专利名称：用于生产复合制品的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生产复合部件的方法，该方法具体但非限制性地旨在用于生产二次电池所用的栅板。本发明还涉及用于生产复合部件的设备。
背景技术：
一种广泛使用的电池类型是铅酸电池。正是这种电池被用来起动内燃机和作为备用电源使用。铅酸电池的基本部件是电池栅板。常规地，电池栅板包括矩形框架、填充由框架围成的空间并提供多个开口的相交叉的棒阵列、以及从框架突出的端子极耳。框架、棒和极耳均由铅制成。铅是一种延展性材料，其抗弯曲和变形能力较差。为了赋予极板刚度，在铸造或以其他方式形成极板之前，在铅中加入钙和锑之类添加剂。该添加剂也旨在用于改善铅的其他性质，且特别是有利于对铅进行加工。通过称为涂布的工序将电化学活性材料涂覆到栅板上。上述活性材料进入栅板的开口并形成所谓的芯块(pellet)。涂布后的栅板形成电池极板。具有电化学正极材料芯块的极板、具有电化学负极材料芯块的极板和多孔隔板形成了电池。已经提出旨在允许使用纯铅(而非含添加剂的铅)制造电池极板的多种构造。所提出的构造为铅提供了耐酸的支承件。以下是现有建议的例子US 35568M-Whead0n提出一种用来装配铅条板(rilAons)的塑性材料栅板。将铅条板装配到栅板上是一项劳动密集型操作。US 3738871-Scholle.该专利中，公开了一种包括塑性材料框架的构造，且铅线构成的栅板延伸穿过由框架围成的开口。US 3956012-Scholle.该专利中，提出框架和框架内的栅板应为塑性材料。铅股线由栅板支撑。US 4160309-Scholle。该专利中的发明人提出一种铅与塑性材料复合的电池极板，并且提出将铅和塑性材料顺次地注射模制到同一模具内。显然，控制两种熔融的模制材料在单个模具内的供给在技术上较为复杂。US 39444314kari。在该专利所提出的构造中，铅具有线材形式，其缠绕在跨越整个框架的伸长的非导电支承元件周围。本发明旨在提供一种方法，该方法用于在模具内生产复合构造的栅板，从而避免组装操作固有的人工成本并允许实现满意的栅板生产率。存在包括这样的注射模制部件的产品，在该注射模制部件内，完全或部分地嵌入另一部件。本发明的方法和设备能够生产这类复合部件。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种制造复合电池栅板的方法，该方法包括
将导电材料的片材供给到由具有凸起的第一部件以及具有与凸起匹配的开口的第二部件的表面中的一个表面限定出的间隙内，所述第二部件的另一个表面以及所述凸起在其内具有凹槽，并且存在第三部件，所述第三部件位于所述第二部件的与第一部件相对的一侧，并且所述第三部件在其内也具有凹槽；将第一部件和第二部件移动到一起，使得所述第一部件的凸起进入第二部件的开口，并冲压出所述金属片材的与开口对齐的那一部分，并且使该部分强制穿过第二部件并进入由第一部件的凸起、第二部件和第三部件限定出的模制腔体；以及通过将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，模制出用于支撑和定位所述金属片材的被冲压出的部分的结构。该方法可包括以下另外的步骤在注射模制所述结构之后，将所述第一部件和第二部件以及所述第二部件和第三部件分离；提供呈条带形式的所述金属片材；以及在将所述第一部件和第二部件分离之后，进给所述片材。所述金属部分可包括从模制结构突出以形成电池的极耳的一个或多个突片。所述栅板优选地包括框架和跨越框架的多个丝状物，所述多个丝状物与被冲压出的金属部分限定出用于接纳电化学活性材料的芯块的开口。优选地，所述金属部分包括柱和一系列平行段，该一系列平行段在其端部处结合到所述柱从而形成梳状物，所述平行段与所述丝状物交叉，由此所述丝状物和所述平行段限定出所述开口。