一种卷芯入壳装置及电池加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池加工技术领域，尤其涉及一种卷芯入壳装置及电池加工设备。


背景技术：

2.随着社会的不断发展，锂电池广泛地应用到各种电子设备产品中。锂电池由于能量高、安全无污染、绿色环保等优点，越来越受到人们的青睐，人们对锂电池的需求量也越来越高。锂电池在加工过程中，需要将卷芯推入电池钢壳内，传统的操作方式一般采用人工或半自动化操作设备将卷芯推入电池钢壳内，进行操作时需要一定的推力，操作时容易出现力度不均的情况，即使采用半自动化设备操作也无法保证完全将卷芯推入电池钢壳内，不仅降低了卷芯入壳的精度，也降低了卷芯入壳的工作效率。
3.因此，亟需发明一种卷芯入壳装置及电池加工设备，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种卷芯入壳装置及电池加工设备，以实现卷芯的全自动入壳操作，提高卷芯入壳的精度和工作效率。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种卷芯入壳装置，包括：
7.钢壳夹持机构，被配置为夹持电池钢壳；以及
8.顶推机构，设置在所述电池钢壳轴向方向的一侧，所述顶推机构的输出端能够沿所述电池钢壳的轴向方向伸出，以将卷芯推入所述电池钢壳中，直至推动容置有所述卷芯的所述电池钢壳相对所述钢壳夹持机构移动预设距离。
9.作为优选方案，所述卷芯入壳装置还包括：
10.反推机构，设置在所述电池钢壳轴向方向的另一侧，被配置为沿所述顶推机构推动的反方向推动容置有所述卷芯的所述电池钢壳相对所述钢壳夹持机构移动；以及
11.限位机构，设置在所述钢壳夹持机构上，被配置为限制所述电池钢壳被所述反推机构推动的极限位置。
12.作为优选方案，所述限位机构包括：
13.限位挡块，活动设置在所述钢壳夹持机构上；以及
14.复位件，设置在所述钢壳夹持机构上，所述限位挡块在所述复位件的作用下限制所述电池钢壳被所述反推机构推动的极限位置。
15.作为优选方案，所述限位机构还包括：
16.限位销，固定在所述钢壳夹持机构上，被配置为限制所述限位挡块被所述复位件复位的极限位置。
17.作为优选方案，所述卷芯入壳装置还包括：
18.卷芯容置机构，被配置为容置所述卷芯，所述钢壳夹持机构能够相对所述卷芯容
置机构转动，以使所述电池钢壳与所述卷芯正对设置。
19.作为优选方案，所述钢壳夹持机构包括：
20.安装组件，转动设置在所述卷芯容置机构上；
21.对接驱动组件，设置在所述安装组件上；以及
22.夹持组件，与所述对接驱动组件的输出端相连接，所述夹持组件被配置为夹持所述电池钢壳，所述对接驱动组件能够驱动所述夹持组件沿所述电池钢壳的轴向移动，以使所述夹持组件与所述卷芯容置机构对接。
23.作为优选方案，所述夹持组件包括：
24.夹持架，与所述对接驱动组件的输出端相连接；
25.夹持块，固定在所述夹持架上，被配置为夹持所述电池钢壳；以及
26.导向套，固定在所述夹持架上，与所述电池钢壳同轴设置，所述导向套能够与所述卷芯容置机构对接，以使所述卷芯穿过所述导向套后进入所述电池钢壳中。
27.作为优选方案，所述夹持块的内部容置有磁铁，以使所述夹持块通过磁吸夹持所述电池钢壳。
28.作为优选方案，所述卷芯容置机构包括：
29.固定载台，与所述安装组件转动连接；
30.托台，固定在所述固定载台上；以及
31.卷芯筒，固定在所述托台上，被配置为容置所述卷芯，所述卷芯筒能够与所述导向套对接，以使所述卷芯在所述卷芯筒中穿过所述导向套后进入所述电池钢壳中。
32.作为优选方案，所述托台上开设有穿设孔，所述顶推机构的输出端能够依次穿过所述穿设孔、所述卷芯筒以及所述导向套与所述电池钢壳的端面相抵接。
