CN102569913B - 免维护铅酸电池i形包片机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种免维护铅酸电池I形包片机，包括机架和安装于其上的输送带、片匣、极板叠片装置和送纸装置，其中的片匣为堆叠正、负极板的两个装片容器，其与极板叠片装置配合实现矩阵排片，其中一组真空吸盘将片匣中的极板吸起时，另一组将吸起的极板在工作位极群的位置放下，如此往复循环完成堆叠作业，送纸装置由PLC中央控制器编程控制，AGM纸卷上的隔离纸经送纸轮拉伸至切纸机构下并裁切成片状AGM隔板，并由两侧的推纸机构一次性将AGM隔板推至工作位上相应侧的正极板或负极板上，形成I形包片叠加式极板集群组。本发明由于采用了I形包片方式，适用于模块化、机械化，生产效率高且避免了包片技术人员受铅粉的污染。
Description
技术领域
本发明公开一种免维护铅酸电池I形包片机，按国际专利分类表(IPC)划分属于免维护铅酸电池生产设备制造技术领域，尤其是涉及一种免维护铅酸电池极群I形包片装备。
背景技术
目前的免维护铅酸蓄电池是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成，由于其自身结构上的优势：电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水，具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点，使用寿命一般为普通铅酸蓄电池的两倍，因而得到广泛使用。
免维护铅酸蓄电池放电的化学反应是依靠正极板活性物质(二氧化铅和铅)和负极板活性物质 (海绵状纯铅)在电解液(稀硫酸溶液)的作用下进行，其中极板的栅架，传统铅酸蓄电池用铅锑合金制造，免维护铅酸蓄电池是用铅钙合金制造，前者用锑，后者用钙，这是两者的根本区别点，不同的材料就会产生不同的现象：传统铅酸蓄电池在使用过程中会发生减液现象，这是因为栅架上的锑会污染负极板上的海绵状纯铅，减弱了完全充电后铅酸蓄电池内的反电动势，造成水的过度分解，大量氧气和氢气分别从正负极板上逸出，使电解液减少；用钙代替锑，就可以改变完全充电后的铅酸蓄电池的反电动势，减少过充电流，液体气化速度减低，从而减低了电解液的损失。 免维护电池一般使用超细玻璃纤维隔离板（AGM），对正负极板进行隔离，同时AGM也起到吸附稀硫酸电解液和提供氧气复合通道的作用。因此，在生产工艺中，如何把AGM镶嵌在正负极板之间成为一个重要的工序，同时由于AGM隔离板特性柔软容易卷曲和破裂，给机械化带来一定的难度。目前把AGM镶嵌在正负极板之间的工序俗称“包片工序”或“包板工序”，一般都是通过人工进行作业，传统的包片方法根据AGM的形状主要分为“U形包法”和“W形包法”两种，这两种方法都适合人工作业。
传统的免维护电池装配的U形包片（或包板）工艺，如图1所示，是将超细玻璃纤维隔离板（简称AGM）镶嵌在正负极板P3'、P1'之间，由于AGM隔板P2'质地柔软，机械强度很小，是适合手工作业有利于保护AGM隔离板不容易损坏，缺点是对作业员的依赖程度很高、包片效率低，目前主要靠人工一片一片进行重叠，才能形成一个集群组，以6-DZM-12的电动车电池为例子，一个熟练的作业员8个小时才能完成150-180只电池的包片工作，并且，作业人员必须与极板近距离接触，不可避免吸入铅粉造成血铅超标或者铅中毒之类的职业病。
传统的W形包片方法与U形包片方法比较相近，其示意如图2所示，其特点是正负极P3'、P1'两面都包上AGM隔离板(纸)P2'，然后重叠，隔离板(纸)在一个单体中一般是连续的。W型包片方法也是适合手工作业，但相对于U形包片方法可以减少员工拿隔离板的时间，由于正负极之间总是有两片AGM隔离板，相对降低隔离板技晶短路的机会。
