一种负极片翻边成型自动化设备的制作方法

本发明涉及热电池制造领域，特别涉及一种负极片翻边成型自动化设备。

背景技术：

热电池是一种热激活的一次储备电池。一般是将由若干单体电池串、并联在一起与加热片组成的电堆，放入组合壳内，电堆通过引流条与电池盖上的接线柱连接，整个电池由电堆、激活机构、组合壳、组合盖等经氩弧焊焊接而成。单体电池是由正极、电解质、负极组成。负极作为单体电池的一个重要组成部分，随着热电池在现代武器上的广泛应用，负极的需求量也越来越旺盛。

负极片由lib合金片和镍片组合压制而成，当前lib合金片和镍片组合在一起均由人工操作完成，因lib合金片在空气中易燃，人工操作危险性较大，同时人工操作效率较低，自动化程度不高，如何提高负极片的制作效率，提高lib合金片和镍片组合压制后的一致性，是本领域人员需要解决的一个技术难题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种负极片翻边成型自动化设备，在人工将lib合金片和镍片放入到自动复位模具后，该设备便可自动将lib合金片和镍片翻边压制成型为负极片，成型后的负极片可按照工艺要求进行自动堆码，提高了劳动效率，降低了操作风险。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种负极片翻边成型自动化设备，包括支撑升降机构、手套箱、自动复位模具、翻边工位、高精度数控转台、预压工位、脱模工位、成型工位及转移及堆码机器人，其中支撑升降机构和高精度数控转台设置在手套箱底部，自动复位模具放置在高精度数控转台的定位座上，定位座上具有0°、90°、180°和270°的放置位置；支撑升降机构设置于自动复位模具的下方；翻边工位、预压工位、脱模工位及转移及堆码机器人均设置在手套箱顶部，翻边工位放置于高精度数控转台的90°工位正上方，预压工位放置于高精度数控转台的180°工位正上方，脱模工位放置于高精度数控转台的270°工位正上方；成型工位固定于高精度数控转台的一侧。

自动复位模具包括芯轴、外套、支撑环、弹簧导柱、定位座、无油衬套、托板及过渡块，其中外套和支撑环连接为一体，外套和支撑环可在芯轴上滑动，芯轴和外套通过轴肩限位；无油衬套安装在定位座上，定位座和支撑环通过四个弹簧导柱连接，四个弹簧导柱可在无油衬套中滑动，四个弹簧导柱上均套设有弹簧，托板和过渡块连接在定位座的两侧；芯轴和过渡块固定连接；自动复位模具与高精度数控转台之间定位方式为锥面定位。

翻边工位包括安装支架ⅰ、直线模组ⅰ、直线模组ⅱ、升降旋转机构、翻边机构、压杆、直线导轨、安装支架ⅱ及旋转电机，其中安装支架ⅰ固定在手套箱顶部，直线模组ⅰ安装在安装支架ⅰ上，安装支架ⅱ通过直线导轨与安装支架ⅰ连接，同时安装支架ⅱ与直线模组ⅰ的输出端连接，直线模组ⅰ带动安装支架ⅱ上下运动，直线模组ⅱ、升降旋转机构、翻边机构及旋转电机安装在安装支架ⅱ上，压杆设置于安装支架ⅱ的底部；直线模组ⅱ带动升降旋转机构上下运动，升降旋转机构的上下运动通过连杆机构转化为翻边机构的伸缩运动，旋转电机带动翻边机构旋转。

升降旋转机构包括同步轮、轴承座及传动杆，其中轴承座与安装支架ⅱ连接，轴承座的中心轴为空心轴，传动杆穿过空心轴、且可在空心轴内上下滑动；传动杆的上端与直线模组ⅱ铰接，下端与连杆机构铰接；轴承座的中心轴的上端与同步轮通过平键连接，下端与翻边机构连接，旋转电机通过同步带驱动同步轮旋转，从而带动整个翻边机构旋转。

