CN114348722B - 电芯下料装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电芯下料装置，该电芯下料装置包括框架以及安装在框架上的夹子开闭组件、夹子组件、顶升组件、输送组件、控制组件和预压组件；夹子组件安装在夹子开闭组件上，夹子开闭组件用于根据电芯的尺寸调整夹子组件在框架中的位置，预压组件用于对电芯进行预压，控制组件用于控制输送组件在框架的位置，顶升组件穿过夹子开闭组件，用于将输送组件向着电芯迫推；当夹子组件将电芯夹取时，输送组件到达电芯的下方并将电芯托住，因而，即使电芯的尺寸较大或质量较大，电芯也不会在自身重力作用下发生变形。

Description

电芯下料装置

技术领域

本发明涉及锂电池加工领域，尤其涉及锂电池电芯加工设备中的电芯下料装置。

背景技术

锂电池电芯加工设备中，电芯卷绕完成后将由电芯下料装置取料，然后进行后续的预压和冷压操作。现有的下料装置是通过一个机械手将电芯夹取至固定平台上，然后在固定平台上进行预压，预压完成后，再由该机械手送至冷压平台进行冷压。

然而，对于宽幅电芯而言，其质量一般较大，在下料装置从卷绕设备中进行抽芯的过程中，电芯将可能出现抽芯不整齐的问题，进一步的，当电芯由机械手在各个平台之间转送的过程中，电芯将可能在其自身重力作用下发生变形。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可避免抽芯不整齐以及有效防止电芯因重力导致变形的电芯下料装置，具体方案为：

电芯下料装置，包括框架以及安装在框架上的夹子开闭组件、夹子组件、顶升组件、输送组件、控制组件和预压组件；夹子组件安装在夹子开闭组件上，夹子开闭组件用于根据电芯的尺寸调整夹子组件在框架中的位置，预压组件用于对电芯进行预压，控制组件用于控制输送组件在框架的位置，顶升组件穿过夹子开闭组件，用于控制输送组件靠近或远离电芯；当夹子组件将电芯夹取时，输送组件到达电芯的下方并将电芯托住，因而，即使电芯的尺寸较大或质量较大，电芯也不会在自身重力作用下发生变形。

夹子组件包括导轨以及可滑动地设置在导轨上的第一作用件和第二作用件，电芯被夹持在第一作用件和第二作用件之间的空间中；第一作用件包括相互结合的插针和第一施力件，所述第一施力件向插针施加与导轨平行的作用力，第二作用件包括相互结合的抵接板和第二施力件，所述第二施力件向抵接板施加与导轨垂直的作用力；插针插入电芯中，抵接板与电芯外表面抵接。

顶升组件包括固定板、顶升伺服电缸、导杆和活动板，顶升伺服电缸可推动活动板沿导轨运动，输送组件被活动板支撑而靠近或远离固定板。

预压组件设置有预压板，所述预压板和输送组件至少之一与电芯接触以对电芯进行预压，电芯的损伤可被降低，而且电芯的中心面被保持，电芯脱离夹子组件时产生的内应力也被减小。

作为第一实施例的，控制组件包括相互结合的整体升降组件和平移组件，其中，顶升组件和夹子开闭组件均被固定安装在整体升降组件上；整体升降组件包括底板、多个侧板、伺服电机、丝杆、导轨、活动板、第一同步带和第二同步带，多个侧板与底板固定连接，伺服电机固定安装在底板或侧板上，丝杆固定安装在侧板上，导轨设置在侧壁上，活动板可沿导轨滑动；活动板的上方空出，形成容纳空间，夹子开闭组件和顶升组件均位于容纳空间中。

作为第二实施例的，控制组件为可绕轴线旋转的旋转组件，顶升组件和夹子开闭组件均与旋转组件连接；夹子组件在旋转组件的驱动下以相对于电芯输送方向倾斜的姿态夹取电芯。

附图说明

图1A和图1B是本发明实施例一涉及的电芯下料装置的立体图。

图1C是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的电芯输送方向垂直的方向观察时的侧视图。

图2是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中夹子开闭组件的立体图。

图3A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中夹子组件的立体图。

图3B是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的Z轴方向观察时，夹子组件的侧视图。

图4A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中顶升组件和输送组件的立体图。

图4B是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的电芯输送方向垂直的方向观察时，顶升组件和输送组件的侧视图。

