KR20170128500A

KR20170128500A - 배터리 구성 요소의 형성

Info

Publication number: KR20170128500A
Application number: KR1020177029503A
Authority: KR
Inventors: 마크 오메로드
Original assignee: 티비에스 엔지니어링 리미티드
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-11-22
Also published as: US11065682B2; EP3470151A1; PL3470151T3; GB2536295B; US20180065174A1; JP2018507784A; ES2835864T3; BR112017019563A2; EP3470151B1; WO2016151285A1; EP3268151B1; GB2536295A; EP3268151A1; US10639708B2; US20200156148A1; TW201701968A; CA2978994A1; CN107405680A; GB201504320D0; ES2907852T3

Abstract

본 발명은 일반적으로 배터리 구성 요소의 형성에 관한 것으로서, 특히 배터리 제조 동안 스트랩 상에 캐스트를 제조하는 데 사용되는 이러한 장치에 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 보다 상세하게는, 본 발명은 배터리 구성 요소를 형성하기 위한 몰드, 배터리 구성 요소를 성형하기 위한 캐스트 온 스트랩 머신 및 캐스트 온 스트랩 머신을 위한 납 전달 장치에 관한 것이다.

Description

배터리 구성 요소의 형성

배터리, 특히 납 축전지(lead acid battery)의 제조에 있어서, "스트랩 (straps)" 및 배터리 플레이트의 "러그(lug)"(또는 "탭(tab)) 상의 다른 형성으로 알려진 캐스트 커넥터(cast connector)로 인지된다. 예를 들어, 스트랩은 배터리의 셀 내의 한 세트의 플레이트 사이에 연결을 제공하도록 형성된다. 스트랩은 일반적으로 몰드 캐비티가 용융 금속(일반적으로 용융 납)으로 채워지는 "스트랩 온 캐스트 머신(cast on strap machine)"를 사용하여 주조된다. 이러한 스트랩을 형성하기위한 몰드는 일반적으로 복수의 배터리 플레이트를 포함하는 "팩(pack)" 또는 "그룹(group)"을 가로 질러 분리된 스트랩을 형성하도록 각각 구성된 복수의 캐비티를 포함한다. 몰드는 예를 들어 몰드의 길이를 따라 이격된 일련의 일반적으로 쌍을 이루는 캐비티를 포함하여, 각 쌍의 캐비티가 단일 그룹의 배터리에 대한 양극 스트랩 및 음극 스트랩을 형성할 수 있다(및 몰드와 함께 단일 공정에서 길이를 따라 이격된 복수의 그룹을 형성함).

일반적으로, 몰드 캐비티는 납을 캐비티의 측면에서 채널로 흘러 들어가고 몰드로 위어(weir) 상에 쏟아 채워진다. 이러한 성형 장치의 일례는 본 출원인의 이전에 공개된 PCT 출원 WO94/16466호에 도시되어있다. 러그와 주조물 사이의 우수한 연결을 보장하기 위해, 러그가 제자리에 위치할 때까지 납을 뜨겁게 유지해야한다. 그러나 생산 사이클 시간을 최소화하기 위해 일단 플레이트가 제 위치에 있게 되면 가능한 한 빨리 납을 냉각시켜야 한다.

과잉 납(예를 들어 위어와 같은 몰드 피쳐의 결과)이 생산된 최종 배터리의 비용과 무게에 모두 영향을 미치므로 스트랩 주조 동안 납의 양을 신중하게 관리하는 것이 중요하다.

이와 같이, 본 출원인은 최근에 공개된 영국 특허 출원 GB2507485호에서 신규한 배터리 성형 장치를 제안하였다. 이러한 장치에서, 왕복 운동하는 슬라이딩 블록은 몰드의 각각 캐비티에 대해 정확하게 측정된 양의 납을 제공하는데 사용된다.

본 발명의 실시예는, 예를 들어 사이클 시간을 추가로 감소시킬 수 있고 및/또는 몰드로의 이송 중에 최소 냉각으로 납을 전달할 수 있으며 및/또는 장치의 유지 또는 사용을 쉽게 향상시킬 수 있는 GB2507485에 제안된 장치에 대한 추가로 향상된 점을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 배터리 구성 요소를 형성(예를 들어 스트랩(strap) 상의 주조일 수 있음)하기 위한 몰드를 제공하고, 상기 몰드는 제1 복수의 몰드 캐비티(mould cavity)를 포함하는 제1 몰드 본체(mould body); 제2 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제2 몰드 본체;를 포함하고, 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체는 상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 정렬되는 성형 위치; 및 상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 상기 정렬된 위치로부터 변위되고 용융 금속 피드(feed)에 인접한 충진 위치(fill position) 사이에서 이동가능하도록 구성된다.

본 출원인은 개별적으로 이동될 수 있는 몰드 부분을 제공함으로써 이들이 용융 금속 피드에 인접하게 위치될 수 있어 몰드 캐비티로 용융 금속이 흐르는 것을 최소화할 수 있다는 것을 인지하였다. 예를 들어, 용융 금속은 캐비티로 직접 부을 수 있다. 동일하게, 몰드 부분을 정렬된 위치(예를 들어 미리 결정된 데이터에 대해 고정될 수 있음)로 다시 이동시킴으로써, 배터리 플레이트의 그룹이 금속 피드에 의해 방해받지 않고 몰드 캐비티에 대해 정렬될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 스트랩의 형성 이전에 금속의 냉각과 관련된 문제들을 감소시키거나 완화시킬 수 있으며, 예를 들어, 납 공급 및 캐비티 사이에 추가적인 가열 채널(heated channel) 또는 통로(passageway)를 제공할 필요가 없다.

