CN106571482A - 一种入壳机及其电芯入壳浮动补偿机构 - Google Patents

一种入壳机及其电芯入壳浮动补偿机构 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种入壳机以及该入壳机的电芯入壳浮动补偿机构，其中入壳机包括：机架；可上下移动地设置于所述机架上的活动座；与所述活动座传动连接、以带动所述活动座上下移动的动力设备；以及与所述活动座相连、且能够抓取/松开电芯的电芯抓取器；所述活动座和所述电芯抓取器是通过自上而下顺次连接的X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构连接在一起的。本申请改善了电芯入壳时由于硬限位而产生的电芯刮蹭问题。

Description

一种入壳机及其电芯入壳浮动补偿机构
技术领域
本申请涉及锂电池生成设备领域，具体涉及一种入壳机以及该入壳机的电芯入壳浮动补偿机构。
背景技术
锂离子电池是一种大容量、高功率的电池，已广泛应用于数码产品、电子设备上。锂离子电池包括电池盖板组件、电池外壳、电解液以及由正、负极片和隔膜纸卷绕成的电芯。锂离子电池的封装通常采用这样的步骤：手工或专用夹具抓取住将卷绕好的电池电芯插入电池壳体；再将导电端子与盖板、电池壳体焊接；然后用激光焊接机把盖板焊接在电池壳体上，将电池卷芯封闭在壳体内部。
现有电池的电芯入壳机大多都包括用于定位电池外壳位置的外壳定位机构、用于推动电芯进入所述电池外壳内的电芯入壳驱动机构和用于对所述电芯进入所述电池外壳内的方向进行引导的电芯入壳导向机构，其中外壳定位机构为电池壳夹具，而电芯入壳导向机构为两块间隔布置的导向板结构，电芯入壳驱动机构为气缸。该机构操作过程如下：首先利用电池壳夹具定位电池外壳的位置；然后利用气缸推动电芯使电芯进入两导向板之间导向通道的入口处，电芯在气缸的推动力和两块导向板的导向作用下进入电池外壳。此种结构的入壳机至少存在以下缺点：气缸对电芯入壳的推动方向固定不可调，导致电芯只能沿固定方向进入电池外壳，若电芯的进入方向与电池壳端口位置存在偏差，则会剐蹭电芯，严重时甚至导致电芯无法入壳。
发明内容
本申请的目的是：提供一种入壳机以及该入壳机的电芯入壳浮动补偿机构，以改善电芯入壳时由于硬限位而产生的电芯刮蹭问题。
为了达到上述目的，本申请的技术方案是：
本申请所提供的这种入壳机，包括：
机架；
可上下移动地设置于所述机架上的活动座；
与所述活动座传动连接、以带动所述活动座上下移动的动力设备；以及
与所述活动座相连、且能够抓取/松开电芯的电芯抓取器；
所述活动座和所述电芯抓取器是通过自上而下顺次连接的X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构连接在一起的，其中：
X轴浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座沿X轴自由移动；
Y轴浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座沿Y轴自由移动；
扭转浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座绕Z轴自由扭转。
在本申请的一些优选实施例中，所述活动座上设置有插销锁止机构，通过该插销锁止机构的动作，能够选择性地使所述X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构同时处于锁定状态或解锁状态。
在上述优选实施例中，进一步优选为，所述插销锁止机构包括可上下活动的锁定插销，所述X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构上设置有与锁定插销相配合的竖向插孔。
在本申请的又一些优选实施例中，所述活动座和所述电芯抓取器之间还设置有用于检测在所述电芯插入电池外壳过程中所述电芯所受到的沿电芯插入方向的压力值的压力检测机构，所述压力检测机构与所述动力设备电路连接。
在本申请的又一些优选实施例中，所述X轴浮动机构包括X轴滑轨座以及与该X轴滑轨座滑动连接的X轴滑轨，所述X轴滑轨座固定在所述活动座上。进一步优选地，所述Y轴浮动机构包括Y轴导套以及滑动套设在该Y轴导套内的Y轴导杆，所述Y轴导套固定在所述X轴导杆上。
在本申请的又一些优选实施例中，所述X轴浮动机构包括X轴导套以及滑动套设在该X轴导套内的X轴导杆，所述X轴导套固定在所述活动座上。进一步优选地，所述Y轴浮动机构包括Y轴滑轨座以及与该Y轴滑轨座滑动连接的Y轴滑轨，所述Y轴滑轨座固定在所述X轴滑轨上。
