CN108321440A - 电芯烫孔机构 - Google Patents

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CN108321440A CN201810199546.2A CN201810199546A CN108321440A CN 108321440 A CN108321440 A CN 108321440A CN 201810199546 A CN201810199546 A CN 201810199546A CN 108321440 A CN108321440 A CN 108321440A
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胡新荣
梁志宏
胡新平
陈玮麟
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Abstract

本发明公开了一种电芯烫孔机构，该电芯烫孔机构包括机械手下料互换装置、接料转盘旋转装置、烫孔装置；该电芯烫孔机构结构简单，能够实现自动化烫孔加工，提高电芯的加工质量和生产效率，烫孔后的电芯不易变形反弹。

Description

电芯烫孔机构
技术领域
本发明涉及圆柱型锂电池加工技术领域，具体的说是涉及一种电芯烫孔机构。
背景技术
近年来随着技术日异月新，锂电池行业飞速发展，锂电池卷绕机不断推陈出新，设备全自动化程度不断提高。
在传统锂电池卷绕机，卷线完成的电芯与电池壳底焊接过程中，焊针需要通过中心孔，或在电池中心孔内插入导电针，需对卷绕完成的电芯进行铰孔处理并烫孔定型，以保证在焊孔与插入的导电针的时候，不会将中心孔的隔膜破坏，造成内阻短路。
现有厂商在此工序生产过程中，中心孔处铰孔，大多采用卷针圆周挤压扩张方法，这种方法扩张后，中心孔隔膜易反弹，在后续生产中不能自动入壳焊接，易引起中心孔破坏断路。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供了一种电芯烫孔机构，该电芯烫孔机构结构简单，能够实现自动化烫孔加工，提高电芯的加工质量和生产效率，烫孔后的电芯不易变形反弹。
为解决现有技术中生产效率低、中心铰孔变形反弹、铰孔断路的技术问题，本发明通过以下方案来实现：电芯烫孔机构，该电芯烫孔机构包括机械手下料互换装置、接料转盘旋转装置、烫孔装置；
所述机械手下料互换装置包括V型夹爪、夹持气缸、第一滑轨推动座、气缸固定座、限位气缸、回位气缸、支撑板、支撑座、调节座；所述V型夹爪固定在夹持气缸的驱动部，所述夹持气缸设置于滑轨座上，滑轨座设于所述第一滑轨上，所述第一滑轨通过连接板固定在所述支撑板前侧面，所述限位气缸通过气缸固定座固定在所述支撑板侧部，所述限位气缸的驱动部端部设置有限位柱，限位柱朝向设于所述滑轨座上的L型限位板，所述回位气缸固定在所述支撑板侧部，其驱动杆端部通过一推动座连接于所述滑轨座，所述支撑板通过支撑座固定到一大板上，其下端装有调节座；
所述接料转盘旋转装置包括伺服电机、联轴器、光电感应器、分割器、固定座、夹合机构、转盘，所述伺服电机驱动部连接联轴器，其前侧固定板的水平方向上连接有水平板，水平板上设置有光电感应器，该光电感应器置于所述联轴器的侧部，所述联轴器连接分割器，所述分割器驱动侧的外壳前端设置有固定座，所述固定座中部设置有连接杆，连接杆的一端连接分割器的驱动部，另一端连接转盘，在固定座与所述转盘之间的间隙处设置有固定在所述固定座外端面的三个夹合机构，三个夹合机构分别对应于转盘的接料位、烫孔位、下料位；
