一种圆柱电池卷芯入壳机的制作方法

本发明涉及电池生产技术领域，特别涉及一种圆柱电池卷芯入壳机。

背景技术：

目前圆柱形电池的入壳组装主要依靠工人手工操作或半自动化入壳机，这种方式人工成本高且生产效率低；虽然上已出现的部分入壳机，单采用立式转盘结构，通过上下动作将电芯推入钢壳，这种不仅性价比不高，阻碍了电芯制造厂特别是中小型电芯制造厂在入壳工序的自动化改造和普及；因此无法满足市场的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种圆柱电池卷芯入壳机。

为实现上述目的，发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种圆柱电池卷芯入壳机，它包括有电芯输送机构、钢壳供料输送装置、出料输送机构和总机架；所述总机架上设置有治具转盘；所述总机架上沿治具转盘的圆周方向依次设置有电芯上料机构、电芯极耳找正机构、绝缘片自动输出机构、折极耳机构、壳体翻转机构、钢壳压入机构、入壳检测装置和送料机械手；所述电芯上料机构用于把电芯输送机构输送至治具转盘的治具上；所述钢壳供料输送装置与壳体翻转机构之间设置有用于输送钢壳的钢壳翻转上料机构；所述送料机械手设置在出料输送机构与治具转盘之间。

进一步地，所述折极耳机构包括有折耳平移机构和折耳翻转机构；所述折耳平移机构；所述折耳平移机构由固定座、翻转三角件、平移模推杆、平移模导轨、导轨固定板、平移模滑块、平移推板和平移折耳刀组成；所述平移模导轨固定在导轨固定板上；所述平移模滑块与平移模导轨相匹配；所述平移模滑块嵌设在平移模导轨上；所述平移模滑块固定在平移推板上；所述翻转三角件的第一顶角与固定座转动连接；所述平移模推杆一端与翻转三角件的第二顶角相铰接；所述平移模推杆另一端与平移推板相铰接；所述平移折耳刀固定在平移推板上；

所述折耳翻转机构包括有翻转刀、转刀摆杆和折耳翻转立柱；所述转刀摆杆的杆身与折耳翻转立柱转动连接；所述翻转刀固定在转刀摆杆的末端；所述翻转刀与平移折耳刀设置在相同的竖直平面上。

进一步地，所述钢壳翻转上料机构包括有钢壳推动立支架、气缸翻转轴和钢壳翻转立支架；所述钢壳推动立支架上固定有钢壳推动气缸；所述钢壳推动气缸的活塞杆端固定有钢壳推块；所述气缸翻转轴的轴身与钢壳翻转立支架转动连接；所述气缸翻转轴的两端分别固定有气缸支架和翻转摆杆；所述气缸支架上固定有若干个钢壳夹持气缸；所述钢壳夹持气缸的两夹爪之间设置有钢壳拉板；所述钢壳拉板均固定在钢壳推块上。

进一步地，所述壳体翻转机构包括有钢壳上料转盘和在钢壳上料转盘上呈圆周分布的钢壳平移机构；所述钢壳平移机构包括有支撑立支架、连接转轴、复位弹簧、转盘固定座和平推导向杆；所述连接转轴的轴身与支撑立支架转动连接；所述连接转轴的两端分别固定有第一摆杆和第二摆杆；所述转盘固定座固定在钢壳上料转盘上；所述转盘固定座上固定有与平推导向杆相匹配的平推导向套；所述平推导向杆一端固定有磁性钢壳治具；平推导向杆一端依次穿过、平推导向套、复位弹簧后与治具推板相固定连接；所述治具推板设置在第二摆杆绕连接转轴转动的摆动路径上；磁性钢壳治具前表面设置有凹形。

