一种动力电池自动化拆解线论文和设计-黄敦新

全文摘要

本实用新型公开了一种动力电池自动化拆解线，包括智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置、机械手和控制柜；所述智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置在水平面内顺时针依次摆放并形成一中部空间，所述机械手位于所述中部空间；本实用新型拆解平台针对一定尺寸规格范围内的动力电池单体无害化拆解、芯包与壳体分离的自动化需求，研究开发并实现动力电池拆解及电芯分离等过程的全自动化生产。

主设计要求

1.一种动力电池自动化拆解线，其特征在于：包括智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置、机械手和控制柜；所述智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置在水平面内顺时针依次摆放并形成一中部空间，所述机械手位于所述中部空间；所述智能料仓包括机架、提升机构、传动装配体和对中夹紧拨料架；所述提升机构位于机架内部，所述提升机构包括提升电机、链条、主动链轮、从动链轮、滚珠丝杆、提升运动板和推杆，所述提升电机依次带动主动链轮、从动链轮和滚珠丝杆转动，滚珠丝杆带动提升运动板向上运动，推杆固定在提升运动板上；所述传动装配体包括若干工位，每一工位均可装载若干电池，所述工位包括固定托盘、提升托盘、定位导杆、基准档杆和位置沿限位滑槽；电池放置于提升托盘上，所述推杆顶升所述提升托盘，电池向上运动被机械手抓取；每一工位均设置有可调整的定位导杆和固定的基准档杆，以定位提升托盘上的电池，防止跌落；定位导杆的位置沿限位滑槽可调整，通过调整定位导杆的位置，在提升托盘上可放置不同规格的电池；所述对中夹紧拨料架包括支撑杆、龙门板、拨料夹爪、传感器C、对中档杆、传感器D和传感器E，所述对中夹紧拨料架的两根支撑杆固定在所述机架上表面，支撑杆固定龙门板，龙门板上安装可移动的拨料夹爪用于夹取电池出工位，所述拨料夹爪安装有一对传感器C；对中夹紧拨料架还包括对中档杆，所述对中档杆到两根所述支撑杆的距离相等，所述对中档杆的上部设置台阶，所述台阶侧部安装传感器D；在所述机架上表面、所述对中夹紧拨料架安装处还安装有一传感器E；所述极头切断设备包括机架台件B、外防护组件B、内防护组件B以及位于外防护组件B内部的极头切断组件；所述外防护组件B用于防护整台设备，所述内防护组件B用于保护极头切断过程；所述机架台件B底部有一落料仓B，用于装卸切断的电池极头；所述外防护组件B设置有一抽风口B，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘；所述壳体环切设备包括机架台件A、外防护组件A、内防护组件A以及位于外防护组件A内部的工装旋转机构和环切机构；所述外防护组件A用于防护整台设备，所述内防护组件A用于保护环切过程；所述机架台件A底部有一落料仓A，用于装卸经切割处理后的切屑；所述外防护组件A设置有一抽风口A，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘；所述取芯装置包括底架、外罩件、下料车和取芯机构，所述外罩件设置在底架的上方，所述下料车设置在底架的下方，所述取芯机构设置在外罩件中；所述取芯机构包括上抓手组件、下抓手组件、推移气缸、顶撑组件和下料口、推移板、长直板、推移导轨、拨片支架和拨片，所述推移气缸的活动端连接推移板，所述推移板和所述上抓手组件的竖板、所述下抓手组件的连接板B固定连接，以推动所述上抓手组件和所述下抓手组件整体沿着长直板上的推移导轨张开与闭合；所述长直板的两端固定安装有拨片支架，所述拨片支架上固定安装拨片，所述拨片的底端的位置和高度正好可以通过所述上抓手组件和所述下抓手组件之间的间隙；所述顶撑组件位于所述取芯机构的背面，所述顶撑组件包括两个由顶撑气缸分别推动的顶杆，其中之一所述顶杆顶撑固定电池的半侧壳体时，另一所述顶杆与另半侧电池壳体分离，以利于对未被顶撑固定的电池壳体的抓取；所述下料口设置在长直板上。

设计方案

1.一种动力电池自动化拆解线，其特征在于：包括智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置、机械手和控制柜；所述智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置在水平面内顺时针依次摆放并形成一中部空间，所述机械手位于所述中部空间；

