專利名稱：從源位置到目標位置轉移薄膜的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明通常涉及用于輸送薄膜的裝置和方法，例如轉移并將薄膜設置在使用該薄膜的組件。本發(fā)明尤其涉及在含隔膜裝置，例如燃料電池隔膜-電極組件的組裝期間轉移隔膜，如燃料電池隔膜的改進方法和裝置。
背景技術：
薄膜類材料應用于許多種工業(yè)，例如尤其用于照相和X射線底片產品和方法、隔膜產品和方法、包裝、印刷和電子設備。當輸送這些材料時，由于薄膜類材料的薄、可變形和通常易碎性，通常需要專門的考慮，例如防止裂縫、變形和破裂，并且在組裝時需要保證適當?shù)姆较蚝蛯R方式。
薄膜類材料應用中經常出現(xiàn)問題的是燃料電池隔膜領域，例如當燃料電池隔膜進入膜電極元件(或MEUs)的輸送和組裝期間。在組裝MEU的過程中關鍵步驟是從容器中除去隔膜，其中其來源于隔膜制品。燃料電池隔膜通常提供于塑料袋，例如聚乙烯(PE)或聚酯(PET)袋中，并維持在酸性環(huán)境，例如隔膜通常處于粘性酸性液體，如磷酸的粘稠溶液中。隔膜通常從這些袋中移開，并且例如在允許差值(例如在大約.003英寸)內在沒有過度褶皺或隔膜變形的條件下設置在目標電極組件上。這種從容器中的除去和在電極上的設置通常受到下列因素限制1)隔膜材料通常非常薄(例如大約30-100微米厚度)2)隔膜通常處于磷酸和水的粘稠溶液中，亦即一般磷酸和水的85％溶液；3)這種條件下的隔膜材料變得非常柔軟、光滑并且易于變形；和4)在此條件下隔膜的所有尺寸通常增加大約20％，這種條件后需要隔膜的切除。
根據(jù)現(xiàn)有技術，燃料電池隔膜的輸送和加工通常手工進行。除了與暴露于環(huán)境酸性有關的工作人員安全問題之外，由于隔膜的尺寸增加這種工作變得更加困難。例如，對于較大尺寸的隔膜(例如用于MEUs組件中的那些)，至少需要兩個工人以將隔膜平穩(wěn)地放置在例如目標電極上。這是非常耗時的工作。另外，這種條件下的隔膜高度親水，在其從塑料袋移出之后，隔膜必須在短時間內封裝在電極之間。出于經濟、安全性和其它原因，現(xiàn)有技術一度需要提供輸送燃料電池隔膜的自動方式。
發(fā)明概述本發(fā)明提供解決現(xiàn)有方法和裝置中許多限制的方法和裝置。本發(fā)明的一個方面是一種將薄膜從源位置轉移到目標位置的方法，所述方法包括在源位置設置薄膜將薄膜固定在第一位置的第一表面；將第一表面從第一位置移動到第二位置，在此薄膜從源位置移開；將薄膜從第一表面轉移到第二表面，第二表面位于第一位置；將第二表面從第一位置移動到第二位置；以及將薄膜從第二表面轉移到目標位置。在本發(fā)明的一個方面，薄膜提供于具有頂部的容器中，并且其中該方法進一步包括切開容器的頂部以接近薄膜。在本發(fā)明的另一方面，容器頂部的切除進一步包括切開薄膜。
在本發(fā)明的另一個方面，源位置包括一個可移動位置，其中將薄膜固定到第一表面進一步包括移動源位置。在本發(fā)明的另一個方面，第一表面包括有效連接到真空源的開孔第一表面，并且其中將薄膜固定在第一表面包括經由帶孔第一表面將薄膜置于真空源下。在本發(fā)明的另一個方面，第一表面包括弧形表面，例如帶孔轉筒，并且其中第一表面的移動包括旋轉該弧形表面。在本發(fā)明的另一個方面，第二表面包括薄膜釋放機械裝置，并且其中將薄膜從第二表面轉移到目標位置包括起動該薄膜釋放機械裝置。薄膜可以包括例如燃料電池隔膜的隔膜，提供于粘性酸性溶液中。
本發(fā)明的一個方面是一種將薄膜從源位置轉移到目標位置的裝置，所述裝置包括將薄膜從源位置轉移到第一位置第一表面的裝置；移動第一表面的裝置，在此薄膜被轉移到第二位置；將薄膜從第一表面轉移到第二表面的裝置，其中第二表面位于第一位置；將第二表面從第一位置轉移到第二位置的裝置；和將薄膜從第二表面轉移到目標位置的裝置。在本發(fā)明的一個方面，薄膜提供于具有頂部的容器中，并且其中該裝置進一步包括切開容器的頂部以接近薄膜的裝置。在本發(fā)明的一個方面，切除容器頂部的裝置包括具有至少一個金屬刀片的沖刀。
在本發(fā)明的另一方面，源位置包括一個可移動表面，例如可移動真空工作臺。在本發(fā)明的另一方面，第一表面包括一個弧形表面，例如帶孔轉筒，并且其中移動第一轉筒的裝置包括旋轉該轉筒的裝置。在本發(fā)明的一個方面，第二表面包括帶孔第二表面，并且其中將薄膜從第二位置轉移到第二表面的裝置包括有效連接到帶孔第二表面的真空源。在本發(fā)明的一個方面，薄膜可以為例如提供于粘性酸性溶液中的燃料電池隔膜的隔膜。
本發(fā)明的一個方面是向燃料電池電極供給燃料電池隔膜的方法，所述方法包括將燃料電池隔膜設置在真空工作臺；將燃料電池隔膜固定在第一位置的弧形表面；將弧形表面從第一位置旋轉到第二位置，在此燃料電池隔膜離開真空工作臺；將燃料電池隔膜從弧形表面轉移到交換面，該交換面處于第一位置；將具有燃料電池隔膜的交換面從第一位置移動到附近燃料電池電極的第二位置；和將燃料電池隔膜從交換面轉移到燃料電池電極。
本發(fā)明的一個方面是從容器中移動燃料電池隔膜并將燃料電池隔膜提供到燃料電池電極的裝置，所述裝置包括接受含燃料電池隔膜容器的真空工作臺，容器具有頂部；用于切開容器頂部的沖刀；具有帶孔外表面的可旋轉轉筒；用于從容器中引出至少部分燃料電池隔膜、并直達可旋轉轉筒帶孔外表面的真空裝置；使可旋轉轉筒轉動的裝置，在此燃料電池隔膜從真空工作臺轉移到可旋轉轉筒；有效連接到真空源的多孔表面，以從可旋轉轉筒引出燃料電池隔膜到多孔表面；設置多孔表面的裝置，以支撐鄰近燃料電池電極的燃料電池隔膜；和將燃料電池隔膜從多孔表面轉移到燃料電池電極的裝置。
本發(fā)明的一個方面是一種薄膜輸送裝置，其包括固定薄膜的多孔表面；與表面上至少部分穿孔相通的正壓室；有效連接到正壓室的真空；移動多孔表面的裝置。在本發(fā)明的另一方面，多孔表面為固定用于旋轉的弧形表面，并且用于移動弧形表面的裝置包括用于旋轉弧形表面的裝置。在本發(fā)明的一個方面，帶孔弧形表面為圓柱形轉筒。在本發(fā)明的一個方面，圓柱形轉筒的內部提供連接到真空的正壓室。在本發(fā)明的另一方面，多孔表面為平面表面。在本發(fā)明的另一方面，具有平面或弧形表面的裝置進一步包括從表面移出薄膜的裝置。例如，從表面移出薄膜的裝置可以為水力方式、氣動方式或機械方式。例如在本發(fā)明的一個方面，用于移出薄膜的機械方式可以為多個在表面延伸并可相對于表面移動的金屬絲。在本發(fā)明的另一方面，從表面移出薄膜的氣動方式可以包括加壓正壓室的裝置，例如在有限的持續(xù)時間加壓以從表面移出薄膜。在本發(fā)明的一個方面，薄膜包括例如燃料電池隔膜的隔膜，然而任何類型的薄膜都可以通過本發(fā)明輸送。
