免維護鉛酸電池i形包片機的制作方法

專利名稱：免維護鉛酸電池i形包片機的制作方法
技術領域：
本發明公開一種免維護鉛酸電池I形包片機，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于免維護鉛酸電池生產設備制造技術領域，尤其是涉及一種免維護鉛酸電池極群I形包片裝備。
背景技術：
目前的免維護鉛酸蓄電池是由正負極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成，由于其自身結構上的優勢電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水，具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點，使用壽命一般為普通鉛酸蓄電池的兩倍，因而得到廣泛使用。免維護鉛酸蓄電池放電的化學反應是依靠正極板活性物質(二氧化鉛和鉛)和負極板活性物質(海綿狀純鉛)在電解液(稀硫酸溶液)的作用下進行，其中極板的柵架，傳統鉛酸蓄電池用鉛銻合金制造，免維護鉛酸蓄電池是用鉛鈣合金制造，前者用銻，后者用鈣，這是兩者的根本區別點，不同的材料就會產生不同的現象傳統鉛酸蓄電池在使用過程中會發生減液現象，這是因為柵架上的銻會污染負極板上的海綿狀純鉛，減弱了完全充電后鉛酸蓄電池內的反電動勢，造成水的過度分解，大量氧氣和氫氣分別從正負極板上逸出，使電解液減少；用鈣代替銻，就可以改變完全充電后的鉛酸蓄電池的反電動勢，減少過充電流，液體氣化速度減低，從而減低了電解液的損失。免維護電池一般使用超細玻璃纖維隔離板(AGM)，對正負極板進行隔離，同時AGM也起到吸附稀硫酸電解液和提供氧氣復合通道的作用。因此，在生產工藝中，如何把AGM鑲嵌在正負極板之間成為一個重要的工序，同時由于AGM隔離板特性柔軟容易卷曲和破裂，給機械化帶來一定的難度。目前把AGM鑲嵌在正負極板之間的工序俗稱“包片工序”或“包板工序”，一般都是通過人工進行作業，傳統的包片方法根據AGM的形狀主要分為“U形包法”和“W形包法”兩種，這兩種方法都適合人工作業。傳統的免維護電池裝配的U形包片(或包板)工藝，如圖1所示，是將超細玻璃纖維隔離板(簡稱AGM)鑲嵌在正負極板Ρ3’、ΡΓ之間，由于AGM隔板Ρ2’質地柔軟，機械強度很小，是適合手工作業有利于保護AGM隔離板不容易損壞，缺點是對作業員的依賴程度很高、包片效率低，目前主要靠人工一片一片進行重疊，才能形成一個集群組，以6-DZM-12的電動車電池為例子，一個熟練的作業員8個小時才能完成150-180只電池的包片工作，并且，作業人員必須與極板近距離接觸，不可避免吸入鉛粉造成血鉛超標或者鉛中毒之類的職業病。傳統的W形包片方法與U形包片方法比較相近，其示意如圖2所示，其特點是正負極Ρ3’、ΡΓ兩面都包上AGM隔離板(紙)Ρ2’，然后重疊，隔離板(紙)在一個單體中一般是連續的。W型包片方法也是適合手工作業，但相對于U形包片方法可以減少員工拿隔離板的時間，由于正負極之間總是有兩片AGM隔離板，相對降低隔離板技晶短路的機會。由于人工包片的工序作業人員需要和極板距離接觸，極板的鉛粉容易被員工通過鼻子和嘴巴吸入，導致作業人員的血鉛升高，造成職業健康的巨大危害。2010年，由于全國血鉛事件頻發，國家環保部組織九部委對鉛酸蓄電池行業進行大力整頓，其主要目的就是盡量避免鉛對作業人員和廠房附近居民造成健康的影響。中國專利文獻ZL200620075784. 5能實現機械包片疊片和送片過程，但需要手工將極板插入U形的AGM隔離板，對人工的熟練程度和依賴性依然很強，再由于該設備方案只是一個單體一個進行包片，無法進行矩陣的工作方式，效率依然不高；專利號20102(^69409.0公開一種將U形隔板包好的單元進行重疊的裝置，這只是包片復雜工序中的一個步驟，也只能進行單個單體的疊片，不能實現批量單元的包片；專利號201020269440. 