CN113996600A - 极耳清洁机构 - Google Patents
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Abstract
极耳清洁机构，包括：电池移送单元以及依次设置的第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件以及第二激光清洁组件；电池移送单元包括用于承载电池的电池夹具，电池由电池移送单元依次移送经过第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件及第二激光清洁组件所在位置；第一、第二激光清洁组件均包括激光器；第一极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的某一表面与激光器出射的激光光路相垂直；第二极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的另一未经过激光清洁的表面与激光器出射的激光光路相垂直。本发明利用激光照射极耳表面的方式来去除极耳正、反面上的电解液和其它异物，清洁效果好，效率高。
Description
技术领域
本发明属于锂电池制造设备技术领域，具体涉及一种圆柱形锂电池生产过程中，在焊接极耳和盖帽前对极耳进行清洁的极耳清洁机构。
背景技术
圆柱形锂电池生产过程，在电池注入电解液后，还要经过极耳清洁、盖帽焊接、合盖封装等工艺才最终完成电池的制作。而在电池注入电解液后，会有电解液残留在极耳上，这些残留的物质会对后续工位的作业带来影响。目前主要是采用清洗液擦拭的方法来清除极耳表面的电解液和杂质，在将极耳正、反面湿擦以及干擦之后，再将极耳与盖帽焊接。但是用擦拭的方式来清洁极耳，清洁效果不稳定，会存在极耳表面电解液去除不干净的情况，而且接触式的清洁方式容易带来二次污染物。当极耳表面无法彻底清洁干净时，极耳与盖帽间的焊接就容易产生虚焊、焊穿等焊接不良的问题，而且擦拭的清洁方法效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过激光照射极耳以实现电池极耳表面清洁的极耳清洁机构，可以提高清洁效率，改善清洁效果。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
极耳清洁机构，包括：电池移送单元以及依次设置的第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件以及第二激光清洁组件；所述电池移送单元包括用于承载电池的电池夹具，电池以电池极耳向上的状态设置于所述电池夹具中，并由所述电池移送单元依次移送经过第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件以及第二激光清洁组件所在位置；所述第一激光清洁组件和所述第二激光清洁组件均包括激光器，所述激光器用于发射激光，对电池极耳的表面进行激光清洁；所述第一极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的某一表面与第一激光清洁组件中激光器出射的激光光路相垂直；所述第二极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的另一未经过激光清洁的表面与第二激光清洁组件中激光器出射的激光光路相垂直。
进一步的，所述第一激光清洁组件和所述第二激光清洁组件的结构相同，均包括用于安装所述激光器的激光器安装架、可相对所述激光器移动的极耳压头、与所述极耳压头相对设置的极耳定位基准块、位于所述极耳压头下方并可相对所述激光器移动的电池推块、与所述电池推块相对设置的电池定位基准块、驱动所述极耳压头靠近或远离所述极耳定位基准块的极耳压头驱动组件、驱动所述电池推块靠近或远离所述电池定位基准块的电池推块驱动组件；所述极耳压头上设置有供所述激光器发射的激光穿过的透光孔。
优选的，所述极耳压头为具有一内腔的中空结构，所述极耳压头的内腔与一吸尘管连通，所述吸尘管与外部的吸尘泵相连。
更进一步的，还包括可移动地设置于所述激光器安装架上的滑座，所述极耳压头驱动组件控制所述滑座的移动，所述滑座上设置有一可相对所述滑座移动的安装板，所述安装板的移动方向和所述滑座的移动方向平行，所述极耳压头设置于所述安装板上，所述安装板和所述滑座之间设置有缓冲件。
