CN102922031A - 高效极耳裁切机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效极耳裁切机，包括水平支撑板和可受驱上下移动的裁刀安装板，在所述的裁刀安装板内侧固定设置有多个动裁切刀，同时在所述的裁刀安装板上还设置有预压紧机构；在所述的水平支撑板形成有通孔，在所述的通孔内侧固定设置有与动裁切刀对应的多个定裁切刀，在所述的水平支撑板上设置有电池芯夹具定位机构，其中，所述的动裁切刀由两个间隔设置的裁切刀片构成，所述的定裁切刀包括两块间隔设置的金属垫块和对应地设置在两金属垫块间的绝缘块，所述的绝缘块高于所述的金属垫块。本装备一次可以对多块电池芯进行极耳裁切，产品制造效率相比传统装备提高5—8倍，裁切后电池芯极耳质量好、一致性好、毛刺得到很好控制。

Description

高效极耳裁切机

技术领域

本发明涉及电池制备技术领域，特别是涉及一种高效极耳裁切机。

背景技术

锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、无记忆效应、自放电小、可快速充放电、工作温度范围广等诸多优点，在各种电子产品、整体电源解决方案领域应用越来越广泛，主要包括圆柱形锂离子电池，方形锂离子电池，聚合物锂离子电池。其中聚合物锂离子电池特性除了具有一般锂离子电池共有特性外，还具有高安全特性及外形异构等诸多优点，在市场中应用越来越广泛，必将成为锂离子电池的主流产品种类。

聚合物锂离子电池在生产制造过程中，有一个非常重要的环节就是电池芯极耳裁切，传统的电池芯极耳裁切装备属于简单工装且装备一般，只能对单个电池芯进行裁切，对于这种传统极耳裁切装备，劳动量大，效率低，质量差，一致性不好，极耳毛刺难控制，容易发生电池芯短路，且短路电池芯难挑出。这样的极耳裁切装备已不在适应聚合物锂离子电池的市场需求，不能改善操作员工的劳动强度，更不能适应高端电子产品对电池芯质量的要求，开发一款新型极耳裁切装备迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种高效极耳裁切机。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种高效极耳裁切机，包括水平支撑板和可受驱上下移动的裁刀安装板，在所述的裁刀安装板内侧固定设置有多个动裁切刀，同时在所述的裁刀安装板上还设置有预压紧机构；在所述的水平支撑板形成有通孔，在所述的通孔内侧固定设置有与动裁切刀对应的多个定裁切刀，在所述的水平支撑板上设置有电池芯夹具定位机构，其中，所述的动裁切刀由两个间隔设置的裁切刀片构成，所述的定裁切刀包括两块间隔设置的金属垫块和对应地设置在两金属垫块间的绝缘块，所述的绝缘块高于所述的金属垫块。

在所述的水平支撑板上还固定设置有夹具支板，所述的水平支撑板内侧边设置有可将所述的夹具支板顶向动裁切刀的弹性顶紧机构；所述的电池芯夹具定位机构设置在夹具支板上，所述的定裁切刀固定设置在所述的夹具支板与水平支撑板通孔对应的外侧边处。

所述的弹性顶紧机构包括固定设置在水平支撑板内侧上的容纳盒，穿过所述的容纳盒内壁并可与所述的夹具支板外侧壁相顶持的顶杆以及设置在顶杆与容纳盒间可促使所述的顶杆向内伸出的弹簧。

在所述夹具支板上一侧还设置有防呆块，所述的防呆块内侧设置有与电池芯夹具的推杆相对应的防呆缺口。

所述的水平支撑板通孔与夹具支板对应侧向外凸出地形成有凸齿，所述的凸齿与裁切定刀上下对应以提供支撑。

还包括短路检测装置，所述的短路检测装置包括电源和与定裁切刀对应的多个报警装置，所述的定裁切刀的其中一个金属垫块连接至电源一端，所述的报警装置与电源的另一端连通，所述的报警装置的另一端对应地与定裁切刀的另一个金属垫块连通。

所述的裁刀安装板内侧形成有多个容纳槽，所述的容纳槽中心处竖直地设置有分割凸起，所述的裁切刀片分别固定设置在分割凸起两侧的容纳槽内。

所述的裁刀安装板为L形，其包括设置有动裁切刀的竖板和与竖板垂直的且承载预压紧机构的横板，所述的预压紧机构包括可上下滑动地穿插于横板通孔的导杆，固定连接在导杆下端的且与定裁切刀上下对应的压块，套设在导杆之上且位于压块与横板间的弹簧，其中，所述的压块与定裁切刀的绝缘块对应处对应地形成有凹槽。

