NO792562L - Fremgangsmaate for fremstilling av batteriplater - Google Patents

Description

I mange år har det vært vanlig å beskytte platene i battericeller for industrielle eller transport-formål ved hjelp av en kapsling som omfatter et par skilleplater på motstående flater av platen, som er sammenbundet langs de to sidene og ved bunnen for å danne en tresidet beskyttende kapsling. Sammenbindingsmaterialet må være fleksibelt, og be-skaffenheten av materialet har utviklet seg gradvis gjennom årene med forbedrede batteriteknikker og tilgjengeligheten av materialene. To tidligere eksempler på denne type kon-struksjoner fremgår av de britiske patentene nr. 448 468 og 838 310 der det sammenbindende materialet i begge er i.form av myk gummi som er støpt i stilling rundt kantene av skilleplatene. Med en slik konstruksjon må hver kapsling frem-stilles individuelt ved innsetting av en myk gummistrimmel i en form og så formstøpe den på plass.

I en nyere utførelses form har sammenbindingsmaterialet form av en ekstrudert polyvinylkloridkanal som blir sveiset med radiofrekvensopphetning til sintrede eller ekstruderte skilleplater av polyvinylklorid. Slike kapslin-ger må likevel behandles enkeltvis ved at en sammenstilling som omfatter skilleplatene og lengdene av den ekstruderte kanalen må innsettes i en form eller jigg og enkeltvis under-kastes sveiseoperasjonen. I en enda nyere utførelsesform er det blitt foreslått å bruke skilleplater laget av poly-esterbasert materiale som ikke sveises med radiofrekvens, f.eks. en mikroporøs polyestermatte impregnert med herdet fenolharpiks. Skilleplater av et materiale av denne typen kan sammenbindes ved hjelp av en vulst av skumplast ekstrudert fra en dyse langs kantene på sammenstillingen, men frem deles med den samme grunnleggende begrensning som i de andre refererte prosessene, dvs. at hver anordning må håndteres enkeltvis, f.eks. ved å holde den sammen ved hjelp av en jigg eller en fastspenningsinnretning og så ekstrudere skumplas-ten rundt kantene.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir sammenstillinger som hver omfatter en batteriplate (eller en erstatning for en slik) lagt mellom og innrettet i forhold til et par skilleplater som hver er litt større enn platen, ført i rekkefølge av en transportør forbi en ekstruderingsdyse som ekstruderer skumplast inn i gapet mellom skilleplatene for å tette dette gapet og sammenbinde skilleplatene. I stedet for å behandle sammenstillingene enkeltvis blir de således matet i rekkefølge forbi ekstruderingsdysen i en pro-sess der mange av de enkelte trinn kan automatiseres.

Vanligvis rna tre sider av kapslingen tettes eller forsegles, og dette medfører minst to passeringer forbi en ekstruderingsdyse, skjønt fortrinnsvis bare to slike passeringer blir anvendt, idet de to motstående sidene blir tettet samtidig ved en enkelt føring mellom motstående dyser. I enkelte tilfeller kan imidlertid endetetningen utelates og bare sidene tettes for å danne en kapsling med åpne ender, noe som kan oppnås med en eneste passering. I den følgende beskrivelsen vil det bli antatt at bunnen også skal tettes.

