电芯整形装置的制作方法

本实用新型涉及电池生产设备技术领域，具体地说，是涉及一种电芯整形装置。

背景技术：

在传统的圆形锂电池生产过程中，卷绕是电芯制作过程中非常重要工序，通常由卷绕机将正负极片和隔膜一起进行卷绕，制成电芯，再将电芯装入到圆柱形金属壳体内。然而，卷绕过程中由于张力变化会导致电芯发生变形，使得变形后的电芯易形成椭圆形或在电芯的侧壁边上形成凸起，导致电芯不是一个规则的圆柱体，影响电芯端面直径检测精度，以及容易导致电芯难以装入金属壳体中。

而为了解决上述问题，通常是采用电芯整形装置对电芯进行整形，但是，现有的电芯整形装置一般只对电芯的一端进行整形，导致仅一端整形的电芯仅有部分能够转入金属壳体内，而无法全部装入。为此，现有的电芯整形步骤通常是先对电芯的一端进行整形后，将电芯从电芯整形机构上取下，颠倒方向后对电芯的第二端进行整形，而由于电芯的两个端部是最容易产生变形，导致若将电芯分两次整形时，在对电芯的一端进行整形过程中，电芯的另一端还是会发生一定的变形，从而导致整形效果不佳，电芯入壳难度大。因此，现有的部分电芯整形装置通过采用对辊与整圆辊的配合来对电芯进行整形处理。整形时，将电芯放置于对辊上，而后使整圆辊向电芯移动并与电芯接触，通过整圆辊带动电芯进行转动对电芯进行整体整圆。然而这种整体整形方法存在的缺点是：整圆辊对电芯的作用力难以控制，当整圆辊对电芯施加的作用力过大时，容易将电芯挤爆，当整圆辊对电芯施加的作用力过小时，则无法达到整圆目的。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种结构简单、工作可靠、加工精度高且能够避免电芯发生二次变形的电芯整形装置。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种电芯整形装置，其中，包括安装架、第一驱动机构、第二驱动机构、第一整形机构和第二整形机构，第一驱动机构安装在安装架上，第二驱动机构安装在安装架上，第一整形机构包括第一驱动单元和两个以上的第一夹爪，第一驱动单元与第一驱动机构的输出端连接，两个以上的第一夹爪分别与第一驱动单元的输出端连接，第一驱动单元可驱动两个以上的第一夹爪相向移动并围成第一整形腔，第二整形机构与第一整形机构呈镜像对称设置，第二整形机构包括第二驱动单元和两个以上的第二夹爪，第二驱动单元与第二驱动机构的输出端连接，两个以上的第二夹爪分别与第二驱动单元的输出端连接，第二驱动单元可驱动两个以上的第二夹爪相向移动并围成第二整形腔，第一夹爪与第二夹爪相向设置，第一驱动机构驱动第一整形机构相对第二整形机构移动，第二驱动机构驱动第二整形机构相对第一整形机构移动。

由上可见，通过对电芯整形装置的结构设计，使得当需要对电芯进行整形加工时，将电芯置于第一整形机构和第二整形机构之间，使得第一驱动机构和第二驱动机构驱动分别驱动第一整形机构和第二整形机构向电芯的两端移动，随后第一整形机构驱动两个以上的第一夹爪相向移动，并形成第一整形腔包覆在电芯的第一端对电芯第一端进行整形，同时第二整形机构驱动两个以上的第二夹爪相向移动，并形成第二整形腔包覆在电芯的第二端对电芯的第二端进行整形，从而实现对电芯的两端同时进行整形加工，既能够有效的保证电芯的圆柱度，保证电芯能够顺利装入金属壳体内，又能够避免针型后的电芯发生二次变形。

