JP7291635B2 - ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機 - Google Patents

ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機 Download PDF

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Description

本発明は、ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機に関し、ソフトパックリチウム電池の製造設備の技術分野に属す。
ソフトパックリチウム電池の生産プロセスにおいて、化成、グレーディング、ホットプレス、コールドプレスは、リチウム電池成形後に電池の品質を決定づける重要な工程である。化成は、リチウム電池内部を活性化し、良好な充放電性能、サイクル寿命を有することを保証するものである。グレーディングは、電池の一貫性に対する要求を判定する最も基本的で最も重要な工程である。従来の工程は、生産の周期を長くなっていたが、新しい加温加圧式の化成・グレーディング方式を用いることにより、生産に用いる時間を有効に減少させ、電池の性能および品質の一貫性を高めることができる。
従来のソフトパックリチウム電池の生産設備および工程では、リチウム電池のホットプレス化成、グレーディング工程、コールドプレス固化は、いずれも別々に実施されており、各種異なる設備または治具を必要とし、単独の材料上げ下ろし設備を設け、４つの工程に分けて製造を行う必要がある。人手による搬送操作の作業量は大きく、生産効率も低く、設備投資は大きく、占める面積は大きい。
上記課題を解決するため、本発明は、生産効率を高め、時間および投入コストを減少させ、工程要求に基づき設備を組み合わせることができ、複数の設備を組み合わせ、１つの完全な生産ラインとするソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機を提案する。従来の設備と異なるのは、これらの生産ラインの統合によって、リチウム電池の生産工程を最適化し、時間を短縮することであり、従来は化成の後に行っていた静置などの工程をこの設備に統合し、従来の工程フローの時間に比べ、３分の２の時間を短縮し、電池の生産時間コストを半分に低減する。また、電池の回転回数および時間を減少し、電池の品質、一貫性の要求を保証する。
本発明に記載のソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機は、次のことを特徴とする。複数のグレーディング装置と、グレーディング装置を接続するためのメンテナンスユニットと、を備え、前記グレーディング装置は、互いに重ねられて層状構造をなし、グレーディング装置を軸方向に平行に保ち、前記メンテナンスユニットは、グレーディング装置の側面に取り付けられ、前記グレーディング装置は、フレームと、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットと、コールドプレス成形治具ユニットと、充放電化成制御ユニットと、電池上げ下ろしユニットと、移植機械アームユニットと、生産フロー制御検出・安全警報ユニットと、中央制御装置と、データベースユニットと、を含み、前記フレームには、電池を加工するための加工ステーションが設けられており、前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット、前記充放電化成制御ユニットは、いずれもフレーム軸方向に沿って内部に配置されており、かつ各ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットは、充放電化成制御ユニットに対応し、前記コールドプレス成形治具ユニット、前記電池上げ下ろしユニットおよび前記移植機械アームユニットは、フレームの加工ステーションの箇所に設けられ、前記コールドプレス成形治具ユニットは、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットの下流に設けられ、かつ前記移植機械アームユニットの移動範囲は、加工ステーション全体を網羅し、前記生産フロー制御検出・安全警報ユニット、中央制御装置およびデータベースユニットは、いずれも前記フレームに取り付けられ、前記生産フロー制御検出・安全警報ユニットの信号伝送端と前記中央制御装置の信号伝送端は双方向通信を行い、前記中央制御装置の信号伝送端と前記データベースユニット８の信号伝送端は、電気的に接続されている。
前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットは、駆動力を提供するための第１のサーボモータと、サーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第１の減速機構と、減速後の駆動力を伝達するための第１のギヤボックスと、回動を水平方向の移動に変換する第１のボールねじと、電池を隔離しグレーディング加圧を行う複数の第１の積層板と、前記第１の積層板を水平に支持する第１のガイドロッドと、第１のサーボモータが駆動した層板が生成した圧力を計量する第１の圧力検出アセンブリと、加熱するために用いられる加熱制御アセンブリと、を含み、前記第１のサーボモータの出力軸は、前記第１の減速機構の入力軸と軸接され、前記第１の減速機構の出力軸は、第１のギヤボックスを介して第１のボールねじの第１のねじ軸の端部に接続され、第１のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、第１のねじ軸は、軸方向にフレームに取り付けられ、両者は回動接続され、前記第１のボールねじの第１のボールナットは、第１のねじ軸の外部に貫装され、両者は螺合され、前記第１のボールナットは、最も外端に位置する第１の積層板に固接され、隣接する第１の積層板の間は、接続部材によって接続され、第１の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、前記第１の積層板は、前記第１のガイドロッドに被せられ、かつ前記第１の積層板は前記第１のガイドロッドと間隙係合し、前記第１の積層板の第１のガイドロッド軸に沿った摺動を実現し、前記第１の圧力検出アセンブリは、前記第１の積層板と第１のボールねじとの間に挟まれ、前記加熱制御アセンブリは、前記第１の圧力制御アセンブリに設けられている。
前記コールドプレス成型治具ユニットは、駆動力を提供するための第２のサーボモータと、第２のサーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第２の減速機構と、減速後の駆動力を伝達するための第２のギヤボックスと、回動を水平方向の移動に変換する第２のボールねじと、電池を隔離し加圧を行う第２の積層板と、前記第２の積層板を水平に支持する第２のガイドロッドと、サーボモータが駆動した層板が生成した圧力を計量する第２の圧力検出アセンブリと、電池を降温し冷却する空冷機構および水冷機構と、を含み、前記第２のサーボモータの出力軸は、前記第２の減速機構の入力軸と軸接され、前記第２の減速機構の出力軸は、第２のギヤボックスを介して第２のボールねじの第２のねじ軸の端部に接続され、第２のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、第２のねじ軸は、軸方向にフレームに取り付けられ、両者は回動接続され、前記第２のボールねじの第２のボールナットは、第２のねじ軸の外部に被せられ、両者は螺合され、前記第２のボールナットは、最も外端に位置する第２の積層板に固接され、隣接する第２の積層板の間は、接続部材によって接続され、第２の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、前記第２の積層板は、前記第２のガイドロッドに被せられ、かつ前記第２の積層板は前記第２のガイドロッドと間隙係合し、前記第２の積層板の第２のガイドロッドに沿った軸方向の摺動を実現し、前記第２の圧力検出アセンブリは、前記第２の積層板と第２のボールねじとの間に挟まれ、前記空冷機構は、バッフル板と、モデル変更ねじ軸と、パレットアセンブリと、ファンアセンブリと、を含み、前記バッフル板は、第２の積層板にひとつひとつ対応し、かつバッフル板は、対応する第２の積層板の表面に密着し、フレームに固定された電池パレットによって支持され、隣接する２つのバッフル板の間に、電池を入れるための間隙が設けられ、前記モデル変更ねじ軸は、前記バッフル板と螺合し、隣接するバッフル板間の間隙の調整を実現し、前記ファンアセンブリは、フレームのコールドプレス治具化成ユニットステーションに取り付けられ、かつファンアセンブリの空気出口はバッフル板に位置が合わせられ、前記水冷機構は、外部の水源と連通可能なホースと、ホースの流量を制御するための制御弁と、を含み、ホースの表面は、対応する第２の積層板の表面に密着し、各第２の積層板にいずれも１つのホースが対応することを保証し、前記制御弁は、ホースに設けられている。
前記充放電化成制御ユニットは、ポリマーソフトパック電池を通電するための充放電駆動板と、接続導線と、電源と、取付枠と、を含み、前記充放電駆動板および電源は、前記取付枠に取り付けられ、充放電駆動板の給電端は、前記接続導線と、接触プローブとを介して、ポリマーソフトパック電池のタブと電気的に接続され、前記電源の給電端は、前記充放電駆動板の充電端と電気的に接続され、電池に対する充放電の給電モジュールを実現する。
