CN104810531A - 电芯加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电芯加工装置，用于对电池的电芯进行后段加工，该电芯包括卷绕在一起的正极片、负极片，以及隔绝正、负极片的隔膜，电芯两端露出具有分别与正、负极片电连接的正、负极耳，电芯轴向上留有因卷绕而形成的轴孔，轴孔内置有径向延伸的隔膜，隔膜经扩孔后贴近轴孔壁，该电芯加工装置包括穿管机构，所述穿管机构包括基座、滑动设置在基座上的顶针，以及与基座连接设置的芯管供应器，所述芯管供应器上设置推顶位，所述推顶位可容置一芯管，所述顶针穿过该推顶位并将该芯管顶出。上述电芯加工装置通过顶针与芯管供应器的配合，可实现自动化穿管，能大幅提升电芯加工效率。

Description

电芯加工装置

技术领域

本发明涉及电池电芯领域，特别涉及一种对卷绕初步成型的电芯进行后段加工的加工装置。

背景技术

现有的一种电芯制作方法是，利用卷绕机的卷轴将正负极片、隔膜、正负极耳卷绕成具有如图1中所示结构的电芯90。卷绕机的卷轴分为两片，并置于隔膜91的正反两面，通过卷动卷轴将隔膜91、正、负极片92、93卷绕在一起。其中隔膜91将成卷后的正、负极片92、93电性隔绝，正、负极耳94、95分别与正、负极片92、93形成电连接，并分别露出在电芯90的两端。电芯90从卷轴上取出后，电芯90上留置一轴孔96。由于上述卷绕方式，该轴孔96被隔膜91横贯其中分成两半。接下来，需要进行穿管的工序，将芯管手工插入轴孔96内。芯管在后续的电池注液等步骤中可加强电芯的结构强度，防止正负极片短路。

为便于后续的穿管，卷轴的一片先行退出，另一片在轴孔96中转动，使轴孔96中的隔膜91被搅动到轴孔96的一侧。具体如图2中的电芯90的端面视图所示，其中轴孔96内的虚线表示未被搅动之前隔膜91在轴孔96内的分布示意，轴孔96内的实线表示被搅动之后该处的隔膜91在轴孔96内的分布示意。

然而手工穿管效率低下，利用合适的设备进行自动化生产具有较大的需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述缺陷提供一种能够对已经卷绕成型的电池电芯进行自动穿管的电芯加工装置。

一种电芯加工装置，用于对电池的电芯进行后段加工，该电芯包括卷绕在一起的正极片、负极片，以及隔绝正、负极片的隔膜，电芯两端露出具有分别与正、负极片电连接的正、负极耳，电芯轴向上留有因卷绕而形成的轴孔，轴孔内置有径向延伸的隔膜，隔膜经扩孔后贴近轴孔壁，该电芯加工装置包括穿管机构，所述穿管机构包括基座、滑动设置在基座上的顶针，以及与基座连接设置的芯管供应器，所述芯管供应器上设置推顶位，所述推顶位可容置一芯管，所述顶针穿过该推顶位并将该芯管顶出。

上述电芯加工装置通过顶针与芯管供应器的配合，可实现自动化穿管，能大幅提升电芯加工效率。

附图说明

图1为一种电芯的结构示意图；图2为图1所示电芯的端面结构示意图；

图3和图4是一实施例提供的电芯加工装置的立体结构示意图；

图5和图6为一实施例提供的电芯加工装置中的传送机构的立体结构示意图；图7为电芯放置在传送机构上的状态示意图；

图8为一实施例提供的电芯加工装置中的筛分机构的立体结构示意图；

图9为图8所示筛分机构的侧视示意图；

图10为一实施例提供的电芯加工装置中的烫孔机构的立体结构示意图；

图11为图10中所示的烫孔机构的侧视示意图；

图12和图13为一实施例提供的电芯加工装置中的穿管机构的立体结构示意图；图14为图12、图13中所示穿管机构的侧视示意图；

图15为一实施例提供的电芯加工装置中的压电芯机构的立体结构示意图；

图16为图15的主视结构示意图；

图17和图18为一实施例提供的电芯加工装置中的烫孔机构、穿管机构、压电芯机构及传送机构的配合结构示意图；

图19为一实施例提供的电芯加工装置中的烫孔机构、穿管机构、筛分机构及传送机构的配合结构示意图；

图20为一实施例提供的电芯加工装置中的除尘机构与电芯配合的立体结构示意图；图21为图20的后视结构示意图；图22为图21的剖视结构示意图；

图23为一实施例提供的电芯加工装置中的短路测试机构的立体结构示意图；

图24和图25为一实施例提供的电芯加工装置中的次品剔除机构的立体结构示意图；

图26为一实施例提供的电芯加工装置中的传送机构与除尘机构的配合结构示意图；

图27为一实施例提供的电芯加工装置中的传送机构、除尘机构与短路测试机构的配合结构示意图；

图28为一实施例提供的电芯加工装置中的传送机构、除尘机构、短路测试与次品剔除机构的配合结构示意图；

图29为一实施例提供的电芯加工方法的流程图。

具体实施方式

如图3和图4所示，一实施例提供的电芯加工装置包括筛分机构10、传送机构20、扩孔机构30、穿管机构40、除尘机构50、短路测试机构60和次品剔除机构70。筛分机构10设置在传送机构20的上游端，将待加工的电芯90进行初步筛分，筛分后的电芯90被放置在传送机构20上，由传送机构20往下游传送。扩孔机构30、穿管机构40、除尘机构50、短路测试机构60和次品剔除机构70按从上游到下游的顺序依次设置在传送机构20的传送路径上，其中扩孔机构30用于对传送机构20上的电芯90的轴孔96进行扩孔，使轴孔96内的隔膜91贴近轴孔壁以利于穿管机构40的运作，穿管机构40提供芯管400(图13)并将芯管400插设在位于传送机构20上的电芯90的经扩孔后的轴孔96内，除尘机构50对位于传送机构20上的插设芯管400后的电芯90进行除尘，短路测试机构60对位于传送机构20上的除尘后的电芯90进行短路测试，次品剔除机构70将在扩孔机构30处产生的不合格的电芯90和短路测试机构60处检测的不合格的电芯90从传送机构20上剔除。

