CN109560343B - 一种圆柱电池内芯顶出装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱电池内芯顶出装置，包括第一支架、设置在第一支架上的上料机构、四工位转台机构、电池顶盖分离机构，以及电池内芯顶出机构。第一支架上设置有四个工位，分别为上料工位、电池顶盖分离工位、电池内芯顶出工位和下料工位，四个工位分布于转台的周围；其中，电池顶盖分离、电池内芯顶出和下料工位处均设置有固定在第一支架上收集仓。本发明是将圆柱电池经切割后，通过全自动工作进行电池正负极顶盖分离、电池内芯顶出，以及电池金属外壳收集和不合格品收集。通过液压、气动、电动装置，经过PLC控制实现自动化从而替代人工，节省劳动力，降低人工成本，且效率高。

Description

一种圆柱电池内芯顶出装置

技术领域

本发明属于电池资源再生技术领域，具体涉及一种圆柱电池内芯顶出装置。

背景技术

随着锂离子电池的广泛应用，数量庞大的废旧锂离子电池对环境的压力也越来越大，如果简单废弃而不加以回收利用，也是对资源的巨大浪费。

锂离子电池由最外部的不锈钢层和内层的塑料膜、铜膜、铝膜等卷层组成，在传统方法对废旧电池处理过程中，通过冲击、挤压等机械的方法将电池整体破碎，形成铁、铜、铝、碳等不同材料的混合体，该过程要求电池要充分放电，以避免机械破碎造成的爆炸危险；分离过程利用混合体中不同材料密度、磁性和电性等物理性质的不同，通过风选、磁选和振动等分离技术分离出铁、铜、铝、碳等材料，由于材料混合物种类繁多，分离后的各种材料纯度低，其相应的市场价值也低。因此，传统废旧电池处理方法存在回收率低、安全隐患高、对环境极易造成二次污染等问题，亟需一种新的废旧电池拆解加工方法。

现有的技术为圆柱电池经切割，首先通过半自动化设备或人工的形式对电池的正负极顶盖分离，接着再通过半自动化设备或人工的形式将电池内芯顶出分离，原有技术产出效率低下，人工费用高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆柱电池内芯顶出装置，解决现有废旧电池取芯技术中首先将圆柱电池两端进行切割，然后通过半自动化设备或人工的形式对电池的正负极顶盖分离，接着再通过半自动化设备或人工的形式将电池内芯顶出分离，产出效率低下，人工费用高的技术问题。

为了解决上述问题，本发明采取的如下技术方案：

一种圆柱电池内芯顶出装置，包括第一支架、设置在第一支架上的上料机构、四工位转台机构、电池顶盖分离机构，以及电池内芯顶出机构。

所述第一支架上设置有四个工位，分别为上料工位、电池顶盖分离工位、电池内芯顶出工位和下料工位，四个工位分布于转台的周围；其中，电池顶盖分离、电池内芯顶出和下料工位处均设置有固定在第一支架上收集仓。

所述上料机构包括第二支架和第一导轨，第二支架固定在第一支架上，第一导轨固定设置在第二支架上，第一导轨上活动式设置有第一滑块，第一滑块上设置有用于夹取电池的夹爪；第一导轨的末端位于上料工位上方。

所述四工位转台机构包括电机、转台和至少一个电池夹持装置；电机固定在第一支架上，电机的输出轴通过连接件与转台的连接，电机驱动转台转动；电池夹持装置固定设置在转台上。

所述电池顶盖分离机构包括第三支架、第一直线运动机构和第二运动直线机构，以及用于夹紧电池两端的第一气爪和第二气爪；第三支架固定在第一支架上，第一直线运动机构和第二运动直线机构固定设置在第三支架上，第一气爪和第二气爪与第三支架铰接，第一直线运动机构驱动第一气爪，第二运动直线机构驱动第二气爪；电池顶盖分离机构位于电池顶盖分离工位处。