在本申请的又一些优选实施例中，所述扭转浮动机构包括轴承以及竖直固定插设在该轴承中的转轴，所述轴承为角接触轴承或深沟球轴承。
本申请所述提供的这种电芯入壳浮动补偿机构，包括用于连接入壳机上活动座和入壳机上电芯抓取器的，且自上而下顺次连接的X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构，其中：
X轴浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座沿X轴自由移动；
Y轴浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座沿X轴自由移动；
扭转浮动机构使得所述电芯抓取器能够相对于所述活动座绕Z轴自由扭转。
本申请的优势在于：
1、活动座和电芯抓取器并非直接固定连接，而是通过自上而下顺次连接的X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构连接在一起。在电芯入壳的过程中，若电芯未与电池外壳端口完全对准而存在位置和角度偏差，在X轴浮动机构、Y轴浮动机构和扭转浮动机构的位移调节作用下，会自动纠正电芯的位置偏差，保证电芯顺利入壳。
2、活动座和电芯抓取器之间设置的压力检测机构具有过载保护作用，电芯入壳时其对电芯受到的轴向压力进行实施监测，当其检测到电芯受到的轴向压力大于预设阈值时(一般在电芯接触到电池外壳底壁时会出现，说明电芯已经完全进入电池外壳内)，伺服电机立刻解除对活动座的驱动力，活动座停止下移，避免电芯受到过大的压力，很好地保护电芯。
附图说明
图1为本申请实施例中入壳机的局部结构示意图；
图2为图1的立体图；
其中：A-电芯，1-X轴浮动机构，2-Y轴浮动机构，3-扭转浮动机构，4-活动座，5-插销锁止机构，6-电芯抓取器，7-压力检测机构。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。
然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
图1和图2示出了申请这种入壳机的一个具体实施例，其包括图中为画出的机架，可上下移动地设置于所述机架上的活动座4，与所述活动座传动连接、以带动所述活动座上下移动的伺服电机，以及与所述活动座4相连、且能够抓取/松开电芯的电芯抓取器6。其中电芯抓取器6可以采用由气缸驱动的夹具结构，也可以采用负压吸盘结构，均可外购。
本实施例的关键改进在于，上述活动座4和上述电芯抓取器6并非直接固定连接，而是通过自上而下顺次连接的X轴浮动机构1、Y轴浮动机构2和扭转浮动机构3连接在一起的，其中：
X轴浮动机构1包括X轴滑轨座以及与该X轴滑轨座滑动连接的X轴滑轨(X轴滑轨可在X轴滑轨座上沿X轴滑动)，X轴滑轨座固定在所述活动座4上。如此使得所述电芯抓取器6能够相对于活动座4沿X轴自由移动。
Y轴浮动机构2包括Y轴滑轨座以及与该Y轴滑轨座滑动连接的Y轴滑轨(Y轴滑轨可在Y轴滑轨座上沿Y轴滑动)，Y轴滑轨座固定在上述X轴滑轨上。如此使得所述电芯抓取器6能够相对于活动座4沿Y轴自由移动。
扭转浮动机构3包括轴承以及竖直固定插设在该轴承中的转轴，所述轴承可以是角接触轴承，也可以是普通的深沟球轴承。轴承的外圈与上述Y轴滑轨相对固定，转轴固定插设在轴向的内圈中。如此使得所述电芯抓取器6能够绕Z轴自由扭转。
实际应用时，电芯抓取器6抓住待入壳的电芯A，向下朝已被定位好的电池外壳移动。在电芯向下移动的过程中，若电芯未与电池外壳端口完全对准而存在位置和角度偏差，则电芯会受到设于入壳路径上的导向组件接触限位(也可以根据偏差量而通过相应的调节设备调节电芯的位移和偏转)，而产生沿X轴和Y轴方向的补偿位移，同时绕Z轴转动，如此自动纠正电芯的位置偏差，保证电芯顺利入壳。
此外，本实施例在所述活动座4上还设置有插销锁止机构5，通过该插销锁止机构5的动作，能够选择性地使所述X轴浮动机构1、Y轴浮动机构2和扭转浮动机构3同时处于锁定状态或解锁状态。具体地，该插销锁止机构5包括可上下活动的锁定插销，所述X轴浮动机构1、Y轴浮动机构2和扭转浮动机构3上设置有与锁定插销相配合的竖向插孔。入壳时，锁定插销与竖向插孔相互脱开，X轴浮动机构1、Y轴浮动机构2和扭转浮动机构3被解锁而能够自由动作；入壳完成后，锁定插销插入竖向插孔中，X轴浮动机构1、Y轴浮动机构2和扭转浮动机构3被锁住复位(回原点)而无法活动。
并且，本实施例在所述活动座4和所述电芯抓取器6之间还设置有压力检测机构7，在所述电芯插入电池外壳过程中，该压力检测机构7能够检测所述电芯所受到的沿电芯插入方向的压力值。该压力检测机构7可采用常规的压力传感器，其与上述伺服电机电路连接。
