一种电池装配机及其装配方法与流程

1.本发明属于电池装配技术领域，尤其涉及一种电池装配机及其装配方法。


背景技术：

2.在碱性电池生产过程中，需要经过锰环成型、复压、滚槽、涂胶、隔膜管插入、电解液及锌膏注入、集电体插入、卷边缩口以及拔直整形等工序，其中每道工序对电池放电性能、耐漏液性能及安全性能都存在一定的影响。
3.现有的电池装配过程中存在以下问题：一、集电体插入机与集电体之间为刚性接触，在将集电体插入电池的过程中若操作不当则容易造成集电体密封圈损伤；二、集电体插入机在工作开始前需通过螺母调整整体长度，若操作不当，整体长度过长或过短均容易影响电池的装配质量和效率；三、集电体插入机与缩口模为独立设置，在将集电体插入电池的过程中，不仅需要与电池进行定位对准，还需要与缩口模进行定位对准，增加了定位难度，容易造成电池装配质量不稳定。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种的装配质量高、工作稳定且定位精准的电池装配机。
5.本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电池装配机，用于接收转运盘中的集电体，并将集电体压接进入电池内，包括：
6.机体，所述机体包括上导向轨道和下导向轨道，所述机体上设置有多个沿所述上导向轨道运动的上冲杆组件和沿所述下导向轨道运动的电池托杯，所述上冲杆组件包括外杆和沿外杆的长度方向运动的内杆，所述外杆上靠近电池托杯的一端连接有缩口模，所述内杆靠近电池托杯的一端设置有与集电体相连接的压头，所述内杆上远离电池托杯的一端嵌套有弹性件；
7.在所述上导向轨道靠近所述下导向轨道时，所述上冲杆组件对集电体和电池进行压接和缩口，并使得所述弹性件获取弹性势能；在所述上导向轨道远离所述下导向轨道时，通过所述弹性件的弹性势能使得电池脱离所述缩口模。
8.在上述的一种电池装配机中，在所述上冲杆组件对集电体和电池进行压接时，所述内杆与所述外杆联动，并通过压头将集电体压入电池内，使得所述弹性件获取弹性势能；在所述上冲杆组件对电池进行缩口时，所述外杆沿集电体的压接方向继续运动，并带动所述缩口模对电池进行缩口，所述内杆沿所述外杆的长度方向朝着远离所述电池的方向运动，并带动所述弹性件进一步产生弹性势能。
9.在上述的一种电池装配机中，所述内杆包括相互连接的第一内杆和第二内杆，其中，所述第一内杆上嵌套有弹性件，所述第二内杆上远离第一内杆的一端与所述压头相连接。
10.在上述的一种电池装配机中，所述第二内杆上连接有嵌套于所述第一内杆上的第
一紧固件，所述第一紧固件内设置有与所述第一内杆相接触的第一挡圈，其中，所述弹性件安装于所述第一紧固件内，且所述弹性件通过所述第一挡圈的挤压产生弹性势能。
11.在上述的一种电池装配机中，所述第一内杆与所述第二内杆之间为螺纹连接，并在连接处设置有第二挡圈，所述弹性件设置于所述第一挡圈和所述第二挡圈之间。
12.在上述的一种电池装配机中，所述缩口模包括呈阶梯状结构的外壁和呈喇叭结构的内壁，其中，所述外杆通过第二紧固件与所述外壁相锁紧，所述压头沿所述内壁的轴线方向进行压接动作。
13.在上述的一种电池装配机中，所述喇叭结构的大口径端朝向所述电池，通过所述外杆的竖直运动带动所述喇叭结构对电池进行缩口。
14.在上述的一种电池装配机中，所述机体上设置有嵌套于所述外杆上的导向转盘，所述外杆与所述导向转盘之间设置有导向件，其中，所述外杆通过所述导向件在所述导向转盘内沿所述上导向轨道运动。
15.在上述的一种电池装配机中，所述第一内杆远离第二内杆的一端连接有上压块，所述上压块与所述第一内杆的连接处设置有感应片。
16.本发明还提供了一种电池装配方法，包括步骤：
17.s1：上冲杆组件从集电体转运盘上接收集电体，并通过压头带动集电体随着上导向轨道朝向靠近电池处运动；
