CN114843573A - 一种电池加工综合工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池加工综合工装，本综合工装包括电芯对中机构、电芯揉平机构和测长基准杆；电芯揉平机构至少包括揉平头和驱动机构，揉平头均匀分布于所述综合工装两侧，两侧揉平头相对设置，所述驱动机构用于驱动揉平头作业和/或定位；电芯对中机构至少包括基准端对中头和柔性端对中头，基准端对中头和所述柔性端对中头相对设置，且所述对中头为导电头，所述导电头可作为短路测试导电头；电芯揉平机构设于电芯对中机构的上方；测长基准杆设于电芯对中机构的一侧，用于测量对中状态下电芯的长度；本发明提出的综合工装与现有技术中的电池生产设备相比，生产成本低、占地面积小，生产效率高，又能实现多种功能。

Description

一种电池加工综合工装

技术领域

本发明涉及电池生产领域，特别涉及到一种电池加工综合工装。

背景技术

在现代社会，环境破坏愈加严重，为保护环境，我们社会全体要具备节能减排意识。在最新的电池生产领域，电池在极耳焊接前有四个生产工段，分别为：电芯对中、电芯两侧极耳揉平、短路测试和长度测试，以上四个电池生产工段在现有技术中，基本上都是以单独的工位来进行功能的实现，但单独工位的设置既占用空间，又会增加设备成本，并且不符合节能减排的观念。

公开号为CN110625310A的专利申请公开了一种电芯极耳合焊设备，包括：输送机构以及沿输送机构的输送方向依次设置的极耳调整机构、电芯对中机构和电芯压持机构以及焊接机构，输送机构将电芯逐个输送至极耳调整机构，极耳调整机构将电芯的正极耳调整至水平且位于同一侧，以便于焊接机构准确焊接，电芯的正极耳角度调整完之后，再次通过输送机构输送至对中机构，对中机构将电芯的轴线调整至与输送机构的输送方向相互垂直，随后通过电芯压持机构对电芯进行压紧，随后启动焊接机构进行焊接即可完成电芯极耳合焊作业，由于在合焊之前对电芯的正极耳角度和电芯的位置进行对中和压紧，因此可保证焊接位置的准确性，进行提高焊接品质。该公开提供的装置集成了输送、对中、揉平、焊接四道工序，可在同一装置中实现四种功能，但是实现以上四种功能的组件只是机械性的结合，占地面积仍旧较大，且电芯极耳在压平后可能会出现极片存在毛刺、隔膜出现破损、卷芯内部裂片等问题，这些问题都极易使电池内部电阻增大或使电池的正极极片和负极极片由于直接发生物理接触而产生短路，因此在电芯极耳压平工序后需进行短路测试，但该装置未进行这一步，因此存在安全风险。

公开号为CN112453109A的专利申请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。该装置可以实现对圆柱电芯的对中、揉平以及短路测试的工艺进行，集成度高，自动化水平高，但是现阶段的电池生产技术相较于之前的电池生产技术有明显改进；目前，现有技术中对电芯的外观尺寸有着严格的测量要求，在组装电池工序之前，必须要对电芯的外观尺寸进行测量，假如电芯的长度不达标会影响后续的极流盘焊接，导致在焊接过程中出现过焊或虚焊的情况，另外电芯长度不达标也会进一步影响后续的入壳封焊，导致电池无法封口等情况出现；另外电芯揉平会导致电芯两端的距离出现变化，所以现有技术中在电芯揉平后须进行长度测试，本装置无长度测试单元，而在后续工段进行长度测试又会延长生产节拍，增加设备的占地面积，成本也会增加。

综上，现有技术中，电池生产的多段工艺基本上都是以单独的工位来进行功能的实现，这样的做法在占用空间的同时也会增加设备的成本，并且在一定程度上降低了生产效率，影响企业生产效益，所以为了进一步响应社会节能减排的号召，以更经济的形式实现设备所需要的功能，急需开发出一种占地空间小，生产效率高，设备成本低同时又能具备电芯对中、揉平、短路测试和长度测试的电池加工综合工装。

发明内容

本发明针对现有技术中，实现电池对中、揉平、短路测试和长度测试功能的生产设备占地空间大，设备成本高，生产效率低等问题提供一种电池加工综合工装，所述综合工装占地空间小，生产效率高，设备成本低的同时又能实现多种功能。

