CN112453109A - 自动揉平设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种自动揉平设备，涉及电芯制造设备技术领域。该自动揉平设备包括底柜，还包括直线滑轨、电芯夹装机构、揉平机构、所述直线滑轨固定安装在所述底柜上，所述电芯夹装机构安装在所述直线滑轨以便沿所述直线滑轨在上料位和揉平位之间来回移动，所述揉平机构安装在所述直线滑轨的侧方以便对所述电芯夹装机构夹持的电芯进行揉平操作。本发明实施例提供的自动揉平设备，人工或借助机械臂将电芯放置在电芯夹装机构进行上料，待上料完成后由电芯夹装机构沿直线滑轨移动至揉平机构处，由揉平机构对电芯夹装机构夹持的电芯进行揉平，整个过程人工参与度低，有助于提高圆柱电芯的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及电芯制造设备技术领域，尤其涉及一种自动揉平设备。
背景技术
目前常见的大容量圆柱形锂离子电池多采用全极耳式正负极。在正极集流体(通常为铝箔)上涂布正极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(正极光箔区)，在负极集流体(通常为铜箔)上涂布负极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(负极光箔区)。正极片、负极片和隔膜卷绕形成电芯卷绕体后，正极光箔区的箔形体形成正极的极耳位端面，负极光箔区的箔形体形成负极的极耳位端面。极耳位端面需与集流板焊接在一起，以便电池的电流从集流板输出。
由于极耳位端面的箔形体厚度薄，柔软易变形，与集流板焊接时，施加压力会使整个箔形体变弯或变形，导致电芯卷绕体的极耳位端面直径变大或外凸，造成电芯卷绕体无法装入电池外壳或与电池外壳导通而短路，而且直接施加压力在箔形体的端面，会导致端面变形不平整，端面的局部区域无法与集流板接触焊接，导致焊接面积小，焊接强度低，电池内阻大，因此有必要在集流板焊接前对电芯卷绕体的极耳位端面进行整形。
发明内容
本发明实施例提供一种自动揉平设备，用以解决现有技术中揉平设备自动化程度低难以实现高效生产的缺陷。
本发明实施例提供一种自动揉平设备，包括底柜，还包括直线滑轨、电芯夹装机构、揉平机构、所述直线滑轨固定安装在所述底柜上，所述电芯夹装机构安装在所述直线滑轨以便沿所述直线滑轨在上料位和揉平位之间来回移动，所述揉平机构安装在所述直线滑轨的侧方以便对所述电芯夹装机构夹持的电芯进行揉平操作。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，所述揉平机构包括底座、揉平头、锥轮盘及旋转驱动单元，所述底座固定安装在所述底柜上，两个所述锥轮盘相对安装在所述底座上并位于所述直线滑轨的相对两侧，每一所述锥轮盘与一所述旋转驱动单元驱动连接并同步滑动安装于所述底座，每个所述锥轮盘对称布设有三个所述揉平头。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，每一所述锥轮盘的下方设有倒锥形的料斗。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，所述电芯夹装机构包括基座、下托模及上压模，所述下托模通过推拉驱动单元滑动安装于所述基座，所述上压模通过升降驱动单元可升降安装于所述基座。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，所述下托模与所述上压模分别设有与电芯外形适配的凹槽，所述升降驱动单元用于驱动所述下托模与所述上压模合在一起。