一实施例提供的传送机构20用于传送电池的电芯90以在流水线上进行后段加工。

如图5、图6和图7所示，该传送机构20包括第一传送架21、第二传送架22、第一动力源23、第二动力源24，所述第一、第二传送架21、22上设置用于放置电芯90的加工位210，第一动力源23与第二传送架22连接并用于在平行于该电芯90的传送平面的方向上相对第一传送架21传动第二传送架22，第二动力源24与第二传送架22连接并用于在垂直于该电芯90的传送平面的方向上相对第一传送架21传动第二传送架22。

传送平面是指第一、第二传送架21、22的加工位210所在的点构成的一个狭长平面，传送平面的延长方向也即传送机构20的传送方向。在图5-8所示的实施例中，传送机构20(或者电芯90)的传送平面可以大致看成是电芯90在传送机构20上的传送轨迹的水平方向部分构成的平面。因第二传送架22在垂直方向上相对第一传送架21运动，电芯90在传送机构20上的运动轨迹还包括垂直方向部分的运动轨迹。

第一、第二传送架21、22上的加工位210一一对应。在一实施例中，所述加工位210为V型槽。V型槽更适合用于放置圆柱型电芯90，但也适用于放置方型电芯90。因此本发明提供的电芯加工装置可对不同形状的电芯90进行加工。

一实施例中，在传送机构20工作时，第一传送架21不动，通过第二动力源24带动第二传送架22在垂直于该电芯90的传送平面的方向上运动，在图5-图7所示的实施例中，带动第二传送架22向上运动，以托起位于第一传送架21的一加工位210上的电芯90，使该电芯90被第二传送架22上的相应一加工位210承载，接着第一动力源23带动第二传送架22在平行于电芯90的传送平面的方向上相对第一传送架21向下游运动，在图5-图7所示的实施例中，带动第二传送架22向左运动，以将第二传送架22上的电芯90向下游移动一个加工位210的距离，然后再由第二动力源24带动第二传送架22向下运动，使第二传送架22上的电芯90落下并位于下游方向上的一个加工位210上，最后第一动力源23带动第二传送架22向上游运动，返回到上游的一个加工位210的位置，以待下一次的托起动作。如此往复运动，则可实现第一传送架21上的电芯90从上游的加工位210依次向下游的邻近一个加工位210传送。

通过均匀间隔设置第一、第二传送架21、22上的加工位210，同时控制第一、第二动力源23、24带动第二传送架22每次作动的距离，即可精确地控制电芯90在传送机构20上的位置，以方便在该传送机构20上对电芯90进行扩孔、穿管、除尘、短路测试等加工。

与传统的皮带或滚轮传递相比，本发明提供的传送机构20结构简单，且传送定位精确，更利于流水线上的机械化生产作业。

上述传送机构20的作业流程以第二传送架22相对第一传送架21运动为例进行说明，可以理解在其他实施例中，可以控制第二传送架22不动，而第一传送架21相对第二传送架22运动。

进一步地，所述第一传送架21包括两个平行间隔排布的第一传送支架211、212，所述第二传送架22设置在两个第一传送支架211、212之间。

在一实施例中，该传送机构20还包括安装板25，所述第一传送架21与第一动力源23均设置在安装板25上。安装板25为一平行于传送平面的板状物，第一传送架21竖直设置在该安装板25上。所述安装板25上还设置安装槽251，所述安装槽251为第二传送架22与第二动力源24的连接提供通道。具体地，该安装槽251可设置在安装板25的中央部位。可以理解，在另外一些实施例中，安装板25可以是分体设计，以提供间距为第二传送架22与第二动力源24的连接提供相应的空间。安装板25作为第一传送架21等元件的载体，可用于固定在机架或者其他类似固定基体上，使整个电芯加工装置作为一个整体。

在图5-7所示的实施例中，安装板25还包括一辅助安装板252，该辅助安装板252与安装板25固定连接并位于第一传送架21的靠近上游端处。该辅助安装板252为第一动力源23、扩孔机构30、穿管机构40提供安装的载体，可以理解在其他实施例中，该辅助安装板252可与安装板25一体设计，按照实际需要将安装板25延伸出不同的部位以供其他元件的安装与固定。

进一步地，该传送机构20还包括固定板26、滑轨27和滑块28，所述滑轨27通过固定板26固定在安装板25上，所述滑块28滑动设置在滑轨27上，所述第二传送架22通过第二动力源24与滑块28传动连接，所述第一动力源23与所述滑块28传动连接。

具体地，固定板26、滑轨27和滑块28设置在安装板25的下表面，第一传送架21和第二传送架22设置在安装板25的上表面。通过第一动力源23与滑块28传动连接，可使与滑块28连接的第二传送架22沿着滑轨27滑动。本实施例中滑块28套设在滑轨27上，可以理解滑块28与滑轨27之间也可以达成其他配合形式，例如滑块28上开设槽道，滑轨27嵌设在槽道内，还可以将滑块28与滑轨27设置成啮合传动，实现滑块28与滑轨27的相对运动，因此本发明所称“滑动设置”应理解为包括这些变更方式在内的设置。