前記移植機械アームユニットは、水平移動機構と、垂直昇降機構と、電池クランプ機構と、移植台座と、を含み、前記水平移動機構は、水平駆動力を提供するための第３のサーボモータと、水平駆動力を伝達するためのラックギヤと、電池クランプ機構をフレームの軸方向に沿って水平摺動させる水平ガイドレールと、垂直昇降機構を取り付けるための移植マウントと、を含み、前記第３のサーボモータは、前記移植台座に取り付けられ、かつ前記第３のサーボモータの出力歯車は、前記ラックギヤと噛合し、前記ラックギヤは、前記移植マウントに固接され、前記ラックギヤは、前記水平ガイドレールに摺動接続され、前記垂直昇降機構は、垂直駆動力を提供するための第４のサーボモータと、垂直駆動力を伝達するためのねじ軸と、を含み、前記第４のサーボモータは、前記移植マウントに取り付けられ、前記第４のサーボモータの出力軸は、タイミングプーリー・タイミングベルトを介して前記ねじ軸の一端に固接され、前記ねじ軸は、前記電池クランプ機構と螺合し、前記電池クランプ機構は、電池を挟んで取るための電池チャックと、電池チャックを取り付けるためのチャック取付板と、を含み、前記チャック取付板は、前記ねじ軸と螺合し、前記チャック取付板の底部には、その軸方向に沿って電池チャックが１列取り付けられており、電池チャックの配列方向は、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットの第１の積層板の配列方向と一致しており、水平移動機構は、第３のサーボモータによって歯車ラックギヤの係合を駆動し、水平方向に動かし、垂直昇降機構は、第４のサーボモータによってタイミングプーリー・タイミングベルトを駆動し、両側のねじ軸を垂直方向に上下運動させ、電池クランプ機構は、電池をつかみ取る機構である。
前記電池上げ下ろしユニットは、倍速チェーンコンベアユニットと、トレー上げ下ろし機械アームユニットと、電池コードスキャン回転ユニットと、電池ＮＧユニットと、羽根車上げ下ろし機械アームユニットと、電池積み替え羽根車と、を含み、前記倍速チェーンコンベアユニット、トレー上げ下ろし機械アームユニット、電池コードスキャン回転ユニット、電池ＮＧユニット、羽根車上げ下ろし機械アームユニット、電池積み替え羽根車および中央制御装置は、いずれも前記フレームに取り付けられ、各ユニットは、いずれも前記中央制御装置と信号接続されている。
前記中央制御装置は、自動生産フロー制御ユニットと、温度制御ユニットと、加圧保圧ユニットと、上げ下ろし制御ユニットと、充放電サイクル制御ユニットと、警報制御ユニットと、マンマシンインタフェースと、データ処理ユニットと、を含み、前記自動生産フロー制御ユニットの信号入力端は、前記マンマシンインタフェースの信号出力端と電気的に接続され、前記自動生産フロー制御ユニットの信号出力端、前記温度制御ユニットの信号入力端、加圧保圧ユニットの信号入力端および充放電サイクル制御ユニットの信号入力端は、それぞれデータ処理ユニットの対応する信号入力端と電気的に接続され、前記データ処理ユニットの信号出力端は、それぞれ上げ下ろし制御ユニットの信号入力端、移植機械アームユニット、警報制御ユニットの信号入力端と電気的に接続され、前記温度制御ユニットの信号出力端は、それぞれ前記ホットプレス治具化成ユニットの第１のサーボモータ制御端、前記コールドプレス治具化成ユニットの第２のサーボモータ制御端と電気的に接続され、前記加圧保圧ユニットの信号入力端は、それぞれ前記ホットプレス治具化成ユニットの第１の圧力検出アセンブリの信号出力端、前記コールドプレス治具化成ユニットの第２の圧力検出アセンブリの信号出力端と信号双方向接続され、前記コールドプレス治具化成ユニットの水冷機構の制御弁、空冷機構の制御端は、それぞれ前記温度制御ユニットの対応する信号出力端と信号接続されている。
前記メンテナンスユニットは、走行のためのメンテナンス台と、昇降のための階段と、を含み、前記メンテナンス台は、グレーディング装置の側面に設けられ、かつメンテナンス台は、グレーディング装置の軸方向に沿って配列され、前記階段は、メンテナンス台の脇に設けられ、かつ階段の一端は、メンテナンス台につながっており、他端は複数のグレーディング装置の設置面につながっている。
前記電池上げ下ろしユニットは、さらに、トレーデスタッカー・スタッカーと、搬送ユニットと、を含み、前記トレーデスタッカー・スタッカーおよび搬送ユニットは、複数層のトレーをばらすためのトレーデスタッカー・スタッカー機と、トレーを搬送するためのローラーコンベアと、トレー位置決めアセンブリと、トレー障害アセンブリと、を含み、前記トレーデスタッカー・スタッカー機は、トレーリフトシリンダアセンブリと、トレーグリップシリンダアセンブリと、トレーデスタックシリンダアセンブリと、を含み、前記トレーリフトシリンダアセンブリ、トレーグリップシリンダアセンブリおよびトレーデスタックシリンダアセンブリは、いずれもフレームのトレーデスタッカー・スタッカーおよび搬送ステーションの箇所に取り付けられ、前記トレーリフトシリンダアセンブリのピストンロッドは、鉛直方向に往復運動し、トレーリフトシリンダアセンブリのピストンロッドの端部は、前記トレーグリップシリンダアセンブリに固接され、かつトレーグリップシリンダアセンブリのピストンロッドは、水平方向に往復運動し、トレーグリップシリンダアセンブリのピストンロッドの末端には、トレー底部を挿入するための係合爪が配設され、前記トレーデスタックシリンダアセンブリは、トレー脇のフレームに配置され、かつ前記トレーデスタックシリンダアセンブリの動作部は、トレーの箇所を覆い、前記トレーリフトシリンダアセンブリ、トレーグリップシリンダアセンブリおよびトレーデスタックシリンダアセンブリの制御端は、いずれも前記制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続されている。
前記ローラーコンベアは、第１の減速機構と、チェーンローラー部材と、を含み、前記減速機構は、フレームに取り付けられ、前記チェーンローラー部材は、複数のローラーおよび伝動チェーンを含み、前記ローラーは、対応する回転軸を介してフレームに取り付けられ、かつローラーは、伝動チェーンに接続され、そのうち１つのローラーは、第１の減速機構の出力軸に固接され、チェーンローラー部材の出力端は、トレーデスタッカー・スタッカー機の箇所に設けられ、入力端は、前記倍速チェーンコンベアユニットの倍速チェーンの箇所まで延在し、前記第１の減速機構の制御端は、前記制御装置の対応する信号ピンと電気的に接続されている。
前記トレー位置決めアセンブリは、トレー位置決めシリンダと、トレー検出センサと、を含み、前記トレー位置決めシリンダは、トレーデスタッカー・スタッカーおよび搬送ステーションの箇所で垂直に配置されたマウントに取り付けられ、摺動接続され、前記トレー位置決めシリンダの移動端には、トレー検出センサを取り付けるためのブラケットが配設され、前記トレー検出センサの感知ヘッドは、トレーを指向し、前記トレー位置決めシリンダの制御端は、前記制御装置の対応する信号ピンと電気的に接続され、前記トレー検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されている。
前記トレー障害アセンブリは、シリンダと、リニアガイドレールと、阻止板と、を含み、前記リニアガイドレールは、トレーに隣接するフレームに垂直に取り付けられ、かつ前記シリンダは、前記リニアガイドレールに取り付けられ、摺動接続され、前記シリンダには、トレーを阻止するための阻止板が配設されている。
前記倍速チェーンコンベアユニットは、トレーの伝送を担当する倍速チェーンコンベアと、倍速チェーンと、倍速チェーン型材と、タイミングベルトアセンブリと、を含み、前記倍速チェーンは、前記倍速チェーン型材を介して前記フレームに取り付けられ、前記倍速チェーンの一端は、電池コードスキャン回転ユニットに延在し、他端は、電池ＮＧユニットに延在し、前記倍速チェーンは、タイミングベルトアセンブリを介して前記第２の減速機構の出力端とつながれ、倍速チェーンがその軸方向に沿って運転することを実現し、前記第２の減速機構の制御端は、前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
前記トレー上げ下ろし機械アームユニットは、倍速チェーンコンベアユニットと電池コードスキャン回転ユニットとの間に設けられ、電池の倍速チェーンから電池コードスキャン回転ユニットまでの間での移動を実現し、材料を上げるためのトレー材料上げ機械アームユニットと、材料を下ろすためのトレー材料下ろし機械アームユニットと、を含み、トレー材料上げ機械アームユニット、トレー材料下ろし機械アームユニットは、いずれも、電池を挟持するための第１の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第１の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第１の電池検出センサと、を含み、前記第１の三次元モジュールは、倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第１の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第１の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第２の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第３の回転シリンダと、を含み、前記第３の回転シリンダは、フレームに取り付けられ、前記第２の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第１の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第１の電池チャックは、前記第１の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、第１の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第１の電池チャックの制御端は、前記制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第１の電池検出センサは、電池チャックに設けられ、前記第１の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されている。