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，还包括布设在所述揉平机构与所述直线滑轨的上料位之间的除尘机构，所述除尘机构包括固定安装在所述底柜上的除尘座、两个直线驱动单元及两个除尘头，每一所述除尘头内设有若干抽尘口，两个所述除尘头相对安装在所述除尘座上并位于所述直线滑轨的相对两侧，所述直线驱动单元与所述除尘头驱动连接。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，还包括短路检测机构，所述短路检测机构布设在所述除尘机构与所述直线滑轨的上料位之间以便对除尘后的电芯进行短路检测。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，所述短路检测机构包括短路测试仪及对中定位机构，所述对中定位机构包括安装板、支撑柱及对中压头，两个所述支撑柱可调式安装于所述安装板并位于所述直线滑轨的相对两侧，所述对中压头通过驱动单元可伸缩安装在所述支撑柱的顶部，所述短路测试仪用于测试夹持在所述对中压头之间的电芯是否短路。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，其中一侧的所述对中压头通过压簧与对中安装板相连，所述驱动单元与所述对中安装板驱动连接。
根据本发明一个实施例的自动揉平设备，还包括位于所述直线滑轨一侧的上料限位机构，所述上料限位机构包括固定安装在所述底柜上的轴座及与所述轴座固定连接的限位板，所述限位板用于初步调整电芯在所述电芯夹装机构上的位置。
本发明实施例提供的自动揉平设备，人工或借助机械臂将电芯放置在电芯夹装机构进行上料，待上料完成后由电芯夹装机构沿直线滑轨移动至揉平机构处，由揉平机构对电芯夹装机构夹持的电芯进行揉平，整个过程人工参与度低，有助于提高圆柱电芯的生产效率。
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自动揉平设备的立体图；
图2是本发明实施例提供的揉平机构的立体图；
图3是本发明实施例提供的揉平机构的部分结构示意图；
图4是本发明实施例提供的电芯装夹机构与直线滑轨的组装图；
图5是本发明实施例提供的除尘机构的立体图；
图6是本发明实施例提供的短路检测机构的立体图；
图7是本发明实施例提供的对中定位机构的立体图；
图8是本发明实施例提供的上料限位机构的立体图；
图9是本发明实施例提供的极性检测机构的立体图。
附图标记：
10、底柜；20、直线滑轨；30、电芯夹装机构；31、基座；32、下托模；33、上压模；34、推拉驱动单元；35、升降驱动单元；36、凹槽；40、揉平机构；41、底座；42、揉平头；43、锥轮盘；44、旋转驱动单元；45、支撑座；46、滑台模组；47、安装座；48、料斗；49、吸尘口；50、除尘机构；51、除尘座；52、直线驱动单元；53、除尘头；54、抽尘口；60、短路检测机构；61、短路测试仪；62、固定架；70、对中定位机构；71、安装板；72、支撑柱；73、对中压头；74、驱动单元；75、压簧；76、对中安装板；77、对中连接板；80、上料限位机构；81、轴座；82、限位板；90、极性检测机构；91、检测基座；92、读码器；93、色标传感器。
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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
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；可以是机械连接，也可以是电连接；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。
如图1所示，一种自动揉平设备，包括底柜10、直线滑轨20、电芯夹装机构30及揉平机构40。直线滑轨20固定安装在底柜10上，电芯夹装机构30安装在直线滑轨20以便沿直线滑轨20在上料位和揉平位之间来回移动，揉平机构40安装在直线滑轨20的侧方以便对电芯夹装机构30夹持的电芯进行揉平操作。
