鄧志茂

（福建南平南孚電池有限公司機(jī)械工程部，福建南平353000）

9V單體自動(dòng)套管機(jī)的研發(fā)與設(shè)計(jì)

鄧志茂

（福建南平南孚電池有限公司機(jī)械工程部，福建南平353000）

針對(duì)9V堿錳單體素電池自動(dòng)套管機(jī)的設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)要求和結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析探討，對(duì)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和使用效果進(jìn)行總結(jié)。旨在進(jìn)一步提高9V堿錳電池生產(chǎn)自動(dòng)化水平，提高生產(chǎn)效率和電池質(zhì)量。

套管機(jī)；素電池；電池定位；撐管；等分；切管；套管；糾正

0 引言

隨著國內(nèi)9V堿錳電池的迅猛發(fā)展，目前大部分9V堿錳電池生產(chǎn)廠家是靠增加勞動(dòng)力來擴(kuò)大生產(chǎn),現(xiàn)有的9V單體包裝（單體電池套入絕緣套）多數(shù)還是手工包裝。我公司大量的9V電池需要出口，手工包裝的電池?zé)o法滿足國外客戶的要求。原始的手工套電池形式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，而且對(duì)電池的質(zhì)量也有一定的影響（導(dǎo)致素電池急性短路）。目前我公司的9V單體電池產(chǎn)量成倍增加，若仍采用原有的手工套管形式，需增加大量的人力，成本也急劇上升。為了降低成本，提高生產(chǎn)效率，本文對(duì)自動(dòng)套管機(jī)進(jìn)行了研發(fā)和設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)要求

1）以200只/min的速度自動(dòng)、可靠地將驗(yàn)電后的素電池套進(jìn)絕緣管內(nèi)并熱縮封口；2）要防止素電池在套管過程中短路；3）設(shè)備要實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，即實(shí)現(xiàn)素電池自動(dòng)輸入和套管后自動(dòng)輸出，套管自動(dòng)化；4）該設(shè)備是和9V單體驗(yàn)電機(jī)連接使用，故其設(shè)備的外形、連接的形式要和驗(yàn)電機(jī)匹配，要簡(jiǎn)單合理、可靠性高。

2 設(shè)備須具備的功能

1）主要功能：自動(dòng)、高可靠性地將驗(yàn)電出來的9V單體素電池套入絕緣套里。

2）輔助功能：電池的輸送、定位，絕緣管的撐開、輸送、等分、切斷。

為了實(shí)現(xiàn)這些功能，套管機(jī)的基本流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 套管機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

驗(yàn)電機(jī)出來的素電池經(jīng)S形下落跑道→經(jīng)電池分離部1→電池輸送同步帶→電池分離部2→到達(dá)輸入帶（此帶同時(shí)起定位電池作用）。在這些過程完成的同時(shí)，另一流程也同時(shí)進(jìn)行:絕緣管通過撐管機(jī)構(gòu)→管的輸送→管的等分→管的切斷→管的定位。當(dāng)兩部分完成后電池通過撐爪準(zhǔn)確地套入電池內(nèi)（此時(shí)單段的管也在真空壓力的作用下打開），從而完成套管過程。套管結(jié)束后，通過氣缸的移位讓電池進(jìn)入到輸出帶→糾正部分工作→完成后進(jìn)入熱縮部→進(jìn)入跑道裝盤。

需要說明的是，由于過程較為復(fù)雜，時(shí)間上不夠，所以采用6個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行的方式，可以大大提高生產(chǎn)效率。其中管的供給、套管、糾正部是采用6工位。電池的供給采用單一運(yùn)動(dòng)、移步定位的方式。即每運(yùn)動(dòng)一次輸送6個(gè)電池，但套入的電池只有一個(gè)，其余的流入下一個(gè)流程，以此類推。

3 各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

1）主傳動(dòng)、電池分離1、電池輸送、電池分離2、輸入帶部分。該部分的主要功能是要把電池有序的傳送到指定位置，為了實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能，采用當(dāng)今較為先進(jìn)的伺服電機(jī)，通過多條同步帶傳送以及各個(gè)分離部的轉(zhuǎn)盤，讓電池能夠定時(shí)定點(diǎn)地到達(dá)指定的位置。為了防止在傳送過程中變形電池出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，在輸出端加有過載保護(hù)器。同時(shí)此過程需要和單體驗(yàn)電機(jī)連接，并采用了S形軌道下落，可以有效地緩沖速度的不一致性，大大提高了電池輸送的穩(wěn)定性。

