CN210516865U - 用于碳纤维电池极板的挤压设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请公开了用于碳纤维电池极板的挤压设备，包括用来供外壳通过的导轨、设置在导轨两侧的支撑板，连接在支撑板顶端的安装板；所述安装板上设置有挤压伸缩结构，所述挤压伸缩结构具有贯穿安装板上下伸缩的伸缩杆；所述伸缩杆的底端连接有用来深入外壳的压块；所述压块的外围设置有用来限位外壳的限位结构。本实用新型能够有效减少人工操作，提高加工效率和挤压准确度。

Description

用于碳纤维电池极板的挤压设备

技术领域

本实用新型涉及电池加工领域设备领域，具体涉及一种用于碳纤维电池极板的挤压设备。

背景技术

碳纤维电池是目前主要的储能设备，碳纤维电池中主要起到电能存储功能的为电池模块，电池模块又包括多个电池单元，每个电池单元一般由多个极板和多个AGM隔膜交错重叠后经过压紧形成。

在挤压电池单元的时候，需要挤压设备将构成电池单元的各个极板和隔膜挤压到一起。然而，现在的挤压设备与形成电池单元的其他设备是相互独立的，只有在电池单元以及电池模块都装配好后，再通过现有的挤压设备完成挤压。

现有的挤压设备一般包括用来进行挤压的压块，以及用来推动压块挤压电池单元的气缸，在压块的下方设置有用来定位电池单元和电源模块的安装座。使用时，将装配好电池单元和电源模块的外壳放置在安装座上，将外壳的位置和压块对准，然后启动气缸，使气缸推动压块向下挤压外壳内的电池单元模块。

然而使用现有的挤压设备，需要工人将装配好外壳放置到挤压设备上，在挤压设备完成挤压操作后，还需要工人将外壳从挤压设备上取出并送往下一个加工工位中。整个过程都需要人工操作，加工效率非常低，更重要的是，人工操作出错的概率非常大，极易出现外壳与压块没有对准的情况，使一个外壳内的有些电池单元并没有被均匀挤压，甚至有些电池单元根本没有没压块挤压。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种能够有效减少人工操作的用于碳纤维电池极板的挤压设备。

用于碳纤维电池极板的挤压设备，包括用来供外壳通过的导轨、设置在导轨两侧的支撑板，连接在支撑板顶端的安装板；所述安装板上设置有挤压伸缩结构，所述挤压伸缩结构具有贯穿安装板上下伸缩的伸缩杆；所述伸缩杆的底端连接有用来深入外壳的压块；所述压块的外围设置有用来限位外壳的限位结构。

本实用新型的工作原理及优点在于：

本实用新型用于碳纤维电池极板的挤压设备，通过导轨方便将前后工位的连接起来，与现有的挤压设备相比，不用工人手动将外壳放置到挤压设备中。本实用新型直接通过导轨将外壳以及装配在外壳中的电池单元以及由各个电池单元组成的电池模块传送到挤压设备中，然后再通过压块完成挤压，整个过程有效节约了人工操作，提高了加工效率。

更重要的是，压块不仅是挤压工具，压块外围设置的限位结构能够完成对外壳的限位，进而使压块能够准确地伸入外壳中对外壳内的电池单元和电池模块进行挤压，在减少人工操作的同时，提高了挤压的准确性和完成度，有效避免一个外壳中电池单元挤压不均匀的情况。

进一步，所述挤压伸缩结构为气缸或者液压缸。

气缸和液压缸都是常用的伸缩结构，能够推动压块完成挤压操作。

进一步，所述伸缩杆的底端连接有导向板，所述压块安装在导向板的底面中间位置。

压块安装在导向板的中间位置，使压块能够平衡受力，进而使压块能够平衡地对电池单元进行挤压。

进一步，所述支撑板上开有滑槽，导向板上设置有沿着滑槽滑动的滑块。

导向板通过滑块和滑槽沿着支撑板上下移动，导向板不仅起到了向压块传递从伸缩杆推力的作用，还起到了导向作用。

进一步，所述导轨上滑动连接有用来装载外壳的装配架。

外壳放置在装配架上，通过装配架能够将外壳内的极板和隔膜从装配到挤压的各个工位中依次传递，避免人工传送造成的加工时间浪费和其他误差。

进一步，所述限位结构包括设置在导向板底面的外定位框；所述外定位框的内壁轮廓与所述装配架的外壁轮廓相匹配。

通过外定位框与装配架限位装配架内的外壳，进而使压块能够准确伸入外壳中挤压电池单元。

进一步，所述限位结构包括设置在导向板底面的内定位框；所述内定位框的外壁轮廓与所述装配架的内壁轮廓相匹配。

通过内定位框与装配架限位装配架内的外壳，进而使压块能够准确伸入外壳中挤压电池单元。.

