CN107662015A - 一种电芯外壳环切机构及其电芯剥壳设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电芯外壳环切机构及其电芯剥壳设备。电芯外壳环切机构包括电芯环切顶升装置、电芯环切装置、电芯环切托架。电芯环切顶升装置包括：电芯环切顶升驱动部、电芯环切顶升凸轮、电芯环切顶升支架；电芯环切装置包括电芯环切升降驱动部、电芯环切升降支架、电芯环切动力部、电芯环切转轮、电芯环切刀。电芯外壳环切机构通过设置电芯环切顶升装置、电芯环切装置、电芯环切托架，实现了对电芯的外壳进行环式切割，将电芯的外壳分成两截，配合后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出。

Description

一种电芯外壳环切机构及其电芯剥壳设备

技术领域

本发明涉及电池机械自动化生产技术领域，特别是涉及一种电芯外壳环切机构及其电芯剥壳设备。

背景技术

随着社会不断发展和科技不断进步，机械自动化生产已经成为发展趋势，并逐渐代替传统的手工劳动，为企业可持续发展注入新的动力源。因此，电芯生产制造企业也需要与时俱进，通过转型升级，积极推进技术改造，大力发展机械自动化生产，从而提高企业的“智造”水平，实现企业的可持续发展。

在电芯的机械自动化生产过程中，需要对电芯的电性能进行检测，以符合相关出厂要求，而对检测出来不合格的电芯，需要重新“回炉”生产。在电芯返修的过程中，需要将包裹于电芯外表面的外壳剥离出来。

在电芯剥壳设备的设计过程中，其中一道工序为对电芯的外壳进行切割。将电芯的外壳进行切割，其目的是为了方便后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出。例如，对电芯的外壳进行环式切割，从而将电芯的外壳分成两截，是电芯切割的其中一种方式。而如何对电芯的外壳进行环式切割，配合后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出，这是企业的研发人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种电芯外壳环切机构及其电芯剥壳设备，对电芯的外壳进行环式切割，将电芯的外壳分成两截，配合后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电芯外壳环切机构，包括：电芯环切顶升装置、电芯环切装置、电芯环切托架，所述电芯环切托架位于所述电芯环切顶升装置与所述电芯环切装置之间；

所述电芯环切顶升装置包括：电芯环切顶升驱动部、电芯环切顶升凸轮、电芯环切顶升支架，所述电芯环切顶升驱动部驱动所述电芯环切顶升凸轮转动以使得所述电芯环切顶升支架作升降运动；

所述电芯环切装置包括：电芯环切升降驱动部、电芯环切升降支架、电芯环切动力部、电芯环切转轮、电芯环切刀，所述电芯环切刀通过环切弹性件安装于所述电芯环切升降支架上，所述电芯环切转轮转动设于所述电芯环切升降支架上，所述电芯环切升降驱动部驱动所述电芯环切升降支架升降，以使得所述电芯环切转轮及所述电芯环切刀靠近或远离所述电芯环切托架，所述电芯环切动力部驱动所述电芯环切转轮转动。

在其中一个实施例中，所述电芯环切刀处设有环切刀加热管。

在其中一个实施例中，所述环切弹性件为弹簧结构。

在其中一个实施例中，所述电芯环切顶升驱动部为电机驱动结构。

在其中一个实施例中，所述电芯环切升降驱动部为气缸驱动结构。

在其中一个实施例中，所述电芯环切动力部为电机驱动结构。

一种电芯剥壳设备，用于对电芯的外壳进行剥壳，包括上述的电芯外壳环切机构，还包括电芯剥壳机构，所述电芯剥壳机构用于将外壳从电芯中剥离。

电芯外壳环切机构通过设置电芯环切顶升装置、电芯环切装置、电芯环切托架，实现了对电芯的外壳进行环式切割，将电芯的外壳分成两截，配合后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出。