所述智能料仓包括机架、提升机构、传动装配体和对中夹紧拨料架；所述提升机构位于机架内部，所述提升机构包括提升电机、链条、主动链轮、从动链轮、滚珠丝杆、提升运动板和推杆，所述提升电机依次带动主动链轮、从动链轮和滚珠丝杆转动，滚珠丝杆带动提升运动板向上运动，推杆固定在提升运动板上；所述传动装配体包括若干工位，每一工位均可装载若干电池，所述工位包括固定托盘、提升托盘、定位导杆、基准档杆和位置沿限位滑槽；电池放置于提升托盘上，所述推杆顶升所述提升托盘，电池向上运动被机械手抓取；每一工位均设置有可调整的定位导杆和固定的基准档杆，以定位提升托盘上的电池，防止跌落；定位导杆的位置沿限位滑槽可调整，通过调整定位导杆的位置，在提升托盘上可放置不同规格的电池；所述对中夹紧拨料架包括支撑杆、龙门板、拨料夹爪、传感器C、对中档杆、传感器D和传感器E，所述对中夹紧拨料架的两根支撑杆固定在所述机架上表面，支撑杆固定龙门板，龙门板上安装可移动的拨料夹爪用于夹取电池出工位，所述拨料夹爪安装有一对传感器C；对中夹紧拨料架还包括对中档杆，所述对中档杆到两根所述支撑杆的距离相等，所述对中档杆的上部设置台阶，所述台阶侧部安装传感器D；在所述机架上表面、所述对中夹紧拨料架安装处还安装有一传感器E；

所述极头切断设备包括机架台件B、外防护组件B、内防护组件B以及位于外防护组件B内部的极头切断组件；所述外防护组件B用于防护整台设备，所述内防护组件B用于保护极头切断过程；所述机架台件B底部有一落料仓B，用于装卸切断的电池极头；所述外防护组件B设置有一抽风口B，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘；

所述壳体环切设备包括机架台件A、外防护组件A、内防护组件A以及位于外防护组件A内部的工装旋转机构和环切机构；所述外防护组件A用于防护整台设备，所述内防护组件A用于保护环切过程；所述机架台件A底部有一落料仓A，用于装卸经切割处理后的切屑；所述外防护组件A设置有一抽风口A，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘；

所述取芯装置包括底架、外罩件、下料车和取芯机构，所述外罩件设置在底架的上方，所述下料车设置在底架的下方，所述取芯机构设置在外罩件中；所述取芯机构包括上抓手组件、下抓手组件、推移气缸、顶撑组件和下料口、推移板、长直板、推移导轨、拨片支架和拨片，所述推移气缸的活动端连接推移板，所述推移板和所述上抓手组件的竖板、所述下抓手组件的连接板B固定连接，以推动所述上抓手组件和所述下抓手组件整体沿着长直板上的推移导轨张开与闭合；所述长直板的两端固定安装有拨片支架，所述拨片支架上固定安装拨片，所述拨片的底端的位置和高度正好可以通过所述上抓手组件和所述下抓手组件之间的间隙；所述顶撑组件位于所述取芯机构的背面，所述顶撑组件包括两个由顶撑气缸分别推动的顶杆，其中之一所述顶杆顶撑固定电池的半侧壳体时，另一所述顶杆与另半侧电池壳体分离，以利于对未被顶撑固定的电池壳体的抓取；所述下料口设置在长直板上。

2.根据权利要求1所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述机架上设有环形导轨，所述若干工位在步进电机、减速机和链条的带动下沿环形轨道运动。

3.根据权利要求1所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述极头切断组件包括直线导轨座B、滑块安装板B、变频电机B、三相电机B、砂轮B、砂轮磨损检测装置B和电池固定组件；

所述滑块安装板B上部固定安装所述三相电机B，所述三相电机B通过同步带C带动固定安装在竖直机架下部的所述砂轮B转动；

所述变频电机B固定安装于所述直线导轨座B的安装座上，通过丝杆C驱动所述滑块安装板B沿导轨实现横向来回运动；

辅助实现所述横向来回运动的导轨两端均设置有传感器和挡块，以使运动行程控制在一定范围内；所述极头切断组件侧部还安装有一导线槽B，用于整齐放置驱动各部件所用的导线；

所述直线导轨座B固定安装于所述内防护组件B的台面上侧；

所述环切机构包括直线导轨座A、滑块安装板A、螺旋升降机、升降机架A、伺服电机A、变频电机A、三相电机A、砂轮A和砂轮磨损检测装置A；

所述升降机架A上部固定安装所述三相电机A，所述三相电机A通过同步带A带动固定安装在升降机架A下部的所述砂轮A转动；

所述伺服电机A和所述螺旋升降机的箱体固定安装于所述滑块安装板A；所述伺服电机A带动所述螺旋升降机的丝杆A实现升降运动，所述丝杆A上部与所述升降机架A的升降连接件固定连接，所述升降机架在所述丝杆A的带动下沿导轨同步实现升降运动；

所述变频电机A固定安装于所述直线导轨座A的安装座上，通过丝杆B驱动所述滑块安装板A沿导轨实现横向来回运动；

辅助实现所述升降运动和所述横向来回运动的导轨两端均设置有传感器和挡块，以使运动行程控制在一定范围内；所述环切机构侧部还安装有一导线槽，用于整齐放置驱动各部件所用的导线；