所述第一部件可具有第一组凸起和第二组凸起，所述第二部件可具有第一组匹配的开口和第二组匹配的开口，由此当所述凸起进入所述开口时冲压出两个分离的独立的金属部分。每个所述金属部分可包括从所述模制结构突出的突片，每个突片构成电池的极耳。利用进入所述开口的电化学活性材料涂敷所生产的电池栅板，由此使栅板变成电池极板。根据本发明的另一个方面，提供了用于生产复合电池栅板的设备，该设备包括第一部件，所述第一部件具有凸起；第二部件，所述第二部件在其内具有与第一部件的凸起匹配的开口 ；用于使所述第一部件和第二部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在打开位置中，所述部件间隔开，而在关闭位置中，所述凸起位于所述开口内；供给装置，所述供给装置用于在所述部件间隔开的同时将金属片材供给到所述部件之间，由此在所述第一部件和第二部件移动至关闭位置时，片材的覆盖所述开口的部分被冲压出并被推动穿过所述第二部件；位于所述凸起内和所述第二部件的背对所述第一部件的表面内的凹槽；第三部件，所述第三部件在其与所述第二部件的所述表面面对的表面内具有凹槽；用于使所述部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在打开位置中，所述部件间隔开，而在关闭位置中，所述凸起、所述第二部件和所述第三部件限定出模制腔体，所述模制腔体接纳被第一部件的凸起冲压出的所述金属部分；以及注射装置，所述注射装置用于将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，以形成支撑和定位所述金属部分的结构。所述设备还可包括进给装置，所述进给装置用于将金属条带进给到所述第一部件和第二部件之间的间隙内，以将条带的未穿孔部分引入所述第一部件和第二部件之间，并移除所述条带的在凸起上次进入开口时被冲压出的所述部分。所述开口和凸起可被构造成用于产生从模制结构突出并形成电池的极耳的突片。所述凸起、第二部件和第三部件中的所述凹槽可以使得模制结构包括框架和跨越整个框架的多个丝状物，且同时存在用于接纳电化学活性材料的芯块的开口。优选地，所述金属部分包括柱和一系列平行段，该一系列平行段在其端部处结合到所述柱以构成梳状物，所述平行段与所述丝状物交叉，从而在所述丝状物和所述平行段之间限定出所述开口。所述第一部件可具有第一组凸起和第二组凸起，所述第二部件可具有第一组开口和第二组开口，从而当所述第一组凸起和第二组凸起进入所述第一组开口和第二组开口时冲压出两个分离的独立的金属部分。所述凸起和开口可以使得每个被冲压出的金属部分包括从模制结构突出从而提供两个电池极耳的突片。根据本发明的又一个方面，提供了用于生产复合结构的设备，所述设备包括第一部件，所述第一部件具有凸起；第二部件，所述第二部件在其内具有与第一部件的凸起匹配的开口 ；用于使所述第一部件和第二部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在打开位置中，所述部件间隔开，而在关闭位置中，所述凸起位于所述开口内；供给装置，所述供给装置用于在所述部件间隔开的同时将材料的片材供给到所述部件之间，由此在所述第一部件和第二部件移动至关闭位置时，所述片材的覆盖所述开口的那一部分被冲压出并被推动穿过从所述第二部件；第三部件，所述第三部件具有与所述第二部件的所述表面面对的表面；用于使所述第一部件、第二部件和第三部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在打开位置中，所述部件间隔开，而在关闭位置中，所述部件限定出模制腔体，所述模制腔体接纳被第一部件的凸起冲压出的所述部分；以及注射装置，所述注射装置用于将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，以形成支撑和定位被冲压出的所述部分的结构。根据本发明的再一个方面，提供了一种制造复合部件的方法，所述方法包括将材料的片材供给到由具有凸起的第一部件以及具有与凸起匹配的开口的第二部件的表面中的一个表面限定出的间隙内，在所述第二部件的与第一部件相对的一侧提供第三部件，将第一部件和第二部件移动到一起，使得所述第一部件的凸起进入第二部件的开口并冲压出所述片材的与开口对齐的那一部分，使所述部分强制穿过第二部件并进入由第一部件的凸起、第二部件和第三部件限定出的模制腔体，并且将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，以模制用于支撑和定位所述片材的被冲压出的部分的结构。
