CN108306045B - 一种电芯卷绕质量检测运输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电芯卷绕质量检测运输装置,属于机械技术领域。它解决了现有的电池生产线不具备隔膜切断质量监控的问题。它包括检测机构、能够夹持卷绕后的电芯并进行运输的机械手以及能够控制机械手动作的控制器,检测机构包括吸板、具有腔体的储压罐、与储压罐的腔体相连通的负压源以及能够对储压罐内的压力进行实时检测并将检测信号发送至控制器的压力传感器,吸板侧部贯穿设置有与储压罐的腔体相连通的吸孔,控制器能够根据压力传感器的信号判定电芯是否卷绕合格并控制机械手将判定合格的电芯运输至后端生产线或是控制机械手将判定不合格的电芯剔除。它具有能及时将卷绕不合格的电芯剔除生产线、保证生产线的生产效率等优点。

Description

一种电芯卷绕质量检测运输装置
技术领域
本发明属于机械技术领域,涉及一种电芯卷绕质量检测运输装置。
背景技术
目前,电芯在卷绕装置上需要进行卷绕以及切断工作,其中卷绕是将隔膜卷绕在电芯外,切断则是对卷绕后的隔膜进行切断,在切断时会要求隔膜有一部分是要外露在电芯外的,也就是要求切断后隔膜的长度要长于电芯的长度,理论上来说卷绕装置内的切断机构在每个卷绕后电芯的隔膜上切断的位置都是相同的,但实际生产中却因为前段电芯绕卷时速度不一致导致隔膜缠绕量不同,因此会出现切断后的隔膜无外露的情况,也就是出现不合格产品。
而在现有的电池生产线中,电芯在卷绕切断后一般会直接输送至后续生产线中进行生产,有些也只是对卷绕后的电芯进行短路检测以确保卷绕后的电芯不会出现短路现象,忽略了对于电芯卷绕尤其是隔膜切断质量的监控,导致时常有不合格卷绕的电芯出现在后续生产线中进行后续加工,这样不仅会造成资源的浪费;同时由于不合格卷绕的电芯已经不满足电池的生产标准了,即使顺利完成了后续的加工也会是不合格的电池,因此还会影响到整个生产线的生产效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题,提出了一种电芯卷绕质量检测运输装置,所要解决的技术问题是如何及时地将卷绕不合格的电芯剔除生产线、保证生产线的生产效率。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现:
一种电芯卷绕质量检测运输装置,包括检测机构、能够夹持卷绕后的电芯并进行运输的机械手以及能够控制机械手动作的控制器,其特征在于,所述的检测机构包括吸板、具有腔体的储压罐、与储压罐的腔体相连通的负压源以及能够对储压罐内的压力进行实时检测并将检测信号发送至控制器的压力传感器,所述的吸板侧部贯穿设置有与储压罐的腔体相连通的吸孔,控制器能够根据压力传感器的信号判定电芯是否卷绕合格并控制机械手将判定合格的电芯运输至后端生产线或是控制机械手将判定不合格的电芯剔除。
当电芯卷绕完毕并输送至卷绕装置的输出端后,控制器控制机械手将卷绕后的电芯夹取并输送至靠近吸板处,此时要保证电芯呈竖直状态且电芯的下侧面略高于吸孔。检测时,先通过负压源向储压罐的腔体内通负压,这样会在吸板的吸孔上产生吸力。
若电芯卷绕合格则电芯上的隔膜应该有外露且外露的隔膜会下垂至电芯的下侧面外并与吸孔相对,那么在吸力的作用下外露的隔膜就会吸在吸板上,然后停止向储压罐内通负压,此时由于隔膜吸附在吸板上因此储压罐的压力无变化或是缓慢变化,也就是说压力传感器检测到的值不变或者是变化很小,那么控制器接收到压力传感器发送的电信号不变或者是变量很小,此时控制器就会判定该电芯卷绕合格并控制机械手将该电芯输送到后端生产线。