所述直线导轨座A水平固定安装于所述内防护组件A的水平台面上侧。

4.根据权利要求3所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述工装旋转机构包括伺服电机B、减速器、同步带B、传动轴、电池夹具和定位机构；

所述同步带B有两条，分别置于所述传动轴两端；所述伺服电机B位于电池夹具A一侧，所述伺服电机B通过所述减速器驱动所述电池夹具A旋转，同时，通过其中一条所述同步带B带动所述传动轴的一端，所述传动轴的另一端带动另一条所述同步带B，进而带动电池夹具B跟随所述电池夹具A同步旋转；所述电池夹具A和所述电池夹具B夹紧待环切的动力电池；所述同步带B通过张紧轴张紧，以保证传动效果；

所述电池夹具B一侧设置有所述定位机构；所述定位机构包括定位安装座、气缸、定位块和定位法兰；所述定位法兰与所述电池夹具B同轴固定；当所述伺服电机B驱动电池夹具旋转时，所述气缸驱动所述定位块收缩，所述定位法兰可自由转动；当所述伺服电机B不工作且电池夹具夹紧所述动力电池进行环切时，所述气缸驱动所述定位块顶撑所述定位法兰不动，起固定电池夹具的作用，防止环切所述动力电池过程中电池夹具产生移动；

所述传动轴垂直于所述环切机构的所述砂轮A所在平面；所述电池夹具A和所述电池夹具B相对所述砂轮A所在平面对称分布。

5.根据权利要求3所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述砂轮磨损检测装置A为行程开关检测，当所述砂轮A不工作停止转动时，行程开关伸出，所述伺服电机A驱动所述砂轮A向上运动直至所述砂轮A的外边缘触碰所述行程开关，记录所述伺服电机A驱动的所述丝杆A的行程，计算可获得所述砂轮A的外边缘磨损量；

所述砂轮磨损检测装置B为行程开关检测，当所述砂轮B不工作停止转动时，行程开关伸出，所述变频电机B驱动所述砂轮B横向运动直至所述砂轮B的外边缘触碰行程开关，记录所述变频电机B驱动的所述丝杆C的行程，计算可获得所述砂轮B的外边缘磨损量。

6.根据权利要求3所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述电池固定组件用于固定环切后的动力电池，以进行极头切断；所述电池固定组件包括电池工装台、连接压板、电池压板、定位板、气缸推板、保护气缸和压紧气缸；所述环切后的动力电池放置于所述电池工装台上表面，所述压紧气缸伸出使得所述电池工装台两侧的所述连接压板和所述电池工装台上侧的所述电池压板向下运动，直至压紧所述环切后的动力电池；所述电池压板下表面带有聚氨酯垫块，利用所述聚氨酯垫块的缓冲性以利于压紧所述环切后的动力电池；所述定位板用于定位所述环切后的动力电池的底面；当极头切割过程中出现冒烟或着火的紧急情况时，所述砂轮B停止工作并退出，所述保护气缸收缩，带动所述气缸推板穿过所述定位板的方孔，推出所述环切后的动力电池。

7.根据权利要求1所述动力电池自动化拆解线，其特征在于：所述上抓手组件有两个，分别抓取环切后电池的左右两上半部壳体；所述上抓手组件包括横向气缸、纵向气缸和上抓板；所述上抓板呈L型，顶部和上侧部均设有锯齿形上抓垫以利于抓取电池壳体；所述横向气缸带动通过连接板A带动所述上抓板沿导轨A横向移动，所述纵向气缸带动所述上抓板沿导轨B纵向移动；

所述下抓手组件有两个，分别抓取环切后电池的左右两下半部壳体；所述下抓手组件包括下抓板和连接板B；所述下抓板呈L型，底部和下侧部均设有锯齿形下抓垫以利于抓取电池壳体。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于动力电池的技术领域，涉及一种动力电池自动化拆解线。

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。随着新能源电动汽车的蓬勃发展，动力电池市场呈现高速增长态势，与此同时，动力电池报废量日益增多，报废动力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。目前，国内动力电池回收行业还处于起步摸索阶段，动力电池的自动化拆解程度低，主要依靠人工进行拆解。

在动力电池的拆解过程中，如何高效地将动力电池的的基本体分离是一个关键的问题，现有技术中也有一些通过机械进行电池拆解的设备，但是仍然存在着工作效力低、拆解不充分的问题，如果拆解过程中操作不当，会造成电池短路起火甚至爆炸，并产生一定的有毒气体，人工操作存在安全隐患，此外，现有的拆解设备中还需人工进行辅助，在手工操作的过程中，操作者容易接触到电池废液，危害健康。