为了更好地理解本发明，并为了示出本发明如何实施，现在以举例的方式参见附图，在附图中图1和图2是用于制造电池栅板的设备的概略示图；图3是类似于图1和图2但取自相反方向的示图；图4和图5示出图1的A4和A5所表示的圆内的构造的详图；图6和图7示出图2的A6和A7所表示的圆内的构造的详图；图8是根据本发明的电池栅板的正视图；图9是电池栅板的详图；图10是图8的栅板的边视图；图11是电池栅板的示图；以及图12和图13是图11的栅板的左上角和左下角的示图，图12和图13的放大比例大于图11。
具体实施例方式首先参考图1、图2和图3，所示设备10包括标记为12、14和16的第一部件、第二部件和第三部件。部件12为固定部件，并且在其中央处具有用于合成塑性材料的注入点18。部件 12的前表面20 (参见图幻在其中具有凹槽22，下文将对其进行详细描述。在部件12的角部中的孔M接纳固定导向杆(未示出)，在设备的使用期间部件14和16沿这些固定导向条移动。在图1至图7的描述中，将涉及上述凹槽22和各种其他凹槽。然而，通过图8至图13的描述，将最好地理解这些凹槽的布置。部件14具有切入与部件12的表面20面对的表面28的凹槽沈(图1)。部件14具有贯穿开口 30。这些开口从表面观(图1和图2)穿过部件14到达相对的表面32 (图3)。开口 30可呈单组开口的形式，但优选地由两组开口构成，如下文将描述的。部件16具有前表面34(图1和图2)和从表面34突出的凸起36。凸起36的布置与部件14内的开口 30的布置相匹配。凸起的前表面具有在其内竖直延伸的凹槽38。附图标记40表示位于部件14和16之间的间隙内的铅片，附图标记42表示模制的电池栅板。附图标记44和46表示部件14和16内的用来穿过导向杆的孔。在设备的使用中，在将铅片40如图所示定位之后，使部件12、14和14、16面对面接触。在部件12的表面20接触部件14的表面观时，由凹槽22和沈部分地形成模制腔体。当部件14、16彼此靠近地移动时，凸起36接近开口 30。当凸起36进入开口 30 时，铅片40被冲压，使得与开口 30对齐的那一部分铅片被推动穿过部件14，并被推入部件 12和14之间的模制腔体内。当凸起36最大限度地进入开口 30时，凸起36的前表面与部件14的带有凹槽的前表面对齐。表面28内的凹槽沈和凸起36的前表面内的凹槽38 —起与部件12的表面20内的凹槽22相匹配，并且这三组凹槽一起限定出模制腔体。铅片的被冲压出的部分位于模制腔体内。下文将更详细地描述凹槽22 J6和38的布置。然后，经由注入点18将合成塑性材料注入，以形成定位和支撑铅片的被冲压出的部分的结构。铅片40优选地为在部件12、14和16的上方和下方都延伸的条带的一部分。条带可以位于在部件12、14和16上方的辊(未示出)上。设置了用于在部件14和16每次分离时向下拉动条带的供给装置(未示出)。这将条带的未穿孔部分引入部件14和16之间的间隙内，并移除在部件14和16上次移动而接触时被冲压的那一部分条带。现在参见图4，凸起36由标记为36. 1和36. 2的两组凸起构成。凸起组36. 1包括顶部杆48. 1、从杆48. 1向上突出的块50. 1、从杆48. 1向下延伸的竖直柱52. 1和一系列竖直间隔的水平件54. 1。每个水平件54. 1都结合到竖直柱52. 1。凸起组36. 2同样包括顶部杆48. 