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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE
BREVET D'INVENTION
FORMÉE PAR
GNB BATTERIES INC. pour Appareil de réalisation d'une structure de borne surmoulée de batterie d'accumulateurs.
Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique No 410.358 du 23 août 1982 en faveur de D. ORLANDO, A. H. WOLF et
M. RECHKIN
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La présente invention se rapporte à la fabrication des batteries d'accumulateurs et concerne plus particulièrement un procédé et un appareil pour surmouler une structure de borne sur une barrette de connexion des plaques sur un élément de batterie d'accumulateurs.
Dans la réalisation courante d'une batterie, plusieurs plaques de polarité alternée sont disposées à distance les unes des autres. Les plaques alternées d'une polarité sont interconnectées par une première barrette conductrice et les plaques alternées de la polarité opposée sont connectées par une seconde barrette conductrice. Les barrettes respectives, positive et négative, peuvent être disposées à l'extrémité supérieure de l'ensemble des plaques ou de l'élément de batterie, et sont généralement espacées et parallèles entre elles.
Les éléments prévus pour être utilisés comme éléments d'extrémité d'une batterie nécessitent en plus un moyen quelconque pour connecter un groupe de leurs plaques aux connexions de borne extérieures de la batterie. L'invention concerne la réalisation d'une structure de borne sur l'une des barrettes de connexion d'un élément pour l'utilisation de cette connexion avec les bornes extérieures de la batterie. Les barrettes de connexion des plaques sont généralement faites par moulage d'une matière qui convient pour être moulée, comme en plomb. Ainsi, le présent procédé et le présent appareil de réalisation de structures de borne permettent de connecter les structures de borne à la matière fusible des barrettes de connexion moulées.
L'invention concerne donc un procédé et un appareil pour former une borne sur un élément de batterie d'accumulateurs.
L'invention concerne également la réalisation d'une borne de configuration voulue, comme une configuration de borne supérieure ou une configuration de borne latérale en association avec une barrette métallique conductrice reliant électriquement les plaques de même polarité
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dans un élément de batteries.
Dans le mode de réalisation illustré, une configuration de bornes supérieures est représentée avec un dispositif de connexion prévu sur la barrette de connexion de l'élément des plaques et la structure de borne qui lui est connectée électriquement.
Dans le mode de réalisation illustré, la structure de borne est surmoulée sur le dispositif de connexion de la barrette de connexion des plaques. Mais il est évident qu'une borne de configuration latérale peut également être surmoulée sur le dispositif de connexions et l'invention concerne donc également cette borne latérale ainsi que toute autre configuration de bornes.
A titre d'exemple, un moule comporte une empreinte ouverte vers le haut définissant une partie de borne et une partie de connexion. Du métal fondu est versé dans l'empreinte du moule et le dispositif de connexion, sous la forme d'un bossage de la barrette de connexion des plaques est introduit dans le métal fondu, ce qui entraîne une fusion superficielle du bossage de connexion. Après le refroidissement de la partie fondue du bossage de connexion et du métal fondu dans l'empreinte du moule, la structure de borne connectée est séparée ou dégagée du moule et l'élément de batterie sur lequel sont prévues les bornes est transféré à un convoyeur ou similaire pour une autre utilisation.
L'élément de batterie est disposé, avec la barrette de connexion des plaques en bas pendant l'exécution de l'opération de surmoulage de bornes.
Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de connexion consiste en une nervure allongée ou un bossage qui s'étend le long de la barrette conductrice et fait saillie vers le bas à partir de cette barrette pendant l'opération de formation de bornes.
La nervure est d'abord soumise à une opération de brossage en la déplaçant dans la direction longitudinale contre une brosse en rotation.
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Un fondant est appliqué sur la nervure brossée et la nervure revêtue de fondant est ensuite abaissée dans la masse de métal fondu préalablement introduit dans l'empreinte du moule. La partie superficielle de la nervure de connexion en saillie fond dans le métal fondu, et, après son refroidissement, une soudure réellement autogène est formée entre la structure de bornes moulée et la nervure de connexion.
Après le refroidissement de la matière fondue jusqu'à l'état solide, la matière refroidie est séparée ou dégagée du moule, par exemple au moyen d'un dispositif éjecteur approprié. La structure moulée dégagée est ensuite transférée à volonté à partir du moule. Dans le mode de réalisation illustré, l'élément de batterie avec la structure de borne surmoulée est inversé pour amener la borne en haut et l'élément de batterie est ensuite placé sur un convoyeur approprié pour le livrer à l'endroit voulu.
L'élément de batterie est transporté aux différents postes de l'appareil par un transporteur à mâchoire d'arrivée et il est transporté du moule par un transporteur à mâchoire de transfert.
Les transporteurs à mâchoire sont agencés pour serrer modérément, mais efficacement, les éléments de batterie entre eux. A la fin de l'opération de moulage, le transporteur à mâchoire de transfert engage l'élément tandis que le transporteur à mâchoire d'arrivée en est dégagé.
Dans le mode de réalisation illustré, les transporteurs à mâchoire comprennent des plaques de mâchoires mobiles sur les côtés opposés de l'élément de batterie, et qui sont rapprochés et écartés simultanément de l'élément afin d'assurer un engagement modéré et un relâchement sans glissement entre l'élément de batterie et les plaques de mâchoires. Comme représentée, la seconde barrette de connexions des plaques est disposée à l'extérieur du moule pendant le surmoulage de la structure de borne sur la nervure de connexion de la première
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barrette de connexion. Des dispositions sont prises pour éliminer un jeu de la partie de connexion de la structure de borne afin de maintenir un écartement approprié entre la structure de borne et la seconde barrette de l'élément.
La partie en forme de colonnette de la structure de borne s'étend vers le haut, depuis à peu près mi-chemin entre les deux barrettes de connexion de l'élément de batterie, et la partie de connexion de la structure de borne s'appuie contre la barrette de connexion des plaques voisines de la nervure de connexion pour améliorer encore la connexion de la structure sur la barrette de connexion.
Il entre dans le cadre de l'invention que le moulage des bornes sur les deux éléments d'extrémité aux terminaux de la batterie se fasse simultanément en moulant les structures de bornes simultanément dans des moules voisins.
Dans le mode de réalisation illustré, les structures de borne sont prévues avec une forme de gauche et une forme de droite pour convenir à des structures de borne aux extrémités opposées de la batterie.
Le transporteur à mâchoire de transfert effectue une rotation de 1800 autour d'un axe horizontal pendant l'opération de transfert de manière à disposer les éléments de batterie avec les structures de borne en haut, permettant ainsi que les éléments soient placés sur un convoyeur d'arrivée à d'autres operations.
Dans le mode de réalisation illustré, le moule comporte un éjecteur inférieur définissant l'extrémité libre de la partie de colonnettes de la structure de bornes. A la fin du refroidissement, le moule est abaissé autour de l'éjecteur qui empêche la structure de borne de descendre et par conséquent, la libère ou la dégage des parois de l'empreinte.
Le transporteur à mâchoire de transfert soulève ensuite l'élément de batterie avec la structure de bornes moulées au-dessus, en l'éloignant du moule avant sa translation horizontale, depuis le moule vers le convoyeur de
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transfert.
Dans le mode de réalisation illustré, le moule est refroidi après l'insertion du dispositif d'éjection à la surface supérieure du métal fondu qui s'y trouve afin d'accélérer le durcissement du métal fondu au moulage de la structure de borne. Le dispositif de connexion peut avoir tout configuration voulue ; mais la configuration représentée dans le cas présent a la forme d'une nervure en saillie. Dans le mode de réalisation illustré, le refroidissement du moule est effectué par le passage d'un fluide de transfert thermique, par exemple de l'air de refroidissement en contact direct avec le moule.
Le jeu dans la partie de connexion de la structure de borne est assuré par la conception inhérente d'un clapet rétractable situé dans la partie supérieure du métal fondu dans l'empreinte du moule pendant l'opération de moulage. Après le refroidissement du métal et la descente du moule, le clapet est rétracté permettant le dégagement et l'enlèvement de la structure de borne moulées de l'empreinte du moule sans perturbation due au clapet.
Le métal fondu provient d'un réservoir supporté de façon mobile à proximité du moule.
L'arrivée du métal fondu dans le moule est assurée pendant une période prédéterminée, avec un débit prédéterminé pour fournir la quantité voulue de métal fondu dans l'empreinte.
Le métal fondu est délivré rapidement par le réservoir, par l'intermédiaire d'une sortie inférieure contrôlée par une soupape de déversement, le réservoir étant disposé au voisinage et au-dessus de l'empreinte.
Le moulage de la structure de borne surmoulée est effectué automatiquement au moyen d'un dispositif de commandes associées, les structures de borne pouvant ainsi être réalisées rapidement et avec précision comme une phase de l'ensemble de la fabrication des batteries d'accumulateurs comportant ces structures.
Le procédé et l'appareil de l'invention sont extrêmement simples et économiques, tout en offrant les
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caractéristiques hautement souhaitables et le fonctionnement décrits ci-dessus.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.
Aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple nullement limitatif :
La figure 1 est une vue en perspective d'une batterie d'accumulateurs comprenant une structure de borne fabriquée par le procédé et l'appareil selon l'invention, une partie de la batterie étant coupée pour montrer la disposition d'un élément qui s'y trouve,
La figure 2 est une vue en perspective montrant les éléments de batterie prévus avec une barrette de connexion des plaques et avec une nervure de connexion destinée à l'assemblage de la structure de borne,
La figure 3 est une vue en perspective partielle de l'élément de batterie de la figure 1 avec la structure de borne,
La figure 4 est une coupe verticale partielle montrant la disposition de la structure de borne dans la batterie de la figure 1,
La figure 5 est une vue schématique et partielle en plan de l'appareil de moulage de structure de borne de batterie selon l'invention,
La figure 6 en est une vue latérale partielle,
La figure 7 est une vue de dessus illustrant l'appareil avec plus de détails,
La figure 8 est une vue partielle en plan du moule de l'appareil associé,
La figure 9 est une vue de face partielle à grande échelle du transporteur de prélèvement,
La figure 10 en est une vue en plan,
La figure 11 en est une vue partielle de côté,
La figure 12 est une vue partielle de côté de la structure de moule,
La figure 13 en est une vue partielle de côté
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après l'abaissement du moule pour le dégagement de la structure de borne moulée,
La figure 14 est une vue partielle en élévation montrant le moule plus en détail,
La figure 15 est une vue en plan d'une barrette de connexion des plaques avec la structure de borne moulée en association avec elle,
La figure 16 est une vue de côté,
La figure 17 est une vue en bout illustrant la formation de deux structures de borne côte à côte dans l'appareil selon l'invention,
La figure 18 est une vue en perspective montrant la disposition des deux structures de borne moulées simultanément sur les deux éléments associés de la batterie, pour être utilisés ensuite comme des éléments d'extrémité,
La figure 19 est une vue en plan avec des parties coupées du transporteur d'enlèvement,
La figure 20 en est une vue de côté avec des parties coupées,
La figure 21 en est une vue en bout partielle,
La figure 22 est une vue partielle de côté du transporteur à mâchoire d'enlèvement et de l'appareil associé.
La figure 23 en est une vue partielle en bout montrant le transporteur à mâchoire après le prélèvement de l'élément de batterie dans l'empreinte du moule,
La figure 24 est une vue partielle en bout illustrant la disposition après l'inversion du transporteur à mâchoire d'enlèvement pour inverser l'élément de batterie prélevé,
La figure 25 est une vue schématique de côté montrant le brossage de connexion en traits pleins et l'application du fondant sur la nervure brossée, en pointillés,
La figure 26 est une vue schématique de côté montrant la disposition de l'élément de batterie au-dessus de l'empreinte du moule,
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La figure 27 est une vue schématique de côté illustrant la phase d'arrivée de métal fondu dans l'empreinte immédiatement avant l'introduction de la nervure de connexion,
La figure 28 est une vue schématique de côté illustrant le mouvement de descente de l'élément de batterie pour introduire la nervure de connexion dans la partie supérieure du métal fondu dans l'empreinte,
La figure 29 est une vue schématique de côté illustrant la phase de refroidissement du métal fondu pour former la structure de borne soudée à l'autogène sur la nervure de connexion,
La figure 30 est une vue schématique de côté illustrant la phase d'engagement du transporteur à mâchoire de transfert sur l'élément de batterie,
La figure 31 est une vue schématique de côté illustrant la phase de dégagement et de retrait du transporteur à mâchoire de prélèvement de l'élément de batterie, avec ce dernier maintenu par le transporteur à mâchoire d'enlavement et supporté sur l'éjecteur,
avec le moule descendu par rapport à la structure de borne pour la libérer,
La figure 32 est une vue schématique de côté, illustrant la phase d'élévation de l'élément de batterie pour dégager la structure de borne de l'éjecteur qui la supporte,
La figure 33 est une vue schématique de côté illustrant le mouvement de l'élément de batterie s'éloignant de l'appareil de moulage,
La figure 34 est une vue schématique de côté illustrant la phase de retournement de l'élément de batterie afin de disposer la structure de borne vers le haut,
La figure 35 est une vue schématique de côté illustrant la phase de positionnement de l'élément de batterie sur le convoyeur de transfert,
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La figure 36 est un diagramme de temps illustrant la relation et la séquence des diverses phases du procédé de fabrication de la structure de bornes,
La figure 37 est une vue de côté illustrant un autre mode de réalisation d'un dispositif de surmoulage de bornes sous la forme d'une borne latérale,
La figure 38 est une vue en bout de la configuration de borne de la figure 37, et
Les figures 39,39A sont des vues partielles de côté des structures de moule et de clapet.
Un mode de réalisation selon l'invention d'un procédé et d'un appareil désigné globalement par 10 pour produire une structure de borne désignée globalement par 11 dans un élément de batteries désigné globalement par 12 sera maintenant décrit. Comme le montre la figure 1, la batterie 20 peut comporter une colonnette de connexion dirigées vers le haut sur l'élément 12 d'extrémité ou de connexion, pour être connectées électriquement avec la borne 13 extérieure à la batterie. Comme le montre plus particulièrement la figure 1, deux de ces bornes sont prévues aux extrémités opposées de la batterie pour permettre des connexions de polarités opposées.
L'invention peut également s'appliquer à un procédé et un appareil destinés à produire des structures de borne (comme le montrent les figures 37 et 38) qui conviennent pour les batteries à connexion sur les parois latérales, aussi bien qu'à des batteries à borne supérieure comme le montre la figure 1.
La figure 1 montre également que l'élément de batterie 12 est constitué par plusieurs plaques 14 et 15 de polarités opposées disposées en une séquence alternée et séparées par un diviseur en méandres ou une feuille séparatrice 16. Comme le montre plus en détail la figure 2, un groupe des plaques comporte une première barrette des connexions des plaques 17 qui interconnectent électriquement les plaques 15 et une seconde barrette de connexion 18 connecte électriquement les plaques 14. La barrette 17 comporte plusieurs languettes 19 de connexion
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entre les éléments destinées à connecter l'élément de batterie 12 à l'élément immédiatement voisin (nonreprésenté) dans la batterie 20.
L'invention concerne la réalisation de la structure de bornes 11 sur la barrette de connexions 18 des éléments de batterie 12 aux extrémités opposées de la batterie 20.
Comme le montre la figure 2, la barrette de connexion des plaques 18 comporte un dispositif de connexion sous la forme d'une partie en saillie 21. Dans le présent mode de réalisation, le dispositif de connexion consiste en une nervure dans la direction longitudinale de la barrette 18, à peu près sur la moitié de sa longueur.
Comme le montre la figure 3, la structure de bornes 11 est assemblée sur la barrette 18 au moyen de la nervure de connexions 21. La structure de borne 11 est formée comme un surmoulage sur la nervure, comme cela apparaîtra plus en détail par la suite.
Les barrettes 17 et 18 sont formées dans les éléments de batterie par un appareil de moulage de barrettes désigné globalement par 22 comme le montre la figure 6.
L'appareil 22 ne fait pas partie de l'invention, étant bien entendu qu'il forme les barrettes comme le montre la figure 2 et de la manière décrite ci-dessus.
Comme le montre de façon générale la figure 5, l'appareil 10 comporte un appareil de prélèvement désigné globalement par 23 qui prélève deux éléments d'extrémité 12 et 12', qui sont identiques, sauf pour la disposition opposée des barrettes 17 et 18. Comme le montre la figure 5, les deux éléments d'extrémité sont traités simultanément dans l'appareil 10 pour former deux éléments d'extrémité avec les structures de bornes 11 formées sur les barrettes 18.
Comme le montre la figure, l'appareil 10 comporte en plus de l'appareil de prélèvement 23, un appareil de brossage 24, un appareil d'application de fondant 25, un appareil de moulage 26, un appareil 27 de fourniture de
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métal fondu et un appareil d'enlèvement 28 pour transférer les éléments de batterie terminés à un convoyeur de transfert 29.
L'appareil 10 est représenté plus en détail en élévation sur la figure 6 et en vue en plan sur la figure 7. Comme le montrent ces figures, l'appareil 10 consiste en deux appareils individuels disposés côte à côté pour effectuer le surmoulage simultané des structures de borne 11 sur les éléments de batterie 12 et 12'espacés latéralement. Comme le montre la figure 6, l'appareil de prélèvement 23 et l'appareil d'enlèvement 28 sont supportés par deux rails communs 30 passant au-dessus de l'appareil de brossage 24, de l'appareil 25 d'application de fondant, du moule 26 et du réservoir 27. Comme le montre en outre la figure 7, le réservoir de métal fondu 27 peut être positionné sélectivement dans la direction transversale sur des rails coulissants 31.
Comme le montre la figure 6, les rails coulissants sont disposés au-dessous du niveau du moule 26 de sorte que, quand la structure de réservoir 27 se trouve dans une position rétractée, l'appareil d'enlèvement 28 accède librement au moule 26 pour enlever les éléments de batterie avec leurs structures de bornes
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11.
La disposition sélective de l'appareil 27 d'alimentation en métal fondu dans la position rétractée latéralement représenté sur la figure 7, et sa position de fonctionnement en alignement avec les moules 82 et 83, comme le montre la figure 8, est assurée par un dispositif de commande approprié du vérin 38, comme le dispositif de commande 40.
