CN202143999U - 一种电池极片自动切割及取料装置 - Google Patents

一种电池极片自动切割及取料装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种电池极片自动切割及取料装置,包括极片切割系统、极片取料系统及工作台,在所述工作台上设有切割台面,所述极片切割系统和极片取料系统共同设在所述工作台上,并分别与控制单元连接且受所述控制单元控制。采用此技术方案,集电池极片切割和取料功能于一体,且通过控制单元控制电池极片切割系统和取料系统的工作,相对于现有技术,本实用新型安全、高效且成本低,具有一定的自动化程度,减小操作人员的劳动强度,有效的提高生产率,在工作台上布置合理、紧凑。

Description

一种电池极片自动切割及取料装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于机械及激光加工制造技术领域,具体地说,本实用新型涉及一种动力电池的电池极片切割及取料装置。
背景技术
[0002] 目前新能源动力汽车将成为汽车产业发展趋势,也直接成为汽车制造厂家竞争力有效前提,新能源实现方式有很多,其中一种便是将大量的电池极片叠加在一起之后,再封装在特制的盒子里面作为电动汽车的储能装置,电池极片的生产质量直接决定着电动汽车电池的性能好坏及续航能力等,是一个关键的环节。
[0003] 目前出现的极片激光加工台面基本为单、双或多丝杠搭配的方式,仅能完成极片的切割动作,即产品初衷为解决极片的切割加工过程,并没有涉及到加工后的取料处理工序,针对抓取效率的问题,部分厂家采用人工拾取切割后的极片,或者引进小型机器人操作的方式来提高生产效率,但是两种方式均存在缺陷。采用人工操作容易破坏极片表面的涂覆层结构,影响电池质量及寿命,由于极片生产是产业化过程,生产操作中单片拾取时工人劳动强度较大,且人工操作中容易产生极片碰伤、划伤的情况,给安全操作和生产效率的提高带来了诸多问题,限制了整线生产效率;另外,虽然机器人拾取方式可以达到切割极片质量及速度要求,但前期投入成本及后期维护保养成本较高,专业操作要求较高,与设备为两个部分,不方便后期使用者的购买及安装。
[0004] 综上所述,现有技术中缺少一种集电池极片的切割及取料功能于一体的且安全、 高效、成本低的装置。
实用新型内容
[0005] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集电池极片的切割及取料功能于一体的且安全、高效、成本低的电池极片自动切割及取料装置。
[0006] 为了解决上述技术问题,本实用新型所采用的技术方案是:一种电池极片自动切割及取料装置,包括极片切割系统、极片取料系统及工作台,在所述工作台上设有切割台面,所述极片切割系统和极片取料系统设在所述工作台上,并分别与控制单元连接。
[0007] 所述极片切割系统和极片取料系统分别设置在所述切割台面的相对的两侧,所述极片切割系统包括激光切割头、丝杠传动机构I以及驱动所述丝杠传动机构的驱动电机I, 所述丝杠传动机构I与所述激光切割头连接并驱动其作水平方向的直线运动,所述控制单元与所述激光切割头和驱动电机I连接。
[0008] 所述极片取料系统包括取料执行机构、丝杠传动机构II以及驱动所述丝杠传动机构II的驱动电机II,所述丝杠传动机构II与所述取料执行机构连接并驱动其作水平方向的直线运动,所述控制单元与所述取料执行机构和驱动电机II连接。
[0009] 所述激光切割头通过连接杆I与所述丝杆传动机构I连接,所述连接杆I的两端设有分别在导向滑轨上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构I的螺母滑块固定连接,所述导向滑轨设有两个,分别与连接杆I两端的滑块相配合并固定安装在所述工作台上,导向滑轨的布置方向与所述激光切割头和取料执行机构的运动方向相同。
[0010] 所述取料执行机构通过连接杆II与所述丝杠传动机构II连接,所述连接杆II的两端设有分别与所述两个导向滑轨相配合并在导向滑轨上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构II的螺母滑块固定连接。
