CN107661885B - 一种电芯极耳自动清洗装备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电芯极耳自动清洗装备，包括对电芯极耳表面起清洁作用的激光清洗***，和用于翻转电芯的自动电芯翻转***。自动电芯翻转***包括实现电芯翻转的翻转机构和在翻转时对电芯起夹紧作用的夹持机构，夹持机构包括一个或多个夹持组件，和用于控制所述夹持组件伸缩的驱动组件。翻转机构包括步进电机、同步传带和通过同步传带与步进电机传动连接的同步轮组。本发明采用自动电芯翻转***与激光清洗***智能配合对电芯极耳表面进行清洗；激光清洗***释放高能量密度激光线束对极耳表面灼烧处理使残留电解液气化，不造成二次污染，确保电芯品质。自动电芯翻转***采用二自由度旋转夹持机构灵活、准确翻转电芯，确保极耳两面均能获得清洁。

Description

一种电芯极耳自动清洗装备
技术领域
本发明涉及电芯极耳清洗技术领域，特别是涉及一种电芯极耳自动清洗装备。
背景技术
圆柱系列动力电芯兼具安全性能卓越、循环寿命长、绿色环保、功率性能出色等诸多优点。其作为优秀的清洁能源之一，已然成为新能源领域的重要成员。随着国内外大力发展以清洁能源为动力基础的电动汽车，圆柱系列动力电芯市场需求巨大，但对其安全及性能的要求亦相应提升。
现有圆柱系列动力电芯的生产工艺中，采用向电芯先注液后焊接盖帽；而注液过程中正极耳完全浸泡于电解液，导致正极片焊接前，其表面往往沾满电解液。则在后续进行超声焊接工序时，由于正极耳表面受污染，将易导致盖帽与电芯焊接效果不稳定，从而极易引发虚焊或过焊现象。出现虚焊或过焊现象将可能导致接触电阻异常，并影响电池充放电性能及其使用寿命。因而，如何确保焊接时正极耳表面洁净，系稳定盖帽与电芯焊接效果，杜绝虚焊、过焊现象的关键。
基于上述技术问题乃电芯制造行业面临的共同难题，申请人在研究期间对解决该问题的技术文献展开详细调研。目前，传统正极耳清洗工艺仍以采用人工手动清洁为主，人工清洁效果差、不稳定，且工作效率低，无法克服正极耳表面残留电解液的问题。公告号为CN100569396C的中国发明公开一种片状金属箔极片极耳焊接部位涂层的清洗方法及其清洗设备。该发明所述清洗方法，以其是激光清洗,且依次按照激光扫描，清除残留物进行为主要特征；而其清洗设备，以其包括PLC可编程序电控装置、水平机架、工作平台、扫描龙门架、刷吸龙门架、放卷装置、收卷装置、激光扫描装置、残留物清除装置和进给长度传感器为主要特征。该发明公开的清洗设备一定程度上实现了对极耳的快速清洗，亦提高清洗质量，但该发明清洗设备结构复杂、造价高。
发明内容
为实现上述问题，本发明提供了一种结构简易的电芯极耳自动清洗装备。
本发明采用如下技术方案：一种电芯极耳自动清洗装备，包括对电芯极耳表面起清洁作用的激光清洗***，和用于翻转电芯的自动电芯翻转***。
所述自动电芯翻转***包括实现电芯翻转的翻转机构和在翻转时对电芯起夹紧作用的夹持机构。
所述夹持机构包括一个或多个夹持组件，和用于控制所述夹持组件伸缩的驱动组件。
所述夹持组件包括连杆和夹持爪，所述连杆一端连接夹持爪、另一端连接驱动组件。
所述夹持爪包括连接块和两个夹持臂，两夹持臂通过连接片对称安装于连接块上下两端，且连接块与连接片、夹持臂与连接片通过转轴连接。
上述夹持臂包括第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块一端通过转轴与连接块连接、另一端通过转轴与第二夹持块连接，所述第二夹持块末端设置有与电芯外壁弧面相匹配的夹持弧面。
