CN105140556A - 一种双凸轮式钮扣电池机械封口机 - Google Patents

Abstract

本发明属于生产制造扣式电池的自动化设备领域，公开了一种双凸轮式钮扣电池机械封口机，包括机架、上料传动机构、上下料机构和精密模架封口机构，通过设置上下料机构与精密模架封口机构连接及由下向上的压制模式，使该封口机可实现锂锰扣式电池、锂离子二次扣式电池及其他类型扣式电池的封口自动化，亦可达到封口精度高、封口瞬间时间可控、电池总高和边高可控，生产效率增加，产品质量稳定的目的。

Description

一种双凸轮式钮扣电池机械封口机

技术领域

本发明属于生产制造扣式电池的自动化设备领域，尤其是涉及一种双凸轮式钮扣电池机械封口机。

背景技术

锂锰扣式电池、锂离子二次扣式电池及其他类型扣式电池(以下统一简称扣式电池)是最近几年发展起来的高性能电池，是国际上升级换代的新产品。随着各种高档用电器具及电动玩具的普遍使用，扣式电池的消费市场不断扩大，产量不断增加。随着电池产量和性能的提高，对扣式电池生产设备的生产率及自动化程度要求也越来越高。先进的制造设备是增加电池产量、保证电池性能，提高电池品质的关键。但是，目前国内生产扣式电池的厂家，生产过程中的封口工序，大都是采用单个手工上料封口操作、部分采用机械或气液增力缸延时等自动封口操作。

手工上料封口操作技术，是利用人工手握一把镊子，把正负极盖内已经装配好的正极锰片、负极锂片、隔膜纸、电解液等半成品电池，夹入到封口模的上下模具之间，然后由一个脚踏开关，控制一台冲床或类似于冲床原理的专用冲具，带动封口冲模，压缩正极壳的高出金属部分，按照封口模具形状产生塑性变形，迫使正极壳圆周产生的塑性变形部分与负极的塑封圈部分，紧紧地压合在一起，从而实现封口。这种封口操作技术的上料、下料均采用手工完成。这种手工上料封口操作技术，其缺点一是手持夹具容易划伤工件表面，造成产品表面缺陷；二是经常因放料位置不准，导致封口出现次品；三是工人劳动强度大、生产效率低，容易产生疲劳，技术落后，电池制造成本高等。

机械半自动封口操作技术，是利用人工将待封口的半成品电池，放到一个传送带上，向前传送到确定位置，由一个机械运动的运动分配轴，控制一个机械推板，将传送到位后的半成品电池推到封口模的上下模具之间，利用夹板将电池夹持定位，然后由偏心凸轮连杆机构，带动一套上下往复运动的上冲头，实现封口模具的封口运动，完成封口过程。这种半自动封口装盘技术的缺点，一是由于整个运动过程全部是由机械传动和控制实现的，所以设备传动控制复杂，容易出现故障，制造成本高；二是夹板定位可靠性差，容易出现废品；三是出料是靠后边的半成品电池挤出的，出料无序，存在容易造成短路、划伤等问题。另外，上述二种技术都存在着封口瞬间时间无法控制的严重缺陷，致使封口部分的塑性变形材料容易反弹、造成电池漏液或影响电池性能。

气液增力缸延时封口技术，是利用一套PLC控制一套气动系统，由气缸带动推板实现上料-出料-回料，封口运动则是由PLC控制一套气液增力缸带动冲头上下运动实现的。这种气液增力缸封口技术，由于受到外部气源压力的影响，使得封口压力不稳定，进而影响电池边高和总高等误差分布范围偏大，电池封口质量一致性较差。

很明显，采用手工、机械半自动或气液增力缸封口的方法，电池产品封口质量难以保证。在手工、机械半自动或气液增力缸封口操作过程中，外部和人为影响因素较大，经常出现封口质量大批不合格或一致性较差等现象，也无法保证出厂的电池性能和质量，使次品电池不可避免地流入市场，损害消费者利益，严重地影响了锂锰扣式电池、锂离子二次扣式电池的生产和市场的发展。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种利用气缸-凸轮增力机构实现增力、封口精度高、封口瞬间时间可控、电池总高和边高可控、生产效率增加、产品质量稳定的双凸轮式钮扣电池机械封口机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双凸轮式钮扣电池机械封口机，包括机架、上料传动机构、上下料机构和精密模架封口机构；

所述机架上安装有下支板和上支板，所述下支板和机架之间对称安装有两个下支板支柱，在下支板和机架之间中部位置设置有精密模架封口机构，在下支板上方后端位置设置有上料传动机构，所述下支板与上支板之间对称安装有两个上支板支柱，所述两个上支板支柱中间位置设置有上下料机构；