Fortrinnsvis blir hver.slik ekstruderingsdyse fulgt i transportretningen av en prof ileringsinnretn.ing som presser skumvulsten inn i gapet mellom skilleplatene og i kontakt med kanten av batteriplaten og samtidig folder skummet rundt kantene av skilleplatene for å gi vulsten en glatt, regelmessig ytre profil. Selv om det er mulig å gjennomføre prosessen med batteriplaten erstattet av en uekte plate eller såkalt "slaveplate", blir den fortrinnsvis utført med den ekte platen på plass, siden dette muliggjør tillaging av en tetning direkte mot platematerialet under virkning av profiler-ingsinnretningen. Siden prof iler.ingsinnretningen følger tett etter ekstruderingsdysen og mens skummet fremdeles er i smel-tet tilstand, omfatter innretningen fortrinnsvis, i det minste delvis, et profileringshjul som roterer i kontakt med skumvulsten i stedet for å gli over den. Dette hjulet kan være laget av et metall som har forholdsvis god varmeledningsevne, f.eks. duraluminium eller rustfritt stål, noe som hjelper til å bringe overflaten av skummet over i fast form i tilstrekkelig grad til at det løsner lett fra hjulet. Détte hjulet kan så følges av en profileringssleide som opprettholder den profilen som er tilveiebrakt av hjulet og fortsetter avkjølingen av skummet. Et smøremiddel slik som vannbasert silikonolje-oppløsning, blir fortrinnsvis innsprøytet ved inngangen til profileringssleiden for å unngå opprivning av skumoverflaten, for å hjelpe til med avkjølingen og for å gi en god overflate. Siden denne oppløsningen er inert, har den ingenødeleggende virkning på ytelsen eller levetiden til cellen som sammenstillingen monteres i.

Som nevnt ovenfor kan begge sidene av elementet tettes samtidig ved en enkelt føring mellom motstående ekstruderingsdyser, og selv om denne føringen kan utføres før tetningen av enden av kapslingen, er det en liten overvekt i for-deler ved først å tette enden ved en passering og så tette de to sidene ved en andre passering. Straks enden er blitt tettet, er platen fastere anbrakt i forhold til skilleplatene, og den etterfølgende tetning av de to motstående sidene blir lettere. Selv om de separate operasjonene med å tette enden og samtidig tette de motstående sidene i prinsippet er like, blir det med fordel innført mindre variasjoner for tilpas-ning til de litt forskjellige forhold ved de to operasjonene.

Antas det at enden skal tettes før de to sidene, må sammenstillingen av batteriplaten og de to skilleplatene holdes riktig i forhold til hverandre under behandlingen,

og for dette formål kan det brukes én båndtransportør med fleksibelt bånd som har oppragende skovlstenger atskilt litt mer fra hverandre enn bredden av hver sammenstilling. Disse stengene utgjør så en positiv plassering for hver sammenstilling med enden tilgjengelig for ekstruderingsdysen. Komponentene i hver sammenstilling kan mates til transportøren enten manuelt eller automatisk, og etter bevegelsen forbi dysen passerer hver sammenstilling fortrinnsvis et profileringshjul fulgt av en profileringssleide, *som beskrevet foran. Siden ekstruderingsdysen vil virke kontinuerlig, vil der

være en stripe av ekstrudert skum som forbinder tilstøtende sammenstillinger, og denne må kuttes ved enden av transportøren for å atskille sammenstillingene. De atskilte sammenstillingene kan så lagres midlertidig før de føres til neste trinn for samtidig tetning av motstående sider, men som et alternativ kan hver sammenstilling med tettet ende føres direkte til det neste trinnet, som hensiktsmessig kan omfatte en ytterligere transportør anordnet i rett vinkel til den første, slik at sammenstillingene blir matet i sin lengde-retning. Alternativt kan den andre transportøren være på linje med den første eller helt atskilt fra denne..

Begynnelsen av det neste trinnet kan hensiktsmessig omfatte et valsebord som har et system med sidevalser for å innrette platen (eller en erstatning for denne) sentralt mellom de to skilleplatene og også i riktig langsgående innretting. For å opprettholde denne innrettingen omfatter den neste.transportøren fortrinnsvis et par samvirkende transportbånd som blir trykt mot hverandre for å gripe hver sammenstilling mellom båndene. Ved å holde sammenstillingene fast på denne måten er behovet for skovlstenger som beskrevet i forbindelse med det første trinnet ikke lenger til stede, og sammenstillingene kan mates i tett rekkefølge, praktisk talt i kontakt med hverandre. De to transportbåndene kan trykkes sammen, f.eks. ved hjelp av fjærbelastede eller tyngdepå-virkede valser som virker mot det øvre båndet, mens det nedre båndet er fast understøttet for å hindre at det gir etter.

