高耐磨低损耗的设置有现场振动告警功能的电池芯磨铆中心单元的制作方法

本发明涉及高耐磨低损耗的设置有现场振动告警功能的电池芯磨铆中心单元。

背景技术：

目前，随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。非水电解质溶液电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以应用的非水电解质溶液电池是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。非水电解质溶液电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。非水电解质溶液电池芯的一般工艺如下：搅拌→涂布→对锟→连续分条切片→卷绕→焊接→封口→清洗→套标→喷码→化成→分容→OCV测试→分组→扫描/测电压/看外观出货等工序；但是卷绕后电池芯的外形会存在不规则，有棱边，严重影响后续加工和电池芯的品质。因此需要对卷绕后的棱边进行修磨及铆压处理。现有的修磨及铆压处理一般是人工用修边机、电磨头、抛光机、手砂轮等设备打磨修棱，然后手工铆压，一般都是钳工带着防护镜手工操作，存在安全隐患，加工时间长，不适合大批量生产，人工成本高昂，而且修磨和铆压工序加入了人为因素，质量无法标准化统一制定，检查员的水平与责任心成为控制质量的关键因素。

同时，在修磨和铆压过程中，传统的修磨棱边装置及铆压装置部件磨损严重，需要经常更换修磨棱边装置及铆压装置关键零部件，严重影响了效率和可靠性，通过合理的选材及热处理，依然难以提升修磨棱边装置及铆压装置的性能和使用寿命，因此，通过高性能的表面强化技术对修磨棱边装置及铆压装置核心部件进行强化处理，使得修磨棱边装置及铆压装置关键部件外硬内韧，达到硬度、强度、耐疲劳性能以及韧性综合，提高降低损耗。

另外，电池芯的加工现场一般都需要设置安全线，以防止加工时，非操作人员非法靠近，造成人员伤害或者设备故障。因此，需要对其布置安放功能。目前较为有效的防止非法入侵的手段是采用振动探测，通过振动探测器来感知非法入侵时发出的振动信号，通过电路对振动信号进行处理后发出现场告警，以提高其运行稳定性。

技术实现要素：

针对上述内容，本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种高耐磨低损耗的设置有现场振动告警功能的电池芯磨铆中心单元；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。通过在卷绕与焊接之间设计自动修磨棱边与自动铆压工序，提高非水电解质溶液电池芯的品质，提到集电效果，延长的电池的寿命与性能。通过自动铆压减少了人工操作，另外，极大的减少占地面积，还还具有非法入侵振动告警功能。通过高性能的表面强化技术如离子镀涂层技术、类金刚石润滑耐磨涂层以及离子渗氮技术对磨铆中心单元进行强化处理，提升修磨和铆压装置的性能，提升自动化修磨铆压的可靠性和寿命，实现高耐磨低损耗。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种高耐磨低损耗的设置有现场振动告警功能的电池芯磨铆中心单元，其包括机架总成、设置在机架总成上的四工位中心旋转装置、分别设置在机架总成上的高耐磨低损耗修磨棱边装置和高耐磨低损耗铆压装置；在四工位中心旋转装置上设置有且按工步衔接的进料工位、修磨工位、铆压工位以及出料工位四个工位，在四工位中心旋转装置上设置有载具装置，载具装置用于成对放置圆柱形电池芯；在四工位中心旋转装置的自转下，按工步顺序：位于进料工位处的载具装置上放置有卷绕完成的成对圆柱形电池芯，位于修磨工位的高耐磨低损耗修磨棱边装置对圆柱形电池芯修磨棱边，位于铆压工位的高耐磨低损耗铆压装置对圆柱形电池芯铆压，当达到出料工位，可以通过机械手或人工拿取工件。本申请通过旋转的四工位中心旋转装置实现各工位同时按顺序工作，相比于传统长条传送带结构，节约空间，提高工作效率，动力负荷小，占地面积小，通过PLC、时间继电器或行程开关等，实现自动化智能化控制，作为优选四工位可以等分阵列设计。

还包括有现场振动告警单元，包括振动信号探测器、RC滤波器、告警主控制器，振动信号探测器检测到现场振动信号并通过RC滤波器输入到告警主控制器，所述的告警主控制器连接有用于现场告警的声光报警器。该设置，使得本发明具有现场振动告警功能。