进一步，所述内定位框的内壁与所述压块的外壁接触，所述压块的底面位置低于所述内定位框的底面位置。

内定位框不仅起到了限位外壳的作用，还对压块起到了导向作用，使压块能够准确伸入到外壳中，同时，因为内定位框的底面和压块底面的高度差，对压块伸入到外壳内的长度进行限定，避免压块对电池单元挤压过度而损坏电池单元。

附图说明

图1为本实用新型实施例应用于电池生产设备的结构示意图，其中标注了构成电池生产设备的各个机构。

图2为本实用新型实施例应用于电池生产设备的结构示意图，其中标注了构成电池生产设备的各个机构内的具体结构。

图3为本实用新型实施例中挤压伸缩结构在忽略第二安装位只保留第一安装位时的局部示意图；其中，压块位于第一安装位的上方。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：隔膜切割机构1、板栅切割机构2、机械手臂3、导轨4、装配架5、定位机构6、挤压机构7、工作台8、托盘9、外壳10、双极板11、压力框架114、安装架13、定位伸缩结构14、行程凸起15、定位孔16、抓盘17、基座100、电机101、主动辊102、从动辊103、导向辊104、横向伸缩结构105、切割轮106、放置台107、滑杆108、滑套109、切割槽110、挤压伸缩结构700、安装板701、支撑板702、导向板703、压块704、外定位框705、内定位框706。

实施例基本如附图1所示：本实施例中的用于碳纤维电池极板的挤压设备可以作为电池生产设备的一部分，与电池生产设备上的隔膜切割机构1、极板且各机构、装配架5、机械手臂3等一起完成电池模块的生产加工。图1可以看作是本实施例的应用示意图。

该电池生产设备的结构示意图中A方向表示前方，B方向表示后方。碳纤维电池生产设备，包括安装在同一工作台8上，具有相同方向操作空间的隔膜切割机构1、板栅切割机构 2、机械手臂3、装配架5、导轨4和挤压机构7。其中，装配架5沿着滑轨从左往右进行滑动，在滑轨的左端安装有用来对装配架5进行定位的定位机构6。

隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3均安装于导轨4前方的工作台8上，并且隔膜切割机构1、板栅切割机构2以及导轨4和导轨4上的装配架5，其上方都具有供机械手臂3进行取放操作的空间，使机械手臂3能够将隔膜切割机构1切割得到的单片隔膜以及板栅切割机构2切割得到的单极板移动到装配架5上；装配架5在沿着导轨4移动到挤压机构7下方的时候，挤压机构7可以从上到下对装配架5上层叠的极板和隔膜进行挤压形成电池模块，这样的结构设置为碳纤维电池模块的一体化和智能化生产提供了前提条件。

本实施例中，机械手臂3位于隔膜切割机构1和板栅切割机构2之间。隔膜切割机构1、板栅切割机构2和机械手臂3进行合理的布局，优化了机械手臂3运行行程，减少机械手臂3的动作，缩短路径，从而提高了加工的效率。

装配架5滑动连接于导轨4上，装配架5为顶端开口的容纳结构，装配架5的底端与导轨4上的凹凸结构相匹配。装配架5的顶端开口卡接有托盘9。托盘9上布置有7个用来放置双极板11的第一安装位和1个用来放置电池外壳10的第二安装位，为了最大限度地利用空间，7个第一安装位呈“L”型结构布置，第二安装位处于整个托盘9的前部位置，使第二安装位上放置的外壳10更加靠近隔膜切割机构1、机械手臂3和板栅切割机构2，方便机械手臂3将单片隔膜以及切割后的正极板或者负极板放入到外壳10中。同时，第二安装位靠近挤压机构7，使整个装配架5在移动到挤压机构7下方的时候，能够尽快使外壳10置于挤压机构7的下方进行极板和隔膜挤压。