所述电池内芯顶出机构包括第四支架和设置在第四支架上的推动机构；电池内芯顶出机构位于电池内芯顶出工位处。

夹爪从上一工序抓取已经完成外壳切割的电池后，沿第一导轨移动到上料工位上方，然后将电池放入位于上料工位上处的电池夹持装置上，电池夹持装置夹紧电池后，电机驱动转台旋转一定角度后，电池夹持装置和电池到达电池顶盖分离工位，然后第一气爪夹住电池的一端，第二气爪夹取夹住电池的另一端，第一直线运动机构驱动第一气爪转动，第二运动直线机构驱动第二气爪转动。第一直线运动机构驱动和第二运动直线机构的顶杆端部均安装有压力感应装置，压力感应装置与PLC控制器连接。在第一直线运动机构驱动第一气爪转动、第二运动直线机构驱动第二气爪转动的过程中，压力感应装置实时反馈推进力给PLC控制器。当顶杆的推进力达到第一设定值F时，仍然没有将电池两端的正负极顶盖剥离，则属于不合格品，此时电机驱动转台直接转下料工位，将未剥离正负极顶盖的不合格电池品投入不合格品收集仓中。当顶杆的推进力小于等于第一设定值F，且已经将电池两端的正负极顶盖剥离(剥离后的正负极顶盖落入此工位上的收集仓中)，则属于合格品；电机驱动转台继续转动一定角度后，电池夹持装置和已经剥离正负极顶盖的电池转到电池内芯顶出工位，推动机构的推杆抵住电池内芯的一端，并在其驱动下将电池内芯顶出电池壳。推杆端部安装有压力感应装置，压力感应装置与PLC控制器连接。在推杆推动电池内芯的过程中，压力感应装置实时反馈推进力给PLC控制器，当推杆的推进力达到第二设定值T时，仍然没有将电池内芯顶出电池壳，则属于不合格品，此时电机驱动转台直接转下料工位，将电池内芯未顶出的不合格电池品投入不合格品收集仓中。当推杆的推进力小于等于第二设定值T，且已经将电池内芯顶出电池壳(顶出后电池内芯落入此工位上的收集仓中)，则属于合格品；此时电池夹持装置只夹持着电池壳，电机驱动转台继续转动一定角度后，电池夹持装置夹持着电池壳转到下料工位，并将电池壳放入此工位的电池壳收集仓中，然后电机驱动转台和电池夹持装置继续转动一定角度到上料工位，等待夹取从上一工序抓取的已经完成外壳切割的电池，如此循环。

进一步改进，所述电池夹持装置包括固定设置在转台上的第一支撑板和第一驱动机构，第一支撑的上端固定设置有下夹持部，下夹持部的上表面开设有第一弧形凹槽，第一驱动机构的推杆与上夹持部的一端铰接，上夹持部的中部与第一支撑板铰接，上夹持部的另一端底面上开设有第二弧形凹槽；将电池放置在第一弧形凹槽中，第一驱动机构驱动上夹持部绕铰接点转动，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽相配合，使上夹持部和下夹持部将电池夹紧。

当夹爪从上一工序抓取已经完成外壳切割的电池，并移动到上料工位上方后，第一驱动机构驱动上夹持部转动，使上夹持部和下夹持部张开一定角度，夹爪将电池放入第一弧形凹槽中，然后第一驱动机构驱动上夹持部绕铰接点向相反转动，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽相配合，使上夹持部和下夹持部将电池夹紧。当电池夹持装置转动至下料工位，需要放下夹持的电池或者电池壳时，第一驱动机构驱动上夹持部转动，使上夹持部和下夹持部张开一定角度，将电池或者电池壳松开。

进一步改进，所述第一驱动机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构为伺服电缸、液压缸或者气压缸中的一种。

进一步改进，所述四个工位均匀分布于转台的周围，相邻两个工位之间间隔90度。

进一步改进，所述上料机构还包括第二导轨和第二滑块，第一导轨水平设置，第二导轨竖直设置，且第二导轨固定设置在第一滑块上，第二滑块滑动式设置在第二导轨上，夹爪固定设置在第二滑块上。通过设置第二导轨和第二滑块，实现在竖直方向调整电池的高度，便于夹爪精确的夹取电池和将电池精准的放入电池夹持装置中。

