一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及新能源领域，公开了一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备，包括电芯转运模块、外壳上料模块，绝缘片冲裁模块、绝缘片上料模块、极片折叠模块与入壳模块；可绕自身轴心的转盘以及CCD装置；若干执行模块安装在转盘上并沿转盘均匀分布，转盘不停歇的转动带动执行模块逐一的经过CCD装置的检测范围，电芯转运模块持续为各执行模块供给电芯，外壳上料模组持续为各执行模块供给外壳，执行模块在转盘转动一周的过程中执行电芯上料、绝缘片的冲裁、绝缘片的上料、极片的折叠、外壳上料以及电芯的入壳，成品由所述电芯转运模块进行下料。本发明可以一体的进行电芯入壳的多个步骤，全过程自动进行，无需人工管控，有助于节约人力成本。
【专利说明】
一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备
技术领域
[0001]本发明涉及新能源领域，尤其是涉及锂电池领域。
【背景技术】
[0002]能源是人类藉以维持生存并不断进步的原动力，譬如太阳给我们光热，风吹动风车可以发电，燃烧汽油可用以推动汽车，使用瓦斯可以烹调、取暖，凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。自20世纪以来世界能源消费大幅增长，人均消费能源的多少，往往被看作一个国家贫富的标志，世界经济的迅猛发展也依赖于能源的大规模开发和利用。然而常规能源的大规模使用也带来许多问题如大气污染、酸雨和温室效应等，随着可持续性发展理念的日益深入人心，新能源越来越成为人们关注和研究的焦点。
[0003]新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，包括正在飞速发展的锂电池，锂电池具有使用寿命长、能量密度高等优点，同时其对环境较为友好，相对于传统能源来说对环境的破环能力大大降低，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义，因此，国家目前正在大力推广锂电池在新能源汽车上的应用。
[0004]锂电池的生产过程包括电芯的入壳步骤，所谓的入壳即将电芯装配入壳体内，电芯入壳前还包括对电芯上的极片进行折叠的步骤以及在电芯上安装绝缘片的步骤，现有技术中上述步骤难以连续进行，其原因在于电芯具有两个极片，该两个极片均需要折叠且具有方向上的要求，因此电芯的入壳过程中需要保持静止以便于设备识别极片之间的夹角，这将导致设备的生产过程是间歇的:即上述步骤分别在不同的设备上进行，这意味着生产厂家需要购置不同设备，极大的加剧了企业的负担，同时物料在不同设备之间的转运也需要耗费时间，限制生产效率的提高。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备，包括电芯转运模块与外壳上料模块；
执行模块，执行模块包括绝缘片冲裁模块、绝缘片上料模块、极片折叠模块与入壳模块；
可绕自身轴心的转盘以及CCD装置；
其中若干执行模块安装在转盘上并沿转盘的周向均匀分布，转盘不停歇的转动以带动执行模块逐一的经过CCD装置的检测范围，电芯转运模块持续的为各执行模块供给电芯，夕卜壳上料模组持续的为各执行模块供给外壳，执行模块在转盘转动一周的过程中执行电芯上料、绝缘片的冲裁、绝缘片的上料、极片的折叠、外壳上料以及电芯的入壳，入壳后的成品由所述电芯转运模块进行下料，入壳后的成品由电芯转运模块进行下料。
[0007]作为上述方案的进一步改进方式，绝缘片冲裁模块包括用于存储料带的储料装置；
第一冲裁工位，包括第一冲头与第一冲孔，用于在料带上冲出绝缘片的内圆；
第二冲裁工位，包括第二冲头与第二冲孔，用于在料带上冲出绝缘片的外圆，以使绝缘片与料带脱离；