外壳10内放置偶数个压力框架114，本实施例中放置的是4个压力框架114。4个压力框架114依次连接，压力框架114的左右两侧贯穿，使相邻的两个压力框架114形成的电池模块能够通过铺设的双极板11连通；压力框架114的前后两侧的平板紧靠外壳10的前侧面和后侧面，起到限位压力框架114中的极板和隔膜的作用，使极板和隔膜能够交叉层叠，形成电池模块。

双极板11就采用现在通用的，具有正极端和负极端的板栅即可，当板栅的中部被切割后能够形成正极板和负极板。

在导轨4左端用来定位、锁定装配架5的定位机构6，在切割和装配过程中，定位机构 6保证了装配架5的位置固定不变，防止因装配架5的移动而出现机械手臂3无法准确抓取和安放的问题，提高了装配的准确性。定位机构6包括安装在导轨4上的安装架13和定位伸缩结构14以及安装在装配架5左端的行程凸起15。安装架13安装于导轨4的两个轨道之间，安装架13上安装了用来检测装配架5是否靠近的距离传感器。距离传感器的感应端竖直朝上。本实施例中，装配架5的左端有两个行程凸起15，安装架13靠近装配架5的一侧，即安装架13的右侧上对应开有两个供行程凸起15插入的凹槽，其中一个凹槽中开有供定位伸缩结构14贯穿安装架13的通孔。

定位伸缩结构14固定在安装架13的下方，安装架13上开有供定位伸缩结构14从下往上贯穿安装架13的通孔，本实施例中的定位伸缩结构14可以选用气缸或者是液压缸，气缸或者液压缸的活塞杆能够从下往上伸出通孔。其中一个行程凸起15上开有与通孔匹配的定位孔16。当装配架5的行程凸起15插入到凹槽中时，距离传感器检测到装配架5靠近，按照现有技术与距离传感器连接同一控制电路的定位伸缩结构14被启动，使气缸或者液压缸的活塞杆从通孔和定位孔16伸出，锁定装配架5，对装配架5进行定位，避免装配架5移动。

机械手臂3，包括安装在工作台8上的底座，与底座连接的机械关节，以及设置在机械关节端部的抓盘17。其中，机械关节可以采用四连杆结构。机械手臂3中的底座和机械关节都采用现有结构，如，苏州雷恩斯自动化有限公司或者深圳旭丰智能装备有限公司生产的机械臂，如，慧灵科技(深圳)有限公司生产的直驱机械臂。

抓盘17为双爪抓盘17，包括中空的盘体、安装在盘体底端的两组吸盘以及用来分别与两组吸盘对应设置的两组电磁阀。电磁阀安装在吸盘和盘体之间，用来阻挡盘体中的空腔和吸盘连通，使吸盘的吸附空间内能够产生负压进而能够吸附极板或隔膜。双爪抓盘17的两组吸盘分别吸住一个双极板11上的正极端和负极端，或者吸住AGM隔膜，并且每组吸盘包括两个吸盘，吸取更加稳固，减小了意外掉落的情况。吸盘在吸取时利用机械手臂3下压的压力，挤压排出吸盘盘面与被吸物体接触面之间的空气，形成负压环境，使之与双极板11 或者AGM隔膜吸紧，在放下时，通过吸盘上方的电磁阀使吸盘内部与盘体的空腔导通，从而使吸盘盘面的负压环境消失，失去吸附能力，从而放下双极板11或者AGM隔膜。

装配架5上的托盘9配合双爪抓盘17使用，该托盘9面积小，减小了机械手臂3运行行程，用于装配电池模块少的小容量碳纤维电池，有利于提高装配速度，从而提高装配效率。

如图2所示，隔膜切割机构1包括基座100、电机101、主动辊102、从动辊103、导向辊104、横向伸缩结构105、切割轮106和放置台107，导向辊104、从动辊103和主动辊102 从前往后依次转动安装于基座100上，导向辊104、从动辊103和主动辊102的顶面处于同一水平面上，并且电机101与主动辊102传动连接用于驱动主动辊102转动，通过主动辊102 进而使AGM隔膜从基座100的前部传送至位于基座100后部的放置台107上。切割轮106通过滑套109套设于位于主动辊102上方的滑杆108上，滑杆108与主动辊102之间的空间为供AGM膜通过的空间，滑杆108和主动辊102给AGM膜起到了导向作用，避免AGM膜在传送的过程中发生倾斜。

