CN101697374A - 一种包封器 - Google Patents

Abstract

一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器(10)，包括一个砧座(29)和一个可旋转的裁切-折皱辊(28)，其中裁切-折皱辊(28)具有一把切刀(35)和一个大体径向对置的折皱叶片(36)，用于与砧座(29)相互作用来对穿过该包封器(10)的材料进行裁切-折皱处理，其中，这种包封器(10)还包括一个用于在旋转循环过程中改变辊(28)的转速的控制器(57)，以便定位所述折皱，来环绕穿过该包封器(10)的极板形成一个对称封套。

Description

一种包封器

本申请是基于名称为“一种包封器”、申请日为2006年5月11日的第200610081771.3号申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，和用于成形蓄电池极板组的设备。

背景技术

在铅酸蓄电池和类似电池的制造商中间，公知的是必须组装出蓄电池极板组，用于插入蓄电池箱的隔室中。尽管有时需要将相邻的极板包封起来或者可以在极板组中存在未经包封的极板对，但通常是将交替排布的极板包封在多孔的隔离材料中。因此，提出了用于组装出合适极板组的设备，并且一般来说存在一个上游极板供料器，由其将极板供送至一个位于包封器上游的中央输送器上，其中所述包封器对来到这部分输送器上的极板进行包封。在包封器的下游设置有一个或者多个其它极板供料器，从而使得所需的已包封和未经包封极板串下行至所述输送器。方便地，这些极板供料器可以被时间控制，以便形成比如由正极板和负极板构成的微小堆栈(mini stacks)。在主输送器的端部处，极板进入一个袋式输送器内，该袋式输送器被时间控制来在相应的袋内接收所需的极板组。

新的装置，比如在欧洲专利申请05250059.2中描述的那些装置，已经能够使得所述极板组成形设备以相当高的速度和较少的人工进行工作。但是，在某种意义上，这些新的装置在输出包封器的精确度方面存在突出问题，并且在当必须对不同的极板尺寸和/或不同包封材料进行处理时转换这种极板组成形设备所需的停机时间和人工方面存在突出问题。目前，这些工作必须每次由高度熟练的装配工人来完成。

发明概述

从一个方面，本发明提供了一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，包括一个砧座和一个可旋转的裁切-折皱辊，其中裁切-折皱辊具有一把切刀和一个大体径向对置的折皱叶片，用于与所述砧座相互作用来对穿过该包封器的材料进行裁切-折皱处理，其特征在于，这种包封器还包括一个用于在旋转循环过程中改变所述辊的转速的控制器，以便定位所述折皱，来环绕穿过该包封器的极板形成一个对称封套。

特别优选的是，所述裁切-折皱辊由一个伺服马达驱动，在这种情况下，所述控制器可以包括一个用于调节所述转速的输入装置，来修正“顶部长”状况和/或“顶部短”状况。

在本说明书中，“顶部长”状况是这样一种状况，即当从上方进行观看时，覆盖已包封极板的上表面的包封材料延伸超出该极板主体的顶边缘，并且至少部分地覆盖住极板端部。相反，“顶部短”状况是这样一种状况，当从上方进行观看时，已包封极板上的材料会在该极板主体上遗留下某些显露部分。对于所述材料来说，所需的状况是环绕所述极板对称设置，并且在各个侧面上与所述极板主体的上边缘对齐。

所述设备可以包括一个识别装置，用于确定是否存在“顶部长”或者“顶部短”状况，并且用于向所述控制器发送相应的控制信号。在这种情况下，将能够使得所述设备在正常运转的同时基本上做到实时调节，但是更为正常的操作将针对即将穿过包封器的少量测试极板进行，并且随后由操作人员或者识别装置进行检验。根据所探测到的状况，将如前所述那样对转速得以调节。

特别优选的是，所述控制器包括一个存储器，用于记忆针对特定极板/材料组合的速度变化图，因为在这种情况下，当操作人员希望利用所述极板/材料组合在未来某一时间使得机器运行时，机器可以自动地重置所存储的参数。

从另外一个方面，本发明提供了一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，包括一对用于将材料供入该包封器中的包封工位的供料辊，供料辊中之一由马达驱动，其特征在于，所述马达是一个伺服马达，并且这种包封器还包括一个用于控制所述供料辊的转速的控制器，以便调整利用所述包封工位形成封套的材料的长度。

所述控制器可以具有一个存储器，用于记忆针对任何极板/材料组合的转速。如前所述，这样将能够利用重置功能。

从再一个方面，本发明提供了一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，包括一个砧座和一个与砧座协同工作的裁切-折皱辊，其特征在于，所述砧座被可位移地安装起来，以便容许对所述砧座与裁切-折皱辊之间的间隙进行调节，来改变形成于穿过所述间隙的材料上的折皱的深度。

