CN116169442A - 圆柱电池高速注液装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱电池高速注液装置，包括托盘定位模组、电解液过渡模组、过渡杯封堵模组、伺服注液模组和抽真空模组，托盘定位模组包括工作台板，电解液过渡模组位于工作台板的正上方，过渡杯封堵模组能够升降，伺服注液模组位于过渡杯封堵模组的上方，抽真空模组能够升降并压紧于工作台板的上表面形成密封载料托盘放置于工作台板，通过过渡杯封堵模组将电解液对过渡模组过渡杯进行封堵，通过伺服注液模组将电解液注入电解液过渡模组的过渡杯，过渡杯内的电解液流经载料托盘的注液杯再渗入电芯。本发明能够提升圆柱电池注液机工作的生产节拍，助力提高圆柱电池产量，节省圆柱电池生产设备制造成本。

Description

圆柱电池高速注液装置
技术领域
本发明属于新能源电池生产加工技术领域，涉及圆柱型锂电池生产加工领域，特别涉及一种电池注液装置。
背景技术
圆柱电池是新能源动力电池的发展方向之一。直径46mm圆柱电池是性能与经济性综合均衡的结果，全极耳技术创新使圆柱电池具有更低的产热量与更高的安全性，更高的输出功率与快充性能。全极耳加大尺寸的电池是电池工艺和结构创新的集大成者。各大电池企业快速推进量产，生产制造设备需求旺盛。
其中注液是圆柱电池生产过程中的重要工序，由于圆柱电池中的卷芯紧实，电解液无法顺畅渗透，导致注液过程往往需较长时间，从而影响到产品的生产速率。目前圆柱电池注液机的工作节拍已满足不了市场上对圆柱电池生产的旺盛需求。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种圆柱电池高速注液装置，通过对托盘定位模组、电解液过渡模组、过渡杯封堵模组、伺服注液模组和抽真空模组的结构设计，能够实现圆柱电池在真空环境下的自动、连续注液，提升圆柱电池注液机工作的生产节拍，助力提高圆柱电池产量，节省圆柱电池生产设备制造成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：本发明提供了一种圆柱电池高速注液装置，包括托盘定位模组、电解液过渡模组、过渡杯封堵模组、伺服注液模组和抽真空模组，所述托盘定位模组包括工作台板，所述电解液过渡模组安装于所述工作台板且位于所述工作台板的正上方，所述过渡杯封堵模组安装于所述工作台板且能够升降，所述伺服注液模组安装于所述工作台板且位于所述过渡杯封堵模组的上方，所述抽真空模组安装于所述工作台板且能够升降并压紧于工作台板的上表面形成密封；
所述电解液过渡模组包括多个过渡杯；
载料托盘放置于所述工作台板，通过过渡杯封堵模组对过渡杯进行封堵，通过伺服注液模组将电解液注入电解液过渡模组的过渡杯，过渡杯内的电解液流经载料托盘的注液杯再渗入电芯。
进一步地说，所述托盘定位模组还包括限位底板、限位侧板和限位挡块，所述限位底板固定于所述工作台板，所述限位侧板和所述限位挡块固定于所述限位底板，通过所述限位侧板和限位底板对载料托盘从X向和Y向进行限位。
进一步地说，所述电解液过渡模组包括过渡杯固定板、压板和所述过渡杯，所有所述过渡杯成矩阵排布，所述过渡杯固定板固定于所述工作台板，所述压板锁紧于所述过渡杯固定板，通过所述压板将过渡杯压紧于过渡杯固定板。
进一步地说，所述过渡杯封堵模组包括封堵组件、压紧气缸和封堵架，封堵组件设置于所述封堵架的上部且成矩阵排布，所述压紧气缸的输出端与所述封堵架连接，通过所述压紧气缸驱动封堵架升降进而实现封堵组件对过渡杯的封堵与否。
进一步地说，所述伺服注液模组包括伺服电机组件、传动结构和注液针组件，所述传动结构连接伺服电机组件和注液针组件，所述伺服电机组件转动通过传动结构带动注液针组件沿X向或Y向平移。
进一步地说，所述传动结构包括转动轴、连接器、主动轮组件、从动轮组件和同步带，所述伺服电机组件的输出端连接所述转动轴，所述转动轴的另一端连接连接器，所述连接器连接所述主动轮组件，所述同步带套装于所述主动轮组件和从动轮组件，所述注液针组件固定于所述同步带。
