用於實現蓄電池板的設備以及實現上述板的相關方法與流程

2023-07-02 20:45:06

應用範圍

根據各自獨立的專利要求的序言部分，本發明涉及一種用於實現蓄電池板的設備以及實現上述板的相關方法。

所涉及的設備和方法旨在用於蓄電池的生產過程中，以便從一個鉛制網格連續帶開始生產板。

通過本發明所述的設備和方法生產的板旨在實現任何可能的蓄電池應用，並且相較汽車領域常用的那些蓄電池或靜態蓄電池尺寸更小，因此特別適合於實現電動自行車、賽車或類似應用的蓄電池，這些應用都要求尺寸和重量更小的鉛蓄電池。

因此，本發明適用於生產鉛電池的工業領域。

技術形態

眾所周知，鉛電池的工業生產線包括專用於生產板的設備和專用於將板裝配到由各種電極層實現並用於形成電觸點的容納箱中的設備。

生產汽車蓄電池板的設備將在一個鉛制連續帶上實現多個連續的操作，並獲得一個由鉛絲形成的網格的成型或擴展。

如此成型的連續帶被通過一個專門的塗抹機塗上了一層鉛氧化物的糊料，然後被剪切成塊以形成單個的板，接著將這些板首先在烤箱中進行乾燥處理，再收集堆積成組。

一旦從生產設備輸出，在通過蓄電池裝配設備中的正極或負極進行使用之前，成組的板被進一步乾燥一段成熟期，然後在蓄電池裝配設備中它們被有序地放入箱體的單元格中並且被浸入一種電解溶液中，以便實現產生電能所需的氧化還原反應。

鉛制網格有電導體的功能，也有機械支撐電化學反應所需的活性物質塗料的功能。

網格帶可以通過不同的技術連續實現(連續網格建設)，特別是通過一個鉛帶的擴展，通過一個鉛帶的衝孔，或者甚至通過一個旋轉鼓模具的連續鑄造來實現。

在第一種擴展技術情況中，網格通過變形帶並連續穿透適當的異形齒來獲得。這項技術能夠獲得很高的生產力而不產生加工廢料，但是獲得的網格，其質量並非最佳。

在通過衝孔進行的技術情況下，使用剛性衝頭周期性地敲打對應於一個基礎矩陣的帶，矩陣用於確定對應每個衝頭的腔，從而除去墊塊。目前已知的靜態衝壓設備，其中帶被一步一步地前進，而已知的動態衝壓設備，其中帶幾乎被連續供給。後一種設備，既包括衝頭在其中執行一個雙擺動移動的設備，也包括衝頭在其中被牢固地安裝在一個耦合於一個提供腔的矩陣輥的輥子上的設備。在後一種情況下，設置有能夠在衝壓期間從腔移走切除材料的移動推桿。

專利US 6,145,363或WO 01/96043描述了關於一條鉛帶連續衝床的某些示例，通過移動切口模具來追蹤前進的帶。

專利US 4,544,014描述了通過鑄造連續生產網格成型技術的示例，涉及到使用一個在旋轉鼓上的熔融鉛合金連續鑄造機，並根據想要實現的蓄電池網格的圖紙在外圍表面設置多個凹槽的分布。

因此，熔融的鉛被分布到這些凹槽內，而一個滑輪在由凹槽外切的鼓部分上實現一次刮削。

生產汽車蓄電池板的已知類型設備會使用一個網格連續帶的捲軸，如上所述被獲得。

從捲軸上退繞的帶被一臺塗抹機的塗抹，僅在用於電化學反應的區域塗抹以鉛氧化物為基底的糊狀塗料，並留出用於形成電觸點(標記)的區域。

已知類型塗抹機按照第一個已經實現的實例在一條位於裝配有塗料輥的料鬥下方的輸送機帶上實現運輸。

第二種已知類型的塗抹機設置網格被牽引過料鬥下方，並且在兩個反向旋轉的牽引輥之間推動它們。在塗上以含氧化鉛為基底的糊狀塗料之後，它們被穿過一個由兩個重疊設置有倒角切削刃的平行板組成的模具，從而實現在兩個面上覆蓋網格的糊料厚度的精加工。

一旦塗上糊料，連續帶要通過一臺剪切機，在其中被專門的刀具剪切成形成單個板的單個塊。

事實上，網格一旦被塗抹並被分開，通常稱其為板。

剪切機將包括一個在帶前進方向裝有橫向刀具或者在帶前進方向裝有平行圓盤刀具的輥子，它們通過連續繪製在帶上的網格印適當地對齊，在同一個帶上運動，並分離成對應於單個板的塊(例如根據標記運轉，以便處理邊緣和/或以便按照相鄰板網格的形式來分離區域)。

