CN110943264A - 方形动力电池外壳拆解装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种方形动力电池外壳拆解装置，在机架两侧分别设有导入传送带和导出传送带，在机架上顺着传送带的移动方向依次设有拨叉、夹紧机构、水平切割组件和垂直切割组件，在机架底部设有辅助传送机构，机架和辅助传送机构固定在底部工作台上，装置中动力元件皆由控制单元EU操控。该套拆解装置可适用于不同尺寸方形电池的拆解，拆解过程中，夹紧机构可对电池进行精确地夹紧定位，有助于切割工作的顺利进行，整体切割过程皆由装置一体完成，显著节省人力，可大幅提升工作效率。

Description

方形动力电池外壳拆解装置

技术领域

本发明涉及动力电池回收处理技术领域，尤其涉及一种方形动力电池外壳拆解装置。

背景技术

动力电池是指具有较大电能容量和输出功率，可配置电动自行车、电动汽车、电动设备及工具驱动电源的电池。随着新能源汽车产销量的逐渐增加，动力电池市场呈现高速增长趋势，这也意味着动力电池即将进入大批量的报废时期，报废电池的回收利用成为影响到动力电池产业发展的一个重要因素，废电池回收不当将会加重全球环境污染问题。

目前，我国对报废动力电池的回收处理正处于研究阶段，动力电池的自动化拆解程度低，很大一部分动力电池的拆解仍旧主要依靠人工完成，不仅效率低下，且操作不当还会造成安全隐患，危害人体健康。企业一直潜力寻求更加高效、通用、安全的拆解方式。

自动回收设备的使用在一定程度上解决了拆解效率低下的问题，但是因为动力电池的内芯是被外壳包裹在其内部的，现有的自动回收设备多是把电池组整体放入破碎装置进行机械破碎处理，再将处理后的物质进行筛分。这种方法往往难以有效分离碎屑且成本较高，内芯结构也容易在破碎处理过程中遭到破坏，容易引发一系列的安全问题，所以在不破坏内芯结构的前提下设计一套高效，完整，操作简便的电池外壳拆解设备十分必要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种方形动力电池外壳拆解装置，适用于拆解不同尺寸的方形电池，可做到精确定位夹紧、精确切割外壳并使内芯保持完整。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现的：一种方形动力电池外壳拆解装置，在机架两侧分别设有导入传送带和导出传送带，在机架上顺着传送带的移动方向依次设有拨叉、夹紧机构、水平切割组件和垂直切割组件，在机架底部设有辅助传送机构，机架和辅助传送机构固定在底部工作台上，装置中动力元件皆由控制单元EU操控；在机架底部的两根倾斜横梁的相对内侧面上分别设有一道拨叉移动槽，在拨叉移动槽内设有丝杠传动机构，拨叉与相应一侧的丝杠传动机构连接进行传动；夹紧机构由四组定位推杆组成，四组定位推杆呈十字形排布，四组定位推杆分别设在机架顶部的方形框架的其中一个梁架上。

拨叉移动槽沿着机架底部的倾斜横梁的长度方向延伸，丝杠传动机构包括丝杠电机和往复丝杠，丝杠电机与拨叉移动槽的一侧端部连接，往复丝杠一端与丝杠电机的电机轴连接，往复丝杆沿拨叉移动槽的长度方向延伸；拨叉的外侧端设有丝杠通孔，拨叉利用丝杠通孔套接在往复丝杠上，在丝杠通孔内设有丝杠螺母，丝杠螺母与往复丝杠连接完成传动；两个拨叉的轴线所在方向与传送带的输送方向垂直。

定位推杆由固定板、推杆气缸和定位推板组成，固定板与相应一侧的梁架底面固定连接，推杆气缸的一端与固定板的外侧端顶面固定连接、内侧的气缸轴端部连接所述定位推板。

水平切割组件包括固定架、移动梁、水平切割刀具连接件和水平切割刀具，移动梁的轴线所在方向与传送带的传送方向垂直，在移动梁的两侧端部分别设有滑块，在固定架内部设有纵向的滑槽，滑块与相应一侧的滑槽连接且可沿滑槽纵向移动，在固定架的顶部设有气缸一，气缸一的活塞杆端部与移动梁的顶面连接，水平切割刀具连接件设在移动梁底部的平移槽内，平移槽沿移动梁的长度方向设置，在移动梁的底部一端设有气缸二，气缸二的活塞杆端部与水平切割刀具连接件连接，水平切割刀具连接件在气缸二的作用下可沿平移操滑动，在水平切割刀具连接件底部活动连接水平切割刀具，水平切割刀具由电机控制进行高速转动切割。