进一步地说，所述注液针组件设有两排，每排皆设有多个。
进一步地说，所述抽真空模组包括密封罩和压紧密封气缸，所述压紧密封气缸的输出端与所述密封罩连接，通过所述压紧密封气缸驱动所述密封罩升降以实现与限位底板的密封与否。
本发明的有益效果是：
本发明包括托盘定位模组、电解液过渡模组、过渡杯封堵模组、伺服注液模组和抽真空模组，将载料托盘放置于工作台板，通过过渡杯封堵模组将电解液对过渡模组过渡杯进行封堵，通过伺服注液模组将电解液注入电解液过渡模组的过渡杯，通过抽真空模组下降并压紧于工作台板的上表面形成密封，过渡杯内的电解液流经载料托盘的注液杯再渗入电芯，因此，本发明能够实现圆柱电池在真空环境下的自动、连续注液，提升圆柱电池注液机工作的生产节拍，助力提高圆柱电池产量，节省圆柱电池生产设备制造成本；经济实用、有效可靠，动作机构性能稳定，比较市场上的注液机构，设备制造成本相当，但生产节拍能提高大约50％，可为客户降低产品生产成本，提高产品产量，可节省自动化元器件资源。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的外观图；
图2是本发明的托盘定位模组的结构示意图；
图3是本发明的载料托盘的结构示意图；
图4是本发明的载料托盘放置于托盘定位模组后的结构示意图；
图5是本发明的电解液过渡模组的结构示意图；
图6是本发明的电解液过渡模组的分解结构示意图；
图7是本发明的过渡杯封堵模组的结构示意图之一；
图8是本发明的过渡杯封堵模组处的结构示意图之二(从底部看)；
图9是本发明的抽真空模组的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不背离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：一种圆柱电池高速注液装置，如图1到图8所示，包括托盘定位模组1、电解液过渡模组2、过渡杯封堵模组3、伺服注液模组4和抽真空模组5，所述托盘定位模组包括工作台板101，所述电解液过渡模组安装于所述工作台板且位于所述工作台板的正上方，所述过渡杯封堵模组安装于所述工作台板且能够升降，所述伺服注液模组安装于所述工作台板且位于所述过渡杯封堵模组的上方，所述抽真空模组安装于所述工作台板且能够升降并压紧于工作台板的上表面形成密封；
所述电解液过渡模组包括多个过渡杯203；
载料托盘放置于所述工作台板，通过过渡杯封堵模组对过渡杯203进行封堵，通过伺服注液模组将电解液注入电解液过渡模组的过渡杯，过渡杯内的电解液流经载料托盘的注液杯601再渗入电芯。
如图2到4所示，所述托盘定位模组还包括限位底板102、限位侧板103和限位挡块104，所述限位底板固定于所述工作台板，所述限位侧板和所述限位挡块固定于所述限位底板，通过所述限位侧板和限位底板对载料托盘从X向和Y向进行限位。
具体为：如图2到4所示，用螺栓将工作台板101固定在底架(生产线)上，用螺栓将限位底板102固定在工作台板101上，用螺栓限位侧板103和限位挡块104固定在限位底板102上,用螺栓将直线轴承105固定在限位底板102上。
如图5和图6所示，所述电解液过渡模组包括过渡杯固定板202、压板204和所述过渡杯203，所有所述过渡杯成矩阵排布，所述过渡杯固定板固定于所述工作台板，所述压板锁紧于所述过渡杯固定板，通过所述压板将过渡杯压紧于过渡杯固定板。
具体为：如图5和图6所示，用螺栓将支柱201固定在工限位底板102上,将过渡杯固定板202和支柱201用螺钉连接，用螺钉将压板204和过渡杯固定板202锁紧，使过渡杯203被压紧固定。
如图7和图8所示，所述过渡杯封堵模组包括封堵组件307、压紧气缸301和封堵架，封堵组件设置于所述封堵架的上部且成矩阵排布，所述压紧气缸的输出端与所述封堵架连接，通过所述压紧气缸驱动封堵架升降进而实现封堵组件对过渡杯的封堵与否。