本發(fā)明的再一方面為輸送薄膜的方法，其包括在第一位置提供多孔表面；提供有效連接到多孔表面的真空源；通過真空源將薄膜固定在多孔表面；將表面從第一位置移動到第二位置。所述表面可以為平面或弧形表面，例如該弧形表面可以為圓柱形轉筒的外表面。在本發(fā)明的一個方面，表面的移動可以包括在一個或多個方向上移動表面或旋轉表面。所述方法可以進一步包括從表面引出薄膜，例如通過水力、氣動或機械方式從表面引出薄膜。所述方法可以包括輸送隔膜，例如燃料電池隔膜的方法，然而該方法可以用來輸送任何類型的薄膜。
本發(fā)明的另一方面為輸送薄膜的方法，所述薄膜提供于具有頂部和底部的容器，所述方法包括提供第一多孔表面，第一多孔表面提供有真空源；通過真空源將具有薄膜的容器固定在多孔表面；切開容器的頂部，其中容器的頂部可以被移出；移出容器的頂部；提供第二多孔表面，第二開孔表面提供有真空源；和將薄膜從第一多孔表面轉移到第二多孔表面。在本發(fā)明的一個方面，從容器中容器頂部的移出包括容器頂部手工移出和容器頂部自動移出的一種。在本發(fā)明的另一方面，容器頂部的移出進一步包括移動容器的頂部。在本發(fā)明的一個方面，該方法進一步包括將具有薄膜的第二多孔表面移動到目標位置。如以上各個方面所示，該方法可以為輸送燃料電池隔膜的方法。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的這些或其它實施方案和方面以及其優(yōu)點參考以下所述的附圖和權利要求將變得更加清晰可見。
附圖簡述本發(fā)明的主題將在說明書的結論部分詳細地指出和明確提出。然而本發(fā)明實施的體制和方法，及其進一步目標和優(yōu)點將參考如下優(yōu)選實施方案的詳細說明和附圖理解，其中

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個方面的薄膜輸送系統(tǒng)的透視圖。
圖2為可以使用如圖1所示的根據(jù)本發(fā)明一個方面的輸送系統(tǒng)輸送的隔膜貯藏容器的透視圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖1所示的薄膜輸送系統(tǒng)的真空工作臺組件的透視圖。
圖4A和4B分別為根據(jù)本發(fā)明一個方面沖刀的頂視圖和剖視圖。
圖5為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖1所示薄膜輸送系統(tǒng)的轉移轉筒組件的透視圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖1所示薄膜輸送系統(tǒng)的轉移平面組件的頂部透視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖1所示薄膜輸送系統(tǒng)的轉移平面組件的底部透視圖。
圖7A為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖7所示轉移平面組件的前端穿孔模式的詳圖。
圖7B為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖7所示轉移平面組件的詳細剖視圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明一個方面如圖6和7所示真空平面組件的透視圖。
優(yōu)選實施方案的詳細說明圖1說明根據(jù)本發(fā)明一個方面的薄膜輸送系統(tǒng)10的透視圖。雖然具有大量厚度的薄膜類材料可以通過本發(fā)明輸送，通過本發(fā)明輸送的材料可以具有約1微米(約0.00004英寸)-約1毫米(約0.040英寸)的厚度，并優(yōu)選具有約25微米(約0.001英寸)-約500微米(約0.020英寸)的厚度。在本發(fā)明的一個方面，通過本發(fā)明輸送的材料可以具有約50微米(約0.002英寸)-約200微米(約0.008英寸)的厚度。
輸送系統(tǒng)10包括薄膜固定工作臺組件12，例如真空工作臺組件、薄膜轉移轉筒組件14和薄膜轉移平面組件16。在本發(fā)明的一個方面，薄膜可以經由轉移轉筒組件14從固定工作臺組件12轉移到轉移平面組件16；然而在本發(fā)明的另一方面，薄膜可以從固定工作臺組件12手工轉移到轉移平面組件16。系統(tǒng)10可以封裝在外殼11內，例如溫度、壓力和濕度受控的附件。通過系統(tǒng)10輸送的典型薄膜如圖2所示，但沒有在圖1中顯示。固定工作臺組件12通常包括至少一個薄膜固定工作臺18，例如具有多個小孔20和有效連接到真空源(沒有顯示)的正壓室19的真空工作臺。在本發(fā)明的一個方面，固定工作臺18滑動連接到可以轉移的位置，也就是說其可以在一個或多個方向上移動。在如圖1所示的本發(fā)明的一個方面，固定工作臺18可以在雙箭頭22所示的方向移動。固定工作臺組件12更詳細地公開在圖3中。
如圖1所示，轉移轉筒組件14包括一個弧形表面24，以保持和從固定工作臺12向轉移平面組件16轉移薄膜。雖然如圖1所示弧形表面24為完全圓柱形轉筒26，在本發(fā)明的一個方面，弧形表面24在圓周上可以不到360度，例如具有不到約180度、甚至不到約90度弧形長度的弧形表面。在本發(fā)明的一個方面，表面24包括孔或穿孔25，并且在轉筒26的內部提供有效連接到真空源的正壓室27，例如借助于導管28。穿孔25通常沿著表面24均勻分布。雖然單排穿孔25如圖1所示，表面24可以包括2排或多排穿孔25。轉筒26內部和穿孔25中真空的存在提供了在表面24保持薄膜的一種方式。根據(jù)本發(fā)明的轉移轉筒組件14的其它外觀詳細公開在圖5中。
并且參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，薄膜轉移平面組件16，亦稱真空吸盤，包括表面30，例如平面，以將薄膜從轉移轉筒組件14轉移到目標位置(沒有顯示)。例如在本發(fā)明的一個方面，薄膜的目標位置為燃料電池膜電極組件，然而根據(jù)本發(fā)明的其它方面，根據(jù)即將輸送的薄膜的種類也可以使用其它類型的目標位置。如在本發(fā)明另一個方面將隨后更加清楚所示的那樣，表面30被穿孔，并且轉移平面組件16包括有效連接到真空源的正壓室32，例如經由載體和導管34。轉移平面組件16一般固定在自動位置控制器或機器人臂18上，例如SCARA型機器人臂的機器人臂，例如Adept Cobra 600機器人臂，或其等價物。根據(jù)本發(fā)明的轉移平面組件16的其它方面詳細公開在圖6、7和8中。
