一种锂电池极片自动分级装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种锂电池极片自动分级装置，包括待称极片存放装置，待称极片存放装置通过待称极片放置底板与称重装置相连，称重装置上方设有极片取放装置，该极片取放装置负责把极片从待称极片存放装置取出，并放置在称重装置上，分类执行装置通过支架与抓手相连，负责将称重后的极片按照重量从称重装置上搬运到相应级的容器中，所述待称极片存放装置、称重装置、极片取放装置及分类执行装置均与测控装置相连；通过利用本实用新型所涉及的装置能够自动完成极片从容器中取出、放置到称重托盘上、称重、判断属于哪一级、从称重托盘上拿起极片、将极片放置在相应级的容器内一系列动作。该分级装置具有自动化程度高，运行稳定，分级准确、操作简单等优点。
【专利说明】—种锂电池极片自动分级装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种锂电池极片自动分级装置。
【背景技术】
[0002]锂电池是由一定数量的电池极片层叠封装而成。生产锂电池时，要求同一块锂电池的电池极片的面密度相近，以保证锂电池的性能良好，而电池极片的面密度在生产过程中存在较大差异，因此需要根据极片的面密度分级。极片的面密度是指极片单位面积的质量，同一规格的极片的面积相同，这样面密度的差异就表现为极片质量的差异，所以极片的分级就可以根据极片的质量来分级。
[0003]目前锂电池极片分级主要有人工借助于电子天平来完成，通常是人工将极片放到电子天平上称重，然后人工读取极片重量读数，人工判断极片属于哪一级，最后人工从电子天平上取下极片，放置到相应级的容器内。人工进行极片称重分级，属于简单、枯燥、重复性劳动，劳动强度大，易疲劳，如果注意力不集中，可能会误读数、误判断、误分级等，影响到分级的质量，进而影响到电池的性能。
实用新型内容
[0004]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种锂电池极片自动分级装置。利用该装置能够实现自动完成极片从容器中取出、放置到称重托盘上，称重、判断属于哪一级，从称重托盘上拿起极片，将极片放置在相应级的容器内等一系列动作。该分级装置具有自动化程度高，运行稳定，分级准确、操作简单等优点。
[0005]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0006]一种锂电池极片自动分级装置，包括待称极片存放装置和分类执行装置，待称极片存放装置通过待称极片放置底板与称重装置相连，称重装置上方设有极片取放装置，所述分类执行装置通过支架与抓手相连，所述待称极片存放装置、称重装置、极片取放装置及分类执行装置均与测控装置相连。
[0007]极片取放装置负责把极片从待称极片存放装置取出，并放置在称重装置上。
[0008]分类执行装置负责将称重后的极片按照重量从称重装置上搬运到相应级的容器中。
[0009]所述待称极片存放装置包括第一步进电机，第一步进电机依次通过皮带轮、皮带与丝杠连接，丝杠还通过与丝杠配合的丝杠螺母与待称极片放置底板固定连接，待称极片放置底板还与第一导轨副上的第一滑块固定连接，待称极片存放装置通过底板与称重装置相连。
[0010]所述称重装置包括称重传感器，称重传感器上连接着称重托盘，称重托盘上设有若干孔，所述孔的大小与抓手的大小相配合。
[0011]所述极片取放装置包括所述支架，支架上设有一横向安装的第一单轴气缸，第一单轴气缸的活塞杆与第一横梁固定连接，第一横梁与支架两侧的水平第二导轨上的第二滑块固定连接，第一横梁上安装有升降的第一双轴气缸，第一双轴气缸的活塞杆与一薄板固定连接，薄板与取放电池极片的吸盘固定连接，所述支架还与分类执行装置相连。
