CN111389994A - 一种锂电池极片整形冲裁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池极片整形冲裁装置，包括底座和竖台，其特征在于：所述底座的上方设置有横向布置的驱动轴、固定导轨和竖向布置的从动轴，驱动轴上设置有圆柱凸轮和第一锥齿轮，从动轴上端设置有第二锥齿轮，在固定导轨内滑动设置有与竖台相对的滑动条，在滑动条设置有第一整形块和切断缸，底座上设置有滑动压块，滑动压块的底部设置有弹性垫，滑动压块上横向设置有连接杆，连接杆上设置有连接块，连接块设置有第二整形块和第二切断刀，从动轴上设置有倾斜部，倾斜部上转动设置有中间连杆，中间连杆的外端球铰接有传动连杆，传动连杆下端部和滑动压块铰接。本发明提供了一种锂电池极片整形冲裁装置，能够实现极片的整形和冲裁的双工位一体化操作，提高锂电池的品质。

Description

一种锂电池极片整形冲裁装置
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂电池极片整形冲裁装置。
背景技术
极片，就是从锂电池电芯中将正负极引出来的金属导电体，它是电池内部的一种连接。极片分为三种材料，电池的正极使用铝(Al)材料，负极使用镍(Ni)材料，负极也有铜镀镍(Ni—Cu)材料，它们都是由胶片和金属带两部分复合而成。在锂电池的自动化生产过程中，其中对极片的裁切十分重要，需要对锂电池本体的极片进行剪切，以剪切出锂电池本体所需的极片长度。目前的裁切机，造价高，且操作较为繁琐。
例如，现有公开号为CN107738006A的中国发明专利公开了《一种电池极片的自动化裁切机》，它包括机架和配电控制箱，其特征在于，所述的机架上设置有输送装置，所述的输送装置上配合有输送载具，且机架上依次设置有与输送装置上的输送载具配合的裁切机构、压紧装置和检测装置，所述的裁切机构包括设置在机架上的裁切座及其上的裁切装置，所述的裁切装置包括安装在裁切座上的裁切安装座，所述的裁切安装座的下部安装有与输送载具上的极片配合的裁切下夹块、上部设置有裁切升降气缸和裁切上夹块升降气缸，所述的裁切升降气缸下方设置有与极片配合的裁切刀，所述的裁切上夹块升降气缸下方设置有与裁切下夹块匹配的裁切上夹块，所述的输送装置、压紧装置、检测装置、裁切升降气缸和裁切上夹块升降气缸连接到配电控制箱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种锂电池极片整形冲裁装置，能够实现极片的整形和冲裁的双工位一体化操作，确保锂电池的极片具有良好的精度，提高锂电池的品质。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种锂电池极片整形冲裁装置，包括底座，其特征在于：所述底座侧边上设置有竖台，在底座的上方横向设置有驱动轴和固定导轨，在底座上转动设置有一竖向布置的从动轴，驱动轴和固定导轨平行布置，驱动轴上设置有圆柱凸轮和第一锥齿轮，从动轴上端设置有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；
所述圆柱凸轮上设置有封闭的凸轮槽，在固定导轨内滑动设置有与竖台相对的滑动条，滑动条上设置有限位于凸轮槽内的滚子，圆柱凸轮转动带动滑动条在固定导轨内来回滑动，在滑动条的端部开设有滑动缸室、与滑动缸室连通的滑动孔，滑动缸室的底部设置有排气孔，滑动缸室内滑动设置有滑块，滑块上延伸有穿过滑动孔的滑杆，滑杆的外端设置有压板，在滑杆上套设有压紧弹簧，压紧弹簧的一端和滑动条端面相抵，压紧弹簧的另一端和压板相抵，在滑动条的端面上设置有第一整形块，第一整形块的外侧壁上设置有切断缸，切断缸的输出端连接有沿着第一整形块侧壁滑动的第一切断刀，压板、第一整形块和第一切断刀分别至竖台的距离依次增加，在所述竖台上开设有贯穿的输送滑道，输送滑道的上侧壁且/或下侧壁上设置有输送带，在输送滑道的侧壁上开设有用于压板压入的压入孔，竖台的侧壁上横向设置有与第一整形块相对的抵靠缸，抵靠缸的输出端设置有抵靠板，在输送滑道的侧壁上竖向设置有阻挡缸，阻挡缸的输出端设置有用于对锂电池端面进行阻挡的阻挡板，阻挡板上开设有用于极片穿过的孔道；
