锂电池化成设备吸嘴的更换工装的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池制造技术领域，特别涉及一种锂电池化成设备吸嘴的更换工装。


背景技术：

2.现阶段，随着国内电动汽车销量驶入高速发展轨道，动力电池也迎来了前所未有的增长浪潮。动力锂离子电池的需求越来越大，对锂电池的生产制造工艺也提出了越来越高的要求。
3.整体来说，锂电池的生产包括极片制造工艺、电池的装配、注液、封口工艺以及最后的化成、老化工艺。在这三个阶段的工艺中，每一步都会对电池最后的性能形成很大的影响。
4.关于电池的化成工艺，是对制造出来的锂离子电池进行一次小电流的充放电。在锂电池制作完成后，需要对电池进行小电流的充放电，以实现对电池的激活、及必要的排气和注液处理。
5.为了保证单体电池在化成预充电过程中，电芯内部的产生的气体能有效的排出，电池预充化成设备一般都具有一套独立的真空或负压系统，设备真空管路通过橡胶等材质的吸嘴与电池的注液孔位置相对接，构成气体回路，将化成过程中电池内部产生的气体有效及时的排除，防止电池鼓包的同时，保证电池厚度的一致性。吸嘴一般设排布插装于和负压系统连通的吸嘴盘上。
6.电池排气时会带出电池内部的部分电解液，吸嘴粘附的电解液发生结晶，将导致吸嘴与电池对接时发生接触不良现象，产生漏气；同时，电解液具有一定的强腐蚀性，橡胶等材质的吸嘴长时间接触会导致吸嘴的失效，吸嘴也存在磨损、老化或变形的情况。因此，需要定期地拆装更换吸嘴。
7.在现有锂电池化成设备的吸嘴更换中，一般采用人工操作，设备技术人员的手臂须伸进设备中进行。因化成设备结构紧凑，内部空间复杂狭小，使更换过程浪费大量的人工及时间成本，造成设备生产效率上的极大浪费；同时，手臂进入设备内操作，本身也存在着严重的安全隐患。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种锂电池化成设备吸嘴的更换工装，以改进锂电池预充化成工艺中的吸嘴更换方式，从而提升吸嘴更换工序的效率和安全性。
9.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
10.一种锂电池化成设备吸嘴的更换工装，用于更换锂电池化成设备中吸嘴盘上的吸嘴，所述更换工装包括：
11.工装托盘；
12.吸嘴承载体，设于所述工装托盘上，并用以承载所述吸嘴；
13.夹持机构，设于工装托盘上，且所述夹持机构具有将所述吸嘴和所述吸嘴承载体定位于所述工装托盘上的第一状态，以及解除对所述吸嘴及所述吸嘴承载体的定位的第二状态。
14.进一步的，所述吸嘴承载体上设有吸嘴定位柱，所述吸嘴的吸气口可插设于所述吸嘴定位柱上，以构成所述吸嘴于所述吸嘴承载体上的放置。
15.进一步的，所述工装托盘具有供所述吸嘴承载体放置并拆装所述吸嘴盘上的所述吸嘴的第一工位，以及用于在所述吸嘴承载体上预装新的所述吸嘴的第二工位。
16.进一步的，所述吸嘴承载体通过插装结构设置于所述工装托盘上。
17.进一步的，所述插装结构包括固设于所述工装托盘上的定位销，以及开设于所述吸嘴承载体上的定位孔。
18.进一步的，所述夹持机构包括执行器和被所述执行器驱动的夹持体，所述夹持体为对称设于所述吸嘴两侧的两个，且两侧的所述夹持体夹持于所述吸嘴上时构成所述第一状态。
19.进一步的，所述吸嘴的侧壁上开设有夹持凹槽，所述夹持体上设有夹持凸起，于所述第一状态下，所述夹持凸起进入所述夹持凹槽内。
20.进一步的，所述执行器为与两侧的所述夹持体一一对应设置的气动夹爪，所述夹持体固设于所述气动夹爪的夹爪上。
21.进一步的，所述执行器包括双向气缸，所述双向气缸两端的伸缩杆上均固装有固定板，两侧的所述夹持体分别固定于对应侧的所述固定板上。
22.进一步的，沿所述夹持体的夹持方向，所述夹持体于所述固定板上的固定位置可调。
23.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
24.本实用新型所述的锂电池化成设备吸嘴的更换工装，在工装托盘上定位设置便于取放的吸嘴承载体，和化成托盘上的电池的注液孔相对应的吸嘴可定位放置在吸嘴承载体上，同时为吸嘴配置夹持机构，使吸嘴可以被夹持固定在工装托盘上、或者可以被取走；这样，将工装托盘移动至化成托盘的工位上后，凭借吸嘴盘向着工装托盘移动对接、或者工装托盘被托举化成托盘的托盘顶升机构的托起以对接吸嘴盘，则可完成吸嘴的更换，使吸嘴的更换方式得以改进，有利于提升吸嘴更换工序的效率和安全性。