[0012]所述分类执行装置包括第二横梁，第二横梁与所述支架两侧的第二导轨上的第二滑块固定连接，两侧的第二导轨由四个支柱支撑固定在第二横梁上，在第二横梁的一侧固定着第二步进电机，第二步进电机轴与齿轮连接，齿轮与齿条相配合构成齿轮齿条结构，齿条安装固定在支架一侧侧面上，第二横梁还与一升降移动第二双轴气缸固定连接，第二双轴气缸的活塞杆与连接装置连接，连接装置上还与一升降移动的第二单轴气缸固定连接，第二单轴气缸与抓手固定连接；
[0013]所述吸盘包括第一组吸盘和第二组吸盘。
[0014]所述测控装置包括PLC控制器，PLC控制器通过A/D转换模块与称重传感器相连，PLC控制器与人机界面通信，PLC控制器还通过第一驱动器、第二驱动器、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀分别与对应的第一步进电机、第二步进电机、第一单轴气缸、第一双轴气缸、第二双轴气缸、第二单轴气缸、第一组吸盘、第二组吸盘相连。
[0015]PLC控制器还与第一行程开关、第二行程开关、第三行程开关和第四行程开关相连，第一行程开关、第二行程开关、第三行程开关和第四行程开关分别安装在对应的第一单轴气缸行程正极限、第一单轴气缸行程负极限、分类执行装置行程正极限和分类执行装置行程负极限的位置上。
[0016]待称极片存放装置主要是用来盛放还未称重分级的极片，极片取放装置主要是用来从待称极片存放装置上取走极片并将极片放置到称重装置上，分类执行装置主要是用来从称重装置上取走称量完的电池极片并将其运送到与其重量相对应容器内，容器根据重量范围分成五个。
[0017]称重装置就是用来测量极片重量的部分，称重装置的称重托盘上设有若干孔，这些孔是为了在将极片取走时抓手的齿伸进这些孔中，以便抓手闭合抓取极片。
[0018]测控部分的PLC控制器接收来自称重传感器、行程开关等的信号，PLC控制器对这些信号进行处理，并发出信号给驱动器、电磁阀等进而控制步进电机、气缸、吸盘，进而就控制了整个机械部分，实现对锂电池极片的自动称重分级。
[0019]一种锂电池极片自动分级装置的控制方法，包括以下步骤:
[0020]步骤一:首先将若干待称极片放置到待称极片放置平板上，然后由PLC控制器控制，先使能够升降的第一双轴气缸动作，使其活塞杆驱动吸盘下降，使吸盘与放置在待称极片放置平板上最上面的电池极片相接触，使吸盘吸住该极片，然后使第一双轴气缸活塞杆缩回，进而带动吸盘及极片上升；
[0021]步骤二:在极片上升后，PLC控制器控制第一步进电机带动丝杠旋转进而带动待称极片放置平板上升一片极片厚度的高度，保证在第一双轴气缸的活塞杆缩回状态下，吸盘与待称极片放置平台上最上面的极片的垂直距离保持恒定；
[0022]步骤三:待称极片放置平板上升的同时，在PLC控制器的控制下，安装在支架上的横向第一单轴气缸的活塞杆伸出，其活塞杆驱动第一横梁，进而驱动固定连接在第一横梁上的第一双轴气缸以及固定连接在第一双轴气缸的活塞杆上的吸盘，活塞杆驱动第一横梁、第一双轴气缸、吸盘到称重托盘的正上方；[0023]步骤四:在活塞杆驱动第一横梁、第一双轴气缸、吸盘到称重平板的正上方后，第一双轴气缸的活塞杆伸出驱动吸盘下降，吸盘将吸取的极片放到称重托盘上，开始称重；
[0024]所述步骤四中在称重的同时PLC控制器控制第一双轴气缸活塞杆缩回，同时支架上第一单轴气缸的活塞杆缩回驱动第一横梁到达待称极片放置平板正上方，准备下一轮的抓片称重工作；
[0025]步骤五:当称重结束后，称重传感器将该重量信号传送到PLC控制器，PLC控制器使第二步进电机动作，当第二步进电机的轴转动时由于齿条固定，齿轮就会带动第二步进电机沿齿条方向移动，进而驱动第二横梁沿齿条方向移动，当第二步进电机转动时会驱动第二双轴气缸、第二单轴气缸和抓手一块移动，这样PLC控制器就会控制第二步进电机使第二横梁移动到称重托盘的正上方；
