CN102263283B - 一种圆柱形电池封口体的周向定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，控制电路与饲服电机连接，伺服电机与驱动装置连接，还包括两组对射感应器，分别为第一对射感应器和第二对射感应器，第一对射感应器和第二对射感应器处于同一平面上，第一对射感应器和第二对射感应器的射线交互点与圆柱形电池的封口体中心位置处于同一水平线上，射线交互点与圆柱形电池本体旋转中心距离为e，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的内壁之间的垂直距离为d，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的外壁之间的垂直距离为D，其中偏心距e需满足下列条件d<e<D，其优点是经过周向定位的电池封口体排列整齐，方向一致。

Description

一种圆柱形电池封口体的周向定位装置

技术领域

本发明涉及一种电池组装过程中的定位装置，尤其涉及一种圆柱形电池封口体的周向定位装置。

背景技术

圆柱形电池一般包括卷曲品、封口体、钢壳等构件。卷曲品组装在钢壳内，其中封口体一般通过极耳焊接在卷曲品上。在圆柱型电池的流水线生产过程中，在灌液和电池封口工序前，需要将无序排放的电池进行周向定位，以实现电池封口体同向整齐地排列。实现电池封口体周向定位的方法众多，但目前多数定位方法精度不高，导致电池经周向定位之后电池封口体位置仍参差不齐，无法实现电池封口体均朝一个方向一字排列的目的。有时需要手工纠正甚至人工定位，导致设备自动化集成度不高，生产效率低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种精度较高的圆柱形电池封口体的周向定位装置，经周向定位后能使众多电池封口体朝一个方向一字排列，很好地解决了因电池封口体周向定位不准导致的生产效率低，设备故障率高，电池报废率高等一系列不良后果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，包括控制电路、饲服电机和驱动装置，所述的驱动装置驱动圆柱形电池本体作旋转运动，所述的控制电路与饲服电机连接，所述的伺服电机与所述的驱动装置连接，还包括两组对射感应器，分别为第一对射感应器和第二对射感应器，第一对射感应器和第二对射感应器处于同一平面上，第一对射感应器和第二对射感应器的射线交互点与圆柱形电池的封口体中心位置处于同一水平线上，所述的射线交互点与圆柱形电池本体旋转中心距离为e，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的内壁之间的垂直距离为d，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的外壁之间的垂直距离为D，其中偏心距e需满足下列条件d<e<D。

所述的驱动装置包括主动压轮、第一从动压轮、第二从动压轮和传动组件，主动压轮、第一从动压轮和第二从动压轮的三者轴心围成一个等边三角形区域，圆柱形电池本体放置在等边三角形区域内，所述的饲服电机通过传动组件与主动压轮连接，主动压轮、第一从动压轮和第二从动压轮带动圆柱形电池本体作旋转运动。在电机转动时，主动压轮带动电池本体作旋转运动，从动压轮起到定位的作用。在电机停止转动时，从动压轮和主动压轮共同作用，使电池本体停止转动，起到封口体精确定位的作用。

所述的传动组件包括主动轮、同步带和被动轮，所述的主动轮设置在饲服电机的输出轴上，被动轮与主动压轮同轴设置，所述的主动轮与被动轮之间用同步带连接。此种传动形式，便于电池封口体精确定位。

多个圆柱形电池本体呈直线方式排列在流水线上，第一对射感应器包括第一接收端和第一发射端，第二对射感应器包括第二接收端和第二发射端，第一接收端和第二发射端处于流水线的一侧，第一发射端和第二接收端处于流水线的另一侧，所述的第一对射感应器的射线与第二对射感应器的射线夹角为10度～30度。由于对射感应器发出的射线信号会发散，其中一个对射感应器的发射端发出的射线信号可能会被另一个对射感应器的接收端接受，容易引起信号之间相互干扰。采用两个发射端位于流水线的不同侧，可以避免射线信号之间的相互干扰。

控制电路包括第一放大器、第二放大器、PLC控制器、定位模块和伺服电机控制器，所述的第一接收端、第一发射端通过光纤与第一放大器连接，第二接收端和第二发射端通过光纤与第二放大器连接，所述的第一放大器和第二放大器分别与PLC控制器连接，所述的PLC控制器与定位模块连接，所述的定位模块与伺服电机控制器连接，所述的伺服电机控制器与伺服电机连接。光纤中的光信号经过放大器后转换成电信号，同时把电信号进行放大，放大后的电信号经PLC控制器处理后来控制定位模块，由定位模块根据设定的参数通过伺服电机控制器去控制伺服电机的工作或停止。

