申请/专利权人：无锡先导智能装备股份有限公司

申请日：2017-11-06

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN107863560B

主分类号：H01M10/058

分类号：H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2018.04.24#实质审查的生效;2018.03.30#公开

摘要：本发明涉及一种入壳装置及入壳方法，包括设置于壳体上料侧的壳体进给机构和壳口卡板组件以及设置于电芯上料侧的电芯上料机构；所述壳口卡板组件包括上下对称设置的能够卡住壳体敞口处端面的活动卡板，上下的活动卡板连接至卡板驱动装置的动力输出端，卡板驱动装置驱动上下的活动卡板同时相向或相背移动。本发明结构简单，电芯的换型方便，提高了装置的兼容性。

主权项：1.一种入壳装置，其特征是：包括设置于壳体上料侧的壳体进给机构（2）和壳口卡板组件（3）以及设置于电芯上料侧的电芯上料机构；所述壳口卡板组件（3）包括上下对称设置的能够卡住壳体敞口处端面的活动卡板（31），上下的活动卡板（31）连接至卡板驱动装置（39）的动力输出端，卡板驱动装置（39）驱动上下的活动卡板（31）同时相向或相背移动；所述电芯上料机构包括电芯承载组件（5），电芯承载组件（5）包括竖直滑动设置的承载支撑板（51），承载支撑板（51）与承载驱动装置（54）的移动端固定连接以实现竖直滑动；当电芯的芯体被部分推入壳体中后，电芯承载组件（5）下降、壳口卡板组件（3）的上下活动卡板（31）相背离运动以避让开电芯顶盖部分；在所述上下的活动卡板（31）上沿壳体的进给方向相对设置有壳体导向部（312）、卡口台阶（313）和电芯导向部（311），上下的活动卡板（31）配合在电芯导向部（311）形成向壳体上料侧收缩的电芯导向通道，在壳体导向部（312）形成向电芯上料侧收缩的壳体导向通道，电芯导向部（311）和壳体导向部（312）的连接处形成卡口台阶（313）；所述壳体进给机构（2）包括进给驱动装置（22）和壳体支撑板（23），壳体支撑板（23）固定连接在进给驱动装置（22）的移动端上，进给驱动装置（22）驱动壳体支撑板（23）相对壳口卡板组件（3）移动；在所述壳体支撑板（23）上设置壳体定位机构（24），壳体定位机构（24）包括定位挡块（241）、定位驱动装置（242）和定位挡臂（243），定位挡块（241）设置于壳体进给方向的两侧部，定位驱动装置（242）和定位挡臂（243）设置于壳体的进给方向上，定位挡臂（243）设置于靠近电芯上料侧，定位驱动装置（242）设置于远离电芯上料侧。

全文数据：入壳装置及入壳方法技术领域[0001]本发明涉及一种入壳装置及入壳方法，属于锂电池自动化制造设备技术领域。背景技术[0002]在锂电池制造过程中，需要将包装好Mylar膜的电芯装入到壳体内，电芯和壳体的间隙小，自动入壳时需要保证电芯不会被壳体刮伤。由于电芯规格不同，其尺寸不同，而目前的入壳机仅仅针对某一种电芯的规格设计，当电芯规格改变时，其入壳机不能使用或者改动巨大，兼容性差，即使有能够微调的，也需要停机然后再调整，非常不方便。发明内容[0003]本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种入壳装置，结构简单，电芯的换型方便，调整不需停机，提高了装置的兼容性。[0004]本发明还提供一种入壳方法，完成电芯的分步入壳，避免电芯顶盖的歪斜，保证电芯入壳的质量。