进一步地，所述滑块28包括滑动件281及与滑动件281固定连接的连接件282，所述滑动件281滑动设置在滑轨27上，所述第二传送架22通过第二动力源24传动设置在所述连接件282上。

第二动力源24与第二传送架22之间的连接通道由安装槽251提供，在一实施例中，第二动力源24为固定在连接件282上的气缸，第二动力源24的输出轴穿过安装槽251与第二传送架22固定连接。第二动力源24的作动可带动第二传送架22相对第一传送架21移动，在图5、图7-8所示的实施例中，即为相对第一传送架21垂直升降运动，也即垂直于传送机构20的传送平面运动。

在一些实施例中，所述滑动件281上和所述第二传送架22上设置相互配合的导孔283与导杆223，使得第二传送架22的相对运动精度更高。具体地，如图6中所示，导孔283设置在滑动件281上，导杆223设置在第二传送架22上，可以理解导孔设置在第二传送架22上、导杆设置在滑动件281上亦可行。在一具体的实施例中，滑轨27为平行设置的两个，两个滑轨27所在的平面平行于传送机构20的传送平面。滑动件281为两个，设置在连接件282的两端，导杆223也为平行设置的两个，每一导杆223分别穿设一个滑动件281。两个导杆223所在的平面垂直于传送机构20的传送平面，而平行于传送机构20的传送方向。

在一些实施例中，第一动力源23也为气缸，固定设置在安装板25的下表面，第一动力源23的输出轴与其中一个滑动件281传动连接，从而带动滑动件281、进而带动第二传动架22相对第一传送架21在传送机构20的传送方向上往返移动。

优选地，所述两个第一传送支架211、212的外侧面之间的距离小于电芯90的两个端面之间的距离。如图7中所示，电芯90位于一加工位210上时，电芯90的端面露出在第一传送支架211、212的外侧面之外，该种设置有利于后续除尘机构50对电芯90进行除尘。

优选地，所述第一传送架21的下游末端设置位置感应器29。位置感应器29可用于感应第一或第二传送架21、22上的电芯90。当加工完后的电芯90传递至传送机构20的下游末端时还未被移出传送机构20上，而被位置感应器29感应到时，则可通过相应的控制器停止整个电芯加工装置的运作，例如传送机构20停止运转、筛分机构10停止筛选等。如此可防止电芯90从传送机构20摔落造成损失。

参考图8和图9，一实施例提供的筛分机构10用于对上游提供的卷绕好的电芯90进行筛分。此处所说的上游提供的卷绕好的电芯90是指利用卷绕机卷绕成型的电芯90，电芯90结构如图1和图2中所示。卷绕机同时具备良品检测机构，可对电芯90是否是单卷极片、空卷隔膜或者缺极耳等缺陷作出检测。利用卷绕机与本发明提供的电芯加工装置的记忆功能设置，例如流水线上的记数功能等等，并对筛分机构10作出设置，可将良品传递至传送机构20上进行后续加工，而不良品则不进入传送机构20。

筛分机构10包括旋转的接收臂11，以及收纳盒12。同时参考图3、图4和图19，所述传送机构20与收纳盒12分别置于接收臂11的两侧。所述接收臂11的旋转平面与传送机构20的传送平面垂直。如图9中所示，接收臂11的旋转平面即纸面所在平面，所述接收臂11可向第一方向转动，例如逆时针方向转动，以将电芯90放置在传送机构20上，所述接收臂11可向相反的第二方向转动，例如顺时针方向转动，以将电芯90放置在收纳盒22中。

进一步地，筛分机构10还包括支架13、转动设置在支架13上的旋转轴14，以及动力源15，所述接收臂11与旋转轴14连接，所述动力源15用于驱动旋转轴14旋转，从而带动接收臂11旋转。

在一实施例中，动力源15为气缸，气缸的输出轴与旋转轴14传动连接，通过输出轴的伸缩运动，带动旋转轴14于两个相反的方向上旋转。进一步地，所述旋转轴14为一曲柄机构，所述动力源15与所述曲柄机构连接。可以理解，在其他实施例中，动力源15可以为与旋转轴14直接连接的电机等其他构件形式，以带动旋转轴14的旋转。

另外在一些实施例中，支架13也可以与传送机构20的相关构件一体设置，例如将支架13作为安装板25的一部分，从而可将旋转轴14转动设置在安装板25上。图8和图9所示的实施例中，支架13与传送机构20独立设置，或者说可相对移动设置，使支架13与传送机构20之间的距离可调。支架13与传送机构20之间的距离可调，从而可使接收臂11朝向传送机构20旋转时，电芯90传送至传送机构20上的距离可调，以便适应不同尺寸的电芯90，使不同尺寸的电芯90均能从接收臂11精准地投放至传送机构20的相应一加工位210上。

对应地，所述接收臂11上设置接收位110，所述接收位110可与传送机构20上的加工位210的形状相同，例如均为V型槽。在一些实施例中，接收臂11可设置为多于一个，例如相隔设置的两个。

参考图10和图11，一实施例提供的扩孔机构30用于对位于传送机构20的加工位210上的电芯90进行扩孔。通过扩孔机构30的扩孔，原来位于电芯90的轴孔96内的隔膜91可以贴近轴孔壁，因而可方便后续穿管机构40对电芯90进行插设芯管400的工序。