上料装置，用于带动料带依次经过第一、第二冲裁工位；
以及驱动第一、第二冲头运动的动力装置。
[0008]作为上述方案的进一步改进方式，包括冲头安装座与盖板，动力装置包括电机，冲头安装座与电机的驱动轴连接，第一、第二冲头沿料带运动的方向依次安装在冲头安装座上，盖板上对应第一、第二冲头设有第一、第二冲孔。
[0009]作为上述方案的进一步改进方式，包括切断装置，切断装置包括一定刀与一动刀，动刀与冲头安装座连接，其可在电机的驱动下相对定刀实现切割运动。
[0010]作为上述方案的进一步改进方式，绝缘片上料模块包括一真空吸盘，该真空吸盘可在绝缘片冲裁模块与待处理的电芯之间运动。
[0011]作为上述方案的进一步改进方式，极片折叠模块包括
用于放置电芯的托盘，托盘可带动其上的电芯绕自身轴心转动，旋转角度；
推杆，推杆用于推动电芯上的极片，以使该极片发生折叠而从竖直状态转变为水平状态；
以及驱动托盘与推杆运动的动力装置；
其中转盘根据CCD装置检测获得的极片之间的角度值转动，以使未折叠的极片处于推杆的运动路径之上。
[0012]作为上述方案的进一步改进方式，入壳模块包括磁铁座、冲头以及动力装置，磁铁座用于吸附外壳，冲头可在装置的驱动下用于推动外壳套接在电芯的外侧。
[0013]作为上述方案的进一步改进方式，包括夹持模块，夹持模块包括左夹爪与右夹爪，左、右夹爪均具有一夹持电芯的腔体，腔体的内壁设有一台阶面，该台阶面以上的腔体直径大于外壳直径，台阶面以下的腔体直径等于电芯直径，外壳在冲头的驱动下自电芯的上方向下运动，左、右夹爪在外壳运动至台阶面时解除对电芯的夹持。
[0014]作为上述方案的进一步改进方式，电芯转运模块包括上料导轨、下料导轨、成品分流装置、转运装置以及机械手，转运装置包括一转轴，以及沿转轴的周向均匀分布的若干排固定装置，成品分流装置包括多条分流道，分流道的数量与同一排的固定装置的数量相等，分流道的末端平齐，且分流道末端的间距等于同一排中的相邻固定装置之间的间距，机械手可将固定装置上的待处理的电芯转移至上料导轨之上并由上料导轨运送至执行模块处，以及可将自下料导轨输送而来的且位于分流道末端的成品转移至固定装置上，转轴可带动其上的固定装置发生间歇式转动以补充新的待处理的电芯，以及将成品送往收集装置处。
[0015]作为上述方案的进一步改进方式，外壳上料模块包括料箱、拨动轮、上料导轨与推杆，其中料箱用于存储外壳，其上设有一出料口，拨动轮设于出料口处，其上沿周向设有若干的用于容纳外壳的凹槽，拨动轮可通过转动以将凹槽内的外壳逐一的从出料口送出，上料导轨一端与该出料口连接以承接外壳，推杆持续的推动上料导轨内的外壳向执行模块的方向运动。
[0016]本发明的有益效果是:
可以一体的进行电芯的上料、绝缘片的冲裁、绝缘片上料、极片折叠、外壳上料、电芯入壳与成品下料等步骤，全过程自动进行，无需人工管控，有助于节约人力成本;生产过程不间断进行，相对于现有技术其生产效率得到极大的提升。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明一个实施例的立体示意图；
图2是本发明一个执行模块与转盘的安装示意图；
图3是本发明绝缘片冲裁模块一个实施例的立体示意图；
图4是本发明绝缘片冲裁模块中冲裁工位与动力装置的分解示意图；
图5是本发明绝缘片冲裁模块的剖面示意图；
图6是本发明绝缘片上料模块一个实施例的立体示意图；
图7是本发明极片折叠模块一个实施例的立体示意图；
图8是本发明极片折叠模块中机座与推杆的组合示意图；
图9是本发明入壳模块一个实施例的立体示意图；
图10是本发明入壳模块中左、右夹爪夹紧时的剖视图；
图11是本发明电芯转运模块一个方向的立体示意图；
图12是本发明电芯转运模块另一个方向的立体示意图；
