专利名称：自动叠板装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动、快速地将正极板、绝缘片与负极板堆栈在水平电池治 具内的装置。
背景技术：
传统的密闭式铅蓄电池，具有以下缺点板栅采用将铅锭加热熔融灌注到模具的方式，耗材较多。电池极板采用传统的垂直放置方式，容易有电解液层化现象。采用电槽两侧的固定条来固定极群，经过使用因极板活物质形变及使用震动，容 易造成活物质脱落。因为制程包含多道干燥、熟成等工序，生产流程较长，使存货周转时间较慢，造成 资金使用效率上的压力。板栅采用实心合金铅，以及用来将电池各极间串、并联的铅块无法省略，因此耗材较多。铅材采用加热溶解，会产生铅蒸气，虽经过排气净化，但经常因排风不足造成对人 员与环境的污染。因重量重，其重量比能量(33wh/kg)较低，以及一般抗震结构的因素，寿命循环次 数仅约300次，且充电时间较长约(6-8hr)。水平铅蓄电池则是为了改良前述传统铅蓄电池的缺失而发展出来的新型电池；水 平铅蓄电池是因为电池极板采用水平放置，不同于传统式铅蓄电池的垂直放置，故称为“水 平电池”。水平电池的基本制程其基材以强度较高且多线缠绕的玻璃纤维为蕊心，用冷挤压的方式在玻璃纤维外 面包一层铅合金，而形成铅线。再将铅线编织成铅网，并发展出一种全新的铅膏，不需要经 过熟成阶段，同时依照电池结构的需求，在铅网上分别依次涂上正极、负极铅膏成为极板； 为加强极板活物质强度，在极板两侧加上特殊纸材，在经过干燥之后，包上特殊微细玻璃棉 之后即可进行电池组装。而电池在封装完成之后，再进行真空注酸、化成、灌固化剂、清洗、 包装等工序，即完成水平电池的生产程序。因为极板采用水平放置，故可以避免电池的电解液浓度差的极化现象，而电解液 浓度差的极化现象是传统铅蓄电池容量下降及寿命缩短的主要原因之一。水平电池的极板阴阳直接连通，因此内阻小，极板活物质利用比较均勻，且节省极 群并联铅材，大电流放电，电压降比较小。采用铅网替代传统的栅板(grid)，得以减轻电池重量、节省耗材，让电池的重量比 能量大为提高(》40wh/kg)，同时电池的充电接受率也提高，因此有利于快速充电。因为铅网抗拉强度大，能耐充放电循环中极板活物质的形状变化，因此循环寿命 次数也相对提高。[0017]一般的水平电池包含有102片极板(包含正、负极板)与101片绝缘片(玻璃棉)， 其组合方式，是在一治具内设置六个极板堆栈组，每一个极板堆栈组是依序由正极板、绝缘 材、负极板、绝缘材、正极板、· · ·从下往上堆栈，或依序由负极板、绝缘材、正极板、绝缘材、 负极板、· · ·从下往上堆栈，且相邻极板堆栈组的堆栈次序相反。传统上在进行水平电池的极板与绝缘材的堆栈方式，都是采用人工操作，以致于 生产效率低下。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种可以更有效率地在水平电池堆栈安装极板与绝 缘材的自动化装置。本实用新型是利用绝缘材裁切单元将一连续的绝缘材裁切成多个绝缘片后，由第 一输送单元将裁切后的多个绝缘片输送至治具内放置，再利用第二输送单元将堆栈的正极 板与堆栈的负极板输送至治具内堆栈成极板堆栈组，该第二输送单元可以依预先设定位移 路线，使治具内的每一极板堆栈组依序以一正极板、一绝缘片、一负极板、一绝缘片、...重 复堆栈至一数量，或依序以一负极板、一绝缘片、一正极板、一绝缘片、...重复堆栈至一数 量。