MX2012005757A - Procesamiento de placas. - Google Patents

Abstract

Un método para procesar una serie enlazada de placas metálicas, en el cual cada placa (9) es conectada a una placa adyacente a lo largo de bordes contiguos (8), el método comprende: proveer la serie de placas como una primera pila doblada en zigzag de placas (1); extraer las placas en secuencia de la pila; aplicar un tratamiento de superficie a una o más de las placas; y apilar las placas en orden inverso para formar una segunda pila doblada en zigzag de placas (5).

Description

PROCESAMIENTO DE PLACAS MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere al procesamiento de placas metálicas, por ejemplo, para uso en la fabricación de placas de electrodo de celdas de combustible.

Las placas de electrodo o placas separadoras para celdas de combustible, es decir, en forma de placas de ánodo o cátodo, necesitan cumplir requerimientos estrictos para evitar o eliminar cualquier contaminación, y típicamente requieren una serie de diferentes pasos de procesamiento a aplicar antes de que las placas puedan ser ensambladas en una pila de celdas de combustible. Diversos tipos de revestimientos y otros tratamientos de superficie se pueden requerir, los cuales se puede necesitar llevar a cabo en una cámara cerrada, por ejemplo, en un procedimiento de deposición en fase de vapor o deposición de iones. Para prevenir el riesgo de no adherencia de los revestimientos, las superficies de las placas a revestir deben primero estar libres de contaminantes orgánicos tales como grasa o aceite. Sin embargo, no se puede suponer en general que las operaciones de estampado anteriores usadas para aplicar características en la superficie a las placas sean procedimientos limpios, lo cual da como resultado un riesgo significativo de contaminación cruzada. Tampoco se puede suponer que la materia prima, que puede estar en forma de un rollo de hoja de metal, esté limpia. Dado que la producción en serie de partes de celdas de combustible requiere que un gran número de dichas placas sea manejado en sucesión rápida, se requiere de manera ideal una solución que permita la alimentación continua de placas metálicas a través de un procedimiento del tipo por lotes.

Los procedimientos conocidos actuales para aplicar tratamientos en la superficie a placas de electrodo incluyen manejo de placas individuales y aplicación de diversos tratamientos de superficie a las placas de manera individual, como se describe, por ejemplo, en US 2005/0241732, en la cual placas pensadas son tratadas con una solución de pasivación seguido de pasos de enjuague y secado.

Un problema con los procedimientos existentes es que el manejo automatizado de placas individuales involucra maquinaria compleja Otro problema, en particular en relación con placas de electrodo o placas separadoras de celdas de combustible, es que dichas placas son delgadas y pueden ser propensas a daño al ser manejadas individualmente.

Otro problema es, en una escala de producción masiva donde cientos de miles de placas se van a procesar, cómo manejar lotes de placas entre procedimientos, algunos de los cuales pueden requerir una pausa en una línea de producción.

Otro problema es cómo reducir al mínimo el uso de recursos tales como soluciones para tratamiento de superficie y reducir el uso de energía para aplicar otros tratamientos tales como capas depositadas en la superficie.

Otro problema es cómo reducir al mínimo el espacio requerido para el aparato de tratamiento de superficie configurado para manejar muchos miles de placas en sucesión rápida.

Un objeto de la invención es abordar uno o más de los problemas antes mencionados.

De acuerdo con la invención se provee un método para procesar una serie enlazada de placas metálicas, en el cual cada placa es conectada a una placa adyacente a lo largo de bordes contiguos, el método comprende: proveer la serie de placas como una primera pila doblada en zigzag de placas; extraer las placas en secuencia de la pila; aplicar un tratamiento de superficie a una o más de las placas; y apilar las placas en orden inverso para formar una segunda pila doblada en zigzag de placas.

Al procesar las placas metálicas como una pila doblada en zigzag, los problemas referentes al manejo de placas individuales se reducen de manera sustancial, ya que las placas solamente necesitan ser manejadas en forma de lotes de placas fácilmente transportados. Tales lotes se proveerían en forma de cartuchos que contienen grandes números de placas en una forma altamente compacta.

En modalidades preferidas, una pluralidad de las placas metálicas en al menos la segunda pila doblada en zigzag comprenden una o más placas de electrodo de celdas de combustible. Como se aplica a la producción de placas de electrodo de celdas de combustible, la invención tiene ventajas sustanciales con respecto a las técnicas existentes, sobre todo porque los problemas asociados con aplicar los diversos tratamientos de procesamiento de superficie diferentes requeridos para tales tipos de placas se reducen sustancialmente.