采用上述结构后，本发明有益效果为：所述的一种圆柱电池卷芯入壳机，总机架上设置有治具转盘；总机架上沿治具转盘的圆周方向依次设置有电芯上料机构、电芯极耳找正机构、绝缘片自动输出机构、折极耳机构、壳体翻转机构、钢壳压入机构、入壳检测装置和送料机械手；电芯上料机构用于把电芯输送机构输送至治具转盘的治具上；钢壳供料输送装置与壳体翻转机构之间设置有用于输送钢壳的钢壳翻转上料机构；送料机械手设置在出料输送机构与治具转盘之间。在使用发明时，第一步，电芯通过电芯上料机构输送到治具转盘上的治具；第二步，治具转盘驱动把电芯输送至电芯极耳找正机构所在工位，电芯极耳找正机构对通过检测电芯上的极耳，并校正电芯上的极耳位置的位置；第三步，通过治具转盘驱动把电芯输送至绝缘片自动输出机构所在工位上，绝缘片自动输出机构把绝缘片运输到电芯的端部；第四步，通过治具转盘驱动把电芯输送到折极耳机构所在工位，折极耳机构把电芯的极耳折弯成型；第五步，通过治具转盘驱动把电芯输送到壳体翻转机构所在的工位上；钢壳从钢壳供料输送装置处进入后，通过钢壳翻转上料机构把钢壳供料输送装置上的钢壳输送至壳体翻转机构机构上，利用壳体翻转机构上的检测装置检测钢壳的开口的朝向；当钢壳开口与设定值不相同时，壳体翻转机构驱动使钢壳开口朝下；钢壳方向调整完后再通过钢壳套入机械手从壳体翻转机构取出钢壳并套入到电芯上；第六步，通过治具转盘驱动把电芯输送到钢壳压入机构所在的工位上，钢壳压入机构把电芯压入到钢壳的内部；第七步，通过治具转盘驱动把电芯输送到入壳检测装置所在的工位上；通过入壳检测装置检测电芯在压入钢壳的深度，检测装置的探头为压力传感器，当探头压紧在电池上，压力传感器感受到的压力大于设定值，说明电芯没有压入到钢壳的指定位置；第八步，通过通过治具转盘驱动把电芯输送到送料机械手所在工位上，通过送料机械手把压入压入电芯的钢壳输送至出料输送机构上，经过出料输送机构输送到外部；该结构实现电芯压入钢壳定位的自动化，提高电池的生产效率，降低电池生产的劳动强度，降低电池成本。

