DE2850499A1

DE2850499A1 - DEVICE AND METHOD FOR FUSING BATTERY CONNECTIONS

Info

Publication number: DE2850499A1
Application number: DE19782850499
Authority: DE
Inventors: Stanley Hawrylo
Original assignee: General Battery Corp
Current assignee: General Battery Corp
Priority date: 1977-11-21
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1979-05-23
Also published as: GB1603797A; CA1125862A; JPS5485346A

Description

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description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verschmelzen eines Batterie-Anschlußstutzens einer Blei/Säure-Batterie mit einer Hülse eines Batteriedeckels. Allgemein befaßt sich die Erfindung mit dem Einbrennen, Einschmelzen oder Verschweißen der Anschlüsse und/oder Zellen-Zwischenverbindungen von BIei/Säure-Batterien.The invention relates to a method and a device for fusing a battery connection piece of a Lead / acid battery with a battery cover sleeve. In general, the invention is concerned with baking, melting down or welding the connections and / or cell interconnections of BIei / acid batteries.

Es ist seit langem bekannt, daß Batterie■?Anschlußstutzen mit dem Deckel oder einer sonstigen Wandungsoberflache, durch die dies er Anschluß hindurchgeführt werden soll, versiegelt werden können, indem dieser Anschlußstutzen mit einer daran angrenzenden Manschette oder Hülse verschmolzen bzw. darin eingebrannt wird, die in den Deckel eingeformt ist. Durch die sich ergebende Verschmelzung des Anschlußstutzens mit der Hülse wird die Batteriezelle abgedichtet bzw. versiegelt, um Lecks zu verhindern. Bei einem Batterieanschluß, beispielsweise für Kraftfahrzeuge, brauchen mit dem Anschlußstutzen und der Hülse keine weiteren Teile verschmolzen zu werden. Bei einer Batterie für Bewegungsantrieb oder einer Autobatterie, bei der der Anschlußstutzen und die Hülse unter Verwendung einer äußeren Verbindungseinrichtung mit einer daneben liegenden Zelle verbunden werden müssen, kann ein Batterie-Verbindungselement entweder gleichzeitig oder nachträglich mit dem Stutzen und der Hülse verschmolzen werden, um eine Zwischenzellenverbindung zwischen diesem Anschluß und dem Anschluß einer daneben liegenden Zelle zu schaffen.It has long been known that battery ■? Connection piece can be sealed with the cover or some other wall surface through which this connection is to be passed, in that this connection piece is fused or burned into an adjoining sleeve or sleeve which is molded into the cover. As a result of the fusion of the connecting piece with the sleeve, the battery cell is sealed or sealed in order to prevent leaks. In the case of a battery connection, for example for motor vehicles, no further parts need to be fused to the connecting piece and the sleeve. In the case of a battery for motion drive or a car battery, in which the connection piece and the sleeve must be connected to an adjacent cell using an external connection device, a battery connection element can be fused either simultaneously or subsequently with the connection piece and the sleeve to form a To create intercell connection between this connection and the connection of an adjacent cell.

Es wird beispielsweise auf die oberen zwei Zeichnungen der Fig. 18 auf Seite 66 der Abhandlung "Storage Batteries: A General Treatise on the Physics and Chemistry of Secondary Batteries and Their Engineering Applications" von Dr. George Wood Vinal, 4. Ausgabe 1955, John Wiley & Sons, Inc., ver-For example, reference is made to the top two drawings of Figure 18 on page 66 of the treatise "Storage Batteries: A General Treatise on the Physics and Chemistry of Secondary Batteries and Their Engineering Applications "by Dr. George Wood Vinal, 4th Edition 1955, John Wiley & Sons, Inc., ver

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wiesen; diese Abhandlung wird in die vorliegende Offenbarung einbezogen.grasslands; this discussion is incorporated into the present disclosure.