因此，亟需开发出动力电池拆解设备，自动高效的完成对动力电池的拆解。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种动力电池自动化拆解线，实现动力电池的自动化拆解，极大提升了工作效率。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种动力电池自动化拆解线，包括智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置、机械手和控制柜；所述智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置在水平面内顺时针依次摆放并形成一中部空间，所述机械手位于所述中部空间；

作为优选的技术方案，所述机架上设有环形导轨，所述若干工位在步进电机、减速机和链条的带动下沿环形轨道运动。

作为优选的技术方案，所述极头切断组件包括直线导轨座B、滑块安装板B、变频电机B、三相电机B、砂轮B、砂轮磨损检测装置B和电池固定组件；

所述滑块安装板B上部固定安装所述三相电机B，所述三相电机B通过同步带C带动固定安装在竖直机架下部的所述砂轮B转动；

所述变频电机B固定安装于所述直线导轨座B的安装座上，通过丝杆C驱动所述滑块安装板B沿导轨实现横向来回运动；

所述直线导轨座B固定安装于所述内防护组件B的台面上侧。

作为优选的技术方案，所述工装旋转机构包括伺服电机B、减速器、同步带B、传动轴、电池夹具和定位机构；

所述传动轴垂直于所述环切机构的所述砂轮A所在平面；所述电池夹具A和所述电池夹具B相对所述砂轮A所在平面对称分布。

作为优选的技术方案，所述环切机构包括直线导轨座A、滑块安装板A、螺旋升降机、升降机架A、伺服电机A、变频电机A、三相电机A、砂轮A和砂轮磨损检测装置A；

所述升降机架A上部固定安装所述三相电机A，所述三相电机A通过同步带A带动固定安装在升降机架A下部的所述砂轮A转动；

所述变频电机A固定安装于所述直线导轨座A的安装座上，通过丝杆B驱动所述滑块安装板A沿导轨实现横向来回运动；

所述直线导轨座A水平固定安装于所述内防护组件A的水平台面上侧。

作为优选的技术方案，所述砂轮磨损检测装置A为行程开关检测，当所述砂轮A不工作停止转动时，行程开关伸出，所述伺服电机A驱动所述砂轮A向上运动直至所述砂轮A的外边缘触碰所述行程开关，记录所述伺服电机A驱动的所述丝杆A的行程，计算可获得所述砂轮A的外边缘磨损量；

所述砂轮磨损检测装置B为行程开关检测，当所述砂轮B不工作停止转动时，行程开关伸出，所述变频电机B驱动所述砂轮横向运动直至所述砂轮B的外边缘触碰行程开关，记录所述变频电机B驱动的所述丝杆C的行程，计算可获得所述砂轮B的外边缘磨损量。

作为优选的技术方案，所述电池固定组件用于固定环切后的动力电池，以进行极头切断；所述电池固定组件包括电池工装台、连接压板、电池压板、定位板、气缸推板、保护气缸和压紧气缸；所述环切后的动力电池放置于所述电池工装台上表面，所述压紧气缸伸出使得所述电池工装台两侧的所述连接压板和所述电池工装台上侧的所述电池压板向下运动，直至压紧所述环切后的动力电池；所述电池压板下表面带有聚氨酯垫块，利用所述聚氨酯垫块的缓冲性以利于压紧所述环切后的动力电池；所述定位板用于定位所述环切后的动力电池的底面；当极头切割过程中出现冒烟或着火的紧急情况时，所述砂轮B停止工作并退出，所述保护气缸收缩，带动所述气缸推板穿过所述定位板的方孔，推出所述环切后的动力电池。

作为优选的技术方案，所述上抓手组件有两个，分别抓取环切后电池的左右两上半部壳体；所述上抓手组件包括横向气缸、纵向气缸和上抓板；所述上抓板呈L型，顶部和上侧部均设有锯齿形上抓垫以利于抓取电池壳体；所述横向气缸带动通过连接板A带动所述上抓板沿导轨A横向移动，所述纵向气缸带动所述上抓板沿导轨B纵向移动；

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型拆解平台针对一定尺寸规格范围内的动力电池单体无害化拆解、芯包与壳体分离的自动化需求，研究开发并实现动力电池拆解及电芯分离等过程的全自动化生产。

2、本实用新型通过机械手将壳体环切设备和极头切断设备连接，分别对壳体和极头进行切割，大大提高了切割效率，有利于大规模工业化生产。本实用新型中壳体环切设备不仅可以装卸经切割处理后的切屑，还具备抽风功能，抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘。

3、本实用新型的取芯装置中通过将上抓手组件和下抓手组件配合使用，可以实现全自动生成，实现废气、粉尘主动收集，环保回收。其中顶撑组件包括两个由顶撑气缸分别推动的顶杆，其中之一所述顶杆顶撑固定电池的半侧壳体时，另一所述顶杆与另半侧电池壳体分离，以利于对未被顶撑固定的电池壳体的抓取，取芯效率高，适用于大规模批量生产。