若电芯卷绕不合格则电芯上的隔膜不会有外露或外露部分有残缺,此时无隔膜或残缺的隔膜吸附在吸板上,然后停止向储压罐内通负压,由于吸板上吸孔未被隔膜完全覆盖因此储压罐的压力会迅速变化,也就说压力传感器检测到的值变化很大,那么控制器接收到压力传感器发送的电信号变量很大,此时控制器就会判定该电芯卷绕不合格并控制机械手将该电芯剔除。
本电芯卷绕质量检测运输装置能够自动对卷绕后的电芯进行卷绕质量检测,从而使卷绕不合格的电芯能够及时被剔除出生产线,保证了生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的吸板为长方形板,吸孔的数量为若干个且各吸孔沿吸板的长度方向分布。
外露在电芯外的隔膜一般都是呈长方形,因此将吸板设置为长方形板并将吸板的数量设置为若干且各吸孔沿吸板的长度方向分布,这样可以使外露的隔膜能够最大面积地贴合在吸板上以提高隔膜的吸附效果,保证检测结果的准确性,从而保证控制器能够更加准确地对卷绕后的电池进行筛选以确保生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的检测机构还包括均由控制器控制启闭的加压电磁阀与泄压电磁阀,所述的加压电磁阀将储压罐的腔体与负压源相连通,所述的泄压电磁阀将储压罐的腔体与外界空气连通。
通过控制器对加压电磁阀的控制,使得卷绕质量检测时能够自动切断负压源以避免负压源对检测过程的干扰,保证检测的准确性,从而确保不合格电芯能够及时被剔除以保证生产线的生产效率。通过控制器对泄压电磁阀的控制,在检测时通过关闭泄压电磁阀以避免外界空气对储压罐腔体内的气压干扰,保证检测的准确性,同时又可以在检测结束后通过开启泄压电磁阀以卸掉储压罐内的负气压。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,本电芯卷绕质量检测运输装置包括一能够在竖直面上自转的旋转板,所述的机械手设置于旋转板的边沿,所述的旋转板左侧为夹取工位,旋转板的下侧为检测工位,所述的吸板位于检测工位的右侧。
卷绕装置的输出端实际上就是输送带,输送带都是水平设置的,而利用检测机构对卷绕后的电芯进行检测时又要求电芯的隔膜是处于自然下垂状态,因此设置一个能够在竖直面上自转的旋转板,旋转板的左侧能够与卷绕装置的输出端相对设置即夹取工位,旋转板转动至机械手位于旋转板左侧边沿时正好能够夹取位于卷绕装置输出端上的电芯;而旋转板转动至机械手位于旋转板下侧边沿后又正好能够使卷绕后的电芯上的隔膜为电芯右侧并呈自然下垂状态,因此将旋转板的下侧设置为检测工位并将吸板设置于检测工位的右侧正好可以使电芯上的隔膜与吸板相配合,以实现电芯卷绕质量的检测来及时将卷绕不合格的电芯剔除出生产线,保证生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的检测工位的下侧设有废品收集槽。
在检测工位的下侧设置废品收集槽,当电芯判定为不合格后通过控制器控制机械手松开可以使不合格的电芯直接落入废品收集槽内,这样可以节省不合格电芯的剔除时间,保证生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的旋转板上设有滑轨,滑轨的一端靠近旋转板的转动中心,滑轨的另一端延伸至旋转板的边沿外,所述的机械手设置于滑轨上且控制器能够控制机械手沿着滑轨移动。
