CN119175477A - 一种锂电池外壳金属激光切割设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光切割技术领域，具体地说，涉及一种锂电池外壳金属激光切割设备及方法。包括机体，伸缩件底部设有激光切割刀，激光切割刀下方设有电动转盘，电动转盘两侧设有延伸板，延伸板内设有夹持组件，夹持组件用于对电池进行夹持固定，延伸板表面滑动设有转动组件，转动组件用带动夹持在夹持组件内的电池转动，本发明通过伺服电机带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮啮合转动，此时，切割完成的电池金属外壳受到摩擦力继续转动，由于剥皮刀固定在切割位置处，当切割完成的电池带动切割外壳转动时，由于电池金属外壳强度较低，剥皮刀对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池金属外壳自动剥皮，提高收集的安全性。

Description

一种锂电池外壳金属激光切割设备及方法

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体地说，涉及一种锂电池外壳金属激光切割设备及方法。

背景技术

锂电池具有能量密度高、安全性能好和成本低廉等优点，在新能源领域中具有广阔的应用前景，一般的电池都有保护外壳，锂离子电池也不例外，外壳的用途重要是起到保护锂离子电池内部材料不受损害的用途。锂电池中常有圆柱形钢壳或者铝壳作为锂电池外壳，然而在对锂电池进行回收加工时，需要对圆柱形外壳进行快速切割。

针对金属激光切割装置来说，现有技术就有很多，例如：

中国专利公开号CN111633343A公开了一种废旧锂电池模组外壳激光自动切割机，包括储料架、第一输料装置、上料装置、夹持装置、激光切割机、第二输料装置、放料台，所述第一输料装置的下方设有储料架与上料装置，所述储料架与上料装置分别设于第一输料装置的两端，所述上料装置的一侧设有夹持装置，所述夹持装置的上方设有激光切割机，所述夹持装置的一侧设有第二输料装置，所述第二输料装置的下端一侧设有放料台。实现了废旧电池的自动上料、夹持、切割、输送、放料的整个过程，实现了高自动化，提高了工作效率，解决了目前自动化程度低，工作效率低的问题，同时节省了人力，整个加工过程安全、高效，节省了成本。

目前传统的激光切割装置在使用过程中，对放置在工作台的电池进行激光切割，但是，在对电池切割过程中，只能对电池表面进行直线切割，导致在对电池切割完成后，难以对电池内部的电极材料进行取出，而且，由于电池外壳金属较薄，在对金属外壳进行剥皮过程中，容易划伤，造成安全隐患。

因此，提出一种锂电池外壳金属激光切割设备及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂电池外壳金属激光切割设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供锂电池外壳金属激光切割设备，包括机体，所述机体包括有设在顶部的移动轨，所述移动轨表面设有移动块，所述移动块底部设有伸缩件，所述伸缩件底部设有激光切割刀，所述激光切割刀用于对电池激光切割，所述激光切割刀下方设有电动转盘，所述电动转盘两侧设有延伸板，所述延伸板内设有夹持组件，所述夹持组件用于对电池进行夹持固定，所述延伸板表面滑动设有转动组件，所述转动组件用带动夹持在夹持组件内的电池转动，通过激光切割刀对转动中的电池两侧进行激光切割，同时，通过转动组件对切割中的电池进行吹风降温，所述延伸板顶部设有剥皮组件，所述剥皮组件用于对切割完成切口处进行阻挡，转动组件带动电池转动时剥皮组件对电池切割的外壳进行剥皮。

作为本技术方案的进一步改进，所述夹持组件包括有设在延伸板侧壁的转动电机，所述转动电机输出端设有丝杆，所述丝杆表面螺纹为对称状，所述丝杆表面设有移动板，所述移动板移动在丝杆表面两侧。

作为本技术方案的进一步改进，所述移动板内侧面设有轴承，所述轴承内部卡接设有齿纹板，齿纹板相对移动时对电池两端进行夹持固定。

作为本技术方案的进一步改进，所述转动组件包括有垂直于电池一侧的气缸，所述气缸端部的活塞杆设有滑板，所述滑板表面设有隔板，隔板将滑板内部分为三个空间，即中空间和侧空间，侧空间以中空间为对称轴分布在中空间两侧，所述中空间一侧设有伺服电机，所述伺服电机端部输出轴设有第一齿轮，所述第一齿轮上方啮合设有第二齿轮，所述第二齿轮中心处设有延长杆，延长杆贯穿至侧空间且端部设有主齿轮。