[0005]按照本发明提供的技术方案，所述入壳装置，其特征是:包括设置于壳体上料侧的壳体进给机构和壳口卡板组件以及设置于电芯上料侧的电芯上料机构；所述壳口卡板组件包括上下对称设置的能够卡住壳体敞口处端面的活动卡板，上下的活动卡板连接至卡板驱动装置的动力输出端，卡板驱动装置驱动上下的活动卡板同时相向或相背移动。[0006]进一步的，在所述上下的活动卡板上沿壳体的进给方向相对设置有壳体导向部、卡口台阶和电芯导向部，上下的活动卡板配合在电芯导向部形成向壳体上料侧收缩的电芯导向通道，在壳体导向部形成向电芯上料侧收缩的壳体导向通道，电芯导向部和壳体导向部的连接处形成卡口台阶。[0007]进一步的，所述壳口卡板组件还包括的吸嘴组件，吸嘴组件包括吸嘴和为吸嘴导通气体的吸嘴轴，吸嘴轴连接至吸嘴驱动装置的驱动端、或者连接至同一侧的壳口卡板组件随活动卡板同步运动。[0008]进一步的，所述卡板驱动装置的动力输出端连接丝杠，丝杠上下两段螺纹方向相反，在丝杠的上下两段螺纹上配合两个螺母;所述上下的活动卡板分别连接至所述两个螺母。[0009]进一步的，所述电芯上料机构包括电芯承载组件和电芯进给机构，电芯承载组件包括竖直滑动设置的承载支撑板，承载支撑板与承载驱动装置的移动端固定连接以实现竖直滑动。[0010]进一步的，在所述承载支撑板的左右侧设置有电芯定位机构，电芯定位机构包括定位驱动装置，定位驱动装置的动力输出端连接定位推板。[0011]进一步的，在所述电芯定位机构和活动卡板之间沿电芯进给方向设置有导向轮，导向轮分列于两侧形成渐收的导向空间。[0012]进一步的，所述壳体进给机构包括进给驱动装置和壳体支撑板，壳体支撑板固定连接在进给驱动装置的移动端上，进给驱动装置驱动壳体支撑板相对壳口卡板组件移动。[0013]进一步的，在所述壳体支撑板上设置壳体定位机构，壳体定位机构包括定位挡块、定位驱动装置和定位挡臂，定位挡块设置于壳体进给方向的两侧部，定位驱动装置和定位挡臂设置于壳体的进给方向上，定位挡臂设置于靠近电芯上料侧，定位驱动装置设置于远离电芯上料侧。[0014]采用上述入壳装置的入壳方法，其特征是，包括以下步骤：1壳体上料至壳体进给机构，由壳体进给机构将壳体推至壳口卡板组件处;电芯上料机构推动电芯向壳口卡板组件处运动，电芯推向壳口卡板组件的过程中保证电芯中部与壳口卡板组件中部的对中度，电芯沿壳口卡板组件进入壳体内；2当电芯的芯体被部分推入壳体中后，电芯上料机构和壳口卡板组件的上下活动卡板避让开电芯的顶盖部分，电芯上料机构继续推动电芯，直至将电芯推至预定位置完成电芯入壳;3最后壳体进给机构后撤带走入壳后的电芯。[0015]本发明具有以下有益效果：1本发明中设置了能够活动的壳口卡板组件，其既能够在电芯入壳时挡住壳口从而防止壳口刮伤电芯表面，又能够调节自身位置以提高装置兼容性;并且壳口卡板组件将电芯入壳中电芯、壳体的最终定位集成于一体，使得电芯换型时调整不需停机，非常方便；2本发明中的壳口卡板组件包括上下对称设置的两部分，能够同时驱动，这样能够保证电芯在和壳口卡板组件对中后只需要保证一侧的活动卡板调整至目标位置，另一侧的便也调整至目标位置，使得调整方便，在电芯换型或初始定位时，只需要调整电芯中部与壳口卡板组件中部的对中度即可；3电芯入壳过程中，电芯周围都是滚动摩擦，对电芯周围Mylar膜损伤小4本发明的入壳方法采用两步完成，先将电芯的芯体部分推入壳体中，再将电芯承载组件和壳口卡板组件避让开电芯顶盖，避免对电芯顶盖产生干涉，再将电芯推入预定位置，以防止发生电芯顶盖歪斜，保证了电芯入壳的质量。