CN111082122A - 一种便携式纽扣电池组装设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池生产技术领域，具体涉及一种便携式纽扣电池组装设备，包括支撑装置、驱动装置以及夹取装置，其中：驱动装置固定在支撑装置上，夹取装置与驱动装置连接，驱动装置驱动夹取装置移动并进行夹取。本发明的纽扣电池组装设备可以避免手工夹取正负极电极片/隔膜/垫片/弹簧垫片的过程中造成的晃动，采用中空的尼龙管，在组装纽扣电池的每一步都可以实现电解液的注入，使用方便，操作简单，可以通过改变夹紧调节螺钉来控制夹取直径的大小，实现对不同型号纽扣电池的组装。

Description

一种便携式纽扣电池组装设备

技术领域

本发明属于电池生产技术领域，具体涉及一种便携式纽扣电池组装设备。

背景技术

在目前大多数高校的新能源器件研究中，纽扣电池的组装一直是比较重要的一环。对于目前常用的锂离子电池，钠离子电池，钾离子电池，铝离子电池以及锌离子电池而言，纽扣电池的组装是研究其性能或生产可行性的重要途径。

对于大多数实验室而言，人们组装纽扣电池通常都是通过纯手工操作的，一是因为工业中的全自动纽扣电池生产设备比较昂贵，而一般的院校或者研究所并没有批量生产的需要。二是因为对于大多数科研人员而言，纽扣电池的组装并不是一成不变的，而是需要根据电极材料的不同进行变通。

现有的纽扣电池组装大多采用手工操作，在手工夹取电极片，垫片以及隔膜的过程中，很容易与纽扣电池壳相接触，导致电池的短路。由于现有的电池组装设备体积较大，即使采用纽扣电池组装设备，在实验室的应用中也非常不方便，并且现有的纽扣电池组装设备大多数是对固定型号的纽扣电池进行组装，没有办法根据电池型号的不同进行组装调节，使用时有着非常大的局限性。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种便携式纽扣电池组装设备，操作简单，使用方便，能够根据组装电池的型号随时进行调节组装。

一种便携式纽扣电池组装设备，包括支撑装置、驱动装置以及夹取装置，其中：驱动装置固定在支撑装置上，夹取装置与驱动装置连接，驱动装置驱动夹取装置移动并进行夹取。

进一步的，支撑装置包括组装底板、组装立板以及脚垫，组装立板固定在组装底板上，脚垫设置在组装底板的下方。

进一步的，驱动装置包括手轮、齿轮、丝杆螺母副以及直线导轨副，其中：手轮通过转轴与齿轮连接，转轴通过轴承座固定在组装立板上；丝杆螺母副与齿轮连接，并且通过轴承座固定在组装立板上；直线导轨副固定在组装立板上。

进一步的，夹取装置包括驱动连接板、导轨安装板以及夹爪组件，夹爪组件通过直线轴承固定在驱动连接板上，导轨安装板固定设置在驱动连接板的下方。

进一步的，驱动连接板与丝杆螺母副连接，导轨安装板与直线导轨副连接，夹爪组件通过导轨安装板在直线导轨副上滑动。

进一步的，夹爪组件包括尼龙管、尼龙管调节装置、夹爪以及夹爪调节装置，其中：尼龙管为中空结构，固定设置在直线轴承的内部；尼龙管调节装置环绕尼龙管设置；夹爪调节装置环绕尼龙管调节装置设置；夹爪通过夹爪滑套与夹爪调节装置连接。

进一步的，尼龙管调节装置包括控制弹簧、高度调节螺钉以及底部凹槽，其中：控制弹簧设置在直线轴承的下方，套设在尼龙管上；高度调节螺钉与尼龙管连接；底部凹槽设置在高度调节螺钉的下方。

进一步的，夹紧调节装置包括夹紧弹簧、夹紧调节螺钉以及支座，其中：支座为环形，设置在驱动连接板的下方，环绕直线轴承设置；夹紧弹簧套设在支座上；夹紧调节螺钉的一端设置在驱动连接板上，另一端穿过驱动连接板，与夹爪滑套连接。

