CN107350925B - 一种自动化电池极片打磨设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，包括工作台、主输送装置、电池打磨装置、辅输送装置，所述主输送装置固定设置于所述工作台的上方，所述电池打磨装置设置于所述工作台的上方，所述辅输送装置设置于所述主输送装置的一侧，所述工作台与所述电池打磨装置相连接，所述辅输送装置的一端与所述主输送装置相连接，所述工作台内部设置有控制器、集尘箱，所述控制器分别与所述主输送装置、所述电池打磨装置、所述辅输送装置相连接，所述主输送装置上设置有电池。本发明属于自动化生产设备，电池打磨精度高，无需人员值守，可以多台设备并机使用，大幅提高了电池打磨效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动化电池极片打磨设备，属于动力电池回收技术领域。
背景技术
目前国内市场上的动力电池一般在3-5年便会达到寿命终止条件，即容量衰减至初始容量的80％，而工况较恶劣的电池寿命会更短。2017年退役电池将会达到GWh级别，以后逐年递增，预计2020年之前会有超过10GWh的动力电池退役，动力电池的梯次利用已经引起了政府部门、科研机构、部分企业的高度关注。对动力电池组拆解后再封装是电池梯次利用的一个重要过程，在该过程中拆解后的电池单体的极片表面凹凸不平、情况复杂，如图1所示的是现有拆解后的电池单体的极片表面示意图，这样的极片表面无法进行后续的充放电测试及再封装，必须将其打磨至平整光滑。
中国专利CN201120436196公开了一种电池自动打磨设备，如图2所示，其存在缺点为：1、需要人为参与上料和下料，自动化程度不够高，影响加工效率；2、与电池夹具位移方向垂直的方向上没有定位，采用人为定位的方式会造成较大的加工误差；3、新电池的极片一致性好，但是旧电池的极片一致性很差，因此每个极片对于砂轮的消耗是有差异的，并且随着打磨电池数量的增多这种差异会越来越明显，这种差异的直观表现就是砂轮直径的不同，该发明中所有砂轮都是同轴安装的，当砂轮直径不同时，电池极片的打磨精度将会严重下降。
中国专利CN201510769776.4公开了一种电池头部打磨机，如图3所示，其打磨对象为圆柱形电池，由于电池与打磨头相对位置完全固定，不能随着打磨头的消耗而独立调整，不适合于旧电池极片的打磨。
中国专利CN201510786875.3公开了一种锂离子电池顶盖的打磨装置，该发明中多块电池同时打磨，飞散的金属屑可能造成拉弧，存在安全隐患；并且由于不同旧电池的极片表面情况差异性很大，通过压力传感器控制砂轮上下调整不准确。
中国专利CN201510993088.6公开了一种电池极片打磨机，如图5和图6所示，该发明主要是用于打磨电池极片表面的泡沫镍，存在问题为：1、由于滚刷运动轨迹为曲线，该发明不适用于采用铆接极片的方形电池；2、由于滚刷高度不能实时自动微调，该发明不适用于极片情况复杂的旧电池；3、该发明没有良好的集尘与防尘装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：其一，克服现有的人工打磨存在打磨过度或不够、磨偏、短路等不良问题，以及存在的加工效率低，加工成本高的问题；其二，针对现有的被回收利用的旧电池极片表面一致性差，高低不平，对砂轮的消耗非常不一致，克服目前已有的电池打磨装置只适用于极片表面一致性好的新电池打磨，不适用于打磨旧电池的缺陷；其三，克服已有发明的防尘效果较差，容易造成灰尘大范围散溢，同时还存在拉弧隐患的缺陷。
本发明的目的在于：第一，解决人工打磨精度严重偏低的问题，提高电池极片打磨精度；第二，开发出一种无人值守，自动运行，可以多台设备并机使用，能够大幅降低生产成本，提高生产效率的自动化电池打磨设备；第三，针对极片表面一致性差的旧电池，开发出一种每个砂轮独立进给的，打磨精度好，效率高的电池打磨设备；第四，开发出一套防尘效果好，减少拉弧风险的电池打磨装备；
本发明采用如下技术方案：一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，包括工作台、主输送装置、电池打磨装置、辅输送装置，所述主输送装置固定设置于所述工作台的上方，所述电池打磨装置设置于所述工作台的上方，所述辅输送装置设置于所述主输送装置的一侧，所述工作台与所述电池打磨装置相连接，所述辅输送装置的一端与所述主输送装置相连接，所述工作台内部设置有控制器、集尘箱，所述控制器分别与所述主输送装置、所述电池打磨装置、所述辅输送装置相连接，所述主输送装置上设置有电池。
