CN108428923B - 一种电芯下料成型装置及电芯下料成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电芯下料成型装置及电芯下料成型方法，裸电芯卷绕在卷针上，电芯下料成型装置包括下料活动平台，所述电芯下料成型装置还包括用于对所述裸电芯进行定位的锁紧机构，所述锁紧机构包括用于对所述裸电芯的内部的下部进行定位的下定位机构和用于对所述裸电芯的与下部相对设置的上部进行定位的上定位机构，所述上定位机构和所述下定位机构分别活动设置在所述下料活动平台上。该电芯下料成型装置结构简单，在电芯自动下料时能够实现对电芯精确定位控制，可预防电芯向其内部空间产生收缩变形，以达到控制极片以避免产生位移的目的，从而可提高电芯的品质。
Description
技术领域
本发明涉及电池生产制造技术领域，具体涉及一种电芯下料成型装置及电芯下料成型方法。
背景技术
国内电池制造领域内，电池的电芯包括隔膜和极片，采用菱形卷针将极片与隔膜卷绕成菱形电芯。当卷绕完成后的电芯，从卷针上分离出来的菱形裸电芯，电芯内部空间处于自由状态，下料机械手实现自动下料时无定位控制、电芯会向内部空间产生收缩变形，该变形对极耳位置产生一定影响，同时对极片产生一定的位移，降低了电芯的品质。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的问题提供一种改进的电芯下料成型装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电芯下料成型装置，裸电芯卷绕在卷针上，电芯下料成型装置包括下料活动平台，所述电芯下料成型装置还包括用于对所述裸电芯进行定位的锁紧机构，所述锁紧机构包括用于对所述裸电芯的内部的下部进行定位的下定位机构和用于对所述裸电芯的与下部相对设置的上部进行定位的上定位机构，所述上定位机构和所述下定位机构分别活动设置在所述下料活动平台上。
优选地，所述锁紧机构包括支撑座，所述支撑座能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动地设置在所述下料活动平台上，所述下定位机构包括压杆，所述压杆能够沿上下方向滑动地设置在所述支撑座上，当通过所述下定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述压杆压设在所述裸电芯的内部的下部上并将所述裸电芯压紧在所述下料活动平台上。
进一步地，所述卷针上设有与所述压杆相配合的下避位槽，当通过所述下定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述压杆位于所述下避位槽中。
优选地，所述锁紧机构包括支撑座，所述支撑座能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动设置在所述下料活动平台上，所述上定位机构包括用于夹持所述裸电芯的上部的夹持组件，所述夹持组件能够沿上下方向滑动地设置在所述支撑座上，所述夹持组件包括上夹棍和设置在所述上夹棍下部的下夹体，所述上夹棍能够相对所述下夹体上下滑动地设置，当通过所述上定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述上夹棍位于所述裸电芯的外部，所述下夹体位于所述裸电芯的内部，所述裸电芯的上部被夹紧在所述上夹棍与所述下夹体之间。
进一步地，所述卷针上设有与所述下夹体相配合的上避位槽，当通过所述上定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述下夹体位于所述上避位槽中。
优选地，所述上定位机构和所述下定位机构同步沿所述卷针的轴线延伸方向滑动。
优选地，所述电芯下料成型装置还包括对所述裸电芯进行预压定位的预压定位机构和用于将所述裸电芯预压成型的预成型装置，所述预压定位机构包括定位夹，所述定位夹能够上下升降地设置在所述裸电芯的上方，当通过所述预压定位机构对所述裸电芯进行预压定位时，所述定位夹压设在所述裸电芯的上部，所述预成型装置包括预成型夹，所述预成型夹分别能够上下升降地设置在所述定位夹的相对两侧。