所述驱动组件包括气缸，所述气缸的推杆连接有推轴，推轴通过轴承套接于连杆，且推轴一部分***连杆中。
上述夹持机构还包括旋转组件，所述旋转组件包括套接在连杆上的旋转杆，和与所述旋转杆连接且套接在夹持臂外的旋转槽。
所述翻转机构包括步进电机、同步传带和通过同步传带与步进电机传动连接的同步轮组。所述同步轮组为安装于各旋转杆上的同步齿轮。
本发明创新采用自动电芯翻转***，与激光清洗***智能配合对电芯极耳表面进行清洗，由于自动电芯翻转***实现电芯180度旋转，确保电芯极耳两面均能获得清洁，从而达成良好的自动清洁效果。
所述激光清洗***包括至少一台激光发生器，每一台激光发生器相应对四个电芯极耳表面进行清洁工作。激光发生器通过释放高能量密度的激光线束，对四个电芯极耳依次进行表面灼烧处理，使极耳表面残留电解液气化，从而达到完全清洁的效果。
激光清洗***一次清洁动作即可对电芯极耳一面实现自动清洁，当激光清洗***完成一次清洁动作后，自动电芯翻转***介入工作使电芯180度翻转，待电芯翻转后自动电芯翻转***复位，由激光清洗***再次工作对电芯极耳另一面进行自动清洗。
作为优选方案，其中夹持机构优选包括4n个夹持组件（n>或=1）。作为更优选的方案，夹持机构包括8个夹持组件。另外，发明人经过深入研究发现，在所述夹持组件夹持电芯后，相邻电芯之间的间距设定为30mm至50mm为佳，尤其以相邻电芯之间的间距设定为45mm至50mm为最佳。对相邻电芯间距的精密控制系确保清洗效率与清洁效果的关键。本发明特别采用激光线束有效覆盖距离为160mm的激光发生器，并相应对相邻电芯之间的间距科学设置，使得单个激光发生器能够有效覆盖4个电芯进行高效清洁。由于单个激光发生器一次动作可同时清洁4个电芯，一方面大幅提高了清洁效率，另一方面保障了清洁效果的一致性，有助于提升电芯品质稳定性。当上述夹持机构包括4个夹持组件时，电芯极耳自动清洗装备可一次性同时清洗4个电芯；同理，当上述夹持机构包括8个夹持组件时，电芯极耳自动清洗装备可一次性同时清洗8个电芯。基于每一台激光发生器覆盖4个电芯时清洗效果最佳，因此，上述夹持机构每包括4个夹持组件，增加配套设置一台激光发生器。
工作时，基于气缸的伸出动作将夹持组件推进到电芯处，并通过二自由度的夹持爪将电芯夹住；激光清洗***对电芯极耳第一面进行清洗后，通过步进电机驱动控制夹持爪带动电芯旋转180度，电芯旋转完成后自动电芯翻转机构退出；激光清洗***完成对电芯极耳第二面清洗后，传送拉带定距移动，重新运送下一批电芯进入下一工作周期。
进一步的，所述自动电芯翻转***还包括用于控制夹持机构位置的定位机构。
所述定位机构包括导轨和可沿导轨上滑动的滑板，所述滑板连接对其推送和拉回作用的定位气缸。所述夹持机构安装于所述滑板上。
再进一步的，所述自动电芯翻转***还包括有安装基座，所述导轨固定在所述安装基座上。
所述激光清洁***，还包括安装架，所述激光发生器设置在安装架上，并位于所述夹持机构对应上方。
所述激光发生器通过板台被设置于安装架上，且所述板台设置有用于调节激光发生器高度的调节杆。
本发明的有益效果为：
1、本发明的创新之一在于，创新采用自动电芯翻转***与激光清洗***智能配合对电芯极耳表面进行清洗；由于激光清洗***可释放高能量密度的激光线束对电芯极耳依次进行表面灼烧处理，使极耳表面残留电解液气化，清洗效果好，不影响焊接质量；且使用激光清洗安全快捷，不会造成二次污染，可以确保电芯品质。