由于人工包片的工序作业人员需要和极板距离接触，极板的铅粉容易被员工通过鼻子和嘴巴吸入，导致作业人员的血铅升高，造成职业健康的巨大危害。2010年，由于全国血铅事件频发，国家环保部组织九部委对铅酸蓄电池行业进行大力整顿，其主要目的就是尽量避免铅对作业人员和厂房附近居民造成健康的影响。
中国专利文献ZL200620075784.5能实现机械包片叠片和送片过程，但需要手工将极板插入U形的AGM隔离板，对人工的熟练程度和依赖性依然很强，再由于该设备方案只是一个单体一个进行包片，无法进行矩阵的工作方式，效率依然不高；专利号201020269409.0公开一种将U形隔板包好的单元进行重叠的装置，这只是包片复杂工序中的一个步骤，也只能进行单个单体的叠片，不能实现批量单元的包片；专利号201020269440.4公开一种U形包片的设备，只能进行一个单体的包片工作，效率还是有很大的局限性；专利号201120023153.X公开一种转盘式包片机器，主要功能是将单片的极板插进U形的隔离板中，然后半机械的方式组合成单体；专利号201120062482.5公开一种竖直方式包片的设备，也只能实行一个单体的竖直排板，横向叠片的方式，采用的包片方式为U形或W形。
上述列举了几个公开的专利文献，其包片的方式都局限于U形或W形，因此在效率上并不会很快，并且，有的文献只是部分机械化操作，要完成整个包片作业还需要人工手动配合。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构合理、生产效率高的免维护铅酸电池I形包片机，该设备的包片加工为I形包片，完全区别于传统U形和W形包片方式，I形包片方式把极板和AGM隔离板都看成平板，通过矩阵排片让极板和隔离板相间分布重叠成单体(极群或集群)，I形AGM隔离板的包片模式彻底颠覆传统的观念，实现规模化和全自动化的生产。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种免维护铅酸电池I形包片机，包括机架和安装于其上的输送带、片匣、极板叠片装置和送纸装置，其中：
输送带，其为极群输送带，在极群输送带上有组装矩阵极群的工作位；
片匣，其为堆叠正极板或负极板的装片容器，两片匣位于输送带上工作位两侧，各片匣内有若干矩阵单体；
极板叠片装置，其位于片匣上方并沿横向导轨移动，该移送装置包括两组真空吸盘，每组真空吸盘的数量与片匣内矩阵单体对应，其中一组真空吸盘将输送带一侧片匣中的极板吸起时，另一组将吸起的输送带另侧极板在工作位极群的位置放下，如此往复循环完成正、负极板集群的堆叠作业；
送纸装置，其为两组并位于输送带两侧，各组送纸装置均包括AGM纸卷、送纸轮及切纸机构和推纸机构，该送纸装置由PLC中央控制器编程控制，AGM纸卷上的隔离纸经送纸轮拉伸至切纸机构下并裁切成片状AGM隔板(片段式AGM隔板，各AGM隔板裁切长度相同)，并由两侧的推纸机构一次性将各AGM隔板推至工作位上相应侧的正极板或负极板上，形成负极板、AGM隔板、正极板、AGM隔板依次循环的I形包片叠加式极板集群组。
进一步，所述的两个片匣分别由极群输送带两侧的片匣输送带输送至工作位两侧并位于送纸装置的上方，其中堆叠有若干正极板为正极片匣，另一个堆叠若干负极板为负极片匣。
进一步，所述的正、负极片匣为电池称片工序的装片容器，各片匣内的极板形成矩阵，并与极板叠片装置配合形成矩阵排片结构。
进一步，所述的极板叠片装置包括两组真空吸盘、横向丝杆、连接螺套和升降丝杆，连接螺套具有顶部的横向螺孔和底部的两竖向螺孔，两组真空吸盘分别通过升降丝杆与连接螺套的两竖向螺孔配合以实现每组真空吸盘上下移动，连接螺套的横向螺孔与横向丝杆配合实现整体横移。