本发明所称扩孔，是指将电芯90因卷绕方式留存在轴孔96内的隔膜91贴近轴孔壁，使轴孔96的实际尺寸尽量接近原始尺寸，而非对轴孔96的原始尺寸进行增大。在一实施例中，轴孔96的原始直径是4mm，芯管400的直径是3.5mm，因此理论上扩孔机构30只要将轴孔96内的隔膜91偏摆尽量靠近轴孔壁，使轴孔96的有效通过孔径大于芯管400的直径，即可避免隔膜91对于芯管400的有效阻碍，便利芯管400的穿设。

该扩孔机构30包括基座31、滑动设置在基座31上的扩孔轴32、设置在基座31上并用于带动扩孔轴32沿电芯90的轴向移动的平移动力源33，以及设置在基座31上用于对扩孔轴32进行加热的加热器34，所述扩孔轴32被加热后穿设在电芯90的轴孔96内使轴孔96内的隔膜91贴近轴孔壁。

在具体操作时，电芯90位于传送机构20的一加工位210上，所述平移动力源33带动加热后的扩孔轴32穿进轴孔96内，由于扩孔轴32具有一定温度，可使轴孔96内的隔膜91发生热塑变形，理想状态是使隔膜91粘贴在电芯90的轴孔壁上，但是如上文所述，只要使隔膜91靠近轴孔壁变形并保持使得后续芯管400能穿进该轴孔96即可。在一实施例中，隔膜91是由PE材料制成，对扩孔轴32的加热温度可在120-170度不等，可视隔膜91的厚度以及具体材质的不同而定。

该基座31可固定设置在传送机构20的安装板25上，具体地，可固定连接在辅助安装板252上。

平移动力源33可以是气缸，气缸的伸缩可带动扩孔轴32沿电芯90的轴向移动。扩孔轴32与基座31的滑动设置可以通过相互配合的滑槽与滑轨来达成，类似的，滑动设置还可通过滑杆与套设在滑杆上的滑动件来达成，亦可通过啮合传动等其他方式达成，因此“滑动设置”应理解包括上述多种设置方式在内。

进一步地，所述扩孔机构30还包括与扩孔轴32连接的转动动力源35，所述转动动力源35设置在基座31上用于带动扩孔轴32旋转。在一实施例中，转动动力源35可以是电机。具体操作时，平移动力源33带动扩孔轴32向电芯90的轴孔96内运动时，转动动力源35同时带动扩孔轴32转动，如此螺旋进入电芯90的轴孔96，可以更顺利地插进电芯90的轴孔96，对轴孔96内的隔膜91的加热形变效果也会更好，使扩孔工序的良率更高。

在一些实施例中，所述扩孔轴32上设置压力感应器(图未示)，所述压力感应器用于感应扩孔轴32穿设于电芯90的轴孔96内时受到的阻力。在一些情况下，例如隔膜91在轴孔96内的位置，或者电芯90在加工位210上的位置等等情况，使得扩孔轴32不能顺利插进电芯90的轴孔96内。通过设置压力感应器，可借助控制器控制扩孔机构30乃至电芯加工装置的其他机构例如穿管机构40、除尘机构50、短路测试机构60停止对于该电芯90的加工。例如，控制扩孔机构30停止运作，可避免扩孔轴32因受到的阻力过大而发生损毁。而通过设置控制器，使下游的穿管机构40、除尘机构50、短路测试机构60避免再对该扩孔不良的电芯90进行加工，防止资源的浪费，而扩孔不成功产生的不良品电芯90则由次品剔除机构70剔除出传送机构20。

进一步地，所述扩孔轴32上设置弹性件321，所述压力感应器用于感应弹性件321变形产生的弹性力。弹性件321可更好地保护扩孔轴32。例如根据扩孔失败的各种情形设定一个极限值，通过设置弹性件321，如果感应到弹性件321的变形产生的弹性力大小超过该极限值，则判断扩孔失败，并控制扩孔机构30不再继续进行扩孔工序，避免扩孔轴32的损毁。

如图15、16、17、18所示，该扩孔机构30还包括设置在安装板25上的压持器39，当扩孔轴32插进电芯90的轴孔96时，该压持器39用作固定电芯90的器件，使扩孔轴32能顺利插进轴孔96。所述压持器39包括与安装板25固定连接的压持座391、设置在压持座391上的传动件392，以及与传动件392传动连接的压持块393，所述压持块393与扩孔轴32对应第一传送架21上的同一个加工位210，所述传动件392用于带动压持块393沿垂直于传送机构20的传送平面的方向作升降运动，以压持或释放位于加工位210上的电芯90。

在具体运作时，可设置压持块393压持电芯90的动作先于扩孔轴32的插进动作，以确保扩孔轴32的扩孔成功率。扩孔完成后，压持块393回位，传送机构20再对该扩孔后的电芯90向下一个加工位210传送，以待穿管机构40对该电芯90进一步加工。在一些实施例中，穿管机构40也包括一压持器39用于在穿管时对电芯90进行固定。穿管机构40的压持器39的结构可与扩孔机构30的压持器39的结构相同。在图15-18所示实施例中，扩孔机构30与穿管机构40的压持器39结合设置为一体结构，其中传动件392同时传动连接两个压持块393，两个压持块393分别与不同的加工位210相对应，以对这两个加工位210处的电芯90进行固定。

在一些实施例中，所述压持块393上设置缓冲件394，例如橡胶垫或者类似物，当压持块393压置在加工位210上的电芯90时，可确保电芯90的受力较为缓和，避免电芯90被压损变形。

回到图10和图11，在一些实施例中，所述基座31包括一活动设置的第一辅助基座311，所述扩孔轴32滑动设置在第一辅助基座311上，所述第一辅助基座311上还设置第一维度调节器312，所述第一维度调节器312用于调整扩孔轴32与加工位210在第一维度上的相对位置关系。