附图说明

图1是发明的结构示意图；

图2是电芯极耳找正机构的结构示意图；

图3是电芯极耳找正机构中第一直线行走机构连接在随动转动装置和固定板上的立体图；

图4是电芯极耳找正机构中第二直线行走机构连接在旋转驱动装置和立柱上的立体图；

图5是图4中的s部放大视图；

图6是绝缘片自动输出机构的立体图；

图7是放卷装置的第一视角立体图；

图8是放卷装置的第二视角立体图；

图9是绝缘片冲拆机构的结构示意图；

图10是片料分距机构的结构示意图

图11是折极耳机构的结构示意图；

图12是钢壳翻转上料机构的结构示意图；

图13是钢壳平移机构的结构示意图；

附图标记说明：

1、治具转盘；2、电芯输送机构；3、电芯上料机构；

4、电芯极耳找正机构；4a1、固定板；4a101、摆杆固定板；

4a2、第一导轨；4a3、第一滑块；4a4、第二导轨；4a5、支撑板；

4a6、第二滑块；4a7、压紧板；4a8、转动轮；4a9、极耳位置检测装置；

4a10、支架；4a11、第一弹簧；4a12、连杆；4a13、三角件；

4b1、立柱；4b101、顶板；4b2、摆杆支撑座；4b3、摆杆；

4b4、滚轮；4b5、第三导轨；4b6、第三滑块；4b7、滑动板；4b701、侧板；

4b8、第二弹簧；4b9、主动轮；4b10、摩擦轮；4b11、主动轮驱动电机；

4b12、螺母固定座；4b13、螺母；4b14、螺纹杆；

5、绝缘片自动输出机构；5a、放卷装置；5a1、立板机架；5a2、放料立板；

5a201、缓存导向槽；5a3、料盘放置架；5a4、料盘放卷电机；

5a5、第一张紧轮；5a6、料带缓存轮；5a601、滑块；5a7、第二张紧轮；

5a8、气动夹爪；5a9、压料钩；5a10、料钩驱动气缸；

5b、绝缘片冲拆机构；5b1、导料槽；5b2、模具机架；5b3、冲裁模；

5b4、压料弹簧片；

5c、片料分距机构；5c1、分料机架；5c2、分料摆杆；5c3、分料导轨；

5c4、分料滑块；5c5、拉伸弹簧；5c6、绝缘片放置块；5c601、分料推块；

5c7、分料滚轮；

6、钢壳供料输送装置；

6a、钢壳翻转上料机构；6a1、钢壳推动立支架；6a2、钢壳推动气缸；

6a3、钢壳推块；6a4、钢壳拉板；6a5、钢壳夹持气缸；6a6、气缸支架；

6a7、气缸翻转轴；6a8、翻转摆杆；6a9、钢壳翻转立支架；

7、折极耳机构；

7a、折耳平移机构；7a1、固定座；7a2、翻转三角件；7a3、平移模推杆；

7a4、平移模导轨；7a5、导轨固定板；7a6、平移模滑块；7a7、平移推板；

7a8、平移折耳刀；

7b、折耳翻转机构；7b1、翻转刀；7b2、转刀摆杆；7b3、折耳翻转立柱；

8、壳体翻转机构；8a、钢壳平移机构；8a1、支撑立支架；8a2、连接转轴；

8a3、第一摆杆；8a4、第二摆杆；8a5、治具推板；8a6、复位弹簧；

8a7、转盘固定座；8a8、平推导向套；8a9、平推导向杆；

8a10、磁性钢壳治具；

9、钢壳压入机构；10、入壳检测装置；11、出料输送机构；

12、送料机械手；13、总机架。

具体实施方式

下面结合附图对发明作进一步的说明。

如图1至13所示，发明所述的一种圆柱电池卷芯入壳机，它包括有电芯输送机构2、钢壳供料输送装置6、出料输送机构11和总机架13；所述总机架13上设置有治具转盘1；所述总机架13上沿治具转盘1的圆周方向依次设置有电芯上料机构3、电芯极耳找正机构4、绝缘片自动输出机构5、折极耳机构7、壳体翻转机构8、钢壳压入机构9、入壳检测装置10和送料机械手12；所述电芯上料机构3用于把电芯输送机构2输送至治具转盘1的治具上；所述钢壳供料输送装置6与壳体翻转机构8之间设置有用于输送钢壳的钢壳翻转上料机构a6；所述送料机械手12设置在出料输送机构11与治具转盘1之间。

在圆柱电池卷芯入壳机工作时，第一步，电芯通过电芯上料机构3输送到治具转盘1上的治具；第二步，治具转盘1驱动把电芯输送至电芯极耳找正机构4所在工位，电芯极耳找正机构4对通过检测电芯上的极耳，并校正电芯上的极耳位置的位置；第三步，通过治具转盘1驱动把电芯输送至绝缘片自动输出机构5所在工位上，绝缘片自动输出机构5把绝缘片运输到电芯的端部；第四步，通过治具转盘1驱动把电芯输送到折极耳机构7所在工位，折极耳机构7把电芯的极耳折弯成型；第五步，通过治具转盘1驱动把电芯输送到壳体翻转机构8所在的工位上；钢壳从钢壳供料输送装置6处进入后，通过钢壳翻转上料机构a6把钢壳供料输送装置6上的钢壳输送至壳体翻转机构8机构上，利用壳体翻转机构8上的检测装置检测钢壳的开口的朝向；当钢壳开口与设定值不相同时，壳体翻转机构8驱动使钢壳开口朝下；钢壳方向调整完后再通过钢壳套入机械手从壳体翻转机构8取出钢壳并套入到电芯上；第六步，通过治具转盘1驱动把电芯输送到钢壳压入机构9所在的工位上，钢壳压入机构9把电芯压入到钢壳的内部；第七步，通过治具转盘1驱动把电芯输送到入壳检测装置10所在的工位上；通过入壳检测装置10检测电芯在压入钢壳的深度，检测装置的探头为压力传感器，当探头压紧在电池上，压力传感器感受到的压力大于设定值，说明电芯没有压入到钢壳的指定位置；第八步，通过通过治具转盘1驱动把电芯输送到送料机械手12所在工位上，通过送料机械手12把压入压入电芯的钢壳输送至出料输送机构11上，经过出料输送机构11输送到外部；该结构实现电芯压入钢壳定位的自动化，提高电池的生产效率，降低电池生产的劳动强度，降低电池成本。

