dr. R U F F Dipl.-lng. J. B EIE R
7 STUTTGART 1 Neckarstraße 50 Telefon CO7113 22 7O 51 Telex 07-23 412 erub d
28. Februar 1975 - JB/Rie,
A 15 360 A 15 361
Anmelderin: Bielomatik Leuze & Co,
7442 - Neuffen
Vorrichtung zum Verschweissen von Behältern mit Deckeln
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verschweissen von Behältern, insbesondere von Kunststoff-Batteriekästen, mit Öffnungen enthaltenden Deckeln, mit einer Andrückvorrichtung für den Deckel.
Batteriekästen, insbesondere für Bleiakkumulatoren, werden üblicherweise aus Kunststoff gefertigt und nach dem Einlegen der die Elektroden bildenden Platten mit ihren ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Deckeln verschweisst. Dies geschieht auf einer Schweissvorrichtung, die mit einem Schweiss-Spiegel arbeitet, der zwischen Behälter und Dek-
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kel eingefahren wird und beide zu verschweissenden Flächen erwärmt. Nach dem Ausfahren des Schweiss-Spiegels werden Deckel· und Behälter zusammengedrückt und dadurch verschweisst. Nach dem Schweissen und Abkühlen werden die Behälter aus der Schweissmaschine heraustransportiert und kommen dann unter anderem in eine Prüfmaschine, wo durch Abdrücken geprüft wird, ob die Schweissung überall dicht war. Dabei sind also zwei- verschiedene Maschinen und zwei verschiedene Arbeitsgänge für das Verschweissen und Prüfen erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art-zu schaffen, die eine gesonderte Prüfmaschine unnötig macht.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass im Bereich der Andrückvorrichtung eine an wenigstens eine Öffnung anschliessbare Druckanschlusseinrichtung für die Dichtigkeitsprüfung des Behälters durch Abdrucken angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckanschlusseinrichtung unmittelbar nach der Verschweissung an eine Druckmittelquelle anschliessbar. Vorzugsweise ist ferner die Dichtigkeitsprüfung durchführbar, während die Andrückvorrichtung den Deckel gegen den Behälter drückt. Es wird also nicht nur maschinell eine wesentliche .Vereinfachung dadurch geschaffen, dass eine gesonderte Prüfmaschine entfallen kann und die Prüfung praktisch durch eine Zusatzvorrichtung su der ohnehin vorhandenen Andrückvorricntung durchgeführt werden kann, sondern auch die Taktzeit für das Verschweissen wird nicht wesentlich verlängert, da die Abkühlzeit für die Schweissnaht, die ohnehin abgewartet werden muss, zumindest zum Teil zur Vornahme der Prüfung herangezogen werden kann. Dabei entsteht
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noch der erwünschte Nebeneffekt, dass durch die Füllung mit dem Druckmittel, vorzugsweise Pressluft, eine Innenkühlung erreicht wird.
Die Druckanschlusseinrichtung kann vorteilhaft mit Druckmittelzuleitungen und Dichtungen zur Anlage am Deckel versehene Anschlussköpfe enthalten. Ferner können an ihr mit Öffnungen des Deckels zu deren .Verschluss zusammenwirkende Abdichtelemente vorgesehen sein. Diese Abdichtelemente sind vorgesehen, da bei Batteriekasten jede Zelle zwei Deckelöffnungen besitzen kann, nämlich eine Füllöffnung für die Batteriesäure und eine Anschlussöffnung, durch die der Anschlussbolzen hindurchragt. Eine von den Öffnungen wird dann verschlossen, während die andere zum Befüllen mit dem Druckmittel benutzt wird.
Die Druckanschlusseinrichtung kann vorzugsweise mehrere einzeln abgefederte Anschlussköpfe und/oder Abdichtelemente enthalten, und zwar vorzugsweise soviel, wie einzeln zu prüfende Zellen in dem Behälter vorgesehen sind. Diese werden vorzugsweise gleichzeitig angedrückt, jedoch können sie zu unterschiedlichen Zeiten mit Druckmittel beaufschlagt werden, um beispielsweise auch die Dichtigkeit der einzelnen Batteriezellen untereinander zu prüfen.
