专利名称：用于加工圆筒形电池的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种加工圆筒形电池的方法和装置，用于在带底的圆筒形电池壳的开口端附近成形一个环状槽。
背景技术：
通常，圆筒形电池的电池壳为带底的圆筒形，并且在其开口端附近有一个向内突的环状槽。在卷曲开口端时，该环状槽用于提供一个模具插入空间或用于固定密封板，密封板焊接到安装在电池壳上的集流导线上。
在此之前，已经提出了许多在电池壳上加工这种环状槽的方法。例如，日本专利申请公开说明书58-112259号给出了一种加工电池的方法。按照这种方法，如图9所示，电池壳4的底部插入到夹具2中，并且当夹具2压向固定元件6后，固定元件沿箭头所示的方向转动，从而转动电池壳4。辊子8压到电池壳4的外部圆周表面，用于在电池壳4的开口端附近加工一个环状槽4a。
当辊子8压在电池壳4的外部圆周表面时，不管夹具2的压力是否作用在电池壳4上，该传统的方法都有问题。当辊子8压在电池壳4的外部圆周表面时，如果夹具2的压力不作用在电池壳4上，环状槽4a只是被辊子8局部延伸，因为没有材料向此处流动。所以电池壳4在环状槽4a处的厚度减小，因此强度降低。
当辊子8压在电池壳4的外部圆周表面时，如果夹具2的压力作用在电池壳4上，尽管没有材料从电池壳4的开口端流入，但有材料从电池壳4的底部流向辊子8挤压的区域。因此，所成形的环状槽4a的形状，在其靠近开口端区域与在电池壳4的底部之间变得不规则，产生一个局部区域4b，此处厚度较薄。当电池充电和放电而使电池壳4受到压力时，局部区域4b不能提供所需的机械强度。由于环状槽的形状是决定电池尺寸的重要因素，所以如果环状槽的形状不规则，电池的尺寸不可能稳定。
本发明已经解决了上述问题。本发明的一个目的是，提供一种用于加工圆筒形电池的方法和装置，其能够可靠地加工一个具有均匀壁厚和良好尺寸稳定性的环状槽。
发明概述为实现上述目的，转动电池壳，同时分别向电池壳的两端施加相等的轴向压力，并沿电池壳的径向向内移动槽成形辊，从而在电池壳上成形环状槽。材料从电池壳的两端流向环状槽，使环状槽的壁厚均匀，并增加尺寸稳定性。
电池壳的外部圆周表面在环状槽成形之前被可开/可关的夹具固定，以便使电池壳位置的准确度较高。
电池壳被一个间隔物固定在支架内呈直立取向，并被送进装置送人环状槽成形位置。不同尺寸的电池壳可以通过更换间隔物简单地应付。
附图简要说明
图1为根据本发明的加工装置的结构的示意图；图2为侧视示意图，显示了该加工装置的主要结构；图3为一套视图，显示了用于固定电池壳的支架和间隔物，图3A为支架和间隔物的立体图，而图3B为支架和间隔物垂直剖面图；图4示出了一个被可开/可关的夹具固定的电池壳；图5示出了被芯轴压紧的电池壳；
图6示出了通过槽成形辊成形了环状槽的电池壳；图7为板状凸轮的运行计时图；图8为环状槽的放大的局部视图以及图9示出了加工槽的常规工艺。
实施本发明的最佳方式图1为根据本发明的加工装置10的结构的示意图。加上装置10包括一个传送带14，用于在箭头X指示的方向传送支架13，支架13上固定有电池壳12。工件加载装置16安装在传送带14上，分度台18用于把从工件加载装置16接收到的电池壳12传送到环状槽成形位置A，用于在电池壳12上成形环状槽的主装置系统20位于环状槽成形位置A，工件卸载装置22用于将成形有环状槽12a的电池壳12卸到传送带14上。
工件加载装置16有一个第一旋转台24，其通过驱动源(没有示出)可以沿箭头Y所示的方向(逆时针)断续转动，第一旋转台24在外部圆周边缘上具有以相等间隔限定的第一半圆形槽26。每一个第一半圆形槽26的曲率中心与传送带14的中心轴线在接受位置B对准，在接受位置支架1 3被从传送带14上接下。装载导轨28围绕第一旋转台安装，用于支撑支架13的第一支撑台30安装在第一旋转台24的下面。
