CN107994272A - 用于碳纤维电池极板的切割装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，包括隔膜切割机构、板栅切割机构、机械手臂、抓盘、装配架和导轨；所述隔膜切割机构、板栅切割机构和机械手臂均安装于所述导轨旁边的固定台上，所述装配架滑动连接于导轨上，并且装配架上设有用于放置极板和外壳的托盘；所述机械手臂的安装端固定于所述固定台上，并且机械手臂的输出端与所述抓盘以可拆分的连接方式连接。本发明降低了人力消耗，缩短加工时间，提高生产制造效率，同时避免人工误差，减小出现次品的概率。

Description

用于碳纤维电池极板的切割装配装置

技术领域

本发明涉及碳纤维电池技术领域，具体涉及一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置。

背景技术

铅酸蓄电瓶内的电极板的材料为铅，但随着污染问题越来越严重，国家的环保意识越来越强，用铅制造的电极板逐渐被淘汰，碳纤维复合锌电极板取而代之。碳纤维复合锌电极板符合环保要求，逐渐兴盛起来，成为蓄电瓶中必不可少的部件。碳纤维蓄电池的电池模块是由多个极板和多个AGM隔膜交错重叠后经过压紧形成，再将压紧后的电池模块安装到碳纤维蓄电池的外壳中，为了提高碳纤维蓄电池的容量，一般外壳里安装多个电池模块。

电池模块的极板包括板珊和反应物质，反应物质压制在板珊的两边，便形成正极板和负极板，正极板和负极板之间通过板珊的中间部位相连。传统的碳纤维电池极板的切割和装配是依靠人工操作或者半自动装置结合人工操作。其操作步骤为：步骤一、将一个或者多个压力框架安装在外壳中；步骤二、在压力框架内依次平铺一层AGM隔膜、一层极板和一层AGM隔膜；步骤三、将下一个极板从中间切断，也就是板珊的中间部位切断，将该极板的正极板和负极板分开，并且放在位于外壳两边的压力框架内的AGM隔膜上；步骤四、重复步骤二和步骤三，在压力框架内重叠到指定的层数为止，即完成了切割和装配操作。

目前依靠人工操作或者半自动装置结合人工操作，加工效率非常低，耗时耗力，并且人工加工成本非常高，进而很难降低生产制造成本，不利于提高市场竞争力。此外，人工操作出错的概率非常大，容易出现连续平铺两层AGM隔膜或者两层极板，极有可能造成电池模块无法正常工作，从而大大的提高了装配错误的概率，降低了加工效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，以降低人力消耗，缩短加工时间，提高生产制造效率，同时避免人工误差，减小出现次品的概率。

本发明提供一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，包括隔膜切割机构、板栅切割机构、机械手臂、抓盘、装配架和导轨；所述隔膜切割机构、板栅切割机构和机械手臂均安装于所述导轨旁边的固定台上，所述装配架滑动连接于导轨上，并且装配架上设有用于放置极板和外壳的托盘；

所述隔膜切割机构包括基座、电机、主动轮、从动轮、导向轮、第一伸缩缸、切割轮和待取台；所述导向轮、从动轮和主动轮从前往后依次转动安装于所述基座上，并且所述电机与所述主动轮传动连接用于驱动主动轮转动，通过所述主动轮进而使AGM隔膜从基座的前部传送至位于基座后部的待取台上；所述切割轮通过滑套套设于位于主动轮旁边的滑杆上，所述第一伸缩缸固定于基座上并且第一伸缩缸的伸缩杆与所述滑套固定连接，用于推动滑套沿着滑杆滑动并且使切割轮沿着基座上的切割槽切割；所述基座固定安装于所述固定台上并且待取台与所述导轨相对；

所述板栅切割机构包括固定架、第二伸缩缸、切割刀片、刀座和固定条；所述刀座和固定条均固定安装所述固定架的一侧，所述第二伸缩缸固定安装于固定条的下面，并且第二伸缩缸的伸缩杆穿过固定条在刀座和固定条之间沿竖直方向上下伸缩；所述切割刀片通过安装条与第二伸缩缸的伸缩杆固定连接，通过第二伸缩缸推动所述安装条，进而使切割刀片切割刀座的侧面形成切割结构；所述固定架固定安装于所述固定台上并且所述切割结构的切割开口与所述导轨相对；