图13是本发明外壳上料模块一个方向的立体示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
[0021]此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0022]参照图1，示出了本发明一个实施例的立体示意图，包括执行模块100、转盘200、C⑶装置300、电芯转运模块500与外壳上料模块600，其中执行模块100集成有绝缘片冲裁模块、绝缘片上料模块、极片折叠模块与入壳模块，用于执行绝缘片冲裁、绝缘片上料、极片折叠与电芯入壳等步骤，转盘200用于驱动执行模块100转动，CXD装置300用于检测电芯的相关参数，电芯转运模块500持续的为各执行模块100供给待处理的电芯，外壳上料模组600则持续的为各执行模块供给外壳，同时入壳后的成品由电芯转运模块500进行下料。
[0023]多个执行模块100安装在转盘200上并沿转盘200的周边均匀分布，CXD装置300设于转盘200的一侧，转盘200通过其底部的电机与传动装置不停歇的旋转，从而带动上述的执行模块100逐一的经过电芯上料位置A、CCD装置的检测范围、外壳上料位置B与成品下料位置CXCD装置包括但不限于下述功能:检测电芯的外形、检测电芯极耳之间的角度等。在CXD装置300、电芯转运模块500与外壳上料模块600的配合下，执行模块100在随转盘200转动一周的过程中可以完成电芯的上料、绝缘片冲裁、绝缘片上料、极片折叠、外壳上料、电芯入壳、成品回收的步骤，从而极大的提高了电池的生产速度。
[0024]参照图2，示出了本发明一个执行模块100与转盘200的安装示意图，其中转盘200与料盘112均只示出了部分，由图可知，绝缘片上料模块120、极片折叠模块130与入壳模块140位于转盘200的上方，绝缘片冲裁模块110则位于转盘200的下方，具体的，绝缘片冲裁模块110通过一未示出的滑块安装在倾斜的导轨101上，从而使绝缘片冲裁模块110能够在未示出的气缸的作用下沿导轨101的长度方向往复运动。
[0025]参照图3，示出了本发明绝缘片冲裁模块110—个实施例的立体示意图，其包括储料装置、第一冲裁工位、第二冲裁工位、上料装置以及动力装置，其中储料装置用于存储料带，料带在上料装置的牵引下按照图中的箭头方向运动，从而依次经过第一冲裁工位与第二冲裁工位，料带在经过第一冲裁工位时成型出绝缘片的内圆，随之在经过第二冲裁工位时成型出绝缘片的外圆，此时绝缘片与料带脱离，并由绝缘片上料模块进行转移。
[0026]具体的，本发明包括一作为承载结构的机座111，储料装置在本实施中优选采用可以转绕料带的料盘112，料盘112固定在机座111的下方，通过转动而释放料带。
[0027]第一冲裁工位包括第一冲头(图中未示出)与第一冲孔1131，第二冲裁工位包括第二冲头(图中未示出)与第二冲孔1132，本实施例中中第一、第二冲孔均设于盖板113之上，盖板113固定在连接座114的上方，连接座114则安装在机座112上的四根安装柱1111上。
[0028]电机115作为动力装置的一种优选实施例设于连接座114的下方，其未示出的驱动轴可以驱动第一、第二冲头在第一、第二冲孔内运动以实现对料带的冲裁。
[0029]此外，由图可以清楚的看出绝缘片冲裁模块110通过以一滑块安装在导轨101之上。
[0030]本实施例中的上料装置包括两个相对设置的送料辊116，以及驱动送料辊116相对转动的电机。送料辊116之间具有间隙，料带穿设在该间隙内，随着送料辊的转动而不断前进，为增加送料辊与料带之间的摩擦力，辊子的表面优选通过包塑工艺处理。
[0031 ]参照图4，示出了本发明冲裁工位与动力装置的分解示意图，由图可知，电机115竖直的安装在机座112上，其驱动轴与一冲头安装座117固定，第一冲头1171与第二冲头1172分别固定在冲头安装座117之上，且沿料带的运动方向分布，此外冲头安装座117上优选还设有导向柱1173，本实施例中导向柱1173优选为两个，对称设于第一、第二冲头的两侧。
