CN114619518A - 一种自适应模切装置 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有电池生产过程中模切操作费时费力、生产效率低下的问题,提出一种新型自适应模切装置,包括水平设置的待切割材料放置平板,与平板上方设置有M个位移平台,M≥1整数,每个位移平台下方均分别设有N个执行端,N≥1整数,执行端可于位移平台上沿XY轴的方向任意移动,执行端上设有模切刀,模切刀上端与执行端相连,下端为刀口,刀口的刀刃向下,执行端移动到工作位置,执行端向下移动对刀模施加压力,模切材料。可大批量连续进行电极等模切,提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种自适应模切装置。具体地说是一种可大批量连续进行不同规格电极等电池辅助材料模切的装置。
背景技术
燃料电池系统由于单节电池电压较低,所以多需通过多节串联获得较高电压,通过不同反应面积及电流密度来调节电池电流,以此来匹配不同功率工况的使用需求。所以燃料电池的样机设计过程中,经常更换反应面积(即电极长宽变化),而电池中涵盖很多零部件,包括隔膜、电极、聚酯框、膜等材料。所以生产过程中需要批量切割各种材料为所需尺寸和形状,燃料电池的零部件中或为多孔材料、或为薄型、或为软质材料。现阶段的生产过程,大多为模切,但是,针对每一种规格尺寸均需重新加工刀模,且因为电池用材料常为薄型软质或多孔,普通模切机无法平整材料致使操作过程困难,常规模切机的真空吸盘功能不能发挥其作用。
燃料电池现阶段生产过程存在诸多频繁更换工装导致费时费力成本高,模切过程难大批量连续生产效率低下的问题。亟需在生产装置上进行创造设计以提高生产效率。
发明内容
本发明针对现有电池生产过程中模切操作费时费力、生产效率低下的问题,提出一种新型自适应模切装置,可大批量连续进行不同规格电极等电池辅助材料模切的装置。
一种自适应模切电池材料的装置,包括水平设置的待切割材料放置平板,于平板上方平行设置有M个位移平台,M≥1整数,每个位移平台下方均分别设有N个执行端,N≥1整数,执行端可沿平台上沿XY轴的方向任意移动,执行端上设有模切刀,模切刀上端与执行端相连,下端为刀口,刀口的刀刃向下,执行端移动到工作位置,执行端向下移动对刀模施加压力,模切材料;
所述M个位移平台分别水平设置于固定架上,M个位移平台中的全部或部分可设置于同一水平面内或不同的水平面内;
每个位移平台下方均分别固定有执行端,执行端上设有位移传感器;不同位移平台间的执行端可由各自位移平台带动进行于水平内的XY轴方向的任意移动;M个位移平台于待切割材料上方材料待切割对应空间区域的四周均匀排布,通过控制执行端位移,使执行端上固定的不同模切刀形成不同形状区域。
所述执行端与模切刀通过结构匹配、机械紧固、磁吸、真空吸等方式结合固定,控制模切刀随执行端移动;
于XY轴位移平台下方设有执行端和执行端驱动装置,执行端驱动装置安装于位移平台下方,执行端安装于执行端驱动装置上,由执行端驱动装置驱动执行端沿垂直于平板方向往复运动;
执行端驱动装置为一个或二个以上的液压油缸,包括缸筒、活塞杆和活塞,缸筒固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,活塞杆上端与处于缸筒内的活塞相连,下端与执行端固接;缸筒液压油入口的通过液压泵经单向阀与油箱相连,于缸筒上设有经阀门与油箱相的液压回流口;
或,执行端驱动装置为一个或二个以上的气缸,包括缸筒、活塞杆和活塞,缸筒固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,活塞杆上端与处于缸筒内的活塞相连,下端与执行端固接;缸筒通过单向阀与空气压缩机相连,于缸筒上带阀门的排气口;