附图说明[0016]图1为本发明所述入壳装置的俯视图。[0017]图2为所述机架大板壳体上料侧的示意图。[0018]图3为所述机架大板电芯上料侧的示意图。[0019]图4为所述壳体进给机构的主视图。[0020]图5为所述壳体进给机构的俯视图。[0021]图6为所述壳口卡板组件的部分示意图。[0022]图7为图6的A-A截面图。[0023]图8为所述电芯进给机构的主视图。[0024]图9为所述电芯进给机构的俯视图。[0025]图10为所述电芯承载组件的主视图。[0026]图11为所述电芯承载组件的俯视图。[0027]图I2为所述电芯承载组件的左视图。[0028]附图标记说明：1-机架大板、2_壳体进给机构、3-壳口卡板组件、4-上抚平机构、5-电芯承载组件、6_电芯进给机构、11-孔、21-支撑结构、22-进给驱动装置、23-壳体支撑板、24-壳体定位机构、241_定位挡块、242_定位驱动装置、243-定位挡臂、31-活动卡板、311-电芯导向部、312-壳体导向部、313-卡口台阶、32-第一支撑板、33-第二支撑板、34-吸嘴轴、35-吸嘴、36-吸嘴驱动装置、37-连接板、38-丝杠、39-卡板驱动装置、41-抚平辊支撑板、42-抚平辊、43_抚平驱动装置、51-承载支撑板、52-辊、53-电芯定位机构、54-承载驱动装置、61-电芯进给驱动装置、62-第三支撑板、63_第一楔形板、64-第二楔形板、65-传感器、66-推板。具体实施方式[0029]下面结合具体附图对本发明作进一步说明。[0030]以下具体实施方式的描述中，坐标均参考:以图1中的左右方向为左右，图1中向上的方向为前，向下的方向为后；以下具体实施方式中，前后方向为电芯和壳体的进给方向。[0031]如图1所示，本发明所述入壳装置包括一机架大板1，机架大板1上开设有孔11，在机架大板1的壳体上料侧设置壳体进给机构2和壳口卡板组件3,在机架大板1的电芯上料侧设置上抚平机构4、电芯承载组件5和电芯进给机构6。在壳体上料侧，机械手将壳体放到壳体进给机构2上，壳体进给机构2将壳体运送至壳口卡板组件3处，壳口卡板组件3卡住壳体敞口处的端面，便于电芯上料;在电芯上料侧，机械手将电芯放至电芯承载组件5上，位于电芯承载组件5上的定位机构将会对电芯初步定位，电芯进给机构6将电芯推送至机架大板1的孔11处，在电芯进给机构6推送电芯的过程，安装在机架大板1上且位于电芯上侧的上抚平机构4将对电芯上侧包覆的Mylar膜进行抚平，减少电芯入壳过程中其表面尤其是上表面有可能受到的损伤。[0032]如图4、图5所示，所述壳体进给机构2主要包括支撑结构21、进给驱动装置22、壳体支撑板23和壳体定位机构24;所述进给驱动装置22固定支撑在支撑结构21上，进给驱动装置22的移动端上固定连接壳体支撑板23，壳体支撑板23上设置有壳体定位机构24;所述壳体定位机构24主要包括定位挡块241、定位驱动装置242和定位挡臂243,定位挡块241设置于壳体进给方向的前后两侧部，从壳体进给方向的前后两侧限定壳体的位置;定位驱动装置242和定位挡臂243设置于壳体的进给方向上，定位挡臂243设置于靠近机架大板1的一侧用于限定壳体敞口侧的位置，定位驱动装置242设置于远离机架大板1的一侧用于推动壳体抵达定位挡臂243从而限定壳体在壳体进给方向上的位置，定位挡臂243与壳体壳口中部的壳体端面接触以挡住壳体壳口中部，定位挡臂243在壳体进给方向上的厚度能够起到电芯入壳时入壳位置的限定作用。