정렬된 위치에서, 제1 및 제2 몰드 본체는 단일 성형 장치를 제공하도록 구비될 수 있다. 제1 및 제2 몰드 본체는 예를 들어, 정렬된 위치에 인접할 수 있다.

일반적으로, 몰드는 연장(elongate) 몰드일 수 있으며, 몰드의 길이 방향을 따라 이격된 일련의 몰드 캐비티를 형성할 수 있다. 제1 몰드 본체 및 제2 몰드 본체는 각각 연장된 몰드의 길이 절반을 포함할 수 있다. 따라서, 정렬된 위치에서, 제1 몰드 본체 및 제2 몰드 본체는 몰드의 길이 중심선을 따라 일반적으로 인접할 수 있다.

제1 복수의 몰드 캐비티 및 제2 복수의 몰드 캐비티는 몰드의 길이 방향을 따라 이격된 복수의 쌍의 몰드 캐비티를 캐비티으로 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들어 사용시에, 각각의 쌍의 캐비티는 단일 그룹의 배터리 플레이트에 대해 한 쌍의 스트랩을 주조하는데 사용될 수 있다. 각각의 쌍의 몰드 캐비티는 각각의 몰드 본체에 캐비티를 포함할 수 있다.

몰드는 몰드 위치 설정기(positioner)를 포함하는 변형된 캐스트 온 스트랩 머신(modified cast on strap machine)과 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배터리 구성 요소를 성형하기 위한 캐스트 온 스트랩 머신이 제공되며, 상기 머신은 용융 금속 전달 장치; 배터리 플레이트 위치 설정 장치; 제1 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제1 몰드 본체 및 제2 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제2 몰드 본체를 포함하는 몰드;를 포함하고, 상기 머신은 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체를 상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 제2 복수의 몰드 캐비티가 배터리 플레이트 위치 설정 장치에 대해 정렬되는 성형 위치 및 상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 제2 복수의 몰드 캐비티가 상기 정렬된 위치로부터 변위되고 금속 전달 장치의 출구와 인접한 충진 위치 사이에서 이동하도록 구성된 몰드 위치 설정기를 포함한다.

용융 금속 전달 장치는 몰드에 소정량(predetermined volume)의 납을 전달하도록 구비될 수 있다. 일반적으로 용융 금속은 용융 납일 수 있다. 금속 전달 장치는 예를 들어, 영국 특허 출원 GB2507485호에 기재된 방식으로 실질적으로 소정량의 납을 측정하고 공급하도록 구비될 수 있다.

배터리 플레이트 위치 설정 장치는 예를 들어 몰드에 대해 배터리 플레이트 그룹을 유지하고 위치시키도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 배터리 플레이트 위치 설정 장치는 지그 박스(jig box)일 수 있다. 배터리 플레이트 위치 설정 장치는 일반적으로 배터리 플레이트 그룹의 탭이 몰드 캐비티로 이동될 수 있고 납이 탭을 연결하는 스트랩을 형성하도록 고형화될 수 있도록 주조(casting) 동안 몰드에 대해 배터리 플레이트의 그룹을 위치시키도록 구비될 수 있다. 바람직하게, 몰드 본체가 충진 위치와 성형 위치 사이에서 이동 가능하기 때문에, 배터리 플레이트의 위치 설정은 몰드 본체가 성형 위치에 있는 경우 금속 전달 장치 또는 다른 금속 전달 피쳐(feature)에 의해 방해받지 않을 수 있다.

용융 금속 전달 장치(molten metal delivery apparatus)는 제1 및 제2 몰드 본체와 각각 결합된 제1 용융 금속 전달 장치 및 제2 용융 금속 전달 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용융 금속 전달 장치가 제1 몰드 본체 및 제2 몰드 본체의 각각에 인접하여 제공될 수 있다. 제1 및 제2 용융 금속 전달 장치는 금속 전달 장치 사이에 제공되는 몰드를 갖는 캐스트 온 스트랩 머신의 대향 측면에 구비될 수 있다.

제1 및 제2 용융 금속 전달 장치는 공통의 납 공급부(supply)로부터 공급될 수 있다.

제1 및 제2 용융 금속 전달 장치는 각각 복수의 출구(outlet)를 포함할 수 있다. 하나의 출구는 예를 들어 각각의 몰드 캐비티와 결합될 수 있다. 상기 또는 각각의 출구는 슬라이딩 가능하게 장착된 블록(block)에 형성된 스루-캐비티(through-cavity)을 포함할 수 있으며, 스루 캐비티는 블록이 제1 위치에 있는 경우 스루 캐비티의 상단부로 납을 수용하고 블록이 제2 위치에 있는 경우 스루 캐비티의 하단부로부터 납을 배출하도록 구비된다. 상기 또는 각각의 출구는 로컬 금속 저장소와 결합될 수 있다.

상기 또는 각각의 배출구는 몰드 본체가 충진 위치에 있는 경우 몰드 캐비티로 직접적으로 납을 분배하도록 구비된다.

몰드 위치 설정기는 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체를 선형으로 이동시키도록 구비된다. 예를 들어, 몰드 위치 설정기는 성형 위치로부터 충진 위치로 이동하는 경우(및 성형 위치로 이동하는 경우 중심선 방향으로 본체를 이동함), 몰드의 명목상의 길이 중심선으로부터 외부로 이격되게 제1 및 제2 몰드 본체를 슬라이딩할 수 있다.

몰드 위치 설정기는 사용시 성형 위치와 충진 위치 사이에서 제1 몰드 본체 및 제2 몰드 본체를 왕복 운동시키도록 구비될 수 있다. 몰드 위치 설정기는 제1 및 제2 몰드 본체에 연결된 크랭크 기구(crank mechanism)를 포함할 수 있다. 단일 구동부(drive)가 제1 및 제2 몰드 본체를 이동시키기 위해 서로 반대 위상의 크랭크 아암이 제공될 수 있다. 바람직하게, 크랭크 기구가 이동의 말단 위치(즉, 충진 및 성형 위치)에 접근함에 따라 몰드 본체를 점진적으로 감속되게 할 수 있고, 이는 몰드가 용융 금속으로 충진된 캐비티와 함께 이동하는 경우 특히 중요하다.

