CN112234241A - 一种揉平轮、机械揉平头、电芯揉平装置及其揉平方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种揉平轮、机械揉平头、电芯揉平装置及其揉平方法，该揉平轮包括：挤压部，挤压部具有用于贴附电芯端部的沿边的挤压面；揉平部，揉平部呈圆锥形，揉平部的大头端连接挤压部的挤压面，揉平部的侧面与挤压面之间形成环形的阳角结构，揉平部的侧面用于接触电芯的端部；本发明基于揉平轮的改进，可在电芯端部的沿边处形成与阳角结构相对应的阴角结构，在确保电芯端部平整性和紧实度的同时，有效地防止了电芯端部发生材料外翻，同时，还可对不同规格的电芯进行揉平，达到了较好的机械揉平效果。
Description
技术领域
本发明涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种揉平轮、机械揉平头、电芯揉平装置及其揉平方法。
背景技术
电芯是电池最重要的组件，电芯在依次经过机械/超声波揉平、包胶、入壳、集流盘焊接等工序的处理后，才能组装形成电池。由此，电芯的性能对电池性能起到直接的影响，在电池组装前的电芯制备过程十分重要。
电池的电芯结构有多种，其中一种是由若干隔膜和铝膜相间包裹而成的圆柱电芯。电芯在未经揉平处理时，电芯的端部不平整，可能会出现翻边与较多的毛刺，并相对于电芯本体还在同心度上存在一定程度的外偏。为了便于后续在电芯的端部进行集流盘焊接，确保焊接质量，需要对电芯的端部进行揉平处理。与此同时，由于电芯的外侧壁和电池外壳的内侧壁均具有十分精密的装配尺寸，未经揉平处理的电芯在直接入壳时，还对电池外壳造成刮伤，从而对电芯端部的揉平处理就显得尤为必要。
当前，通常采用机械揉平头对电芯的端部进行机械揉平，该机械揉平头包括旋转盘和多个揉平轮，多个揉平轮安装于旋转盘其中一侧的盘面上，在旋转盘旋转时，由各个揉平轮对电芯的端部进行揉平。然而，在实际使用时，往往由于揉平轮的自身结构及其排布设计不合理，导致在对电芯机械揉平的过程中，容易造成电芯端部的材料外翻，一旦外翻后的电芯材料入壳后，电芯外翻的边缘会对电池外壳造成刮伤，并与电池外壳短路，引起电池故障，无法达到安全标准；与此同时，电芯揉平装置难以对不同直径和不同长度的电芯进行揉平，难以达到较好的机械揉平效果。
发明内容
本发明实施例的目的之一是提供一种揉平轮及其机械揉平头，用以解决当前在对电芯的机械揉平过程中容易造成电芯端部的材料外翻的问题。
本发明实施例的目的之二是提供一种基于上述机械揉平头的电芯揉平装置及其揉平方法，用以解决当前难以对不同规格的电芯进行揉平，达不到较好的机械揉平效果的问题。
本发明实施例提供一种揉平轮，包括：挤压部，所述挤压部具有用于贴附电芯端部的沿边的挤压面；揉平部，所述揉平部呈圆锥形，所述揉平部的大头端连接所述挤压部的挤压面，所述揉平部的侧面与所述挤压面之间形成环形的阳角结构，所述揉平部的侧面用于接触所述电芯的端部。
根据本发明一个实施例的揉平轮，所述阳角结构包括圆锥台，所述圆锥台与所述揉平部同轴布置。
根据本发明一个实施例的揉平轮，所述圆锥台与所述揉平部的圆锥角相等，所述圆锥角的大小为30°-90°；和/或，所述圆锥台的台面与所述揉平部的侧面之间形成环形的过渡面，所述过渡面沿其轴向的截面轮廓为圆弧状、直线状当中的任一种或至少一种的组合。
根据本发明一个实施例的揉平轮，还包括：连接轴，所述连接轴的一端连接所述挤压部远离所述揉平部的一端。
本发明实施例还提供一种机械揉平头，包括旋转盘及如上所述的揉平轮，所述揉平轮安装于所述旋转盘的盘面上，所述揉平轮相应揉平部的小头端伸向所述旋转盘的盘心。
根据本发明一个实施例的机械揉平头，所述揉平轮包括多个，并相对于所述旋转盘的盘心呈圆周分布；多个所述揉平轮的揉平部上用于接触电芯的端部的接触面位于同一平面，并垂直于所述旋转盘的中轴线。