更具体的，所述缓冲件为压力控制气缸。
可选的，所述极耳定位基准块和所述电池定位基准块设置于一基准块安装架，所述电池定位基准块固定安装于所述基准块安装架上，所述极耳定位基准块可移动地设置于所述基准块安装架上，所述极耳定位基准块在极耳定位基准块驱动单元的控制下可在靠近或远离所述极耳压头的方向上移动。
优选的，所述电池推块的前端具有一可部分容纳电池的凹口。
进一步的，所述第一极耳纠正组件和所述第二极耳纠正组件的结构相同，均包括极耳定位架、极耳纠正架、设置于所述极耳定位架前端的极耳定位轮、设置于所述极耳纠正架前端的极耳纠正轮以及检测极耳位置的极耳位置传感器；所述极耳定位轮与所述极耳纠正轮相对，且所述极耳定位轮和所述极耳纠正轮的轴线与电池的轴线平行，所述极耳纠正轮在极耳纠正驱动单元的驱动下可绕自身轴线转动；所述极耳定位架可沿靠近或远离所述极耳纠正架的方向移动，从而使所述极耳定位轮将电池压在所述极耳纠正轮上或松开电池。
优选的，所述第一极耳纠正组件和所述第二极耳纠正组件均包括前极耳定位架、后极耳定位架以及前极耳纠正架和后极耳纠正架，所述前极耳定位架及设置于所述前极耳定位架上的所述极耳定位轮和所述前耳纠正架及设置于所述前极耳纠正架上的所述极耳纠正轮构成第一组极耳纠正单元，所述前极耳纠正架上设置一个极耳位置传感器；所述后极耳定位架及设置于所述后极耳定位架上的所述极耳定位轮和所述后极耳纠正架及设置于所述后极耳纠正架上的所述极耳定位轮构成第二组极耳纠正单元，所述后极耳纠正架上设置两个间隔布置的极耳位置传感器，两个极耳位置传感器之间的距离小于极耳的宽度。
进一步的，所述电池移送单元包括夹具传送带，所述电池夹具设置于所述夹具传送带上，所述夹具传送带在电池移动驱动单元的驱动下，带动所述电池夹具移动。
由以上技术方案可知，本发明利用激光系统照射极耳表面的方法来去除极耳正、反面上的电解液和其它异物，清洁过程中不与极耳相接触，不会带来二次污染物，可有效去除极耳表面的电解液和杂质，清洁效果好，而且与擦拭的方法相比，效率更高，有利于提高后面焊接工序的焊接质量以及最终产品的良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的俯视图；
图3为本发明实施例激光清洁组件的示意图；
图4为本发明实施例极耳压头的结构示意图；
图5为本发明实施例极耳定位基准孔驱动杆的传动结构示意图；
图6为本发明实施例图1中A部分的局部放大结构示意图；
图7为本发明实施例极耳定位轮的结构示意图；
图8为本发明实施例极耳纠偏轮的结构示意图。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
参照图1和图2，本实施例的极耳清洁机构包括第一激光清洁组件1、第二激光清洁组件2、电池移送单元3、第一极耳纠正组件4以及第二极耳纠正组件5，第一激光清洁组件1、第二激光清洁组件2、电池移送单元3、第一极耳纠正组件4以及第二极耳纠正组件5均设置于设备安装板6上，其中，第一极耳纠正组件4、第一激光清洁组件1、第二极耳纠正组件5以及第二激光清洁组件2沿电池的移送方向(图2中箭头所示方向)依次设置，电池移送单元3用于承载电池依次经过第一极耳纠正组件4、第一激光清洁组件1、第二极耳纠正组件5以及第二激光清洁组件2。本实施例的电池移送单元3包括电池夹具3-1以及夹具传送带3-2，电池夹具3-1设置于夹具传送带3-2上，电池以极耳朝上的状态放置于电池夹具3-1上，夹具传送带3-2由如伺服电机等电池移动驱动单元(未图示)驱动，带动电池夹具3-1移动，从而传送电池。
第一极耳纠正组件4和第二极耳纠正组件5用于根据极耳的位置，对电池夹具3-1中的电池进行位置纠正，以使电池被移动至激光清洁工位(激光清洁组件所在位置)时，极耳的表面(正面或方面)正对激光器，从而激光器出射的激光能照射到极耳表面上，对极耳表面进行清洁。本实施例设置了两组极耳纠正组件以及两组激光清洁组件，从而可以实现电池夹具承载电池保持同一个方向移动时，可以按照移动方向先后对极耳的两个表面进行激光清洁，同时也方便将后续的作业工位，如焊接工位、盖帽压紧工位等沿同一电池移送单元的移送路径设置，有利于简化整套极耳和盖帽焊接生产线设备的结构。本发明的两个极耳纠正组件的结构相同，动作原理也相同，同样的，两个激光清洁组件的结构相同，动作原理也相同，下面将以第一激光清洁组件和第一极耳纠正组件为例，分别对激光清洁组件的结构及动作过程以及极耳纠正组件的结构及动作过程做详细说明。