Comme le montre particulièrement la figure 8, le réservoir de métal fondu 27 comporte un boitier 32 avec deux conduites d'alimentation 33 et 34 qui s'étendent vers l'extérieur à partir d'une ouverture inférieure et qui sont commandées sélectivement par des vannes à plongeur 35 et 36 respectivement. Les vannes sont supportées sur une structure de bras pivot 37 actionnés par un dispositif d'action-
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nement 39 à la commande du dispositif de commande globale 40 de l'appareil pour assurer la d'une quantité contrôlée de métal fondu au moule 26, à l'instant correct du fonctionnement de l'appareil. Le dispositif de commande 40 est en outre connecté avec l'un des autres éléments de l'appareil pour en assurer une commande coordonnée.
Comme le montrent les figures, l'appareil 10 peut être montée sur une base 41.
La figure 7 montre que le vérin 38 est monté sur une plaque support 163. Les rails 31 sont montés sur la plaque support qui supporte en outre une plateforme 164, supportant à son tour le boitier de réservoir 132 de l'appareil 27 d'alimentation en métal fondu. La figure 8 montre également qu'un actionneur 39 est monté sur la plaque support 164.
La figure 6 montre particulièrement que l'action- neur 39 comporte un électro-aimant 165 et un embiellage 166 accouplé avec les tringles 167 des vannes associées avec les vannes 35 et 36 (figure 8) pour assurer le positionnement alternatif vertical des vannes en fonction de l'excitation de l'électro-aimant 165.
Le dispositif de prélèvement 23 est représenté plus en détail sur les figures 9,10 et 11. Comme le montre la figure 9, un transporteur à mâchoire d'arrivée, désigné globalement par 42, est suspendu à une plaque 43 prévue avec des blocs coulissants 44 pouvant glisser dans la direction longitudinale sur les rails 30 supportés par des supports supérieurs 45. Le mouvement de la plaque support 43 dans la direction longitudinale des rails coulissants se fait par un cylindre de positionnement 46 sans tige de piston fixée sur un support supérieur 47.
Des dispositifs de ce genre sont bien connus et comportent en résumé un cylindre 48 avec une fente longitudinale dans laquelle s'étend vers l'extérieur une oreille 49 portée par le piston du dispositif. Comme le montre la figure 9, l'oreille engage un accouplement vertical 50 sur un prolongement 51 de la plaque support 43, de sorte que la plaque
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se déplace dans la direction longitudinale sur les rails coulissants 30 en fonction du positionnement de l'oreille de piston 49 du dispositif de positionnement 46, et positionne ainsi la tige de piston X2 sur le cylindre X1 comme le montre la figure 6.
Comme le montre également la figure 9, le transporteur à mâchoire d'arrivée 42 comporte une plaque demontage verticale 52 montée sur l'extrémité avant du support 43 par des boulons 53. Deux plaques latérales opposées 54 et 55 sont montées sur les bords de la plaque verticale 52 des boulons 56. Les plaques latérales supportent, à leur extrémité inférieure, deux cylindres ou pistons 57 et 58, dont les plongeurs 59 supportent à leur extrémité libre deux plaques de mâchoire 60 et 61. Les plongeurs 59 sont normalement rappelés vers l'intérieur pour ramener les plaques de mâchoire 60 et 61 en appui sur la surface intérieure des plaques support 54 et 55.
Mais à la commande des cylindres ou pistons, les plaques de mâchoire sont déplacées vers l'intérieur, comme le montrent les traits pointillés sur la figure 9, pour engager la surface extérieure de l'élément de batterie dans l'appareil 22 de surmoulage sur barrettes.
La surface intérieure de l'élément de batterie est engagée par deux plaques de mâchoire 62 et 63 qui sont mobiles entre une position rétractée représentée en traits pleins sur la figure 9 et une position de serrage vers l'extérieur représentée en pointillés par une came qu'un arbre 66 fait tourner dans un boitier 65. L'arbre est mis en rotation par un cylindre ou piston 67 et un embiellage 68. Le mécanisme de rotation d'arbre est supporté par une plaque support 69, supportée elle-même par la plaque 43 au moyen de deux colonnettes qui passent dans des ouvertures 71 de la plaque 43.
A son tour, la plaque 43 est déplacée verticalement par un dispositif à pistons 72 monté sur la plaque 43 et dont la tige de piston 73 est fixée sur la plaque 43 par un boulon 74.
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Le mouvement de descente de la plaque 69 par rapport à la plaque 43 est limité par l'appui du cylindre 72 sur une butée réglable 75.
Comme le montre particulièrement la figure 117 deux dispositifs à cames 64 sont prévus dans le transporteur à mâchoire de prélèvement. Les dispositifs à cames sont accouplés par une chaîne d'accouplement 76 entraînée par une roue dentée 77 à l'extrémité inférieure de l'arbre 66 afin de produire une rotation simultanée des dispositifs à cames sous l'effet de la rotation de l'arbre 66 par l'électro-aimant 67.
Ainsi, quand le transporteur à mâchoire de prélèvement est amené, en conditions écartées, sur deux éléments d'extrémité dans l'appareil 22 comme le montre la figure 5, les plaques de mâchoire 60 et 61 sont poussées vers l'intérieur contre les surfaces extérieures des deux éléments et les plaques de mâchoires intérieures 62 et 63 sont poussées vers l'extérieur simultanément contre les surfaces intérieures des éléments afin de serrer modérément mais efficacement les éléments de batterie entre elles pour les prélever et les amener successivement aux autres postes de l'appareil 10.
Le montage de la plaque 69 sur la plaque 43 assure le mouvement vertical du dispositif de rotation d'arbres avec l'arbre 66 et le transporteur à mâchoire d'arrivée 42.
Les éléments prélevés 12 et 12'sont placés le long des rails 30, depuis les rails de guidage 78 de l'appareil 22 de surmoulage sur barrettes, comme le montre la figure 6. Les nervures 21 et les surfaces inférieures des barrettes 18 sont amenées en contact avec des brosses tournantes 79 du dispositif de brossage 24 pour nettoyer les surfaces et améliorer le soudage par fusion dans le moule 26. Comme le montre la figure 6, l'appareil 24 peut être prévu avec une conduite d'aspiration 80 afin d'éliminer les particules de matières brossées par les brosses
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79.
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A partir du dispositif de brossage 24, les éléments 12 et 12'sont amenés à l'appareil 25 de l'application de fondant, dans lequel les nervures sont mises en contact avec une éponge d'application 21 qui applique le fondant sous l'effet du contact des nervures avec l'éponge 81, et le transporteur 42 se déplace vers la gauche comme le montre la figure 6 dans le poste de l'appareil d'application de fondant.
L'appareil de moulage 26 est représenté plus en détail sur les figures 12 à 14 et 39. Comme le montre la figure 12, l'appareil de moulage 26 comporte deux moules 82 et 83 pour mouler simultanément les structures de borne 11 pour les deux éléments d'extrémités 12 et 12'. La figure 14 montre que les moules sont supportés sur une plaque support 84 fixée sur une plaque support inférieure 85 par plusieurs boulons 86. Les moules sont déplacés verticalement sur les plaques support par un dispositif à vérin 87.
La plaque support 85 est guidée par un guide vertical 88 monté sur cette plaque. Deux éjecteurs 89 et 90 sont montés sur la base pour pénétrer verticalement et de façon réglable dans une partie tubulaire inférieure associée 91 des moules 82 et 83. L'extrémité supérieure libre 92 d'un éjecteur comporte un logement arrondi 92 Pour finir l'extrémité libre arrondie 106 d'une structure de bornes
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11.
Comme le montrent les figures 12 et 14, chacun des moules comporte une empreinte 94 ouverte vers le haut délimitant une partie de connexions 95 et une partie de bornes 96 ouvertes vers le bas dans la partie tubulaire 91 qui reçoit l'extrémité supérieure des éjecteurs 89 et 90, comme mentionnés ci-dessus.
La figure 39 montre qu'un clapet 97 est positionné de façon amovible dans la cavité de moule 94 par un axe 98 et un contrepoids 99 accouplé avec le clapet sert à rétracter sélectivement le clapet pour permettre l'enlèvement de la structure de borne moulée : après la fin de l'opération de moulage.
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De l'air de refroidissement est amené au moule par une conduite d'arrivée 101 débouchant dans des conduits d'air 102 de la plaque 84 au-dessous du moule comme le montre la figure 14. Il y a lieu que le moule reste pratiquement à une température constante pendant le fonctionnement de l'appareil. L'air de refroidissement est fourni pour éliminer l'excès de chaleur transférée depuis le métal fondu amené au moule. Un dispositif de chauffage approprié, comme des cartouches de chauffage électrique 103, est associé avec chacun des moules pour maintenir la température de fonctionnement, comme entre des opérations de moulage de la manière bien connue.
Quand les structures de borne 11 sont formées dans les moules, ces derniers sont abaissés comme le montre la figure 13 pendant que les éjecteurs 89 et 90 sont maintenus fixés sur la base 41 afin de séparer ou de libérer les structures de bornes terminées du moule. L'abaissement du moule se fait par le retrait des dispositifs à vérin 87 comme le montre la figure 13, faisant descendre la plaque support 85 vers la base 41. Comme cela a été indiqué ci-dessus, le guide 88 sert en outre à guider le mouvement de descente de la plaque 85 par le vérin 87 jusqu'à ce que la structure de borne 11 soit dégagée du moule comme le montre la figure 13.