[0026]步骤六:第二横梁移动到称重托盘的正上方时，第二双轴气缸动作，使其活塞杆驱动抓手下降，然后第二单轴气缸动作，其活塞杆伸出，抓手闭合，抓取极片，然后第二双轴气缸活塞杆缩回，PLC控制器会对称重传感器传送进来的信号进行处理，判断极片属于哪一级，并据此再对第二步进电机发出控制信号控制第二步进电机轴的转数，控制被抓去的极片从称重平台正上方开始移动的距离，使抓手移动到所属的那一级容器的正上方，然后第二双轴气缸动作，其活塞杆驱动抓手下降，接着第二单轴气缸动作，其活塞杆缩回，抓手打开，极片被放到其所属的容器中，这样一片极片就被分级完毕；
[0027]步骤七:重复步骤一至步骤六完成大量极片的分级。
[0028]本实用新型的有益效果:
[0029]通过利用本实用新型所涉及的装置能够自动完成极片从容器中取出、放置到称重托盘上、称重、判断属于哪一级、从称重托盘上拿起极片、将极片放置在相应级的容器内一系列动作。该分级装置具有自动化程度高，运行稳定，分级准确、操作简单等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1本实用新型装置结构主视图；
[0031]图2本实用新型装置结构俯视图；
[0032]图3本实用新型装置结构左视图；
[0033]图4本实用新型装置测控系统框架图；
[0034]图中，1.皮带、2.皮带轮、3.第一步进电机、4.底板、5.丝杠螺母、6.待测极片放置底板、7.第一单轴气缸、8.第一导轨、9.第一滑块、10.第一双轴气缸、11.吸盘、12.第二双轴气缸、13.第二单轴气缸、14.抓手、15.第二导轨、16.支架、17.容器、18.称重传感器、19.称重托盘、20.齿条、21.齿轮、22.第二步进电机、23.第二横梁、24.第一横梁、25.第一行程开关、26.第二行程开关、27.第三行程开关、28.第二滑块、29.第四行程开关、30.薄板、31.A/D转换模块、36.PLC控制器、37.人机界面、38.第一驱动器、39.第二驱动器、40.第一电磁阀、41.第二电磁阀、42.第三电磁阀、43.第四电磁阀、44.第五电磁阀、45.第六电磁阀、48.第一组吸盘、49.第二组吸盘。
【具体实施方式】:
[0035]下面结合附图对本实用新型进行详细说明:[0036]如图1所示，一种锂电池极片自动分级装置，包括待称极片存放装置和分类执行装置，待称极片存放装置通过待称极片放置底板6与称重装置相连，称重装置上方设有极片取放装置，所述分类执行装置通过支架16与抓手14相连，所述待称极片存放装置、称重装置、极片取放装置及分类执行装置均与测控装置相连。
[0037]极片取放装置负责把极片从待称极片存放装置取出，并放置在称重装置上。
[0038]分类执行装置负责将称重后的极片按照重量从称重装置上搬运到相应级的容器17中。
[0039]所述待称极片存放装置包括第一步进电机3，第一步进电机3依次通过皮带轮2、皮带I与丝杠连接，丝杠还通过与丝杠配合的丝杠螺母5与待称极片放置底板6固定连接，待称极片放置底板6还与第一导轨8上的第一滑块9固定连接，待称极片存放装置通过底板4与称重装置相连。
[0040]所述称重装置包括称重传感器18，称重传感器18上连接着称重托盘19，称重托盘19上设有若干孔，所述孔的大小与抓手14的大小相配合。
[0041]所述极片取放装置包括支架16，支架16上设有一横向安装的第一单轴气缸7，第一单轴气缸7的活塞杆与第一横梁24固定连接，第一横梁24与支架16两侧的水平第二导轨15上的第二滑块28固定连接，第一横梁24上安装有升降的第一双轴气缸10，第一双轴气缸10的活塞杆与一薄板30固定连接，薄板30与取放电池极片的吸盘11固定连接，所述支架16还与分类执行装置相连。