图5是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中整体升降组件的立体图。

图6是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中平移组件的立体图。

图7A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中预压组件的立体图。

图7B是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中预压组件开始工作时的侧视图。

图8是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中对接平台组件的立体图。

图9是本发明实施例二涉及的电芯下料装置中旋转组件的立体图。

图10是本发明实施例二涉及的电芯下料装置开始取料的侧视图。

图11是本发明实施例二涉及的电芯下料装置中预压组件开始工作时的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的实施例。

[实施例一]

图1A和图1B是本发明实施例一涉及的电芯下料装置的立体图；图1C是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的电芯输送方向垂直的方向观察时的侧视图。

本发明涉及的电芯下料装置100用于将卷绕组件9(如图1C所示)卷绕完成后的电芯取下进行预压操作，并将预压后的电芯向下一工位输出。为便于下文中的描述，定义电芯101(如图7B所示)在电芯下料装置100中的输送方向为X方向，电芯101在卷绕组件9被卷绕时的轴线方向为Y方向，电芯下料装置100的高度方向为Z方向。

所述电芯下料装置100包括框架以及安装在框架上的夹子开闭组件1、夹子组件2、顶升组件3、输送组件4、整体升降组件5、平移组件6和预压组件7，其中，夹子组件2用于夹取被卷绕组件9卷绕的电芯101，夹子开闭组件1用于根据电芯101的尺寸调整夹子组件2在框架中的位置，便于夹子组件2对电芯进行夹取，顶升组件3用于控制输送组件4靠近或远离电芯101，预压组件7用于对夹子组件2夹取的电芯进行预压，整体升降组件5和平移组件6用于根据电芯下料装置100的上一个设备(例如卷绕组件9)或下一个设备(例如对接平台组件8)的位置对电芯下料装置100/输送组件4的位置进行调整。

图2是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中夹子开闭组件的立体图。

如图所示，夹子开闭组件1包括固定板11、伺服电机12、正反牙丝杆13、联轴器14、连接板15和导轨16，导轨16设置在固定板11上，二者可一体形成，也可分体形成，伺服电机12固定安装在固定板11上，正反牙丝杆13中的正牙丝杆和反牙丝杆通过联轴器14连接，且正反牙丝杆13与伺服电机12通过同步带连接，连接板15设置为两个，其中一个连接板15与正牙丝杆结合，另一个连接板15与反牙丝杆结合，因而，当伺服电机12带动正反牙丝杆13旋转时，两个连接板15沿导轨16在X方向上相互靠近或远离。

图3A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中夹子组件的立体图；图3B是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的Z轴方向观察时，夹子组件的侧视图。

夹子组件2包括沿Y轴方向延伸的导轨21、可沿导轨21滑动的插针22b和抵接板23b、以及第一施力件22a和第二施力件23a，所述第一施力件22a与插针22b连接，第二施力件23a与抵接板23b连接，当夹子组件2需要夹取电芯101时，根据电芯101的尺寸，第一施力件22a向插针22b施加作用力，使得插针22b沿Y轴滑动，并插入至卷绕组件9中的电芯101中，第二施力件23a向抵接板23b施加作用力，使得抵接板23b沿X方向运动而与电芯外表面抵接，这样，呈圆环形的电芯101被夹持在插针22b和抵接板23b之间的空间25，第一施力件22a施加的作用力方向与第二施力件23a施加的作用力方向相互垂直；为描述方便，插针22b和第一施力件22a可被合并为第一作用件，抵接板23b和第二施力件23a可被合并为第二作用件。

优选的，第一施力件22a和第二施力件23a可以是气缸，也可以是电缸；夹子组件2也设置为在X方向相对的两个，每个夹子组件2对应一个连接板15，由于两个夹子组件2的结构相同，故图中仅示出了其中一个夹子组件2；进一步的，在每个夹子组件2中，沿Y方向，在导轨21的两端均设置有第一作用件和第二作用件，因而，单个夹子组件2可在电芯101的Y方向的两个末端对电芯101进行夹持，相应的，两个夹子组件2在电芯101的X方向的两个末端对电芯101进行夹持，也就是说，电芯101可在同一个平面内的四个角部被稳定夹持。