PLC控制器包括型号为Q02HCPU的第一芯片及外围电路，所述的定位模块包括型号为QD75P2的第二芯片及外围电路，所述的伺服电机控制器包括型号为MR-J2S-10A的第三芯片及外围电路。

所述的第一对射感应器的射线与第二对射感应器的射线夹角为15度。经大量的实验得到，该角度的射线夹角能最大程度地避免射线信号之间的相互干扰。

与现有技术相比，本发明的优点是通过第一对射感应器和第二对射感应器的射线被封口体遮挡的先后顺序来确定封口体的周向定位。在第一对射感应器被封口体遮挡的情况下，当第二对射感应器被遮挡的瞬间，控制电路向伺服电机发出停止信号，伺服电机继续走过一个可设定的脉冲量后停止。由于封口体在电池本体的一个旋转周期内只有其中一个位置会触发停止信号，故经过周向定位的众多电池的封口体都朝一个方向，且呈一字形排列。

对射感应器的响应时间短，响应时间通常在500μs以内，由于感应器的快速响应加上伺服电机的精确定位，确保了该控制方式高精度定位。一般情况下可实现定位误差在0.1mm内。

旋转停止信号可以采用边沿触发形式，即使封口体位置就在所需位置上，两组对射感应器均被挡住，电池本体也会旋转一周后进行周向定位，避免了封口体初始位置无法定位的情况。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明的封口体在周向定位过程中的第一状态；

图3为本发明的封口体在周向定位过程中的第二状态；

图4为本发明的封口体在周向定位过程中的第三状态；

图5为本发明的封口体在周向定位过程中的第四状态；

图6为本发明的封口体从无序排列到朝向一致的示意图；

图7为本发明的控制电路框图；

图8为本发明的电池在流水线上的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，包括控制电路、饲服电机1和驱动装置，驱动装置驱动圆柱形电池本体5作旋转运动，控制电路与饲服电机1连接，伺服电机1与驱动装置连接，还包括两组对射感应器，分别为第一对射感应器7和第二对射感应器8，第一对射感应器7和第二对射感应器8处于同一平面上，第一对射感应器7和第二对射感应器8的射线交互点与圆柱形电池的封口体中心位置处于同一水平线上，射线交互点与圆柱形电池本体旋转中心O距离为e，圆柱形电池本体旋转中心O到封口体的内壁之间的垂直距离为d，圆柱形电池本体旋转中心O到封口体的外壁之间的垂直距离为D，其中偏心距e需满足下列条件d<e<D。

驱动装置包括主动压轮4、第一从动压轮6、第二从动压轮9和传动组件，主动压轮4、第一从动压轮6和第二从动压轮9的三者轴心围成一个等边三角形区域，圆柱形电池本体放置在等边三角形区域内，饲服电机1通过传动组件与主动压轮4连接，主动压轮4、第一从动压轮6和第二从动压轮9带动圆柱形电池本体5作旋转运动。

传动组件包括主动轮2、同步带3和被动轮10，主动轮2设置在饲服电机1的输出轴上，被动轮10与主动压轮4同轴设置，主动轮2与被动轮10之间用同步带3连接。

多个圆柱形电池本体呈直线方式排列在流水线S上，第一对射感应器7包括第一接收端A1和第一发射端A，第二对射感应器8包括第二接收端B1和第二发射端B，第一接收端A1和第二发射端B处于流水线S的一侧，第一发射端A和第二接收端B1处于流水线S的另一侧，第一对射感应器的射线A-A1与第二对射感应器B-B1的射线夹角为15度。

控制电路包括第一放大器11、第二放大器12、PLC控制器13、定位模块14和伺服电机控制器15，第一接收端A1、第一发射端A通过光纤16与第一放大器11连接，第二接收端B1和第二发射端B通过光纤16与第二放大器12连接，第一放大器11和第二放大器12分别与PLC控制器13连接，PLC控制器13与定位模块14连接，定位模块14与伺服电机控制器15连接，伺服电机控制器15与伺服电机1连接。

PLC控制器13包括型号为Q02HCPU的第一芯片及外围电路，定位模块14包括型号为QD75P2的第二芯片及外围电路，伺服电机控制器15包括型号为MR-J2S-10A的第三芯片及外围电路。

