鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

Summary:為了保證鋰電池套管安全生產(chǎn)自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，滿足市場對鋰離子動(dòng)力電池自動(dòng)套管設(shè)備所提出高生產(chǎn)效率需求，因此在本文當(dāng)中借助多工序并行原理，將多個(gè)電池進(jìn)行整合，從而設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料以及膠管、放料、輸送系統(tǒng)等，以此來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)加裝墊片、套膠管、鋰電池成品輸出等生產(chǎn)工序。通過這樣的方式，不僅可以提升設(shè)備的生產(chǎn)速度，同時(shí)也可促使每分鐘的生產(chǎn)量達(dá)到120個(gè)以上。Keys：鋰離子動(dòng)力電池；高速；自動(dòng)套管；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)引言：近年來，鋰電池在電子消費(fèi)品市場風(fēng)生水起。其不僅能夠滿足產(chǎn)品高能量的消耗，同時(shí)也能夠延長產(chǎn)品使用壽命。但是目前國內(nèi)企業(yè)卻面臨著勞動(dòng)力匱乏、用工成本消耗過大的問題。為對此類問題進(jìn)行改善，同時(shí)滿足市場對鋰電池設(shè)備生產(chǎn)需求，需要借助鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管自動(dòng)化設(shè)備，提升鋰電池生產(chǎn)效率和數(shù)量。鋰離子動(dòng)力電池套管機(jī)的主要作用，是為了保護(hù)電池裸品。該套設(shè)備會(huì)借助合理自動(dòng)套管方式，在電池的外圍套上PET膠管套，然后再對熱縮管進(jìn)行加熱，使其能夠緊貼在電池外，起到良好的絕緣作用。高效實(shí)用的鋰離子動(dòng)力電池自動(dòng)套管工藝，不僅能夠降低設(shè)備生產(chǎn)成本，同時(shí)也為套管產(chǎn)品質(zhì)量保駕護(hù)航，以此工藝為基礎(chǔ)，在本文當(dāng)中結(jié)合三菱PLC，展開了對鋰離子動(dòng)力電池18650高速自動(dòng)套管設(shè)備以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究。一、高速自動(dòng)套管設(shè)備方案設(shè)計(jì)在本文當(dāng)中，主要研究對象為1865型圓柱形鋰離子動(dòng)力電池，其主要研究過程為：在電池的正端放入絕緣墊片，然后在電池的外圍用PVC膜將整個(gè)電池進(jìn)行包裹，以此來完成整個(gè)套管過程。一般鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管設(shè)備有兩個(gè)工作結(jié)構(gòu)以及五個(gè)子系統(tǒng)組成。工作結(jié)構(gòu)主要指的是轉(zhuǎn)位和校正機(jī)構(gòu)。為了提升自動(dòng)套管設(shè)備的套管速度和套管效率，需要將整個(gè)套管工藝劃分為多個(gè)工序系統(tǒng)，包括電池的自動(dòng)上下料、膠管熱收縮墊片輸送系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)高速自動(dòng)套管設(shè)備方案，需要借助轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)連接主轉(zhuǎn)盤和熱縮轉(zhuǎn)盤，主轉(zhuǎn)盤負(fù)責(zé)套膠管以及上傳墊片工作，而熱縮轉(zhuǎn)盤主要負(fù)責(zé)收縮膠熱管工序，兩者之間相互配合，從而完成整體套管工作[1]。鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管工藝流程二、高速自動(dòng)套管設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）自動(dòng)上料系統(tǒng)自動(dòng)上料系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分，首先是上料皮帶機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要作用是在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，用推塊機(jī)構(gòu)傳達(dá)裸離電子電池；而另一部分推廣機(jī)構(gòu)主要作用是幫助裸露電池上料，其運(yùn)動(dòng)主要依靠氣缸推動(dòng)。下圖為上料推塊機(jī)構(gòu)。其組成部分包含氣缸1以及氣缸2、固定塊1和2、U型快推等。當(dāng)裸露的鋰離子電池被上料機(jī)傳送到推塊機(jī)構(gòu)后，氣缸1和氣缸2會(huì)推動(dòng)U形推塊，將電池夾在中間,，并利用推桿作用將其傳送至主轉(zhuǎn)盤兩端待上料電池位置，以此來完成自動(dòng)上料系統(tǒng)過程。當(dāng)上料動(dòng)作結(jié)束之后，氣缸1和氣缸2就會(huì)恢復(fù)原狀，而留在中間的電池則等著下一次的上料動(dòng)作發(fā)生[2]。膠管放料輸送系統(tǒng)本文所設(shè)計(jì)的高速自動(dòng)套管設(shè)備，擁有兩套膠管放料輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)原料為膠管卷料，借助相關(guān)機(jī)構(gòu)，例如切斷機(jī)構(gòu)、定長送料機(jī)構(gòu)，將不同機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)，相互配合，從而可以將其套在裸露的鋰離子動(dòng)力電池外圍。