电芯剥壳设备通过增加电芯剥壳机构，在电芯外壳环切机构对电芯外壳完成环式切割后，由电芯剥壳机构将外壳从电芯本体中取出。

附图说明

图1为本发明一实施例的电芯剥壳设备的结构图；

图2为图1所示的电芯上料机构的结构图；

图3为图1所示的电芯外壳环切机构及电芯外壳竖切机构的结构图；

图4为图3所示的电芯外壳环切机构的局部图；

图5为图3所示的电芯外壳竖切机构的局部图；

图6为图1所示的电芯转料机构的结构图；

图7为图1所示的电芯剥壳机构的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，电芯剥壳设备10包括：电芯上料机构1000、电芯外壳环切机构2000、电芯外壳竖切机构3000、电芯转料机构4000、电芯剥壳机构5000、电芯下料机构6000、电芯剥壳流水线7000。电芯上料机构1000及电芯下料机构6000分别位于电芯剥壳流水线7000的两端，电芯外壳环切机构2000、电芯外壳竖切机构3000、电芯转料机构4000、电芯剥壳机构5000沿电芯剥壳流水线7000的流动方向依序设置。

电芯上料机构1000用于将待剥壳的电芯上料于电芯外壳环切机构2000中，电芯外壳环切机构2000用于对电芯的外壳进行环形切割，电芯外壳竖切机构3000用于对环形切割后的电芯外壳进行竖直切割，电芯转料机构4000用于将完成环形切割和竖直切割后的电芯转移至电芯剥壳机构5000中，电芯剥壳机构5000用于将外壳从电芯本体中剥离出来，电芯下料机构6000用于对完成剥壳后的电芯进行下料回收，电芯剥壳流水线7000用于运载电芯依次到达电芯外壳环切机构2000、电芯外壳竖切机构3000、电芯转料机构4000、电芯剥壳机构5000。

如图2所示，下面，对电芯上料机构1000的结构进行具体说明：

电芯上料机构1000包括：电芯翻转装置1100、电芯取出装置1200、电芯上料流水线1300，电芯取出装置1200衔接于电芯翻转装置1100与电芯上料流水线1300之间。电芯翻转装置1100用于将装载有电芯的盒子翻转90度，使得盒子内原来成竖直状态的电芯跟随盒子的翻转变为平躺状态，方便电芯取出装置1200将成排的电芯从盒子内取出至电芯上料流水线1300中，电芯上料流水线1300用于将待剥壳的电芯运输至电芯剥壳流水线7000中。

电芯翻转装置1100包括翻转驱动部1110及翻转支架1120，翻转驱动部1110驱动翻转支架1120往复式转动。翻转支架1120上放置有装满电芯的盒子，翻转驱动部1110驱动翻转支架1120翻转一个90度，使得呈竖直状态的电芯被翻转呈平躺状态，方便了电芯取出装置1200将成排的电芯从盒子内取出至电芯上料流水线1300中。在本实施例中，翻转驱动部1110为电机驱动结构。

电芯取出装置1200包括电芯取出驱动部1210及电芯取出磁铁1220，电芯取出驱动部1210驱动电芯取出磁铁1220沿水平方向往复移动。电芯取出驱动部1210驱动电芯取出磁铁1220靠近盒子以吸取盒子内的电芯，当电芯被电芯取出磁铁1220吸住后，电芯取出驱动部1210驱动电芯取出磁铁1220远离盒子以将盒子内的电芯取出，从而实现将盒子内的电芯取出至电芯上料流水线1300中。在本实施例中，电芯取出驱动部1210为气缸驱动结构。

电芯上料流水线1300的一端形成电芯倾斜落料通道1310，通过设置电芯倾斜落料通道1310，电芯在重力的作用下沿着倾斜面滑落于电芯剥壳流水线7000，很好的解决了两条流水线之间的电芯交接问题。

如图3及图4所示，下面，对电芯外壳环切机构2000的结构进行具体说明：

电芯外壳环切机构2000包括：电芯环切顶升装置2100、电芯环切装置2200、电芯环切托架2300，电芯环切托架2300位于电芯环切顶升装置2100与电芯环切装置2200之间。电芯环切托架2300内放置有待外壳环切的电芯，电芯环切顶升装置2100将电芯环切托架2300顶升以脱离电芯剥壳流水线7000，电芯环切托架2300用于对电芯的外壳进行环切式处理。

电芯环切顶升装置2100包括：电芯环切顶升驱动部2110、电芯环切顶升凸轮2120、电芯环切顶升支架2130，电芯环切顶升驱动部2110驱动电芯环切顶升凸轮2120转动以使得电芯环切顶升支架2130作升降运动。电芯环切顶升支架2130的一端与电芯环切顶升凸轮2120的凸轮面抵持，电芯环切顶升支架2130的另一端与电芯环切托架2300抵持，由于电芯环切顶升凸轮2120具有不规则的凸轮面，在电芯环切顶升凸轮2120转动的过程中，凸轮面带动电芯环切顶升支架2130作升降运动，从而实现将电芯环切托架2300从电芯剥壳流水线7000中顶起，或者实现电芯环切托架2300与电芯剥壳流水线7000重新接触。