Hver sammenstilling som er blitt sentralisert mellom de to transportbåndene av innrettingsvalsene passerer så symmetrisk mellom et par motstående ekstruderingsdyser som ekstruderer skum inn i gapet mellom skilleplatene og i kontakt med kanten av batteriplaten. Dette skummet binder seg automatisk til den tidligere størknede skumtetningen ved bunnen av hver sammenstilling og blir så profilert samtidig fra begge sider som før beskrevet. Ekstruderingsdysene blir hver for, seg regulert slik at de tilveiebringer litt for meget skum som blir valset eller foldet av. profileringsinnretnin-gen rundt kantene av skilleplatene for å gi en sikker tetning. Som før nevnt omfatter profileringsinnretningene fortrinnsvis hjul fulgt av profileringssleider, og disse kan være inn- stilt i samsvar med den spesielle totale breddedimensjonen som kreves for senere innsetting av platene i en cellekasse. Den regulerte tilførsel av smøremiddel ved disse punktene fører til en god overflatebeskaffenhet, som før nevnt.

Apparatet i henhold til oppfinnelsen som virker på den nettopp refererte måte, vil nå bli beskrevet under henvisning til de vedføyde tegningene, hvor: Fig. 1 er et grunnriss som viser separate en-heter for endetetning og for samtidig tetning av de motstående sidene anordnet i rekkefølge; Fig. 2 er et skjematisk sideriss som viser enheten for tetning av de to sidene Fig. 3 er et tverrsnitt i stor målestokk av den øvre del av fig. 2; Fig. 4 er et enderiss svarende til fig. 2, og Fig. 5 er en detaljert tverrsnittsskisse gjennom en del av en kapsling som illustrerer formen av skumvulsten som utgjør tetningen mellom de to skilleplatene. Fig. 1 viser den generelle form av apparatet som helhet og de trinn i prosessen som allerede er beskrevet. De lagvise sammenstillingene vist som 1, og som hver omfatter en batteriplate mellom et par skilleplater, er laget istand og blir holdt i et komponentlager generelt betegnet med 2, for mating til en endetetningsenhet 3. Et fleksibelt transportbånd 5 utstyrt med oppragende skovlstenger 6 blir drevet av en elektrisk motor med ubegrenset variabel hastighet (ikke vist på tegningen), og sammenstillinger 1 fra lageret 2 blir tilført transportbåndet og anordnet mellom respektive stenger 6 og tilhørende posisjoneringsanlegg 6A som er naglet til båndet 5.

Skovlstengene er utstyrt med spor på den ene siden for å tillate sentalisering av platen mellom skilleplatene, og innretting i lengderetningen av sammenstillingen blir tilveiebrakt av et regulerbart anlegg 7 som likeledes er forsynt med spor for å bringe skilleplatene til å overlappe batteriplaten og lage et rom for ekstrudering av skum. Når hver sammenstilling er blitt korrekt lokalisert mot anlegget 7 og mellom den respektive skovlstang 6 og anlegg 6A, blir den holdt i denne stillingen av en fjærklemme 8 i forbindelse med hver skovlstang 6, hvilken blir beveget fra sin uvirksomme stilling til sin virksomme stilling ved inngrep med en ut-løserstav 9 når klemmen beveger seg under denne.

Bevegelsen av transportbåndet 5 bringer sammenstillingene IA til å passere i rekkefølge forbi en ekstruderingsdyse 10, et profileringshjul 11 av metall som blir avkjølt av en luftdyse 11A, og en profileringsføring 12.