具体地，该第一维度调节器312可调节第一辅助基座311在传送机构20的传送方向上的位置，也即调整第一辅助基座311的上下游方向上的位置。此种设置可用于精确定位扩孔轴32与电芯90的轴孔96，以使扩孔轴32能顺利插进电芯90的轴孔96。所述第一维度调节器312包括调节螺栓313与千分尺314，所述调节螺栓313用于调节第一辅助基座311相对基座31在上下游方向上的位置，所述千分尺314则可用于标示调节的距离，以便调节时查看与记录。

在一些实施例中，所述基座31进一步包括一活动设置在第一辅助基座311上的第二辅助基座315，所述扩孔轴32滑动设置在第二辅助基座315上，所述第二辅助基座315上还设置第二维度调节器316，所述第二维度调节器316用于调整扩孔轴32与加工位210在第二维度上的相对位置关系。

具体地，该第二维度调节器316可调节第二辅助基座315在垂直于传送机构20的传送平面的方向上的位置，也即调整第二辅助基座315的上下高度位置。此种设置可用于精确定位扩孔轴32与电芯90的轴孔96，或者加工不同尺寸的电芯90时，因轴孔96的高度位置有所变化，通过调节第二辅助基座315的高度，使扩孔轴32能与不同尺寸的电芯90相匹配。所述第二维度调节器316包括调节螺栓317与千分尺318，所述调节螺栓317用于调节第二辅助基座315相对于第一辅助基座311的位置，所述千分尺318则可用于标示调节的距离，以便调节时查看与记录。

参考图12、13、图14，在一实施例中，所述穿管机构40包括基座41、滑动设置在基座41上的顶针43，以及与基座41连接设置的芯管供应器44，所述芯管供应器44上设置推顶位，推顶位与传送机构20上的一加工位210相对应。所述推顶位可容置一芯管400，所述顶针43可相对基座41滑动并沿电芯90的轴向方向运动，穿过该推顶位并将该芯管400顶出以将芯管400插进电芯90的轴孔96内。

该穿管机构40在扩孔机构30对电芯90的轴孔96进行扩孔后的基础上，利用顶针43的推送，将芯管供应器44的推顶位441处的芯管400推送至电芯90的轴孔96内，完成自动化的生产，因而可代替人工插管，大幅提高生产效率。

更具体地，所述芯管供应器44还包括与推顶位间隔设置的供应位，以及位于供应位与推顶位之间的检测位，所述芯管供应器44内转动设置一轮轴444，所述轮轴444上设置若干凹槽，所述轮轴444转动使凹槽先后经过供应位、检测位与推顶位，并使供应位处的芯管400传递至推顶位，所述检测位设置感应器446用于感应凹槽内的芯管400。

该轮轴444可由一电机447或者其他动力源带动转动。该电机447可设置在芯管供应器44上。在工作时，轮轴444连续转动，使凹槽经过芯管供应器44的供应位，供应位处提供的芯管400受重力会落至该凹槽内。当该凹槽转动至芯管供应器44的检测位时，可被感应器446检测到，并进而控制轮轴444在芯管供应器44的推顶位处停止，使凹槽与推顶位对齐，进而凹槽内的芯管400可依重力落入该推顶位内。接着，顶针43作动，穿过该推顶位，并将推顶位内的芯管400推送至电芯90的轴孔96内。感应器446可为光感应器，例如通过芯管400与凹槽的色差能够判断该凹槽内是否存在芯管400。若凹槽内没有芯管400，则该凹槽转动到与推顶位位置相应处时，轮轴444并不停止转动，直至某一凹槽内在供应位成功接收芯管400，则该一凹槽运转至检测位时被检测到芯管400，进而在推顶位处停止，使芯管400落入推顶位内。

轮轴444的转动频率应大于电芯90的扩孔工序频率或者穿管工序频率，使得穿管一次或者扩孔一次的时间内，轮轴444可转动多次，以提升该供应位成功接收到芯管400的机率，避免穿管需要等待芯管400到达该推顶位，或者避免因为推顶位没有芯管400而发生空推顶针43的情况。更进一步地，可在芯管供应器44于供应位处设置容置盒45，容置盒45内可放置多个芯管400。所述容置盒45的底部与供应位相通，所述供应位的面积大于轮轴444上的凹槽的开口面积，因而轮轴444上的凹槽在经过该供应位的整个区域范围内均能接收芯管400，避免供应位与凹槽的接应时间过短而造成接收芯管400失败。

请同时参考图17和图18，所述穿管机构40的基座41与传送机构20的安装板25固定连接，更具体地，可与传送机构20的辅助安装板252固定连接。

所述顶针43对应第一传送架21上的其中一个加工位210，当该加工位210上的电芯90到位后，该顶针43将芯管供应器44的推顶位处的芯管推顶送入电芯90的轴孔96内。与扩孔机构30类似，该穿管机构40也包括设置在安装板25上的压持器39，用于当推送芯管400至电芯90的轴孔96内时，对加工位210处的电芯90进行固定，以利芯管400的插设。该压持器39的结构可与扩孔机构30中的相同，描述已如上文，此不赘述。

回到图12-图14，进一步地，所述基座41包括一相对活动设置的第一辅助基座411和第二辅助基座412，所述芯管供应器44设置在第二辅助基座412上，所述顶针43滑动设置在第二辅助基座412上，所述第二辅助基座412可相对传送机构20沿电芯90的轴向移动。在推送顶针43之前，可通过第二辅助基座412相对传送机构20沿电芯90的轴向移动，先使芯管供应器44与电芯90之间的距离减小，再行推送顶针43，如此可保证芯管供应器44内的芯管400更顺利地被推进电芯90的轴孔96内。

