专利名称：一种扣式电池自动封口机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产制造扣式电池的自动化机器技术，具体为一种锂锰 扣式电池、锂离子二次扣式电池及其他类型扣式电池的扣式电池自动封口机，国际专利主分类号拟为Int. Cl. H01M 2/00 (2006. 01)。
技术背景锂锰扣式电池、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。随着计算机、计算器、文曲星等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 前国内生产锂锰扣式电池的厂家，生产过程中的封口工序，多半都是采用单 个手工上料封口操作、很少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(机械的或液压的) 或类似于冲床原理的专用冲具，带动封口冲模，压縮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。在申请人检索的范围内，除申请人自己已获权的发明专利《一种 扣式电池自动封口装盘机》(专利号ZL200510122100.2，以下简称在先专利) 之外，尚未见到有关全自动的扣式电池封口机的技术报道。申请人所述在先专利致力于利用气液增力缸解决封口和利用装盘机构实 现装盘的问题，而本发明致力于利用气缸一连杆增力机构实现增力，解决扣 式电池提高封口质量问题。发明内容针对现有技术的不完善，本发明拟解决的技术问题是，提供一种扣式电池自动封口机。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，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，产品质量稳定等优点。本发明解决所述扣式电池自动封口机技术问题的技术方案是设计一种 扣式电池自动封口机，它包括机架组件、上料传动机构、上下料机构、精密 模架封口机构、气缸一连杆增力机构和气动系统、电器控制系统及软件；所述的机架组件包括方形机架及其地脚，在方形机架上安装有下支板、 中支板和上支板；在下支板和中支板之间对称安装有两个支撑筒，支撑筒内 分别安装有拉杆，且拉杆穿过中支板与上支板连接；在两个支撑筒中间，下 支板上安装有所述气缸一连杆增力机构；在中支板和上支板之间安装有所述 精密模架封口机构；在中支板上面安装着上料传动机构和上料传动机构的侧 立板，侧立板的中间部位安装有上下料机构；中支板下面安装有气动系统； 电器控制系统安装在所述的方形机架的右端；所述的上料传动机构包括固装在侧立板一端的减速电机及其轴上的主动 轮，从动轮安装在侧立板的另一端，皮带装在主动轮和从动轮之间，皮带靠 固装在侧立板一端的张紧装置张紧，侧立板与皮带对应面固装有侧立护板；所述的上下料机构包括安装在侧立板上的托板，安装在托板上的上下料 气缸，和与上下料气缸固装在一起的上下料推板；所述的精密模架封口机构包括由压板固装在中支板上的精密模架，以及 固装在精密模架上的模架上支座和模架下支座，模架下支座上固装有下模支 座和调整件，模架下支座上还依次固装有顶芯、封口模和定位套；模架上支 座上依次固定的连接架、调整垫块、上模固定架和上模；以及模架上支座上 还固定有挂钩和调整螺母；所述的气缸一连杆增力机构包括固定在下支板上的气缸一连杆增力机构 支架以及机械连接的上连杆、中连杆、下连杆、上销轴、中销轴、下销轴和 衬套，与下连杆连接有压杆，压杆与下拉板中间部位相连，下拉板与拉杆相 连；固装在气缸一连杆增力机构支架上的支架、增力气缸及档块；固装在下 支板上的导套；所述的气动系统包括气源及安装在机架上的过滤器、调压器、油雾器和压力继电器；安装在下底板上的电磁阀组；以及连接气源、过滤器、调压器、 油雾器、压力继电器、电磁阀组和气缸之间的气管。