进一步改进，所述四工位转台机构包括四个电池夹持装置，且四个四工位转台机构均匀分布于转台上。通过设置四个电池夹持装置，提高了工作效率。

进一步改进，所述转台的中心开设有通孔，连接件的上端穿过通孔并与转台固连，连接件的下端与通过减速器与电机输出轴连接；转台为环形板，环形板外缘均匀开设有四个减重缺口，减轻重量，降低能耗。

进一步改进，所述推动机构为电动推杆，电机驱动转台、电池夹持装置带动电池转动到电池内芯顶出工位后，电动推杆的推动杆与电池内芯同轴设置。电动推杆为现有技术，不再赘述。

进一步改进，所述电池顶盖分离机还包括两个L形气爪安装座和转轴，两个L形气爪安装座的水平段均与转轴转动连接，第三支架上设置有两个耳板，转轴的两端与耳板连接；第一气爪、第二气爪分别固定设置在对应L形气爪安装座竖直段的内侧，第一直线运动机构、第二直线运动机构的推动杆分别与对应L形气爪安装座竖直段的外侧铰接。通过设置气爪安装座，便于连接第一气爪、第二气爪，提高结构稳定性。

进一步改进，所述收集仓呈漏斗状，便于收集电池内芯、电池壳和顶盖等，防止卡阻。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明是将圆柱电池经切割后，通过全自动工作进行电池正负极顶盖分离、电池内芯顶出，以及电池金属外壳收集和不合格品收集。通过液压、气动、电动装置，经过PLC控制实现自动化从而替代人工，节省劳动力，降低人工成本，且效率高。此圆柱电池内芯顶出自动化工作台可靠性及自动化程度高，可实现在6秒钟内处理完一节电池，更加适于规模化生产。

附图说明

图1为本发明圆柱电池内芯顶出装置的立体图。

图2为本发明电池夹持装置的结构图。

图3为电池顶盖分离机构的结构图。

图4为电池内芯顶出机构的结构图。

图5为转台的结构图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐释本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-5所示，一种圆柱电池内芯顶出装置，包括第一支架1、设置在第一支架1上的上料机构2、四工位转台机构3、电池顶盖分离机构4，以及电池内芯顶出机构5。

所述第一支架1上设置有四个工位，分别为上料工位、电池顶盖分离工位、电池内芯顶出工位和下料工位，四个工位分布于转台的周围；其中，电池顶盖分离工位、电池内芯顶出工位和下料工位处均设置有固定在第一支架上的收集仓32。

所述上料机构2包括第二支架25、第一导轨21、第二导轨和第二滑块23，第二支架25固定在第一支架1上，第一导轨21水平固定设置在第二支架21上，第一导轨21上活动式设置有第一滑块22，第二导轨竖直设置，且第二导轨固定设置在第一滑块22上，第二滑块23滑动式设置在第二导轨上，夹爪24固定设置在第二滑块23上。通过设置第二导轨和第二滑块，实现在竖直方向调整电池的高度，便于夹爪精确的夹取电池和将电池精准的放入电池夹持装置中。

所述四工位转台机构3包括电机、转台31和四个电池夹持装置33；电机固定在第一支架1上，电机的输出轴通过连接件与转台31连接，电机驱动转台转动；电池夹持装置固定设置在转台上。所述四个工位均匀分布于转台31的周围，相邻两个工位之间间隔90度。所述转台31的中心开设有通孔，连接件的上端穿过通孔并与转台固连，连接件的下端与通过减速器与电机输出轴连接；转台为环形板，环形板外缘均匀开设有四个减重缺口，减轻重量，降低能耗。

所述四工位转台机构包括四个电池夹持装置，且四个工位均匀分布于转台上。通过设置四个电池夹持装置，提高了工作效率。

所述电池顶盖分离机构4包括第三支架41、第一直线运动机构42、第二运动直线机构43、两个L形气爪安装座46，以及用于夹紧电池两端的第一气爪44和第二气爪45；第三支架41固定在第一支架1上，第一直线运动机构42和第二运动直线机构43固定设置在第三支架41上，两个L形气爪安装座46的水平段均与转轴转动连接，第三支架41上设置有两个耳板，转轴的两端分别与两个耳板连接；第一气爪44、第二气爪45分别固定设置在对应的L形气爪安装座46竖直段的内侧，第一直线运动机构42、第二直线运动机构43的推动杆分别与对应的L形气爪安装座竖直段的外侧铰接。

