CN107394248B - 一种电芯端面揉平装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电芯端面揉平装置，包括机架、电芯夹持装置和揉平装置，电芯夹持装置和揉平装置相对设置，且电芯夹持装置通过回转装置装设在机架上，揉平装置滑动式装设在机架上，并可相对揉平装置前后移动。本发明通过在机架上设置电芯夹持装置和揉平装置，利用电芯夹持装置实现对电芯的固定夹持，配合揉平装置以实现对电芯端面的揉平整形；同时，本发明将电芯夹持装置通过回转装置装设在机架上，利用回转装置带动电芯夹持装置旋转，从而实现电芯的自动换向，不仅可以提高加工效率，降低劳动强度，而且避免了二次装夹所造成的装夹误差，导致电芯两个端面的整形效果产生差异，影响其加工质量。

Description

一种电芯端面揉平装置
技术领域
本发明涉及电池制备技术领域，更具体地，涉及一种电芯端面揉平装置。
背景技术
现有的大容量圆柱形锂离子电池，多采用全极耳式正、负极。目前现有电池普遍采用了全极耳式正、负极，即在正极集流体(通常为铝箔)上涂布正极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(正极光箔区)，在负极集流体(通常为铜箔)上涂布负极浆料时在一端边缘预留一部分不涂布浆料的区域(负极光箔区)。正极片、负极片和隔膜卷绕形成电芯卷绕体后，正极光箔区的箔形体形成正极的极耳位端面，负极光箔区的箔形体形成负极的极耳位端面。极耳位端面需与集流板焊接在一起，以便电池的电流从集流板输出。由于极耳位端面的箔形体厚度薄(6～30微米)，柔软易变形，与集流板焊接时，施加压力会使整个箔形体变弯或变形，导致电芯卷绕体的极耳位端面直径变大或外凸，造成电芯卷绕体无法装入电池外壳或与电池外壳导通而短路，而且直接施加压力在箔形体的端面，会导致端面变形不平整，端面的局部区域无法与集流板接触焊接，导致焊接面积小，焊接强度低，电池内阻大，因此有必要在集流板焊接前对电芯卷绕体的极耳位端面进行整形。
现有的电芯卷绕体整形方法，主要有以下两种：
1、将正极光箔区的箔形体和负极光箔区的箔形体分别用激光预切成条带形状，正极片、负极片和隔膜卷绕成电芯卷绕体后，这些条带形状的箔形体焊接到一个瓶盖形的集流盘上。这种整形方法需要用激光将箔形体切成条带形状，工艺复杂，效率低，成本高，箔形体切成条带形状后其本体强度低，焊接到集流盘上易被拉断，相对原有箔形体，承载电流小，可谓事倍功半。
2、专利号为CN102683634A，专利名称为“一种大容量圆柱形锂离子电池及其生产方法”的发明专利，采用高频振荡(例如超声波)方式对锂离子电池的极耳位端面进行整形，该方法采用的机器的高频头制造成本高，使用寿命有限，相应的高频头频率调试复杂，频率调整时间长。
基于上述两种整形方法存在的缺陷，有必要寻找一种效率更高、加工更简单、成本更低、使用寿命更长的电芯卷端面整形方法和整形设备，以改善锂离子电池的生产方法。
发明内容
本发明提供一种电芯端面揉平装置，以解决现有电芯端面整形工艺复杂、成本高及整形效果差的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种电芯端面揉平装置，包括机架、电芯夹持装置和揉平装置，所述电芯夹持装置和所述揉平装置相对设置，且所述电芯夹持装置通过回转装置装设在所述机架上，所述揉平装置滑动式装设在所述机架上，并可相对所述揉平装置前后移动。
在上述方案基础上优选，所述揉平装置包括滑座、旋压模头和旋压电机，所述旋压模头装设在所述旋压电机的输出轴上，所述旋压电机装设在所述滑座上，且所述滑座与所述机架滑动式相连。
在上述方案基础上优选，所述旋压模头包括底座和若干个旋压头，所述底座固定在所述旋压电机的输出轴上，所述旋压头呈圆周式装设在所述底座上。
在上述方案基础上优选，所述底座上装设有锥形安装套，所述锥形安装套的小端固定在所述底座上，所述旋压头转动式装设在所述锥形安装套内侧。
在上述方案基础上优选，所述旋压头通过安装座装设在所述底座上，所述安装座与所述底座滑动相连；优选的，所述底座上还装设有驱动缸，所述驱动缸的伸缩杆与所述安装座相连以驱动所述安装座在所述底座上滑动。
在上述方案基础上优选，所述旋压头包括滚轮部和锥形部，所述锥形部设置于所述滚轮部顶部。