作为本技术方案的进一步改进，侧空间一侧设有副齿轮，所述副齿轮与主齿轮啮合设置，所述副齿轮端部设有连接杆，所述连接杆表面设有蜗杆，所述蜗杆上方设有涡轮，所述涡轮端部设有扇叶。

作为本技术方案的进一步改进，所述延伸板远离转动组件一侧设有机械手，所述机械手用于对剥皮的电池内部电极材料进行抓取。

作为本技术方案的进一步改进，所述剥皮组件包括有设在延伸板顶部固定块之间的长杆，所述长杆表面转动设有转杆，所述转杆顶部设有剥皮刀，所述长杆表面设有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别连接转杆和固定块内壁，自然状态下，所述转杆与垂直面呈150°夹角。

作为本技术方案的进一步改进，所述转杆表面开设有限位槽，限位槽内滑动设有拉杆，所述拉杆和固定块外壁之间设有弹性件，通过拉杆用于对转杆进行限位固定。

本发明的目的之二在于，提供了用于实现一种锂电池外壳金属激光切割方法，包括以下步骤：

S1、将电池放置在延伸板内部，夹持组件对电池两端进行夹持，由于激光切割刀在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，使夹持在夹持组件之间的电池被稳定切割；

S2、电池固定在夹持组件之间时，通过转动组件转动时通过摩擦力带动电池转动，移动块带动激光切割刀通过移动轨移动至电池一端，通过激光切割刀对转动中的电池一侧端部进行激光切割，当一侧切割完成时，激光切割刀移动至另一侧对电池端部进行切割，切割完成后，转动组件停止转动，激光切割刀水平移动在电池两侧之间，同时对电池表面进行激光切割；

S3、对电池表面切割完成时，通过剥皮组件转动至电池切割的中心线处，此时，通过转动组件带动切割完成的电池啮合转动，剥皮组件对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池技术外壳自动剥皮。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该锂电池外壳金属激光切割设备及方法中，通过气缸端部的活塞杆带动滑板沿水平方向移动，直至第二齿轮侧壁与电池表面紧密贴合，通过伺服电机输出端带动第一齿轮转动，第二齿轮与第一齿轮啮合转动，第二齿轮转动时通过摩擦力带动电池转动，通过激光切割刀对电池两侧进行切割，在切割完成后提高了电池金属壳体与内部电极材料的分离速度，提高对电池外壳金属的收集效率。

2、该锂电池外壳金属激光切割设备及方法中，通过伺服电机带动第一齿轮转动，第一齿轮带动第二齿轮啮合转动，此时，切割完成的电池金属外壳受到摩擦力继续转动，由于剥皮刀固定在切割位置处，当切割完成的电池带动切割外壳转动时，由于电池金属外壳强度较低，剥皮刀对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池技术外壳自动剥皮，提高收集的安全性。

3、该锂电池外壳金属激光切割设备及方法中，将电池放置在延伸板内部，转动电机输出轴带动丝杆转动，丝杆表面两侧设有的移动板相对运动，移动板移动带动上方设有的齿纹板对电池两端进行夹持，由于激光切割刀在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，从而保障夹持在齿纹板之间的电池能够被快速切割。

附图说明

图1为本发明的整体结构主视意图；

图2为本发明的电动转盘结构示意图；

图3为本发明的转动组件结构示意图；

图4为本发明的转动组件剖视图；

图5为本发明图4的A处示意图；

图6为本发明的夹持组件结构示意图；

图7为本发明的剥皮组件结构示意图；

图8为本发明图7的B处示意图。

图中各个标号意义为：

100、机体；101、移动轨；102、移动块；103、伸缩件；104、激光切割刀；

200、电动转盘；201、延伸板；202、机械手；

300、夹持组件；301、转动电机；302、丝杆；303、移动板；304、轴承；305、齿纹板；

400、转动组件；401、气缸；402、滑板；403、伺服电机；404、第一齿轮；405、第二齿轮；406、主齿轮；407、副齿轮；408、连接杆；409、蜗杆；410、涡轮；411、扇叶。

