CN102340032B - 锂电池自动烘烤设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池生产设备技术领域，尤其涉及锂电池自动烘烤设备，它包括隧道炉，隧道炉的左右两侧分别设置有上料机械手和下料机械手，它还包括可沿隧道炉移动的自动烘烤夹具装置和烘烤夹具搬运机械手；所述隧道炉的前侧设置有滚筒回收线。本发明可有效提高自动化程度、生产效率和产能，保障产品质量，同时可降低劳动强度和生产成本。

Description

锂电池自动烘烤设备
技术领域：
本发明涉及锂电池生产设备技术领域，尤其涉及锂电池自动烘烤设备。
背景技术：
软包锂电池是在原有钢壳、铝壳、塑壳电池的基础上发展起来的第三代动力锂电池，以其更轻、更薄、循环寿命长、安全性能好、能量密度高、放电平台稳定、功率性能出色、环保无污染等优势，而广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动工具、电动玩具、太阳能光伏发电系统、风力发电系统、移动通讯基站、大型服务器备用UPS电源、应急照明、便携移动电源及矿山安全设备等多种领域。
在软包锂电池的生产过程中，老化成型制造工艺是极其重要的一个环节，该工艺一般采用夹具夹紧软包锂电池，然后放置在高温设备中进行烘烤，实现对软包锂电池进行表面优化处理的目的。现有的夹具，均采用人工手动工装的落后生产方式，如专利号为ZL200820095209.0的中国实用新型专利公开了一种电池老化夹具，它包括夹具架，夹具架包括顶板、底板和将二者连接的连接杆；至少一对夹板，包括相互对称的上、下夹板，设置在所述顶板和底板之间，并可活动的套接在所述连接杆上；固紧件，设置在所述顶板上，对下方的上、下夹板起固紧作用。上述专利所公开的电池老化夹具，使用时，只能人工手动方式将锂电池逐个地放入上下夹板之间，再通过人工手动方式使紧固件将上下夹板固定夹具，大大降低了生产效率和产能，影响了产品质量，同时因为需要投入较多的人手而提高了生产成本。另外，由于夹具笨重，现有技术中，一直以来均采用人工借用推车将烘烤夹具送入烘烤房的落后生产方式，自动化程度低，不但影响产品质量，还大大降低了生产效率，提高了劳动强度，同时因为需要投入较多的人手而提高了生产成本。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种锂电池自动烘烤设备，可有效提高自动化程度、生产效率和产能，保障产品质量，同时可降低劳动强度和生产成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
锂电池自动烘烤设备，它包括隧道炉，隧道炉的左右两侧分别设置有上料机械手和下料机械手，它还包括可沿隧道炉移动的自动烘烤夹具装置和烘烤夹具搬运机械手；所述隧道炉的前侧设置有滚筒回收线；
所述自动烘烤夹具装置包括烘烤夹具，所述烘烤夹具包括顶板、底板、导柱、压板、弹簧压板、浮动板、压簧、螺杆、螺套以及若干隔板；所述顶板和底板分别设置于导柱的上下两端，所述浮动板、弹簧压板、压板以及若干隔板依次从上至下滑动连接于导柱，所述螺套设置于所述浮动板上方，所述螺杆穿设所述顶板后与螺套连接，所述压簧弹性连接于弹簧压板和压板之间；各隔板之间以及最上层隔板与压板之间均形成用于放置锂电池的夹层；所述自动烘烤夹具装置还包括用于将夹层逐层打开的抬板机构、用于将锂电池送入或送出夹层的送料机械手、用于抱住压板下压的压板机构，以及用于驱动螺杆旋转而锁紧压板的电批锁紧机构；所述抬板机构、送料机械手、压板机构和电批锁紧机构分别配套设置于所述烘烤夹具旁侧；
所述烘烤夹具搬运机械手包括立柱、设置于立柱上的Y轴驱动机构，以及包括X轴驱动机构、Z轴驱动机构、Z轴抓夹具气缸和抓夹具开合机构，所述Y轴驱动机构驱动连接所述X轴驱动机构，所述X轴驱动机构驱动连接所述Z轴驱动机构，所述抓夹具开合机构设置于所述Z轴驱动机构，所述Z轴抓夹具气缸驱动连接所述抓夹具开合机构。