优选地，所述电芯下料成型装置还包括当所述卷针从所述裸电芯内退出后用于将所述裸电芯的内部撑开的撑开机构，所述撑开机构能够活动地设置在所述下料活动平台上。
进一步地，所述撑开机构包括能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动设置在所述下料活动平台上的固定座和相对设置的两根撑杆，两根所述撑杆均能够活动设置在所述固定座上，以使得两根所述撑杆能够相互远离以将所述裸电芯的内部撑开或者相互靠近以松开所述裸电芯。
本发明还提供一种电芯下料成型方法，采用如上述任一项所述的电芯下料成型装置下料成型，所述电芯下料成型方法为：
（1）将极片或隔膜卷绕在卷针上形成裸电芯；
（2）通过所述下定位机构对所述裸电芯的下部进行定位，通过所述上定位机构对所述裸电芯的与下部相对设置的上部进行定位；
（3）使所述卷针收缩从定位后的所述裸电芯上退出；
（4）使所述上定位机构向下运动压设所述裸电芯的上部；
（5）再次压设所述裸电芯的上部对所述裸电芯进行定位；
（6）撤销步骤（2）中所述下定位机构和所述上定位机构对所述裸电芯的定位；
（7）将所述裸电芯预压形成方形裸电芯。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的电芯下料成型装置结构简单，在电芯自动下料时能够实现对电芯精确定位控制，可预防电芯向其内部空间产生收缩变形，以达到控制极片以避免产生位移的目的，从而可提高电芯的品质。
附图说明
附图1为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之一；
附图2为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之二；
附图3为本发明的电芯下料成型装置在图2所示状态下的侧视图；
附图4为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之三；
附图5为本发明的电芯下料成型装置在图4所示状态下的轴测图；
附图6为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之四；
附图7为本发明的电芯下料成型装置在图6所示状态下的轴测图；
附图8为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之五；
附图9为本发明的电芯下料成型装置的结构及工作原理示意图之六。
其中：1、下料活动平台；11、传送带；2、下定位机构；21、压杆；3、上定位机构；31、上夹棍；32、下夹体；4、支撑座；5、预压定位机构；51、定位夹；6、预成型装置；61、预成型夹；7、撑开机构；71、固定座；72、撑杆；100、卷针；200、裸电芯。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
如图1~图9所示，本发明的电芯下料成型装置包括下料活动平台1、设置在下料活动平台1上用于对裸电芯100进行定位的锁紧机构，锁紧机构包括下定位机构2和上定位机构3。
下料活动平台1设置在卷针100的下方，卷针100的轴线沿前后方向（图中所示Z方向）延伸，下料活动平台1能够沿左右方向（图中所示X方向）及上下方向（图中所示Y方向）滑动地设置，下定位机构2用于对裸电芯200的内部的下部进行定位，下定位机构2能够沿前后及上下方向滑动地设置在下料活动平台1上，上定位机构3用于对裸电芯200的与下部相对设置的上部进行定位，上定位机构3能够沿前后及上下方向滑动地设置在下料活动平台1上。具体的，锁紧机构包括能够沿前后方向滑动地设置在下料活动平台1上的支撑座4，下定位机构2和上定位机构3均能够沿上下方向滑动地设置在支撑座4上，这样，当支撑座4相对下料活动平台1前后滑动时，带动下定位机构2和上定位机构3同步相对下料活动平台1前后滑动。