Nach dem Stand der Technik erfolgt also der Zusammenbau mittels manuellen Einbrennens der Batterieanschlüsse. In letzter Zeit wurden weitere Verfahren zum Verschmelzen von Batterie-Anschlußstutzen mit Batterie-Anschlußhülsen oder zur Herstellung sonstiger Verbindungen durch die Wandung einer Batterie-Zellentrennwand hindurch entwickelt. Zwar hatten diese weiteren Verfahren einigen Erfolg, es besteht jedoch immer noch ein Bedürfnis zur Schaffung einer tiefen homogenen Verschweißung, insbesondere'bei Batterien für Industrieanwendungen oder für Bewegungsantrieb, bei denen hohe Ströme über die Verbindungselemente und/oder Anschlüsse geführt werden müssen und die Masse der zu erhitzenden oder verschmelzenden Metalle recht groß ist.According to the state of the art, assembly is carried out by manually burning in the battery connections. In Recently, further methods for fusing battery connecting pieces with battery connecting sleeves or Developed for the production of other connections through the wall of a battery cell partition. Though these further procedures have had some success, but there is still a need to create a deep one homogeneous welding, especially for batteries for industrial applications or for motion drives, in which high currents must be passed through the connecting elements and / or connections and the mass of the or to be heated fusing metals is quite large.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Verschmelzen eines Batterie-Anschlußstutzens mit der Hülse eines Batteriedeckels zu schaffen, durch das insbesondere eine tiefe homogene Verschweißung ermöglicht wird.The object of the invention is therefore to provide a method for fusing to create a battery connection piece with the sleeve of a battery cover, through the particular a deep homogeneous weld is made possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, das gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist durch folgende Verfahrensschritte: (a) Bereitstellung eines Batteriedeckels mit einer Hülse aus einer Bleilegierung, die in einer darin begrenzten Öffnung versiegelt ist, (b) Umkreisen wenigstens eines Teils eines Batteriestutzens mit dieser Hülse, (c) Umkreisen wenigstens eines Teils der Batteriedeckelhülse mit einem Kühlring und (d) Richten eines Radiofrequenz-Energiestrahls durch eine Öffnung hindurch, die in dem Kühlring gebildet ist, zum Verschmelzen der Hülse mit dem Stutzen.This task is carried out by a method according to the preamble of claim 1, which is characterized according to the invention by the following method steps: (a) Provision a battery cover with a sleeve made of a lead alloy, which is sealed in an opening therein, (b) encircle at least part of a battery connector with this sleeve, (c) encircle at least part of the Battery cover shell with a cooling ring and (d) directing a radio frequency energy beam through an opening, which is formed in the cooling ring, for fusing the sleeve with the nozzle.

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Gemäß der Erfindung wird also vorgeschlagen, einen Radiofrequenz-Energiestrahl zu verwenden, um die Anschlußverbindungen und Zwischenzellenverbindungen einer BIei/Säure-Batterie, die sich durch eine Öffnung in der Batterie-Zellenwandung hindurch erstrecken, zu verschweißen; insbesondere wird nach diesem Verfahren eine Batterie-Anschlußhülse mit einem darin angeordneten Batterie-Anschlußstutzen verschweißt, während eine Wärmesenke bzw. ein Kühlring verwendet wird, der den Schweißbereich umgibt.According to the invention it is proposed to use a radio frequency energy beam to be used to connect the terminal connections and inter-cell connections of a BIei / acid battery, welding which extend through an opening in the battery cell wall; particular will after this method, a battery connecting sleeve is welded to a battery connecting piece arranged therein, while a heat sink or cooling ring is used that surrounds the weld area.

Durch die Erfindung wird auch eine Schweiß- bzw. Einbrennmaschine geschaffen, mit der die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn innerhalb bestimmter, nachstehend beschriebener Parameter gearbeitet wird. Durch das erfindungsgemäße Radiofrequenzstrahl-Schweißverfahren können Batterie-Zellenanschlüsse für Industrieanwendungen mit überlegenen Eigenschaften hergestellt werden, die gekennzeichnet sind durch tiefe, homogene und schlackenfreie Schweißungen zwischen den Batterie-Anschlußstutzen und den Deckelhülsen.The invention also creates a welding or stoving machine with which the best results are achieved when working within certain parameters described below. By the radio frequency beam welding method according to the invention can battery cell connections for industrial applications with superior properties, which are characterized by deep, homogeneous and slag-free welds between the battery connection pieces and the cover sleeves.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the description of exemplary embodiments on the basis of FIG Characters. From the figures show:

Fig. 1 eine stark vergrößerte auseinandergezogene Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Verbindungseinheit gemäß der Erfindung, wobei ein für diesen Schweißvorgang verwendeter Kühlring getrennt dargestellt ist;1 shows a greatly enlarged exploded view of a preferred embodiment of a connection unit according to the invention, wherein a cooling ring used for this welding process is shown separately is;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 gezeigten Einzelteile;FIG. 2 is a cross-sectional view of that shown in FIG Individual parts;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Schweißkopfes, der allgemein auf3 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a welding head, which is generally on

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die Oberseite einer Batterie für Industriezwecke gerichtet ist, um Zwischenzellen-Verbindungselemente zu verschweißen;the top of an industrial battery is directed to intercell connectors to weld;

Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Kühlring um die Hülse undden Stutzen herum aufgesetzt ist, bevor der Radiofrequenzstrahl-Schweißkopf seine Tätigkeit aufnimmt, welcher allgemein längs der Achse des Stutzens orientiert ist;4 shows a schematic cross-sectional view of an embodiment of the invention in which a cooling ring is fitted around the sleeve and the nozzle before the radio frequency beam welding head starts operating, which is generally along the axis of the Nozzle is oriented;

Fig. 5 eine Darstellung zu einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Verschmelzen eines Batteriestutzens mit einer Deckelhülse unter Verwendung eines darüber gesetzten Kühlrings und eines Radiofrequenzstrahl -Schweißkopf es, der allgemein axial zu dem Batteriestutzen ausgerichtet ist;5 shows an illustration of another embodiment of the method for fusing a battery connector with a cover sleeve using a placed over it cooling ring and a radio frequency beam welding head it, which is generally axial to the Battery connector is aligned;

Fig. 6 und 7 einzelne Kühlringe, ähnlich dem in Fig. 4 gezeigten, wobei diese Kühlringe jedoch gegenüber Fig. 4 vergrößert gezeigt sind;Fig. 6 and 7 individual cooling rings, similar to that shown in Fig. 4, these cooling rings, however, are shown enlarged compared to FIG. 4;

