ES2355372T3

ES2355372T3 - Dispositivo para envolver placas de batería.

Info

Publication number: ES2355372T3
Application number: ES08000452T
Authority: ES
Inventors: Robert Timithy Hopwood; Christopher Stephen Barge; Mark Phillips
Original assignee: TBS Engineering Ltd
Current assignee: TBS Engineering Ltd
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2006-04-27
Publication date: 2011-03-25
Anticipated expiration: 2026-04-27
Also published as: TW201016549A; EP1939969B1; ES2314843T3; DE602006003013D1; EP1722437A3; DE602006011929D1; EP1722437A2; US20060254209A1; CN1866588B; EP1923947A1; CA2546751A1; ES2336385T3; BRPI0601663A; CN101697374A; TWI343887B; TWI371397B; JP2006318915A; DK1923947T3; EP1722437B1; PT1722437E

Abstract

Dispositivo para envolver para crear una envoltura de material alrededor de una placa de batería, que incluye un par de rodillos (27) de alimentación para alimentar el material al interior de una estación de envoltura del dispositivo para envolver, estando accionado uno de los rodillos (27a) de alimentación por un motor caracterizado porque el motor es un servomotor y porque el dispositivo para envolver incluye además un control (57) para controlar la velocidad de giro del rodillo (27a) de alimentación para ajustar la longitud del material formado en una envoltura por la estación de envoltura y porque el control (57) tiene una memoria para guardar la velocidad de giro apropiada para cualquier combinación de material/placa.

Description

Esta invención se refiere a dispositivos para envolver con objeto de crear una envoltura de material alrededor de una placa de batería y a un aparato para formar grupos de placas de batería.

En la fabricación de baterías de plomo-ácido y similares, se conoce tener que ensamblar grupos 5 de placas de batería para su inserción en los compartimentos de la caja de batería. Con frecuencia se envuelven placas alternas en material separador poroso, aunque a veces es necesario envolver dos placas adyacentes o que haya un par sin envolver en el grupo. Por lo tanto, el aparato se proporciona para ensamblar grupos apropiados y normalmente hay un alimentador de placas aguas arriba que alimenta placas a un transportador central aguas arriba de un dispositivo para envolver, que envuelve las 10 placas que bajan por esa sección del transportador. Están previstos uno o más alimentadores de placas adicionales aguas abajo del dispositivo para envolver de modo que la secuencia deseada de placas envueltas y no envueltas descienda por el transportador. De manera conveniente, pueden estar sincronizados para formar minipilas de placas, por ejemplo, placas positivas y negativas, con una envuelta y otra no. Al final del transportador principal, las placas pasan al interior de un transportador de 15 cavidades, que está sincronizado para recibir el grupo deseado de placas dentro de su cavidad respectiva.

Desarrollos, tales como los descritos en la solicitud de patente europea 05250059.2 han permitido que un aparato de formación de grupos de este tipo opere a velocidades significativas con mano de obra reducida. Sin embargo, estos desarrollos han puesto de relieve, en un sentido, las 20 dificultades tanto con la precisión de los dispositivos para envolver existentes, como con el tiempo de inactividad y la mano de obra requeridos para convertir un aparato de formación de grupos de este tipo cuando es necesario procesar diferentes tamaños de placa y/o diferentes materiales de envoltura. En la actualidad, este trabajo tiene que llevarse a cabo siempre por un mecánico altamente cualificado. El documento WO92/02055 muestra un dispositivo para envolver conocido. 25

En un aspecto, la invención consiste en un dispositivo para envolver para crear una envoltura de material alrededor de una placa de batería, que incluye un par de rodillos de alimentación para alimentar el material al interior de una estación de envoltura del dispositivo para envolver, estando accionado uno de los rodillos de alimentación por un motor, caracterizado porque el motor es un servomotor y porque el dispositivo para envolver incluye además un control para controlar la velocidad de giro del rodillo de 30 alimentación para ajustar la longitud del material formado en una envoltura por la estación de envoltura y porque el control tiene una memoria para guardar la velocidad de giro apropiada para cualquier combinación de material/placa.

