一种多工位转盘式电芯自动冲切机的制作方法

本实用新型涉及电芯加工技术领域，尤其是涉及一种多工位转盘式电芯自动冲切机。

背景技术：

电芯1是新能源车用动力电池的核心零件，而且使用量很大，它的加工精度和生产效率对于动力电池的制造意义重大。在电芯加工过程中，极耳2的冲切高度一致性是该工序的关键要素，极耳2冲切前后的结构如图1所示，它是影响模组BUSBAR安装高度的主要因素之一，进而影响整个模组焊接质量。常规冲切设备往往采用手动控制，定位精度低导致冲切尺寸精度低，无法保证极耳高度一致性。冲切过程中缺少实时检测环节，严重降低了成品合格率。另外，人工上下料严重影响生产效率(400片/小时)，设备自动化程度低，一般无法满足产量要求。

新能源车用动力电池制造工艺尚属于起步阶段，关于电芯冲切技术目前缺少相关适用文献。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多工位转盘式电芯自动冲切机，具有自动化程度高、冲切精度高、功能集成度高、结构扩展性高、便于产品数据追溯等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多工位转盘式电芯自动冲切机包括传送机构、支架、取料机构、合格品下料机构、工作转台、测电压机构、冲切机构、后向图像检测器和不良品下料机构，所述工作转台设于传送机构的一侧，所述支架架设在工作转台和传送机构的上方，所述取料机构和合格品下料机构分别设于支架上，所述工作转台上沿圆周均布有六个工位，所述六个工位分为上料工位、测电工位、冲切工位、不良品检测工位、不良品下料工位和合格品下料工位，所述测电压机构设于测电工位处，所述冲切机构设于冲切工位处，所述后向图像检测器设于不良品检测工位处，所述不良品下料机构设于不良品下料工位处。

所述传送机构包括第一传送通道、自动分盘装置和第二传送通道，所述第一传送通道的出口端连接第二传送通道的入口端，所述自动分盘装置设于第二传送通道的入口端处，所述工作转台设于第二传送通道的一侧，所述支架架设在工作转台和第二传送通道的上方。

所述自动分盘装置包括分盘框架、两个载盘侧顶组件和两个顶伸组件，所述分盘框架设于第二传送通道的出口端处，所述两个顶伸组件分别沿着第二传送通道的一侧边设于分盘框架内，每个顶伸组件的顶端设有卡爪，所述两个载盘侧顶组件设于分盘框架的侧面上，且每个载盘侧顶组件对应位于一顶伸组件的上方。

所述取料机构和合格品下料机构均包括第一水平伸缩组件、第一上下伸缩组件和第一吸盘，所述第一水平伸缩组件设于支架上，所述第一上下伸缩组件竖直设于第一水平伸缩组件上，所述第一吸盘设于第一上下伸缩组件上，第一水平伸缩组件驱动第一上下伸缩组件在传送机构的上方和工作转台的上方之间运动，第一上下伸缩组件驱动第一吸盘上下运动。

所述工作转台包括转盘和六个电芯盘，所述转盘设于传送机构的一侧，所述六个电芯盘沿圆周均布设置于转盘上，转盘带动电芯盘依次达到六个工位，每个电芯盘上均设有电芯夹紧组件。

所述测电压机构包括两个夹紧板组件、探针和数据采集仪，所述两个夹紧板组件在测电工位处上下设置，所述探针设于一夹紧板组件上，所述数据采集仪连接探针。

所述冲切机构包括冲切滑台、冲切模具、下压组件和滑台驱动组件，所述滑台驱动组件设于冲切工位处，并连接冲切滑台，所述冲切模具设于冲切滑台上，所述下压组件设于冲切模具上方。

所述不良品下料机构包括第二水平伸缩组件、第二上下伸缩组件和第二吸盘，所述第二水平伸缩组件设于不良品下料工位处，所述第二上下伸缩组件竖直设于第二水平伸缩组件上，第二水平伸缩组件驱动第二上下伸缩组件在工作转台内外运动，所述第二吸盘设于第二上下伸缩组件上，第二上下伸缩组件驱动第二吸盘上下运动。

还包括前向图像检测器，所述前向图像检测器设于测电工位处。

还包括读码器，所述读码器设于传送机构上。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、自动化程度高：设置传送机构、取料机构、合格品下料机构、测电压机构、冲切机构、后向图像检测器和不良品下料机构动作及工作转台的转盘旋转，实现六工位并行操作，电芯加工效率可达600片/小时，大大提高了生产效率。