Når hver sammenstilling nærmer seg dysen 10, passerer den under en fjærfinger 17 som forhindrer at skilleplatene blir presset fra hverandre av trykket fra det innsprøytede skummet. Selv om det ikke er synlig på fig. 1, er inngangen til fø-ringen 12 avskrådd og smøremiddel blir sprøytet inn ved dette punktet som beskrevet tidligere. På det tidspunkt sammenstillingene forlater føringen 12 har skummet størknet tilstrekkelig til at den sammenbindende strimmelen eller "halen" av størknet skum kan kuttes i to trinn ved 13A og 13B ved hjelp av kniver som virker i synkronisme med passeringen av skovlstengene 6.

Knivene blir styrt av en fotoelektrisk eller pnevmatisk føler til å foreta en kutting i et første trinn ved 13A ved den fremre kanten av hver sammenstilling og en kutting ved et andre trinn ved 13B ved den bakre kanten.

De tettede, sammenstillingene, nå vist som IB, blir så ført

til et mellomlager 15, men hvis produksjonshastighetene til de to trinnene er tilpasset hverandre, kan de passere direkte gjennom lageret til et valsebord 16.

Resultatet .av skumekstruderingen fra dysen 10

er vist skjematisk på fig. 5. Her er batteriplaten vist som 20 og de to skilleplatene som 21, idet disse er utformet med ribber 21 på vanlig måte. Det ekstruderte skummet er vist ved 24, og man vil se at virkningen av profileringshjulet er å presse skummet i nær kontakt med skilleplatene, mens de samtidig hindres i å åpne seg ut fra hverandre. Hjulet

bretter eller folder også det lille beregnede overskuddet av skum rundt kantene av skilleplatene, som vist ved 25,

for å øke lengden av den effektive binding og dermed den

mekanisme styrken av den resulterende sammenstillingen. Som man ser av fig. 5, har profilen av et snitt gjennom skumvulsten form av en dobbelt kanal som når den størkner er iboende sterkere enn en enkelt flat sammenføyning. Sammenstillingene som forlater enheten 3 er følgelig tettet langs bunnkanten på den beskrevne måten og ankommer til valsebordet 16 i denne formen, enten via lageret 15 eller direkte fra transportøren 5.

De delvis forseglede sammenstillingene, fremdeles vist som 1, passerer så til en separat enhet 120 som virker til å tette begge sidene samtidig, som før beskrevet. Som man ser, kommer sammenstillingene inn i enheten 120

med sine bunnkanter først, idet toppkantene kan gjenkjennes på forbindelsestappene 18. Enhetene blir først innrettet ved hjelp av innrettingsvalser 121 på valsebordet 16 med det nedre og det øvre transportbåndet 122 og 123, resp. i en trykktransportør med dobbelt bånd som fører dem gjennom lengden av enheten^ 120, idet de blir matet til denne transportøren ved hjelp av et par drevne innføringsvalser 125 som er best synlige på fig. 2. Valsesettene 121 er fjærbelastet mot hverandre mot respektive anslag, slik at de gir etter for å tillate passering av de fremstikkende deler av skumtetningen ved enden av hver sammenstilling, mens de likevel tilveiebringer positiv sentralisering av hver plate mellom topp- og bunn-skilleplaten.

I et spesielt eksempel blir transportøren drevet av en elektrisk motor ved hjelp av en hydraulisk Carter drivanordning med variabel hastighet som ikke er synlig på tegningene. Virkningen av valsene 121 innretter ikke bare sammenstillingene med transportbåndene, men sikrer også at batteriplaten er sentralt plassert mellom de to skilleplatene og at den langsgående innretting er korrekt. Det nedre båndet 122 understøttes av en plate 30 som er best synlig på fig. 3, og er forsynt med et sporingsfremspring 31 som løper i en føring 32 for å forhindre eventuell sideveis bevegelse av båndet. Det øvre båndet 123 har et tilsvarende fremspring 34, dvs. et sporings fremspring som enten strekker seg langs hele lengden av båndet 123 eller består av atskilte avsnitt av passende lengde. Dette går i en føring 35 slik at det holdes i nær sideveis innretting med båndet 122. I tillegg blir båndet 123 påvirket av fjær-eller vekt-belastede valser 36 vist på fig. 2, som opprettholder et fast trykk mellom de to båndene for å unngå enhver forskyvning av lagsammenstillingene 1 som holdes mellom de to båndene.