具体为：如图7和图8所示，封堵架包括连接板303、导向轴304和安装板306，将压紧气缸301用螺钉固定在工作台板101上，使用浮动连接组件302将压紧气缸301同连接板303连接，将导向轴304分别穿过对应的直线轴承105固定到连接板303上，用螺钉将转接板305固定在导向轴304的另一端，安装板306依次等间距固定在连接板上，封堵组件307均分锁紧在安装板上。通过压紧气缸301动作，封堵组件307可垂直方向运动进而实现对过渡杯的封堵与否。
比如，过渡杯的底部具有通孔，封堵组件端部的尺寸正好与通孔的直径一样，这样封堵组件就能将过渡杯堵起来，同时还不影响电解液还能留到过度杯内。
本实施例中，较佳的是，所述封堵组件为弹性封堵组件。
如图7和图8所示，，所述伺服注液模组4包括伺服电机组件406、传动结构和注液针组件412，所述传动结构连接伺服电机组件和注液针组件，所述伺服电机组件转动通过传动结构带动注液针组件沿X向或Y向平移。
所述传动结构包括转动轴407、连接器408、主动轮组件409、从动轮组件410和同步带411，所述伺服电机组件的输出端连接所述转动轴，所述转动轴的另一端连接连接器，所述连接器连接所述主动轮组件，所述同步带套装于所述主动轮组件和从动轮组件，所述注液针组件固定于所述同步带。
所述注液针组件设有两排，每排皆设有多个。
具体为：如图7和图8所示，将4套第一支柱组件401用螺栓固定在工作台板101上，2件支撑板402安装在4套第一支柱组件支柱端，2副直线导轨403分别固定在2件支撑板上，4件滑动块404分别锁紧在2副直线导轨403滑块上。用螺钉将横板405固定在2件支撑板上，在横板405上安装伺服电机组件406，2套主动轮组件409和2套从动轮组件410分别固定在支撑板的两端，使用2件转动轴407和2件连轴器408，将伺服电机组件406和2套主动轮组件409连接，使用2件同步带411分别将2套主动轮组件409和从动轮组件410连接。4件滑动块404和2件同步带连接，2套注液针组件412分别固定在4件滑动块上，如此伺服电机组件406驱动2套注液针组件412同步动作。
如图9所示，所述抽真空模组5包括密封罩506和压紧密封气缸503，所述压紧密封气缸的输出端与所述密封罩连接，通过所述压紧密封气缸驱动所述密封罩升降以实现与限位底板的密封与否。
具体为：如图9所示，将4套第二支柱组件501用螺栓固定在工作台板101上，固定板502用螺栓安装在4套第二支柱组件501的另一端，压紧密封气缸503固定在固定板502上，4件直线轴承505固定到滑动板504上穿过套支柱组件501上的支柱，压紧密封气缸503与滑动块504浮动连接(比如浮动接头。起到缓冲的作用)，密封罩506与滑动板504浮动连接，此模组通过压紧密封气缸503伸出，密封罩506压紧限位底板102通过形成密封空间。
本实施例的注液装置适用于圆柱电池定量高速注液，工作速率高，调试维护方便，注液精度及一致性好；目前市场上的圆柱电池注液机构方案有圆盘式和直线式两类，本注液装置采用了直线式机构模式，实现了圆柱电池注液工站的高速化。
本发明的工作原理和工作过程为：
载料托盘6运动到托盘定位模组1位置后，托盘定位模组1上的限位侧板103和限位挡块104对载料托盘进行定位；过渡杯封堵模组3工作，压紧气缸301伸出，封堵组件307下压将过渡杯203封堵；伺服注液模组4工作，伺服电机组件406驱动2套注液针组件412同步动作，依次对电解液过渡模组2上的过渡杯注入定量的定解液，完成电解液注入后伺服电机组件406驱动2套注液针组件412回到原位；抽真空模组5工作，压紧密封气缸503伸出，密封罩506下降与压紧限位底板102形成密封空间，对密封空间抽真空形成真空(比如-60kpa),此时密封空间内载料托盘6上的注液杯601处入真空状态，压紧气缸301缩回，封堵组件307上升松开对过渡杯203的封堵，真空环境中过渡杯203内被注入的电解液在重力的作用下流入下方的注液杯601，流入的电解液与注液杯601空间形成密封并保持真空；压紧密封气缸503缩回，密封罩506上升，密封罩506内真空环境被破开；载料托盘6从托盘定位模组1位置输出，载料托盘6上的注液杯杯601内空间与杯内的电解液依然保持真空(比如-60kpa)，在大气压与重力的作用下电解液渗入位于注液杯下方的电芯。