在上述方案基础上优选，所述底座上还装设有旋压杆，且所述旋压杆处于若干个所述旋压头的中心位置。
在上述方案基础上优选，所述旋压杆顶部呈锥台状，所述旋压头的锥形部与所述旋压杆顶部的锥面相切。
在上述方案基础上优选，所述电芯夹持装置包括缸体和两个夹爪，所述夹爪装设在所述缸体的伸缩杆上，所述回转装置包括回转电机和回转支撑，所述回转电机与所述回转支撑驱动相连，所述缸体固定在所述回转支撑上。
在上述方案基础上优选，所述机架上还设有驱动单元和滑轨，所述滑座与所述滑轨配合，所述驱动单元与所述滑座驱动相连。
在上述方案基础上优选，所述驱动单元为驱动电机，所述驱动电机的输出端装设有丝杆，并在所述滑座底部装设有螺母，所述螺母套装在所述丝杆上。
在上述方案基础上优选，所述驱动单元为伺服气缸，所述伺服气缸的伸缩杆与所述滑座相连。
本发明提出一种电芯端面揉平装置，通过在机架上设置电芯夹持装置和揉平装置，利用电芯夹持装置实现对电芯的固定夹持，配合揉平装置以实现对电芯端面的揉平整形，从而实现对电芯端面的自动化整形。
由于电芯有两个端面，为了避免调换电芯端面而导致需要卸装电芯的问题，本发明将电芯夹持装置通过回转装置装设在机架上，利用回转装置带动电芯夹持装置旋转，从而实现电芯的自动换向，不仅可以提高加工效率，降低劳动强度，而且避免了二次装夹所造成的装夹误差，导致电芯两个端面的整形效果产生差异，影响其加工质量。
作为本发明的另一优点在于，本发明的一种电芯端面揉平装置，通过将安装座滑动式装设在底座上，当对电芯端面整形完成后，可通过安装座向外移动，带动旋压头向外移动，推动揉平装置向电芯端面移动，利用底座的端面以实现对电芯端面的中心位置及周围位置的二次整平，从而进一步有效确保其整形效果。
附图说明
图1为根据本发明的电芯端面揉平装置的正视图；
图2为根据本发明的电芯端面揉平装置的立体图；
图3为根据本发明的旋压模头的结构示意图；
图4为根据本发明的揉平装置的局部示意图；
图中：100、机架；200、电芯夹持装置；210、缸体；220、夹爪；300、揉平装置；310、滑座；320、旋压模头；321、底座；322、旋压头；3221、滚轮部；3222、锥形部；323、锥形安装套；324、安装座；325、旋压杆；330、旋压电机；400、驱动单元；410、滑轨；430、螺母。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，并结合图2所示，本发明的一种电芯端面揉平装置，包括机架100、电芯夹持装置200和揉平装置300。
电芯夹持装置200用于装夹电芯，而揉平装置300则用于对电芯500端面进行整形，机架100用于安装支撑电芯夹持装置200和揉平装置300。
其中，本发明的电芯夹持装置200与揉平装置300相对设置，且电芯夹持装置200通过回转装置装设在机架100上，揉平装置300滑动式装设在机架100上，并可相对揉平装置300前后移动。
使用时，可通过推动揉平装置300在机架100上滑动，一方面可调节揉平装置300与电芯500之间的距离，保证揉平效果，另一方面避免在电芯500调换端面时揉平装置300对电芯夹持装置200的干涉，使其使用更加方便快捷；本发明的电芯夹持装置200在回转装置的作用下，可实现其相对揉平装置300的自动旋转，从而实现其自动调换的目的，在电芯500端面调整时，无需拆卸电芯500，避免了电芯500二次装夹所造成的安装误差，提高了电芯500两个端面的整形效果。
本发明的一种电芯端面揉平装置，利用回转装置、电芯夹持装置200和揉平装置300，可实现电芯500端面的高效自动整形，使其结构紧凑简单、操作方便且整形效果优良。
请继续参阅图2所示，本发明的揉平装置300包括滑座310、旋压模头320和旋压电机330，滑座310滑动式装设在机架100上，并可相对揉平装置300前后移动，而旋压电机330装设在滑座310上，旋压模头320装设在旋压电机330的输出轴上，并在旋压电机330的输出轴与旋压模头320之间装设有减速电机。