A fin de incrementar la eficiencia del procedimiento aún más, cada placa puede comprender una disposición regular de placas de electrodo de celdas de combustible.

El tratamiento de superficie aplicado a las placas puede comprender uno o más de un procedimiento de limpieza, estampado, aspersión, moldeo y tratamiento térmico.

En un procedimiento de limpieza de ejemplo, la primera pila doblada en zigzag de placas puede ser al menos parcialmente sumergida en un solvente de limpieza. La cantidad de solvente usada durante el procedimiento es reducida al mínimo sumergiendo la pila, en lugar de cada placa individual, en el solvente de limpieza.

Cada placa se puede conectar a una placa adyacente a lo largo de una línea de material debilitado que une las placas. Dicha unión, típicamente llamada una 'bisagra formada del mismo material' se puede diseñar para resistir los pasos de doblar y desdoblar repetidos, suficiente para someter una pila de placas a una serie de pasos de procesamiento, antes de separar cada placa en un paso final antes del ensamble de las placas en una pila de celdas de combustible.

La línea de material debilitado se puede proveer por medio de una serie de perforaciones. Este tipo de doblez se puede aplicar, por ejemplo, durante un procedimiento de estampado ya que la pila de placas es preparada a partir de un rollo de hoja de metal en bruto.

De manera alternativa, cada placa se puede conectar a una placa adyacente por medio de una bisagra, la cual puede ser en forma de una pieza de unión temporal que es retirada una vez que los pasos de procesamiento son completados. La bisagra puede comprender una o más conexiones de lengüeta y ranura correspondientes que unen placas adyacentes. Este tipo de unión puede ser adecuado donde placas individuales son estampadas a partir de un material de partida, por ejemplo, una hoja de metal más grande, seguido de un procedimiento que une las placas para formar una pila.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención se provee un cartucho de placas metálicas para un procedimiento de tratamiento de superficie, el cartucho comprende una serie enlazada de placas metálicas, en la cual cada placa es conectada a una placa adyacente a lo largo de bordes contiguos que forman una pila doblada en zigzag.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención se provee un aparato para aplicar un tratamiento de superficie a una serie de placas metálicas, el aparato comprende: un primer soporte configurado para recibir una primera pila doblada en zigzag de placas metálicas; un primer ensamble de devanador de transferencia giratorio configurado para extraer las placas metálicas del soporte en secuencia; y un segundo soporte configurado para recibir en orden inverso una segunda pila doblada en zigzag de las placas extraídas por el primer devanador de transferencia de la primera pila doblada en zigzag.

El primer ensamble de devanador de transferencia giratorio de preferencia comprende una serie de brazos igualmente distanciados alrededor del ensamble, la separación corresponde con el ancho de las placas en la pila.

El aparato puede comprender un segundo devanador de transferencia giratorio configurado para recibir placas extraídas del primer soporte por el primer devanador de transferencia y transferir las placas al segundo soporte.

La invención se describirá ahora a manera de ejemplo, y con referencia a los dibujos adjuntos en los cuales: la Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática de una serie de placas que son transferidas de una primera a una segunda pila doblada en zigzag; las Figuras 2A y 2B son vistas en perspectiva de un par de placas conectadas a lo largo de bordes contiguos por un primer tipo de bisagra; las Figuras 3A y 3B son vistas en perspectiva de un par de placas conectadas a lo largo de bordes contiguos por un segundo tipo de bisagra; las Figuras 4A y 4B son vistas en perspectiva de un par de placas conectadas a lo largo de bordes contiguos por un tercer tipo de bisagra; y la Figura 5 es una vista en perspectiva de un ensamble para procesar una pila de placas a través de una prensa de moldeo.