2、功能集成度高：除了完成电芯冲切以外，测电压机构可以自动对电芯进行电压测量，保证电芯电压完全符合工艺要求。

3、取料机构、合格品下料机构、不良品下料机构采用驱动吸盘的方式抓取电芯，同时电芯盘上设置电芯夹紧组件，保证加工时电芯的位置固定不动。

4、冲切精度高：冲切滑台的每次运动的位置根据前向图像检测器的反馈信息进行调整，实现对每片电芯进行冲切位置补偿，保证了冲切尺寸精度。

5、在冲切后还设置了后向图像检测器，对每片冲切完成的电芯按照设定工艺参数进行自动测量，不良品下料机构实现不合格品自动分拣，保证合格品冲切尺寸一致性。

6、针对入料前多个载盘叠放的情况，设置自动分盘装置，实现上料前的分盘功能，保证后续动作顺利进行。

7、结构紧凑：合理分配各机构之间的位置，整个装置占用空间小。

8、结构扩展性高：通过更换载盘工装即可对多种尺寸电芯进行加工。

9、便于产品数据追溯：读码器采集的电芯序列号与电芯电压一一对应保存记录。

附图说明

图1为电芯的极耳冲切示意图；

其中，(1a)为极耳冲切前的结构示意图，(1b)为极耳冲切后的结构示意图；

图2为本实用新型多工位转盘式电芯自动冲切机的俯视示意图；

图3为本实用新型多工位转盘式电芯自动冲切机的正视示意图；

图4为本实用新型多工位转盘式电芯自动冲切机的前视立体结构示意图；

图5为本实用新型多工位转盘式电芯自动冲切机的后视立体结构示意图；

图6为自动分盘装置的结构示意图；

图7为电芯上下料原理示意图；

图8为电芯夹紧组件的夹紧原理示意图；

图9为测电压结构的结构示意图；

图10为冲切机构的结构示意图；

图11为冲切机构的冲切原理示意图。

图中：A、上料工位，B、测电工位，C、冲切工位，D、不良品检测工位，E、不良品下料工位，F、合格品下料工位，1、电芯，2、极耳，3、载盘，4、传送机构，5、支架，6、取料机构，7、合格品下料机构，8、工作转台，9、测电压机构，10、冲切机构，11、后向图像检测器，12、不良品下料机构，13、第一传送通道，14、第二传送通道，15、自动分盘装置，16、分盘框架，17、载盘侧顶组件，18、顶伸组件，19、卡爪，20、拉载盘，21、第一水平伸缩组件，22、第一上下伸缩组件，23、第一吸盘，24、转盘，25、电芯盘，26、电芯夹紧组件，27、固定夹紧块，28、活动夹紧块，29、弹簧，30、夹紧侧活动件，32、滚轮，33、夹紧侧顶伸缩件，34、夹紧板组件，35、探针，36、数据采集仪，37、冲切滑台，38、冲切模具，39、下压组件，40、滑台驱动组件，41、冲切气缸，42、下压板，43、连杆，44、第二水平伸缩组件，45、第二上下伸缩组件，46、第二吸盘，47、前向图像检测器，48、读码器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图2-5所示，一种多工位转盘式电芯自动冲切机包括传送机构4、支架5、取料机构6、合格品下料机构7、工作转台8、测电压机构9、冲切机构10、后向图像检测器11、不良品下料机构12、前向图像检测器47和读码器48，工作转台8设于传送机构4的一侧，支架5架设在工作转台8和传送机构4的上方，取料机构6和合格品下料机构7分别设于支架5上，工作转台8上沿圆周均布有六个工位，六个工位分为上料工位A、测电工位B、冲切工位C、不良品检测工位D、不良品下料工位E和合格品下料工位F，测电压机构9设于测电工位B处，冲切机构10设于冲切工位C处，后向图像检测器11设于不良品检测工位D处，不良品下料机构12设于不良品下料工位E处，前向图像检测器47设于测电工位B处，读码器48设于传送机构4上。后向图像检测器11和前向图像检测器47可采用CCD图像传感器实现检测。

工作时，传送机构4带动电芯1移动到支架5下方，读码器48采集电芯1序列号，取料机构6抓取电芯1后放置到上料工位A上，工作转台8转动使得电芯1依次经过测电工位B、冲切工位C、不良品检测工位D、不良品下料工位E和合格品下料工位F，在测电工位B上，测电压机构9测量电芯1电压，电芯1电压与电芯1序列号一一对应保存记录，在冲切工位C上，冲切机构10根据前向图像检测器47检测的电芯1位置调节冲切位置，冲切机构10冲切电芯1的极耳2，在不良品检测工位D上，后向图像检测器11检测电芯1的冲切尺寸，在不良品下料工位E上，不良品下料机构12根据后向图像检测器11的检测结果取出不合格的电芯1，在合格品下料工位F上，合格品下料机构7抓取合格的电芯1后放置回传送机构4上。

