LR6鋼殼導電石墨噴涂機噴槍清洗系統的設計

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）

0 引 言

鋼殼導電石墨的噴涂是堿錳電池生產過程中的一道關鍵工序，導電石墨噴涂的效果將直接影響到電池的內阻的大小、電池性能的優劣等。由于導電石墨涂布機所用原材料的特殊性以及噴涂系統本身的特征，要生產出質量好的鋼殼，就必需保證整機各個工序的穩定性。噴槍工作的好壞直接關系到噴涂的質量，在噴涂一定數量的鋼殼后，現有噴槍的槍口處會堆積大量的石墨，若沒有及時清洗會造成槍口堵塞、涂液無法噴出的現象，對產品質量的影響較大，所以要及時清洗。清洗效果不好會直接影響噴槍工作的穩定性，增加操作者的勞動強度。另一方面，隨著我們對此設備的技術吸收，我們已具備了設計自動清洗噴槍的能力。

1 原有清洗系統的狀況及不足

現有的清洗方式有兩種：1）用另外的噴槍噴出清洗劑噴劑（丁酮）直接稀釋石墨，沖洗干凈。由于無法回收機臺處的清洗液，會嚴重污染機臺，同時造成鋼殼外部的污染。丁酮是極易揮發的物體，給環境造成嚴重影響，也會增加成本，故基本不采用這種清洗方式。2）停機后用刀片清洗，給噴槍頭部造成損壞，同時還需要重新對位，如果沒有到達原來的位置，增加了噴空的風險。增加工人的勞動強度，無法做到自動清洗。

2 清洗系統所具備的功能

1）主要功能是自動把噴槍頭部堆積的石墨清洗干凈。

2）噴槍頭能夠自動轉出（本來噴槍頭部是直接按一定的角度直接對準鋼殼口部噴入的），能夠自動復位，不影響噴槍的定位。

3）能夠通過清洗夾頭的自動清洗，使噴槍頭部干凈，減少噴槍頭部堵塞的風險。降低由于噴槍原因出現大量的無噴涂或噴涂不良鋼殼。

清洗裝置結構改進設計方案如圖1 所示。

3 各部分的機構特征和工作原理分析

如圖1 所示，噴槍1 的主要功能是進行石墨噴出，它是通過泵體和氣壓的控制，間歇地噴出石墨，噴入鋼殼內，是噴涂機的主要工作部位。噴槍頭部有特制的噴頭，由于每次噴出的石墨不會全部進入鋼殼內部。故在噴涂一定數量的鋼殼后噴槍頭部會聚集大量的石墨，造成口部的堵塞。故需對頭部進行清洗。為了實現自動清洗、噴槍自由旋轉、噴槍定位，把噴槍固定在旋轉氣缸2 上，這樣對氣缸選型的要求就更高。

圖1

旋轉氣缸2 固定在噴涂機的機臺上，位置不變。由于此氣缸要承受噴槍的重量，同時還要承受噴涂時氣壓力的作用，故要選擇軸徑較大、行程較小的氣缸。此氣缸是進行機構定位的主要部件，它的選用直接關系到清洗裝置的定位、清洗的效果。

可以調速的小型電機3 的主要功能是帶動前端的清洗夾頭（夾頭用特殊的材料做成，由電機帶動旋轉，把頭部的石墨清洗干凈）。

氣缸4 的作用是帶動小電機讓電機能夠前后移動，前后移動的裝置是通過直線軸承在導桿上滑動來實現的，只能前后移動，其他方向不動。電機的移動直接帶動清洗夾頭，這樣與噴槍的頭部更密切地接觸，能夠把噴槍頭清洗干凈。夾頭的位置和電機的連接通過套和軸的連接，這樣位置相對固定，同時可以前后調整。

整個的清洗過程為：當噴涂機進行噴涂鋼殼達到一定數量時，大約6 000~8 000 只時，噴槍頭部就有可能出現石墨堆積，影響到后續的噴涂，具有堵塞噴槍口的可能。這時主機停止，噴槍通過旋轉氣缸的作用，轉到和小型電機3 同一水平面的位置，當噴槍到達一指定位置時，氣缸4 開始動作，它帶著小型電機3 在水平方向上平行移動。讓清洗夾頭和噴槍頭密切接觸，同時小型電機3 轉動，在小型電機3 帶動夾頭的轉動過程中，由于摩擦力的作用，讓石墨從噴槍頭中脫落。在較短的時間內清洗干凈。這時氣缸4 向后運動，讓帶著清洗夾頭的電機向后運動，離開原來的位置，同時電機停止轉動。這時旋轉氣缸2 開始運動，帶動上面裝夾的噴槍回到原來的位置，主機開始運動。這樣整個清洗過程就在電氣控制下完成了。因為這個過程可以實現自動化，同時也能夠把石墨清洗得較干凈，也減少了人員操作的工作強度，這部分工作原理簡單，可靠性較高。主要是對清洗夾頭要進行篩選，使它能夠很好地把噴槍頭部清洗干凈，減小對機臺的污染。在整個清洗過程中要做到各機構協調一致，需要采用微機控制，同時還要和主機配合使用，這樣對電氣的設計要求會更高。因為噴槍頭部的位置直接關系到噴涂的質量，所以需要各機構的運動可靠性非常高，每次清洗過程結束后，對噴槍頭部的位置，以及各機構的位置要保持一定的定位。各個機構的位置都有傳感器檢測，這樣能夠最大限度地保證位置不變。

4 結 語

通過對LR6 鋼殼導石墨噴涂機噴槍清洗系統的設計和運用，不僅降低了操作者的勞動強度，改善了工作環境，而且提高了整臺設備的生產效率，降低了機臺無序的停機次數對電池鋼殼質量的影響，同時對環境的污染也減少，整臺設備的自動化程度更高，整體更加美觀。基于清洗裝置的運用的效果來看，達到了預期的效果。在設計過程中，對清洗夾頭的材料進行了大量的試驗，難度較大，給將來的其他材料上的問題積累了一些經驗。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2009.