El dispositivo para envolver puede incluir además un yunque y un rodillo de corte y plegado para actuar contra el yunque, caracterizado porque el yunque está montado de manera desplazable para 35 permitir el ajuste de un espacio entre el yunque y el rodillo de corte y plegado para variar la profundidad del plegado formado en el material alimentado a través del espacio.

Preferiblemente, el yunque está montado de manera pivotante alrededor de un eje en una posición desviada del espacio.

Preferiblemente, el dispositivo para envolver puede incluir además una excéntrica giratoria 40 ubicada en el lado opuesto del espacio con respecto al eje para desplazar el yunque mediante giro alrededor del eje.

Preferiblemente, el dispositivo para envolver puede incluir además medios de resorte para impulsar el yunque contra la excéntrica.

Preferiblemente, la excéntrica se hace girar por un servomotor. 45

Preferiblemente, el dispositivo para envolver puede incluir además un control para ajustar la posición del yunque, y por consiguiente la anchura del espacio, para lograr una profundidad deseada.

Preferiblemente, el control incluye una memoria para guardar las posiciones del yunque apropiadas para materiales o combinaciones de material/placa particulares.

Preferiblemente, el dispositivo para envolver puede incluir además una estación de corte y 50 plegado caracterizado porque el dispositivo para envolver incluye además un rodillo de tensión para

tensar el material antes del corte y ubicado aguas abajo de la estación de corte y plegado pero aguas arriba de la estación de formación de envoltura.

Preferiblemente, el rodillo de tensión se acciona por un servomotor o mediante un rodillo de alimentación.

Preferiblemente, el servomotor está controlado por un control que tiene una memoria para 5 guardar el ajuste de tensión apropiado para un material particular.

La invención se amplía a un aparato para formar grupos de placas de batería que incluye un primer suministro de placas para suministrar placas separadas sucesivas, un dispositivo para envolver tal como se mencionó en uno cualquiera de los párrafos anteriores para envolver en material las placas procedentes del primer suministro, un segundo suministro de placas para suministrar placas no envueltas 10 para formar pilas de una placa envuelta y una placa no envuelta, un transportador para transportar las pilas a una salida y un transportador de cavidades para recibir múltiples pilas procedentes de la salida para formar grupos, caracterizado porque al menos una pluralidad de los elementos anteriores tiene al menos una característica ajustable controlada por un servomotor respectivo para permitir diferentes combinaciones de placas/material de envoltura y un control para ajustar los servomotores. 15

Preferiblemente, el control incluye una memoria para guardar los ajustes de control para cada combinación de placa/envoltura usada en el aparato para permitir el reajuste automático del aparato.

La invención puede realizarse de diversas formas y ahora se describirán realizaciones específicas, a modo de ejemplo, con respecto a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista en planta de un aparato para formar grupos de placas de batería; 20

la figura 2 es una vista lateral del aparato de la figura 1;

la figura 3 es una sección vertical a través de un dispositivo para envolver para su uso en el aparato de las figuras 1 y 2;

las figuras 4a a 4g son vistas esquemáticas laterales, que indican el funcionamiento del dispositivo para envolver de la figura 3, pero visto desde el otro lado; 25

las figuras 5a y 5b indican el ajuste relativo entre un yunque y un rodillo de corte y plegado del dispositivo para envolver de la figura 3;

las figuras 6a y 6b indican el uso de un servomotor para lograr ese ajuste;

la figura 7 es una vista lateral del dispositivo para envolver de la figura 3 cuando se observa desde el lado opuesto a la figura 3; y 30

la figura 8 es un diagrama esquemático de un sistema de control para el aparato, pero que muestra una única línea.