与现有技术相比，本发明扣式电池自动封口机与所述申请人在先专利扣 式电池自动封口机所采用的上料传动机构、上下料机构、封口机构、气液增 力缸和气动系统等完全不同，且没有或减少了装盘机构部分，因此结构简单， 生产效率高、成本低廉；由于新设计的机架组件、上料传动机构、上下料机 构、精密模架封口机构、气缸一连杆增力机构和气动系统，调整了电器控制 系统及软件，因而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。
图1是本发明扣式电池自动封口机整机的一种实施例结构示意图； 图2是本发明扣式电池自动封口机整机的一种实施例结构示意图； 图3是本发明扣式电池自动封口机所述气缸—连杆增力机构一种实施例 结构示意图；图4是本发明扣式电池自动封口机所述气动控制系统的一种实施例示意图；图5是本发明扣式电池自动封口机所述电器控制系统原理的一种实施例 示意图；图6是本发明扣式电池自动封口机所述软件一种实施例程序设计框图。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明，但本发明权利要求不 受具体实施例的限制。本发明设计的扣式电池自动封口机(以下简称封口机，参见图1 — 6)， 包括机架组件、上料传动机构、上下料机构、精密模架封口机构、气缸一连 杆增力机构和气动系统、电器控制系统及软件。本发明封口机所述的机架组件包括方形机架1.2及其地脚1.1，通过地脚1. 1可以调节整个封口机的水平度；在方形机架1. 2上安装有下支板1. 4、 中支板1. 6和上支板1. 8，在下支板1. 4和中支板1. 6之间对称安装有两个支撑筒1. 5，支撑筒1. 5内分别安装有拉杆1. 3，且所述拉杆1. 3穿过中支板 1. 6与上支板1. 8连接；在两个支撑筒1. 5中间的下支板1. 4上安装着气缸 一连杆增力机构；在中支板1. 6和上支板1. 8之间中部安装有精密模架封口 机构，在中支板1.6上面后端位置上安装着上料传动机构，所述上料传动机 构包括固装在中支板1. 6上面的侧立板2. 3，在侧立板2. 3的中间部位安装 有上下料机构；在中支板1. 6下面的靠后端安装有气动系统。本发明封口机所述的上料传动机构安装在中支板1.6上面后端位置(参 见图2)。它包括固装在中支板1.6上面的侧立板2.3;在所述侧立板2.3的 一端固装有减速电机2. 11及其拖动的上料机械传动机构；所述的上料机械传 动机构包括固装在减速电机2. U轴上的主动轮2. 10，通过小轴2. 2固装在 所述侧立板2. 3的另一端的从动轮2. 1，在主动轮2. 10和从动轮2. 1之间以 皮带2. 8连接，皮带2. 8依靠固装在所述侧立板2. 3 —端(实施例在减速电 机2. 11 —端)的张紧装置2. 9张紧；所述侧立板2. 3与皮带2. 8的对应面固 装有侧立护板2.4;所述上料传动机构的作用是输送半成品扣式电池到封 口上料的确定位置和输送成品扣式电池到下一道工序。本发明所述的上下料机构安装在所述上料传动机构的侧立板2.3的中部 上端(参见图2)。它包括安装在侧立板2. 3上的托板2. 5，安装在托板2. 5 上的上下料气缸2. 7和与上下料气缸2. 7固装在一起的上下料推板2. 6。所 述上下料机构的作用是先将半成品扣式电池安放到封口位置，然后将完成封 口的扣式电池放回到上料传动机构的皮带2. 8上。本发明封口机所述的精密模架封口机构安装在中支板1.6和上支板1.8 之间的中支板1. 6上面中部(参见图1、图2)。它包括通过压板1. 22固装在 中支板1. 6上的精密模架1. 7以及固装在精密模架1. 7上的模架上支座1. 