设置旋转板可以使机械手在各工位之间周转,而设置滑轨则可以控制机械手的行程,从而保证机械手能够更准确地夹取卷绕后的电芯或是更准确地控制电芯位于检测工位上时的高度,以便吸板能够更准确地吸住电芯上外露的隔膜,从而保证控制器能够更加准确地对卷绕后的电池进行筛选并将不合格电芯进行剔除,以确保生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的旋转板的右侧为输出工位,且在输出工位上设置有辅助包边板,所述的辅助包边板包括相互垂直的左侧面与上侧面,辅助包边板的左侧面竖直设置并与旋转板所处的竖直面相垂直。
由于外露的隔膜在检测时位于电芯右侧并自然下垂至电芯的下侧面外,因此当机械手位于旋转板转动中心右侧的位置时电芯应该是呈水平状态的且外露的隔膜理论上应该是位于电芯的上侧并延伸至电芯的右侧面外的,但由于隔膜很软且由于电池呈水平状态时厚度较小,因此此时外露的隔膜会在重力作用上从电芯的上侧贴着电芯的右侧面向下弯折至电芯的下侧外。若是此时机械手直接将该状态的电芯放置到后续装置的输入端上进行运输则可能会导致外露的隔膜产生折皱或是弯曲,这会使检测合格后的电芯因隔膜产生折皱或弯曲而变为不合格电芯。
因此可以在输出工位的右侧设置辅助包边板,将辅助包边板的左侧面与上侧面设置为相垂直同时保证辅助包边板的左侧面竖直设置并与旋转板所处的竖直面相垂直,当机械手沿着滑轨移动从辅助包边板经过时,外露的隔膜贴着电芯的右侧面向外弯折至电芯下侧外的部分会先与辅助包边板的左侧面相贴靠。然后在机械手进一步右移的过程中,与辅助包边板的左侧面相贴靠的外露隔膜会在摩擦力的作用下沿着辅助包边板的左侧面被向下拉,这样当机械手经过辅助包边板后外露的隔膜贴着电芯的右侧面向外弯折至电芯下侧外的部分就会贴着辅助包边板的上侧面而运输到后续装置的输入端上,从而避免了外露隔膜的折皱或是弯曲,这也能够保证生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的机械手上设有两平行设置的半夹体,所述的辅助包边板上侧面设有贯穿至辅助包边板左侧面的让位槽,所述的半夹体纵截面与让位槽的形状相同。
当旋转板将机械手旋转至输出工位后,两半夹体呈上下平行状态,由于在辅助包边板的上侧面设有贯穿至辅助包边板左侧面的让位槽,且半夹体纵截面与让位槽的形状相同,这样位于下侧的半夹体就可以插入让位槽内从而使机械手在经过辅助包边板的同时又可以利用辅助包边板对隔膜进行辅助包边,从而起到避免外露隔膜的折皱或是弯曲的作用,以保证生产线的生产效率。
在上述的电芯卷绕质量检测运输装置中,所述的旋转板上侧为准备工位,所述的旋转板呈十字型且在旋转板的上边沿、下边沿、左边沿及右边沿均设置有机械手且在旋转板上设置有与每个机械手相对应的滑轨。
当机械手将检测合格后的电芯输送到后端生产线上后,旋转板将机械手旋转至准备工位。将旋转板设置为十字型,同时在旋转板的上边沿、下边沿、左边沿及右边沿均设置机械手,这样当前一个机械手通过旋转板的转动从夹取工位夹持卷绕电芯至检测工位处进行检测时,后一个机械手就正好是从准备工位转动至电芯夹取工位。通过这样的设计能够提高电芯的检测效率,使得整个生产线更加流畅,这也在一定程度内提高了生产线的生产效率。
与现有技术相比,本电芯卷绕质量检测运输装置能够自动对卷绕后的电芯进行卷绕质量检测,从而使卷绕不合格的电芯能够及时被剔除出生产线,保证了生产线的生产效率;同时本电芯卷绕质量检测运输装置通过辅助包边板的设置,能够在将电芯放置到后续装置的输入端上进行运输前进行隔膜的辅助包边,以避免运输时隔膜出现折皱或弯曲,在一定程度上也保证了生产线的生产效率。
附图说明
图1是本电芯卷绕质量检测运输装置的示意图。
图2是机械手夹取卷绕合格的电芯至检测工位时的示意图。
图3是本电芯卷绕质量检测运输装置中吸板的正视图。
图4是机械手夹取卷绕合格的电芯至输出工位时的示意图。