本发明的这个方面牵涉到一个与折皱深度相关的问题。如果折皱深度过深，那么材料将被切穿；如果折皱深度过浅，将无法形成合适并且精确的折皱。已经尝试通过弹簧加载所述叶片来克服该问题，但是并不成功。因此，目前熟练的操作人员必须利用试验和误差来对折皱叶片的位置进行调节。这样做非常困难，因为折皱叶片必须保持与所述辊的表面平行，否则折皱深度将无法横跨封套保持一致。本申请人对砧座与折皱辊之间的间隙进行调节的解决途径，明显不同于现有的解决途径。

优选的是，所述砧座被环绕一根轴线可枢转地安装在一个偏离所述间隙的位置处。在这种情况下，本发明可以包括一个相对于所述轴线位于所述间隙的另外一侧的可旋转偏心轮，以便通过环绕所述轴线发生旋转来移动所述砧座。这样就意味着，对所述砧座进行调节是可控和可重复的。优选的是，设置弹簧装置来将所述砧座压靠在偏心器上，并且方便地，所述偏心器在一个伺服马达作用下发生旋转。

本发明还可以包括一个用于调节砧座位置并且由此调节间隙宽度的控制器，以便获得所需的折皱深度。控制器可以包括一个存储器，用于记忆适用于任何特定材料或者材料/极板组合的砧座位置。

从又一个方面，本发明提供了一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，包括一对供料辊、一个裁切-折皱工位以及一个封套成形工位，其特征在于，这种包封器还包括一个张紧辊，用于在进行裁切之前张紧所述材料并且位于所述裁切-折皱辊的下游，但是位于所述封套成形工位的上游。

所述张紧辊可以由一个伺服马达驱动，并且所述伺服马达可以由一个控制器进行控制，所述控制器具有一个存储器，用于记忆针对特定材料的合适张力设定。但是，优选的是，所述张紧辊由一个用于供料辊的马达驱动，但是利用了齿轮组进行了略微增速。

本发明还包括一种用于形成材料封套的包封器，包括本发明前述方面之一或者多个中的特征组合。

从另外一个方面，本发明提供了用于成形蓄电池极板组的设备，包括一个用于供给间隔开的极板的第一极板供给器，一个用于将从第一供给器供来的极板包封在材料中的包封器，一个用于供给未经包封极板以便形成已包封极板与未经包封极板堆栈的第二极板供给器，一个用于将所述堆栈输送至出口的输送器，以及一个用于从所述出口接收多个堆栈来形成极板组的袋式输送器，其特征在于，至少前述构件中的多个具有至少一个由相应伺服马达控制的可调节功能部件，来适应不同的极板/包封材料组合，和一个用于调节所述伺服马达的控制器。

所述控制器可以包括一个存储器，用于记忆针对用在所述设备中的各种极板/封套组合的控制器设定，以便容许所述设备自动地重置。这种设备可以包括一个如前所述的包封器。

除了前面提到的包封器中的可调节功能部件之外，这种设备还可以包括位于一个或者多个输送器上的极板导向件，可以对它们进行调节来适应具有不同尺寸的极板；位于袋式输送器上的可调节袋，以便适应不同尺寸的极板组和/或一个阻断装置，用于在一个或者多个极板堆栈被供入所述袋式输送器之前临时阻留它们。任何这种设置均可以存储起来并且进行重置。

将会明白的是，在所述包封器内部进行可控调节以及所述用于成形蓄电池极板组的设备中的其它部件，使得无论在什么时候，只要代制造的极板组的性状发生了改变，所述设备均能够快速并且精确地重置。因此，节省了停机时间和昂贵的熟练工人。尤其是，对包封器的这种改进有助于确保非常精确地工作，即使在高速情况下。