进一步的方案是，电芯整形装置还包括第三驱动机构和取料机构，第三驱动机构安装在安装架上，取料机构包括第三驱动单元和两个相对设置的第三夹爪，第三驱动单元与第三驱动机构的输出端连接，两个第三夹爪与第三驱动单元的输出端连接，第三驱动单元驱动两个第三夹爪相向或相背移动，两个第三夹爪均朝向第一整形机构和第二整形机构的连线设置，且两个第三夹爪分别位于连线的两侧，第三驱动机构驱动取料机构垂向连线移动。

由上可见，取料机构用于夹取或释放被夹取的电芯，而第三驱动机构用于驱动取料机构相对第一整形机构和第二整形机构之间的连线移动，从而实现将电芯移动至第一整形机构和第二整形机构处进行整形加工，以及在电芯完成整形加工后对电芯进行下料。

一个优选的方案是，安装架上设置有第一导轨，第一导轨平行于连线，第一驱动机构的输出端与第一整形机构之间连接有第一连接架，第一连接架与第一导轨可滑动地连接，第二驱动机构的输出端与第二整形机构之间连接有第二连接架，第二连接架与第一导轨可滑动地连接。

由上可见，设置第一导轨、第一连接架和第二连接架，能够提高第一驱动机构驱动第一整形机构移动时的可靠性和稳定性，以及提高第二驱动机构驱动第二整形机构移动时的可靠性和稳定性。

进一步的方案是，第一连接架上设置有第一限位调节件，第一限位调节件沿第一导轨的延伸方向朝向安装架设置，且第一限位调节件可沿第一导轨的延伸方向相对第一连接架移动第二连接架上设置有第二限位调节件，第二限位调节件沿第一导轨的延伸方向朝向安装架设置，且第二限位调节件可沿第一导轨的延伸方向相对第二连接架移动。

由上可见，第一限位调节件用于调节第一整形机构最靠近第二整形机构时的极限位置，第二限位调节件用于调节第二整形机构最靠近第一整形机构时的极限位置，从而保证第一整形机构和第二整形机构能够包覆足够长度的电芯端部，且使得电芯整形装置能够适应不同长度的电芯，扩大电芯整形装置的适用范围。

更进一步的方案是，第一限位调节件为第一螺栓，第一螺栓与第一连接架螺纹连接，第二限位调节件为第二螺栓，第二螺栓与第二连接架螺纹连接。

由上可见，采用第一螺栓作为第一限位调节件能够使得第一限位调节件的可调范围更广，且微调距离可更小，同理地，采用第二螺栓作为第二限位调节件能够使得第二限位调节件的可调节范围更广，且微调距离更小。

另一个优选的方案是，安装架上还设置有第二导轨，第二导轨垂直于连线，第三驱动机构的输出端与取料机构之间连接有第三连接架，第三连接架与第二导轨可滑动地连接。

由上可见，设置第二导轨和第三连接架能够提高第三驱动机构驱动取料机构移动时的可靠性和稳定性。

进一步的方案是，安装架上还设置有第三限位调节件，第三限位调节件沿第二导轨的延伸方向朝向第三连接架设置，第三限位调节件位于第三驱动机构和第三连接架之间，且第三限位调节件可沿第二导轨的延伸方向相对安装架移动。

由上可见，第三限位调节件用于调节取料机构与第一整形机构和第二整形机构之间的连线的相对高度，以保证取料机构能够准确将电芯夹持至第一整形机构和第二整形机构处。

更进一步的方案是，第三限位调节件为第三螺栓，第三螺栓与安装架螺纹连接。

由上可见，采用第三螺栓作为第三限位调节件能够使得第三限位调节件的可调范围更广，且微调距离可更小。

更进一步的方案是，第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构、第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元均为气缸。

由上可见，气缸具有动作速度较快的优点，既能够避免出现采用滚珠丝杠机构作为驱动机构或驱动单元时的动作速度慢的问题，提高了生产效率，又能够避免采用油缸作为驱动机构或驱动单元时存在的油污染问题，防止电芯由于沾染油而报废。

