一種用于汽車鋰電池的非間隙旋轉式入殼裝置的制作方法

本實用新型涉及新能源領域，尤其是涉及鋰電池領域。

背景技術：

能源是人類藉以維持生存并不斷進步的原動力，譬如太陽給我們光熱，風吹動風車可以發電，燃燒汽油可用以推動汽車，使用瓦斯可以烹調、取暖，凡此種種如太陽、風、汽油、瓦斯等都是能源。自20世紀以來世界能源消費大幅增長，人均消費能源的多少，往往被看作一個國家貧富的標志，世界經濟的迅猛發展也依賴于能源的大規模開發和利用。然而常規能源的大規模使用也帶來許多問題如大氣污染、酸雨和溫室效應等,隨著可持續性發展理念的日益深入人心，新能源越來越成為人們關注和研究的焦點。

新能源又稱非常規能源，是指傳統能源之外的各種能源形式，包括正在飛速發展的鋰電池，鋰電池具有使用壽命長、能量密度高等優點，同時其對環境較為友好，相對于傳統能源來說對環境的破環能力大大降低，對于解決當今世界嚴重的環境污染問題和資源（特別是化石能源）枯竭問題具有重要意義，因此，國家目前正在大力推廣鋰電池在新能源汽車上的應用。

鋰電池的生產過程包括電芯的入殼步驟，所謂的入殼即將電芯裝配入殼體內，電芯入殼前還包括對電芯上的極片進行折疊的步驟以及在電芯上安裝絕緣片的步驟，現有技術中上述步驟難以連續進行，其原因在于電芯具有兩個極片，該兩個極片均需要折疊且具有方向上的要求，因此電芯的入殼過程中需要保持靜止以便于設備識別極片之間的夾角，這將導致設備的生產過程是間歇的：即上述步驟分別在不同的設備上進行，這意味著生產廠家需要購置不同設備，極大的加劇了企業的負擔，同時物料在不同設備之間的轉運也需要耗費時間，限制生產效率的提高。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種用于汽車鋰電池的非間隙旋轉式入殼裝置。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種用于汽車鋰電池的非間隙旋轉式入殼裝置，包括

執行模塊，執行模塊包括絕緣片沖裁模塊、絕緣片上料模塊、極片折疊模塊與入殼模塊；

可繞自身軸心的轉盤以及CCD裝置；

其中若干執行模塊安裝在轉盤上并沿轉盤的周向均勻分布，轉盤不停歇的轉動以帶動執行模塊逐一的經過CCD裝置的檢測范圍，執行模塊在轉盤轉動一周的過程中執行絕緣片的沖裁、絕緣片的上料、極片的折疊以及電芯的入殼。

作為上述方案的進一步改進方式，絕緣片沖裁模塊包括

用于存儲料帶的儲料裝置；

第一沖裁工位，包括第一沖頭與第一沖孔，用于在料帶上沖出絕緣片的內圓；

第二沖裁工位，包括第二沖頭與第二沖孔，用于在料帶上沖出絕緣片的外圓，以使絕緣片與料帶脫離；

上料裝置，用于帶動料帶依次經過第一、第二沖裁工位；

以及驅動第一、第二沖頭運動的動力裝置。

作為上述方案的進一步改進方式，包括沖頭安裝座與蓋板，動力裝置包括電機，沖頭安裝座與電機的驅動軸連接，第一、第二沖頭沿料帶運動的方向依次安裝在沖頭安裝座上，蓋板上對應第一、第二沖頭設有第一、第二沖孔。