尽管已经在前面描述了本发明，但是需要明白的是，其包括在前面或者在下文中所述及特征的任何独创性组合。

附图简述

本发明可以以多种方式实施，下面将参照附图作为示例对特定实施例进行描述，其中：

图1是用于成形蓄电池极板组的设备的平面视图；

图2是图1中所示设备的侧视图；

图3是一个贯穿用在图1和2所示设备中的包封器的竖直剖面；

图4a至4g均为侧向示意图，示出了图3中所示包封器的工作过程，但是从另外一侧进行观看；

图5a和5b示出了图3所示包封器中的砧座与裁切-折皱辊之间的相对调节；

图6a和6b示出了利用伺服马达来实现所述调节；

图7是当从与图3相对的一侧进行观看时图3所示包封器的侧视图；而

图8是用于所述设备的控制系统的示意图，但是示出了单条生产线。

优选实施例

在图1中，用于成形极板组的设备总体上被标记为10，并且包括上游极板供给器11、11′，包封器12、12′，第一下游极板供给器13、13′，以及一个辅助的极板供给器14。极板供给器11、11′和13、13′将极板传送到相应的主输送器15、15′上。偶尔使用的辅助极板供给器14可以将极板供送至两个输送器15、15′上。供送至主输送器15、15′上的极板在12、12′处由从卷盘21上开卷下来的材料包封起来。对于许多电池来说，需要交替排布的已包封和未经包封极板，并且因此供给器13、13′将一个未经包封的极板插入各个已包封的极板之间，或者更为方便地，置于一个已包封的极板上来形成一个微小堆栈。供给器14可以被用来引导极板，从而使得这些极板将位于堆栈上的未经包封极板的顶部上，或者高效地位于已包封极板的下方。如果需要一对相互邻接的已包封极板，那么供给器13将暂停。输送器15、15′对堆栈16、16′进行供送，堆栈16、16′由此将进入缓冲器17内。设备18交替地拾起由堆栈16、16′形成的极板组，并且以这种方式将这些极板组供送至包套带供料器19(the cast-on strap feed)，在这里所述极板组将向前移动至一个包套带机器(未示出)。

正如可以在图2中清楚看到的那样，供给器11、11′和13、13′具有一个中央输送器22，利用相应的机头25从该中央输送器22上拾起极板，机头25随后横向平移，来将极板置于一个输送器24′上，同时随着机头25沿着其它方向平移，其它极板被拾起以便稍后置于输送器24′上。将会看到的是，各个输送器24、24′均具有导向件26。正如下面解释的那样，这些导向件是能够调节的。类似的导向件还存在于设备10中的其它部位。图3示出了一个包封器12、12′，并且主要由下述构件构成：与裁切-折皱辊28和砧座29协同工作的供料辊27；受驱控制辊30和协同工作的惰辊31；一对封接轮32，它们包括齿部，用于以一种本技术领域公知的方式压接封套的边缘；以及一个往复遮挡板，用于将脱离输送器15的极板朝向封接辊32供送。还示出了从卷盘21穿过包封器12、12′的材料34的通道。

所述包封器的工作过程在图4a至4g中逐步示出。概括地说，包封器12以一种常规方式进行工作，利用供给辊27将材料34供入裁切-折皱辊28与砧座29之间的狭缝内，裁切-折皱辊28具有一把切刀35和一个折皱叶片36，它们在径向对置的位置处设置于辊27内。此位置在图4a中示出。在裁切-折皱辊28进行旋转时，随着所述材料穿过辊28与砧座29之间的狭缝，折皱叶片36通过与砧座29的相互作用在该材料上形成折皱。此位置在图4b中示出。

折皱材料继续向下穿过导向件39、40，其中导向件39和40限定出一个水平狭槽41(参见图4c)。此时，切刀35依靠砧座29对所述材料进行裁切，并且裁切下来的材料继续向下穿过狭槽41，直至折皱42与狭槽41对齐。在此过程中，遮挡板33开始朝向狭槽41前移，并且随着折皱42变得与狭槽41对齐，遮挡板33的前边缘43与折皱42配合，以便开始将折皱42推入狭槽41内。与此同时，一块极板44由输送器15传送至所述遮挡板上(参见图4d)。正如在图4e中示出的那样，遮挡板33将极板44和裁切下来的材料45运送穿过狭槽41，促使材料45环绕极板44进行折叠，并且将所述材料和极板传送入两个封接辊48之间的狭缝47内，由两个封接辊48从目前正在回缩的遮挡板33上取下极板44和材料45(参见图4f)，以便如图4g中所示那样，传送出完全包封起来的极板44a。裁切下来的材料45的边缘利用带有齿的轮子以一种本技术领域普通技术人员公知的方式压接在一起。