更进一步的方案是，第一驱动机构上设置有第一磁性开关，第一磁性开关位于第一驱动机构的输出端处，第二驱动机构上设置有第二磁性开关，第二磁性开关位于第二驱动机构的输出端处，第三驱动机构上设置有第三磁性开关，第三磁性开关位于第三驱动机构的输出端处。

由上可见，各驱动机构的输出端处设置的磁性开关能够对气缸的当前状态进行检测，以使得与电芯整形装置连接的控制系统能够清楚识别各气缸的杆体当前处于伸出状态还是缩回状态。

更进一步的方案是，第一夹爪的数量为四个，第二夹爪的数量为四个。

由上可见，通过对第一夹爪和第二夹爪的数量的设置，能够较为有效的避免整形后的电芯卡合在第一夹爪和/或第二夹爪上。

附图说明

图1是本实用新型电芯整形装置实施例的结构图。

图2是本实用新型电芯整形装置实施例的省略部分组件后的结构图。

图3是本实用新型电芯整形装置实施例的第一省略部分组件后的分解图。

图4是本实用新型电芯整形装置实施例的第一整形机构省略部分组件后的结构图。

图5是本实用新型电芯整形装置实施例的第三驱动机构和取料结构的连接结构图。

图6是本实用新型电芯整形装置实施例的第二省略部分组件后的分解图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1和图2，电芯整形装置100包括安装架1、第一驱动机构2、第二驱动机构3、第三驱动机构4、第一整形机构5、第二整形机构6和取料机构7。

其中，安装架1上设置有第一导轨11和第二导轨12，第一导轨11 沿水平方向延伸地设置，第二导轨12沿竖直方向延伸地设置，使得第二导轨12垂直于第一导轨11。

第一驱动机构2安装在安装架1上，第一驱动机构2优选采用气缸，且气缸的杆体平行于第一导轨11。第一驱动机构2上设置有第一磁性开关 21，第一磁性开关21位于第一驱动机构2的输出端处，即位于气缸杆体的出口处。第一磁性开关21用于检测气缸的当前状态，以使得与电芯整形装置100连接的控制系统能够清楚地识别气缸的杆体当前处于伸出状态还是缩回状态，从而保证该控制系统能够准确控制第一驱动机构2进行动作。

第二驱动机构3安装在安装架1上，第二驱动机构3优选采用气缸，且气缸的杆体平行于第一导轨11。第二驱动机构3上设置有第二磁性开关 31，第二磁性开关31位于第二驱动机构3的输出端出，即位于气缸杆体的出口处。第二磁性开关31用于检测气缸的当前状态，以使得控制系统能够清楚地识别气缸的杆体当前所处的状态，如处于伸出状态还是缩回状态，保证控制系统能够准确控制第二驱动机构3进行动作。

结合图3和图4，第一整形机构5包括第一驱动单元51、两个以上的第一夹爪52和第一连接架53，其中，第一连接架53沿第一导轨11的延伸方向与第一导轨11可滑动地连接，第一驱动机构2的输出端与第一连接架53连接并驱动第一连接架53沿第一导轨11滑动。第一驱动单元51 安装在第一连接架53上，且两个以上的第一夹爪52与第一驱动单元51 的输出端连接，第一驱动单元51可驱动两个以上的第一夹爪52相向移动并形成第一整形腔521，第一整形腔521用于对电芯的第一端进行整形。

第一驱动单元51优选为夹爪气缸，其包括两个以上的可相向移动的第一爪端511，第一爪端511的数量根据第一夹爪52的设置数量进行选择，且一个第一夹爪52与一个第一爪端511固定连接。优选地，每一个第一夹爪52上设置有第一限位槽522，第一爪端511位于第一限位槽522内，第一限位槽522既起到容纳第一爪端511的作用，又能够防止使用过程中第一夹爪52与相对应连接的第一爪端511产生相对转动。