根据本发明一个实施例的机械揉平头，所述揉平轮转动安装于轴承支座上，所述轴承支座沿径向可调节式地安装于所述旋转盘上；和/或，所述旋转盘的盘心还连接顶针的一端，所述顶针的另一端用于抵接电芯的轴心。
本发明实施例还提供一种电芯揉平装置，包括如上所述的机械揉平头。
根据本发明一个实施例的电芯揉平装置，包括两个机械揉平机构，两个机械揉平机构用于沿着电芯的长度方向相对设置；所述机械揉平机构包括直线模组、旋转驱动机构及所述机械揉平头，所述直线模组的滑台上安装所述旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出端连接所述机械揉平头。
本发明实施例还提供一种如上所述的电芯揉平装置的揉平方法，包括：根据电芯的直径沿径向调节揉平轮在旋转盘上的安装位置，根据电芯的长度调节两个机械揉平头的轴向间距，以将电芯夹持在两个机械揉平头之间；启动旋转驱动机构，对电芯的两端进行机械揉平。
本发明实施例提供的一种揉平轮，通过在揉平轮上设计挤压部与揉平部，在揉平部与挤压部之间形成环形的阳角结构，则在揉平轮随同机械揉平头旋转，以对电芯的端部进行揉平时，可由挤压部上的挤压面朝向电芯的侧面贴附于电芯端部的沿边，以对电芯端部的沿边进行限位和挤压，由揉平部侧面接触电芯的端面，以对电芯的端面进行揉平，由于揉平部与挤压部之间形成有环形的阳角结构，则在阳角结构的挤压下，在电芯的端部靠近其沿边部位的材料会逐步向电芯的轴心收紧，最后在电芯的沿边处形成与阳角结构相对应的阴角结构，如此，在确保电芯端部平整性和紧实度的同时，有效地防止了电芯端部的沿边部位发生材料外翻的问题。
本发明实施例提供的一种机械揉平头，由于采用了上述揉平轮，从而可确保对电芯端部的机械揉平效果。
本发明实施例提供的一种电芯揉平装置及其揉平方法，由于采用了上述机械揉平头，则在确保对的电芯揉平效果的同时，还可根据电芯的直径沿径向调节揉平轮在旋转盘上的安装位置，根据电芯的长度调节两个机械揉平头的轴向间距，在将电芯夹持在两个机械揉平头之间后，实现对不同直径和不同长度的电芯的两端进行机械揉平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种揉平轮的第一种结构示意图；
图2是本发明实施例所示的图1中揉平轮对电芯的端部进行揉平的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种揉平轮的第二种结构示意图；
图4是本发明实施例所示的图3中揉平轮对电芯的端部进行揉平的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种机械揉平头的俯视结构示意图；
图6是本发明实施例所示的图5中机械揉平头对电芯的端部进行揉平的剖视结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种电芯揉平装置的主视结构示意图；
图8是本发明实施例所示的机械揉平机构的结构示意图。
图中，1、机械揉平头；11、揉平轮；110、挤压部；111、揉平部；112、阴角结构；113、连接轴；114、阳角结构；115、过渡面；12、旋转盘；13、负压吸嘴；14、轴承支座；15、顶针；16、传动轴；2、电芯；3、直线模组；4、旋转驱动机构；41、减速电机；42、皮带传动机构；43、齿轮传动机构；5、固定座；6、固定轴承座。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本实施例提供的一种揉平轮的第一种结构示意图；图2为图1所示的揉平轮对电芯的端部进行揉平的结构示意图。
参见图1与图2，本实施例所示的揉平轮11包括：挤压部110，挤压部110具有用于贴附电芯2端部的沿边的挤压面；揉平部111，揉平部111呈圆锥形，揉平部111的大头端连接挤压部110的挤压面，揉平部111的侧面用于接触电芯2的端部。