[0011] 所述取料执行机构包括用于吸附电池极片的竖直方向运动的吸盘、设在所述连接杆II上的双联气缸以及通过气管与吸盘连接的真空发生器,所述吸盘通过吸盘安装板与所述双联气缸连接,所述真空发生器还与所述控制单元连接。
[0012] 所述双联气缸上设有控制双联气缸工作的磁性开关,所述磁性开关并与所述控制单元相连接。
[0013] 在所述激光切割头和取料执行机构的运动方向上均设有实现激光切割头和取料执行机构位置控制的到位检测开关,所述到位检测开关与所述控制单元相连接。
[0014] 所述驱动电机I和驱动电机II均为伺服电机。
[0015] 所述丝杠传动机构I与丝杠传动机构II相对错开平行布置,丝杠传动机构I靠近其中一所述导向滑轨,丝杠传动机构II靠近另一所述导向滑轨。
[0016] 本实用新型采用上述技术方案,集电池极片切割和取料功能于一体,且通过控制单元控制电池极片切割系统和取料系统的工作,相对于现有技术,本实用新型安全、高效且成本低,具有一定的自动化程度,减小操作人员的劳动强度,有效的提高生产率,在工作台上布置合理、紧凑。
附图说明
[0017] 图1为本实用新型结构示意图;
[0018] 图2为本实用新型的丝杠传动机构在工作台上的布置示意图;
[0019] 上述图中的标记均为:1、驱动电机II ;2、连接杆II ;3、丝杠传动机构II ;4、连接杆I ;5、丝杠传动机构I ;6、驱动电机I ;7、导向滑轨;8、滑轨安装板;9、激光切割头;10、双联气缸;11、切割台面;12、工作台;13、吸盘。
具体实施方式
[0020] 如图1、图2所示,本实用新型一种电池极片自动切割及取料装置,包括极片切割系统、极片取料系统及工作台12,电池极片的切割台面11设在工作台12上,极片切割系统和极片取料系统共同设在工作台12上,并分别与控制单元连接且受控制单元的控制。
[0021] 极片切割系统和极片取料系统分别设置在切割台面11的相对的两侧,极片切割系统可对极片进行各种形状要求的加工,其包括激光切割头9、丝杠传动机构I 5以及驱动丝杠传动机构的驱动电机I 6,丝杠传动机构I 5与激光切割头9连接并驱动其作水平方向的往复直线运动,控制单元与激光切割头9和驱动电机I 6连接。在激光切割头9的运动方向上还设有与控制单元连接的到位检测开关。丝杠传动机构I 5包括由驱动电机I 6 驱动的丝杠和与丝杠相配合的螺母滑块。激光切割头9通过连接杆I 4与丝杆传动机构I 连接,连接杆I 4的两端设有分别在导向滑轨7上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构I 5的螺母滑块固定连接,导向滑轨7设有两个,分别与连接杆I 4两端的滑块相配合并分别通过两滑轨安装板8固定安装在工作台12上,导向滑轨7通过螺钉与滑轨安装板8 紧固连接,导向滑轨7的布置方向与激光切割头9和极片取料系统的取料执行机构的运动方向相同。
[0022] 极片取料系统可对加工完成的极片进行抓取并整齐堆放于收料位置,取料部分利用取料执行机构的作用,在竖直方向上按行程要求精确动作,从而实现自由抓取。极片取料系统包括取料执行机构、丝杠传动机构II 3以及驱动丝杠传动机构II 3的驱动电机II 1, 丝杠传动机构Π 3与取料执行机构连接并驱动其作水平方向的往复直线运动,控制单元与取料执行机构和驱动电机Π 1连接,实现取料系统的往复直线运动,取料时在控制单元的控制下移至工作台12上的取料位置,放料时移至放料位置,在取料执行机构的运动方向上设有与控制单元连接的到位检测开关。取料执行机构通过连接杆II 2与丝杠传动机构 II 3连接,连接杆II 2的两端设有分别与上述两个导向滑轨7相配合并在各导向滑轨7上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构II 3的螺母滑块固定连接。极片切割系统的丝杠传动机构I 5与极片取料系统的丝杠传动机构II 3相对错开平行布置,丝杠传动机构 I 5靠近其中一导向滑轨7并通过螺钉紧固连接于滑轨安装板8上,丝杠传动机构II 3靠近另一导向滑轨7并通过螺钉紧固连接于另一滑轨安装板8上。