不同地是，剪切機在兩個對立的垂直刀具之間移動帶，兩個刀具一上一下各自往復運動，以便向剪刀一樣剪開板。

因此，已知類型的汽車蓄電池板成型設備提供一個已分開單個板的乾燥爐，在其中板受到第一次的乾燥，溫度通常在180度到220度之間。

由此獲得的板然後被通常是使用吸盤的機械臂自動提取和堆疊。

在汽車蓄電池板的生產設備內部，板從一臺機器到另一臺的轉移將通過機動傳輸帶來進行，該帶通常是由纏繞在滑輪上的帶子來實現，根據爐內或爐外運輸可以是塑料的或金屬的。

汽車領域的蓄電池板能夠被有序、對齊地從一臺運輸機轉移到另一臺上、從一臺機器轉移到另一臺上，這得益於它們的尺寸能夠在傳輸機帶上獲得一個足夠穩定的定位。

剪切操作通常也不易以不想要的方式將由連續鉛帶剪切的單個板移動到傳輸帶上。

最有可能提供的板的對齊設備是專利US 5918725描述的示例類型，但是通常汽車蓄電池板的已知工藝設備可以管理單個的板，並且這些板不會在從一條帶轉移到另一條帶的過程中或者隨後的剪切操作中失去對齊。

用於實現更小尺寸的汽車蓄電池或電動自行車蓄電池的已知類型設備和方法，最常見的例子是實現長度在3.5到10釐米、深度在3.5到9釐米的板，不能實現從一臺傳輸機到另一臺的轉移或隨後的從一條連續帶開始的剪切操作，同時最大程度地保持單個板的對齊。因此，如果在塗抹後這些小尺寸的板被分開，它們將凌亂地前進，而不可能被自動管理並在設備的最後堆疊成組。

因此，小尺寸板的生產設備在塗抹後不會將帶分離為單個的板，但是在帶的前進方向和橫向方向上保持將板裝配到包括多個並排板的多板元件中。在這種方式下，多板元件能夠在設備的不同站點之間有序地進行。在設備出口處，多板元件因此被手動提取並被堆積成重疊的多板元件組，然後被發送到成熟階段。

一旦完成成熟階段，單個的多板元件將被手動剪切，從而分開組成每個多板元件的單個的板。

在小尺寸板生產中所用的手動操作很顯然具有較高的生產成本。此外，板的質量和尺寸一致性取決於剪切元件的操作人員的能力是否能夠以正確和完全重複的方式進行。

專利WO 94/01895描述了一個用於實現蓄電池板的已知類型設備，包括一臺用於在網帶上塗抹一種活性物質糊料的塗抹機，從而實現一個各板彼此連接的連續流，和一臺用於將持續帶分離為更多隊板的剪切設備。

然而，WO 94/01895中描述的已知類型設備仍然需要大量的手動操作，不能優化板的生產成本。

發明介紹

在這種情況下，因此，本發明的基本問題在於通過設置一種用於實現蓄電池板的設備和一個實現上述板的相關方法來克服已知類型設備所遇到的問題，能夠以全自動的方式堆疊成組從而為成熟階段做準備，並且獲得比傳統上用於汽車工業的板尺寸更小的板。

本發明的另一個目的是設置一種實現蓄電池板的設備和一個實現上述板的相關方法，能夠持續獲得高質量的單板，特別是板的尺寸儘可能相同。

本發明的另一個目的是設置一種實現蓄電池板的設備，其製造簡單運行可靠。

圖紙簡述

根據上述目的，本發明的技術特點從以下權利要求的內容中清晰可見，其優點大致體現在了下面的詳細描述中，並附有圖紙以便參考，這些圖紙表示了一個純粹用於示例並且沒有界定的實現形式，其中：