具体的，本实施例所示的揉平部111圆锥角α的大小为30°-90°；本实施例所示的挤压部110可以呈圆柱状，挤压部110与揉平部111同轴布置；本实施例所示的揉平轮11可采用陶瓷揉平轮，采用硬质陶瓷材料加工处理，可保证挤压揉平的硬度，同时具有绝缘性，提高安全性。
本实施例通过在揉平轮11上设计挤压部110与揉平部111，则在揉平轮11随同机械揉平头旋转，以对电芯2的端部进行揉平时，可由挤压部110上的挤压面朝向电芯2的侧面贴附于电芯2端部的沿边，以对电芯2端部的沿边进行限位和挤压，并由揉平部111侧面接触电芯2的端面，以对电芯2的端面进行揉平，可使得电芯2的端部靠近其沿边部位的材料会逐步向电芯2的轴心收紧，确保电芯2端部的平整性和紧实度，在一定程度上防止电芯2端部的沿边部位发生材料外翻的问题。
如图1所示，在其中一个优选实施例中，本实施例所示的揉平部111的侧面与挤压部110的端面之间形成有环形的阴角结构112，阴角结构112沿其轴向的截面轮廓为圆弧状、直线状当中的任一种或至少一种的组合。
本实施例基于阴角结构112的设计，在对电芯2的端部进行机械揉平时，可在电芯2的端面与侧面之间形成圆弧状或直线状过渡的拐角结构，同时，该拐角结构也可以为多个圆弧状相组合、多个直线状相组合及多个圆弧状与直线状相组合的组合形状。如此，通过机械揉平，可在电芯2端部的沿边形成上述拐角结构，从而有效防止电芯2端部的沿边部位发生材料外翻的问题。
图3为本实施例提供的一种揉平轮的第二种结构示意图；图4为图3所示的揉平轮对电芯的端部进行揉平的结构示意图。
参见图3与图4，基于上述实施例的改进，本实施例所示的揉平轮11在揉平部111的侧面与挤压面之间形成有环形的阳角结构114，从而在对电芯2的端部进行机械揉平时，在阳角结构114的挤压下，电芯2的端部靠近其沿边的材料会较大程度地逐步向电芯2的轴心收紧，直至电芯2的沿边处形成与阳角结构114相对应的阴角结构。如此，在确保电芯2端部平整性和紧实度的同时，有效地防止了电芯2端部的沿边部位发生材料外翻的问题。
如图3所示，本实施例所示的阳角结构114为圆锥台，圆锥台与揉平部111同轴布置，如此可确保在对电芯2揉平的过程中，在电芯2端部的周边的各个部位受力的均匀性，确保了电芯2的端部揉平形成的阴角结构的美观性，确保达到较好的揉平效果。
如图3所示，本实施例所示的圆锥台与揉平部111的圆锥角相等，如此，在揉平过程中，可在对电芯2的端部形成如图4所示的台阶状结构，从而在确保电芯2端部相应的上层台阶面平整性和紧实度的同时，可有效地防止形成的上层台阶结构的侧面材料发生外翻。同时，即使存在部分材料发生外翻的情况，也可避免外翻的材料沿径向伸出至电芯2的侧壁区域。
如图3所示，为了进一步防止电芯2的端部揉平形成的上层台阶结构的拐角部位发生材料外翻，本实施例所示的揉平轮11还在圆锥台的台面与揉平部111的侧面之间形成环形的过渡面115，该过渡面115沿其轴向的截面轮廓为圆弧状、直线状当中的任一种或至少一种的组合。
如图1与图3所示，为了便于实现对揉平轮11的安装使用，本实施例所示的揉平轮11还包括连接轴113，连接轴113的一端连接挤压部110远离揉平部111的一端，其中，连接轴113、挤压部110及揉平部111同轴布置。
图5为本实施例提供的一种机械揉平头的俯视结构示意图；图6为本实施例所示的图5中机械揉平头对电芯的端部进行揉平的剖视结构示意图。
参见图5，本实施例还提供了一种机械揉平头1，包括旋转盘12、负压吸嘴13及如上所述的揉平轮11，旋转盘12上开设有通气孔；揉平轮11安装于旋转盘12的第一盘面上，揉平轮11相应揉平部111的小头端伸向旋转盘12的盘心；负压吸嘴13与揉平轮11位于旋转盘12的同一侧，负压吸嘴13安装于通气孔的一端，通气孔的另一端用于连通负压装置。