第一辅助基座411和第二辅助基座412之间的相对活动设置可通过相互配合的滑轨/滑槽413/414或其他类似的机构来实现，并通过气缸415或其他类型的动力源带动第二辅助基座412相对第一辅助基座411移动。

所述第一辅助基座411上还设置第一维度调节器416，所述第一维度调节器416用于调整第一辅助基座411相对整个基座41的位置，也即调整芯管供应器44、顶针43两者与传送机构20的加工位210在第一维度上的相对位置关系。如图13中所示，第一维度调节器416可调整芯管供应器44、顶针43在传送机构20的上下游传送方向上的位置，从而可精确对位顶针43与加工位210上的电芯90。

第一维度调节器416包括调节螺栓417与千分尺418，所述调节螺栓417用于调节第一辅助基座411的相对位置，所述千分尺418用于标示调节的距离，以便观察与记录调整的幅度。

进一步地，所述基座41还包括一活动设置在第二辅助基座412上的第三辅助基座419。所述芯管供应器44设置在第三辅助基座419上。所述顶针43滑动设置在第三辅助基座419上，例如，可以通过在第三辅助基座419上设置相应的套筒，使顶针43可在该套筒内滑动，同时借助气缸420或者其他类型的动力源带动顶针43相对电芯90沿电芯90的轴向作伸缩运动，以完成芯管400的推送动作。

所述第三辅助基座419上还设置第二维度调节器421，所述第二维度调节器421用于调整芯管供应器44、顶针43两者与加工位210在第二维度上的相对位置关系，在图13所示实施例中，也即调整芯管供应器44和顶针43相对传送机构20的传送平面的高度。通过调整芯管供应器44和顶针43的相对高度，可使芯管400更精确匹配电芯90的轴孔96，或者当加工不同尺寸的电芯90时，用于调整顶针43的位置以适应不同尺寸的电芯90。

所述第二维度调节器421包括调节螺栓422与千分尺423，所述调节螺栓422用于调节第三辅助基座419相对第二辅助基座412的位置，也即调整第三辅助基座419的高度，所述千分尺423用于标示调节的距离，以便观察与记录调整的幅度。

参考图20、图21、图22和图26，在一实施例中，所述除尘机构50包括固定在传送机构20的安装板25上的支架51、设置在支架51上的滑轨52、滑动设置在滑轨52上的两个除尘风管53以及与除尘风管53连接的动力源54，所述除尘风管53对应第一传送架21上的其中一个加工位210，所述动力源54与除尘风管53连接并用于驱动除尘风管53沿电芯90的轴向方向运动以靠近或远离电芯90的端面。

在工作时，当传送机构20的相应加工位210上的电芯90到达除尘机构50处时，动力源54启动，使除尘风管53朝向电芯90的端面移动，并将电芯90的端面覆盖，如图22中所示，电芯90的端面完全容置在相应的除尘风管53内。此时启动除尘风管53进行抽气，以对电芯90上的污尘进行清理。除尘风管53的排污端可接一收纳腔，避免除去的污尘四处飞扬。除尘动作完成后，动力源54带动除尘风管53远离电芯90，电芯90由传送机构20传递至下游的下一个加工位210，并待下一步的工艺处理，例如短路测试工艺。

该除尘机构50配合相应的传送机构20，可对电芯90作自动化的除尘处理，除尘结构简单，且对位精确，除尘效果好。

在一实施例中，所述动力源54包括设置在支架51上的气缸541以及两个连杆542，两个连杆542的一端与气缸541转动连接，两个连杆542的另一端分别与两个除尘风管53转动连接。通过气缸541的伸缩运动，以及连杆542的传动，使除尘风管53在滑轨52上滑动。具体地，气缸541设置在支架51的顶部位于两个除尘风管53之上，气缸541的伸缩运动使两个连杆542的夹角变大或者变小，进而达到双向移动除尘风管53的目的。可以理解在其他实施例中，动力源54可以采用电机等直接带动除尘风管53移动。

在一实施例中，如图22中所示，所述除尘风管53朝向电芯90的端面设置为锥面531。除尘风管53的两个锥面531的大端相向设置，均朝向电芯90，锥面531的面积大于电芯90的端面的面积。由于电芯90两端设有露出的多个极耳94、95，设置此较大开口面积的锥面531，可在极耳94、95径向外扩时，用于将这些极耳94、95导入除尘风管53内，使得电芯90即便因各种原因导致的极耳94、95变形的情况下，仍然能正常收容于除尘风管53进行除尘的步骤。

进一步地，所述两个除尘风管53之间的最小距离大于等于所述两个第一传送支架21的外侧面之间的距离，防止除尘风管53在除尘时与第一传送支架21发生干涉。

参考图23和图27，在一实施例中，短路测试机构60包括架体61、设置在架体61上的导轨62、滑动设置在导轨62上的两个测试板63，以及分别与两个测试板63传动连接的动力源64，所述架体61固定在传送机构20的安装板25上，所述动力源64带动所述测试板63在导轨62上滑动进而使测试板63远离或者靠近位于加工位210上的电芯90的端面。

短路测试机构60通过测试板63靠近电芯90与极耳94、95电性连接，从而判断电芯90是否存在短路。如果检测出该电芯90短路，则传送机构20传送该电芯90至下游的次品剔除机构70时加以剔除，避免该电芯90再流入传送机构20的下游。如果检测电芯90不短路，则传送机构20继续传送，且下游的次品剔除机构70不作动，使该电芯90进入传送机构20的下游以待进一步的操作，例如可以是人工收集等等。