용융 금속 전달 장치는 제1 및 제2 몰드 본체가 충진 위치에 있는 경우 몰드 본체가 전달 장치로부터 열 전달에 의해 가열되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 몰드 본체는 복사 또는 전도 열 전달에 의해 가열되도록 용융 금속 전달 장치의 고온면에 인접하게 구비될 수 있다. 바람직하게, 이러한 배치는 몰드 본체에 임의의 직접 가열(direct heating)을 제공할 필요성을 제거할 수 있다.

캐스트 온 스트랩 머신은 추가로 몰드 로딩 장치(mould loading apparatus)가 제공될 수 있다.

따라서, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면 용융 금속 전달 장치; 배터리 플레이트 위치 설정 장치; 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 몰드; 및 상기 몰드가 사용 중 배치 및 캐스트 온 스트랩 머신 외부에 있어 상기 몰드로 접근하도록 하는 배치 사이에서 이동하도록 구비된 몰드 로딩 장치를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신을 제공한다.

몰드 로딩 장치는 캐스트 온 스트랩 머신으로 몰드의 제거 및 삽입을 자동화하도록 구비될 수 있다. 예를 들어, 몰드 로딩 장치는 사용 중에 몰드를 제공하거나 교환하기 위해 이용될 수 있다.

몰드 로딩 장치는 몰드의 사용 중 위치의 평면에 대응하는 제1 높이 및 몰드가 사용 중 평면 밖에 구비되는 제2 높이 사이에서 몰드를 상승/하강하도록 구비된 엘리베이터(elevator)를 포함할 수 있다. 몰드를 사용 중 위치의 평면 밖으로 이동시킴으로써, 납 전달 장치 상부 또는 하부로 상승시킬 수 있어, 캐스트 온 스트랩 머신의 내외로 편리하게 이동될 수 있다. 예를 들어, 엘리베이터는 캐스트 온 스트랩 머신의 작동 부분의 베이스 부재의 평면 아래로 몰드를 하강시키도록 구비될 수 있다.

몰드 로딩 장치는 측면 위치 설정 부재(lateral positioning member)를 더 포함할 수 있다. 측면 위치 장치(lateral position arrangement)는 사용 중 배치로 정렬된 내부 위치 및 몰드가 캐스트 온 스트립 머신의 측면에 구비되는 외부 위치 사이에서 몰드를 이동시키도록 구비될 수 있다. 측면 위치 설정 장치는 엘리베이터를 이동시킬 수 있다.

측면 위치 설정 장치는 고정된 지지 프레임 및 이로 슬라이딩 가능하게 장착된 이동 가능한 프레임을 포함할 수 있다. 측면 위치 설정 장치는 캐스트 온 납 머신의 작업 영역 아래에 있을 수 있다.

몰드 로딩 장치는 몰드를 지지하기 위한 크래들(cradle)을 포함할 수 있다. 예를 들어 크래들은 엘리베이터 상에 제공될 수 있다. 몰드가 사용 중의 배치에 있는 경우 크래들로부터 몰드를 제거하기 위해 방출 장치(ejection device)가 제공될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 몰드로 소정량의 용융 납을 전달하도록 구비된 캐스트 온 스트랩 머신을 위한 납 전달 장치를 제공하고, 납 전달 장치는 저장소와 연결되고 이의 베이스에 형성된 납 출구를 갖는 납 저장소를 형성하는 하우징(housing); 베이스로부터 이격되고 실질적으로 베이스와 평행한 베이스 아래의 런웨이(runaway); 베이스와 런웨이 사이에서 슬라이딩 가능하게 장착된 블럭, 상기 블럭은 소정량으로 제1 위치에서 저장소의 출구로부터 납을 수용하고 제2 위치에서 납을 배출하기 위해 형성된 스루 캐비티를 가지며; 및 제1 및 제2 위치 사이에서 블록을 왕복 운동시키기 위한 기구;를 포함하고, 상기 장치는 하우징 및/또는 블록이 제거 가능할 수 있도록 하우징의 상부를 선택적으로 고정하도록 구비된 클램프(clamp)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

클램프는 회전 가능한 클램핑 부재(clamping member)를 포함할 수 있다. 클램핑 부재는 폐쇄된 배치에서 클램핑 부재를 고정하기 위해 패스너(fastener)의 제1 말단에서 또는 인접하여 장치에 회전가능하게 연결될 수 있다. 패스너는 신속 방출 기구를 포함할 수 있다. 패스너는 클램핑 부재의 자유 말단에 또는 인접하게 맞물릴 수 있다.

클램프 및 저장소 하우징은 클램프가 폐쇄된 배치에 있는 경우 클램프에 대해(따라서 하우징에 대해) 하우징을 고정하는 상호 연결 피쳐(interconnecting features)가 제공될 수 있다. 상호 연결 피쳐는 하우징 또는 클램프 중 하나 상에 돌출부(projection) 및 클램프 또는 하우징 중 다른 하나에 의해 형성된 대응 구멍(aperture)을 포함할 수 있다. 클램프는 클램프가 폐쇄된 배치에 있는 경우 돌출부가 구멍 내에 유지되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 구멍은 클램프에서 노치(notch) 또는 리세스(recess)에 의해 형성될 수 있다. 노치 또는 리세스는 회전 가능한 클램핑 부재 또는 이의 대향 표면에 형성되거나, 또는 대향 표면의 프로파일에 의해 캐비티으로 형성될 수 있다. 예를 들어 클램핑 부재 및 대향 표면(예를 들어, 클램핑 부재가 회전 가능하게 한 클램프의 고정 부재일 수 있음)은 폐쇄된 위치에서 캐비티으로 구멍을 형성하는 계단형 프로파일을 가질 수 있다.