如图所示，两个插针22b相对的一侧为内侧，与之相反的一侧为外侧，抵接板23b与插针22b相邻设置，且抵接板23b位于插针22b的内侧，因而，抵接板23b可随着插针22b沿Y方向一起滑动，当插针22b插入电芯101时，抵接板23b可实现与电芯101外表面抵接。

更优选的，夹子组件2还包括用于支撑抵接板23b的支撑件24，抵接板23b可拆卸地安装在支撑件24上，支撑件24可滑动地安装在导轨21上；可实现的，支撑件24可设置多个结合部，根据电芯101的厚度，抵接板23b分别与不同的结合部结合，从而实现夹子组件2夹持不同厚度的电芯。

图4A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中顶升组件和输送组件的立体图；图4B是沿本发明实施例一涉及的电芯下料装置的电芯输送方向垂直的方向观察时，顶升组件和输送组件的侧视图。

顶升组件3包括固定板31、顶升伺服电缸32、导杆33和活动板34，顶升伺服电缸32可推动活动板34沿导杆33在Z方向上下运动，输送组件4被活动板34支撑，因而，输送组件4可随着活动板34沿Z方向靠近或远离固定板31。

输送组件4包括伺服电机41、同步轮42、主动轮43、从动轮44和输送皮带45，伺服电机41输出的驱动力通过同步轮42传递至主动轮43，所述主动轮43带动输送皮带45和从动轮44转动。当夹子组件2夹住电芯后，输送组件4的输送皮带45顶升到合适位置托着电芯，因而，当电芯抽针时，电芯不会在其重力作用下发生变形。

如图1A和图1C所示，顶升组件3的一部分穿过夹子开闭组件1，至少输送组件4位于夹子开闭组件1的上方(+Z方向)，但位于夹子组件2的下方(-Z方向)，更具体的，输送组件4的输送皮带45位于夹子组件2的第一作用件和第二作用下的下方，位于夹子开闭组件1的固定板上方，夹子组件2夹持的电芯能够顺利的被输送组件4的输送皮带45承载，且电芯下料装置100的整体结构布局更紧凑，占用的空间更小。

图5是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中整体升降组件的立体图；图6是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中平移组件的立体图。

整体升降组件5包括底板51、多个侧板58、伺服电机52、丝杆53、导轨54、活动板57、第一同步带56和第二同步带57，多个侧板58与底板51固定连接，伺服电机52固定安装在底板51或侧板58上，丝杆53固定安装在侧板58上，导轨54设置在侧板58上，活动板57可沿导轨54在Z方向滑动；伺服电机52输出的驱动力分别通过第一同步带56和第二同步带57带动两个丝杆53旋转，所述第一同步带56和第二同步带57被设置在底板51和活动板55之间的空间中，整体升降组件5既美观又不占用空间。

如上所述，两个丝杆53分别位于活动板55的两端，活动板55的上方(+Z方向)空出，形成容纳空间59，夹子开闭组件1和顶升组件3均与活动板55固定连接，并位于容纳空间59中，这样，活动板55可在Z方向平稳的运动，同时，夹子开闭组件1和顶升组件3也可在Z方向平稳的运动。

平移组件6包括固定板61、伺服电机62、丝杆63、导轨64和平移板65，所述固定板61固定安装在框架上，伺服电机62固定安装在固定部61上，并与丝杆63连接，平移板65可滑动地与导轨64结合，并与丝杆63固定连接，因而，当伺服电机62驱动丝杆63旋转时，平移板65可沿导轨64滑动；同时，整体升降组件5与平移板65固定连接，因而，整体升降组件5可随着平移组件65的滑动而移动。

图7A是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中预压组件的立体图；图7B是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中预压组件开始工作时的侧视图；图8是本发明实施例一涉及的电芯下料装置中对接平台组件的立体图。

如图7A所示，预压组件7包括预压主板71、预压伺服电机72、同步轮73、导轨74和预压板75，预压伺服电机72固定安装在预压主板71上，同步轮73可旋转地与预压主板71结合，导轨74设置在预压主板71上，当预压伺服电机72工作时，驱动力通过同步轮73和同步带被传递至丝杆，然后由丝杆带动预压板75沿Z方向上下运动。