33.一种电池加工设备，包括搬运机械手以及如上所述的卷芯入壳装置，所述搬运机械手被配置为将所述卷芯入壳装置加工的容置有所述卷芯的所述电池钢壳搬运至下一加工工位。
34.本实用新型的有益效果：
35.本实用新型提供的卷芯入壳装置，包括钢壳夹持机构以及顶推机构，钢壳夹持机构用于夹持电池钢壳，顶推机构设置在电池钢壳轴向方向的一侧，顶推机构的输出端能够沿电池钢壳的轴向方向伸出，以将卷芯推入电池钢壳中，实现了卷芯的全自动入壳操作，提高了工作效率。此外，顶推机构在推动的过程中，推动容置有卷芯的电池钢壳相对钢壳夹持机构移动预设距离后才停止，保证了将卷芯完全推入电池钢壳中，提高了卷芯入壳的精度。
36.本实用新型提供的电池加工设备，通过应用上述卷芯入壳装置，实现了卷芯的全自动入壳操作，提高了工作效率，也提高了卷芯入壳的工作精度。
附图说明
37.图1是本实用新型实施例提供的卷芯入壳装置的结构示意图；
38.图2是本实用新型实施例提供的去除顶推机构的卷芯入壳装置的结构示意图一；
39.图3是本实用新型实施例提供的去除顶推机构的卷芯入壳装置的结构示意图二；
40.图4是本实用新型实施例提供的限位机构和部分夹持组件的结构示意图一；
41.图5是本实用新型实施例提供的限位机构和部分夹持组件的结构示意图二；
42.图6是本实用新型实施例提供的限位挡块和复位件的结构示意图。
43.图中：
44.100、卷芯入壳装置；200、电池钢壳；300、卷芯；
45.1、钢壳夹持机构；11、安装组件；111、转盘；112、安装架；12、对接驱动组件；13、夹持组件；131、夹持架；132、夹持块；1321、磁铁；133、导向套；
46.2、顶推机构；21、顶推驱动组件；22、支撑组件；23、顶推组件；231、顶推架；232、顶杆；24、导向组件；241、导轨；242、滑块；
47.3、反推机构；31、反推驱动组件；32、反推组件；321、反推架；322、推杆；
48.4、限位机构；41、限位挡块；411、连接孔；42、复位件；43、限位销；44、转轴；
49.5、卷芯容置机构；51、固定载台；52、托台；521、穿设孔；53、卷芯筒。
具体实施方式
50.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
51.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
53.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
54.如图1所示，本实施例提供了一种卷芯入壳装置100，能够将卷芯300推入电池钢壳200内，实现卷芯300的全自动化入壳操作，降低了劳动强度，提高了生产效率。具体而言，该卷芯入壳装置100包括钢壳夹持机构1以及顶推机构2，其中，钢壳夹持机构1用于夹持电池钢壳200，顶推机构2设置在电池钢壳200轴向方向的下方，顶推机构2的输出端能够沿电池钢壳200的轴向方向向上伸出，以将卷芯300推入电池钢壳200中。并且顶推机构2的输出端在向上伸出的过程中，顶推机构2的输出端先与卷芯300的下端面相抵接，当将卷芯300推入电池钢壳200中后，顶推机构2的输出端恰好与电池钢壳200的下端面相抵接，顶推机构2的输出端能够继续向上伸出，直至推动容置有卷芯300的电池钢壳200相对钢壳夹持机构1向上移动预设距离。上述操作方式，不仅实现了卷芯300的全自动入壳操作，提高了工作效率，也保证了将卷芯300完全推入电池钢壳200中，提高了卷芯300入壳的精度。