其中，直线滑轨20可以采用线性模组，电芯夹装机构30固定安装在线性模组的滑块上以在底柜10上直线运动，电芯夹装机构30用于上料及在揉平时夹持待揉平的电芯。上料位和揉平位可以布设在直线滑轨20的相对两端也可以位于直线滑轨20靠近端部的位置，对此本发明实施例不做具体限定。需要说明的是，揉平机构40可以采用机械揉平装置或者超声波揉平装置。
本发明实施例提供的自动揉平设备，人工或借助机械臂将电芯放置在电芯夹装机构30进行上料，待上料完成后由电芯夹装机构30沿直线滑轨20移动至揉平机构40处，由揉平机构40对电芯夹装机构30夹持的电芯进行揉平，整个过程人工参与度低，有助于提高圆柱电芯的生产效率。
其中，如图2和图3所示，揉平机构40包括底座41、揉平头42、锥轮盘43及旋转驱动单元44。如图2所示，底座41通过螺栓固定安装在底柜10上，两个锥轮盘43相对安装在底座41上并位于直线滑轨20的相对两侧，每一锥轮盘43与一旋转驱动单元44驱动连接并同步滑动安装于底座41，每个锥轮盘43对称布设有三个揉平头42。底座41的上表面设有楔形滑轨，楔形滑轨上可调式安装有两个支撑座45，两个支撑座45相对设置在直线滑轨20的两侧。每个支撑座45的顶部固定安装底板，底板上安装有滑台模组46，每个滑台模组46的滑块上固定安装安装座47，旋转驱动单元44安装在安装座47上并与锥轮盘43驱动连接。具体地，旋转驱动单元44包括旋转电机、主动轮、从动轮及传送带，旋转电机的座体固定安装在支撑座45上，驱动轴与主动轮相连，传送带连接主动轮和从动轮，从动轮的轴体与锥轮盘43同轴设置，进而带动锥轮盘43旋转。借助安装在锥轮盘43上的揉平头42对电芯的两端进行揉平，使电芯更加紧实。
如图2所示，每一锥轮盘43的下方设有倒锥形的料斗48。揉平产生的碎屑掉落在倒锥形的料斗48内进行集中收集。料斗48与外部抽烟管路相连通。锥轮盘43上相邻两个揉平头42之间安装吸尘口49，吸尘口49与外部抽吸设备相连以便在揉平的同时进行除尘操作。
如图4所示，电芯夹装机构30包括基座31、下托模32及上压模33，下托模32通过推拉驱动单元34滑动安装于基座31，上压模33通过升降驱动单元35可升降安装于基座31。其中，基座31大体呈L型，横板固定安装在直线滑轨20的滑块上，推拉驱动单元34如电推杆或者直线运动气缸固定安装在横板上，下托模32与推拉驱动单元34的驱动端相连。在推拉驱动单元34的作用下，下托模32沿横板活动以便移动至上压模33的下方与上压模33配合或者从上压模33的下方移出。升降驱动单元35采用直线气缸，其固定安装在竖板上并沿竖直方向驱动上压模33。在上料位处，下托模32在推拉驱动单元34的作用下移出上压模33的对应位置，以便人工或机械臂将电芯防止在下托模32上。待上料后，推拉驱动单元34将下托模32移动至上压模33下方，由升降驱动单元35推动上压模33下移直至其与下托模32配合夹紧电芯。当需要下料时，升降驱动单元35带动上压模33上移然后由推拉驱动单元34将下托模32推动至上压模33的外部。
其中，如图4所示，下托模32与上压模33分别设有与电芯外形适配的凹槽36。
如图5所示，本发明实施例提供的自动揉平设备还包括布设在揉平机构40与直线滑轨20的上料位之间的除尘机构50。除尘机构50包括固定安装在底柜10上的除尘座51、两个直线驱动单元52及两个除尘头53，每一除尘头53内设有若干抽尘口54，两个除尘头53相对安装在除尘座51上并位于直线滑轨20的相对两侧，直线驱动单元52与除尘头53驱动连接。除尘座51包括螺栓固定安装在底柜10上的板体及可调式安装在板体上的两个除尘支撑座，每个除尘支撑座的顶部安装有除尘头安装横板，直线驱动单元52如直线气缸固定安装在除尘头安装横板上，其驱动端与除尘头53相连。除尘头53为设有锥形孔的方块结构，在直线驱动单元52的作用下，相对的两个除尘头53与电芯的两个端面对接，借助锥形孔调整电芯的位置，并借助其上开设的抽尘口54抽吸碎屑。当电芯在揉平机构40进行揉平后，由除尘机构50进行再次清理，避免揉平产生的碎屑影响电芯的正常导通。