2、块50. 2、竖直柱(图4中不可见)和一系列平行水平件讨.2。水平件每一个都在一端结合到竖直柱，从而形成梳状物。水平件2未到达竖直柱52. 1，并与水平件54. 1交替。水平件54. 1同样未到达凸起组36. 2的竖直柱。凸起组36. 1和36. 2的顶部杆、竖直柱和水平件在其中具有凹槽38。所有凹槽都竖向延伸。块50. 1和50. 2中没有凹槽。部件14 (参见图1、图2、图5和图7)包括用于接纳块50. 1和50. 2的竖直伸长狭槽56、用于接纳杆48. 1和48. 2的伸长水平狭槽58、用于接纳水平件54. 1和54. 2的水平狭槽60、以及用于接纳竖直柱52. 1和竖直柱52. 1的凸起组36. 2的的配对形成部分的竖直狭槽62。狭槽的布置导致形成与两组凸起36. 1和36. 2的形状相匹配的两组开口。下文将详细描述所制成的模制结构，与此同时还会描述部件12、14和16内的凹槽。图6和图7更详细地示出了形成于凸起36. 1和36. 2的前表面内的凹槽38 (图6) 和在已经切除狭槽60之后仍然保留的那一部分部件14内的凹槽沈(图7)。图7示出了部件14的后表面的外观。图示了形成开口 30的一部分的竖直狭槽62和水平狭槽60。此图并未示出用于接纳顶部杆48. 1,48. 2的狭槽58和用于接纳块50. 1,50. 2的狭槽56。图8至图13示出了在图1至图7的设备内制造的电池栅板的构造。图中示出铅片的两个电极(尤其参见图11)，这两个电极标记为64和66。电极64包括电池极耳68、上部短杆70、竖直柱72和每一个在一端结合到竖直柱的多个水平指状物74。电极66包括电池极耳76、上部长杆78、竖直柱80和多个水平指状物82。指状物74与指状物82交替，并且所有指状物均未到达另一竖直柱。由于这种布置方式，两个电极64和66之间形成间隙 84，间隙84遵循一条曲折路径。两个竖直柱与相关联的指状物一起构成两个梳状物。栅板42的模制结构被标记为86，并包括具有上水平件90、下水平件92和竖直件 94的框架88。每个竖直件94包括内梃96、外梃98和将梃96与98结合的横档100。上水平件90和下水平件92通过一系列平行丝状物102相连。每个丝状物102跨越间隙84并跨越指状物74和82。每个丝状物在与间隙84相交处均为实心的，而在与指状物74和82 相交处则被劈开并落在铅片的每一侧上。在图9和图11至13中，附图标记104表示开口， 该开口由指状物和丝状物围成，并接纳电化学活性材料以形成芯块。
上水平件90、下水平件92和梃98的直径相同。梃96和丝状物102具有较小的直径。因此，可以将栅板涂布至与较大直径相等的厚度，从而使梃96、丝状物102和电极64、 66完全嵌入在涂布物内。水平件90和92、形成框架周边的梃98及极耳68、76没有嵌入涂布物内。通过用正或负电化学活性材料涂布栅板，可以生产出具有两个阳极或两个阴极的电池极板。通过移除极耳68或76中的一个并电连接电极64、66，可以生产出具有单个阳极或单个阴极的电池极板。在所描述和示出的形式中，该设备适于生产具有铅部件和塑料部件的电池栅板。通过将铅片40替换成可以进行冲压的任何材料的片材，通过适当地成形凸起和匹配的开口并且适当地构造部件12、14和16的限定出模制腔体的表面，可以生产出任何期望形式的复合结构。片材可以是诸如黄铜或铜的金属、合成塑性材料、玻璃纤维、或期望部分或全部嵌入合成塑性材料内的任何其他材料。如果使用诸如黄铜或铜的材料，则材料可以具有条板(ribbon)的形式。其他材料 (例如铝箔)可以具有以卷材形式提供的幅材形式。如本文所用，术语“片材”应被理解为涵盖所有这类形式的材料。材料的基本特征是能够通过凸起来冲压。
权利要求