图中,1、旋转板;2、机械手;2a、半夹体;3、滑轨;4、检测机构;5、控制器;6、储压罐;7、吸板;7a、吸孔;8、负压源;9、压力传感器;10、加压电磁阀;11、泄压电磁阀;12、废品收集槽;13、辅助包边板;13a、让位槽;14、准备工位;15、夹取工位;16、检测工位;17、输出工位;18、电芯;19、隔膜。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示,一种电芯卷绕质量检测运输装置,包括一能够在竖直面上转动的旋转板1以及能够对卷绕后的电芯18进行卷绕质量检测的检测机构4,旋转板1的边沿设有能够对卷绕后的电芯18进行夹取的机械手2,且在旋转板1上设置有滑轨3,滑轨3的一端靠近旋转板1的转动中心,滑轨3的另一端延伸至旋转板1的边沿外,机械手2设置于滑轨3上且机械手2能够沿着滑轨3从旋转板1的中心移动至旋转板1外。旋转板1的左侧为夹取工位15,旋转板1的下侧为检测工位16,旋转板1的右侧为输出工位17,旋转板1的上侧为准确工位,旋转板1呈十字型且在旋转板1的上边沿、下边沿、左边沿及右边沿均设置有机械手2且在旋转板1上设置有与每个机械手2相对应的滑轨3。
如图1和图2所示,检测机构4包括控制器5、加压电磁阀10、泄压电磁阀11、压力传感器9、内部具有腔体的储压罐6以及能够向储压罐6内供负压的负压源8。储压罐6的腔体与负压源8通过加压电磁阀10相连通,储压罐6的腔体与外界空气通过泄压电磁阀11相连通,且控制器5能够控制加压电磁阀10与泄压电磁阀11的开启与关闭,同时控制器5能够控制机械手2的动作,包括电芯18的夹取与松开以及机械手2沿着滑轨3的移动等。压力传感器9能够对储压罐6腔体内的压力进行实时检测并将检测结果以电信号方式发送至控制器5上,控制器5能够根据压力传感器9的信号判定电芯18是否卷绕合格并控制机械手2将判定合格的电芯18运输至后端生产线或是控制机械手2将判定不合格的电芯18剔除。
如图1和图3所示,储压罐6的前端连接有吸板7,吸板7上贯穿设置有与储压罐6的腔体相连通的吸孔7a。吸板7位于检测工位16的右侧,吸板7呈长方形,吸孔7a的数量为若干个且各吸孔7a沿吸板7的两端延伸方向分布,且在检测工位16的下方设置有废品收集槽12。
本电芯卷绕质量检测运输装置设置在电池生产线上的电芯卷绕装置的输出端与后续装置的输入端之间,主要能够对卷绕后的电芯18进行卷绕质量检测以及在检测完毕后将合格的卷绕后电芯18运输至后续装置的输入端上。在使用时,电芯18卷绕装置的输出端位于旋转板1的左侧使旋转板1的左侧作为夹取工位15,质量检测机构4设置于旋转板1的下侧使旋转板1的下侧作为检测工位16,后续装置的输入端位于旋转板1的右侧使旋转板1的右侧作为输出工位17。
当电芯18卷绕完毕并由卷绕装置的输出端运输至位于旋转板1左侧的夹取工位15后,由旋转板1转动使机械手2位于旋转板1转动中心的左侧,然后再由机械手2沿着滑轨3移动至夹取工位15将卷绕后的电芯18夹持住,卷绕后的电芯18由卷绕装置的输出端运输至夹取工位15处时电芯18是处于水平状态的,且外露的隔膜19位于电芯18当前下侧且伸出电芯18的左侧面。
如图2所示,夹取完毕后,机械手2沿着滑轨3移动至位于旋转板1转动中心左侧的位置,接着旋转板1转动使夹持着卷绕后电芯18的机械手2位于旋转板1转动中心下侧的位置,然后再由机械手2沿着滑轨3移动至检测工位16处,此时外露的隔膜19位于电芯18当前的右侧并自然下垂至电芯18当前的下侧面外。在该状态下,外露的隔膜19正好可以与检测机构4内的吸板7相对设置,此时就可以开始对该卷绕后的电芯18进行卷绕质量检测了。