第一连接架53上设置有第一限位调节件531，第一限位调节件531 沿第一导轨11的延伸方向朝向安装架1设置，且第一限位调节件531可沿第一导轨11的延伸方向相对第一连接架53移动。优选地，第一限位调节件531为第一螺栓，第一螺栓与第一连接架53螺纹连接。第一限位调节件531用于调节第一整形机构5最靠近第二整形机构6时的极限位置，从而保证第一整形机构5能够包覆足够长度的电芯端部，且使得电芯整形装置100能够适应不同长度的电芯，扩大电芯整形装置100的适用范围。而采用第一螺栓作为第一限位调节件531能够使得第一限位调节件531的可调范围更广，且微调距离可更小。当然，第一限位调节件531也可采用其他具有限位调节功能的元件对第一整形机构5最靠近第二整形机构6时的极限位置进行调节。例如，第一限位调节件531也可采用带有多个第一限位孔的第一销轴和第二销轴，在第一连接架53上设置沿第一导轨11的延伸方向延伸的第一通孔以及设置与该第一通孔连通的第二通孔，使用时，将第一销轴穿入第一通孔内，将第二销轴穿入第二通孔内，通过调节第二销轴与第一销轴上不同的第一限位孔卡合的方式来调节第一销轴的位置，从而实现对第一整形机构5最靠近第二整形机构6时的极限位置进行调节。

第二整形机构6包括第二驱动单元61、两个以上的第二夹爪62和第二连接架63，其中，第二连接架63沿第一导轨11的延伸方向与第一导轨 11可滑动地连接，第二驱动机构2的输出端与第二连接架63连接并驱动第二连接架63沿第一导轨11滑动。第二驱动单元61安装在第二连接架63上，且两个以上的第二夹爪62与第二驱动单元61的输出端连接，第二驱动单元61可驱动两个以上的第一夹爪62相向移动并形成第二整形腔 621，第二整形腔621用于对电芯的第二端进行整形。第一夹爪52与第二夹爪62相向设置，第一驱动机构2驱动第一整形机构5相对第二整形机构6移动，第二驱动机构3驱动第二整形机构6相对第一整形机构5移动。

第二驱动单元61优选为夹爪气缸，其包括两个以上的可相向移动的第二爪端，第二爪端的数量根据第二夹爪62的数量进行选择，且一个第二夹爪62与一个第二爪端固定连接。优选地，每一个第二夹爪62端上设置有第二限位槽，第二爪端位于第二限位槽内，第二限位槽既起到容纳第二爪端的作用，又能够防止使用过程中第二夹爪与相对应连接的第二爪端产生相对转动。

第二连接架63上设置有第二限位调节件631，第二限位调节件631 沿第一导轨11的延伸方向朝向安装架1设置，且第二限位调节件631可沿第一导轨11的延伸方向相对第二连接架63移动。优选地，第二限位调节件631为第二螺栓，第二螺栓与第二连接架63螺纹连接。第二限位调节件631用于调节第二整形机构6最靠近第一整形机构5时的极限位置，从而保证第二整形机构6能够包覆足够长度的电芯端部，且使得电芯整形装置100能够适应不同长度的电芯，扩大电芯整形装置100的适用范围。而采用第二螺栓作为第二限位调节件631能够使得第二限位调节件631的可调范围更广，且微调距离可更小。当然，第二限位调节件631也可采用其他具有限位调节功能的元件对第二整形机构6最靠近第一整形机构5时的极限位置进行调节。例如，第二限位调节件631也可采用带有多个第二限位孔的第三销轴和第四销轴，在第二连接架63上设置沿第一导轨11的延伸方向延伸的第三通孔以及设置与该第三通孔连通的第四通孔，使用时，将第三销轴穿入第三通孔内，将第三销轴穿入第四通孔内，通过调节第四销轴与第三销轴上不同的第二限位孔卡合的方式来调节第三销轴的位置，从而实现对第二整形机构6最靠近第一整形机构5时的极限位置进行调节。