Fig. S und 9 Seitenansichten der in Fig. 6 und 7 gezeigten Kühlringe, zur Darstellung des Kühlmittelweges in diesen Ringen;Figs. 5 and 9 are side views of that shown in Figs Cooling rings, to show the coolant path in these rings;

Fig. 10 eine Draufsicht eines doppelten Kühlrings nach einer bevorzugten Ausführungsform zur Verwendung auf einer Batteriezelle, deren positiver und negativer Anschluß gleichzeitig verschweißt werden sollen;Fig. 10 is a plan view of a double cooling ring according to a preferred embodiment for use on a Battery cell, its positive and negative connection are to be welded at the same time;

Fig. 11 eine Seitenansicht des in Fig. 10 gezeigten doppelten Kühlrings, wobei die Kühl_inittelwege gestrichelt eingezeichnet sind;FIG. 11 shows a side view of the double cooling ring shown in FIG. 10, the cooling medium paths being shown in dashed lines are;

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Fig. 12 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweißstation, bei der Kühlringe auf einem senkrecht beweglichen Kopf montiert sind, der mit diesen Kühlringen, Strahldüsen und einem Netzwerkmodul ausgerüstet ist und von einem daneben angeordneten HF-Generator und einer Gasregelstation gespeist wird;Figure 12 is a side view of a preferred embodiment the welding station according to the invention, with the cooling rings are mounted on a vertically movable head, which with these cooling rings, jet nozzles and a network module and an adjacent HF generator and a gas control station is fed;

Fig. 13 eineVorderansicht der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung, wobei Wasserleitungen, ein Rauchabzug und ein elektrisches Fenster der bevorzugten Ausführungsform gezeigt sind; undFig. 13 is a front view of the device shown in Fig. 12; being water pipes, a smoke vent and an electric window of the preferred embodiment are shown; and

Fig. 14 eine Draufsicht der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Vorrichtung, wobei auf einem senkrecht beweglichen Strahlwagen Radiofrequenzstrahl-Doppelköpfe montiert sind.14 is a plan view of the device shown in FIGS. 12 and 13, wherein on a vertically movable Blasting car radio frequency beam double heads are mounted.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen. Vor der Verschweißung mit einem Radiofrequenzstrahl-Schweißkopf müssen die Zellen montiert werden. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Durchführung dieser Montage beschrieben. Eine Hülse oder Manschette, die in einen Deckel entweder eingeschraubt oder eingeformt ist, wird von einem Batteriestutzen, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, durchstoßen, und ein Kühlring wird darüber gesetzt, wie dies anhand der Fig. 12 bis 14 später im einzelnen erläutert wird. Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen. Dort ist gezeigt, wie ein einzelner Radiofrequenzstrahl-Schweißkopf allgemein axial über ein zu verschweißendes Verbindungselement einer Speicherbatterie für Bewegungsantriebszwecke gerichtet wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Radiofrequenzstrahl-Schweißkopf mit einem darauf montierten und damit zusammenwirkenden Kühlring axial in Eingriff mit jedem Verbindungselement gebracht, das mit einem "Knopf" einer versiegelten Batte-Reference is first made to FIG. 1. Before welding with a radio frequency beam welding head, you must the cells are assembled. The following is an example of a method for performing this assembly described. A sleeve or collar that is either screwed or molded into a lid is used by a The battery connector, as shown in FIGS. 1 and 2, pierced, and a cooling ring is placed over it, as shown in FIG Figs. 12-14 will be explained in detail later. Reference is now made to FIG. 3. There is shown how a single one Radiofrequency beam welding head generally axially via a connecting element of a storage battery to be welded directed for motion drive purposes. According to a Embodiment of the invention is a radio frequency beam welding head with a cooling ring mounted thereon and cooperating therewith axially in engagement with each connecting element brought with a "button" of a sealed battery

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riezelle verschweißt werden soll. Mit höherer Leistung können jedoch auch der Batteriestutzen, die Hülse und das Verbindungselement in einem einzigen Vorgang verschweißt werden. Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen. Die bevorzugte axiale Ausrichtung des Radiofrequenzstrahl-Schweißkopfes über dem Stutzen ist in dieser Figur dargestellt, wobei ein Kühlring die Manschette bzw. Hülse und den darin enthaltenen Stutzen umgibt. In Fig. 5 sind ein etwas unterschiedlicher Bleiflansch und Batteriestutzen gezeigt, bei denen der Kühlring eine Überbrückung von mehr als nur einem Batteriestutzen bewerkstelligen kann, so daß eine einzelne Kühlringeinheit für mehr als nur einen Radiofrequenzstrahl verwendet werden kann. In den Fig. 4 und 5 sind zwar herkömmliche Gummideckelkonstruktionen gezeigt, es können jedoch auch Deckel und Ringe aus Kunststoff verwendet werden, die wie die Batterien nach der bevorzugten Ausführungsform hitzeversiegelt werden.riezelle is to be welded. With higher performance you can but also the battery connector, the sleeve and the connecting element can be welded in a single operation. Reference is now made to FIG. The preferred one axial alignment of the radio frequency beam welding head over the nozzle is shown in this figure, with a Cooling ring, the cuff or sleeve and the contained therein Surrounds nozzle. In Fig. 5 are a little different Lead flange and battery connector shown in which the cooling ring bridges more than just one battery connector can accomplish so that a single cooling ring unit is used for more than one radio frequency beam can be. While conventional rubber cover designs are shown in FIGS. 4 and 5, they can Lids and rings made of plastic are used which, like the batteries according to the preferred embodiment, are heat-sealed will.