作为一种较佳的实施例，主输送装置包括输送带组件、激光位移传感器一、双杆气缸，激光位移传感器一设置于输送带组件的侧部，双杆气缸设置于输送带组件上靠近激光位移传感器一的位置，电池设置于输送带组件上，激光位移传感器一的输出端与控制器的输入端相连接，双杆气缸的输入端与控制器的输出端相连接。
作为一种较佳的实施例，工作台上分别固定设置有激光位移传感器组件、急停开关组件，激光位移传感器组件的输出端与控制器的输入端相连接，用来检测是否有电池到来，急停开关组件的输出端与控制器的输入端相连接，用来控制控制器的急停。
作为一种较佳的实施例，电池打磨装置包括设置于末端的防尘罩组件一、设置于前端的防尘罩组件二、设置于内侧的两组对称分布的砂轮组件、无杆气缸一、框架组件，框架组件的固定连接在工作台的上表面，无杆气缸一固定设置于框架组件上，无杆气缸一的输入端与控制器的输出端相联接，无杆气缸一用于在主输送装置和电池打磨装置之间搬运电池。
作为一种较佳的实施例，无杆气缸一的底部安装有气缸安装座一，气缸安装座一的底部安装有无杆气缸二，无杆气缸二上安装有气缸安装座二，气缸安装座二上安装有薄型气缸组件、两组真空吸盘组件、两组吹尘组件，真空吸盘组件的底部与电池吸附配合连接，薄型气缸组件用来带动电池向下运动，吹尘组件设置于电池的电池极片的上方，用来将打磨过程中产生的飞屑吹向集尘组件，无杆气缸二的输入端、薄型气缸组件的输入端、真空吸盘组件的输入端、吹尘组件的输入端分别与控制器的输出端相连接。
作为一种较佳的实施例，电池打磨装置还包括电池盛放板组件，电池固定设置于电池盛放板组件上；电池盛放板组件的下方还设置有若干直线轴承，直线轴承上设置有弹簧、防尘波纹管，防尘波纹管包覆于弹簧的外侧，用来防止打磨产生的飞屑对直线轴承造成损伤。
作为一种较佳的实施例，电池盛放板组件上设置有侧边定位件、侧边夹紧气缸，用于从两侧夹紧电池，电池盛放板组件上还设置有底部夹紧气缸、前端定位块，用于从前后侧夹紧电池，前端定位块还有隔绝正负极飞屑、防止拉弧的作用，侧边夹紧气缸的输入端、底部夹紧气缸的输入端与控制器的输出端相联接。
作为一种较佳的实施例，每组砂轮组件独立进给，确保打磨后的电池尺寸一致。
作为一种较佳的实施例，电池打磨装置还包括两组丝杠导轨组件、两组伺服电机，砂轮组件对称安装在两组丝杠导轨组件上，两组丝杠导轨组件由两组伺服电机驱动，两组砂轮组件的侧部还设置有对称分布的激光位移传感器二，用来实时监控砂轮组件的砂轮直径，保证砂轮组件的准确进给，激光位移传感器二的输出端与控制器的输入端相联接，伺服电机的输入端与控制器的输出端相联接。
作为一种较佳的实施例，集尘组件固定设置于砂轮组件的下方，集尘组件的内部安装有气力输送器，气力输送器产生的负压可以将打磨产生的飞屑输送到工作台内部的集尘箱中。
本发明所达到的有益效果：其一，本发明属于自动化生产设备，无需人员值守，可以多台电池打磨装置并机使用，大幅提高了电池打磨效率，降低了生产成本；其二，本发明解决了在旧电池的打磨过程中，由于旧电池极片表面一致性很差，残留物大小不一，每个极片对于砂轮的消耗存在差异，并且随着打磨电池数量的增多这种差异会越来越明显的缺陷，通过对差异的直观分析确定问题点在砂轮直径的不同，本发明能实时监控砂轮直径大小，并且每个砂轮采用独立进给的方式，确保打磨后电池尺寸的一致性，彻底解决了上述砂轮消耗缺陷；其三，本发明在电池上方设置有吹尘组件，在砂轮下方设置有包含了气力输送器的集尘组件，可以有效地收集飞屑，防止发生电池正负极拉弧的风险；其四，本发明还设置有可以防尘罩组件一和防尘罩组件二，进一步防止飞屑扩散。
附图说明
图1是现有拆解后的电池单体的极片表面示意图。
图2是现有的一种电池自动打磨设备的结构示意图。
图3是现有的一种电池头部打磨机的结构示意图。
图4是现有的一种锂离子电池顶盖的打磨装置的结构示意图。
图5是现有的一种电池极片打磨机的结构示意图。
图6是图5的局部放大视图的结构示意图。
图7是本发明的一种自动化电池极片打磨设备的总体结构示意图。
图8是本发明的主输送装置的具体结构示意图。
图9是本发明的电池打磨装置的总体结构示意图。
图10是本发明的电池打磨装置的上部的结构示意图。
图11是本发明的电池打磨装置的下部的结构示意图。
图12是本发明的砂轮组件进给的第一实施例的原理结构示意图。