整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中，核心組件為中心導(dǎo)柱。該導(dǎo)柱端部是比較扁尖的魚尾形狀，其主要作用是可以為套管導(dǎo)向，同時(shí)也可以將膠管撐開，使膠管膨脹變形。在經(jīng)過切斷機(jī)構(gòu)之后，膠管會(huì)被按照一定的長度切斷，向下運(yùn)動(dòng)到自主轉(zhuǎn)盤當(dāng)中，從而被套在電池的外殼表面，以此完成鋰離子電池自動(dòng)套膠管整體過程。（三）墊片成形及輸送系統(tǒng)當(dāng)鋰離子電池完成套膠管工序之后，便會(huì)進(jìn)入墊片工序。其整個(gè)墊片成型及輸送系統(tǒng)環(huán)節(jié)包括絕緣片卷料定長送料、取、放墊片以及絕緣墊片沖制工序。其整個(gè)系統(tǒng)的核心機(jī)構(gòu)為絕緣墊片取放機(jī)構(gòu)，墊片的取放工序便是借助此機(jī)構(gòu)中，圓盤上的取墊片和放墊片固定壓塊完成的。需要注意的是，兩種不同固定壓塊，是由不同零部件組成的。前者主要由梯形固定圓臺(tái)構(gòu)成，而后者需要借助滑套的上下動(dòng)作從而完成壓動(dòng)過程[3]。整個(gè)系統(tǒng)的輸送流程為：T形固定圓臺(tái)會(huì)在取墊片固定壓塊作用下，向下運(yùn)動(dòng)，促使取桿端部進(jìn)入沖裁模具，套取環(huán)形絕緣墊片。這時(shí)可以將放墊片固定壓塊放置在升降圓盤之上，從而催動(dòng)滑套和取桿之間做相對運(yùn)動(dòng)，以便能夠從端部順利取出絕緣墊片，并將墊片放置在電池正極端，完成整個(gè)系統(tǒng)的墊片成型和輸送過程。（四）轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的主要工作原理為借助自行轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪1和齒輪2，移動(dòng)電池于轉(zhuǎn)位齒輪1位置上，這時(shí)在齒輪上的磁鐵會(huì)直接吸住電池，同時(shí)隨著齒輪1的轉(zhuǎn)動(dòng)，電磁會(huì)在擋塊的阻擋之下，進(jìn)入到緩沖皮帶，然后再將皮帶運(yùn)輸傳送至此輪2位置，再次經(jīng)過此輪2的輸送，從而到達(dá)熱縮轉(zhuǎn)盤位置，至此便完成電池由主轉(zhuǎn)盤向熱縮轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)移的過程。（五）校正機(jī)構(gòu)該機(jī)構(gòu)的主要作用是能夠校正電池水平位置和多余的長度相，以及膠管的位置，進(jìn)行校正的主要目的是為了后續(xù)膠管熱收縮工作能夠順利完成。校正熱縮轉(zhuǎn)盤電池位置，需要依靠槽輪機(jī)構(gòu)。其主要工作原理為：當(dāng)兩個(gè)槽輪遇到支撐件之后，受兩者之間摩擦力影響，槽輪會(huì)帶動(dòng)電池沿水平方向移動(dòng)，從而將電池運(yùn)送到兩個(gè)槽輪中間的校正工位，完成整體的電池水平位置校正過程；而校正電池外殼表面垂直位置，我們需要運(yùn)用壓塊機(jī)構(gòu)。校正電池外殼表面垂直位置過程為：當(dāng)壓塊機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，壓塊機(jī)和膠管上端之間的距離較長，但是當(dāng)壓塊機(jī)處于開啟狀態(tài)之后，壓塊會(huì)壓動(dòng)膠管迅速向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)校正位置之后會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，向上返回至最初位置[4]。（六）膠管熱收縮系統(tǒng)當(dāng)膠管受熱之后，會(huì)進(jìn)行自行壓縮，從而能夠穩(wěn)固的包裹在電池外殼表面。該系統(tǒng)的主要工作原理為：當(dāng)整個(gè)支撐機(jī)構(gòu)在皮帶的作用下進(jìn)行自轉(zhuǎn)時(shí)，也會(huì)促使電池在加熱機(jī)構(gòu)當(dāng)中做自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過加熱爐能使其受熱均勻，鋰電池由校正機(jī)構(gòu)傳送至熱收縮轉(zhuǎn)盤，從而使電池在加熱管的作用下受熱，中間部分和頂端部分開始收縮，而當(dāng)支撐機(jī)構(gòu)到達(dá)B位置時(shí)，停止自轉(zhuǎn)，從而能夠完成膠管加熱時(shí)連續(xù)送料過程[5]。三、結(jié)論綜上所述，本文通過探究鋰離子動(dòng)力電池高速自動(dòng)套管工藝不同流程，可以得出所設(shè)計(jì)的鋰離子自動(dòng)套管設(shè)備自動(dòng)上料系統(tǒng)，可以有效提升自動(dòng)上料效率；同時(shí)運(yùn)用兩套膠管放料輸送系統(tǒng)，可以雙重保障套膠管工序的運(yùn)行；運(yùn)用兩個(gè)齒輪，以此來平衡轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的速度，同時(shí)加快熱縮轉(zhuǎn)盤運(yùn)行，增大熱縮爐尺寸，從而保證熱縮時(shí)間的充足性。Reference：[1]黃干．18650鋰電池自動(dòng)檢測線研發(fā)及關(guān)鍵部件研究[D].杭州:浙江大學(xué)，2017．[2]梁凱恩．鋰離子動(dòng)力電池套管機(jī)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].廣州:華南理工大學(xué)，2013．[3]夏琴香，李志偉，李尤祥，等．鋰離子電池自動(dòng)套管設(shè)備工作系統(tǒng)各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程，2014(9):