如图2所示，传送机构4包括第一传送通道13、自动分盘装置15和第二传送通道14，第一传送通道13的出口端连接第二传送通道14的入口端，自动分盘装置15设于第二传送通道14的入口端处，工作转台8设于第二传送通道14的一侧，支架5架设在工作转台8和第二传送通道14的上方，电芯1初始放置于载盘3上，第一传送通道13将多个叠放的载盘3送至自动分盘装置15内，自动分盘装置15将多个叠放的载盘3自下而上地依次分离到第二传送通道14上，第二传送通道14带动单个载盘3移动。第一传送通道13可采用传送带，第二传送通道14可采用拉载盘20的形式传送。

如图2和图6所示，自动分盘装置15包括分盘框架16、两个载盘侧顶组件17和两个顶伸组件18，分盘框架16设于第二传送通道14的出口端处，两个顶伸组件18分别沿着第二传送通道14的一侧边设于分盘框架16内，每个顶伸组件18的顶端设有卡爪19，两个载盘侧顶组件17设于分盘框架16的侧面上，且每个载盘侧顶组件17对应位于一顶伸组件18的上方。第一传送通道13将多个叠放的载盘3移至分盘框架16内，分离单个载盘3的过程为：顶伸组件18顶起多个叠放的载盘3，同时卡爪19夹住最下方处当前待分离的载盘3边缘，此时两个载盘侧顶组件17处于张开状态，随着顶伸组件18复位，卡爪19带动当前待分离的载盘3向下移动，其余载盘3顺势向下移动，当移动距离为一个载盘3的高度时，两个载盘侧顶组件17夹紧下一次待分离的载盘3，使得其余载盘3停止向下运动，而当前待分离的载盘3在顶伸组件18复位完成后进入第二传送通道14。载盘侧顶组件17可采用载盘3侧顶气缸驱动载盘3侧顶板的结构，顶伸组件18可采用顶伸气缸驱动的结构。

如图2、图4、图5和图7所示，取料机构6和合格品下料机构7对称设于支架5的两侧，取料机构6抓取电芯1在第二传送通道14的入料处和上料工位A之间运动，合格品下料机构7在第二传送通道14的出料处和合格品下料工位F之间运动，取料机构6和合格品下料机构7均包括第一水平伸缩组件21、第一上下伸缩组件22和第一吸盘23，第一水平伸缩组件21设于支架5上，第一上下伸缩组件22竖直设于第一水平伸缩组件21上，第一吸盘23设于第一上下伸缩组件22上，第一水平伸缩组件21驱动第一上下伸缩组件22在传送机构4的上方和工作转台8的上方之间运动，第一上下伸缩组件22驱动第一吸盘23上下运动。

如图2所示，工作转台8包括转盘24和六个电芯盘25，转盘24设于传送机构4的一侧，六个电芯盘25沿圆周均布设置于转盘24上，转盘24马达驱动转盘24360度转动，转盘24带动电芯盘25依次达到六个工位，每个电芯盘25上均设有电芯夹紧组件26，电芯1放入电芯盘25后，电芯夹紧组件26夹紧电芯1，出料时，电芯夹紧组件26松开，使得电芯1顺利离开电芯盘25。如图8所示，电芯夹紧组件26包括固定夹紧块27、活动夹紧块28、弹簧29、夹紧侧活动件30、滚轮32和夹紧侧顶伸缩件33，固定夹紧块27和夹紧侧活动件30分别设于电芯盘25的两个相对的侧面上，夹紧侧活动件30与电芯盘25之间设有弹簧29，活动夹紧块28为两个，分别设于夹紧侧活动件30上，并与固定夹紧块27相对设置，滚轮32竖直设于夹紧侧活动件30上，夹紧侧顶伸缩件33设于电芯盘25上，并位于滚轮32和活动夹紧块28之间，电芯夹紧组件26为张开状态时，夹紧侧顶伸缩件33上升并推动滚轮32向外移动，此时夹紧侧活动件30和活动夹紧块28一起向外移动，弹簧29被压缩，电芯夹紧组件26为夹紧状态时，夹紧侧顶伸缩件33复位并与滚轮32分离，在弹簧29的反作用力下，夹紧侧活动件30和活动夹紧块28向内移动，电芯1的一侧边由固定夹紧块27限定位置，另一侧面由活动夹紧块28夹紧，实现整个电芯1在电芯盘25上的的夹紧与固定。滚轮32的使用使得夹紧和松开时活动夹紧块28可以缓慢移动，避免对电芯1造成损伤。

如图9所示，测电压机构9包括两个夹紧板组件34、探针35和数据采集仪36，两个夹紧板组件34在测电工位B处上下设置，探针35设于一夹紧板组件34上，数据采集仪36连接探针35，电芯1位于测电工位B时，夹紧板组件34夹紧电芯1的极耳2，使得探针35和极耳2接触，数据采集仪36通过探针35测量电芯1的电压。夹紧板组件34可采用气缸驱动夹板的结构。