所述顶板设置有止推轴承，所述螺杆穿设所述止推轴承后与螺套连接，所述螺杆顶部设置有螺母。
所述浮动板的上端面设置有附加垫板，所述附加垫板、浮动板和弹簧压板之间设置有弹簧导轴，所述压簧内也设置有弹簧导轴；所述浮动板、弹簧压板和压板之间还设置有连接杆。
所述压板和隔板的侧端面设置有长绝缘胶布挡条；所述底板的侧端面设置有短绝缘胶布挡条。
所述压板和隔板与导柱的滑动连接处均设置有钢套；所述隔板设置有相纸。
所述底板的侧端面设置有拉手。
所述Y轴驱动机构包括Y轴步进电机，以及分别设置于左右两端的两个Y轴横梁，两个Y轴横梁之间设置有Y轴驱动轴，Y轴步进电机驱动连接所述Y轴驱动轴，两个Y轴横梁上设置有与Y轴驱动轴连接的Y轴驱动皮带，所述X轴驱动机构连接于所述Y轴驱动皮带；所述X轴驱动机构包括X轴横梁，以及设置于X轴横梁的X轴步进电机和X轴横梁丝杆，所述X轴横梁连接于所述Y轴驱动皮带，X轴步进电机驱动连接X轴横梁丝杆，所述Z轴驱动机构连接于所述X轴横梁丝杆。
所述Y轴横梁设置有滑轨，所述X轴横梁与滑轨轨接。
所述Z轴驱动机构包括Z轴减速马达、Z轴丝杆和安装座，所述Z轴减速马达设置于安装座上部，Z轴减速马达驱动连接Z轴丝杆，Z轴丝杆连接所述抓夹具开合机构，所述安装座连接于所述X轴横梁丝杆。
所述抓夹具开合机构包括抓爪和开合组件，所述开合组件设置于安装座下部，所述抓爪连接于所述开合组件，所述Z轴抓夹具气缸驱动连接所述开合组件。
本发明有益效果为：
本发明所述的锂电池自动烘烤设备，它包括隧道炉，隧道炉的左右两侧分别设置有上料机械手和下料机械手，它还包括可沿隧道炉移动的自动烘烤夹具装置和烘烤夹具搬运机械手；所述隧道炉的前侧设置有滚筒回收线。其中，其自动烘烤夹具装置，使用时，抬板机构可自动将夹层逐层打开，然后送料机械手可自动将锂电池送入夹层，然后压板机构可自动抱住压板下压从而将夹层夹紧，然后电批锁紧机构可自动驱动螺杆旋转而锁紧压板，整个过程均采用机械自动工装的工作方式，同时烘烤夹具采用弹性锁紧结构和多层夹具层结构，既可保证锂电池表面处理的质量，又可同时烘烤多个电池而提高生产效率，因此，可有效提高生产效率和产能，保障产品质量，同时可降低生产成本；其烘烤夹具搬运机械手可抓起一定范围内的任意烘烤夹具放在指定的位置，并实现自动抓起及放置功能，可有效提高自动化程度和生产效率，保障产品质量，同时可降低劳动强度和生产成本。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的自动烘烤夹具装置的结构示意图；
图3是本发明的自动烘烤夹具装置的主视图；
图4是本发明的自动烘烤夹具装置的左视图；
图5是本发明的烘烤夹具搬运机械手的结构示意图；
图6是本发明的烘烤夹具搬运机械手的主视图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
如图1至图6所示，本发明所述锂电池自动烘烤设备，它包括隧道炉1，隧道炉1的左右两侧分别设置有上料机械手8和下料机械手9，它还包括可沿隧道炉1移动的自动烘烤夹具装置4和烘烤夹具搬运机械手3；所述隧道炉1的前侧设置有滚筒回收线5；
所述自动烘烤夹具装置4包括烘烤夹具，所述烘烤夹具包括顶板47、底板41、导柱42、压板44、弹簧压板49、浮动板45、压簧61、螺杆48、螺套46以及若干隔板43；所述顶板47和底板41分别设置于导柱42的上下两端，所述浮动板45、弹簧压板49、压板44以及若干隔板43依次从上至下滑动连接于导柱42，所述螺套46设置于所述浮动板45上方，所述螺杆48穿设所述顶板47后与螺套46连接，所述压簧61弹性连接于弹簧压板49和压板44之间；各隔板43之间以及最上层隔板43与压板44之间均形成用于放置锂电池12的夹层；自动烘烤夹具装置4还包括用于将夹层逐层打开的抬板机构、用于将锂电池12送入夹层的送料机械手、用于抱住压板44下压的压板机构，以及用于驱动螺杆48旋转而锁紧压板44的电批锁紧机构；所述抬板机构、送料机械手、压板机构和电批锁紧机构分别配套设置于所述烘烤夹具旁侧。上述烘烤夹具采用了弹性锁紧结构和多层夹具层结构，既可保证锂电池12表面处理的质量，又可同时烘烤多个电池而提高生产效率。