所述上料传动机构包括一端的减速电机，减速电机轴上的主动轮和位于另一端的从动轮，所述主动轮和从动轮设置于前挡板和后挡板之间，该主动轮和从动轮上设置有传送带，所述传送带依靠设置于前挡板一端的张紧装置装紧；

所述上下料机构包括设置于封口位置的托板，设置于托板上第一气缸、第二气缸和第三气缸，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸输出端朝向三个方向，所述第一气缸输出端方向设置有传感器支架，所述传感器支架一侧设置有电池定位挡板；所述第二气缸平行于传送带，与第一气缸垂直设置，该第二气缸输出端连接有推板；所述第三气缸输出端设置有传感器，位于退回轨道上，该第三气缸与第一气缸相向交错设置；

所述精密模架封口机构包括输出轴、上模固定架和凹模固定架，所述输出轴横向穿过下支板支柱，该输出轴上设置有轴套、中心凸轮和两个压边凸轮，所述两个压边凸轮对称设置于中心凸轮两侧，每个凸轮上均连接有滚针轴承，所述滚针轴承内部设置有轴，所述中心凸轮的滚针轴承上方设置有顶芯支架，所述顶芯支架上方中心位置设置有顶芯，所述顶芯上设置有顶芯调整块，该顶芯外侧包裹有顶芯护套；所述两个压边凸轮的滚针轴承上方设置有封口模；所述上模固定架中心位置设置有上模，所述上模与上模固定架之间设置有定位套，所述定位套上端穿过上支板后与其固定，内部设置有螺纹轴，所述螺纹轴穿出定位套上端，通过螺母与定位套相连接，所述定位套下端与上模之间设置有第一弹簧；所述凹模固定架上端中心位置设置有凹模，所述凹模设置于上模正下方，下模支座位于凹模固定架下方，与下支板相连；所述顶芯贯穿凹模和下模支座的中心位置，该顶芯与下模支座之间设置有封口模；所述下支板底部中心位置设置有第二弹簧；

所述输出轴输入端与蜗杆减速器的输出端相连，所述蜗杆减速器的输入端与电动机的输出端相连。

所述机架底部设置有地脚，用于调节水平度。

所述前挡板和后挡板均采用有机玻璃制得。

所述传送带为橡胶传送带。

所述凹模为粉末冶金刚制得。

所述蜗杆减速器为圆弧圆柱蜗杆减速器。

所述输出轴与蜗杆减速器之间，蜗杆减速器与电动机之间设置有联轴器。

由于采用上述技术方案，本发明设计的钮扣电池机械封口机采用了双凸轮控制模架封口机构及其固定系统，对比现有技术中由上向下压制的封口模式，本发明的生产效率在原有的基础上翻了一番、且成本低廉，精度高；设计的机架、上料传动机构、上下料机构、精密模架封口机构使本发明具有扣式电池封口边高和总高可调，封口保压时间可控，解决了扣式电池精密封口问题，提高了产品质量，且质量稳定。

本发明的有益效果是：具有封口精度高、封口瞬间时间可控、电池总高和边高可控、生产效率增加、产品质量稳定的优点。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明图1的俯视图