10 和模架下支座1. 20，模架下支座1. 20上固装有下模支座1. 19和调整件1. 21; 所述模架下支座1. 20上还固装有封口模1. 18，以及从中间穿过封口模1. 18 的顶芯1. 17和封口模上端部安装的定位套1. 16;所述模架上支座1. 10上固 装有连接架1. 13、连接架1. 13上安装的调整垫块1. 12、上模固定架1. 11和上模1. 9;在所述上支板1. 8下端中部固定有挂钩1. 14和上端中部安装的调 整螺母l. 15。所述精密模架封口机构作用是将所述上下料机构送来的半成 品扣式电池精密封口为成品电池。本发明封口机所述的气缸一连杆增力机构安装在所述两个支撑筒1.5中间的下支板1.4上(参见图3)。它包括固定在下支板1.4上的气缸一连杆增 力机构矩形支架3. 10，以及机械连接的上连杆3. 3、中连杆3. 4、下连杆3. 7、 上销轴3.81、中销轴3.82、下销轴3.83和衬套3.5;在矩形支架3. 10的上 板安装着支架3. 1，上连杆3.3—端通过上销轴3.81与支架3. l相连，另一 端通过中销轴3. 82与衬套3. 5、中连杆3. 4的一端以及下连杆3. 7的一端相 连，中连杆3.4另一端与增力气缸3.2活塞杆相连，增力气缸3.2尾部安装 在矩形支架3. 10左立板上，下连杆3. 7另一端通过下销轴3. 83与压杆3. 9 上端相连，压杆3.9从护套3. 11中间穿过，护套3. 11固装在矩形支架3.10 的下板上。压杆3.9下端与下拉板3. 12中部相连，下拉板3. 12两端分别与 拉杆1. 3与相连。档块3. 6固装在矩形支架3. 10的右板上，起到对增力气缸 3.2行程的限制作用。所述气缸一连杆增力机构作用是通过连杆将气缸输 出的较小力进行放大，达到扣式电池封口所需要的较大力。本发明所述的精 密模架封口机构所需的封口力即来自所述的气缸一连杆增力机构，用其代替 了以往的气液增力缸(参见在先专利)。这种改进设计可降低成本，提高操作 速度，实现封口时的保压时间可控，有效地解决封口时的材料反弹问题，保 证了扣式电池的封口质量。本发明封口机所述的气动系统安装在中支板1. 6下面靠后端(参见图4)。 它包括可输入气体的气源4. 1，依次管接的过滤器4.2、调压器4.3、油雾器 4.4和并联电磁阀组4.6、 4.7的进气端；在所述油雾器4.4和并联电磁阀组 4. 6、 4. 7进气端之间还接有压力继电器4. 5，压力继电器4. 5与油雾器4. 4 和并联电磁阀组4.6、 4.7进气端相连；并联电磁阀组4.6、 4.7的出气和排 气通过气管分别与各对应工作气缸的进气和回气相连，即分别对应上下料气 缸2.7和增力气缸3.2。所述气动系统的作用是通过控制电磁阀组进气端 的通断实现不同气缸的适时运动。本发明封口机所述的电器控制系统(参考图1、图5)，安装在所述的机架组件的方形机架1.2右端。它包括控制柜1.23，以及安装在控制柜1.23 内的PLC模块(包括模块输入和模块输出)、直流电源、滤波器、接线端子以及为调试准备的电源插座等。所述的PLC模块输入共10个，包括安装在控制柜1.23前面板上启动按钮、停止按钮、急停按钮、手动/自动转换开关按 钮、增力气缸3.2起点磁性开关/终点磁性开关、上下料气缸2.7起点磁性开 关/终点磁性开关、扣式电池到位检测接近开关以及气源压力检测用压力继电 器；所述的PLC模块输出共6个，包括并联电磁阀组4.6和4.7、报警器、 上下料气缸卡住报警、增力气缸卡住报警、运行指示。本发明封口机的电器 控制系统与申请人的在先专利本质上相同，但由于封口机结构简化，省去了 在先专利的装盘机构，因而电器控制系统输出端口由原来的11个减少到6个， 输入端口由原来的22个减少到10个，很大程度上简化了电器控制系统，降 低了成本。