[0032]连接座114通过机座112上的安装柱1111固定在电机115的上方，其上设有多个导向孔1141，导向孔的位置与数量均对应于上述的冲头与导向柱，即冲头与导向柱可在电机115的驱动下在导向孔1141内运动。
[0033]优选的，连接座114的上表面还设有一凸块1142，凸块1142沿料带的运动方向设置，同时，对应第一、第二冲头的导向孔的上方开口开设在凸块1142的上表面。
[0034]盖板113则固定在连接座114的上表面，具体的，盖板113的下表面设有一凹槽1133，凸块1142位于凹槽1133内，二者之间形成间隙，该间隙可对穿设在其内的料带起到导向与限位的作用。
[0035]优选的，盖板113的上表面设有一水平的导槽1134，该导槽的一端在盖板113的侧壁上形成开口，第一冲孔1131的上方开口设于导槽1134的底面，导槽1134的侧壁上设有气孔，气孔与吹扫装置连接，从而可向导槽内喷射出气流，如此便可以清理冲裁内圆所产生的废料。
[0036]优选的，为了使料带的导入更加顺利，凸块1142的两端还设有弧面1143。
[0037]本实施例中采用一个电机带动两个冲头同步工作，以料带刚开始进入冲裁工位为例，冲头进行第一次冲裁行程时，第一冲头在料带上冲裁出第一个内圆，第二冲头轮空，随着料带料带的前进，第一内圆已经移动至第二冲头处，冲头进行第二次冲裁行程，第二冲头冲裁出第一个外圆，即冲裁出第一个绝缘片，第一冲头则同步冲裁出第二个内圆，依次往复便可以持续的冲裁出绝缘片。本实施例只需使用一个电机便可以完成绝缘片的两次冲裁，有助于节省成本、简化结构。
[0038]可以理解的是，冲头同步动作是本发明的优选实施例，当然其也可以采用两个独立的动力装置分别驱动。
[0039]绝缘片冲裁模块110优选还包括切割装置，用于将完成冲裁的废料带切割成若干小段，便于进行收集。参照图5，示出了本发明绝缘片冲裁模块的剖面示意图，其中剖截面经过切断装置中的动刀。切断装置优选包括一动刀118与一定刀119，动刀118优选为一矩形块，其上设有一斜槽1181，斜槽1181靠近定刀119的一端具有切割用的刃口，随着动刀118相对定刀119的上下运动便可以对穿设在斜槽1181内的料带进行切断，切断后的料带小段则下落如料盒(途中未示出)之中，如此可以省去重新对料带进行转绕收集的工作，收集效率更高。本实施例中的定刀119包括固定支架，动刀118位于支架上的竖直通孔内并能上下运动，同时支架上还有一传送通道1191，该传送通道1191的一端对正送料辊之间的间隙，另一端对正斜槽的入口，从而保证料带可以自动导入斜槽内。
[0040]优选的，本实施例中的动刀118通过一连接结构1182固定在冲头安装座117之上，具体是位于冲头安装座117的底部，如此动刀118便可以与冲头同步运动，即冲头向上运动进行冲裁时，动刀118也随之运动而进行切断动作，冲头向下复位时动刀118也随之复位而使料带导入至斜槽内，本实施例通过一个电机完成两个冲头以及动刀的驱动，进一步节约了成本。
[0041]参照图6，示出了本发明绝缘片上料模块一个实施例的立体示意图，图中隐藏了其它不相关的零部件。绝缘片上料模块包括一作为承载结构的机座121以及真空吸盘122，真空吸盘122通过连接件123与连接件124安装在一竖直滑块上，该竖直滑块可相对竖直导轨125沿竖直方向运动，该竖直导轨125安装在连接件126上，同时连接件126通过一水平滑块与安装在机座121上的水平导轨127滑动连接，基于此，真空吸盘122便可以沿水平与竖直方向运动。