图3是本发明的局部结构示意图

图4是本发明图3的俯视图

图中：

1、机架2、下支板3、上支板

4、下支板支柱5、上支板支柱6、减速电机

7、主动轮8、从动轮9、前挡板

10、后挡板11、传送带12、张紧装置

13、托板14、第一气缸15、第二气缸

16、第三气缸17、传感器支架18、电池定位挡板

19、推板20、输出轴21、上模固定架

22、凹模固定架23、轴套24、中心凸轮

25、压边凸轮26、滚针轴承27、轴

28、顶芯支架29、顶芯30、顶芯调整块

31、顶芯护套32、封口模33、上模

34、定位套35、螺纹轴36、螺母

37、第一弹簧38、凹模39、下模支座

40、第二弹簧41、蜗杆减速器42、电动机

43、地脚44、联轴器

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明一种双凸轮式钮扣电池机械封口机，包括机架1、上料传动机构、上下料机构和精密模架封口机构；所述机架1上安装有下支板2和上支板3，所述下支板2和机架1之间对称安装有两个下支板支柱4，在下支板2和机架1之间中部位置设置有精密模架封口机构，在下支板2上方后端位置设置有上料传动机构，所述下支板2与上支板3之间对称安装有两个上支板支柱5，所述两个上支板支柱5中间位置设置有上下料机构；所述上料传动机构包括一端的减速电机6，减速电机6轴上的主动轮7和位于另一端的从动轮8，所述主动轮7和从动轮8设置于前挡板9和后挡板10之间，该主动轮7和从动轮8上设置有传送带11，所述传送带11依靠设置于前挡板9一端的张紧装置12装紧；所述上下料机构包括设置于封口位置的托板13，设置于托板13上第一气缸14、第二气缸15和第三气缸16，所述第一气缸14、第二气缸15和第三气缸16输出端朝向三个方向，所述第一气缸14输出端方向设置有传感器支架17，所述传感器支架17一侧设置有电池定位挡板18；所述第二气缸15平行于传送带11，与第一气缸14垂直设置，该第二气缸15输出端连接有推板19；所述第三气缸16输出端设置有传感器，位于退回轨道上，该第三气缸16与第一气缸14相向交错设置；所述精密模架封口机构包括输出轴20、上模固定架21和凹模固定架22，所述输出轴20横向穿过下支板支柱4，该输出轴20上设置有轴套23、中心凸轮24和两个压边凸轮25，所述两个压边凸轮25对称设置于中心凸轮24两侧，每个凸轮上均连接有滚针轴承26，所述滚针轴承26内部设置有轴27，所述中心凸轮24的滚针轴承26上方设置有顶芯支架28，所述顶芯支架28上方中心位置设置有顶芯29，所述顶芯29上设置有顶芯调整块30，该顶芯29外侧包裹有顶芯护套31；所述两个压边凸轮25的滚针轴承26上方设置有封口模32；所述上模固定架21中心位置设置有上模33，所述上模33与上模固定架21之间设置有定位套34，所述定位套34上端穿过上支板3后与其固定，内部设置有螺纹轴35，所述螺纹轴35穿出定位套34上端，通过螺母36与定位套34相连接，所述定位套34下端与上模33之间设置有第一弹簧37；所述凹模固定架22上端中心位置设置有凹模38，所述凹模38设置于上模33正下方，下模支座39位于凹模固定架22下方，与下支板2相连；所述顶芯29贯穿凹模38和下模支座39的中心位置，该顶芯29与下模支座39之间设置有封口模32；所述下支板2底部中心位置设置有第二弹簧40；所述输出轴20输入端与蜗杆减速器41的输出端相连，所述蜗杆减速器41的输入端与电动机42的输出端相连；所述机架1底部设置有地脚43，用于调节水平度；所述前挡板9和后挡板10均采用有机玻璃制得；所述传送带11为橡胶传送带；所述凹模38为粉末冶金刚制得；所述蜗杆减速器41为圆弧圆柱蜗杆减速器；所述输出轴20与蜗杆减速器41之间，蜗杆减速器41与电动机42之间设置有联轴器44。

本实例的工作过程：在双凸轮旋转的一个周期内前160°时间为上料时间：(1)采用有控制系统的PLC装置，控制减速电机6输出，通过主动轮7和从动轮8带动传送带11运动，半成品电池在传送带11的传送下，到达封口上料的确定位置，实现上料传动。当半成品电池达到封口上料位置时，电池定位挡板18挡住电池，使之停留在准确位置由传感器支架17的传感器检测到电池到位信号，并传送给PLC模块，同时检测到气缸起点磁性开关信号，这时PLC模块发送输出信号给第一气缸14、第二气缸15和第三气缸16的电磁阀组，第一气缸14输出动作，将半成品电池推入封口位置，将半成品电池定位准确；(2)双凸轮旋转到160°时，封口开始，由中心凸轮24控制顶芯29、压边凸轮25控制凹模38进行钮扣电池封口，将半成品电池封口为成品电池，封口时间控制在凸轮旋转周期的160°～270°；(3)凸轮旋转的270°～360°为出料时间，此时，由PLC控制第二气缸15，在每周期的规定时间，带动推板19将成品电池推出封口机构，进入退回轨道。第二气缸15推出时间可控，不可超过出料时间的二分之一；(4)成品电池到达退回轨道时，传感器检测到电池到位，将信号传送至PLC，控制第三气缸16输出，将成品电池由轨道推回至传送带11，传送带11运送成品电池进下一装置；完成钮扣电池的封口过程。