在壳体定位完毕之后，进给驱动装置22带动壳体向机架大板1处运动，运动至壳口卡板组件3处时，就位的壳口卡板组件3将卡挡壳体的壳口处的端面，便于位于电芯上料侧的电芯推入。[0033]如图2、图6所示，所述壳口卡板组件包括设置于机架大板1的孔11上下侧的第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件，图6中仅示出了位于上侧的第一壳口卡板组件;所述第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件结构相同，以下以第一壳口卡板组件为例进行描述;所述第一壳口卡板组件包括活动卡板31、第一支撑板32、第二支撑板33、吸嘴轴34、吸嘴35、吸嘴驱动装置3e和连接板37,所述第一支撑板32的左右两侧通过滑轨滑块竖直滑动设置在机架大板1上，第一支撑板32的下侧可拆卸的安装有活动卡板31，第一支撑板32的上侧固定支撑第二支撑板33,在第二支撑板33上固定吸嘴驱动装置36,吸嘴驱动装置36的驱动端穿过第二支撑板33与位于第二支撑板33上侧的连接板37固定连接，连接板37的左右两侧均固定有吸嘴轴34,吸嘴轴34下端配合导套依次滑动穿过第二支撑板33、第一支撑板32和活动卡板31，并在吸嘴轴34的底端设置吸嘴35,吸嘴轴34是中空轴，能够为吸嘴35导通气体。所述活动卡板31连接至丝杠38上的螺母，丝杠38上下两段的螺纹方向相反，在丝杠38的上下两段螺纹配合两个螺母，使丝杠38转动时，两个螺母能够相向或相背移动，两个螺母分别与第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件的活动卡板31连接，丝杠38的一端连接卡板驱动装置39,卡板驱动装置39驱动丝杠38从而带动第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件的活动卡板31相向或相背运动；如图7所示，在所述活动卡板31的下侧沿垂直机架大板1的方向设置有电芯导向部311、壳体导向部312和卡口台阶313,电芯导向部311和壳体导向部312为向活动卡板31内侧倾斜的斜面，第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件的活动卡板31配合在电芯导向部311形成截面由电芯上料侧向壳体上料侧逐渐减小的电芯导向通道，在壳体导向部312形成截面由壳体上料侧向电芯上料侧逐渐减小的壳体导向通道，电芯导向部311和壳体导向部312连接处形成卡扣台阶313，当壳体被推送至壳口卡板组件3处时，壳体会沿壳体导向部312抵达卡口台阶313,卡口台阶313的高度大于或等于壳体壳壁的厚度，这样从相反方向沿电芯导向部311过来的电芯能够无阻力的进入到壳体中。在另一个实施例中，电芯导向部311和壳体导向部312也可以由一段斜面和一段直面构成，保证电芯导向通道由电芯上料侧向壳体上料侧渐缩，壳体导向通道由壳体上料侧向电芯上料侧渐缩，使电芯和壳体能够分别电芯导向通道和壳体导向通道进行导向。[0034]如图8、图9所示，所述电芯进给机构6主要包括电芯进给驱动装置61、第三支撑板62、第一楔形板63、第二楔形板64、传感器65和推板66;其中，电芯驱动装置61的移动端上固定连接第三支撑板62，在第三支撑板62上安装有第一楔形板63，第一楔形板63上安装第二楔形板64，第一楔形板63和第二楔形板64的斜面相对设置，第二楔形板64通过传感器65连接推板66。