一種鋰系熱電池柔性成型系統的製作方法

2023-06-20 00:03:06 1

專利名稱：一種鋰系熱電池柔性成型系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種工件成型系統，具體涉及一種鋰系熱電池柔性成型系統。
背景技術：
鋰系熱激活電池單體一般由多層不同原料、不同稱量的粉末依次平鋪、成型、壓制而成。為了生產出滿足各種需要的鋰系熱激活電池單體，生產中要求組成電池單體的不同成分的粉狀原料能根據需要精確稱量，然後按規定的直徑逐層均勻、平整的鋪置成圓形，再通過壓機壓製成型，最後經檢測完成生產製造過程。目前，鋰系熱激活電池單體生產的各工藝流程大都採用手工操作，由於人為因素，產品一致性差，生產效率低，工人工作環境差，難 以滿足日益增長的社會需求。

發明內容
本發明提供了一種鋰系熱電池柔性成型系統，該系統可以保證電池產品質量，提高生產效率，改善勞動環境。為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現
一種鋰系熱電池柔性成型系統，包含模具輸送帶，所述的模具輸送帶用來輸送分體模具裝置，其特點是，該系統還包含轉臺、若干個粉料自動精確稱量系統、若干個多層粉料自動刮平系統、壓製成型系統、脫模清理系統和多參數自動檢測系統；
所述的粉料自動精確稱量系統和多層粉料自動刮平系統間隔設置在轉臺的周邊；
所述的粉料自動精確稱量系統通過轉臺與多層粉料自動刮平系統相銜接；
所述的多層粉料自動刮平系統、壓製成型系統、脫模清理系統及多參數自動檢測系統通過機械手依次相銜接。其中，所述的轉臺設有若干個工位。所述的粉料自動精確稱量系統包含粉料自動稱量工作檯及設置在自動稱量工作檯的送粉機械手、廢料盒、第一電子天平、送料裝置、設置在送料裝置上的第一伺服電機和設置在一電子天平上的料杯；
所述的送粉機械手、廢料盒、第一電子天平、送料裝置和依次連接設置；
所述的送粉機械手與轉臺上其中的某一工位相銜接；
根據預先設定的稱量值和稱量誤差允許值，實施粉料的自動稱量和合格性判斷。所述的多層粉料自動刮平系統包含第二伺服電機、刮平裝置、雷射位移傳感器、刮刀、分體模具刮平定位裝置和自動刮平基座；
所述的第二伺服電機、刮平裝置、雷射位移傳感器和刮刀自上而下依次連接設置；
所述的刮刀設置在轉臺的上方；
所述的分體模具刮平定位裝置設置在轉臺的下方，並設置在自動刮平基座上；
根據預先設定的不同粉料的刮平厚度值，實現對倒入分體模具裝置中的多層粉料自動進行逐層刮平操作。
所述的壓製成型系統包含取模機械手、壓機、壓制裝置和模具夾緊組件；
所述的壓機通過取模機械手與轉臺銜接；
所述的壓制裝置模具、模具夾緊組件安裝在壓機的工作面上；
取模機械手從轉臺上取下已經裝有多層粉料的分體模具裝置，直接將它送進裝在壓機上的壓制裝置中，模具夾緊組件夾緊分體模具裝置，壓機實施壓制，然後開模，完成電池單體的壓制。所述的脫模清理系統包含吹氣頂杆、脫模機械手、清理工位模具座、脫模清理系統工作檯、脫模夾緊裝置、脫模工位模具座和脫模頂出裝置；
所述的脫模機械手與壓機銜接；
所述的清理工位模具座、脫模工位模具座設置在脫模清理系統工作檯上；
所述的吹氣頂杆、脫模夾緊裝置分別設置在清理工位模具座、脫模工位模具座上部；
所述的脫模頂出裝置設置在脫模工位模具座下部。所述的多參數自動檢測系統包含自動檢測系統工作檯、設置在自動檢測系統工作檯上的電池單體測量裝置、第二電子天平、吸盤機械手、廢品盒以及設置在自動檢測系統工作檯外部的產品輸送帶；
所述的電池單體測量裝置設置在吸盤機械手的一側；
所述的第二電子天平設置在電池單體測量裝置與吸盤機械手之間；