所述烫孔装置置于所述转盘的烫孔位处，其上设置能够给烫孔针加热的烫针加热部、能够输送烫孔针在烫针加热部上穿行的气缸推送机构、能够夹持并驱动烫孔针旋转的电机驱动机构，所述电机驱动机构设置于第三滑轨上，所述气缸推送机构设置于烫针加热部旁侧，其驱动杆连接在所述电机驱动机构的缓冲装置上。
进一步的，所述V型夹爪的夹持面设置有软性胶层。
进一步的，所述支撑板开有纵向腰型孔，所述支撑座开有横向腰型孔，所述纵向腰型孔和横向腰型孔用于调节V型夹爪夹料的中心与卷针上电芯中心一致。
进一步的，述夹合机构包括开夹气缸、第二滑轨、夹爪，所述第二滑轨设置于一L型板体上，所述L型板的短板端部连接于所述固定座上，其内侧固定开夹气缸，其外侧面设置第二滑轨，所述第二滑轨上设置有联动块，联动块设置有多个，其中的一个联动块连接在开夹气缸的驱动端，最外围的联动块连接于所述夹爪上，所述开夹气缸通过联动块驱动夹爪的开合。
进一步的，包括烫针加热部包括加热座、加热板、隔热挡板，所述加热座通过一底板安装在第二固定板上，其上安装加热板，在烫针加热部外侧面设置隔热挡板，在所述烫针加热部的前侧底部设置有第三滑轨，所述加热板设置有用于烫孔针穿入的穿孔；
所述烫针加热部的旁侧固定有第二固定座，所述第二固定座下端面固定有气缸推送机构，所述气缸推送机构包括烫孔气缸、气缸固定座，所述烫孔气缸安装在气缸固定座上，其驱动端连接有驱动杆；
所述电机驱动机构包括步进电机、同步带轮、同步皮带、滑动套、步进马达座、缓冲装置，所述步进马达座安装在所述第三滑轨上，其呈L型，其L型底面竖向固定有竖板，竖板上安装有同步带轮，所述同步带轮包括通过同步皮带连接的主动轮和被动轮，主动轮直径较小，其通过连接杆连接有步进电机，被动轮的外轴杆架设于步进马达座的竖向板体上，另一端的轴杆设有夹持部，夹持部夹持所述烫孔针的一端。
进一步的，所述缓冲装置包括缓冲器固定座、缓冲器、缓冲挡板，所述缓冲器固定座固定在所述竖板的侧部，其前侧面连接烫孔气缸的驱动杆的端部，其后侧面设置有缓冲器的一端，所述缓冲器的另一端连接有缓冲挡板，所述缓冲挡板的板体延伸至第三滑轨端部。
进一步的，所述第二固定板上且置于第三滑轨的旁侧，设置有第二调节座。
进一步的，所述第二固定板上还设置有护板，该护板置于所述烫孔气缸的上方。
进一步的，所述加热座上设置有感应温度的感温器。
相对于现有技术，本发明的有益效果是：本发明电芯烫孔机构能够提高制作电芯的质量和生产效率，烫孔后的电芯不易变形反弹。
具体优点如下：
1.卷绕完成后的电芯，由夹持气缸夹住，夹持气缸为手指气缸，定位精度高，对中性好，能保证每次夹持在同一位置上，避免拔针时横向力带动电芯。夹住电芯后，卷绕轴上的卷针收回，夹持气缸上安装有V型夹爪，夹爪做包胶处理，防止夹坏产品，同时，增大夹紧面积，提高夹持力，以保证卷针拔出时，电芯不会随动。
2.支撑板和支撑座上分别开有腰型孔，支撑板开有纵向腰型孔，支撑座开有横向腰型孔，可分别调节纵向和横向保证V型夹爪夹料的中心与卷针上电芯中心一致。
3.拔完烫针后，接料转盘上的开夹气缸带动接料转盘的夹爪张开，此夹爪一个没有包胶做定位基准，一个包胶做夹持从动用，而开夹气缸配合滑轨做来回运动，这样能保证每次开夹的精准性。
4.接料转盘上有三个位置，分别为接料位，烫孔位，下料位。当电芯下料到接料转盘的接料位时，接料转盘固定在旋转主轴上，由伺服电机驱动，通过联轴器和分割器(分割器定位精度高，分度精准)配合光电感应器，使接料转盘夹爪上的电芯运动到烫孔位进行烫孔，这样的运动方式能保证每次烫孔位置的一致性。
5.步加热座上同时安装有感应温度的感温器，以便随时保持和测试烫孔的温度。
6.缓冲装置能够放缓烫孔针的进给距离，以便保持合理的进给烫孔距离，更加有效地烫孔。
7.固定座上安装有隔热挡板和护板，隔热挡板避免人为操作时，被加热装置烫伤。当系统确认产品NG时，产品在固定座与护板之间掉入到下方的NG排料盒中，护板起保护烫孔气缸和导向NG电芯作用。