如图10和图11所示，冲切机构10包括冲切滑台37、冲切模具38、下压组件39和滑台驱动组件40，滑台驱动组件40设于冲切工位C处，并连接冲切滑台37，冲切模具38设于冲切滑台37上，下压组件39设于冲切模具38上方，电芯1位于冲切工位C时，滑台驱动组件40驱动冲切滑台37向工作转台8运动，使得电芯1的极耳2到达冲切模具38内的冲切位置，下压组件39下压冲切模具38，进行电芯1的极耳2的冲切。滑台驱动组件40可采用电机驱动丝杠的结构，下压组件39可采用冲切气缸41通过连杆43驱动下压板42上下运动的结构。

如图5所示，不良品下料机构12包括第二水平伸缩组件44、第二上下伸缩组件45和第二吸盘46，第二水平伸缩组件44设于不良品下料工位E处，第二上下伸缩组件45竖直设于第二水平伸缩组件44上，第二水平伸缩组件44驱动第二上下伸缩组件45在工作转台8内外运动，第二吸盘46设于第二上下伸缩组件45上，第二上下伸缩组件45驱动第二吸盘46上下运动。不良品下料机构12的工作原理同图7。

多工位转盘式电芯自动冲切机的工作过程为：

1)电芯1放置于载盘3上，多个叠放的载盘3经第一传送通道13上料。

2)多个叠放的载盘3经过自动分盘装置15完成载盘3自动分离，具体过程如下：顶伸气缸顶起多个载盘3，卡爪19夹住最下方一片的载盘3边缘，此时载盘3侧顶气缸处于伸出状态，载盘3侧顶板打开，顶伸气缸复位，带动卡爪19与夹持的载盘3一起向下移动，其余上方载盘3顺势向下移动；当移动距离为一个载盘3高度时，载盘3侧顶气缸缩回，带动载盘3侧顶板运动，载盘3侧顶板顶住下一片载盘3边缘，使其他载盘3停止向下移动；此时顶伸气缸继续缩回，使夹持的载盘3落入第二传送通道14的拉载盘20上，完成载盘3分离。

3)拉载盘20依次拖动载盘3至支架5下方的电芯1上料位，读码器48对单个载盘3上的电芯1进行读码。

4)取料机构6动作：取料机构6的第一吸盘23从载盘3中吸取电芯1，取料机构6的第一上下伸缩组件22上移，取料机构6的第一水平伸缩组件21后移，移至位于上料工位A处的电芯盘25上方时，取料机构6的第一上下伸缩组件22下移，此时电芯盘25上的夹紧侧顶伸缩件33上顶，松开电芯夹紧组件26，取料机构6的第一吸盘23放开电芯1，将电芯1放置于电芯盘25上，取料机构6的第一上下伸缩组件22上移复位；电芯盘25上的夹紧侧顶伸缩件33复位，电芯夹紧组件26在弹簧29作用下动作，电芯1被夹紧，取料机构6的第一水平伸缩组件21复位，转盘24旋转一个工位，拉载盘20拖着空的载盘3移动到第二传送通道14的出口处。

5)测电压机构9和前向图像检测器47动作：两个夹紧板组件34相向运动后夹住电芯1的极耳2，使得探针35与极耳2接触，测出电压数据传回数据采集仪36，完成对电芯1电压的测量和采集，可保证电芯1电压一致性。同时，前向图像检测器47检测电芯1位置，对冲切滑台37的行程进行补偿，转盘24旋转一个工位。

6)冲切机构10动作：启动滑台驱动组件40的电机，通过丝杆带动冲切滑台37按照补偿值移动至正确位置，使得电芯1的极耳2移动到冲切模具38内，冲切气缸41动作，完成冲切，冲切滑台37复位，转盘24旋转一个工位。

7)后向图像检测器11动作：后向图像检测器11自动检测冲切尺寸，转盘24旋转一个工位。

8)不良品下料机构12动作：不良品下料机构12根据后向图像检测器11采集的信息，判断到来的电芯1是否冲切合格，若合格，则不动作，若不合格，则不合格品由不良品下料机构12的第二吸盘46取出，转盘24旋转一个工位。

9)合格品下料机构7动作：后向图像检测器11检测为冲切合格的电芯1来到合格品下料工位F，电芯盘25上的夹紧侧顶伸缩件33上顶，松开电芯夹紧组件26，合格品下料机构7的第一吸盘23吸取电芯1，合格品下料机构7的第一水平伸缩组件21和第一上下伸缩组件22移动至第二传送通道14的下料位置，合格品下料机构7的第一吸盘23放开电芯1，电芯1落入空的载盘3中，合格品下料机构7的第一水平伸缩组件21和第一上下伸缩组件22移动复位，转盘24旋转一个工位，空的电芯盘25回到上料工位A。

10)第二传送通道14通过拉载盘20送出冲切合格的电芯1。