In den Fig. 6 bis 11 sind verschiedene bevorzugte Ausführungsformen von Kühlringen gezeigt, die zur Montage an dem Schweißwagen der in den Fig. 12 bis 14 gezeigten Vorrichtung bestimmt sind. Zwischen den Kühlringen ist ein maximales Spiel vorgesehen, um das Verschweißen von Anschlüssen zu erleichtern, die auf beiden Seiten eines Einfülloches liegen. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform wird ein Kühlmittelfluid in diese Kühlringe eingeleitet und in&iesen umgeführt, wie durch die Pfeile in den Figuren angedeutet ist. Um die Kühlung möglichst wirksam zu machen, sind diese Kühlringe vorzugsweise aus Aluminium.6-11 are various preferred embodiments of cooling rings shown for mounting on the welding carriage of the device shown in FIGS are determined. A maximum clearance is provided between the cooling rings in order to allow connections to be welded together which are on both sides of a filling hole. According to the preferred embodiment, a coolant fluid is introduced into these cooling rings and circulated in these, as indicated by the arrows in the figures. To make the cooling as effective as possible, these are cooling rings preferably made of aluminum.

Es wird nun auf Fig. 12 Bezug genommen. Dort ist eine bevorzugte Ausführungsform der Brenn- bzw. Schweißstation dargestellt. Ein allgemein mit 100 bezeichneter Schweißwagen kann eine senkrechte Hin- und Herbewegung längs einer Mehrzahl vonReference is now made to FIG. There is a preferred one Embodiment of the burning or welding station shown. A welding carriage generally designated 100 can reciprocating perpendicularly along a plurality of

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Schienen an den vier Ecken desselben ausführen, so daß der Wagen nach unten bewegt werden kann, um mit den Batteriezellen in Eingriff zu gelangen, die auf einem Förderer stehen und durch rückziehbare Stößel 102 ausgerichtet werden. Über den Kühlringen befindet sich auf dem Wagen eine Mehrzahl von Strahldüsen. Diese Strahldüsen können so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise in den US-PSen 3 894 209 und 3 648 015 gezeigt ist; diese Druckschriften werden in die vorliegende Offenbarung einbezogen. Über den Strahldüsen befindet sich auf dem Wagen ein Netzwerkmodul 104, der eine senkrechte Bewegung mit diesem ausführen kann und geeignet ist, die von einem HF-Generator 106 erzeugte Hochfrequenz bzw. Radiofrequenzenergie aufzuspalten und zu regeln, wobei dieser HF-Generator unmittelbar hinter dem Rahmen 108 des Wagens angeordnet ist. Eine Regelstation 110 für die Regelung der Gasströmung durch Gasleitungen zu dem Netzwerkmodul 104 wird von Reservebehältern bzw. Flaschen 112, 114 und gespeist.Run rails at the four corners of the same so that the Cart can be moved down to engage the battery cells that are on a conveyor and aligned by retractable plungers 102. There are a plurality on the carriage above the cooling rings of jet nozzles. These jet nozzles can be designed as shown, for example, in US Pat. No. 3,894,209 and 3 648 015 is shown; these documents are incorporated into the present disclosure. Above the jet nozzles there is a network module 104 on the carriage, which can perform a vertical movement with this and is suitable is to split and regulate the radio frequency or radio frequency energy generated by an HF generator 106, wherein this HF generator is arranged immediately behind the frame 108 of the carriage. A control station 110 for the control the gas flow through gas lines to the network module 104 is from reserve tanks or bottles 112, 114 and fed.

Es wird nun auf Fig. 13 Bezug genommen. Dort ist eine Vorderansicht der in Fig. 12 gezeigten Vorrichtung dargestellt, wobei Wasserleitungen mit dem Schweißwagen 100 verbunden sind, um den Kühlringen 101 ein Kühlmittel zuzuführen.Da die Gasdissipation in der Nähe der Schweißung wichtig ist, hat es sich gezeigt, daß eine axiale Anordnung der Strahldüsen wichtig ist, um die Gasdissipation in der Nähe der Schweißung zu unterstützen. Daher ist ein Abzugrohr 103 angrenzend an die und leicht oberhalb der Kühlringe vorgesehen, so daß die in der Nähe des Schweißbereichs frei werdenden Gase sofort aus diesem Bereich entfernt werden und die weiteren Schweißvorgänge nicht stören.Reference is now made to FIG. There is a front view the device shown in Fig. 12, with water pipes connected to the welding carriage 100, in order to supply a coolant to the cooling rings 101. As the gas dissipation In the vicinity of the weld is important, it has been found that an axial arrangement of the jet nozzles is important is to increase gas dissipation near the weld support. Therefore, a flue 103 is provided adjacent and slightly above the cooling rings so that the in Any gases released in the vicinity of the welding area are immediately removed from this area and the further welding processes do not bother.