La Figura 1 ilustra una visión general esquemática del procedimiento de acuerdo con la invención, como modalidad mediante un aparato 10 para aplicar un tratamiento de superficie a una serie de placas metálicas. Una primera pila doblada en zigzag de placas 1 es mantenida en un primer soporte 2. Las placas en la pila 1 son extraídas de manera consecutiva, por ejemplo, usando un ensamble de devanador de transferencia giratorio 3 que tiene una serie de brazos 4 igualmente distanciados alrededor del ensamble, la separación entre los brazos 4 corresponde con el ancho de las placas en la pila 1. A medida que el ensamble 3 gira en la dirección indicada por la flecha 7, los brazos 4 se conectan con bordes contiguos 8 de placas adyacentes 9, extrayendo más placas de la pila 1. El mismo ensamble 3, o un segundo ensamble 3 similar se puede usar para volver a apilar la serie de placas para formar una segunda pila doblada en zigzag de placas 5 en un segundo soporte 6.

El procesamiento de pilas dobladas en zigzag de papel es un método bien conocido para imprimir, en particular para imprimir grandes cantidades de formas generadas por computadora. Un ejemplo es aquel descrito en US3683756, en el cual una primera pila doblada en zigzag de papel es alimentada a una impresora de direcciones, la cual da salida al papel para crear una segunda pila doblada en zigzag de papel que tiene detalles de dirección impresas en cada hoja. No obstante, dicho método no sería adecuado para procesar placas metálicas como se muestra en la Figura 1 , particularmente si tales placas tienen características de superficie estampadas como se aplican a placas de electrodo de celdas de combustible, porque dichas placas no podrían ser alimentadas usando dicho sistema sin que las placas se deformaran de manera permanente.

El ensamble 10 mostrado en la Figura 1 ilustra una versión básica del procedimiento de acuerdo con la invención, en el cual un solo ensamble de devanador de transferencia 3 es usado para desapilar y volver a apilar en orden inverso la serie de placas. Otros pasos se pueden incorporar mientras permanezcan dentro del alcance de la invención, por ejemplo, haciendo que el ensamble 3 alimente las placas de la primera pila a un sistema transportador, con otro ensamble similar dispuesto para extraer las placas del sistema transportador para volver a apilar las placas en el segundo soporte 6. El uso de un devanador de transferencia evita que las placas se deformen durante el desapilamiento y re-apilamiento.

Las placas en la primera pila 1 se pueden interconectar en diversas maneras, por ejemplo, vía lengüetas que conectan placas adyacentes, las lengüetas estando configuradas para flexarse cuando las placas se apilan y se vuelven a apilar. Las placas adyacentes pueden ser conectadas de manera alternativa por lengüetas que acoplan con ranuras correspondientes o por medio del uso de componentes de bisagra temporal adicionales. Ejemplos de diferentes tipos de bisagra se ilustran en las Figuras 2A, 2B, 3A, 3B. y 4A. 4B.

La Figura 2A muestra un par de placas 21 , 22 conectadas a lo largo de bordes contiguos por medio de un primer tipo de bisagra 23. La bisagra 23 en esta modalidad es un componente adicional en forma de una pieza de conexión engoznada formada a partir de un material polimérico. La pieza de conexión engoznada 23 de preferencia tiene una sección transversal uniforme, que hace el componente adecuado para ser formado mediante un procedimiento de extrusión. Las ranuras 28, 29 se proveen a lo largo de bordes largos opuestos de la bisagra 23, en las cuales los bordes de las placas 21 , 22 son encajados. La flexibilidad de la bisagra 23 es permitida por medio del uso de dos bisagras formadas del mismo material 25, 26, como se muestra más claramente en la Figura 2B, que muestra una vista expandida de la región 24 trazada en la Figura 2A. Las bisagras formadas del mismo material 25, 26 se proveen a lo largo de cualquiera de los dos lados de una pieza de conexión 27, la combinación de las cuales permite que las placas 21 , 22 sean dobladas hasta quedar planas. El grosor del componente de bisagra 23 permite también que las placas 21 , 22 tengan características formadas fuera del plano de las placas, por ejemplo, como resultado de operaciones de estampado para formar canales de flujo en las placas, mientras sigue permitiendo que las placas 21 , 22 sean apiladas hasta quedar planas y paralelas entre sí. Por lo tanto, el ancho de la pieza de conexión 27 se puede diseñar para coincidir con el grosor de las placas 21 , 22 después de cualquiera de tales operaciones de estampado.