所述的分割凸起中间设置有导向槽，所述的压块与分割凸起对应侧相应地形成有引导凸棱。

在所述的底板与水平支撑板间可分离地设置有废料收集盒，所述的废料收集盒可自竖直后面板或者侧板通孔进出底板与水平支撑板间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的高效极耳裁切机，集电、气、控制于一体地自动化装备，属于锂离子聚合物制造新型装备，本装备操作简便安全，只要对操作人员简单培训即可进行操作，操作员劳动强度大大降低。本装备一次可以对多块电池芯进行极耳裁切，产品制造效率相比传统装备提高5—8倍，裁切后电池芯极耳质量好、一致性好、毛刺得到很好控制。

作为优选方案，本发明还具备短路显示功能，解决了传统装备电池芯短路问题，使短路问题得到可视化控制，减少了电池芯短路不良的发生，进一步产品制造良品率。

附图说明

图1所示为本发明的高效极耳裁切机结构示意图；

图2所示为本发明的高效极耳裁切机的内部结构侧视示意图

图3所示为本发明动裁切刀结构示意图；

图4所示为本发明的预压紧机构结构示意图；

图5所示为图4所示A部局部放大结构示意图；

图6所示为本发明的水平支撑板结构示意图；

图7为图6所示B部局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-7所示，本发明的高效极耳裁切机为由底板40、左侧板42、右侧板、竖直后面板43、顶面板41构成的前部开放的箱式结构，其还包括与所述的底板平行间隔设置并被稳固支撑的水平支撑板1和与所述的竖直后面板平行间隔设置的滑轨安装板44，在所述的滑轨安装板内侧面上设置有可受驱上下移动的裁刀驱动板45，其中，所述的裁刀驱动板与滑轨安装板间设置有导轨滑块结构，同时所述的裁刀驱动板由固定设置在顶面板41上的气缸46驱动，即，所述的气缸可控制裁刀驱动板上下竖直运动。在所述的裁刀驱动板内侧固定设置有裁刀安装板，在所述的裁刀安装板内侧固定设置有多个动裁切刀，同时在所述的裁刀安装板上还设置有位于动裁切刀内侧的预压紧机构；在所述的水平支撑板1形成有通孔10，在所述的通孔的内侧边上固定设置有与动裁切刀对应的多个定裁切刀，在所述的水平支撑板上设置有电池芯夹具定位机构。

需要指出的是，本发明的优选实施例中采用裁刀驱动板与滑轨安装板安装并且将动裁切刀安装在裁刀安装板上，其中裁刀驱动板材料为金属，优选为不锈钢，裁刀安装板材料选用的是优质电木，裁刀驱动板选用金属主要是满足强度要求，裁刀安装板选用优质电木主要是满足绝缘要求，动裁刀上下运动的冲击由裁刀驱动板承受。

当然可以将裁刀安装板直接可相对竖直后面板上下滑动地设置，并将动裁切刀安装在裁刀安装板内侧。

所述的裁刀安装板2与裁刀驱动板固定连接，其中，裁刀安装板2为L形，其包括下端部设置有裁切刀的竖板和与竖板垂直的且承载预压紧机构的横板，具体地说，在所述的裁刀安装板的竖板内侧形成有8个容纳槽21，所述的容纳槽中心处竖直地设置有分割凸起23，两个裁切刀片22分别固定设置在分割凸起两侧。所述的裁刀刀片选用刀具钢，其刀刃部位结构设计有斜角，主要是为了保证刀片的刀刃锋利，使电池芯极耳裁切后极耳质量及毛刺控制满足工艺要求。

所述的预压紧机构包括可上下滑动地穿插于横板通孔的导杆24，固定连接在导杆下端的压块25，套设在导杆之上位于压块与横板间的弹簧26，所述的压块与定裁切刀的绝缘块对应处对应地形成有凹槽。优选地，压块材料选用白POM，其结构设计成台阶式以避免与电池芯夹具等发生干涉。