正如前面描述的那样，所述包封器中的元件全部是常规元件，但是本发明中的包封器与现有技术相比具有许多明显不同。这些不同将如下所述进行讨论：

折皱位置调节

正如前面提及的那样，在构造折皱叶片36的精确周向位置以便确保在裁切下来的材料45上合适位置处产生折皱42的方面，利用常规机器存在巨大困难。这是因为，尽管穿过辊28与砧座29之间的那部分材料45在前裁切边缘(the leading cut)和与折皱叶片36配合的位置之间不受拖拽，但是折皱叶片36会持续短暂时间拖拽材料45，导致所述材料的后半部分穿过所述狭缝消耗的时间存在差异。包封材料34的厚度、轮廓以及化学组成方面的差异，也会导致折皱42过早或者过晚形成，产生前述的“顶部短”和“顶部长”状态。本申请人已经认识到，通过在循环过程中保持所述折皱叶片处于原位并且改变裁切-折皱辊28的转速，可以令人惊奇地完全省除目前所采用的利用垫片来改变折皱叶片位置的非常困难工艺。如果在利用切刀35裁切一部分材料45的前边缘的时间与折皱叶片36到达砧座29的时间之间所述辊的转速下降，那么位于下侧的那部分材料45将变长，修正“顶部长”的状态。相反，如果这个时间段缩短，那么将能够修正“顶部短”状况。

这种驱动方案可以以多种方式实现，但是特别方便的是利用伺服马达，伺服马达可以由计算机进行控制。以这种方式，操作人员可以通过调节计算机控制，这一点将在后面更为详细地描述，来获得经过对称包封的极板。在此过程中，操作人员记录下所处理的极板尺寸和材料，并且利用计算机控制器记忆这种设定，来容许只要操作人员希望再次在所述设备中运行这些组合时，就能够自动地重置。

封套长度调节

对于不同尺寸的极板，可能需要不同长度的封套，并且本申请人已经认识到，通过精密地控制供料辊27的转速，在切刀35的旋转周期内穿过裁切-折皱辊28与砧座29之间的材料长度将取决于材料的供给速度。因此，通过利用伺服马达驱动供料辊27，可以精密地控制所述速度，并且合适的设定可以被再次存储起来以便以后自动重置。由于某些包封材料会在拉力作用下产生伸展，所以也有可能希望在单循环或者多循环过程中辊27a具有非恒定的转速，用以修正这种伸展。

折皱深度调节

在图5至7中清楚地示出了能够对折皱深度进行调节，其中图5至7是从与图3和4中所示附图相反的那一侧观看包封器12。图7示出了完整的工作布局，但是这种排布可以在图5和6中非常简单地看到。这些附图显示，砧座29被安装在一块承载板49上，承载板49本身在50处被枢转式安装起来。该承载板环绕枢轴50的摆动可以改变存在于砧座29与裁切-折皱辊28之间的间隙或者狭缝51。间隙51的宽度确定了针对折皱叶片36的固定位置在材料上形成的折皱深度。

在间隙51的相反侧，从枢轴50开始，承载板49具有一个凸轮随动板52，该凸轮随动板52被设置成与一个可旋转偏心轮53发生配合。(正如可以在图7中看到的那样，设置有一个弹簧54来将板52偏压在偏心轮53上)。正如可以在图5(a)、5(b)和6(a)、6(b)中看到的那样，在本申请人提出的特殊方案中，间隙51可以根据偏心轮53的旋转位置在2.3毫米至0毫米之间改变。图6示出了用于偏心轮53的驱动装置，其包括一个伺服马达54和齿轮组55。因此可以利用伺服马达54对砧座位置进行调节，并且可以将用于任何特定极板/材料组合的合适砧座位置存储起来。这种对砧座位置的调节需要结合切刀35进行修正。在大多数情况下，利用弹簧加载切刀35就足够了。

张力控制

再次参照图4，常规的包封器使用了一个压靠在上方那个封接轮32上的惰辊，来随着利用遮挡板33将裁切下来的材料向下推入辊32之间保持住所述裁切下来的材料。本申请人已经认识到，这种系统存在两个缺点。首先，预裁切材料34的张力无法控制，导致封套长度和裁切-折皱位置不准确，并且还有，裁切下来的那部分材料45朝向封接辊32的向下供给速度无法控制。本申请人因此引入了带有惰辊31的受驱控制辊30，正如可以在图4中的连续示意图内看到的那样，它们一同首先拉伸材料34，并且接着对材料45的供给速度进行控制。方便地，辊30通过一个略微加速的齿轮组由供料辊27a驱动。替代性地，可以使用伺服马达。无论是哪种方式，均可以精确地控制辊30的转速，并且可以根据是用来拉伸材料34或者是供给材料45而发生改变。还有，可以基于调定对针对伺服马达的设定进行调节，并且存储起来用于以后自动调定。

本申请人已经确信，在实际中省除用于限定狭缝41的竖直板是有益的。这是因为所述折皱有时会由于在材料45与相应板之间产生的不同摩擦力而处于错误位置。实际中，折皱的形成趋于加强，因为材料会偏压在辊32上，有助于折皱的形成。