所述电池内芯顶出机构5包括第四支架51和设置在第四支架上的推动机构52；电池内芯顶出机构位于电池内芯顶出工位处。

夹爪从上一工序抓取已经完成外壳切割的电池后，沿第一导轨移动到上料工位上方，然后将电池放入位于上料工位处的电池夹持装置上，电池夹持装置夹紧电池后，电机驱动转台旋转一定角度，电池夹持装置和电池到达电池顶盖分离工位，然后第一气爪夹住电池的一端，第二气爪夹取夹住电池的另一端，第一直线运动机构驱动第一气爪转动，第二运动直线机构驱动第二气爪转动。第一直线运动机构驱动和第二运动直线机构的顶杆端部均安装有压力感应装置，压力感应装置与PLC控制器连接。在第一直线运动机构驱动第一气爪转动、第二运动直线机构驱动第二气爪转动的过程中，压力感应装置实时反馈推进力给PLC控制器。当推动杆的推进力达到第一设定值F时，仍然没有将电池两端的正负极顶盖剥离，则属于不合格品，此时电机驱动转台直接转下料工位，将未剥离正负极顶盖的不合格电池品投入不合格品收集仓中。当推动杆的推进力小于等于第一设定值F，且已经将电池两端的正负极顶盖剥离(剥离后的正负极顶盖落入此工位上的收集仓中)，则属于合格品；电机驱动转台继续转动一定角度后，电池夹持装置和已经剥离正负极顶盖的电池转到电池内芯顶出工位，推动机构的推杆抵住电池内芯的一端，并在其驱动下将电池内芯顶出电池壳。推杆端部安装有压力感应装置，压力感应装置与PLC控制器连接。在推杆推动电池内芯的过程中，压力感应装置实时反馈推进力给PLC控制器，当推杆的推进力达到第二设定值T时，仍然没有将电池内芯顶出电池壳，则属于不合格品，此时电机驱动转台直接转下料工位，将电池内芯未顶出的不合格电池品投入不合格品收集仓中。当推杆的推进力小于等于第二设定值T，且已经将电池内芯顶出电池壳(顶出后电池内芯落入此工位上的收集仓中)，则属于合格品；此时电池夹持装置只夹持着电池壳，电机驱动转台继续转动一定角度后，电池夹持装置夹持着电池壳转到下料工位，并将电池壳放入此工位的电池壳收集仓中，然后电机驱动转台和电池夹持装置继续转动一定角度到上料工位，等待夹取从上一工序抓取的已经完成外壳切割的电池，如此循环。

进一步改进，所述电池夹持装置33包括固定设置在转台上的第一支撑板331和第一驱动机构332，第一支撑板331的上端固定设置有下夹持部333，下夹持部333的上表面开设有第一弧形凹槽，第一驱动机构332的推杆与上夹持部334的一端铰接，上夹持部334的中部与第一支撑板331铰接，上夹持部334的另一端底面上开设有第二弧形凹槽；将电池6放置在第一弧形凹槽中，第一驱动机构驱动上夹持部绕铰接点转动，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽相配合，使上夹持部和下夹持部将电池夹紧。

当夹爪从上一工序抓取已经完成外壳切割的电池，并移动到上料工位上方后，第一驱动机构驱动上夹持部转动，使上夹持部和下夹持部张开一定角度，夹爪将电池放入第一弧形凹槽中，然后第一驱动机构驱动上夹持部绕铰接点向相反转动，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽相配合，使上夹持部和下夹持部将电池夹紧。当电池夹持装置转动至下料工位，需要放下夹持的电池或者电池壳时，第一驱动机构驱动上夹持部转动，使上夹持部和下夹持部张开一定角度，将电池或者电池壳松开。

