邓志茂

（福建南平南孚电池有限公司机械工程部，福建南平353000）

9V单体自动套管机的研发与设计

邓志茂

（福建南平南孚电池有限公司机械工程部，福建南平353000）

针对9V碱锰单体素电池自动套管机的设计目的、设计要求和结构原理进行分析探讨，对设计经验和使用效果进行总结。旨在进一步提高9V碱锰电池生产自动化水平，提高生产效率和电池质量。

套管机；素电池；电池定位；撑管；等分；切管；套管；纠正

0 引言

随着国内9V碱锰电池的迅猛发展，目前大部分9V碱锰电池生产厂家是靠增加劳动力来扩大生产,现有的9V单体包装（单体电池套入绝缘套）多数还是手工包装。我公司大量的9V电池需要出口，手工包装的电池无法满足国外客户的要求。原始的手工套电池形式不仅劳动强度大、效率低，而且对电池的质量也有一定的影响（导致素电池急性短路）。目前我公司的9V单体电池产量成倍增加，若仍采用原有的手工套管形式，需增加大量的人力，成本也急剧上升。为了降低成本，提高生产效率，本文对自动套管机进行了研发和设计。

1 设计要求

1）以200只/min的速度自动、可靠地将验电后的素电池套进绝缘管内并热缩封口；2）要防止素电池在套管过程中短路；3）设备要实现完全自动化，即实现素电池自动输入和套管后自动输出，套管自动化；4）该设备是和9V单体验电机连接使用，故其设备的外形、连接的形式要和验电机匹配，要简单合理、可靠性高。

2 设备须具备的功能

1）主要功能：自动、高可靠性地将验电出来的9V单体素电池套入绝缘套里。

2）辅助功能：电池的输送、定位，绝缘管的撑开、输送、等分、切断。

为了实现这些功能，套管机的基本流程设计如图1所示。

图1 套管机结构示意图

验电机出来的素电池经S形下落跑道→经电池分离部1→电池输送同步带→电池分离部2→到达输入带（此带同时起定位电池作用）。在这些过程完成的同时，另一流程也同时进行:绝缘管通过撑管机构→管的输送→管的等分→管的切断→管的定位。当两部分完成后电池通过撑爪准确地套入电池内（此时单段的管也在真空压力的作用下打开），从而完成套管过程。套管结束后，通过气缸的移位让电池进入到输出带→纠正部分工作→完成后进入热缩部→进入跑道装盘。

需要说明的是，由于过程较为复杂，时间上不够，所以采用6个工位同时进行的方式，可以大大提高生产效率。其中管的供给、套管、纠正部是采用6工位。电池的供给采用单一运动、移步定位的方式。即每运动一次输送6个电池，但套入的电池只有一个，其余的流入下一个流程，以此类推。

3 各部分的结构特点及工作原理

1）主传动、电池分离1、电池输送、电池分离2、输入带部分。该部分的主要功能是要把电池有序的传送到指定位置，为了实现此项功能，采用当今较为先进的伺服电机，通过多条同步带传送以及各个分离部的转盘，让电池能够定时定点地到达指定的位置。为了防止在传送过程中变形电池出现卡住现象，在输出端加有过载保护器。同时此过程需要和单体验电机连接，并采用了S形轨道下落，可以有效地缓冲速度的不一致性，大大提高了电池输送的稳定性。

2）绝缘管撑开、输送、等分、切断部分。该部分主要功能就是把原有的一卷扁平状的套管撑开、输送、等分、切断后送到指定的位置，准备电池套入管内。由于此过程较为复杂，用时较多，影响生产效率，为此采用6个工位同时进行的方式。单一工序原理：在扁平的管内加入一个带有轴承的特殊装置，用电机带动轮轴的摩擦力拉动扁平管使之通过特殊装置后管内形成一个微小的空间（原来是扁平的），这样初步形成一个管状。在管的前端有个加重块始终拉住，以保证管的平整度，当达到一定长度后，在感应器的作用下，电机自动停止和开启。撑开的管进入等分装置（等分装置使用精度较高的旋转气缸），每次旋转的角度一致转为带入的长度一致来实现管的等分。等分后的管进入切刀位置，每次切下的管基本能保证一定的长度。切管部分是把上切刀装在气缸上，下切刀固定，通过气缸的上下运动来完成。

3）电池套管部分。该部分主要功能是将素电池套入管内。9V单体套管机最终是否好用，该部分很重要。它是采用真空吸管和气缸运动上下杆的方式把电池套入管内，就是当切断后达到要求的管进入一个活动的平台（此活动平台固定在气缸上，套完后要左右移动，让套好的电池离开进入下一同步带）时，此时电池也通过特殊双面同步带到达一定位置后，带有撑爪的气缸先动作，同时带有上切刀的气缸也拉起（上面装有真空装置），管在真空力的作用下拉开，撑爪在气缸的作用下先撑开管随后另一气缸把电池通过撑爪进入管内，完成套管动作。

4）电池输出部分。套好管的电池因为是在一个可以移动的平台上（此平台是装在横向气缸上），气缸移动，电池在重力的作用下掉入输出带（也是和输入带一样的双面同步带内）输出，在出口部套好的电池等待纠正（主要是使正负极管的长短一致）。

5）电池纠正部分。即对输出带输出的电池进行正负极纠正，这部分是靠前后气缸同时动作，气缸上的模具使之能够按照一定的距离把管和电池定位，定位后的电池在管的自然作用弹力下不会再移动，送入下一道工序热缩。这样就完成了整个套管机的任务。

需要说明的是，套管是由6个工位进行的，为了减少气缸的个数，撑爪和电池推入杆，还有移动平台气缸是分别用2个气缸完成的。即3个工位同时装在一个气缸上。

4 结语

用上述方案设计制造的9V单体自动套管机，从实际的使用效果来看，生产速度超过200只/min，自动化程度高，大大提高了生产效率。可减少15名工人并降低劳动强度。避免了素电池在手工套电池时的急性短路，提高了素电池质量的均匀性和稳定性，大大减少了套管后的返工品（主要是长短不一致）。为公司进一步提高9V电池生产自动化和节约成本方面做出贡献，取得预期效果，值得在电池生产及类似的相关行业中推广。该机采用了较为先进的伺服电机，定位可靠、准确、稳定性较好。该机在输送电池方面巧妙运用了移位法，大大节约了空间，提高了套管的速度。大量地运用了气缸，保证了定位准确度。此机对管的平整度要求较高，也是此次设计时没有注意到的。

（编辑明 涛）

TM 911.1

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邓志茂（1972—），男，工程师，主要从事电池机械设备的设计、开发工作。

2014-03-20