所述机械手臂的安装端固定于所述固定台上，并且机械手臂的输出端与所述抓盘以可拆分的连接方式连接。

优选地，所述抓盘为双爪抓盘并且双爪抓盘设有两组配有电磁阀的吸盘。双爪抓盘的两组吸盘分别吸住一个极板上的正极板和负极板，或者吸住AGM隔膜，并且每组吸盘包括两个吸盘，吸取更加稳固，减小了意外掉落的情况。

优选地，所述抓盘为四爪抓盘并且四爪抓盘设有四组配有电磁阀的吸盘。四爪抓盘可以同时吸取两个极板或者两个AGM隔膜，用于装配大容量的碳纤维电池，同时装配两个极板和隔膜大大提高了装配速度，减少了装配大容量碳纤维电池的装配时间，提高了装配效率。

优选地，所述托盘设有一行多列用于放置极板的第一空位和一个用于放置外壳的第二空位。该托盘配合双爪抓盘使用，该托盘面积小，减小了机械手臂运行行程，用于装配电池模块少的小容量碳纤维电池，有利于提高装配速度，从而提高装配效率。

优选地，所述托盘设有两行多列用于放置极板的第一空位和一个用于放置外壳的第二空位。该托盘配合四爪抓盘使用，该托盘面积大，可以容纳更多的极板，提高了托盘的容量；此外，该托盘上摆放的两行极板便于机械手臂一次性抓取两个极板，用于装配电池模块多的大容量碳纤维电池，有利于提高总的装配进度，从而提高装配效率。

优选地，所述托盘以可拆分的连接方式与所述装配架连接。根据抓盘的类型更换相应的托盘，可拆分的连接方式便于更换，减小人工劳动力的输出。

优选地，所述导轨上设有用于锁定所述装配架的定位机构，并且定位机构位于所述固定台旁。在切割和装配过程中，定位机构保证了装配架的位置固定不变，防止因装配架的移动而出现机械手臂无法准确抓取和安放的问题，提高了装配的准确性。

优选地，所述定位机构包括距离传感器、第三伸缩缸和安装架；所述安装架安装于所述导轨的两个轨道之间，所述距离传感器固定安装于安装架的上面并且距离传感器的感应端竖直朝上，所述第三伸缩缸固定安装于安装架的下面并且第三伸缩缸的伸缩杆位于安装架的缺口的正下方。当装配架随着导轨移动到定位机构处时，装配架上的行程凸起遮挡距离传感器并启动第三伸缩缸，使第三伸缩缸的伸缩杆从缺口处竖直往上伸出并且插入装配架的定位孔中，从而实现自动定位锁定，不需要人工操作，提高了自动化程度，减少人工劳力输出。

优选地，所述第一伸缩缸、第二伸缩缸和第三伸缩缸均为液压缸或者气动缸。根据实际安装条件选用气动系统或者液压系统作为第一伸缩缸、第二伸缩缸和第三伸缩缸的动力源，相应的将第一伸缩缸、第二伸缩缸和第三伸缩缸改为气动缸或者液压缸，提高本发明的适应性，降低安装要求。

优选地，所述隔膜切割机构和板栅切割机构位于所述固定台的两边，所述机械手臂位于隔膜切割机构和板栅切割机构之间。隔膜切割机构、板栅切割机构和机械手臂进行合理的布局，优化了机械手臂运行行程，减少机械手臂的动作，缩短路径，从而提高了加工的效率。

本发明的有益效果体现在：

本发明包括隔膜切割机构、板栅切割机构、机械手臂、抓盘、装配架和导轨，其中隔膜切割机构和板栅切割机构代替了人工或者半自动设备切割，通过隔膜切割机构将AGM隔膜切断，通过板栅切割机构将电极中部切断，减少人工操作和流程。所述隔膜切割机构、板栅切割机构和机械手臂均安装于所述导轨旁边的固定台上，所述装配架滑动连接于导轨上，并且装配架上设有用于放置极板和外壳的托盘,机械手臂的输出端与所述抓盘以可拆分的连接方式连接。AGM隔膜卷由膜切割机构的主动轮传送至待取台上，通过切割轮切断，再由机械手臂利用抓盘将被切断的AGM隔膜吸取至外壳中，机械手臂再吸取托盘中的极板至外壳中，通过机械手臂、隔膜切割机构和板栅切割机构在外壳中码放指定层数的极板和AGM隔膜，从而代替了人工操作或者半自动装置结合人工操作，降低了人工劳动力的输出，缩短了装配和切割时间，提高了生产制造效率；同时，本发明整个装配和切割过程自动完成，无需人工操作，从而避免了人工误差，减少了次品的数量，降低了生产制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明中实施例一的结构示意图；

