CN211208616U - 方形电池分解回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种方形电池分解回收装置，包括入料机构、夹紧定位机构、机械手臂、切削机构、电芯收集机构、外壳收集机构和总控制系统，各机构均集成在底板上，入料机构设在夹紧定位机构的上方，机械手臂与夹紧定位机构固定连接，切削机构设在底板上靠近入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，电芯收集机构设在底板上远离入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，外壳收集机构设在电芯收集机构内侧。该装置的集成度高，各机构间衔接配合流程，可实现电池外壳拆解过程的全机械化操作，既能节省人力，提高工作效率，也能保证工作人员的人身安全。

Description

方形电池分解回收装置

技术领域

本实用新型涉及废旧动力电池回收处理技术领域，尤其涉及一种报废的方形电池分解回收装置。

背景技术

新能源汽车因具备废气排放量低、可有效减少传统能源使用的特点而成为未来发展的一种趋势，动力电池作为新能源汽车的主要元件，因具有较大电能容量和输出功率的优势而被大量生产，其中，锂电池以高比能量，循环寿命长等优点脱颖而出，成为车用动力电池的主流。

目前，我国对报废动力电池的回收处理正处于研究阶段，动力电池拆解时可能产生有毒气体或发生爆炸，传统的人工拆解过程不仅效率不高且暗藏安全隐患，给企业和员工带来不小的困扰。相关企业一直在潜力寻求更加高效、通用、安全的自动化拆解装置和方法。

自动回收设备的使用在一定程度上解决了拆解效率低下和安全隐患高的问题，现有的自动回收设备多是把电池组整体放入破碎机器进行机械破碎处理，再将碎渣进行分拣回收。这种方法没有充分利用电池构造的特点，内芯结构也容易在破碎处理过程中遭到破坏，容易引发一系列的安全问题，所以设计能保持内芯结构，同时减少工艺流程，增加回收效率的回收装置十分有必要。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种方形电池分解回收装置，适用于拆解不同尺寸的方形电池，该装置的集成度高，其中各机构相互配合，可实现多个电池的同时处理，提高了回收效率。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种方形电池分解回收装置，包括入料机构、夹紧定位机构、机械手臂、切削机构、电芯收集机构、外壳收集机构和总控制系统，各机构均集成在底板上，入料机构设在夹紧定位机构的上方，机械手臂与夹紧定位机构固定连接，切削机构设在底板上靠近入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，电芯收集机构设在底板上远离入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，外壳收集机构设在电芯收集机构内侧。

入料机构包括入料传送带和入料导槽，入料传送带设在传送槽内，传送槽底部的支架固定连接在底板上，入料传送带的出料口端设于入料导槽的上方。

夹紧定位机构包括定位框、压紧机构、定位隔板和限位底槽，限位底槽设在定位框的底部，入料导槽通过固定架固定在限位底槽的上方，限位底槽可沿底板的长度方向滑动，数块定位隔板可滑动地间隔排列在定位框内部，压紧机构设在定位框上靠近入料机构的一侧，机械手臂连接在定位框上远离入料机构的一侧。

限位底槽底部的支撑梁架滑动连接在底板上对应一侧设置的一条沿底板长度方向延伸的底槽滑轨上，在电机驱动下支撑梁架可沿底槽滑轨滑动。

在定位框的相对内侧面上设有沿底板长度方向延伸的隔板连接槽，在定位隔板两侧分别设有一组与隔板连接槽适配的连接块，连接块连接在对应一侧的隔板连接槽内且可相对隔板连接槽滑动，最靠近压紧机构一侧的一块定位隔板以及最远离压紧机构一侧的一块定位隔板上仅在两者的相对内侧面上设有数个凸台，位于两者之间的其余定位隔板的两侧面上均布有数个凸台，在凸台内设有电磁阀，电磁阀通电后凸台突出于定位隔板的相应侧面后弹出。

压紧机构包括压紧机构外壳、压紧气缸、压紧机构内壳和压盘，压紧机构外壳两端与定位框刚性连接，压紧气缸连接在压紧机构外壳上，压紧气缸的活塞杆端部与一分离轴承连接，分离轴承套接在主轴上，主轴的内侧端与压紧机构内壳内侧面刚性连接，在压紧机构内壳内对称设有四根压紧弹簧，压紧弹簧的一端与压紧机构内壳内侧面刚性连接、另一端与压紧机构外壳的内侧面刚性连接，在压紧机构外壳的内侧面上对称设有四根支点固定柱，每个支点固定柱上铰接一根分离杠杆，分离杠杆的外侧端与压紧机构内壳的外侧端连接、另一端抵靠在分离轴承内侧端面处，压盘与压紧机构内壳固定连接，压盘的内侧面与最靠近压紧机构一侧的一块定位隔板接触。