附图说明

图1是本实用新型动力电池自动化拆解线的结构示意图。

图2是智能料仓提升机构的结构示意图；

图3是智能料仓工位结构的结构示意图；

图4是智能料仓对中夹紧拨料架的结构示意图；

图5是本实用新型带防护组件时壳体环切设备的外观示意图；

图6是本实用新型不带防护组件时壳体环切设备的外观示意图；

图7是本实用新型环切机构的结构示意图；

图8是本实用新型工装旋转机构的结构示意图；

图9是本实用新型环切机构和工装旋转机构的相对位置示意图；

图10是本实用新型极头切断组件的结构示意图；

图11是本实用新型取芯装置电池固定组件的外观示意图；

图12是本实用新型取芯装置电池固定组件的内部结构示意图；

图13是本实用新型取芯装置的外观示意图；

图14是本实用新型取芯装置取芯机构正面结构示意图；

图15是本实用新型取芯装置取芯机构背面结构示意图；

图16是本实用新型取芯装置上抓手组件的结构示意图；

图17是本实用新型取芯装置下抓手组件的结构示意图。

附图标号说明：

1-智能料仓，2-壳体环切设备，3-极头切断设备，4-取芯装置，5-机械手，6-控制柜；

11-提升电机，12-链条，13-从动链轮，14-滚珠丝杆，15-提升运动板，16推杆，17-固定托盘，18-提升托盘，19-定位导杆，110-基准档杆，111-位置沿限位滑槽；112-支撑杆，113-龙门板，114-拨料夹爪，115-传感器C，116-对中档杆，117-台阶，118-传感器D，119-传感器E；

21-机架台件A；22-外防护组件A；23-抽风口A；24-落料仓A；25-内防护组件A；26-工装旋转机构；27-环切机构；28-直线导轨座A；29-滑块安装板A；210-升降机架A；211-伺服电机A；212-变频电机A；213-三相电机A；214-砂轮A；215-砂轮磨损检测装置A；216-同步带A；217-丝杆A；218-升降连接件；219-丝杆B；220-导线槽；221-伺服电机B；222-减速器；223-同步带B；224-张紧轴；225-传动轴；226-定位安装座；227-气缸；228-定位块；229-定位法兰；230-电池夹具B；231-动力电池；232-电池夹具A；233-直线导轨座B；234-滑块安装板B；235-变频电机B；236-三相电机B；237-砂轮B；238-砂轮磨损检测装置B；239-电池固定组件；240-同步带C；241-竖直机架；242-丝杆C；243-导线槽B；244-电池工装台；245-连接压板；246-电池压板；247-定位板；248-气缸推板；249-保护气缸；250-压紧气缸；

41-底架；42-外罩件；43-下料车；44-观察窗口；45-抽气口；46-上抓手组件；461-横向气缸；462-纵向气缸；463-上抓板；464-上抓垫；465-连接板A；466-导轨A；467-导轨B；468-竖板；47-下抓手组件；471-下抓板；472-连接板B；473-下抓垫；48-推移气缸；49-顶撑组件；410-下料口；411-推移板；412-长直板；413-推移导轨；414-拨片支架；415-拨片；

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本实用新型一种动力电池自动化拆解线，包括智能料仓1、壳体环切设备2、极头切断设备3、取芯装置4、机械手5和控制柜6；所述智能料仓、壳体环切设备、极头切断设备、取芯装置在水平面内顺时针依次摆放并形成一中部空间，所述机械手位于所述中部空间。

如图2-图4所示，所述智能料仓1包括机架、提升机构、传动装配体和对中夹紧拨料架；所述提升机构位于机架内部，所述提升机构包括提升电机11、链条12、从动链轮13、滚珠丝杆14、提升运动板15和推杆16，所述提升电机11依次带动主动链轮、链条12和从动链轮13、滚珠丝杆14转动，滚珠丝杆带动提升运动板15向上运动，推杆16固定在提升运动板上；所述传动装配图包括若干工位，每一工位均可装载若干电池，所述工位包括固定托盘17、提升托盘18、定位导杆19、基准档杆110和位置沿限位滑槽111；每一工位均包括固定托盘17和提升托盘18，电池放置于提升托盘上，所述推杆16顶升所述提升托盘，电池向上运动被机械手抓取；每一工位均设置有可调整的定位导杆19和固定的基准档杆110，以定位提升托盘上的电池，防止跌落；定位导杆的位置沿限位滑槽111可调整，通过调整定位导杆的位置，在提升托盘上可放置不同规格的电池；所述对中夹紧拨料架包括支撑杆112、龙门板113、拨料夹爪114、传感器C 115、对中档杆116、台阶117、传感器D 118和传感器E 119，所述对中夹紧拨料架的两根支撑杆112固定在所述机架上表面，支撑杆固定龙门板113，龙门板上安装可移动的拨料夹爪114用于夹取电池出工位，所述拨料夹爪安装有一对传感器C115；对中夹紧拨料架还包括对中档杆116，所述对中档杆到两根所述支撑杆的距离相等，所述对中档杆的上部设置台阶117，所述台阶侧部安装传感器D 118；在所述机架上表面、所述对中夹紧拨料架安装处还安装有一传感器E 119。