Es wird nun auf Fig. 14 Bezug genommen. Dort ist eine Draufsicht der in den Fig. 12 und 13 gezeigten Vorrichtung darge-Reference is now made to FIG. There is shown a top view of the device shown in FIGS.

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stellt, wobei die Relativorientierung der einzelnen Bestandteile der Vorrichtung deutlich zu ersehen ist. Beispielsweise sind die Strahldüsen 109 in einer zur Vorschubrichtung des Förderers transversal verlaufenden Ebene angeordnet, so daß aneinander angrenzende beabstandete Anschlüsse einzelner Zellen damit verschmolzen werden können. Aus den Fig. 12 bis 14 ist zu ersehen, daß mit der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schweiß- bzw. Brennstation gleichzeitig zwei Anschlüsse am Zellendeckel verschweißt werden können, und zwar mit der erforderlichen Schweißtiefe von ungefähr 9,5 mm (3/8"), wobei Zellenbreiten zwischen 159 mm (6,25") und 219 mm (8,63") und Zellenhöhen zwischen 349,2 mm (13,75") und 806,5 mm (31,75") bearbeitet werden können, wovon die Mehrzahl der Zellen jedoch eine Höhe von 514,3 mm (20,25") aufweist. Die Zellen treten jeweils einzeln in die Maschine ein und halten unter den Kühlringen an, wobei das Ansprechen von Photozellen, die auf der Wageneinheit 100 gezeigt sind, verzögert wird. Die Kühlringe können so eingestellt werden, daß sie eine Hin- und Herbewegung über dem Deckel ausführen und selektiv schrittweise gegen die Hülsen in den Zellendeckeln bewegt werden. Wenn die Ringe in der geeigneten Weise schrittweise gesteuert werden, so können die Anschlüsse mit Zwillingsstrahlen verschweißt werden, woraufhin die Strahlen in ihrer Energie drastisch bis zu einem Punkt vermindert werden, wo sie den Kunststoffdeekel der Zelle nicht mehr zum Schmelzen bringen, wenn sie darüber hinweg bewegt werden (beispielsweise zwischen 0 und 100 Watt). Dann werden die Kühlringe angehoben, und die Zelle bewegt sich vorwärts, bis zwei weitere Hülsen in Stellung gerückt werden. Für Zellen, an denen mehr als ein Hülsen- und Anschlußpaar verschweißt werden muß, wird die Maschine durch die Stellungen 1 bis 3 usw. gerückt, bis alle Anschlüsse verschweißt sind. Bei einem Ausführungsbeispiel beträgt der maximale Zeitzyklus 15 Sekunden pro Zelle für eine Zelle mitrepresents, the relative orientation of the individual components of the device can be clearly seen. For example the jet nozzles 109 are arranged in a plane running transversely to the feed direction of the conveyor, so that adjacent spaced apart terminals of individual cells can be fused therewith. From the 12 to 14 it can be seen that with the preferred embodiment of the welding or burning station according to the invention two connections on the cell cover can be welded at the same time, with the required welding depth of approximately 9.5 mm (3/8 ") with cell widths between 159 mm (6.25") and 219 mm (8.63 ") and cell heights between 349.2 mm (13.75 ") and 806.5 mm (31.75") can be machined, but the majority of the cells are 514.3 mm high (20.25 "). The cells enter the machine one at a time and stop under the cooling rings Response of photocells shown on the carriage unit 100 is delayed. The cooling rings can be adjusted will be made to reciprocate across the lid and selectively incrementally against the sleeves be moved in the cell lids. If the rings are stepped in the appropriate manner, so can The connections are welded with twin beams, whereupon the beams drastically up in their energy be diminished to a point where they remove the plastic cover the cell no longer melt when moved over it (for example between 0 and 100 watts). Then the cooling rings are raised and the cell moves forward until two more sleeves are in place will. For cells on which more than one pair of sleeves and connections must be welded, the machine will through positions 1 to 3 etc. moved until all connections are welded are. In one embodiment, the maximum time cycle is 15 seconds per cell for a cell with

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zwei Hülsen und 30 Sekunden für eine Zelle mit vier oder sechs Hülsen.two pods and 30 seconds for a four or six pod cell.

Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Strahleinstellungen so variiert, daß eine Anpassung an die Stärke, die Zeit pro Schweißung, die Gasdurchflußrate, die geeigneten Kühlringe, die zu den entsprechenden Hülsen passen, und an die Abstände von Mitte zu Mitte der Hülsen erfolgt, und schließlich ist der Modul in der Höhe eingestellt und verriegelt, um zu gewährleisten, daß die Kühlringe sich ungefähr 12,5 mm (0,5") über den Hülsen befinden.In the preferred embodiment, the jet settings are varies so that an adjustment to the strength, the time per weld, the gas flow rate, the appropriate ones Cooling rings that fit the corresponding sleeves and are made at the center-to-center spacing of the sleeves, and finally the module is adjusted in height and locked to ensure that the cooling rings are approximately 12.5 mm (0.5 ") above the sleeves.