500、剥皮组件；501、长杆；502、转杆；503、复位弹簧；504、剥皮刀；505、拉杆；506、弹性件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明的目的之一在于，提供了锂电池外壳金属激光切割设备，包括机体100，机体100包括有设在顶部的移动轨101，移动轨101表面设有移动块102，移动块102底部设有伸缩件103，伸缩件103底部设有激光切割刀104，激光切割刀104用于对电池激光切割，激光切割刀104下方设有电动转盘200，电动转盘200两侧设有延伸板201，延伸板201内设有夹持组件300，夹持组件300用于对电池进行夹持固定，延伸板201表面滑动设有转动组件400，转动组件400用带动夹持在夹持组件300内的电池转动，通过激光切割刀104对转动中的电池两侧进行激光切割，同时，通过转动组件400对切割中的电池进行吹风降温，延伸板201顶部设有剥皮组件500，剥皮组件500用于对切割完成切口处进行阻挡，转动组件400带动电池转动时剥皮组件500对电池切割的外壳进行剥皮。

在对电池进行切割时，由于电池表面为圆弧状，在切割过程中容易滚动，导致切割位置偏移，需要二次切割，影响切割效率，因此，夹持组件300包括有设在延伸板201侧壁的转动电机301，转动电机301输出端设有丝杆302，丝杆302表面螺纹为对称状，丝杆302表面设有移动板303，移动板303移动在丝杆302表面两侧，移动板303内侧面设有轴承304，轴承304内部卡接设有齿纹板305，齿纹板305相对移动时对电池两端进行夹持固定，通过将电池放置在延伸板201内部，转动电机301输出轴带动丝杆302转动，丝杆302表面两侧设有的移动板303相对运动，移动板303移动带动上方设有的齿纹板305对电池两端进行夹持，由于激光切割刀104在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，从而保障夹持在齿纹板305之间的电池能够被快速切割，避免电池在切割过程中滚动导致切割不完全，从而提高切割效率，由于齿纹板305卡接在轴承304内壁，同时，固定在齿纹板305之间的电池在受到外力拨动仍然可以转动。

在对电池外壳进行切割过程中，需要作业人员对电池内部的电极材料与外壳金属进行分离，从而对电池金属外壳进行收集回收利用，传统的切割方式对电池表面进行切割，导致电池内部的电极材料不易与电池进行分离，影响电池外壳金属的收集效率，因此，转动组件400包括有垂直于电池一侧的气缸401，气缸401端部的活塞杆设有滑板402，滑板402表面设有隔板，隔板将滑板402内部分为三个空间，即中空间和侧空间，侧空间以中空间为对称轴分布在中空间两侧，中空间一侧设有伺服电机403，伺服电机403端部输出轴设有第一齿轮404，第一齿轮404上方啮合设有第二齿轮405，第二齿轮405中心处设有延长杆，延长杆贯穿至侧空间且端部设有主齿轮406，当电池固定在齿纹板305之间时，通过气缸401端部的活塞杆带动滑板402沿水平方向移动，直至第二齿轮405侧壁与电池表面紧密贴合，通过伺服电机403输出端带动第一齿轮404转动，第二齿轮405与第一齿轮404啮合转动，第二齿轮405转动时通过摩擦力带动电池转动，将移动块102带动激光切割刀104通过移动轨101移动至电池一端，通过激光切割刀104对转动中的电池一侧端部进行激光切割，当一侧切割完成时，激光切割刀104移动至另一侧对电池端部进行切割，切割完成后，伺服电机403停止转动，激光切割刀104水平移动在电池两侧之间，同时对电池表面进行激光切割，在切割完成后，提高了电池金属壳体与内部电极材料的分离速度，提高对电池外壳金属的收集效率。

考虑到激光切割过程中产生较多的热能，为了避免电池过热导致自然，因此，侧空间一侧设有副齿轮407，副齿轮407与主齿轮406啮合设置，副齿轮407端部设有连接杆408，连接杆408表面设有蜗杆409，蜗杆409上方设有涡轮410，涡轮410端部设有扇叶411，在对电池端部进行转动切割过程中，通过主齿轮406带动副齿轮407啮合转动，主齿轮406与副齿轮407齿轮比为1:4，因此，副齿轮407端部设有的连接杆408带动蜗杆409快速转动，蜗杆409上方啮合设有的涡轮410带动扇叶411转动对切割处进行吹风，从而避免在切割过程中温度过高导致电池自燃，从而避免安全隐患的产生。

当电池剥皮完成时，由于电池内部的电极材料具有一定毒性，在对电极材料进行收集处理时，可能造成误吸，影响身体健康，因此，延伸板201远离转动组件400一侧设有机械手202，机械手202用于对剥皮的电池内部电极材料进行抓取，通过机械手202对剥皮完成的电极材料进行抓取，从而减少了作业人员与电极材料的接触概率，保障作业人员身体健康。