[0042]绝缘片的上料步骤为:真空吸盘122沿水平方向以及竖直方向运动，同时绝缘片冲裁模块沿导轨101向上运动，直至运动至顶点时触发行程开关，此时绝缘片冲裁完成并位于第二冲孔内，真空吸盘122也恰好位于第二冲孔的正上方。真空吸盘122吸附绝缘片之后复位，并将绝缘片放置在电芯410的顶部，绝缘片冲裁模块也随之复位。
优选的，为了保证绝缘片与电芯之间的精准定位，包括夹持模块，夹持模块包括左夹爪128与右夹爪129，左、右夹爪对称分布在电芯的两侧，通过气缸驱动。当真空吸盘122将吸附的绝缘片放置在电芯410上时左、右夹爪对电芯410进行夹持，实现绝缘片与电芯之间的对正。
[0043]参照图7，示出了本发明极片折叠模块130—个实施例的立体示意图，图中示出了转盘200并隐藏了其它不相关的零部件。折叠模块130包括机座131、托盘132、推杆133与动力装置，其中机座131作为主要的承载机构，用于安装固定上述的托盘132、推杆133与动力装置，托盘132则用于放置待处理的电芯，并能够在动力装置的驱动下带动电芯绕自身轴心旋转，旋转角度由CCD装置300进行控制，具体是CCD装置300在折叠之前先检测运算出电芯极片之间的角度，以及极片与推杆133之间的角度，根据上述角度托盘132转动使一处极片处于推杆133的运动路径上时，推杆133向前运动，推动极片发生折叠而从竖直状态转变为水平状态，然而托盘再次转动使另一处极片也处于推杆133的运动路径上，推杆133重复折叠动作。CCD装置300既可以在折叠前与折叠过程中检测电芯的转动角度，从而精确控制极片的折叠方向，同时还可以在折叠后再次检测极片之间的角度，这样即使出现了不良品也可以第一时间清除，有利于保证产品的品质。
[0044]托盘132设于机座131的下方，其包括托盘底板1321，托盘底板1321上小于1/2圆周的周边向上伸出有托盘侧壁1322，托盘侧壁1322的顶部水平伸出有托盘盖板1323，托盘盖板1323的中心设有一通孔，托盘底板1321、托盘侧壁1322与托盘盖板1323之间形成一腔体。
[0045]本发明还公开了一种固定电芯410的夹具420，夹具420包括位于底部的凸台421以及位于凸台421上方的本体422，本体422的中心设有孔，电芯410竖直的放置在孔内，由孔壁进行定位，电芯410顶部的极片411从孔中伸出，便于后续的折叠工作。夹具420通过凸台421放置在上述的腔体内，由托盘底板、托盘侧壁与托盘盖板进行定位并限制其移动，本体422则从托盘盖板1323上的通孔伸出。
[0046]托盘底板1321的下表面伸出有转动轴1324，该转动轴与电机134的驱动轴连接(连接件未示出)，电机134即驱动托盘132转动的动力装置。
[0047]推杆133设于机座131上并可相对机座131沿水平方向滑动，其下表面优选与电芯410的上表面平齐，推杆133可在未示出的动力装置(如气缸)的驱动下向前运动，直至折叠极片411使其紧贴在电芯410的上表面，当一处极片411完成折叠后，推杆133向后复位，直至另一处极片411由托盘132带动进入折叠位置后，推杆133再次向前运动重复折叠动作。
[0048]参照图8，示出了本发明机座131与推杆133的组合示意图，机座131上设有一水平的导槽1311，导槽1311内设有一滑块135，滑块135可相对导槽1311运动，推杆133则连接在滑块135上，未示出的动力装置(如气缸)的驱动部件可从机座131上的通孔1312中伸出并与滑块135连接，从而驱动推杆133沿导槽1311往复运动，本实施例中中的滑块135优选为U型滑块，其原因见图6，由于真空吸盘122竖直插接在机座131中，为使得真空吸盘122不影响滑块135的滑动，故设置成U型滑块。
[0049]通过CCD装置实时检测电芯的转动角度，从而可以精确控制极片的折叠方向，保证极片之间的角度处于合格范围之内，有效的降低了产品的不良率，降低了企业的生产成本。