本发明的构思之一在于，电芯对中、揉平、短路测试和长度测试可在同一工位进行，提高生产和检测效率。

具体的，本综合工装包括电芯对中机构、电芯揉平机构和测长基准杆，所述电芯对中机构用于对电芯进行对中，以保证电芯的轴线与电芯来料方向相互垂直，以及保证电芯揉平机构对电芯揉平面进行等量的揉平，便于揉平机构进行作业；所述电芯对中机构至少包括基准端对中头和柔性端对中头，所述基准端对中头和柔性端对中头用于压紧电芯。

进一步的，所述基准端对中头和柔性端对中头为导电头，所述导电头可作为短路测试导电头，当基准端对中头和柔性端对中头接触到电芯两侧极耳后，可进行直接短路测试；所述测长传感器固定在基准端对中头的一侧，所述测长传感器的感应面与基准端对中头的正面平行，在对中时，所述基准端对中头的正面为与电芯端面接触，所述测长基准杆固定于柔性端对中头的一侧，如此设置可测量压紧状态下电芯的长度。

更进一步的，短路测试在基准端对中头和柔性端对中头接触到电芯极耳后即可进行，长度测试需在基准端对中头和柔性端对中头压紧电芯的状态下进行，为了进一步提高检测效率，短路测试和长度测试可同时进行，即在基准端对中头和柔性端对中头压紧电芯的状态下进行短路测试和长度测试，因此电芯对中、短路测试和测长三种工艺在一个工位即可进行，更节省成本，节拍更为快速，空间更为节省。

进一步的，本发明的构思还在于，电芯揉平机构设于电芯对中机构的上方，揉平头的中轴线与所述两侧导电头的中轴线平行，电芯抓取装置提起电芯即可进入揉平阶段，节省时间，进一步提高生产效率，以及进一步降低设备的占地面积。

更进一步的，本发明的构思还在于，电芯揉平机构至少包括揉平头和驱动机构，揉平头和驱动机构均设于所述综合工装两侧，且两侧揉平头相对设置，以便对电芯抓取装置抓取的电芯进行揉平操作，揉平头的定位和作业由驱动机构提供动力；电芯对中机构包括基准端对中头、柔性端对中头、两个固定装置以及两个滑台，基准端对中头和柔性端对中头相对设置于所述工装的两侧，所述两个固定装置和所述两个滑台同样分别设于所述工装的两侧；所述基准端对中头和所述柔性端对中头分别与两侧固定装置固定连接；所述两侧揉平头分别与两侧固定装置固定连接，且固定装置安装在两侧滑台上。

具体的，在电芯对中时，电芯对中机构由两侧滑台进行推动进给，两侧滑台推动基准端对中头和柔性端对中头向电芯靠近时，与固定装置固定连接的电芯揉平机构被动向中间靠近，减少驱动机构驱动揉平头定位电芯两侧极耳的时间，增加揉平效率。

综上，本发明提供一种电池加工综合工装，所述工装包括电芯对中机构、电芯揉平机构和测长基准杆；

电芯揉平机构至少包括揉平头和驱动机构，揉平头和驱动机构设于本综合工装两侧，且两侧揉平头相对设置，揉平头的定位和作业由驱动机构提供动力；

电芯对中机构包括基准端对中头、柔性端对中头、至少两个固定装置和至少两个滑台，基准端对中头和柔性端对中头相对设置，所述固定装置和所述滑台安装在所述工装两侧基准端对中头和柔性端对中头分别与两侧固定装置固定连接；所述基准端对中头和所述柔性端对中头分别与两侧固定装置固定连接，两侧揉平头分别与两侧固定装置固定连接，且固定装置安装在两侧滑台上；

所述基准端对中头和柔性端对中头可作为短路测试导电头，用于进行短路测试；

所述基准端对中头的一侧设有测长传感器，测长基准杆设于基准端对中头和柔性端对中头的一侧，且固定安装在所述柔性端对中头，用于测量压紧状态下电芯的长度。

在一些实施方式中，两侧揉平头的位置相较于所述基准端对中头和柔性端对中头的位置靠后至少10mm，便于电芯在被电芯抓取机构提起时可无阻碍的进入到揉平环节，避免电芯被提起时与揉平头发生碰撞，损坏电芯和生产设备。