18.s2：上冲杆组件随着上导向轨道运动并通过压头将集电体插入电池内；
19.s3：在集电体插入到电池中后，上冲杆组件继续下压电池，通过外杆的向下运动带动缩口模对电池进行缩口，且内杆向上顶起，挤压弹性件，使得弹性件具有弹性势能；
20.s4：缩口结束后，上冲杆组件随着上导向轨道沿远离电池的方向运动，使得弹性件的弹性势能释放，并通过弹性势能将电池顶出缩口模；
21.s5：电池回归托杯，装配完成。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.1、本发明提供的一种电池装配机，通过在内杆上嵌套有弹性件，在集电体插入电池时，弹性件收缩产生弹性势能，使得集电体插入电池的过程为柔性接触，同时，在电池脱模的过程中，通过弹性件释放弹性势能将电池顶出缩口模，均利用了弹性件的柔性作用力减缓了上冲杆组件对集电体密封圈的冲击，避免了集电体密封圈的损伤，大大提升了电池装配质量。
24.2、通过将缩口模集成于上冲杆组件上，使得上冲杆组件不仅可以将集电体插入电池，还能对电池进行缩口，集成后的上冲杆组件仅需与电池进行定位，一次定位即可实现集电体插入和缩口两道工序，定位精准，减少了定位步骤，大大提高了电池装配效率
25.3、通过将内杆设置为相互螺接的第一内杆和第二内杆，且在第一内杆上嵌套有弹性件，不仅拆装维修方便，还能根据实际需要更换不同长度的内杆，以适配不同高度尺寸的电池。
26.4、通过第一紧固件内设置有第一挡圈和第二挡圈，所述弹性件设置于第一挡圈和第二挡圈内，第二挡圈包括尼龙垫圈和弹簧垫圈，当内杆向上顶起时，带动第二挡圈向上，从而压缩位于第一挡圈和第二挡圈之间的弹簧，使得弹簧获得弹性势能，精巧简单的结构即可使得整个上冲杆组件的运动由刚性运动转换为柔性运动，大大提升了电池装配精度和
质量。
27.5、通过在导向转盘和外杆之间设置导向件，使得外杆在导向转盘内的运动更加精准，避免因导向转盘和外杆的直接磨损导致的定位不准。
28.6、通过在第一内杆与上压块的连接处设置有感应片，通过感应器测量其与感应片的距离，进而获取内杆的高度值，即集电体插入电池的深度，最终实现对电池总高的控制。
附图说明
29.图1是本发明的整体结构示意图。
30.图2是本发明的上冲杆组件结构示意图。
31.图3是本发明的上冲杆组件剖面示意图。
32.图4是本发明的上冲杆组件轨迹示意图。
33.图5是本发明的缩口模放大示意图。
34.图6是本发明的缩口模剖面示意图。
35.图7是本发明的导向件结构示意图
36.图中，100、机体；110、上导向轨道；120、下导向轨道；130、导向转盘；140、导向件；200、上冲杆组件；210、外杆；211、滚动槽；220、内杆；221、第一内杆；222、第二内杆；223、上压块；224、感应片；230、缩口模；231、外壁；232、内壁；240、压头；250、弹性件；300、电池托杯；310、电池；400、第一紧固件；500、第二紧固件；510、第一挡圈；520、第二挡圈；600、集电体。
具体实施方式
37.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
38.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.实施例一
40.如图1至图7所示，本发明提供了一种电池装配机，用于接收转运盘中的集电体600，并将集电体600压接进入电池310内，包括：机体100，所述机体100包括上导向轨道110和下导向轨道120，所述机体100上设置有多个沿所述上导向轨道110运动的上冲杆组件200和沿所述下导向轨道120运动的电池托杯300，所述上冲杆组件200包括外杆210和沿外杆210的长度方向运动的内杆220，所述外杆210上靠近电池托杯300的一端连接有缩口模230，所述内杆220靠近电池托杯300的一端设置有与集电体600相连接的压头240，所述内杆220上远离电池托杯300的一端嵌套有弹性件250；