下定位机构2包括压杆21，压杆21沿前后方向延伸，压杆21能够沿上下方向滑动地设置在支撑座4上。当通过下定位机构2对裸电芯200的内部的下部进行定位时，支撑座4带动压杆21沿前后方向运动并伸入到裸电芯200的内部，然后压杆21相对支撑座4向下运动从而将裸电芯200的下部压紧在下料活动平台1上。
本实施例中，卷针100上设有与压杆21相配合的下避位槽，当通过下定位机构2对裸电芯200进行定位时，压杆21位于下避位槽中。
上定位机构3包括能够沿上下方向滑动地设置在支撑座4上用于夹持裸电芯200的上部的夹持组件，夹持组件包括上夹棍31和设置在上夹棍31的下部的下夹体32，上夹棍31能够相对下夹体32上下滑动地设置，上夹棍31位于裸电芯200的外部，下夹体32位于裸电芯200的内部，且与裸电芯200的内圆周面相切。当通过上定位机构3对裸电芯200进行定位时，支撑座4带动上夹棍31和下夹体32沿前后方向运动，直至下夹体32伸入到裸电芯200的内部，上夹棍31位于裸电芯200的外部，然后上夹棍31相对下夹体32向下运动，从而使裸电芯200的上部被夹紧在上夹棍31与下夹体32之间。
本实施例中，卷针100上设有与下夹体32相配合的上避位槽，当通过上定位机构3对裸电芯200的与下部相对设置的上部进行定位时，下夹体32位于上避位槽中。
当卷针100收缩从裸电芯200上退出时，通过设置下定位机构2和上定位机构3可将裸电芯200压住并对裸电芯200定位，这可防止裸电芯200向其内部空间产生收缩变形，同时还可预防卷针100从裸电芯200上抽出时出现极片或隔膜抽芯的问题。
该电芯下料成型装置还包括设置在预成型工位处的预压定位机构5，预压定位机构5用于在将裸电芯200压成方形结构之前对裸电芯200再次进行定位。具体的，预压定位机构5包括定位夹51，定位夹51能够上下升降地设置在裸电芯200的上方，预压定位机构5还包括驱动定位夹51上下运动的第一气缸，当通过预压定位机构对裸电芯200进行定位时，定位夹51压设在裸电芯200的上部的中部。
本实施例中，定位夹51呈开口朝下的U字型结构，U字型结构的两边对称设置在上夹棍31的相对两侧。
当卷针100从裸电芯200的内部退出后，裸电芯200的内圈空间较大，内圈隔膜易从裸电芯200的内壁上掉落塌陷下来，这使得在裸电芯200转变成方形的过程中造成中心层隔膜起皱，从而降低电芯质量。针对此问题，该电芯下料成型装置还包括撑开机构7，当卷针100从裸电芯200内退出后，撑开机构7撑设在裸电芯200的内部，以防止裸电芯200的内圈隔膜从裸电芯200的内壁上掉落塌陷下来导致中心层隔膜起皱，撑开机构7活动设置在下料活动平台1上。
具体的，撑开机构7包括能够沿卷针100的轴线延伸方向即前后方向滑动地设置在下料活动平台1上的固定座71和两根相对设置的撑杆72，两根撑杆72均能够沿左右方向滑动地设置在固定座71上，这使得两根撑杆72能够沿左右方向相互远离以撑设在裸电芯200的内部的左右两端从而将裸电芯200撑开，或者两根撑杆72能够相互靠近以松开裸电芯200从而方便撑开机构7插入或退出裸电芯200的内部。
本申请中，当卷针100从裸电芯200的内部退出后以及采用预压定位机构5对裸电芯200进行预压定位的过程中，撑杆机构7均撑设在裸电芯200的内部。
该电芯下料成型装置还包括设置在预成型工位处的预成型装置6，预成型装置6包括预成型夹61，预成型夹61对称设置在定位夹51的相对两侧，位于定位夹51相对两侧的预成型夹61均能够上下升降地设置在裸电芯200的上方。预成型装置6还包括用于驱使预成型夹61上下运动的第二气缸。
下料活动平台1上还设有传送带11，裸电芯200通过下定位机构2和上定位机构3固定在传送带11上，且预压成方形结构的裸电芯200也位于传送带11上，这样，可通过传送带11直接将预压成方形结构的裸电芯200传出到下一工位。
本实施例中，卷针100为圆形卷针，裸电芯200呈圆形。
以下具体介绍一下电芯下料成型方法，具体如下：
（1）在卷绕工位，将极片或隔膜卷绕在卷针100上形成裸电芯200，本实施例中，裸电芯200为圆形裸电芯，此时，下料活动平台1远离裸电芯200，如图1所示；