翻边机构包括微型导轨、滑动块、压片机构、翻边块、连杆及导轨安装板，其中导轨安装板与升降旋转机构连接，微型导轨安装在导轨安装板上，微型导轨上安装有两个滑动块，两个滑动块分别通过一连杆与传动杆铰接，压片机构与导轨安装板连接、且位于两个滑动块之间；当传动杆上下滑动时，通过两个连杆改变两个滑动块之间的距离；翻边块设置于滑动块的端部。

压片机构包括弯板、无油衬套、弹簧导柱、轴承、弹簧柱塞、负极片压板、快换座、转动轴及连接板，其中弯板与导轨安装板连接，弹簧导柱通过无油衬套在弯板中上下滑动，弹簧导柱的下端与连接板连接，转动轴与连接板为轴承连接，弹簧柱塞安装在转动轴上；负极片压板和快换座固定连接，快换座与转动轴连接，快换座四周的内壁设置有与弹簧柱塞球头尺寸一致的凹坑；负极片压板与负极片接触时，当翻边机构整体转动时，转动轴以下部分保持静止，转动轴以上部分与翻边机构同步转动。

预压工位包括预压模芯、电动缸和电动缸支架，电动缸安装在电动缸支架上，预压模芯与电动缸的输出端连接，预压模芯与高精度数控转台的°的位置同心。

脱模工位包括直线模组、安装支架及脱模组件，直线模组与安装支架通过螺钉连接，脱模组件通过直线导轨与安装支架连接，直线模组驱动脱模组件上下滑动。

成型工位包括压力执行机构、工作台、成型支座及成型定位架，其中成型定位架设置于成型支座的顶部，压力执行机构设置于成型定位架上、且输出端与工作台连接，工作台的升降通过导杆导向；工作台通过压力执行机构的驱动上升且与成型支座配合，实现负极片的成型工艺。

转移及堆码机器人包括直角坐标机器人ⅰ、直角坐标机器人ⅱ、加强筋、真空吸盘ⅰ、吸盘支架ⅰ、真空吸盘ⅱ及吸盘支架ⅱ，其中直角坐标机器人ⅰ和直角坐标机器人ⅱ与加强筋串联在一起，真空吸盘ⅰ安装在吸盘支架ⅰ上，吸盘支架ⅰ安装在直角坐标机器人ⅰ的z轴上，真空吸盘ⅱ安装在吸盘支架ⅱ上，吸盘支架ⅱ安装在直角坐标机器人ⅱ的z轴上。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明采用手套箱作为操作室，手套箱内充满惰性气体，杜绝了负极片燃烧的风险；

2.本发明仅需一个操作工人即可完成负极片的制作，同时提高了生产效率，保证了负极片的一致性；

3.本发明通过更换部分零件即可适用于多种尺寸(ф18～ф110)负极片的制作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中高精度数控转台的放置位置示意图；