Die Druckanschlusseinrichtung kann durch eine Betätigungsvorrichtung unabhängig von der Andrückvorrichtung an dem Deckel andrückbar sein. Diese Ausführungsform ist deswegen vorteilhaft, weil dann während der Verschweissung der Dekkel nicht durch den Anlagedruck der Anschlussköpfe oder Abdichtelemente zusätzlich belastet wird, was zu Verspannungen führen könnte. Die Druckanschlusseinrichtung kann dann nämlich erst nach der Vornahme der Verschweissung, d.h. am Beginn der Abkühlphase an den Deckel angedrückt werden. Es
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ist jedoch auch möglich, die Druckanschlusseinrichtung zusammen mit der Andrückvorrichtung an den Deckel anzudrükken, d.h. schon vor der Verschweissung. Dies vereinfacht den Aufbau und kann vorgesehen werden, falls beispielsweise bei sehr kleinen oder sehr kräftigen Batteriekästen eine Verspannung des Deckels nicht zu befürchten ist.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeicnnung hervor. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Die einzige Zeicnnungsfigur zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung.
Die Schweissvorrichtung 11 besitzt ein Maschinengestell 12 mit einem Rollentisch 13, auf dem Behälter 24 in Pfeilrichtung 5 bewegbar sind. Den oberen Teil des Maschinengesteils 12 bildet eine Traverse 14, die Führungsbahnen für senkrechte Führungssäulen 15 aufweist, die zu einer Andrückvorrichtung 16 gehören. Die Andrückvorrichtung 16 hat die Form eines Rahmens, der eine mittlere Öffnung 17 und an seiner unteren Seite eine Andrückschulter 1ö aufweist. Ausserhalb der Andrückschulter 18 verläuft ein Führungsrand 19. An der Andrückvorrichtung 16 sind aussen Haltehebel 20 in Form von zweiarmigen Hebeln angelenkt, deren untere Enden mit Haltefingern 21 unter eine äussere und untere Randkante 22 des Deckels 23 greift, der auf den Behälter 24 aufgeschveisst wird. Die oberen freien Enden der Haltehebel 20 sind über Stangen 25 von einer an der Andrückvorrichtung angebrachten, nicht dargestellten Betätigungsvorrichtung, beispielsweise einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, zwischen der in der Zeichnung dargestellten, den Deckel haltenden Lage
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und einer Lage schwenkbar, in der die Haltefinger 21 die Randkanten 22 des Deckels freigeben.
Der Deckel hat eine generell schüsseiförmige Gestalt, so dass die Schweissnaht 26 im Bereich der senkrechten Behälterwände zu liegen kommt. Die Schweissnaht wird nach aussen durch die Randkante 22 überdeckt, die in Abstand von den senkrechten Wänden des Behälters parallel zu diesen am Deckel angeformt ist und etwas tiefer hinunterreicnt als der Seitenwandteil 27 des Deckels 23. Der Behälter und sein Deckel bilden den Behälter einer elektrischen Batterie, beispielsweise eines Bleiakkumulators. Dementsprechend haben sowohl der Behälter als auch der Deckel mehrere Querwände 28, die die einzelnen Zellen der Batterie abtrennen. Die Schweissnaht 26 erstreckt sich auch über diese Querwände. Der Deckel hat je Zelle zwei Anschlüsse, und zwar eine mittlere Füllöffnung 29 und eine seitliche Anschlussöffnung 30, durch die der elektrische Anschlussbolzen hindurchragt. Bei Batterien mit innerem Anschluss durch die Querwände hindurch liegen in der Mitte mehrere Zellen, die jeweils nur eine Öffnung haben. Die Öffnungen sind durch innere angeformte Stutzen umgeben und dadurch versteift.
Die Andrückvorrichtung 16 ist durch eine auf der Traverse 14 angebrachte Eetätigungsvorrichtung 31, beispielsweise einen Pneumatikzylinder, über eine Kolbenstange 32 in senkrechter Richtung bewegbar.
In der Öffnung 17, die die rahmenförmige Andrückvorrichtung 16 bildet, ist eine Druckanschlusseinrichtung 33 angeordnet. Sie besitzt einen Träger 34, der von Führungssäulen 35, die an der Andrückvorrichtung 16 angebracht sind, geführt wird. Der Träger 34 ist gegenüber der An-
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druckvorrichtung in senkrechter Richtung verschiebbar, und zwar durch eine Betätigungsvorrichtung 36, z« B. einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder.
In dem Träger 34 sind Anschlussköpfe 37 in senkrechter Richtung beweglich geführt. Sie haben die Form von hohlen Eolzen, die durch eine Feder 38 in Richtung auf ihre untere Endstellung federnd belastet sind. An der unteren flanschartig verbreiterten Fläche des Anschlusskopfes ist eine Dichtung 39 vorgesehen, die im dargestellten Beispiel als Flächendichtung auf dem die Öffnung 29 des Deckels 23 umgebenden Randbereich aufliegt.