作为发明的一种优选方式，所述折极耳机构7包括有折耳平移机构7a和折耳翻转机构7b；所述折耳平移机构7a；所述折耳平移机构7a由固定座7a1、翻转三角件7a2、平移模推杆7a3、平移模导轨7a4、导轨固定板7a5、平移模滑块7a6、平移推板7a7和平移折耳刀7a8组成；所述平移模导轨7a4固定在导轨固定板7a5上；所述平移模滑块7a6与平移模导轨7a4相匹配；所述平移模滑块7a6嵌设在平移模导轨7a4上；所述平移模滑块7a6固定在平移推板7a7上；所述翻转三角件7a2的第一顶角与固定座7a1转动连接；所述平移模推杆7a3一端与翻转三角件7a2的第二顶角相铰接；所述平移模推杆7a3另一端与平移推板7a7相铰接；所述平移折耳刀7a8固定在平移推板7a7上；

所述折耳翻转机构7b包括有翻转刀7b1、转刀摆杆7b2和折耳翻转立柱7b3；所述转刀摆杆7b2的杆身与折耳翻转立柱7b3转动连接；所述翻转刀7b1固定在转刀摆杆7b2的末端；所述翻转刀7b1与平移折耳刀7a8设置在相同的竖直平面上；极耳进入到翻转刀7b1与平移折耳刀7a8之间时，外部的凸轮机构分别驱动翻转三角件7a2和转刀摆杆7b2驱动，实现平移折耳刀7a8沿水平方向运动和翻转刀7b1摆动，利用平移折耳刀7a8与翻转刀7b1运动进行电池极耳的折耳成型。

作为本发明的一种优选方式，所述钢壳翻转上料机构a6包括有钢壳推动立支架6a1、气缸翻转轴6a7和钢壳翻转立支架6a9；所述钢壳推动立支架6a1上固定有钢壳推动气缸6a2；所述钢壳推动气缸6a2的活塞杆端固定有钢壳推块6a3；所述气缸翻转轴6a7的轴身与钢壳翻转立支架6a9转动连接；所述气缸翻转轴6a7的两端分别固定有气缸支架6a6和翻转摆杆6a8；所述气缸支架6a6上固定有若干个钢壳夹持气缸6a5；所述钢壳夹持气缸6a5的两夹爪之间设置有钢壳拉板6a4；所述钢壳拉板6a4均固定在钢壳推块6a3上；钢壳通过钢壳供料输送装置6输出后，直接插入到钢壳夹持气缸6a5两夹爪之间，钢壳夹持气缸6a5的两爪把钢壳夹持住后，通过钢壳推动气缸6a2带动钢壳拉板6a4运动，推动夹爪内的钢壳在两夹爪之间滑动，使每一个钢壳在钢壳夹持气缸6a5上的位置一致；然后通过外部凸轮机构带动翻转摆杆6a8翻转，使气缸支架6a6带动钢壳夹持气缸6a5上的钢壳运动，实现钢壳的轴心沿竖直方向摆设。