[0050]参照图9，示出了本发明入壳模块140—个实施例的立体示意图，图中隐藏了其它不相关的零部件。入壳模块140包括用于吸附外壳430的磁铁座141、冲头142与未示出的动力装置，托盘132可以沿转盘200的径向运动，从而运动至外壳430的正下方，冲头在动力装置的驱动下可以推动外壳430从上方套接在电芯的外部。
[0051]优选的，入壳模块140也包括有夹持模块，夹持模块包括左夹爪143与右夹爪144，左、右夹爪优选通过一连接件145与电机146连接，当电机146的驱动轴向前伸出时左、右夹爪张开，反之则夹紧，参照图10，示出了入壳模块140中左、右夹爪夹紧时的剖视图，剖面进过待夹持电芯的轴心。如图所示，左、右夹爪均具有一夹持电芯的半圆形腔体1401，腔体1401的内壁设有一台阶面1402，该台阶面以上的腔体直径大于外壳430直径，台阶面1402以下的腔体直径等于电芯直径。外壳430尚未下落时，左、右夹爪夹紧电芯，即台阶面以下的腔体内壁与电芯外壁贴合，台阶面以上的腔体内壁与电芯外壁之间存在一供外壳430插入的间隙，随后外壳在冲头的驱动下向下运动并从间隙内插入，此过程中夹爪始终保持夹紧，从而可以保证电芯与外壳之间的精确定位；当外壳运动至台阶面时静止，左、右夹爪张开以解除对电芯的夹持，随后外壳再次向下运动而完成入壳步骤。
[0052]参照图11，示出了本发明电芯转运模块500—个实施例的立体示意图，图中隐藏了成品的收集装置以及部分正在运输的电芯与成品。电芯转运模块包括上料导轨510、下料导轨520、成品分流装置530、转运装置540以及机械手550。其中转运装置540包括一转轴541，以及沿转轴541的周向均匀分布的若干排固定装置542。本实施例中固定装置542优选为四排，即位于转轴541的上、下、左、右四个方向，同一排则包括有3个固定装置，进一步优选的，转轴541上沿轴向固定有三个等距的十字型结构，每个十字型结构的凸台即为一个固定装置542。固定装置542上设有一固定孔，上述夹具420插接在固定孔内，转轴541可以发生间歇式转动，单次转动的角度为90°。
[0053]成品分流装置530包括多条分流道531，本实施例中分流道的数量对应同一排的固定装置542的数量为三条，分流道531的末端平齐，且分流道末端的间距等于同一排中的相邻固定装置542之间的间距，优选的，分流道531的末端与转轴对正。
[0054]机械手550则优选包括两个夹爪，具体包括夹爪551与夹爪552，当机械手550位于初始位置时，夹爪551位于转轴541的正上方，夹爪552位于分流道531末端的正上方，夹爪551与夹爪552还可以沿转轴541的轴向运动。
[0055]上料导轨510的两端分别连接转运装置540与图1中的电芯上料位置A，下料导轨520的两端分别连接成品分流装置530与成品下料位置C，下料导轨520上优选还设有推杆560，该推杆560可将下料导轨520末端的成品推送入成品分流装置530的分流道531内。
[0056]结合上述以及图12，图12是本发明电芯转运模块500另一个方向上的立体示意图。电芯转运模块500的工作流程为:处于位置D的固定装置542为最开始的上料位置，其通常与流水线配合，如设置一条水平的流水线，流水线上具有三条(对应本实施例)导槽，导槽的尾端对正夹具420上用于放置电芯的腔体，电芯水平的放置在导槽内，如此随着流水线的间歇式输送，电芯可以自动插入至夹具420内。
[0057]当处于位置D的夹具420内已经插入有电芯后，转轴541转动90°，原处于位置D的固定装置542带动夹具420运动至位置E，同一时间内由下料导轨520传送而来的成品经由推杆560的作用分别进入不同的分流道，直至最前端的三个成品位于分流道531的末端。