分度台18通过驱动源(没有示出)可以沿箭头Z所示的方向(顺时针)断续转动，并且在外部圆周边缘上，具有以相等间隔限定的第二半圆形槽32。每一个第二半圆形槽32的曲率中心，在装载位置C与第一半圆形槽26的曲率中心对准，在此位置，支架13被从工件加载装置16上接下。固定导轨34安装在环绕分度台18的位置，并且用于支撑支架13的第二支撑台36安装在分度台18的下面。第二支撑台36在环状槽成形位置A(见图2)有一个开口38。
工件卸载装置22的结构与工件加载装置16相同，有一个第二旋转台40，其通过驱动源(没有示出)可以沿箭头Y所示的方向(逆时针)断续转动，第二旋转台40在外部圆周边缘上具有以相等间隔限定的第三半圆形槽42。每一个第三半圆形槽42的曲率中心在卸载位置D与第二半圆形槽32的曲率中心对准，在该位置，支架13被从分度台18上卸下，并且在卸载位置E与传送带14的中心轴线对准，在卸载位置E，支架13被卸到传送带14上。卸载导轨44安装在环绕第二旋转台40的位置，并且用于支撑支架13的第三支撑台46安装在第二旋转台40的下面。
如图2所示，主装置系统20包括一个底部固定装置50，其用于固定电池壳12的封闭端12b；一个开口端固定装置52，其用于固定电池壳12的开口端12c；一个压紧装置54，其通过底部固定装置50和开口端固定装置52，在轴向(箭头L指示的方向)对电池壳12的相应的两端施加相等的压力；一个旋转装置56，当电池壳12被压紧装置54压紧时，其用于旋转电池壳12；以及一个辊压装置58，其用于将槽成形辊57压在电池壳12的开口端附近，以在电池壳12上成形环状槽12a。
底部固定装置50有一个插入到在第二支撑台36的开口38内的支撑台60，其通过支架13固定电池壳12的封闭端12b。支撑台60固定在轴62上，通过轴承68，该轴62可旋转地支撑在下部轴向导轨66上，该轴向导轨可沿轨道64在垂直方向来回运动。
该开口端固定装置52有一个顶杆70，其用于支撑电池壳12的开口端12c。顶杆70固定在一个键轴72的一端上，通过轴承78，该键轴72可旋转地支撑在上部轴向导轨76上，该轴向导轨可沿轨道74来回运动。
压紧装置54有一个第一板状凸轮(驱动装置)80，它可以通过旋转分度台18的马达(没有示出)与分度台18协同旋转。第一连杆82的一端抵靠在第一板状凸轮80上，连杆82在大体中间部分被一个支点84可摆动地支撑，并且在另一端有一个开口86，凸轮从动件88插入在开口86内。
凸轮从动件88固定在轴92上，轴92安装在可以在导轨74上来回移动滑块90上。上部弹簧94a介于滑块90与上部轴向导轨76之间。下部弹簧94b与上部弹簧94a具有相同的弹性系数，其位于下部轴向导轨76与固定元件之间。
旋转装置56有一个马达96和一个皮带99，皮带围绕与马达96偶合的主动轮98a和与键轴72啮合的从动轮98b运动。
辊压装置58有一个第二板状凸轮100，它可以通过旋转分度台18的马达(没有示出)与分度台18协同旋转。第二连杆102的一端抵靠在第二板状凸轮100上，连杆102在大体中间部分被一个支点104可摆动地支撑，并且在另一端有一个开口106，凸轮从动件108插入在开口106内。
凸轮从动件108固定在轴112上，轴112安装在可以在导轨114上、电池壳12的径向(箭头r所示的方向)来回移动的滑块110上。槽成形辊57可旋转地支撑在滑块110上。
可开/可关的夹具116位于环状槽成形位置A。该可开/可关的夹具116有一对V形块118a、118b，在环状槽12a成形之前，V形块在驱动源(没有示出)的作用下可以相互靠近或离开，以加紧电池壳12的外圆周表面，由此固定电池壳12的位置。
如图3A所示，支架13的形状大体为圆筒形，并且在其中心有孔120，孔的直径与电池壳12的封闭端12b的外径一致。支架13在外周表而有一个周边槽122，其与第一旋转台24、分度台18、和第二旋转台40的第一到第三半圆形槽26、32、42啮合。可替换的间隔物124位于孔120内，其长度取决于电池壳12的轴向长度。如图3B所示，间隔物124在与电池壳12的封闭端12b接触的部位最好为锥形。
具有上述结构的加工装置10的操作将在下面进行描述。