Les figures 15 à 18 représentent plus en détail les structures de borne moulées. Comme le montrent ces figures, une structure de borne 11 comporte une partie de connexion 104 soudée à l'autogène sur la nervure de connexion 21 et une partie de colonnette 105 faisant saillie sur la partie de connexion 104. Comme cela a été décrit ci-dessus, l'extrémité supérieure des éjecteurs comporte un logement arrondi afin de définir l'extrémité libre arrondie 6 de la partie de colonnettes 105 comme le montre la figure 16.
Le clapet 97 définit un dégagement 107 dans la partie de connexions 104 de la structure de borne, comme le montre la figure 17. Ce dégagement assure le jeu voulu
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entre la structure de borne et la barrette 17 voisine de l'élément d'extrémité.
La figure 16 montre que la hauteur de la partie de connexion 104 augmente à partir de ses extrémités opposées jusqu'à la partie de colonnettes 105. La figure 18 montre que l'extrémité supérieure de la partie de colonnettes 105 est reliée sur le côté de la partie de connexion 104 par une partie de liaisons 108 pour assurer un assemblage rigide et positif de la colonnette en porte à faux sur la barrette 18. Les figures 17 et 18 montrent que les deux structures'de borne produites simultanément dans les moules 82 et 83 sont symétriques entre elles de manière à être disposées correctement pour être utilisées comme des bornes situées généralement aux extrémités opposées de la batterie 20, comme décrit ci-dessus.
En se référant maintenant plus particulièrement aux figures 19 à 24, il apparaît que l'appareil d'enlèvement 28 est agencé pour prélever l'élément de batterie du moule et le transférer au convoyeur 29. L'élément de batterie avec sa structure de borne 11 moulée solidairement, désignée globalement par 109 comme le montre la figure 3 est engagé par une partie de tête d'enlèvement désignée globalement par 110, de l'appareil 28. Comme le montre la figure 19, la tête d'enlèvement comporte deux mâchoires désignées par 111 et 112 pour engager les deux sous-ensembles 109 formés simultanément, côte à côte, dans les moules 82 et 83. Les mâchoires 111 et 112 sont engagées avec des éléments 109 pendant qu'ils sont supportés sur les éjecteurs pendant le mouvement de descente de l'appareil de moulage.
Comme représenté, la mâchoire 111 comporte une première plaque de mâchoire 113 et une seconde plaque de mâchoire. 114. La mâchoire 112 comporte une première plaque de mâchoire 115 et une seconde plaque de mâchoire 116. La plaque de mâchoire 113 est déplacée vers l'intérieur par des cylindres ou pistons 117, depuis la position rétractée représentée en traits pleins sur la figure 19 jusqu'à la position de serrage représentée en pointillés.
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Le cylindre ou piston est rappelé par ressorts dans la position rétractée.
La plaque de mâchoire 115 est déplacée vers l'intérieur à partir de la position rétractée représentée en traits pleins sur la figure 19 jusqu'à la position de serrage représentée en pointillés par des cylindres ou pistons 118 rappelés par des ressorts. Les plaques de mâchoires 114 et 116 sont déplacées vers l'extérieur à partir d'une position rétractée représentée en traits pleins sur la figure 19 jusqu'à une position de serrage représentée en pointillés, par des actionneurs rappelés par ressorts, désignés globalement par 119. Comme le montre la figure 20, les actionneurs 119 comportent des cylindres ou pistons 120 prévus chacun avec une tige allongée 121 rappelée élastiquement par un dispositif à ressorts 122 approprié pour pousser la tige vers la gauche comme le montre la figure 20.
Deux goupilles 123 et 124 faisant came sont fixées pour se déplacer avec la tige 121 afin d'être poussées vers la droite comme le montre la figure 19 à l'actionnement du cylindre ou piston 120.
La figure 19 montre que les goupilles sont reçues dans des logements triangulaires 125 et 126 formés dans les plaques de mâchoires 116 et 114 et que sous l'effet d'un mouvement vers la droite des goupilles, les plaques de mâchoires 116 et 114 sont écartées de la position rétractée vers la position de serrage en pointillés. Comme représenté, le mouvement de serrage est relativement réduit tout en étant encore efficace pour assurer un jeu entre les plaques de mâchoires et la face latérale de l'élément de batterie à l'écartement des mâchoires.
La mâchoire 113 et le cylindre ou piston 117 sont montés sur une plaque support 127 montée à son tour sur une plaque support 128. La mâchoire 115 et le cylindre ou piston 118 sont montés sur une plaque support 129 montée de façon similaire sur la plaque de mâchoire 128 par des vis 130.
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La plaque support peut tourner autour d'un axe horizontal 131 sous l'effet d'un dispositif de rotation 132 monté sur une plaque support associée 133 d'une tête de levage 134. La tête de levage comporte en outre un support de butée 135 en porte à faux prévue avec une butée réglable 136 à son extrémité libre.
La figure 24 montre que la tête de levage comporte en outre un second bras 137 avec une butée réglable 138.
La plaque support comporte une partie d'extrémité 139 pouvant engager sélectivement les butées 136 et 138 pour définir des limites du mouvement de rotation de la plaque support 128. Les figures 22 et 24 montrent que la plaque support 128 est tournée de 1800 à partir de sa position initiale dans laquelle la tête de levage peut prélever les éléments de batterie 109, jusqu'à une position inversée dans laquelle les structures de bornes des éléments de batterie 109 s'étendent vers le haut, comme le montrent schématiquement les figures 33 et 34.
Ainsi, et comme le montre le figure 23, la partie 139 de la plaque support est amenée depuis l'engagement avec la butée 136 jusqu'à l'engagement avec la butée 138 dans la disposition d'inversion d'éléments, et elle est ensuite ramenée dans la position de prises d'éléments dans laquelle la partie support 139 est ramenée en engagement sur la butée 136 comme le montre la figure 24.
Les figures 22 et 24 montrent également que la tête de levage 134 peut être positionnée verticalement par un vérin 140 dont une extrémité est fixée sur une plaque support 141 et dont la tige de piston 142 est accouplée avec une plaque supérieure 143 de la tête de levage 134.
A son tour, la plaque support 141 est montée sur une plaque 144 supportée sur les rails coulissants 30 par des blocs coulissants 145 permettant un mouvement hori- zontal le long de ces rails. Ce mouvement horizontal est commandé par un dispositif de positionnement 146 sans tige de piston similaire au dispositif 46 et comportant une oreille 147 pouvant être positionnée horizontalement
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engagée avec un accouplement vertical 148 sur la plaque support 144.
Le mouvement de montée de la tête 134 par rapport à la plaque support 144 est limité par l'appui d'une première paire de butées associées 149 et 150 et une seconde paire de butées associées 151 et 152 montées respectivement sur la plaque support 144 et la tête 134 comme le montre la figure 24. Le mouvement de descente de la tête de levage est contrôlé par deux butées 153 et 154 sur deux guides verticaux 155 et 156 coulissant dans la plaque support 144 et dont les extrémités inférieures sont fixées sur la plaque 143 de la tête de levage. Les guides peuvent comporter un second groupe de butées 157 et 158 pouvant engager les butées 159 et 160 sur la plaque support 144.
Il est souhaitable de lever les mâchoires 110 de tête d'enlèvement d'une courte longueur, par exemple 12 mm, pour séparer les structures de borne 11 de l'extrémité supérieure des éjecteurs. Pour effectuer ce petit mouvement initial de montée, les butées 149 et 151 sont relevées d'environ 12 mm par les cylindres ou pistons 161 et 162 montés sur la plaque support 144 comme le montre la figure 22. Ce déplacement vers le haut des butées 149 et 151 permet un plus grand retrait vers le haut du vérin 140 jusqu'à ce que les butées 157 et 158 engagent les butées 159 et 160 sur la plaque support.
Après le dégagement des extrémités des éjecteurs, les éléments de batterie 109 peuvent être déplacés horizontalement par un mouvement vers la gauche de l'appareil d'enlèvement 28 sur les rails 30 pour amener les éléments de batterie au-dessus du convoyeur 29. Comme cela a été expliqué ci-dessus, l'élément de batterie est tourné pendant le transfert de manière à disposer vers le haut la structure de bornes 11. La tête de prélèvement est ensuite abaissée par un fonctionnement approprié du vérin 140 pour placer l'élément de batterie ainsi retourné sur le convoyeur
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29, en vue d'une autre disposition.
Comme cela a été indiqué ci-dessus, chacune des plaques de mâchoires 113, 114,115, 116 peut s'écarter de l'élément de batterie afin de permettre un transfert plus facile sur le convoyeur sans dommages par frottement pour les côtés de l'élément, par exemple par glissement de l'élément contre les plaques.
L'ensemble de fonctionnement de l'appareil 10 est illustré schématiquement par les figures 25 à 35. Ainsi, comme le montre la figure 25, les éléments de batterie sont initialement prélevés par le transporteur à mâchoire d'enlèvement 42 et amenés à l'appareil de brossage 24 dans lequel les dispositifs de connexion ou nervures 21 sont brossés par les brosses tournantes 79 pour éliminer de leur surface les matières étrangères contaminantes.