前記電池コードスキャン回転ユニットは、電池移植モジュールと、電池コードスキャナーと、電池の水平方向の回転を実現するための第４の回転シリンダと、を含み、前記第４の回転シリンダは、倍速チェーンと前記電池移植モジュールとの間の倍速チェーンの一端の電池コードスキャン回転ステーションに設けられ、前記第４の回転シリンダの出力端には、水平回動可能な回転盤が取り付けられ、前記電池コードスキャナーおよび前記電池移植モジュールは、回転盤に取り付けられ、前記電池は、電池移植モジュールによって倍速チェーンから次の工程の材料上げ待ちステーションに移され、前記電池コードスキャナーの信号出力端、前記電池移植モジュールの制御端および前記第４の回転シリンダの制御端は、それぞれ前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
前記羽根車上げ下ろし機械アームユニットは、羽根車材料上げ機械アームユニットと羽根車材料下ろし機械アームユニットとに分かれ、コードスキャン後の電池を電池積み替え羽根車および電池ＮＧユニットに搭載するために用いられ、電池を挟持するための第２の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第２の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第２の電池検出センサと、を含み、前記第２の三次元モジュールは、倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第２の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第５の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第６の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第７の回転シリンダと、を含み、前記第７の回転シリンダは、フレームに取り付けられ、前記第６の回転シリンダは、前記第７の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第６の回転シリンダは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第２の電池チャックは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、第２の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第２の電池チャックの制御端は、前記制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第２の電池検出センサは、第２の電池チャックに設けられ、前記第２の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されている。
前記電池積み替え羽根車は、タイミングベルトと、タイミングプーリーと、サーボモータと、支持型材と、取付支持板と、電池バッフル板と、電池整定シリンダアセンブリと、を含み、前記取付支持板は、前記フレームに取り付けられ、かつ前記取付支持板には、支持型材が取り付けられ、支持型材の両端には、それぞれタイミングプーリーが配設され、かつ両端のタイミングプーリーの間は、タイミングベルトを介してつながっており、タイミングプーリーの同時回動を実現し、一方のタイミングプーリーは、前記サーボモータの出力軸につながっており、前記タイミングベルトの表面には、垂直に配置された複数の電池バッフル板が配列され、隣接する２つのバッフル板間に、電池を収納するための隙間が残され、前記電池積み替え羽根車の一端は、電池ＮＧユニットにつながれ、電池積み替え羽根車の他端は、次の加工ステーションまで延在し、サーボモータを介してタイミングプーリーを動かして回動させ、タイミングベルト上面の電池バッフル板を動かして移動させ、電池バッフル板間で電池を動かして運転する。
前記電池ＮＧユニットは、不具合のある電池を選り分けるために用いられ、ローラーと、バッフル板と、位置センサと、トレー位置決めシリンダと、電池待ちユニットと、を含み、前記トレー位置決めシリンダは、電池ＮＧユニットの置き台に設けられ、かつ台の両側には、その軸方向に沿って配列された複数のローラーが配設され、前記バッフル板は、置き台の末端に取り付けられ、前記位置センサは、バッフル板を取り付けた側の置き台に設けられ、電池待ちユニットは、電池コードスキャンに失敗した後、積み替えを行うステーションであり、第２の電池バッフル板と、第３の電池検出センサと、調整レンチと、取付サポートと、を含み、前記取付サポートは、置き台脇のフレームに取り付けられ、前記取付サポートには、第２の電池バッフル板を取り付けるための摺動スタンドが対称に取り付けられ、前記摺動スタンドには、２つの第２の電池バッフル板の間隔を調整するための調整レンチが配設され、２つの第２の電池バッフル板間に位置する取付サポートには、第３の電池検出センサが取り付けられ、前記位置センサの信号出力端、前記第３の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続され、前記トレー位置決めシリンダの制御端は、前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
前記第１の圧力検出アセンブリは、前記第２の圧力検出アセンブリと構造が一致しており、前記積層板を加圧緩衝するためのばね緩衝モジュールと、サーボモータが駆動する層板が生成する圧力を計量するための圧力センサと、を含み、前記ばね緩衝モジュールは、前記積層板とボールねじとの間に挟まれ、前記ばね緩衝モジュールの一端は、同じ側の最も外端の積層板につながれ、他端は、ボールねじの取付板につながれ、前記圧力センサは、前記取付板と同じ側のボールナットとの間に設けられている。
前記移植マウント底部には、電池落下防止機構が取り付けられ、かつ前記電池落下防止機構は、落下防止トレーと、コネクティングロッドと、を含み、前記落下防止トレーは、コネクティングロッドを介して前記移植マウント底部に取り付けられ、かつすべての電池チャックが前記落下防止トレーの真上に位置することを保証する。
前記搬送料羽根車のタイミングベルトは、クローズドループ状ベルトであり、かつタイミングベルトの外面は、一部の領域のみでその長手方向に沿って電池バッフル板が取り付けられ、２つの電池バッフル板は、対向して一対をなし、同じ電池の挟持対を挟持するために用いられ、同じ挟持対間の間隙で電池を挟持する。
本発明の目的は、技術の向上と工程の最適化改造にあり、ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成、グレーディング自動化生産設備を提供することにある。この設備は、リチウム電池の化成、グレーディング、ホットプレス、コールドプレスの４つの工程を同じ設備に集積し、各工程間の時間およびフローを短縮して簡素化し、１セットの上げ下ろしの設備のみを用いて、４つの工程を組み合わせ、電池の回転時間、搬送回数を減少させる。電池を電池トレーに置き、自動ラインおよび機械アームによって、自動化無人化操作を実現する。上述の手法において、ホットプレス化成グレーディング治具ユニット、コールドプレス成型治具ユニットは、制御可能な温度、制御可能な充放電電流、制御可能な圧力の条件下で、ソフトパックリチウム電池に対して化成、グレーディング、コールド・ホットプレス工程を行う能力を有する。ホットプレス化成治具、ホットプレスグレーディング治具および冷却成形治具は、片側または両側にタブが出た電池に対して、化成、グレーディングおよび加温、加圧、充放電を行う機能を備え、単層の挟み板上の左右の位置に１～Ｎ個の電池を置くことができ、充放電電源がタブプローブ板および導線を介して電池タブに接続され、化成およびグレーディングの作業を行う。ホットプレス治具の加圧動力装置は、モータ駆動装置またはシリンダ動力装置、および伝動減速装置、ガイド軸、加熱挟み板、圧力センサ、タブ接触治具からなり、この機構の作用によって、各挟み板の安定化、圧力制御機能を実現する。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池は、ホットプレス化成グレーディング工程の完了後、迅速に冷却固化工程を行う必要があり、治具の電池に対する圧力は、加圧圧力の大きさを制御する機能を有する。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池のホットプレス治具内での十分に良好な電気的接触を満足し、充放電フローに基づき、Ｎ回の電気サイクルを行う。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池自動生産フロー制御、検出ユニットは、スマート制御装置を採用し、加熱温度制御、加圧保圧制御、上げ下ろし動作フロー制御、充放電サイクルフロー制御、安全性煙霧検出保護に対して、自動生産ラインで秩序だった迅速で安全な生産を行うことができるようにする。