作为优选的实施方式，所述顶板47设置有止推轴承63，所述螺杆48穿设所述止推轴承63后与螺套46连接，所述螺杆48顶部设置有螺母65。该结构便于电批锁紧机构快速、准确地驱动螺杆48，并保证螺杆48的工作稳定性。
作为优选的实施方式，所述浮动板45的上端面设置有附加垫板68，所述附加垫板68、浮动板45和弹簧压板49之间设置有弹簧导轴60，所述压簧61内也设置有弹簧导轴60，弹簧导轴60可保证压簧61沿准确方向变形，保证可提供所需的锁紧力，附加垫板68可起到垫护作用。
作为优选的实施方式，所述浮动板45、弹簧压板49和压板44之间还设置有连接杆66，可有效保证浮动板45、弹簧压板49和压板44之间的平稳性。
作为优选的实施方式，所述压板44和隔板43的侧端面设置有长绝缘胶布挡条69，所述底板41的侧端面设置有短绝缘胶布挡条70，可有效防止锂电池12的极耳与压板44或隔板43接触而造成短路。进一步的，隔板43还设置有相纸，进一步提高安全性能。
作为优选的实施方式，所述压板44和隔板43与导柱42的滑动连接处均设置有钢套，使得压板44和隔板43能平稳地沿导柱42上下滑动，提高工作稳定性。
作为优选的实施方式，所述底板41的侧端面设置有拉手64，用于整线设备其它辅助机构能方便快捷地与烘烤夹具连接。进一步的，拉手64为弹性卡扣结构。
本发明所述烘烤夹具搬运机械手3，其结构为：它包括立柱31，它还包括设置于立柱31上的Y轴驱动机构32，以及包括X轴驱动机构33、Z轴驱动机构34、Z轴抓夹具气缸36和抓夹具开合机构35，所述Y轴驱动机构32驱动连接所述X轴驱动机构33，所述X轴驱动机构33驱动连接所述Z轴驱动机构34，所述抓夹具开合机构35设置于所述Z轴驱动机构34，所述Z轴抓夹具气缸36驱动连接所述抓夹具开合机构35。
作为优选的实施方式，所述Y轴驱动机构32包括Y轴步进电机320，以及分别设置于左右两端的两个Y轴横梁321，两个Y轴横梁321之间设置有Y轴驱动轴323，Y轴步进电机320驱动连接所述Y轴驱动轴323，两个Y轴横梁321上设置有与Y轴驱动轴323连接的Y轴驱动皮带322，所述X轴驱动机构33连接于所述Y轴驱动皮带322。进一步的，所述X轴驱动机构33包括X轴横梁331，以及设置于X轴横梁331的X轴步进电机330和X轴横梁丝杆332，所述X轴横梁331连接于所述Y轴驱动皮带322，X轴步进电机330驱动连接X轴横梁丝杆332，Z轴驱动机构34连接于X轴横梁丝杆332。进一步的，所述Y轴横梁321设置有滑轨，所述X轴横梁331与滑轨轨接，可保证X轴横梁331沿Y向移动时的平稳性。进一步的，所述Z轴驱动机构34包括Z轴减速马达340、Z轴丝杆342和安装座341，所述Z轴减速马达340设置于安装座341上部，Z轴减速马达340驱动连接Z轴丝杆342，Z轴丝杆342连接所述抓夹具开合机构35，所述安装座341连接于所述X轴横梁丝杆332。上述结构，使得本发明所述烘烤夹具搬运机械手3可以平稳地将烘烤夹具沿X向、Y向和Z向平稳地移动。
作为优选的实施方式，所述抓夹具开合机构35包括抓爪350和开合组件351，所述开合组件351设置于安装座341下部，所述抓爪350连接于所述开合组件351，所述Z轴抓夹具气缸36驱动连接所述开合组件351，具有结构简单，抓夹方便的优点。
采用上述结构的锂电池自动烘烤设备，为适应软包锂电池自动老化成型制造工艺需求而设计，其工作原理是：上料机械手8用于自动上料，使得送料机械手可从上完的料中一次性自动送入多个锂电池12到烘烤夹具中，然后烘烤夹具搬运机械手3将烘烤夹具自动送入隧道炉1中进行老化成型处理，然后下料机械手9再将烘烤夹具送入滚筒回收线5，滚筒回收线5将烘烤夹具送回上料工位存放。