Le mouvement du transporter 42 se poursuit vers la gauche, vue sur la figure 25, pour amener ensuite l'élément de batterie à l'appareil 25 d'application de fondant dans lequel la nervure 21 dirigée vers le bas est engagée par l'éponge 81 de l'applicateur de fondant, pour lui appliquer un fondant de liaison.
Comme le montre la figure 26, le transporteur 42 est déplacé ensuite vers la gauche afin d'amener les éléments de batterie au-dessus de l'appareil de moulage 26. A ce moment, le métal fondu du réservoir 27 est retenu dans le réservoir par les vannes 35 et 36 fermées.
Selon la figure 27, les vannes 35 et 36 sont ensuite actionnées pour délivrer du métal fondu du réservoir pendant une période prédéterminée par les conduites 33 et 34 dans les moules 82,83.
Selon la figure 28, les vannes sont maintenant ramenées au repos pour interrompre la fourniture de la quantité contrôlée de métal dans le moule et le transporteur 42 est abaissé pour descendre l'élément de batterie et amener ainsi la nervure 21 dans la partie supérieure du métal fondu dans le moule.
Selon la figure 29, l'appareil est maintenu dans cette disposition dans un temps suffisant pour permettre le refroidissement et la solidification du métal fondu dans
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les moules pour former les structures de borne 11 sur les nervures.
Selon la figure 30, l'appareil d'enlèvement 28 est déplacé vers la droite afin d'engager les mâchoires 110 avec les éléments de batterie 109 sur lesquels sont moulées les structures de borne 11.
L'appareil de prélèvement 23 est ensuite desserré des éléments de batterie 109 et déplacé vers le haut et la droite dans la position de maintien définie par le cylindre XI et la tige de piston X2 en extension comme le montre la figure 6. L'appareil de prélèvement reste dans cette position de maintien jusqu'à ce que l'appareil 22 représenté sur la figure 5, amène deux éléments de batterie 12 et 12'en position alignée avec l'appareil de prélèvement.
Ensuite, la tige de piston X2 se rétracte permettant à l'appareil de prélèvement de se déplacer vers la droite en dehors de la position de maintien pour prélever une paire suivante d'éléments de batterie 12 et 12'. En même temps, l'appareil de moulage 26 est abaissé tout en empêchant les éjecteurs 89,90 de se déplacer pour libérer ou dégager les structures de borne 11 des moules 82,83.
La descente des moules 82,83 force simultanément les clapets 87 en position d'ouverture pour libérer les chanfreins des colonnettes, comme le montre la figure 17.
Les cylindres ou pistons 161 et 162 sont alors actionnés, comme le montre la figure 32, pour relever les butées 149 et 151 et permettre ainsi au piston de levage 140 de soulever la tête de levage 134 et les éléments de batterie 109 qu'elle porte d'environ 12 mm pour assurer un jeu entre les structures de borne moulées 11 et les extrémités supérieures des éjecteurs.
Les éléments de batterie dégagés sont ensuite déplacés vers la gauche comme le montre la figure 33, par une translation vers la gauche de la tête de levage 134 supportée sur les rails 30 tandis que, comme le montre la figure 34, la plaque support 128 est tournée par le dispositif de rotation 132 pour positionner les éléments de
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batterie avec les structures de borne surmoulées 11 vers le haut, dans le dispositif à mâchoire 110. Comme le montre également la figure 34, le mouvement vers la gauche de la tête de levage 134 se poursuit jusqu'à ce que les éléments de batterie 109 soient disposés au-dessus du convoyeur de transfert 29.
Les éléments de batterie 109 sont alors déposés sur le convoyeur 29 par un mouvement de descente de la tête de levage 134, par le fonctionnement du vérin 140, de sorte que le dispositif de serrage 110 est dégagé puis relevé à distance des éléments pour transférer ces derniers vers le convoyeur en vue d'un traitement ultérieur voulu.
La figure 36 est un diagramme de temps illustrant les relations mutuelles des diverses opérations décrites ci-dessus en regard des figures 25 à 35 dans le fonctionnement d'ensemble de l'appareil 10. Le fonctionnement peut être coordonné par le dispositif de commande 40 pour produire les séquences de temps voulues. En variante, le fonctionnement des éléments d'entraînement de l'appareil peut être commandé manuellement pour assurer la séquence des opérations décrites.
Comme le montrent les figures 37 et 38, une borne latérale 168 peut être formée sélectivement sur les nervures 16 par une configuration appropriée du moule.
Ainsi, la borne latérale comporte une partie de connexion 169 surmoulées sur la nervure et une partie de bornes latérales 170 à une extrémité de la partie de connexion.
Le clapet 97 n'est pas nécessaire pour la formation de la borne latérale car. la partie de bornes 170 se trouve à une extrémité de la barrette 18 et aucun dégagement n'est nécessaire.
L'appareil 10, tel que décrit ci-dessus est extrêmement simple et économique à fabriquer tout en assurant un fonctionnement coordonné amélioré de ses éléments pour produire une structure de borne 11 sur des nervures de connexion d'un élément de batterie, pour des structures
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d'éléments d'extrémité de cette batterie.
Les modes spécifiques de réalisation qui ont été décrits ne sont que des exemples et peuvent être modifiés sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention.
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DESCRIPTIVE MEMORY
FILED IN SUPPORT OF AN APPLICATION
OF
PATENT
FORMED BY
GNB BATTERIES INC. for Apparatus for producing a molded terminal structure of a storage battery.
Patent application in the United States of America No. 410.358 of August 23, 1982 in favor of D. ORLANDO, A. H. WOLF and
M. RECHKIN
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The present invention relates to the manufacture of storage batteries and relates more particularly to a method and an apparatus for overmolding a terminal structure on a plate connection strip on a storage battery element.
In the current embodiment of a battery, several plates of alternating polarity are arranged at a distance from each other. The alternating plates of one polarity are interconnected by a first conducting strip and the alternating plates of the opposite polarity are connected by a second conducting strip. The respective bars, positive and negative, can be arranged at the upper end of the set of plates or of the battery element, and are generally spaced and parallel to each other.
The elements intended to be used as end elements of a battery additionally require any means to connect a group of their plates to the external terminal connections of the battery. The invention relates to the production of a terminal structure on one of the connection bars of an element for the use of this connection with the external terminals of the battery. The plate connection bars are generally made by molding a material suitable for being molded, such as lead. Thus, the present method and the present apparatus for producing terminal structures make it possible to connect the terminal structures to the fusible material of the molded connection bars.
The invention therefore relates to a method and an apparatus for forming a terminal on an accumulator battery element.
The invention also relates to the production of a terminal of desired configuration, such as an upper terminal configuration or a lateral terminal configuration in association with a conductive metal strip electrically connecting the plates of the same polarity.
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in a battery cell.
In the illustrated embodiment, an upper terminal configuration is shown with a connection device provided on the connection strip of the element of the plates and the terminal structure which is electrically connected to it.
In the illustrated embodiment, the terminal structure is molded onto the connection device of the plate connection strip. However, it is obvious that a terminal of lateral configuration can also be molded onto the connection device and the invention therefore also relates to this lateral terminal as well as any other configuration of terminals.
By way of example, a mold has a cavity open upwards defining a terminal part and a connection part. Molten metal is poured into the mold cavity and the connection device, in the form of a boss of the plate connection strip, is introduced into the molten metal, which causes a surface fusion of the connection boss. After the molten part of the connection boss and the molten metal in the mold cavity have cooled, the connected terminal structure is separated or disengaged from the mold and the battery element on which the terminals are provided is transferred to a conveyor or similar for another use.
The battery element is arranged with the plate connection strip at the bottom during the execution of the terminal overmolding operation.
In the present embodiment, the connection device consists of an elongated rib or a boss which extends along the conductive strip and projects downward from this strip during the terminal forming operation.
The rib is first subjected to a brushing operation by moving it in the longitudinal direction against a rotating brush.
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A flux is applied to the brushed rib and the rib coated with flux is then lowered into the mass of molten metal previously introduced into the mold cavity. The surface portion of the projecting connection rib melts in the molten metal, and after cooling, a truly autogenous weld is formed between the molded terminal structure and the connection rib.
After the molten material has cooled to the solid state, the cooled material is separated or released from the mold, for example by means of a suitable ejector device. The molded structure released is then transferred at will from the mold. In the illustrated embodiment, the battery element with the overmolded terminal structure is reversed to bring the terminal up and the battery element is then placed on a suitable conveyor to deliver it to the desired location.
The battery element is transported to the various stations of the device by an arrival jaw conveyor and it is transported from the mold by a transfer jaw conveyor.
The jaw conveyors are arranged to moderately, but effectively clamp the battery cells together. At the end of the molding operation, the transfer jaw conveyor engages the element while the arrival jaw conveyor is released.
In the illustrated embodiment, the jaw conveyors include movable jaw plates on opposite sides of the battery cell, which are moved towards and away from the cell simultaneously to provide moderate engagement and slackening without sliding between the battery element and the jaw plates. As shown, the second plate connection strip is placed outside the mold during the overmolding of the terminal structure on the connection rib of the first
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connection strip. Provisions are made to eliminate play in the connection part of the terminal structure in order to maintain an appropriate spacing between the terminal structure and the second strip of the element.