在一些实施方式中，所述电池加工综合工装的中间设有电芯步送滑台，所述电芯步送滑台的高度与两侧导电头的高度相同，便于电芯对中机构对来料电芯进行对中。

在一些实施方式中，为了提高三个方面检测的便捷性，对中、短路检测和长度检测的测试数据都可以通过电信号传输至PLC，显示在设备的控制面板中，并且控制机构可智能判断电芯尺寸的合格与否，不合格的电芯可显示在设备显示器中。

本发明提供的电池加工综合工装综集成了电芯对中、电芯揉平、短路测试和长度测试等多种功能，并且上述功能在同一工位进行，与现有技术中的电池生产设备相比，降低了生产成本、减小了占地面积，生产效率高，并且在单个工位即可实现多种功能。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为本发明一个实施例提供的一种电池生产综合工装的结构示意图；

图2为本发明一个实施例提供的一种电池生产综合工装的的工艺流程图；

图3为本发明一个实施例提供的一种电池生产综合工装中对中基准端示意图；

图4为本发明一个实施例提供的一种电池生产综合工装中对中柔性端示意图；

图5为本发明一个实施例提供的一种电池生产综合工装中电芯揉平机构示意图；

其中，1、第一揉平头；2、第二揉平头；3、基准端对中头；4、柔性端对中头；5、测长基准杆；6、第二伺服电机；7、第一伺服电机；8、第一固定装置；9、第二固定装置；10、第一滑台；11、第二滑台；12、支架；13、底座；101、锥轮盘；102、顶针；103、揉平轮；104、安装座；301、第一可调节安装块；302、第二可调节安装块；401、第一安装块；402、第二安装块；403、导轨；404、弹簧；405、限位块。

具体实施方式

下面结合附图1至5，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供的一种电池生产综合工装，具体如图1所示：

所示综合工装包括电芯对中机构、电芯揉平机构、测长基准杆5、支架12和底座13；

电芯对中机构包括基准端对中头3、柔性端对中头4、第一固定装置8、第二固定装置9、第一滑台10和第二滑台11；基准端对中头3与柔性端对中头4相对设置，基准端对中头3与第一固定装置8固定连接，柔性端对中头4与第二固定装置9固定连接，第一滑台10与第一固定装置8固定连接，第二滑台11与第二固定装置9固定连接，所述第一固定装置8固定在支架12上，支架12固定在底座13上，所述基准端对中头3和柔性端对中头4用于压紧电芯，以保证电芯的轴线与电芯来料方向相互垂直，便于揉平机构进行作业。

电芯揉平机构包括第一揉平头1、第二揉平头2、第一伺服电机7、第二伺服电机6、旋转驱动单元和连接板；第一揉平头1与第二揉平头2相对设置，第一揉平头1与第二揉平头2上旋转驱动单元，所述旋转驱动单元固定安装在连接板上，所述连接板分别固定在所述第一固定装置8和所述第二固定装置9上，第一伺服电机7和第二伺服电机6分别设于两侧连接板上，且所述第一伺服电机7和所述第二伺服电机6与旋转驱动单元为电连接。

所述测长传感器固定在基准端对中头3的一侧，所述测长传感器的感应面与基准端对中头的正面平行，在对中时，所述基准端对中头的正面为与电芯端面接触，第二滑台11上固定有测长基准杆5，所述测长基准杆5固定于柔性端对中头4的一侧，用于测量压紧状态下电芯的长度，所述基准端对中头3和柔性端对中头4还可作为短路测试导电头，用于进行短路测试。具体的所述导电头为金属材质，为保证导电性，导电头的材料为金属铜。

本发明提供一种用于图1装置的电池加工综合工装的工艺流程图，具体如图2所示：

S1：电芯对中。

电芯通过步送线运输到综合工装的中间工位，电芯对中机构进行对中作业，使电芯的轴线与电芯来料方向相互垂直，便于下一步揉平机构进行作业。

S2：电芯揉平。

电芯抓取机构抓取已对中电芯到电芯揉平机构中间，伺服电机为两侧揉平头提供向已对中电芯的动力，两侧揉平头接触到已对中电芯两侧极耳后开始揉平作业。

S3：电芯再次对中，同时进行短路测试和长度测试。

电芯抓取机构抓取揉平后的电芯放置到步送线上，两侧对中导电头再次作业，压紧电芯两侧；两侧导电头不仅可以作为对中导电头也可作为短路测试导电头，通电后检测电芯是否存在短路情况，在短路测试导电头贴紧的同时，所述测长传感器来检测自身与所述测长基准杆5的距离进行长度测试。