Durch den Anschlusskopf 37 verläuft ein Druckmittelkanal 40 hindurch,und an seinem oberen Ende ist ein Druckmittelschlaucn 41 angeschlossen. Dieser führt zu einem Prüfgerät 42, das Druck-Messinstrumente 43 und eine Druckmittelzuleitung 44 aufweist. Es liegen mehrere Anschlussköpfe 37 an dem Träger 34 senkrecht zur Zeichenebene hintereinander. Ihre Druckmittelschläuche führen vorzugsweise zum gleichen Prüfgerät. Das Prüfgerät enthält automatische Ventile, beispielsweise Magnetventile, über die beispielsweise Druckluft aus einem Druckluftnetz gesteuert den einzelnen Anschlussköpfen oder einer Gruppe von ihnen zugeführt werden kann.
An dem Träger 34 sind ferner Abdichtelemente 45 in Form von in senkrechten Führungsbohrungen des Trägers geführten Bolzen mit zwei Flanschen an den Enden angeordnet, die ebenfalls durch eine Feder 46 in ihre untere Endstellung gepresst werden. Auch sie besitzen an ihrer unteren Fläche eine Dichtung 47, die sich auf den Randbereich der Bohrung 30 auflegen kann. Die Abdichtelemente 45 besitzen jedoch keinen Druckmittelkanal,
In der Zeichnung ist mit strichpunktierten Linien ein Schweiß-
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spiegel .48 angedeutet, der von einer nicht dargestellten Vorrichtung in der durch Pfeile angedeuteten horizontalen Richtung zwischen Behälter und Deckel einfahrbar und wieder zurückziehbar ist.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die Behälter 24, d.h. lediglich die topfförmigen Unterteile, laufen auf dem Rollentisch 13 in die dargestellte Schweissposition. Es sei hierzu bemerkt, dass bei der Verschweissung der Behälter bereits mit den Elektrodenplatten gefüllt ist, die jedoch hier zum Zwecke der Zeichnungsvereinfachung nicht dargestellt sind. Der Deckel kann entweder schon vorher auf den Behälter aufgelegt worden sein oder er wird unabhängig der Andrückvorrichtung 16 zugeführt. Jedenfalls fasst die Andrückvorrichtung 16 den Deckel in der dargestellten und beschriebenen Weise zwischen der Andrückschulter 18 und den Haltefingern 21. Die Druckanschlusseinrichtung 33 ist von der Betätigungsvorrichtung 36 noch hochgezogen, so dass die Dichtungen 39, 47 nicht auf dem Deckel aufliegen.
Durch die Betätigungsvorrichtung 31 wird dann die Andrückvorrichtung 16 in ihre nicht dargestellte obere Position hochgefahren und der Schweiss-Spiegel 48 wird zwischen die miteinander zu verschweissenden Ränder von Behälter 24 und Deckel 23 eingefahren. Daraufhin wird der Deckel wieder etwas abgesenkt, sodass nun die miteinander zu verschweissenden Ränder erwärmt und plastiziert werden. Der Schweiss-Spiegel kann mit Kontakt- oder Strahlungs-Wärmeübertragung arbeiten.
Der Schweiss-Spiegel wird dann wieder herausgefahren und die Andrückvorrichtung 16 wird zusammen mit dem an ihr gehaltenen Deckel in die dargestellte Lage gefahren, so dass die Andrückschultern 18 den Deckel auf den Behälter drücken
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und somit die plastizierten Ränder zu der Schweissnaht zusammendrücken.
Nach erfolgter Schweissung wird die Druckanschlusseinrichtung 33 mittels der Betätigungsvorrichtung 36 abwärtsgefahren, so dass sich die Dichtungen 39 und 47 an den Anschlussköpfen 37 und den Abdichtelementen 45 auf die Dekkeloberseite auflegen und das Behälterinnere bis auf den Druckmittelkanal 40 abdichten. Die unabhängige, federnde Beweglichkeit der Anschlussköpfe 37 und der Abdichtelemente 45 sorgt für eine gute Anlage der Dichtungen.