2、本发明的自动电芯翻转***可实现电芯180度旋转，采用二自由度旋转的夹持机构灵活、准确翻转电芯，确保电芯极耳两面均能获得清洁，从而达成良好的自动清洁效果。
3、本发明通过科学设置电芯之间的间距，最大限度利用激光发生器的覆盖范围，使得激光清洗***可一次可同时对4个电芯进行快速清洗，实现6秒钟完成8个电芯极耳两面清洗，大大提供清洗效率。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图；
图2为本发明实施例2结构示意图；
图3为本发明中夹持机构结构示意图；
图4为本发明中夹持结构纵向截面图。
具体实施方式
实施例1
如图1、3、4所示，本实施例公开一种电芯极耳自动清洗装备，包括对电芯极耳表面起清洁作用的激光清洗***，和用于翻转电芯的自动电芯翻转***。
所述自动电芯翻转***包括实现电芯翻转的翻转机构和在翻转时对电芯起夹紧作用的夹持机构。
所述夹持机构包括8个夹持组件1，和用于控制所述夹持组件伸缩的驱动组件。
所述夹持组件包括连杆101和夹持爪，所述连杆101一端连接夹持爪、另一端连接驱动组件。
所述夹持爪包括连接块102和两个夹持臂103，两夹持臂通过连接片104对称安装于连接块102上下两端，且连接块102与连接片104、夹持臂与连接片通过转轴105连接。
上述夹持臂包括第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块一端通过转轴与连接块连接、另一端通过转轴与第二夹持块连接，所述第二夹持块末端设置有与电芯外壁弧面相匹配的夹持弧面106。
所述驱动组件包括气缸201，所述气缸的推杆连接有推轴202，推轴通过轴承套接于连杆101，且推轴一部分***连杆中。
上述夹持机构还包括旋转组件，所述旋转组件包括套接在连杆上的旋转杆301，和与所述旋转杆连接且套接在夹持臂外的旋转槽302。
所述翻转机构包括步进电机2、同步传带和通过同步传带与步进电机传动连接的同步轮组401。所述同步轮组为安装于各旋转杆上的同步齿轮。
本发明创新采用自动电芯翻转***，与激光清洗***智能配合对电芯极耳表面进行清洗，由于自动电芯翻转***实现电芯180度旋转，确保电芯极耳两面均能获得清洁，从而达成良好的自动清洁效果。
所述激光清洗***包括至少一台激光发生器3，每一台激光发生器相应对四个电芯极耳表面进行清洁工作。激光发生器通过释放高能量密度的激光线束，对四个电芯极耳依次进行表面灼烧处理，使极耳表面残留电解液气化，从而达到完全清洁的效果。
激光清洗***一次清洁动作即可对电芯极耳一面实现自动清洁，当激光清洗***完成一次清洁动作后，自动电芯翻转***介入工作使电芯180度翻转，待电芯翻转后自动电芯翻转***复位，由激光清洗***再次工作对电芯极耳另一面进行自动清洗。
作为优选方案，其中夹持机构优选包括4n个夹持组件（n>或=1）。本实施例夹持机构包括8个夹持组件。另外，发明人经过深入研究发现，在所述夹持组件夹持电芯后，相邻电芯之间的间距设定为30mm至50mm为佳，尤其以相邻电芯之间的间距设定为45mm至50mm为最佳。对相邻电芯间距的精密控制系确保清洗效率与清洁效果的关键。本发明特别采用激光线束有效覆盖距离为160mm的激光发生器，并相应对相邻电芯之间的间距科学设置，使得单个激光发生器能够有效覆盖4个电芯进行高效清洁。由于单个激光发生器一次动作可同时清洁4个电芯，一方面大幅提高了清洁效率，另一方面保障了清洁效果的一致性，有助于提升电芯品质稳定性。当上述夹持机构包括8个夹持组件时，电芯极耳自动清洗装备可一次性同时清洗8个电芯。基于每一台激光发生器覆盖4个电芯时清洗效果最佳，因此，上述夹持机构每包括4个夹持组件，增加配套设置一台激光发生器。