8.接料转盘夹爪夹住电芯，通过伺服电机、联轴器和分割器配合光电感应器，使接料转盘夹爪上的电芯旋转到烫孔位，此时，加热部已达到所需烫孔的温度。烫孔气缸配合滑轨，把烫孔针插入到电芯内孔，直到烫孔气缸上感应器接收到到位信号，步进电机通过同步带轮、同步皮带、滑动套等机构带动烫孔针旋转烫孔。这样能保证电芯内孔成型的均匀性和一致性。旋转烫孔完成后，保持一定时间后，拔出烫孔针，完成烫孔动作。
附图说明
图1为本发明电芯烫孔机构示意图；
图2为本发明机械手下料互换装置结构示意图；
图3为本发明接料转盘旋转装置结构示意图；
图4为本发明烫孔装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参照附图1-4，本发明的电芯烫孔机构，该电芯烫孔机构包括机械手下料互换装置1、接料转盘旋转装置2、烫孔装置3；
所述机械手下料互换装置1包括V型夹爪101、夹持气缸102、第一滑轨103推动座104、气缸固定座105、限位气缸106、回位气缸107、支撑板108、支撑座109、调节座110；所述V型夹爪101固定在夹持气缸102的驱动部，所述夹持气缸102设置于滑轨座上，滑轨座设于所述第一滑轨103上，所述第一滑轨103通过连接板固定在所述支撑板108前侧面，所述限位气缸106通过气缸固定座105固定在所述支撑板108侧部，所述限位气缸106的驱动部端部设置有限位柱，限位柱朝向设于所述滑轨座上的L型限位板，所述回位气缸107固定在所述支撑板108侧部，其驱动杆端部通过一推动座104连接于所述滑轨座，所述支撑板108通过支撑座109固定到一大板上，其下端装有调节座110；
所述接料转盘旋转装置2包括伺服电机201、联轴器202、光电感应器203、分割器204、固定座205、夹合机构、转盘209，所述伺服电机201驱动部连接联轴器202，其前侧固定板的水平方向上连接有水平板，水平板上设置有光电感应器203，该光电感应器203置于所述联轴器202的侧部，所述联轴器203连接分割器204，所述分割器204驱动侧的外壳前端设置有固定座205，所述固定座205中部设置有连接杆，连接杆的一端连接分割器204的驱动部，另一端连接转盘209，在固定座205与所述转盘209之间的间隙处设置有固定在所述固定座205外端面的三个夹合机构，三个夹合机构分别对应于转盘的接料位、烫孔位、下料位；
所述烫孔装置3置于所述转盘209的烫孔位处，其上设置能够给烫孔针311加热的烫针加热部、能够输送烫孔针311在烫针加热部上穿行的气缸推送机构、能够夹持并驱动烫孔针311旋转的电机驱动机构，所述电机驱动机构设置于第三滑轨310上，所述气缸推送机构设置于烫针加热部旁侧，其驱动杆连接在所述电机驱动机构的缓冲装置上。
优选方案：所述V型夹爪101的夹持面设置有软性胶层。
优选方案：所述支撑板108开有纵向腰型孔，所述支撑座109开有横向腰型孔，所述纵向腰型孔和横向腰型孔用于调节V型夹爪101夹料的中心与卷针上电芯中心一致。
优选方案：所述夹合机构包括开夹气缸206、第二滑轨207、夹爪208，所述第二滑轨207设置于一L型板体上，所述L型板的短板端部连接于所述固定座205上，其内侧固定开夹气缸206，其外侧面设置第二滑轨207，所述第二滑轨207上设置有联动块，联动块设置有多个，其中的一个联动块连接在开夹气缸206的驱动端，最外围的联动块连接于所述夹爪208上，所述开夹气缸206通过联动块驱动夹爪208的开合。
优选方案：包括烫针加热部包括加热座312、加热板314、隔热挡板315，所述加热座312通过一底板安装在第二固定板319上，其上安装加热板314，在烫针加热部外侧面设置隔热挡板315，在所述烫针加热部的前侧底部设置有第三滑轨310，所述加热板314设置有用于烫孔针311穿入的穿孔；