如图7B所示，当插针22b插入至电芯101，抵接板23b与电芯101外表面抵接时，电芯101被夹子组件2夹取，此时，输送组件4可在顶升组件3的作用下沿Z方向，从下向上(-Z方向向着+Z方向)逐渐靠近电芯101，预压板75也可沿Z方向，从上向下(+Z方向向着-Z方向)逐渐靠近电芯101。当预压板75和输送组件4同时在电芯101的上下方向与电芯101接触时，电芯101同时在相对的两个方向被预压/挤压，或者，预压板75和输送组件4其中之一与电芯101接触，使得电芯101仅在一个方向被预压/挤压，也就是说，操作人员可根据电芯101的结构特点选择电芯101被预压的方式，防止电芯损伤。

如图8所示，对接平台组件8包括固定板81、伺服电机82、同步轮83、同步带84和输送皮带85，所述固定板81可被固定安装在框架上，也可被安装在框架以外的部件上，通过同步轮83和同步带84，输送皮带85可被伺服电机82驱动，用于接收从输送组件4输送过来的电芯101，然后由输送皮带85将电芯101输送至下一个工位；所述平移组件6在驱动整体升降组件5沿X方向移动的同时，还将与整体升降组件5连接的输送组件4一起带动而沿X方向移动，从而确保位于输送组件4的电芯101能够平稳的到达对接平台组件8。

[实施例二]

本实施例涉及的电芯下料装置与实施例一涉及的电芯下料装置的不同之处在于，实施例一中用于控制输送皮带4沿Z方向运动的整体升降组件5和用于控制输送皮带4沿X方向运动的平移组件6被本实施例中的旋转组件56代替。

图9是本发明实施例二涉及的电芯下料装置中旋转组件的立体图；图10是本发明实施例二涉及的电芯下料装置开始取料的侧视图；图11是本发明实施例二涉及的电芯下料装置中预压组件开始工作时的侧视图。

如图9所示，旋转组件56包括固定件561、伺服电机562、旋转主轴563和旋转主板564，固定件561用于将伺服电机562固定在框架上，旋转主板564与旋转主轴563连接，旋转主轴563被伺服电机562驱动，旋转主板564与旋转主轴562一起旋转。

所述顶升组件3和夹子开闭组件1与旋转主板564连接，如图10所示，夹子组件2和夹子开闭组件1在旋转组件56的驱动下以相对于X方向倾斜的姿态到达夹取电芯101的夹取位置，相对于实施例一中整体升降组件5和平移组件6的共同运动，本实施例中旋转组件56可通过旋转使得电芯101直接到达预压位置。

如图11所示，在预压位置，预压板75位于电芯101的上方(+Z方向)，输送组件4位于电芯101的下方(-Z方向)，同样的，操作人员可根据电芯101的结构特点选择是从一个方向对电芯101进行预压还是同时从电芯101的两个相对方向同时进行预压。进一步的，本实施例中，旋转组件56还可根据对接平台组件8的位置旋转不同的角度，使得输送组件4能够与对接平台组件8实现良好对接。

如上所述，本实施例中的夹子组件2以相对于X方向倾斜的姿态到达夹取电芯101的夹取位置，卷绕组件9的尺寸可被缩小，下面结合附图1C和图10进行描述。

如图1C所示，卷绕组件9呈圆盘状，可沿旋转方向r转动，包括沿旋转方向间隔设置的入料卷绕位91、下料位92和贴保护胶位93。当电芯下料装置100采用如实施例一所述的整体升降组件5控制夹子组件2在Z方向的移动时，位于-X方向的夹子组件2将进入下料位92和贴保护胶位93之间的干涉空间S，为防止夹子组件2与贴保护胶位93产生干涉，下料位92和贴保护胶位93之间的距离需被拉大，进而导致卷绕组件9的尺寸变大。

如图10所述，当电芯下料装置100采用本实施例所述的旋转组件56控制夹子组件2在Z方向的移动时，位于-X方向的夹子组件2将只有少部分进入所述干涉空间S，相应的，下料位92和贴保护胶位93之间的距离可不必被拉大，相反，二者之间的距离可被缩小，卷绕组件9的尺寸可减小。

需要说明的是，所述贴保护胶位93还可以根据工序需求进行改变，而不应仅被限制为贴保护胶。

[有益效果]

本发明涉及的电芯下料装置100中设置有可沿Z方向升降的输送组件4，当电芯101被夹子组件2夹取后，输送组件4向上升起到合适位置，电芯101可被输送组件4托住，即使电芯的尺寸较大或质量较大，电芯也不会因为自身重力而发生变形，因而，此类电芯在抽针时不会出现抽芯不整齐的问题。