工作时，基于气缸的伸出动作将夹持组件推进到电芯处，并通过二自由度的夹持爪将电芯夹住；激光清洗***对电芯极耳第一面进行清洗后，通过步进电机驱动控制夹持爪带动电芯旋转180度，电芯旋转完成后自动电芯翻转机构退出；激光清洗***完成对电芯极耳第二面清洗后，传送拉带定距移动，重新运送下一批电芯进入下一工作周期。
进一步的，所述自动电芯翻转***还包括用于控制夹持机构位置的定位机构。
所述定位机构包括导轨和可沿导轨上滑动的滑板，所述滑板连接对其推送和拉回作用的定位气缸11。所述夹持机构安装于所述滑板上。
再进一步的，所述自动电芯翻转***还包括有安装基座4，所述导轨固定在所述安装基座上。
所述激光清洁***，还包括安装架，所述激光发生器设置在安装架5上，并位于所述夹持机构对应上方。
所述激光发生器通过板台被设置于安装架上，且所述板台设置有用于调节激光发生器高度的调节杆6。
实施例2
如图2、3、4所示，本实施例公开一种电芯极耳自动清洗装备，包括对电芯极耳表面起清洁作用的激光清洗***，和用于翻转电芯的自动电芯翻转***。
所述自动电芯翻转***包括实现电芯翻转的翻转机构和在翻转时对电芯起夹紧作用的夹持机构1。
所述夹持机构包括4个夹持组件，和用于控制所述夹持组件伸缩的驱动组件。
所述夹持组件包括连杆101和夹持爪，所述连杆一端连接夹持爪、另一端连接驱动组件。
所述夹持爪包括连接块102和两个夹持臂103，两夹持臂通过连接片104对称安装于连接块上下两端，且连接块与连接片、夹持臂与连接片通过转轴105连接。
上述夹持臂包括第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块一端通过转轴与连接块连接、另一端通过转轴与第二夹持块连接，所述第二夹持块末端设置有与电芯外壁弧面相匹配的夹持弧面106。
所述驱动组件包括气缸201，所述气缸的推杆连接有推轴202，推轴通过轴承套接于连杆，且推轴一部分***连杆中。
上述夹持机构还包括旋转组件，所述旋转组件包括套接在连杆上的旋转杆301，和与所述旋转杆连接且套接在夹持臂外的旋转槽302。
所述翻转机构包括步进电机2、同步传带和通过同步传带与步进电机传动连接的同步轮组401。所述同步轮组为安装于各旋转杆上的同步齿轮。
本发明创新采用自动电芯翻转***，与激光清洗***智能配合对电芯极耳表面进行清洗，由于自动电芯翻转***实现电芯180度旋转，确保电芯极耳两面均能获得清洁，从而达成良好的自动清洁效果。
所述激光清洗***为一台激光发生器3，每一台激光发生器相应对四个电芯极耳表面进行清洁工作。激光发生器通过释放高能量密度的激光线束，对四个电芯极耳依次进行表面灼烧处理，使极耳表面残留电解液气化，从而达到完全清洁的效果。
激光清洗***一次清洁动作即可对电芯极耳一面实现自动清洁，当激光清洗***完成一次清洁动作后，自动电芯翻转***介入工作使电芯180度翻转，待电芯翻转后自动电芯翻转***复位，由激光清洗***再次工作对电芯极耳另一面进行自动清洗。