在上述实施例的基础上，如图6所示，本发明实施例提供的自动揉平设备还包括短路检测机构60，短路检测机构布设在除尘机构与直线滑轨的上料位之间以便对除尘后的电芯进行短路检测。该短路检测机构60安装在揉平机构40与直线滑轨20的上料位之间，并处于除尘机构50与上料位之间，以便对揉平机构40揉平并除尘后的电芯进行短路检测，避免揉平过程中电芯被揉破。
其中，短路检测机构60包括短路测试仪61、固定架62及对中定位机构70。固定架62的底部与底柜10固定连接，顶部与短路测试仪61相连。短路测试仪61位于对中定位机构70的一侧，借助与对中定位机构70夹持电芯以便短路测试仪61检测该电芯是否短路。如图7所示，本发明实施例提供的对中定位机构70包括安装板71、支撑柱72及对中压头73，两个支撑柱72可调式安装于安装板71并位于直线滑轨20的相对两侧，对中压头73通过驱动单元74可伸缩安装在支撑柱72的顶部。在进行揉平之前，借由对中定位机构70调整电芯的位置，确保进入揉平机构40后电芯位置准确。具体地，安装板71通过螺栓固定安装在底柜10上，两个支撑柱72相对设置，每个支撑柱72的顶部安装一个对中压头73，该对中压头73在驱动单元74的作用下沿电芯的轴向运动。
为了避免驱动单元74驱动过程中对中压头73与电芯端面硬抵触，对中压头73通过压簧75与对中安装板76相连，驱动单元74与对中安装板76驱动连接。当同一侧的对中压头73有多个时，多个对中压头73及对应的驱动单元74安装同一对中连接板77上，对中连接板77通过滑台气缸可滑动安装在支撑柱72的顶部。由此，通过滑台气缸可以在更换电芯型号时相对大幅地调整对中压头73的位置，当调整到位后，在后续对中夹持操作过程中，由驱动单元74各自驱动对应的对中压头73以夹持电芯，滑台气缸不再运行。
如图8所示，本发明实施例提供的自动揉平设备还包括位于直线滑轨20一侧的上料限位机构80，上料限位机构80包括固定安装在底柜10上的轴座81及与轴座81固定连接或可调连接的限位板82，限位板82用于初步调整电芯在电芯夹装机构30上的位置。轴座81为带有支撑杆的座体，座体底部与底柜10固定连接。限位板82为平整的板体，沿竖向延伸固定安装或通过夹持块夹持在支撑杆上。在进行上料时，电芯的一端与限位板82的平整表面抵接，从而大体确定电芯的方位，避免电芯上料端部位置差别过大。
另外，本发明实施例提供的自动揉平设备还包括极性检测机构90，极性检测机构90安装在上料限位机构80与揉平机构40之间。在上料后对电芯进行极性检测，避免电芯放反，方便进行短路检测。如图9所示，极性检测机构90包括检测基座91、读码器92及色标传感器93。检测基座91包括导向横杆、导向立杆、调节底板及安装轴座。安装轴座通过螺栓固定安装在底柜10，调节底板可调地安装在安装轴座上，导向立杆的一端与调节底板固定连接，另一端与导向横杆中部或一端相连，读码器92及色标传感器93均安装在导向横杆上。当读码器92及色标传感器93均设有多个时，多个读码器92沿导向横杆等间隔分布，其可以分布在导向立杆对应于导向横杆的两侧也可以位于导向立杆对应于导向横杆的同一侧，具体根据相邻两个读码器92之间的间隔距离确定。导向横杆的延伸方向与直线滑轨20的延伸方向一致，读码器92通过固定夹安装在导向横杆，色标传感器93用于检测电芯夹装机构30上电芯的方向，借助电芯两端的颜色差异判断电芯是否放反。调节底板设有若干安装孔，借助安装孔与安装轴座上不同孔的配合调整读码器92与色标传感器93的位置，或者调节底板与安装轴座通过调节螺杆相连，同样可以根据需要调整读码器92与色标传感器93的位置，方便设备调试，也方便根据电芯型号尺寸进行调整。