此外，由于第一整形腔521是通过两个以上的第一夹爪52围成的，使得当第一夹爪52的数量越少，第一夹爪52上的整形部的弧度越大，起整形作用的槽部深度越深，从而导致当电芯在整形前横截面偏大时，容易在整形完成后被卡在第一夹爪52上，使得需要施加较大的力将电芯从第一夹爪52上取下，但是，这会使得电芯容易发生二次变形，因此，较优选的方案是：将第一夹爪52的数量设置为四个，以避免第一夹爪52上的起整形作用的槽部深度过深，从而避免整形后的电芯被卡在第一夹爪52 上。而从上述描述可知，当第一夹爪52的数量越多时，第一夹爪52上的整形作用的槽部深度越浅，而将第一夹爪52的数量设置为四个仅为本实施例的一个优选方案，因此，在实际生产过程中，第一夹爪52的数量可以根据实际加工需求进行调整。

同理地，由于第二整形腔621是通过两个以上的第二夹爪62围成的，使得当第二夹爪62的数量越少，第二夹爪62上的整形部的弧度越大，起整形作用的槽部深度越深，导致当电芯整形前横截面偏大时，容易在整形完成后被卡在第二夹爪62上，使得需要施加较大的力将电芯从第二夹爪 62上取下，导致取出过程中电芯容易发生二次变形。因此，较优的方案是将第二夹爪62的数量设置为四个，以避免第二夹爪62上的起整形作用的槽部深度过深，从而避免整形后的电芯被卡在第二夹爪62上。而在实际生产过程中，第二夹爪62的数量可以根据实际加工需求进行调整。

参照图5和图6，并结合图1，第三驱动机构4安装在安装架1上，第三驱动机构4优选采用气缸，气缸的杆体平行于第二导轨12。第三驱动机构4上设置有第三磁性开关41，第三磁性开关41位于第三驱动机构4 的输出端处，即位于气缸杆体的出口处。第三磁性开关41用于检测气缸的当前状态，以使得与电芯整形装置100连接的控制系统能够清楚地识别气缸的杆体当前处于伸出状态还是缩回状态，从而保证该控制系统能够准确控制第三驱动机构4进行动作。

取料机构7包括第三驱动单元71、两个相对设置的第三夹爪72和第三连接架73，其中，第三连接架73沿第二导轨12的延伸方向与第二导轨 12可滑动的连接，第三驱动机构4驱动取料机构7垂向连线L移动，具体地，第三驱动机构4的输出端与第三连接架73连接并驱动第三连接架73 沿第二导轨12滑动。第三驱动单元71安装在第一连接架73上，第三驱动单元71可驱动两个所述第三夹爪72相向或相背移动，两个第三夹爪72 均朝向第一整形机构5和第二整形机构6的连线L设置，且两个第三夹爪 72分别位于连线L的两侧。

安装架1上设置有第三限位调节件13，第三连接架73上设置有限位块731，第三限位调节件13沿第二导轨12的延伸方向朝向第三连接架73 的限位块731设置，第三限位调节件13位于第三驱动机构4和第三连接架73之间，且第三限位调节件13可沿第二导轨12的延伸方向相对安装架1移动。优选地，第三限位调节件13为第三螺栓，第三螺栓与安装架1 螺纹连接。第三限位调节件13用于调节取料机构7的两个第三夹爪72与第一整形机构5和第二整形机构6之间的连线L的相对高度，以保证取料机构7能够准确将电芯夹持至第一整形机构5和第二整形机构6处。而采用第三螺栓作为第三限位调节件13能够使得第三限位调节件13的可调范围更广，且微调距离更小。