实施例二：其他部分与实施例一相同，其不同之处在于第一对射感应器7的射线A-A1与第二对射感应器8的射线B-B1夹角为20度。

实施例三：其他部分与实施例一相同，其不同之处在于第一对射感应器7的射线A-A1与第二对射感应器8的射线B-B1夹角为25度。

当周向定位信号开始后，伺服电机1开始旋转，带动同步带3和主动压轮4旋转。在主动压轮4、第一从动压轮6和第二从动压轮9的共同作用下圆柱形电池本体5开始旋转。电池封口体位置不断改变，第一对射感应器7和第二对射感应器8的遮挡情况也不断发生变化，如图2、图3、图4所示。

    当封口体位置旋转到图5所示的位置时，第一对射感应器7被遮挡，第二对射感应器8刚刚被遮挡，此时第二放大器12产生一个上升沿信号。由此信号来触发伺服电机1的停止信号，伺服电机接收到停止信号后走过指定脉冲停止。

    若周向定位的起始位置如图2所示，第一对射感应器7和第二对射感应器8均被遮挡，伺服电机1转动，带动封口体位置逆时针旋转。当封口体位置旋转到图3位置时，第二对射感应器8仍被遮挡，第一对射感应器7刚好接通。此时不发出停止信号，伺服电机1继续旋转。当封口体位置旋转到图4位置时，第一对射感应器7和第二对射感应器8均被接通。此时不发出停止信号，伺服电机1仍继续旋转。当封口体位置旋转到图5位置时，在第一对射感应器7被遮挡的前提下，第二对射感应器8刚好被遮挡。此时发出停止信号，伺服电机1停止，封口体停在了指定的位置，实现了电池的周向定位。

针对不同圆柱形电池封口体上的对射感应器因安装误差而引起的电池定位误差，可以通过修改旋转停止信号触发后伺服电机继续走过的脉冲数来纠正，达到流水线上的所有圆柱形电池封口体的朝向一致。

Claims (7)

1.一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，包括控制电路、伺服电机和驱动装置，所述的驱动装置驱动圆柱形电池本体作旋转运动，所述的控制电路与伺服电机连接，所述的伺服电机与所述的驱动装置连接，其特征在于还包括两组对射感应器，分别为第一对射感应器和第二对射感应器，第一对射感应器和第二对射感应器处于同一平面上，第一对射感应器和第二对射感应器的射线交互点与圆柱形电池的封口体中心位置处于同一水平线上，所述的射线交互点与圆柱形电池本体旋转中心距离为e，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的内壁之间的垂直距离为d，圆柱形电池本体旋转中心到封口体的外壁之间的垂直距离为D，其中e需满足下列条件d<e<D。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于所述的驱动装置包括主动压轮、第一从动压轮、第二从动压轮和传动组件，主动压轮、第一从动压轮和第二从动压轮的三者轴心围成一个等边三角形区域，圆柱形电池本体放置在等边三角形区域内，所述的伺服电机通过传动组件与主动压轮连接，主动压轮、第一从动压轮和第二从动压轮带动圆柱形电池本体作旋转运动。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于所述的传动组件包括主动轮、同步带和被动轮，所述的主动轮设置在伺服电机的输出轴上，被动轮与主动压轮同轴设置，所述的主动轮与被动轮之间用同步带连接。

4.根据权利要求3所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于多个圆柱形电池本体呈直线方式排列在流水线上，第一对射感应器包括第一接收端和第一发射端，第二对射感应器包括第二接收端和第二发射端，第一接收端和第二发射端处于流水线的一侧，第一发射端和第二接收端处于流水线的另一侧，所述的第一对射感应器的射线与第二对射感应器的射线夹角为10度～30度。

5.根据权利要求4所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于控制电路包括第一放大器、第二放大器、PLC控制器、定位模块和伺服电机控制器，所述的第一接收端、第一发射端通过光纤与第一放大器连接，第二接收端和第二发射端通过光纤与第二放大器连接，所述的第一放大器和第二放大器分别与PLC控制器连接，所述的PLC控制器与定位模块连接，所述的定位模块与伺服电机控制器连接，所述的伺服电机控制器与伺服电机连接。

6.根据权利要求5所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于PLC控制器包括型号为Q02HCPU的第一芯片及外围电路，所述的定位模块包括型号为QD75P2的第二芯片及外围电路，所述的伺服电机控制器包括型号为MR-J2S-10A的第三芯片及外围电路。

7.根据权利要求4所述的一种圆柱形电池封口体的周向定位装置，其特征在于所述的第一对射感应器的射线与第二对射感应器的射线夹角为15度。

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