可以通過圖1所示系統(tǒng)10輸送的一類薄膜如圖2所示。圖2表示隔膜貯藏容器40的透視圖，其具有一個或多個隔膜42，例如一種或多種燃料電池隔膜，如通過美國專利US6,187,231[授予CelaneseVentures有限公司]生產的聚苯并咪唑(PBI)薄膜或其等價物。在本發(fā)明的一個方面，容器40為一塑料袋，例如聚乙烯(PE)塑料袋，如高密度聚乙烯(HDPE)或低密度聚乙烯(LDPE)塑料袋，或聚酯(PET)塑料袋。容器40通常具有一個或多個封邊41、一個上部內表面43和一個下部內表面45。在本發(fā)明的一個方面，容器40為美國專利US4,756,422(再公告專利美國再公布專利RE34,929)中所述并且Tillia股份有限公司，舊金山，CA出售的商標為VacLoc的食物儲存袋。在本發(fā)明的一個方面，容器40包含粘性流體44，例如限制隔膜42的酸性溶液，例如酸性溶液可以包含磷酸或其等價物。粘性流體44通常具有至少約1.0厘泊(cp)的粘度，并且在本發(fā)明的一個方面，流體的粘度為約20cp-約70cp，例如在約20℃的溫度下約28cp的粘度。
在本發(fā)明的一個方面，容器40的內表面43、45顯示出“優(yōu)先的粘著”，那就是說，一個表面提供了比另一個表面對薄膜更大的粘合力。例如，當將薄膜42從一個表面轉移到另一個表面時，在本發(fā)明的某些方面，優(yōu)選薄膜42易于從容器40的一個內表面43、45釋放，同時保持在內表面43，45的另一個上。例如，當從固定工作臺18轉移到轉筒部件14的弧形表面24時，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，薄膜42優(yōu)選更有力的粘附在上部內表面43，并且與上表面43一起轉移到弧形表面24，同時下部內表面45容易地釋放薄膜42，使得薄膜42轉移到弧形表面24，然而下部內表面45仍然保持在固定工作臺18上。優(yōu)先的粘著可以通過表面結構的差異提供，例如一個表面可以提供刻花表面并且另一個表面可以提供相對光滑的表面。優(yōu)先的粘著也可以通過不同材料，例如不同的聚合物；表面處理或不同的表面處理，例如蝕刻、涂布、拋光，等等；連同其它方式一起提供。在本發(fā)明的一個方面，優(yōu)先的粘著為pH、粘度或容器40中含有的粘性流體44的化學性質的函數(shù)。
圖3表示如圖1所示用于固定薄膜的固定工作臺組件12的透視圖，該薄膜通過圖1所示系統(tǒng)輸送。固定在固定工作臺組件12的薄膜可在密封容器內，例如如圖2所示的容器40或其等價物，或者薄膜可以不被存儲在容器中而是直接放置在固定工作臺組件12上。在本發(fā)明的一個方面，薄膜或其容器可以手工固定在固定工作臺組件12；在本發(fā)明的另一方面，固定可以自動進行。
如圖3所示在本發(fā)明的一個方面，固定工作臺組件12包括具有多個穿孔51和正壓室或集流箱53的真空工作臺50。穿孔51一般分布于表面24，例如均勻分布，然而在本發(fā)明的一個方面，穿孔51可以隨機分布于真空工作臺50的表面。在本發(fā)明的一個方面，根據(jù)工作臺50處理的容器(例如圖2中的容器40)的尺寸和重量設定穿孔51的間距、位置和大小。在本發(fā)明的一個方面，穿孔51為圓形穿孔，然而穿孔51可以設定為任意形狀，例如卵形橢圓形，以及多邊形，其中例如三角形、正方形、四邊形和五邊形。穿孔51可以具有約0.04英寸-0.25英寸的尺寸。穿孔51可以包括單排或多排穿孔，例如均勻間距或非均勻間距穿孔。多排形式的穿孔51可以均勻交錯排列、非均勻交錯排列或隨機分布于其中。穿孔51還可以隨機地分布于真空工作臺50的表面，或可以均勻分布，例如等間距地分布于真空工作臺50的表面。在本發(fā)明的一個方面，穿孔51直徑約1/8英寸(約3.175毫米)，并且以縱向和橫向均為約0.75英寸(約19.05mm)的中心等間距分布。在本發(fā)明的一個方面，一個或多個穿孔51可以被遮蓋以限定容器暴露于真空的面積，并由此限定容器的“嚙合”力。在本發(fā)明的一個方面，限定穿孔51的尺寸和位置，以在沖切真空工作臺50上的容器時最小化或防止穿孔51對切削片的干擾，例如，最小化或防止穿孔51對如圖4A和4B所示的沖刀組件60中的切削片64的干擾。
正壓室53通常有效連接到真空源(沒有顯示)。在本發(fā)明的一個方面，真空工作臺50通過支承結構52支撐，其隨后滑動連接在框架54上。正壓室53中的真空將薄膜保持在真空工作臺50上并最小化該薄膜不希望的的運動，例如，在輸送或分離過程中薄膜容器或薄膜不需要的橫向運動。并且，在本發(fā)明的一個方面，正壓室53中的真空保證容器的底層保持在容器的頂層和薄膜，例如隔膜從容器的底部“取下”的位置。
支承結構52通常通過低摩擦軸承55固定在框架54，例如滾珠或滾柱軸承或低-摩擦軸承表面。在本發(fā)明的一個方面，支承結構52通過低摩擦軸承55滑動固定在框架54上，例如固定的再循環(huán)球形直線軸承以在精密-研磨軸上移動。本發(fā)明中可以使用的這樣一種軸承連接為稱為“Thompson slide”的軸承裝置。
在本發(fā)明的一個方面，真空工作臺50可以移動，例如能夠沿著雙箭頭56的方向往復運動。在本發(fā)明的一個方面，真空工作臺50的運動可以自動進行，例如真空工作臺50的運動可以通過馬達控制，例如步進馬達或伺服馬達，以及適當?shù)目刂坪鸵环N或多種驅動方式。如圖3所示在本發(fā)明的一個方面，真空工作臺50的運動可以通過固定在馬達裝配臺57的步進馬達(沒有顯示)控制。該馬達可以與驅動裝置耦合在一起，例如包括一個或多個滾珠螺旋裝置58的驅動裝置，然而在本發(fā)明的其它方面也可以使用其它類型的驅動機制。在本發(fā)明的一個方面，可以在驅動馬達軸或驅動裝置上使用譯碼器(沒有顯示)，以向移動控制器(沒有顯示)，例如Adept運動控制器提供位置反饋。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，如圖1所示的輸送系統(tǒng)10用于輸送薄膜，例如隔膜等等，其提供于密封容器或袋中，例如如圖2所示的容器40。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，容納薄膜的容器中包含酸性溶液。為了輸送這種薄膜，容納薄膜的容器通常被割開、切開，或其它方式打開以允許接近內部的薄膜。并且，根據(jù)本發(fā)明輸送的某些隔膜，例如燃料電池隔膜，在處于填充酸的袋子期間“增加”大約20％-25％。為了保證薄膜處于預定大小，在其已經經調整處理后薄膜應當切削到應有的尺寸。通常，這也可能是該薄膜，例如燃料電池隔膜保持其預定尺寸的唯一方式。