作为上述技术方案的进一步改进：四工位中心旋转装置包括设置在机架总成上且放置有载具装置的旋转平台、旋转输出装置以及设置在旋转平台下表面且机架总成上表面滚动接触的旋转支撑滚轮；旋转输出装置包括设置在机架总成上且带动旋转平台自转的旋转输出转向机以及与旋转输出转向机连接的旋转输出电机。作为常见结构，旋转平台可以有电机、马达或齿轮等常见结构控制输出，通过旋转支撑滚轮起到支撑作用，从而使得传动链与受力点分开，使得传动系统仅仅负责输入动力，而其重力与负荷通过旋转支撑滚轮传递给机架总成，同时减少摩擦阻力，减少噪音，并起到导向支撑作为。旋转输出转向机起到增大扭矩、换向与减速的作用，从而减少竖直方向的体积。可以用伞齿轮或蜗轮蜗杆等结构代替。

载具装置包括固定设置在四工位中心旋转装置的旋转平台上的载具座、成对自转设置在载具座上的载具承载头、设置在载具座与相应载具承载头之间的载具固定轴承套以及设置在载具固定轴承套内且带动相应载具承载头自转的载具输入锥套。本申请的载具装置具有定位与自转的双重功能，结构合理，设计巧妙。

高耐磨低损耗修磨棱边装置包括设置在机架总成上的修磨机座、设置在修磨机座上的修磨翻转电机、设置在修磨翻转电机输出轴的高耐磨低损耗修磨托架、竖直滑动设置在高耐磨低损耗修磨托架上的高耐磨低损耗修磨滑动头架、设置在高耐磨低损耗修磨托架下表面与高耐磨低损耗修磨滑动头架上端面之间的修磨缓冲弹簧以及成对竖直设置在修磨滑动头架下前端的高耐磨低损耗修磨旋转磨头；高耐磨低损耗修磨旋转磨头与自转设置的圆柱形电池芯的侧棱边对应。当工件达到该工位后，修磨翻转电机带动高耐磨低损耗修磨托架上摆动，使得高耐磨低损耗修磨旋转磨头位于工件的上方，通过竖直滑动以及修磨旋转磨头与工具棱边的接触实现修磨滑动头架自定位，通过修磨缓冲弹簧实现减震缓冲的作用。通过上顶起装置带动工件自转实现磨削，类似立式车床的加工原理，当高耐磨低损耗修磨旋转磨头磨损后，在自重的作用下实现其进一步下降，从而始终保证对棱边的修磨。进一步提高修磨旋转磨头的使用寿命。

在四工位中心旋转装置下方设置有上顶起装置，上顶起装置位于修磨工位且与高耐磨低损耗修磨棱边装置对应。

上顶起装置包括设置在机架总成下端的上顶支撑架、活塞杆与上顶支撑架连接的上顶控制气缸、设置在上顶控制气缸缸体上的上顶输出电机、设置在上顶输出电机的上顶旋转输出轴、套装在上顶旋转输出轴上的上顶旋转输出齿轮、成对自转且伸缩设置在上顶支撑架上的上顶旋转输出锥轴以及设置在相应上顶旋转输出锥轴下端的上顶旋转从动齿轮；上顶旋转从动齿轮与相应的上顶旋转输出齿轮啮合传动；上顶旋转输出锥轴的顶端与载具装置的载具输入锥套下端锥孔对应。通过上顶控制气缸带动上顶旋转输出锥轴插入相应的载具输入锥套下端锥孔内，通过摩擦力带动转动，从而避免过载过负荷，避免机械传动中需要设计离合器或安全销的麻烦，简化结构，设计合理。工作时候，上顶输出电机-上顶旋转输出齿轮-上顶旋转从动齿轮-上顶旋转输出锥轴-载具输入锥套-载具承载头-圆柱形电池芯自转与高耐磨低损耗修磨旋转磨头磨削。

