Hubachse ZH90 für HV-Batterie
Hubachse ZH90 für HV-Batterie
ÉLECTROMOBILITÉ / INSTALLATION DE BATTERIES
Manipulation des batteries haute tension : manipulateur et axe de levage pour l’assemblage des batteries
Réponse courte
Dans l'industrie automobile, les batteries haute tension sont manipulées à l'aide d'axes de levage guidés sans pendule et de manipulateurs équipés de dispositifs de préhension spécifiques, et non par des grues, des treuils ou manuellement. L'axe de levage Zeilhofer ZH90 soulève avec précision des packs de batteries haute tension complets jusqu'à 1 200 kg, les insère dans la carrosserie du véhicule par le dessous avec une précision inférieure à ± 1 mm et maintient la charge en toute sécurité même en cas de chute de pression. Pour les modules de batteries et les boîtiers vides, Zeilhofer utilise des manipulateurs plus légers, dotés de fonctions de rotation et de pivotement. La conception et la fabrication sont réalisées à Holzkirchen, certifiée ISO 9001 et TISAX niveau 2 avec protection des prototypes.
Les points les plus importants en bref
Les packs de batteries haute tension complets pèsent entre 150 et plus de 1 000 kg, selon le véhicule ; les modules pèsent entre 20 et 80 kg.
Pour l'installation du pack sous le châssis, un guide rigide et sans balancement est obligatoire ; une grue ou un treuil à câble effectuera le mouvement de balancier.
Axe de levage Zeilhofer ZH90 : jusqu'à 1 200 kg, répétabilité inférieure à ± 1 mm, sécurisation de la charge en cas de chute de pression.
Le dispositif de préhension ou le dispositif de levage et de rotation Zeilhofer ZH prend en charge la rotation et l'inclinaison du support de charge dans la position d'installation.
Connexion à l'automate programmable via Profinet, EtherCAT ou EtherNet/IP.
Conforme aux normes CE selon la Directive Machines, tests UVV annuels selon le règlement DGUV 54, TISAX niveau 2 pour les projets OEM confidentiels.
CHAPITRE 01 / Assemblage
Situations d'assemblage typiques dans une usine automobile
Dans une usine automobile, une batterie haute tension est manipulée à de multiples reprises : du support de charge au poste d’assemblage, pivotée jusqu’à sa position finale, puis insérée par le dessous dans la carrosserie. Chaque étape de ce processus impose des contraintes spécifiques à la technologie de levage. C’est pourquoi Zeilhofer conçoit systématiquement une solution adaptée à chaque opération.
Installation du pack
Ajoutez le bloc-batterie au boîtier par le dessous.
L'ensemble complet est positionné sous la carrosserie et assemblé verticalement. L'axe de levage Zeilhofer ZH90 guide l'ensemble de manière rigide le long de l'axe Z, amortit électroniquement la position finale et assure la tolérance d'assemblage requise de moins de ± 1 mm.
Assemblage du module
Insérer les modules dans la cassette d'emballage
Des modules de batterie pesant entre 20 et 80 kg sont insérés dans la cassette à un rythme régulier. Un manipulateur léger, tel que le manipulateur à câble Zeilhofer (jusqu'à 150 kg), équipé d'une pince à changement rapide, est utilisé à cet effet.
Rotation et inclinaison
Du support de charge à la position d'installation
Les emballages et les boîtiers sont souvent mal positionnés sur le support de charge. Un dispositif de préhension avec unité rotative ou inclinable, ou le dispositif de levage et de rotation Zeilhofer ZH, permet de positionner correctement le composant sans avoir à repositionner le dispositif de préhension.
Logement
Saisissez l'étui, tournez-le et faites-le pivoter.
Les boîtiers vides sont légers mais encombrants et sont fréquemment manipulés. Une pince Zeilhofer à rotation et pivotement permet d'accéder à toutes les faces sans que l'opérateur ait à tenir la pièce.
