电池分拣系统和分拣方法
【专利摘要】本发明公开了一种电池分拣系统，包括分别与控制系统电连接的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构，所述的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构间分别通过料道连接。同时还公开一种自动分拣方法。本发明采用全自动化进程，各机构运行速度快准确率高,将测量后的电压内阻和根据条码从服务器读取的容量数据,经过计算后得到的电池等级信息写入服务器数据库，并控制电池被载料台送至设定的料槽内，完成自动分类，电池从进分选系统到分选完成无需人工干预，极大减少了人为误差。
【专利说明】电池分拣系统和分拣方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂离子电池生产【技术领域】，特别是涉及一种圆柱形电池的分拣系统和分拣方法。
【背景技术】
[0002]动力电池在实际应用中通常要求将多只电池串、并联组成高压、大电流的电池组。为保证电池组的高效可靠性，需要将性能一致或尽可能的相近的电池组装在一起，而人工挑选电池工作浩繁而容易出错，因此采用自动分选系统取代人工进行快速准确分选显得异
常必要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种可快速对圆柱形电池的电池分拣系统以及分拣方法。
[0004]为实现本发明的目的所采用的技术方案是:
[0005]一种电池分拣系统，包括分别与控制系统电连接的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构，所述的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构间分别通过料道连接，所述的分选机构包括可受驱沿轨道往复移动的载料台，可受驱左右翻转地设置在载料台上的料仓以及设置在轨道两侧的料槽，其中，所述的料仓包括底座、左侧板、右侧板和后挡板，所述的底座可左右摆动地设置在载料台上，所述的载料台可带动料仓移动至预定的料槽端并在料仓翻转时将料仓内的电池倾入所述的料槽内。
[0006]所述的分选机构还包括与轨道平行设置且贯穿所述的料槽底部的方形导杆，所述方形导杆两端可旋转固定且可受电机或旋转气缸驱动转动以带动料仓左右翻转完成卸料。
[0007]所述的轨道前端设置有可承接自料道落入电池的接料仓，在所述的接料仓前端还设置有可将接料仓内的电池顶入料仓的推料机构。
[0008]所述的电压内阻测量机构包括可受驱转动的转辊，将所述的转辊包容其内的罩壳，分别设置在转辊两侧并可受驱靠近或远离转辊的两组测量针，以及与所述的测量针均连通的测量仪，其中，所述的转辊的外壁面上均布有多个轴向槽，所述的罩壳上形成有可允许所述的电池自上方的料道进入轴向槽的进料口以及可允许脱离轴向槽的电池进入下方的料道的出料口。
[0009]所述的测量针可前后伸缩地设置在测试针护套上，所述的测试针护套固定设置在推拉电磁铁的输出轴上。
[0010]所述的扫码机构包括下方料道、自动扫码枪，下料滑道以及设置在下方滑道和下料滑道间的两个间隔设置的第一旋转辊和第二旋转辊，以及一个可驱动所述的第一旋转辊和第二旋转辊转动的扫码电机，其中，上方滑道侧的第一旋转辊的侧壁面上设置有至少一个下料档杆。
[0011]所述的第二旋转辊上设置有可允许所述的下料档杆通过的环形凹槽。[0012]所述的第一旋转辊和/或第二旋转辊的侧壁面为糙面或者设置有用以增加摩擦的摩擦条。
[0013]一种自动电池自动分拣方法，包括以下步骤，
[0014]I)控制一个电池自上方滑道上滑下进入电压内阻测量机构转辊的轴向槽中；
[0015]2)测量电机带动转辊步进，下一个轴向槽进行进料同时，两侧的测量针在推拉电磁铁驱动下与电池两端接触，测量仪测量电池电压电阻等并上传给控制部或服务器，测量完毕后测量针复位，测量电机带动转辊步进，电池到达出料口处在重力作用下脱离轴向槽进入下方料道；
[0016]3)电池沿下方料道进入第一旋转辊和第二旋转辊的间隙中，扫码电机受控带动第一旋转辊和第二旋转辊往复转动并带动电池在所述的间隙中旋转以使自动扫码枪能够捕捉到电池上的条码并完成扫码，在往复转动过程中下料档杆始终不与电池发生干涉；
[0017]4)扫码完成后，扫码电机增大旋转角度，下料档杆与电池干涉并挤压或者挑拨电池离开所述的间隙以进入下料滑道并同时扫码电机带动第一旋转辊和第二旋转辊复位等待下一电池进入所述的间隙；