1.一种制造复合电池栅板的方法，所述方法包括将导电材料的片材供给到由具有凸起的第一部件以及第二部件的表面中的一个表面限定出的间隙中，所述第二部件在其内具有与所述凸起匹配的开口，所述第二部件的另一个表面和所述凸起在其内具有凹槽，并且存在第三部件，所述第三部件位于所述第二部件的与所述第一部件相对的一侧，并且所述第三部件在其内也具有凹槽；将所述第一部件和所述第二部件移动到一起，使得所述第一部件的所述凸起进入所述第二部件的所述开口，并冲压出所述金属片材的与所述开口对齐的那一部分，并且使所述部分强制穿过所述第二部件并进入由所述第一部件的所述凸起、所述第二部件和所述第三部件限定出的模制腔体；以及通过将合成塑性材料注射到所述模制腔体内，模制出用于支撑和定位所述金属片材的被冲压出的所述部分的结构。
2.根据权利要求1所述的方法，且还包括以下另外的步骤在注射模制出所述结构之后，将所述第一部件与所述第二部件分离以及将所述第二部件与所述第三部件分离；提供呈条带形式的所述金属片材；以及在将所述第一部件与所述第二部件分离之后，进给所述片材。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述金属部分包括从所模制出的结构突出以形成电池的极耳的一个或多个突片。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述栅板包括框架和跨越所述框架的多个丝状物，所述多个丝状物与被冲压出的所述金属部分限定出用于接纳电化学活性材料的芯块的开口。
5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述金属部分包括柱和一系列平行段， 所述一系列平行段在其端部处结合到所述柱，从而形成梳状物，所述平行段与所述丝状物交叉，由此所述丝状物和所述平行段限定出所述开口。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一部件具有第一组凸起和第二组凸起，所述第二部件具有第一组匹配的开口和第二组匹配的开口，由此当所述凸起进入所述开口时，冲压出两个分离的独立的金属部分。
7.根据权利要求6所述的方法，其中每个所述金属部分包括从所述模制出的结构突出的突片，每个突片构成电池的极耳。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，且还包括如下步骤利用进入所述开口的电化学活性材料涂布所述电池栅板，由此所述栅板变成电池的极板。
9.用于生产复合电池栅板的设备，所述设备包括 第一部件，所述第一部件具有凸起；第二部件，所述第二部件在其内具有与所述第一部件的所述凸起匹配的开口 ； 用于使所述第一部件和所述第二部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在该打开位置中，所述部件间隔开，而在该关闭位置中，所述凸起位于所述开口中；供给装置，所述供给装置用于在所述部件间隔开的同时将金属片材供给到所述部件之间，由此当所述第一部件和所述第二部件移动至所述关闭位置时，所述片材的覆盖所述开口的那一部分被冲压出并被推动穿过所述第二部件；位于所述凸起中和所述第二部件的背对所述第一部件的表面中的凹槽； 第三部件，所述第三部件在所述第三部件的与所述第二部件的所述表面面对的表面内具有凹槽；用于使所述部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在该打开位置中，所述部件间隔开，而在该关闭位置中，所述凸起、所述第二部件和所述第三部件限定出模制腔体，所述模制腔体接纳被所述第一部件的所述凸起冲压出的所述金属部分；以及注射装置，所述注射装置用于将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，以形成支撑和定位所述金属部分的结构。
10.根据权利要求9所述的设备，且还包括进给装置，所述进给装置用于将金属条带进给到所述第一部件和所述第二部件之间的间隙内，以将所述条带的未穿孔部分引入所述第一部件和所述第二部件之间，并移除所述条带的在所述凸起上次进入所述开口时被冲压出的所述部分。