为了提高制造效率，电芯夹装机构30一次可以装夹两个电芯，也即上压模33和下托模32分别有两个，两下托模32由同一推拉驱动单元34驱动，两个上压模33由同一升降驱动单元驱动。当然，也可以在一个板体上设置两个容纳电芯的凹槽36。对应的，揉平机构40、对中定位机构70、上料限位机构80和极性检测机构90适应性调整。以揉平机构40为例，同一底座上安装有两组锥轮盘43，每组锥轮盘43由相对设置的两个锥轮盘，每个锥轮盘各自由一旋转驱动单元44驱动。对中定位机构70、上料限位机构80和极性检测机构90的适应性调整与揉平机构40类似，对此不再赘述。
除此之外，底柜10上还固定安装有机罩，从而使整个揉平设备在工作时大体处于封闭状态，降低运转设备存在的安全隐患同时使整个揉平设备免受外部环境的影响。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种自动揉平设备，包括底柜，其特征在于，还包括直线滑轨、电芯夹装机构、揉平机构、所述直线滑轨固定安装在所述底柜上，所述电芯夹装机构安装在所述直线滑轨以便沿所述直线滑轨在上料位和揉平位之间来回移动，所述揉平机构安装在所述直线滑轨的侧方以便对所述电芯夹装机构夹持的电芯进行揉平操作。
2.根据权利要求1所述的自动揉平设备，其特征在于，所述揉平机构包括底座、揉平头、锥轮盘及旋转驱动单元，所述底座固定安装在所述底柜上，两个所述锥轮盘相对安装在所述底座上并位于所述直线滑轨的相对两侧，每一所述锥轮盘与一所述旋转驱动单元驱动连接并同步滑动安装于所述底座，每个所述锥轮盘对称布设有三个所述揉平头。
3.根据权利要求2所述的自动揉平设备，其特征在于，每一所述锥轮盘的下方设有倒锥形的料斗。
4.根据权利要求1至3任一项所述的自动揉平设备，其特征在于，所述电芯夹装机构包括基座、下托模及上压模，所述下托模通过推拉驱动单元滑动安装于所述基座，所述上压模通过升降驱动单元可升降安装于所述基座。
5.根据权利要求4所述的自动揉平设备，其特征在于，所述下托模与所述上压模分别设有与电芯外形适配的凹槽，所述升降驱动单元用于驱动所述下托模与所述上压模合在一起。
6.根据权利要求1至3任一项所述的自动揉平设备，其特征在于，还包括布设在所述揉平机构与所述直线滑轨的上料位之间的除尘机构，所述除尘机构包括固定安装在所述底柜上的除尘座、两个直线驱动单元及两个除尘头，每一所述除尘头内设有若干抽尘口，两个所述除尘头相对安装在所述除尘座上并位于所述直线滑轨的相对两侧，所述直线驱动单元与所述除尘头驱动连接。
7.根据权利要求6所述的自动揉平设备，其特征在于，还包括短路检测机构，所述短路检测机构布设在所述除尘机构与所述直线滑轨的上料位之间以便对除尘后的电芯进行短路检测。
8.根据权利要求7所述的自动揉平设备，其特征在于，所述短路检测机构包括短路测试仪及对中定位机构，所述对中定位机构包括安装板、支撑柱及对中压头，两个所述支撑柱可调式安装于所述安装板并位于所述直线滑轨的相对两侧，所述对中压头通过驱动单元可伸缩安装在所述支撑柱的顶部，所述短路测试仪用于测试夹持在所述对中压头之间的电芯是否短路。
9.根据权利要求8所述的自动揉平设备，其特征在于，其中一侧的所述对中压头通过压簧与对中安装板相连，所述驱动单元与所述对中安装板驱动连接。
10.根据权利要求1所述的自动揉平设备，其特征在于，还包括位于所述直线滑轨一侧的上料限位机构，所述上料限位机构包括固定安装在所述底柜上的轴座及与所述轴座固定连接的限位板，所述限位板用于初步调整电芯在所述电芯夹装机构上的位置。
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