作为本发明的一种优选方式，所述壳体翻转机构8包括有钢壳上料转盘和在钢壳上料转盘上呈圆周分布的钢壳平移机构8a；所述钢壳平移机构8a包括有支撑立支架8a1、连接转轴8a2、复位弹簧8a6、转盘固定座8a7和平推导向杆8a9；所述连接转轴8a2的轴身与支撑立支架8a1转动连接；所述连接转轴8a2的两端分别固定有第一摆杆8a3和第二摆杆8a4；所述转盘固定座8a7固定在钢壳上料转盘上；所述转盘固定座8a7上固定有与平推导向杆8a9相匹配的平推导向套8a8；所述平推导向杆8a9一端固定有磁性钢壳治具8a10；平推导向杆8a9一端依次穿过、平推导向套8a8、复位弹簧8a6后与治具推板8a5相固定连接；所述治具推板8a5设置在第二摆杆8a4绕连接转轴8a2转动的摆动路径上；磁性钢壳治具8a10前表面设置有凹形；钢壳通过钢壳翻转上料机构a6翻转上料后；通过外部的驱动机构驱动第一摆杆8a3，使第二摆杆8a4摆动，摆动的第二摆杆8a4推动治具推板8a5使磁性钢壳治具8a10沿平推导向套8a8滑动，使磁性钢壳治具8a10与钢壳翻转上料机构a6上的钢壳接触；钢壳被吸附在磁性钢壳治具8a10上；钢壳跟随转盘固定座8a7与钢壳上料转盘一起转动，当检测工位检测到钢壳方向与设定方向不一致时；通过外部的驱动机构驱动第一摆杆8a3，使第二摆杆8a4摆动，摆动的第二摆杆8a4推动治具推板8a5使带有钢壳的磁性钢壳治具8a10沿平推导向套8a8滑动，使钢壳的壳身插入到可转动的夹爪内，待可转动的夹爪夹持住钢壳后，磁性钢壳治具8a10缩回并与钢壳分离，此时可转动的夹爪带动钢壳翻转一百八十度，磁性钢壳治具8a10再次前进并与翻转完毕的钢壳接触后，可转动的夹爪松开夹持，钢壳在磁性钢壳治具8a10的吸附力下伴随钢壳上料转盘输送到下一工位。

其中，电芯极耳找正机构4的工作原理，电芯极耳找正机构4的工作原理，固定板4a1上的摆杆固定板4a101与连杆4a12相铰接；支撑板4a5通过第一滑块43在第一导轨4a2上滑动；第二导轨4a4、第二滑块4a6、压紧板4a7和第一弹簧4a11组成一个缓冲系统；滑动板4b7通过第三滑块4b6在第三导轨4b5上滑动；根据电芯的尺寸，通过螺纹杆4b14在螺母固定座4b12上的螺母4b13上旋转，进行调节螺纹杆4b14与螺母4b13的接触位置，控制滑动板4b7的行程；摆杆4b3与限位装置分离，当电芯进入后，外部电机停止工作，由于第二弹簧4b8的作用力下，摆杆4b3绕立柱4b1上的摆杆支撑座4b2并向限位装置方向摆动，使摩擦轮4b10向电芯方向靠近；支架4a10上的极耳位置检测装置4a9检测极耳的位置，通过三角件4a13摆动后使连杆4a12推动支撑板4a5运动，使支撑板4a5在第一导轨4a2上滑动，使两个转动轮4a8向电芯方向靠近；通过两个转动轮4a8与一个摩擦轮4b10压紧在电芯上形成三点支撑，通过主动轮驱动电机4b11带动主动轮4b9运动，使摩擦轮4b10主动运动，利用摩擦轮4b10带动电芯转动，直到极耳在对射光纤之间，主动轮驱动电机4b11停止转动，定位极耳完成；而摆杆4b3与侧板4b701之间滚动连接，降低滚轮4b4与侧板4b701摩擦力，同时降低噪音。