如图5、图6所示，所述壳体环切设备包括机架台件A 21、外防护组件A 22、内防护组件A 25以及位于外防护组件A内部的工装旋转机构26和环切机构27；所述外防护组件A用于防护整台设备，所述内防护组件A用于保护环切过程；所述机架台件A底部有一落料仓A24，用于装卸经切割处理后的切屑；所述外防护组件A设置有一抽风口A 23，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘。

同样的，所述极头切断设备包括机架台件B、外防护组件B、内防护组件B以及位于外防护组件B内部的极头切断组件；所述外防护组件B用于防护整台设备，所述内防护组件B用于保护极头切断过程；所述机架台件B底部有一落料仓B，用于装卸切断的电池极头；所述外防护组件B设置有一抽风口B，用于连接抽风设备，以抽走在切割过程中产生的废气和微小粉尘。

如图7所示，所述环切机构包括直线导轨座A 28、滑块安装板A 29、螺旋升降机、升降机架A 210、伺服电机A 211、变频电机A 212、三相电机A 213、砂轮A 214和砂轮磨损检测装置A 215。

所述升降机架A上部固定安装所述三相电机A 213，所述三相电机A通过同步带A216带动固定安装在升降机架A下部的所述砂轮A转动。

所述伺服电机A和所述螺旋升降机的箱体固定安装于所述滑块安装板A；所述伺服电机A带动所述螺旋升降机的丝杆A 217实现升降运动，所述丝杆A 217上部与所述升降机架A的升降连接件218固定连接，所述升降机架在所述丝杆A的带动下沿导轨同步实现升降运动。

所述变频电机A 212固定安装于所述直线导轨座A28的安装座上，通过丝杆B 219驱动所述滑块安装板A沿导轨实现横向来回运动。

辅助实现所述升降运动和所述横向来回运动的导轨两端均设置有传感器和挡块，以使运动行程控制在一定范围内；所述环切机构侧部还安装有一导线槽220，用于整齐放置驱动各部件所用的导线。

所述直线导轨座A水平固定安装于所述内防护组件A的水平台面上侧。

本实施例中，所述砂轮磨损检测装置A为行程开关检测，当所述砂轮A不工作停止转动时，行程开关伸出，所述伺服电机A驱动所述砂轮A向上运动直至所述砂轮A的外边缘触碰所述行程开关，记录所述伺服电机A驱动的所述丝杆A的行程，计算可获得所述砂轮A的外边缘磨损量。

如图8、图9所示，所述工装旋转机构26包括伺服电机B 221、减速器222、同步带B223、传动轴225、电池夹具和定位机构。

所述同步带B有两条，分别置于所述传动轴两端；所述伺服电机B位于电池夹具A232一侧，所述伺服电机B通过所述减速器驱动所述电池夹具A 232旋转，同时，通过其中一条所述同步带B带动所述传动轴的一端，所述传动轴的另一端带动另一条所述同步带B，进而带动电池夹具B 230跟随所述电池夹具A同步旋转；所述电池夹具A和所述电池夹具B夹紧待环切的动力电池231；所述同步带B通过张紧轴224张紧，以保证传动效果。

所述电池夹具B一侧设置有所述定位机构；所述定位机构包括定位安装座226、气缸227、定位块228和定位法兰229；所述定位法兰与所述电池夹具B同轴固定；当所述伺服电机B

驱动电池夹具旋转时，所述气缸驱动所述定位块收缩，所述定位法兰可自由转动；当所述伺服电机B不工作且电池夹具夹紧所述动力电池进行环切时，所述气缸驱动所述定位块顶撑所述定位法兰不动，起固定电池夹具的作用，防止环切所述动力电池过程中电池夹具产生移动。

所述传动轴225垂直于所述环切机构的所述砂轮A 214所在平面；所述电池夹具A和所述电池夹具B相对所述砂轮A 214所在平面对称分布。

进一步的，所述内防护组件A带有小喷管和大喷管，所述小喷管用于在正常切割工作时喷射流体，以利于切割降温和吹散碎屑；所述大喷管用于在冒烟、冒火的特殊状态下，喷洒灭火介质，以保证设备安全。

如图10所示，所述极头切断组件包括直线导轨座B 233、滑块安装板B234、变频电机B235、三相电机B 236、砂轮B 237、砂轮磨损检测装置B 238和电池固定组件239。