检测时,由控制器5将泄压电磁阀11关闭以使储压罐6腔体与外界空气相隔绝,同时控制器5将加压电磁阀10打开而将负压源8与储压罐6的腔体相连通,这样就可以使负压源8向储压罐6的腔体内供负压了。储压罐6的腔体内通入负气压后,在吸板7上的吸孔7a就会产生一个向储压罐6腔体内的吸力,在该吸力的作用下隔膜19就会被吸在吸板7上。然后控制器5将加压电磁阀10关闭,若电芯18上外露的隔膜19符合尺寸要求,那么吸板7上的吸孔7a应该是完全被隔膜19挡住的,吸板7上不存在漏气现象,也就是由压力传感器9检测到的储压罐6腔体内的压力值应该是不变或者是缓慢变化的。若电芯18上外露的隔膜19不符合尺寸要求,那么吸板7上的吸孔7a无法完全被隔膜19挡住,吸板7上便会出现漏气现象,也就是说由压力传感器9检测到的储压罐6腔体内的压力值应该是迅速变化的。
控制器5实时接收压力传感器9发送来的电信号并根据电信号的变化情况判断电芯18卷绕质量是否合格。检测完毕后,控制器5将泄压电磁阀11打开使储压罐6腔体与外界空气连通,由此使得储压罐6内外压差达到平衡,吸板7的吸孔7a上不再产生吸力而使得电芯18上外露的隔膜19被松开。电芯18上的外露的隔膜19被松开后,若该电芯18的检测结果为不合格,则由控制器5控制机械手2松开以使不合格的电芯18直接落入到废品收集槽12内;若该电芯18的检测结果为合格,则由控制器5控制机械手2沿着滑轨3重新沿着滑轨3移动至位于旋转板1转动中心下侧的位置,然后由旋转板1转动使机械手2位于旋转板1转动中心右侧的位置,再由机械手2沿着滑轨3移动至输出工位17以将电芯18放置到后续装置的输入端上进行运输。
然而,由于外露的隔膜19在检测时位于电芯18右侧并自然下垂至电芯18的下侧面外,因此当机械手2位于旋转板1转动中心右侧的位置时电芯18应该是呈水平状态的且外露的隔膜19理论上应该是位于电芯18的上侧并延伸至电芯18的右侧面外的,但由于隔膜19很软且由于电池呈水平状态时厚度较小,因此此时外露的隔膜19会在重力作用上从电芯18的上侧贴着电芯18的右侧面向下弯折至电芯18的下侧外。若是此时机械手2直接将该状态的电芯18放置到后续装置的输入端上进行运输则可能会导致外露的隔膜19产生折皱或是弯曲,这会影响到电池的性能。
如图1和图4所示,因此可以在输出工位17的右侧设置辅助包边板13,将辅助包边板13的左侧面与上侧面设置为相垂直同时保证辅助包边板13的左侧面竖直设置并与旋转板1所处的竖直面相垂直,从而先利用辅助包边板13对外露的隔膜19进行包边,然后再将电芯18放置到后续装置的输入端上进行运输。
整个辅助包边及运输过程是这样的:由于辅助包边板13的左侧面与上侧面相垂直,当机械手2沿着滑轨3移动从辅助包边板13经过时,外露的隔膜19贴着电芯18的右侧面向外弯折至电芯18下侧外的部分会先与辅助包边板13的左侧面相贴靠。然后在机械手2进一步右移的过程中,与辅助包边板13的左侧面相贴靠的外露隔膜19会在摩擦力的作用下沿着辅助包边板13的左侧面被向下拉,这样当机械手2经过辅助包边板13后外露的隔膜19贴着电芯18的右侧面向外弯折至电芯18下侧外的部分就会被电芯18压在下端并贴着辅助包边板13的上侧面而运输到后续装置的输入端上,从而实现对外露隔膜19的折边同时避免了外露隔膜19的折皱或是弯曲。