所述底座上开设有用于放置锂电池的安放槽，安装槽下方设置有顶出缸，底座上竖立有多根导柱，导柱上滑动设置有上模板，上模板上设置有滑动压块，滑动压块的底部设置有用于压紧锂电池本体的弹性垫，滑动压块上横向设置有连接杆，连接杆上设置有连接块，连接块上竖向滑动设置有导向杆，导向杆的上端设置有限位螺母，导向杆的下端连接有用于对极片进行整形的第二整形块，在导向杆上套设有连接弹簧，连接弹簧的上端和连接块的下端相抵，连接弹簧的下端和第二整形块相抵，在连接块上设置有沿第二整形块侧壁运动的第二切断刀，所述从动轴上设置有相对于从动轴轴线倾斜布置的倾斜部，倾斜部上转动设置有一中间连杆，中间连杆的外端球铰接有传动连杆，传动连杆下端部和上模板铰接。
优选地，所述连接块上设置有壳体，壳体内设置有切断电机，切断电机的输出端连接有一齿轮，壳体上开设有滑槽，所述第二切断刀滑动设置于滑槽之内，第二切断刀的上端部延伸有一与齿轮啮合的齿条。
优选地，所述固定导轨上用于滑动条滑动的滑动槽横截面为T型。
优选地，所述圆柱凸轮包括转动体、包裹于转动体外周壁之上的外筒体，外筒体由多片相邻布置的弧形片组成，所述凸轮槽开设于外筒体之上。
优选地，所述转动体上开设有多个减重孔。
优选地，所述滑动条的端部上的滑动缸室具有多个，每个滑动缸室的底部连通，排气孔和固定导轨上的滑动槽槽口相通。
优选地，所述连接杆上位于连接块的两端设置有限位螺母。
优选地，所述竖台的输送滑道侧壁上设置有滚动柱。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的驱动轴转动具有两路传动路径，一路通过圆柱凸轮带动滑动条来回运动，压板对锂电池本体进行压紧，第一整形块和第一切断刀对竖台上的锂电池极片进行整形和冲裁，另一路通过第一锥齿轮和第二锥齿轮带动从动轴在底座上转动，从动轴转动通过中间连杆和传动连杆带动滑动压块竖向滑动，滑动压块对锂电池本体进行预压，滑动压块又通过连接杆带动连接块运动，第二整形块和第二切断刀对锂电池极片进行整形和冲裁，从而实现了极片的整形和冲裁的双工位一体化操作，确保锂电池的极片具有良好的精度，提高锂电池的品质。
附图说明
图1是本发明实施例中锂电池极片整形冲裁装置的结构示意图；
图2是本发明实施例中从动轴倾斜部在另一个角度上的锂电池极片整形冲裁装置的结构示意图；
图3是本发明实施例中滑动条上压板和第一整形块对竖台上锂电池极片进行整形冲裁的布局结构示意图；
图4是本发明实施例中阻挡缸在竖台上的位置结构示意图；
图5是本发明实施例中圆柱凸轮的结构示意图；
图6是本发明实施例中第二整形块和第二切断刀对底座上锂电池极片进行整形和冲裁的结构示意图；
图7是图6中第二切断刀的连接结构示意图；
图8是本发明实施例中从动轴带动滑动压块运动的运动示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至8所示，本实施中的锂电池极片整形冲裁装置，包括底座1、竖台11、驱动轴21、圆柱凸轮3、固定导轨51、滑动条52、压板53、压紧弹簧56、阻挡缸50、抵靠缸59、第一整形块57、第一切断刀581、第一锥齿轮41、第二锥齿轮42、从动轴22、中间连杆24、传动连杆25、上模板61、滑动压块62、连接杆622、连接块64、连接弹簧652、第二整形块66、第二切断刀67、顶出缸7。
其中，如图1所示，竖台11设置于底座1侧边上，在底座1的上方横向设置有驱动轴21和固定导轨51，在底座1上转动设置有一竖向布置的从动轴22，驱动轴21和固定导轨51平行布置，驱动轴21上设置有圆柱凸轮3和第一锥齿轮41，从动轴22上端设置有与第一锥齿轮41啮合的第二锥齿轮42。
如图5所示，圆柱凸轮3包括转动体32、包裹于转动体32外周壁之上的外筒体，外筒体由多片相邻布置的弧形片33组成，在外筒体上形成有封闭的凸轮槽31，采用多片结构的圆柱凸轮3结构，便于圆柱凸轮3的加工制造，降低加工成本；进一步地，在转动体32上开设有多个减重孔321，从而减轻圆柱凸轮3的重量。