41.在所述上导向轨道110靠近所述下导向轨道120时，所述上冲杆组件200对集电体600和电池310进行压接和缩口，并使得所述弹性件250获取弹性势能；在所述上导向轨道110远离所述下导向轨道120时，通过所述弹性件250的弹性势能使得电池310脱离所述缩口模230。
42.本发明提供的一种电池装配机，包括沿机体100圆周方向分布的上导向轨道110和
下导向轨道120，上冲杆组件200沿上导向轨道110运动，电池托杯300沿下导向轨道120运动，电池托杯300内放置有待组装的电池310，电池托杯300固定于下导向轨道120上，无需调节电池310的上下高度，仅通过上冲件组件沿上导向轨道110的轨迹运动即可控制集电体600装配、电池310缩口以及脱模。现有的集电体600插入设备中，上冲杆组件200与电池310的接触均为刚性接触，在每次工作之前都需要调整上冲杆组件200的长度并通过塞规进行测量，若调整不当则容易造成上冲杆组件200过长或过短，上冲杆组件200过长时易在集电体600插入过程中对集电体600的密封圈造成损伤，上冲杆组件200过短时，会无法接收集电体600，导致电池310无法装配，同时，在电池310脱模过程中是通过上冲杆组件200对电池310撞击进行脱模，均容易对集电体600造成损伤。而本实施例提供的一种电池装配机，通过在内杆220上嵌套有弹性件250，使得在上冲杆组件200的工作过程中，由于弹性件250的存在，在集电体600插入电池310时，弹性件250收缩产生弹性势能，使得集电体600插入电池310的过程为柔性接触，同时，在电池310脱模的过程中，通过弹性件250释放弹性势能将电池310顶出缩口模230，均利用了弹性件250的柔性作用力减缓了上冲杆组件200对集电体600密封圈的冲击，避免了集电体600密封圈的损伤，大大提升了电池310装配质量。
43.优选地，如图1至图7所示，在所述上冲杆组件200对集电体600和电池310进行压接时，所述内杆220与所述外杆210联动，并通过压头240将集电体600压入电池310内，使得所述弹性件250获取弹性势能；在所述上冲杆组件200对电池310进行缩口时，所述外杆210沿集电体600的压接方向继续运动，并带动所述缩口模230对电池310进行缩口，所述内杆220沿所述外杆210的长度方向朝着远离所述电池310的方向运动，并带动所述弹性件250进一步产生弹性势能。
44.在本实施例中，外杆210靠近电池托杯300的一端连接有缩口模230，上冲杆组件200可同时对集电体600和电池310进行装配和缩口，在上冲杆吸收到集电体600之后，沿着上导向轨道110朝着靠近电池310的方向运动，在上冲杆组件200将集电体600压入电池310中时，上冲杆组件200整体下压，在集电体600接近完全压入位置时，内杆220向上顶起导致弹性件250处于压缩状态，反向对内杆220施加一个弹性力，保证集电体600是在柔性作用下完全压入进电池310中，既使得集电体600可以精准压入电池310中，还能避免在压入过程中因压头240与集电体600的刚性接触对集电体600密封圈造成损伤。在集电体600完全压入电池310后，外杆210继续朝向靠近电池310的方向下压，此时，内杆220被顶起，进一步压缩弹性件250，带动弹性件250进一步产生弹性势能，同时，与外杆210相连接的缩口模230对电池310封口处进行下压缩口，缩口完成后，外杆210组件沿上导向轨道110上升，弹性件250的弹性势能释放，将缩口模230中的电池310顶出脱模，回落至电池托杯300中。在集电体600装配、缩口以及脱模的过程中，均是通过对集电体600和电池310施加柔性力来完成工作的，不仅保证了整个工作过程的平稳运行，还避免了刚性接触对集电体600和电池310造成的损伤，大大提高了工作效率和电池310装配质量。