Exemple pratique
Essieu relevable Zeilhofer ZH90 pour modules de batteries jusqu'à 800 kg dans la fabrication de voitures particulières
Sur la chaîne de production d'un constructeur automobile, un axe de levage Zeilhofer ZH90, équipé d'un dispositif de préhension spécifique, déplace des modules de batterie pesant jusqu'à 800 kg avec une grande précision. Un seul opérateur assure le guidage et le positionnement exact de la charge. Pour en savoir plus, consultez l'article « Manipulation des modules de batterie dans l'électromobilité » .
CHAPITRE 02 / SÉCURITÉ
EXIGENCES DE SÉCURITÉ POUR LES TECHNOLOGIES DE LEVAGE
La manipulation des batteries haute tension est soumise à une réglementation plus stricte que celle de tout autre composant dans l'assemblage automobile. Trois risques sont primordiaux : les dommages thermiques aux cellules dus aux chocs, la déformation mécanique du boîtier et les risques pour la sécurité du personnel en cas d'arc électrique. La technologie de levage doit éliminer ces risques dès sa conception, et non se contenter de les atténuer.
01 Guidage de charge non oscillant
Mouvement rigide et guidé mécaniquement, contrairement aux vibrations transmises par câble. Aucune inclinaison lors de l'insertion, aucun impact latéral sur le boîtier. Condition indispensable pour respecter la tolérance d'assemblage requise, inférieure à ± 1 mm.
03 Fixation et immobilisation du chargement contre le desserrage
Les axes de levage pneumatiques Zeilhofer sont équipés de soupapes de sécurité empêchant toute descente accidentelle en cas de chute de pression. Un mécanisme de verrouillage à plusieurs niveaux empêche le relâchement involontaire du colis par le dispositif de préhension.
02 Liberté de choc et de vibration
La manutention et la décharge de la batterie s'effectuent sans à-coups. La sensibilité aux chocs des cellules lithium-ion exige une descente douce et contrôlée, avec des butées amorties électroniquement.
04 Conformité et certification
Conforme aux normes CE selon la directive Machines 2006/42/CE. Inspection de sécurité annuelle selon le règlement DGUV 54. Pour les lignes OEM, audits supplémentaires selon les normes VDA 6.3 et TISAX. Documentation et traçabilité assurées tout au long du cycle de vie.
Aperçu détaillé de la conformité dans le guide « Tests UVV pour les aides au levage » .
CHAPITRE 03 / ZONES DE CHARGEMENT
TAUX DE CHARGE PAR TYPE DE VÉHICULE
Le poids d'une batterie haute tension varie selon la catégorie et l'autonomie du véhicule. De la batterie d'une petite voiture au système de stockage haute tension d'un camion électrique, il oscille entre 150 kg et plus de 1 000 kg. La conception des dispositifs de levage repose sur la charge maximale prévue, majorée d'une marge de sécurité.
01 Voitures particulières (compactes et moyennes)
Petites voitures électriques, hybrides rechargeables et véhicules électriques de taille moyenne. Les batteries sont généralement plates et insérées dans la carrosserie par le dessous. Application standard pour les axes de levage avec guidage de l'axe Z sans pendule.
Plage de charge : 150 à 500 kg
03 Autobus, camions et véhicules utilitaires
Autobus électriques, camions de distribution et tracteurs routiers électriques. Systèmes d'emballage modulaires composés de plusieurs emballages individuels ou d'un seul module central de grande taille. Manutention complexe en raison de leur taille et de leur poids.
Plage de charge : 800–1 200 kg
02 Voitures particulières (Premium et SUV)
Véhicules électriques haut de gamme, grands SUV et modèles performants à autonomie accrue. Batterie plus volumineuse, densité énergétique supérieure. Essieu relevable ZH90 à double course de série.
Plage de charge : 500 à 800 kg
04 Stockage industriel et stationnaire
Systèmes de stockage d'énergie stationnaires, batteries de chariots élévateurs, systèmes de propulsion ferroviaire et maritime. La capacité de charge dépend fortement de l'application. Mouvements de levage et de pivotement fréquemment combinés grâce à l'axe de levage Flex-Arm du ZH90.