Danach wird über die Druckmittelschläuche 41 das Behälterinnere unter Druck gesetzt. Die Prüfung erfolgt im übrigen in bekannter Weise, indem an den Messgeräten 43 registriert wird, ob ein unzulässiger Druckabfall vorliegt. Hier kann jede Art üblicher Mess- oder Übervachungsgeräte eingesetzt werden. Die Prüfung erfolgt vorzugsweise in zwei Abschnitten, indem jeweils drei nicht miteinander benachbarte Zellen gleichzeitig abgedrückt werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Taktzeit auf der Schweissmaschine nahezu unverändert zu lassen und trotzdem die unabhängige Prüfmaschine einzusparen. Die Füllung des Behälterinnenraums mit Druckluft kann schon während des Abkühlens der Schweissnaht unmittelbar anschliessend an die Schweissung beginnen. In der Anfangsphase des Füllens liegen noch keine hohen Drücke vor, so dass eine Gefährdung der frischen Schweissung nicht zu befürchten ist. Sollte die Schweissung aber so schlecht durchgeführt gewesen sein, dass schon der geringe Anfangsdruck der Luftfüllung die Schweissnaht durchbläst, so ist dies nur erwünscht und schafft eine zusätzliche Sicherheit für die Dichtigkeit des Behälters.
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Im Rahmen der Erfindung sind von der dargestellten Vorrichtung zahlreiche Abwandlungen möglich, Bs wurde bereits ervähnt, dass die unabhängige Bewegbarkeit der Druckanschlusseinrichtung durch die Betätigungsvorrichtung 36 nicht immer erforderlich ist. Die Druckanschlusseinrichtung könnte auch an der Traverse geführt sein. Dann müsste sie jedoch für recht grosse Hüfce ausgelegt sein. Es wäre auch möglich, die einzelnen Anschlussköpfe und Abdichtelemente unabhängig voneinander zu betätigen oder die beiden Gruppen bei einer Messung in zwei Arbeitsschritten unabhängig zu bewegen. Dadurch wird jedoch der maschinelle Aufwand erhöht. Anstatt der dargestellten Flach- bzw. Ringdichtung 39 kann eine stopfenförmige Dichtung verwendet werden, die die Abdichtung bei einem geringeren Anpressdruck gestattet. Es ist auch denkbar, dass in Umkehrung zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die Andrückvorrichtung 16 an der Druckanschlusseinrichtung 33 geführt ist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn nach erfolgter Schweissung die Andrückvorrichtung 16 durch die Betätigungsvorrichtung 31 entlastet wird, damit sichergestellt ist, daß während des Abdrückens die Dichtheit des Behälters lediglich von der Schweissung und nicht durch die Anpressung des Deckels mittels der Andrückvorrichtung erzeugt wird. Wegen der federnden Anpressung der Elemente 37 und 45 wird die Abdichtung der öffnungen dadurch nicht beeinflusst.
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Claims (9)

  1. Ansprüche
    Vorrichtung zum Verschweissen von Behältern, insbesondere von Kunststoff-Batteriekästenr mit Öffnungen enthaltenden Deckeln, mit einer Andrückvorrichtung für die Deckel, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Andrückvorrichtung (16) eine an venigstens eine Öffnung (29, 30) anschliessbare Druckanschlusseinrichtung (33) für die Dichtigkeitsprüfung des Behälters (ζλ) durch Abdrucken angeordnet ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die DruckanschlusseinricJatung (33) unmittelbar nach der Verschweissung an eine Druckmittelquelle (44) anschliessbar ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtigkeitsprüfung durchführbar ist, während die Andrückvorrichtung (16) den Dekkel (23) gegen den Behälter (24) drückt,
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlusseinrichtung (33) venigstens einen mit einer Druckraittelzuleitung (40, 41) und Dichtung (39) zur Anlage am Deckel (23) versehenen Anschlusskopf (37) enthält.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlusseinrichtung (33) mit Öffnungen (30) des Deckels (23) zu deren Verschluss zusammenwirkende Abdichtelemente (45) aufweist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch
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    gekennzeichnet, dass die Druckanschlusseinrichtung (33) mehrere einzeln abgefederte Anschlussköpfe (37) und/oder Abdichtelemente (45) enthält.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanschlusseinrichtung (33) durch eine Betätigungsvorrichtung (36) unabhängig von der Andrückvorrichtung (16) gegen den Deckel (23) andrückbar ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussköpfe (37) und/oder die Abdichtelemente (45) an einem von der Andrückvorrichtung (16) gesonderten Träger (34) angeordnet sind, der gegenüber der Andrückvorrichtung (16) bevegbar ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (34) an der Andrückvorrichtung (16) geführt und die Betätigungsvorrichtung (36) zwischen dem Täger (34) und der Andrückvorrichtung (16) virk- sam ist.
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