具体的，本实施例所示的揉平轮11包括多个，且相对于旋转盘12的盘心呈圆周均布；多个揉平轮11上用于接触电芯2相应端部的接触面位于同一平面，并垂直于旋转盘12的中轴线。如此，各个揉平轮11在随同旋转盘12旋转的过程中，各个揉平轮11相应挤压部110的挤压面均贴附于电芯2端部的沿边，同时，各个揉平轮11相应揉平部111的侧面均接触电芯2的端面，基于多个揉平轮11沿周向同时对电芯2的端部进行揉平，在确保电芯2端部受力均匀性的同时，大大提高了揉平效率，达到了较好的机械揉平效果。
与此同时，在揉平的过程中，通过启动负压装置，可由负压吸嘴13对揉平产生的不同粒度的粉尘实施有效地收集，防止粒度较小的粉尘因静电作用而附着在机械揉平头1及相关的设备上，也可防止粉尘逸散在工位环境中，从而确保了工位环境的干净无污染。
如图5所示，为了实现对粉尘较好的收集效果，本实施例所示的负压吸嘴13包括多个，并相对于旋转盘12的盘心呈圆周均布，负压吸嘴13的两端呈一大一小设置，负压吸嘴13的大头端用于朝向电芯2，其中，可设置揉平轮11与负压吸嘴13一一相对布置，以大幅度提高收尘效率。
与此同时，本实施例所示的负压吸嘴13的端口形状包括扁形、圆形、正多边形当中的任一种。如图5所示，为了尽可能地减小负压吸嘴13所占用的空间，本实施例所示的负压吸嘴13的端口形状优选为扁形。
如图5所示，本实施例所示的揉平轮11转动安装于轴承支座14上，轴承支座14沿径向可调节式地安装于旋转盘12的第一盘面上。如此，在对电芯2的端部进行揉平时，可基于电芯2的直径，适应性地沿径向调节揉平轮11在旋转盘12上的安装位置，以满足实际的揉平需求。同时，在揉平的过程中，由于揉平轮11转动安装于轴承支座14上，从而揉平轮11与电芯2的端部是以滚动的方式相接触，不仅有效防止了揉平时的直接刚性接触对电芯2端部造成的损伤，还可对揉平轮11形成有效的防护。
在其中一个具体实施例中，在旋转盘12的盘面上设置有多个滑槽，每个滑槽均沿旋转盘12的径向分布，滑槽与轴承支座14一一对应，并在轴承支座14上配装有与滑槽匹配的滑块。当揉平轮11在旋转盘12上的安装位置调节好之后，即可将轴承支座14与旋转盘12通过螺栓组件紧固为一体。
如图5所示，本实施例所示的旋转盘12的盘心还连接顶针15的一端，顶针15的另一端用于抵接电芯2的轴心。由此，可基于顶针15对电芯2进行较好的轴向定位与固定，确保电芯2在揉平的过程中的同轴度，从而达到较好的揉平效果。
如图6所示，基于上述实施例的改进，本实施例还设置有传动轴16，传动轴16呈中空结构，传动轴16的一端连接于旋转盘12的第二盘面，并连通通气孔，传动轴16的中部用于连接旋转驱动机构4，传动轴16的另一端用于连通负压装置。
具体的，本实施例所示的传动轴16靠近旋转盘12的一端设置有法兰，从而可将传动轴16通过法兰连接于旋转盘12的第二盘面。传动轴16内形成有直通的轴向通孔，该轴向通孔靠近旋转盘12的一端呈渐扩结构，并与旋转盘12上的各个通气孔相对应。
如图6所示，本实施例所示的传动轴16转动安装于固定轴承座6中，由于传动轴16的中部连接旋转驱动机构4，传动轴16远离旋转盘12的一端还连通负压装置，从而本实施例所示的传动轴16既起到机械传动作用，以带动旋转盘12的旋转，同时还作为输气通道，可在负压装置进行吸气时，由各个负压吸嘴13对揉平产生的粉尘进行吸尘处理。
图7为本实施例提供的一种电芯揉平装置的主视结构示意图；图8为本实施例所示的机械揉平机构的结构示意图。
如图7所示，基于上述实施例的改进，本实施例所示的电芯揉平装置包括如上所述的机械揉平头1，其中，该电芯揉平装置包括两个相对设置的机械揉平机构，机械揉平机构包括直线模组3、旋转驱动机构4及机械揉平头1，直线模组3的滑台上安装旋转驱动机构4，旋转驱动机构4的输出端连接上述机械揉平头1。由此，在对电芯2进行揉平时，两个机械揉平机构相对滑动并相互靠近，使得两个机械揉平头1分别与电芯2的两个端面接触；接触后，机械揉平头1通过旋转挤压对电芯2的两端进行揉平；揉平完成后，两个机械揉平机构再向电芯2的两端相背滑动以复位，便于更换其他的待揉平的电芯。