在本实施例中，所述第一驱动机构332、第一直线运动机构42和第二直线运动机构43为伺服电缸、液压缸或者气压缸中的一种。

在本实施例中，所述推动机构52为电动推杆，电机驱动转台、电池夹持装置带动电池转动到电池内芯顶出工位后，电动推杆的推动杆与电池内芯同轴设置。电动推杆为现有技术，不再赘述。

在本实施例中，所述收集仓32呈漏斗状，便于收集电池内芯、电池壳和顶盖等，防止卡阻。

本发明中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，包括第一支架、设置在第一支架上的上料机构、四工位转台机构、电池顶盖分离机构，以及电池内芯顶出机构；

所述第一支架上设置有四个工位，分别为上料工位、电池顶盖分离工位、电池内芯顶出工位和下料工位，四个工位分布于转台的周围；其中，电池顶盖分离、电池内芯顶出和下料工位处均设置有固定在第一支架上收集仓；

所述上料机构包括第二支架和第一导轨，第二支架固定在第一支架上，第一导轨固定设置在第二支架上，第一导轨上活动式设置有第一滑块，第一滑块上设置有用于夹取电池的夹爪；第一导轨的末端位于上料工位上方；

所述四工位转台机构包括电机、转台和至少一个电池夹持装置；电机固定在第一支架上，电机的输出轴通过连接件与转台的连接，电机驱动转台转动；电池夹持装置固定设置在转台上；

所述电池顶盖分离机构包括第三支架、第一直线运动机构和第二运动直线机构，以及用于夹紧电池两端的第一气爪和第二气爪；第三支架固定在第一支架上，第一直线运动机构和第二运动直线机构固定设置在第三支架上，第一气爪和第二气爪与第三支架铰接，第一直线运动机构驱动第一气爪，第二运动直线机构驱动第二气爪；电池顶盖分离机构位于电池顶盖分离工位处；

所述电池内芯顶出机构包括第四支架和设置在第四支架上的推动机构；电池内芯顶出机构位于电池内芯顶出工位处。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述电池夹持装置包括固定设置在转台上的第一支撑板和第一驱动机构，第一支撑的上端固定设置有下夹持部，下夹持部的上表面开设有第一弧形凹槽，第一驱动机构的推杆与上夹持部的一端铰接，上夹持部的中部与第一支撑板铰接，上夹持部的另一端底面上开设有第二弧形凹槽；将电池放置在第一弧形凹槽中，第一驱动机构驱动上夹持部绕铰接点转动，第二弧形凹槽与第一弧形凹槽相配合，使上夹持部和下夹持部将电池夹紧。

3.根据权利要求2所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述第一驱动机构、第一直线运动机构和第二直线运动机构为伺服电缸、液压缸或者气压缸中的一种。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述四个工位均匀分布于转台的周围，相邻两个工位之间间隔90度。

5.根据权利要求4所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述上料机构还包括第二导轨和第二滑块，第一导轨水平设置，第二导轨竖直设置，且第二导轨固定设置在第一滑块上，第二滑块滑动式设置在第二导轨上，夹爪固定设置在第二滑块上。

6.根据权利要求5所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述四工位转台机构包括四个电池夹持装置，且四个四工位转台机构均匀分布于转台上。

7.根据权利要求6所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述转台的中心开设有通孔，连接件的上端穿过通孔并与转台固连，连接件的下端与通过减速器与电机输出轴连接；转台为环形板，环形板外缘均匀开设有四个减重缺口。

8.根据权利要求7所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述推动机构为电动推杆，电机驱动转台、电池夹持装置带动电池转动到电池内芯顶出工位后，电动推杆的推动杆与电池内芯同轴设置。

9.根据权利要求8所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述电池顶盖分离机还包括两个L形气爪安装座和转轴，两个L形气爪安装座的水平段均与转轴转动连接，第三支架上设置有两个耳板，转轴的两端与耳板连接；第一气爪、第二气爪分别固定设置在对应L形气爪安装座竖直段的内侧，第一直线运动机构、第二直线运动机构的推动杆分别与对应L形气爪安装座竖直段的外侧铰接。

10.根据权利要求9所述的圆柱电池内芯顶出装置，其特征在于，所述收集仓呈漏斗状。