该短路测试机构60配合传送机构20，使短路测试可流水线作业，且电芯90传送精准，则短路测试精度也更高，防止误测事件发生。

在一实施例中，所述导轨62为平行设置的两个，导轨62所在平面垂直于电芯90的传送方向。进一步地，导轨62上设置限位块621用于限制测试板63的移动范围。限位块621可以防止测试板63移动过度将电芯90的极耳94、95压变形。在其他的实施例中，也可以通过精确控制动力源64的传动距离，来控制测试板63的移动距离。进一步地，在一实施例中，所述架体61包括第一架体611和第二架体612，所述第一架体611和第二架体612分别置于传送机构20的两侧，所述导轨52跨越所述第一、第二传送架21、22设置。两个测试板63分别位于传送机构20的两侧。动力源64为分别设置在第一架体611和第二架体612上的气缸，并分别与两个测试板63传动连接。可以理解，动力源64的设置也可采用上述除尘机构50中的设置。同样地，除尘机构50中的动力源54的设置也可采用上述短路测试机构60中的动力源64的设置。

进一步地，所述第一架体611上设置两个挡板613，所述挡板613位于其中一个测试板63的两侧。挡板613可一定程度上起到定位电芯90的作用。

进一步地，所述第二架体612上也设置两个挡板614，所述挡板614位于另一个测试板63的两侧。

进一步地，所述测试板63包括连接块631以及与连接块631连接的电位块632，所述连接块631滑动设置在导轨62上。所述电位块632用于与电芯90的极耳94(95)电接触。

参考图24、图25和图28，一实施例中的次品剔除机构70包括设置在传送机构20的安装板25上的支架71、设置在支架71上的导轨72、滑动设置在导轨72上的基座73，以及滑动设置在基座73上的夹爪74，所述基座73的滑动方向平行于电芯90的轴向，所述夹爪74的滑动方向垂直于传送机构20的传送平面，所述夹爪74用于抓取和释放电芯90。

次品剔除机构70的作动过程为，当上游工序如扩孔或者短路测试过程中的不良品电芯90通过传送机构20流入至次品剔除机构70处时，基座73沿着导轨72朝向传送机构20滑动，当夹爪74位于相应的电芯90上方时，基座73停止滑动，夹爪74相对基座73向下滑动，并且抓取电芯90之后，反向向上滑动复位，然后基座73沿着导轨72反向滑动远离传送机构20复位，最后夹爪74释放被抓取的电芯90，如此完成电芯90从传送机构20上的剔除动作。优选地，所述次品剔除机构70还包括设置在安装板25上的次品收集盒75，夹爪74释放的电芯90可置于该次品收集盒75内。

在一实施例中，所述支架71为龙门式的支架，横跨所述传送机构20。可以理解，该支架71可与短路测试机构60中的架体61结构相同，呈现为两个立柱式的支架，该支架71也可以与除尘机构50中的支架51的结构相同。进一步地，次品剔除机构70中的支架71、短路测试机构60中的架体61和除尘机构50中的支架51三者的结构可以互相替换。

基座73与导轨72的滑动驱动可借助气缸731达成，亦可利用电机的直接驱动达成。夹爪74与基座73的滑动驱动可借助气缸732达成，亦可利用电机的直接驱动达成。基座73套设在导轨72上，可以理解滑动设置还可以通过相互配合的滑槽/滑轨，或者啮合机构来达成。基座73与夹爪74的滑动设置通过互相配合的滑杆/滑槽达成，可以理解滑动设置还可以通过啮合机构或者其他类似方式达成。因此本文中的滑动设置应理解包括上述任意一种配置方式。

进一步地，所述夹爪74包括滑动设置在基座73上的夹爪座741，以及活动设置在夹爪座741上的两个夹爪臂742，夹爪臂742的开合控制电芯90的抓取和释放。夹爪臂742的开合较为合适的配置方式为利用气缸伸缩实现两个夹爪臂742之间的夹角的变换，以达到抓取和释放电芯90的功效。例如，可以采用如除尘机构50中的控制两个除尘风管53的开合类似的方式来控制两个夹爪臂742的开合。

以下再将本发明提供的利用电芯加工装置对电芯进行加工的方法进行介绍。

该方法包括如下步骤：筛分步骤，扩孔步骤，穿管步骤，除尘步骤，短路测试步骤及次品剔除步骤。

其中：筛分步骤对电芯90进行筛分。上游借助卷绕机卷绕成型的电芯，且对电芯90有一个初步的检测，可检测出单卷极片、空卷隔膜、缺极耳等缺陷。筛分步骤可将具有这些缺陷的电芯筛出不流入传送机构20，而将合格的电芯90放置在传送机构20上，由传送机构20传递至下游进行后续步骤的加工。

扩孔步骤对传送机构20传送而来的电芯90内的轴孔96进行扩孔，使轴孔96内的隔膜91贴近轴孔壁。由于上游卷绕的模式，隔膜91留置在电芯90的轴孔96内，扩孔步骤可将该隔膜91偏置，使轴孔96内的隔膜91尽量靠近轴孔壁，以利于后续的穿管步骤。

穿管步骤中，提供芯管400，并将芯管400插设在经扩孔的电芯90的轴孔96内。芯管400在后续电芯90加工过程中起到便利和保护作用。例如，焊极耳时，需要在电芯90的轴孔96内插铜针，设有芯管400的电芯90，铜针的放置更为便利。再例如，后续电芯90注液并工作时，会发生膨胀，而芯管400的设置可防止轴孔96部分的极片断裂发生短路，保障电池的安全性能。