클램프는 저장소 커버(cover)를 더 포함할 수 있다. 저장소 커버는 클램프가 폐쇄된 배치인 경우 저장소의 상부를 폐쇄할 수 있다. 저장소 커버는 클램프에 회전 가능하게 연결될 수 있다(이에 의해 저장소 하우징과 자동 정렬될 수 있음).

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배터리 구성 요소를 성형하는 방법을 제공하고, 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 각각의 몰드 부품인 두 부분 몰드를 제공하는 단계; 상기 몰드 부품을 분리하고 이격된 위치에서 몰드 부품으로 각각의 복수의 몰드 캐비티에 용융 금속의 공급을 제공하는 단계; 및 충진된 몰드 부품을 정렬된 위치로 이동시켜 배터리 구성 요소를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 복수의 정렬된 배터리 플레이트를 제공하는 단계(예를 들어, 하나 이상의 그룹으로 구비될 수 있음); 및 상기 충진된 몰드 부품을 정렬된 위치로 이동시키는 단계 후에, 상기 복수의 배터리 플레이트의 일부가 몰드 캐비티 내에 놓이도록 상기 몰드에 대해 상기 복수의 배터리 플레이트를 위치시키는 단계; 및 용융 금속이 응고되게 하여 복수의 배터리 플레이트 사이에 연결부를 형성시키는 단계를 더 포함한다.

상기 방법은 몰드로부터 성형된 배터리 구성 요소를 방출하기 위해 복수의 배터리 플레이트를 몰드로부터 멀어지게 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 성형된 배터리 구성 요소의 방출 후에, 몰드 부품을 분리하는 단계는 반복될 수 있어 추가 성형 사이클을 개시할 수 있다.

본 발명은 전술하 바와 같이 설명되었지만, 상기에서 설명된 특징 또는 이하의 설명 또는 도면의 임의의 독창적인 조합으로 확장된다.

본 발명의 특정 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 상세히 기술될 것이다:
도 1 내지 도 5는 일련의 작동을 나타내는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스트 온 스트랩 머신의 개략적인 단면도이다.
도 6 내지 도 10은 몰드 로딩 장치를 포함하고 로딩 순서를 보여주는 일 실시예에 따른 캐스트 온 스트랩 머신의 개략도이다.
도 11은 캐스트 온 스트랩 머신에 사용하기 위한 납 전달 장치의 개략적인 측면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 캐스트 온 스트랩 머신 (1)은 한 세트의 배터리 플레이트 (80)의 러그인 탭 (81, 82)이 몰드 캐비티 (51, 53) 내에서 러그 (81, 82)와 함께 지그 (jig) 박스 (70)에 의해 위치로 이동되기 전에 몰드 (50)의 몰드 캐비티 (51, 53)로 액상 납을 제공하도록 구비되고, 상기 납은 응고되어 러그를 연결하는 스트랩을 형성할 수 있다. 하기에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 몰드 (50)는 각각이 복수의 몰드 캐비티 (51, 53)을 포함하는 2개의 몰드 본체 (50, 52)로 형성된다.

납 전달 장치 (5)는 몰드 (50)로 소정량의 납을 전달하기 위해 제공된다. 실시예에 나타낸 납 전달 장치의 기본적인 작동 원리는 영국 특허 출원 GB2507485호에 기술된 바와 같다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 다른 납 전달 장치가 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 도시된 납 전달 장치 (5)는 일반적으로 입구 저장소 (4), 블록 (10) 및 블록 (10)이 슬라이딩 가능하게 장착된 런웨이 (30)를 형성하는 하우징 (2)을 포함한다. 전달 장치는 순차적 도면에 나타낸 바와 같이 블록 (10)을 왕복 운동하도록 구비된 구동 장치(간결함을 위해 도시되지 않음)를 더 포함할 것이다. 납 전달 장치 (5)는 납 공급부 (60)와 연결된다. 도시된 실시예에서, 한 쌍의 동일한 납 전달 장치 (5a, 5b)가 몰드 (50)의 대향 측면에 제공되고, 대향하는 몰드 본체 (50 및 52)에 전달하도록 구비되는 것에 유의해야한다. 납 전달 장치 (5)는 일반적으로 길이를 따라 복수의 출구 (6)(각각은 개별 캐비티에 대응함)를 가지는 것으로 이해될 것이다. 이러한 출구는 복수의 개별 블록 및/또는 복수의 캐비티를 갖는 블록으로 형성 될 수 있으며, 이는 형성될 몰드의 유형에 따라 달라지며, 따라서 본 발명은 단일 또는 다중 장치에 사용될 수 있다.

하우징 (2)은 이의 내부에 납 저장소 (4)를 형성하고, 축적된 드로스가 저장소 (4)에서 납으로부터 쉽게 제거될 수 있도록 개방된 상부면을 갖도록 일반적으로 구비된다. 입구 (8)는 납의 공급을 위해 제공되고, 출구 (6)는 저장소의 베이스에 제공된다. 도 1 내지 도 5에 도시된 단면은 단일 캐비티 쌍 및 결합된 납 전달 장치를 통과하는 단면만을 나타내지만, 일반적으로 이러한 일련의 이러한 장치는 장치의 길이를 따라 반복될 것으로 이해될 것이다.