图13是本发明的砂轮组件进给的第二实施例的原理结构示意图。
图中标记的含义：1-工作台，11-激光位移传感器组件，12-急停开关组件；2-主输送装置，21-输送带组件，22-电池，23-激光位移传感器一，24-双杆气缸；3-电池打磨装置，301-防尘罩组件一，302-防尘罩组件二，303-砂轮组件，304-无杆气缸一，305-框架组件，306-气缸安装座一，307-无杆气缸二，308-气缸安装座二，309-薄型气缸组件，310-真空吸盘组件，311-吹尘组件，312-侧边定位件，313-底部夹紧气缸，314-弹簧，315-防尘波纹管，316-电池盛放板组件，317-侧边夹紧气缸，318-丝杠导轨组件，319-伺服电机，320-集尘组件，321-前端定位块，322-激光位移传感器二，3031-砂轮A，3032-砂轮B；4-辅输送装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图7是本发明的一种自动化电池极片打磨设备的总体结构示意图。本发明提出一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，包括工作台1、主输送装置2、电池打磨装置3、辅输送装置4，主输送装置2固定设置于工作台1的上方，电池打磨装置3设置于工作台1的上方，辅输送装置4设置于主输送装置2的一侧，工作台1与电池打磨装置3相连接，辅输送装置4的一端与主输送装置2相连接，工作台1内部设置有控制器、集尘箱，控制器分别与主输送装置2、电池打磨装置3、辅输送装置4相连接，主输送装置2上设置有电池22。
图8是本发明的主输送装置的具体结构示意图。电池22经由上一道工序摆放在输送带组件21上并随之向前移动，激光位移传感器一23检测电池22是否摆放正确，如果位置不正确，则由控制器发出信号给双杆气缸24将电池22推送到辅输送装置4上，由辅输送装置4将电池22送回上一道工序进行理料。如果电池22摆放正确，则控制器发出信号控制主输送装置2继续向前输送，激光位移传感器组件11检测到电池22到来，将信号反馈给控制器，控制器发出信号控制电池打磨装置3抓取电池22对其进行打磨，同时输送带组件21暂停运行，待电池打磨装置3完成打磨后再将电池22放回输送带组件21上，输送带组件21继续向前运行，电池打磨装置3等待抓取下一块电池进行打磨。急停开关组件12用于控制器的急停。
图9是本发明的电池打磨装置的总体结构示意图。电池极片在打磨过程中会产生飞屑，本发明中配有的吹尘组件311和集尘组件320可以收集绝大部分飞屑，但是仍然会有一部分散溢开来，为了避免飞屑扩散，本发明设置了防尘罩组件一301和防尘罩组件二302，其中防尘罩组件一301可以在更换砂轮组件303时实现快拆。两组砂轮组件303对称设置，用于打磨电池极片，无杆气缸一304用于在主输送装置2与电池打磨装置3之间搬运电池22，无杆气缸一304安装在框架组件305上。
作为一种较佳的实施例，框架组件305采用铝型材。
图10是本发明的电池打磨装置的上部的结构示意图。无杆气缸一304上安装有气缸安装座一306，气缸安装座一306上装有无杆气缸二307，无杆气缸二307上装有气缸安装座二308，气缸安装座二308上安装有一个薄型气缸组件309、两组真空吸盘组件310和两组吹尘组件311。其工作过程为：主输送装置2上的电池22被两组真空吸盘组件310吸持住，随无杆气缸二307一起竖直向上运动，再随无杆气缸一304一起被搬运到电池打磨装置3的上方，然后无杆气缸二307向下运动，真空吸盘组件310放开电池22，完成电池22的搬运。两组吹尘组件311位于电池极片的上方，其作用是将打磨过程中产生的飞屑吹向集尘组件320。
图11是本发明的电池打磨装置的下部的结构示意图。电池盛放板组件316上设置有一个侧边定位件312和一个侧边夹紧气缸317，用于从两侧夹紧电池22；电池盛放板组件316还设置有一个底部夹紧气缸313与一个前端定位块321，用于从前后夹紧电池22，并且前端定位块321还有隔绝正负极飞屑、防止拉弧的作用。电池盛放板组件316的下方还设置有四组弹簧314和四组防尘波纹管315，防尘波纹管315包于弹簧314的外侧，防止打磨产生的飞屑对直线轴承造成损伤。电池打磨过程中需要电池22上下往复若干次，从而完成砂轮组件303对电池极片的打磨，该过程中电池22向下运动是由薄型气缸组件309活塞杆伸出时产生的压力驱动，而电池22向上运动是由弹簧314的弹力驱动。