如图3所示，本实施例的第一激光清洁组件1包括激光器1-1、激光器安装架1-2、极耳压头1-3、吸尘管1-4、极耳压头驱动组件、极耳定位基准块1-5、电池定位基准块1-6、基准块安装架1-7以及电池推块1-8。激光器1-1用于发出激光，将激光照射在极耳表面上，对极耳表面进行激光清洁。激光器1-1通过激光器安装架1-2安装在设备安装板6上。极耳压头1-3可相对激光器1-1移动，用于将极耳压在与激光器1-1相对设置的极耳定位基准块1-5上。本实施例的极耳压头1-3通过一滑座1-9可移动地设置于激光器安装架1-2上，极耳压头驱动组件通过驱动滑座1-9的移动，进一步控制极耳压头1-3的移动。本实施例的极耳压头驱动组件包括极耳压头驱动杆1-10、压极耳摆臂1-11以及驱动极耳压头驱动杆1-10动作的驱动单元(未图示)，驱动单元可采用伺服电机。极耳压头驱动杆1-10与压极耳摆臂1-11相连，压极耳摆臂1-11通过转轴设置于激光器安装架1-2上，压极耳摆臂1-11与滑座1-9相连，当极耳压头驱动杆1-10动作时，可带动压极耳摆臂1-11转动，压极耳摆臂1-11在转动过程中，推动滑座1-9(极耳压头1-3)移动，从而使极耳压头1-3将极耳压紧在极耳定位基准块1-5上或松开极耳。
如图4所示，作为一种优选的实施方式，极耳压头1-3设置于一可移动的安装板1-12上，安装板1-12可移动地设置于滑座1-9上，在安装板1-12和滑座1-9之间设置有压力控制气缸1-13，压力控制气缸1-13作为缓冲件，为极耳压头1-3提供一种下压时的缓冲作用。在其他的实施例中，压力控制气缸也可以用弹簧来替换。作为优选的实施方式，极耳压头1-3为具有内腔的空心结构，吸尘管1-4与极耳压头1-3的内腔连通，吸尘管1-4与外部的负压源相连，从而可以通过负压作用抽吸激光清洁时产生的杂质等。极耳压头1-3上设置有供激光穿过的透光孔1-3a。电池推块1-8可相对激光器1-1移动，本实施例的电池推块1-8设置于一移动架7上，移动架7可在靠近电池定位基准块或远离电池定位基准块的方向上移动。本实施例的移动架7同样通过由驱动杆(未标号)、摆臂(未标号)以及驱动驱动杆动作的驱动单元(未图示)构成的驱动组件控制移动。
极耳定位基准块1-5和电池定位基准块1-6通过基准块安装架1-7设置于设备安装板6上，并位于激光器1-1的相对侧，极耳定位基准块1-5位于电池定位基准块1-6的上方。极耳定位基准块1-5与极耳压头1-3相对设置，从而极耳压头1-3能将极耳压紧在极耳定位基准块1-5上，电池定位基准块1-6与电池推块1-8相对设置，从而电池推块1-8可将电池压紧在电池定位基准块1-6上。极耳压头1-3及电池推块1-8分别和极耳定位基准块1-5及电池定位基准块1-6相配合，是对极耳和电池起定位的作用，不会将电池从电池夹具中推出。作为一种可选的实施方式，如图5所示，本实施例的极耳定位基准块1-5可移动地设置于基准块安装架1-7上，通过由极耳定位基准块驱动杆1-14、基准块摆臂1-15以及驱动极耳定位块驱动杆动作的驱动单元构成的极耳定位基准块驱动单元，可以控制极耳定位基准块1-5在靠近极耳压头1-3和远离极耳压头1-3的方向上移动。本实施例的电池推块1-8的头部形状大致呈V形，即电池推块1-8的前端具有一可部分容纳电池的凹口，从而可以更好地适应圆柱形电池的形状，更好地对电池进行定位。
参照图6、图7和图8，第一极耳纠正组件4包括极耳定位架4-1、极耳定位轮4-2、极耳纠正架4-3、极耳纠正轮4-4以及极耳位置传感器4-5。极耳定位轮4-2设置于极耳定位架4-1的前端，极耳纠正轮4-4设置于极耳纠正架4-3的前端，极耳定位轮4-2与极耳纠正轮4-4相对设置，并可沿靠近极耳纠正轮4-4或远离极耳纠正轮4-4的方向移动。为了简化结构，本实施例将极耳定位架4-1和电池推块1-8都设置于移动架7上，移动架7移动时，可以同时带动极耳定位架4-1以及电池推块1-8一起移动。在其他的实施例中，极耳定位架和电池推块也可以各自采用独立的驱动组件控制移动。极耳纠正轮4-4可由伺服电机等极耳纠正驱动单元控制绕自身的轴线转动。极耳定位轮4-2及极耳纠正轮4-4的轴线均与电池的轴线平行。当极耳定位轮4-2将电池压在极耳纠正轮4-4上时，通过极耳纠正轮4-4的转动，可以带动电池转动，从而调整电池的位置。极耳位置传感器4-5设置于极耳纠正架4-3上，用于检测极耳的位置，从而可以根据检测到的极耳位置来调整电池的位置。极耳位置传感器4-5可采用对射传感器。