Entsprechend den nachfolgend aufgeführten Werten und bei der Erprobung gewonnenen Erfahrungen hat sich herausgestellt, daß mit einem Radiofrequenzstrahl der Leistung 5 Kilowatt, wie er beispielsweise von Energystics, Inc., Toledo, Ohio, geliefert wird, zwei Industriebatterieanschlüsse gleichzeitig bis zu einer minimalen Tiefe von 9,5 mm (3/8") verschweißt werden können. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird eine Verschweißung hoher Qualität gewährleistet, indem die Strahldüsenkonstruktion, die Strahlstärke und Strahldauer, der Strahlabstand und die Lage bezüglich des zu verschweißenden Punktes, der Sitz zwischen dem Stutzen und der Deckelhülse und die Kühlringkonstruktion sorgfältig gewählt werden. _/ In accordance with the values listed below and the experience gained during testing, it has been found that with a radio frequency beam with a power of 5 kilowatts, such as that supplied by Energystics, Inc., Toledo, Ohio, two industrial battery connections simultaneously down to a minimum depth of 9 , 5 mm (3/8 ") can be welded. In the preferred embodiment, a high quality weld is ensured by the jet nozzle construction, the jet intensity and jet duration, the jet spacing and the position in relation to the point to be welded, the seat between the nozzle and the cover sleeve and the cooling ring design are carefully selected. _/

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist der Strahl senkrecht nach unten auf die Mitte des Zellenanschlusses gerichtet. Die Düsenkonstruktion und die Gasströmung sind so gewählt, daß der Strahl fokussiert wird und einen Impuls erhält, der ausreicht, um den Strahl zu konzentrieren, um die zuvor ausgestoßenen Gase aus diesem Bereich zu verdrängen und zu verhindern, daß Bleioxiddampf an dem Strahl nach oben wandert und verursacht, daß der Strahl aufgespalten wird und zusammenbricht. Damit die Gase und Dämpfe in geeigneter WeiseAccording to the preferred embodiment, the beam is perpendicular directed downwards towards the center of the cell connector. The nozzle design and gas flow are like that chosen that the beam is focused and given a pulse sufficient to concentrate the beam to the to displace previously emitted gases from this area and prevent lead oxide vapor from migrating up the jet and causes the beam to split up and collapse. So that the gases and vapors in an appropriate manner

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beseitigt werden können, ist ein Kühlring vorgesehen, der eine gleichmäßige Gasabführung auf allen Seiten gewährleistet. Es hat sich gezeigt, daß Aluminium-Kühlringe verwendet werden können, um jegliche Beschädigung des Kunststoffdeckels zu verhindern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Rings sind Ränder in dem Schweißbereich vorgesehen, die abgeschrägt sind, um eine Anziehung des Strahls zu verhindern, so daß der Strahl keine Neigung aufweist, einen Lichtbogen zum Rand des Rings auszubilden, statt zu den Bleiteilen, die verschweißt werden sollen. Als zusätzlicher Schutz gegen eine Lichtbogenbildung des Strahls ist die Oberseite des Rings vorzugsweise mit einer dünnen Keramikschicht überzogen.can be eliminated, a cooling ring is provided, which ensures uniform gas discharge on all sides. It has been shown that aluminum cooling rings are used to prevent any damage to the plastic lid. In a preferred embodiment of the Rings are provided with beveled edges in the welding area to prevent attraction of the beam so that the beam has no tendency to arc to the edge of the ring instead of the lead parts to be welded. As additional protection against arcing of the beam, the top of the ring is preferably coated with a thin ceramic layer.

Es kann eine maximale Lücke von 0,254 mm (0,010") pro Seite zwischen dem Stutzen und der Deckelhülse toleriert werden (0,508 mm bzw. 0,020", wenn sie ganz auf einer Seite ist). Wenn der Sitz zwischen Stutzen und Hülse lockerer ist als der oben erwähnte Bereich, so nimmt die Schweißtiefe beträchtlich ab. Eine theoretischer Betrachtung ergibt, daß die Wärme dann nicht so schnell auf die Hülse übertragen wird und daß, wenn die Lücke größer ist als 0,508: mm (0,020") pro Seite, der Strahl einen Lichtbogen nach unten entlang dem Stutzen und in die Zelle aufgrund des Skineffektes bilden kann. Dadurch, daß die Oberseiten der Stutzen und Hülsen auf gleichen Höhen gehalten werden, kann die Schweißtiefe maximal gemacht werden.There can be a maximum gap of 0.254 mm (0.010 ") per side be tolerated between the nozzle and the cover sleeve (0.508mm or 0.020 "if all the way on one side.) If the fit between the neck and sleeve is looser than the above-mentioned area, the welding depth decreases considerably. A theoretical consideration shows that the heat then will not be transferred to the sleeve as quickly and that if the gap is greater than 0.508: mm (0.020 ") per side, the beam can form an arc downwards along the nozzle and into the cell due to the skin effect. Through this, that the tops of the sockets and sleeves are kept at the same level, the welding depth can be made maximum will.