其中，自动烘烤夹具装置4的工作过程为，当烘烤夹具通过整线设备其它辅助机构自动运行到定位机构后，抬板机构自动将烘烤夹具的逐层打开，具体为，抬板机构依次作用于压板44及各隔板43，使得压板44及各隔板43上提，从而自动将夹层逐层打开；每打开一层，送料机械手一次性自动送入多个锂电池12到烘烤夹具的夹层中，例如一次性自动送入四个锂电池12；装满所有夹层后，例如优选的装满十五层夹层后，压板机构抱住压板44，并使得压板44自动下压，使得各夹层压住其内的锂电池12；当达到设定压力值时，电批锁紧机构驱动螺杆48旋转，使得螺套46带动浮动板45和弹簧压板49沿导柱42往下滑动，同时压簧61不断压缩而压紧压板44，直到锁紧压板44为止；在保持锁紧力不变的情况下，烘烤夹具通过整线设备的搬运机械手自动送入隧道炉1进行软包锂电池12的自动老化成型制造工艺。上述整个生产过程均采用机械自动工装的工作方式，同时烘烤夹具采用弹性锁紧结构和多层夹具层结构，既可保证锂电池12表面处理的质量，又可同时烘烤多个电池而提高生产效率，具有可有效提高生产效率和产能，保障产品质量，同时可降低生产成本。所述自动烘烤夹具装置4配合整线设备使用，可实现高效率自动化成果，烘烤夹具最大可分十五层摆放锂电池12，每层在一定规格尺寸范围内的锂电池12可放四个，即每套夹具可一次容纳六十个锂电池12，最大可承受锁紧压力40000N不变形，并可在85℃-100℃的高温设备中连续使用，能广泛推广应用于锂电池制造行业，改变同行业一直以来人工手动工装的落后生产方式，对产品质量，生产效率及人工的投入的改善都有本质上的突破。
其中，烘烤夹具搬运机械手3的工作过程为，当烘烤夹具装满十五层六十个电池后，整线设备将烘烤夹具自动送到夹具抓起平台处，烘烤夹具搬运机械手3自动找准位置后，两个Z轴抓夹具气缸36动作使抓爪350张开，接着Z轴减速马达340驱动Z轴丝杆342使抓爪350向下移动，到达抓起高度时Z轴停止下移，抓爪350开始合拢并钩住烘烤夹具，此时，Z轴减速马达340反向驱动使烘烤夹具离开平台一定高度，保持夹紧不变，再通过X轴步进电机330和Y轴步进电机320驱动，把烘烤夹具吊装到隧道炉1入口处，抓爪350释放后烘烤夹具进入隧道炉1内老化。所述烘烤夹具搬运机械手3配合整线设备使用，可实现高效率自动化成果，其可抓起一定范围内的任意烘烤夹具放在指定的位置，并实现自动抓起及放置功能，可有效提高自动化程度和生产效率，保障产品质量，同时可降低劳动强度和生产成本，能广泛推广应用于锂电池制造行业，对产品质量，生产效率及人工的投入和劳动强度的改善均有本质上的突破。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.锂电池自动烘烤设备，其特征在于：
它包括隧道炉(1)，隧道炉(1)的左右两侧分别设置有上料机械手(8)和下料机械手(9)，它还包括可沿隧道炉(1)移动的自动烘烤夹具装置(4)和烘烤夹具搬运机械手(3)；所述隧道炉(1)的前侧设置有滚筒回收线(5)；
所述自动烘烤夹具装置(4)包括烘烤夹具，所述烘烤夹具包括顶板(47)、底板(41)、导柱(42)、压板(44)、弹簧压板(49)、浮动板(45)、压簧(61)、螺杆(48)、螺套(46)以及若干隔板(43)；所述顶板(47)和底板(41)分别设置于导柱(42)的上下两端，所述浮动板(45)、弹簧压板(49)、压板(44)以及若干隔板(43)依次从上至下滑动连接于导柱(42)，所述螺套(46)设置于所述浮动板(45)上方，所述螺杆(48)穿设所述顶板(47)后与螺套(46)连接，所述压簧(61)弹性连接于弹簧压板(49)和压板(44)之间；各隔板(43)之间以及最上层隔板(43)与压板(44)之间均形成用于放置锂电池的夹层；所述自动烘烤夹具装置(4)还包括用于将夹层逐层打开的抬板机构、用于将锂电池送入或送出夹层的送料机械手、用于抱住压板(44)下压的压板机构，以及用于驱动螺杆(48)旋转而锁紧压板(44)的电批锁紧机构；所述抬板机构、送料机械手、压板机构和电批锁紧机构分别配套设置于所述烘烤夹具旁侧；