切削机构共设两组且分设在机械手臂的两侧，其中一侧的切削机构位置固定，另一侧的切削机构底部滑动连接在沿底板宽度方向延伸的切削滑轨上，在电机驱动下此侧的切削机构可沿切削滑轨滑动，切削机构包括底部的收集槽、顶部横梁和连接两者的连接纵梁，在顶部横梁上设有切削电机，切削电机控制锯条进行切割操作。

电芯收集机构设在切削机构远离入料机构的一侧，包括电芯推杆、电芯收集盒和电芯传送带，电芯推杆通过推杆轴与推杆气缸固定连接，推杆气缸固定在推杆支架上，推杆支架与底板固定连接；电芯传送带设在电芯收集盒的底部，用于将掉落的电芯向装置外传输收集；外壳收集机构设在电芯收集机构内侧，包括外壳收集盒和外壳传送带，外壳传送带设在外壳收集盒底部，用于将掉落在外壳收集盒内的外壳向外传输收集。

所述底板上还设有抽风机，抽风机共四个入口，其中两个入口对应设在两个切削机构的下方，一个入口对应设在电芯收集盒处，另一个入口设在外壳收集盒处，四个入口的抽风口端均设有滤网防止粉尘堵塞管道，在抽风机的总出口处设有滤芯。

总控制系统与该装置中的所有电器元件电性连接，用于控制电器元件的启闭和协调各机构间的动作配合过程。

本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型公开的方形电池分解回收装置将入料机构、夹紧定位机构、机械手臂、切削机构、电芯收集机构、外壳收集机构和总控制系统装配在一块底板上，集成度高，各机构间相互配合，实现电池外壳拆解过程的全机械化操作，既能节省人力，提高工作效率，也能保证工作人员的人身安全；

2.夹紧定位机构、切削机构、电芯收集机构、外壳收集机构设置在一条直线上，仅需一个机械手臂配合即可串联各个流程的工作，设备结构简化；

3. 利用该装置可同时对多个电池进行切割处理，且适用于不同尺寸方形电池的拆解回收效率高；

4. 在多处设置抽风机入口，连通滤芯可有效净化切割工作中产生的有害气体，实现安全生产的目的。

附图说明

图1为方形电池分解回收装置的轴侧示意图；

图2为图1所示方形电池分解回收装置的主视示意图；

图3为图1所示方形电池分解回收装置的俯视示意图；

图4为入料导槽的结构示意图；

图5为定位隔板的结构示意图；

图6为压紧机构的结构示意图；

图7为图6所示压紧机构的内部剖切示意图；

图8为切削机构的轴侧示意图；

图9为图8所示切削机构的主视示意图。

其中，1-入料机构，2-夹紧定位机构，3-机械手臂，4-切削机构，5-电芯收集机构，6-外壳收集机构，7-底板，8-抽风机；

11-入料传送带，12-入料导槽，13-传送槽，14-固定架；

21-定位框，22-压紧机构，23-定位隔板，24-限位底槽；

211-隔板连接槽；

221-压紧机构外壳，222-压紧气缸，223-压紧机构内壳，224-压盘，225-分离轴承，226-主轴，227-压紧弹簧，228-支点固定柱，229-分离杠杆；

231-连接块，232-凸台；

241-支撑梁架，242-底槽滑轨；

41-切削滑轨，42-收集槽，43-顶部横梁，44-连接纵梁，45-切削电机，45-锯条；

51-电芯推杆，52-电芯收集盒，53-电芯传送带，54-推杆轴，55-推杆气缸，56-推杆支架；

61-外壳收集盒，62-外壳传送带；

81-入口。

具体实施方式

下面结合附图1-9对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

为了提高拆解方形电池外壳的效率，进一步保证拆解过程的安全性，本实施方式中公开一种方形电池分解回收装置，包括入料机构1、夹紧定位机构2、机械手臂3、切削机构4、电芯收集机构5、外壳收集机构6和总控制系统，各机构均集成在底板7上，入料机构1设在夹紧定位机构2的上方，机械手臂3与夹紧定位机构2固定连接，切削机构4设在底板7上靠近入料机构1的一侧且分列机械手臂3的两侧，电芯收集机构5设在底板7上远离入料机构1的一侧且分列机械手臂3的两侧，外壳收集机构6设在电芯收集机构5内侧。