该压力检测机构7起过载保护作用，电芯入壳时其对电芯受到的轴向压力进行实施监测，当其检测到电芯受到的轴向压力(也即电池受到的在入壳方向的压力)大于预设阈值时(一般在电芯接触到电池外壳底壁时会出现这种情况，说明电芯已经完全进入电池外壳内)，上述伺服电机立刻解除对活动座4的驱动力，活动座4停止下移，避免电芯受到过大的压力，很好地保护电芯。
由上可知，本实施例中的所述X轴浮动机构1和Y轴浮动机构2均采用滑轨式结构。而在本申请的一些其他实施例中，上述X轴浮动机构1和Y轴浮动机构2通常也时常会采用导杆式结构，具体地如下：
X轴浮动机构1包括X轴导套以及滑动套设在该X轴导套内的X轴导杆，其中X轴导套固定在所述活动座4上。Y轴浮动机构2包括Y轴导套以及滑动套设在该Y轴导套内的Y轴导杆，所述Y轴导套固定在所述X轴导杆上。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种入壳机，包括：
机架；
可上下移动地设置于所述机架上的活动座(4)；
与所述活动座传动连接、以带动所述活动座上下移动的动力设备；以及
与所述活动座(4)相连、且能够抓取/松开电芯的电芯抓取器(6)；
其特征在于，所述活动座(4)和所述电芯抓取器(6)是通过自上而下顺次连接的X轴浮动机构(1)、Y轴浮动机构(2)和扭转浮动机构(3)连接在一起的，其中：
X轴浮动机构(1)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座(4)沿X轴自由移动；
Y轴浮动机构(2)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座(4)沿Y轴自由移动；
扭转浮动机构(3)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座(4)绕Z轴自由扭转。
2.根据权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述活动座(4)上设置有插销锁止机构(5)，通过该插销锁止机构(5)的动作，能够选择性地使所述X轴浮动机构(1)、Y轴浮动机构(2)和扭转浮动机构(3)同时处于锁定状态或解锁状态。
3.根据权利要求3所述的入壳机，其特征在于，所述插销锁止机构(5)包括可上下活动的锁定插销，所述X轴浮动机构(1)、Y轴浮动机构(2)和扭转浮动机构(3)上设置有与锁定插销相配合的竖向插孔。
4.根据权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述活动座(4)和所述电芯抓取器(6)之间还设置有用于检测在所述电芯插入电池外壳过程中所述电芯所受到的沿电芯插入方向的压力值的压力检测机构(7)，所述压力检测机构(7)与所述动力设备电路连接。
5.根据权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述X轴浮动机构(1)包括X轴滑轨座以及与该X轴滑轨座滑动连接的X轴滑轨，所述X轴滑轨座固定在所述活动座(4)上。
6.根据权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述X轴浮动机构(1)包括X轴导套以及滑动套设在该X轴导套内的X轴导杆，所述X轴导套固定在所述活动座(4)上。
7.根据权利要求5所述的入壳机，其特征在于，所述Y轴浮动机构(2)包括Y轴滑轨座以及与该Y轴滑轨座滑动连接的Y轴滑轨，所述Y轴滑轨座固定在所述X轴滑轨上。
8.根据权利要求6所述的入壳机，其特征在于，所述Y轴浮动机构(2)包括Y轴导套以及滑动套设在该Y轴导套内的Y轴导杆，所述Y轴导套固定在所述X轴导杆上。
9.根据权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述扭转浮动机构(3)包括轴承以及竖直固定插设在该轴承中的转轴，所述轴承为角接触轴承或深沟球轴承。
10.一种电芯入壳浮动补偿机构，其特征在于，包括用于连接入壳机上活动座(4)和入壳机上电芯抓取器(6)的，且自上而下顺次连接的X轴浮动机构(1)、Y轴浮动机构(2)和扭转浮动机构(3)，其中：
X轴浮动机构(1)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座(4)沿X轴自由移动；
Y轴浮动机构(2)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座(4)沿X轴自由移动；
扭转浮动机构(3)使得所述电芯抓取器(6)能够相对于所述活动座绕Z轴自由扭转。
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