55.此外，如图1所示，本实施例提供的卷芯入壳装置100还包括反推机构3以及限位机构4，其中，反推机构3固定在钢壳夹持机构1上，并且反推机构3位于电池钢壳200轴向方向的上方，当顶推机构2推动容置有卷芯300的电池钢壳200相对钢壳夹持机构1向上移动预设距离后，反推机构3能够推动容置有卷芯300的电池钢壳200相对钢壳夹持机构1向下移动，限位机构4设置在钢壳夹持机构1上，限位机构4用于限制电池钢壳200被反推机构3推动的极限位置，从而保证最终的电池钢壳200均处于预设位置处，便于下一工位上的搬运机械手将容置有卷芯300的电池钢壳200搬运至下一加工工位。
56.在本实施例中，如图1所示，卷芯入壳装置100还包括卷芯容置机构5，卷芯容置机构5用于容置卷芯300，钢壳夹持机构1与卷芯容置机构5转动连接，从而使得钢壳夹持机构1能够相对卷芯容置机构5转动，以使钢壳夹持机构1夹持的电池钢壳200与卷芯容置机构5容置的卷芯300沿上下方向正对设置，从而便于顶推机构2将卷芯300向上推入电池钢壳200中。需要说明的是，可以通过旋转电机等驱动机构驱动钢壳夹持机构1相对卷芯容置机构5转动，本实施例对驱动钢壳夹持机构1进行转动的机构不做具体的限定。
57.现结合图1和图2对卷芯容置机构5的具体结构进行说明，如图1和图2所示，卷芯容置机构5包括固定载台51、托台52以及卷芯筒53，其中，钢壳夹持机构1与固定载台51转动连接，顶推机构2固定在固定载台51的下方，托台52固定在固定载台51的上端面上，卷芯筒53固定在托台52上，卷芯筒53用于容置卷芯300，并且卷芯筒53容置的卷芯300与下方的顶推机构2沿上下方向正对设置。通过设置卷芯筒53来容置卷芯300，实现了对卷芯300的有效承载，保证顶推机构2更加可靠、精准地将卷芯300推入电池钢壳200中。
58.需要说明的是，如图2所示，托台52上开设有穿设孔521，穿设孔521与卷芯筒53沿上下方向同轴设置并且相导通，便于顶推机构2穿过穿设孔521后伸入卷芯筒53中推动卷芯300。
59.现结合图1对顶推机构2的具体结构进行说明，如图1所示，顶推机构2包括顶推驱动组件21、支撑组件22以及顶推组件23，其中，支撑组件22固定在固定载台51的下方，顶推驱动组件21设置在支撑组件22上，顶推驱动组件21的输出端与顶推组件23相连接，顶推驱动组件21能够驱动顶推组件23沿上下方向移动，当顶推驱动组件21驱动顶推组件23向上移动时，顶推组件23能够伸入卷芯筒53中将卷芯300推入电池钢壳200中，当顶推组件23完成对卷芯300的入壳推动后，顶推驱动组件21能够驱动顶推组件23向下移动复位，以便于反推机构3对电池钢壳200的向下推动，避免对反推机构3的动作造成干涉，也便于下一个卷芯300的入壳操作。需要说明的是，顶推驱动组件21可以为直线电机，也可以为直线气缸，本实施例对顶推驱动组件21的具体形式不做具体的限定，只要能够驱动顶推组件23沿上下方向移动即可。
60.需要说明的是，在其中一个实施例中，顶推驱动组件21驱动顶推组件23推动电池钢壳200相对钢壳夹持机构1向上移动预设距离是由顶推驱动组件21内的程序进行控制的。在另一个实施例中，顶推机构2还包括设于电池钢壳200上方的移动限制件(图中未示出)，移动限制件设置在钢壳夹持机构1上，移动限制件用于限制电池钢壳200相对钢壳夹持机构1向上移动的极限位置，从而保证电池钢壳200移动预设距离的设置。此外，本实施例对于预设距离的具体数值不进行限定，可根据电池钢壳200和卷芯300的尺寸等灵活设置。
61.在本实施例中，如图1所示，顶推组件23包括顶推架231以及顶杆232，其中，顶推架
231与顶推驱动组件21的输出端相连接，顶杆232固定在顶推架231上，顶推驱动组件21驱动顶推架231相对支撑组件22移动的过程中，顶推架231带动顶杆232移动，使得顶杆232将卷芯300推入电池钢壳200中。