하우징 (2)은 저장소 (4)를 둘러싸고 있지만 저장소 (4)의 납 충진 레벨로부터 이격되는 커버 (3)를 더 제공될 수 있다. 가스/공기 입구 (9)는 저장소 위에서 얼리지 (ullage, 4b)로 연장되는 하우징 (4)의 후면에 제공된다. 하우징 (2)은 블록 (10)이 제2 위치에 있는 경우 스루 캐비티 (12)와 정렬되도록 구비된 블리드 개구 (bleed opening, 7)가 추가로 제공된다(하기에서 기술하는 바와 같음). 블리드 개구 (7)는 하우징 (2)의 얼리지 (4b)와 유체 연결된다.

하우징 (2)은 하우징 (2)의 하부면과 평행하게 구비되는 런웨이 (30)이고, 블록 (10)을 수용하기 위해 형성되고 크기를 갖는 슬롯(slot) 사이에 형성된다. 런웨이 (30)에는 하우징 (2)상의 입구 (8)와 정렬된 스루 홀 (through hole, 34)이 제공된다.

블록 (10)에는 스루 캐비티 (12) 및 스루 홀 (18)이 제공된다. 블록 (10)의 비-변위된 위치에서, 스루 홀 (18)은 입구 (8) 및 스루 홀 (34)과 정렬되어 납 저장소 (4)로 입구 경로를 형성한다. 동일한 위치에서, 스루 캐비티 (12)는 납 저장소 (4)의 출구 (6) 및 런웨이 (30)의 블라인드 홀 (blind hole, 36)과 정렬되어 저장소로부터 납이 블라인드 홀 (36)과 캐비티 (12)에 들어가도록 한다.

도 1은 몰드 블록 (50, 52)이 납 전달 장치 (5a, 5b)에 인접한 충진 위치에있는 초기 위치에서의 장치를 나타낸다. 블록 (10)은 스루 캐비티 (12)가 납 저장소 (4)의 출구 (6) 아래에 있고 스루 홀 (18)이 납 저장소 (4)의 입구 (8)와 정렬되도록 정렬된다. 따라서, 납은 예를 들어 일정한 헤드 납 공급부 (도시되지 않음) (60)와 같은 공급부 (60)(가열된 블록에 제공된 공급 파이프 (66a 및 66b)를 포함) 및 런웨이 (30)에서의 홀 (34)을 통해 저장소 (4)로 흐를 것이다. 저장소 (4)는 충진 레벨에 유지 될 것이다. 스루 캐비티 (12)가 납 저장소 (4)와 유체 연결됨에 따라, 소정량의 납이 캐비티 (12)를 충진할 것이고, 납의 추가량이 블라인드 홀 (36)에 유입되어 캐비티 (12) 아래에 배수조(sump)를 제공할 것이다.

이러한 단계에서, 몰드 (50, 52)는 내측 및 런웨이 (32) 말단 바로 아래에서 납 전달 장치 (5a, 5b)와 인접하게 위치한다. 즉, 몰드 (50, 52)가 "충진 위치(fill position)"에 있다. 몰드 (50, 52)와 바로 인접한 공급부 (60)는 가열된다(공급 파이프 (66a 및 66b)에서 납 흐름을 유지하기 위함). 작은 공기 갭이 몰드 (50, 52)와 공급부 (60) 사이에 존재하며, 따라서 이 위치에서 몰드 (50, 52)는 복사 열 전달에 의해 가열된다.

몰드의 충진을 개시하기 위해, 기구는 도 2에서 화살표 A로 나타낸 바와 같이 하우징 (2) 및 런웨이 (30)에 대해 블록 (10)을 슬라이딩시키도록 작동된다. 블록 (10)은 스루 캐비티 (12)의 전달 포트 (delivery port, 16)가 런웨이 (30)의 말단 (32)의 내측에 있는 제2 위치(도 2에서 나타낸 바와 같음)에 도달할 때까지 몰드 (50, 52) 방향 내측으로 슬라이딩한다. 이 위치에서, 스루 캐비티 (12)는 몰드의 캐비티 (51, 53) 위로 바로 놓인다. 이 위치에서, 하우징 (2)에 제공되는 블리드 개구 (7)는 가스가 스루 캐비티 (12)의 상부로 유입될 수 있도록 스루 캐비티 (12)의 입구와 유체 연결된다. 이러한 장치는 스루 캐비티 (12) 내로부터 납의 방출을 방해할 수 있는 임의의 진공 효과를 피할 수 있게 한다.

일단 납 붓기가 완료되면, 블록 (10)은 스루 캐비티가 납 저장소 (4)의 출구 (6)와 정렬되는 제1 위치(도 3에 나타낸 화살표 B 방향으로 이동함)로 복귀한다. 이 위치에서, 저장소 (4)는 다시 납 공급부 (60)와 유체 연결되어 저장소의 레벨이 보충되고 스루 캐비티 (12)가 재충진될 수 있다. 동시에, 구동 몰드 기구 (20)는 크랭크 아암 (24, 26)을 통해 화살표 C로 나타낸 바와 같이 몰드 (50, 52)를 내측으로 옮긴다. 이러한 몰드 부품 (50, 52)이 성형 위치로 이동되기 때문에, 도 3에 나타낸 바와 같이 두개의 절반부(5a, 5b)가 길이 방향 중심선을 따라 인접(또는 인접하게 정렬됨)한다.

이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 플레이트의 러그 (81, 82)가 몰드 캐비티(냉각 납이 아닌 용융된 상태로 포함됨) 내에 위치할 때까지, 배터리 플레이트 (80)는 하향 움직임(화살표 D의 방향)에 의해 몰드 (50) 위의 위치로 제공된다.

마지막으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 배터리 플레이트 (80)는 지그 박스 (70)에 의해 몰드 (50)로부터 이격되게 이동되고(화살표 E 방향으로), 러그 (81, 82)로 형성된 스트랩을 방출한다. 몰드 본체 (50, 52)가 구동부 (20)에 의해 충진 위치로 다시 이동됨으로써 형성 과정이 재개될 수 있다.