本实用新型所述自动叠板装置，包括有一极板堆栈区、一绝缘材裁切单元、一第一 输送单元、一极板供应单元与一第二输送单元。极板堆栈区用以放置一制造水平电池用的 治具。绝缘材裁切单元具有一连续卷绕的绝缘材，以及一裁刀，该裁刀由动力组件驱动进行 垂直方向的移动，以将展开的绝缘材裁切成多个绝缘片。第一输送单元可在绝缘材裁切单 元与极板供应单元之间移动，用以将裁切后的绝缘片输送至治具内放置。极板供应单元具 有交错放置的堆栈正极板与堆栈负极板；第二输送单元可在极板堆栈区与治具之间移动， 以将正极板与负极板一一输送至治具内堆栈成极板堆栈组。一种较佳的实施方式是，本实用新型的绝缘材被裁切成N数片绝缘片且呈直线排 列，该N为偶数，所述极板供应单元则具有N+2个极板堆栈区(包含堆栈的正极板与堆栈的 负极板)且呈直线排列，该堆栈的正极板或堆栈的负极板数量分别为(N+2)/2，该正极板堆 栈区与负极板堆栈区呈交错放置，所述第一输送单元包含有多个对应于裁切后的绝缘片位 置的真空吸盘，该真空吸盘可以被驱动水平移动与垂直移动，所述第二输送单元包含有呈 直线排列的一组第一真空吸盘群、二组第二真空吸盘群与二组第三真空吸盘群，该第一真 空吸盘群、第二真空吸盘群与第三真空吸盘群分别对应于相邻的堆栈正极板与堆栈负极板 位置，且可以各自被控制水平移动与垂直移动，以将对应该治具内的绝缘片数量的正极板 与负极板输送至该治具进行交错堆栈。藉由前述的自动叠板装置，可以取代传统的人力堆栈作业，大幅提高堆栈极板的效率。
图1为显示本实用新型整体机构形态的立体示意图。图2为显示本实用新型的裁刀总成下降对绝缘材进行裁切的实施例示意图。图3为显示裁刀总成上升后，将绝缘材裁切成数片绝缘片，且第一输送单元位移至绝缘片上方的实施例示意图。图4为显示本实用新型的第一输送单元下降吸附各绝缘片的实施例示意图。图5为显示第一输送单元将吸附的绝缘片输送至治具上方的实施例示意图。图6为显示第一输送单元将绝缘片放入治具内的实施例示意图。图7为显示本实用新型第二输送单元的第一真空吸盘群与第二真空吸盘群同时 下降吸附正极板与负极板的实施例示意图。图8为显示第二输送单元的第一真空吸盘群与第二真空吸盘群将多个正极板与 负极板吸附后上升的实施例示意图。图9为显示第一真空吸盘群与第二真空吸盘群将多个正极板与负极板输送至治 具上方的实施例示意图。图10为显示第一真空吸盘群与第二真空吸盘群将多个正极板与负极板放入治具 内的绝缘片上的实施例示意图。图11为显示第一真空吸盘群与第二真空吸盘群归位与第三真空吸盘群并列之实 施例示意图。图12为显示第二输送单元的第二真空吸盘群与第三真空吸盘群将多个正极板与 负极板吸附后上升的实施例示意图。图13为显示第一真空吸盘群往上升，且第二真空吸盘群与第三真空吸盘群相对 位移以填补原第一真空吸盘群位置的实施例示意图。图14为显示第二真空吸盘群与第三真空吸盘群将多个正极板与负极板输送至治 具上方的实施例示意图。图15为显示在治具内堆栈形成极板堆栈组的平面示意图。图16为显示利用封装机将治具封闭的平面示意图。
具体实施方式