在本發(fā)明的一個方面，可以使用打開容納薄膜的容器的任何常規(guī)方法。容器可以手工切開或者通過自動裝置切開。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，容納薄膜的容器通過如圖4A和4B所示的沖刀組件60打開并接近薄膜。圖4B為通過如圖4A所示的觀察線4B-4B得到的沖刀60的橫剖面視圖。在本發(fā)明的一個方面，沖刀60包括支持塊62，例如木質支持塊62，并且至少一個金屬切削片64固定在支持塊62上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，沖刀60設置在薄膜容器，例如圖2所示的容器40上，并且擠壓該容器以割開至少部分容器。至少一種金屬切削片優(yōu)選耐酸，例如在本發(fā)明的一個方面，金屬切削片64可以為鈦切削片或不銹鋼切削片，例如ASTM304或316不銹鋼切削片，或其等價物。在本發(fā)明的另一方面，一個或多個金屬切削片64還可以為硬化鋼，例如S-7硬化鋼，其可能涂敷有耐酸涂層，例如氮化鈦涂層。在本發(fā)明的一個方面，一個或多個切削片64可以由原料實體塊機械加工，例如放電加工(EDM)、激光切削或水力噴射切削由不銹鋼(例如310或316不銹鋼)、鈦或硬化鋼(例如用耐酸涂層處理的S-7硬化鋼)加工。在本發(fā)明的一個方面，一個或多個切削片64可以由原料實體塊機械加工，其中剩余材料提供支持塊62，那就是說切削片和支持塊62可以以單獨的組成部分制造。在本發(fā)明的一個方面，沖刀組件60包括多個彈性塊66，例如橡膠塊，其用于保證薄膜和/或容器在切削后從沖刀組件60中彈出。在本發(fā)明的一個方面，彈性塊66包括一個或多個彈性模片或板，其可以部分覆蓋或完全覆蓋支持塊62的表面。
在本發(fā)明的一個方面，沖刀組件60固定在靠近表面擠壓沖刀組件60的裝置，例如液壓機中。擠壓沖刀組件60的裝置可以包括在容納薄膜，例如隔膜的容器之上的用于擠壓沖刀組件60的裝置。
在本發(fā)明的一個方面，沖刀組件60可以通過手工或自動裝置固定。在本發(fā)明的一個方面，例如當容器40固定在固定工作臺組件12(參見圖1)時，沖刀60固定在容納薄膜的容器之上，例如如圖2所示的容器40。例如在本發(fā)明的一個方面，沖刀組件60通過自動控制器和液壓機定位。在本發(fā)明的另一方面，在將其置于固定工作臺12之前，沖刀組件60被定位和壓緊在容納薄膜的容器之上。
在本發(fā)明的一個方面，至少一個切削片64僅僅隔開容納薄膜的容器的頂蓋，然而薄膜和容器的底蓋基本上原封不動。在本發(fā)明的另一方面，至少一個切削片64割開容器的頂蓋和容器內的薄膜，那就是說實現(xiàn)了“吻切(kiss cut)”，并且容器的底蓋基本上原封不動。在本發(fā)明的另一方面，至少一個切削片64割開容器的頂蓋、容器內的薄膜和容器的底蓋，那就是說，容器底所有側邊和其內部都被割開。在本發(fā)明的另一方面，至少三個切削片64用于沖刀組件60，例如容器的前沿和兩個側邊被割開。在本發(fā)明的另一方面，至少四個切削片64用于沖刀組件60。
圖5表示圖1所示的轉移轉筒組件14的透視圖。轉移轉筒組件14用于從固定工作臺組件12剝離薄膜，或者容器和薄膜的頂部，并將薄膜轉移到某一位置，在此薄膜薄膜可以被轉移到轉移平面組件16。根據(jù)圖1所示，轉移轉筒組件14通常包括弧形表面24。雖然圖5中弧形表面24為完全圓柱形的轉筒26，然而在本發(fā)明的一個方面，弧形表面24在圓周上可以不到360度。例如，可以使用如下表面24，其包括柱面母線或其它曲面的表面，例如非圓柱形曲面。在本發(fā)明的一個方面，表面24包括孔或穿孔25，例如一排或多排穿孔25，并且在轉筒26的內部提供正壓室或集流箱27，其有效連接到真空源，例如，經由真空進口29。在本發(fā)明的一個方面，真空源借助于空心驅動軸有效連接到正壓室27，例如如下所述并適當旋轉密封的軸68。真空源通常在正壓室27中提供約0.1千帕斯卡(kPa)(約0.03英寸汞柱)-33.8千帕斯卡(kPa)(約10英寸汞柱)的真空。正壓室27內提供真空的水平可以監(jiān)測和調節(jié)，以控制施加到待輸送薄膜的夾持力。
穿孔25通常分布于表面24，例如均勻分布，然而在本發(fā)明的一個方面，穿孔25可以隨機分布于表面24。在本發(fā)明的一個方面，根據(jù)輸送材料的重量和尺寸設定穿孔25的間距、位置和尺寸。在本發(fā)明的一個方面，如圖5所示，穿孔25為圓形穿孔，然而穿孔25可以設定為任意形狀，例如卵形或橢圓形，以及多邊形，其中例如三角形、正方形、四邊形和五邊形。穿孔25可以具有約0.04英寸—約0.125英寸的尺寸。穿孔25可以包括單排或多排穿孔，例如均勻間距或非均勻間距的穿孔。多排形式的穿孔25可以均勻交錯排列、非均勻交錯排列或隨機分布于其中。穿孔25還可以隨機分布于表面24，或可以等軸間距或等圓周間距或以兩種方式分布。在本發(fā)明的一個方面，穿孔25直徑約1/8英寸(約3.175毫米)，并且以約1.125英寸(約28.575mm)的中心等軸向間距、以約1/2英寸(約12.7mm)中心等圓周間距分布。在本發(fā)明的一個方面，與轉筒26多孔表面24的其余部分相比，表面24上穿孔25的前沿(也就是說，最靠近工作臺12的穿孔，由此表面24首先“夾持”工作臺12上的薄膜)可以具有不同花樣的穿孔。例如，與其余穿孔相比，前沿的穿孔25可以具有高密度孔，例如大的開孔面積。這些靠近前沿的穿孔25可以具有均勻的尺寸和分布，或不均勻或不同的尺寸和分布。在本發(fā)明的一個方面，沿著前沿的穿孔25直徑約1/8英寸(約3.175毫米)并且間距為以1/4英寸(6.35毫米)為中心，那就是說，比如上所述的穿孔間距更小，并由此比上述穿孔提供更大的開孔面積。本領域技術人員將認識到，許多孔尺寸和間距可以用來實現(xiàn)薄膜的預期轉移。
在本發(fā)明的一個方面，轉筒26嚴格固定在驅動軸68上，其裝配以在軸承70中旋轉，軸承70通過具有例如一個或多個角撐板73的支承板72支撐。支承板72可以通過校正螺釘82固定，通過調整真空工作臺50和轉筒26之間的偏距以解決待輸送薄膜材料厚度和平坦性的差異。轉移轉筒部件14還可以固定在可移動裝配臺，例如軸承和滾筒，其中轉移轉筒部件14可以手工或自動設置在組件10中，例如通過自動控制器和定位裝置。
雖然許多常規(guī)驅動裝置可以用來旋轉轉筒26，在本發(fā)明的一個方面，轉筒26通過馬達74驅動，例如步進馬達，具有驅動皮帶78的驅動滑輪76，皮帶78例如三角帶或同步皮帶。皮帶78轉動固定在軸68上的滑輪80以轉動轉筒26。在本發(fā)明的一個方面，驅動裝置彼此相反地轉動轉筒26；在另一個方面，驅動裝置以同一方向轉動轉筒26。根據(jù)本發(fā)明發(fā)的其它方面，轉筒26可以通過任何其它常規(guī)驅動方式驅動，其包括但不限于直接驅動電動機、鏈條和鏈輪、齒輪等。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，監(jiān)測并控制轉筒26的速率以使得轉筒26與真空工作臺50和轉移平面組件15的橫向運動近似同步。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，譯碼器(沒有顯示)位于驅動馬達74的軸上，并且譯碼器用于向運動控制器(沒有顯示)提供轉筒26速率或方向的位置反饋。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過控制轉移的定位精度，轉筒26相對于真空工作臺50速率的旋轉速度優(yōu)化薄膜轉移過程。當其從真空工作臺50轉移到轉筒26和從轉筒26轉移到轉移平面組件16時，薄膜遷移的控制有助于最小化薄膜的褶皺或其它變形。在本發(fā)明的一個方面，轉筒26開始旋轉，以使轉筒表面24基本上以真空工作臺50相同的速率移動。這保證了薄膜材料可靠地通過轉筒26保持，并且實現(xiàn)了薄膜材料從真空工作臺50的初步分離。在本發(fā)明的另一方面，當轉筒26和真空工作臺50繼續(xù)移動時，與真空工作臺50的速率相比輕微增加(例如至少約1％-約100％)轉筒26的速率，以使得薄膜材料在輕微張力下轉移，由此在轉移時最小化薄膜材料的任何褶皺或變形或者損害。例如，在本發(fā)明的一個方面，工作臺50以約1英寸每秒的線速度移動，并且轉筒26以約10度每秒的速度旋轉，這(對于使用的轉筒26的尺寸)相當于轉筒26約1.87英寸/秒的切向速度。在本發(fā)明的一個方面，轉筒26的速率比工作臺50的速度快約87％。