当旋压电机330工作时，旋压电机330的输出轴带动旋压模头320旋转，旋压模头320作用在电芯夹持装置200上的电芯500端面上，通过旋压模头320与电芯500端面之间的摩擦按压，从而实现对电芯500端面的整形，而当其中一个电芯500端面整形完成后，将揉平装置300背离电芯夹持装置200一侧移动，使得电芯夹持装置200与揉平装置300之间的间距增大，然后，电芯夹持装置200在回转装置的作用下，带动电芯夹持装置200进行旋转180°，从而使得电芯的另一端面与揉平装置300相对设置，再推动揉平装置300在机架100上向电芯夹持装置200一侧滑动，然后，揉平电机驱使揉平头旋转，带动揉平头对电芯的另一端面整形。
本发明利用回转装置可实现电芯的两个端面的自动切换，配合揉平装置300在机架100上的自动移动，可实现电芯500端面的自动切换和揉平装置300的自动前进或后退，使其使用更加方便快捷。
作为本发明的另一优选实施例，本发明的旋压模头320包括底座321和若干个旋压头322，其中，底座321固定在旋压电机330的输出轴上，多个旋压头322呈圆周式装设在底座321上。如图2所示，本发明的旋压头322为三个，三个旋压头322的中心轴线之间夹角为120°。
作为本发明的另一优选实施例中，请继续参阅图2所示，本发明的底座321上装设有锥形安装套323，锥形安装套323的小端固定在底座321上，旋压头322转动式装设在锥形安装套323内侧。如图3所示的，本发明的旋压头322为三个，三个旋压头322均匀装设在锥形安装套323内侧，并使得三个旋压头322顶部相对设置，并且旋压头322通过安装轴固定在锥形安装套323内，当旋压电机330带动底座321上的锥形安装套323旋转时，旋压头322同时也绕着安装轴进行自转，使得电芯夹持装置200上的电芯500端面不仅受到了旋压头322施加的轴向压力摩擦，而且还受到旋压头322的自转所施加的摩擦作用力，以确保其整形效果。
作为本发明的另一优选实施例中，本发明的旋压头322通过安装座324装设在底座321上，安装座324与底座321滑动相连，具体结构请参阅图4所示。通过安装座324与滑座310之间的滑动相连，使用时，首先利用安装座324使旋压头322处于中心对齐的位置，对电芯500端面进行整形，由于三个旋压头322中心位置始终会有连接缝，为了避免连接缝对应的电芯500端面位置整形效果不佳，当其整形完成后，将安装座324整体向外滑动，使得安装座324之间围成的中心位置可容纳电芯，然后，推动揉平装置300向电芯一侧移动，使得底座321的端面与电芯500端面接触，利用旋压电机330带动底座321旋转，从而使得底座321与电芯500端面之间进行摩压，进一步完善电芯500端面的整形，提高其整形效果。
优选的是，本发明为了进一步提高设备的自动化，在该底座321上还装设有驱动缸，驱动缸的伸缩杆与安装座324相连以驱动安装座324在底座321上滑动。
需要注意的是，本发明的旋压头322包括滚轮部3221和锥形部3222，锥形部3222设置于滚轮部3221顶部，利用锥形部3222与滚轮部3221的结合，不仅可实现滚轮部3221对电芯500端面的摩压，而且还可以利用锥形部3222降低旋压头322之间的间隙，提高电芯500端面整形的效率，具体结构请参阅图3所示。
作为本发明的另一优选实施例，本发明的底座321上还装设有旋压杆325，且旋压杆325处于若干个旋压头322的中心位置。使用时，在旋压杆325可用于替代底座321实现对电芯500端面的整形，从而降低揉压装置在机架100上的滑动距离，提高加工效率。
优选的，本发明的旋压杆325顶部呈锥台状，旋压头322的锥形部3222与旋压杆325顶部的锥面相切，在旋压头322对电芯500端面整形时，旋压杆325起到对旋压头322的支撑作用，避免旋压头322由于电芯500端面的反作用力，产生振动，保证整形的稳定性，提高整形效果。
作为本发明的另一优选实施例，本发明的电芯夹持装置200包括缸体210和两个夹爪220，夹爪220装设在缸体210的伸缩杆上，回转装置包括回转电机和回转支撑，回转电机与回转支撑驱动相连，缸体210固定在回转支撑上。
使用时，回转电机驱动回转支撑旋转，带动安装在回转支撑上的缸体210旋转，从而实现对缸体210上两个夹爪220之间的电芯自动转向作用，以提高其使用效率；而本发明的缸体210可以是气缸也可以是油压缸。