电池芯极耳裁切机动作时首先预压紧块先压紧极耳，然后再利用气缸的余量行程对电池芯极耳进行裁切，保证了电池芯极耳裁切后的质量、尺寸要求，从而可以实现聚合物锂离子电池生产制造过程的整个质量控制要求。

需要指出的是，所述的容纳槽的数目与电池芯夹具所能夹持的电池芯数目相同，可以视情况改变数目，在此仅以8个为例进行示范性说明。所述的裁刀安装板也不局限为L形，其上空间只要能够布局裁切刀片和预压紧机构即可。

所述的水平支撑板1上与所述的裁刀安装板对应处形成有通孔10，以利于裁刀安装板的行程设置同时也便于裁掉的极耳废料进入下方，而所述的定裁切刀设置在水平支撑板的通孔内侧边处，其中，所述的定裁切刀包括两块间隔设置的金属垫块11和对应地设置在两金属垫块间的绝缘块12，所述的绝缘块高于所述的金属垫块。金属垫块材料与裁刀刀片组材料同样选用刀具钢，其与裁刀刀片相对运动构成对电池芯极耳的裁切底座，绝缘块镶嵌在两金属垫块之间，使金属垫块对称两块彼此分开绝缘且高度比金属垫块略高，避免裁切下来的废极耳短路搭接在金属垫块上，给本次裁切或下一次裁切电池芯造成短路，严重影响到制成品电池芯的性能。

进一步地，为加强对所述的裁刀安装板的引导并尽量避免两极耳发生短路，所述的分割凸起23中间设置有导向槽，对应地在所述的定裁切刀的绝缘块向裁刀安装板凸出的形成有与所述的导向槽对应的引导凸棱。在引导凸棱和导向槽的配合下即可实现对裁刀安装板的引导作用，同时槽棱配合也切断了电池芯两极耳的连接通路，避免发生短路现象。在裁刀安装板下降过程中，动裁刀与定裁刀没有接触之前，导向槽先与定裁刀绝缘块的后伸出部分接触，定裁刀绝缘块在导向槽中滑动，导向槽与定裁刀绝缘块完全隔离两侧裁刀组，避免短路的同时导向槽沿着绝缘块后伸出部分滑动，起到导向作用。

需要说明的是，本发明的裁切机需要将电池芯夹具固定后方可使用，电池芯夹具主要由电池芯衬板和盖板两大部分构成，电池芯衬板上设置有多个电池容纳槽，所述的电池容纳槽侧部和底部分别形成有弹性定位装置，底部弹性定位装置将电池芯向上推，侧边弹性定位装置将电池芯上左推，因此电池芯牢牢定位在容纳槽中。盖板上对应电池芯衬板容纳槽设置有喷涂孔，用于喷涂产品相关信息，比如喷码信息。盖板与电池芯衬通过设置于盖板上的定位销孔与设置于电池芯衬板上的定位销子配合实现联接定位，同时通过设置在盖板和电池芯衬板上的磁铁吸合实现固定联接，通过电池芯衬板和盖板的装配组合，构成本装备的电池芯夹具。将电池芯放入容纳槽中并盖上盖板，直接将电池芯夹具放入高效极耳裁切机上进行电池芯极耳裁切，一次可以对多块电池芯进行裁切。

其中，所述的底部弹性定位装置包括设置在电池芯衬板底部侧边处板体上的腔体，所述的腔体与电池容纳槽相对侧形成有通孔；设置在腔体内并其端部可自通孔延伸至通孔内部的定位块，设置在腔体内部并迫使所述的定位块端部向电池容纳槽内部伸出的弹簧，以及可与所述的定位块发生干涉并带动所述的定位块前后移动的推杆和将所述的腔体封闭的盖板。

具体地说，所述的腔体形成在每个电池容纳槽底部中心处，所述的定位块包括基部和相对于所述的基部底部向前延伸形成的块状顶舌，形成在基部与电池容纳槽相同侧的山峰状凸起，以及形成在基部与顶舌相背侧的弹簧容纳腔。所述的推杆的截面为方形结构，其两端分别延伸出电池芯衬板两侧之外并在两端部形成定位帽，所述的推杆与所述的定位块对应处形成有与凸起对应的山谷状凹穴，所述的凸起匹配地嵌入凹穴中或两者相错开，即拉动推杆左右移动可使得凸起嵌入凹穴中或者两者相错开，通过两种状态的切换以及弹簧的顶持作用，可以使得所述的顶舌可自开口处伸出或者缩回，在凸起嵌入凹穴中时，当顶舌将电池定位后两者之间仍有余量，即电池的定位操作依靠弹簧完成，推杆的作用是对弹簧的一个锁定操作以便于弹簧安装和取下的便利性。