垂直切割组件包括底部活动梁、垂直梁架、垂直切割刀具连接件和垂直切割刀具，底部活动梁的设置方向与传送带的输送方向平行，垂直梁架底部与底部活动梁滑动连接，在底部活动梁的外侧端部设有气缸三，气缸三的活塞杆端部与垂直梁架的外侧面连接，垂直梁架在气缸三的作用下可沿底部活动梁的设置方向滑动，在垂直梁架内侧设有纵向的刀具导向槽，垂直切割刀具连接件连接在刀具导向槽内，在垂直梁架顶部设有气缸四，气缸四的活塞杆端部连接在垂直切割刀具连接件的顶部，垂直切割刀具连接件在气缸四的作用下可沿刀具导向槽纵向滑动，垂直切割刀具活动连接在垂直切割刀具连接件的内侧端部,垂直切割刀具由电机控制进行高速转动切割。

辅助传送机构包括从上至下依次设置的工作平台、角度调节机构、旋转电机、液压缸和底座，液压缸固定连接在底座上，液压缸顶部的推杆轴与旋转电机连接，旋转电机顶部的电机轴端部连接角度调节机构；角度调节机构包括平台连杆和顶推气缸，平台连杆端部与工作平台底部铰接连接，顶推气缸倾斜连接在平台连杆上，顶推气缸的活塞杆端部连接在工作平台底面上。

连接在机架顶部的方形框架的两个横向梁架上的定位推板上均设有压力传感器。

在工作平台顶面上的左右两侧分别设有压力传感器一和压力传感器二。

在工作平台上远离导入传送带的一侧孔槽内设有一组止推片，在止推片上设有压力传感器，止推片由电磁阀控制开闭，通电时两块止推片闭合，断电时，两块止推片相背打开。

在垂直切割刀具连接件上设有震动传感器。

本发明的有益效果是：

1. 本发明公开的方形动力电池外壳拆解装置可适用于不同尺寸方形电池的拆解，拆解过程中，夹紧机构可对电池进行精确地夹紧定位，有助于切割工作的顺利进行，整体切割过程皆由装置一体完成，显著节省人力，可大幅提升工作效率；

2. 在利用垂直切割组件进行切割操作时即可得知电池的高度数据，省去了人工输入高度的步骤，从而删除了人机交互界面，机动性进一步提升；

3. 所用切割刀具均采用高速切削的方式进行外壳的切割，热量可随切屑带走，避免电池温度过高带来的安全隐患，进一步提升拆解过程的安全性。

附图说明

图1为方形动力电池外壳拆解装置的轴侧示意图；

图2为图1所示方形动力电池外壳拆解装置的主视示意图；

图3为图1所示方形动力电池外壳拆解装置的俯视示意图；

图4为辅助传送机构的轴侧示意图；

图5为辅助传送机构的主视示意图；

图6为拨叉调整电池角度时的示意图。

其中，1-机架，2-导入传送带，3-导出传送带，4-拨叉，5-夹紧机构，6-水平切割组件，7-垂直切割组件，8-辅助传送机构，9-底部工作台，10-电池；

11-倾斜横梁，12-拔叉移动槽，13-丝杠传动机构；

131-丝杠电机，132-往复丝杠；

51-定位推杆；

511-固定板，512-推杆气缸，513-定位推板；

61-固定架，62-移动梁，63-水平切割刀具连接件，64-水平切割刀具，65-滑块，66-滑槽，67-气缸一，68-气缸二；

71-底部活动架，72-垂直梁架，73-垂直切割刀具连接件，74-垂直切割刀具，75-气缸三，76-刀具导向槽，77-气缸四；

81-工作平台，82-角度调节机构，83-旋转电机，84-液压缸，85-底座；

821-平台连杆，822-顶推气缸；

811-压力传感器一，812-压力传感器二，813-止推片。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

为了提高拆解方形电池外壳的效率，进一步保证拆解过程的安全性，本实施方式中公开一种方形动力电池外壳拆解装置，在机架1两侧分别设有导入传送带2和导出传送带3，在机架1上顺着传送带的传送方向依次设有拨叉4、夹紧机构5、水平切割组件6和垂直切割组件7，在机架1底部设有辅助传送机构8，机架1和辅助传送机构8固定在底部工作台9上，装置中动力元件皆由控制单元EU操控。