本发明实施例提供的一种电池加工工装的的对中基准端示意图，如图3所示：

所述对中基准端包括基准端对中头3、第一可调节安装块301和第二可调节安装块302，所述基准端对中头3固定安装在第一可调节安装块301上，第二可调节安装块302上设有凹槽，凹槽内设有多个定位销钉，所述第一可调节安装块301通过定位销钉固定安装在所述凹槽，且第一可调节安装块301可通过更换不同的定位销钉进行固定。

本发明实施例提供的一种电池加工工装的对中柔性端示意图，如图4所示：

所述对中柔性端包括柔性端对中头4、第一安装块401、第二安装块402、导轨403、弹簧404、限位块405，所述柔性端对中头4固定在第一安装块401上，第一安装块401与第二安装块402固定连接，所述导轨403安装在第二安装块402与限位块405之间，且所述弹簧404与所述导轨403并排在安装第二安装块402与限位块405之间，所述导轨403用于限制所述第二安装块402的移动方向，所述限位块405用于防止第二安装块402可脱离导轨403。

本发明实施例提供的一种电池加工工装的电芯揉平机构示意图，如图5所示：

所述揉平装置包括锥轮盘101、顶针102、揉平轮103和安装座104，三个揉平轮103安装在安装座104上，所述揉平轮用于电芯揉平作业，所述安装座104固定在锥轮盘101上，顶针102竖直安装在所述锥轮盘101的中间，用于定位电芯极耳的位置。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池加工综合工装，其特征在于，所述工装至少包括：

电芯对中机构，所述电芯对中机构至少包括基准端对中头和柔性端对中头，所述基准端对中头和所述柔性端对中头相对设置，所述电芯对中机构用于电芯对中作业；

电芯揉平机构，所述电芯揉平机构至少包括揉平头和驱动机构，所述揉平头设于所述综合工装两侧，两侧揉平头相对设置，所述驱动机构用于驱动揉平头作业和/或定位，所述电芯揉平机构设于电芯对中机构的上方；

测长基准杆，所述测长基准杆位于所述电芯对中机构一侧，用于测量电芯在对中状态下的长度。

2.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述基准端对中头和所述柔性端对中头为导电头，所述导电头用于进行短路测试。

3.根据权利要求2所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述电芯对中作业、短路测试和长度测试在同一工位作业。

4.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述揉平头位置相较于所述基准端对中头和柔性端对中头位置靠后。

5.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，工装两侧的揉平头的中轴线与基准端对中头和柔性端对中头的中轴线平行。

6.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，电芯对中机构还包括固定装置和滑台，所述固定装置用于固定基准端对中头和柔性端对中头，所述固定装置安装在两侧滑台上，且所述两侧揉平头分别与两侧固定装置固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，电芯揉平机构固定连接在所述固定装置上方，用于保证两侧滑台在相同进给的情况下，电芯揉平机构对电芯进行等量的揉平。

8.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述测长基准杆与所述柔性端对中头固定连接，基准端对中头的一侧设有测长传感器。

9.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述电芯对中机构还包括第一可调节安装块和第二可调节安装块，所述基准端对中头固定安装在第一可调节安装块上，第二可调节安装块上设有凹槽，凹槽内设有多个定位销钉，所述第一可调节安装块通过定位销钉固定安装在所述凹槽，且第一可调节安装块通过更换不同的定位销钉进行固定。

10.根据权利要求1所述的一种电池加工综合工装，其特征在于，所述电芯对中机构还包括第一安装块、第二安装块、导轨、弹簧、限位块，所述柔性端对中头固定在第一安装块上，第一安装块与第二安装块固定连接，所述导轨安装在第二安装块与限位块之间，且所述弹簧与所述导轨并排在安装第二安装块与限位块之间。

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