在本实施例中,机械手2上设有两平行设置的半夹体2a,辅助包边板13上侧面设有贯穿至辅助包边板13左侧面的让位槽13a,半夹体2a纵截面与让位槽13a的形状相同。当旋转板1将机械手2旋转至输出工位17后,两半夹体2a呈上下平行状态,由于在辅助包边板13的上侧面设有让位槽13a,让位槽13a的左端口位于辅助包边板13的左侧面且半夹体2a纵截面与让位槽13a的形状相同,这样位于下侧的半夹体2a就可以插入让位槽13a内从而使机械手2在经过辅助包边板13的同时又可以利用辅助包边板13对隔膜19进行辅助包边。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种电芯卷绕质量检测运输装置,包括检测机构(4)、能够夹持卷绕后的电芯(18)并进行运输的机械手(2)以及能够控制机械手(2)动作的控制器(5),其特征在于,所述的检测机构(4)包括吸板(7)、具有腔体的储压罐(6)、与储压罐(6)的腔体相连通的负压源(8)以及能够对储压罐(6)内的压力进行实时检测并将检测信号发送至控制器(5)的压力传感器(9),所述的吸板(7)侧部贯穿设置有与储压罐(6)的腔体相连通的吸孔(7a),本电芯卷绕质量检测运输装置包括一能够在竖直面上自转的旋转板(1),机械手(2)设置于旋转板(1)的边沿,旋转板(1)左侧为夹取工位(15),旋转板(1)的下侧为检测工位(16),吸板(7)位于检测工位(16)的右侧,控制器(5)能够在储压罐(6)内停止通负压后根据压力传感器(9)的信号判定电芯(18)是否卷绕合格,并控制机械手(2)将判定合格的电芯(18)运输至后端生产线或是控制机械手(2)将判定不合格的电芯(18)剔除。
2.根据权利要求1所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的吸板(7)为长方形板,吸孔(7a)的数量为若干个且各吸孔(7a)沿吸板(7)的长度方向分布。
3.根据权利要求2所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的检测机构(4)还包括均由控制器(5)控制启闭的加压电磁阀(10)与泄压电磁阀(11),所述的加压电磁阀(10)将储压罐(6)的腔体与负压源(8)相连通,所述的泄压电磁阀(11)将储压罐(6)的腔体与外界空气连通。
4.根据权利要求1所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的检测工位(16)的下侧设有废品收集槽(12)。
5.根据权利要求1所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的旋转板(1)上设有滑轨(3),滑轨(3)的一端靠近旋转板(1)的转动中心,滑轨(3)的另一端延伸至旋转板(1)的边沿外,所述的机械手(2)设置于滑轨(3)上且控制器(5)能够控制机械手(2)沿着滑轨(3)移动。
6.根据权利要求5所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的旋转板(1)的右侧为输出工位(17),且在输出工位(17)上设置有辅助包边板(13),所述的辅助包边板(13)包括相互垂直的左侧面与上侧面,辅助包边板(13)的左侧面竖直设置并与旋转板(1)所处的竖直面相垂直。
7.根据权利要求6所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的机械手(2)上设有两平行设置的半夹体(2a),所述的辅助包边板(13)上侧面设有贯穿至辅助包边板(13)左侧面的让位槽(13a),所述的半夹体(2a)纵截面与让位槽(13a)的形状相同。
8.根据权利要求6所述的电芯卷绕质量检测运输装置,其特征在于,所述的旋转板(1)上侧为准备工位(14),所述的旋转板(1)呈十字型且在旋转板(1)的上边沿、下边沿、左边沿及右边沿均设置有机械手(2)且在旋转板(1)上设置有与每个机械手(2)相对应的滑轨(3)。
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