25.借助吸嘴上的吸气口，在吸嘴承载体上设置吸嘴定位柱，从而可将吸嘴插设在吸嘴定位柱上，实现吸嘴在吸嘴承载体上的便于取放的定位放置，不仅结构简单、便于实施，且利于吸嘴在吸嘴承载体上的便捷插放和取走。而在工装托盘上设置两个工位，第一工位用于对吸嘴盘上吸嘴的拆卸、以及新的吸嘴到吸嘴盘上的插装更换，第二工位则便于进行拆卸后的吸嘴的移除、以及新的吸嘴在吸嘴承载体上的预装，从而使该更换工装的操作便捷性和实用性进一步增强。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的附图，是用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明是用于解释本实用新型，其中涉及到的前后、上下等方位词语仅用于表示相对的位置关系，均不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
27.图1为本实用新型实施例一所述的承装有多个电池的化成托盘的整体结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例一所述的锂电池化成设备吸嘴的更换工装的整体结构示意图；
29.图3为图2中c
‑
c所示部位的剖面结构示意图；
30.图4为图2中a所示部位的局部放大图；
31.图5为图4中a所示视角下更换工装在不同状态下的结构示意图；
32.图6为本实用新型实施例一所述的吸嘴承载体在工装托盘上的设置结构示意图；
33.图7为本实用新型实施例二所述的锂电池化成设备吸嘴的更换工装的整体结构示意图；
34.图8为图7中b所示部位的局部放大图；
35.图9为图8中b所示视角下更换工装在不同状态下的结构示意图；
36.图10为本实用新型实施例二所述的吸嘴承载体在工装托盘上的设置结构示意图；
37.附图标记说明：
38.1、化成托盘；100、底盘；101、固定夹持板；2、电池；200、注液孔；3、工装托盘；300、安装板；301、底板；302、支撑侧板；303、顶板；304、加强板；305、定位销；4、执行器；400、夹持体；401、夹持凸起；402、滑槽；403、调整孔；404、伸缩杆；405、驱动安装座；406、固定板；407、夹持座；5、吸嘴承载体；50、支撑架；500、吸嘴定位柱；501、定位孔；6、吸嘴；600、对接孔；601、夹持凹槽。
具体实施方式
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“背”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.实施例一
42.本实施例涉及一种锂电池化成设备吸嘴的更换工装，通过改进锂电池预充化成工艺中的吸嘴更换方式，从而提升吸嘴更换工序的效率和安全性。
43.该锂电池化成设备吸嘴的更换工装是用于更换锂电池化成设备中吸嘴盘上的吸嘴，其包括工装托盘、吸嘴承载体和夹持机构。
44.其中，吸嘴承载体设于所述工装托盘上，并用以承载所述吸嘴；夹持机构设于工装托盘上，且该夹持机构具有可将吸嘴和吸嘴承载体定位于工装托盘上的第一状态，以及解除对吸嘴及吸嘴承载体的定位的第二状态。显然，为了吸嘴能顺利地从吸嘴承载体上插装移位到吸嘴盘上，而脱离吸嘴承载体，吸嘴应以非固定地方式定位设置在吸嘴承载体。
45.基于上述的总体结构原则，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。本实施例的锂电池化成设备中承载有多个电池2的化成托盘1的一种示例性结构如图1
所示，本实施例的锂电池化成设备吸嘴的更换工装的一种示例性结构如图2所示。