当电芯101被夹子组件2夹取而需要被预压时，分别位于电芯101上方的预压板75和位于电芯101下方的输送组件4既可以独立压向电芯101，也可以同时压向电芯101，也就是说，本发明涉及的电芯下料装置100可根据电芯的结构选择最合适的预压方式，以期降低对电芯101的损伤；进一步的，电芯101的中心面被保持，电芯101脱离夹子组件2时产生的内应力被减小。

所述电芯下料装置100中，夹子组件2和输送组件4分别由作用件和伺服电机41驱动，而所述作用件和伺服电机41相互独立，电芯101在由输送组件4输送出去后再进行冷压操作，可以看出，电芯101的冷压操作与夹子组件2的取料操作以及位于输送组件4上的预压操作均不相关，因而，本发明涉及的电芯下料装置100的工作效率更高。

如上所述，实施例一中的整体升降组件5和平移组件6分别用于对输送组件4在Z方向和X方向的位置进行控制，同样的，实施例二中的旋转组件56也可用于控制输送组件4在Z方向和X方向的位置，因而，所述整体升降组件5和平移组件6可被合称为控制组件，所述旋转组件56也可被称为控制组件，本发明涉及的电芯下料装置100通过所述控制组件控制输送组件4在Z方向和X方向的位置进行控制。在所述两个实施例中，顶升组件3穿过夹子开闭组件1，电芯下料装置100占用的空间少；进一步的，对于实施例一来说，顶升组件3和夹子开闭组件1还被容纳在整体升降组件5的容纳空间59中，电芯下料装置100的整体结构更紧凑，空间利用率更高。

Claims (7)

1.电芯下料装置，包括框架以及安装在框架上的夹子开闭组件、夹子组件、顶升组件、输送组件、控制组件和预压组件；夹子组件安装在夹子开闭组件上，夹子开闭组件用于根据电芯的尺寸调整夹子组件在框架中的位置，预压组件用于对电芯进行预压，控制组件用于控制输送组件在框架的位置，其特征在于，

顶升组件穿过夹子开闭组件，用于控制输送组件靠近或远离电芯；

当夹子组件将电芯夹取时，输送组件到达电芯的下方并将电芯托住；

预压组件用于对夹子组件夹取的电芯进行预压；

夹子组件包括导轨以及可滑动地设置在导轨上的第一作用件和第二作用件，电芯被夹持在第一作用件和第二作用件之间的空间中；

第一作用件包括相互结合的插针和第一施力件，所述第一施力件向插针施加与导轨平行的作用力，第二作用件包括相互结合的抵接板和第二施力件，所述第二施力件向抵接板施加与导轨垂直的作用力；

夹子组件还包括用于支撑抵接板的支撑件，抵接板可拆卸地安装在支撑件上，支撑件可滑动地安装在导轨上，且支撑件设置有多个结合部，根据电芯的厚度，抵接部分别与不同的结合部结合。

2.根据权利要求1所述的电芯下料装置，其特征在于，插针插入电芯中，抵接板与电芯外表面抵接。

3.根据权利要求1所述的电芯下料装置，其特征在于，顶升组件包括固定板、顶升伺服电缸、导杆和活动板，顶升伺服电缸可推动活动板沿导轨运动，输送组件被活动板支撑而靠近或远离固定板。

4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的电芯下料装置，其特征在于，控制组件包括相互结合的整体升降组件和平移组件，其中，顶升组件和夹子开闭组件均被固定安装在整体升降组件上。

5.根据权利要求4所述的电芯下料装置，其特征在于，整体升降组件包括底板、多个侧板、伺服电机、丝杆、导轨、活动板、第一同步带和第二同步带，多个侧板与底板固定连接，伺服电机固定安装在底板或侧板上，丝杆固定安装在侧板上，导轨设置在侧壁上，活动板可沿导轨滑动；活动板的上方空出，形成容纳空间，夹子开闭组件和顶升组件均位于容纳空间中。

6.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的电芯下料装置，其特征在于，控制组件为可绕轴线旋转的旋转组件，顶升组件和夹子开闭组件均与旋转组件连接。

7.根据权利要求6所述的电芯下料装置，其特征在于，夹子组件在旋转组件的驱动下以相对于电芯输送方向倾斜的姿态夹取电芯。