上述の手法において、システムは、設備のパラメータ、トレー位置、作業位置、充放電曲線、時間について、各種曲線グラフをリアルタイムに配列し、履歴データを記憶する。
１、集積型の手法によって、電池の搬送回転、加圧、加温、化成、グレーディング、冷却成形、完成品トレー詰、データ収集を１つのシステム内で行い、各工程間の積み替えの流れを減少させ、かつ従来の複数の工程を１つの工程に結合し、生産効率を高め、電池の一貫性を保証し、電池の生産コストを低下させる。
２、標準化、モジュール化した設計方式を採用し、メーカーの工程配置要求に基づき、任意に組み立ておよび積み重ねを行うことができ、カスタム化可能な自動化生産ラインを実現することができる。
本発明のライン全体の模式図である。 本発明のライン全体の平面図である。 本発明の正面模式図である。 本発明の治具化成部分の正面模式図である。 本発明における治具化成部分の側面模式図である。 本発明における治具化成部分の平面図である。 本発明における電源ボックス部分のラック模式図である。 本発明における電源ボックス部分の正面模式図である。 本発明における上げ下ろし部分の模式図である。 本発明における上げ下ろし部分の平面図である。 本発明における上げ下ろし部分の正面図である。 本発明における上げ下ろし部分の側面図である。 本発明における治具機メイン機械アームの模式図である。 本発明における治具機メイン機械アームの正面図である。 本発明における治具機メイン機械アームの平面図である。 本発明における治具機メイン機械アームの側面図である。 本発明におけるホットプレス化成治具の模式図である。 本発明における冷却治具の模式図である。 本発明における空冷治具の平面図である。 本発明における空冷治具の正面図である。 本発明における空冷治具の側面図である。 本発明における上げ下ろし部分の羽根車機構の模式図である。 本発明における上げ下ろし部分の羽根車機構の正面図である。 本発明における上げ下ろし部分の羽根車機構の平面図である。 本発明における上げ下ろし部分の羽根車機構の側面図である。 本発明における両側タブ電池接触構造の模式図である。 本発明における片側タブ電池接触構造の模式図である。
以下、図面と合わせて本発明について説明する。
図面を参照する。
（実施例１）本発明に記載のソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機は、複数のグレーディング装置と、グレーディング装置を接続するためのメンテナンスユニット９と、を備え、前記グレーディング装置は、互いに重ねられて層状構造をなし、グレーディング装置を軸方向に平行に保ち、前記メンテナンスユニットは、グレーディング装置の側面に取り付けられ、前記グレーディング装置は、フレーム１０と、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット１と、コールドプレス成形治具ユニット２と、充放電化成制御ユニット３と、電池上げ下ろしユニット４と、移植機械アームユニット５と、生産フロー制御検出・安全警報ユニット６と、中央制御装置７と、データベースユニット８と、を含む。フレーム１０には、電池を加工するための加工ステーションが設けられており、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット１、充放電化成制御ユニット３は、いずれもフレーム軸方向に沿って内部に配置されており、かつ各ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット２は、充放電化成制御ユニット３に対応し、コールドプレス成形治具ユニット２、電池上げ下ろしユニット４および移植機械アームユニット５は、フレームの加工ステーションの箇所に設けられ、コールドプレス成形治具ユニット２は、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットの下流に設けられ、かつ移植機械アームユニット５の移動範囲は、加工ステーション全体を網羅し、前記生産フロー制御検出・安全警報ユニット、中央制御装置７およびデータベースユニット８は、いずれもフレーム１０に取り付けられ、生産フロー制御検出・安全警報ユニットの信号伝送端と中央制御装置の信号伝送端は双方向通信を行い、中央制御装置７の信号伝送端と前記データベースユニット８の信号伝送端は、電気的に接続されている。
ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット１は、駆動力を提供するための第１のサーボモータ１１と、サーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第１の減速機構１２と、減速後の駆動力を伝達するための第１のギヤボックス１３と、回動を水平方向の移動に変換する第１のボールねじ１４と、電池を隔離しグレーディング加圧を行う複数の第１の積層板１６と、前記第１の積層板を水平に支持する第１のガイドロッド１５と、第１のサーボモータが駆動した層板が生成した圧力を計量する第１の圧力検出アセンブリ１７と、加熱するために用いられる加熱制御アセンブリと、を含む。第１のサーボモータ１１の出力軸は、第１の減速機構１２の入力軸と軸接され、第１の減速機構１２の出力軸は、第１のギヤボックス１３を介して第１のボールねじ１４の第１のねじ軸１４１端部に接続され、第１のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、第１のねじ軸１４１は、軸方向にフレームに取り付けられ、両者は回動接続され、第１のボールねじ１４の第１のボールナット１４２は、第１のねじ軸１４の外部に貫装され、両者は螺合され、第１のボールナットは、最も外端に位置する第１の積層板１６に固接され、隣接する第１の積層板の間は、接続部材によって接続され、第１の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、第１の積層板１６は、第１のガイドロッド１５に被せられ、かつ第１の積層板１６は第１のガイドロッド１５と間隙係合し、前記第１の積層板の第１のガイドロッド軸に沿った摺動を実現し、第１の圧力検出アセンブリ１７は、第１の積層板１６と第１のボールねじ１４１との間に挟まれ、前記加熱制御アセンブリは、第１の圧力制御アセンブリ１７に設けられている。
コールドプレス成型治具ユニット２は、駆動力を提供するための第２のサーボモータ２１と、第２のサーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第２の減速機構２２と、減速後の駆動力を伝達するための第２のギヤボックス２３と、回動を水平方向の移動に変換する第２のボールねじ２４と、電池を隔離し加圧を行う第２の積層板２６と、前記第２の積層板を水平に支持する第２のガイドロッド２５と、サーボモータが駆動した層板が生成した圧力を計量する第２の圧力検出アセンブリ２７と、電池を降温し冷却する空冷機構２８および水冷機構と、を含む。第２のサーボモータ２１の出力軸は、第２の減速機構２２の入力軸と軸接され、第２の減速機構２２の出力軸は、第２のギヤボックス２３を介して第２のボールねじ２４の第２のねじ軸の端部に接続され、第２のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、第２のねじ軸は、軸方向にフレームに取り付けられ、両者は回動接続され、第２のボールねじの第２のボールナットは、第２のねじ軸の外部に被せられ、両者は螺合され、前記第２のボールナットは、最も外端に位置する第２の積層板２６に固接され、隣接する第２の積層板２６の間は、接続部材によって接続され、第２の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、第２の積層板２６は、第２のガイドロッド２５に被せられ、かつ第２の積層板２６は第２のガイドロッド２５と間隙係合し、第２の積層板２６の第２のガイドロッドに沿った軸方向の摺動を実現し、第２の圧力検出アセンブリ２７は、第２の積層板と第２のボールねじとの間に挟まれ、空冷機構２８は、バッフル板２８１と、モデル変更ねじ軸２８２と、パレットアセンブリ２８３と、ファンアセンブリと、を含み、バッフル２８１板は、第２の積層板２６にひとつひとつ対応し、かつバッフル板２８１は、対応する第２の積層板２６の表面に密着し、フレームに固定された電池パレットによって支持され、隣接する２つのバッフル板２８１の間に、電池を入れるための間隙が設けられ、モデル変更ねじ軸２８２は、バッフル板２８１と螺合し、隣接するバッフル板２８１間の間隙の調整を実現し、ファンアセンブリは、フレームのコールドプレス治具化成ユニットステーションに取り付けられ、かつファンアセンブリの空気出口はバッフル板に位置が合わせられ、前記水冷機構は、外部の水源と連通可能なホースと、ホースの流量を制御するための制御弁と、を含み、ホースの表面は、対応する第２の積層板の表面に密着し、各第２の積層板にいずれも１つのホースが対応することを保証し、前記制御弁は、ホースに設けられている。
前記充放電化成制御ユニット３は、ポリマーソフトパック電池を通電するための充放電駆動板と、接続導線と、電源と、取付枠と、を含む。前記充放電駆動板および電源は、前記取付枠に取り付けられ、充放電駆動板の給電端は、前記接続導線と、接触プローブとを介して、ポリマーソフトパック電池のタブと電気的に接続され、前記電源の給電端は、前記充放電駆動板の充電端と電気的に接続され、電池に対する充放電の給電モジュールを実現する。