45.优选地，如图1至图7所示，所述内杆220包括相互连接的第一内杆221和第二内杆222，其中，所述第一内杆221上嵌套有弹性件250，所述第二内杆222上远离第一内杆221的一端与所述压头240相连接。
46.进一步优选地，所述第一内杆221与所述第二内杆222之间为螺纹连接，所述第二内杆222上连接有嵌套于所述第一内杆221上的第一紧固件400。
47.在本实施例中，通过将内杆220设置为相互螺接的第一内杆221和第二内杆222，且在第一内杆221上嵌套有弹性件250，使得内杆220和弹性件250的拆装更为便捷，在装配过程中，先固定好第二内杆222的位置，然后以第二内杆222为基准连接第一内杆221，并嵌套弹性件250，最后在第一内杆221上安装好第一紧固件400即可完成上冲杆组件200的安装，不仅拆装维修方便，还能根据实际需要更换不同长度的内杆220，以适配不同高度尺寸的电池310。
48.优选地，如图1至图7所示，所述第一紧固件400内设置有与所述第一内杆221相接触的第一挡圈510，其中，所述弹性件250安装于所述第一紧固件400内，且所述弹性件250通过所述第一挡圈510的挤压产生弹性势能。
49.进一步优选地，所述第一内杆221与所述第二内杆222的连接处设置有第二挡圈520，所述弹性件250设置于所述第一挡圈510和所述第二挡圈520之间。
50.在本实施例中，第一紧固件400内设置有第一挡圈510和第二挡圈520，所述弹性件250设置于第一挡圈510和第二挡圈520内，第二挡圈520包括尼龙垫圈和弹簧垫圈，所述弹性件250优选为弹簧，在工作过程中，当内杆220向上顶起时，带动第二挡圈520向上，从而压缩位于第一挡圈510和第二挡圈520之间的弹簧，使得弹簧获得弹性势能，精巧简单的结构即可使得整个上冲杆组件200的运动由刚性运动转换为柔性运动，大大提升了电池310装配精度和质量。
51.优选地，如图1至图7所示，所述缩口模230包括呈阶梯状结构的外壁231和呈喇叭结构的内壁232，其中，所述外杆210通过第二紧固件500与所述外壁231相锁紧，所述压头240沿所述内壁232的轴线方向进行压接动作。
52.进一步优选地，所述喇叭结构的大口径端朝向所述电池310，通过所述外杆210的竖直运动带动所述喇叭结构对电池310进行缩口。
53.在本实施例中，通过将缩口模230集成于上冲杆组件200上，使得上冲杆组件200不仅可以将集电体600插入电池310，还能对电池310进行缩口，集成后的上冲杆组件200仅需与电池310进行定位，一次定位即可实现集电体600插入和缩口两道工序，定位精准，减少了定位步骤，大大提高了电池310装配效率。缩口模230的外壁231通过第二紧固件500与外杆210相连接，即缩口模230随外杆210联动，缩口模230的内壁232呈喇叭状结构，且内壁232的大口径端朝向电池310，在电池310缩口过程中，缩口模230的内壁232逐渐靠近电池310，开口由大变小，逐步对电池310密封口进行压缩，进行缩口。通过将缩口模230与外杆210相连接，使得缩口模230与内杆220的运动相分离，相互独立运动，避免了在缩口过程中对集电体600造成进一步的挤压，结构合理巧妙，实用性高。
54.优选地，如图1至图7所示，所述机体100上设置有嵌套于所述外杆210上的导向转盘130，所述外杆210与所述导向转盘130之间设置有导向件140，其中，所述外杆210通过所述导向件140在所述导向转盘130内沿所述上导向轨道110运动。