作為上述方案的進一步改進方式，儲料裝置包括一轉繞料帶的料盤，上料裝置包括相對設置的送料輥以及驅動送料輥轉動的電機，送料輥之間具有供料帶穿過的間隙。

作為上述方案的進一步改進方式，包括切斷裝置，切斷裝置包括一定刀與一動刀，動刀與沖頭安裝座連接，其可在電機的驅動下相對定刀實現切割運動。

作為上述方案的進一步改進方式，絕緣片上料模塊包括一真空吸盤，該真空吸盤可在絕緣片沖裁模塊與待處理的電芯之間運動。

作為上述方案的進一步改進方式，包括夾持模塊，夾持模塊包括左夾爪與右夾爪，左、右夾爪在真空吸盤將吸附的絕緣片放置在電芯上時夾持電芯。

作為上述方案的進一步改進方式，極片折疊模塊包括

用于放置電芯的托盤，托盤可帶動其上的電芯繞自身軸心轉動；

推桿，推桿用于推動電芯上的極片，以使該極片發生折疊而從豎直狀態轉變為水平狀態；

以及驅動托盤與推桿運動的動力裝置；

其中轉盤根據CCD裝置檢測獲得的極片之間的角度值轉動，以使未折疊的極片處于推桿的運動路徑之上。

作為上述方案的進一步改進方式，入殼模塊包括

用于吸附殼體的磁鐵座；

沖頭，用于推動殼體套接在電芯的外側；

以及驅動沖頭的動力裝置。

作為上述方案的進一步改進方式，包括夾持模塊，夾持模塊包括左夾爪與右夾爪，左、右夾爪均具有一夾持電芯的腔體，腔體的內壁設有一臺階面，該臺階面以上的腔體直徑大于殼體直徑，臺階面以下的腔體直徑等于電芯直徑，殼體在沖頭的驅動下自電芯的上方向下運動，左、右夾爪在殼體運動至臺階面時解除對電芯的夾持。

本實用新型的有益效果是：

可以一體的進行絕緣片的沖裁、絕緣片上料、極片折疊與入殼步驟，全過程自動進行，無需人工管控，有助于節約人力成本；生產過程不間斷進行，相對于現有技術生產效率得到極大的提升。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型一個實施例的立體示意圖；

圖2是本實用新型一個執行模塊與轉盤的安裝示意圖；

圖3是本實用新型絕緣片沖裁模塊一個實施例的立體示意圖；

圖4是本實用新型絕緣片沖裁模塊中沖裁工位與動力裝置的分解示意圖；

圖5是本實用新型絕緣片沖裁模塊的剖面示意圖；

圖6是本實用新型絕緣片上料模塊一個實施例的立體示意圖；

圖7是本實用新型極片折疊模塊一個實施例的立體示意圖；

圖8是本實用新型極片折疊模塊中機座與推桿的組合示意圖；

圖9是本實用新型入殼模塊一個實施例的立體示意圖；

圖10是本實用新型入殼模塊中左、右夾爪夾緊時的剖視圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整的描述，以充分地理解本實用新型的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當某一特征被稱為“固定”、“連接”在另一個特征，它可以直接固定、連接在另一個特征上，也可以間接地固定、連接在另一個特征上。此外，本實用新型中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對于附圖中本實用新型各組成部分的相互位置關系來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與本技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例，而不是為了限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的組合。

參照圖1，示出了本實用新型一個實施例的立體示意圖，包括用于執行絕緣片沖裁、絕緣片上料、極片折疊與電芯入殼的執行模塊100，以及轉盤200與CCD裝置300，其中執行模塊100集成有絕緣片沖裁模塊、絕緣片上料模塊、極片折疊模塊與入殼模塊。

多個執行模塊100安裝在轉盤200上并沿轉盤200的周邊均勻分布，CCD裝置300設于轉盤200的一側，轉盤200通過其底部的電機與傳動裝置不停歇的旋轉，從而帶動上述的執行模塊100逐一的經過CCD裝置的檢測范圍，CCD裝置包括但不限于下述功能：檢測電芯的外形、檢測電芯極耳之間的角度等。在CCD裝置的配合下，執行模塊100在隨轉盤200轉動一周的過程中可以完成絕緣片沖裁、絕緣片上料、極片折疊與電芯入殼的步驟，從而極大的提高了電池的生產速度。

參照圖2，示出了本實用新型一個執行模塊100與轉盤200的安裝示意圖，其中轉盤與料盤均只示出了部分，由圖可知，絕緣片上料模塊120、極片折疊模塊130與入殼模塊140位于轉盤200的上方，絕緣片沖裁模塊110則位于轉盤200的下方，具體的，絕緣片沖裁模塊110通過一未示出的滑塊安裝在傾斜的導軌101上，從而使絕緣片沖裁模塊110能夠在未示出的氣缸的作用下沿導軌101的長度方向往復運動。

參照圖3，示出了本實用新型絕緣片沖裁模塊110一個實施例的立體示意圖，其包括儲料裝置、第一沖裁工位、第二沖裁工位、上料裝置以及動力裝置，其中儲料裝置用于存儲料帶，料帶在上料裝置的牽引下按照圖中的箭頭方向運動，從而依次經過第一沖裁工位與第二沖裁工位，料帶在經過第一沖裁工位時成型出絕緣片的內圓，隨之在經過第二沖裁工位時成型出絕緣片的外圓，此時絕緣片與料帶脫離，并由絕緣片上料模塊進行轉移。