图3为本发明中自动复位模具的结构示意图；

图4为本发明中翻边工位的结构示意图；

图5为本发明中翻边机构的结构示意图；

图6为本发明中翻边块的结构示意图；

图7为本发明中压片机构的结构示意图；

图8为本发明中预压工位的结构示意图；

图9为本发明中脱模工位的结构示意图；

图10为本发明中成型工位的结构示意图；

图11为本发明中转移及堆码机器人的结构示意图。

图中：1为支撑油缸，2为手套箱，3为自动复位模具，3-1为锁紧螺钉，3-2为芯轴，3-3为外套，3-4为支撑环，3-5为弹簧导柱，3-6为定位座，3-7为无油衬套，3-8为托板，3-9为过渡块，4为翻边工位，4-1为安装支架ⅰ，4-2为直线模组ⅰ，4-3为直线模组ⅱ，4-4为升降旋转机构，4-5为翻边机构，4-6为压杆，4-7为直线导轨，4-8为安装支架ⅱ，4-9为旋转电机，401为同步轮，402为轴承座，403为微型导轨，404为滑动块，405为压片机构，4051为弯板，4052为无油衬套，4053为弹簧导柱，4054为轴承，4055为弹簧柱塞，4056为负极片压板，4057为快换座，4058为转动轴，4059为连接板，406为翻边块，4061为圆角，407为传动杆，408为连杆，409为导轨安装板，5为高精度数控转台，6为预压工位，6-1为预压模芯，6-2为电动缸，6-3为电动缸支架，7为脱模工位，7-1为直线模组，7-2为安装支架，7-3为脱模组件，8为成型工位，8-1为压力执行机构，8-2为工作台，8-3为成型支座，8-4为成型定位架，9为转移及堆码机器人，9-1为直角坐标机器人ⅰ，9-2为直角坐标机器人ⅱ，9-3为加强筋，9-4为吸盘支架ⅰ，9-5为真空吸盘ⅰ，9-6为吸盘支架ⅱ，9-7为真空吸盘ⅱ。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1、图2所示，本发明提供的一种负极片翻边成型自动化设备，包括支撑升降机构、手套箱2、自动复位模具3、翻边工位4、高精度数控转台5、预压工位6、脱模工位7、成型工位8及转移及堆码机器人9，其中支撑升降机构和高精度数控转台5设置在手套箱2底部，自动复位模具3放置在高精度数控转台5的定位座上，定位座上具有0°、90°、180°和270°的放置位置；支撑升降机构设置于自动复位模具3的下方；翻边工位4、预压工位6、脱模工位7及转移及堆码机器人9均设置在手套箱2顶部，翻边工位4放置于高精度数控转台5的90°工位正上方，负责完成ф18～ф110的负极片组件翻边；预压工位6放置于高精度数控转台5的180°工位正上方，负责完成负极片组件压平；脱模工位7放置于高精度数控转台5的270°工位正上方，负责完成从自动复位模具3中脱离负极片组件；成型工位8按照要求对负极片组件进行大压力压制，成型工位8通过地脚螺栓固定在地面上，放置于高精度数控转台5的右侧。转移及堆码机器人9负责完成负极片组件的转移，转移包括两部分：1)脱模工位转移到成型工位；2)成型工位转移到托盘并按照程序要求自动进行堆码。

本发明的实施例中，支撑升降机构采用支撑油缸1。

如图3所示，自动复位模具3包括芯轴3-2、外套3-3、支撑环3-4、弹簧导柱3-5、定位座3-6、无油衬套3-7、托板3-8及过渡块3-9，其中外套3-3和支撑环3-4通过螺钉连接为一体，外套3-3和支撑环3-4可在芯轴3-2上滑动，芯轴3-2和外套3-3通过轴肩限位；无油衬套3-7安装在定位座3-6上，定位座3-6和支撑环3-4通过四个弹簧导柱3-5连接，四个弹簧导柱3-5可在无油衬套3-7中滑动，四个弹簧导柱3-5上均套设有弹簧，托板3-8和过渡块3-9连接在定位座3-6的两侧；芯轴3-2和过渡块3-9通过锁紧螺钉3-1固定连接；自动复位模具3与高精度数控转台5之间定位方式为锥面定位。

支撑环3-4在没有收到外力时由弹簧导柱3-5支撑，当受到向下的作用力时，支撑环3-4向下运动，同时带动外套3-3在芯轴3-2上滑动；当外力消除后，支撑环3-4和外套3-3在弹簧导柱3-5的弹簧力作用下恢复到初始位置。当需要更换不同直径的模具时，拆下锁紧螺钉3-1，将外套3-3、支撑环3-4及芯轴3-2整体提起，更换为新的模具即可。

自动复位模具3在支撑油缸1升起后，托板3-8与支撑油缸1接触，同时自动复位模具3与高精度数控转台5分离，在支撑油缸1落下后，自动复位模具3随之下落到高精度数控转台5锥面内。