入料机构1包括入料传送带11和入料导槽12，入料传送带11设在传送槽13内，传送槽13底部的支架固定连接在底板7上，入料传送带11的出料口端设于入料导槽12的上方，在入料导槽12 的出料口端设有光纤传感器。

夹紧定位机构2包括定位框21、压紧机构22、定位隔板23和限位底槽24，限位底槽24设在定位框21的底部，入料导槽12通过固定架14固定在限位底槽24的上方，限位底槽24可沿底板7的长度方向滑动，数块定位隔板23可滑动地间隔排列在定位框21内部，压紧机构22设在定位框21上靠近入料机构1的一侧，机械手臂3连接在定位框21上远离入料机构1的一侧。

限位底槽24底部的支撑梁架241滑动连接在底板7上对应一侧设置的一条沿底板7长度方向延伸的底槽滑轨242上，在电机驱动下支撑梁架241可沿底槽滑轨242滑动。

在定位框21的相对内侧面上设有沿底板7长度方向延伸的隔板连接槽211，在定位隔板23两侧分别设有一组与隔板连接槽211适配的连接块231，连接块231连接在对应一侧的隔板连接槽211内且可相对隔板连接槽211滑动，最靠近压紧机构22一侧的一块定位隔板23以及最远离压紧机构22一侧的一块定位隔板23上仅在两者的相对内侧面上设有数个凸台232，位于两者之间的其余定位隔板23的两侧面上均布有数个凸台232，在凸台232内设有电磁阀，电磁阀通电后凸台232突出于定位隔板23的相应侧面后弹出。

压紧机构22包括压紧机构外壳221、压紧气缸222、压紧机构内壳223和压盘224，压紧机构外壳221两端与定位框21刚性连接，压紧气缸222连接在压紧机构外壳221上，压紧气缸222的活塞杆端部与一分离轴承225连接，分离轴承225套接在主轴226上，主轴226的内侧端与压紧机构内壳223内侧面刚性连接，在压紧机构内壳223内对称设有两根压紧弹簧227，压紧弹簧227的一端与压紧机构内壳223内侧面刚性连接、另一端与压紧机构外壳221的内侧面刚性连接，在压紧机构外壳221的内侧面上呈十字对称设有四根支点固定柱228，每个支点固定柱228上铰接一根分离杠杆229，分离杠杆229的外侧端与压紧机构内壳223的外侧端连接、另一端抵靠在分离轴承225内侧端面处，压盘224与压紧机构内壳223固定连接，压盘224的内侧面与最靠近压紧机构22一侧的一块定位隔板23接触。

切削机构4共设两组且分设在机械手臂3的两侧，其中一侧的切削机构4位置固定，另一侧的切削机构4底部滑动连接在沿底板7宽度方向延伸的切削滑轨41上，在电机驱动下此侧的切削机构4可沿切削滑轨41滑动，切削机构4的结构类似常规带锯机，具体包括底部的收集槽42、顶部横梁43和连接两者的连接纵梁44，在顶部横梁43上设有切削电机45，切削电机45控制锯条46进行切割操作。

电芯收集机构5设在切削机构4远离入料机构1的一侧，包括电芯推杆51、电芯收集盒52和电芯传送带53，在电芯推杆51的内侧面上设有光纤传感器，电芯推杆51通过推杆轴54与推杆气缸55固定连接，推杆气缸55固定在推杆支架56上，推杆支架56与底板7固定连接；电芯传送带53设在电芯收集盒52的底部，用于将掉落的电芯向装置外传输收集。

外壳收集机构6设在电芯收集机构5内侧，包括外壳收集盒61和外壳传送带62，外壳传送带62设在外壳收集盒61底部，用于将掉落在外壳收集盒61内的外壳向外传输收集。

所述底板7上还设有抽风机8，抽风机8共四个入口81，其中两个入口81对应设在两个切削机构4的下方，一个入口81对应设在电芯收集盒52处，另一个入口81设在外壳收集盒61处，四个入口81的抽风口端均设有滤网防止粉尘堵塞管道，在抽风机8的总出口处设有滤芯。