具體的，本實用新型包括一作為承載結構的機座111，儲料裝置在本實施中優選采用可以轉繞料帶的料盤112，料盤112固定在機座111的下方，通過轉動而釋放料帶。

第一沖裁工位包括第一沖頭（圖中未示出）與第一沖孔1131，第二沖裁工位包括第二沖頭（圖中未示出）與第二沖孔1132，本實施例中中第一、第二沖孔均設于蓋板113之上，蓋板113固定在連接座114的上方，連接座114則安裝在機座111上的四根料盤1111上。

電機115作為動力裝置的一種優選實施例設于連接座114的下方，其未示出的驅動軸可以驅動第一、第二沖頭在第一、第二沖孔內運動以實現對料帶的沖裁。

此外，由圖可以清楚的看出絕緣片沖裁模塊110通過以一滑塊安裝在導軌101之上。

本實施例中的上料裝置包括兩個相對設置的送料輥116，以及驅動送料輥116相對轉動的電機。送料輥116之間具有間隙，料帶穿設在該間隙內，隨著送料輥的轉動而不斷前進，為增加送料輥與料帶之間的摩擦力，輥子的表面優選通過包塑工藝處理。

參照圖4，示出了本實用新型沖裁工位與動力裝置的分解示意圖，由圖可知，電機115豎直的安裝在機座111上，其驅動軸與一沖頭安裝座117固定，第一沖頭1171與第二沖頭1172分別固定在沖頭安裝座117之上，且沿料帶的運動方向分布，此外沖頭安裝座117上優選還設有導向柱1173，本實施例中導向柱1173優選為兩個，對稱設于第一、第二沖頭的兩側。

連接座114通過機座111上的安裝柱1111固定在電機115的上方，其上設有多個導向孔1141，導向孔的位置與數量均對應于上述的沖頭與導向柱，即沖頭與導向柱可在電機115的驅動下在導向孔1141內運動。

優選的，連接座114的上表面還設有一凸塊1142，凸塊1142沿料帶的運動方向設置，同時，對應第一、第二沖頭的導向孔的上方開口開設在凸塊1142的上表面。

蓋板113則固定在連接座114 的上表面，具體的，蓋板113的下表面設有一凹槽1133，凸塊1142位于凹槽1133內，二者之間形成間隙，該間隙可對穿設在其內的料帶起到導向與限位的作用。

優選的，蓋板113的上表面設有一水平的導槽1134，該導槽的一端在蓋板113的側壁上形成開口，第一沖孔1131的上方開口設于導槽1134的底面，導槽1134的側壁上設有氣孔，氣孔與吹掃裝置連接，從而可向導槽內噴射出氣流，如此便可以清理沖裁內圓所產生的廢料。

優選的，為了使料帶的導入更加順利，凸塊1142 的兩端還設有弧面1143。

本實施例中采用一個電機驅動兩個沖頭同步工作，以料帶剛開始進入沖裁工位為例，沖頭進行第一次沖裁行程時，第一沖頭在料帶上沖裁出第一個內圓，第二沖頭輪空，隨著料帶料帶的前進，第一內圓已經移動至第二沖頭處，沖頭進行第二次沖裁行程，第二沖頭沖裁出第一個外圓，即沖裁出第一個絕緣片，第一沖頭則同步沖裁出第二個內圓，依次往復便可以持續的沖裁出絕緣片。本實施例只需使用一個電機便可以完成絕緣片的兩次沖裁，有助于節省成本、簡化結構。

可以理解的是，沖頭同步動作是本實用新型的優選實施例，當然其也可以采用兩個獨立的動力裝置分別驅動。

絕緣片沖裁模塊110優選還包括切割裝置，用于將完成沖裁的廢料帶切割成若干小段，便于進行收集。參照圖5，示出了本實用新型絕緣片沖裁模塊的剖面示意圖，其中剖截面經過切斷裝置中的動刀。切斷裝置優選包括一動刀118與一定刀119，動刀118優選為一矩形塊，其上設有一斜槽1181，斜槽1181靠近定刀119的一端具有切割用的刃口，隨著動刀118相對定刀119的上下運動便可以對穿設在斜槽1181內的料帶進行切斷，切斷后的料帶小段則下落入料盒（圖中未示出）之中，如此可以省去重新對料帶進行轉繞收集的工作，收集效率更高。本實施例中的定刀119為固定支架，動刀118位于支架上的豎直通孔內并能上下運動，同時支架上還有一傳送通道1191，該傳送通道1191的一端對正送料輥之間的間隙，另一端對正斜槽的入口，從而保證料帶可以自動導入斜槽內。