所述的吸盤機械手與脫模清理系統、產品輸送帶相銜接。本發明可適應不同稱量、不同厚度、不同直徑鋰系熱激活電池單體的自動生產，通過設定參數允差值的設定，可生產不同等級的電池單體，本發明還可推廣到其他粉狀成型產品的生產製造行業。本發明代替了現有的手工操作，避免了人工因素對產品質量的影響，產品一致性好，生產效率高。本發明布局合理，佔地面積比現有工作場地小，工作環境得到改善。


圖I為本發明一種鋰系熱電池柔性成型系統的總體結構示意 圖2為本發明粉料自動精確稱量系統的結構示意 圖3為本發明多層粉料自動刮平系統的結構示意 圖4為本發明壓製成型系統的結構示意 圖5為本發明脫模清理系統的結構示意 圖6為多參數自動檢測系統的結構示意 圖7為轉臺工位的分布示意圖。
具體實施例方式如圖I所述，本發明的一種鋰系熱電池柔性成型系統，包含模具輸送帶1，所述的模具輸送帶I用來輸送分體模具裝置2，通過送模機械手9將分體模具裝置2抓取到轉臺3相對應的送模工位311，該系統還包含四個粉料自動精確稱量系統4、四個多層粉料自動刮平系統5、壓製成型系統6、脫模清理系統7和多參數自動檢測系統8，粉料自動精確稱量系統4和多層粉料自動刮平系統5間隔設置在轉臺3的周邊。如圖2所示，粉料自動精確稱量系統4包含粉料自動稱量工作檯41及設置在自動稱量工作檯41上的送粉機械手42、廢料盒43、第一電子天平44、送料裝置45、第一伺服電機46和料杯47，送粉機械手42、廢料盒43、第一電子天平44、送料裝置45和伺服電機46依次連接設置，第一伺服電機46安裝在送料裝置45上，料杯47放置在第一電子天平44上，送料裝置45放置在第一電子天平44的一側，使送料裝置45的出粉口對準料杯47，廢料盒43放置在第一電子天平44的另一側，該系統通過計算機控制第一伺服電機46使送料裝置45出粉到料杯47中，同時讀取第一電子天平44的數據，與粉料自動精確稱量系統4設定的稱量值和稱量誤差允許值進行比較，判斷粉料自動稱量的合格性，裝在料杯47中稱量合格的粉料由送粉機械手42送到轉臺3上相應的送料工位，倒入安放在轉臺3上處於該工位的分體模具裝置2中；而稱量不合格的粉料由送粉機械手6倒入廢料盒43。第一伺服電機46、驅動器、送料裝置45、第一電子天平44構成自動精確稱量閉環控制。本發明使用了四套 粉料自動精確稱量系統4，分別用於加熱粉、正極粉、隔離粉、負極粉的稱量和送料。分體模具裝置2包括分體上模具、分體下模具和頂杆。分體上模具安裝在分體下模具的上部，頂杆安裝在分體上模具中。通過改變分體上模具的內孔直徑和頂杆直徑，分體模具裝置可用於生產不同直徑的電池單體。如圖3所示，多層粉料自動刮平系統5包含第二伺服電機51、刮平裝置52、雷射位移傳感器53、刮刀54、分體模具刮平定位裝置55和自動刮平基座56，伺服電機51安裝在刮平裝置52上，雷射位移傳感器53裝在刮平裝置52適當位置上，刮刀54裝在刮平裝置52的旋轉軸上，刮平裝置52和分體模具刮平定位裝置55都安裝在自動刮平基座56上。進行粉料自動刮平時，該系統通過計算機控制，首先由分體模具刮平定位裝置55把放在轉臺3上的分體模具裝置2頂起，使分體模具裝置2脫離轉臺3，以保證分體模具裝置2的圓形裝粉模腔與刮刀54旋轉軸同心，刮刀54旋轉軸邊轉邊向下移動，對倒入分體模具裝置2中的粉料進行刮平。同時讀取雷射位移傳感器53的數據，與設定粉料的刮平厚度值比較。第二伺服電機51、驅動器、刮平裝置52、雷射位移傳感器53構成自動刮平閉環控制。多層粉料自動刮平系統5的數量與粉料自動精確稱量系統4的數量相同，本發明使用了四套自動刮平系統5，分別用於加熱粉、正極粉稱量、隔離粉、負極粉四層粉料的刮平。如圖4所示，壓製成型系統6包含取模機械手61、壓機62、壓制裝置63和模具夾緊組件64，取模機械手61位於轉臺3和壓機62之間，壓制裝置63安裝在壓機62的下T板上，模具夾緊組件64安裝壓機62的下T板上，進行壓制時，該系統通過計算機控制，由取模機械手61將鋪平四層粉料的分體模具裝置2送到安裝在壓機62上的壓制裝置63中，模具夾緊組件64壓緊分體模具裝置2，接下來壓機62自動進行合模運行，把分體模具裝置2圓形裝粉模腔中的多層粉料壓製成圓形餅狀，壓機62自動進行開模運行，模具夾緊組件64鬆開夾緊，再由脫模清理系統7的脫模機械手72將餅狀單體電池連同分體模具裝置2 —起送到脫模清理系統7。