沿电芯进给方向，调节第一楔形板63和第二楔形板64的相对位置就可以调节推板66的高度，通过推板66推动电芯进行进给动作。[0035]如图10-图12所示，所述电芯承载组件5主要包括承载驱动装置54、承载支撑板51以及转动支撑在承载支撑板51上的多个辊52,机械手上料时把电芯放在辊52上，承载驱动装置54固定在机架大板1上，承载驱动装置54的移动端固定连接承载支撑板51，承载支撑板51竖直滑动设置在机架大板1上，在入壳电芯改变型号时，只需要通过承载驱动装置54调整承载支撑板51上的电芯与壳口卡板组件3的对中度即可。在所述承载支撑板51的左右侧还设置有电芯定位机构53,电芯定位机构53包括定位驱动装置，定位驱动装置的动力输出端连接定位推板将辊52上的电芯进行粗定位。[0036]如图3所示，所述上抚平机构4包括竖直滑动设置在机架大板1上的抚平辊支撑板41、沿电芯进给方向排列的数个抚平辊42以及抚平驱动装置43,抚平辊42支撑至抚平辊支撑板41的下侧，抚平驱动装置43的动力输出端连接至抚平辊支撑板41，以驱动抚平辊支撑板41上下运动。[0037]此外，为了使电芯便于进入活动卡板31的电芯导向部311，在电芯定位机构53和活动卡板31之间沿电芯进给方向设置有导向轮，导向轮分列于电芯导向通道两侧通过导向轮支架支撑在机架大板上，两侧导向轮形成渐收的导向空间。[0038]以防壳体尤其是壳口部分存在塌陷等情况容易造成电芯入壳时电芯表面损坏，此时在电芯入壳之间前，需要将第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件分别向上下移动一点距离如1mm，给予吸嘴35向外吸拉壳体的空间，吸嘴驱动装置36动作，带动吸住壳体的上下表面的吸嘴35向壳体外部拉动，使得壳体内空间更大，尤其是壳口部分张开，从而避免因壳体塌陷等情况造成的电芯入壳时电芯表面损坏的情况。[0039]本发明所述入壳装置的工作过程:壳体被机械手上料至壳体进给机构2,壳体进给机构2将壳体定位后推至壳口卡板组件3处，壳体抵靠在卡口台阶313处，第一壳口卡板组件和第二壳口卡板组件中的活动卡板31的卡口台阶313分别遮挡住壳口上下侧端面以及上下侧端面的拐角处。与此同时，电芯被机械手上料至电芯承载组件5上，电芯进给机构6推动电芯承载组件5上经电芯定位机构53初步定位后的电芯向壳口卡板组件3处运动，分设电芯导向通道两侧的导向轮沿电芯进给方向逐渐靠近，将电芯导向壳口卡板组件3的电芯导向部311，期间，抚平驱动装置43带动抚平辊支撑板41向下运动至抚平位置，抚平辊42抚平电芯外侧的Mylar膜，电芯沿电芯导向部311进入壳体内。[0040]现有技术中为了保证电芯顶盖入壳的精度，采用两步入壳的方式，该两步入壳的方式是指先将电芯芯体部分推入到壳体中，再将位于电芯顶端的顶盖推入壳体中。本发明所述的入壳装置是用于实现将电芯芯体推到壳体中。本发明的电芯入壳过程中，电芯承载组件5上沿电芯进给方向设置的导向轮形成的导向空间以及活动卡板31上的电芯导向通道的尺寸均是按照电芯的尺寸确定的，而电芯顶盖的尺寸大于电芯尺寸，因此，在入壳时，当电芯被部分推入壳体中后，电芯承载组件5上的导向空间和活动卡板31上的电芯承载通道开始妨碍入壳进程时，如果强行入壳，会使得电芯顶盖歪斜，导致入壳质量降低。本发明的入壳过程中当电芯的部分芯体进入壳体内，电芯承载组件5下降、壳口卡板组件3的上下活动卡板31相背离运动以避让开电芯顶盖部分，电芯进给机构6继续推动电芯，直到将电芯推至预定位置，该预定位置选取壳体壳口和电芯顶盖之间一定距离处。电芯入壳完毕后，壳体进给机构2将定位在壳体支撑板23上的壳体拉回，方便机械手搬运至下一工序。