11.根据权利要求9或10所述的设备，其中所述开口和凸起被构造成产生从所述模制出的结构突出并形成电池的极耳的突片。
12.根据权利要求9、10或11所述的设备，其中所述凸起、所述第二部件和所述第三部件中的所述凹槽使得所述模制出的结构包括框架和跨越所述框架的多个丝状物，且同时存在用于接纳电化学活性材料的芯块的开口。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的设备，其中所述金属部分包括柱和一系列平行段，所述一系列平行段在其端部处结合到所述柱以构成梳状物，所述平行段与所述丝状物交叉，从而在所述丝状物和所述段之间限定出所述开口。
14.根据权利要求9至13中任一项所述的设备，其中所述第一部件具有第一组凸起和第二组凸起，所述第二部件具有第一组开口和第二组开口，由此当所述第一组凸起和第二组凸起进入所述第一组开口和第二组开口时，冲压出两个分离的独立的金属部分。
15.根据权利要求14所述的设备，其中所述凸起和开口使得每个被冲压出的金属部分包括从所述模制出的结构突出从而提供两个电池极耳的突片。
16.用于生产复合结构的设备，包括 第一部件，所述第一部件具有凸起；第二部件，所述第二部件在其内具有与所述第一部件的所述凸起匹配的开口 ； 用于使所述第一部件和所述第二部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在该打开位置中，所述部件间隔开，而在该关闭位置中，所述凸起位于所述开口内；供给装置，所述供给装置用于在所述部件间隔开的同时将材料的片材供给到所述部件之间，由此当所述第一部件和所述第二部件移动至所述关闭位置时，所述片材的覆盖所述开口的那一部分被冲压出并被推动穿过所述第二部件；第三部件，所述第三部件具有与所述第二部件的所述表面面对的表面； 用于使所述第一部件、第二部件和第三部件相对于彼此在打开位置和关闭位置之间移动的装置，在该打开位置中，所述部件间隔开，而在该关闭位置中，所述部件限定出模制腔体，所述模制腔体接纳被所述第一部件的所述凸起冲压出的所述部分；以及注射装置，所述注射装置用于将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，以形成支撑和定位被冲压出的所述部分的结构。
17. —种制造复合结构的方法，所述方法包括将材料的片材供给到由具有凸起的第一部件以及第二部件的表面中的一个表面限定出的间隙内，所述第二部件在其内具有与所述凸起匹配的开口，在所述第二部件的与所述第一部件相对的一侧提供第三部件，将所述第一部件和所述第二部件移动到一起，使得所述第一部件的所述凸起进入所述第二部件的所述开口，并冲压出所述片材的与所述开口对齐的那一部分，并且使所述部分强制穿过所述第二部件并进入由所述第一部件的所述凸起、所述第二部件和所述第三部件限定出的模制腔体，以及通过将合成塑性材料注射到所述模制腔体中，模制出用于支撑和定位所述片材的被冲压出的所述部分的结构。
全文摘要
公开了用于制造金属或其他材料与注射模制的合成塑料的复合结构的设备。所述设备包括三个部件(12，14，16)，所述三个部件能够在间隔开的打开位置和关闭位置之间移动，在打开位置中，所述部件间隔开，在关闭位置中，所述部件被强制接触。中间部件(14)内具有开口(30)，外侧部件(16)具有凸起(36)，所述凸起进入所述部件(12)内的开口(30)中，并冲压位于上述两个部件之间的条带(40)。所冲压出的元件被强制穿过所述中间部件(14)，并进入由部件(12，14)和所述凸起(36)的前表面限定出的模制腔体。在所述部件(12)内设有塑性材料注入点(18)。
文档编号H01M4/04GK102224618SQ200980145093
公开日2011年10月19日 申请日期2009年9月14日 优先权日2008年9月18日
发明者扬·彼得鲁斯·休曼 申请人:扬·彼得鲁斯·休曼