或,执行端驱动装置包括动力源、丝杠及丝母,动力源可为伺服电机或步进电机,动力源固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,丝母一端固接有轴承,丝母通过轴承转动连接于位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,丝母另一端通过传动机构与动力源的输出轴相连,由动力源驱动丝母旋转;传动机构可为齿轮传动或链轮链条传动或带轮皮带传动;丝母内部螺纹连接有丝杠,丝母与丝杠形成螺旋副,丝杠的下端与执行端固接;当动力源通过传动机构驱动丝母旋转过程中,丝杠通过与丝母的螺旋副沿轴向往复移动,进而带动执行端运动。
还包括控制系统,其包括单片机或电脑,单片机或电脑与位移传感器信号连接,位移平台内驱动执行端在水平内的XY轴方向的任意移动的动力源(如伺服电机或步进电机)通过导线与单片机或电脑信号连接;
执行端驱动装置和执行端的空气压缩机、液压泵、伺服电机或步进电机通过导线与单片机或电脑信号连接;
通过单片机或电脑控制执行端在水平内的XY轴方向的移动位移、以及执行端的上下往复运动;可实现自动切割。
于每个位移平台下方执行端的移动轨迹上均分别设有刀模库,刀模库于位移平台远离待切割材料一侧设置;
所述模切刀放置于刀模库中,每个模切刀的形状和尺寸参数唯一指定,N个执行端通过刀模库调用所需模切刀,执行端与刀模紧固后,控制刀模随执行端移动至材料待切割区域;通过N个模切刀拼接成环状刀模,对材料进行所需形状的切割。
每个刀模库中模切刀的数量为大于等于的整数;
每个模切刀的刀口向下的刀刃处于同一平面上,每个模切刀的刀刃为直线线段、拆线线段、曲线线段或弧线线段中的一种或二种以上。
位移平台包括X轴安装座、X轴电机、X轴轴承座、X轴丝杠、X轴丝母、Y轴安装座、Y轴电机、Y轴轴承座、Y轴丝杠、Y轴丝母,X轴安装座固定在框架上,X轴电机固接于X轴安装座上,在X轴安装座上对称设有两个X轴轴承座,X轴丝杠的两端分别通过轴承与两个X轴轴承座转动连接,且X轴丝杠的任意一端通过联轴器与X轴电机的输出轴相连,由X轴电机驱动X轴丝杠旋转。X轴丝杠上螺纹连接有X轴丝母,X轴丝母与X轴丝杠之间形成螺旋副。Y轴安装座位于X轴安装座的下方,Y轴安装座与X轴丝母固接,Y轴电机固接于Y轴安装座上,在Y轴安装座上对称设有两个Y轴轴承座,Y轴丝杠的两端分别通过轴承与两个Y轴轴承座转动连接,且Y轴丝杠的任意一端通过联轴器与Y轴电机的输出轴相连,由Y轴电机驱动Y轴丝杠旋转。Y轴丝杠上螺纹连接有Y轴丝母,Y轴丝母与Y轴丝杠之间形成螺旋副。X轴电机工作,驱动X轴丝杠旋转,通过X轴丝杠与X轴丝母之间的螺旋副,由X轴丝母带动Y轴安装座移动;Y轴电机工作,驱动Y轴丝杠旋转,通过Y轴丝杠与Y轴丝母之间的螺旋副,由Y轴丝母带动执行端移动。执行端安装在Y轴丝母上,具有沿X轴丝杠轴向及Y轴丝杠轴向移动的自由度。
待切割电池材料包括裁剪阴极或隔膜或绵纸等电池用材料。
与现有技术相比,本发明所述一种自适应模切装置具有以下优点:
(1)大批量连续进行电极等模切,提高生产效率;
(2)可重复利用刀模模块,节约时间及成本。
附图说明
图1自适应模切装置组成示意图,
图2自适应模切装置执行端与刀模组成模切形状示意图范例,
图3自适应模切装置执行端与刀模组成模切形状示意图范例2,
图4自适应模切装置圆角刀模库示意图,
图5自适应模切装置直线刀模库A示意图,
图6自适应模切装置直线刀模库B示意图。
1-固定架,2-平板,3-待切割材料,4-位移平台1,5-位移平台M,6-执行端,7-模切刀,8-执行端驱动装置,9-刀模库,10-位移传感器,11-控制系统。
具体实施方式
实施例1
包括水平设置的待切割材料放置平板,于平板上方设置有框架,
本实施例在框架上由上至下设有四层XY轴位移平台,每层位移平台均具有一个执行端,该执行端可为现有技术中的机械夹爪。
四层位移平台中,位于下方的第二层位移平台较第一层位移平台顺时针或逆时针转动一设定角度(90度),位于下方的第三层位移平台较第二层位移平台向同一方向转动一设定角度(90度),位于下方的第四层位移平台较第三层位移平台向同一方向转动一设定角度(90度),这样既可实现四层位移平台的执行端夹取模切刀后能够切出所需形状,还能够避免各层位移平台的执行端在移动过程中发生干涉。