在对电池进行切割完成时，由于切割处金属外壳较为锋利，在人为对切割金属外壳进行分离收集过程中可能划伤，因此， 剥皮组件500包括有设在延伸板201顶部固定块之间的长杆501，长杆501表面转动设有转杆502，长杆501表面设有复位弹簧503，复位弹簧503两端分别连接转杆502和固定块内壁，自然状态下，转杆502与垂直面呈150°夹角，转杆502表面开设有限位槽，限位槽内滑动设有拉杆505，拉杆505和固定块外壁之间设有弹性件506，通过拉杆505用于对转杆502进行限位固定，在对电池表面切割完成时，通过拉动拉杆505使其远离转杆502内部，因此，转杆502受到的阻力消失，转杆502受到复位弹簧503作用力转动在长杆501表面，转杆502端部设有的剥皮刀504转动电池切割的中心线处，此时，通过伺服电机403带动第一齿轮404转动，第一齿轮404带动第二齿轮405啮合转动，此时，切割完成的电池金属外壳受到摩擦力继续转动，由于剥皮刀504固定在切割位置处，当切割完成的电池带动切割外壳转动时，由于电池金属外壳强度较低，剥皮刀504对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池技术外壳自动剥皮，提高收集的安全性。

具体使用时，通过将电池放置在延伸板201内部，转动电机301输出轴带动丝杆302转动，丝杆302表面两侧设有的移动板303相对运动，移动板303移动带动上方设有的齿纹板305对电池两端进行夹持，由于激光切割刀104在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，从而保障夹持在齿纹板305之间的电池能够被快速切割，避免电池在切割过程中滚动导致切割不完全，从而提高切割效率，电池固定在齿纹板305之间时，通过气缸401端部的活塞杆带动滑板402沿水平方向移动，直至第二齿轮405侧壁与电池表面紧密贴合，通过伺服电机403输出端带动第一齿轮404转动，第二齿轮405与第一齿轮404啮合转动，第二齿轮405转动时通过摩擦力带动电池转动，将移动块102带动激光切割刀104通过移动轨101移动至电池一端，通过激光切割刀104对转动中的电池一侧端部进行激光切割，当一侧切割完成时，激光切割刀104移动至另一侧对电池端部进行切割，切割完成后，伺服电机403停止转动，激光切割刀104水平移动在电池两侧之间，同时对电池表面进行激光切割，在切割完成后，提高了电池金属壳体与内部电极材料的分离速度，提高对电池外壳金属的收集效率，电池表面切割完成时，通过拉动拉杆505使其远离转杆502内部，因此，转杆502受到的阻力消失，转杆502受到复位弹簧503作用力转动在长杆501表面，转杆502端部设有的剥皮刀504转动电池切割的中心线处，此时，通过伺服电机403带动第一齿轮404转动，第一齿轮404带动第二齿轮405啮合转动，此时，切割完成的电池金属外壳受到摩擦力继续转动，由于剥皮刀504固定在切割位置处，当切割完成的电池带动切割外壳转动时，由于电池金属外壳强度较低，剥皮刀504对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池金属外壳自动剥皮，提高收集的安全性。

本发明的目的之二在于，提供了一种锂电池外壳金属激光切割方法，包括上述中任意一项的锂电池外壳金属激光切割设备，包括以下步骤：

S1、将电池放置在延伸板201内部，夹持组件300对电池两端进行夹持，由于激光切割刀104在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，使夹持在夹持组件300之间的电池被稳定切割；

S2、电池固定在夹持组件300之间时，通过转动组件400转动时通过摩擦力带动电池转动，移动块102带动激光切割刀104通过移动轨101移动至电池一端，通过激光切割刀104对转动中的电池一侧端部进行激光切割，当一侧切割完成时，激光切割刀104移动至另一侧对电池端部进行切割，切割完成后，转动组件400停止转动，激光切割刀104水平移动在电池两侧之间，同时对电池表面进行激光切割；