高耐磨低损耗铆压装置包括设置在机架总成上的铆压机座、水平设置在铆压机座上的高耐磨低损耗铆压伸缩气缸、设置在高耐磨低损耗铆压伸缩气缸活塞杆上的高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔、设置在铆压机座端部的高耐磨低损耗铆压固定头、设置在高耐磨低损耗铆压固定头上的铆压水平导向孔、设置在高耐磨低损耗铆压固定头下方的高耐磨低损耗铆压下压头以及设置在高耐磨低损耗铆压固定头与高耐磨低损耗铆压下压头之间的铆压提升复位弹簧；高耐磨低损耗铆压固定头下部设置有竖直导向槽，高耐磨低损耗铆压下压头的上部在竖直导向槽内滑动设置，竖直导向槽与铆压水平导向孔连通，在铆压提升复位弹簧的作用下，高耐磨低损耗铆压下压头的顶端露出于铆压水平导向孔的下表面，高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔在铆压水平导向孔内水平插入插出运动，高耐磨低损耗铆压下压头的顶端为左高右低倾斜设置，高耐磨低损耗铆压下压头的顶端与高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔的下表面的斜度相同且贴合设置；高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔的下表面为头部高于根部的斜面；高耐磨低损耗铆压下压头的下表面位于铆压工位的圆柱形电池芯的正上方。在该工位工作时候，高耐磨低损耗铆压伸缩气缸带动高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔伸入铆压水平导向孔，通过斜面下压高耐磨低损耗铆压下压头的顶端，从而克服铆压提升复位弹簧的作用，实现下压动作；铆压完毕通过高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔缩回，通过弹簧力实现铆压下压头上升。其结构简单，造价低廉，使用效果好，通过双斜面设计，实现平稳接触，动作平滑，发力均匀，防止压偏。

高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件采用离子镀涂层技术进行强化处理，选用的涂层有AlCrN、TiAlN、TiSiN、ALCrSiN、AlTiN、DLC等涂层体系，采用电磁场可控电弧离子镀或闭合磁控溅射技术制备。高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件采用弧光增强化学气相沉积技术制备类金刚石复合润滑耐磨涂层进行强化处理。高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件通过高性能的弧光电子流或空心阴极电子流或热丝电子流强化等离子体渗氮技术对修边单元进行氮化强化处理。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更佳详细的描述。

附图说明

图1是本发明机架总成的具体结构示意图；

图2是本发明机架总成的具体结构爆炸第一视角示意图；

图3是本发明机架总成的具体结构爆炸第二视角示意图；

图4是本发明各个工位的爆炸第一视角爆炸结构示意图；

图5是本发明各个工位的爆炸第二视角爆炸结构示意图；

图6是本发明各个工位的爆炸第三视角爆炸结构示意图；

图7是本发明上顶起装置的结构示意图；

图8是本发明上顶起装置的立体结构示意图；

图9是本发明高耐磨低损耗修磨棱边装置的结构示意图；

图10是本发明高耐磨低损耗铆压装置的爆炸结构示意图；

图11是本发明现场振动告警单元的原理框图；

其中：1、圆柱形电池芯；2、机架总成；4、四工位中心旋转装置；5、进料工位；6、修磨工位；7、铆压工位；8、出料工位；9、高耐磨低损耗修磨棱边装置；10、高耐磨低损耗铆压装置；14、载具装置；15、上顶起装置；16、旋转输出装置；17、旋转输出电机；18、旋转输出转向机；19、旋转平台；20、旋转支撑滚轮；21、上顶控制气缸；22、上顶输出电机；23、上顶支撑架；24、上顶旋转输出轴；25、上顶旋转输出齿轮；26、上顶旋转从动齿轮；27、上顶旋转输出锥轴；28、载具输入锥套；29、载具固定轴承套；30、载具座；31、载具承载头；32、修磨机座；33、修磨翻转电机；34、高耐磨低损耗修磨托架；35、修磨缓冲弹簧；36、高耐磨低损耗修磨滑动头架；37、高耐磨低损耗修磨旋转磨头；38、铆压机座；39、高耐磨低损耗铆压伸缩气缸；40、高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔；41、高耐磨低损耗铆压固定头；42、铆压水平导向孔；43、高耐磨低损耗铆压下压头；44、铆压提升复位弹簧。