电池壳12的外径为18mm，壁厚为0.3mm，支架13的外径为40mm。分度台18断续旋转，节拍时间为5秒。上部和下部弹簧94a，94b的弹性系数为50kg/mm，弹簧开始被压缩成长度为3.5mm。按照图7所示的计时图形，第一和第二板状凸轮80、100进行旋转，可开/可关的夹具116进行开和关。
如图1所示，被支架13固定在直立方向上的电池壳12通过输送带14沿着箭头X方向传送。在接受位置B，电池壳12被固定在沿箭头Y方向转动的第一旋转台24的一个第一半圆形槽26内。当被放入第一支撑台30时，支架13沿着箭头Y方向被第一旋转台24和装载导轨28所导引传送，然后在装载位置C被固定在分度台18的一个第二半圆形槽32内。
分度台18沿箭头Z所示的方向断续转动。固定在第二半圆形槽32内的支架13，被固定导轨34和分度台18引导送入环状槽成形位置A。如图2和4所示，在环状槽成形位置A，支架13放置在底部固定装置50的支撑台60上，支撑台60插入到第二支撑台36的开口38内。
当分度台18在环状槽成形位置A停顿时，可开/可关的夹具116的V形块118a、118b相互靠近，夹紧位于支架13上的电池壳12的外圆周面，在此将电池壳12置于轴向位置。在这段时间内，压紧装置54的第一板状凸轮80沿箭头所示的方向转动，使得第一连杆82围绕支点84摆动，连杆82的端部抵靠在第一板状凸轮80的外圆周的边沿。凸轮从动件88，位于在第一连杆82的另一端的开口86处，其与轴92和滑块90向电池壳12的方向协调运动。上部轴向导轨76，在固定在滑块90上的上部弹簧94a的移动下，沿轨道74向电池壳12的方向运动。
转动装置56的马达96启动后，通过主动轮98a、皮带99和从动轮98b转动键轴72。顶杆70一边转动，一边向电池壳12方向移动，并被固定在电池壳12的开口端12c。
这时，可开/可关的夹具116的V形块118a、118b相互离开，释放电池壳12(见图5)。
顶杆70一边转动一边进一步降低，并且当其通过上部和下部弹簧94a、94b，在轴向(如箭头L所示)对电池壳12的两端施加相等的压力，例如，250公斤的压力时，停止移动。
辊压装置58的第二板状凸轮100，沿箭头所示的方向转动，使得抵靠在第二板状凸轮100的外部圆周的边沿的第二连杆102围绕支点104摆动，由此使得滑块110沿箭头r所示的方向(沿电池壳12的径向向内)移动。槽成形辊57在开口端12c的附近，向内径向挤压电池壳12，在电池壳12上成形一个环状槽12a(见图6)。通过槽成形辊57在箭头r所示的方向移动一段距离，在电池壳12上成形一个环状槽12a后，槽成形辊57和顶杆70离开电池壳12，由此完成环状槽12a的成形过程。
完成环状槽12a的成形过程后，当分度台18沿箭头Z所示的方向断续转动时，电池壳12被固定导轨34导入工件卸载位置D，在此装到工件卸载装置22的第二旋转台40的一个第三半圆形槽42内。当第二旋转台40沿箭头Y所示的方向转动时，电池壳12沿卸载导轨44从卸载位置E发送到传送带14上。
在该实施例中，当电池壳12的封闭端12b固定在支撑台60，而顶杆70固定在电池壳12的开口端12c时，通过上部和下部弹簧94a和94b，分别在电池壳12的两端在轴向施加相等的压力。因此，当槽成形辊57在箭头所示的方向移动，在电池壳12上成形一个环状槽12a时，材料分别从电池壳12的两端，即，封闭端12b和开口端12c，平滑地、可靠地塑性变形。
因此，如图8所示，电池壳12在环状槽12a对应的部分的壁厚不发生变化，并且，为了可靠地得到所需要的机械强度，包括环状槽12a的电池壳12的所有壁厚都是均匀的。由于能够稳定地形成环状槽12a所需要的形状，极大地提高了电池尺寸的稳定性。
如果要生产不同轴向长度的电池壳12，则将插入支架13的孔120内的间隔物124换成另一个具有所需长度的间隔物。这样就可以将所要生产的每一个电池壳12的开口端12c的高度调整到所需要的参考位置，以便能够容易地适应于具有不同长度的电池壳12。
如图2所示，在该实施例中，当被旋转装置56转动时，顶杆70通过压紧装置54向支撑台60方向移动。然而，支撑台60也可以设置成具有压紧装置和用于顶杆的转动装置。