电芯环切装置2200包括：电芯环切升降驱动部2210、电芯环切升降支架2220、电芯环切动力部2230、电芯环切转轮2240、电芯环切刀2250。电芯环切刀2250通过环切弹性件2241安装于电芯环切升降支架2220上，电芯环切转轮2240转动设于电芯环切升降支架2220上，电芯环切升降驱动部2210驱动电芯环切升降支架2220升降，以使得电芯环切转轮2240及电芯环切刀2250靠近或远离电芯环切托架2300，电芯环切动力部2230驱动电芯环切转轮2240转动。

电芯环切装置2200的工作原理如下：电芯环切升降驱动部2210驱动电芯环切升降支架2220下降，电芯环切刀2250在环切弹性件2241的配合下抵持于电芯壳体上，同时，电芯环切转轮2240也抵持于电芯壳体上，电芯环切转轮2240在电芯环切动力部2230的驱动下带动电芯环切托架2300中的电芯旋转，于是，抵持于电芯壳体表面的电芯环切刀2250实现了对电芯壳体的环切。

进一步的，电芯环切刀2250处设有环切刀加热管2251，环切刀加热管2251对电芯环切刀2250进行加热，使得电芯外壳更容易被切开。在本实施例中，环切弹性件2241为弹簧结构，电芯环切顶升驱动部2110为电机驱动结构，电芯环切升降驱动部2210为气缸驱动结构，电芯环切动力部2230为电机驱动结构。

如图3及图5所示，下面，对电芯外壳竖切机构3000的具体结构进行说明：

电芯外壳竖切机构3000包括：电芯竖切顶升装置3100、电芯竖切装置3200、电芯竖切托架3300，电芯竖切托架3300位于电芯竖切顶升装置3100与电芯竖切装置3200之间。电芯竖切托架3300内放置有待外壳紧切的电芯，电芯竖切顶升装置3100将电芯竖切托架3300顶升以脱离电芯剥壳流水线7000，电芯竖切装置3200用于对电芯的外壳进行竖切式处理。

电芯竖切顶升装置3100包括：电芯竖切顶升驱动部3110、电芯竖切顶升凸轮3120、电芯竖切顶升支架3130，电芯竖切顶升驱动部3110驱动电芯竖切顶升凸轮3120转动以使得电芯竖切顶升支架3130作升降运动。电芯竖切顶升支架3130的一端与电芯竖切顶升凸轮3120的凸轮面抵持，电芯竖切顶升支架3130的另一端与电芯竖切托架3300抵持，由于电芯竖切顶升凸轮3120具有不规则的凸轮面，在电芯竖切顶升凸轮3120转动的过程中，凸轮面带动电芯竖切顶升支架3130作升降运动，从而实现将电芯竖切托架3300从电芯剥壳流水线7000中顶起，或者实现电芯竖切托架3300与电芯剥壳流水线7000重新接触。

电芯竖切装置3200包括：电芯竖切水平驱动部3210、电芯竖切水平支架3220、电芯竖切刀3230。电芯竖切刀3230通过竖切弹性件3231安装于电芯竖切水平支架3220上，电芯竖切水平驱动部3210驱动电芯竖切刀3230水平运动，以使得电芯竖切刀3230靠近或远离电芯竖切托架3300。

电芯竖切装置3200的工作原理如下：电芯竖切水平驱动部3210驱动电芯竖切水平支架3220水平运动，电芯竖切刀3230在竖切弹性件3231的配合下抵持于电芯壳体上，电芯竖切刀3230在外力的作用下实现对电芯外壳的竖直式切割。

进一步的，电芯竖切刀3230处设有竖切刀发热管3232，竖切刀发热管3232对电芯竖切刀3230进行加热，使得电芯外壳更容易被切开。在本实施例中，竖切弹性件3231为弹簧结构，电芯竖切顶升驱动部3110为电机驱动结构，电芯竖切水平驱动部3210为气缸结构。