本实施例的位移平台包括X轴安装座、X轴电机、X轴轴承座、X轴丝杠、X轴丝母、Y轴安装座、Y轴电机、Y轴轴承座、Y轴丝杠、Y轴丝母,X轴安装座固定在框架上,X轴电机固接于X轴安装座上,在X轴安装座上对称设有两个X轴轴承座,X轴丝杠的两端分别通过轴承与两个X轴轴承座转动连接,且X轴丝杠的任意一端通过联轴器与X轴电机的输出轴相连,由X轴电机驱动X轴丝杠旋转。X轴丝杠上螺纹连接有X轴丝母,X轴丝母与X轴丝杠之间形成螺旋副。Y轴安装座位于X轴安装座的下方,Y轴安装座与X轴丝母固接,Y轴电机固接于Y轴安装座上,在Y轴安装座上对称设有两个Y轴轴承座,Y轴丝杠的两端分别通过轴承与两个Y轴轴承座转动连接,且Y轴丝杠的任意一端通过联轴器与Y轴电机的输出轴相连,由Y轴电机驱动Y轴丝杠旋转。Y轴丝杠上螺纹连接有Y轴丝母,Y轴丝母与Y轴丝杠之间形成螺旋副。X轴电机工作,驱动X轴丝杠旋转,通过X轴丝杠与X轴丝母之间的螺旋副,由X轴丝母带动Y轴安装座移动。Y轴电机工作,驱动Y轴丝杠旋转,通过Y轴丝杠与Y轴丝母之间的螺旋副,由Y轴丝母带动执行端移动。执行端安装在Y轴丝母上,具有沿X轴丝杠轴向及Y轴丝杠轴向移动的自由度。
于执行端上设有位移传感器;
每层位移平台下方的执行端的移动轨迹上均设有刀库,执行端先移至刀库上方,然后夹取刀库内的相应刀具,夹取后再进行移动进而切割待切割材料。
实施例2:
结构同实施例1,与实施例1不同之处在于:
在框架的同一水平面内沿顺时针方向依次间隔45度的角度设有8个XY轴位移平台,每个位移平台均具有一个执行端,该执行端可为现有技术中的机械夹爪。
位移平台为1层,共8个执行端,如图2所示,执行端X1、X2可任意沿X方向移动,执行端Y1、Y2可沿Y方向移动,执行端A1、A3和A2、A4可分别沿与XY方向成45度的方向移动,执行端A1A2A3A4上分别对应设有圆环型刀模,执行端X1X2与Y1Y2上分别设有直线型模切刀,执行端在滑动杆上移动至参数位置,形成如图2所示模切形状,位移平台整体下移实现模切。
Claims (9)
1.一种自适应模切电池材料的装置,其特征在于:包括水平设置的待切割材料放置平板,于平板上方设置有M个位移平台,M≥1整数,每个位移平台下方均分别设有N个执行端,N≥1整数,执行端可于位移平台上沿XY轴的方向任意移动,执行端上设有模切刀,模切刀上端与执行端相连,下端为刀口,刀口的刀刃向下,执行端移动到工作位置,执行端向下移动对刀模施加压力,模切材料。
2.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述M个位移平台分别水平设置于固定架上,M个位移平台中的全部或部分可设置于同一水平面内或不同的水平面内;
每个位移平台下方均分别固定有执行端,执行端上设有位移传感器;不同位移平台间的执行端可由各自位移平台带动进行于水平内的XY轴方向的任意移动;M个位移平台于待切割材料上方材料待切割对应空间区域的四周均匀排布,通过控制执行端位移,使执行端上固定的不同模切刀形成不同形状区域。
3.按照权利要求1所述的装置,其特征在于:
所述执行端与模切刀通过结构匹配、机械紧固、磁吸或真空吸等方式结合固定,控制模切刀随执行端移动。
4.按照权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
于XY轴位移平台下方设有执行端和执行端驱动装置,执行端驱动装置安装于位移平台下方,执行端安装于执行端驱动装置上,由执行端驱动装置驱动执行端沿垂直于平板方向往复运动;
执行端驱动装置为一个或二个以上的液压油缸,包括缸筒、活塞杆和活塞,缸筒固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,活塞杆上端与处于缸筒内的活塞相连,下端与执行端固接;缸筒液压油入口的通过液压泵经单向阀与油箱相连,于缸筒上设有经阀门与油箱相的液压回流口;