62.优选地，本实施例提供的顶推机构2还包括导向组件24，导向组件24用于引导顶推架231相对支撑组件22移动，保证顶推架231带动顶杆232移动地更加可靠稳定，防止顶杆232在顶推的过程中发生偏移。具体而言，导向组件24包括滑动连接的导轨241以及滑块242，其中，导轨241固定在支撑组件22上，并且导轨241沿上下方向延伸，滑块242固定在顶推架231上。
63.现结合图1对钢壳夹持机构1的具体结构进行说明，如图1所示，钢壳夹持机构1包括安装组件11、对接驱动组件12以及夹持组件13，其中，安装组件11与固定载台51转动连接，对接驱动组件12设置在安装组件11上，夹持组件13与对接驱动组件12的输出端相连接，夹持组件13用于夹持电池钢壳200，对接驱动组件12能够驱动夹持组件13沿电池钢壳200的轴向移动(图中上下方向)，以使夹持组件13与卷芯筒53的出口对接，便于顶杆232精准地从卷芯筒53中将卷芯300推入夹持组件13夹持的电池钢壳200中。在本实施例中，安装组件11包括相连接的转盘111以及安装架112，其中，转盘111与固定载台51转动连接，对接驱动组件12设置在安装架112上。在本实施例中，对接驱动组件12可以为直线气缸，也可以为直线电机，本实施例对对接驱动组件12的具体形式不做具体的限定。
64.在本实施例中，如图2和图3所示，夹持组件13包括夹持架131、夹持块132以及导向套133，其中，夹持架131与对接驱动组件12的输出端相连接；夹持块132固定在夹持架131上，夹持块132用于夹持电池钢壳200，导向套133固定在夹持架131的下端面上，导向套133与电池钢壳200沿上下方向同轴设置，对接驱动组件12能够驱动导向套133与卷芯筒53的出口对接，当顶杆232穿过穿设孔521后伸入卷芯筒53中后，顶杆232将卷芯筒53内的卷芯300推出，顶杆232推动卷芯300依次穿过导向套133和夹持架131后进入电池钢壳200中。通过设置导向套133与卷芯筒53的出口对接，为卷芯300的入壳操作提供了导向作用，保证卷芯300更将精准可靠地进入到电池钢壳200中。需要说明的是，夹持架131上开设有与导向套133正对的通孔，便于顶杆232伸出导向套133后穿过夹持架131与电池钢壳200的下端面相抵接，也便于顶杆232推动的卷芯300依次穿过导向套133和夹持架131后进入电池钢壳200中。
65.优选地，如图4所示，夹持块132夹持电池钢壳200的部位与电池钢壳200外周的形状相适配，从而保证更加可靠地夹持电池钢壳200。进一步地，夹持块132的内部容置有磁铁1321，以使夹持块132通过磁吸夹持电池钢壳200，不仅保证了夹持块132对电池钢壳200的可靠固定，也避免了过度夹持电池钢壳200，对电池钢壳200造成损伤。此外，夹持块132通过磁吸夹持电池钢壳200，也便于顶推机构2和反推机构3推动电池钢壳200相对夹持块132上下移动。
66.结合图3对反推机构3的具体结构进行说明，如图3所示，反推机构3包括反推驱动组件31以及反推组件32，其中，反推驱动组件31设置在夹持架131上，反推驱动组件31的输出端与反推组件32相连接，反推驱动组件31能够推动反推组件32相对夹持架131上下移动，当反推驱动组件31驱动反推组件32向下移动时，反推组件32能够推动电池钢壳200相对夹持块132向下移动，直至电池钢壳200的下端面与限位机构4相抵接，从而实现对电池钢壳200的反推复位过程，当反推组件32完成对电池钢壳200的推动后，反推驱动组件31能够驱
动反推组件32向上移动复位，以便于顶杆232对下一个电池钢壳200顶推操作。需要说明的是，在本实施例中，反推驱动组件31可以为直线电机，也可以为直线气缸，本实施例对反推驱动组件31的具体形式不做具体的限定，只要能够驱动反推组件32沿上下方向移动即可。