La Figura 3A muestra un par de placas 21 , 22 conectadas a lo largo de bordes contiguos por medio de un segundo tipo de bisagra 33. La bisagra 33 en esta modalidad se forma mediante una serie de perforaciones a lo largo de los bordes contiguos de las placas 21 , 22, lo cual ocasiona que la unión entre las placas sea debilitada lo suficiente para permitir que la unión sea doblada y desdoblada en forma repetida. La bisagra 33 se ilustra en más detalle en la Figura 3B, la cual muestra una vista amplifica de la región 34 indicada en la Figura 3A. Este segundo tipo de bisagra tiene una ventaja con respecto al primer tipo de bisagra en que no se requieren componentes adicionales. Sin embargo, la bisagra 33 no permite que se lleve a cabo un número ilimitado de operaciones de doblado y desdoblado, ya que la bisagra 33 con el tiempo se debilitará y romperá debido a fatiga del metal. Asimismo la bisagra 33 no aloja incrementos en el grosor de las placas como resultado de operaciones de estampado o de otros componentes que son unidos a la superficie de las placas 21 , 22. Por lo tanto, este tipo de bisagra es más adecuado para usar durante operaciones donde las placas están en forma plana sin ninguna característica de superficie elevada, y para usar con un número pequeño de operaciones de doblado y desdoblado.

La Figura 4A muestra un par de placas 21 , 22 conectadas a lo largo de bordes contiguos por medio de un tercer tipo de bisagra 43. La bisagra 43 en esta modalidad se forma mediante una serie de lengüetas y ranuras correspondientes a lo largo de bordes adyacentes de placas contiguas 21 , 22. Cada una de las lengüetas es insertada a través de una ranura correspondiente y doblada para formar una bisagra de entretrabamiento. Una vista amplificada de la bisagra 43 se muestra en la Figura 4B, que ilustra la región 44 indicada en la Figura 4A. Este tercer tipo de bisagra tiene ventajas similares al primer tipo de bisagra, ya que un número ¡limitado de operaciones de doblado y desdoblado es posible, y la bisagra puede permitir que las placas sean incrementadas en grosor a través de operaciones de estampado o mediante adición de componentes sobre una superficie, mientras evita la necesidad de que la bisagra se forme a partir de un componente adicional, reduciendo así de manera potencial complejidad y costo. Sin embargo, este tercer tipo de bisagra requiere un paso de procesamiento adicional para formar la bisagra entre cada par de placas contiguas que es más complejo que la operación de perforación simple requerida para formar el segundo tipo de bisagra.

Una combinación del segundo tipo de bisagra con el primer tipo de bisagra es posible, por ejemplo, usando el segundo tipo para operaciones de limpieza iniciales en las placas seguido del uso del primer tipo de bisagra para operaciones subsiguientes. Esto puede ser necesario en algunas circunstancias, por ejemplo, si las operaciones de limpieza involucran altas temperaturas que el componente de bisagra 23 (Figuras 2A, 2B) no sería capaz de resistir.

Una pila doblada en zigzag de placas 1 típica puede, por ejemplo, comprender placas rectangulares planas cada una de las cuales contiene una disposición regular de componentes. Una disposición de componentes de 12 x 12 en cada placa, con una serie de tales placas formada en una pila que contiene 100 de dichas placas, da como resultado una pila que contiene 14400 componentes individuales. El procedimiento provee así una manera eficiente de manejar grandes números de componentes.

El procedimiento de desapilar a volver a apilar es eficiente en cuanto a espacio y podría estar contenido totalmente dentro de un ambiente que puede ser dictado por el procedimiento, por ejemplo, en una cámara de vacío sellada de un magnetrón PVD (Deposición en Fase de Vapor Física).

En procedimientos donde el tratamiento de superficie es un procedimiento de limpieza, la primera pila (o despachadora) podría ser sumergida de manera parcial o completa en una solución de limpieza, con el devanador de transferencia indizando las placas a través de un descargador neumático.

La pila doblada en zigzag puede proveer un formato común adecuado para muchos tipos de procesamiento que pueden ser requeridos durante la fabricación de placas de electrodo de celdas de combustible. Un tipo de procesamiento que seria particularmente adecuado para la invención es aquel de moldeo por inyección de múltiples cavidades, en el cual los componentes son moldeados a las placas a medida que son indizadas a través de una herramienta de moldeo. Por lo tanto, la invención es particularmente adecuada para manejo automatizado, tanto dentro de la etapa de procesamiento como entre diferentes procedimientos.