进一步的，便携式纽扣电池组装设备还包括电池底座，电池底座设置在尼龙管的正下方。

进一步的，便携式纽扣电池组装设备还包括测量标尺，测量标尺固定在组装立板上。

本发明提供的一种便携式纽扣电池组装设备，具有以下有益效果：

1、本发明提供的便携式纽扣电池组装设备，采用三脚夹爪，将正负极电极片/隔膜/垫片/弹簧垫片固定住，利用尼龙管高度调节螺钉，由弹簧力的作用将其卡在电池壳的中心，并在抬高夹爪的过程中使其脱离夹爪。该组装设备可以避免手工夹取正负极电极片/隔膜/垫片/弹簧垫片的过程中造成的晃动。

2、采用中空的尼龙管，在组装纽扣电池的每一步都可以实现电解液的注入，使用方便，操作简单。

3、整个组装设备体积较小且轻便，既可以用于非水系电解液纽扣电池的组装(在手套箱中)，也可以用于组装水系电解液纽扣电池(任意开放环境下)。

4、对于不同型号的正负极电极片/隔膜/垫片/弹簧垫片，本电池组装设备可以通过改变夹紧调节螺钉来控制夹取直径的大小，实现对不同型号纽扣电池的组装。

5、该设备还在垂直方向上增加了测量标尺，可以用来计算垂直方向夹爪下降的距离，来实现精确控制。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1本发明便携式纽扣电池组装设备的示意图；

图2本发明便携式纽扣电池组装设备夹取装置的示意图；

图中：11-组装底板；12-组装立板；13-脚垫；21-手轮；22-齿轮；23-丝杆螺母副；24-直线导轨副；31-驱动连接板；32-导轨安装板；33-尼龙管；331-控制弹簧；332-高度调节螺钉；333-底部凹槽；34-夹爪；341-夹紧弹簧；342-夹紧调节螺钉；343-支座；35-夹爪滑套；36-直线轴承；4-电池底座；5-测量尺。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-图2所示，一种便携式纽扣电池组装设备，包括支撑装置、驱动装置以及夹取装置，其中：驱动装置固定在支撑装置上，夹取装置与驱动装置连接，驱动装置驱动夹取装置移动并进行夹取。

具体的，纽扣电池的组装过程中，一般将正极电池壳放在最底部，然后放上正极电极片，在正极电极片上面滴入电解液，随后放上隔膜，再在隔膜上滴入电解液，之后放上负极电极片，负极电极片放上后再放置垫片，垫片上方再放置弹簧垫片，最后将负极壳扣上，完成整个纽扣电池的组装。在本发明实施例中，支撑装置主要起到固定支撑的作用，保证驱动装置和夹取装置的平稳运行。驱动装置主要用于驱动夹取装置进行上下位置的调整移动。夹取装置主要用于依次夹取正极电极片、隔膜、负极电极片、垫片以及弹簧垫片，并且可以根据实际组装情况进行夹取位置和夹取力度的调节，同时夹取装置还可以向隔膜滴落电解液。

进一步的，支撑装置包括组装底板11、组装立板12以及脚垫13，组装立板12固定在组装底板11上，脚垫13设置在组装底板11的下方。组装底板11可以优选为矩形钢板，组装立板12焊接在组装底板11上，组装立板12的一侧焊接有肋板，用于提高组装立板12的强度，从而保证整个设备的稳定性。脚垫13固定设置在组装底板11的下方，优选为四个，设置在组装底板11下方的四角处，脚垫13的设置主要用于整个设备的固定和缓冲，保证整个设备处于一个平面内。

进一步的，驱动装置包括手轮21、齿轮22、丝杆螺母副23以及直线导轨副24，其中：手轮21通过转轴与齿轮22连接，转轴通过轴承座固定在组装立板12上；丝杆螺母副23与齿轮22连接，并且通过轴承座固定在组装立板12上；直线导轨副24固定在组装立板12上。齿轮22优选为锥齿轮齿轮组，主动轮通过转轴与手轮21连接，从动轮与丝杆螺母副23连接，通过转动手轮21，可以实现对丝杆螺母副23的控制。

进一步的，夹取装置包括驱动连接板31、导轨安装板32以及夹爪组件，夹爪组件通过直线轴承36固定在驱动连接板31上，导轨安装板32固定设置在驱动连接板31的下方。驱动连接板31用于和驱动装置连接，驱动装置通过驱动连接板31传递驱动力，从而带动夹爪组件运动。导轨安装板32用于和直线导轨副24对接。