S3、对电池表面切割完成时，通过剥皮组件500转动至电池切割的中心线处，此时，通过转动组件400带动切割完成的电池啮合转动，剥皮组件500对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池技术外壳自动剥皮。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：包括机体（100），所述机体（100）包括有设在顶部的移动轨（101），所述移动轨（101）表面设有移动块（102），所述移动块（102）底部设有伸缩件（103），所述伸缩件（103）底部设有激光切割刀（104），所述激光切割刀（104）用于对电池激光切割，所述激光切割刀（104）下方设有电动转盘（200），所述电动转盘（200）两侧设有延伸板（201），所述延伸板（201）内设有夹持组件（300），所述夹持组件（300）用于对电池进行夹持固定，所述延伸板（201）表面滑动设有转动组件（400），所述转动组件（400）用带动夹持在夹持组件（300）内的电池转动，通过激光切割刀（104）对转动中的电池两侧进行激光切割，同时，通过转动组件（400）对切割中的电池进行吹风降温，所述延伸板（201）顶部设有剥皮组件（500），所述剥皮组件（500）用于对切割完成切口处进行阻挡，转动组件（400）带动电池转动时剥皮组件（500）对电池切割的外壳进行剥皮。

2.根据权利要求1所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述夹持组件（300）包括有设在延伸板（201）侧壁的转动电机（301），所述转动电机（301）输出端设有丝杆（302），所述丝杆（302）表面螺纹为对称状，所述丝杆（302）表面设有移动板（303），所述移动板（303）移动在丝杆（302）表面两侧。

3.根据权利要求2所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述移动板（303）内侧面设有轴承（304），所述轴承（304）内部卡接设有齿纹板（305），齿纹板（305）相对移动时对电池两端进行夹持固定。

4.根据权利要求1所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述转动组件（400）包括有垂直于电池一侧的气缸（401），所述气缸（401）端部的活塞杆设有滑板（402），所述滑板（402）表面设有隔板，隔板将滑板（402）内部分为三个空间，即中空间和侧空间，侧空间以中空间为对称轴分布在中空间两侧，所述中空间一侧设有伺服电机（403），所述伺服电机（403）端部输出轴设有第一齿轮（404），所述第一齿轮（404）上方啮合设有第二齿轮（405），所述第二齿轮（405）中心处设有延长杆，延长杆贯穿至侧空间且端部设有主齿轮（406）。

5.根据权利要求4所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：侧空间一侧设有副齿轮（407），所述副齿轮（407）与主齿轮（406）啮合设置，所述副齿轮（407）端部设有连接杆（408），所述连接杆（408）表面设有蜗杆（409），所述蜗杆（409）上方设有涡轮（410），所述涡轮（410）端部设有扇叶（411）。

6.根据权利要求1所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述延伸板（201）远离转动组件（400）一侧设有机械手（202），所述机械手（202）用于对剥皮的电池内部电极材料进行抓取。

7.根据权利要求1所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述剥皮组件（500）包括有设在延伸板（201）顶部固定块之间的长杆（501），所述长杆（501）表面转动设有转杆（502），所述转杆（502）顶部设有剥皮刀（504），所述长杆（501）表面设有复位弹簧（503），所述复位弹簧（503）两端分别连接转杆（502）和固定块内壁，自然状态下，所述转杆（502）与垂直面呈150°夹角。

8.根据权利要求7所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：所述转杆（502）表面开设有限位槽，限位槽内滑动设有拉杆（505），所述拉杆（505）和固定块外壁之间设有弹性件（506），通过拉杆（505）用于对转杆（502）进行限位固定。

9.用于实现一种锂电池外壳金属激光切割方法，包括权利要求1-8中任意一项所述的锂电池外壳金属激光切割设备，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将电池放置在延伸板（201）内部，夹持组件（300）对电池两端进行夹持，由于激光切割刀（104）在对电池表面进行激光切割过程中，不需要与电池表面进行接触，使夹持在夹持组件（300）之间的电池被稳定切割；

S2、电池固定在夹持组件（300）之间时，通过转动组件（400）转动时通过摩擦力带动电池转动，移动块（102）带动激光切割刀（104）通过移动轨（101）移动至电池一端，通过激光切割刀（104）对转动中的电池一侧端部进行激光切割，当一侧切割完成时，激光切割刀（104）移动至另一侧对电池端部进行切割，切割完成后，转动组件（400）停止转动，激光切割刀（104）水平移动在电池两侧之间，同时对电池表面进行激光切割；

S3、对电池表面切割完成时，通过剥皮组件（500）转动至电池切割的中心线处，此时，通过转动组件（400）带动切割完成的电池啮合转动，剥皮组件（500）对电池外壳进行自动剥皮，实现对电池技术外壳自动剥皮。