圖1A和1B分別展示根據本發明實現的一個用於實現蓄電池板的設備示例的側視圖和平面圖；

圖2展示根據本發明實現的設備的一個關於將連續帶剪切成並排板塊的剪切機的細節，在全景視圖中突出顯示在入口處由板的一個連續流形成的連續帶；

圖3展示圖2所示連續帶剪切機的側視圖，並且某些部分被刪除以便更好地突出其他部分；

圖4和5展示根據本發明實現的設備的一個關於位於爐下遊的並排板塊運輸工具的細節圖，並強調側面的對齊工具；

圖6展示根據本發明實現的設備的一個關於板在兩個不同帶之間傳輸的傳輸工具的細節圖，並配有從一個水平位置移動到一個垂直位置的板塊；

圖7展示圖6所示的垂直位置上板的傳輸帶的一個細節截面側視圖；

圖8展示根據本發明實現的設備的一個關於並排板塊存儲設備的細節圖；

圖9展示根據本發明實現的設備的一個關於並排板塊剪切站的細節圖；

圖10展示根據本發明實現的設備的一個關於上述並排板塊剪切站的進一步的細節圖；

圖11展示根據本發明實現的設備的一個關於一個鉛制網格連續帶的細節圖；

一個優秀實例的詳細說明

參照附圖，完整地展示了一種按照本發明實現的用於實現蓄電池板的設備1。

其目的是更好地用於實現比汽車領域的傳統蓄電池板尺寸更小的蓄電池板，用於如電動自行車、賽車或類似的應用中。

特別是，通過本發明所述設備和方法生產的板40完全具有以下的尺寸範圍：高度H在3.5-10釐米之內(不包括電觸點標記的高度)，深度P在3.5-9釐米之內。

設備1的目的在於，從一條鉛制網格4的連續帶3開始，對已包納和已分開的板44進行分組，以便準備進入一個成熟階段。

這條帶能夠更好地纏繞在位於設備1上遊的一個捲軸5(開卷機)上，該捲軸最好被根據垂直軸水平放置在一個機動旋轉結構上。

捲軸5展開連續帶3並供應給塗抹工具6，用一種活性物質糊料塗抹網格4中至少對應於一個由相互連接的絲構成的網的部分，從而以這種方式實現彼此連接的板40的一個連續流。

糊料由塗抹工具6釋放到網狀區域中，目的在於一旦板40插入耗盡的蓄電池外殼中就與電解質溶液接觸。

塗抹工具6包括一臺其結構原理和操作都是傳統類型的塗抹機6'，行業內眾所周知，因此不再詳細描述。例如，在下方由一個鋼輥支撐的連續帶上還可能將包括一個糊料供應料鬥7。

塗抹工具6將可以用由軋輥9釋放的紙張來塗抹糊料蔓延的網格區域。

在塗抹工具6的出口，連續帶3由在這點上多個彼此連接的板40形成。

更具體地說，板40被連續帶3前進方向上的橫向接縫10連接，也被平行於連續帶3前進方向的縱向接縫11連接。

更具體地說，橫向接縫10由無糊料的網格部分實現，用於形成電氣連接的接觸並在下面被以標記12指出，而縱向接縫11由被糊料塗抹的網格4的相鄰邊實現，並且這些邊通過一條連接線相互連接在一起。

設備包括以各種機械結構支撐帶的運輸工具13，從捲軸5到最終的剪切站點，如下具體所述。

更具體地說，從捲軸5到塗抹工具6，帶3也部分前進到由該捲軸5或一個位於捲軸旁邊的裝有輥子的柱子和多個安裝在塗抹機6'入口處的支撐輥支撐的空氣中。

在塗抹機6之後，傳輸工具13包括至少一條第一傳輸機帶14，更優化地是它具有多條環繞在滑輪(其中一個是機動)上的第一皮帶。第一傳輸機帶14支撐由板40形成的帶，通過它供應給剪切工具15，用刀具將板40的連續帶3分為並排板的單個塊41，其特點將在下面詳細說明。

因此，剪切工具15位於塗抹工具6的下遊，並且更優化地包括一臺如圖2和圖3所示的剪切機15'，其結構原理和操作都是傳統類型的，行業內眾所周知，因此不再詳細描述。示例可能包括兩個刀具16，一個在帶3上方，一個在相對於帶3移動的可運動帶的下方，並且具有重複的動作以便將帶分為並排的板塊41(下面簡稱為板塊41)。

更優化地是，每個刀具16都由一個由偏心輪17驅動的框架支撐，以便執行一個既垂直剪切、又水平追蹤帶3的前進直到在儘可能沒有相對水平運動的情況下剪切它的運動。

連續帶3對應於剪切機15'，然後板塊41，由位於板塊一個接一個連續中的傳輸工具13的相應第二傳輸機帶18和第三傳輸機帶19支撐。它們在刀具16的對應位置重疊，並留出一個水平空間，刀具16從這裡插入到它們的交替運動中。更具體地說，上方的刀具16落到連續帶3上，推動被切板塊41的後部邊緣朝著第三運輸機帶19的表面運動，從而更優化地給板塊41一個大於第二運輸機帶18的速度以便分離它們。