En la figura 1, el aparato para formar grupos se indica en general con 10 e incluye suministros 11, 11’ de placas aguas arriba, dispositivos 12, 12’ para envolver, primeros suministros 13, 13’ de placas aguas abajo y un suministro 14 de placas auxiliar. Los suministros 11, 11’ y 13, 13’ de placas entregan 35 placas en los transportadores, 15, 15’ principales respectivos. El suministro 14 de placas auxiliar, que se usa de manera más ocasional, puede suministrar placas a ambos transportadores 15, 15’. Las placas suministradas a los transportadores 15, 15’ principales se envuelven en 12, 12’ por material tomado de las bobinas 21. Para muchas baterías, se requiere alternar placas envueltas y no envueltas y por tanto, los suministros 13, 13’ insertan una placa no envuelta o bien entre cada placa envuelta, o, de manera 40 más conveniente, en una placa envuelta para formar una minipila. El suministro 14 puede usarse para introducir placas de modo que se sitúen o bien encima de la placa no envuelta en la pila o bien que se sitúen eficazmente debajo de la placa envuelta. Si se requiere un par de placas envueltas inmediatamente adyacentes entre sí, entonces el suministro 13 se detiene momentáneamente. Los transportadores 15, 15’ alimentan los apiladores 16, 16’ que entonces entran en el amortiguador 17. El 45 aparato 18 recoge los grupos formados por los apiladores 16, 16’ alternativamente, y de esta forma suministran los grupos a la alimentación 19 de fundido en puente común, en la que los grupos se avanzan hacia una máquina de fundido en puente común (no mostrada).

Como puede observarse mejor en la figura 2, los suministros 11, 11’ y 13, 13’ tienen un

transportador 22 central del que se recogen las placas mediante un cabezal 25 respectivo, que entonces se traslada lateralmente para depositar las placas en un transportador 24’, mientras que se están recogiendo placas adicionales para su deposición posterior en el transportador 24’ cuando el cabezal 25 se traslada en el otro sentido. Se observará que cada transportador 24, 24’ tiene guías 26. Como se explica más adelante, éstas pueden ser ajustables. Existen guías similares en otros lugares del aparato 5 10. La figura 3 ilustra un dispositivo 12, 12’ para envolver y consiste brevemente en los rodillos 27 de alimentación, el rodillo 28 de corte y plegado que actúa conjuntamente y el yunque 29, un rodillo 30 accionado de control y un rodillo 31 loco que actúa conjuntamente, un par de ruedas 32 de sellado, que incluyen formaciones de dientes para rebordear los bordes de la envoltura de una manera conocida en la técnica, y una lanzadera oscilante para alimentar la placa del transportador 15 hacia los rodillos 32 de 10 sellado. Se indica el paso del material 34, desde las bobinas 21, a través del dispositivo 12, 12’ para envolver.

El funcionamiento del dispositivo para envolver se ilustra de manera progresiva en las figuras 4a a 4g. Como amplio resumen, el dispositivo 12 para envolver funciona de una manera convencional con los rodillos 27 de alimentación que alimentan el material 34 al interior de la línea de contacto entre el 15 rodillo 28 de corte y plegado y el yunque 29, el rodillo 28 de corte y plegado tiene una cuchilla 35 y una hoja 36 de plegado, que están colocadas en el rodillo en posiciones diametralmente opuestas. Esta posición se muestra en la figura 4a. Cuando el rodillo 28 de corte y plegado gira, la hoja 36 de plegado forma un pliegue en el material, actuando contra el yunque 29, cuando pasa por la línea de contacto entre el rodillo 28 y el yunque 29. Esta posición se muestra en la figura 4b. 20

El material de plegado continúa alimentándose hacia abajo pasadas las guías 39, 40, que definen una ranura 41 horizontal (véase la figura 4c). En este punto, la cuchilla 35 corta el material contra el yunque 29 y el material cortado continúa descendiendo pasada la ranura 41 hasta que el pliegue 42 se alinea con la ranura 41. Durante este periodo, la lanzadera 33 ha comenzado a avanzar hacia la ranura 41 y cuando el pliegue 42 se alinea con la ranura 41, el borde 43 delantero de la lanzadera 33 se acopla 25 en el pliegue 42 para comenzar a empujar el pliegue al interior de la ranura 41. Al mismo tiempo, el transportador 15 entrega una placa 44 en la lanzadera (véase la figura 4d). Como se ilustra en la figura 4e, la lanzadera 33 lleva la placa 44 y el trozo cortado de material 45 a través de la ranura 41 haciendo que el material 45 se doble alrededor de la placa 44 y entregando el material y la placa al interior de la línea 47 de contacto de dos rodillos 48 de sellado que extraen la placa 44 y el material 45 de la lanzadera 30 33 que ahora se retira (véase la figura 4f) para entregar la placa 44a completamente envuelta tal como se muestra en la figura 4g. Los bordes del material 45 cortado se rebordean juntos usando ruedas dentadas de una manera conocida por los expertos en la técnica.