2）絕緣管撐開、輸送、等分、切斷部分。該部分主要功能就是把原有的一卷扁平狀的套管撐開、輸送、等分、切斷后送到指定的位置，準(zhǔn)備電池套入管內(nèi)。由于此過程較為復(fù)雜，用時(shí)較多，影響生產(chǎn)效率，為此采用6個(gè)工位同時(shí)進(jìn)行的方式。單一工序原理：在扁平的管內(nèi)加入一個(gè)帶有軸承的特殊裝置，用電機(jī)帶動(dòng)輪軸的摩擦力拉動(dòng)扁平管使之通過特殊裝置后管內(nèi)形成一個(gè)微小的空間（原來是扁平的），這樣初步形成一個(gè)管狀。在管的前端有個(gè)加重塊始終拉住，以保證管的平整度，當(dāng)達(dá)到一定長度后，在感應(yīng)器的作用下，電機(jī)自動(dòng)停止和開啟。撐開的管進(jìn)入等分裝置（等分裝置使用精度較高的旋轉(zhuǎn)氣缸），每次旋轉(zhuǎn)的角度一致轉(zhuǎn)為帶入的長度一致來實(shí)現(xiàn)管的等分。等分后的管進(jìn)入切刀位置，每次切下的管基本能保證一定的長度。切管部分是把上切刀裝在氣缸上，下切刀固定，通過氣缸的上下運(yùn)動(dòng)來完成。

3）電池套管部分。該部分主要功能是將素電池套入管內(nèi)。9V單體套管機(jī)最終是否好用，該部分很重要。它是采用真空吸管和氣缸運(yùn)動(dòng)上下桿的方式把電池套入管內(nèi)，就是當(dāng)切斷后達(dá)到要求的管進(jìn)入一個(gè)活動(dòng)的平臺(tái)（此活動(dòng)平臺(tái)固定在氣缸上，套完后要左右移動(dòng)，讓套好的電池離開進(jìn)入下一同步帶）時(shí)，此時(shí)電池也通過特殊雙面同步帶到達(dá)一定位置后，帶有撐爪的氣缸先動(dòng)作，同時(shí)帶有上切刀的氣缸也拉起（上面裝有真空裝置），管在真空力的作用下拉開，撐爪在氣缸的作用下先撐開管隨后另一氣缸把電池通過撐爪進(jìn)入管內(nèi)，完成套管動(dòng)作。

4）電池輸出部分。套好管的電池因?yàn)槭窃谝粋€(gè)可以移動(dòng)的平臺(tái)上（此平臺(tái)是裝在橫向氣缸上），氣缸移動(dòng)，電池在重力的作用下掉入輸出帶（也是和輸入帶一樣的雙面同步帶內(nèi)）輸出，在出口部套好的電池等待糾正（主要是使正負(fù)極管的長短一致）。

5）電池糾正部分。即對(duì)輸出帶輸出的電池進(jìn)行正負(fù)極糾正，這部分是靠前后氣缸同時(shí)動(dòng)作，氣缸上的模具使之能夠按照一定的距離把管和電池定位，定位后的電池在管的自然作用彈力下不會(huì)再移動(dòng)，送入下一道工序熱縮。這樣就完成了整個(gè)套管機(jī)的任務(wù)。

需要說明的是，套管是由6個(gè)工位進(jìn)行的，為了減少氣缸的個(gè)數(shù)，撐爪和電池推入桿，還有移動(dòng)平臺(tái)氣缸是分別用2個(gè)氣缸完成的。即3個(gè)工位同時(shí)裝在一個(gè)氣缸上。

4 結(jié)語

用上述方案設(shè)計(jì)制造的9V單體自動(dòng)套管機(jī)，從實(shí)際的使用效果來看，生產(chǎn)速度超過200只/min，自動(dòng)化程度高，大大提高了生產(chǎn)效率?？蓽p少15名工人并降低勞動(dòng)強(qiáng)度。避免了素電池在手工套電池時(shí)的急性短路，提高了素電池質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性，大大減少了套管后的返工品（主要是長短不一致）。為公司進(jìn)一步提高9V電池生產(chǎn)自動(dòng)化和節(jié)約成本方面做出貢獻(xiàn)，取得預(yù)期效果，值得在電池生產(chǎn)及類似的相關(guān)行業(yè)中推廣。該機(jī)采用了較為先進(jìn)的伺服電機(jī)，定位可靠、準(zhǔn)確、穩(wěn)定性較好。該機(jī)在輸送電池方面巧妙運(yùn)用了移位法，大大節(jié)約了空間，提高了套管的速度。大量地運(yùn)用了氣缸，保證了定位準(zhǔn)確度。此機(jī)對(duì)管的平整度要求較高，也是此次設(shè)計(jì)時(shí)沒有注意到的。

（編輯明 濤）

TM 911.1

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1002－2333（2014）05－0226－02

鄧志茂（1972—），男，工程師，主要從事電池機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)、開發(fā)工作。

2014-03-20