圖6表示如圖1所示的轉移平面組件16的頂部透視圖。圖7表示如圖1所示的轉移平面組件16的底部透視圖。轉移平面組件16也被稱為“真空吸盤組件”。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，轉移平面組件16用于從轉移轉筒26移出薄膜材料，例如隔膜，并將薄膜材料轉移到目標位置(沒有顯示)，例如轉移到需要安裝隔膜的組件。在本發(fā)明的一個方面，其中薄膜材料保存在容器，例如如圖2所示的塑料袋40中，當在轉移轉筒26留下一層容器時，轉移平面組件16用于從轉移轉筒26移出薄膜材料。在本發(fā)明的這個方面，容器層通過真空保持在轉移轉筒26的表面24。
如圖7非常清楚的所示，轉移平面組件16包括至少一個表面30，例如具有多個孔、穿孔或小孔31的水平平面。表面30上穿孔31的數(shù)量、尺寸和位置可以根據(jù)薄膜的不同尺寸和形狀，例如根據(jù)隔膜的不同形狀調整。穿孔31通常分布于表面30，例如均勻分布，然而在本發(fā)明的一個方面，穿孔31可以隨機分布于表面30。在本發(fā)明的一個方面，穿孔31的數(shù)量、尺寸和位置可以根據(jù)待輸送材料的尺寸和重量調整。在本發(fā)明的一個方面，如圖7所示，穿孔31為圓孔，然而穿孔31可以設定為任意形狀，例如卵形或橢圓形，以及多邊形，其中例如三角形、正方形、四邊形和五邊形。穿孔31尺寸可以為約0.04英寸(約1毫米)-約0.125英寸(3.125毫米)。與穿孔25相似，穿孔31可以包括單排或多排穿孔，例如均勻間距或非均勻間距穿孔。多排形式的穿孔31可以均勻交錯排列、非均勻交錯排列或隨機分布于其中。穿孔31還可以隨機分布于表面30，或可以等距分布于表面30。在本發(fā)明的一個典型方面，穿孔直徑約0.051英寸(約1.29毫米)，并且以約1/2英寸(約12.7毫米)中心間距等距，以約1/2英寸(約12.7毫米)的中心行間距排列。在本發(fā)明的一個方面，與轉移平面組件16表面30上的孔圖案相比，表面30(也就是說，最靠近轉筒26的孔，通過這些孔表面30首先“夾持”在26的薄膜上)上前沿的穿孔31可以具有不同的孔圖案。例如，前沿的穿孔31可以具有比其余穿孔更高密度的孔，例如更大的開孔面積。這些接近前沿的穿孔31可以具有均勻的尺寸和分布，或不均勻的或不同的尺寸和分布。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，沿著表面30前沿的穿孔31可以包括一排或多排較大的孔。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，沿著表面30前沿的穿孔31可以包括交錯排開的不同直徑的孔。例如，在如圖7A所示的本發(fā)明的一個方面，沿著表面30前沿的一排或多排較大的孔可以包括與較大孔31B交錯排開的較小孔31A。例如，孔31A可以具有約0.04英寸(約1毫米)的直徑，并且孔31B可以具有約0.06英寸(約1.5mm)的直徑。在本發(fā)明的這個方面，孔31A可以以1/8英寸(約3.127毫米)的中心間距等距分布，例如在如圖7A所示的垂直方向上；或以約1/4英寸(約6.254毫米)的中心間距等距分布，例如在如圖7A所示的水平方向上。較大的孔31B可以以約1/4英寸(約6.254毫米)的中心間距等距分布?？?1A和孔31B還可以不等距分布。
表面30可以由金屬或非金屬材料制備，例如透明塑料材料，如聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯或類似材料。如圖6非常清楚的所示，轉移平面組件16還可以包括具有集流箱或正壓室32的真空平面組件93。真空平面組件93的透視圖如圖8所示。正壓室32有效連接到真空源(沒有顯示)，例如分別通過軟管或導管34和35連接到真空連接器87、89。真空源通常在正壓室32中提供約0.1kPa(約0.03英寸汞柱)—約33.8千帕斯卡(約10英寸汞柱)的真空。提供于正壓室32的真空可以被監(jiān)測和調節(jié)，以控制施加到待輸送薄膜材料的夾持力。孔或小孔或穿孔31穿透表面30并暴露于正壓室32中真空。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，薄膜通過孔31的真空抽吸保持在表面30。轉移平面組件16還可以包括一個或多個空氣軟管34、35，或單獨的軟管(沒有顯示)以提供壓縮空氣到正壓室32的流通，例如約0表壓-約90表壓的壓縮空氣。轉移平面組件16還可以包括偶接器94，例如具有配套連接器94A和94B的快速拆卸偶接器，用于連接和從支架106分離轉移平面組件16，例如為了固定到機器人臂(沒有顯示)上。當固定連接器94包括氣動控制快速拆卸偶接器時，該偶接器可以分別通過軟管90、92引入的壓縮空氣驅動連接器94A和94B。根據(jù)本發(fā)明到一個方面，薄膜通過壓縮空氣從正壓室32通過孔31的流動從表面31分離。壓縮空氣供應和真空可以通過適當?shù)貕毫土鲃涌刂蒲b置(沒有顯示)檢測和調節(jié)，例如壓力表或測壓孔和流量閥和閥門控制器。
根據(jù)圖6，真空平面組件93的正壓室32可以由金屬或非金屬材料制備，例如透明塑料材料，如聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯或類似材料。正壓室32可以包括一個或多個內部擋板84以將正壓室32隔離成不同的區(qū)域，例如通過導管34和35或其它軟管(沒有顯示)有效連接到真空源的隔離區(qū)域。例如在本發(fā)明的一個方面，真空平面組件93包括多個單獨的正壓室(例如，2個或多個正壓室，或4個或多個正壓室)，至少其中部分提供有真空源或壓縮空氣源。壓縮空氣提供到單個正壓室的真空或暴露于單個正壓室的真空可以分別控制和監(jiān)測，以提供從多孔表面30上保持和分離薄膜的靈活性。在圖6和7所示的本發(fā)明的方面，真空平面93固定在支承框架86，例如金屬或非金屬支承框架86上。支承框架86提供金屬線96(根據(jù)圖7討論如下)的固定。支承框架86相對于真空平面93偏轉(也就是說，轉移)，并且在本發(fā)明的一個方面，支承框架86的運動可以通過真空平面93指導，通過真空平面93的側邊指導。支承框架86可以包括多個帶螺紋的固定器88，例如六頭帽螺釘。螺紋緊固件88可以用來保持支承框架86(和金屬絲96)在真空平面93的縮進或上升位置。