所述烫针加热部的旁侧固定有第二固定座316，所述第二固定座316下端面固定有气缸推送机构，所述气缸推送机构包括烫孔气缸317、气缸固定座313，所述烫孔气缸317安装在气缸固定座313上，其驱动端连接有驱动杆；
所述电机驱动机构包括步进电机301、同步带轮302、同步皮带303、滑动套304、步进马达座305、缓冲装置，所述步进马达座305安装在所述第三滑轨310上，其呈L型，其L型底面竖向固定有竖板，竖板上安装有同步带轮302，所述同步带轮302包括通过同步皮带303连接的主动轮和被动轮，主动轮直径较小，其通过连接杆连接有步进电机301，被动轮的外轴杆架设于步进马达座305的竖向板体上，另一端的轴杆设有夹持部，夹持部夹持所述烫孔针311的一端。
优选方案：所述缓冲装置包括缓冲器固定座306、缓冲器307、缓冲挡板308，所述缓冲器固定座306固定在所述竖板的侧部，其前侧面连接烫孔气缸317的驱动杆的端部，其后侧面设置有缓冲器307的一端，所述缓冲器307的另一端连接有缓冲挡板308，所述缓冲挡板308的板体延伸至第三滑轨310端部。
优选方案：所述第二固定板319上且置于第三滑轨310的旁侧，设置有第二调节座309。
优选方案：所述第二固定板319上还设置有护板318，该护板318置于所述烫孔气缸317的上方。
实施例：
机械手下料部分：V型夹爪固定在夹持气缸上；夹持气缸通过第一滑轨和连接板固定到支撑板上；限位气缸通过气缸固定座固定到支撑板上；回位气缸也固定到安装座上；回位气缸通过推动座与第一滑轨座连接；支撑板通过支撑座固定到机器的大板上，支撑板下端装有调节座。
卷绕完成后的电芯，由夹持气缸夹住，夹持气缸为手指气缸，定位精度高，对中性好，能保证每次夹持在同一位置上，避免拔针时横向力带动电芯。夹住电芯后，卷绕轴上的卷针收回，夹持气缸上安装有型夹爪，夹爪做包胶处理，防止夹坏产品，同时，增大夹紧面积，提高夹持力，以保证卷针拔出时，电芯不会随动。
支撑板和支撑座上分别开有腰型孔，支撑板开有纵向腰型孔，支撑座开有横向腰型孔，可分别调节纵向和横向保证V型夹爪夹料的中心与卷针上电芯中心一致。
拔完针后，接料转盘上的开夹气缸带动接料转盘的夹爪张开，此夹爪一个没有包胶做定位基准，一个包胶做夹持从动用，而开夹气缸配合第二滑轨做来回运动，这样能保证每次开夹的精准性。在此同时，机械手上的限位气缸顶出，然后回位气缸配合第二滑轨收回到限位气缸的顶出位置(限位气缸的缸径要大于回位气缸缸径，以保证回位到限位气缸顶出位时，过冲)；此时，电芯正处于接料盘夹爪中心位置；接料圆转上的开夹气缸收回，接料转盘上的夹爪通过弹簧夹紧电芯。而机械手夹持气缸松开，电芯由接料转盘夹爪通过弹簧夹紧电芯，机械手上的限位气缸收回，机械手回位气缸也同样收回到初始位置，以避开接料转盘旋转位置。此时的电芯完成夹爪互换运动，并处在接料转盘夹爪上夹紧。
接料转盘上有三个位置，分别为接料位，烫孔位，下料位。当电芯下料到接料转盘的接料位时，接料转盘固定在旋转主轴上，由伺服电机驱动，通过联轴器和分割器(分割器定位精度高，分度精准)配合光电感应器，使接料转盘夹爪上的电芯运动到烫孔位进行烫孔，这样的运动方式能保证每次烫孔位置的一致性。
烫孔装置：烫孔针通过滑动套、步进马达座安装固定在第三滑轨上，第三滑轨通过调节座固定在固定座上，同时烫孔气缸也固定在固定座上，而固定座通过固定板安装到机器的大板上。烫孔气缸通过气缸固定座安装固定在固定板上，并用缓冲器固定座与步进马达座连接。
步进马达座前侧的固定座设置有便于烫孔针插入加热的烫针加热部，该烫针加热部包括设置于固定座上便于烫孔针穿过的加热座，以及安装于加热座上侧穿过的烫孔针进行加热的加热板，加热座上同时安装有感应温度的感温器，以便随时保持和测试烫孔的温度。