[0018]5 )电池自下方料道落入或者顶入料仓，控制系统根据扫码信息和电压内阻信息将电池分类并控制下载料台带动料仓移动至预定料槽前方并向该料槽侧倾斜将电池倾入料槽内，电池在重力作用下滚入尾部的收集盒，完成分拣归类。
[0019]所述的测量步骤在扫码步骤之后。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0021]本发明采用全自动化进程，各机构运行速度快准确率高，将测量后的电压内阻和根据条码从服务器读取的容量数据，经过计算后得到的电池等级信息写入服务器数据库，并控制电池被载料台送至设定的料槽内，完成自动分类，电池从进分选系统到分选完成无需人工干预，极大减少了人为误差。具有很强的追溯性，每只电池从原料进厂到出库，该电池的所有数据可追溯。同时，自动化的分选速度快，最高分选速度达到1800只/小时，复测率小于1%，准确率100%，提高产品质量保证。
[0022]本发明的分拣方法为自动化进程，可有效与其他自动化设备进行配套设置，提高整体的自动化进度，且处理速度快，采集数据准确性高，降低人工使用，减少生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1所示为本发明的电压内阻测量机构和扫码机构结构示意图；
[0024]图2所示为电压内阻测量机构的俯视结构示意图；
[0025]图3所示为本发明的分选装置侧视示意图；
[0026]图4所述为图3所示的俯视结构示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]如图1-4所示，本发明的电池分拣系统包括分别与控制系统，如PLC电连接的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构，所述的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构间分别通过料道连接，其中，如图1和2所示，电压内阻测量机构包括可受测量电机11驱转动的转辊12，将所述的转辊包容其内的罩壳13，以及设置在转辊两侧并可受驱靠近或远离转辊的测量针14，以及与所述的测量针连通的测量仪10。其中，所述的转辊的外壁面上均布有多个可将电池100容纳其中的轴向槽15，所述的罩壳13上形成有可允许所述的电池自上方料道I进入轴向槽15的进料口 16以及可允许脱离轴向槽15的电池进入下方料道2的出料口 17。所述的测量仪，也叫做电压内阻测试仪，其可实时测量电池的内阻电压等数据上传给控制系统。
[0029]本发明采用自动进料自动测量的方式，有效提高了测量效率，同时也极大避免了人工误差，减少了人工成本，提高产品稳定性。且数据传输快，为后续的自动分选提高稳定的数据基础。
[0030]其中，所述的测量针14可前后伸缩地设置在测试针护套18上，所述的测试针护套18固定设置在大行程推拉电磁铁19的输出轴上。即，所述的测量针后端与测试针护套间设置有缓冲弹簧。其中，测试针护套的材质可以是聚四氟乙烯、尼龙、PVC等绝缘材料，其直径在8-30毫米，长度在30-100毫米。大行程推拉电磁铁是一种利用电磁铁工作特性实现推动器功能一种机电产品，其由线圈，动静铁芯，和电源转换控制器等几部分组成，利用电磁铁的动芯和定铁芯在通电吸合和断电释放来实现推杆的往复直线运动，吸合(启动)时间小于
0.1秒，没有液压油，克服传统推动器在高温容易泄漏漏油和低温液压油粘稠动作迟缓的缺点，电源控制器采用大功率启动小功率维持，节能环保，可长期通电保持，确保动作准确停位，优选地，行程推拉电磁铁输出轴的行程在10-40毫米。
[0031]本发明将测试针安装在绝缘的测试针护套里，测试针护套与电磁铁输出轴用丝扣连接，同时，测试针护套里容纳了可以约束测试针自由移动的缓冲弹簧，在缓冲弹簧的力度与电磁铁的行程共同作用下，使得测试针与电池的正负极有效接触。该结构明显的优点是:无需空气压缩机和汽缸，简单的结构既能使测试针的尖针端有效刺透电池表面的氧化层，又不会因为力度过大在电池表面留下刺痕，保证了电压、内阻测量的高精度和准确性。同时免除了人工擦拭电池表面除掉氧化层的繁杂过程，提高了生产效率。
[0032]进一步地，为保证测试针与电池接触的有效性，在所述的测试针护套上均布有多个测量针，如每个测试针护套里可以设置2个、3个或4个测试针，多个测量针之间相互绝缘，同时与电池接触时，既可同时测量电压和内阻,也可以为电池的冲放电提供独立的回路，提高整体速度。