具体的，本实施例所示的直线模组3可以为本领域所公知的直线电机模组，两个机械揉平机构相应的直线模组3的移动方向为同一直线方向，即两个直线模组3的滑台能够实现相向移动或背向移动。本实施例所示的旋转驱动机构4包括减速电机41，该减速电机41由伺服电机与行星减速机组成。
如图7所述，在直线模组3的滑台上设置有固定座5，减速电机41安装于固定座5上，减速电机41的输出端通过皮带传动机构42连接机械揉平头1上的传动轴16。
如图8所示，为了进一步确保机械揉平头1旋转的稳定性，本实施例所示的减速电机41的输出端通过齿轮传动机构43连接机械揉平头1上的传动轴16。
优选地，本实施例还提出了一种基于上述电芯揉平装置的揉平方法，包括：根据电芯2的直径沿径向调节揉平轮11在旋转盘12上的安装位置，根据电芯2的长度调节两个机械揉平头1的轴向间距，以将电芯2夹持在两个机械揉平头1之间；启动旋转驱动机构4，对电芯2的两端进行机械揉平。
具体的，在对电芯2进行揉平时，根据电芯2的直径，沿径向调节轴承支座14在旋转盘12的第一盘面上的安装位置，以相应地调节揉平轮11在旋转盘12上的安装位置；根据电芯2的长度，启动两个机械揉平机构相应的直线模组3，使得两个机械揉平机构上的机械揉平头1作相向运动或相离运动，直至将电芯2夹持在两个机械揉平头1之间，两个机械揉平头1上的顶针15对应抵接电芯2两端的轴心；最后，启动两个机械揉平机构上的减速电机41，以驱动机械揉平头1旋转，从而实现对不同直径和不同长度的电芯的两端的机械揉平，并可达到较好的揉平效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种揉平轮，其特征在于，包括：
挤压部，所述挤压部具有用于贴附电芯端部的沿边的挤压面；
揉平部，所述揉平部呈圆锥形，所述揉平部的大头端连接所述挤压部的挤压面，所述揉平部的侧面与所述挤压面之间形成环形的阳角结构，所述揉平部的侧面用于接触所述电芯的端部。
2.根据权利要求1所示的揉平轮，其特征在于，所述阳角结构包括圆锥台，所述圆锥台与所述揉平部同轴布置。
3.根据权利要求2所示的揉平轮，其特征在于，所述圆锥台与所述揉平部的圆锥角相等，所述圆锥角的大小为30°-90°；
和/或，所述圆锥台的台面与所述揉平部的侧面之间形成环形的过渡面，所述过渡面沿其轴向的截面轮廓为圆弧状、直线状当中的任一种或至少一种的组合。
4.根据权利要求1至3任一所述的揉平轮，其特征在于，还包括：连接轴，所述连接轴的一端连接所述挤压部远离所述揉平部的一端。
5.一种机械揉平头，其特征在于，包括旋转盘及如权利要求1至4任一所述的揉平轮，所述揉平轮安装于所述旋转盘的盘面上，所述揉平轮相应揉平部的小头端伸向所述旋转盘的盘心。
6.根据权利要求5所述的机械揉平头，其特征在于，所述揉平轮包括多个，并相对于所述旋转盘的盘心呈圆周分布；多个所述揉平轮的揉平部上用于接触电芯的端部的接触面位于同一平面，并垂直于所述旋转盘的中轴线。
7.根据权利要求5或6所述的机械揉平头，其特征在于，所述揉平轮转动安装于轴承支座上，所述轴承支座沿径向可调节式地安装于所述旋转盘上；
和/或，所述旋转盘的盘心还连接顶针的一端，所述顶针的另一端用于抵接电芯的轴心。
8.一种电芯揉平装置，其特征在于，包括如权利要求5至7任一所述的机械揉平头。
9.根据权利要求8所述的电芯揉平装置，其特征在于，包括两个机械揉平机构，两个机械揉平机构用于沿着电芯的长度方向相对设置；所述机械揉平机构包括直线模组、旋转驱动机构及所述机械揉平头，所述直线模组的滑台上安装所述旋转驱动机构，所述旋转驱动机构的输出端连接所述机械揉平头。
10.根据权利要求8或9所述的电芯揉平装置的揉平方法，其特征在于，包括：
根据电芯的直径沿径向调节揉平轮在旋转盘上的安装位置，根据电芯的长度调节两个机械揉平头的轴向间距，以将电芯夹持在两个机械揉平头之间；
启动旋转驱动机构，对电芯的两端进行机械揉平。
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