移植機械アームユニット５は、水平移動機構５１と、垂直昇降機構５２と、電池クランプ機構５３と、移植台座５４と、を含む。水平移動機構５１は、水平駆動力を提供するための第３のサーボモータと、水平駆動力を伝達するためのラックギヤ５１２と、電池クランプ機構をフレームの軸方向に沿って水平摺動させる水平ガイドレール５１３と、垂直昇降機構を取り付けるための移植マウント５１４と、を含む。第３のサーボモータは、移植台座５４に取り付けられ、かつ前記第３のサーボモータの出力歯車は、ラックギヤ５１２と噛合し、ラックギヤ５１２は、移植マウント５１４に固接され、ラックギヤ５１２は、水平ガイドレール５１３に摺動接続され、垂直昇降機構５２は、垂直駆動力を提供するための第４のサーボモータと、垂直駆動力を伝達するためのねじ軸５２２と、を含む。第４のサーボモータは、前記移植マウント５１４に取り付けられ、前記第４のサーボモータの出力軸は、タイミングプーリー・タイミングベルト５２１を介して前記ねじ軸５２２の一端に固接され、前記ねじ軸５２２は、前記電池クランプ機構と螺合し、前記電池クランプ機構５３は、電池を挟んで取るための電池チャックと、電池チャックを取り付けるためのチャック取付板と、を含む。前記チャック取付板は、ねじ軸５２２と螺合し、前記チャック取付板の底部には、その軸方向に沿って電池チャックが１列取り付けられており、電池チャックの配列方向は、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット１の第１の積層板の配列方向と一致しており、水平移動機構は、第３のサーボモータによって歯車ラックギヤ５１２の係合を駆動し、水平方向に動かし、垂直昇降機構は、第４のサーボモータによってタイミングプーリー・タイミングベルトを駆動し、両側のねじ軸を垂直方向に上下運動させ、電池クランプ機構５３は、電池をつかみ取る機構である。
電池上げ下ろしユニット４は、倍速チェーンコンベアユニット４２と、トレー上げ下ろし機械アームユニット４３と、電池コードスキャン回転ユニット４４と、電池ＮＧユニット４５と、羽根車上げ下ろし機械アームユニット４７と、電池積み替え羽根車４６と、を含む。倍速チェーンコンベアユニット４２、トレー上げ下ろし機械アームユニット４３、電池コードスキャン回転ユニット４４、電池ＮＧユニット４５、羽根車上げ下ろし機械アームユニット４７、電池積み替え羽根車４６および中央制御装置は、いずれもフレーム１０に取り付けられ、各ユニットは、いずれも前記中央制御装置と信号接続されている。
中央制御装置７は、自動生産フロー制御ユニットと、温度制御ユニットと、加圧保圧ユニットと、上げ下ろし制御ユニットと、充放電サイクル制御ユニットと、警報制御ユニットと、マンマシンインタフェースと、データ処理ユニットと、を含む。前記自動生産フロー制御ユニットの信号入力端は、マンマシンインタフェースの信号出力端と電気的に接続され、前記自動生産フロー制御ユニットの信号出力端、前記温度制御ユニットの信号入力端、加圧保圧ユニットの信号入力端および充放電サイクル制御ユニットの信号入力端は、それぞれデータ処理ユニットの対応する信号入力端と電気的に接続され、前記データ処理ユニットの信号出力端は、それぞれ上げ下ろし制御ユニットの信号入力端、移植機械アームユニット、警報制御ユニットの信号入力端と電気的に接続され、前記温度制御ユニットの信号出力端は、それぞれ前記ホットプレス治具化成ユニットの第１のサーボモータ制御端、前記コールドプレス治具化成ユニットの第２のサーボモータ制御端と電気的に接続され、前記加圧保圧ユニットの信号入力端は、それぞれ前記ホットプレス治具化成ユニットの第１の圧力検出アセンブリの信号出力端、前記コールドプレス治具化成ユニットの第２の圧力検出アセンブリの信号出力端と信号双方向接続され、前記コールドプレス治具化成ユニットの水冷機構の制御弁、空冷機構の制御端は、それぞれ前記温度制御ユニットの対応する信号出力端と信号接続されている。
メンテナンスユニット９は、走行のためのメンテナンス台９１と、昇降のための階段９２と、を含む。メンテナンス台９１は、グレーディング装置の側面に設けられ、かつメンテナンス台９１は、グレーディング装置の軸方向に沿って配列され、階段９２は、メンテナンス台９１の脇に設けられ、かつ階段の一端は、メンテナンス台９１につながっており、他端は複数のグレーディング装置の設置面につながっている。
倍速チェーンコンベアユニット４２は、トレーの伝送を担当する倍速チェーンコンベア４２１と、倍速チェーン４２２と、倍速チェーン型材４２３と、タイミングベルトアセンブリと、を含む。倍速チェーン４２２は、倍速チェーン型材４２３を介してフレーム１０に取り付けられ、倍速チェーン４２２の一端は、電池コードスキャン回転ユニットに延在し、他端は、電池ＮＧユニットに延在し、前記倍速チェーンは、タイミングベルトアセンブリを介して前記第２の減速機構の出力端とつながれ、倍速チェーンがその軸方向に沿って運転することを実現し、前記第２の減速機構の制御端は、前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
トレー上げ下ろし機械アームユニット４３は、倍速チェーンコンベアユニット４２と電池コードスキャン回転ユニット４４との間に設けられ、電池の倍速チェーンから電池コードスキャン回転ユニットまでの間での移動を実現し、材料を上げるためのトレー材料上げ機械アームユニット４３１と、材料を下ろすためのトレー材料下ろし機械アームユニット４３２と、を含む。トレー材料上げ機械アームユニット４３１、トレー材料下ろし機械アームユニット４３２は、いずれも、電池を挟持するための第１の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第１の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第１の電池検出センサと、を含む。前記第１の三次元モジュールは、倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第１の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第１の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第２の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第３の回転シリンダと、を含む。前記第３の回転シリンダは、フレームに取り付けられ、前記第２の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第１の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第１の電池チャックは、前記第１の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、第１の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第１の電池チャックの制御端は、前記制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第１の電池検出センサは、電池チャックに設けられ、前記第１の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されている。
前記電池コードスキャン回転ユニットは、電池移植モジュールと、電池コードスキャナーと、電池の水平方向の回転を実現するための第４の回転シリンダと、を含む。前記第４の回転シリンダは、倍速チェーンと前記電池移植モジュールとの間の倍速チェーンの一端の電池コードスキャン回転ステーションに設けられ、前記第４の回転シリンダの出力端には、水平回動可能な回転盤が取り付けられ、前記電池コードスキャナーおよび前記電池移植モジュールは、回転盤に取り付けられ、前記電池は、電池移植モジュールによって倍速チェーンから次の工程の材料上げ待ちステーションに移され、前記電池コードスキャナーの信号出力端、前記電池移植モジュールの制御端および前記第４の回転シリンダの制御端は、それぞれ前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
前記羽根車上げ下ろし機械アームユニットは、羽根車材料上げ機械アームユニットと羽根車材料下ろし機械アームユニットとに分かれ、コードスキャン後の電池を電池積み替え羽根車および電池ＮＧユニットに搭載するために用いられ、電池を挟持するための第２の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第２の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第２の電池検出センサと、を含む。前記第２の三次元モジュールは、倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第２の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第５の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第６の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第７の回転シリンダと、を含む。前記第７の回転シリンダは、フレームに取り付けられ、前記第６の回転シリンダは、前記第７の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第６の回転シリンダは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第２の電池チャックは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、第２の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第２の電池チャックの制御端は、前記制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第２の電池検出センサは、第２の電池チャックに設けられ、前記第２の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されている。