如圖5所示，脫模清理系統7包含吹氣頂杆71、脫模機械手72、清理工位模具座73、脫模清理系統工作檯74、脫模夾緊裝置75、脫模工位模具座76和脫模頂出裝置77 ;所述的脫模機械手72與壓機62銜接，清理工位模具座73、脫模工位模具座76設置在脫模清理系統工作檯74上，吹氣頂杆71、脫模夾緊裝置75分別設置在清理工位模具座73、脫模工位模具座76上部，脫模頂出裝置77設置在脫模工位模具座76下部。進行脫模時，該系統7通過計算機控制，脫模機械手72把裝有壓制好電池單體的分體模具裝置2先送到脫模工位的脫模工位模具座76上，脫模夾緊裝置75下行，壓緊分體模具裝置2，脫模頂出裝置77通過分體模具裝置2中的頂杆將壓制好的電池單體脫出分體模具裝置2的圓形裝粉模腔，然後通過多參數自動檢測系統8的吸盤機械手84把從模具中脫出的單體電池吸走，脫模機械手72把空的分體模具裝置2移至清理工位的清理工位模具座73上，吹氣頂杆71下行到接近分體模具裝置2時停止運動，吹氣頂杆71出氣口以一定壓力對著分體模具裝置2的圓形裝粉模腔吹氣，把粘附在分體模具裝置2圓形裝粉模腔上的粉料清理乾淨，然後吹氣頂杆71繼續下行，把分體模具裝置2中的頂杆復位，完成分體模具裝置2的脫模和清理，最後脫模機械手72把分體模具裝置2送回模具輸送帶I。如圖6所示，多參數自動檢測系統8包含自動檢測系統 工作檯81、設置在自動檢測系統工作檯81上的電池單體測量裝置82、第二電子天平83、吸盤機械手84、廢品盒85以及設置在自動檢測系統工作檯81外部的產品輸送帶86 ;第二電子天平83位於吸盤機械手84的左邊，電池單體測量裝置82位於第二電子天平83的左邊，產品輸送帶86位於吸盤機械手84的右面，廢品盒85位於吸盤機械手84的前面，在計算機控制下，吸盤機械手84吸起電池單體先送到第二電子天平83上輕放，同時採集被測電池單體的重量數據，與電池單體重量設定值和允差值然後進行比較，重量超差，吸盤機械手84吸起電池單體直接送至廢品盒85 ;重量測量合格，吸盤機械手84再吸起電池單體，送到電池單體測量裝置82上，實施電池單體的絕緣電阻和厚度測量，經過與參數設定值和允差值進行比較，當兩者都合格，吸盤機械手84吸起電池單體，送至產品輸送帶86，否則吸盤機械手84將不合格電池單體，送至廢品盒85。如圖7所示，轉臺3設有送模工位311、加熱粉送粉工位312、加熱粉刮平工位313、正極粉送粉工位314、正極粉刮平工位315、隔離粉送粉工位316、隔離粉刮平工位317、放置石棉圈工位318、平整度視頻檢測工位319、負極粉送粉工位320、負極粉刮平工位321及取模工位322。如圖f圖7所述，本發明現場應用時，四個粉料自動精確稱量系統4分別與加熱粉送粉工位312、正極粉送粉工位314、隔離粉送粉工位316、負極粉送粉工位320相對應，四個多層粉料自動刮平系統5分別與加熱粉刮平工位313、正極粉刮平工位315、隔離粉刮平工位317、負極粉刮平工位321相對應。粉料自動精確稱量系統4通過轉臺3與多層粉料自動刮平系統5相銜接，多層粉料自動刮平系統5、壓製成型系統6、脫模清理系統7及多參數自動檢測系統8通過機械手依次相銜接。生產線工作流程從送模機械手9從模具輸送帶I上取空分體模具裝置2，將其送上轉臺3的送模工位311開始，粉料自動精確稱量系統4在計算機控制下各自實施加熱粉、正極粉、隔離粉、負極粉的稱量和送料。