所述滑块安装板B上部固定安装所述三相电机B，所述三相电机B通过同步带C 240带动固定安装在竖直机架241下部的所述砂轮B转动。

所述变频电机B 235固定安装于所述直线导轨座B 233的安装座上，通过丝杆C242驱动所述滑块安装板B沿导轨实现横向来回运动。

辅助实现所述横向来回运动的导轨两端均设置有传感器和挡块，以使运动行程控制在一定范围内；所述极头切断组件侧部还安装有一导线槽B 243，用于整齐放置驱动各部件所用的导线。

所述直线导轨座B 233固定安装于所述内防护组件B的台面上侧。

本实施例中，当设备转动时，行程开关伸出，所述变频电机B 235驱动所述砂轮横向运动直至所述砂轮B的外边缘触碰行程开关，记录所述变频电机B驱动的所述丝杆C的行程，计算可获得所述砂轮B的外边缘磨损量。

如图11、图12所示，所述电池固定组件用于固定环切后的动力电池，以进行极头切断；所述电池固定组件包括电池工装台244、连接压板245、电池压板246、定位板247、气缸推板248、保护气缸249和压紧气缸250；所述环切后的动力电池放置于所述电池工装台上表面，所述压紧气缸伸出使得所述电池工装台两侧的所述连接压板和所述电池工装台上侧的所述电池压板向下运动，直至压紧所述环切后的动力电池；所述电池压板下表面带有聚氨酯垫块，利用所述聚氨酯垫块的缓冲性以利于压紧所述环切后的动力电池；所述定位板用于定位所述环切后的动力电池的底面；当极头切割过程中出现冒烟或着火的紧急情况时，所述砂轮B停止工作并退出，所述保护气缸收缩，带动所述气缸推板穿过所述定位板的方孔，推出所述环切后的动力电池。

如图13、图14和图15所示，所述取芯装置，包括底架41、外罩件42、下料车43和取芯机构，所述外罩件42设置在底架41的上方，所述下料车43设置在底架41的下方，所述取芯机构设置在外罩件42中；所述取芯机构包括上抓手组件46、下抓手组件47、推移气缸48、顶撑组件49和下料口410、推移板411、长直板412、推移导轨413、拨片支架414和拨片415，所述推移气缸48的活动端连接推移板411，所述推移板411和所述上抓手组件46的竖板468、所述下抓手组件47的连接板B 472固定连接，以推动所述上抓手组件46和所述下抓手组件47整体沿着长直板412上的推移导轨413张开与闭合；所述长直板的两端固定安装有拨片支架414，所述拨片支架414上固定安装拨片415，所述拨片415的底端的位置和高度正好可以通过所述上抓手组件46和所述下抓手组件47之间的间隙；所述顶撑组件49位于所述取芯机构的背面，所述顶撑组件包括两个由顶撑气缸分别推动的顶杆，其中之一所述顶杆顶撑固定电池的半侧壳体时，另一所述顶杆与另半侧电池壳体分离，以利于对未被顶撑固定的电池壳体的抓取；所述下料口410设置在长直板412上。

如图16所示，所述上抓手组件46有两个，分别抓取环切后电池的左右两上半部壳体；所述上抓手组件46包括横向气缸461、纵向气缸462和上抓板463；所述上抓板463呈L型，顶部和上侧部均设有锯齿形上抓垫464以利于抓取电池壳体；所述横向气缸461带动通过连接板A 465带动所述上抓板沿导轨A 466横向移动，所述纵向气缸462带动所述上抓板沿导轨B 467纵向移动。

如图17所示，所述下抓手组件47有两个，分别抓取环切后电池的左右两下半部壳体；所述下抓手组件47包括下抓板471和连接板B 472；所述下抓板471呈L型，底部和下侧部均设有锯齿形下抓垫473以利于抓取电池壳体。

为了方便观察，所述外罩件42的三面设有钢化玻璃观察窗口44，后侧一面设置进料口，用于机械手将待取芯的动力电池放入所述取芯机构。

为了能将取芯过程中产生的废气及时排出，所述外罩件的顶部设有一抽气口45，所述抽气口45用于连接风机，以抽走在取芯过程中产生的废气和微小粉尘。

在本实施例中，所述下料车43有3个，并排设置，两侧的下料车用于装卸电池壳体，中间下料车用于装卸电池电芯。所述下料口410有3个，沿所述长直板并排分布，并与所述下料车一一对应。

为了方便运输，所述下料车43下部设置滚轮，在落料满载时方便及时运输并重复使用。

在本实施例中，所述拨片415为L型拨片，L型拨片有利于对电池取芯的处理。

本实用新型电池自动化拆解线的拆解方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)手工上料至智能料仓；