如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，具有真空平面93的轉移平面組件16可以通過固定連接器94固定在機器人臂18(參見圖1)或其它定位系統(tǒng)。固定連接器94可以連接到自動位置控制器或機器人臂18(參見圖1)上，例如SCARA型機器人臂，例如Adept Cobra 600機器人臂，或其等價物。根據(jù)本發(fā)明發(fā)的一個方面，機器人臂18用來定位轉移平面組件16使其至少與轉移轉筒26相鄰，然后鄰近于目標位置(沒有顯示)，例如即將放置薄膜的組件。在本發(fā)明的一個方面，機器視覺用來精確制導機器人手臂18以將薄膜放置在目標位置。在本發(fā)明的一個方面，轉移平面組件16的定位手工進行。
如圖7非常清楚的所示，在本發(fā)明的一個方面，轉移平面組件16包括多個金屬絲96，其沿著表面30延伸并參與薄膜從真空平面組件93表面的移去。金屬絲96通常為金屬導線，例如由304或316不銹鋼制造并具有約0.010英寸(約25毫米)-約0.125英寸(約3.175毫米)直徑的金屬絲。金屬絲通常沿著支承框架86延伸，并通過傳統(tǒng)的機械緊固件98，100，例如有頭螺釘保持。金屬絲96可以交織或編織，以盡可能提供均勻的刨床金屬絲界面。在本發(fā)明的一個方面，緊固件100可調節(jié)壓緊螺釘以適應金屬絲96中不同壓力，例如在本發(fā)明的一個方面，金屬絲96通過內六角螺釘98連接一端，并且另一端通過可調節(jié)壓緊螺釘100連接另一端。在本發(fā)明的一個方面，如圖7所示，表面30可以包括淺槽或凹口33，金屬絲96嵌入其中或縮進表面30以下以保證薄膜和表面30的接觸。凹槽或凹口33可以離孔31等距，并具有至少等于或稍微大于金屬絲96直徑的深度和寬度。這保證了金屬絲96隱藏在表面30下面，例如沒有暴露于表面30以上與薄膜接觸。表面30上的凹口或凹槽33可以形成交叉回交網(wǎng)格圖形，例如機械加工進入表面30。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，當在表面30上具有薄膜(沒有顯示)(例如，通過真空方式保持)的轉移平面組件16處于預定位置上時，減少真空或隔絕真空，并且薄膜在重力作用下落入預定位置。如果薄膜和表面30(例如，由于粘性液體的存在，薄膜浸入其中)之間的表面張力太強以至于難以克服重力，則氣流，例如低壓、高體積氣流(通常為空氣)可以施加到真空平面組件93，例如通過軟管34、35，以從表面30取出薄膜。(雖然在本發(fā)明的一個方面，軟管34、35都提供壓縮空氣和真空，在本發(fā)明的另一方面，壓縮空氣和真空可以通過單獨的軟管提供。)然而，作為從表面30釋放薄膜的進一步幫助，表面30可以相對于金屬絲96活動以從表面30轉移薄膜。在本發(fā)明的一個方面，真空平面組件93可以相對于支承框架86活動，并且提供了使真空平面組件93相對于支承框架86活動的裝置，或相反，以從表面30移去薄膜。例如，由于金屬絲96和薄膜之間通常不具有足夠的使薄膜粘附到金屬絲96的表面接觸面積，當具有表面30的真空平面組件93偏離具有金屬絲96的支承框架86時，薄膜更易于靠重力從金屬絲96分離。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，具有金屬絲96的支承框架86可以相對于真空平面組件93偏轉，這種偏轉通過手工、電力、機械或電力-機械法進行，例如水力、氣動或磁力。在本發(fā)明的一個方面，支承框架86的偏轉通過電磁鐵控制棒，又名“制動銷(shot pins)”以電力-機械方式進行。支承框架86相對于真空平面93的偏轉可以受到凸輪或制動器的影響，例如彈簧支承制動器，其限制了框架86或平面93的偏轉范圍。支承框架86的偏轉還可以通過機械障礙限定。
如圖8所示，真空平面組件93上的障礙104可以限定真空平面93相對于支承框架86移動的程度。在本發(fā)明的一個方面，提供了真空平面組件93和支承框架86之間約.25-約.50英寸的相對位移。如圖8所示，真空平面組件93可以包括定位銷塊108，其與可移動的銷或螺紋緊固件(沒有顯示)合作，以易于真空平面組件93和目標位置的定位。
并且如圖8所示，真空平面組件93通常包括至少一個真空孔110和112，真空連接器87和89(參見圖6)可以插入其中。真空平面組件93通常還包括某種形式的支持裝配臺114，以將固定連接器94(參見圖6)連接到真空平面93。例如，裝配支架114可以為用于氣動快速脫離的適當?shù)难b配臺，其通過由軟管90、92提供的壓縮空氣(通常約70-90表壓)驅動。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，薄膜，例如如圖2所示的薄膜42，可以以下面方式輸送。首先，雖然薄膜42可以在將薄膜42放置于真空工作臺組件12的表面18上之前從容器40(例如塑料袋40)離開，在本發(fā)明的一個方面，含有薄膜42的塑料袋40位于工作臺組件12而沒有打開或切開。放置塑料袋40在表面18之前或不久以后，工作臺組件12的真空源被起動以在正壓室19產生真空，由此塑料袋40保持在表面18上。塑料袋40可以手工打開，或通過在塑料袋40上定位和加壓沖刀60(參見圖4A和4B)進行。如上所述，在本發(fā)明的一個方面，沖刀60的四刀口64可能產生“吻切(kiss cut)”，其中塑料袋40的頂部和42被刀口64割開，然而塑料袋40的底部沒有被64割開。沖刀60可以通過手工定位和加壓，或通過自動致動器定位和加壓，例如通過自動控制器和例如液壓機定位和加壓。