Für Standardzellenanschlüsse und für Zellenanschlüsse mit 5 und 7 Platten sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die folgenden normalen Betriebsparameter vorgesehen: For standard cell connections and for cell connections with 5 and 7 are plates in a preferred embodiment the invention provides the following normal operating parameters:

1 .Gasfluß- Kern (Helium) 495 - 28 Ndm³ _ (17,5 scft - 1)1. Gas flow core (helium) 495 - 28 Ndm ³ _ (17.5 scft - 1)

rate: Hülle (Helium)· 28 +28 - 14 Ndm ( 1 scft + 1, -0,5) Hülle (Wasserstoff) 142 - 28 NdnT ( 5 scft Ϊ 1)rate: envelope (helium) 28 +28 - 14 Ndm (1 scft + 1, -0.5) envelope (hydrogen) 142 - 28 NdnT (5 scft Ϊ 1)

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2. Strahlleistung: tatsächlicher Wert (Gesamtleistung minus2. Beam power: actual value (total power minus

reflektierte Leistung) 4-4,5 kW (reflektierte Leistung möglichst gering machen)reflected power) 4-4.5 kW (reflected power as low as possible do)

3. Strahldauer: 9 Sekunden ±1.3. Beam duration: 9 seconds ± 1.

4. Zwei Anschlüsse werden gleichzeitig durch Phasenteilung des Strahls verschweißt.4. Two connections are welded at the same time by phase splitting the beam.

5. Abstand Strahldüse von der Oberseite des Stutzens und der Deckelhülse: 12,7 mm (0,5") ±1,587 mm (±0,0625").5. Distance jet nozzle from the top of the nozzle and the cover sleeve: 12.7 mm (0.5 ") ± 1.587 mm (± 0.0625").

6. Bei der zu verwendenden Strahldüse sollte die Spitze etwa 63,5 mm (2,5") aus der Hülle vorstehen. Der Spitzendurchmesser beträgt etwa 14,28 mm (0,5625"); der Hüllendurchmesser beträgt etwa 31,75 mm (1,25"). Sowohl Hülle als auch Spitze müssen vollständig isoliert sein mit Bornitrat oder Molybdän.6. The nozzle to be used should have the tip protruding approximately 63.5 mm (2.5 ") from the sheath. The diameter of the tip is approximately 14.28 mm (0.5625 "); the envelope diameter is approximately 31.75 mm (1.25 "). Both the sheath and tip must be completely insulated with Boron nitrate or molybdenum.

7. Der Strahl muß auf der Mitte des Stutzens auftreffen, nicht mehr als 1,58 mm (0,0625") nach einer Seite des Stutzens.7. The jet must hit the center of the nozzle, no more than 1.58 mm (0.0625 ") to either side of the port.

8. Die Stutzenhöhe soll gleich der Hülsenhöhe sein, plus 0,787 mm (0,031"), minus 2,36 mm (0,093").8. The nozzle height should be equal to the sleeve height, plus 0.787 mm (0.031 "), minus 2.36 mm (0.093").

9. Sitz zwischen Stutzen und Deckelhülse: Maximalspalt von 2,54 mm (0,010") pro Seite (5,08 mm bzw. 0,020" wenn ganz auf einer Seite), und zwar an der Spitze von Stutzen und Hülse.9. Seat between nozzle and cover sleeve: Maximum gap of 2.54 mm (0.010 ") per side (5.08 mm or 0.020" if all the way on one side), namely at the tip of the nozzle and sleeve.

10. Der Sitz des Kühlrings über der freien Oberseite der Hülse muß nicht dicht sein, Der Kühlringdurchmesser kann bis zu 1,587 mm (0,0625") größer sein als der Außendurchmesser der Hülse.10. The seat of the cooling ring over the free upper side of the sleeve does not have to be tight, the cooling ring diameter can up to 1.587 mm (0.0625 ") larger than the outer diameter of the sleeve.

Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung ist die Verschweißung von Anschlüssen und Hülsen für Automobile mittels eines Strahls vorgesehen. Bei einer solchen Ausführungsform wurden Versuche mit einer Hälfte eines Stutzens vom Industrietyp durchgeführt, der durch Heftschweißung mittels eines um 45° nach unten geneigten Strahls mit einer Trennwand verbunden wurde. Die Energiehöhe und die erforderliche Zeit waren dabei wesentlich geringer als bei einer Anschlußschweißung für Industriezwecke, ein 250-W-Strahl bei 6 Sekunden Dauer ist im Stande, die erwähnte Heftschweißung durchzuführen. Bei dieser Ausführungsform muß jedoch die Konzentration des Strahls geregelt werden, um zu verhindern, daß die Hülse anAccording to further embodiments of the invention, the weld is of connectors and sleeves for automobiles provided by means of a beam. In such an embodiment Tests were carried out on one half of an industrial type nozzle which was tack welded by means of an um 45 ° downward inclined beam was connected to a partition. The energy level and time required were significantly less than with a connection weld for industrial use, a 250 W beam for 6 seconds is able to carry out the mentioned tack welding. In this embodiment, however, the concentration of the Beam can be regulated to prevent the sleeve from sticking