作为优选方案，其中夹持机构优选包括4n个夹持组件（n>或=1）。本实施例中夹持机构包括4个夹持组件。另外，发明人经过深入研究发现，在所述夹持组件夹持电芯后，相邻电芯之间的间距设定为30mm至50mm为佳，尤其以相邻电芯之间的间距设定为45mm至50mm为最佳，其中本实施例中，相邻电芯之间的间距设定为45mm。对相邻电芯间距的精密控制系确保清洗效率与清洁效果的关键。本发明特别采用激光线束有效覆盖距离为160mm的激光发生器，并相应对相邻电芯之间的间距科学设置，使得单个激光发生器能够有效覆盖4个电芯进行高效清洁。由于单个激光发生器一次动作可同时清洁4个电芯，一方面大幅提高了清洁效率，另一方面保障了清洁效果的一致性，有助于提升电芯品质稳定性。上述夹持机构包括4个夹持组件时，电芯极耳自动清洗装备可一次性同时清洗4个电芯；基于每一台激光发生器覆盖4个电芯时清洗效果最佳，因此，上述夹持机构包括4个夹持组件，则本实施例中配套设置一台激光发生器。
工作时，基于气缸的伸出动作将夹持组件推进到电芯处，并通过二自由度的夹持爪将电芯夹住；激光清洗***对电芯极耳第一面进行清洗后，通过步进电机驱动控制夹持爪带动电芯旋转180度，电芯旋转完成后自动电芯翻转机构退出；激光清洗***完成对电芯极耳第二面清洗后，传送拉带定距移动，重新运送下一批电芯进入下一工作周期。
进一步的，所述自动电芯翻转***还包括用于控制夹持机构位置的定位机构。
所述定位机构包括导轨和可沿导轨上滑动的滑板，所述滑板连接对其推送和拉回作用的定位气缸11。所述夹持机构安装于所述滑板上。
再进一步的，所述自动电芯翻转***还包括有安装基座4，所述导轨固定在所述安装基座上。
所述激光清洁***，还包括安装架5，所述激光发生器设置在安装架上，并位于所述夹持机构对应上方。
所述激光发生器通过板台被设置于安装架上，且所述板台设置有用于调节激光发生器高度的调节杆6。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种电芯极耳自动清洗装备，包括对电芯极耳表面起清洁作用的激光清洗***，和用于翻转电芯的自动电芯翻转***；
所述自动电芯翻转***包括实现电芯翻转的翻转机构和在翻转时对电芯起夹紧作用的夹持机构；
所述夹持机构包括4个夹持组件，和用于控制所述夹持组件伸缩的驱动组件；所述夹持组件包括连杆和夹持爪，所述连杆一端连接夹持爪、另一端连接驱动组件；
其中，所述夹持爪包括连接块和两个夹持臂，两夹持臂通过连接片对称安装于连接块上下两端，且连接块与连接片、夹持臂与连接片通过转轴连接；
夹持臂包括第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块一端通过转轴与连接块连接、另一端通过转轴与第二夹持块连接，所述第二夹持块末端设置有与电芯外壁弧面相匹配的夹持弧面；
所述驱动组件包括气缸，所述气缸的推杆连接有推轴，推轴通过轴承套接于连杆，且推轴一部分***连杆中；
所述夹持机构还包括旋转组件，所述旋转组件包括套接在连杆上的旋转杆，和与所述旋转杆连接且套接在夹持臂外的旋转槽；
所述翻转机构包括步进电机、同步传带和通过同步传带与步进电机传动连接的同步轮组；
所述激光清洗***包括一台激光发生器；
所述激光发生器为激光线束有效覆盖距离有160mm的激光发射器；
在所述夹持组件夹持电芯后，相邻电芯之间的间距设定为45mm至50mm；
所述自动电芯翻转***还包括用于控制夹持机构位置的定位机构；所述定位机构包括导轨和可沿导轨滑动的滑板，所述滑板连接对其推送和拉回作用的定位气缸，所述夹持机构安装于所述滑板上；
所述自动电芯翻转***还包括有安装基座，所述导轨固定在所述安装基座上；所述激光清洗***，还包括安装架，所述激光发生器设置在安装架上，并位于所述夹持机构对应上方；所述激光发生器通过板台被设置于安装架上，且所述板台设置有用于调节激光发生器高度的调节杆。
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