本设备中使用的电池芯夹具，电池芯必须在夹具中固定好后方可将夹具放入本设备中，因为电池芯没有固定好的情况下，进行裁切时达不到工艺要求的。底部弹性定位装置的推杆只有向右推入才能够实现固定，否则不满足电池定位。因此本发明的水平支撑板或夹具支板上还设置有防呆块31，只有将底部弹性定位装置的推杆向右推入使电池定位后才能够将装满电池的夹具匹配地与电池芯夹具定位机构配合。否则电池芯夹具不能放入，提醒操作人员电池在夹具中没有定位好，需要向右推入推杆，避免疏忽造成不良产品产生。

所述的电池芯夹具定位机构设置在水平支撑板上以将电池芯夹具相对所述的水平支撑板定位并保证极耳与裁切机构对应。所述的电池芯夹具定位机构包括与定裁切刀相近端两侧的L形限位角，对应地形成在水平支撑板与电池芯夹具间的销孔结构，其中，因为电池芯夹具与水平支撑板通过与销钉配合连接，在电池芯夹具加工过程中肯定会存在公差，每一个电池芯夹具与销钉的配合连接都存在差异，因此电池芯夹具在水平支撑板上的位置就会存在差异，进而电池芯夹具中电池相对裁刀的相对位置也会存在差异，最终导致裁切电池芯极耳的长短存在差异，所以本发明的销钉为在一定位置范围内可以浮动结构，也就是位置可调以达到使电池芯极耳裁切满足公差要求的作用。即将销钉固定块固定在水平支撑板上的键槽形螺钉孔中，即可实现在一定范围内可调整。

作为优选方案，本发明在所述的水平支撑板上还固定设置有夹具支板30，所述的水平支撑板内侧边设置有可将所述的夹具支板顶向动裁切刀的弹性顶紧机构；所述的电池芯夹具定位机构设置在夹具支板上，所述的裁切定刀固定设置在所述的夹具支板与水平支撑板通孔对应的外侧边处，电池芯夹具定位机构裁切定刀固定方式与上述类似，在此不再赘述。

所述的弹性顶紧机构包括固定设置在水平支撑板内侧上的容纳盒，穿过所述的容纳盒内壁并可与所述的夹具支板外侧壁相顶持的顶杆以及设置在顶杆与容纳盒间可促使所述的顶杆向内伸出的弹簧。弹性顶紧机构主要是通过向前顶着夹具支板以保证裁刀与裁刀金属垫块之间密切配合，实现电池芯无缝裁切，保证电池芯极耳的裁切质量满足工艺要求。

对应地，为提高对裁切定刀的支撑效果，所述的水平支撑板通孔与夹具支板对应侧向外凸出地形成有凸齿，所述的凸齿与裁切定刀上下对应以提供支撑。即金属垫块通过螺钉固定在夹具支板与通孔相对应处缺口部位，同时金属垫块底部支撑在水平支撑板上。水平支撑板为金属材质，可以承受剪切电池芯极耳时裁刀上下运动的冲击力。夹具支板优选选用电木，其成本低但加工机械性能与金属相近，而且采用分体式结构设计，夹具支板可以在水平支撑板上方便位置调节，同时可以保证极耳正好与定裁刀上表面持平。

进一步地，在所述的底板与水平支撑板间可分离地设置有废料收集盒，所述的废料收集盒可自后支撑板或者侧板通孔进出底板与水平支撑板间。

优选地，本发明的裁切机还包括短路检测装置，所述的短路检测装置包括电源和与定裁切刀对应的多个报警装置，优选为发光二极管、LED灯或蜂鸣器，所述的电源一端连接至每个定裁切刀的其中一个金属垫块，电源的另一端连接至每个报警装置，所述的报警装置的另一端对应地与定裁切刀的另一个金属垫块连通。当报警装置动作，如发光二极管被点亮时，这就提醒操作人员必须清理装备，清楚短路搭接极耳废料，保证裁刀刀片、电池芯极耳金属垫块彼此间没有短路。如果短路搭接部位不被清除，电池芯相应会发生短路，短路时间短则直接影响电池芯性能，长时间电池芯短路会发热最终爆喷起火，引起安全事故。所以本短路显示装置既起到短路的防灾作用，且可根据点亮二极管位置取出对应位置的短路电池芯，经过复测检验后电池芯方可流入下一道工序，这对聚合物锂离子电池的生产制造非常实用。