Sammenstillingene 1 som holdes fast på denne måten passerer mellom et par motstående ekstruderingsdyser 40 lik dysen 10 som samtidig sprøyter inn skum fra begge sider for å danne en konstruksjon maken til den som er vist på

fig. 5. Etter dysene 40 passerer sammenstillingene mellom profileringshjul 41 avkjølt av luftdyser 4lA,og profilerings-føringer 42 maken til de respektive komponentene 11 og 12

som allerede er beskrevet i forbindelse med enheten 3. Disse former og avkjøler vulsten av skum som tidligere forklart,

og gir den en glatt overflate. Avstanden mellom føringene 42 'er forhåndsinnstilt til den totale breddedimensjon som er nødvendig for senere innsetting av kapslingene i en cellekasse.

Sammenstillingene 1 som passerer gjennom enheten 120 er vist med uniforme mellomrom, men hvis de mates til formene 125 for hånd, noe som ofte vil være tilfelle, vil avstandene, uunngåelig bli ulike. Som beskrevet i forbindelse med enheten 3, vil sammenstillingene som forlater føringen 42 være sammenbundet av "haler" av størknet skum antydet som 45, og disse halene må kuttes for å skille sammenstillingene. Mens det er forholdsvis lett å utføre denne operasjonen når mellom-rommet mellom tilstøtende sammenstillinger er konstant som i enheten 3, må kutteoperasjonen styres mer omhyggelig når mellomrommene er irregulære.

For dette formål passerer sammenstillingene 1 mellom båndene 122 og 123 gjennom en lysstråle (ikke vist på tegningen), f.eks. fra en galliumarsenid-lyskilde. I dette spesielle eksemplet har lysstrålen et rødt passfilter for å gi god forkastelse av fluorescent lyd fra omgivelsene eller annet strølys, og strålen blir så mottatt av et foto-detektorhode. Når forkanten av hver sammenstilling 1 av-bryter lysstrålen, startes to roterende pnevmatisk drevne knivblader 48, og så etter et regulerbart intervall styrt ved hjelp av et elektronisk forsinkelsessystem blir knivene brakt til å bevege seg raskt gjennom skumstrimlene for der-ved å fjerne forkantene av disse strimlene fra sammenstillingen og etterlate et rent kutt ved enden av skilleplatene. Når fotodetektorhodet igjen registrerer at sammenstillingen har passert helt gjennom strålen, aktiverer det resulterende signalet igjen de roterende knivene slik at bakkantene av skumstrimlene kuttes ved bakkantene av skilleplatene. Hver etterfølgende sammenstilling blir behandlet på denne måten og kommer ut av enheten 120 uten noen utstikkende skumstrim-ler, som vist ved 50. Kapslingen er da komplett og ferdig til bruk. Den kan f.eks. fortsette et kort stykke på transportøren inntil den blir lesset av på et valsebord (ikke vist), hvor den bringes til side for lagring. Ved å avføle både for- og bakkantene av hver sammenstilling, som nettopp beskrevet, er det mulig å ta hensyn til både tilfeldige rnellom-rom mellom sammenstillingene og også sammenstillinger av varierende lengde, uten at det er nødvendig med kontroll-justeringer av selve enheten. For forskjellige bredder av sammenstillingene må imidlertid enkelte komponenter i enheten justeres tilsvarende, f.eks. innrettingsvalsene 121, ekstruderingsdysene 40, profileringsinnretningene 41 og 42 og de roterende knivene 48.

Figurene 2 og 4 viser konstruksjonstrekk ved apparatet som hittil ikke er beskrevet. Således viser fig.