图2为图1中C处的放大图；

图3为图1中D处的放大图；

图4为实施例一中板栅切割机构的结构示意图；

图5为图4的右视图；

图6为实施例一中双爪抓盘的结构示意图；

图7为图6的仰视图；

图8为本发明中实施例二的结构示意图；

图9为实施例二中四爪抓盘的结构示意图。

附图中，1-隔膜切割机构，2-板栅切割机构，3-机械手臂，4-抓盘，5-装配架，6-导轨，7-电磁阀，8-极板，9-吸盘，10-固定台，11-第一空位，12-第二空位，13-安装架，14-距离传感器，15-第三伸缩缸，16-缺口，17-行程凸起，18-定位孔，19-固定架，20-第二伸缩缸，21-切割刀片，22-刀座，23-固定条，24-安装条，25-切割开口，26-基座，27-电机，28-主动轮，29-从动轮，30-导向轮，31-第一伸缩缸，32-切割轮，33-待取台，34-切割槽，35-外壳，36-压力框架，37-滑杆，38-滑套，39-定位机构

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图6和图7所示，本发明实施例一提供了一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，本实施例中A方向表示前方，B方向表示后方。本实施例提供的一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置包括隔膜切割机构1、板栅切割机构2、机械手臂3、抓盘4、装配架5和导轨6。其中抓盘4为双爪抓盘并且双爪抓盘设有两组配有电磁阀7的吸盘9。双爪抓盘的两组吸盘9分别吸住一个极板8上的正极板和负极板，或者吸住AGM隔膜，并且每组吸盘9包括两个吸盘9，吸取更加稳固，减小了意外掉落的情况。机械手臂3的安装端固定于固定台10上，并且机械手臂3的输出端与抓盘4以可拆分的连接方式连接，方便更换抓盘4。吸盘9在吸取时利用机械手臂3下压的压力与极板8或者AGM隔膜吸紧，在放下时，通过吸盘9上方的电磁阀7使吸盘9内部与外界导通，从而放下极板8或者AGM隔膜。隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3均安装于导轨6旁边的固定台10上，并且隔膜切割机构1和板栅切割机构2位于固定台10的两边，机械手臂3位于隔膜切割机构1和板栅切割机构2之间。隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3进行合理的布局，优化了机械手臂3运行行程，减少机械手臂3的动作，缩短路径，从而提高了加工的效率。装配架5滑动连接于导轨6上，并且装配架5上设有用于放置极板8和外壳35的托盘。此外，托盘以可拆分的连接方式与装配架5连接，托盘设有一行多列用于放置极板8的第一空位11和一个用于放置外壳35的第二空位12。该托盘配合双爪抓盘使用，该托盘面积小，减小了机械手臂3运行行程，用于装配电池模块少的小容量碳纤维电池，有利于提高装配速度，从而提高装配效率。

如图1和图2所示，导轨6上设有用于锁定装配架5的定位机构39，并且定位机构39位于固定台10旁。在切割和装配过程中，定位机构39保证了装配架5的位置固定不变，防止因装配架5的移动而出现机械手臂3无法准确抓取和安放的问题，提高了装配的准确性。定位机构39包括距离传感器14、第三伸缩缸15和安装架13，安装架13安装于导轨6的两个轨道之间，距离传感器14固定安装于安装架13的上面并且距离传感器14的感应端竖直朝上，第三伸缩缸15固定安装于安装架13的下面并且第三伸缩缸15的伸缩杆位于安装架13的缺口16的正下方。当装配架5随着导轨6移动到定位机构39处时，装配架5上的行程凸起17遮挡距离传感器14并启动第三伸缩缸15，使第三伸缩缸15的伸缩杆从缺口16处竖直往上伸出并且插入装配架5的定位孔18中，从而实现自动定位锁定，不需要人工操作，提高了自动化程度，减少人工劳力输出。