两组砂轮组件303对称安装在两组丝杠导轨组件318上，由两组伺服电机319控制砂轮的进给速度和进给距离。两组对称设置的激光位移传感器二322实时监控砂轮直径，并反馈给控制器，保证砂轮组件303准确进给。
集尘组件320固定于砂轮组件303的下方，其内装有气力输送器，产生的负压可以将打磨的产生的飞屑输送到工作台1内部的集尘箱中。
图12是本发明的砂轮组件进给的第一实施例的原理结构示意图。电池开始打磨前，两个砂轮组件303的外圆都处在A线位置，开始打磨后，两个砂轮组件303快速地从A线运动到B线位置，再以慢速从B线运动到C线位置，之后两个砂轮组件303快速返回到A线位置等待下一次加工。其中，A线是安全线，B线的位置由所有电池中极片凸起的最大数值决定，C线决定着电池极片的打磨深度。
图13是本发明的砂轮组件进给的第二实施例的原理结构示意图。两个砂轮组件303从A线开始向电池极片快速进给，由于负极的残留物要比正极的多，所以砂轮B3032先接触到电池极片。当砂轮B3032接触到负极的极片残留物时，从空载状态变成有载状态，此时砂轮B3032所在的砂轮组件303内部将此变化反馈到控制器，控制器通过伺服电机319控制砂轮A3031和砂轮B3032开始慢速向前进给，到达C线后，两个砂轮迅速返回A线位置。这样做可以进一步提高电池极片的打磨效率，这是因为电池极片残留物有多有少，以接触到极片残留物为慢速进给的起点，要比以B线为固定起点更加节约打磨时间。
本发明的关键点在于：第一，本发明的单块电池通过薄型气缸组件309与弹簧314的反复按压打磨，能够将电池极片上较厚的残留物打磨干净，并且避免了多块电池累积在一起打磨时产生拉弧风险和极片表面污染的缺陷；第二，本发明的每个砂轮组件303独立进给，防止了互相之间的干扰和打磨不均；第三，本发明的激光位移传感器二322实时监控砂轮组件303的直径大小，保证了砂轮组件303的准确进给；第四，本发明的砂轮组件303可以按照图12中的实施例，先快速进给，再慢速进给，之后快速退回；第五，本发明的砂轮组件303可以按照图13中的实施例，先快速进给到其中一个砂轮接触到电池极片上的残留物，之后两个砂轮再慢速进给，待打磨完成后快速退回到起始位置；第六，本发明在电池22的侧面和底面分别采用侧边夹紧气缸317、底部夹紧气缸313定位夹紧，保证电池22位置的定位准确可靠；第七，本发明设置有防尘罩组件一301和防尘罩组件二302，防止散溢的飞屑发生扩散，并且在电池22上方设置有吹尘组件311，在砂轮组件303下方设置有包含了气力输送器的集尘组件320，可以有效收集飞屑，防止发生电池正负极拉弧的缺陷；第八，本发明中的前端定位块321采用绝缘材料或者采取绝缘处理，可以将电池正负极分隔开来，进一步防止发生电池正负极拉弧的缺陷；第九，本发明中的输送带组件21采取间歇运动，通过激光位移传感器一23准确获知电池22的位置，控制输送带组件21的启停；第十，本发明可以通过设置多个工作台1和电池打磨装置3实现多机并行，进一步提升电池打磨效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，包括工作台(1)、主输送装置(2)、电池打磨装置(3)、辅输送装置(4)，所述主输送装置(2)固定设置于所述工作台(1)的上方，所述电池打磨装置(3)设置于所述工作台(1)的上方，所述辅输送装置(4)设置于所述主输送装置(2)的一侧，所述工作台(1)与所述电池打磨装置(3)相连接，所述辅输送装置(4)的一端与所述主输送装置(2)相连接，所述工作台(1)内部设置有控制器、集尘箱，所述控制器分别与所述主输送装置(2)、所述电池打磨装置(3)、所述辅输送装置(4)相连接，所述主输送装置(2)上设置有电池(22)；
所述电池打磨装置(3)包括无杆气缸一(304)，所述无杆气缸一(304)的底部安装有气缸安装座一(306)，所述气缸安装座一(306)的底部安装有无杆气缸二(307)，所述无杆气缸二(307)上安装有气缸安装座二(308)，所述气缸安装座二(308)上安装有薄型气缸组件(309)、两组真空吸盘组件(310)、两组吹尘组件(311)，所述真空吸盘组件(310)的底部与所述电池(22)吸附配合连接，所述薄型气缸组件(309)用来带动所述电池(22)向下运动，所述吹尘组件(311)设置于所述电池(22)的电池极片的上方，用来将打磨过程中产生的飞屑吹向集尘组件(320)，所述无杆气