電池積み替え羽根車４６は、電池下ろし羽根車と電池上げ羽根車に分かれ、構造は一致しており、いずれも、タイミングベルト４６１と、タイミングプーリー４６２と、サーボモータ４６３と、支持型材４６４と、取付支持板４６５と、電池バッフル板４６６と、電池整定シリンダアセンブリと、を含む。前記取付支持板は、前記フレームに取り付けられ、かつ前記取付支持板には、支持型材が取り付けられ、支持型材の両端には、それぞれタイミングプーリーが配設され、かつ両端のタイミングプーリーの間は、タイミングベルトを介してつながっており、タイミングプーリーの同時回動を実現し、一方のタイミングプーリーは、前記サーボモータの出力軸につながっており、前記タイミングベルトの表面には、垂直に配置された複数の電池バッフル板が配列され、隣接する２つのバッフル板間に、電池を収納するための隙間が残され、前記電池積み替え羽根車の一端は、電池ＮＧユニットにつながれ、電池積み替え羽根車の他端は、次の加工ステーションまで延在し、サーボモータを介してタイミングプーリーを動かして回動させ、タイミングベルト上面の電池バッフル板を動かして移動させ、電池バッフル板間で電池を動かして運転する。
電池ＮＧユニット４５は、不具合のある電池を選り分けるために用いられ、ローラーと、バッフル板と、位置センサと、トレー位置決めシリンダと、電池待ちユニットと、を含む。前記トレー位置決めシリンダは、電池ＮＧユニットの置き台に設けられ、かつ台の両側には、その軸方向に沿って配列された複数のローラーが配設され、前記バッフル板は、置き台の末端に取り付けられ、前記位置センサは、バッフル板を取り付けた側の置き台に設けられ、電池待ちユニットは、電池コードスキャンに失敗した後、積み替えを行うステーションであり、第２の電池バッフル板と、第３の電池検出センサと、調整レンチと、取付サポートと、を含む。前記取付サポートは、置き台脇のフレームに取り付けられ、前記取付サポートには、第２の電池バッフル板を取り付けるための摺動スタンドが対称に取り付けられ、前記摺動スタンドには、２つの第２の電池バッフル板の間隔を調整するための調整レンチが配設され、２つの第２の電池バッフル板間に位置する取付サポートには、第３の電池検出センサが取り付けられ、前記位置センサの信号出力端、前記第３の電池検出センサの信号出力端は、前記制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続され、前記トレー位置決めシリンダの制御端は、前記制御装置の対応するピンと電気的に接続されている。
前記第１の圧力検出アセンブリは、前記第２の圧力検出アセンブリと構造が一致しており、前記積層板を加圧緩衝するためのばね緩衝モジュールと、サーボモータが駆動する層板が生成する圧力を計量するための圧力センサと、を含む。前記ばね緩衝モジュールは、前記積層板とボールねじとの間に挟まれ、前記ばね緩衝モジュールの一端は、同じ側の最も外端の積層板につながれ、他端は、ボールねじの取付板につながれ、前記圧力センサは、前記取付板と同じ側のボールナットとの間に設けられている。
前記移植マウント底部には、電池落下防止機構が取り付けられ、かつ前記電池落下防止機構は、落下防止トレーと、コネクティングロッドと、を含む。前記落下防止トレーは、コネクティングロッドを介して前記移植マウント底部に取り付けられ、かつすべての電池チャックが前記落下防止トレーの真上に位置することを保証する。
前記搬送料羽根車のタイミングベルトは、クローズドループ状ベルトであり、かつタイミングベルトの外面は、一部の領域のみでその長手方向に沿って電池バッフル板が取り付けられ、２つの電池バッフル板は、対向して一対をなし、同じ電池の挟持対を挟持するために用いられ、同じ挟持対間の間隙で電池を挟持する。
ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成自動生産ラインには、並列して配置された複数の生産ラインが設けられ、生産ライン間は互いに独立している。
前記倍速チェーンは２本であり、２本の倍速チェーンが平行に配置されている。前記積み替え搬送ローラーの両端は、それぞれ２本の倍速チェーンの箇所まで延在し、積み替え搬送ローラーの回転方向は、倍速チェーンの運行方向に対して垂直である。
本発明の目的は、技術の向上と工程の最適化改造にあり、ソフトパックリチウム電池のコールド、ホットプレス治具化成、グレーディング自動化生産設備を提供することにある。この設備は、リチウム電池の化成、グレーディング、ホットプレス、コールドプレスの４つの工程を同じ設備に集積し、各工程間の時間およびフローを短縮して簡素化し、１セットの上げ下ろしの設備のみを用いて、４つの工程を組み合わせ、電池の回転時間、搬送回数を減少させる。電池を電池トレーに置き、自動ラインおよび機械アームによって、自動化無人化操作を実現する。上述の手法において、ホットプレス化成グレーディング治具ユニット、コールドプレス成型治具ユニットは、制御可能な温度、制御可能な充放電電流、制御可能な圧力の条件下で、ソフトパックリチウム電池に対して化成、グレーディング、コールド・ホットプレス工程を行う能力を有する。ホットプレス化成治具、ホットプレスグレーディング治具および冷却成形治具は、片側または両側にタブが出た電池に対して、化成、グレーディングおよび加温、加圧、充放電を行う機能を備え、単層の挟み板上の左右の位置に１～Ｎ個の電池を置くことができ、充放電電源がタブプローブ板および導線を介して電池タブに接続され、化成およびグレーディングの作業を行う。ホットプレス治具の加圧動力装置は、モータ駆動装置またはシリンダ動力装置、および伝動減速装置、ガイド軸、加熱挟み板、圧力センサ、タブ接触治具からなり、この機構の作用によって、各挟み板の安定化、圧力制御機能を実現する。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池は、ホットプレス化成グレーディング工程の完了後、迅速に冷却固化工程を行う必要があり、治具の電池に対する圧力は、加圧圧力の大きさを制御する機能を有する。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池のホットプレス治具内での十分に良好な電気的接触を満足し、充放電フローに基づき、Ｎ回の電気サイクルを行う。
上述の手法において、ソフトパックリチウム電池自動生産フロー制御、検出ユニットは、スマート制御装置を採用し、加熱温度制御、加圧保圧制御、上げ下ろし動作フロー制御、充放電サイクルフロー制御、安全性煙霧検出保護に対して、自動生産ラインで秩序だった迅速で安全な生産を行うことができるようにする。
上述の手法において、システムは、設備のパラメータ、トレー位置、作業位置、充放電曲線、時間について、各種曲線グラフをリアルタイムに配列し、履歴データを記憶する。
この設備は、両側にタブ電池ａが出て片側にタブ電池ｂが出て化成、グレーディング、ホットプレス、コールドプレスを行う。なおかつ、治具は、電池の寸法範囲に基づき自動モデル変更を実現することができる。
本明細書の実施例に記載の内容は、発明の概念に対する実現形式の列挙にすぎず、本発明の保護範囲は、実施例のみに限定して記述された具体的な形式とみなすべきでなく、本発明の保護範囲は、当業者が本発明の概念により想到可能な同等の技術手段も含まれる。

Claims (4)

  1. 複数のグレーディング装置と、グレーディング装置を接続するためのメンテナンスユニットと、を備え、
    前記グレーディング装置は、互いに重ねられて層状構造をなし、グレーディング装置を軸方向に平行に保ち、前記メンテナンスユニットは、各グレーディング装置の側面に取り付けられ、
    前記グレーディング装置は、フレームと、ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットと、コールドプレス成形治具ユニットと、充放電化成制御ユニットと、電池上げ下ろしユニットと、移植機械アームユニットと、生産フロー制御検出・安全警報ユニットと、中央制御装置と、データベースユニットと、を含み、
    前記フレームには、電池を加工するための加工ステーションが設けられており、前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニット、前記充放電化成制御ユニットは、いずれもフレーム軸方向に沿って内部に配置されており、かつ各ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットは、前記充放電化成制御ユニットに接続され、前記コールドプレス成形治具ユニット、前記電池上げ下ろしユニットおよび前記移植機械アームユニットは、前記フレームの前記加工ステーションに設けられ、前記コールドプレス成形治具ユニットは、前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットの下流に設けられ、かつ前記移植機械アームユニットの移動範囲は、前記加工ステーション全体を網羅し、前記生産フロー制御検出・安全警報ユニット、中央制御装置およびデータベースユニットは、いずれも前記フレームに取り付けられ、前記生産フロー制御検出・安全警報ユニットの信号伝送端と前記中央制御装置の信号伝送端は双方向通信を行い、前記中央制御装置の信号伝送端と前記データベースユニットの信号伝送端は、電気的に接続されており、