The column-shaped part of the terminal structure extends upwards, approximately halfway between the two connection bars of the battery element, and the connection part of the terminal structure s presses against the connection strip of the plates adjacent to the connection rib to further improve the connection of the structure to the connection strip.
It is within the scope of the invention that the molding of the terminals on the two end elements at the terminals of the battery is done simultaneously by molding the terminal structures simultaneously in neighboring molds.
In the illustrated embodiment, the terminal structures are provided with a left shape and a right shape to suit terminal structures at opposite ends of the battery.
The transfer jaw conveyor rotates 1800 around a horizontal axis during the transfer operation so as to arrange the battery cells with the terminal structures at the top, thus allowing the cells to be placed on a conveyor belt. arrival at other operations.
In the illustrated embodiment, the mold includes a lower ejector defining the free end of the column portion of the terminal structure. At the end of the cooling, the mold is lowered around the ejector which prevents the terminal structure from going down and consequently frees or releases it from the walls of the cavity.
The transfer jaw conveyor then lifts the battery element with the terminal structure molded above, moving it away from the mold before its horizontal translation, from the mold to the conveyor of
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transfer.
In the illustrated embodiment, the mold is cooled after insertion of the ejection device into the upper surface of the molten metal therein in order to accelerate the hardening of the molten metal when molding the terminal structure. The connection device can have any desired configuration; but the configuration shown in this case has the shape of a projecting rib. In the illustrated embodiment, the cooling of the mold is carried out by the passage of a heat transfer fluid, for example cooling air in direct contact with the mold.
The clearance in the connection part of the terminal structure is ensured by the inherent design of a retractable valve located in the upper part of the molten metal in the mold cavity during the molding operation. After the metal has cooled and the mold has been lowered, the valve is retracted allowing the molded terminal structure to be released and removed from the mold footprint without disturbance due to the valve.
The molten metal comes from a tank supported movably near the mold.
The arrival of the molten metal in the mold is ensured for a predetermined period, with a predetermined flow rate to supply the desired quantity of molten metal in the cavity.
The molten metal is rapidly delivered by the reservoir, via a lower outlet controlled by a discharge valve, the reservoir being placed in the vicinity and above the cavity.
The molding of the overmolded terminal structure is carried out automatically by means of an associated control device, the terminal structures thus being able to be produced quickly and with precision as a phase of the whole manufacture of accumulator batteries comprising these structures.
The method and apparatus of the invention are extremely simple and economical, while providing the
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highly desirable features and operation described above.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge during the description which follows.
In the appended drawings given solely by way of nonlimiting example:
Figure 1 is a perspective view of a storage battery comprising a terminal structure manufactured by the method and apparatus according to the invention, a part of the battery being cut to show the arrangement of an element which s find there,
FIG. 2 is a perspective view showing the battery elements provided with a plate connection strip and with a connection rib intended for the assembly of the terminal structure,
FIG. 3 is a partial perspective view of the battery element of FIG. 1 with the terminal structure,
FIG. 4 is a partial vertical section showing the arrangement of the terminal structure in the battery of FIG. 1,
FIG. 5 is a schematic and partial plan view of the device for molding the battery terminal structure according to the invention,
FIG. 6 is a partial side view thereof,
FIG. 7 is a top view illustrating the apparatus in more detail,
FIG. 8 is a partial plan view of the mold of the associated apparatus,
FIG. 9 is a partial front view on a large scale of the sample conveyor,
Figure 10 is a plan view,
Figure 11 is a partial side view,
FIG. 12 is a partial side view of the mold structure,
Figure 13 is a partial side view
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after the mold has been lowered to release the molded bollard structure,
FIG. 14 is a partial elevation view showing the mold in more detail,
FIG. 15 is a plan view of a connection strip for the plates with the terminal structure molded in association with it,
FIG. 16 is a side view,
FIG. 17 is an end view illustrating the formation of two terminal structures side by side in the apparatus according to the invention,
FIG. 18 is a perspective view showing the arrangement of the two terminal structures molded simultaneously on the two associated elements of the battery, to then be used as end elements,
FIG. 19 is a plan view with cut parts of the removal conveyor,
Figure 20 is a side view with cut parts,
FIG. 21 is a partial end view thereof,
Figure 22 is a partial side view of the pick jaw conveyor and associated apparatus.
FIG. 23 is a partial end view thereof showing the jaw conveyor after the battery element has been removed from the mold cavity,
FIG. 24 is a partial end view illustrating the arrangement after reversing the removal jaw conveyor for reversing the removed battery element,
FIG. 25 is a schematic side view showing the connection brushing in solid lines and the application of the flux on the brushed rib, in dotted lines,
FIG. 26 is a schematic side view showing the arrangement of the battery element above the mold cavity,
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FIG. 27 is a schematic side view illustrating the phase of arrival of molten metal in the cavity immediately before the introduction of the connection rib,
FIG. 28 is a schematic side view illustrating the downward movement of the battery element to introduce the connection rib into the upper part of the molten metal in the cavity,
FIG. 29 is a schematic side view illustrating the cooling phase of the molten metal to form the terminal structure welded to the autogenous element on the connection rib,
FIG. 30 is a schematic side view illustrating the phase of engagement of the transfer jaw conveyor on the battery element,
FIG. 31 is a schematic side view illustrating the phase of disengagement and removal of the jaw conveyor for removing the battery element, with the latter held by the jaw conveyor for removal and supported on the ejector,
with the mold lowered relative to the terminal structure to release it,
FIG. 32 is a schematic side view, illustrating the phase of elevation of the battery element in order to release the terminal structure of the ejector which supports it,
FIG. 33 is a schematic side view illustrating the movement of the battery element moving away from the molding apparatus,
FIG. 34 is a schematic side view illustrating the phase of inversion of the battery element in order to arrange the terminal structure upwards,
FIG. 35 is a schematic side view illustrating the phase of positioning of the battery element on the transfer conveyor,
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FIG. 36 is a time diagram illustrating the relationship and the sequence of the various phases of the manufacturing process of the terminal structure,
FIG. 37 is a side view illustrating another embodiment of a terminal overmolding device in the form of a lateral terminal,
FIG. 38 is an end view of the terminal configuration of FIG. 37, and
Figures 39,39A are partial side views of the mold and valve structures.
An embodiment according to the invention of a method and an apparatus generally designated by 10 for producing a terminal structure generally designated by 11 in a battery element generally designated by 12 will now be described. As shown in FIG. 1, the battery 20 may comprise a connection column directed upwards on the end or connection element 12, to be electrically connected with the terminal 13 external to the battery. As shown more particularly in Figure 1, two of these terminals are provided at opposite ends of the battery to allow connections of opposite polarities.
The invention can also be applied to a method and apparatus for producing terminal structures (as shown in Figs. 37 and 38) which are suitable for batteries connected to the side walls, as well as batteries at upper bound as shown in figure 1.
Figure 1 also shows that the battery element 12 consists of several plates 14 and 15 of opposite polarities arranged in an alternating sequence and separated by a meander divider or a separating sheet 16. As shown in more detail in Figure 2 , a group of plates comprises a first strip of connections for the plates 17 which electrically interconnect the plates 15 and a second connection strip 18 electrically connects the plates 14. The strip 17 has several tabs 19 for connection
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between the elements intended to connect the battery element 12 to the immediately neighboring element (not shown) in the battery 20.
The invention relates to the production of the terminal structure 11 on the terminal strip 18 of the battery cells 12 at the opposite ends of the battery 20.
As shown in FIG. 2, the connection bar of the plates 18 comprises a connection device in the form of a projecting part 21. In the present embodiment, the connection device consists of a rib in the longitudinal direction of the bar 18, about half of its length.
As shown in FIG. 3, the terminal structure 11 is assembled on the bar 18 by means of the connection rib 21. The terminal structure 11 is formed as an overmolding on the rib, as will appear in more detail below. .
The bars 17 and 18 are formed in the battery cells by a bar molding apparatus generally designated by 22 as shown in FIG. 6.
The device 22 is not part of the invention, it being understood that it forms the bars as shown in FIG. 2 and in the manner described above.
As shown generally in FIG. 5, the apparatus 10 comprises a sampling apparatus generally designated by 23 which takes two end elements 12 and 12 ′, which are identical, except for the opposite arrangement of the bars 17 and 18. As shown in FIG. 5, the two end elements are processed simultaneously in the apparatus 10 to form two end elements with the terminal structures 11 formed on the bars 18.
As shown in the figure, the apparatus 10 comprises, in addition to the sampling apparatus 23, a brushing apparatus 24, a flux application apparatus 25, a molding apparatus 26, an apparatus 27 for supplying
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molten metal and a removal device 28 for transferring the finished battery cells to a transfer conveyor 29.
The apparatus 10 is shown in more detail in elevation in FIG. 6 and in plan view in FIG. 7. As these figures show, the apparatus 10 consists of two individual apparatuses placed side by side for performing the simultaneous molding of the terminal structures 11 on the battery cells 12 and 12 'spaced laterally. As shown in FIG. 6, the sampling device 23 and the removal device 28 are supported by two common rails 30 passing above the brushing device 24, the fondant application device 25 , of the mold 26 and of the reservoir 27. As further shown in FIG. 7, the molten metal reservoir 27 can be positioned selectively in the transverse direction on sliding rails 31.