总控制系统与该装置中的所有电器元件电性连接，用于控制电器元件的启闭和协调各机构间的动作配合过程，各机构在总控制系统的操控下衔接配合完成动力电池外壳的拆解工作。

具体的拆解流程为：

初始状态的电池经入料传送带11向入料导槽12方向传送，入料传送带11上的电池的带电极的一侧朝向远离入料导槽12的方向，电池掉进入料导槽12内后再掉落在相邻两个定位隔板23的间隙中，第一块电池首先掉入的是最靠近机械手臂3一侧的两块定位隔板23之间的间隙内，之后机械手臂3会带动定位框21顺次向远离入料机构1的方向移动，通过识别入料导槽12底部出料口端的光线传感器传递的空位信息，这样后续掉落的电池便能依次单独掉入一个间隙中，当所有定位隔板23组成的入料间隙均被填满后，入料传送带11暂停传送，此时最靠近机械手臂3一侧的定位隔板23的底部依然位于限位底槽24内，由于限位底槽24的底部限位作用，电池的底部处于同一平面内且不会从定位框21的底部掉落。

在入料的过程中，压紧机构22的压紧气缸222处于工作状态，分离轴承225在其作用下处于沿着主轴226向定位隔板23方向移动的状态，利用分离杠杆原理，连接支点固定柱228和压紧机构内壳223的四根分离杠杆的内侧端向定位隔板23方向翘动，导致压紧机构内壳223向远离定位隔板23的方向运动，使得压盘224不会对定位框21内的定位隔板23产生压制作用，此时压紧机构内壳223内的压紧弹簧227处于压缩状态。

当入料结束后，压紧气缸222停止工作，由于压紧弹簧227的弹力，分离轴承225被迫沿着主轴226向远离定位隔板23的方向运动，导致四根分离杠杆的内侧端向远离定位隔板的方向翘动，进而使得压紧机构内壳223向靠近定位隔板23的方向运动，与压紧机构内壳223刚性连接的弹簧227通过压盘224，传递弹力对定位框21内的定位隔板23产生压制作用，使得多块电池被紧压在多块间隔排列的定位隔板23间。

接着，限位底槽24在电机的驱动下沿着底槽滑轨242向底板7外侧滑动，以与定位框21相互脱离，避免对定位框21之后的动作造成位置干涉。

当完全脱离后，定位框21在机械手臂3的作用下旋转90°，旋转后定位框21的底面面向底板7前侧不能移动的切削结构4、顶面面向底板7后侧的可以移动的切削机构4，因为在限位底槽24的作用下，所有电池块的底面是处于同一平面上的，可以利用固定的切削机构进行切削，但是，由于电池的大小不一，电池顶部带有电极的一侧的高度也是不统一的，为了能对多种型号的电池进行一次性多块的切削工作，使其面向可沿底板7宽度方向滑动的切削机构4后该侧切削机构4的刀片位置可根据电池顶面的位置进行滑动调节，电极在被切削后与被切下的电池外壳顶部的部分连接在一起。

切割工作结束后，定位框21在机械手臂3的作用下继续向外壳收集机构6方向移动，运动至设定位置后，电芯推杆51上的光线传感器感应到内侧有电芯存在后，在推杆气缸55的作用下首先将最靠近底板7左侧的电池内的电芯推出至电芯收集盒52中，之后通过机械手臂3多次有规律的向左移动，配合光线传感器的感知作用以及电芯推杆51的动作，可以使得所有电池内的电芯均被依次推出，电芯掉落在电芯传送带53上后向外部传输以便于工作人员收集。

当电芯收集完毕后，机械手臂3带动定位框21逆向转动90°复位，而后定位隔板23中的凸台232在其内电磁阀的作用下短时间的弹出后复位，使得相邻定位隔板23间的间隙瞬间变大，其内夹装的电池外壳从变大的间隙内掉落至外壳收集盒61内，外壳掉入后顺着外壳收集盒61底部的外壳传送带62向外部传输以便工作人员收集以做后续处理。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种方形电池分解回收装置，其特征在于，包括入料机构、夹紧定位机构、机械手臂、切削机构、电芯收集机构、外壳收集机构和总控制系统，各机构均集成在底板上，入料机构设在夹紧定位机构的上方，机械手臂与夹紧定位机构固定连接，切削机构设在底板上靠近入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，电芯收集机构设在底板上远离入料机构的一侧且分列机械手臂的两侧，外壳收集机构设在电芯收集机构内侧。