Plage de charge : 200 à 1 200 kg et plus
Plus d'informations sur la solution la plus performante du programme Zeilhofer : l'essieu relevable ZH90 . Capacité de charge jusqu'à 1 200 kg, guide en Z sans pendule, fabriqué en Allemagne.
CHAPITRE 04 / TYPES DE MANUTENTION
TYPES DE MANUTENTION DES COMPOSANTS EN DÉTAIL
L'assemblage des batteries comprend trois opérations de manutention distinctes, chacune exigeant une technologie de levage spécifique. Le choix de l'axe de levage, du principe de préhension et du dispositif de fixation dépend de la taille des composants, des tolérances d'assemblage et du temps de cycle. Les lignes modernes traitent souvent plusieurs types de composants en parallèle.
01 MODULE
Gestion des modules de batterie
Les modules de batterie individuels sont insérés dans le boîtier. Haute fréquence, cycles courts, charge moyenne. Souvent équipé d'un manipulateur de câble ou d'un axe de levage léger, ainsi que d'une pince à changement rapide standardisée.
Capacité de charge : 20–80 kg · Tolérance : ± 1 mm
Lot de 2
Gestion des batteries
La batterie haute tension complète est insérée dans le châssis, généralement par le dessous. Elle est dotée d'un guidage d'axe Z sans pendule, d'un positionnement précis en fin de course et d'une descente en douceur. L'axe de levage ZH90 est utilisé de série avec un dispositif de préhension adapté au projet.
Capacité de charge : 200–1 200 kg · Tolérance : ± 1 mm
03 CADRE
manutention des emballages, étuis et cadres
Boîtier vide ou cadre de batterie soudé avant assemblage du module. Géométrie volumineuse, faible charge par rapport à un pack complet. Utilisation fréquente d'une ventouse ou d'une fixation mécanique en quatre points.
Capacité de charge : 30–150 kg · Tolérance : ± 2 mm
Pour les mouvements combinés de levage et de pivotement, nous recommandons l' axe de levage Flex-Arm ZH90 : Guide linéaire en Z combiné à un bras articulé pour les situations d'assemblage complexes.
CHAPITRE 5 / COMPARAISON
Axe de levage, manipulateur, ventouse de levage, table élévatrice ou grue ?
Différents types d'équipements sont disponibles sur le marché pour la manutention des batteries haute tension. Les facteurs essentiels sont la rigidité du guidage de la charge, la possibilité d'une préhension excentrée et la nécessité d'intégrer le mouvement au cycle de la ligne.
Essieu relevable
Rigidement guidé et sans oscillation, même pour les charges excentrées, l'essieu relevable Zeilhofer ZH90 supporte jusqu'à 1 200 kg et peut être installé sous le châssis.
Table élévatrice à batterie
Éprouvé en atelier et en service après-vente pour l'installation et le démontage. En production de série, le positionnement guidé en cycles synchronisés et l'intégration par automate programmable font généralement défaut.
manipulateur articulaire
Bras articulé rigide avec un rayon d'action allant jusqu'à 4,5 m. Le manipulateur articulé Zeilhofer peut supporter jusqu'à 800 kg et convient aux modules, boîtiers et mouvements avec un élément pivotant.
grue et palan à chaîne
Capacité de charge élevée, mais la charge oscille sur le câble. Ne convient pas aux tolérances d'assemblage inférieures à ± 1 mm ni aux cellules sensibles aux chocs.
lève-tubes à vide
Rapide et doté de pièces lisses et légères. Cependant, pour les sacs lourds présentant une surface irrégulière et un centre de gravité décentré, le guide rigide nécessaire à un assemblage précis fait défaut.
robot
Idéal pour les lignes entièrement automatisées à très haut volume de production. Pour une grande variété de variantes de produits et le guidage de l'opérateur, un manipulateur est généralement plus économique.
Vous trouverez plus d'informations dans les guides « Lève-tubes ou appareil ? » et « Automatisation sans robots » .