4公開一種U形包片的設備，只能進行一個單體的包片工作，效率還是有很大的局限性；專利號201120023153. X公開一種轉盤式包片機器，主要功能是將單片的極板插進U形的隔離板中，然后半機械的方式組合成單體；專利號20112006M82. 5公開一種豎直方式包片的設備，也只能實行一個單體的豎直排板，橫向疊片的方式，采用的包片方式為U形或W形。上述列舉了幾個公開的專利文獻，其包片的方式都局限于U形或W形，因此在效率上并不會很快，并且，有的文獻只是部分機械化操作，要完成整個包片作業還需要人工手動配合。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供了一種結構合理、生產效率高的免維護鉛酸電池I形包片機，該設備的包片加工為I形包片，完全區別于傳統U形和W形包片方式，I形包片方式把極板和AGM隔離板都看成平板，通過矩陣排片讓極板和隔離板相間分布重疊成單體(極群或集群)，I形AGM隔離板的包片模式徹底顛覆傳統的觀念，實現規模化和全自動化的生產。為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的
一種免維護鉛酸電池I形包片機，包括機架和安裝于其上的輸送帶、片匣、極板疊片裝置和送紙裝置，其中
輸送帶，其為極群輸送帶，在極群輸送帶上有組裝矩陣極群的工作位；片匣，其為堆疊正極板或負極板的裝片容器，兩片匣位于輸送帶上工作位兩側，各片匣內有若干矩陣單體；
極板疊片裝置，其位于片匣上方并沿橫向導軌移動，該移送裝置包括兩組真空吸盤，每組真空吸盤的數量與片匣內矩陣單體對應，其中一組真空吸盤將輸送帶一側片匣中的極板吸起時，另一組將吸起的輸送帶另側極板在工作位極群的位置放下，如此往復循環完成正、負極板集群的堆疊作業；
送紙裝置，其為兩組并位于輸送帶兩側，各組送紙裝置均包括AGM紙卷、送紙輪及切紙機構和推紙機構，該送紙裝置由PLC中央控制器編程控制，AGM紙卷上的隔離紙經送紙輪拉伸至切紙機構下并裁切成片狀AGM隔板(片段式AGM隔板，各AGM隔板裁切長度相同)，并由兩側的推紙機構一次性將各AGM隔板推至工作位上相應側的正極板或負極板上，形成負極板、AGM隔板、正極板、AGM隔板依次循環的I形包片疊加式極板集群組。進一步，所述的兩個片匣分別由極群輸送帶兩側的片匣輸送帶輸送至工作位兩側并位于送紙裝置的上方，其中堆疊有若干正極板為正極片匣，另一個堆疊若干負極板為負極片匣。進一步，所述的正、負極片匣為電池稱片工序的裝片容器，各片匣內的極板形成矩陣，并與極板疊片裝置配合形成矩陣排片結構。進一步，所述的極板疊片裝置包括兩組真空吸盤、橫向絲桿、連接螺套和升降絲桿，連接螺套具有頂部的橫向螺孔和底部的兩豎向螺孔，兩組真空吸盤分別通過升降絲桿與連接螺套的兩豎向螺孔配合以實現每組真空吸盤上下移動，連接螺套的橫向螺孔與橫向絲桿配合實現整體橫移。進一步，所述的橫向絲桿由步進電機或伺服電機控制兩組真空吸盤在輸送帶工作位及兩側的片匣之間往復運動，兩組真空吸盤通過導套及導軌配合作橫向位移，所述的升降絲桿為步進升降絲桿以精確控制對應真空吸盤上下移動距離。進一步，所述的切紙機構包括滾刀排及相連接的氣缸，PLC中央控制器編程控制，由送紙膠輪將AGM隔離紙送到滾刀排下方并定位，滾刀排由氣缸推動將AGM滾切成合適寬度的單體，為下一步的送紙工作做好準備。進一步，所述的推紙機構由氣缸和送紙桿組成，兩側的氣缸推動送紙桿將批量裁切好的AGM隔板平移送到中間位置包片中的極群上，讓正負極板之間總是插入AGM隔板。進一步，所述的推紙機構采用吸盤和絲桿組合成的機構將滾切好的片狀AGM隔板移送到正負極板之間切對齊。