在导向辊104、从动辊103和主动辊102构建的传送通道的两侧，安装有用来对AGM膜进行限位的限位框。该限位框呈U型结构。限位框的两条侧边分别固定安装在基座100上，限位框中连接两条侧边的连接边位于放置台107和主动辊102之间，且连接边位于滑杆108的正下方。当滑套109在移动的时候，滑套109沿着滑杆108移动的时候正好同步沿着连接边移动。两条侧边的相对的一侧上均开有用来供AGM膜穿过的凹槽，凹槽呈水平设置，凹槽对AGM膜的侧边起到了限位和支撑的作用，当使用切割轮106对AGM膜进行切割的时候，因为两边有凹槽的限位和支撑，不会使AGM膜发生倾斜或者撕裂。连接边上开有与两侧边连通的矩形通孔，当AGM膜的两边沿着凹槽靠近连接边后，能够穿过矩形通孔继续移动。在矩形通孔的顶面，即连接边靠近滑杆108的一面上，沿着滑杆108的直线方向上开有供切割轮106 伸入到矩形通孔中的切割槽110。通过切割槽110，能够使切割轮106伸入到矩形通孔中，对经过的AGM隔膜进行切割，切割槽110起到了限位和导向的作用，而切割槽110和两个凹槽一起起到了对整个AGM膜的支撑作用，避免切割轮106在切割时，AGM膜的侧边因为受力不均而出现撕裂的情况。

横向伸缩结构105固定于基座100上并且横向伸缩结构105的伸缩杆与滑套109固定连接，用于推动滑套109沿着滑杆108滑动并且使切割轮106沿着基座100上的切割槽110切割。横向伸缩结构105，可以采用气缸或者是液压缸。基座100固定安装于工作台8上并且放置台107与导轨4相对，放置台107靠近导轨4，方便机械手臂3将切割好的隔膜单片移动到外壳10中。

AGM隔膜卷首先通过导向辊104，再经过从动辊103，最后通过主动辊102传送至放置台 107上，整个传送过程的动力均由主动辊102提供。当AGM隔膜传送至放置台107的长度达到设定的长度后，横向伸缩结构105推动切割轮106，滑套109沿着滑杆108滑动并带动切割轮106沿着基座100上的切割槽110切割，进而切断AGM隔膜。

如图3所示，本实施例中的用于碳纤维电池极板的挤压设备，包括安装在工作台8上的两个支撑板702，两个支撑板702分别安装在导轨4的两侧，两个支撑板702的顶端安装有覆盖在导轨4上方的安装板701。安装板701位于导轨4的正上方，安装板701上安装有挤压伸缩结构700，挤压伸缩结构700具有伸缩杆，伸缩杆穿过安装板701朝下进行上下伸缩。挤压伸缩结构700可以采用气缸、液压缸或者电动推杆。挤压伸缩结构700的伸缩杆远离安装板701的一端连接有导向板703。导向板703的两侧上具有与两侧的支撑板702滑动连接的滑块，滑块沿着支撑板702上竖直设置的滑槽上下运动。挤压伸缩结构700的伸缩杆与导向板703的中间位置连接，这样伸缩杆在伸缩的时候能够使导向板703平稳地上下运动。导向板703起到了传递压力以及导向的作用。在导向板703的底面安装有用来限位装配架5和外壳10的外定位框705和内定位框706。其中，外定位框705和内定位框706均与装配架5 的形状相匹配，外定位框705的内侧面的轮廓与装配架5顶端的外侧轮廓相匹配，内定位框 706的外侧面轮廓与装配架5顶端的内侧轮廓相匹配，简言之，外定位框705和内定位框706 之间的缝隙形状正好供装配架5的顶端伸入进而对装配架5进行定位。为了与装配架5的顶端形状相匹配，内定位框706和外定位框705一般都为“口”字型结构。在内定位框706的内侧的位置处，在导向板703底面的中心位置处安装看用来伸入外壳10内挤压每个电池单元的压块704。内定位框706不仅起到了限位装配架5的作用，还起到了限位压块704的作用，根据内定位框706的形状设置可以调节压块704的横截面积，而一般情况下压块704的横截面积就是压块704伸入外壳10内与电池模块接触的接触面积，通过对内定位框706的限定，能够限定压块704的形状，压块704的底面低于内定位框706，使压块704能够伸入到外壳10内挤压电池模块。当挤压伸缩结构700启动时，挤压伸缩结构700的伸缩杆向下推动导向板703向下运动，导向板703上设置的外定位框705、内定位框706和压块704同步向下运动，外定位框705和内定位框706将装配架5的顶端卡住，限位装配架5，同时使压块704和装配架5内的外壳10对齐，伸缩杆继续向下移动，使压块704伸进外壳10中挤压电池模块。当挤压完成后，挤压伸缩结构700使伸缩杆向上运动，压块704离开外壳10，外定位框705和内定位框706也离开装配架5，装配架5沿着导轨4将被挤压好的电池模块运送到下一个工位当中。