烫孔针进给部底侧连接有便于安装固定第三滑轨的调节座，调节座上第三滑轨的一侧设有限定烫孔针前移的缓冲器，对应的烫孔针进给部的调节座侧面连接有与缓冲器配合的缓冲挡板，调节缓冲器，等效于调节烫孔针的进给距离，以便保持合理的进给烫孔距离，更加有效地烫孔。
调节座和固定板上分别开有调节腰孔。调节座可以调节横向位移，使烫孔针和加热部的烫针固定块同心。固定板可以调节纵向位移和横向位移，固定板与机器大板连接采用横向腰孔固定，与固定座连接采用的纵向腰孔，可分别调节横向和纵向，使烫孔针的中心与接料转盘上的电芯中心保持一致。
固定座上安装有隔热挡板和护板，隔热挡板避免人为操作时，被加热装置烫伤。当系统确认产品NG时，产品在固定座与护板之间掉入到下方的NG排料盒中，护板起保护烫孔气缸和导向NG电芯作用。
接料转盘夹爪夹住电芯，通过伺服电机、联轴器和分割器配合光电感应器，使接料转盘夹爪上的电芯旋转到烫孔位，此时，加热部已达到所需烫孔的温度。烫孔气缸配合第三滑轨，把烫孔针插入到电芯内孔，直到烫孔气缸上感应器接收到到位信号，步进电机通过同步带轮、同步皮带、滑动套等机构带动烫孔针旋转烫孔。这样能保证电芯内孔成型的均匀性和一致性。旋转烫孔完成后，保持一定时间后，拔出烫孔针，完成烫孔动作。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.电芯烫孔机构，其特征在于：该电芯烫孔机构包括机械手下料互换装置(1)、接料转盘旋转装置(2)、烫孔装置(3)；
所述机械手下料互换装置(1)包括V型夹爪(101)、夹持气缸(102)、第一滑轨(103)推动座(104)、气缸固定座(105)、限位气缸(106)、回位气缸(107)、支撑板(108)、支撑座(109)、调节座(110)；所述V型夹爪(101)固定在夹持气缸(102)的驱动部，所述夹持气缸(102)设置于滑轨座上，滑轨座设于所述第一滑轨(103)上，所述第一滑轨(103)通过连接板固定在所述支撑板(108)前侧面，所述限位气缸(106)通过气缸固定座(105)固定在所述支撑板(108)侧部，所述限位气缸(106)的驱动部端部设置有限位柱，限位柱朝向设于所述滑轨座上的L型限位板，所述回位气缸(107)固定在所述支撑板(108)侧部，其驱动杆端部通过一推动座(104)连接于所述滑轨座，所述支撑板(108)通过支撑座(109)固定到一大板上，其下端装有调节座(110)；
所述接料转盘旋转装置(2)包括伺服电机(201)、联轴器(202)、光电感应器(203)、分割器(204)、固定座(205)、夹合机构、转盘(209)，所述伺服电机(201)驱动部连接联轴器(202)，其前侧固定板的水平方向上连接有水平板，水平板上设置有光电感应器(203)，该光电感应器(203)置于所述联轴器(202)的侧部，所述联轴器(203)连接分割器(204)，所述分割器(204)驱动侧的外壳前端设置有固定座(205)，所述固定座(205)中部设置有连接杆，连接杆的一端连接分割器(204)的驱动部，另一端连接转盘(209)，在固定座(205)与所述转盘(209)之间的间隙处设置有固定在所述固定座(205)外端面的三个夹合机构，三个夹合机构分别对应于转盘的接料位、烫孔位、下料位；
所述烫孔装置(3)置于所述转盘(209)的烫孔位处，其上设置能够给烫孔针(311)加热的烫针加热部、能够输送烫孔针(311)在烫针加热部上穿行的气缸推送机构、能够夹持并驱动烫孔针(311)旋转的电机驱动机构，所述电机驱动机构设置于第三滑轨(310)上，所述气缸推送机构设置于烫针加热部旁侧，其驱动杆连接在所述电机驱动机构的缓冲装置上。