[0033]同时，为实现电池准确定位在轴向槽中，所述的转辊两侧固定设置有与侧板170，所述的侧板与所述的测量针对应处形成有通孔。同时，为防止进料不到位导致错误，在所述的罩壳上还设置有定位传感器，所述的转辊上设置有三个或三个以上的轴向槽，所述的定位传感器可确保电池精确进入轴向槽，所述的定位传感器可采用接近开关或者红外传感器等，节省时间，避免错误数据产生。
[0034]在具体测量时，测量电机11带动转辊步进，其中，当轴向槽为三个时，步进角为120度，当转辊的轴向槽位于进料口时，电池可自上方料道滚入，当然也可在上方料道处设置挡料气缸等将电池逐一放下，电池进入轴向槽内后测量电机带动转辊步进，下一个轴向槽进行进料同时，两侧的测量针在大行程推拉电磁铁驱动下与电池两端接触，测量仪测量电池电压电阻等并上传给控制系统，测量完毕后测量针复位，测量电机带动转辊步进，电池到达出料口处在重力作用下脱离轴向槽进入下方料道2，该电池测量完毕。优选情况下，完成一次测试可在0.5秒到2秒内，视电池及测量设备而略有不同。
[0035]如图1所示，本发明的圆柱型电池的扫码机构包括两个间隔设置的第一旋转辊22和第二旋转辊23 ;下方料道2，其可允许电池100沿其自由滚下并将电池引入至并局限在第一旋转辊22和第二旋转辊23之间的间隙中；固定设置在下方料道2 —侧并且对局限在间隙中的电池100的条码捕捉并完成自动扫码的自动扫码枪28 ;可承接在间隙中滑出电池并将其引导至存储盒或下一工序的下料滑道3以及一个借助同步带27驱动所述的第一旋转辊和第二旋转辊同步同向转动的步进电机26，其中，上料滑道侧的第一旋转辊的侧壁面上设置有至少一个下料档杆25，优选为两个下料档杆。
[0036]本发明采用将圆柱形电池局限在两个旋转辊形成的间隙中，然后借助旋转辊同步同向的往复转动搓动电池旋转，在电池旋转的过程中自动扫码枪即可完成扫码，扫码后控制系接收到信号控制步进电机增大旋转角度，即可利用下料档杆与电池的作用实现电池自间隙中脱离，完成一个电池的扫码，整个过程无需人工参与，可在控制系统，如PLC控制下自动逐一送料并逐一自动扫码,大大提高了数据采集速度和准确性,激光扫码枪每秒钟扫描拍照100-300次，利用本发明的装置完成一次扫码可有效控制在1-2秒内。
[0037]其中，所述的第一旋转辊和第二旋转辊的间距为优选为1-lOmm，需要说明的是，所述的第一旋转辊和第二旋转辊的直径、两者的间隙、以及第一旋转辊和第二旋转辊的相对高度均视不同规格的电池而不同，在本发明的启示进行少数实验均可实现本发明的目的。
[0038]进一步地，所述的第一旋转辊和第二旋转辊的侧面分别为糙面或者设置有增加摩擦的摩擦条，糙面设计可以在侧面上设置涂层，如橡胶层等，摩擦条可为塑料条或者橡胶条等，增加旋转辊与电池间的摩擦力，可有效提高电池的旋转控制，而且橡胶条的设计还可对电池的滑入进行缓冲。
[0039]具体来说，利用下料档杆使电池脱离间隙，可采用下料档杆自上部挤压电池的方式也可采用自底部将其挑拨出的方式，当采用挑拨方式时，所述的第二旋转辊上设置有可允许所述的下料档杆通过的环形凹槽。
[0040]如图3和4所示，本发明的分选机构包括控制系统，如PC ;可受驱沿轨道30往复移动的载料台31，可受驱左右翻转地设置在载料台上的料仓32以及设置在轨道两侧的多个料槽33，其中，所述的料仓包括底座320、左侧板、右侧板和后挡板，所述的底座可左右摆动地设置在载料台31上，所述的载料台可带动料仓移动至预定的料槽端并在料仓翻转时将料仓内的电池倾入所述的料槽内。其中，所述的载料台沿轨道的往复移动可借助同步带和导轨滑块结构来实现，也可通过丝杠螺母和导轨滑块的配合来实现，只要能在控制系统如PLC的控制准确沿轨道移动至对应的料槽处即可，所述的料仓的翻转动作同样由控制系统来控制，同时，为方便下料，所述的轨道设置在支架34上，所述的料槽设置在轨道两侧并向下倾斜以便在重力作用下滚下并收集，如可以直接滚入收集箱或收集盒中。
[0041]进一步地，为防止电池100在随料仓移动时滑出或者发生移动，所述的料仓还包括前挡板，所述的前挡板低于后挡板以允许电池进入，所述的前后挡板和左右侧板所局限的范围刚好将电池容纳其中。
[0042]本发明采用全自动化进程，测量后电池根据其分组信息在PLC的控制下由料仓送至对应的料槽处并卸入在该料槽内进行分组收集，完成自动分类，电池的分选过程无需人工干预，极大减少了人为误差。减少人工使用降低企业成本。