（2）通过锁紧机构对裸电芯200进行定位：
先使下料活动平台1沿X+方向及Y+方向运动到位于裸电芯200的下方，使裸电芯200的下部与下料活动平台1相接触；然后使支撑座4沿Z-方向相对下料活动平台1运动，带动压杆21同步沿Z-方向运动插入到裸电芯200的内部，并使压杆21沿Y-方向运动以将裸电芯200的下部压紧在下料活动平台1上，此时压杆21位于卷针100上的下避位槽中；支撑座4沿Z-方向相对下料活动平台1运动时，带动上夹棍31和下夹体32同步沿Z-方向运动，直至下夹体32伸入到裸电芯200的内部，上夹棍31位于裸电芯200的外部，然后上夹棍31相对下夹体32向下运动，从而将裸电芯200的上部夹紧在上夹棍31和下夹体32之间，此时，下夹体32位于卷针100上的上避位槽中。如图2和图3所示；
（3）使卷针100收缩从定位后的裸电芯200上退出，使固定座71带动两根撑杆72沿Z-方向运动使两根撑杆72插入到裸电芯200的内部，然后使两根撑杆72分别沿X+和X-方向运动相互远离，直至两根撑杆72分别撑设在裸电芯200的内部的左右两端将裸电芯200的内部撑开；
（4）使下料活动平台1沿X-方向及Y-方向运动，从而使裸电芯200离开卷绕工位，如图4和图5所示；然后使上定位机构3相对支撑座4向下运动，上夹棍31压设裸电芯200的上部，从而将裸电芯200压扁，在此过程中，两根撑杆72分别沿X+和X-方向继续运动相互远离，以使得两根撑杆72始终撑设在裸电芯200的内部的左右两端从而将裸电芯200的内部撑开，如图6和图7所示；
（5）通过下料活动平台1将裸电芯200搬运到预成型工位；
（6）压设裸电芯200的上部的中部再次对裸电芯200进行定位：
在预成型工位处，预压定位机构5动作，即启动第一气缸，使定位夹51向下运动压设裸电芯200的上部的中部，在此过程中，两根撑杆72分别沿X+和X-方向继续运动相互远离，以使得两根撑杆72始终撑设在裸电芯200的内部的左右两端从而将裸电芯200的内部撑开，如图8所示，直至裸电芯200的上部的中部被下压到靠近裸电芯200的下部；
（7）撤销步骤（2）中锁紧机构对裸电芯200的定位，并使撑开机构7退出裸电芯200的内部：
在预成型工位处，使压杆21及上夹棍31分别沿Y+方向相对支撑座4运动，然后使支撑座4沿Z+方向运动，带动压杆21、上夹棍31和下夹体32均沿Z+方向运动直至压杆21和下夹体32从裸电芯200内部退出，上夹棍31远离裸电芯200；使两根撑杆72分别沿X-和X+方向运动相互靠近以松开裸电芯200，然后使固定座71带动两根撑杆72沿Z+方向运动，直至两根撑杆72完全从裸电芯200的内部退出。
（8）将裸电芯200预压形成方形裸电芯。
在预成型工位处，预成型装置6动作，即第二气缸动作，第二气缸驱动位于定位夹51两侧的预成型夹61沿Y-方向运动压持裸电芯200的两侧，直至将裸电芯200预压成方形结构，如图9所示。
当裸电芯200经上述步骤被预压成方形结构后，使位于下料活动平台1上的传送带11动作，从而可将预压后的方形结构的裸电芯200传送到下一工位。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电芯下料成型方法，其特征在于：裸电芯卷绕在卷针上，采用电芯下料成型装置下料成型，所述电芯下料成型装置包括下料活动平台、用于对所述裸电芯进行定位的锁紧机构，所述锁紧机构包括用于对所述裸电芯的内部的下部进行定位的下定位机构和用于对所述裸电芯的与下部相对设置的上部进行定位的上定位机构，所述上定位机构和所述下定位机构分别活动设置在所述下料活动平台上，所述电芯下料成型装置还包括当所述卷针从所述裸电芯内退出后用于将所述裸电芯的内部撑开的撑开机构，所述撑开机构包括能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动设置在所述下料活动平台上的固定座和相对设置的两根撑杆，两根所述撑杆均能够活动设置在所述固定座上，以使得两根所述撑杆能够沿左右方向运动相互远离以将所述裸电芯的内部撑开或者沿左右方向运动相互靠近以松开所述裸电芯；所述电芯下料成型方法为：