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种圆柱电池高速注液装置，其特征在于：包括托盘定位模组(1)、电解液过渡模组(2)、过渡杯封堵模组(3)、伺服注液模组(4)和抽真空模组(5)，所述托盘定位模组包括工作台板(101)，所述电解液过渡模组安装于所述工作台板且位于所述工作台板的正上方，所述过渡杯封堵模组安装于所述工作台板且能够升降，所述伺服注液模组安装于所述工作台板且位于所述过渡杯封堵模组的上方，所述抽真空模组安装于所述工作台板且能够升降并压紧于工作台板的上表面形成密封；
所述电解液过渡模组包括多个过渡杯(203)；
载料托盘放置于所述工作台板，通过过渡杯封堵模组对过渡杯进行封堵，通过伺服注液模组将电解液注入电解液过渡模组的过渡杯，过渡杯内的电解液流经载料托盘的注液杯(601)再渗入电芯。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述托盘定位模组还包括限位底板(102)、限位侧板(103)和限位挡块(104)，所述限位底板固定于所述工作台板，所述限位侧板和所述限位挡块固定于所述限位底板，通过所述限位侧板和限位底板对载料托盘从X向和Y向进行限位。
3.根据权利要求1所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述电解液过渡模组包括过渡杯固定板(202)、压板(204)和所述过渡杯(203)，所有所述过渡杯成矩阵排布，所述过渡杯固定板固定于所述工作台板，所述压板锁紧于所述过渡杯固定板，通过所述压板将过渡杯压紧于过渡杯固定板。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述过渡杯封堵模组包括封堵组件(307)、压紧气缸(301)和封堵架，封堵组件设置于所述封堵架的上部且成矩阵排布，所述压紧气缸的输出端与所述封堵架连接，通过所述压紧气缸驱动封堵架升降进而实现封堵组件对过渡杯的封堵与否。
5.根据权利要求1所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述伺服注液模组(4)包括伺服电机组件(406)、传动结构和注液针组件(412)，所述传动结构连接伺服电机组件和注液针组件，所述伺服电机组件转动通过传动结构带动注液针组件沿X向或Y向平移。
6.根据权利要求5所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述传动结构包括转动轴(407)、连接器(408)、主动轮组件(409)、从动轮组件(410)和同步带(411)，所述伺服电机组件的输出端连接所述转动轴，所述转动轴的另一端连接连接器，所述连接器连接所述主动轮组件，所述同步带套装于所述主动轮组件和从动轮组件，所述注液针组件固定于所述同步带。
7.根据权利要求1所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述注液针组件设有两排，每排皆设有多个。
8.根据权利要求2所述的圆柱电池高速注液装置，其特征在于：所述抽真空模组(5)包括密封罩(506)和压紧密封气缸(503)，所述压紧密封气缸的输出端与所述密封罩连接，通过所述压紧密封气缸驱动所述密封罩升降以实现与限位底板的密封与否。
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