如图4和图5所示，板栅切割机构2包括固定架19、第二伸缩缸20、切割刀片21、刀座22和固定条23，刀座22和固定条23均固定安装固定架19的一侧，第二伸缩缸20固定安装于固定条23的下面，并且第二伸缩缸20的伸缩杆穿过固定条23在刀座22和固定条23之间沿竖直方向上下伸缩。切割刀片21通过安装条24与第二伸缩缸20的伸缩杆固定连接，切割刀片21通过弹簧螺栓固定在安装条24上，通过第二伸缩缸20推动安装条24，进而使切割刀片21切割刀座22的侧面形成切割结构，切割刀片21与刀座22形成裁刀，当机械手臂3吸取极板8并将极板8的中部由切割结构的切割开口25送入切割结构的切割口中后，第二伸缩缸20推动切割刀片21切断极板8的中部，从而将极板8的正极板和负极板切断分开。固定架19固定安装于固定台10上并且切割结构的切割开口25与导轨6相对。

如图1和图3所示，隔膜切割机构1包括基座26、电机27、主动轮28、从动轮29、导向轮30、第一伸缩缸31、切割轮32和待取台33，导向轮30、从动轮29和主动轮28从前往后依次转动安装于基座26上，并且电机27与主动轮28传动连接用于驱动主动轮28转动，通过主动轮28进而使AGM隔膜从基座26的前部传送至位于基座26后部的待取台33上。切割轮32通过滑套38套设于位于主动轮28旁边的滑杆37上，第一伸缩缸31固定于基座26上并且第一伸缩缸31的伸缩杆与滑套38固定连接，用于推动滑套38沿着滑杆37滑动并且使切割轮32沿着基座26上的切割槽34切割。基座26固定安装于固定台10上并且待取台33与导轨6相对。AGM隔膜卷首先通过导向轮30，再经过从动轮29，最后通过主动轮28传送至待取台33上，整个传送过程的动力均由主动轮28提供。当AGM隔膜传送至待取台33的长度达到设定的长度后，第一伸缩缸31推动切割轮32，滑套38沿着滑杆37滑动并带动切割轮32沿着基座26上的切割槽34切割，进而切断AGM隔膜。

本实施例中的第一伸缩缸31、第二伸缩缸20和第三伸缩缸15均为液压缸或者气动缸。根据实际安装条24件选用气动系统或者液压系统作为第一伸缩缸31、第二伸缩缸20和第三伸缩缸15的动力源，相应的将第一伸缩缸31、第二伸缩缸20和第三伸缩缸15改为气动缸或者液压缸，提高本发明的适应性，降低安装要求。

本实施例的操作步骤为：步骤一、将外壳35安装在托盘的第二空位12中，并且在外壳35中安装多个压力框架36，通过装配架5沿着导轨6移送至定位机构39处并且由定位机构39锁定装配架5。步骤二、由隔膜切割机构1将AGM隔膜切断为设定的长度，再由机械手臂3吸取被切断的AGM隔膜移动至压力框架36内，使每个压力框架36内均平铺一层AGM隔膜。步骤三、通过机械手臂3吸取托盘内的第一空位11中的极板8并移动至压力框架36内，在平铺的AGM隔膜上重叠一层极板8。步骤四、重复步骤二使极板8层上重叠一层AGM隔膜。步骤五、通过机械手臂3吸取托盘内的第一空位11中的极板8并且移动至板栅切割机构2，将极板8中部切断，也就是将板珊的中间部位切断，从而将该极板8的正极板和负极板分开，并且再将切断后的正极板和负极板分别放置于位于外壳35两端的压力框架36内。步骤六、重复步骤二至步骤五，在压力框架36内码放设定的层数的AGM隔膜和极板8为止，定位机构39解锁，装配架5沿着导轨6移动至下一个加工工序。通过以上操作步骤完成了碳纤维电池极板的切割和装配，从而代替了人工操作或者半自动装置结合人工操作，降低了人工劳动力的输出，缩短了装配和切割时间，提高了生产制造效率；同时，本发明整个装配和切割过程自动完成，无需人工操作，从而避免了人工误差，减少了次品的数量，降低了生产制造成本。