[0042]所述分类执行装置包括第二横梁23，第二横梁23与支架16两侧的第二导轨15上的第二滑块28固定连接，两侧的第二导轨15由四个支柱支撑固定在第二横梁23上，在第二横梁23的一侧固定着第二步进电机22，第二步进电机22轴与齿轮21连接，齿轮21与齿条20相配合构成齿轮齿条结构，齿条20安装固定在支架16 —侧侧面上，第二横梁23还与一升降移动第二双轴气缸12固定连接，第二双轴气缸12的活塞杆与连接装置连接，连接装置上还与一升降移动的第二单轴气缸13固定连接，第二单轴气缸13与抓手14固定连接；
[0043]所述吸盘11包括第一组吸盘48和第二组吸盘49。
[0044]所述测控装置包括PLC控制器36，PLC控制器36通过A/D转换模块31与称重传感器18相连，PLC控制器36与人机界面37通信，PLC控制器36还通过第一驱动器38、第二驱动器39、第一电磁阀40、第二电磁阀41、第三电磁阀42、第四电磁阀43、第五电磁阀44和第六电磁阀45分别与对应的第一步进电机3、第二步进电机22、第一单轴气缸7、第一双轴气缸10、第二双轴气缸12、第二单轴气缸13、第一组吸盘48、第二组吸盘49相连。
[0045]PLC控制器36还与第一行程开关25、第二行程开关26、第三行程开关27和第四行程开关29相连，第一行程开关25、第二行程开关26、第三行程开关27和第四行程开关29分别安装在对应的第一单轴气缸7行程正极限、第一单轴气缸7行程负极限、分类执行装置行程正极限和分类执行装置行程负极限的位置上。
[0046]待称极片存放装置主要是用来盛放还未称重分级的极片，极片取放装置主要是用来从待称极片存放装置上取走极片并将极片放置到称重装置上，分类执行装置主要是用来从称重装置上取走称量完的电池极片并将其运送到与其重量相对应容器17内，容器17根据重量范围分成五个。
[0047]称重装置就是用来测量极片重量的部分，称重装置的称重托盘19上设有若干孔，这些孔是为了在将极片取走时抓手14的齿伸进这些孔中，以便抓手14闭合抓取极片。
[0048]测控部分的PLC控制器36接收来自称重传感器18、行程开关等的信号，PLC控制器36对这些信号进行处理，并发出信号给驱动器、电磁阀等进而控制步进电机、气缸、吸盘，进而就控制了整个机械部分，实现对锂电池极片的自动称重分级。
[0049]本实用新型的工作过程做详细的说明:首先将若干待称极片放置到待称极片放置底板6上，然后由PLC控制器36控制，先使能够升降的第一双轴气缸10动作，使其活塞杆驱动吸盘下降，使吸盘11与放置在待称极片放置底板6上最上面的电池极片相接触，使吸盘11吸住该极片，然后使第一双轴气缸10活塞杆缩回，进而带动吸盘及极片上升；然后，在极片上升后，PLC控制器36控制第一步进电机3带动丝杠旋转进而带动待称极片放置底板6上升一片极片厚度的高度，保证在第一双轴气缸10的活塞杆缩回状态下，吸盘11与待称极片放置平台上最上面的极片的垂直距离保持恒定；待称极片放置底板6上升的同时，在PLC控制器36的控制下,安装在支架16上的横向第一单轴气缸7的活塞杆伸出，其活塞杆驱动第一横梁24，进而驱动固定连接在第一横梁24上的第一双轴气缸10以及固定连接在第一双轴气缸10的活塞杆上的吸盘11，活塞杆驱动第一横梁24、第一双轴气缸10和吸盘到称重托盘19的正上方；在活塞杆驱动第一横梁24、第一双轴气缸10和吸盘到称重平板的正上方后，第一双轴气缸10的活塞杆伸出驱动吸盘下降，吸盘将吸取的极片放到称重托盘19上,开始称重；在称重的同时PLC控制器36控制第一双轴气缸10活塞杆缩回，同时支架16上第一单轴气缸7的活塞杆缩回驱动第一横梁24到达待称极片放置底板6正上方，准备下一轮的抓片称重工作；当称重结束后，称重传感器18将该重量信号传送到PLC控制器36，PLC控制器36使第二步进电机22动作，当第二步进电机22的轴转动时由于齿条20固定，齿轮21就会带动第二步进电机22沿齿条20方向移动，进而驱动第二横梁23沿齿条20方向移动，当第二步进电机22转动时会驱动第二双轴气缸12、第二单轴气缸13和抓手14 