如图2和3所示，在固定导轨51内滑动设置有与竖台11相对的滑动条52，滑动条52上设置有限位于凸轮槽31内的滚子，圆柱凸轮3转动带动滑动条52在固定导轨51内来回滑动，优选地，固定导轨51上用于滑动条52滑动的滑动槽横截面为T型，在滑动条52的端部开设有滑动缸室521、与滑动缸室51连通的滑动孔，滑动缸室521的底部设置有排气522孔；进一步地，在本发明实施例中，滑动条52的端部上的滑动缸室521具有多个，每个滑动缸室521的底部连通，排气孔522和固定导轨51上的滑动槽槽口相通，滑动缸室521内滑动设置有滑块54，滑块54上延伸有穿过滑动孔的滑杆55，滑杆55的外端设置有压板53，在滑杆55上套设有压紧弹簧56，压紧弹簧56的一端和滑动条52端面相抵，压紧弹簧56的另一端和压板53相抵，在滑动条52的端面上设置有第一整形块57，第一整形块57的外侧壁上设置有切断缸58，切断缸58的输出端连接有沿着第一整形块57侧壁滑动的第一切断刀581，压板53、第一整形块57和第一切断刀581分别至竖台11的距离依次增加。
同时，在竖台11上开设有贯穿的输送滑道111，输送滑道111的上侧壁且/或下侧壁上设置有输送带112，进一步地，竖台11的输送滑道111侧壁上设置有滚动柱，滚动柱和进入输送滑道111内的锂电池10侧壁接触，从而减小了锂电池本体侧壁在输送滑道111内受到的摩擦力，便于锂电池本体的输送；另外，在输送滑道111的侧壁上开设有用于压板53压入的压入孔113，竖台11的侧壁上横向设置有与第一整形块57相对的抵靠缸59，抵靠缸59的输出端设置有抵靠板591，在输送滑道111的侧壁上竖向设置有阻挡缸50，阻挡缸50的输出端设置有用于对锂电池端面进行阻挡的阻挡板501，阻挡板501上开设有用于极片穿过的孔道。
另外，如图2、6至8所示，底座1上开设有用于放置锂电池的安放槽，安装槽下方设置有顶出缸7，底座1上竖立有多根导柱63，导柱63上滑动设置有上模板61，上模板61上设置有滑动压块62，滑动压块62的底部设置有用于压紧锂电池本体的弹性垫621，滑动压块62上横向设置有连接杆622，连接杆622上设置有连接块64，进一步地，为了便于连接块64在连接杆622上的位置进行调整，改变极片冲裁的长度，在连接杆622上位于连接块的两端设置有限位螺母，连接块64上竖向滑动设置有导向杆65，导向杆65的上端设置有限位螺母651，导向杆65的下端连接有用于对极片进行整形的第二整形块66，在导向杆65上套设有连接弹簧652，连接弹簧652的上端和连接64块的下端相抵，连接弹簧652的下端和第二整形块66相抵，在连接块64上设置有沿第二整形块66侧壁运动的第二切断刀67。另外，从动轴22上设置有相对于从动轴22轴线倾斜布置的倾斜部23，倾斜部23上转动设置有一中间连杆24，中间连杆24的外端球铰接有传动连杆25，传动连杆25下端部和上模板61铰接。
其中，图8为从动轴22作为原动件带动上模板61竖向滑动的运动示意图。如图8所示，从动轴22作为构件1，构件1为原动件，中间连杆24作为构件2，传动连杆25为构件3，上模板61为构件4，机架作为构件5，其中，具有构件1至4为活动构件，构件1和5、1和2、3和4之间为转动副，构件2和3之间为球面副，构件4和5之间为移动副，由于转动副和移动副分别只有一个自由度，球面副具有三个自由度。根据单个空间构件有6个自由度，总的自由度减去总的约束即为要求的自由度。故，该机构的自由度计算公式为：
F＝6n-5P5-4P4-3P3-2P2-P
＝6x4-5x4-3x1＝1。
其中，F是机构自由度，n是活动构件的数目，P5为只有1个自由度，有5个约束的构件，P4为只有2个自由度，有4个约束的构件，以此类推。
如图7所示，第二切断刀67的运动结构为，在连接块64上设置有壳体671，壳体671内设置有切断电机，切断电机的输出端连接有一齿轮672，壳体671上开设有滑槽，上述第二切断刀67滑动设置于滑槽之内，第二切断刀67的上端部延伸有一与齿轮672啮合的齿条673，当切断电机逆时针转动，通过齿轮672和齿条673结构带动第二切断刀67运动，实现将锂电池极片在第二整形块66的侧壁处进行切断，当切断电机反向转动，即可实行第二切断刀67退刀运动。