進一步，所述的極群輸送帶工作位的下方設有升降機構以使工作位上疊加的極板和兩側的裁切好的AGM隔板保持工作面平齊，該升降機構為步進絲桿或氣缸。本發明包片機實質是矩陣排片，是不斷將片匣中的正、負極板和AGM隔板、依照順序排列到極群工作底板上的過程，具體是先將負板片匣中若干片移送到極工作底板上，然后兩側的送紙裝置在負板上疊放對應片數AGM隔離板，再將配合數量的正極板從正極板片匣移送到極群上AGM隔離板上，如此循環完成整個堆疊的包片工作。本發明由于采用了 I形包片方式，適用于模塊化、機械化，生產效率高且避免了包片技術人員受鉛粉的污染。


圖1是電池U形包片側視圖。圖2是電池W形包片側視圖。圖3是本發明I形包片示意圖。圖4是圖3包片爆炸圖。圖5是本發明包片側視圖。圖6是本發明設備總裝圖。圖7是本發明片匣立體圖。圖8是本發明矩陣排片示意圖。圖9是本發明極板疊片裝置俯視圖。圖10是圖9側視圖。圖11是本發明切紙機構示意圖。
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圖12是本發明推紙機構示意圖。圖13是本發明工作位俯視圖。圖14是本發明工作位升降機構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明
實施例請參閱圖3至圖14，一種免維護鉛酸電池I形包片機，包括機架和安裝于其上的輸送帶、片匣、極板疊片裝置1和送紙裝置，其中
輸送帶，其為極群輸送帶2，在極群輸送帶上有組裝矩陣極群的工作位21，極群輸送帶上有若干個工作底板P0，由輸入口輸入，并在工作位組裝疊片形成矩陣極群P，并輸送到下一道工序；
片匣3，其為堆疊正、負極板的兩個裝片容器，兩片匣位于輸送帶上工作位21兩側，各片匣內有若干矩陣單體；
極板疊片裝置1，其位于片匣上方并沿橫向導軌移動，該移送裝置1包括兩組真空吸盤11、12，每組真空吸盤的數量與片匣內矩陣單體對應，其中一組真空吸盤將片匣中的極板吸起時，另一組將吸起的極板在工作位極群的位置放下，如此往復循環完成正、負極板集群的堆疊作業；
送紙裝置，其為兩組并位于極群輸送帶2兩側，各組送紙裝置均包括AGM紙卷41、送紙輪42 (送紙膠輪)及切紙機構43和推紙機構44，該送紙裝置由PLC中央控制器編程控制，AGM紙卷上的隔離紙經送紙輪拉伸至切紙機構43下并裁切成片段式的AGM隔板，并由兩側的推紙機構44 一次性將各片AGM隔板推至工作位上相應側的正極板或負極板上，形成負極板P1、AGM隔板P2、正極板P3、AGM隔板P2依次循環的I形包片疊加式極板集群組，如圖3、圖4或圖5。請參閱圖7及圖9，所述的兩個片匣分別由極群輸送帶兩側的片匣輸送帶6輸送至工作位兩側并位于送紙裝置的上方，其中堆疊有若干正極板為正極片匣31，另一個堆疊若干負極板為負極片匣32。正、負極片匣為電池稱片工序的裝片容器，各片匣內的極板形成的矩陣，并與極板疊片裝置配合形成矩陣排片結構。請參閱9、圖10及圖6，所述的極板疊片裝置包括框架13和安裝于其上的兩組真空吸盤11、12、橫向絲桿14、連接螺套15和升降絲桿，連接螺套15具有頂部的橫向螺孔和底部的兩豎向螺孔，兩組真空吸盤11、12分別通過相配合的升降絲桿16與連接螺套15的兩豎向螺孔配合以實現每組真空吸盤上下移動(如圖10所示)，連接螺套的橫向螺孔與橫向絲桿配合實現整體橫移。橫向絲桿14由步進電機或伺服電機17控制兩組真空吸盤在輸送帶工作位及兩側的片匣之間往復運動，兩組真空吸盤通過導套及導軌18配合作橫向位移，所述的升降絲桿為步進升降絲桿以精確控制對應真空吸盤上下移動距離。其中一組真空吸盤將正極片匣中的極板吸起時，另一組將吸起的負極板在工作位極群的位置放下，此時，負極片匣一側的AGM送紙裝置啟動并完成切紙、推紙動作；當真空吸盤滑移到負極片匣上吸片時，另一組將吸起的正極板在工作位極群的位置放下疊片，此時，正極片匣一側的AGM送紙裝置動作完成切紙、推紙動作，如此往復循環完成正、負極板集群的堆疊作業。