缸二(307)的输入端、所述薄型气缸组件(309)的输入端、所述真空吸盘组件(310)的输入端、所述吹尘组件(311)的输入端分别与所述控制器的输出端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述主输送装置(2)包括输送带组件(21)、激光位移传感器一(23)、双杆气缸(24)，所述激光位移传感器一(23)设置于所述输送带组件(21)的侧部，所述双杆气缸(24)设置于所述输送带组件(21)上靠近所述激光位移传感器一(23)的位置，所述电池(22)设置于所述输送带组件(21)上，所述激光位移传感器一(23)的输出端与所述控制器的输入端相连接，所述双杆气缸(24)的输入端与所述控制器的输出端相连接。
3.根据权利要求1所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述工作台(1)上分别固定设置有激光位移传感器组件(11)、急停开关组件(12)，所述激光位移传感器组件(11)的输出端与所述控制器的输入端相连接，用来检测是否有所述电池(22)到来，所述急停开关组件(12)的输出端与所述控制器的输入端相连接，用来控制所述控制器的急停。
4.根据权利要求1所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述电池打磨装置(3)还包括设置于末端的防尘罩组件一(301)、设置于前端的防尘罩组件二(302)、设置于内侧的两组对称分布的砂轮组件(303)、框架组件(305)，所述框架组件(305)固定连接在所述工作台(1)的上表面，所述无杆气缸一(304)固定设置于所述框架组件(305)上，所述无杆气缸一(304)的输入端与所述控制器的输出端相联接，所述无杆气缸一(304)用于在所述主输送装置(2)和所述电池打磨装置(3)之间搬运所述电池(22)。
5.根据权利要求4所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述电池打磨装置(3)还包括电池盛放板组件(316)，所述电池(22)固定设置于所述电池盛放板组件(316)上；所述电池盛放板组件(316)的下方还设置有若干直线轴承，所述直线轴承上设置有弹簧(314)、防尘波纹管(315)，所述防尘波纹管(315)包覆于所述弹簧(314)的外侧，用来防止打磨产生的飞屑对所述直线轴承造成损伤。
6.根据权利要求5所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述电池盛放板组件(316)上设置有侧边定位件(312)、侧边夹紧气缸(317)，用于从两侧夹紧所述电池(22)，所述电池盛放板组件(316)上还设置有底部夹紧气缸(313)、前端定位块(321)，用于从前后侧夹紧所述电池(22)，所述前端定位块(321)还有隔绝正负极飞屑、防止拉弧的作用，所述侧边夹紧气缸(317)的输入端、所述底部夹紧气缸(313)的输入端与所述控制器的输出端相联接。
7.根据权利要求4所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，每组所述砂轮组件(303)独立进给，确保打磨后的电池尺寸一致。
8.根据权利要求4所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述电池打磨装置(3)还包括两组丝杠导轨组件(318)、两组伺服电机(319)，所述砂轮组件(303)对称安装在两组所述丝杠导轨组件(318)上，两组所述丝杠导轨组件(318)由两组所述伺服电机(319)驱动，两组所述砂轮组件(303)的侧部还设置有对称分布的激光位移传感器二(322)，用来实时监控所述砂轮组件(303)的砂轮直径，保证所述砂轮组件(303)的准确进给，所述激光位移传感器二(322)的输出端与所述控制器的输入端相联接，所述伺服电机(319)的输入端与所述控制器的输出端相联接。
9.根据权利要求4所述的一种自动化电池极片打磨设备，其特征在于，所述集尘组件(320)固定设置于所述砂轮组件(303)的下方，所述集尘组件(320)的内部安装有气力输送器，所述气力输送器产生的负压可以将打磨产生的飞屑输送到所述工作台(1)内部的所述集尘箱中。
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