所述的软件本质上与申请人的在先专利相同，但其中增加了封口保压时 间(或封口瞬间时间)的调节功能，同时减少了对7个气缸运动装满推出气缸、 推滑杆气缸、上盘气缸、装盘气缸、装满阻挡气缸、封口出料气缸、封口回 料气缸的控制功能(参见图6)。该调节功能的软件实现本领域技术人员可不 经创造性劳动就可具体给出。由于本发明比在先专利结构简单，因而所述的 软件也得到了相对简化，操作便利，效率提高。需要说明的是，本发明封口机结构所述的"上、下"、"前、后"、"左、 右"等零部件的安装方位词只具有相对性，或仅是为了叙述方便，不代表该 安装位置的唯一性和必须性。本发明封口机的实施例完全可以根据需要做适 当地调整和变化。本发明的封口机的工作原理和过程为由控制系统的PLC装置，控制皮 带电机2. ll输出，通过主动轮2. 10和从动轮2. l带动皮带2.8运动，半成 品电池在皮带2.8的传送下，到达封口上料的确定位置，实现上料传动。当 半成品电池达封口上料位置时，由扣式电池到位检测接近开关检测到信号， 并传送给PLC模块，同时检测到增力气缸3. 2起点磁性开关信号和上下料气 缸2. 7起点磁性开关信号，这时PLC模块发送输出信号给上下料气缸2. 7的 电磁阀组4.6，上下料气缸2.7输出动作，将半成品电池推入封口位置，由上下料气缸2. 7带动上下料推板2. 6和定位套1. 16共同将半成品电池定位准 确，此时检测到上下料气缸终点磁性开关亮延时0.2秒超过，则上下料气缸 卡住报警输出，增力气缸起点磁性开关亮延时0.2秒超过，则增力气缸卡住 报警输出；PLC模块检测到上下料气缸2.7终点磁性开关亮和增力气缸3.2 起点磁性开关亮，PLC模块发送输出信号给增力气缸3.2的电磁阀组4.7，增 力气缸3.2输出动作，带动气缸一连杆增力机构，进而带动与之相连下拉板 3. 12，带动与之相连拉杆1. 3，带动与之相连上支板1. 8，带动与之相连的精 密模架封口机构向下运动，同时启动PLC模块内部延时器，保压延时，控制 增力气缸3.2输出时间，将半成品电池封口为成品电池；封口保压时间到， 由PLC模块发出回退信号给增力气缸3. 2的电磁阀组4. 7和上下料气缸2. 7 的电磁阀组4.6，增力气缸3.2退回，上下料气缸2.7退回，增力气缸3.2 带动气缸一连杆增力机构，进而带动与之相连下拉板3. 12，带动与之相连拉 杆1.3，带动与之相连上支板1.8,带动与之相连的精密模架封口机构向上运 动；上下料气缸2. 7退回将半成品电池送回到上下料传动机构的皮带2. 8上。 此时PLC模块检测到上下料气缸2. 7终起点磁性开关信号亮延时0. 2秒超过， 则上下料气缸卡住报警输出，增力气缸起点磁性开关亮延时0.2秒超过，则 增力气缸卡住报警输出；本发明的扣式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，通过调紧调整螺母1.15，使上模1.9和 封口模1.18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，通过调松调整螺母1.15，使上模1.9和封口模1.18 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，通过调紧调整件1.21，使顶芯1.17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，通过调松调整件1.21， 使顶芯1.17下移，达到增大电池封口总高的目的。本发明的扣式电池封口保压时间可控的工作原理和过程为当开机运行 时，将手动/自动转换开关按钮置于手动开关位置，通过启动按钮调整封口保 压时间，每按一次封口保压时间从O秒增加一定值(实施例为0.05秒)；当封口保压时间增加到设定值(实施例为1秒)时，封口保压时间返回到初始 状态(0秒)。