以下配合说明书附图对本实用新型的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术 人员在研读本说明书后能据以实施。参阅图1所示，本实用新型提供的自动叠板装置，包括有设置在工作台上的极板 堆栈区1、设于极板堆栈区1 一侧的绝缘材裁切单元2、设于极板堆栈区1另一侧的极板供 应单元4、一可在极板堆栈区1与绝缘材裁切单元2之间移动的第一输送单元3，以及一可 在极板堆栈区1与极板供应单元4之间移动的第二输送单元5。其中，极板堆栈区1供放置一用来制成水平电池的治具11，治具11在未封装之间， 具有两侧呈对称倾斜状且上方开放的侧板。绝缘材裁切单元2包含有一连续卷绕的绝缘材 21与一裁刀22 ；绝缘材21可以被机器拉动在工作台上展开；裁刀22则由动力组件(图中 未显示)驱动进行垂直方向的移动，可对展开的绝缘材21进行裁切形成绝缘片21A。在本 实用新型的实施例，所述绝缘材21为玻璃棉。第一输送单元3包含有多个排列在一直线的真空吸盘31，真空吸盘31可以被驱动 而在极板堆栈区1与绝缘材裁切单元2之间平移或垂直移动，用以将裁切后的绝缘片输送 至治具11内放置堆栈。极板供应单元4设于极板堆栈区1的另一侧，包含有直线排列且交错放置堆栈的
5正极板41 (图中标示斜线的极板)与负极板42(图中空白的极板)。在本实用新型的实施 例，堆栈的正极板41与堆栈的负极板42数量比在绝缘材裁切单元2被一次裁切后的绝缘 片21A数量多二个。第二输送单元5用以将极板堆栈区1的正极板41与负极板42输送至治具11内 堆栈。第二输送单元5包含有由多个真空吸盘组成的一组第一真空吸盘群51、二组第二真 空吸盘群52与二组第三真空吸盘群53，所述二组第二真空吸盘群52对称地设于第一真空 吸盘群51的相对两侧，所述二组第三真空吸盘群53相互对称地设于二组第二真空吸盘群 52的一侧，且该些真空吸盘排列在一直线，但各别被驱动而可在极板堆栈区1与极板供应 单元4之间水平移动或垂直移动。基于电化学作用及原理，治具11内的极板堆栈方式必须先放置一绝缘片后，再放 置一正极板或负极板，然后再放置一绝缘片，然后再放置一负极板或正极板，依此循环堆栈 成一极板堆栈组，且相邻极板堆栈组的极板堆栈顺序相反；在本实用新型的实施例，一治具 11内需要设置六个极板堆栈组，一共需要102片极板，以及101片绝缘片。参图2与图3，本实用新型的绝缘材裁切单元2在裁刀22的一个行程中直接将展 开的绝缘材21裁切出六片绝缘片21A，然后第一输送单元3的各个真空吸盘31同时移位至 各绝缘片21A上方再下降以吸附各绝缘片21A(参图4)，再将各绝缘片21A输送至治具11 上方(参图5)，再下降将各绝缘片21A放置在治具11内(参图6)，然后使第一输送单元3 移位至绝缘材裁切单元2重复前述的工作。参图7所示，绝缘片21A被放置在治具11内后，第二输送单元5的第一真空吸盘 组51与第二真空吸盘组52同时下降吸附六片极板，被吸附的极板依序以负极板42、正极 板41、负极板42...交错排列，然后如图8至图10所示将该些极板输送至治具11内放置在 绝缘片21A上放置；放置完成后，第一输送单元3再以前述方式将另一程序所裁切的绝缘片 21A输送放置在治具11内的各极板上面；于此同时，第一真空吸盘组51与第二真空吸盘组 52同时回复原位至极板供应单元4，然后第一真空吸盘组51、第二真空吸盘组52与第三真 空吸盘组53同时下降(参图11)，此时只有第二真空吸盘组52与第三真空吸盘组53产生 吸力吸附正极板41与负极板42，而第一真空吸盘组51则关闭真空吸力，该三组真空吸盘组 同时上升至一定高度后(参图12)，第一真空吸盘组51再继续上升至更高的高度，而对称两 侧的第二真空吸盘组52与第三真空吸盘组53则相对地水平移动靠拢(参图13)，使吸附 的六片极板依序以正极板41、负极板42、正极板41...交错排列，然后如图14所示将该些 极板输送至治具11内放置在治具11内已堆栈在极板上的绝缘片21A上。