Como se describió anteriormente, los elementos del dispositivo para envolver son completamente convencionales, pero el dispositivo para envolver de los solicitantes tiene varias 35 diferencias significativas con respecto a la técnica anterior. Éstas se tratarán a continuación:

Ajuste de la posición del pliegue

Como se ha mencionado anteriormente, existen dificultades considerables con las máquinas convencionales en la configuración de la posición circunferencial precisa de la hoja 36 de plegado para garantizar que el pliegue 42 se realiza en la posición correcta en el trozo cortado de material 45. Esto se 40 debe a que, aunque la sección del material 45, que pasa entre el rodillo 28 y el yunque 29 entre el corte delantero y el acoplamiento por la hoja 36 de plegado, está libre de arrastre, la hoja 36 de plegado arrastra el material 45 durante un corto tiempo configurando la diferencia en el tiempo que tarda la mitad de salida del material en pasar por la línea de contacto. Diferencias en el espesor, perfilado y composición química del material 34 de envoltura pueden dar como resultado que el pliegue 42 se forme 45 o bien demasiado pronto o bien demasiado tarde, dando como resultado las condiciones de “corto en la parte superior” y “largo en la parte superior” comentadas anteriormente. Los solicitantes han apreciado que, sorprendentemente, puede prescindirse completamente del proceso muy difícil de alterar la posición de la hoja de plegado usando cuñas, que se lleva a cabo actualmente, dejando la hoja de plegado donde está y alterando la velocidad de giro del rodillo 28 de corte y plegado durante su ciclo. Si el rodillo se 50 ralentiza entre los momentos en que se corta el borde delantero de una sección del material 45 por la cuchilla 35 y la llegada de la hoja 36 de plegado al yunque 29, entonces, el trozo subyacente del material 45 se alargará, compensando una condición de “largo en la parte superior”. A la inversa, si este periodo se acorta, se producirá la compensación de un estado “corto en la parte superior”.

Podría lograrse una disposición de accionamiento de este tipo de varias formas, pero resulta 55 particularmente conveniente usar un servomotor, que puede controlarse por ordenador. De esta forma, un operario puede ajustar el control del ordenador, que se describirá en más detalle más adelante, para

lograr placas envueltas simétricamente. Al hacer esto, registra el tamaño de la placa y el material que se están procesando y el control del ordenador guardará este ajuste para permitir el reajuste automático siempre que el operario quiera ejecutar esa combinación de nuevo a través del aparato.

Ajuste de la longitud de la envoltura

Para placas de diferente tamaño pueden requerirse diferentes longitudes de envoltura y los 5 solicitantes han apreciado que controlando estrechamente la velocidad de giro de los rodillos 27 de alimentación, la longitud del material, que pasa entre el rodillo 28 de corte y plegado y el yunque 29 en un ciclo de giro de la cuchilla 35, depende de la velocidad con la que se alimenta el material. Por consiguiente, accionando el rodillo 27a de alimentación accionado con un servomotor, puede controlarse estrechamente esta velocidad y pueden almacenarse de nuevo los ajustes apropiados para reajustes 10 automáticos posteriores. Dado que parte del material de envoltura se estira bajo tensión, puede ser deseable de nuevo tener una velocidad de giro no constante del rodillo 27a durante un único ciclo o grupo de ciclos para compensar tal estiramiento.

Ajuste de la profundidad del pliegue

La posibilidad de ajustar la profundidad del pliegue se ilustra mejor en las figuras 5 a 7, que 15 muestran el dispositivo 12 para envolver desde el lado opuesto a las vistas mostradas en las figuras 3 y 4. La figura 7 es una vista del diagrama de funcionamiento completo, pero la disposición puede observarse de manera más sencilla en las figuras 5 y 6. Éstas muestran que el yunque 29 está montado en una placa 49 portadora, que está montada ella misma de manera pivotante en 50. El balanceo de la placa portadora respecto al pivote 50 puede variar la anchura del espacio o línea 51 de contacto que 20 existe entre el yunque 29 y el rodillo 28 de corte y plegado. La anchura del espacio 51 determina la profundidad del pliegue formado en el material para una posición fija de la hoja 36 de plegado.