CHAPITRE 06 / TECHNOLOGIE
EXIGENCES TECHNIQUES RELATIVES AUX TECHNOLOGIES DE LEVAGE
Les batteries haute tension imposent aux dispositifs de levage des exigences bien supérieures aux spécifications standard. Trois dimensions sont essentielles : la précision d’assemblage, la rapidité de fonctionnement et la compatibilité avec l’infrastructure de la ligne de production du constructeur.
01 PRÉCISION
Précision et exactitude
Répétabilité inférieure à ± 1 mm, insertion en douceur avec amortissement électronique de la position finale. Guide Z mécaniquement rigide, sans oscillation. Support servo optionnel pour un positionnement de la position finale au millimètre près.
02 FOIS
Vitesse et temps de cycle
Vitesse de levage synchronisée avec le cycle de la ligne. Profils de mouvement programmables avec accélération et approche de la position finale définies. Interface avec l'automate programmable de la ligne pour un fonctionnement synchrone.
03 CONNEXION
Connexion et environnement
Alimentation en air comprimé, alimentation de commande 24 V et interface PLC (Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP). Conception conforme aux normes ESD et compatibilité avec les salles blanches pour la fabrication de cellules disponibles sur demande. Accès pour la maintenance sans interruption de production.
Comparaison détaillée des systèmes d'entraînement : levage pneumatique ou électrique . Plus d'informations sur l'axe de levage le plus puissant : axe de levage ZH90 .
CHAPITRE 07 / INDUSTRIES
INDUSTRIES ET DOMAINES D'APPLICATION
L'électromobilité est le principal moteur de la gestion des batteries haute tension, mais loin d'être le seul. Zeilhofer fournit des équipementiers, des fournisseurs de premier rang et des fabricants de systèmes de stockage d'énergie stationnaires dans le monde entier. Chaque segment de marché a ses propres exigences en matière de charge, de durée de cycle et de conformité.
Voitures particulières OEM
Assemblage final des voitures électriques et hybrides rechargeables dans les grandes usines automobiles. Assemblage par insertion de composants haute fréquence dans la carrosserie.
Production cellulaire
Production de cellules lithium-ion répondant aux exigences les plus strictes en matière de salles blanches. Protection contre les décharges électrostatiques, environnement exempt de particules, entraînements entièrement électriques sans air comprimé.
Service et réparation
Service après-vente en ateliers et centres de service. Installation et dépose de packs ou modules individuels pour diagnostic, réparation ou remplacement.
véhicules utilitaires
Autobus électriques, camions de distribution, camions électriques et tracteurs routiers électriques. Souvent des systèmes d'emballage modulaires avec plusieurs unités de manutention par véhicule.
Stockage d'énergie stationnaire
Systèmes de stockage à grande échelle pour les réseaux électriques, le stockage d'énergie solaire et éolienne, systèmes d'alimentation sans coupure (UPS). Packs très lourds, souvent dimensionnés de manière modulaire jusqu'à des capacités de plusieurs MWh.
Recyclage et seconde vie
Démontage des batteries en fin de vie, sélection des modules pour des applications de seconde vie, préparation des cellules en vue du recyclage des matériaux.
fournisseur de niveau 1
Fabricants de systèmes de batteries fournissant des packs haute tension complets aux équipementiers. Assemblage complet des cellules, des modules et des packs, du tout dans une seule usine.
Rail et marine
Propulsions hybrides et entièrement électriques pour trains, ferries et navires spéciaux. Grands conditionnements avec exigences spécifiques de classification et de sécurité.
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CHAPITRE 8 / SÉLECTION
CRITÈRES DE SÉLECTION
Le choix de la technologie de levage adaptée à la manutention des batteries haute tension repose sur six critères de sélection systématiques. Zeilhofer détaille ces critères lors de la consultation initiale et propose une solution intégrée comprenant l'axe de levage, le dispositif de préhension et le système de commande.
01 Composant et cas de charge
Module, pack ou châssis ? Quel type de charge, son poids et ses dimensions ? Ces facteurs déterminent la conception de l’axe de levage et le principe de préhension du dispositif.