2 en stålrørramme 52 som bærer transportbåndene 122 og 123

og de andre komponentene som er beskrevet til nå, og også den elektriske drivmotoren og den variable drivanordningen som tidligere er nevnt og vist ved 53. Disse er forbundet til de to transportbåndene 122 og 123 ved et drivkjede eller en drivrem 54.

Fig. 4 viser detaljer ved ekstruderingsar-rangementene på enheten 120, og viser at dysene 40 blir matet fra respektive ekstrudere 56 båret av bærerammer 57

som er forbundet med hovedrammen 52 for å gi en helt stiv konstruksjon. Ekstruderne blir tilført råmateriale for skummet ved hjelp av trakter 58, og er regulerbare på rammene 57 både horisontalt og vertikalt, som antydet ved pilene 59.

Generelt er det funnet at polyetylenskum gir de beste resul-tater, men andre typer skum kan også brukes, idet de generelle krav er at skummet når det er herdnet, må oppvise en fast binding mellom komponentene i sammenstillingen, og det bør være tilstrekkelig elastisk til ikke å sprekke under den etterfølgende håndtering.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av batteri-platekapslinger hvor sammenstillinger som hver består av en batteriplate (eller en erstatning for en slik) lagt mellom og innrettet i forhold til et par skilleplater som hver er litt større enn batteriplaten, og som blir tettet ved kantene av ekstrudert skumplast, karakterisert ved at sammenstillingene blir ført i rekkefølge av en transportør forbi en ekstruderingsdys,e som ekstruderer skumplast inn i gapet mellom skilleplatene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hver ekstrudert vulst av skum blir presset inn i gapet mellom skilleplatene ved hjelp av en pro-fileringsinnretning som er anordnet langs bevegelsesbanen for transportøren etter ekstruderingsdysen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at hver ekstrudert skumvulst blir påvirket av et roterende profileringshjul fulgt av en profileringssleide.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at hvert profileringshjul virker til å presse det ekstruderte skumavsnittet inn i gapet mellom de to skilleplatene og samtidig folde skummet omkring kantene på skilleplatene.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at et smøremiddel blir sprøytet inn ved inngangen til profileringssleiden.

6. Fremgangsmåte ifølge noen av de foregående krav, karakterisert ved at motstående sider av hver kapsling blir forseglet • samtidig ved å føre hver sammenstilling mellom motstående ekstruderingsdyser.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at bunnen av hver kapsling blir forseglet ved å føre hver sammenstilling forbi en separat ekstruderingsdyse.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at bunnen av hver kapsling blir forseglet før sidene, idet hver sammenstilling blir ført forbi ekstruderingsdysen som danner bunnforseglingen ved hjelp av et fleksibelt transportbånd som har oppragende skovlstenger anordnet med en avstand som er større enn bredden av hver sammenstilling .

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8, karakterisert ved at ekstruderingsdysen som danner bunnforseglingen virker kontinuerlig, og strimlene av ekstrudert skum som forbinder tilstøtende sammenstillinger blir kuttet ved enden av transportbåndet.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at strimlene av ekstrudert skum blir kuttet ved hjelp av kuttere som styres av følere som avføler forkanten og bakkanten av hver sammenstilling og bringer kutterne til å virke.

11. Fremgangsmåte ifølge noen av kravene 6 til 8, karakterisert vedat hver sammenstilling blir ført mellom de motstående ekstruderingsdysene mens sammenstillingen holdes mellom et par samvirkende transportbånd som blir presset mot hverandre for å gripe hver sammenstilling mellom dem.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at hver'at de motståendé ekstruderingsdysene virker kontinuerlig, og strimlene av ekstrudert skum som forbinder tilstøtende sammenstillinger blir kuttet ved hjelp av kuttere styrt av følere som etter tur avføler forkanten og så bakkanten av hver sammenstilling og så bringer kutterne i virksomhet.