[0058]然后夹爪551与夹爪552从初始位置下移，夹爪551夹住处于位置E上的三个夹具(夹具上固定有待处理的电芯)，夹爪552夹住处于分流道末端的三个夹具(夹具上固定有成品)，接着夹爪551与夹爪552向上复位后沿转轴541的轴向运动，夹爪551夹持夹具并将其放置在上料导轨510上，夹爪552则夹持夹具并将其放置在处于位置E的固定装置上，夹爪551与夹爪552复位。当转轴541再次沿同一方向发生两次转动后，原处于位置E的固定装置带着成品经过位置F并最后位于转轴541的下方，此时成品在重力的作用下从固定装置中脱离进入收集装置中。上述步骤重复进行，便可以同步实现电芯的上料与成品的下料。
[0059]参照图13，示出了本发明外壳上料模块600—个实施例的立体示意图，图中隐藏料箱下部分的侧板，同时仅示出了部分料箱与承载料箱的支架。外壳上料模块600包括料箱610、拨动轮620、上料导轨630与推杆640，其中料箱610用于存储外壳430，其上设有一出料口，拨动轮620设于出料口处，其上沿周向设有若干的用于容纳外壳的凹槽，拨动轮620可通过转动将凹槽内的外壳逐一的从出料口送出，上料导轨一端与该出料口连接以承接外壳430，推杆640设于上料导轨620的一端，通过持续的推送动作推动上料导轨内的外壳向执行模块的方向运动。
[0060]综上，本发明的使用流程为:首先电芯转运模块对处于电芯上料位置A的执行模块进行上料，转盘转动使该执行模块进入CCD装置的检测范围，CCD装置对电芯的形状以及极片之间的角度进行检测，转盘始终保持持续转动。绝缘片冲裁模块完成绝缘片的冲裁(具体冲裁步骤见上述)并沿导轨101向上运动至导轨顶端，绝缘片上料模块中的左、右夹爪夹紧电芯，真空吸盘同时也运动至上料位置，吸附绝缘片后复位并将绝缘片放置在电芯的顶部，绝缘片冲裁模块复位以待下一次工作;然后托盘启动带动电芯转动使一处极片处于折叠位置，此时托盘停止转动，然后推杆伸出对该极片进行折叠，折叠完成后推杆复位，托盘再次转动直至另一处极片处于折叠位置，推杆再次伸出进行折叠，当两处极片均完成折叠后该工位刚好运动出CCD装置的检测范围，下一执行模块进入CCD装置的检测范围并重复上述步骤;另一方面，上一执行模块完成极片折叠步骤之后运动至外壳上料位置B，外壳上料模块对其进行上料，托盘带动电芯沿转盘的轴心方向运动至外壳的正下方，入壳模块中左、右夹具夹紧电芯，然后冲头通过两次冲压将外壳套接在电芯的外部(具体冲压步骤见上述)，随后执行模块运动至成品下料位置C，将成品转移至下料导轨上进行后续的下料步骤，如此便完成了电芯入壳的全部步骤，且时间控制在转盘转过一周的时间内，从而可以极大的提高生产效率，如现有技术中的入壳设备仅能达到30pcs/min，而本发明可以达到120pcs/min，同时全过程自动化控制，这对于锂电池这一新能源电池的发展具有积极的意义。
[0061]以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种用于汽车锂电池的高效电芯入壳设备，其特征在于:包括 电芯转运模块与外壳上料模块； 执行模块，所述执行模块包括绝缘片冲裁模块、绝缘片上料模块、极片折叠模块与入壳模块； 可绕自身轴心的转盘以及CCD装置； 其中若干所述执行模块安装在所述转盘上并沿转盘的周向均匀分布，所述转盘不停歇的转动以带动所述执行模块逐一的经过所述CCD装置的检测范围，所述电芯转运模块持续的为各执行模块供给电芯，所述外壳上料模组持续的为各执行模块供给外壳，所述执行模块在所述转盘转动一周的过程中执行电芯上料、绝缘片的冲裁、绝缘片的上料、极片的折叠、外壳上料以及电芯的入壳，入壳后的成品由所述电芯转运模块进行下料。2.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述绝缘片冲裁模块包括 用于存储料带的储料装置； 第一冲裁工位，包括第一冲头与第一冲孔，用于在所述料带上冲出绝缘片的内圆；第二冲裁工位，包括第二冲头与第二冲孔，用于在所述料带上冲出绝缘片的外圆，以使绝缘片与所述料带脱离； 上料装置，用于带动所述料带依次经过所述第一、第二冲裁工位； 以及驱动所述第一、第二冲头运动的动力装置。