为了进一步说明本发明的技术方案，请继续参阅图3所示，本发明的机架100上还设有驱动单元400和滑轨410，滑座310与滑轨410配合，驱动单元400与滑座310驱动相连。利用滑轨410与滑座310之间的配合，保证滑座310的稳定移动，同时，配合驱动单元400的作用，滑座310的自动化移动。
作为本发明的优选实施例，本发明的驱动单元400为驱动电机，驱动电机的输出端装设有丝杆，并在滑座310底部装设有螺母430，螺母430套装在丝杆上。工作时，驱动电机带动丝杆旋转，利用丝杆与螺母430的配合，将旋转运动转换为直线运动，以带动安装在螺母430上的滑座310的移动，实现揉平装置300相对于电芯夹持装置200的进给。由于本实施例中采用螺母430与丝杆的配合，可以有效保证其进给的准确性。
作为本发明的另一优选实施例，本发明的驱动单元400为伺服气缸，伺服气缸的伸缩杆与滑座310相连，工作过程中，伺服气缸带动滑座310移动，从而实现揉平装置300与电芯夹持装置200之间的相对移动。
本发明提出一种电芯端面揉平装置，通过在机架100上设置电芯夹持装置200和揉平装置300，利用电芯夹持装置200实现对电芯的固定夹持，配合揉平装置300以实现对电芯500端面的揉平整形，从而实现对电芯500端面的自动化整形。
由于电芯有两个端面，为了避免调换电芯500端面而导致需要卸装电芯的问题，本发明将电芯夹持装置200通过回转装置装设在机架100上，利用回转装置带动电芯夹持装置200旋转，从而实现电芯的自动换向，不仅可以提高加工效率，降低劳动强度，而且避免了二次装夹所造成的装夹误差，导致电芯两个端面的整形效果产生差异，影响其加工质量。
作为本发明的另一优点在于，本发明的一种电芯端面揉平装置，通过将安装座324滑动式装设在底座321上，当对电芯500端面整形完成后，可通过安装座324向外移动，带动旋压头322向外移动，推动揉平装置300向电芯500端面移动，利用底座321的端面以实现对电芯500端面的中心位置及周围位置的二次整平，从而进一步有效确保其整形效果。
需要注意的是，本发明中所有的若干表示至少两个的含义。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电芯端面揉平装置，其特征在于，包括机架、电芯夹持装置和揉平装置，所述电芯夹持装置和所述揉平装置相对设置，且所述电芯夹持装置通过回转装置装设在所述机架上，所述揉平装置滑动式装设在所述机架上，并可相对所述电芯夹持装置和/或机架前后移动；
所述揉平装置包括滑座、旋压模头和旋压电机，所述旋压模头装设在所述旋压电机的输出轴上，所述旋压电机装设在所述滑座上，且所述滑座与所述机架滑动式相连；
所述旋压模头包括底座和若干个旋压头，所述底座固定在所述旋压电机的输出轴上，所述旋压头呈圆周式装设在所述底座上；
所述旋压头通过安装座装设在所述底座上，所述安装座与所述底座滑动相连；所述底座上还装设有驱动缸，所述驱动缸的伸缩杆与所述安装座相连以驱动所述安装座在所述底座上滑动；
所述旋压头对电芯端面位置整形完毕后，所述安装座向外滑动，所述底座的端面与电芯端面接触，所述旋压电机带动所述底座旋转，使所述底座与电芯端面之间进行摩压。
2.如权利要求1所述的一种电芯端面揉平装置，其特征在于，所述旋压头包括滚轮部和锥形部，所述锥形部设置于所述滚轮部顶部。
3.如权利要求2所述的一种电芯端面揉平装置，其特征在于，所述底座上还装设有旋压杆，且所述旋压杆处于若干个所述旋压头的中心位置。
4.如权利要求3所述的一种电芯端面揉平装置，其特征在于，所述旋压杆顶部呈锥台状，所述旋压头的锥形部与所述旋压杆顶部的锥面相切。
5.如权利要求1所述的一种电芯端面揉平装置，其特征在于，所述电芯夹持装置包括缸体和两个夹爪，所述夹爪装设在所述缸体的伸缩杆上，所述回转装置包括回转电机和回转支撑，所述回转电机与所述回转支撑驱动相连，所述缸体固定在所述回转支撑上。
6.如权利要求1所述的一种电芯端面揉平装置，其特征在于，所述机架上还设有驱动单元和滑轨，所述滑座与所述滑轨配合，所述驱动单元与所述滑座驱动相连；所述驱动单元为驱动电机，所述驱动电机的输出端装设有丝杆，并在所述滑座底部装设有螺母，所述螺母套装在所述丝杆上。
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