일부 실시예에서, 캐스트 온 스트랩 머신은 도 6에 나타낸 바와 같이 몰드 로딩 장치 (100)를 더 포함할 수 있다. 몰드 로딩 장치 (100)는 사용 중 캐스트 온 스트랩 머신 내의 내부 위치와 몰드가 제공되고 교체되거나 유지될 수 있는 외부 위치 사이에서 몰드를 이동시키는 공정을 자동화할 수 있다. 몰드 로딩 장치 (100)는 일반적으로 크래들 (110), 엘리베이터 (120), 측면 위치 설정 장치 (130) 및 방출 장치 (140)를 포함한다. 로딩 장치 (100)의 구성 요소는 적합한 공기압 실린더(pneumatic cylinder)(예를 들어 측면 위치 설정용 실린더 (136) 및 엘리베이터용 실린더 (122))에 의해 움직일 수 있다.

도 6은 몰드 (50)가 캐스트 온 스트랩 머신 외부에 있는 초기 위치를 나타낸다. 몰드 (50)는 엘리베이터 (120)(접근 용이성을 위해 상승된 위치에 있음)상의 몰드 크래들 (110)에 적재되고 지지된다. 엘리베이터 (120)(및 따라서 크래들 (110) 및 몰드 (50))는 고정 프레임 (132)에 대해 변위된 슬라이딩 프레임 (134)으로 확장된 배치에 있는 측면 위치 설정 장치 (130)로 인해 캐스트 온 스트랩의 작업 영역 외부에 있다.

초기에, 엘리베이터 (120)는 도 7에 나타낸 바와 같이 낮아진 위치로 이동되어 캐스트 온 스트랩 머신의 작업 영역의 베이스 면 아래에 위치한다(납 전달 장치 아래에서 베이스에 의해 형성됨). 다음으로, 측면 위치 설정기 (130)는 엘리베이터 (120), 크래들 (110) 및 몰드 (50)를 도 8에 나타낸 바와 같이 작동 위치와 수평 정렬되도록 내측으로 이동시키는데 사용된다. 엘리베이터 (110)는 도 9에 나타낸 바와 같이 작동되어, 몰드 (50)를 이의 작업 위치로 상승시킨다. 방출 장치 (140)는 몰드 (50)를 크래들 (110)로부터 분리시키도록 작동될 수 있다(사용 중 몰드용 지지부를 제공할 수 있음).

슬라이딩 블록 (30)의 유지 및/또는 상호 교체의 용이함을 제공하기 위해(예를 들어 상이한 부피 측정 개구를 제공하기 위해), 실시예는 도 11에 나타낸 바와 같이 클램핑 장치 (200)를 더 포함할 수 있으며, 이는 하우징 (2) 및/또는 블록 (10)이 제거 가능하도록 하우징 (2)의 상부를 선택적으로 고정하도록 구비된 클램프 (200)를 포함한다.

클램프 (200)는 머신의 프레임에 단단히 부착된 하부 고정 클램프 부재 (210) 및 회전축 (pivot, 230)을 통해 고정 부재 (210)에 연결된 상부 이동 가능 클램프 부재 (220)로 형성될 수 있다. 따라서, 이동 가능 부재 (220)는 도 11a에 나타낸 개방 위치와 도 11b에 나타낸 폐쇄 위치 사이에서 회전될 수 있다.

핸들 (244)을 갖는 회전 가능한 래치 형태의 패스너 (240)는 회전축 (230)의 단부에 있는 이동 가능 클램프 부재 (220)의 말단과 인접하게 제공된다. 패스너 (240)는 이동 가능한 클램프 부재 (220)의 상부 표면 상에 형성되는 대응하는 리세스 피쳐와 맞물리고 보유하는 래치 부재 (latch member, 242)를 포함한다. 또한, 개방 위치(도 11a)에서 래치 부재 (242)를 수용하기 위해 하부 고정 클램프 (210)에 노치 또는 커트 아웃(cut out)이 제공될 수 있다. 이는 패스너 (240)가 슬라이딩 블록 (30)으로의 접근을 방해하지 않는 것을 보장한다.

도 11a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 클램핑 장치 (200)는 저장소 (4)의 하우징 (2)과 실질적으로 정렬된다(그리고 슬라이딩 블록 (10)은 도 11의 도면에서 클램프의 하부 고정 아암 뒤로 감춰짐). 하우징 (2)은 클램프 (200)에 의한 결합을 위해 외측 본체의 측면 상에 돌출부 (250)를 구비한다. 상부 이동 가능 클램프 부재 (220)가 개방 위치로 회전되면서, 슬라이딩 블록 (10)은 납 전달 장치 내에 위치될 수 있고, 이어서 저장소 하우징 (2)은 슬라이딩 블록 (10) 위에 구비된다. 저장소 (4)는 고정된 클램핑 부재 (210)의 상부 모서리에 형성된 스텝 피쳐 (step feature, 212)에 대해 돌출부 (250)를 위치시킴으로써 정확하게 정렬될 수 있다. 상부 이동 가능한 클램프 부재 (220)가 도 11b의 고정된 위치로 하향 회전하는 경우 이동 가능한 클램핑 부재 (220)의 하부 모서리에 형성된 대응 스텝 피쳐 (222)가 돌출부 (250)와 정렬되도록 한다. 따라서, 클램프 대향하는 스텝 피쳐 (212, 222)는 클램프 (200)가 폐쇄된 배열에 있는 경우 돌출부 (250)를 고정적으로 유지하기 위한 구멍을 캐비티으로 형성하는 것을 알 수 있다. 그러므로, 클램프 (200)는 클램프 및 전달 장치의 본체에 대해 하우징 (2)을 고정할 것이다.