而绝缘片自动输出机构5的工作原理，放卷装置装5a有料带的料盘分别安装在料盘放置架5a3上，放料立板5a2固定在立板机架5a1上；立板机架5a1上设置缓存导向槽5a201，缓存导向槽5a201上设置有；通过料盘放卷电机5a4驱动实现料盘的放料；而第一张紧轮5a5和第二张紧轮5a7用于张紧料盘放出的料带，使料带处于绷直状态；绝缘片冲拆机构5b中，放卷的料带经过导料槽5b1进入到模具机架5b2上的冲裁模5b3内部，导料槽5b1的内部设置有压料弹簧片5b4，用于平整料带；绝缘片冲裁成型后经过冲裁孔分别落入到片料分距机构5c上两块绝缘片放置块5c6；通过分料机架5c1拉伸弹簧5c5的作用下，使分料推块5c601始终紧压在分料滚轮5c7上，通过外部的凸轮机构图中没有示出驱动分料摆杆5c2摆动，使分料滚轮5c7推动分料推块5c601运动，绝缘片放置块5c6在分料导轨5c3上滑动，实现绝缘片的分距，废料通过废料收卷装置收卷，而一模多腔成型后的产品分别经过各个冲裁孔进入到片料分距机构5c，通过片料分距机构5c分开到指定距离后等待机械手同时抓取；而片料分距机构5c分开的距离根据安装绝缘片的电芯之间距离进行设置；本结构设置有料带缓存结构，当需要更换料盘时，先把料带缓存轮5a6沿缓存导向槽5a201向上拉动至料带缓存轮5a6至于料带的正上方，利用气动夹爪5a8把料带夹持住，然后料盘放卷电机5a4旋转，使料盘放料，放料的过程中由于滑块5a601和料带缓存轮5a6的重力作用下，使第二张紧轮5a7与料盘之间的料带始终处于被绷直状态，并且随着料带缓存轮5a6的下降，而第二张紧轮5a7与料盘之间的存料越来越多；当滑块5a601下滑至缓存导向槽5a201的底部时，存料到达极大值，料钩驱动气缸5a10驱动后，带动压料钩5a9运动，把料带夹持住，而料带压紧装置把料带压紧在第一张紧轮5a5上，使料带不能够相对运动第一张紧轮5a5滑动；然后料带夹持装置松开对料带的夹持，这时候废料收卷装置作为拉动料带的动力，在料带使用过程中，缓存料不断被拉出，而料带缓存轮5a6的高度逐渐升高。

工作原理

第一步，电芯通过电芯上料机构输送到治具转盘上的治具；

第二步，治具转盘驱动把电芯输送至电芯极耳找正机构所在工位，电芯极耳找正机构对通过检测电芯上的极耳，并校正电芯上的极耳位置的位置；

第三步，通过治具转盘驱动把电芯输送至绝缘片自动输出机构所在工位上，绝缘片自动输出机构把绝缘片运输到电芯的端部；

第四步，通过治具转盘驱动把电芯输送到折极耳机构所在工位，折极耳机构把电芯的极耳折弯成型；

第五步，通过治具转盘驱动把电芯输送到壳体翻转机构所在的工位上；钢壳从钢壳供料输送装置处进入后，通过钢壳翻转上料机构把钢壳供料输送装置上的钢壳输送至壳体翻转机构机构上，利用壳体翻转机构上的检测装置检测钢壳的开口的朝向；当钢壳开口与设定值不相同时，壳体翻转机构驱动使钢壳开口朝下；钢壳方向调整完后再通过钢壳套入机械手从壳体翻转机构取出钢壳并套入到电芯上；

第六步，通过治具转盘驱动把电芯输送到钢壳压入机构所在的工位上，钢壳压入机构把电芯压入到钢壳的内部；

第七步，通过治具转盘驱动把电芯输送到入壳检测装置所在的工位上；通过入壳检测装置检测电芯在压入钢壳的深度，检测装置的探头为压力传感器，当探头压紧在电池上，压力传感器感受到的压力大于设定值，说明电芯没有压入到钢壳的指定位置；

第八步，通过通过治具转盘驱动把电芯输送到送料机械手所在工位上，通过送料机械手把压入压入电芯的钢壳输送至出料输送机构上，经过出料输送机构输送到外部。

在使用发明时，该结构实现电芯压入钢壳定位的自动化，提高电池的生产效率，降低电池生产的劳动强度，降低电池成本。

以上所述仅是发明的较佳实施方式，故凡依发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于发明专利申请范围内。