在本发明实施例中锂电池极片整形冲裁装置的工作原理为：
本发明能够同时实现对竖台44和底座4上的锂电池进行极片整形冲裁。其中在对竖台44上的锂电池40进行极片整形冲裁过程中，如图2至4所示，将待加工锂电池插入竖台11的输送滑道111内，输送滑道111内的输送带112带动锂电池在输送滑道111内间歇向前移动，阻挡缸50活塞杆伸出，阻挡板501对输送滑道111出口处的锂电池本体进行阻挡定位，同时，抵靠缸59的活塞杆伸出，抵靠板591移动至锂电池极片的一侧面处，驱动轴21转动带动圆柱凸轮3转动，圆柱凸轮3带动滑动条52在固定导轨51内向竖台方向滑动，滑动条52前端的压板53进入竖台11上的压入孔113将锂电池本体进行预压，滑块54向滑动缸室521底部方向滑动，滑动缸室521内的气体从排气孔522排出，随着滑动条52的继续靠近，滑动条52端部处的第一整形块57将极片压紧于抵靠板591之上，实现对锂电池极片进行整形，之后，切断缸58动作，第一切断刀581沿着第一整形块57侧壁移动，实现将极片在第一整形块57的侧壁处进行切断，切断缸58复位；之后，圆柱凸轮3带动滑动条52反向移动，第一整形块57和压板53分别离开锂电池，在压紧弹簧56的作用下，压板53复位，同时，抵靠缸59和阻挡缸50复位，输送带112继续间歇向前移动，输送滑道111出口处的锂电池进行卸料，下一个需要加工的锂电池移动到位。
另外，在对底座1上的锂电池极片进行整形冲裁过程中，如图1、2、6至8所示，将待加工锂电池置于底座1的安放槽内，驱动轴21转动带动第一锥齿轮41转动，第一锥齿轮41通过啮合的第二锥齿轮42带动从动轴22转动，从动轴22通过中间连杆24和传动连杆25带动上模板61沿着导柱63下行，滑动压块62上的弹性垫621首先和锂电池本体接触，随着滑动压块62的继续下行，滑动压块62通过连接杆622带动连接块64继续下行，连接块64下方的第二整形块66压紧于锂电池极片之上，实现对锂电池极片进行整形，之后，切断电机转动，切断电机带动齿轮672旋转，齿轮672通过齿条673带动第二切断刀67沿着第二整形块66的侧壁下行，将锂电池极片在第二整形块66的侧壁处进行切断，之后，切断电机反向转动，第二切断刀67退出，随着驱动轴21的继续旋转，从动轴带22动上模板61向上移动，第二整形块66和弹性垫621离开锂电池，顶出缸7将冲裁完成后的锂电池顶出进行卸料。
综上，本发明的驱动轴21转动具有两路传动路径，一路通过圆柱凸轮3带动滑动条52来回运动，压板53对锂电池本体进行压紧，第一整形块57和第一切断刀581对竖台上的锂电池极片进行整形和冲裁，另一路通过第一锥齿轮41和第二锥齿轮42带动从动轴22在底座1上转动，从动轴22转动通过中间连杆24和传动连杆25带动滑动压块62竖向滑动，滑动压块62对锂电池本体进行预压，滑动压块62又通过连接杆622带动连接块64运动，第二整形块66和第二切断刀67对锂电池极片进行整形和冲裁，从而实现了极片的整形和冲裁的双工位一体化操作，确保锂电池的极片具有良好的精度，提高锂电池的品质。

Claims (8)

1.一种锂电池极片整形冲裁装置，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)侧边上设置有竖台(11)，在底座(1)的上方横向设置有驱动轴(21)和固定导轨(51)，在底座(1)上转动设置有一竖向布置的从动轴(22)，驱动轴(21)和固定导轨(51)平行布置，驱动轴(21)上设置有圆柱凸轮(3)和第一锥齿轮(41)，从动轴(22)上端设置有与第一锥齿轮(41)啮合的第二锥齿轮(42)；