Una modalidad de ejemplo de un ensamble para procesar una pila de placas dobladas en zigzag de acuerdo con la invención se ilustra en la Figura 5. El ensamble 50 comprende un primer y segundo devanadores de transferencia giratorios 3a, 3b situados en cualquiera de los dos lados de una prensa de moldeo 51. Cada devanador 3a, 3b es de la forma ilustrada en la Figura 1 , como se describe anteriormente. Las placas de una primera pila 1 en un primer soporte 2 son extraídas sobre el primer devanador 3a, a través de la prensa de moldeo 51 entre platinas 52 opuestas y sobre el segundo devanador 3b antes de ser dobladas en una segunda pila 5 en un segundo soporte 6. Cada soporte 2, 6 puede ser removible del ensamble 50 para permitir que una nueva pila de placas sea introducida y alimentada a través de la prensa 51.

Las placas 9 se hacen pasar a través de la prensa 51 de manera consecutiva por medio de un motor paso a paso 53 enlazado a uno o más dientes que acoplan con orificios de propulsor correspondientes provistos a lo largo de uno o más bordes de las placas 9. El motor paso a paso 53 y la prensa 51 están configurados para ser operados de modo tal que las placas sean movidas mientras las platinas 52 son separadas y mantenidas fijas mientras la prensa 51 opera. La prensa 51 es operada accionando un pistón hidráulico 54. La prensa 51 podría ser configurada de manera alternativa para operar como una prensa de estampado para grabar en relieve o troquelar características en las placas 9.

Otras modalidades se encuentran intencionalmente dentro del alcance de la invención como es definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un método para procesar una serie enlazada de placas metálicas, en el cual cada placa es conectada a una placa adyacente a lo largo de bordes contiguos, el método comprende: proveer la serie de placas como una primera pila doblada en zigzag de placas; extraer las placas en secuencia de la pila; aplicar un tratamiento de superficie a una o más de las placas; y apilar las placas en orden inverso para formar una segunda pila doblada en zigzag de placas.

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque una pluralidad de las placas metálicas en al menos la segunda pila doblada en zigzag comprenden una o más placas de electrodo de celdas de combustible.

3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque cada placa comprende una disposición regular de placas de electrodo de celdas de combustible.

4. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el tratamiento de superficie comprende uno o más de un procedimiento de limpieza, estampado, aspersión, moldeo y tratamiento térmico.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la primera pila doblada en zigzag de placas es al menos parcialmente sumergida en un solvente de limpieza.

6. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque cada placa es conectada a una placa adyacente a lo largo de una línea de material debilitado que une las placas.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la línea de material debilitado se provee por medio de una serie de perforaciones.

8 - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado además porque cada placa es conectada a una placa adyacente por medio de una bisagra.

9. - El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la bisagra comprende una o más conexiones de lengüeta y ranura correspondientes que unen placas adyacentes.

10. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el tratamiento de superficie comprende una operación de moldeo o estampado realizada en cada placa después de transferencia de la primera pila.

1 . - Un cartucho de placas metálicas para un procedimiento de tratamiento de superficie, el cartucho comprende una serie enlazada de placas metálicas, en la cual cada placa es conectada a una placa adyacente a lo largo de bordes contiguos que forman una pila doblada en zigzag.

12. - Un aparato para aplicar un tratamiento de superficie a una serie de placas metálicas, el aparato comprende: un primer soporte configurado para recibir una primera pila doblada en zigzag de placas metálicas; un primer ensamble de devanador de transferencia giratorio configurado para extraer las placas metálicas del soporte en secuencia; y un segundo soporte configurado para recibir en orden inverso una segunda pila doblada en zigzag de las placas extraídas por el primer devanador de transferencia de la primera pila doblada en zigzag.

13. - El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el primer ensamble de devanador de transferencia giratorio comprende una serie de brazos igualmente distanciados alrededor del ensamble, la separación corresponde con el ancho de las placas en la primera pila doblada en zigzag.

14. - El aparato de conformidad con la reivindicación 12 o reivindicación 13, caracterizado además porque comprende un segundo devanador de transferencia giratorio configurado para recibir placas extraídas del primer soporte por el primer devanador de transferencia y transferir las placas al segundo soporte.

15. - El aparato de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque comprende una prensa de moldeo o estampado dispuesta entre el primer y segundo devanadores, la prensa comprende un par de platinas adyacentes a caras opuestas de las placas que pasan del primer devanador al segundo devanador.