如图8和图9所示，本发明实施例二提供了一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，实施例二与实施例一的大部分特征相同，不同之处在于：抓盘4为四爪抓盘并且四爪抓盘设有四组配有电磁阀7的吸盘9。四爪抓盘可以同时吸取两个极板8或者两个AGM隔膜，用于装配大容量的碳纤维电池，同时装配两个极板8和隔膜大大提高了装配速度，减少了装配大容量碳纤维电池的装配时间，提高了装配效率。相应的，托盘设有两行多列用于放置极板8的第一空位11和一个用于放置外壳35的第二空位12。该托盘配合四爪抓盘使用，该托盘面积大，可以容纳更多的极板8，提高了托盘的容量。此外，该托盘上摆放的两行极板8便于机械手臂3一次性抓取两个极板8，用于装配电池模块多的大容量碳纤维电池，有利于提高总的装配进度，从而提高装配效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：包括隔膜切割机构、板栅切割机构、机械手臂、抓盘、装配架和导轨；所述隔膜切割机构、板栅切割机构和机械手臂均安装于所述导轨旁边的固定台上，所述装配架滑动连接于导轨上，并且装配架上设有用于放置极板和外壳的托盘；

所述隔膜切割机构包括基座、电机、主动轮、从动轮、导向轮、第一伸缩缸、切割轮和待取台；所述导向轮、从动轮和主动轮从前往后依次转动安装于所述基座上，并且所述电机与所述主动轮传动连接用于驱动主动轮转动，通过所述主动轮进而使AGM隔膜从基座的前部传送至位于基座后部的待取台上；所述切割轮通过滑套套设于位于主动轮旁边的滑杆上，所述第一伸缩缸固定于基座上并且第一伸缩缸的伸缩杆与所述滑套固定连接，用于推动滑套沿着滑杆滑动并且使切割轮沿着基座上的切割槽切割；所述基座固定安装于所述固定台上并且待取台与所述导轨相对；

所述板栅切割机构包括固定架、第二伸缩缸、切割刀片、刀座和固定条；所述刀座和固定条均固定安装所述固定架的一侧，所述第二伸缩缸固定安装于固定条的下面，并且第二伸缩缸的伸缩杆穿过固定条在刀座和固定条之间沿竖直方向上下伸缩；所述切割刀片通过安装条与第二伸缩缸的伸缩杆固定连接，通过第二伸缩缸推动所述安装条，进而使切割刀片切割刀座的侧面形成切割结构；所述固定架固定安装于所述固定台上并且所述切割结构的切割开口与所述导轨相对；

所述机械手臂的安装端固定于所述固定台上，并且机械手臂的输出端与所述抓盘以可拆分的连接方式连接。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述抓盘为双爪抓盘并且双爪抓盘设有两组配有电磁阀的吸盘。

3.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述抓盘为四爪抓盘并且四爪抓盘设有四组配有电磁阀的吸盘。

4.根据权利要求2所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述托盘设有一行多列用于放置极板的第一空位和一个用于放置外壳的第二空位。

5.根据权利要求3所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述托盘设有两行多列用于放置极板的第一空位和一个用于放置外壳的第二空位。

6.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述托盘以可拆分的连接方式与所述装配架连接。

7.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述导轨上设有用于锁定所述装配架的定位机构，并且定位机构位于所述固定台旁。

8.根据权利要求7所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述定位机构包括距离传感器、第三伸缩缸和安装架；所述安装架安装于所述导轨的两个轨道之间，所述距离传感器固定安装于安装架的上面并且距离传感器的感应端竖直朝上，所述第三伸缩缸固定安装于安装架的下面并且第三伸缩缸的伸缩杆位于安装架的缺口的正下方。

9.根据权利要求8所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述第一伸缩缸、第二伸缩缸和第三伸缩缸均为液压缸或者气动缸。

10.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的切割装配装置，其特征在于：所述隔膜切割机构和板栅切割机构位于所述固定台的两边，所述机械手臂位于隔膜切割机构和板栅切割机构之间。