(2)智能料仓上料，机械手抓取至壳体环切设备；智能料仓上料的具体步骤为：

(2-1)人工上料至智能料仓，直至所述智能料仓的每一工位均载满电池；

(2-2)所述传动装配体的工位在所述步进电机的驱动下沿所述环形轨道运动，当传感器E(19)监测到第一工位正对所述对中夹紧拨料架时，步进电机停止动作；

(2-3)所述提升电机连续动作，所述推杆6顶升当前工位的提升托盘，电池随之上升，当传感器A监测到所述提升运动板时，提升电机由连续动作转换为点动，电池点动上升，直至传感器C(15)监测到电池，此时当前工位的最上面的电池对应所述拨料夹爪的抓取位置；

(2-4)所述拨料夹爪抓取电池往外运动，电池抵达所述对中档杆的台阶17，当所述传感器D(18)监测到电池时，电池拨料到位，所述机械手抓取电池至壳体环切设备；

(2-5)当前工位的电池继续点动上升，重复拨料动作，直至当前工位所有电池被抓取至壳体环切设备；

(2-6)提升电机反向连续动作，直至提升运动板被传感器B监测到，当前工位的提升托盘下降至原位；

(2-7)步进电机动作，下一工位到位，重复步骤(2-3)-(2-6)；

(2-8)重复步骤(2-7)，直至智能料仓的所有电池上料完毕。

(3)壳体环切设备对电池进行环切；机械手抓取环切后的电池至极头切断设备；壳体环切设备对电池进行环切的步骤为：

(3-1)所述机械手夹取动力电池上料至电池夹具，所述电池夹具A和所述电池夹具B夹紧待环切的动力电池的左右两侧面，所述伺服电机B驱动电池夹具旋转，至所述动力电池上侧面水平放置；

(3-2)所述伺服电机A和所述变频电机A工作，调整驱动所述砂轮A的升降运动和横向运动，直至所述砂轮A外边缘抵达所述动力电池上侧面中线；所述定位块固定所述电池夹具；所述三相电机A驱动所述砂轮A切割所述动力电池上侧面，上侧面中线切割成缝；

(3-3)所述砂轮A复位，所述定位块收缩，所述电池夹具旋转至所述动力电池底面水平放置；所述砂轮A外边缘抵达所述动力电池底面中线；所述定位块固定所述电池夹具；所述砂轮A切割所述动力电池地面，底面中线切割成缝；

(3-4)所述砂轮A复位，所述定位块收缩，所述电池夹具旋转至所述动力电池下侧面水平放置；所述砂轮A外边缘抵达所述动力电池下侧面中线；所述定位块固定所述电池夹具；所述砂轮A切割所述动力电池下侧面，下侧面中线切割成缝；至此完成所述动力电池的环切；

(4)极头切断设备切断电池极头，机械手抓取切断后的电池至取芯装置；所述极头切断设备切断电池极头的步骤为：

(4-1)所述机械手抓取所述动力电池，所述电池夹具松开，所述机械手将所述动力电池抓取至所述电池固定组件的所述电池工装台上表面，所述电池定位板顶住动力电池底面，电池极头伸出所述电池工装台；所述压紧气缸伸出使得所述电池工装台两侧的所述连接压板和所述电池工装台上侧的所述电池压板向下运动，直至压紧所述环切后的动力电池；

(4-2)所述三相电机B驱动所述砂轮B工作，所述变频电机B驱动所述砂轮B横向运动切断电池极头，电池极头落料至所述落料仓B；至此完成所述动力电池的极头切断

(5)取芯过程；落料；

所述取芯过程的具体步骤为：

(5-1)所述顶撑组件的所述顶撑气缸收缩；将两个所述下抓手组件的距离调整至与电池宽度相同；所述横向气缸和所述纵向气缸驱动所述上抓手组件向外及向上运动，以获得电池上料空间；

(5-2)机械手将环切后待取芯电池抓取至所述下抓手组件；所述横向气缸和所述纵向气缸驱动所述上抓手组件向内及向下运动，夹紧电池；

(5-3)所述顶撑组件的其中之一所述顶撑气缸推出，驱动其中之一所述顶杆顶撑固定电池；另一侧的所述上抓手组件与所述下抓手组件在所述推移气缸的推动下，整体同步沿推移导轨向外运动，抓取电池壳体与电芯分离；

(5-4)所述上抓手组件与所述下抓手组件的空隙通过所述拨片，所述拨片将电池壳体推落至所述下料口；

(5-5)重复上述(5-3)和(5-4)步骤，抓取另一侧电池壳体与电芯分离并使壳体落至下料口；

(5-6)所述顶撑气缸收缩，电池电芯自然下落至中间下料口。

(6)重复步骤(2)-(6)，直至智能料仓的每一个电池拆解完毕。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种动力电池自动化拆解线论文和设计

一种动力电池自动化拆解线论文和设计-黄敦新

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