En el lado opuesto del espacio 51, desde el pivote 50, la placa 49 portadora tiene una placa 52 de empuje de leva que está ubicada para acoplarse a una excéntrica 53 giratoria. (Como puede observarse en la figura 7, está previsto un resorte 54 para impulsar la placa 52 contra la excéntrica 53). 25 Como puede observarse en las figuras 5(a) y (b) y 6(a) y (b) en la disposición particular de los solicitantes, el espacio 51 puede variar entre 2,3 mm y 0 mm, dependiendo de la posición de giro de la excéntrica 53. La figura 6 ilustra el accionamiento para la excéntrica 53 que comprende un servomotor 54a y una cadena 55 de transmisión. La posición del yunque puede ajustarse por tanto por el servomotor 54 y puede guardarse la posición apropiada del yunque para cualquier combinación de placa/material 30 particular. Es necesario compensar este ajuste de la posición del yunque en relación con la cuchilla 35. La carga por resorte de la cuchilla 35 es suficiente en la mayoría de los casos.

Control de la tensión

Volviendo a la figura 4, los dispositivos para envolver convencionales usan un rodillo loco que actúa contra la rueda superior de las ruedas 32 de sellado para retener el material cortado cuando 35 desciende para ser empujado entre los rodillos 32 por la lanzadera 33. Los solicitantes han apreciado que este sistema tiene dos desventajas. En primer lugar, no puede controlarse la tensión en el material 34 precortado, lo que conduce a inexactitudes en las posiciones de corte y plegado y la longitud de la envoltura, y además no puede controlarse la velocidad a la que se alimenta hacia abajo la sección cortada del material 45 hacia los rodillos 32 de sellado. Por tanto, los solicitantes han incorporado el 40 rodillo 30 de control accionado con el rodillo 31 loco, que juntos, como puede observarse en los diagramas secuenciales en la figura 4, inicialmente tensan el material 34 y posteriormente controlan la velocidad de alimentación del material 45. De manera conveniente, el rodillo 30 se acciona a través del rodillo 27a de alimentación a través de una cadena de transmisión ligeramente escalonada hacia arriba. Alternativamente puede usarse un servomotor. De cualquier forma, la velocidad de giro del rodillo 30 45 puede controlarse de manera precisa y quizá variarse dependiendo de si se están usando para tensar el material 34 o para alimentar el material 45. De nuevo, los ajustes para el servomotor pueden ajustarse en la configuración y almacenarse para la configuración automática posterior.

Los solicitantes han determinado que, de hecho, puede resultar ventajoso eliminar las placas verticales que definen la línea 41 de contacto. Esto se debe a que el pliegue a veces puede quedar mal 50 colocado por la fricción diferencial que surge entre el material 45 y las placas respectivas. De hecho, la formación del pliegue tiende a intensificarse, porque el material se desvía contra los rodillos 32, ayudando a la formación del pliegue.