可以将多个主装置系统20安装在分度台18、或第一和第二板状凸轮80、100的周围，压紧装置54和辊压装置58可以作为通用装置，用于移动多个支撑台60和多个槽成形辊57，彼此相互协调一致，同时加工多个送入分度台18的电池壳12，以便以较大的生产率进行生产。分度台可以用线性步进装置代替。
支架13可以去掉，电池壳12可以被直接送入。如果支架13的尺寸精度不能保证，则可以使支撑台60插入支架13中，从而直接提升间隔物124。
工业应用性采用根据本发明的用于加工圆筒形电池的方法和装置，由于分别向电池壳的两端施加相等的轴向压力，材料从电池壳的两端平滑地流向环状槽，以便在此可靠地成形壁厚均匀的环状槽。因此，电池的尺寸稳定性大大增加。
由于电池壳被可开/可关的夹具非常准确地定位，加工环状槽的过程以很高的精度完成。因为电池壳用可替换的间隔物固定在支架上，因此，可以很容易地适应不同型号和尺寸的电池壳。
权利要求
1.一种加工圆筒形电池的方法，包括如下步骤转动带底的圆筒形的电池壳(12)，同时分别向电池壳(12)的两端(12b，12c)施加相等的轴向压力；并且沿转动的电池壳(12)的径向，向内移动槽成形辊(57)，由此在电池壳(12)的开口端附近成形一个环状槽(12a)。
2.按照权利要求1的方法，还包括在所述环状槽(12a)成形之前，夹紧所述电池壳(12)的外部圆周表面，将所述电池壳(12)定位。
3.一种用于加工圆筒形电池的装置，包括一个底部固定装置(50)，其用于固定带底的圆筒形的电池壳(12)的封闭端(12b)；一个开口端固定装置(52)，其用于固定所述电池壳(12)的开口端(12c)；一个压紧装置(54)，其通过所述底部固定装置(50)和所述开口端固定装置(52)，在轴向分别对电池壳(12)的两端(12b，12c)施加相等的压力；一个旋转装置(56)，当电池壳(12)被所述压紧装置(54)压紧时，其用于旋转所述电池壳(12)；以及一个辊压装置(58)，其用于将槽成形辊(57)压在所述电池壳(12)的开口端附近，以在电池壳(12)上成形环状槽(12a)。
4.按照权利要求3的装置，其中所述压紧装置(54)包括驱动装置(80)，其用于将所述开口端固定装置(52)或所述底部固定装置(50)移向和移离所述电池壳(12)；以及弹簧(94a，94b)，其分别位于所述开口端固定装置(52)或所述底部固定装置(50)上，并且具有彼此相同的弹性系数。
5.按照权利要求3的装置，还包括可开/可关的夹具(116)，其用于在所述环状槽(12a)成形之前，夹紧所述电池壳(12)的外部圆周表面，并将所述电池壳(12)定位。
6.按照权利要求3的装置，还包括一个支架(13)，其将电池壳(12)保持在直立方向，以便用进给装置(18)将所述电池壳(12)送向环状槽成形位置。
7.按照权利要求6的装置，还包括一个间隔物(124)，其位于所述支架(13)内，可被更换，其长度取决于所述电池壳(12)的轴向长度。
8.按照权利要求6的装置，其中所述支架(13)有一个周向槽(122)，位于外周表面上，该槽与所述进给装置(18)啮合。
全文摘要
一种用于加工圆筒形电池的装置,包括一个底部固定装置(50),其用于固定带底的圆筒形的电池壳(12)的封闭端(12b);一个开口端固定装置(52),其用于固定所述电池壳(12)的开口端(12c);一个压紧装置(54),其通过所述底部固定装置(50)和所述开口端固定装置(52),在轴向分别对电池壳(12)的两端(12b,12c)施加相等的压力;一个旋转装置(56),其用于旋转所述电池壳(12);和一个辊压装置(58),其将槽成形辊(57)压在所述电池壳(12)上并成形环状槽(12a)。该装置能够可靠地加工出具有均匀壁厚和良好尺寸稳定性的环状槽(12a)。
文档编号H01M2/02GK1193415SQ96196366
公开日1998年9月16日 申请日期1996年8月20日 优先权日1995年8月21日
发明者西田弘幸 申请人:富士摄影胶片株式会社