经由前述的方式 循环作业而在治具11内形成六个极板堆栈组4A(参图15)，且治具11内的每一极板堆栈 组4A依序以一正极板、一绝缘片、一负极板、一绝缘片地重复叠置至一数量，或依序以一负 极板、一绝缘片、一正极板、一绝缘片地重复叠置至一数量。最后则将治具11输送至封装机 6(参图16)，在治具11的上方放置一盖板12后，由相对的两侧压板61与上压板62分别对 治具的两侧板与盖板12施予压力，同时加热定型予以封闭。以上所述仅为用以解释本实用新型的较佳实施例，并非企图据以对本实用新型做 任何形式上的限制，因此，凡有在相同的创作精神下所作有关本实用新型的任何修饰或变 更，皆仍应包括在本实用新型意图保护的范畴。
权利要求一种自动叠板装置，其特征在于，包括一极板堆栈区，用以放置一治具；一绝缘材裁切单元，具有一连续的绝缘材与一裁刀，该裁刀由动力组件驱动进行垂直方向的移动，以将该绝缘材裁切成多个绝缘片；一第一输送单元，用以将该裁切后的绝缘片输送至该治具内放置；一极板供应单元，具有正极板堆栈区与负极板堆栈区；一第二输送单元，用以将该正极板与负极板输送至所述治具内堆栈成极板堆栈组，该治具内的每一极板堆栈组依序以一正极板、一绝缘片、一负极板、一绝缘片地重复叠置至一数量，或依序以一负极板、一绝缘片、一正极板、一绝缘片地重复叠置至一数量。
2.如权利要求1所述的自动叠板装置，其特征在于，所述绝缘材被裁切成N数绝缘片 且呈直线排列，该N为偶数，所述极板供应单元具有N+2个极板堆栈区且呈直线排列，该正 极板堆栈区或负极板堆栈区的数量为(N+2)/2，该正极板堆栈区与负极板堆栈区呈交错放 置，所述第一输送单元包含有多个对应于该裁切后的绝缘片位置的真空吸盘，该真空吸盘 可以被驱动水平移动与垂直移动，所述第二输送单元包含有呈直线排列的一组第一真空吸 盘群、二组第二真空吸盘群与二组第三真空吸盘群，该第一真空吸盘群、第二真空吸盘群与 第三真空吸盘群分别对应于相邻的正极板堆栈区与负极板堆栈区位置，且可以各自被控制 水平移动与垂直移动，以将对应该治具内的绝缘片数量的正极板与负极板同时输送至该治 具进行交错堆栈。
3.如权利要求2所述的自动叠板装置，其特征在于，所述二组第二真空吸盘群对称地 设于该第一真空吸盘群的相对两侧，所述二组第三真空吸盘群相互对称地设于该二组第二 真空吸盘群的一侧，所述第一真空吸盘群与第二真空吸盘群同时动作以吸取所述N个正极 板与负极板并输送至该治具内堆栈于绝缘片上，该正极板与负极板在覆盖一绝缘片后，再 由该第二真空吸盘群与第三真空吸盘群同时动作吸取所述N个负极板与正极板并输送至 该治具内堆栈于该绝缘片上，并以此循环作业。
专利摘要本实用新型公开了一种自动叠板装置，包括有一极板堆栈区、一绝缘材裁切单元、一第一输送单元、一极板供应单元、与一第二输送单元，制造水平电池的治具被放置在极板堆栈区，绝缘材裁切单元用来将一连续的绝缘材裁切成多个绝缘片；第一输送单元用以将该裁切后的绝缘片输送至治具内放置；极板供应单元包含有堆栈的正极板与堆栈的负极板；第二输送单元用以将堆栈的正极板与堆栈的负极板一一地输送至治具内堆栈成极板堆栈组，使治具内的每一极板堆栈组依序以一正极板、一绝缘片、一负极板、一绝缘片地重复叠置至一数量，或依序以一负极板、一绝缘片、一正极板、一绝缘片地重复叠置至一数量。
文档编号H01M4/82GK201673962SQ20102018556
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者郭家硕, 郭隆 申请人:郭隆;郭家硕