    前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットは、駆動力を提供するための第１のサーボモータと、前記サーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第１の減速機構と、減速後の駆動力を伝達するための第１のギヤボックスと、回動を水平方向の移動に変換する第１のボールねじと、電池を隔離しグレーディング加圧を行う複数の第１の積層板と、前記第１の積層板を水平に支持する第１のガイドロッドと、前記第１のサーボモータが駆動した前記第１の積層板が生成した圧力を計量する第１の圧力検出アセンブリと、加熱するために用いられる加熱制御アセンブリと、を含み、
    前記第１のサーボモータの出力軸は、前記第１の減速機構の入力軸と軸接され、前記第１の減速機構の出力軸は、前記第１のギヤボックスを介して前記第１のボールねじの第１のねじ軸の端部に接続され、前記第１のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、前記第１のねじ軸は、軸方向に前記フレームに取り付けられ、両者は回動接続され、前記第１のボールねじの第１のボールナットは、前記第１のねじ軸の外部に貫装され、両者は螺合され、前記第１のボールナットは、最も外端に位置する前記第１の積層板に固接され、隣接する前記第１の積層板の間は、接続部材によって接続され、前記第１の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する前記積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、前記第１の積層板は、前記第１のガイドロッドに被せられ、かつ前記第１の積層板は前記第１のガイドロッドと間隙係合し、前記第１の積層板の第１のガイドロッド軸に沿った摺動を実現し、前記第１の圧力検出アセンブリは、前記第１の積層板と前記第１のボールねじとの間に挟まれ、前記加熱制御アセンブリは、第１の圧力制御アセンブリに設けられており、
    前記コールドプレス成形治具ユニットは、駆動力を提供するための第２のサーボモータと、前記第２のサーボモータの駆動力に対して比例調整を行う第２の減速機構と、減速後の駆動力を伝達するための第２のギヤボックスと、回動を水平方向の移動に変換する第２のボールねじと、電池を隔離し加圧を行う第２の積層板と、前記第２の積層板を水平に支持する第２のガイドロッドと、前記第２のサーボモータが駆動した前記第２の積層板が生成した圧力を計量する第２の圧力検出アセンブリと、電池を降温し冷却する空冷機構および水冷機構と、を含み、
    前記第２のサーボモータの出力軸は、前記第２の減速機構の入力軸と軸接され、前記第２の減速機構の出力軸は、前記第２のギヤボックスを介して前記第２のボールねじの第２のねじ軸の端部に接続され、前記第２のねじ軸を駆動して自身の中心軸の周りを周方向に回転させるために用いられ、前記第２のねじ軸は、軸方向に前記フレームに取り付けられ、両者は回動接続され、前記第２のボールねじの第２のボールナットは、前記第２のねじ軸の外部に被せられ、両者は螺合され、前記第２のボールナットは、最も外端に位置する前記第２の積層板に固接され、隣接する前記第２の積層板の間は、接続部材によって接続され、前記第２の積層板の間の相互連動を実現し、２つの隣接する前記積層板の間に置かれたソフトパックリチウム電池を同時にきつく挟むかまたは緩め、前記第２の積層板は、前記第２のガイドロッドに被せられ、かつ前記第２の積層板は前記第２のガイドロッドと間隙係合し、前記第２の積層板の前記第２のガイドロッドに沿った軸方向の摺動を実現し、前記第２の圧力検出アセンブリは、前記第２の積層板と前記第２のボールねじとの間に挟まれ、
    前記空冷機構は、バッフル板と、モデル変更ねじ軸と、パレットアセンブリと、ファンアセンブリと、を含み、
    前記バッフル板は、前記第２の積層板にひとつひとつ対応し、かつ前記バッフル板は、対応する前記第２の積層板の表面に密着し、前記フレームに固定された電池パレットによって支持され、隣接する２つの前記バッフル板の間に、電池を入れるための間隙が設けられ、前記モデル変更ねじ軸は、前記バッフル板と螺合し、隣接する前記バッフル板間の間隙の調整を実現し、前記ファンアセンブリは、前記フレームのコールドプレス治具化成ユニットステーションに取り付けられ、かつ前記ファンアセンブリの空気出口は前記バッフル板に位置が合わせられ、前記水冷機構は、外部の水源と連通可能なホースと、前記ホースの流量を制御するための制御弁と、を含み、前記ホースの表面は、対応する前記第２の積層板の表面に密着し、各第２の積層板にいずれも１つの前記ホースが対応することを保証し、前記制御弁は、前記ホースに設けられており、
    前記充放電化成制御ユニットは、ポリマーソフトパック電池を通電するための充放電駆動板と、接続導線と、電源と、取付枠と、を含み、前記充放電駆動板および電源は、前記取付枠に取り付けられ、前記充放電駆動板の給電端は、前記接続導線と、接触プローブとを介して、ポリマーソフトパック電池のタブと電気的に接続され、前記電源の給電端は、前記充放電駆動板の充電端と電気的に接続され、電池に対する充放電の給電モジュールを実現し、
    前記移植機械アームユニットは、水平移動機構と、垂直昇降機構と、電池クランプ機構と、移植台座と、を含み、
    前記水平移動機構は、水平駆動力を提供するための第３のサーボモータと、水平駆動力を伝達するためのラックギヤと、前記電池クランプ機構を前記フレームの軸方向に沿って水平摺動させる水平ガイドレールと、前記垂直昇降機構を取り付けるための移植マウントと、を含み、
    前記第３のサーボモータは、前記移植台座に取り付けられ、かつ前記第３のサーボモータの出力歯車は、前記ラックギヤと噛合し、前記ラックギヤは、前記移植マウントに固接され、前記ラックギヤは、前記水平ガイドレールに摺動接続され、前記垂直昇降機構は、垂直駆動力を提供するための第４のサーボモータと、垂直駆動力を伝達するためのねじ軸と、を含み、
    前記第４のサーボモータは、前記移植マウントに取り付けられ、前記第４のサーボモータの出力軸は、タイミングプーリー・タイミングベルトを介して前記ねじ軸の一端に固接され、前記ねじ軸は、前記電池クランプ機構と螺合し、前記電池クランプ機構は、電池を挟んで取るための電池チャックと、電池チャックを取り付けるためのチャック取付板と、を含み、前記チャック取付板は、前記ねじ軸と螺合し、前記チャック取付板の底部には、その軸方向に沿って前記電池チャックが１列取り付けられており、前記電池チャックの配列方向は、前記ホットプレス化成グレーディングホットプレス治具ユニットの前記第１の積層板の配列方向と一致しており、前記水平移動機構は、前記第３のサーボモータによって歯車ラックギヤの係合を駆動し、水平方向に動かし、前記垂直昇降機構は、前記第４のサーボモータによって前記タイミングプーリー・タイミングベルトを駆動し、両側のねじ軸を垂直方向に上下運動させ、前記電池クランプ機構は、電池をつかみ取る機構であり、
    前記電池上げ下ろしユニットは、倍速チェーンコンベアユニットと、トレー上げ下ろし機械アームユニットと、電池コードスキャン回転ユニットと、不具合のある電池を選り分ける電池ＮＧユニットと、羽根車上げ下ろし機械アームユニットと、電池積み替え羽根車と、を含み、
    前記倍速チェーンコンベアユニット、前記トレー上げ下ろし機械アームユニット、前記電池コードスキャン回転ユニット、前記電池ＮＧユニット、前記羽根車上げ下ろし機械アームユニット、前記電池積み替え羽根車および前記中央制御装置は、いずれも前記フレームに取り付けられ、各ユニットは、いずれも前記中央制御装置と信号接続されており、
    前記中央制御装置は、自動生産フロー制御ユニットと、温度制御ユニットと、加圧保圧ユニットと、上げ下ろし制御ユニットと、充放電サイクル制御ユニットと、警報制御ユニットと、マンマシンインタフェースと、データ処理ユニットと、を含み、
    前記自動生産フロー制御ユニットの信号入力端は、前記マンマシンインタフェースの信号出力端と電気的に接続され、前記自動生産フロー制御ユニットの信号出力端、前記温度制御ユニットの信号入力端、前記加圧保圧ユニットの信号入力端および前記充放電サイクル制御ユニットの信号入力端は、それぞれ前記データ処理ユニットの対応する信号入力端と電気的に接続され、前記データ処理ユニットの信号出力端は、それぞれ前記上げ下ろし制御ユニットの信号入力端、前記移植機械アームユニット、前記警報制御ユニットの信号入力端と電気的に接続され、前記温度制御ユニットの信号出力端は、それぞれホットプレス治具化成ユニットの第１のサーボモータ制御端、コールドプレス治具化成ユニットの第２のサーボモータ制御端と電気的に接続され、前記加圧保圧ユニットの信号入力端は、それぞれ前記ホットプレス治具化成ユニットの第１の圧力検出アセンブリの信号出力端、前記コールドプレス治具化成ユニットの第２の圧力検出アセンブリの信号出力端と信号双方向接続され、前記コールドプレス治具化成ユニットの前記水冷機構の制御弁、前記空冷機構の制御端は、それぞれ前記温度制御ユニットの対応する信号出力端と信号接続されており、