进一步的，驱动连接板31与丝杆螺母副23连接，导轨安装板32与直线导轨副24连接，夹爪组件通过导轨安装板32在直线导轨副24上滑动。在本发明实施例中，转动手轮21，齿轮22随之转动，带动丝杆螺母副23上的驱动连接板31运动，此时夹爪组件通过导轨安装板32在直线导轨副24上进行滑动，从而通过控制手轮21的转动即可实现对夹爪组件上下移动的控制。

进一步的，如图2所示，夹爪组件包括尼龙管33、尼龙管调节装置、夹爪34以及夹爪调节装置，其中：尼龙管33为中空结构，固定设置在直线轴承36的内部；尼龙管调节装置环绕尼龙管33设置；夹爪调节装置环绕尼龙管调节装置设置；夹爪34通过夹爪滑套35与夹爪调节装置连接。在本发明的实施例中，中空的尼龙管33主要用于滴加电解液，组装过程中，每放置一组正负极电极片和隔膜，就需要在其上面滴加一定量的电解液，通过滴管吸取一定量的电解液，逐滴从尼龙管33的上方滴入，使电解液正好滴入电极片、隔膜的正中心，完成纽扣电池的组装，此外，每次滴电解液前可以用去离子水对尼龙管33内壁进行冲洗，以确保整个设备不会使电解液引入杂质。尼龙管调节装置环绕尼龙管33设置，主要用于调节尼龙管33的高度位置。夹爪调节装置主要用于调整夹爪34的夹取直径与夹爪34夹取的力度。夹爪34主要是用来夹取正负极电极片/隔膜/垫片/弹簧垫片的，优选为三脚夹爪，夹爪34的爪头为绝缘平头爪，可以防止电池组装过程中发生短路以及穿透现象。

进一步的，尼龙管调节装置包括控制弹簧331、高度调节螺钉332以及底部凹槽333，其中：控制弹簧331设置在直线轴承36的下方，套设在尼龙管33上；高度调节螺钉332与尼龙管33连接；底部凹槽333设置在高度调节螺钉332的下方。控制弹簧331、高度调节螺钉332及底部凹槽333主要用于调节控制尼龙管33的高度。组装过程中，将圆形的正负极电极片/垫片/隔膜/弹簧垫片放置在夹爪34处，然后通过高度调节螺钉332调节控制弹簧331，在控制弹簧331的弹力作用下，尼龙管33的高度位置会发生变化，尼龙管33底部会顶住正负极电极片/垫片/隔膜/弹簧垫片，将其固定在夹爪34上或者将其顶落。

进一步的，夹紧调节装置包括夹紧弹簧341、夹紧调节螺钉342以及支座343，其中：支座343为环形，设置在驱动连接板31的下方，环绕直线轴承36设置；夹紧弹簧341套设在支座343上；夹紧调节螺钉342的一端设置在驱动连接板31上，另一端穿过驱动连接板31，与夹爪滑套35连接。组装过程中，先将圆形的正负极电极片/垫片/隔膜/弹簧垫片放置在夹爪34处，然后调整夹爪34的角度，使三脚夹爪34的三个爪头夹住正负极电极片/垫片/隔膜/弹簧垫片，然后调整夹紧调节螺钉342，控制夹紧弹簧341，使夹爪34自动夹紧，保证正负极电极片/垫片/隔膜/弹簧垫片固定在夹爪34上。

进一步的，便携式纽扣电池组装设备还包括电池底座4，电池底座4设置在尼龙管33的正下方。电池底座4固定在组装底板11上，位于尼龙管33的正下方，主要用于定位和固定电池的外壳。

进一步的，便携式纽扣电池组装设备还包括测量标尺5，测量标尺5固定在组装立板12上。测量标尺5设置在丝杆螺母副23的一侧，可以包括大刻度标尺以及小刻度标尺，主要用于确定竖直方向移动的距离，可以精确定位夹爪34的位置和移动距离。