02 Fügetoleranz
Quelles sont les tolérances d'assemblage les plus strictes dans la construction des carrosseries automobiles ? Quelle précision de positionnement en fin de course est requise par la conception ? La répétabilité et l'amortissement en fin de course sont dimensionnés en conséquence.
03 Durée et fréquence du cycle
Combien d'assemblages d'emballages par heure, par poste et par an ? Cela détermine le type d'entraînement, les intervalles de maintenance et les exigences relatives aux mandrins à changement rapide.
04 Connexion et interfaces
Alimentation en air comprimé, interface automate programmable, intégration en ligne. Profinet, EtherCAT, EtherNet/IP ou fonctionnement totalement autonome ? La synchronisation en ligne doit être prise en compte dès le départ.
05 Sécurité et arrimage du chargement
Quel niveau de sécurité est requis selon la Directive Machines ? Protection contre les chutes de pression, arrêt d’urgence, limitation de position. Pour les lignes OEM, les normes VDA 6.3 et TISAX sont également applicables.
06 Environnement de travail
Salle blanche, zone ESD, hall d'assemblage classique ? Cela détermine le choix des matériaux, le traitement de surface, la classe de protection et la conception électrique.
CHAPITRE 09 / PROCESSUS DE PROJET
DE LA CONCEPTION À LA LIVRAISON
Chaque projet de batterie haute tension réalisé avec Zeilhofer suit un processus structuré, depuis la consultation technique initiale jusqu'à la mise en service sur la ligne de production. La conception et la fabrication sont centralisées à Holzkirchen, en Allemagne, tandis que la mise en service est effectuée sur le site du client, partout dans le monde.
01 Consultation technique initiale
Analyse des composants, des cas de charge, des tolérances d'assemblage, du temps de cycle et de l'intégration de la ligne. Clarification des exigences de sécurité et de conformité aux spécifications du constructeur. Gratuit et sans engagement.
02 Concept individuel
Conception incluant l'agencement des axes de levage, le dispositif de préhension spécifique au projet, le système de commande et l'interface automate programmable. Offre ferme avec date de livraison et conditions de mise en service.
03 Conception et fabrication
Conception et fabrication à Holzkirchen, en Allemagne. Équipe de conception et de maintenance interne. Certifications ISO 9001 et TISAX niveau 2 avec protection des prototypes. Fabriqué en Allemagne.
04 Assemblage et mise en service
Installation sur la ligne de production, formation des opérateurs et mise en service assurées par nos techniciens, dans plus de 50 pays à travers le monde. Contrat de maintenance optionnel et fourniture de pièces détachées pour toute la durée de vie du produit.
CHAPITRE 10 / COÛTS
COÛTS ET FINANCEMENT
Une solution d'axe de levage pour l'assemblage de batteries haute tension est conçue sur mesure pour chaque pack, processus d'assemblage et ligne de production. Les solutions complexes d'axe de levage, intégrant des dispositifs de préhension et des composants d'automatisation personnalisés, peuvent coûter jusqu'à environ 150 000 €. Un devis à prix fixe vous sera établi après l'analyse du processus. La logique de tarification est expliquée dans le guide « Quel est le coût d'un manipulateur ? » , et des informations sur le leasing et la location-vente proposés par Würth Leasing sont disponibles dans le guide « Location et financement d'équipements de levage » .
FAQ / Questions-réponses
QUESTIONS FRÉQUEMMENT POSÉES
01 Quelle technologie de levage les usines automobiles utilisent-elles pour les batteries haute tension ?
Pour les batteries complètes, le système utilise des axes de levage sans pendule avec des dispositifs de préhension spécifiques ; pour les modules et les boîtiers, des manipulateurs plus légers sont employés. L’axe de levage Zeilhofer ZH90 soulève des batteries haute tension jusqu’à 1 200 kg et les insère dans la carrosserie du véhicule avec une précision inférieure à ± 1 mm.