如图6所示，下面，对电芯转料机构4000的具体结构进行说明：

电芯转料机构4000包括：电芯转料升降驱动部4100、电芯转料升降支架4200、电芯转料第一夹爪4300、电芯转料第二夹爪4400、电芯转料旋转驱动部4500。电芯转料第一夹爪4300及电芯转料第二夹爪4400转动设于电芯转料升降支架4200上，电芯转料旋转驱动部4500驱动电芯转料第一夹爪4300及电芯转料第二夹爪4400绕电芯转料升降支架4200旋转，电芯转料升降驱动部4100驱动电芯转料升降支架4200作升降运动。

电芯转料机构4000的工作原理如下：电芯转料旋转驱动部4500驱动电芯转料第一夹爪4300及电芯转料第二夹爪4400作升降运动，以夹取电芯剥壳流水线7000中的电芯，当电芯转料第一夹爪4300或电芯转料第二夹爪4400夹取到电芯剥壳流水线7000中的电芯后，电芯转料旋转驱动部4500驱动电芯转料第一夹爪4300及电芯转料第二夹爪4400绕电芯转料升降支架4200旋转，从而实现将电芯剥壳流水线7000中的电芯转移至电芯剥壳机构5000中，而原本位于电芯剥壳机构5000处的电芯转料第一夹爪4300或电芯转料第二夹爪4400则回位于电芯剥壳流水线7000中。通过设置电芯转料第一夹爪4300及电芯转料第二夹爪4400，可以实现交替运作，极大提高了电芯的转移效率。

如图7所示，下面，电芯剥壳机构5000的具体结构进行说明：

电芯剥壳机构5000包括：电芯剥壳转盘5100、电芯前段剥壳装置5200、电芯位置调整装置5300、电芯后段剥壳装置5400。电芯前段剥壳装置5200、电芯位置调整装置5300、电芯后段剥壳装置5400依次环绕于电芯剥壳转盘5100设置，电芯前段剥壳装置5200与电芯后段剥壳装置5400的结构相同。

电芯剥壳转盘5100转动，带动其上已经完成环切及竖切的电芯转动，依次到达电芯前段剥壳装置5200、电芯位置调整装置5300、电芯后段剥壳装置5400，电芯前段剥壳装置5200用于对电芯其中一部分的外壳进行剥离，电芯位置调整装置5300用于对电芯的位置进行调整，以方便电芯后段剥壳装置5400对电芯外壳进行剥离，电芯后段剥壳装置5400用于对电芯另一部分的外壳进行剥离。

电芯前段剥壳装置5200包括：电芯固定结构5210、电芯剥壳结构5220、外壳吹气结构5230。电芯固定结构5210用于对电芯剥壳转盘5100中的电芯进行固定，为电芯剥壳结构5220对电芯进行稳定剥壳作好准备，电芯剥壳结构5220用于对电芯进行剥壳，外壳吹气结构5230用于将电芯剥壳结构5220中所取出的壳体进行吹气式落料。

电芯固定结构5210包括电芯固定气缸5211及设于电芯固定气缸5211伸缩端的电芯固定块5212。电芯固定气缸5211驱动电芯固定块5212作伸缩运动，以夹紧电芯剥壳转盘5100中的电芯，防止电芯在剥壳的过程中发生晃动。

电芯剥壳结构5220包括：电芯剥壳水平移动模块5221、设于电芯剥壳水平移动模块5221上的电芯剥壳旋转气爪5222、驱动电芯剥壳旋转气爪5222转动的电芯剥壳旋转驱动部5223。电芯剥壳水平移动模块5221驱动电芯剥壳旋转气爪5222靠近电芯剥壳转盘5100中的电芯，电芯剥壳旋转气爪5222夹取电芯的外壳并在电芯剥壳旋转驱动部5223的驱动下发生旋转，接着，电芯剥壳水平移动模块5221驱动电芯剥壳旋转气爪5222远离电芯剥壳转盘5100中的电芯，于是，电芯上的部分外壳便可以被剥离下来。

外壳吹气结构5230包括吹气嘴5231及位于吹气嘴5231下方的废料收集箱5232。吹气嘴5231用于将电芯剥壳旋转气爪5222处的外壳吹落至废料收集箱5232中，防止电芯剥壳旋转气爪5222中粘结有电芯外壳，影响下一次电芯的剥壳。