作为本发明的一种可选的实施方式，第一极耳纠正组件4包括前极耳定位架、后极耳定位架以及前极耳纠正架和后极耳纠正架，前极耳定位架及设置于前极耳定位架上的极耳定位轮和前耳纠正架及设置于前极耳纠正架上的极耳纠正轮共同构成第一组极耳纠正单元，后极耳定位架及设置于后极耳定位架上的极耳定位轮和后极耳纠正架及设置于后极耳纠正架上的极耳定位轮构成第二组极耳纠正单元，也就是电池要经过两次纠正后才进行激光清洁，这样可以提高电池位置的纠正精度。更具体的，两组极耳纠正单元结构上的区别仅在于极耳位置传感器设置数量的不同，在前极耳纠正架上只设置一个极耳位置传感器，电池到达第一极耳纠正组件所在位置时，极耳位置未知，电池纠正轮转动并带动电池转动，当极耳位置传感器感应到极耳时，极耳纠正轮即停止转动，使极耳到达一个固定区域范围；电池继续到达第二极耳纠正组件所在位置，此时电池已经得到大致的定位，极耳纠正轮转动带动电池转动，就极耳纠正架上设置了两个间隔布置的极耳位置传感器，两个极耳位置传感器之间的距离小于极耳的宽度，当两个极耳位置传感器都检测到极耳时，即停止转动，通过两个极耳位置传感器完成对电池的精确定位，完成定位后的电池的极耳的表面与激光器正对。
下面对本发明的激光清洁极耳的过程作进一步的说明：
电池移动单元3将电池运送到激光清洁工位后，先到达第一极耳纠正组件4所在位置，第一极耳纠正组件4的极耳定位轮4-2将电池压在极耳纠正轮4-4上，极耳纠正轮4-4转动，调整电池的位置，使电池的极耳表面与激光器正对，即垂直于激光器出射激光的光路；
调整好位置的电池移送至第一激光清洁组件1所在位置，极耳压头1-3和电池推块1-8动作，极耳压头1-3将极耳压在极耳定位基准块1-5上，电池推块1-8将电池压在电池定位基准块1-6上，电池定位好；
激光器1-1发射激光束，扫过需要清洁的极耳表面，与此同时，吸尘管1-4吸走清洁过程产生的粉尘；
极耳的一个表面清洁完成后，继续移动至第二极耳纠正组件5所在位置，第二极耳纠正组件5将电池沿自身轴线转动180°，使极耳的另一个表面正对激光器1-1；位置调整过程和第一极耳纠正组件的相同，此处不再赘叙；
调整好位置的电池移送至第二激光清洁组件2所在位置，极耳压头1-3和电池推块1-8动作，极耳压头1-3将极耳压在极耳定位基准块1-5上，电池推块1-8将电池压在电池定位基准块1-6上，电池定位好；
激光器1-1发射激光束，扫过需要清洁的极耳表面，与此同时，吸尘管1-4吸走清洁过程产生的粉尘，至此，极耳的两个表面都经过了激光清洁，可以移送至焊接工位，将极耳压在盖帽上进行极耳和盖帽的焊接。
本发明利用激光系统照射极耳表面的方法，去除极耳正、反面上残留的电解液和其它异物，提高了极耳清洁的质量和效率。
当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，作为移动驱动单元，伺服电机的传动结构可以采用多种方式，包括但不限于丝杆传动、皮带传动、链条传动、联轴器传动等；可以相对移动的部件之间的滑动配合的结构可以采用导轨和凹槽的配合结构或导槽和凸块的配合结构；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。
Claims (10)
1.极耳清洁机构，其特征在于，包括：电池移送单元以及依次设置的第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件以及第二激光清洁组件；
所述电池移送单元包括用于承载电池的电池夹具，电池以电池极耳向上的状态设置于所述电池夹具中，并由所述电池移送单元依次移送经过第一极耳纠正组件、第一激光清洁组件、第二极耳纠正组件以及第二激光清洁组件所在位置；
所述第一激光清洁组件和所述第二激光清洁组件均包括激光器，所述激光器用于发射激光，对电池极耳的表面进行激光清洁；