整台机器控制

图8是用于设备10的控制示意图。需要注意的是，贯穿如前所述的设备均使用了伺服马达，并且用来对不同输送器的速度进行控制，还有，在55处，设置有一个伺服马达56来对袋式输送器16上的袋的间距进行调节。还设置有其它伺服马达来对导向件22和58进行调节。这些伺服马达全部由一个伺服驱动控制系统57进行控制，相应地，伺服驱动控制系统57可以由操作人员通过一个交换界面58进行控制。使用伺服马达和控制器还能够在设备中不同部件的工作速度之间精确地进行相对调节。因此，与工业实际完全相反，本申请人已经设想出，所述设备是一个带有大量可控制可调节功能部件的整体设施，而并非将设备中的各个元件看作一个完全独立的装置，这些完全独立的装置在每次改变极板/材料组合时需要由熟练人员进行单独调定。本申请人不仅找到了一种容许机器被自动调定的途径，而且一旦已经针对任何特定的极板/材料组合确定出了“处方”，那么他们也能够构造出可以至少部分地实时动态控制的设备，以便进行自我调节，适应在制造过程中极板或者材料发生的变化。

Claims (14)

1.一种用于环绕蓄电池极板形成材料封套的包封器，包括一对用于将材料供入该包封器中的包封工位的供料辊(27)，其中所述供料辊中的一个供料辊(27a)由马达驱动，其特征在于，所述马达是伺服马达，并且这种包封器还包括用于控制所述供料辊(27a)的转速的控制器(57)，以便调整利用所述包封工位形成封套的材料的长度。

2.如权利要求1中所述的包封器，其特征在于，所述控制器(57)具有一个存储器，用于记忆针对适用于任何极板/材料组合的转速。

3.如权利要求1或2中所述的包封器，还包括一个砧座(29)和一个与砧座(29)相互作用的裁切-折皱辊(28)，其特征在于，所述砧座(29)被可位移地安装起来，以便容许对所述砧座(29)与裁切-折皱辊(28)之间的间隙(51)进行调节，来改变形成于穿过所述间隙(51)的材料上的折皱的深度。

4.如权利要求3中所述的包封器，其特征在于，所述砧座(29)被环绕一根轴线可枢转地安装在一个偏离所述间隙(51)的位置处。

5.如权利要求4中所述的包封器，还包括一个相对于所述轴线位于所述间隙(51)的另外一侧的可旋转偏心轮(53)，以便通过环绕所述轴线发生旋转来移动所述砧座(29)。

6.如权利要求5中所述的包封器，还包括弹簧装置(54)，用于将所述砧座(29)压靠在偏心轮(53)上。

7.如权利要求5或6中所述的包封器，其特征在于，所述偏心轮(53)通过伺服马达(54a)进行旋转。

8.如权利要求3至7中任一所述的包封器，还包括一个用于调节砧座位置并且由此调节间隙宽度的控制器(57)，以便获得所需的折皱深度。

9.如权利要求8中所述的包封器，其特征在于，所述控制器(57)包括存储器，用于记忆适用于任何特定材料或者材料/极板组合的砧座位置。

10.如上述权利要求中的任意一项所述的包封器，还包括一个裁切-折皱工位，并且所述包封器还包括一个张紧辊(30)，用于在进行裁切之前张紧所述材料并且位于所述裁切-折皱工位的下游，但是位于所述封套成形工位的上游。

11.如权利要求10中所述的包封器，其特征在于，所述张紧辊由一个伺服马达或者经由一个供料辊(27)进行驱动。

12.如权利要求11中所述的包封器，其特征在于，所述伺服马达由一个控制器(57)进行控制，所述控制器具有一个存储器，用于记忆针对特定材料的合适张力设定。

13.用于成形蓄电池极板组的设备，包括一个用于供给按顺序间隔开的极板的第一极板供给器，一个用于将从第一供给器(11)供来的极板包封在材料中的如上述权利要求中任一项所述的包封器(12)，一个用于供给未经包封极板以便形成已包封极板与未经包封极板堆栈的第二极板供给器(13)，一个用于将所述堆栈输送至出口(16)的输送器(15)，以及一个用于从所述出口接收多个堆栈来形成极板组的袋式输送器，其特征在于，至少前述构件中的多个具有至少一个由相应伺服马达控制的可调节部件，来适应不同的极板包封材料组合，和用于调节所述伺服马达的控制器(57)。

14.如权利要求13中所述的设备，其特征在于，所述控制器(57)包括一个存储器，用于记忆针对用在所述设备中的各种极板/封套组合的控制器设定，以便容许所述设备自动地重新设置。

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