在本实施例中，先将装配架5通过定位机构6固定在导轨4上，然后再将双极板11放置在托盘9的第一安装位上，将外壳10放置在托盘9的第二安装位上，将卷绕成卷轴的AGM隔膜的卷轴按照现有技术转动限位在一个地方，如工作台8上或者地面，使AGM隔膜卷轴上的AGM隔膜能够被转动着抽出。将抽出的AGM隔膜沿着导向辊104、从动辊103和主动辊102构建的传送通道穿过限位框，使AGM隔膜的两侧沿着限位框两侧边的凹槽移动，使AGM隔膜穿过限位框连接边上的矩形通孔进入到放置台107，使隔膜切割机构1中的切割轮106能够沿着切割槽110切割隔膜。

通过调节限位框连接边的长度，能够调整隔膜的宽度，通过调节切割轮106运行的间隔时间，能够调节单片隔膜的长度。切割轮106的运行由滑套109的运行决定，而滑套109的运行由推动滑套109运动的横向伸缩结构105决定，横向伸缩结构105采用气缸或者液压缸，只需控制其伸缩运动的间隔时间即可，而这种控制技术为现有技术，可以依赖于气缸或者液压缸本身的定时功能，也可以用外接微控制器控制的方式进行，在此不再赘述。

通过机械手臂3将切好的单片隔膜依次从放置台107上取走并放入到每个压力框架114 中，在取放单片隔膜的时候，通过抓盘17上的吸盘吸附单片隔膜，避免折叠弯曲隔膜带来不利影响。机械手臂3本身的驱动及控制技术都为现有技术，能够做到自动智能化，具体的操作都可以从相关产品的产品手册中获得，在此不再赘述。

机械手臂3通过抓盘17将放置在托盘9上的双极板11吸附起来后运送到放置在托盘9 中的外壳10内，并将每个双极板11依次放置到两个相邻的压力框架114中。

机械手臂3将托盘9上的双极板11运送到板栅切割机构2，使板栅切割机构2通过被板栅伸缩结构推动的切割刀片和刀座形成的闸刀将双极板11切割成两个单极板，两个单极板中，其中一个为正极板一个为负极板。板栅伸缩结构采用气缸或者液压缸，控制其自动运行的技术为现有技术，在此不再赘述。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：包括用来供外壳通过的导轨、设置在导轨两侧的支撑板，连接在支撑板顶端的安装板；所述安装板上设置有挤压伸缩结构，所述挤压伸缩结构具有贯穿安装板上下伸缩的伸缩杆；所述伸缩杆的底端连接有用来深入外壳的压块；所述压块的外围设置有用来限位外壳的限位结构。

2.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述挤压伸缩结构为气缸或者液压缸。

3.根据权利要求1所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述伸缩杆的底端连接有导向板，所述压块安装在导向板的底面中间位置。

4.根据权利要求3所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述支撑板上开有滑槽，导向板上设置有沿着滑槽滑动的滑块。

5.根据权利要求3所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述导轨上滑动连接有用来装载外壳的装配架。

6.根据权利要求5所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述限位结构包括设置在导向板底面的外定位框；所述外定位框的内壁轮廓与所述装配架的外壁轮廓相匹配。

7.根据权利要求5所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述限位结构包括设置在导向板底面的内定位框；所述内定位框的外壁轮廓与所述装配架的内壁轮廓相匹配。

8.根据权利要求7所述的用于碳纤维电池极板的挤压设备，其特征在于：所述内定位框的内壁与所述压块的外壁接触，所述压块的底面位置低于所述内定位框的底面位置。

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