As shown in FIG. 6, the sliding rails are arranged below the level of the mold 26 so that, when the tank structure 27 is in a retracted position, the removal device 28 has free access to the mold 26 for remove the battery cells with their terminal structures
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11.
The selective arrangement of the apparatus 27 for supplying molten metal in the laterally retracted position shown in FIG. 7, and its operating position in alignment with the molds 82 and 83, as shown in FIG. 8, is ensured by a suitable control device for the jack 38, such as the control device 40.
As shown in particular in Figure 8, the molten metal tank 27 comprises a housing 32 with two supply lines 33 and 34 which extend outwards from a lower opening and which are selectively controlled by valves with plunger 35 and 36 respectively. The valves are supported on a pivot arm structure 37 actuated by an action device
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39 to the control of the overall control device 40 of the device to ensure the controlled quantity of molten metal in the mold 26, at the correct time of operation of the device. The control device 40 is also connected with one of the other elements of the device to ensure coordinated control.
As shown in the figures, the apparatus 10 can be mounted on a base 41.
Figure 7 shows that the cylinder 38 is mounted on a support plate 163. The rails 31 are mounted on the support plate which further supports a platform 164, in turn supporting the tank housing 132 of the supply device 27 made of molten metal. FIG. 8 also shows that an actuator 39 is mounted on the support plate 164.
FIG. 6 shows in particular that the actuator 39 comprises an electromagnet 165 and a connecting rod assembly 166 coupled with the rods 167 of the valves associated with the valves 35 and 36 (FIG. 8) to ensure the vertical alternative positioning of the valves in function of the excitation of the electromagnet 165.
The sampling device 23 is shown in more detail in FIGS. 9, 10 and 11. As shown in FIG. 9, a jaw conveyor, generally designated by 42, is suspended from a plate 43 provided with sliding blocks 44 being able to slide in the longitudinal direction on the rails 30 supported by upper supports 45. The movement of the support plate 43 in the longitudinal direction of the sliding rails is done by a positioning cylinder 46 without piston rod fixed on an upper support 47 .
Devices of this kind are well known and comprise in summary a cylinder 48 with a longitudinal slot in which extends outward an ear 49 carried by the piston of the device. As shown in Figure 9, the ear engages a vertical coupling 50 on an extension 51 of the support plate 43, so that the plate
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moves in the longitudinal direction on the sliding rails 30 as a function of the positioning of the piston ear 49 of the positioning device 46, and thus positions the piston rod X2 on the cylinder X1 as shown in FIG. 6.
As also shown in FIG. 9, the jaw conveyor 42 includes a vertical disassembly plate 52 mounted on the front end of the support 43 by bolts 53. Two opposite side plates 54 and 55 are mounted on the edges of the vertical plate 52 of the bolts 56. The lateral plates support, at their lower end, two cylinders or pistons 57 and 58, the plungers 59 of which support at their free end two jaw plates 60 and 61. The plungers 59 are normally returned towards the interior to bring the jaw plates 60 and 61 in abutment on the interior surface of the support plates 54 and 55.
However, when the cylinders or pistons are controlled, the jaw plates are moved inward, as shown by the dotted lines in FIG. 9, in order to engage the outer surface of the battery element in the overmolding apparatus 22 on bars.
The inner surface of the battery element is engaged by two jaw plates 62 and 63 which are movable between a retracted position shown in solid lines in FIG. 9 and an outward clamping position represented in dotted lines by a cam that 'A shaft 66 rotates in a housing 65. The shaft is rotated by a cylinder or piston 67 and a linkage 68. The shaft rotation mechanism is supported by a support plate 69, itself supported by the plate 43 by means of two columns which pass through openings 71 in plate 43.
In turn, the plate 43 is moved vertically by a piston device 72 mounted on the plate 43 and whose piston rod 73 is fixed to the plate 43 by a bolt 74.
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The downward movement of the plate 69 relative to the plate 43 is limited by the support of the cylinder 72 on an adjustable stop 75.
As shown particularly in FIG. 117, two cam devices 64 are provided in the pick jaw conveyor. The cam devices are coupled by a coupling chain 76 driven by a toothed wheel 77 at the lower end of the shaft 66 in order to produce a simultaneous rotation of the cam devices under the effect of the rotation of the shaft 66 by the electromagnet 67.
Thus, when the picking jaw conveyor is brought, in separated conditions, to two end elements in the apparatus 22 as shown in FIG. 5, the jaw plates 60 and 61 are pushed inwards against the surfaces outer of the two elements and the inner jaw plates 62 and 63 are pushed outward simultaneously against the inner surfaces of the elements so as to moderately but effectively clamp the battery elements together to pick them up and bring them successively to the other positions of the device 10.
The mounting of the plate 69 on the plate 43 ensures the vertical movement of the shaft rotation device with the shaft 66 and the jaw conveyor 42.
The removed elements 12 and 12 'are placed along the rails 30, from the guide rails 78 of the device 22 for overmolding on bars, as shown in FIG. 6. The ribs 21 and the lower surfaces of the bars 18 are brought in contact with rotating brushes 79 of the brushing device 24 to clean the surfaces and improve fusion welding in the mold 26. As shown in FIG. 6, the apparatus 24 can be provided with a suction pipe 80 in order to '' remove particles of material brushed by brushes
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79.
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From the brushing device 24, the elements 12 and 12 'are brought to the apparatus 25 for applying the fondant, in which the ribs are brought into contact with an application sponge 21 which applies the fondant under the effect of contact of the ribs with the sponge 81, and the conveyor 42 moves to the left as shown in FIG. 6 in the station of the flux application device.
The molding apparatus 26 is shown in more detail in Figures 12 to 14 and 39. As shown in Figure 12, the molding apparatus 26 has two molds 82 and 83 for simultaneously molding the terminal structures 11 for both end elements 12 and 12 '. FIG. 14 shows that the molds are supported on a support plate 84 fixed to a lower support plate 85 by several bolts 86. The molds are moved vertically on the support plates by a jack device 87.
The support plate 85 is guided by a vertical guide 88 mounted on this plate. Two ejectors 89 and 90 are mounted on the base to penetrate vertically and in an adjustable manner into an associated lower tubular part 91 of the molds 82 and 83. The free upper end 92 of an ejector has a rounded housing 92 To finish the end free rounded 106 of a terminal structure
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11.
As shown in FIGS. 12 and 14, each of the molds has an indentation 94 open upwards delimiting a part of connections 95 and a part of terminals 96 open downwards in the tubular part 91 which receives the upper end of the ejectors 89 and 90, as mentioned above.
FIG. 39 shows that a valve 97 is removably positioned in the mold cavity 94 by an axis 98 and a counterweight 99 coupled to the valve serves to selectively retract the valve to allow the removal of the molded terminal structure: after the end of the molding operation.
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Cooling air is supplied to the mold by an inlet pipe 101 opening into air ducts 102 from the plate 84 below the mold as shown in FIG. 14. The mold should remain practically at a constant temperature during operation of the device. Cooling air is supplied to remove excess heat transferred from the molten metal fed to the mold. A suitable heater, such as electric heater cartridges 103, is associated with each of the molds to maintain the operating temperature, as between molding operations in the well known manner.
When the terminal structures 11 are formed in the molds, the latter are lowered as shown in FIG. 13 while the ejectors 89 and 90 are kept fixed on the base 41 in order to separate or release the completed terminal structures from the mold. The lowering of the mold is done by removing the actuator devices 87 as shown in FIG. 13, bringing the support plate 85 down towards the base 41. As indicated above, the guide 88 also serves to guide the downward movement of the plate 85 by the jack 87 until the terminal structure 11 is released from the mold as shown in FIG. 13.
Figures 15 to 18 show in more detail the molded terminal structures. As shown in these figures, a terminal structure 11 comprises a connection part 104 welded to the autogenous on the connection rib 21 and a column part 105 projecting from the connection part 104. As has been described above above, the upper end of the ejectors has a rounded housing in order to define the rounded free end 6 of the part of balusters 105 as shown in FIG. 16.
The valve 97 defines a clearance 107 in the connection portion 104 of the terminal structure, as shown in FIG. 17. This clearance ensures the desired clearance
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between the terminal structure and the bar 17 adjacent to the end element.
FIG. 16 shows that the height of the connection part 104 increases from its opposite ends up to the part of balusters 105. FIG. 18 shows that the upper end of the part of balusters 105 is connected on the side of the connection part 104 by a part of connections 108 to ensure a rigid and positive assembly of the cantilevered column on the bar 18. FIGS. 17 and 18 show that the two terminal structures produced simultaneously in the molds 82 and 83 are symmetrical to one another so as to be arranged correctly for use as terminals generally situated at opposite ends of the battery 20, as described above.
Referring now more particularly to FIGS. 19 to 24, it appears that the removal device 28 is arranged to take the battery element from the mold and transfer it to the conveyor 29. The battery element with its terminal structure 11 integrally molded, generally designated by 109 as shown in FIG. 3 is engaged by a removal head part generally designated by 110, of the apparatus 28. As shown in FIG. 19, the removal head has two jaws designated by 111 and 112 to engage the two sub-assemblies 109 formed simultaneously, side by side, in the molds 82 and 83. The jaws 111 and 112 are engaged with elements 109 while they are supported on the ejectors during movement lowering the molding apparatus.