67.在本实施例中，如图3所示，反推组件32包括反推架321以及推杆322，其中，反推架321与反推驱动组件31的输出端相连接，推杆322固定在反推架321上，反推驱动组件31驱动反推架321相对夹持架131移动的过程中，反推架321带动推杆322移动，使得推杆322将容置有卷芯300的电池钢壳200向下推动。
68.结合图5和图6对限位机构4的具体结构进行说明，如图5和图6所示，限位机构4包括限位挡块41以及复位件42，其中，限位挡块41活动设置在夹持块132上，复位件42设置在夹持架131上，限位挡块41在复位件42的作用下限制电池钢壳200被推杆322推动的极限位置。优选地，在本实施例中，复位件42可以为弹簧，限位挡块41的一端与夹持块132转动连接，限位挡块41的另一端与复位件42相连接，复位件42夹设在夹持架131和限位挡块41之间。当将电池钢壳200磁吸在夹持块132上时，电池钢壳200对限位挡块41施加一定的挤压推动力，使得限位挡块41相对夹持块132转动，此时，限位挡块41挤压复位件42，使得限位挡块41的限位部沿电池钢壳200的径向方向远离电池钢壳200。当顶杆232将容置有卷芯300的电池钢壳200相对夹持块132向上移动预设距离后，电池钢壳200不再对限位挡块41施加挤压推动力，此时限位挡块41在复位件42的弹性回复力的作用下驱动限位挡块41相对夹持块132反向转动，使得限位挡块41的限位部朝向电池钢壳200的方向伸出，使得电池钢壳200在下移的过程中，电池钢壳200的下端面与限位挡块41相抵接。通过将复位件42设计成弹簧的形式，结构简单，便于安装。
69.具体而言，限位机构4还包括转轴44，限位挡块41的一端开设有连接孔411，转轴44穿过连接孔411伸入夹持块132中，实现限位挡块41与夹持块132的转动连接，保证限位挡块41能够相对转轴44进行转动。
70.优选地，限位机构4还包括限位销43，限位销43固定在夹持块132上，限位销43用于限制限位挡块41被复位件42复位的极限位置，避免限位挡块41在复位件42的驱动下过度旋转，保证了限位挡块41复位的可靠性。
71.本实施例还提供了一种电池加工设备，包括搬运机械手和上述卷芯入壳装置100，搬运机械手能够将卷芯入壳装置100加工的容置有卷芯300的电池钢壳200搬运至下一加工工位，以便于对电池钢壳200进行下一步的加工处理。电池加工设备通过应用上述卷芯入壳装置100，实现了卷芯300的全自动入壳操作，提高了工作效率，也提高了卷芯300入壳的工作精度。
72.为了便于理解本实施例公开的卷芯入壳装置100，结合图1～图6对卷芯入壳装置100的具体工作过程进行说明：
73.首先，转盘111相对固定载台51转动，保证夹持块132夹持的电池钢壳200与卷芯筒53容置的卷芯300沿上下方向正对设置；
74.其次，对接驱动组件12驱动夹持架131和夹持块132向下移动，使得夹持架131上的导向套133与卷芯筒53的出口对接；
75.接着，顶推驱动组件21驱动顶杆232向上移动，使得顶杆232穿过穿设孔521伸入卷芯筒53中，将卷芯筒53内的卷芯300推入电池钢壳200中，同时顶杆232将容置有卷芯300的
电池钢壳200相对夹持块132向上推动预设距离，此时，限位挡块41在复位件42的作用下被弹出；
76.最后，反推驱动组件31驱动推杆322向下移动，此时，顶推驱动组件21驱动顶杆232向下移动，推杆322向下推动被顶升的电池钢壳200，直至电池钢壳200的下端面与限位挡块41相抵接，从而完成整个卷芯300的入壳操作。
77.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。