(1)将极片或隔膜卷绕在卷针上形成裸电芯；
(2)通过所述下定位机构对所述裸电芯的下部进行定位，通过所述上定位机构对所述裸电芯的与下部相对设置的上部进行定位；
(3)使所述卷针收缩从定位后的所述裸电芯上退出；
(4)使两根所述撑杆运动插入到所述裸电芯的内部，并分别撑设在所述裸电芯的内部的左右两端将所述裸电芯的内部撑开；
(5)使所述上定位机构向下运动压设所述裸电芯的上部将所述裸电芯压扁，此过程中两根所述撑杆分别沿左右方向继续运动相互远离，以使得两根所述撑杆始终撑设在所述裸电芯的内部的左右两端，从而将所述裸电芯的内部撑开；
(6)再次压设所述裸电芯的上部对所述裸电芯进行定位，此过程中两根所述撑杆分别沿左右方向继续运动相互远离，以使得两根所述撑杆始终撑设在所述裸电芯的内部的左右两端，从而将所述裸电芯的内部撑开；
(7)撤销步骤(2)中所述下定位机构和所述上定位机构对所述裸电芯的定位，并使两根所述撑杆运动退出所述裸电芯内部；
(8)将所述裸电芯预压形成方形裸电芯。
2.根据权利要求1所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述锁紧机构包括支撑座，所述支撑座能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动地设置在所述下料活动平台上，所述下定位机构包括压杆，所述压杆能够沿上下方向滑动地设置在所述支撑座上，当通过所述下定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述压杆压设在所述裸电芯的内部的下部上并将所述裸电芯压紧在所述下料活动平台上。
3.根据权利要求2所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述卷针上设有与所述压杆相配合的下避位槽，当通过所述下定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述压杆位于所述下避位槽中。
4.根据权利要求1所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述锁紧机构包括支撑座，所述支撑座能够沿所述卷针的轴线延伸方向滑动设置在所述下料活动平台上，所述上定位机构包括用于夹持所述裸电芯的上部的夹持组件，所述夹持组件能够沿上下方向滑动地设置在所述支撑座上，所述夹持组件包括上夹棍和设置在所述上夹棍下部的下夹体，所述上夹棍能够相对所述下夹体上下滑动地设置，当通过所述上定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述上夹棍位于所述裸电芯的外部，所述下夹体位于所述裸电芯的内部，所述裸电芯的上部被夹紧在所述上夹棍与所述下夹体之间。
5.根据权利要求4所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述卷针上设有与所述下夹体相配合的上避位槽，当通过所述上定位机构对所述裸电芯进行定位时，所述下夹体位于所述上避位槽中。
6.根据权利要求1所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述上定位机构和所述下定位机构同步沿所述卷针的轴线延伸方向滑动。
7.根据权利要求1所述的电芯下料成型方法，其特征在于：所述电芯下料成型装置还包括对所述裸电芯进行预压定位的预压定位机构和用于将所述裸电芯预压成型的预成型装置，所述预压定位机构包括定位夹，所述定位夹能够上下升降地设置在所述裸电芯的上方，当通过所述预压定位机构对所述裸电芯进行预压定位时，所述定位夹压设在所述裸电芯的上部，所述预成型装置包括预成型夹，所述预成型夹分别能够上下升降地设置在所述定位夹的相对两侧。
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