請參閱圖11，所述的切紙機構43包括滾刀排431及相連接的滾刀氣缸432，PLC中央控制器編程控制，由送紙膠輪將AGM隔離紙送到滾刀排下方并定位，滾刀排由氣缸推動將AGM滾切成合適寬度的單體，為下一步的送紙工作做好準備，滾刀排是若干數量的滾刀均勻安裝于滾刀軸上，并由氣缸驅動實現滾切作業。請參閱圖12，所述的推紙機構44由推紙氣缸441和送紙桿442組成，送紙桿位于于滾刀排起始端下方，滾刀排沿兩側軌道運行，軌道起始端上翹，是從上到下將條狀AGM切割，滾刀排復位，然后兩側的氣缸推動送紙桿將批量裁切好的AGM隔板送到中間位置包片中的極群上，讓正負極板之間總是插入AGM隔板。請參閱圖13及圖14，所述的極群輸送帶工作位21的下方設有升降機構5以使工作位上疊加的極板和兩側的裁切好的AGM隔板保持工作面平齊，該升降機構5為步進絲桿或氣缸。極群輸送帶上設有工作底板，輸送到工作位時進行疊片作業，隨著疊片數量的增多，PLC控制器控制工作位下移以使底板上的極板和裁切好的AGM隔板保持工作面平齊，為推紙機構順利將裁切好的AGM隔板推入到極極上面。本發明設備由PLC中央控制器編程控制，采用I形包片方式，完全區別于傳統U形和W形包片方式限制了自動化設備的開發和發展，I形包片方式可以把極板和隔離板都看成平板，讓極板和隔離板相間分布重疊成單體，I形AGM隔離板的包片模式徹底顛覆傳統的觀念，實現規模化和自動化的生產。本發明公開I形包片方法，簡單說就是將極板和隔離板相間堆疊成一個單體。I形包片方法在鉛酸蓄電池干涸電池中有使用，所用的是機械強度比較硬的微孔塑料隔離板或PE隔離板，目前還沒有人在超細玻璃纖維隔離板(AGM)上使用I形包片工藝，原因是I形包片工序不適合手工作業，人工很難堆疊整齊，且效率也很低。而本發明公開的AGM隔離板用I形包片工藝，主要適合于矩陣式的規模化機械包片。本發明公開一種矩陣包片設備，能批量自動完成包片的工作，以M個單體矩陣的設備為例，8個小時能包1980只6-DZM-12的電動車電池，相當于12個熟練作業員的工作產量，機器需要兩名作業人員進行喂料和收料，可以節約10個熟練作業員，且包片平整，干凈避免人員受鉛粉的污染。由于本自動化設備只需要2個作業員，如果實行兩班倒，一天開機16個小時，可以完成近4000只6-DZM-12的包片任務，一個年產值上億的電池裝配廠的包片任務就由一臺機器，4個普通員工就能完成。而沒有使用本發明的I形包片工藝和設備，就需要M個熟練員工來完成，這對于血鉛頻發的鉛酸蓄電池企業是個很大的難點。以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
權利要求
1.一種免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于包括機架和安裝于其上的輸送帶、片匣、極板疊片裝置和送紙裝置，其中輸送帶，其為極群輸送帶，在極群輸送帶上有組裝矩陣極群的工作位；片匣，其為堆疊正極板或負極板的裝片容器，兩片匣位于輸送帶上工作位兩側，各片匣內有若干矩陣單體；極板疊片裝置，其位于片匣上方并沿橫向導軌移動，該移送裝置包括兩組真空吸盤，每組真空吸盤的數量與片匣內矩陣單體對應，其中一組真空吸盤將輸送帶一側片匣中的極板吸起時，另一組將吸起的輸送帶另側極板在工作位極群的位置放下，如此往復循環完成正、 負極板集群的堆疊作業；送紙裝置，其為兩組并位于輸送帶兩側，各組送紙裝置均包括AGM紙卷、送紙輪及切紙機構和推紙機構，該送紙裝置由PLC中央控制器編程控制，AGM紙卷上的隔離紙經送紙輪拉伸至切紙機構下并裁切成片狀AGM隔板，并由兩側的推紙機構一次性將各AGM隔板推至工作位上相應側的正極板或負極板上，形成負極板、AGM隔板、正極板、AGM隔板依次循環的I 形包片疊加式極板集群組。