除尘步骤中，对插设芯管400后的电芯90进行除尘。

短路测试步骤中，对除尘后的电芯90进行短路测试。如果短路测试不合格，则由后续的次品剔除步骤中进行剔除，避免继续流入传送机构20的下游。

次品剔除步骤对传送机构20上由扩孔步骤产生的不合格电芯或短路测试步骤检测出的不合格电芯剔除出传送机构20。该方法中将次品剔除步骤设置在最后，无需在多个工序间重复产生次品剔除步骤，可节省流程，简化装置的结构。

如图29中所示，在一实施例中，该方法先经过筛分步骤后，在所述扩孔步骤时，还包括一判断子步骤，判断扩孔是否成功，若成功则进行穿管步骤，若不成功则取消穿管步骤、除尘步骤、短路测试步骤，直接进行次品剔除步骤。如果在扩孔时不成功，则后续穿管工序亦难以成功，因此通过判断扩孔是否成功，决定后续的穿管步骤、除尘步骤和短路测试步骤的必要性，可节省流程、降低能耗。

所述判断子步骤是根据扩孔机构30的扩孔轴32在电芯90的轴孔96内受到的阻力大小来判断扩孔是否成功。可以根据扩孔时扩孔轴32受到的各种情形的阻力设定一预定值，若扩孔轴32受阻超过该一预定值，则判断扩孔失败，若扩孔轴32受阻小于等于该预定值，则判断扩孔成功。

扩孔成功的电芯90再进入下游进行穿管、除尘、短路测试的步骤，若短路测试没有发现短路情形，则电芯90被传送机构20继续传送至下游，进行相应的操作，例如人工拾取。若短路测试发现短路，则在下游相应位置进行次品剔除步骤，将该相应的电芯90从传送机构20上剔除，避免次品继续流入传送机构20的下游。

在一实施例中，传送机构20的下游末端可设置位置感应器29，若在下游末端仍检测到电芯90的存在，则可控制加工装置停机，防止电芯90从传送机构上跌落。

Claims (10)

1.一种电芯加工装置，用于对电池的电芯进行后段加工，该电芯包括卷绕在一起的正极片、负极片，以及隔绝正、负极片的隔膜，电芯两端露出具有分别与正、负极片电连接的正、负极耳，电芯轴向上留有因卷绕而形成的轴孔，轴孔内置有径向延伸的隔膜，隔膜经扩孔后贴近轴孔壁，其特征在于该电芯加工装置包括穿管机构，所述穿管机构包括基座、滑动设置在基座上的顶针，以及与基座连接设置的芯管供应器，所述芯管供应器上设置推顶位，所述推顶位可容置一芯管，所述顶针穿过该推顶位并将该芯管顶出。

2.根据权利要求1所述的电芯加工装置，其特征在于，所述芯管供应器还包括与推顶位间隔设置的供应位，以及位于供应位与推顶位之间的检测位，所述芯管供应器内转动设置一轮轴，所述轮轴上设置若干凹槽，所述轮轴转动使凹槽先后经过供应位、检测位与推顶位，并使供应位处的芯管传递至推顶位，所述检测位设置感应器用于感应凹槽内的芯管。

3.根据权利要求2所述的电芯加工装置，其特征在于，所述芯管供应器于供应位处设置容置盒，所述容置盒的底部与供应位相通，所述供应位的面积大于轮轴上的凹槽的开口面积。

4.根据权利要求1所述的电芯加工装置，其特征在于，还包括用于传送电芯的传送机构，所述传送机构包括安装板、第一传送架、第二传送架、第一动力源、第二动力源，所述第一传送架和第一动力源均固定在安装板上，所述第一、第二传送架上设置用于放置电芯的加工位，第一动力源与第二传送架连接并用于在平行于该电芯的传送平面的方向上相对第一传送架传动第二传送架，第二动力源与第二传送架连接并用于在垂直于该电芯的传送平面的方向上相对第一传送架传动第二传送架。

5.根据权利要求4所述的电芯加工装置，其特征在于，所述基座与安装板固定连接，所述顶针对应第一传送架上的其中一个加工位，该穿管机构还包括设置在安装板上的压持器，所述压持器包括与安装板固定连接的压持座、设置在压持座上的传动件，以及与传动件传动连接的压持块，所述压持块与顶针对应第一传送架上的同一个加工位，所述传动件用于带动压持块沿垂直于传送机构的传送平面的方向作升降运动，以压持或释放位于加工位上的电芯。

6.根据权利要求5所述的电芯加工装置，其特征在于，所述压持块上设置缓冲件。

7.根据权利要求4所述的电芯加工装置，其特征在于，所述基座包括一相对活动设置的第一辅助基座和第二辅助基座，所述芯管供应器设置在第二辅助基座上，所述顶针滑动设置在第二辅助基座上，所述第二辅助基座可相对传送机构沿电芯的轴向移动。

8.根据权利要求7所述的电芯加工装置，其特征在于，所述第一辅助基座上还设置第一维度调节器，所述第一维度调节器用于调整芯管供应器、顶针两者与加工位在第一维度上的相对位置关系。

9.根据权利要求8所述的电芯加工装置，其特征在于，所述基座还包括一活动设置在第二辅助基座上的第三辅助基座，所述芯管供应器设置在第三辅助基座上，所述顶针滑动设置在第三辅助基座上，所述第三辅助基座上还设置第二维度调节器，所述第二维度调节器用于调整芯管供应器、顶针两者与加工位在第二维度上的相对位置关系。

10.根据权利要求9所述的电芯加工装置，其特征在于，所述第一维度调节器和/或所述第二维度调节器包括调节螺栓与千分尺，所述调节螺栓用于调节第一辅助基座和/或第三辅助基座的相对位置，所述千分尺用于标示调节的距离。