当手动/自动转换开关按钮置于自动开关位置时，进入PLC模 块内部延时器设定程序，每按一次启动按钮，PLC模块内部计数器增加一定值(实施例为0.05秒)，通过PLC模块内部累加器加运算计算封口保压时间， 并将计算结果写入PLC模块内部延时器，以此作为封口保压时间设定值；当 PLC模块内部累加器计算封口保压时间增加到设定值(实施例为1秒)时， 则封口保压时间返回到初始状态(0秒)。本发明封口机未述及之处适用于现有技术，特别是所述的在先专利技术。
权利要求
1.一种扣式电池自动封口机，它包括机架组件、上料传动机构、上下料机构、精密模架封口机构、气缸-连杆增力机构和气动系统、电器控制系统及软件；所述的机架组件包括方形机架及其地脚，在方形机架上安装有下支板、中支板和上支板；在下支板和中支板之间对称安装有两个支撑筒，支撑筒内分别安装有拉杆，且拉杆穿过中支板与上支板连接；在两个支撑筒中间，下支板上安装有所述气缸-连杆增力机构；在中支板和上支板之间安装有所述精密模架封口机构；在中支板上面安装着上料传动机构和上料传动机构的侧立板，侧立板的中间部位安装有上下料机构；中支板下面安装有气动系统；电器控制系统安装在所述的方形机架的右端；所述的上料传动机构包括固装在侧立板一端的减速电机及其轴上的主动轮，从动轮安装在侧立板的另一端，皮带装在主动轮和从动轮之间，皮带靠固装在侧立板一端的张紧装置张紧，侧立板与皮带对应面固装有侧立护板；所述的上下料机构包括安装在侧立板上的托板，安装在托板上的上下料气缸，和与上下料气缸固装在一起的上下料推板；所述的精密模架封口机构包括由压板固装在中支板上的精密模架，以及固装在精密模架上的模架上支座和模架下支座，模架下支座上固装有下模支座和调整件，模架下支座上还依次固装有顶芯、封口模和定位套；模架上支座上依次固定的连接架、调整垫块、上模固定架和上模；以及模架上支座上还固定有挂钩和调整螺母；所述的气缸-连杆增力机构包括固定在下支板上的气缸-连杆增力机构支架以及机械连接的上连杆、中连杆、下连杆、上销轴、中销轴、下销轴和衬套，与下连杆连接有压杆，压杆与下拉板中间部位相连，下拉板与拉杆相连；固装在气缸-连杆增力机构支架上的支架、增力气缸及档块；固装在下支板上的导套；所述的气动系统包括气源及安装在机架上的过滤器、调压器、油雾器和压力继电器；安装在下底板上的电磁阀组；以及连接气源、过滤器、调压器、油雾器、压力继电器、电磁阀组和气缸之间的气管。
2.根据权利要求1所述的扣式电池自动封口机，其特征在于所述的软件对封口保压时间可进行调节。
3.根据权利要求l所述的扣式电池自动封口机，其特征在于利用所述的调整螺母调节电池封口的边高；利用所述的调整件调节电池封口的总高。
全文摘要
本发明涉及一种扣式电池自动封口机，它包括机架组件、上料传动机构、上下料机构、精密模架封口机构、气缸-连杆增力机构和气动系统、电器控制系统及软件；所述的机架组件包括方形机架及其地脚，在方形机架上安装有下支板、中支板和上支板；在下支板和中支板之间对称安装有两个支撑筒，支撑筒内分别安装有拉杆，且拉杆穿过中支板与上支板连接；在两个支撑筒中间，下支板上安装有所述气缸-连杆增力机构；在中支板和上支板之间安装有所述精密模架封口机构；在中支板上面安装着上料传动机构和上料传动机构的侧立板，侧立板的中间部位安装有上下料机构；中支板下面安装有气动系统；电器控制系统安装在所述的方形机架的右端。
文档编号H01M2/00GK101237030SQ20081005215
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月25日 优先权日2008年1月25日
发明者刘海华, 孙会来, 孙立新, 戚江波, 林树忠, 齐向阳 申请人:天津工业大学