[0023] 采用上述结构的电池极片切割及取料装置,切割和取料的驱动部分皆采用精密模组和两个极导向滑轨7以及相应的滑轨安装板8组成,结构具有对称性,同时在水平方向上运动时可以保证较强的方向性,可以很好满足激光加工对精度的要求,而不是采用单侧驱动,以避免单侧驱动时高速运动中产生的瞬时扭矩对机构的损坏和对精度的影响,具有很强的适应性。
[0024] 极片取料系统的取料执行机构包括用于吸附电池极片的竖直方向运动的吸盘13、 竖直安装在连接杆II 2上的双联气缸10以及通过气管与吸盘13连接的真空发生器,吸盘 13通过吸盘安装板与双联气缸10的活塞杆连接,该吸盘安装板为铝合金材料制成,尽量减轻整体质量,使得操控更加平稳,安装于吸盘安装板下方的吸盘13为复数个,可以一次性吸取较多数量的电池极片,减少了重复劳动,提高了电池极片的取料效率,而且吸盘13由软性材料制成,这样在抓取过程中不会破坏电池极片材料表面涂覆层,且吸附力适中。真空发生器还与控制单元连接受其控制,真空发生器接收控制单元的命令,在吸盘13移至取料位置时吸附切割后的电池极片,在吸盘13移至放料位置时放下电池极片。采用的双联气缸 10结构紧凑小巧,且自身具有竖直导向功能,减少竖直方向误差,位于气缸四个面的安装孔可实现任意方向的安装。在双联气缸10上设有控制双联气缸10工作并与控制单元相连接的磁性开关,该磁性开关接收控制单元的命令,开启或关闭双联气缸10的进出气管,在配合吸盘13,实现取料执行机构的上下取料动作。
[0025] 控制单元采用可编程控制器(Programmable logic Controller,即PLC)构成,经过编程之后,就可以由它来控制极片切割系统和极片取料系统的工作,通过专用切割控制软件来控制驱动电机I 6,以实现驱动电机I 6规定行程的动作,实现水平方向的精确运动,同时利用真空发生器控制吸盘13真空度,从而根据需要吸取或放下电池极片材料,相互配合可以实现快速、安全的极片取料动作。
[0026] 所述驱动电机I 6和驱动电机II 1均为伺服电机。
[0027] 本装置的具体工作过程如下:[0028] 初始状态,极片传送至工作台12的切割台面11上,并由相应感应器检测到位,并给于控制单元信号后,控制单元给极片切割系统动作信号,此时极片取料系统处于等待位置(此位置可保证两系统的运动部件不相互干涉),切割部分由控制单元的CNC控制卡给驱动电机I 6信号,从而利用驱动电机I 6控制丝杠传动机构I 5的精确运动,保证连接杆I 4带动激光切割头9横向水平移动至切割台面11,激光切割头9在控制单元的控制下作相应图形的切割动作,当程序中完成切割动作且回到前面所述的等待位置后,切割系统的到位检测开关及激光控制卡给取料系统组合的检测信号,运动条件都满足后,取料系统开始动作,同样由驱动电机II 1控制丝杠传动机构II 3精确运动,配合气管、真空发生器及相应检测感应器的作用,实现取料执行机构的水平直线运动至取料区域,同时通过取料执行机构的双联气缸10驱动吸盘13运动,完成竖直方向的上下动作,完成取料,取料系统后退至放料位置,极片释放回位后,同样给切割系统到位检测信号,从而实现程序的闭环控制, 过程中包括大量的传感器信号其他附属功能信号,按逻辑顺序完成相应电气动作及机械动作。
[0029] 本实用新型切割部分及抓取部分,通过感应器有效组合、PLC控制及信号反馈,利用伺服电机驱动模组及双联气缸10的精确运动,准确完成两个动作协调性,同时确保台面布置合理、紧凑,具有一定的自动化程度,可以减小操作人员的劳动强度,有效的提高生产效率,且可以保证极片的自动化准确取放,过程中对极片无损伤,保证极片质量,从而实现了激光切割和取料动作在同一工作平台的有效结合。