55.在本实施例中，导向件140优选为直线滚珠轴承，外杆210的外表面上设置有用以与滚珠滚动接触的滚动槽211。现有的设备中，导向转盘130与外杆210之间多采用键槽连接，即外杆210通过键槽在导向转盘130内上下移动，外杆210与导向转盘130的直接接触容易造成磨损，工作时间长了以后容易错位，甚至卡住，影响外杆210的定位和电池310的装配质量。在本实施例中，在外杆210和导向转盘130内设置有直线滚珠轴承，且该直线滚珠轴承
固定嵌于导向转盘130内，外杆210通过滚动槽211与该直线滚珠轴承相对上下运动，进而带动整个上冲杆组件200的上下运动，直线滚珠轴承的设置使得外杆210与导向转盘130之间由滑动接触变为滚动接触，大大减小了接触摩擦力，避免了因磨损带来的定位误差，保证了上冲杆组件200运动过程中的定位准确性，大大提升了电池310装配质量。
56.优选地，如图1至图7所示，所述上冲杆组件200和所述电池托杯300均呈圆周分布于所述机体100上，且所述上冲杆组件200和所述电池托杯300为同轴运动。
57.在本实施例中，上冲杆组件200和电池托杯300为同轴运动，即保持同步运动，保证了集电体600插入位置的准确性，上冲杆组件200和电池托杯300均呈圆周分布于机体100上，大大提升了电池装配机的装配效率且减小了占地面积，集成化和自动化程度高。
58.优选地，如图1至图7所示，所述第一内杆221远离第二内杆222的一端连接有上压块223，所述上压块223与所述第一内杆221的连接处设置有感应片224。
59.进一步优选地，机体100上安装有感应器(图中未显示)。
60.在本实施例中，第一内杆221与上压块223的连接处设置有感应片224，通过感应器测量其与感应片224的距离，进而获取内杆220的高度值，即集电体600插入电池310的深度，最终实现对电池310总高的控制。
61.本实施例提供的一种电池装配机的工作原理为：首先，通过上冲杆组件200绕机体100的圆周旋转运动接收来自集电体600转运盘的集电体600，压头240吸住集电体600后随着上导向轨道110朝着靠近电池310处运动，并将集电体600逐步插入与之同轴运动的电池310内，在集电体600将要完全插入电池310时，内杆220上的弹簧在内杆220的顶起作用下产生弹性力，控制集电体600在柔性力的作用下完全插入到位，然后，上冲杆组件200继续下压电池310，通过外杆210的向下运动带动缩口模230对电池310进行缩口，且内杆220进一步顶起，使得弹簧具有更高的弹性势能，产生更大的柔性力，使得电池310的缩口过程更加平稳，缩口结束后，上冲杆组件200随着上导向轨道110沿远离电池310的方向运动，弹簧的弹性势能释放，并通过弹簧的弹性势能将电池310顶出缩口模230，最后，电池310回归托杯，装配完成。
62.实施例二
63.本发明还提供一种电池装配方法，包括步骤：
64.s1：上冲杆组件从集电体转运盘上接收集电体，并通过压头带动集电体随着上导向轨道朝向靠近电池处运动；
65.s2：上冲杆组件随着上导向轨道运动并通过压头将集电体插入电池内；
66.s3：在集电体插入到电池中后，上冲杆组件继续下压电池，通过外杆的向下运动带动缩口模对电池进行缩口，且内杆向上顶起，挤压弹性件，使得弹性件具有弹性势能；
67.s4：缩口结束后，上冲杆组件随着上导向轨道沿远离电池的方向运动，使得弹性件的弹性势能释放，并通过弹性势能将电池顶出缩口模；
68.s5：电池回归托杯，装配完成。
69.需要说明的是，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
70.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
71.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。