在本發(fā)明的一個方面，袋子40的頂部可以手工，那就是說，通過操作員從工作臺組件12除去，并且薄膜42可以通過轉移平面組件16從工作臺組件12拾起，并通過轉移平面組件16轉移到預定位置。然而，在本發(fā)明的另一方面，袋子40的頂部和薄膜42可以通過轉移轉筒組件14從工作臺組件12除去并轉移到轉移平面組件16。在本發(fā)明的一個方面，在沖刀60從袋子40移開后，表面18已經割開袋子40并通過例如手工或自動方式移出到轉移轉筒組件14，例如根據(jù)圖1中雙箭頭22所示。工作臺組件12上的袋子40接近轉筒26的表面24之前或同時，起動正壓室27的真空源，并通過表面24的孔25得到真空。根據(jù)本發(fā)明，當袋子40鄰近于孔25時，充分的真空通過孔25形成，其中至少袋子40頂部的前沿和薄膜42的前沿接近和保持在表面24上。在本發(fā)明的一個方面，轉筒26的裝配臺可以不被固定，然而考慮到轉筒26的至少部分偏轉，例如垂直偏轉，由此表面24被例如暫時的除去，離袋子40的頂部更近，以促進袋子40頂部和表面24上薄膜42的保留。然后轉筒26旋轉，例如以圖1中轉筒26的右側觀察時以順時針方向旋轉。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，轉筒26的速率和旋轉方向以及工作臺組件12的速率和移動方向可以如此(例如，以相同方向，然而它們可以以相反方向運動)，以使轉筒26的旋轉從工作臺組件12“剝離”袋子40的頂部和薄膜42，同時袋子40的底部保持在工作臺組件12上。薄膜42在轉筒26上的保持可以通過袋子40頂部和薄膜42之間由于表面張力引起的粘附力實現(xiàn)。這種表面張力可以通過粘性流體的存在而提高，例如可以輸送薄膜42的粘性流體。如前所述，這種袋子40頂部和薄膜42從袋子40底部的剝離可以通過薄膜42到袋子40頂部的優(yōu)先粘著促進。這種優(yōu)先粘著可以通過如上所述的一種或多種方式實現(xiàn)。
轉筒26的旋轉和工作臺組件12的轉移可以持續(xù)進行，直到袋子40頂部和薄膜42從工作臺組件12除去。袋子40和薄膜42除去后，工作臺組件12可以回到其原始來源或安裝位置，并且在除去消耗的袋子材料后，等待著接受下一次袋子40和薄膜42。消耗的袋子材料可以通過手工或自動方式從工作臺組件12除去。
根據(jù)本發(fā)明，轉筒26的旋轉可以持續(xù)進行，直到袋子40頂部的定位和薄膜42達到轉移平面組件16。轉筒26的旋轉可以繼續(xù)以相同方向(例如以圖1的右側觀察時以順時針方向)，或者以相反方向繼續(xù)，直到薄膜42從工作臺組件12離開。例如，轉筒26可以以往復方式旋轉，其中將薄膜42從工作臺組件12轉移到轉移平面組件16時，轉筒來回“搖動(rocks)”。
在袋子40和薄膜42接近轉移平面組件16之前或之時，真空源引入到轉移平面組件16的正壓室32。正壓室32中的真空通過穿孔31(參見圖7)形成真空，在此薄膜42被吸引到并附著于轉移平面組件16的表面30。根據(jù)本發(fā)明，轉筒26的正壓室27中形成的真空和轉移平面組件16的正壓室32形成的真空是足夠的，以致薄膜42被吸引到并附著于表面30，然而袋子40的頂部保持在轉筒26的表面24。雖然在本發(fā)明的一個方面，轉筒26和表面30在薄膜42的轉移中靜止不動，在本發(fā)明的另一方面，薄膜42從表面24的除去可以在表面24和30移動時實現(xiàn)，或者當表面24或表面30移動時實現(xiàn)。例如，可以控制轉移平面組件16的位置，由此當轉筒26轉動并且薄膜42的前沿接近表面30時，薄膜42的前沿被表面30夾持。當轉筒26和轉移平面組件12移動時，在薄膜42轉移到表面30期間，轉筒26和表面30的運動方向通常一致，然而表面可以以相反方向運動。當包括金屬絲96(參見圖7)的表面30用于釋放薄膜42時，金屬絲96通常收縮以避免阻礙薄膜42到表面30的轉移。薄膜42離開表面24之后，轉筒26可以轉回，并且在廢棄袋子材料除去后，再次定位并保持下一薄膜，廢棄袋子材料可以手工或通過自動裝置從轉筒26除去。
根據(jù)本發(fā)明，薄膜42保持在轉移平面組件16的表面30之后，轉移平面組件16可以移動并定位于目標位置，例如定位于電極裝置。轉移平面組件16的運動可以手工進行或通過自動控制器進行，例如通過機器人臂18(參見圖1)。如上所述，轉移平面組件16的定位可以通過使用機器視覺和適當?shù)亩ㄎ卉浖o助進行。
當薄膜42適當?shù)亩ㄎ挥谄淠繕宋恢脮r，正壓室32的真空可以降低或消去，在此薄膜42可以受到地心引力進入目標位置。如果地心引力不足以移去薄膜42，薄膜42從表面30的除去可以通過引入壓縮空氣(或其它氣體，例如氮氣)促進，其中壓縮空氣經由導管34和35引入到正壓室32和/或與如上所述金屬絲96有關的造斜面30。薄膜42移動到其目標位置完成后，轉移工作臺16可以回到轉移轉筒14以接受下一薄膜42。這個過程可以連續(xù)地或間歇地重復。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明薄膜的輸送可以手工、自動或二者組合進行。適當?shù)淖詣涌刂破?，例如，計算機化控制器可以用來優(yōu)化轉移、旋轉、定位、真空、氣壓和流動，以及圖所示系統(tǒng)的一個或多個元件的參數(shù)。
例如當將薄膜材料插入在含薄膜材料的組件時，如上所述的本發(fā)明和附加的權利要求提供了輸送薄膜材料的改進方式。在本發(fā)明的一個方面，腐蝕環(huán)境中提供于密封容器的薄膜材料更易于操作以消除人輸送的需要。在本發(fā)明的另一方面，燃料電池型隔膜的組件進入燃料電池電極自動化進行并得到促進。
雖然本發(fā)明已經根據(jù)優(yōu)選方面和實施方案進行了詳細說明和描述，本領域技術人員將認識到在不離開下面權利要求所述的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對本發(fā)明的形式和細節(jié)作出各種改變。
權利要求
1.一種用于將薄膜從源位置轉移到目標位置的方法，所述方法包括在源位置設置薄膜；將薄膜固定在第一位置的第一表面；將第一表面從第一位置移動到第二位置，在此薄膜從源位置移開；將薄膜從第一表面轉移到第二表面，第二表面位于第一位置；將第二表面從第一位置移動到第二位置；和將薄膜從第二表面轉移到目標位置。
2.權利要求1所述的方法，其中薄膜提供于具有頂部的容器中，并且其中該方法進一步包括切開容器的頂部以接近薄膜。
3.權利要求2所述的方法，其中切開容器的頂部進一步包括切開薄膜。
4.權利要求1所述的方法，其中源位置包括可移動位置，并且其中移動第一表面包括移動源位置。
5.權利要求4所述的方法，其中移動第一表面進一步包括向第一表面移動源位置。
6.權利要求1所述的方法，其中第一表面包括有效連接到真空源的帶孔第一表面，并且其中將薄膜固定在第一表面包括經由帶孔第一表面將薄膜置于真空源下。
7.權利要求1所述的方法，其中第一表面包括弧形表面，并且其中移動第一表面包括轉動該弧形表面。
8.權利要求1所述的方法，其中第二表面包括有效連接到真空源的帶孔第二表面，并且其中將薄膜從第一表面轉移到第二表面包括經由帶孔第二表面將薄膜置于真空源下。
9.權利要求8所述的方法，其中將薄膜從帶孔第二表面轉移到目標位置包括降低由真空源提供的真空。
10.權利要求1所述的方法，其中第二表面包括薄膜釋放機械裝置，并且其中將薄膜從第二表面轉移到目標位置包括起動該薄膜釋放機械裝置。
11.權利要求1所述的方法，其中薄膜包括隔膜。
12.權利要求1所述的方法，其中薄膜包括提供于粘稠溶液中的薄膜。
13.權利要求12所述的方法，其中粘稠溶液包括酸性粘稠溶液。
14.權利要求12所述的方法，其中薄膜包括燃料電池隔膜。