根據本發明的基本構思，剪切工具15在帶的前進方向上將帶3橫向分為由兩個或多個橫向並排並且通過橫向接縫10彼此相互連接的板40組成的板塊41。

這個橫向接縫對應於電接觸標誌，因此形成了相較於單個板40的邊緣延展更薄的橫向接縫10，形狀大致為一個方形、矩形或一般的菱形。

根據附圖所示的示例，連續帶3在其前進方向上由板塊41形成的一隊連續流形成，而每個板塊由四個板40組成。

在不脫離本專利保護範圍的前提下，板塊41甚至也可能是兩隊並排板。

連續帶3和因此板塊41的橫向尺寸W在14到32釐米範圍內，而單個板的縱向尺寸在附圖示例中對應於它們的高度H，在3.5到10釐米之間。此外，這些板沿著帶的縱向尺寸最好對應於它們的深度P，在3.5到9釐米之間。

此外，根據本發明，運輸工具13還包括至少一個最終運輸機帶20，它被連接到存儲工具21上。

存儲工具包括至少一個可移動的第一驅動器22(氣動活塞式)，做平行地沿著上述最終運輸機帶20的往返運動，因此從在最終運輸機帶20上前進的板塊41將朝向一個衝壓元件230包納到板塊組43中。

此外，根據本發明所述的設備還包括一個剪切站24，該站包括至少一個剪切工具25和至少一個裝配有一個提取夾具27的機械臂26，以便於朝著剪切工具25往復移動包納在衝擊元件230上的板塊組43，以便將板塊組43分離為被分開的板組44。

最後在剪切站24下遊的是一臺碼垛機240,在那裡存儲板塊組43。

根據一個可能實現的形式，存儲工具21包括一個第一支撐結構58，該結構支撐驅動器22並且可以通過一個第二驅動器23沿著垂直導軌50在一個第一提升位置(其中第一驅動器22不受沿著最終運輸機帶20前進的板塊41的幹擾)和一個第一下降位置(其中第一驅動器22容易受到沿著最終運輸機帶20前進的板塊41的攔截)之間移動。

在這個下降位置中，第一驅動器22可以驅動位於一個驅動器的壓縮板22'和衝擊元件230之間的板塊組43朝著衝擊元件230壓實。

更具體地，第一驅動器22沿著導軌221移動一個在其上裝有壓縮板22'的小車220。

更具體地，第一驅動器22是一個氣動活塞，將壓縮板22'固定到拉杆的端部。

如圖所示，第一驅動器22具有朝著衝擊元件230旋轉的拉杆(得益於在其上裝配的第一支撐結構58的下降)，朝著衝擊元件230延伸它，可以壓縮被超出壓縮板22'的板塊41。

更優化地是，設備包括一個計數器60，最好位於對應於最終輸送機帶20的位置上，或者如附圖情況所示連接在位於最終帶之前的中間帶29上，並且更好地是要位於帶的上方，以便避免汙垢和易於操作第一驅動器22朝著衝擊元件230壓實板塊組41，直到達到一個預設的板塊41數。

對於這個壓實操作，首先第一驅動器22被下降到一個容易受到在最終運輸機帶20上前進的板塊41幹擾的位置，然後驅動器被水平移動以壓實一個板塊組43中的板塊41直到達到一個預設的件數。

計數器60將可能被更適當地連接到一個監控設備1各種操作的邏輯控制單元上，到達要提取的板塊41數時，控制第一和第二驅動器22和23，因此板塊41的板塊組43在衝擊元件230上被形成。

更優化地是，為了易於從第一驅動器22的壓縮板22'部分壓實，最終運輸機帶20在傾斜或垂直的位置支撐板塊41。

為此，最終運輸機帶20包括一些平行帶，它們在張緊的傾斜或垂直位置支撐板40的板塊41，並對應於變薄的橫向接縫10上。基本上板塊41的重量容易讓該板塊41被放置到由下方的一條帶支撐的、張緊的垂直或至少傾斜的位置上。

更優化地是，最終運輸機帶20包括至少一條上部皮帶200，該皮帶在對應於一個它們的中間接縫10處支撐板塊41，和至少一條下部皮帶201,該皮帶在對應於一個它們的後部邊緣處支撐板塊41，並且在該處下方懸掛有板塊41，(最好是兩條側面的下部皮帶)。