权利要求：1.一种入壳装置，其特征是:包括设置于壳体上料侧的壳体进给机构2和壳口卡板组件3以及设置于电芯上料侧的电芯上料机构；所述壳口卡板组件（3包括上下对称设置的能够卡住壳体敞口处端面的活动卡板31，上下的活动卡板31连接至卡板驱动装置39的动力输出端，卡板驱动装置39驱动上下的活动卡板31同时相向或相背移动。2.如权利要求1所述的入壳装置，其特征是:在所述上下的活动卡板31上沿壳体的进给方向相对设置有壳体导向部312、卡口台阶313和电芯导向部311，上下的活动卡板31配合在电芯导向部311形成向壳体上料侧收缩的电芯导向通道，在壳体导向部312形成向电芯上料侧收缩的壳体导向通道，电芯导向部311和壳体导向部312的连接处形成卡口台阶313。3.如权利要求1所述的入壳装置，其特征是:所述壳口卡板组件3还包括的吸嘴组件，吸嘴组件包括吸嘴35和为吸嘴35导通气体的吸嘴轴34，吸嘴轴34连接至吸嘴驱动装置36的驱动端、或者连接至同一侧的壳口卡板组件3随活动卡板31同步运动。4.如权利要求1所述的入壳装置，其特征是:所述卡板驱动装置39的动力输出端连接丝杠38，丝杠38上下两段螺纹方向相反，在丝杠38的上下两段螺纹上配合两个螺母；所述上下的活动卡板31分别连接至所述两个螺母。5.如权利要求1-4任一项所述的入壳装置，其特征是:所述电芯上料机构包括电芯承载组件5和电芯进给机构出），电芯承载组件5包括竖直滑动设置的承载支撑板51，承载支撑板51与承载驱动装置54的移动端固定连接以实现竖直滑动。6.如权利要求5所述的入壳装置，其特征是:在所述承载支撑板51的左右侧设置有电芯定位机构53，电芯定位机构53包括定位驱动装置，定位驱动装置的动力输出端连接定位推板。7.如权利要求6所述的入壳装置，其特征是:在所述电芯定位机构53和活动卡板31之间沿电芯进给方向设置有导向轮，导向轮分列于两侧形成渐收的导向空间。8.如权利要求1所述的入壳装置，其特征是:所述壳体进给机构（2包括进给驱动装置22和壳体支撑板23，壳体支撑板23固定连接在进给驱动装置22的移动端上，进给驱动装置22驱动壳体支撑板23相对壳口卡板组件3移动。9.如权利要求8所述的入壳装置，其特征是:在所述壳体支撑板23上设置壳体定位机构24，壳体定位机构（24包括定位挡块241、定位驱动装置2似和定位挡臂243，定位挡块241设置于壳体进给方向的两侧部，定位驱动装置242和定位挡臂（243设置于壳体的进给方向上，定位挡臂（243设置于靠近电芯上料侧，定位驱动装置242设置于远离电芯上料侧。10.—种采用如权利要求1-9任一项所述入壳装置的入壳方法，其特征是，包括以下步骤：1壳体上料至壳体进给机构（2，由壳体进给机构（2将壳体推至壳口卡板组件（3处；电芯上料机构推动电芯向壳口卡板组件3处运动，电芯推向壳口卡板组件3的过程中保证电芯中部与壳口卡板组件3中部的对中度，电芯沿壳口卡板组件3进入壳体内；2当电芯的芯体被部分推入壳体中后，电芯上料机构和壳口卡板组件3的上下活动卡板31避让开电芯的顶盖部分，电芯上料机构继续推动电芯，直至将电芯推至预定位置完成电芯入壳；3最后壳体进给机构2后撤带走入壳后的电芯。

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