具体实施方式

如图1-10所示，本申请的高耐磨低损耗的设置有现场振动告警功能的电池芯磨铆中心单元，其用于衔接切片卷绕工序与焊接工序，包括机架总成2、设置在机架总成2上的四工位中心旋转装置4、分别设置在机架总成2上的高耐磨低损耗修磨棱边装置9和高耐磨低损耗铆压装置10；在四工位中心旋转装置4上设置有且按工步衔接的进料工位5、修磨工位6、铆压工位7以及出料工位8四个工位，在四工位中心旋转装置4上设置有载具装置14，载具装置14用于成对放置圆柱形电池芯1；在四工位中心旋转装置4的自转下，按工步顺序：位于进料工位5处的载具装置14上放置有卷绕完成的成对圆柱形电池芯1，位于修磨工位6的高耐磨低损耗修磨棱边装置9对圆柱形电池芯1修磨棱边，位于铆压工位7的高耐磨低损耗铆压装置10对圆柱形电池芯1铆压，位于出料工位8的机械手采用人工将载具装置14上的圆柱形电池芯1取出。

本申请通过旋转的四工位中心旋转装置4实现各工位同时按顺序工作，相比于传统长条传送带结构，节约空间，提高工作效率，动力负荷小，占地面积小，通过PLC、时间继电器或行程开关等，实现自动化智能化控制，作为优选四工位可以等分阵列设计。

如图1-4所示，四工位中心旋转装置4包括设置在机架总成2上且放置有载具装置14的旋转平台19、旋转输出装置16以及设置在旋转平台19下表面且机架总成2上表面滚动接触的旋转支撑滚轮20；旋转输出装置16包括设置在机架总成2上且带动旋转平台19自转的旋转输出转向机18以及与旋转输出转向机18连接的旋转输出电机17。

作为常见结构，旋转平台19可以有电机、马达或齿轮等常见结构控制输出，通过旋转支撑滚轮20起到支撑作用，从而使得传动链与受力点分开，使得传动系统仅仅负责输入动力，而其重力与负荷通过旋转支撑滚轮20传递给机架总成，同时减少摩擦阻力，减少噪音，并起到导向支撑作为。旋转输出转向机18起到增大扭矩、换向与减速的作用，从而减少竖直方向的体积。可以用伞齿轮或蜗轮蜗杆等结构代替。

如图7所示：载具装置14包括固定设置在四工位中心旋转装置4的旋转平台19上的载具座30、成对自转设置在载具座30上的载具承载头31、设置在载具座30与相应载具承载头31之间的载具固定轴承套29以及设置在载具固定轴承套29内且带动相应载具承载头31自转的载具输入锥套28。载具输入锥套28的锥度可以为7:24或1:5或1:10实现快换，拆卸方便，通过淬火防止研伤，提高使用寿命。当然，锥度为1:2000-1:5000，定位更加精准。固定轴承套29优选压力轴承，提高承载能力。

本申请的载具装置14具有定位与自转的双重功能，结构合理，设计巧妙。

如图8：高耐磨低损耗修磨棱边装置9包括设置在机架总成2上的修磨机座32、设置在修磨机座32上的修磨翻转电机33、设置在修磨翻转电机33输出轴的高耐磨低损耗修磨托架34、竖直滑动设置在高耐磨低损耗修磨托架34上的高耐磨低损耗修磨滑动头架36、设置在高耐磨低损耗修磨托架34下表面与高耐磨低损耗修磨滑动头架36上端面之间的修磨缓冲弹簧35以及成对竖直设置在高耐磨低损耗修磨滑动头架36下前端的高耐磨低损耗修磨旋转磨头37；高耐磨低损耗修磨旋转磨头37与自转设置的圆柱形电池芯1的侧棱边对应。

当工件达到该工位后，修磨翻转电机33带动高耐磨低损耗修磨托架34上摆动，使得高耐磨低损耗修磨旋转磨头37位于工件的上方，通过竖直滑动以及高耐磨低损耗修磨旋转磨头37与工具棱边的接触实现高耐磨低损耗修磨滑动头架36自定位，通过修磨缓冲弹簧35实现减震缓冲的作用。通过上顶起装置带动工件自转实现磨削，类似立式车床的加工原理，当高耐磨低损耗修磨旋转磨头37磨损后，在自重的作用下实现其进一步下降，从而始终保证对棱边的修磨。进一步提高修磨旋转磨头37的使用寿命。