15.一種用于將薄膜從源位置轉移到目標位置的裝置，所述裝置包括將薄膜從源位置轉移到第一位置第一表面的裝置；移動第一表面的裝置，在此薄膜被轉移到第二位置；將薄膜從第一表面轉移到第二表面的裝置，其中第二表面位于第一位置；將第二表面從第一位置轉移到第二位置的裝置；和將薄膜從第二表面轉移到目標位置的裝置。
16.權利要求15所述的裝置，其中薄膜提供于具有頂部的容器中，并且其中該裝置進一步包括切開容器的頂部以接近薄膜的裝置。
17.權利要求16所述的裝置，其中切開容器頂部的裝置包括具有至少一個金屬刀片的沖刀。
18.權利要求15所述的裝置，其中源位置包括一個可移動表面。
19.權利要求18所述的裝置，其中可移動表面滑動安裝于支承框架。
20.權利要求18所述的裝置，其中可移動表面為有效連接于真空源的穿孔可移動表面。
21.權利要求15所述的裝置，其中第一表面包括弧形表面。
22.權利要求21所述的裝置，其中弧形表面包括轉筒。
23.權利要求21所述的裝置，其中移動第一表面的裝置包括旋轉該弧形表面的裝置。
24.權利要求21所述的裝置，其中弧形表面包括帶孔弧形表面，并且其中將薄膜從源位置轉移到帶孔弧形表面的裝置包括有效連接到帶孔弧形表面的真空源。
25.權利要求15所述的裝置，其中第二表面包括帶孔第二表面，并且其中將薄膜從第一表面轉移到第二表面的裝置包括有效連接到帶孔第二表面的真空源。
26.權利要求25所述的裝置，其中將薄膜從第二表面轉移到目標位置的裝置包括降低由帶孔第二表面真空源提供的真空的裝置。
27.權利要求15所述的裝置，其中將第二表面從第一位置移動到第二位置的裝置包括自動機械手。
28.權利要求15所述的裝置，其中將薄膜從第二表面轉移到目標位置的裝置包括薄膜釋放機械裝置。
29.權利要求28所述的裝置，其中薄膜釋放機械裝置包括多條金屬絲。
30.權利要求15所述的裝置，其中薄膜包括隔膜。
31.權利要求30所述的裝置，其中隔膜包括燃料電池隔膜。
32.權利要求15所述的裝置，其中薄膜包括提供于粘稠溶液中的薄膜。
33.權利要求32所述的裝置，其中粘稠溶液包括酸性粘稠溶液。
34.一種向燃料電池電極提供燃料電池隔膜的方法，所述方法包括將燃料電池隔膜設置在真空工作臺；將燃料電池隔膜固定在第一位置的弧形表面；將弧形表面從第一位置旋轉到第二位置，在此燃料電池隔膜離開真空工作臺；將燃料電池隔膜從弧形表面轉移到交換面，該交換面位于第一位置；將具有燃料電池隔膜的交換面從第一位置移動到接近燃料電池電極的第二位置；和將燃料電池隔膜從交換面轉移到燃料電池電極。
35.一種從容器中移動燃料電池隔膜并將燃料電池隔膜提供到燃料電池電極的裝置，所述裝置包括接受含燃料電池隔膜容器的真空工作臺，該容器具有頂部；用于切開容器頂部的沖刀；具有帶孔外表面的可旋轉轉筒；用于從容器中引出至少部分燃料電池隔膜、并直達可旋轉轉筒帶孔外表面的真空裝置；使可旋轉轉筒轉動的裝置，在此燃料電池隔膜從真空工作臺轉移到可旋轉轉筒；有效連接到真空源的多孔表面，以從可旋轉轉筒引出燃料電池隔膜到多孔表面；設定多孔表面的裝置，以支撐鄰近燃料電池電極的燃料電池隔膜；和將燃料電池隔膜從多孔表面轉移到燃料電池電極的裝置。
36.一種薄膜輸送裝置，包括固定薄膜的多孔表面；與表面上至少部分穿孔相通的正壓室；有效連接到正壓室的真空；移動多孔表面的裝置。
37.權利要求36中所述的薄膜輸送裝置，其中多孔表面為用于旋轉的固定弧形表面。
38.權利要求37中所述的薄膜輸送裝置，其中移動弧形表面的裝置包括旋轉弧形表面的裝置。
39.權利要求37中所述的薄膜輸送裝置，其中帶孔弧形表面包括圓柱形轉筒。
40.權利要求39中所述的薄膜輸送裝置，其中圓柱形轉筒的內部提供連接到真空的正壓室。
41.權利要求36中所述的薄膜輸送裝置，其中多孔表面為平面表面。
42.權利要求36中所述的薄膜輸送裝置，其中多孔表面包括從表面移去薄膜的裝置。
43.權利要求42中所述的薄膜輸送裝置，其中從表面移去薄膜的裝置包括水力裝置、氣動裝置或機械裝置。
44.權利要求43中所述的薄膜輸送裝置，其中機械裝置包括延伸越過表面并且相對表面可移動的多條金屬絲。
45.一種輸送薄膜的方法，其包括在第一位置提供多孔表面；提供有效連接到多孔表面的真空源；通過真空源將薄膜固定在多孔表面；和將表面從第一位置移動到第二位置。
46.權利要求45所述的方法，其中表面為平面表面或弧形表面。
47.權利要求46所述的方法，其中表面包括弧形表面，并且弧形表面包括圓柱形轉筒的外表面。
48.權利要求45所述的方法，其中移動表面包括在一個或多個方向上移動表面。
49.權利要求45所述的方法，其中移動表面包括轉動表面。
50.權利要求45所述的方法，其中進一步包括從表面移去薄膜。
51.權利要求50所述的方法，其中從表面移去薄膜包括從表面上水力、氣動或機械移去薄膜。
52.權利要求1所述的方法，其中第二表面包括有效連接到加壓氣體源的帶孔第二表面，并且其中將薄膜從帶孔第二表面轉移到目標位置包括向薄膜提供加壓氣體。
53.權利要求15所述的方法，其中第二表面包括有效連接到加壓氣體源的帶孔第二表面，并且其中將薄膜從帶孔第二表面轉移到目標位置的裝置包括向薄膜提供加壓氣體的裝置。
54.權利要求36中所述的薄膜輸送裝置，其進一步包括給正壓室加壓的裝置。
55.權利要求10所述的方法，其中薄膜釋放機械裝置包括多條金屬絲。
56.一種輸送薄膜的方法，所述薄膜提供于具有頂部和底部的容器，所述方法包括提供第一多孔表面，第一多孔表面提供有真空源；通過真空源將具有薄膜的容器固定在多孔表面上；切開容器的頂部，其中容器的頂部可被移出；移出容器的頂部；提供第二多孔表面，第二開孔表面提供有真空源；和將薄膜從第一多孔表面轉移到第二多孔表面。
57.權利要求56所述的方法，其中從容器中移出容器的頂部包括手工移出容器頂部和自動移出容器頂部中的一種。
58.權利要求56所述的方法，其中移出容器頂部包括除去容器的頂部。
59.權利要求56所述的方法，其進一步包括將具有薄膜的第二多孔表面移動到目標位置。
60.權利要求56所述的方法，其中所述方法包括輸送燃料電池隔膜的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于輸送薄膜的方法和裝置，例如，用于在燃料電池電極中輸送和組裝薄膜。所述裝置包括用于固定薄膜的可移動真空工作臺、具有用于從真空工作臺移出薄膜的真空源的帶孔轉筒，和具有多孔表面和真空源的用于從帶孔轉筒到目標位置轉移薄膜的轉移組件。當薄膜提供于容器中時，該裝置還可以包括打開容器以接近其中的薄膜的裝置。從轉移組件除去薄膜可以通過薄膜釋放設備輔助進行，例如多個可移動的金屬絲。該裝置可以自動進行，例如該裝置可以包括自動控制器和機器人臂以促進薄膜材料的輸送。
文檔編號B01D67/00GK1678510SQ03820121
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權日2002年8月30日
發(fā)明者雷蒙德·帕夫, 斯蒂芬·德比, 格倫·桑德斯, 格倫·霍普斯, 路易斯·柯特依斯, 尤爾根·帕里克, 韋納·克勞斯 申請人:佩密斯股份有限公司