CN105667848A - 一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置 - Google Patents

Abstract

一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，包括：旋转下料组件，包括电机、料斗、螺旋装料轴、搅料机构、装料闸门和装料罩，料斗的储料仓用于物料储备并提供一个接近均匀的物料流；螺旋装料轴通过与电机相连实现旋转出料，搅料机构安装于储料仓的中心，进行旋转搅料；装料闸门位于储料仓的底部；电子称重组件，包括机架、称重传感器及称重承载部分，称重传感器安装于机架上，称重传感器与称重传感器连接；匣钵传送组件，包括轨道、滚轮及倍速链，滚轮位于轨道两边和下方，倍速链连接滚轮，在轨道上依靠倍速链来运输匣钵。本发明具有连续性好、自动化程度高、能够快速加料，从而提高生产效率和操作人员安全性等优点。

Description

一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置

技术领域

本发明主要涉及到锂电池材料烧结设备领域，特指一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置。

背景技术

锂电池材料烧结设备作为锂电池特别是锂电池材料的核心和基础，锂电池产业链的每一个环节都离不开相应的生产装备，尤其是用于锂电池材料烧结的烧结装备，是锂电池产业的重要基础与支撑之一，是锂电池产业竞争力的体现。

然而，随着整个产业技术的发展和应用市场的成熟，市场竞争日趋白热化，市场对电池材料产品的质量和价格要求也日益苛刻，电池材料生产企业只有不断提高电池材料的电性能指标并同时竭尽全力压缩生产成本才能在激烈的市场竞争中生存，这就要求其在现有技术水平的基础上尽量减少人工操作带来的污染以提高电池材料的主要技术指标并保持一致性，同时进行精细化管理提高劳动生产效率，减少用工数量以降低日益增高的人工成本，最终降低电池材料的生产成本以提高企业的核心竞争力。同时，在锂电池材料生产过程中，出于人文关怀，加强劳动者的保护也成为电池材料生产企业发展过程中必须考虑的重要因素。所以锂电池材料生产过程的自动化程度也成为了生产企业追求的目标。

现有技术中，锂电池材料烧结依赖半自动化的生产设备，所有设备均以人工装卸料为主，由于人工参与，上料效率低下，装料量不稳定，装载速度和装载精度不足，物料浪费量也较大。同时，对于材料不可避免的人员接触，对材料质量稳定性有一定的影响。另外，在装卸过程中材料扬尘中的锰、钴、石墨等对人体呼吸道及通过呼吸道带来的对人体血液循环系统造成的危害显著，是矽肺病等职业病的病因，因此生产线员工保护是材料生产企业最为头痛的工作，最好的办法只有通过提高自动化来减少人工参与。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种连续性好、自动化程度高、能够快速加料，从而提高生产效率和操作人员安全性的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，包括：

旋转下料组件，包括电机、料斗、螺旋装料轴、搅料机构、装料闸门和装料罩，所述料斗的储料仓用于物料储备并提供一个接近均匀的物料流；所述螺旋装料轴通过与电机相连实现旋转出料，所述搅料机构安装于储料仓的中心，进行旋转搅料；所述装料闸门位于储料仓的底部；

电子称重组件，包括机架、称重传感器及称重承载部分，所述称重传感器安装于机架上，所述称重传感器与称重传感器连接；

匣钵传送组件，包括轨道、滚轮及倍速链，所述滚轮位于轨道两边和下方，所述倍速链连接滚轮，在所述轨道上依靠倍速链来运输匣钵。

作为本发明的进一步改进：所述称重承载部分包括提升平台、缓冲支架和电气控制组件，所述提升平台用来将空匣钵提升并进入称重状态，所述缓冲支架用来防止在装料过程中匣钵撞击到装料闸门且保证粉料入钵时不会扬尘。

作为本发明的进一步改进：所述轨道上安装有一个以上的光电开关和两个以上的阻挡隔板，所述轨道从头到尾依次分为入钵段、装料段、出钵段三大分区，各分区之间通过阻挡隔板加以分隔，利用光电开关来检测匣钵是否到位，从而完成匣钵的定位以及匣钵在各区段之间的停止等待动作。