进一步，所述的横向丝杆由步进电机或伺服电机控制两组真空吸盘在输送带工作位及两侧的片匣之间往复运动，两组真空吸盘通过导套及导轨配合作横向位移，所述的升降丝杆为步进升降丝杆以精确控制对应真空吸盘上下移动距离。
进一步，所述的切纸机构包括滚刀排及相连接的气缸，PLC中央控制器编程控制，由送纸胶轮将AGM隔离纸送到滚刀排下方并定位，滚刀排由气缸推动将AGM滚切成合适宽度的单体，为下一步的送纸工作做好准备。
进一步，所述的推纸机构由气缸和送纸杆组成，两侧的气缸推动送纸杆将批量裁切好的AGM隔板平移送到中间位置包片中的极群上，让正负极板之间总是插入AGM隔板。
进一步，所述的推纸机构采用吸盘和丝杆组合成的机构将滚切好的片状AGM隔板移送到正负极板之间切对齐。
进一步，所述的极群输送带工作位的下方设有升降机构以使工作位上叠加的极板和两侧的裁切好的AGM隔板保持工作面平齐，该升降机构为步进丝杆或气缸。
本发明包片机实质是矩阵排片，是不断将片匣中的正、负极板和AGM隔板、依照顺序排列到极群工作底板上的过程，具体是先将负板片匣中若干片移送到极工作底板上，然后两侧的送纸装置在负板上叠放对应片数AGM隔离板，再将配合数量的正极板从正极板片匣移送到极群上AGM隔离板上，如此循环完成整个堆叠的包片工作。
本发明由于采用了I形包片方式，适用于模块化、机械化，生产效率高且避免了包片技术人员受铅粉的污染。
附图说明
图1是电池U形包片侧视图。
图2是电池W形包片侧视图。
图3是本发明I形包片示意图。
图4是图3包片爆炸图。
图5是本发明包片侧视图。
图6是本发明设备总装图。
图7是本发明片匣立体图。
图8是本发明矩阵排片示意图。
图9是本发明极板叠片装置俯视图。
图10是图9侧视图。
图11是本发明切纸机构示意图。
图12是本发明推纸机构示意图。
图13是本发明工作位俯视图。
图14是本发明工作位升降机构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：请参阅图3至图14，一种免维护铅酸电池I形包片机，包括机架和安装于其上的输送带、片匣、极板叠片装置1和送纸装置，其中：
输送带，其为极群输送带2，在极群输送带上有组装矩阵极群的工作位21，极群输送带上有若干个工作底板P0，由输入口输入，并在工作位组装叠片形成矩阵极群P，并输送到下一道工序；
片匣3，其为堆叠正、负极板的两个装片容器，两片匣位于输送带上工作位21两侧，各片匣内有若干矩阵单体；
极板叠片装置1，其位于片匣上方并沿横向导轨移动，该移送装置1包括两组真空吸盘11、12，每组真空吸盘的数量与片匣内矩阵单体对应，其中一组真空吸盘将片匣中的极板吸起时，另一组将吸起的极板在工作位极群的位置放下，如此往复循环完成正、负极板集群的堆叠作业；
送纸装置，其为两组并位于极群输送带2两侧，各组送纸装置均包括AGM纸卷41、送纸轮42(送纸胶轮)及切纸机构43和推纸机构44，该送纸装置由PLC中央控制器编程控制，AGM纸卷上的隔离纸经送纸轮拉伸至切纸机构43下并裁切成片段式的AGM隔板，并由两侧的推纸机构44一次性将各片AGM隔板推至工作位上相应侧的正极板或负极板上，形成负极板P1、AGM隔板P2、正极板P3、AGM隔板P2依次循环的I形包片叠加式极板集群组，如图3、图4或图5。
请参阅图7及图9，所述的两个片匣分别由极群输送带两侧的片匣输送带6输送至工作位两侧并位于送纸装置的上方，其中堆叠有若干正极板为正极片匣31，另一个堆叠若干负极板为负极片匣32。正、负极片匣为电池称片工序的装片容器，各片匣内的极板形成的矩阵，并与极板叠片装置配合形成矩阵排片结构。