또한, 클램프 (200)는 회전축을 통해 상부 이동 가능한 클램핑 부재 (220)와 회전 가능하게 연결된 저장소 커버 (3)를 운반한다. 따라서, 클램프 (200)가 폐쇄됨에 따라, 저장소 커버 (3)는 저장소 하우징 (2)의 상부와 자가-정렬될 수 있고 이의 상부 말단을 폐쇄할 수 있다.

본 발명은 하나 이상의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 청구 범위에서 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화 또는 변경이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다.

예를 들어, 상기 실시예가 스트랩의 형성과 관련하여 주로 설명되었지만, 다른 성형물이 또한 배터리 플레이트(예를 들어, 포스트)의 러그 상에 캐스트될 수 있고, 캐스트 온 스트랩 머신이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 임의의 이러한 성형물의 형성에 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 단일 몰드 캐비티에 납을 전달하도록 배치된 복수의 캐비티 (12)을 제공하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 이는 비교적 큰 몰드 캐비티에 바람직할 수 있다. 복수의 캐비티는 다중 블록 또는 단일 다중 캐비티 블록일 수 있다. 예를 들어, 각각의 캐비티는 별도의 부피를 측정할 수 있으며 캐비티의 전체 부피는 특정 몰드 캐비티에 필요한 부피를 제공할 수 있다. 캐비티는 예를 들어 납의 균일한 분배를 보장하기 위해 단일 몰드 캐비티의 다른 영역으로 전달할 수 있다.

또한, 설명된 실시예는 두개의 연장된 길이 방향 절반으로 분할된 몰드를 이용하지만, 특정 장치는 주조되는 몰드의 특정 구성에 좌우될수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 몰드를 2 이상의 몰드 본체들로 분할하는 것이 가능할 수 있다(복잡함이 증가될 수 있음).