2.根据权利要求1所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述V型夹爪(101)的夹持面设置有软性胶层。
3.根据权利要求1所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述支撑板(108)开有纵向腰型孔，所述支撑座(109)开有横向腰型孔，所述纵向腰型孔和横向腰型孔用于调节V型夹爪(101)夹料的中心与卷针上电芯中心一致。
4.根据权利要求1所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述夹合机构包括开夹气缸(206)、第二滑轨(207)、夹爪(208)，所述第二滑轨(207)设置于一L型板体上，所述L型板的短板端部连接于所述固定座(205)上，其内侧固定开夹气缸(206)，其外侧面设置第二滑轨(207)，所述第二滑轨(207)上设置有联动块，联动块设置有多个，其中的一个联动块连接在开夹气缸(206)的驱动端，最外围的联动块连接于所述夹爪(208)上，所述开夹气缸(206)通过联动块驱动夹爪(208)的开合。
5.根据权利要求1所述的电芯烫孔机构，其特征在于：烫针加热部包括加热座(312)、加热板(314)、隔热挡板(315)，所述加热座(312)通过一底板安装在第二固定板(319)上，其上安装加热板(314)，在烫针加热部外侧面设置隔热挡板(315)，在所述烫针加热部的前侧底部设置有第三滑轨(310)，所述加热板(314)设置有用于烫孔针(311)穿入的穿孔；
所述烫针加热部的旁侧固定有第二固定座(316)，所述第二固定座(316)下端面固定有气缸推送机构，所述气缸推送机构包括烫孔气缸(317)、气缸固定座(313)，所述烫孔气缸(317)安装在气缸固定座(313)上，其驱动端连接有驱动杆；
所述电机驱动机构包括步进电机(301)、同步带轮(302)、同步皮带(303)、滑动套(304)、步进马达座(305)、缓冲装置，所述步进马达座(305)安装在所述第三滑轨(310)上，其呈L型，其L型底面竖向固定有竖板，竖板上安装有同步带轮(302)，所述同步带轮(302)包括通过同步皮带(303)连接的主动轮和被动轮，主动轮直径较小，其通过连接杆连接有步进电机(301)，被动轮的外轴杆架设于步进马达座(305)的竖向板体上，另一端的轴杆设有夹持部，夹持部夹持所述烫孔针(311)的一端。
6.根据权利要求5所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述缓冲装置包括缓冲器固定座(306)、缓冲器(307)、缓冲挡板(308)，所述缓冲器固定座(306)固定在所述竖板的侧部，其前侧面连接烫孔气缸(317)的驱动杆的端部，其后侧面设置有缓冲器(307)的一端，所述缓冲器(307)的另一端连接有缓冲挡板(308)，所述缓冲挡板(308)的板体延伸至第三滑轨(310)端部。
7.根据权利要求5所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述第二固定板(319)上且置于第三滑轨(310)的旁侧，设置有第二调节座(309)。
8.根据权利要求5所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述第二固定板(319)上还设置有护板(318)，该护板(318)置于所述烫孔气缸(317)的上方。
9.根据权利要求5所述的电芯烫孔机构，其特征在于：所述加热座(312)上设置有感应温度的感温器。
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