如图4所示，翻边工位4包括安装支架ⅰ4-1、直线模组ⅰ4-2、直线模组ⅱ4-3、升降旋转机构4-4、翻边机构4-5、压杆4-6、直线导轨4-7、安装支架ⅱ4-8及旋转电机4-9，其中安装支架ⅰ4-1固定在手套箱2顶部，直线模组ⅰ4-2安装在安装支架ⅰ4-1上，安装支架ⅱ4-8通过直线导轨4-7与安装支架ⅰ4-1连接，同时安装支架ⅱ4-8与直线模组ⅰ4-2的输出端连接，直线模组ⅰ4-2带动安装支架ⅱ4-8上下运动，直线模组ⅱ4-3、升降旋转机构4-4、翻边机构4-5及旋转电机4-9安装在安装支架ⅱ4-8上，压杆4-6设置于安装支架ⅱ4-8的底部；直线模组ⅱ4-3带动升降旋转机构4-4上下运动，升降旋转机构4-4的上下运动通过连杆机构转化为翻边机构4-5的伸缩运动，旋转电机4-9带动翻边机构4-5旋转。

如图5所示，升降旋转机构4-4包括同步轮401、轴承座402及传动杆407，其中轴承座402与安装支架ⅱ4-8连接，轴承座402的中心轴为空心轴，传动杆407穿过空心轴、且可在空心轴内上下滑动；传动杆407的上端与直线模组ⅱ4-3铰接，下端与连杆机构铰接；轴承座402的中心轴的上端与同步轮401通过平键连接，下端与翻边机构4-5连接，旋转电机4-9通过同步带驱动同步轮401旋转，从而带动整个翻边机构4-5旋转。

如图5所示，翻边机构4-5包括微型导轨403、滑动块404、压片机构405、翻边块406、连杆408及导轨安装板409，其中导轨安装板409与升降旋转机构4-4连接，微型导轨403安装在导轨安装板409上，微型导轨403上安装有两个滑动块404，两个滑动块404分别通过一连杆408与传动杆407铰接，压片机构405与导轨安装板409连接、且位于两个滑动块404之间；当传动杆407上下滑动时，通过两个连杆408改变两个滑动块404之间的距离；翻边块406设置于滑动块404的端部。

如图6所示，翻边块406的三面设有圆角4061。

如图7所示，压片机构405包括弯板4051、无油衬套4052、弹簧导柱4053、轴承4054、弹簧柱塞4055、负极片压板4056、快换座4057、转动轴4058及连接板4059，其中弯板4051与导轨安装板409连接，弹簧导柱4053通过无油衬套4052在弯板4051中上下滑动，弹簧导柱4053的下端与连接板4059连接，转动轴4058与连接板4059为轴承4054连接，弹簧柱塞4055安装在转动轴4058上；负极片压板4056和快换座4057固定连接，快换座4057与转动轴4058连接，快换座4057四周的内壁设置有与弹簧柱塞4055球头尺寸一致的凹坑；负极片压板4056与负极片接触时，当翻边机构4-5整体转动时，转动轴4058以下部分保持静止，转动轴4058以上部分与翻边机构4-5同步转动。

如图8所示，预压工位6包括预压模芯6-1、电动缸6-2和电动缸支架6-3，电动缸6-2安装在电动缸支架6-3上，预压模芯6-1与电动缸6-2的输出端连接，预压模芯6-1与高精度数控转台5的180°的位置同心。

如图9所示，脱模工位7包括直线模组7-1、安装支架7-2及脱模组件7-3，直线模组7-1与安装支架7-2通过连接，脱模组件7-3通过直线导轨与安装支架7-2连接，直线模组7-1驱动脱模组件7-3上下滑动。

如图10所示，成型工位8包括压力执行机构8-1、工作台8-2、成型支座8-3及成型定位架8-4，其中成型定位架8-4设置于成型支座8-3的顶部，压力执行机构8-1设置于成型定位架8-4上、且输出端与工作台8-2连接，工作台8-2的升降通过导杆导向；工作台8-2通过压力执行机构8-1的驱动上升且与成型支座8-3配合，实现负极片的成型工艺。