優選的，本實施例中的動刀118通過一連接結構1182固定在沖頭安裝座117之上，具體是位于沖頭安裝座117的底部，如此動刀118便可以與沖頭同步運動，即沖頭向上運動進行沖裁時，動刀118也隨之運動而進行切斷動作，沖頭向下復位時動刀118也隨之復位而使料帶導入至斜槽內，本實施例通過一個電機完成兩個沖頭以及動刀的驅動，進一步節約了成本。

參照圖6，示出了本實用新型絕緣片上料模塊一個實施例的立體示意圖，圖中隱藏了其它不相關的零部件。絕緣片上料模塊包括一作為承載結構的機座121以及真空吸盤122，真空吸盤122通過連接件123與連接件124安裝在一豎直滑塊上，該豎直滑塊可相對豎直導軌125沿豎直方向運動，該豎直導軌125安裝在連接件126上，同時連接件126通過一水平滑塊與安裝在機座121上的水平導軌127滑動連接，基于此，真空吸盤122便可以沿水平與豎直方向運動。

絕緣片的上料步驟為：真空吸盤122沿水平方向以及豎直方向運動，同時絕緣片沖裁模塊沿導軌101向上運動，直至運動至頂點時觸發行程開關，此時絕緣片沖裁完成并位于第二沖孔內，真空吸盤122也恰好位于第二沖孔的正上方。真空吸盤122吸附絕緣片之后復位，并將絕緣片放置在電芯410的頂部，絕緣片沖裁模塊也隨之復位。

優選的，為了保證絕緣片與電芯之間的精準定位，包括夾持模塊，夾持模塊包括左夾爪128與右夾爪129，左、右夾爪對稱分布在電芯的兩側，通過氣缸驅動。當真空吸盤122將吸附的絕緣片放置在電芯410上時左、右夾爪對電芯410進行夾持，實現絕緣片與電芯之間的對正。

參照圖7，示出了本實用新型極片折疊模塊130一個實施例的立體示意圖，圖中示出了轉盤200并隱藏了其它不相關的零部件。折疊模塊130包括機座131、托盤132、推桿133與動力裝置，其中機座131作為主要的承載機構，用于安裝固定上述的托盤132、推桿133與動力裝置，托盤132則用于放置待處理的電芯，并能夠在動力裝置的驅動下帶動電芯繞自身軸心旋轉，旋轉角度由CCD裝置300進行控制，具體是CCD裝置300在折疊之前先檢測運算出電芯極片之間的角度，以及極片與推桿133之間的角度，根據上述角度托盤132轉動使一處極片處于推桿133的運動路徑上時，推桿133向前運動，推動極片發生折疊而從豎直狀態轉變為水平狀態，然而托盤再次轉動使另一處極片也處于推桿133的運動路徑上，推桿133重復折疊動作。CCD裝置300既可以在折疊前與折疊過程中檢測電芯的轉動角度，從而精確控制極片的折疊方向，同時還可以在折疊后再次檢測極片之間的角度，這樣即使出現了不良品也可以第一時間清除，有利于保證產品的品質。

托盤132設于機座131的下方，其包括托盤底板1321，托盤底板1321上小于1/2圓周的周邊向上伸出有托盤側壁1322，托盤側壁1322的頂部水平伸出有托盤蓋板1323，托盤蓋板1323的中心設有一通孔，托盤底板1321、托盤側壁1322與托盤蓋板1323之間形成一腔體。

本實用新型還公開了一種固定電芯410的夾具420，夾具420包括位于底部的凸臺421以及位于凸臺421上方的本體422，本體422的中心設有孔，電芯410豎直的放置在孔內，由孔壁進行定位，電芯410頂部的極片411從孔中伸出，便于后續的折疊工作。夾具420通過凸臺421放置在上述的腔體內，由托盤底板、托盤側壁與托盤蓋板進行定位并限制其移動，本體422則從托盤蓋板1323上的通孔伸出。

托盤底板1321的下表面伸出有轉動軸1324，該轉動軸與電機134的驅動軸連接（連接件未示出），電機134即驅動托盤132轉動的動力裝置。

推桿133設于機座131上并可相對機座131沿水平方向滑動，其下表面優選與電芯410的上表面平齊，推桿133可在未示出的動力裝置（如氣缸）的驅動下向前運動，直至折疊極片411使其緊貼在電芯410的上表面，當一處極片411完成折疊后，推桿133向后復位，直至另一處極片411由托盤132帶動進入折疊位置后，推桿133再次向前運動重復折疊動作。