或,执行端驱动装置为一个或二个以上的气缸,包括缸筒、活塞杆和活塞,缸筒固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,活塞杆上端与处于缸筒内的活塞相连,下端与执行端固接;缸筒通过单向阀与空气压缩机相连,于缸筒上带阀门的排气口;
或,执行端驱动装置包括动力源、丝杠及丝母,动力源可为伺服电机或步进电机,动力源固定在位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,丝母一端固接有轴承,丝母通过轴承转动连接于位移平台中X轴输出端或Y轴输出端,丝母另一端通过传动机构与动力源的输出轴相连,由动力源驱动丝母旋转;传动机构可为齿轮传动或链轮链条传动或带轮皮带传动;丝母内部螺纹连接有丝杠,丝母与丝杠形成螺旋副,丝杠的下端与执行端固接;当动力源通过传动机构驱动丝母旋转过程中,丝杠通过与丝母的螺旋副沿轴向往复移动,进而带动执行端运动。
5.按照权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
还包括控制系统,其包括单片机或电脑,单片机或电脑与位移传感器信号连接;
位移平台内驱动执行端在水平内的XY轴方向的任意移动的动力源(如伺服电机或步进电机)通过导线与单片机或电脑信号连接;
执行端驱动装置和执行端的空气压缩机、液压泵、伺服电机或步进电机通过导线与单片机或电脑信号连接;
通过单片机或电脑控制执行端在水平内的XY轴方向的移动位移、以及执行端的上下往复运动;可实现自动切割。
6.按照权利要求1或2所述的装置,其特征在于:
于每个位移平台下方执行端的移动轨迹上均分别设有刀模库,刀模库于位移平台远离待切割材料一侧设置;
所述模切刀放置于刀模库中,每个模切刀的形状和尺寸参数唯一指定,N个执行端通过刀模库调用所需模切刀,执行端与刀模紧固后,控制刀模随执行端移动至材料待切割区域;通过N个模切刀拼接成环状刀模,对材料进行所需形状的切割。
7.按照权利要求6所述的装置,其特征在于:
每个刀模库中模切刀的数量为大于等于的整数;
每个模切刀的刀口向下的刀刃处于同一平面上,每个模切刀的刀刃为直线线段、拆线线段、曲线线段或弧线线段中的一种或二种以上。
8.按照权利要求1-7任一所述的装置,其特征在于:
位移平台包括X轴安装座、X轴电机、X轴轴承座、X轴丝杠、X轴丝母、Y轴安装座、Y轴电机、Y轴轴承座、Y轴丝杠、Y轴丝母,X轴安装座固定在框架上,X轴电机固接于X轴安装座上,在X轴安装座上对称设有两个X轴轴承座,X轴丝杠的两端分别通过轴承与两个X轴轴承座转动连接,且X轴丝杠的任意一端通过联轴器与X轴电机的输出轴相连,由X轴电机驱动X轴丝杠旋转。X轴丝杠上螺纹连接有X轴丝母,X轴丝母与X轴丝杠之间形成螺旋副。Y轴安装座位于X轴安装座的下方,Y轴安装座与X轴丝母固接,Y轴电机固接于Y轴安装座上,在Y轴安装座上对称设有两个Y轴轴承座,Y轴丝杠的两端分别通过轴承与两个Y轴轴承座转动连接,且Y轴丝杠的任意一端通过联轴器与Y轴电机的输出轴相连,由Y轴电机驱动Y轴丝杠旋转。Y轴丝杠上螺纹连接有Y轴丝母,Y轴丝母与Y轴丝杠之间形成螺旋副。X轴电机工作,驱动X轴丝杠旋转,通过X轴丝杠与X轴丝母之间的螺旋副,由X轴丝母带动Y轴安装座移动;Y轴电机工作,驱动Y轴丝杠旋转,通过Y轴丝杠与Y轴丝母之间的螺旋副,由Y轴丝母带动执行端移动。执行端安装在Y轴丝母上,具有沿X轴丝杠轴向及Y轴丝杠轴向移动的自由度。
9.按照权利要求1-7任一所述的装置,其特征在于:
待切割电池材料包括裁剪阴极或隔膜或绵纸等电池用材料。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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