作为本发明的进一步改进：所述搅料机构与螺旋装料轴同轴安装。

作为本发明的进一步改进：所述料斗的储料仓为缓冲式料仓，所述储料仓内安装有料位传感器，以检测储料仓中物料情况，物料不足即发出信号向储料仓中加料。

作为本发明的进一步改进：所述装料罩的侧面开有除尘抽风口。

作为本发明的进一步改进：还包括运动控制及报警组件，所述运动控制及报警组件包括气缸控制盘、手动控制按钮盘、PLC模块和触摸屏部件，用于上料装置生产过程中的监控管理和报警。

作为本发明的进一步改进：所述PLC模块利用称重传感器反馈信号计算控制变频器发出频率，控制与变频器连接的电机转速，最终完成螺旋装料轴快、慢速旋转而快、慢速出料。

作为本发明的进一步改进：所述电子称重装置采用反馈闭环系统控制，当匣钵进入装料段被提升称重后装料闸门打开开始装料，具有快、慢两级装料模式，当物料重量达到快装设定值时，发出控制信号给装料系统，停止快速装料，保持慢装料，当物料重量达到满载设定值时，发出控制信号给装料系统，关闭装料闸门，完成动态称重装料过程。

作为本发明的进一步改进：还包括转换开关，通过转换开关以选择上料系统的手动运行方式或自动运行方式。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，采用全自动上料方式取代传统人工上料方式，解决了设备人工上料的半自动化问题，保护了劳动者，降低了劳动强度，提高了上料效率，减少了粉尘污染。

2、本发明的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，采用电子称重和旋转出料，保证了每次上料过程的定量，提高了装载物料的准确性，满足了装载速度和装载精度的要求，保证物料稳定出料在匣钵内，提高了烧结材料的性能，同时避免了浪费。

3、本发明的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置中的除尘设计能够保证粉尘不扩散至装料罩以外，且罩内扬起的粉料被抽出集中收集，再次送入储料仓，可以循环利用，减少了成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中旋转下料装置的结构示意图。

图3是本发明中电子称重装置的结构示意图。

图4是本发明中匣钵传送组件的结构示意图。

图例说明：

1、电机；2、料斗；3、储料仓；4、搅料机构；5、螺旋装料轴；6、装料闸门；7、装料罩；8、除尘抽风口；9、机架；10、称重传感器；11、悬臂梁；12、称重承载部分；13、提升平台；14、缓冲支架；15、轨道；16、滚轮；17、倍速链；18、支架；19、匣钵；20、光电开关；21、阻挡隔板。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1～图4所示，本发明的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，包括：

旋转下料组件，包括电机1、料斗2、螺旋装料轴5、搅料机构4、装料闸门6和装料罩7，料斗2的储料仓3为缓冲式料仓，用于物料储备并提供一个接近均匀的物料流；进一步，储料仓3内安装有料位传感器，以检测储料仓3中物料情况，物料不足即发出信号向储料仓3中加料。螺旋装料轴5通过与电机1相连实现旋转出料，搅料机构4与螺旋装料轴5同轴，安装于储料仓3的中心，利用旋转搅料，防止粉体物料板结。装料闸门6位于储料仓3的底部，当停止装料或设备出现故障时，用于将物料封阻在储料仓3内。进一步，在装料罩7的侧面开有除尘抽风口8，在装料过程中保证没有扬尘泄露，装料罩7内扬尘被抽出收集重新进入料斗2（参见图2）。

电子称重组件，包括机架9、安装于机架9上的称重传感器10、与称重传感器10连接的称重承载部分12。进一步，在较佳的实施例中该称重承载部分12包括提升平台13、缓冲支架14和电气控制组件。电子称重装置采用悬臂梁11的结构，利用称重传感器10测试整个称重承载部分12的重量，其中装料过程中整体重量的变化量即所装载物料重量。此种方式避免了匣钵19严格控制定位问题，以及多个传感器信号处理问题（参见图3）。