导入传送带2高于导出传送带3进行设置，便于后续进行电池10的传送。

在机架1底部的两根倾斜横梁11的相对内侧面上分别设有一道拨叉移动槽12，在拨叉移动槽12内设有丝杠传动机构13，拨叉4与相应一侧的丝杠传动机构13连接进行传动；拨叉移动槽12沿着机架1底部的倾斜横梁11的长度方向延伸；丝杠传动机构13包括丝杠电机131和往复丝杠132，丝杠电机131与拨叉移动槽12的一侧端部连接，往复丝杠132一端与丝杠电机131的电机轴连接，往复丝杆132沿拨叉移动槽12的长度方向延伸；拨叉4的外侧端设有丝杠通孔，拨叉利用丝杠通孔套接在往复丝杠132上，在丝杠通孔内设有丝杠螺母，丝杠螺母与往复丝杠132连接，可将往复丝杠132的旋转运动转换成拨叉4的直线运动；两个拨叉4的轴线所在方向与传送带的输送方向垂直。拨叉4位于靠近导入传送带2一侧的初始位置时距导入传送带2顶部距离较大，其底部空间可容电池10通过，电池10通过后，待到指定阶段，拨叉4在丝杠传动机构13的作用下顺着往复丝杠132向右下方移动的过程中，其右侧面将顶推在电池10的左侧，既起到辅助电池10移动的效果，又能在移动过程中逐渐校正电池10的位置，如图6所示。

夹紧机构5由四组定位推杆51组成，四组定位推杆51呈十字形排布，四组定位推杆51分别设在机架1顶部的方形框架的其中一个梁架上。

定位推杆51由固定板511、推杆气缸512和定位推板513组成，固定板511与相应一侧的梁架底面固定连接，推杆气缸512的一端与固定板511的外侧端顶面固定连接、内侧的气缸轴端部连接一块定位推板513。

连接在机架1顶部的方形框架的两个横向梁架上的定位推板513上均设有压力传感器。

水平切割组件6包括固定架61、移动梁62、水平切割刀具连接件63和水平切割刀具64，移动梁62的轴线所在方向与传送带的传送方向垂直，在移动梁62的两侧端部分别设有滑块65，在固定架61内部设有纵向的滑槽66，滑块65与相应一侧的滑槽66连接且可沿滑槽66纵向移动，在固定架61的顶部设有气缸一67，气缸一67的活塞杆端部与移动梁62的顶面连接，水平切割刀具连接件63设在移动梁62底部的平移槽内，平移槽沿移动梁62的长度方向设置，在移动梁62的底部一端设有气缸二68，气缸二68的活塞杆端部与水平切割刀具连接件63连接，水平切割刀具连接件63在气缸二68的作用下可沿平移操滑动，在水平切割刀具连接件63底部活动连接水平切割刀具64，水平切割刀具64由电机控制进行高速转动切割。

垂直切割组件7包括底部活动梁71、垂直梁架72、垂直切割刀具连接件73和垂直切割刀具74，底部活动梁71的设置方向与传送带的输送方向平行，垂直梁架72底部与底部活动梁71滑动连接，在底部活动梁71的外侧端部设有气缸三75，气缸三75的活塞杆端部与垂直梁架72的外侧面连接，垂直梁架72在气缸三75的作用下可沿底部活动梁71的设置方向滑动，在垂直梁架72内侧设有纵向的刀具导向槽76，垂直切割刀具连接件73连接在刀具导向槽76内，在垂直梁架72顶部设有气缸四77，气缸四77的活塞杆端部连接在垂直切割刀具连接件73的顶部，垂直切割刀具连接件73在气缸四77的作用下可沿刀具导向槽76纵向滑动，垂直切割刀具74活动连接在垂直切割刀具连接件73的内侧端部,垂直切割刀具74由电机控制进行高速转动切割。在垂直切割刀具连接件73上设有震动传感器。

本实施方式中所用的垂直切割刀具74和水平切割刀具64均采用高速切割刀头，高速切割技术可在很大程度上降低切口温度，转速高于传热速度时，热量会随切屑被带走，避免电池高温导致的安全问题。

辅助传送机构8包括从上至下依次设置的工作平台81、角度调节机构82、旋转电机83、液压缸84和底座85，液压缸84固定连接在底座85上，液压缸84顶部的推杆轴与旋转电机83连接，旋转电机83顶部的电机轴端部连接角度调节机构82。

角度调节机构82包括平台连杆821和顶推气缸822，平台连杆821端部与工作平台81底部铰接连接，顶推气缸822倾斜连接在平台连杆821上，顶推气缸822的活塞杆端部连接在工作平台81底面上。