46.需指出的是，在电池预存化成工艺中，一般是多个电池2成批次地同步进行化成工艺，在本实施例中，以一个化成托盘1承载24块电池2为例加以说明。化成托盘1包括底盘100和可导向移动调整地设于底盘100上的固定夹持板101，各个电池2被固定夹持板101夹持固定在底盘100上。对应于电池2的数量，和化成设备中的负压系统相连接的吸嘴盘上布置有24个通气插头，各通气插头对应各个电池2的注液孔200布置，各吸嘴6可对应插装于各个通气插头上。当通过化成设备中的托盘顶升机构顶起化成托盘1靠向吸嘴盘时，吸嘴6可以扣压在注液孔200上，以完成电池2的排气处理。显然，上述的数量只是为了便于阐述本实用新型的更换工装，并不构成对该更换工装上吸嘴6数量及其排列模式的限制。
47.如图2所示，该更换工装包括工装托盘3、吸嘴承载体5和夹持机构。工装托盘3可以参照化成托盘1的尺寸大小设计，以便于按照既定的排列模式排布的各吸嘴6在工装托盘3上的放置。在本实施例中，工装托盘3包括底板301、支撑侧板302和顶板303，支撑侧板302支撑于底板301和顶板303之间。为加强工装托盘3的整体结构和承压性能，如图3所示，在工装托盘3内可加设若干个加强板304，工装托盘3上的上述各构件可通过焊接、螺接紧固等形式固连为一体。此外，可在顶板303的顶面上固设两条安装板300，用于安装夹持机构和放置吸嘴承载体5。
48.为了实现吸嘴6的批量便捷更换，吸嘴承载体5为非固定地定位放置在工装托盘3上，并且，按照上述的排列模式，多个吸嘴6也是非固定地定位放置在吸嘴承载体5上，以形成吸嘴6与吸嘴盘上的通气插头的一一对应，并便于吸嘴6在吸嘴承载体5和吸嘴盘之间的移位交接。
49.同时，安装板300上固装有夹持机构，夹持机构可以被驱动以在第一状态和第二状态之间切换。结合图4所示，在第一状态下，夹持机构可形成对各个吸嘴6的夹持固定，以使吸嘴6连同吸嘴承载体5被保持在工装托盘3上的放置就位的位置。在该位置，随着工装托盘3被托盘顶升机构顶推上升、或者吸嘴盘的被驱动下移，吸嘴6顶部的与其自身的吸气口相连通的对接孔600可与吸嘴盘上的通气插头对接；也可随着吸嘴盘和工装托盘3的远离，而实现吸嘴6从通气插头上的拔出脱离。在第二状态下，夹持机构对吸嘴6的夹持松开，使上述的夹持机构对吸嘴6在工装托盘3上的位置的保持被解除。图5中的(a)示出了夹持机构的第二状态，图5中的(b)示出了夹持机构的第一状态。
50.如图6所示，为进一步增强该更换工装的操作便捷性和实用性，在工装托盘3上设有供吸嘴承载体5放置就位、以拆装吸嘴盘上的吸嘴6的第一工位，以及用以拆掉换下的旧的吸嘴6、并预装新的的吸嘴6的第二工位。上述的可形成对接孔600与吸嘴盘上的通气插头对接的位置即为第一工位，第二工位则可设于顶板303的顶面的边部，以方便移除卸下的旧的吸嘴6，并在吸嘴承载体5上预先放置新的以备下一次更换使用的吸嘴6。
51.仍如图6所示，吸嘴承载体5上以上述的排列模式布设有多个吸嘴定位柱500，吸嘴6的吸气口可插设在吸嘴定位柱500上，以构成吸嘴6于吸嘴承载体5上的非固定地定位放置。借助吸嘴6上的吸气口，在吸嘴承载体5上按既定的排列模式布置对应数量的吸嘴定位柱500，从而可将各个吸嘴6插设在各吸嘴定位柱500上，实现吸嘴6在吸嘴承载体5上的便于取放的定位放置，不仅结构简单、便于实施，且利于吸嘴6在吸嘴承载体5上的便捷插放和取走。对应电池2的数量，可将吸嘴承载体5设为并排的两个，每个吸嘴承载体5上设置12个吸
嘴定位柱500，从而使24个吸嘴6定位放置在两个吸嘴承载体5上。
52.为提升吸嘴承载体5的第一工位的高度，可在安装板300上固装若干个支撑吸嘴承载体5的支撑架50，将吸嘴承载体5定位搭设在支撑架50上。
53.为实现吸嘴承载体5在工装托盘3的第二工位上、或者吸嘴承载体5在支撑架50的第一工位上的非固定定位放置，可采用定位销305和定位孔501的插装结构，以构成吸嘴承载体5于工装托盘3上的非固定地定位放置。通过在工装托盘3和吸嘴承载体5之间设置定位销305和定位孔501，实现工装托盘3在吸嘴承载体5上的定位放置，利于技术实现和加工。优选地，定位销305固设于工装托盘3上以及支撑架50的顶端，定位孔501开设于吸嘴承载体5上；将定位孔501开设在吸嘴承载体5上，可降低吸嘴承载体5的自重，有利于吸嘴承载体5的取放操作和归置摆放。