所述圆柱凸轮(3)上设置有封闭的凸轮槽(31)，在固定导轨(51)内滑动设置有与竖台(11)相对的滑动条，滑动条(52)上设置有限位于凸轮槽(31)内的滚子，圆柱凸轮(3)转动带动滑动条(52)在固定导轨(51)内来回滑动，在滑动条(52)的端部开设有滑动缸室(521)、与滑动缸室(521)连通的滑动孔，滑动缸室(521)的底部设置有排气孔(522)，滑动缸室(521)内滑动设置有滑块(54)，滑块(54)上延伸有穿过滑动孔的滑杆(55)，滑杆(55)的外端设置有压板(53)，在滑杆(55)上套设有压紧弹簧(56)，压紧弹簧(56)的一端和滑动条(52)端面相抵，压紧弹簧(56)的另一端和压板(53)相抵，在滑动条(52)的端面上设置有第一整形块(57)，第一整形块(57)的外侧壁上设置有切断缸(58)，切断缸(58)的输出端连接有沿着第一整形块(57)侧壁滑动的第一切断刀(581)，压板(53)、第一整形块(57)和第一切断刀(581)分别至竖台(11)的距离依次增加，在所述竖台(11)上开设有贯穿的输送滑道(111)，输送滑道(111)的上侧壁且/或下侧壁上设置有输送带(112)，在输送滑道(111)的侧壁上开设有用于压板(53)压入的压入孔(113)，竖台(11)的侧壁上横向设置有与第一整形块(57)相对的抵靠缸(59)，抵靠缸(59)的输出端设置有抵靠板(591)，在输送滑道(111)的侧壁上竖向设置有阻挡缸(50)，阻挡缸(50)的输出端设置有用于对锂电池端面进行阻挡的阻挡板(501)，阻挡板(501)上开设有用于极片穿过的孔道；
所述底座(1)上开设有用于放置锂电池的安放槽，安装槽下方设置有顶出缸(7)，底座(1)上竖立有多根导柱(63)，导柱(63)上滑动设置有上模板(61)，上模板(61)上设置有滑动压块(62)，滑动压块(62)的底部设置有用于压紧锂电池本体的弹性垫(621)，滑动压块(62)上横向设置有连接杆(622)，连接杆(622)上设置有连接块(64)，连接块(64)上竖向滑动设置有导向杆(65)，导向杆(65)的上端设置有限位螺母(651)，导向杆(65)的下端连接有用于对极片进行整形的第二整形块(66)，在导向杆(65)上套设有连接弹簧(652)，连接弹簧(652)的上端和连接块(64)的下端相抵，连接弹簧(652)的下端和第二整形块(66)相抵，在连接块(64)上设置有沿第二整形块(66)侧壁运动的第二切断刀(67)，所述从动轴(22)上设置有相对于从动轴(22)轴线倾斜布置的倾斜部(23)，倾斜部(23)上转动设置有一中间连杆(24)，中间连杆(24)的外端球铰接有传动连杆(25)，传动连杆(25)下端部和上模板(61)铰接。
2.根据权利要求1所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述连接块(64)上设置有壳体(671)，壳体(671)内设置有切断电机，切断电机的输出端连接有一齿轮(672)，壳体(671)上开设有滑槽，所述第二切断刀(67)滑动设置于滑槽之内，第二切断刀(67)的上端部延伸有一与齿轮(672)啮合的齿条(673)。
3.根据权利要求1所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述固定导轨(51)上用于滑动条(52)滑动的滑动槽横截面为T型。
4.根据权利要求1所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述圆柱凸轮(3)包括转动体(32)、包裹于转动体(32)外周壁之上的外筒体，外筒体由多片相邻布置的弧形片(33)组成，所述凸轮槽(31)开设于外筒体之上。
5.根据权利要求4所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述转动体(32)上开设有多个减重孔(321)。
6.根据权利要求3所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述滑动条(52)的端部上的滑动缸室(521)具有多个，每个滑动缸室(521)的底部连通，排气孔(522)和固定导轨(51)上的滑动槽槽口相通。
7.根据权利要求1所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述连接杆(622)上位于连接块(64)的两端设置有限位螺母。
8.根据权利要求1所述的锂电池极片整形冲裁装置，其特征在于：所述竖台(11)的输送滑道(111)侧壁上设置有滚动柱。
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