如图8-9，在四工位中心旋转装置4下方设置有上顶起装置15，上顶起装置15位于修磨工位6且与修磨棱边装置9对应。上顶起装置15包括设置在机架总成2下端的上顶支撑架23、活塞杆与上顶支撑架23连接的上顶控制气缸21、设置在上顶控制气缸21缸体上的上顶输出电机22、设置在上顶输出电机22的上顶旋转输出轴24、套装在上顶旋转输出轴24上的上顶旋转输出齿轮25、成对自转且伸缩设置在上顶支撑架23上的上顶旋转输出锥轴27以及设置在相应上顶旋转输出锥轴27下端的上顶旋转从动齿轮26；上顶旋转从动齿轮26与相应的上顶旋转输出齿轮25啮合传动；上顶旋转输出锥轴27的顶端与载具装置14的载具输入锥套28下端锥孔对应。

通过上顶控制气缸21带动上顶旋转输出锥轴27插入相应的载具输入锥套28下端锥孔内，通过摩擦力带动转动，从而避免过载过负荷，避免机械传动中需要设计离合器或安全销的麻烦，简化结构，设计合理。

工作时候，上顶输出电机22-上顶旋转输出齿轮25-上顶旋转从动齿轮26-上顶旋转输出锥轴27-载具输入锥套28-载具承载头31-圆柱形电池芯1自转与高耐磨低损耗修磨旋转磨头37磨削。

如图10：高耐磨低损耗铆压装置10包括设置在机架总成2上的铆压机座38、水平设置在铆压机座38上的高耐磨低损耗铆压伸缩气缸39、设置在高耐磨低损耗铆压伸缩气缸39活塞杆上的高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔40、设置在铆压机座38端部的高耐磨低损耗铆压固定头41、设置在高耐磨低损耗铆压固定头41上的铆压水平导向孔42、设置在高耐磨低损耗铆压固定头41下方的高耐磨低损耗铆压下压头43以及设置在高耐磨低损耗铆压固定头41与高耐磨低损耗铆压下压头43之间的铆压提升复位弹簧44；高耐磨低损耗铆压固定头41下部设置有竖直导向槽，高耐磨低损耗铆压下压头43的上部在竖直导向槽内滑动设置，竖直导向槽与铆压水平导向孔42连通，在铆压提升复位弹簧44的作用下，高耐磨低损耗铆压下压头43的顶端露出于铆压水平导向孔42的下表面，高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔40在铆压水平导向孔42内水平插入插出运动，高耐磨低损耗铆压下压头43的顶端为左高右低倾斜设置，高耐磨低损耗铆压下压头43的顶端与高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔40的下表面的斜度相同且贴合设置；高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔40的下表面为头部高于根部的斜面；高耐磨低损耗铆压下压头43的下表面位于铆压工位7的圆柱形电池芯1的正上方。

在该工位工作时候，高耐磨低损耗铆压伸缩气缸39带动高耐磨低损耗铆压伸缩斜楔40伸入铆压水平导向孔42，通过斜面下压高耐磨低损耗铆压下压头43的顶端，从而克服铆压提升复位弹簧44的作用，实现下压动作；铆压完毕通过铆压伸缩斜楔40缩回，通过弹簧力实现高耐磨低损耗铆压下压头43上升。其结构简单，造价低廉，使用效果好，通过双斜面设计，实现平稳接触，动作平滑，发力均匀，防止压偏。

高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件采用离子镀涂层技术进行强化处理，选用的涂层有AlCrN、TiAlN、TiSiN、ALCrSiN、AlTiN、DLC等涂层体系，采用电磁场可控电弧离子镀或闭合磁控溅射技术制备。高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件采用弧光增强化学气相沉积技术制备类金刚石复合润滑耐磨涂层进行强化处理。高耐磨低损耗修磨棱边装置及高耐磨低损耗铆压装置的核心部件通过高性能的弧光电子流或空心阴极电子流或热丝电子流强化等离子体渗氮技术对修边单元进行氮化强化处理。

如图11所示，本发明还具有现场振动告警单元，包括振动信号探测器、RC滤波器、告警主控制器，振动信号探测器检测到现场振动信号并通过RC滤波器输入到告警主控制器，所述的告警主控制器连接有用于现场告警的声光报警器。另外，所述的主控制器上还连接有LCD显示屏、键盘接口和存储单元。本实施例所述的告警主控制器采用NXP公司的ARM7TDMI-S微控制器LPC2368。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、高耐磨低损耗、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不在一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。