一块移动，这样PLC控制器36就会控制第二步进电机22使第二横梁23移动到称重托盘19的正上方；第二横梁23移动到称重托盘19的正上方时，第二双轴气缸12动作，使其活塞杆驱动抓手下降，然后第二单轴气缸13动作，其活塞杆伸出，抓手14闭合，抓取极片，然后第二双轴气缸12活塞杆缩回，PLC控制器36会对称重传感器18传送进来的信号进行处理，判断极片属于哪一级，并据此再对第二步进电机22发出控制信号控制第二步进电机22轴的转数，控制被抓去的极片从称重平台正上方开始移动的距离，使抓手14移动到所属的那一级容器17的正上方，然后第二双轴气缸12动作，其活塞杆驱动抓手14下降，接着第二单轴气缸13动作，其活塞杆缩回，抓手14打开，极片被放到其所属的容器17中，这样一片极片就被分级完毕；重复上述动作完成大量极片的分级。
【权利要求】
1.一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，包括待称极片存放装置和分类执行装置，待称极片存放装置通过待称极片放置底板与称重装置相连，称重装置上方设有极片取放装置，所述分类执行装置通过支架与抓手相连，所述待称极片存放装置、称重装置、极片取放装置及分类执行装置均与测控装置相连。
2.如权利要求1所述的一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，所述待称极片存放装置包括第一步进电机，第一步进电机依次通过皮带轮、皮带与丝杠连接，丝杠还通过与丝杠配合的丝杠螺母与待称极片放置底板固定连接，待称极片放置底板还与第一导轨副上的第一滑块固定连接，待称极片存放装置通过底板与称重装置相连。
3.如权利要求1所述的一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，所述称重装置包括称重传感器，称重传感器上连接着称重托盘，称重托盘上设有若干孔，所述孔的大小与抓手的大小相配合。
4.如权利要求1所述的一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，所述极片取放装置包括所述支架，支架上设有一横向安装的第一单轴气缸，第一单轴气缸的活塞杆与第一横梁固定连接，第一横梁与支架两侧的水平第二导轨上的第二滑块固定连接，第一横梁上安装有升降的第一双轴气缸，第一双轴气缸的活塞杆与一薄板固定连接，薄板与取放电池极片的吸盘固定连接，所述支架还与分类执行装置相连。
5.如权利要求4所述的一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，所述分类执行装置包括第二横梁，第二横梁与所述支架两侧的第二导轨上的第二滑块固定连接，两侧的第二导轨由四个支柱支撑固定在第二横梁上，在第二横梁的一侧固定着第二步进电机，第二步进电机轴与齿轮连接，齿轮与齿条相配合构成齿轮齿条结构，齿条安装固定在支架一侧侧面上，第二横梁还与一升降移动第二双轴气缸固定连接，第二双轴气缸的活塞杆与连接装置连接，连接装置上还与一升降移动的第二单轴气缸固定连接，第二单轴气缸与抓手固定连接；所述吸盘包括第一组吸盘和第二组吸盘。
6.如权利要求4所述的一种锂电池极片自动分级装置，其特征是，所述测控装置包括PLC控制器，PLC控制器通过A/D转换模块与称重传感器相连，PLC控制器与人机界面通信； PLC控制器还与第一行程开关、第二行程开关、第三行程开关和第四行程开关相连，第一行程开关、第二行程开关、第三行程开关和第四行程开关分别安装在对应的第一单轴气缸行程正极限、第一单轴气缸行程负极限、分类执行装置行程正极限和分类执行装置行程负极限的位置上。
【文档编号】B07C5/18GK203459294SQ201320491513
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】孙选, 孝志辉, 艾长胜, 李国平 申请人:济南大学