    前記メンテナンスユニットは、走行のためのメンテナンス台と、昇降のための階段と、を含み、前記メンテナンス台は、各グレーディング装置の側面に設けられ、かつ前記メンテナンス台は、グレーディング装置の軸方向に沿って配列され、前記階段は、前記メンテナンス台の脇に設けられ、かつ前記階段の一端は、前記メンテナンス台につながっており、他端は前記複数のグレーディング装置の設置面につながっており、
    前記倍速チェーンコンベアユニットは、トレーの伝送を担当する倍速チェーンコンベアと、倍速チェーンと、倍速チェーン型材と、タイミングベルトアセンブリと、を含み、
    前記倍速チェーンは、前記倍速チェーン型材を介して前記フレームに取り付けられ、前記倍速チェーンの一端は、前記電池コードスキャン回転ユニットに延在し、他端は、前記電池ＮＧユニットに延在し、前記倍速チェーンは、前記タイミングベルトアセンブリを介して前記第２の減速機構の出力端とつながれ、前記倍速チェーンがその軸方向に沿って運転することを実現し、前記第２の減速機構の制御端は、前記中央制御装置の対応するピンと電気的に接続されており、
    前記トレー上げ下ろし機械アームユニットは、前記倍速チェーンコンベアユニットと前記電池コードスキャン回転ユニットとの間に設けられ、電池の前記倍速チェーンから前記電池コードスキャン回転ユニットまでの間での移動を実現し、材料を上げるためのトレー材料上げ機械アームユニットと、材料を下ろすためのトレー材料下ろし機械アームユニットと、を含み、
    前記トレー材料上げ機械アームユニット、前記トレー材料下ろし機械アームユニットは、いずれも、電池を挟持するための第１の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第１の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第１の電池検出センサと、を含み、
    前記第１の三次元モジュールは、前記倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第１の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第１の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第２の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第３の回転シリンダと、を含み、
    前記第３の回転シリンダは、前記フレームに取り付けられ、前記第２の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第１の回転シリンダは、前記第３の回転シリンダの前記ピストンロッドに固接され、第１の電池チャックは、前記第１の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、前記第１の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第１の電池チャックの制御端は、前記中央制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第１の電池検出センサは、前記電池チャックに設けられ、前記第１の電池検出センサの信号出力端は、前記中央制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されていることを特徴とする、ソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機。
  2. 前記電池コードスキャン回転ユニットは、電池移植モジュールと、電池コードスキャナーと、電池の水平方向の回転を実現するための第４の回転シリンダと、を含み、
    前記第４の回転シリンダは、前記倍速チェーンと前記電池移植モジュールとの間の前記倍速チェーンの一端の電池コードスキャン回転ステーションに設けられ、前記第４の回転シリンダの出力端には、水平回動可能な回転盤が取り付けられ、前記電池コードスキャナーおよび前記電池移植モジュールは、前記回転盤に取り付けられ、前記電池は、前記電池移植モジュールによって前記倍速チェーンから次の工程の材料上げ待ちステーションに移され、前記電池コードスキャナーの信号出力端、前記電池移植モジュールの制御端および前記第４の回転シリンダの制御端は、それぞれ前記中央制御装置の対応するピンと電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機。
  3. 前記羽根車上げ下ろし機械アームユニットは、羽根車材料上げ機械アームユニットと羽根車材料下ろし機械アームユニットとに分かれ、コードスキャン後の電池を前記電池積み替え羽根車および前記電池ＮＧユニットに搭載するために用いられ、電池を挟持するための第２の電池グリップと、電池グリップ運動を実現するための第２の三次元モジュールと、電池グリップ挟持状態を検出するための第２の電池検出センサと、を含み、
    前記第２の三次元モジュールは、前記倍速チェーンコンベアユニットの近傍に設けられ、前記第２の三次元モジュールは、Ｘ軸に沿って移動可能な第５の回転シリンダと、Ｙ軸に沿って移動可能な第６の回転シリンダと、Ｚ軸に沿って移動可能な第７の回転シリンダと、を含み、
    前記第７の回転シリンダは、前記フレームに取り付けられ、前記第６の回転シリンダは、前記第７の回転シリンダのピストンロッドに固接され、前記第６の回転シリンダは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに固接され、第２の電池チャックは、前記第５の回転シリンダのピストンロッドに取り付けられ、第２の電池チャックのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向での移動を実現し、前記第２の電池チャックの制御端は、前記中央制御装置の対応する信号出力端と電気的に接続され、前記第２の電池検出センサは、第２の電池チャックに設けられ、前記第２の電池検出センサの信号出力端は、前記中央制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続されており、
    前記電池積み替え羽根車は、タイミングベルトと、タイミングプーリーと、サーボモータと、支持型材と、取付支持板と、電池バッフル板と、電池整定シリンダアセンブリと、を含み、
    前記取付支持板は、前記フレームに取り付けられ、かつ前記取付支持板には、支持型材が取り付けられ、支持型材の両端には、それぞれ前記タイミングプーリーが配設され、かつ両端の前記タイミングプーリーの間は、前記タイミングベルトを介してつながっており、前記タイミングプーリーの同時回動を実現し、一方の前記タイミングプーリーは、前記サーボモータの出力軸につながっており、前記タイミングベルトの表面には、垂直に配置された複数の前記電池バッフル板が配列され、隣接する２つの前記バッフル板間に、電池を収納するための隙間が残され、前記電池積み替え羽根車の一端は、前記電池ＮＧユニットにつながれ、前記電池積み替え羽根車の他端は、次の前記加工ステーションまで延在し、前記サーボモータを介して前記タイミングプーリーを動かして回動させ、前記タイミングベルト上面の前記電池バッフル板を動かして移動させ、前記電池バッフル板間で電池を動かして運転し、
    前記電池ＮＧユニットは、不具合のある電池を選り分けるために用いられ、ローラーと、バッフル板と、位置センサと、トレー位置決めシリンダと、電池待ちユニットと、を含み、
    前記トレー位置決めシリンダは、前記電池ＮＧユニットの置き台に設けられ、かつ台の両側には、その軸方向に沿って配列された複数の前記ローラーが配設され、前記バッフル板は、前記置き台の末端に取り付けられ、前記位置センサは、前記バッフル板を取り付けた側の前記置き台に設けられ、前記電池待ちユニットは、電池コードスキャンに失敗した後、積み替えを行うステーションであり、第２の電池バッフル板と、第３の電池検出センサと、調整レンチと、取付サポートと、を含み、前記取付サポートは、前記置き台の脇のフレームに取り付けられ、前記取付サポートには、前記第２の電池バッフル板を取り付けるための摺動スタンドが対称に取り付けられ、前記摺動スタンドには、２つの前記第２の電池バッフル板の間隔を調整するための調整レンチが配設され、２つの前記第２の電池バッフル板間に位置する前記取付サポートには、前記第３の電池検出センサが取り付けられ、前記位置センサの信号出力端、前記第３の電池検出センサの信号出力端は、前記中央制御装置の対応する信号入力端と電気的に接続され、前記トレー位置決めシリンダの制御端は、前記中央制御装置の対応するピンと電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機。
  4. 前記第１の圧力検出アセンブリは、前記第２の圧力検出アセンブリと構造が一致しており、前記積層板を加圧緩衝するためのばね緩衝モジュールと、前記サーボモータが駆動する層板が生成する圧力を計量するための圧力センサと、を含み、前記ばね緩衝モジュールは、前記積層板とボールねじとの間に挟まれ、前記ばね緩衝モジュールの一端は、同じ側の最も外端の積層板につながれ、他端は、前記ボールねじの取付板につながれ、前記圧力センサは、前記取付板と同じ側のボールナットとの間に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のソフトパックリチウム電池のコールド・ホットプレス治具化成グレーディング機。
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