匣钵传送组件，包括轨道15、滚轮16、倍速链17、光电开关20和阻挡隔板21，滚轮16位于轨道15两边和下方，倍速链17连接滚轮16，光电开关20和阻挡隔板21位于轨道15上，通过上述结构在轨道15上依靠倍速链17来运输匣钵19。进一步，轨道15的底部设置有用来起支撑作用的支架18（参见图4）。

本发明按照生产工艺流程，将轨道15从头到尾依次分为入钵段、装料段、出钵段三大分区，各分区之间通过阻挡隔板21加以分隔，利用光电开关20来检测匣钵19是否到位，从而完成匣钵19的定位以及匣钵19在各区段之间的停止等待动作。当有匣钵19即将进入所述装料段时，装料段与出钵段之间阻挡隔板21升起，以控制匣钵19停止于装料预备位；当装料段有匣钵19存在时，装料段与入钵段之间阻挡隔板21升起，以控制每次只有单一匣钵19存在于装料段，防止干涉、扰乱装料工序；装料完成后，装料段与出钵段之间的阻挡隔板21降下，满料匣钵19送出；满料匣钵19送出后，装料段与入钵段之间的阻挡隔板21降下，下一个待装料的匣钵19开始进入准备装料。以上过程不断重复操作，完成全自动上料功能。

本发明可以进一步包括运动控制及报警组件，该运动控制及报警组件包括气缸控制盘、手动控制按钮盘、PLC模块和触摸屏等部件，主要用于上料装置生产过程中的监控管理和报警，以提高设备自动化的水平，从而达到高效高性能的生产目的。由于系统在运行过程中难免会出现不可预知的故障，本发明所设计的运动控制及报警组件很好的解决了这个问题，PLC模块能控制运动过程中的状态，能实时在触摸屏上显示，利用它们与各监控开关之间的信号通讯可以显示系统工作状态，并且通过人机对话在显示终端上修改各推送速度以及装载重量参数等。

作为较佳的实施例，进一步地，PLC模块利用称重传感器10反馈信号计算控制变频器发出频率，从而控制与变频器连接的电机1转速，最终完成螺旋装料轴5快、慢速旋转而快、慢速出料。

作为较佳的实施例，进一步地，上述电子称重装置采用反馈闭环系统控制；即，当匣钵19进入装料段被提升称重后装料闸门6打开开始装料，该装料系统设计有快、慢两级装料方式，当物料重量达到快装设定值时，发出控制信号给装料系统，停止快速装料，保持慢装料，当物料重量达到满载设定值时，发出控制信号给装料系统，关闭装料闸门6，完成动态称重装料过程。

作为较佳的实施例，进一步地，上述提升平台13将空匣钵19提升并进入称重状态，所述缓冲支架14防止在装料过程中匣钵19撞击到装料闸门6且保证粉料入钵时不会扬起大量粉尘扩散污染周围环境，称重传感器10以及电气控制装置完成粉料准确测量和进料速度动态调整。

作为较佳的实施例，进一步地，本发明上料装置的零部件全部使用SUS304材料涂覆铁氟龙0.2mm或WC0.2mm或非金属材质。

作为较佳的实施例，进一步地，运动控制及报警组件由具有协议宏功能的可编程控制器和彩色可编程显示终端组成，利用它们与各监控开关之间的信号通讯可以显示系统工作状态，并且通过人机对话在显示终端上修改各推送速度以及装载重量参数等。优选地，报警部件主要包括储料仓超限报警、储料仓缺料报警、匣钵超料报警、电机故障报警、匣钵超位报警等等。

作为较佳的实施例，进一步地，本发明可以通过转换开关，选择上料系统的手动运行方式或自动运行方式。

由上述结构可知，本发明的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置具有以下几个特点：

（1）、旋转出料设计；

自动上料设备只有使匣钵19稳定准确的装载量，才能保证后续工序的正常运行。依靠控制螺旋装料轴5转速以保证快、慢速落料；同时，稳定转速可以保证落料的稳定。螺旋装料轴5下方安装的对开装料闸门6保证只有在螺旋装料轴5工作时才出料，螺旋装料轴5停即对开装料闸门6关闭，保证实时开关落料口。通过以上设计充分保证装料的准确。