请参阅9、图10及图6，所述的极板叠片装置包括框架13和安装于其上的两组真空吸盘11、12、横向丝杆14、连接螺套15和升降丝杆，连接螺套15具有顶部的横向螺孔和底部的两竖向螺孔，两组真空吸盘11、12分别通过相配合的升降丝杆16与连接螺套15的两竖向螺孔配合以实现每组真空吸盘上下移动(如图10所示)，连接螺套的横向螺孔与横向丝杆配合实现整体横移。横向丝杆14由步进电机或伺服电机17控制两组真空吸盘在输送带工作位及两侧的片匣之间往复运动，两组真空吸盘通过导套及导轨18配合作横向位移，所述的升降丝杆为步进升降丝杆以精确控制对应真空吸盘上下移动距离。其中一组真空吸盘将正极片匣中的极板吸起时，另一组将吸起的负极板在工作位极群的位置放下，此时，负极片匣一侧的AGM送纸装置启动并完成切纸、推纸动作；当真空吸盘滑移到负极片匣上吸片时，另一组将吸起的正极板在工作位极群的位置放下叠片，此时，正极片匣一侧的AGM送纸装置动作完成切纸、推纸动作，如此往复循环完成正、负极板集群的堆叠作业。
请参阅图11，所述的切纸机构43包括滚刀排431及相连接的滚刀气缸432，PLC中央控制器编程控制，由送纸胶轮将AGM隔离纸送到滚刀排下方并定位，滚刀排由气缸推动将AGM滚切成合适宽度的单体，为下一步的送纸工作做好准备，滚刀排是若干数量的滚刀均匀安装于滚刀轴上，并由气缸驱动实现滚切作业。
请参阅图12，所述的推纸机构44由推纸气缸441和送纸杆442组成，送纸杆位于于滚刀排起始端下方，滚刀排沿两侧轨道运行，轨道起始端上翘，是从上到下将条状AGM切割，滚刀排复位，然后两侧的气缸推动送纸杆将批量裁切好的AGM隔板送到中间位置包片中的极群上，让正负极板之间总是插入AGM隔板。
请参阅图13及图14，所述的极群输送带工作位21的下方设有升降机构5以使工作位上叠加的极板和两侧的裁切好的AGM隔板保持工作面平齐，该升降机构5为步进丝杆或气缸。极群输送带上设有工作底板，输送到工作位时进行叠片作业，随着叠片数量的增多，PLC控制器控制工作位下移以使底板上的极板和裁切好的AGM隔板保持工作面平齐，为推纸机构顺利将裁切好的AGM隔板推入到极极上面。
本发明设备由PLC中央控制器编程控制，采用I形包片方式，完全区别于传统U形和W形包片方式限制了自动化设备的开发和发展，I形包片方式可以把极板和隔离板都看成平板，让极板和隔离板相间分布重叠成单体，I形AGM隔离板的包片模式彻底颠覆传统的观念，实现规模化和自动化的生产。本发明公开I形包片方法，简单说就是将极板和隔离板相间堆叠成一个单体。I形包片方法在铅酸蓄电池干涸电池中有使用，所用的是机械强度比较硬的微孔塑料隔离板或PE隔离板，目前还没有人在超细玻璃纤维隔离板（AGM）上使用I形包片工艺，原因是I形包片工序不适合手工作业，人工很难堆叠整齐，且效率也很低。而本发明公开的AGM隔离板用I形包片工艺，主要适合于矩阵式的规模化机械包片。
本发明公开一种矩阵包片设备，能批量自动完成包片的工作，以24个单体矩阵的设备为例，8个小时能包1980只6-DZM-12的电动车电池，相当于12个熟练作业员的工作产量，机器需要两名作业人员进行喂料和收料，可以节约10个熟练作业员，且包片平整，干净避免人员受铅粉的污染。由于本自动化设备只需要2个作业员，如果实行两班倒，一天开机16个小时，可以完成近4000只6-DZM-12的包片任务，一个年产值上亿的电池装配厂的包片任务就由一台机器，4个普通员工就能完成。而没有使用本发明的I形包片工艺和设备，就需要24个熟练员工来完成，这对于血铅频发的铅酸蓄电池企业是个很大的难点。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
Claims (10)
1.一种免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于包括机架和安装于其上的输送带、片匣、极板叠片装置和送纸装置，其中：