2.如权利要求1所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，入料机构包括入料传送带和入料导槽，入料传送带设在传送槽内，传送槽底部的支架固定连接在底板上，入料传送带的出料口端设于入料导槽的上方。

3.如权利要求2所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，夹紧定位机构包括定位框、压紧机构、定位隔板和限位底槽，限位底槽设在定位框的底部，入料导槽通过固定架固定在限位底槽的上方，限位底槽可沿底板的长度方向滑动，数块定位隔板可滑动地间隔排列在定位框内部，压紧机构设在定位框上靠近入料机构的一侧，机械手臂连接在定位框上远离入料机构的一侧。

4.如权利要求3所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，限位底槽底部的支撑梁架滑动连接在底板上对应一侧设置的一条沿底板长度方向延伸的底槽滑轨上，在电机驱动下支撑梁架可沿底槽滑轨滑动。

5.如权利要求3所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，在定位框的相对内侧面上设有沿底板长度方向延伸的隔板连接槽，在定位隔板两侧分别设有一组与隔板连接槽适配的连接块，连接块连接在对应一侧的隔板连接槽内且可相对隔板连接槽滑动，最靠近压紧机构一侧的一块定位隔板以及最远离压紧机构一侧的一块定位隔板上仅在两者的相对内侧面上设有数个凸台，位于两者之间的其余定位隔板的两侧面上均布有数个凸台，在凸台内设有电磁阀，电磁阀通电后凸台突出于定位隔板的相应侧面后弹出。

6.如权利要求3所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，压紧机构包括压紧机构外壳、压紧气缸、压紧机构内壳和压盘，压紧机构外壳两端与定位框刚性连接，压紧气缸连接在压紧机构外壳上，压紧气缸的活塞杆端部与一分离轴承连接，分离轴承套接在主轴上，主轴的内侧端与压紧机构内壳内侧面刚性连接，在压紧机构内壳内对称设有四根压紧弹簧，压紧弹簧的一端与压紧机构内壳内侧面刚性连接、另一端与压紧机构外壳的内侧面刚性连接，在压紧机构外壳的内侧面上对称设有四根支点固定柱，每个支点固定柱上铰接一根分离杠杆，分离杠杆的外侧端与压紧机构内壳的外侧端连接、另一端抵靠在分离轴承内侧端面处，压盘与压紧机构内壳固定连接，压盘的内侧面与最靠近压紧机构一侧的一块定位隔板接触。

7.如权利要求1所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，切削机构共设两组且分设在机械手臂的两侧，其中一侧的切削机构位置固定，另一侧的切削机构底部滑动连接在沿底板宽度方向延伸的切削滑轨上，在电机驱动下此侧的切削机构可沿切削滑轨滑动，切削机构包括底部收集槽、顶部横梁和连接两者的连接纵梁，在顶部横梁上设有切削电机，切削电机控制锯条进行切割操作。

8.如权利要求1所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，电芯收集机构设在切削机构远离入料机构的一侧，包括电芯推杆、电芯收集盒和电芯传送带，电芯推杆通过推杆轴与推杆气缸固定连接，推杆气缸固定在推杆支架上，推杆支架与底板固定连接；电芯传送带设在电芯收集盒的底部，用于将掉落的电芯向装置外传输收集；外壳收集机构设在电芯收集机构内侧，包括外壳收集盒和外壳传送带，外壳传送带设在外壳收集盒底部，用于将掉落在外壳收集盒内的外壳向外传输收集。

9.如权利要求8所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，所述底板上还设有抽风机，抽风机共四个入口，其中两个入口对应设在两个切削机构的下方，一个入口对应设在电芯收集盒处，另一个入口设在外壳收集盒处，四个入口的抽风口端均设有滤网防止粉尘堵塞管道，在抽风机的总出口处设有滤芯。

10.如权利要求1所述的一种方形电池分解回收装置，其特征在于，总控制系统与该装置中的所有电器元件电性连接，用于控制电器元件的启闭和协调各机构间的动作配合过程。

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