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der Stelle des maximalen direkten Auf tref fens in das Plastikmaterial hinein durchschmilzt. Um ein solches Durchschmelzen zu verhindern, kann die Dauer des Strahls verändert werden, um eine gute Schweißung zu erzielen. Auch die Ausrichtung der zu verschweißenden Teile ist kritisch, während die Probleme der Gasabführung bzw. -dissipation nicht so streng sind, v/ie bei Industriebatterie ans chlüs sen, wie vorstehend beschrieben. Die Anordnung der Strahldüsee etwa 25,4 mm von den zu verschweißenden Teilen entfernt ist für diese Ausführungsform geeignet.the point of maximum direct impingement with the plastic material melts into it. To prevent this kind of melting through, the duration of the jet can be changed to achieve a good weld. The alignment of the parts to be welded is also critical, while the problems of gas evacuation or dissipation are not so severe, v / ie connections with industrial batteries, as described above. The arrangement of the jet nozzle is about 25.4 mm from the parts to be welded suitable for this embodiment.

Derzeit wird eine Strahlleistung von 4 - 4,5 kW bevorzugt; es wurden jedoch auch gute Schweißungen bei Verwendung einer Strahlleistung von nur 3 kW erzielt.A beam power of 4 - 4.5 kW is currently preferred; however, good welds were also achieved using a beam power of only 3 kW.

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Claims

MULLER-BCUE DEUFEL SCHON - HEFTEL PiTEUIAUWALTE 28ΗΠΑ39 DR. WOLFGANG MÜLLER-BORE (PATENT ADVERTISER FROM 1927-1975) DR: PAUL DEUFEL. DIPL-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN, DlpL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. Hl / De-er-G 3084 GENERAL BATTERY CORPORATION, Pennsylvania / V.St.A. Device and method for fusing battery connections Patent claims

1. Method for fusing a battery connection piece a BIei / acid battery with a battery cover sleeve, characterized by the following process steps:

(a) Provision of a battery cover with a sleeve made of a lead alloy, which is limited in one therein Opening is sealed,

(Td) encircle at least a portion of a battery connector with this sleeve,

(c) encircle at least a portion of the battery cover shell with a cooling ring and

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MUNICH SO · SIEBEHTSIK. I POST BOX 800720 ΚΛΒΪΙ: MUEBOPAT TEi. (080) 474005 TELEX 5-24285

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(d) directing a radio frequency energy beam through an opening formed in the cooling ring, for fusing the sleeve with the nozzle.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radio frequency energy beam along the axis of the Stutzens and the sleeve is oriented.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the battery cover is made of thermoplastic material.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that when the sleeve fuses with the nozzle, a radio frequency energy between 2 and 5 kilowatts is applied.

5. The method according to claim 4, characterized in that this energy is directed to the weld for a period of time between 5 and 12 seconds.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sleeves and nozzles is welded simultaneously by a plurality of radio frequency beams. '

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cooling rings with a fluid medium be cooled.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the duration of the application of the beam for fusing the sleeve with the nozzle is 8 to 9 seconds.

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9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the beam impinges on the center of the nozzle with a maximum deviation of 1.587 mm (0.0625 ») to either side of the port.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the height of the nozzle is equal to the height of the sleeve, within a tolerance range from +0.789 mm (+0.031 ") and -2.36 mm (-0.093").

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the seat between the nozzle and cover sleeve a maximum clearance of 0.254 mm (0.010 ") per side or 0.508 mm (0.020") all the way to one side at the top of the nozzle and the sleeve.

12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner diameter of the cooling ring is no more than 1.587 mm (0.0625 ") larger than the outer diameter of the sleeve.

13. Device for fusing battery cover sleeves with Battery connector of BIei / acid batteries, characterized by

(a) a frame,

(b) a support surface for holding at least the Sleeves and the nozzle to be fused

(c) a burning or welding carriage (100), the transversal is movable with respect to the surface and on which at least one radio frequency energy beam nozzle (109) and at least one cooling ring (101) are mounted, the cooling ring (101) being suitable with an underlying one arranged sleeve can come into engagement with movement of the flame or welding carriage.

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14. Vorrichttang according to claim 13, characterized in that the radio frequency energy beam nozzle with respect to axially the path of movement of the welding head is aligned.

15. Apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that that the work surface the sleeve and the The nozzle is oriented in an axis that is parallel to the axis of movement of the welding head.

16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the work surface further comprises a device contains for step-like further movement of the sleeve, such that a circumference by means of the cooling ring occurs when the welding head is moved into the welding position.

17. The device according to claim 16, characterized in that the cooling ring is cooled with a fluid medium.

18. Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the torch or welding head further contains a discharge line for removing the gases from the vicinity of the sleeves and nozzles to be fused.

19. A method for fusing a battery connection piece of a lead / acid battery with a battery cover sleeve, characterized by the following process steps:

(a) providing a battery cover with a lead alloy sleeve therein;

(b) Arrangement of the cover in such a way that the sleeve is arranged next to a nozzle which extends out of the battery extends out;

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(c) using a heat sink that engages the sleeve; and

(d) Fusion of the battery connector with the battery cover shell by means of radio frequency energy trahl facility.

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