如图11所示，转移及堆码机器人9包括直角坐标机器人ⅰ9-1、直角坐标机器人ⅱ9-2、加强筋9-3、真空吸盘ⅰ9-5、吸盘支架ⅰ9-4、真空吸盘ⅱ9-7及吸盘支架ⅱ9-6，其中直角坐标机器人ⅰ9-1和直角坐标机器人ⅱ9-2与加强筋9-3串联在一起，真空吸盘ⅰ9-5安装在吸盘支架ⅰ9-4上，吸盘支架ⅰ9-4安装在直角坐标机器人ⅰ9-1的z轴上，真空吸盘ⅱ9-7安装在吸盘支架ⅱ9-6上，吸盘支架ⅱ9-6安装在直角坐标机器人ⅱ9-2的z轴上。

本发明的一实施例中以一lib合金片和一镍片组合成负极片组件的过程为例。

人工将lib合金片和镍片放置到高精度数控转台5的0°位置的模具中后，启动高精度数控转台5转动90°，自动复位模具3及lib合金片、镍片旋转到翻边工位4正下方，支撑油缸1上升将自动复位模具3顶起。

直线模组ⅰ4-2向下运动，四个压杆4-6与支撑环3-4接触后继续下移，下移距离根据lib合金片和镍片的总厚度计算，下移到设定距离后停止，此时压片机构405中的负极片压板4056与lib合金片紧密贴合。根据lib合金片和镍片的直径不同，通过直线模组ⅱ4-3带动升降旋转机构4-4上下运动，升降旋转机构4-4再通过传动杆407带动滑动块404伸缩到与lib合金片和镍片的直径相匹配的距离后停止。

旋转电机4-9通过同步带驱动同步轮401旋转，从而带动整个翻边机构旋转，旋转1.5圈后，翻边块406将镍片内翻，旋转停止，直线模组ⅰ4-2和直线模组ⅱ4-3回零，再次启动高精度数控转台5，转动90°，自动复位模具3及lib合金片、镍片旋转到预压工位6正下方，支撑油缸1上升将自动复位模具3顶起。

预压工位6中的预压模芯6-1在电动缸6-2驱动下运动到自动复位模具3内，当预压模芯6-1与lib合金片贴合时停止，电动缸6-2回零，再次启动高精度数控转台5，转动90°，自动复位模具3及lib合金片、镍片旋转到脱模工位7正下方，支撑油缸1上升将自动复位模具3顶起。

脱模工位7中的直线模组7-1向下运动，脱模组件7-3中的四个压杆与支撑环3-4接触后继续下移，下移到lib合金片和镍片完全暴露在模具外停止。

转移及堆码机器人9中的真空吸盘ⅰ9-5吸附位于脱模工位7的lib合金片和镍片组件，并将lib合金片和镍片组件放置到成型工位8，真空吸盘ⅰ9-5退回到安全位置。

成型工位8在接收到真空吸盘ⅰ9-5退回到安全位置的信号后，压力执行机构8-1驱动工作台8-2向上运动，对lib合金片和镍片组件进行大压力成型，保压n秒后，成型结束，压力执行机构下降到初始位置。

转移及堆码机器人9中的真空吸盘ⅱ9-7吸附位于成型工位8的lib合金片和镍片组件至托盘进行自动堆码，堆码完成后，真空吸盘ⅱ9-7退回到初始位置，等待下一次指令，至此，一个负极片组件翻边成型的制作流程结束。

本发明采用手套箱作为操作室，手套箱内充满惰性气体，杜绝了负极片燃烧的风险；工作过程仅需一个操作工人即可完成负极片的制作，同时提高了生产效率，保证了负极片的一致性；本发明通过更换部分零件即可适用于多种尺寸(ф18～ф110)负极片的制作。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。