本发明双凸轮式钮扣电池机械封口机的电池封口边高和总高可调的工作原理和过程为：初始封口时采用试封口，封口完成后，检测电池封口的边高(边缘高度)和总高(总高度)，当检测边高大于规定值时，通过调紧螺纹轴35，使上模33和封口模32之间的距离减小，达到减小边高的目的；反之，当检测电池封口的边高小于规定值时，通过调松螺纹轴35，使上模33和封口模32之间的距离增大，达到增大边高的目的；同理，当检测电池封口总高大于规定值时，通过调紧顶芯调整块30，使顶芯29上移，达到减小电池封口总高的目的；反之，当检测电池封口总高小于规定值时，通过调松顶芯调整块30，使顶芯29下移，达到增大电池封口总高的目的。

本发明可明确的保证钮扣电池封口的稳定性，相对提供较大空间提高封口速度，并且很好的利用有用的空间达到双封口的目的。利用上述结构，钮扣电池在被传送带11传输到传感器的位置时，第一气缸14推动推板把电池推到封口模块上，在这过程中，该第一气缸14把两个扣式电池分开，同时的推到指定的模块上，并且定位在上模33的正下方，顶芯29及凹模38开始对电池进行封口定位封口后，在由第二气缸15把它们分开推到指定的位置，再由第三气缸16将电池推到皮带上，控制住气缸的输出时间，不与下一个电池进行封口相干涉，这样既不影响后面电池的继续封口，同时使其动作具有连续性，来回往复的进行钮扣电池封口。同时，本发明还可以调节电池的总高和电池的封口高度，更换模具直径，可以对其他直径的扣式电池进行封口。本发明的封口机构可以有效的减少在封口电池的过程中出现电池跳动、电池错位、封口不足等扣式电池封口时经常出现的问题。上述机构可以使电池准确的运到机构中所指定的各个位置，同时电池的封口上模33可以准确的定位，进行封口。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：包括机架、上料传动机构、上下料机构和精密模架封口机构；

所述机架上安装有下支板和上支板，所述下支板和机架之间对称安装有两个下支板支柱，在下支板和机架之间中部位置设置有精密模架封口机构，在下支板上方后端位置设置有上料传动机构，所述下支板与上支板之间对称安装有两个上支板支柱，所述两个上支板支柱中间位置设置有上下料机构；

所述上料传动机构包括一端的减速电机，减速电机轴上的主动轮和位于另一端的从动轮，所述主动轮和从动轮设置于前挡板和后挡板之间，该主动轮和从动轮上设置有传送带，所述传送带依靠设置于前挡板一端的张紧装置装紧；

所述上下料机构包括设置于封口位置的托板，设置于托板上第一气缸、第二气缸和第三气缸，所述第一气缸、第二气缸和第三气缸输出端朝向三个方向，所述第一气缸输出端方向设置有传感器支架，所述传感器支架一侧设置有电池定位挡板；所述第二气缸平行于传送带，与第一气缸垂直设置，该第二气缸输出端连接有推板；所述第三气缸输出端设置有传感器，位于退回轨道上，该第三气缸与第一气缸相向交错设置；

所述精密模架封口机构包括输出轴、上模固定架和凹模固定架，所述输出轴横向穿过下支板支柱，该输出轴上设置有轴套、中心凸轮和两个压边凸轮，所述两个压边凸轮对称设置于中心凸轮两侧，每个凸轮上均连接有滚针轴承，所述滚针轴承内部设置有轴，所述中心凸轮的滚针轴承上方设置有顶芯支架，所述顶芯支架上方中心位置设置有顶芯，所述顶芯上设置有顶芯调整块，该顶芯外侧包裹有顶芯护套；所述两个压边凸轮的滚针轴承上方设置有封口模；所述上模固定架中心位置设置有上模，所述上模与上模固定架之间设置有定位套，所述定位套上端穿过上支板后与其固定，内部设置有螺纹轴，所述螺纹轴穿出定位套上端，通过螺母与定位套相连接，所述定位套下端与上模之间设置有第一弹簧；所述凹模固定架上端中心位置设置有凹模，所述凹模设置于上模正下方，下模支座位于凹模固定架下方，与下支板相连；所述顶芯贯穿凹模和下模支座的中心位置，该顶芯与下模支座之间设置有封口模；所述下支板底部中心位置设置有第二弹簧；

所述输出轴输入端与蜗杆减速器的输出端相连，所述蜗杆减速器的输入端与电动机的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述机架底部设置有地脚，用于调节水平度。

3.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述前挡板和后挡板均采用有机玻璃制得。

4.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述传送带为橡胶传送带。

5.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述凹模为粉末冶金刚制得。

6.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述蜗杆减速器为圆弧圆柱蜗杆减速器。

7.根据权利要求1所述的双凸轮式钮扣电池机械封口机，其特征在于：所述输出轴与蜗杆减速器之间，蜗杆减速器与电动机之间设置有联轴器。