3.根据权利要求2所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:包括冲头安装座与盖板，所述动力装置包括电机，所述冲头安装座与所述电机的驱动轴连接，所述第一、第二冲头沿所述料带运动的方向依次安装在所述冲头安装座上，所述盖板上对应所述第一、第二冲头设有所述第一、第二冲孔。4.根据权利要求3所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:包括切断装置，所述切断装置包括一定刀与一动刀，所述动刀与所述冲头安装座连接，其可在所述电机的驱动下相对所述定刀实现切割运动。5.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述绝缘片上料模块包括一真空吸盘，该真空吸盘可在所述绝缘片冲裁模块与待处理的电芯之间运动。6.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述极片折叠模块包括 用于放置电芯的托盘，所述托盘可带动其上的电芯绕自身轴心转动； 推杆，所述推杆用于推动所述电芯上的极片，以使该极片发生折叠而从竖直状态转变为水平状态； 以及驱动所述托盘与推杆运动的动力装置； 其中所述转盘根据所述CCD装置检测获得的极片之间的角度值转动，以使未折叠的极片处于所述推杆的运动路径之上。7.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述入壳模块包括磁铁座、冲头以及动力装置，所述磁铁座用于吸附外壳，所述冲头可在所述装置的驱动下用于推动所述外壳套接在电芯的外侧。8.根据权利要求9所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:包括夹持模块，所述夹持模块包括左夹爪与右夹爪，所述左、右夹爪均具有一夹持电芯的腔体，所述腔体的内壁设有一台阶面，该台阶面以上的腔体直径大于外壳直径，台阶面以下的腔体直径等于电芯直径，所述外壳在所述冲头的驱动下自所述电芯的上方向下运动，所述左、右夹爪在所述外壳运动至所述台阶面时解除对所述电芯的夹持。9.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述电芯转运模块包括上料导轨、下料导轨、成品分流装置、转运装置以及机械手，所述转运装置包括一转轴，以及沿所述转轴的周向均匀分布的若干排固定装置，所述成品分流装置包括多条分流道，所述分流道的数量与同一排的所述固定装置的数量相等，所述分流道的末端平齐，且分流道末端的间距等于同一排中的相邻所述固定装置之间的间距，所述机械手可将所述固定装置上的待处理的电芯转移至所述上料导轨之上并由上料导轨运送至所述执行模块处，以及可将自所述下料导轨输送而来的且位于所述分流道末端的成品转移至所述固定装置上，所述转轴可带动其上的所述固定装置发生间歇式转动以补充新的待处理的电芯，以及将成品送往收集装置处。10.根据权利要求1所述的高效电芯入壳设备，其特征在于:所述外壳上料模块包括料箱、拨动轮、上料导轨与推杆，其中所述料箱用于存储外壳，其上设有一出料口，所述拨动轮设于所述出料口处，其上沿周向设有若干的用于容纳外壳的凹槽，所述拨动轮可通过转动以将凹槽内的外壳逐一的从所述出料口送出，所述上料导轨一端与该出料口连接以承接外壳，所述推杆持续的推动所述上料导轨内的外壳向所述执行模块的方向运动。
【文档编号】H01M10/058GK105932336SQ201610317251
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】吴青元, 郝民亮, 彭香玲, 李勃, 刘陈, 蒋苏军
【申请人】深圳南方精益科技有限公司