输送带，其为极群输送带，在极群输送带上有组装矩阵极群的工作位；
片匣，其为堆叠正极板或负极板的装片容器，两片匣位于输送带上工作位两侧，各片匣内有若干矩阵单体；
极板叠片装置，其位于片匣上方并沿横向导轨移动，该极板叠片装置包括两组真空吸盘，每组真空吸盘的数量与片匣内矩阵单体对应，其中一组真空吸盘将输送带一侧片匣中的极板吸起时，另一组将吸起的输送带另侧极板在工作位极群的位置放下，如此往复循环完成正、负极板集群的堆叠作业；
送纸装置，其为两组并位于输送带两侧，各组送纸装置均包括AGM纸卷、送纸轮及切纸机构和推纸机构，该送纸装置由PLC中央控制器编程控制，AGM纸卷上的隔离纸经送纸轮拉伸至切纸机构下并裁切成片状AGM隔板，并由两侧的推纸机构一次性将各AGM隔板推至工作位上相应侧的正极板或负极板上，形成负极板、AGM隔板、正极板、AGM隔板依次循环的I形包片叠加式极板集群组。
2.根据权利要求1所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的两个片匣分别由极群输送带两侧的片匣输送带输送至工作位两侧并位于送纸装置的上方，其中堆叠有若干正极板为正极片匣，另一个堆叠若干负极板为负极片匣。
3.根据权利要求2所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的正、负极片匣为电池称片工序的装片容器，各片匣内的极板形成矩阵，并与极板叠片装置配合形成矩阵排片结构。
4.根据权利要求1所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的极板叠片装置包括框架和安装于其上的两组真空吸盘、横向丝杆、连接螺套、升降丝杆，连接螺套具有顶部的横向螺孔和底部的两竖向螺孔，两组真空吸盘分别通过升降丝杆与连接螺套的两竖向螺孔配合以实现每组真空吸盘上下移动，连接螺套的横向螺孔与横向丝杆配合实现整体横移。
5.根据权利要求4所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的横向丝杆由步进电机或伺服电机控制两组真空吸盘在输送带工作位及两侧的片匣之间往复运动，两组真空吸盘通过导套及导轨配合作横向位移，所述的升降丝杆为步进升降丝杆以精确控制对应真空吸盘上下移动距离。
6.根据权利要求1所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的切纸机构包括滚刀排及相连接的气缸，PLC中央控制器编程控制，由送纸胶轮将AGM隔离纸送到滚刀排下方并定位，滚刀排由气缸推动将AGM滚切成合适宽度的单体，为下一步的送纸工作做好准备。
7.根据权利要求1所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的推纸机构由气缸和送纸杆组成，两侧的气缸推动送纸杆将批量裁切好的AGM隔板平移送到中间位置包片中的极群上，让正负极板之间总是插入AGM隔板。
8.根据权利要求1所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的推纸机构采用吸盘和丝杆组合成的机构将滚切好的片状AGM隔板移送到正负极板之间切对齐。
9.根据权利要求1至8任一项所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的极群输送带工作位的下方设有升降机构以使工作位上叠加的极板和两侧的裁切好的AGM隔板保持工作面平齐。
10.根据权利要求9所述的免维护铅酸电池I形包片机，其特征在于：所述的升降机构为步进丝杆或气缸。
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