Claims

제1 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제1 몰드 본체;
제2 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제2 몰드 본체;를 포함하고,
상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체는,
상기 제1 복수의 몰드 캐비티와 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 정렬되는 성형 위치; 및
상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 상기 정렬된 위치로부터 변위되고 용융 금속 피드에 근접한 충진 위치; 사이에서 이동 가능하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 배터리 구성 요소를 형성하기 위한 몰드.
제1항에 있어서, 상기 정렬된 위치에서 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체는 단일 몰드 장치를 형성하는 몰드.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 몰드는 상기 몰드의 길이 방향으로 이격된 일련의 몰드 캐비티를 형성하는 연장된 몰드이고, 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체 각각은 상기 연장 몰드의 길이 절반을 포함하는 몰드.
제3항에 있어서, 상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티는 상기 몰드의 길이 방향으로 따라 이격된 복수 쌍의 몰드 캐비티를 공동으로 형성하는 몰드.
용융 금속 전달 장치;
배터리 플레이트 위치 설정 장치; 및
제1 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제1 몰드 본체 및 제2 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 제2 몰드 본체를 포함하는 몰드;를 포함하고,
상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체가:
상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 상기 배터리 플레이트 위치 설정 장치에 대해 정렬되는 성형 위치; 및
상기 제1 복수의 몰드 캐비티 및 상기 제2 복수의 몰드 캐비티가 상기 정렬된 위치로부터 변위되고 상기 금속 전달 장치의 출구와 인접한 충진 위치; 사이에서 이동하도록 배치된 몰드 위치 설정기를 추가로 포함하는 배터리 구성 요소를 성형하기 위한 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항에 있어서, 상기 용융 금속 전달 장치는 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체와 각각 결합된 제1 용융 금속 전달 장치 및 제2 용융 금속 전달 장치를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제6항에 있어서, 상기 제1 용융 금속 전달 장치 및 상기 제2 용융 금속 전달 장치는 공통의 납 공급부로부터 공급되는 캐스트 온 스트랩 머신.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1 용융 금속 전달 장치 및 상기 제2 용융 금속 전달 장치 각각은 상기 몰드 캐비티의 각각과 결합된 하나의 출구를 갖는 복수의 출구를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제8항에 있어서, 상기 복수의 출구 각각은 공통의 용융 금속 저장소와 결합된 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 또는 출구 각각은 슬라이딩 가능하게 장착된 블록에 형성된 스루 캐비티를 포함하고, 상기 스루 캐비티는 상기 블록이 제1 위치에 있는 경우 스루 캐비티의 상부 말단으로 납을 수용하고 상기 블록이 제2 위치에 있는 경우 스루 캐비티의 하부 말단으로부터 납을 배출하도록 구비된 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 또는 출구 각각은 상기 몰드 본체가 상기 충진 위치에 있는 경우 몰드 캐비티로 직접적으로 납을 분배하도록 구비되는 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 위치 설정기는 상기 성형 위치로부터 상기 충진 위치까지 이동하는 경우 상기 몰드 장치의 길이 방향 중심선으로부터 선형 외측으로 멀어지게 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체가 슬라이딩되도록 구비되는 캐스트 온 스트랩 머신.
제12항에 있어서, 상기 성형 위치는 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체와 연결되는 크랭크 기구를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용융 금속 전달 장치는 상기 제1 몰드 본체 및 상기 제2 몰드 본체가 상기 충진 위치에 있는 경우 상기 몰드 본체가 상기 전달 장치로부터 복사 열 전달에 의해 가열되도록 구성되는 캐스트 온 스트랩 머신.
제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 로딩 장치를 추가로 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
용융 금속 전달 장치;
배터리 플레이트 위치 설정 장치;
복수의 몰드 캐비티를 포함하는 몰드; 및
사용 중 배치와 상기 몰드가 캐스트 온 스트랩 머신의 외부에 있어 상기 몰드로 접근하게 하는 배치 사이에서 상기 몰드 이동시키도록 구비된 몰드 로딩 장치를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 몰드 로딩 장치는 상기 몰드의 사용 위치의 평면에 대응하는 제1 높이 및 상기 몰드가 상기 머신의 베이스 부재의 평면 아래에 위치하여 제거 가능하도록 하는 제2 높이 사이에서 상기 몰드를 상승/하강하도록 구비된 엘리베이터를 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제17항에 있어서, 상기 몰드 로딩 장치는 사용 중 배치로 정렬되는 내부 위치 및 상기 몰드가 상기 캐스트 온 스트랩 머신의 측면에 위치하는 외부 위치 사이에서 상기 몰드를 이동시키도록 구비된 측면 위치 설정 부재를 추가로 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제18항에 있어서, 상기 측면 위치 설정 부재는 고정 지지 프레임 및 슬라이딩 가능하게 장착된 이동 가능 프레임을 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 몰드 로딩 장치는 상기 몰드를 지지하기 위한 크래들을 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
제20항에 있어서, 상기 머신은 상기 몰드가 사용 중 배치에 있는 경우 상기 크래들로부터 상기 몰드를 제거하기 위한 방출 장치를 추가로 포함하는 캐스트 온 스트랩 머신.
베이스에 형성되고 저장소와 유체 연결되는 납 출구를 갖는 납 저장소를 형성하는 하우징;
상기 베이스와 이격되고 실질적으로 베이스와 평행한 상기 베이스 아래의 런웨이;
상기 베이스와 상기 런웨이 사이에 슬라이딩 가능하게 장착된 블록을 포함하고, 상기 블록은 제1 위치에서 상기 저장소의 출구로부터 소정량의 납을 수용하고 제2 위치에서 납을 배출하기 위해 형성하는 스루 캐비티를 가지며;
상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 상기 블록을 왕복 운동하기 위한 기구;를 포함하고,
상기 아우징 및/또는 블록이 제거 가능하도록 할 수 있도록 상기 하우징의 상부를 선택적으로 고정하도록 구비된 클램프를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 소정량의 용융 납을 몰드로 전달하기 위해 구비된 캐스트 온 스트랩 머신용 납 전달 장치.
제22항에 있어서, 상기 클램프는 제1 말단 또는 상기 제1 말단과 근접하게 상기 장치에 회전 가능하게 연결되는 회전 가능한 클램핑 부재 및 폐쇄된 배치에서 상기 클램핑 부재를 고정하기 위한 패스너를 포함하는 납 전달 장치.
제23항에 있어서, 상기 패스너는 상기 클램핑 부재의 대향 자유 말단 또는 이에 근접하게 맞물리는 신속 방출 기구를 포함하는 납 전달 장치.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램프 및 저장소 하우징에는 상기 클램프가 패쇄된 배치에 있는 경우 상기 클램프에 대해 하우징을 고정하는 상호 연결 피쳐가 제공되는 납 전달 장치.
제25항에 있어서, 상기 상호 연결 피쳐는 상기 하우징 또는 클램프 중 하나 상의 돌출부 및 상기 클램프 또는 하우징의 다른 하나에 의해 형성된 대응 구멍을 포함하고, 상기 클램프는 상기 클램프가 패쇄된 배치에 있는 경우 상기 돌출부가 상기 구멍에서 유지되도록 구성되는 납 전달 장치.
제26항에 있어서, 상기 구멍은 상기 클램프에서 노치 또는 리세스에 의해 형성되는 납 전달 장치.
제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클램프는 상기 클램프가 폐쇄된 배치에 있는 경우 상기 저장소의 상부에 인접한 저장소 커버를 추가로 포함하는 납 전달 장치.
각각이 복수의 몰드 캐비티를 포함하는 적어도 두개의 몰드 부품을 포함하는 몰드를 제공하는 단계;
상기 몰드 부품을 분리하고, 이격된 위치에서 상기 복수의 몰드 캐비티 각각에 용융 금속의 공급을 상기 몰드 부품으로 제공하는 단계; 및
상기 충진된 몰드 부품을 정렬된 위치로 이동시켜 배터리 구성 요소를 형성하는 단계;를 포함하는 배터리 구성 요소의 성형 방법.
제29항에 있어서,
복수의 정렬된 배터리 플레이트(그룹일 수 있음)를 제공하는 단계; 및
정렬된 위치로 상기 충진된 몰드 부품을 이동시키는 단계 후 복수의 배터리 플레이트의 일부가 상기 몰드 캐비티 내에 놓이도록 상기 몰드에 대해 상기 복수의 배터리 플레이트를 위치시키는 단계; 및
상기 용융 금속을 고형화시켜 상기 복수의 배터리 플레이트 사이에 연결부를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 배터리 구성 요소의 성형 방법.
제30항에 있어서, 상기 방법은 상기 몰드로부터 멀어지게 상기 복수의 배터리 플레이트를 이동시켜 상기 몰드로부터 상기 성형된 배터리 구성 요소를 방출하는 단계를 추가로 포함하는 배터리 구성 요소의 성형 방법.
제31항에 있어서, 상기 성형된 배터리 구성 요소의 방출 후 상기 몰드 부품을 분리하는 단계가 반복되어 추가 성형 사이클을 개시하는 배터리 구성 요소의 성형 방법.
도면을 참조하여 본 명세서에서 실질적으로 기술한 바와 같은 배터리 구성 요소 형성용 몰드.
도면을 참조하여 본 명세서에서 실질적으로 기술한 바와 같은 캐스트 온 스트랩.
도면을 참조하여 실질적으로 본 명세서에서 기술한 바와 같은 납 전달 장치.