（2）、快速精准控制设计；

本发明的快慢两级装料控制方式能够同时满足装载速度和装载精度的要求。将装载过程分为快速装载和慢速装载两个阶段，分割点为装载重量达到快装设定值（根据实际情况调整）。快速装载阶段，螺旋装料轴5快速旋转大量出料满足装载速度的要求；慢速装载阶段，螺旋装料轴5慢速旋转小量出料精准达到装载重量，满足装载精度的要求。

（3）、除尘设计；

因为粉状物料在装料过程中难免扬起粉尘，为了改善工人工作环境，减少粉尘扩散，本发明在自动上料设备装料罩7的侧面设计有除尘抽风口8。合适的管道抽风压力可以保证粉尘不扩散至装料罩7以外，且罩内扬起的粉料被抽出集中收集，再次送入储料仓3，以防止多余粉料浪费。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，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前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，包括：

旋转下料组件，包括电机（1）、料斗（2）、螺旋装料轴（5）、搅料机构（4）、装料闸门（6）和装料罩（7），所述料斗（2）的储料仓（3）用于物料储备并提供一个接近均匀的物料流；所述螺旋装料轴（5）通过与电机（1）相连实现旋转出料，所述搅料机构（4）安装于储料仓（3）的中心，进行旋转搅料；所述装料闸门（6）位于储料仓（3）的底部；

电子称重组件，包括机架（9）、称重传感器（10）及称重承载部分（12），所述称重传感器（10）安装于机架（9）上，所述称重传感器（10）与称重传感器（10）连接；

匣钵传送组件，包括轨道（15）、滚轮（16）及倍速链（17），所述滚轮（16）位于轨道（15）两边和下方，所述倍速链（17）连接滚轮（16），在所述轨道（15）上依靠倍速链（17）来运输匣钵（19）。

2.根据权利要求1所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述称重承载部分（12）包括提升平台（13）、缓冲支架（14）和电气控制组件，所述提升平台（13）用来将空匣钵（19）提升并进入称重状态，所述缓冲支架（14）用来防止在装料过程中匣钵（19）撞击到装料闸门（6）且保证粉料入钵时不会扬尘。

3.根据权利要求1所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述轨道（15）上安装有一个以上的光电开关（20）和两个以上的阻挡隔板（21），所述轨道（15）从头到尾依次分为入钵段、装料段、出钵段三大分区，各分区之间通过阻挡隔板（21）加以分隔，利用光电开关（20）来检测匣钵（19）是否到位，从而完成匣钵（19）的定位以及匣钵（19）在各区段之间的停止等待动作。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述搅料机构（4）与螺旋装料轴（5）同轴安装。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述料斗（2）的储料仓（3）为缓冲式料仓，所述储料仓（3）内安装有料位传感器，以检测储料仓（3）中物料情况，物料不足即发出信号向储料仓（3）中加料。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述装料罩（7）的侧面开有除尘抽风口（8）。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，还包括运动控制及报警组件，所述运动控制及报警组件包括气缸控制盘、手动控制按钮盘、PLC模块和触摸屏部件，用于上料装置生产过程中的监控管理和报警。

8.根据权利要求7所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述PLC模块利用称重传感器（10）反馈信号计算控制变频器发出频率，控制与变频器连接的电机（1）转速，最终完成螺旋装料轴（5）快、慢速旋转而快、慢速出料。

9.根据权利要求7所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，所述电子称重装置采用反馈闭环系统控制，当匣钵（19）进入装料段被提升称重后装料闸门（6）打开开始装料，具有快、慢两级装料模式，当物料重量达到快装设定值时，发出控制信号给装料系统，停止快速装料，保持慢装料，当物料重量达到满载设定值时，发出控制信号给装料系统，关闭装料闸门（6），完成动态称重装料过程。

10.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于锂离子电池材料烧结设备的全自动上料装置，其特征在于，还包括转换开关，通过转换开关以选择上料系统的手动运行方式或自动运行方式。