2.根據權利要求1所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的兩個片匣分別由極群輸送帶兩側的片匣輸送帶輸送至工作位兩側并位于送紙裝置的上方，其中堆疊有若干正極板為正極片匣，另一個堆疊若干負極板為負極片匣。
3.根據權利要求2所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的正、負極片匣為電池稱片工序的裝片容器，各片匣內的極板形成矩陣，并與極板疊片裝置配合形成矩陣排片結構。
4.根據權利要求1所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的極板疊片裝置包括框架和安裝于其上的兩組真空吸盤、橫向絲桿、連接螺套、升降絲桿，連接螺套具有頂部的橫向螺孔和底部的兩豎向螺孔，兩組真空吸盤分別通過升降絲桿與連接螺套的兩豎向螺孔配合以實現每組真空吸盤上下移動，連接螺套的橫向螺孔與橫向絲桿配合實現整體橫移。
5.根據權利要求4所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的橫向絲桿由步進電機或伺服電機控制兩組真空吸盤在輸送帶工作位及兩側的片匣之間往復運動，兩組真空吸盤通過導套及導軌配合作橫向位移，所述的升降絲桿為步進升降絲桿以精確控制對應真空吸盤上下移動距離。
6.根據權利要求1所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的切紙機構包括滾刀排及相連接的氣缸，PLC中央控制器編程控制，由送紙膠輪將AGM隔離紙送到滾刀排下方并定位，滾刀排由氣缸推動將AGM滾切成合適寬度的單體，為下一步的送紙工作做好準備。
7.根據權利要求1所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的推紙機構由氣缸和送紙桿組成，兩側的氣缸推動送紙桿將批量裁切好的AGM隔板平移送到中間位置包片中的極群上，讓正負極板之間總是插入AGM隔板。
8.根據權利要求1所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的推紙機構采用吸盤和絲桿組合成的機構將滾切好的片狀AGM隔板移送到正負極板之間切對齊。
9.根據權利要求1至8任一項所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的極群輸送帶工作位的下方設有升降機構以使工作位上疊加的極板和兩側的裁切好的AGM 隔板保持工作面平齊。
10.根據權利要求9所述的免維護鉛酸電池I形包片機，其特征在于所述的升降機構為步進絲桿或氣缸。
全文摘要
本發明公開一種免維護鉛酸電池I形包片機，包括機架和安裝于其上的輸送帶、片匣、極板疊片裝置和送紙裝置，其中的片匣為堆疊正、負極板的兩個裝片容器，其與極板疊片裝置配合實現矩陣排片，其中一組真空吸盤將片匣中的極板吸起時，另一組將吸起的極板在工作位極群的位置放下，如此往復循環完成堆疊作業，送紙裝置由PLC中央控制器編程控制，AGM紙卷上的隔離紙經送紙輪拉伸至切紙機構下并裁切成片狀AGM隔板，并由兩側的推紙機構一次性將AGM隔板推至工作位上相應側的正極板或負極板上，形成I形包片疊加式極板集群組。本發明由于采用了I形包片方式，適用于模塊化、機械化，生產效率高且避免了包片技術人員受鉛粉的污染。
文檔編號H01M10/14GK102569913SQ201210046898
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者陳振富 申請人:陳振富