54.对于执行器4和夹持体400的结构形式，可以多种选择，如图2并图4所示，夹持机构包括执行器4和被执行器4驱动的夹持体400，夹持体400对应各吸嘴6成组设置。每组的夹持体400为对称设于吸嘴6两侧的两个，在同组的两夹持体400夹持于吸嘴6上时，构成上述的夹持机构的第一状态。采用两个夹持体400形成对吸嘴6的夹持，可形成良好稳固的固定效果，利于夹持机构的构造与技术实现。此外，吸嘴6的侧壁上开设有夹持凹槽601，夹持体400上设有夹持凸起401，在第一状态下，夹持凸起401进入夹持凹槽601内。对应于吸嘴6上的夹持凹槽601，在可与吸嘴6的外周面相贴合的夹持体400的弧面状的夹持接触面上设置夹持凸起401；在夹持的状态下，夹持凸起401插入到夹持凹槽601内，可在插装或拔除吸嘴盘上的吸嘴6的过程中，有利于吸嘴6在工装托盘3上的位置保持，防止更换过程中吸嘴6的异常脱落。
55.在本实施例中，执行器4为与各组夹持体400一一对应设置的24个气动夹爪，夹持体400固设在气动夹爪驱动端的两个夹爪上，两个夹爪可被驱使滑动于滑槽402中，实现两个夹持体400对吸嘴6的夹持或脱离。采用气动夹爪作为执行器4使用，可实现对每一个吸嘴6的单独夹持,可针对吸嘴位置的变化灵活可调装配，在针对不同型号化成设备时，夹持机构中各组夹持体400量的数量和位置便于重组调整。
56.本实施例所述的锂电池化成设备吸嘴的更换工装，在工装托盘3上定位设置便于取放的吸嘴承载体5，和化成托盘1上的各电池2的注液孔200相对应的多个吸嘴6可定位放置在吸嘴承载体5上，同时为各吸嘴6配置夹持机构，使各个吸嘴6可以被夹持固定于工装托盘3上、或者可以被取走；这样，将工装托盘3移动至化成托盘1的工位上后，凭借吸嘴盘向着工装托盘3移动对接、或者工装托盘3被托举化成托盘1的托盘顶升机构的托起以对接吸嘴盘，则可完成吸嘴6的批量更换，使吸嘴6的更换方式得以改进，有利于提升吸嘴6更换工序的效率和安全性。
57.实施例二
58.本实施例的锂电池化成设备吸嘴的更换工装，大体采用与实施例一相同的布置结构，不同之处在于，执行器4及夹持体400采用不同的结构和配置形式。
59.如图7和图8所示，在工装托盘3的两条安装板300上，分别设置两个吸嘴承载体5，每个吸嘴承载体5上承载6个吸嘴6，总共形成24个吸嘴6的定位放置。
60.在本实施例中，由于同一吸嘴承载体5上的各个吸嘴6位于同一直线上，故而可使用一个或者两个双向气缸作为执行器4配套给一个吸嘴承载体5上的各个吸嘴6使用。如图7
和图8所示，双向气缸两端的伸缩杆404上均固装有固定板406，伸缩杆404和固定板406之间可加设驱动安装座405，以方便装配。固定板406为与吸嘴承载体5同向布置的长条板，两个长条板分置于吸嘴承载体5的左右。同一吸嘴承载体5上的吸嘴6的同一侧的多个夹持体400均通过其底部固连的夹持座407固定于一个固定板406上，当执行器4驱动两个固定板406动作，可带动多组夹持体400同步地实现对吸嘴6的夹持或脱离。采用大口径的双向气缸作为执行器4，可使用一个执行器4或者两个执行器4为一组共同驱动位于同一直线上的多组夹持体400的夹持动作，组装维护更加便捷，适用于电池尺寸固定的量产化成设备，且可减少执行器4的使用数量。
61.优选地，沿夹持体400的夹持方向，在夹持座407上开设有调整孔403，夹持座407借助调整孔403以实现其在固定板406上的位置调整，以使夹持体400的固定位置可调。采用开设在夹持体400的夹持座407上的长条状的调整孔403，并配合紧固螺栓等，实现夹持体400在固定板406上的位置调整，可适应吸嘴6径向尺寸的变化，便于针对不同规格的吸嘴6，实时调整同组的两个夹持体400的夹持尺寸。
62.图9中的(a)示出了本实施例的夹持机构的第二状态，图9中的(b)示出了夹持机构的第一状态。
63.同样地，如图10所示，为实现吸嘴承载体5在工装托盘3的不同工位的定位放置，同样采用定位销305和定位孔501的插装结构。以构成吸嘴承载体5于工装托盘3上的非固定地定位放置。每个吸嘴承载体5可对应设置两个支撑架50，支撑架50的顶端设置有对应第一工位的定位销305。在安装板300的外侧的顶板303上设置两个定位销305，以和吸嘴承载体5的第一工位对应。吸嘴承载体5上开设有两个定位孔501，以与定位销305插装配合，实现吸嘴承载体5在工装托盘3上的非固定地定位放置。
64.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。