9V單體自動套管機的研發(fā)與設計

鄧志茂

（福建南平南孚電池有限公司機械工程部，福建南平353000）

9V單體自動套管機的研發(fā)與設計

鄧志茂

（福建南平南孚電池有限公司機械工程部，福建南平353000）

針對9V堿錳單體素電池自動套管機的設計目的、設計要求和結構原理進行分析探討，對設計經驗和使用效果進行總結。旨在進一步提高9V堿錳電池生產自動化水平，提高生產效率和電池質量。

套管機；素電池；電池定位；撐管；等分；切管；套管；糾正

0 引言

隨著國內9V堿錳電池的迅猛發(fā)展，目前大部分9V堿錳電池生產廠家是靠增加勞動力來擴大生產,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，手工包裝的電池無法滿足國外客戶的要求。原始的手工套電池形式不僅勞動強度大、效率低，而且對電池的質量也有一定的影響（導致素電池急性短路）。目前我公司的9V單體電池產量成倍增加，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，提高生產效率，本文對自動套管機進行了研發(fā)和設計。

1 設計要求

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

2 設備須具備的功能

1）主要功能：自動、高可靠性地將驗電出來的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。

為了實現(xiàn)這些功能，套管機的基本流程設計如圖1所示。

圖1 套管機結構示意圖

驗電機出來的素電池經S形下落跑道→經電池分離部1→電池輸送同步帶→電池分離部2→到達輸入帶（此帶同時起定位電池作用）。在這些過程完成的同時，另一流程也同時進行:絕緣管通過撐管機構→管的輸送→管的等分→管的切斷→管的定位。當兩部分完成后電池通過撐爪準確地套入電池內（此時單段的管也在真空壓力的作用下打開），從而完成套管過程。套管結束后，通過氣缸的移位讓電池進入到輸出帶→糾正部分工作→完成后進入熱縮部→進入跑道裝盤。

需要說明的是，由于過程較為復雜，時間上不夠，所以采用6個工位同時進行的方式，可以大大提高生產效率。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動、移步定位的方式。即每運動一次輸送6個電池，但套入的電池只有一個，其余的流入下一個流程，以此類推。

3 各部分的結構特點及工作原理

1）主傳動、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，為了實現(xiàn)此項功能，采用當今較為先進的伺服電機，通過多條同步帶傳送以及各個分離部的轉盤，讓電池能夠定時定點地到達指定的位置。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器。同時此過程需要和單體驗電機連接，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，準備電池套入管內。由于此過程較為復雜，用時較多，影響生產效率，為此采用6個工位同時進行的方式。單一工序原理：在扁平的管內加入一個帶有軸承的特殊裝置，用電機帶動輪軸的摩擦力拉動扁平管使之通過特殊裝置后管內形成一個微小的空間（原來是扁平的），這樣初步形成一個管狀。在管的前端有個加重塊始終拉住，以保證管的平整度，當達到一定長度后，在感應器的作用下，電機自動停止和開啟。撐開的管進入等分裝置（等分裝置使用精度較高的旋轉氣缸），每次旋轉的角度一致轉為帶入的長度一致來實現(xiàn)管的等分。等分后的管進入切刀位置，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，通過氣缸的上下運動來完成。

3）電池套管部分。該部分主要功能是將素電池套入管內。9V單體套管機最終是否好用，該部分很重要。它是采用真空吸管和氣缸運動上下桿的方式把電池套入管內，就是當切斷后達到要求的管進入一個活動的平臺（此活動平臺固定在氣缸上，套完后要左右移動，讓套好的電池離開進入下一同步帶）時，此時電池也通過特殊雙面同步帶到達一定位置后，帶有撐爪的氣缸先動作，同時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入管內，完成套管動作。

4）電池輸出部分。套好管的電池因為是在一個可以移動的平臺上（此平臺是裝在橫向氣缸上），氣缸移動，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）輸出，在出口部套好的電池等待糾正（主要是使正負極管的長短一致）。

5）電池糾正部分。即對輸出帶輸出的電池進行正負極糾正，這部分是靠前后氣缸同時動作，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再移動，送入下一道工序熱縮。這樣就完成了整個套管機的任務。

需要說明的是，套管是由6個工位進行的，為了減少氣缸的個數(shù)，撐爪和電池推入桿，還有移動平臺氣缸是分別用2個氣缸完成的。即3個工位同時裝在一個氣缸上。

4 結語

用上述方案設計制造的9V單體自動套管機，從實際的使用效果來看，生產速度超過200只/min，自動化程度高，大大提高了生產效率。可減少15名工人并降低勞動強度。避免了素電池在手工套電池時的急性短路，提高了素電池質量的均勻性和穩(wěn)定性，大大減少了套管后的返工品（主要是長短不一致）。為公司進一步提高9V電池生產自動化和節(jié)約成本方面做出貢獻，取得預期效果，值得在電池生產及類似的相關行業(yè)中推廣。該機采用了較為先進的伺服電機，定位可靠、準確、穩(wěn)定性較好。該機在輸送電池方面巧妙運用了移位法，大大節(jié)約了空間，提高了套管的速度。大量地運用了氣缸，保證了定位準確度。此機對管的平整度要求較高，也是此次設計時沒有注意到的。

（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，主要從事電池機械設備的設計、開發(fā)工作。

2014-03-20