各稱量系統將稱量不合格的粉料倒入廢料盒43，稱量合格的粉料放置在各自稱量系統第一電子天平44上的料杯47中，等待送粉機械手42的抓取；送粉機械手42將稱量合格的加熱粉粉料抓起，轉過180°，倒入轉臺3上加熱粉送粉工位312上的分體模具裝置2中，送粉機械手42復位；轉臺3轉過一個工位，多層粉料自動刮平系統5對轉臺3上加熱粉刮平工位313上的分體模具裝置中的加熱粉進行刮平；轉臺3轉過一個工位，送粉機械手42將稱量合格的正極粉粉料抓起，轉過180°，倒入轉臺3上粉正極送粉工位314分體模具裝置2中，送粉機械手42復位；轉臺3轉過一個工位，多層粉料自動刮平系統5對轉臺3上正極粉刮平工位315上分體模具裝置2中的正極粉進行刮平；轉臺3轉過一個工位，送粉機械手42將稱量合格的隔離粉粉料抓起，轉過180度，倒入轉臺3上隔離粉送粉工位316上分體模具裝置2中，送粉機械手42復位；轉臺3轉過一個工位，多層粉料自動刮平系統5對轉臺3上隔離粉刮平工位317上分體模具裝置2中的隔離粉進行刮平；當隔離粉刮平結束，轉臺3轉過一個工位，操作人員將在石棉圈工位318手工放置石棉圈；轉臺3轉過一個工位，平整度視頻檢測工位319上方的攝像頭會對隔離粉刮平後的表面進行平整度檢測，檢測結果可顯示在石棉圈操作人員前方的屏幕上；若生產線工作運行正常，石棉圈放置工位的操作人員按下操作面板上黃色「系統運行正常」雙按鈕；轉臺3轉過一個工位，送粉機械手42將稱量合格的負極粉粉料抓起，轉過180°，倒入轉臺3上負極粉送粉工位320分體模具裝置2中，送粉機械手42復位；轉臺3轉過一個工位，多層粉料自動刮平系統5對轉臺3上負極粉刮平工位321上分體模具裝置中的負極粉進行刮平；轉臺3轉過一個工位，在轉臺3的取模工位322上的分體模具裝置2已經完成了加熱粉、正極粉、隔離粉、負極粉四層粉料的逐層刮平操作；之後取模機械手61將分體模具裝置2送到壓 機62壓製成餅狀；再由脫模機械手72將餅狀單體電池連同分體模具裝置2 —起送到脫模清理系統7的脫模工位上，經過脫模操作，電池單體產品由吸盤機械手84送至多參數自動檢測系統8進行檢測，檢測合格，吸盤機械手84將其放到產品輸送帶86上，檢測不合格吸盤機械手84將其放入廢品盒85 ;而空的分體模具裝置2由脫模機械手72送到脫模清理系統7的清理工位上，經過對分體模具裝置2的清理和復原處理，重新將分體模具裝置2送到模具輸送帶I上，分體模具裝置2循環使用。綜上所述，一種鋰系熱電池柔性成型系統可以保證電池產品質量，提高生產效率，改善勞動環境。儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種鋰系熱電池柔性成型系統，包含模具輸送帶(I)，所述的模具輸送帶(I)用來輸送分體模具裝置(2)，其特徵在於，該系統還包含轉臺(3)、若干個粉料自動精確稱量系統(4)、若干個多層粉料自動刮平系統(5)、壓製成型系統(6)、脫模清理系統(7)和多參數自動檢測系統(8)； 所述的粉料自動精確稱量系統(4)和多層粉料自動刮平系統(5)間隔設置在轉臺(3)的周邊； 所述的粉料自動精確稱量系統(4)通過轉臺(3)與多層粉料自動刮平系統(5)相銜接； 所述的多層粉料自動刮平系統(5)、壓製成型系統(6)、脫模清理系統(7)及多參數自動檢測系統(8)通過機械手依次相銜接。
2.根據權利要求I所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的轉臺(3)設有若干個工位。
3.根據權利要求2所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的粉料自動精確稱量系統(4)包含粉料自動稱量工作檯(41)及設置在自動稱量工作檯(41)的送粉機械手(42 )、廢料盒(43 )、第一電子天平(44 )、送料裝置(45 )、設置在送料裝置(45 )上的第一伺服電機(46)和設置在一電子天平(44)上的料杯(47)； 所述的送粉機械手(42)、廢料盒(43)、第一電子天平(44)、送料裝置(45)和依次連接設置； 所述的送粉機械手(42)與轉臺(3)上其中的某一工位相銜接； 根據預先設定的稱量值和稱量誤差允許值，實施粉料的自動稱量和合格性判斷。