在工作平台81上远离导入传送带2的一侧孔槽内设有一组止推片813，在止推片813上设有压力传感器，止推片813由电磁阀控制开闭，通电时两块止推片813相向转动闭合，此时，止推片813顶部会在转动闭合的过程中在竖直方向向下移动直至回缩到低于工作平台81顶面的位置以避免出现与右侧定位推杆51工作时产生位置干涉问题，断电时，两块止推片813相背转动打开的同时其顶部会在转动打开的过程中在竖直方向向上移动直至其顶部突出于工作平台81上方以便于止推住电池10。

在工作平台81顶面上的左右两侧分别设有压力传感器一811和压力传感器二812。

在底部工作台9的后侧未设挡边，方便清理切割过程中掉落在其上的碎屑。

本实施方式中所有动力元件的启闭和工作进程均有控制单元EU进行控制，各机构在控制单元EU的操控下衔接配合完成动力电池外壳的拆解工作。

具体的工作流程为：

初始状态的电池10经导入传送带2进行进料传送，初始状态下的工作平台81向导出传送带3方向倾斜且靠近导入传送带2的一侧与导入传送带2顶面处于同一平面，有利于电池10的顺利传入，当电池10接触到压力传感器一811，压力传感器一811检测到压力，将信号传递给控制单元EU，控制单元EU控制丝杠电机131启动以带动拨叉4向右运动，在拨叉4的作用下电池10角度得到调整，拨叉4还可辅助电池10向右传送，之后，电池10碰到止推片813上的压力传感器，压力达到规定值即由控制单元EU控制丝杠电机131进行反转以带动拨叉4回复原位。

接着，控制单元EU控制顶推气缸822将工作平台81调整至水平，将电磁阀通电，使两块止推片813相向闭合回缩，同时液压缸84工作，将工作平台81向上抬高至夹紧机构5所在的工作平面，并使靠近垂直切割组件7的两块定位推板513（即位于装置后侧和右侧的两块定位推板513）在相应的推杆气缸512的作用下伸长到预定位置并固定，之后，另外两个推杆气缸512动作，控制其内侧端部的定位推板513向内推进直至与其相对一侧的定位推板513完成对电池10的四个方向的相向挤压定位，此时电池10到达切割位置并处于压紧定位状态。

连接在机架1顶部的方形框架的两个横向梁架上的定位推板513上的压力传感器感受压力达到预设值时，将信号反馈给控制单元EU，即控制靠近导出传送带3一侧的定位推板513（即位于装置右侧的定位推板513）回缩，靠近导入传送带2一侧的定位推板513保持原位；另外两块定位推板513保持预紧力，仅利用这两块定位推板513产生的压力完成对电池10的夹紧。

电池10夹紧后，垂直梁架72在气缸三75的作用下沿着底部活动架71向电池10所在方向运动，到预设位置后，启动气缸四77，使垂直切割刀具连接件73在气缸四77的作用下向下运动并保证垂直切割刀具74高速转动，当震动传感器检测到震动后说明垂直切割刀具74已经接触到电池，控制单元EU记录垂直切割刀具74开始工作的时间t1和震动传感器反馈的接触时间t2，通过时间差值和气缸四77的行程速率数据即可得知电池10 的高度数据，控制单元EU继续控制垂直切割刀具74向下切割，切割完成后，垂直切割组件7复位。

接着，水平切割组件6开始通电工作，首先移动梁62在气缸一67的作用下下降至控制单元EU反馈的切割高度，水平切割刀具连接件63开始在气缸二68的作用下沿着平移槽滑动的同时保证水平切割刀具64处于高速旋转切割状态，在纵向移动的过程中即完成对电池10一侧的纵向切割，切割完成后，水平切割组件6复位。

随后，四块定位推板513同时回缩到初始位置，旋转电机83通电工作，带动工作平台81及其上的电池10完成90°的旋转，夹紧机构5再次重复上述夹紧定位操作，垂直切割组件7及水平切割组件6再次进行切割工作。如此重复四次，即可完成全部外壳的切割。