更好地是，剪切刀具25由一個或多個圓形刀片25'構成。刀片數對應於要剪切的橫向接縫10，以便將板塊組43分為單個的板組44。

所以，各圓形刀片25'之間的距離等於要分開的板塊41的各個橫向接縫10之間的距離。

根據附圖中所示的一個可能實現的形式，機械臂26包括相互正交的兩個導軌軸260和261，第一個是垂直向的，第二個是水平向的，兩個對應的第三驅動器262和第四驅動器263沿著它們在一個笛卡爾平面上移動夾具27，這在行業領域上很容易理解，因此不再詳細描述。

更具體地說，夾具27可以通過第三驅動器262在至少一個第二提升位置(其中夾具27以不受它和板塊41幹擾的方式沿著垂直軸260移動到一個不影響最終運輸機帶20的位置)和一個第二下降位置(其中夾具27易於朝著衝擊元件230提取堆疊的板塊組43)之間移動，特別是驅動器由一個電動馬達構成。

在夾具27提取板塊組43後並重新回到一個提升位置後，得益於第四驅動器263(最好是由一個電動馬達構成)的驅動，夾具27沿著水平軸261滑動，從衝擊元件230上方的提取位置移動到一個對應於剪切工具25的剪切位置。在對應於剪切的位置上，板塊組43受到該剪切工具25的分離操作，以便獲得被分開的板組44。

更優化地是，板塊組43從衝擊元件230到剪切工具25的移動涉及到，首先是夾具27通過第三驅動器262驅動的提升，然後是夾具27通過第四驅動器263驅動朝著剪切工具25的移動，例如簡單地水平移動。

顯然，考慮到行業的技術人員可以容易地變化機械臂26的移動機制，因此機械臂26用於向剪切站24移動逐漸在衝擊元件230上形成的板塊組43的運動機制將有可能不同於如上所述。

圖10顯示了一臺碼垛機240，用於存儲由於並排刀片25'的剪切逐漸形成的單個的板塊組43。

更優化地是，夾具27將可以在打開和關閉的情況下通過一個由氣動活塞構成的專門的第五驅動器28來移動。

更具體地說，夾具包括一個固定板27'和一個可移動板27」，後者通過一個滾珠式滑動小車被滑動地安裝到導軌271上。

根據本發明的一個更優化的特性，運輸工具13包括一個位於最終運輸機帶上遊和剪切機15'下遊的中間運輸機帶29，並且易於在水平位置支撐板塊41。

該中間運輸機帶29在其兩側有兩條機動定心帶30，它們在板塊41的橫向端運動以便在中間運輸機帶29上定心。

在這種方式下，當板塊41被從中間運輸機帶29運輸到最終運輸機帶20期間，最終運輸機帶的皮帶在對應於接縫10的地方正確定位，同時允許板塊41從水平位置移動到一個對於接縫10而言垂直或傾斜的張緊位置。

設備1還包括一個如圖1中31所示的乾燥爐，其構造完全是傳統類型的。連接該爐31的運輸工具包括一個機動帶，在其上配有抗爐溫(通常為180度到220度)的金屬制皮帶。

在爐內，板塊41被至少部分乾燥，網格上的活性物質糊料固化。

更優化地是，帶金屬皮帶的這個運輸機皮帶從連接剪切機15'的第三運輸機帶19接收板塊，並且將其傳送到中間傳輸機皮帶29上。

本發明的主題也包括實現蓄電池板的一個方法，特別是該方法將被用於但不局限於以上所述的設備1，為了簡單起見，參考數值和命名法將被保留。

根據本發明的基本構思，上述方法涉及到以下操作。

一個用一種活性物質糊料塗抹鉛制連續帶3中彼此相連的連續網格4的塗抹階段，在前進方向上由被運輸工具13支撐的各板實現一個連續流。

這個操作由上述的塗抹工具6執行。

在塗抹之後是一個剪切階段，用於通過刀具16將連續帶3分為單個的板塊41，更好地是由在連續帶3前進方向上的一隊橫向板組成。

根據本發明，上述剪切階段通過相對於帶3前進方向的橫向剪切來分開連續帶3，因此產生由橫向並排和彼此通過橫向接縫10相互連接的兩個或更多板40組成的板塊41。

然後方法還涉及到一個存儲階段，在其中，通過第一驅動器22，在運輸工具13上前進的板40的板塊41被朝著衝擊元件230包納到由預設數量的板塊41形成的板塊組43中。

然後是一個分離階段，在其中，位於剪切站24的機械臂26重複地移動板40的板塊41的板塊組43，並被包納到衝擊元件230上，剪切工具25將由機械臂26的夾具27夾持的板40的板塊41的板塊組43分離為單個的板40的板組44。

因此該構思發明達到預定的目的。