进一步地，本发明还包括与内部控制系统连通的计数显示屏，计数显示屏安装在裁切机中部，裁切机每裁切一次，计数器计数一次，通过计数可以统计产品产量，裁切机寿命。

上述主要描述了裁切机的核心部分，为提高操作安全形，本发明的高效极耳裁切机对部分核心部分器件采用箱式结构进行封闭并加置了防护玻璃，避免裁切时废料迸出，如图1所示，其设置方式易于实现，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效极耳裁切机，其特征在于，包括水平支撑板和可受驱上下移动的裁刀安装板，在所述的裁刀安装板内侧固定设置有多个动裁切刀，同时在所述的裁刀安装板上还设置有预压紧机构；在所述的水平支撑板形成有通孔，在所述的通孔内侧固定设置有与动裁切刀对应的多个定裁切刀，在所述的水平支撑板上设置有电池芯夹具定位机构，其中，所述的动裁切刀由两个间隔设置的裁切刀片构成，所述的定裁切刀包括两块间隔设置的金属垫块和对应地设置在两金属垫块间的绝缘块，所述的绝缘块高于所述的金属垫块。

2.如权利要求1所述的高效极耳裁切机，其特征在于，在所述的水平支撑板上还固定设置有夹具支板，所述的水平支撑板内侧边设置有可将所述的夹具支板顶向动裁切刀的弹性顶紧机构；所述的电池芯夹具定位机构设置在夹具支板上，所述的定裁切刀固定设置在所述的夹具支板与水平支撑板通孔对应的外侧边处。

3.如权利要求2所述的高效极耳裁切机，其特征在于，所述的弹性顶紧机构包括固定设置在水平支撑板内侧上的容纳盒，穿过所述的容纳盒内壁并可与所述的夹具支板外侧壁相顶持的顶杆以及设置在顶杆与容纳盒间可促使所述的顶杆向内伸出的弹簧。

4.如权利要求2或3所述的高效极耳裁切机，其特征在于，在所述夹具支板上一侧还设置有防呆块，所述的防呆块内侧设置有与电池芯夹具的推杆相对应的防呆缺口。

5.如权利要求2或3所述的高效极耳裁切机，其特征在于，所述的水平支撑板通孔与夹具支板对应侧向外凸出地形成有凸齿，所述的凸齿与裁切定刀上下对应以提供支撑。

6.如权利要求1-3任一项所述的高效极耳裁切机，其特征在于，还包括短路检测装置，所述的短路检测装置包括电源和与定裁切刀对应的多个报警装置，所述的定裁切刀的其中一个金属垫块连接至电源一端，所述的报警装置与电源的另一端连通，所述的报警装置的另一端对应地与定裁切刀的另一个金属垫块连通。

7.如权利要求1-3任一项所述的高效极耳裁切机，其特征在于，所述的裁刀安装板内侧形成有多个容纳槽，所述的容纳槽中心处竖直地设置有分割凸起，所述的裁切刀片分别固定设置在分割凸起两侧的容纳槽内。

8.如权利要求7所述的高效极耳裁切机，其特征在于，所述的裁刀安装板为L形，其包括设置有动裁切刀的竖板和与竖板垂直的且承载预压紧机构的横板，所述的预压紧机构包括可上下滑动地穿插于横板通孔的导杆，固定连接在导杆下端的且与定裁切刀上下对应的压块，套设在导杆之上且位于压块与横板间的弹簧，其中，所述的压块与定裁切刀的绝缘块对应处对应地形成有凹槽。

9.如权利要求7所述的高效极耳裁切机，其特征在于，所述的分割凸起中间设置有导向槽，所述的压块与分割凸起对应侧相应地形成有引导凸棱。

10.如权利要求6所述的高效极耳裁切机，其特征在于，在所述的底板与水平支撑板间可分离地设置有废料收集盒，所述的废料收集盒可自竖直后面板或者侧板通孔进出底板与水平支撑板间。

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