As shown, the jaw 111 has a first jaw plate 113 and a second jaw plate. 114. The jaw 112 has a first jaw plate 115 and a second jaw plate 116. The jaw plate 113 is moved inward by cylinders or pistons 117, from the retracted position shown in solid lines in FIG. 19 to the clamping position shown in dotted lines.
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The cylinder or piston is returned by springs to the retracted position.
The jaw plate 115 is moved inward from the retracted position shown in solid lines in Figure 19 to the clamping position shown in dotted lines by cylinders or pistons 118 returned by springs. The jaw plates 114 and 116 are moved outward from a retracted position shown in solid lines in Figure 19 to a clamping position shown in dotted lines, by actuators recalled by springs, generally designated by 119 As shown in FIG. 20, the actuators 119 include cylinders or pistons 120 each provided with an elongated rod 121 resiliently biased by a spring device 122 suitable for pushing the rod to the left as shown in FIG. 20.
Two pins 123 and 124 forming a cam are fixed to move with the rod 121 so as to be pushed to the right as shown in FIG. 19 when the cylinder or piston 120 is actuated.
Figure 19 shows that the pins are received in triangular housings 125 and 126 formed in the jaw plates 116 and 114 and that under the effect of a movement to the right of the pins, the jaw plates 116 and 114 are separated from the retracted position to the dotted clamping position. As shown, the clamping movement is relatively reduced while still being effective in ensuring a clearance between the jaw plates and the lateral face of the battery element at the spacing of the jaws.
The jaw 113 and the cylinder or piston 117 are mounted on a support plate 127 in turn mounted on a support plate 128. The jaw 115 and the cylinder or piston 118 are mounted on a support plate 129 similarly mounted on the support plate jaw 128 by screws 130.
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The support plate can rotate about a horizontal axis 131 under the effect of a rotation device 132 mounted on an associated support plate 133 of a lifting head 134. The lifting head further comprises a stop support 135 cantilever provided with an adjustable stop 136 at its free end.
FIG. 24 shows that the lifting head further comprises a second arm 137 with an adjustable stop 138.
The support plate has an end portion 139 which can selectively engage the stops 136 and 138 to define limits of the rotational movement of the support plate 128. FIGS. 22 and 24 show that the support plate 128 is rotated 1800 from its initial position in which the lifting head can pick up the battery cells 109, to an inverted position in which the terminal structures of the battery cells 109 extend upwards, as shown schematically in FIGS. 33 and 34 .
Thus, and as shown in FIG. 23, the part 139 of the support plate is brought from the engagement with the stop 136 to the engagement with the stop 138 in the element reversal arrangement, and it is then brought back to the position for taking elements in which the support part 139 is brought back into engagement on the stop 136 as shown in FIG. 24.
Figures 22 and 24 also show that the lifting head 134 can be positioned vertically by a jack 140, one end of which is fixed to a support plate 141 and whose piston rod 142 is coupled with an upper plate 143 of the lifting head 134.
In turn, the support plate 141 is mounted on a plate 144 supported on the sliding rails 30 by sliding blocks 145 allowing horizontal movement along these rails. This horizontal movement is controlled by a positioning device 146 without a piston rod similar to the device 46 and comprising an ear 147 which can be positioned horizontally
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engaged with a vertical coupling 148 on the support plate 144.
The upward movement of the head 134 relative to the support plate 144 is limited by the support of a first pair of associated stops 149 and 150 and a second pair of associated stops 151 and 152 mounted respectively on the support plate 144 and the head 134 as shown in FIG. 24. The lowering movement of the lifting head is controlled by two stops 153 and 154 on two vertical guides 155 and 156 sliding in the support plate 144 and the lower ends of which are fixed to the plate 143 of the lifting head. The guides may include a second group of stops 157 and 158 which can engage the stops 159 and 160 on the support plate 144.
It is desirable to lift the jaws 110 of the removal head of a short length, for example 12 mm, to separate the terminal structures 11 from the upper end of the ejectors. To carry out this small initial movement of ascent, the stops 149 and 151 are raised by about 12 mm by the cylinders or pistons 161 and 162 mounted on the support plate 144 as shown in FIG. 22. This displacement upwards of the stops 149 and 151 allows greater retraction upwards of the jack 140 until the stops 157 and 158 engage the stops 159 and 160 on the support plate.
After the ends of the ejectors have been released, the battery cells 109 can be moved horizontally by a movement to the left of the removal device 28 on the rails 30 to bring the battery cells above the conveyor 29. As this has been explained above, the battery element is rotated during the transfer so as to arrange the terminal structure 11 upwards. The sampling head is then lowered by appropriate operation of the jack 140 to place the element of battery thus returned to the conveyor
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29, for another provision.
As noted above, each of the jaw plates 113, 114, 115, 116 can move away from the battery cell to allow easier transfer to the conveyor without friction damage to the sides of the cell , for example by sliding the element against the plates.
The operating assembly of the apparatus 10 is illustrated diagrammatically by FIGS. 25 to 35. Thus, as shown in FIG. 25, the battery cells are initially removed by the removal jaw conveyor 42 and brought to the brushing apparatus 24 in which the connection devices or ribs 21 are brushed by the rotating brushes 79 to remove contaminating foreign matter from their surface.
The movement of the transporter 42 continues to the left, seen in FIG. 25, to then bring the battery element to the apparatus 25 for applying fondant in which the rib 21 directed downwards is engaged by the sponge 81 of the fondant applicator, to apply a bonding fondant to it.
As shown in Figure 26, the conveyor 42 is then moved to the left in order to bring the battery cells above the molding apparatus 26. At this time, the molten metal from the tank 27 is retained in the tank by valves 35 and 36 closed.
According to FIG. 27, the valves 35 and 36 are then actuated to deliver molten metal from the tank for a predetermined period through the lines 33 and 34 in the molds 82, 83.
According to FIG. 28, the valves are now brought back to rest to interrupt the supply of the controlled quantity of metal into the mold and the conveyor 42 is lowered to lower the battery element and thus bring the rib 21 into the upper part of the metal melted in the mold.
According to FIG. 29, the apparatus is maintained in this arrangement for a time sufficient to allow the cooling and solidification of the molten metal in
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the molds to form the terminal structures 11 on the ribs.
According to FIG. 30, the removal device 28 is moved to the right in order to engage the jaws 110 with the battery elements 109 on which the terminal structures 11 are molded.
The sampling device 23 is then loosened from the battery cells 109 and moved up and to the right in the holding position defined by the cylinder XI and the piston rod X2 in extension as shown in FIG. 6. The device of sampling remains in this holding position until the device 22 shown in Figure 5, brings two battery cells 12 and 12 'in position aligned with the sampling device.
Then, the piston rod X2 retracts allowing the sampling device to move to the right outside the holding position to sample a next pair of battery cells 12 and 12 '. At the same time, the molding apparatus 26 is lowered while preventing the ejectors 89,90 from moving to release or disengage the terminal structures 11 from the molds 82,83.
The descent of the molds 82, 83 simultaneously forces the valves 87 to the open position to release the chamfers of the columns, as shown in FIG. 17.
The cylinders or pistons 161 and 162 are then actuated, as shown in FIG. 32, to raise the stops 149 and 151 and thus allow the lifting piston 140 to lift the lifting head 134 and the battery cells 109 which it carries approximately 12 mm to provide clearance between the molded terminal structures 11 and the upper ends of the ejectors.
The released battery cells are then moved to the left as shown in Figure 33, by a translation to the left of the lifting head 134 supported on the rails 30 while, as shown in Figure 34, the support plate 128 is rotated by the rotation device 132 to position the elements of
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battery with the overmolded terminal structures 11 upwards, in the jaw device 110. As also shown in FIG. 34, the movement to the left of the lifting head 134 continues until the battery cells 109 are arranged above the transfer conveyor 29.
The battery cells 109 are then deposited on the conveyor 29 by a downward movement of the lifting head 134, by the operation of the jack 140, so that the clamping device 110 is released and then lifted away from the cells to transfer these to the conveyor for further processing.
FIG. 36 is a time diagram illustrating the mutual relationships of the various operations described above with reference to FIGS. 25 to 35 in the overall operation of the apparatus 10. The operation can be coordinated by the control device 40 for produce the desired time sequences. As a variant, the operation of the drive elements of the device can be controlled manually to ensure the sequence of the operations described.
As shown in Figures 37 and 38, a side terminal 168 can be selectively formed on the ribs 16 by an appropriate configuration of the mold.
Thus, the lateral terminal comprises a connection part 169 overmolded on the rib and a part of lateral terminals 170 at one end of the connection part.
The valve 97 is not necessary for the formation of the lateral terminal char. the terminal part 170 is at one end of the bar 18 and no clearance is necessary.
The apparatus 10, as described above, is extremely simple and economical to manufacture while ensuring improved coordinated operation of its elements to produce a terminal structure 11 on connection ribs of a battery cell, for structures
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end elements of this battery.
The specific embodiments which have been described are only examples and can be modified without departing from the scope or the spirit of the invention.