在本发明实施例中，利用本便携式纽扣电池组装设备进行纽扣电池的组装时，首先将待组装的正极电池壳放入组装底板11上的电池底座4内，然后将圆形的正极电极片放置卡进夹爪34的绝缘爪头处，调节夹紧调节螺钉342，使夹爪34在夹紧弹簧341的作用下，自动夹紧正极电极片，调节高度调节螺钉332，使其卡住尼龙管33的位置，此时的尼龙管33在控制弹簧331的作用下，会顶住正极电极片，但不会将其顶出。然后顺时针转动手轮21，通过锥齿轮和丝杆螺母副23，将手轮21的旋转运动转化为直线运动，驱动力通过驱动连接板31传递到夹爪组件上，夹爪组件通过导轨安装板32在直线导轨副24上进行上下移动，转动手轮21控制夹爪34向下移动，将夹爪34上卡好的正极电极片放到下方电池壳的中心处，然后调整尼龙管33的高度调节螺钉332，先将高度调节螺钉332向右侧推，然后向下放，使其卡在底部凹槽333内，此时尼龙管33会向下移动，并且在控制弹簧331的作用下，尼龙管33会紧紧的顶住正极电极片，之后调节夹紧调节螺钉342，略微松开夹爪34，逆时针转动手轮21，使夹爪34向上移动抬升，但是尼龙管33由于控制弹簧331的弹力作用，仍然会将正极电极片往下顶，使正极电极片从夹爪34中脱出，最终落在正极电池壳的中心，最后调节尼龙管33的高度调节螺钉332，使其复位，尼龙管33也会恢复原位，完成正极电极片的夹取组装。随后，依次夹取放置隔膜，负极电极片，垫片，弹簧垫片以及负极电池壳，夹取方法和上述正极电极片夹取的方法相同，在此不再进行赘述，此外，正负极电极片和隔膜之间需要加入电解液，在夹取放置过程中，可以通过滴管吸取一定量的电解液，逐滴从中空的尼龙管33的上方滴入，使电解液正好滴入正负极电极片和隔膜的中心，实现电解液的添加。利用本发明提供的便携式纽扣电池组装设备，需要通过多次夹取进行组装放置，使用时，将正极电极片、隔膜、负极电极片、垫片、弹簧垫片依次夹取放置到正极电池壳上，最后扣上负极电池壳，从电池底座4上拿出，完成整个纽扣电池的组装。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，包括支撑装置、驱动装置以及夹取装置，其中：

所述驱动装置固定在所述支撑装置上，所述夹取装置与所述驱动装置连接，所述驱动装置驱动所述夹取装置移动并进行夹取。

2.根据权利要求1所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述支撑装置包括组装底板、组装立板以及脚垫，所述组装立板固定在所述组装底板上，所述脚垫设置在所述组装底板的下方。

3.根据权利要求2所述的便携式纽扣电池组设备，其特征在于，所述驱动装置包括手轮、齿轮、丝杆螺母副以及直线导轨副，其中：

所述手轮通过转轴与所述齿轮连接，所述转轴通过轴承座固定在所述组装立板上；

所述丝杆螺母副与所述齿轮连接，并且通过轴承座固定在所述组装立板上；

所述直线导轨副固定在所述组装立板上。

4.根据权利要求1所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述夹取装置包括驱动连接板、导轨安装板以及夹爪组件，所述夹爪组件通过直线轴承固定在所述驱动连接板上，所述导轨安装板固定设置在所述驱动连接板的下方。

5.根据权利要求1-4任一项所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述驱动连接板与所述丝杆螺母副连接，所述导轨安装板与所述直线导轨副连接，所述夹爪组件通过所述导轨安装板在所述直线导轨副上滑动。

6.根据权利要求4所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述夹爪组件包括尼龙管、尼龙管调节装置、夹爪以及夹爪调节装置，其中：

所述尼龙管为中空结构，固定设置在直线轴承的内部；

所述尼龙管调节装置环绕所述尼龙管设置；

所述夹爪调节装置环绕所述尼龙管调节装置设置；

所述夹爪通过夹爪滑套与所述夹爪调节装置连接。

7.根据权利要求6所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述尼龙管调节装置包括控制弹簧、高度调节螺钉以及底部凹槽，其中：

所述控制弹簧设置在所述直线轴承的下方，套设在所述尼龙管上；

所述高度调节螺钉与所述尼龙管连接；

所述底部凹槽设置在所述高度调节螺钉的下方。

8.根据权利要求6所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，所述夹紧调节装置包括夹紧弹簧、夹紧调节螺钉以及支座，其中：

所述支座为环形，设置在所述驱动连接板的下方，环绕直线轴承设置；

所述夹紧弹簧套设在所述支座上；

所述夹紧调节螺钉的一端设置在所述驱动连接板上，另一端穿过所述驱动连接板，与所述夹爪滑套连接。

9.根据权利要求6所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，还包括电池底座，所述电池底座设置在所述尼龙管的正下方。

10.根据权利要求2所述的便携式纽扣电池组装设备，其特征在于，还包括测量标尺，所述测量标尺固定在所述组装立板上。

Images