[0030] 上面结合附图对本实用新型进行了示例性描述,显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制,只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进,或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种电池极片自动切割及取料装置,包括极片切割系统、极片取料系统及工作台 (12),在所述工作台(12)上设有切割台面(11),其特征在于:所述极片切割系统和极片取料系统设在所述工作台(12)上,并分别与控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述极片切割系统和极片取料系统分别设置在所述切割台面(11)的相对的两侧,所述极片切割系统包括激光切割头(9)、丝杠传动机构I (5)以及驱动所述丝杠传动机构的驱动电机I (6),所述丝杠传动机构I (5)与所述激光切割头(9)连接并驱动其作水平方向的直线运动,所述控制单元与所述激光切割头(9)和驱动电机1(6)连接。
3.根据权利要求2所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述极片取料系统包括取料执行机构、丝杠传动机构11(3)以及驱动所述丝杠传动机构II (3)的驱动电机11(1),所述丝杠传动机构11(3)与所述取料执行机构连接并驱动其作水平方向的直线运动,所述控制单元与所述取料执行机构和驱动电机II(I)连接。
4.根据权利要求3所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述激光切割头(9)通过连接杆1(4)与所述丝杆传动机构I连接,所述连接杆1(4)的两端设有分别在导向滑轨(7)上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构I®的螺母滑块固定连接, 所述导向滑轨(7)设有两个,分别与连接杆I (4)两端的滑块相配合并固定安装在所述工作台(12)上,导向滑轨(7)的布置方向与所述激光切割头(9)和取料执行机构的运动方向相同。
5.根据权利要求4所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述取料执行机构通过连接杆11(¾与所述丝杠传动机构II C3)连接,所述连接杆11(¾的两端设有分别与所述两个导向滑轨(7)相配合并在导向滑轨(7)上滑动的滑块,其中一端的滑块与丝杠传动机构II (3)的螺母滑块固定连接。
6.根据权利要求5所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述取料执行机构包括用于吸附电池极片的竖直方向运动的吸盘(13)、设在所述连接杆II (2)上的双联气缸(10)以及通过气管与吸盘(13)连接的真空发生器,所述吸盘(13)通过吸盘安装板与所述双联气缸(10)连接,所述真空发生器还与所述控制单元连接。
7.根据权利要求6所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述双联气缸 (10)上设有控制双联气缸(10)工作的磁性开关,所述磁性开关并与所述控制单元相连接。
8.根据权利要求7所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:在所述激光切割头(9)和取料执行机构的运动方向上均设有实现激光切割头(9)和取料执行机构位置控制的到位检测开关,所述到位检测开关与所述控制单元相连接。
9.根据权利要求8所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述驱动电机 1(6)和驱动电机II(I)均为伺服电机。
10.根据权利要求9所述的电池极片自动切割及取料装置,其特征在于:所述丝杠传动机构1(5)与丝杠传动机构11(3)相对错开平行布置,丝杠传动机构1(5)靠近其中一所述导向滑轨(7),丝杠传动机构11(3)靠近另一所述导向滑轨(7)。
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