电芯位置调整装置5300包括：电芯位置调整升降模块5310、电芯位置调整旋转模块5320、电芯位置调整气爪5330，电芯位置调整升降模块5310驱动电芯位置调整旋转模块5320沿竖直方向升降，电芯位置调整旋转模块5320驱动电芯位置调整气爪5330转动。电芯位置调整升降模块5310驱动电芯位置调整旋转模块5320下降，进而带动电芯位置调整气爪5330靠近电芯剥壳转盘5100中的电芯，电芯位置调整气爪5330在电芯位置调整旋转模块5320的作用下旋转180度，于是，电芯中还未剥离的外壳便处于方便被剥离的一侧，为电芯后段剥壳装置5400对电芯中还未剥离的外壳进行剥离作好准备。

电芯后段剥壳装置5400的结构与电芯前段剥壳装置5200的结构相同，实现了对电芯后段还未剥离的外壳进行完全剥离，工作原理也相同，在此不再详述。

完全剥离外壳的电芯被重新转移至电芯剥壳流水线7000中，电芯剥壳流水线7000将电芯运输至电芯下料机构6000中，由电芯下料机构6000对电芯进行回收处理。

如图1所示，对电芯下料机构6000的结构进行具体说明：

电芯下料机构6000包括：CCD电芯外壳检测装置6100、电芯良品下料装置6200、电芯不良品下料装置6300。CCD电芯外壳检测装置6100用于对电芯剥壳流水线7000中的电芯的外观进行拍照检测，防止还未完全剥离外壳的电芯注入下一工位中。

电芯良品下料装置6200包括电芯良品转移机械手及电芯良品转移流水线。电芯良品转移机械手用于将电芯剥壳流水线7000中的良品转移至电芯良品转移流水线中。

电芯不良品下料装置6300包括电芯不良品转移机械手及电芯不良品转移流水线。电芯不良品转移机械手用于将电芯剥壳流水线7000中的不良品转移至电芯不良品转移流水线中。

电芯剥壳设备10通过设置电芯上料机构1000、电芯外壳环切机构2000、电芯外壳竖切机构3000、电芯转料机构4000、电芯剥壳机构5000、电芯下料机构6000、电芯剥壳流水线7000，并对各个机构的结构进行优化设计，实现了电芯的上料、切割、剥离、下料，提高了电芯的机械自动化生产水平。

特别的，电芯外壳环切机构2000通过设置电芯环切顶升装置2100、电芯环切装置2200、电芯环切托架2300，实现了对电芯的外壳进行环式切割，将电芯的外壳分成两截，配合后续的电芯剥离机构方便的将外壳从电芯本体中取出。

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 (7)

1.一种电芯外壳环切机构，其特征在于，包括：电芯环切顶升装置、电芯环切装置、电芯环切托架，所述电芯环切托架位于所述电芯环切顶升装置与所述电芯环切装置之间；

所述电芯环切顶升装置包括：电芯环切顶升驱动部、电芯环切顶升凸轮、电芯环切顶升支架，所述电芯环切顶升驱动部驱动所述电芯环切顶升凸轮转动以使得所述电芯环切顶升支架作升降运动；

所述电芯环切装置包括：电芯环切升降驱动部、电芯环切升降支架、电芯环切动力部、电芯环切转轮、电芯环切刀，所述电芯环切刀通过环切弹性件安装于所述电芯环切升降支架上，所述电芯环切转轮转动设于所述电芯环切升降支架上，所述电芯环切升降驱动部驱动所述电芯环切升降支架升降，以使得所述电芯环切转轮及所述电芯环切刀靠近或远离所述电芯环切托架，所述电芯环切动力部驱动所述电芯环切转轮转动。

2.根据权利要求1所述的电芯外壳环切机构，其特征在于，所述电芯环切刀处设有环切刀加热管。

3.根据权利要求1所述的电芯外壳环切机构，其特征在于，所述环切弹性件为弹簧结构。

4.根据权利要求1所述的电芯外壳环切机构，其特征在于，所述电芯环切顶升驱动部为电机驱动结构。

5.根据权利要求1所述的电芯外壳环切机构，其特征在于，所述电芯环切升降驱动部为气缸驱动结构。

6.根据权利要求1所述的电芯外壳环切机构，其特征在于，所述电芯环切动力部为电机驱动结构。

7.一种电芯剥壳设备，用于对电芯的外壳进行剥壳，其特征在于，包括权利要求1至6中任意一项所述的电芯外壳环切机构，还包括电芯剥壳机构，所述电芯剥壳机构用于将外壳从电芯中剥离。