当然，第三限位调节件13也可采用其他具有限位功能的元件对取料机构7与连线L的相对高度进行调节。例如，第三限位调节件13也可采用带有多个第三限位孔的第五销轴和第六销，在安装架1上设置沿第二导轨12延伸设置的第五通孔以及设置与该第五通孔连通的第六通孔，使用时，将第五销轴穿入第五通孔内，将第六销轴穿入第六通孔内，通过调节第六销轴与第五销轴上不同的第三限位孔卡合的方式来调节第五销轴的位置，从而实现对取料机构7相对于连线L的位置进行调节。

其中，第三驱动机构4优选采用气缸，第三驱动单元71优选采用夹爪气缸。由于气缸具有动作速度较快的优点，既能够避免出现采用滚珠丝杠机构作为驱动机构或驱动单元时的动作速度慢的问题，提高了生产效率，又能够避免采用油缸作为驱动机构或驱动单元时存在的油污染问题，防止电芯由于沾染油而报废。当然，本实用新型并不限定各驱动机构、驱动单元仅能采用气缸，如上述所述存在缺点的滚珠丝杠机构或油缸等仍是可以作为被实用新型的各驱动机构、驱动单元的驱动源。

电芯整形装置100的工作过程如下：

当需要对电芯进行整形时，首先，第三驱动机构4驱动取料机构7向输送电芯的送料线移动，当送料线将电芯移送至电芯整形装置100处时，送料线停止移动。

接着，第三驱动机构4驱动取料机构7移动至送料线处时，第三驱动单元71驱动两个第三夹爪72对送料线上的电芯进行夹取，随后第三驱动机构4驱动取料机构7向第一整形机构5和第二整形机构6之间移动。

当第三驱动机构4驱动取料机构7移动至第一整形机构5和第二整形机构6之间时，第一驱动机构2驱动第一整形机构5沿第一导轨11向取料机构7移动，同时第二驱动机构3驱动第二整形机构6沿第一导轨11 向取料机构7移动，使得第一整形机构5、第二整形机构6同时朝向取料机构7所夹持的电芯移动。此时，多个第一夹爪52呈张开状态、多个第二夹爪62呈张开状态。

当第一整形机构5移动到位时，即第一限位调节件531与安装架1接触时，第一驱动单元51驱动多个第一夹爪52相向移动，从而使多个第一夹爪52之间围成第一整形腔521并包覆在电芯的第一端，实现对电芯的第一端进行整形。同时，当第二整形机构6移动到位时，即第二限位调节件631与安装架1接触时，第二驱动单元61驱动多个第二夹爪62相向移动，从而使多个第二夹爪62之间围成第二整形腔621并包覆在电芯的第二端，实现对电芯的第二端进行整形。

当第一整形机构5和第二整形机构6分别完成对电芯的第一端和第二端的整形后，第一驱动单元51驱动多个第一夹爪52进行复位、第二驱动单元61驱动多个第二夹爪62进行复位，随后，第一驱动机构2驱动第一整形机构5进行复位、第二驱动机构3驱动第二整形机构6进行复位。最后，第三驱动机构4驱动取料机构7重新移动至送料线处，使得取料机构 7将电芯重新放置在送料线的夹具上，随后，第三驱动机构4驱动取料机构7复位，从而完成对一个电芯的整形加工。

综上可见，本实用新型通过对电芯整形装置的结构设计，使得当需要对电芯进行整形加工时，将电芯置于第一整形机构和第二整形机构之间，使得第一驱动机构和第二驱动机构驱动分别驱动第一整形机构和第二整形机构向电芯的两端移动，随后第一整形机构驱动两个以上的第一夹爪相向移动，并形成第一整形腔包覆在电芯的第一端对电芯第一端进行整形，同时第二整形机构驱动两个以上的第二夹爪相向移动，并形成第二整形腔包覆在电芯的第二端对电芯的第二端进行整形，从而实现对电芯的两端同时进行整形加工，既能够有效的保证电芯的圆柱度，保证电芯能够顺利装入金属壳体内，又能够避免针型后的电芯发生二次变形。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。