參照圖8，示出了本實用新型機座131與推桿133的組合示意圖，機座131上設有一水平的導槽1311，導槽1311內設有一滑塊135，滑塊135可相對導槽1311運動，推桿133則連接在滑塊135上，未示出的動力裝置（如氣缸）的驅動部件可從機座131上的通孔1312中伸出并與滑塊135連接，從而驅動推桿133沿導槽1311往復運動，本實施例中的滑塊135優選為U型滑塊，其原因見圖6，由于真空吸盤122豎直插接在機座131中，為使得真空吸盤122不影響滑塊135的滑動，故設置成U型滑塊。

通過CCD裝置實時檢測電芯的轉動角度，從而可以精確控制極片的折疊方向，保證極片之間的角度處于合格范圍之內，有效的降低了產品的不良率，降低了企業的生產成本。

參照圖9，示出了本實用新型入殼模塊140一個實施例的立體示意圖， 圖中隱藏了其它不相關的零部件。入殼模塊140包括用于吸附殼體430的磁鐵座141、沖頭142與未示出的動力裝置，托盤132可以沿轉盤200的徑向運動，從而運動至殼體430的正下方，沖頭在動力裝置的驅動下可以推動殼體430從上方套接在電芯的外部。

優選的，入殼模塊140也包括有夾持模塊，夾持模塊包括左夾爪143與右夾爪144，左、右夾爪優選通過一連接件145與電機146連接，當電機146的驅動軸向前伸出時左、右夾爪張開，反之則夾緊，參照圖10，示出了入殼模塊140中左、右夾爪夾緊時的剖視圖，剖面經過待夾持電芯的軸心。如圖所示，左、右夾爪均具有一夾持電芯的半圓形腔體1401，腔體1401的內壁設有一臺階面1402，該臺階面以上的腔體直徑大于殼體430的直徑，臺階面1402以下的腔體直徑等于電芯410的直徑。殼體430尚未下落時，左、右夾爪夾緊電芯，即臺階面以下的腔體內壁與電芯外壁貼合，臺階面以上的腔體內壁與電芯外壁之間存在一供殼體430插入的間隙，隨后殼體在沖頭的驅動下向下運動并從間隙內插入，此過程中夾爪始終保持夾緊，從而可以保證電芯與殼體之間的精確定位；當殼體運動至臺階面時靜止，左、右夾爪張開以解除對電芯的夾持，隨后殼體再次向下運動而完成入殼步驟。

綜上，本實用新型的使用流程為：首先轉盤轉動使一處執行模塊進入CCD裝置的檢測范圍，CCD裝置對電芯的形狀以及極片之間的角度進行檢測，轉盤持續轉動。絕緣片沖裁模塊完成絕緣片的沖裁（具體沖裁步驟見上述）并沿導軌101向上運動至上料位置，絕緣片上料模塊中的左、右夾爪夾緊電芯，真空吸盤同時也運動至上料位置，吸附絕緣片后復位并將絕緣片放置在電芯的頂部，絕緣片沖裁模塊復位以待下一次工作；然后托盤啟動帶動電芯轉動使一處極片處于折疊位置，此時托盤停止轉動，然后推桿伸出對該極片進行折疊，折疊完成后推桿復位，托盤再次轉動直至另一處極片處于折疊位置，推桿再次伸出進行折疊，當兩處極片均完成折疊后該工位剛好運動出CCD裝置的檢測范圍，下一執行模塊進入CCD裝置的檢測范圍并重復上述步驟；另一方面，上一執行模塊完成極片折疊步驟之后，托盤帶動電芯沿轉盤的軸心方向運動至殼體的正下方，入殼模塊中左、右夾具夾緊電芯，然后沖頭通過兩次沖壓將殼體套接在電芯的外部（具體沖壓步驟見上述），如此便完成了整個入殼步驟，且時間控制在轉盤轉過一周的時間內，通過轉盤持續的轉動以及執行模塊持續的上料、下料可以實現入殼步驟的不間斷進行，從而極大的提高了生產效率，如現有技術中的入殼設備僅能達到30pcs/min，而本實用新型可以達到120pcs/min，全過程自動化控制，對于鋰電池這一新能源電池的發展具有積極的意義。

以上是對本實用新型的較佳實施進行了具體說明，但本實用新型創造并不限于所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權利要求所限定的范圍內。