Control total de la máquina

La figura 8 es un diagrama controlado para el aparato 10. Se observará que los servomotores se usan por todo el aparato, tanto como se describió anteriormente, como también para controlar la velocidad de los diversos transportadores y también, en 55 está previsto un servomotor 56 para ajustar la separación de las cavidades en el transportador 16 de cavidades. Están previstos servomotores adicionales para ajustar las guías 22 y 58. Los servomotores están todos controlados por un sistema 57 5 de control servoaccionado que, a su vez, puede controlarse por un operario a través de una interfaz 58. Este uso de los servomotores y controles también permite ajustes relativos precisos entre las velocidades de funcionamiento de las diversas partes del aparato. Así, a diferencia por completo con la práctica industrial, los solicitantes han concebido el aparato como una única entidad con un gran número de características ajustables controlables, en lugar de considerar cada elemento del aparato como un 10 dispositivo completamente independiente, que requiere la configuración individual por un operario experto cada vez que se cambia la combinación de placa/material. Los solicitantes no sólo han logrado una forma de permitir que una máquina se configure automáticamente, una vez que se ha determinado una “fórmula” para cualquier combinación de placa/material particular, sino que también han creado un aparato que podría controlarse, al menos en parte, de manera dinámica, en tiempo real, para 15 autoajustarse para permitir variaciones de fabricación en las placas o en el material.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para envolver para crear una envoltura de material alrededor de una placa de batería, que incluye un par de rodillos (27) de alimentación para alimentar el material al interior de una estación de envoltura del dispositivo para envolver, estando accionado uno de los rodillos (27a) de alimentación por un motor caracterizado porque el motor es un servomotor y 5 porque el dispositivo para envolver incluye además un control (57) para controlar la velocidad de giro del rodillo (27a) de alimentación para ajustar la longitud del material formado en una envoltura por la estación de envoltura y porque el control (57) tiene una memoria para guardar la velocidad de giro apropiada para cualquier combinación de material/placa.
2. Dispositivo para envolver según la reivindicación 1, que incluye además un yunque (29) y un 10 rodillo (28) de corte y plegado para actuar contra el yunque (29) caracterizado porque el yunque (29) está montado de manera desplazable para permitir el ajuste de un espacio (51) entre el yunque (29) y el rodillo (28) de corte y plegado para variar la profundidad del plegado formado en el material alimentado a través del espacio (51).
3. Dispositivo para envolver según la reivindicación 2, en el que el yunque (29) está montado de 15 manera pivotante alrededor de un eje en una posición desviada del espacio (51).
4. Dispositivo para envolver según la reivindicación 3, que incluye además una excéntrica (53) giratoria ubicada en el lado opuesto del espacio (51) con respecto al eje para desplazar el yunque (29) mediante giro alrededor del eje.
5. Dispositivo para envolver según la reivindicación 4, que incluye además medios (54) de resorte 20 para impulsar el yunque (29) contra la excéntrica (53).
6. Dispositivo para envolver según la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que la excéntrica (53) se hace girar por un servomotor (54a).
7. Dispositivo para envolver según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, que incluye además un control (57) para ajustar la posición del yunque, y por consiguiente la anchura del 25 espacio, para lograr una profundidad deseada.
8. Dispositivo para envolver según la reivindicación 7, en el que el control (57) incluye una memoria para guardar las posiciones del yunque apropiadas para materiales o combinaciones de material/placa particulares.
9. Dispositivo para envolver según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que incluye 30 además una estación de corte y plegado, caracterizado porque el dispositivo para envolver incluye además un rodillo (30) de tensión para tensar el material antes del corte y ubicado aguas abajo de la estación de corte y plegado pero aguas arriba de la estación de formación de envoltura.
10. Dispositivo para envolver según la reivindicación 9, en el que el rodillo de tensión se acciona por 35 un servomotor o mediante un rodillo (27) de alimentación.
11. Dispositivo para envolver según la reivindicación 10, en el que el servomotor está controlado por un control (57) que tiene una memoria para guardar el ajuste de tensión apropiado para un material particular.
12. Aparato para formar grupos de placas de batería que incluye un primer suministro de placas 40 para suministrar placas separadas sucesivas, un dispositivo para envolver (12) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para envolver en material las placas procedentes del primer suministro (11), un segundo suministro (13) de placas para suministrar placas no envueltas para formar pilas de una placa envuelta y una placa no envuelta, un transportador (15) para transportar las pilas a una salida (16) y un transportador de cavidades para recibir múltiples 45 pilas procedentes de la salida para formar grupos, caracterizado porque al menos una pluralidad de los elementos anteriores tiene al menos una característica ajustable controlada por un servomotor respectivo para permitir diferentes combinaciones de placas/material de envoltura y un control para ajustar los servomotores.
13. Aparato según la reivindicación 12, en el que el control (57) incluye una memoria para guardar 50

los ajustes de control para cada combinación de placa/envoltura usada en el aparato para permitir el reajuste automático del aparato.