所述烘烤夹具搬运机械手(3)包括立柱(31)、设置于立柱(31)上的Y轴驱动机构(32)，以及包括X轴驱动机构(33)、Z轴驱动机构(34)、Z轴抓夹具气缸(36)和抓夹具开合机构(35)，所述Y轴驱动机构(32)驱动连接所述X轴驱动机构(33)，所述X轴驱动机构(33)驱动连接所述Z轴驱动机构(34)，所述抓夹具开合机构(35)设置于所述Z轴驱动机构(34)，所述Z轴抓夹具气缸(36)驱动连接所述抓夹具开合机构(35)。
2.根据权利要求1所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述顶板(47)设置有止推轴承(63)，所述螺杆(48)穿设所述止推轴承(63)后与螺套(46)连接，所述螺杆(48)顶部设置有螺母(65)。
3.根据权利要求2所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述浮动板(45)的上端面设置有附加垫板(68)，所述附加垫板(68)、浮动板(45)和弹簧压板(49)之间设置有弹簧导轴(60)，所述压簧(61)内也设置有弹簧导轴(60)；所述浮动板(45)、弹簧压板(49)和压板(44)之间还设置有连接杆(66)。
4.根据权利要求3所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述压板(44)和隔板(43)的侧端面设置有长绝缘胶布挡条(69)；所述底板(41)的侧端面设置有短绝缘胶布挡条(70)。
5.根据权利要求4所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述压板(44)和隔板(43)与导柱(42)的滑动连接处均设置有钢套；所述隔板(43)设置有相纸。
6.根据权利要求5所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述底板(41)的侧端面设置有拉手(64)。
7.根据权利要求1所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述Y轴驱动机构(32)包括Y轴步进电机(320)，以及分别设置于左右两端的两个Y轴横梁(321)，两个Y轴横梁(321)之间设置有Y轴驱动轴(323)，Y轴步进电机(320)驱动连接所述Y轴驱动轴(323)，两个Y轴横梁(321)上设置有与Y轴驱动轴(323)连接的Y轴驱动皮带(322)，所述X轴驱动机构(33)连接于所述Y轴驱动皮带(322)；所述X轴驱动机构(33)包括X轴横梁(331)，以及设置于X轴横梁(331)的X轴步进电机(330)和X轴横梁丝杆(332)，所述X轴横梁(331)连接于所述Y轴驱动皮带(322)，X轴步进电机(330)驱动连接X轴横梁丝杆(332)，所述Z轴驱动机构(34)连接于所述X轴横梁丝杆(332)。
8.根据权利要求7所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述Y轴横梁(321)设置有滑轨，所述X轴横梁(331)与滑轨轨接。
9.根据权利要求8所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述Z轴驱动机构(34)包括Z轴减速马达(340)、Z轴丝杆(342)和安装座(341)，所述Z轴减速马达(340)设置于安装座(341)上部，Z轴减速马达(340)驱动连接Z轴丝杆(342)，Z轴丝杆(342)连接所述抓夹具开合机构(35)，所述安装座(341)连接于所述X轴横梁丝杆(332)。
10.根据权利要求9所述的锂电池自动烘烤设备，其特征在于：所述抓夹具开合机构(35)包括抓爪(350)和开合组件(351)，所述开合组件(351)设置于安装座(341)下部，所述抓爪(350)连接于所述开合组件(351)，所述Z轴抓夹具气缸(36)驱动连接所述开合组件(351)。
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