02 Quel est le poids d'une batterie de voiture ?
Selon la catégorie du véhicule, une batterie haute tension pèse entre 150 et 500 kg dans une voiture compacte, entre 500 et 800 kg dans un SUV haut de gamme et entre 800 et 1 200 kg dans les bus et les camions. Les modules individuels pèsent entre 20 et 80 kg.
03 Pourquoi le leadership non lié aux déplacements domicile-travail est-il important ici ?
Un module de stockage vibrant ne peut être installé avec précision et peut se désaligner lors de la pose. Un guide de charge rigide, sans mouvement de balancier, prévient ce problème et protège les cellules sensibles.
04 Quel système Zeilhofer convient à cela ?
L'axe de levage ZH90 est équipé d'un dispositif de préhension adapté au projet. Il peut supporter jusqu'à 1 200 kg, guide la charge sans mouvement pendulaire et la positionne avec une précision millimétrique.
05 La batterie peut-elle être tournée ou inclinée pendant la manipulation ?
Oui. Le dispositif de préhension est équipé, selon les besoins, d'un système de rotation ou d'inclinaison. Pour les composants lourds, Zeilhofer utilise le dispositif de levage et de rotation ZH, qui déplace l'emballage ou le boîtier du support de charge jusqu'à sa position d'installation.
04 Le dispositif de préhension est-il développé individuellement ?
Oui. L'appareil est conçu précisément pour le type de stockage et le processus d'assemblage concernés et est fourni comme une solution complète par un fournisseur unique.
07 Quelles sont les exigences de sécurité applicables à la manipulation des batteries haute tension ?
Les équipements de levage pour batteries haute tension doivent être conformes aux normes CE (Directive Machines 2006/42/CE), soumis à des contrôles de sécurité annuels conformément au règlement DGUV 54 et, pour les lignes OEM, conformes en outre aux normes VDA 6.3 et TISAX. Zeilhofer est certifié ISO 9001 et TISAX niveau 2 avec protection des prototypes.
08 Quelles interfaces avec l'automate programmable sont possibles ?
Les fonctionnalités standard incluent Profinet, EtherCAT et EtherNet/IP. Profibus, CC-Link IE ou des protocoles spécifiques au client sont disponibles sur demande. L'axe de levage est synchronisé avec le système de contrôle de la ligne pour un assemblage précis et régulier des paquets.
09 L'axe de levage ZH90 est-il également adapté à la fabrication cellulaire ?
Oui, en version 100 % électrique. Sans air comprimé, conforme aux normes ESD et adaptée aux salles blanches. Idéale pour les exigences strictes de la production de cellules lithium-ion.
10. Où sont fabriquées les solutions Zeilhofer pour la manutention des batteries haute tension ?
Conception et fabrication à Holzkirchen, en Allemagne. Mise en service sur les sites clients dans plus de 50 pays. Fabriqué en Allemagne, certifié ISO 9001 et TISAX niveau 2.
TERMES
SYNTHÈSES ET TERMES CONNEXES
En termes techniques, une batterie haute tension est également appelée dispositif de stockage haute tension, batterie HT, batterie de traction, pack de batteries ou module de batterie (pour les modèles plus petits). Il existe des types spécifiques comme les batteries amovibles et les batteries d'extension d'autonomie.
Les composants associés comprennent le boîtier (également appelé châssis ou plateau de batterie), l'élément de batterie (la plus petite unité) et le BMS (système de gestion de la batterie), qui est l'unité de contrôle électronique. On parle couramment de batterie haute tension, batterie HT, batterie de traction, pack batterie ou batterie de véhicule électrique dans les pays anglophones.
EN SAVOIR PLUS
GUIDES SUPPLÉMENTAIRES SUR CE SUJET
BASES
Qu'est-ce qu'un essieu relevable ?
Explication du guidage de charge linéaire avec profilé en aluminium jusqu'à 1 200 kg.
APPLICATION
Dispositifs de levage pour l'assemblage final automobile
Portes, sièges, cockpits, modules de batterie : applications typiques dans la production automobile.
PRATIQUE
Gestion des modules de batterie dans la mobilité électrique
ÉTAPE SUIVANTE
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