切割完成后四块定位推板513同时回缩到初始位置，液压缸84工作，将工作平台81和电池10同时降低，角度调节机构82调整工作平台81向导出传送带3方向倾斜且工作平台81与导出传送带3相邻的一侧与导出传送带3顶面处于同一平面上，利用拨叉4将电池10推到导出传送带3上后，压力传感器一811先反馈压力下降，接着压力传感器二812也反馈压力下降，控制单元EU接收到这两个信号后记录一个电池10的切割工作已经全部完成，装置中的各个元件全部复位以等待下一个切割循环的开始。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，在机架两侧分别设有导入传送带和导出传送带，在机架上顺着传送带的移动方向依次设有拨叉、夹紧机构、水平切割组件和垂直切割组件，在机架底部设有辅助传送机构，机架和辅助传送机构固定在底部工作台上，装置中动力元件皆由控制单元EU操控；在机架底部的两根倾斜横梁的相对内侧面上分别设有一道拨叉移动槽，在拨叉移动槽内设有丝杠传动机构，所述拨叉与相应一侧的丝杠传动机构连接进行传动；所述夹紧机构由四组定位推杆组成，四组定位推杆呈十字形排布，四组定位推杆分别设在机架顶部的方形框架的其中一个梁架上。

2.如权利要求1所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，所述拨叉移动槽沿着机架底部的倾斜横梁的长度方向延伸，所述丝杠传动机构包括丝杠电机和往复丝杠，丝杠电机与拨叉移动槽的一侧端部连接，往复丝杠一端与丝杠电机的电机轴连接，往复丝杆沿拨叉移动槽的长度方向延伸；拨叉的外侧端设有丝杠通孔，拨叉利用丝杠通孔套接在往复丝杠上，在丝杠通孔内设有丝杠螺母，丝杠螺母与往复丝杠连接完成传动；两个拨叉的轴线所在方向与传送带的输送方向垂直。

3.如权利要求1所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，定位推杆由固定板、推杆气缸和定位推板组成，所述固定板与相应一侧的梁架底面固定连接，推杆气缸的一端与固定板的外侧端顶面固定连接、内侧的气缸轴端部连接所述定位推板。

4.如权利要求1所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，所述水平切割组件包括固定架、移动梁、水平切割刀具连接件和水平切割刀具，移动梁的轴线所在方向与传送带的传送方向垂直，在移动梁的两侧端部分别设有滑块，在固定架内部设有纵向的滑槽，滑块与相应一侧的滑槽连接且可沿滑槽纵向移动，在固定架的顶部设有气缸一，气缸一的活塞杆端部与移动梁的顶面连接，水平切割刀具连接件设在移动梁底部的平移槽内，平移槽沿移动梁的长度方向设置，在移动梁的底部一端设有气缸二，气缸二的活塞杆端部与水平切割刀具连接件连接，水平切割刀具连接件在气缸二的作用下可沿平移操滑动，在水平切割刀具连接件底部活动连接水平切割刀具，水平切割刀具由电机控制进行高速转动切割。

5.如权利要求1所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，所述垂直切割组件包括底部活动梁、垂直梁架、垂直切割刀具连接件和垂直切割刀具，底部活动梁的设置方向与传送带的输送方向平行，垂直梁架底部与底部活动梁滑动连接，在底部活动梁的外侧端部设有气缸三，气缸三的活塞杆端部与垂直梁架的外侧面连接，垂直梁架在气缸三的作用下可沿底部活动梁的设置方向滑动，在垂直梁架内侧设有纵向的刀具导向槽，垂直切割刀具连接件连接在刀具导向槽内，在垂直梁架顶部设有气缸四，气缸四的活塞杆端部连接在垂直切割刀具连接件的顶部，垂直切割刀具连接件在气缸四的作用下可沿刀具导向槽纵向滑动，垂直切割刀具活动连接在垂直切割刀具连接件的内侧端部,垂直切割刀具由电机控制进行高速转动切割。

6.如权利要求1所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，所述辅助传送机构包括从上至下依次设置的工作平台、角度调节机构、旋转电机、液压缸和底座，液压缸固定连接在底座上，液压缸顶部的推杆轴与旋转电机连接，旋转电机顶部的电机轴端部连接角度调节机构；所述角度调节机构包括平台连杆和顶推气缸，平台连杆端部与工作平台底部铰接连接，顶推气缸倾斜连接在平台连杆上，顶推气缸的活塞杆端部连接在工作平台底面上。

7.如权利要求3所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，连接在机架顶部的方形框架的两个横向梁架上的定位推板上均设有压力传感器。

8.如权利要求6所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，在工作平台顶面上的左右两侧分别设有压力传感器一和压力传感器二。

9.如权利要求8所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，在工作平台上远离导入传送带的一侧孔槽内设有一组止推片，在止推片上设有压力传感器，止推片由电磁阀控制开闭，通电时两块止推片闭合，断电时，两块止推片相背打开。

10.如权利要求5所述的方形动力电池外壳拆解装置，其特征在于，在垂直切割刀具连接件上设有震动传感器。

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