4.根據權利要求2所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的多層粉料自動刮平系統(5)包含第二伺服電機(51)、刮平裝置(52)、雷射位移傳感器(53)、刮刀(54)、分體模具刮平定位裝置(55)和自動刮平基座(56)； 所述的第二伺服電機(51)、刮平裝置(52)、雷射位移傳感器(53)和刮刀(54)自上而下依次連接設置； 所述的刮刀(54)設置在轉臺(3)的上方； 所述的分體模具刮平定位裝置(55)設置在轉臺(3)的下方，並設置在自動刮平基座(56)上； 根據預先設定的不同粉料的刮平厚度值，實現對倒入分體模具裝置(2)中的多層粉料自動進行逐層刮平操作。
5. 根據權利要求2所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的壓製成型系統(6)包含取模機械手(61)、壓機(62)、壓制裝置(63)和模具夾緊組件(64)； 所述的壓機(62)通過取模機械手(61)與轉臺(3)銜接； 所述的壓制裝置模具(63)、模具夾緊組件(64)安裝在壓機(62)的工作面上； 取模機械手從轉臺(3)上取下已經裝有多層粉料的分體模具裝置(2)，直接將它送進裝在壓機(62 )上的壓制裝置(63 )中，模具夾緊組件(64 )夾緊分體模具裝置(2 )，壓機(62 )實施壓制，然後開模，完成電池單體的壓制。
6.根據權利要求5所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的脫模清理系統(7 )包含吹氣頂杆(71)、脫模機械手(72 )、清理工位模具座(73 )、脫模清理系統工作檯(74),脫模夾緊裝置(75)、脫模工位模具座(76)和脫模頂出裝置(77); 所述的脫模機械手(72)與壓機(62)銜接； 所述的清理工位模具座(73)、脫模工位模具座(76)設置在脫模清理系統工作檯(74)上； 所述的吹氣頂杆(71)、脫模夾緊裝置(75)分別設置在清理工位模具座(73)、脫模工位模具座(76)上部； 所述的脫模頂出裝置(77)設置在脫模工位模具座(76)下部。
7.根據權利要求2所述的鋰系熱電池柔性成型系統，其特徵在於，所述的多參數自動檢測系統(8)包含自動檢測系統工作檯(81)、設置在自動檢測系統工作檯(81)上的電池單體測量裝置(82)、第二電子天平(83)、吸盤機械手(84)、廢品盒(85)以及設置在自動檢測系統工作檯(81)外部的產品輸送帶(86)； 所述的電池單體測量裝置(82)設置在吸盤機械手(84)的一側； 所述的第二電子天平(83)設置在電池單體測量裝置(82)與吸盤機械手(84)之間； 所述的吸盤機械手(84)與脫模清理系統(7)、產品輸送帶(86)相銜接。
全文摘要
本發明公開了一種鋰系熱電池柔性成型系統，包含模具輸送帶，模具輸送帶用來輸送分體模具裝置，該系統還包含轉臺、若干個粉料自動精確稱量系統、若干個多層粉料自動刮平系統、壓製成型系統、脫模清理系統和多參數自動檢測系統；粉料自動精確稱量系統和多層粉料自動刮平系統間隔設置在轉臺的周邊；粉料自動精確稱量系統通過轉臺與多層粉料自動刮平系統相銜接；多層粉料自動刮平系統、壓製成型系統、脫模清理系統及多參數自動檢測系統通過機械手依次相銜接。該系統可以保證電池產品質量，提高生產效率，改善勞動環境。
文檔編號H01M6/36GK102800873SQ201110138278
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月26日 優先權日2011年5月26日
發明者劉正國, 蔣立, 劉唯, 鮑俊, 秦琴, 高俊麗, 黃江巍 申請人:上海第二工業大學