所述第一极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的某一表面与第一激光清洁组件中激光器出射的激光光路相垂直；
所述第二极耳纠正组件用于调整电池的位置，使电池极耳的另一未经过激光清洁的表面与第二激光清洁组件中激光器出射的激光光路相垂直。
2.如权利要求1所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述第一激光清洁组件和所述第二激光清洁组件的结构相同，均包括用于安装所述激光器的激光器安装架、可相对所述激光器移动的极耳压头、与所述极耳压头相对设置的极耳定位基准块、位于所述极耳压头下方并可相对所述激光器移动的电池推块、与所述电池推块相对设置的电池定位基准块、驱动所述极耳压头靠近或远离所述极耳定位基准块的极耳压头驱动组件、驱动所述电池推块靠近或远离所述电池定位基准块的电池推块驱动组件；
所述极耳压头上设置有供所述激光器发射的激光穿过的透光孔。
3.如权利要求2所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述极耳压头为具有一内腔的中空结构，所述极耳压头的内腔与一吸尘管连通，所述吸尘管与外部的吸尘泵相连。
4.如权利要求2所述的极耳清洁机构，其特征在于：还包括可移动地设置于所述激光器安装架上的滑座，所述极耳压头驱动组件控制所述滑座的移动，所述滑座上设置有一可相对所述滑座移动的安装板，所述安装板的移动方向和所述滑座的移动方向平行，所述极耳压头设置于所述安装板上，所述安装板和所述滑座之间设置有缓冲件。
5.如权利要求4所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述缓冲件为压力控制气缸。
6.如权利要求2所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述极耳定位基准块和所述电池定位基准块设置于一基准块安装架，所述电池定位基准块固定安装于所述基准块安装架上，所述极耳定位基准块可移动地设置于所述基准块安装架上，所述极耳定位基准块在极耳定位基准块驱动单元的控制下可在靠近或远离所述极耳压头的方向上移动。
7.如权利要求2所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述电池推块的前端具有一可部分容纳电池的凹口。
8.如权利要求1所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述第一极耳纠正组件和所述第二极耳纠正组件的结构相同，均包括极耳定位架、极耳纠正架、设置于所述极耳定位架前端的极耳定位轮、设置于所述极耳纠正架前端的极耳纠正轮以及检测极耳位置的极耳位置传感器；所述极耳定位轮与所述极耳纠正轮相对，且所述极耳定位轮和所述极耳纠正轮的轴线与电池的轴线平行，所述极耳纠正轮在极耳纠正驱动单元的驱动下可绕自身轴线转动；所述极耳定位架可沿靠近或远离所述极耳纠正架的方向移动，从而使所述极耳定位轮将电池压在所述极耳纠正轮上或松开电池。
9.如权利要求8所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述第一极耳纠正组件和所述第二极耳纠正组件均包括前极耳定位架、后极耳定位架以及前极耳纠正架和后极耳纠正架，所述前极耳定位架及设置于所述前极耳定位架上的所述极耳定位轮和所述前耳纠正架及设置于所述前极耳纠正架上的所述极耳纠正轮构成第一组极耳纠正单元，所述前极耳纠正架上设置一个极耳位置传感器；所述后极耳定位架及设置于所述后极耳定位架上的所述极耳定位轮和所述后极耳纠正架及设置于所述后极耳纠正架上的所述极耳定位轮构成第二组极耳纠正单元，所述后极耳纠正架上设置两个间隔布置的极耳位置传感器，两个极耳位置传感器之间的距离小于极耳的宽度。
10.如权利要求1所述的极耳清洁机构，其特征在于：所述电池移送单元包括夹具传送带，所述电池夹具设置于所述夹具传送带上，所述夹具传送带在电池移动驱动单元的驱动下，带动所述电池夹具移动。
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