[0043]具体地说，所述的分选机构还包括与轨道平行设置且贯穿所述的料仓底部的方形导杆35，所述方形导杆两端可旋转固定且可受电机或旋转气缸驱动转动以带动料仓左右翻转完成卸料，所述的料仓可在方形导杆的引导下前后移动。即，方形导杆在提供导向的同时还可带动料仓一并翻转，使料仓运行更为平稳。当然，所述的底座还可有固定设置在载料台上的电机或者旋转气缸驱动实现左右摆动以卸料。
[0044]其中，为便于电池自上一工序进入料仓内，所述的轨道前端设置有可承接来自下料料道3的电池的接料仓36，所述的接料仓前后两端开放并刚好将电池容纳其中，在所述的接料仓前端还设置有可将接料仓内的电池顶入料仓的推料机构，所述的推料结构包括推料气缸37和推杆38，所述的推杆可将电池顶入料仓内，其中所述的接料仓的底面不低于料仓前挡板的高度以便电池进入。当然，该处的推料气缸也可采用大行程推拉电磁铁，其是一种利用电磁铁工作特性实现推动器功能一种机电产品，其由线圈，动静铁芯，和电源转换控制器等几部分组成，利用电磁铁的动芯和定铁芯在通电吸合和断电释放来实现推杆的往复直线运动，吸合(启动)时间小于0.1秒，没有液压油，克服传统推动器在高温容易泄漏漏油和低温液压油粘稠动作迟缓的缺点，电源控制器采用大功率启动小功率维持，节能环保，可长期通电保持，确保动作准确停位，优选地，行程推拉电磁铁输出轴的行程在10-40毫米。
[0045]本发明中的自动分拣方法，包括以下步骤，
[0046]一种自动电池自动分拣方法，包括以下步骤，
[0047]I)控制一个电池自上方滑道上滑下进入电压内阻测量机构转辊的轴向槽中；
[0048]2)测量电机带动转辊步进，下一个轴向槽进行进料同时，两侧的测量针在推拉电磁铁驱动下与电池两端接触，测量仪测量电池电压电阻等并上传给控制部或服务器，测量完毕后测量针复位，测量电机带动转辊步进，电池到达出料口处在重力作用下脱离轴向槽进入下方料道；
[0049]3)电池沿下方料道进入第一旋转辊和第二旋转辊的间隙中，扫码电机受控带动第一旋转辊和第二旋转辊往复转动并带动电池在所述的间隙中旋转以使自动扫码枪能够捕捉到电池上的条码并完成扫码，在往复转动过程中下料档杆始终不与电池发生干涉；
[0050]4)扫码完成后，扫码电机增大旋转角度，下料档杆与电池干涉并挤压或者挑拨电池离开所述的间隙以进入下料滑道并同时扫码电机带动第一旋转辊和第二旋转辊复位等待下一电池进入所述的间隙；
[0051 ] 5 )电池自下方料道落入或者顶入料仓，控制系统根据扫码信息和电压内阻信息将电池分类并控制下载料台带动料仓移动至预定料槽前方并向该料槽侧倾斜将电池倾入料槽内，电池在重力作用下滚入尾部的收集盒，完成分拣归类。具体地说，控制系统将测量后的电压内阻和根据条码从服务器读取的容量数据，经过计算后得到的电池等级信息写入服务器数据库，并控制料仓到达指定料槽。
[0052]当然，所述的电压内阻测量步骤在扫码步骤之后，即互换电压内阻测量和扫码步骤顺序，这也在本发明的保护范围之内。
[0053]本发明的分拣方法为自动化进程，可有效与其他自动化设备进行配套设置，提高整体的自动化进度，且处理速度快，采集数据准确性高，降低人工使用，减少生产成本。
[0054]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种电池分拣系统，其特征在，包括分别与控制系统电连接的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构，所述的扫码机构、电压内阻测量机构以及分选机构间分别通过料道连接，所述的分选机构包括可受驱沿轨道往复移动的载料台，可受驱左右翻转地设置在载料台上的料仓以及设置在轨道两侧的料槽，其中，所述的料仓包括底座、左侧板、右侧板和后挡板，所述的底座可左右摆动地设置在载料台上，所述的载料台可带动料仓移动至预定的料槽端并在料仓翻转时将料仓内的电池倾入所述的料槽内。
2.如权利要求1所述的电池分拣系统，其特征在，所述的分选机构还包括与轨道平行设置且贯穿所述的料槽底部的方形导杆，所述方形导杆两端可旋转固定且可受电机或旋转气缸驱动转动以带动料仓左右翻转完成卸料。
3.如权利要求1所述的电池分拣系统，其特征在，所述的轨道前端设置有可承接自料道落入电池的接料仓，在所述的接料仓前端还设置有可将接料仓内的电池顶入料仓的推料机构。
4.如权利要求1所述的电池分拣系统，其特征在，所述的电压内阻测量机构包括可受驱转动的转辊，将所述的转辊包容其内的罩壳，分别设置在转辊两侧并可受驱靠近或远离转辊的两组测量针，以及与所述的测量针均连通的测量仪，其中，所述的转辊的外壁面上均布有多个轴向槽，所述的罩壳上形成有可允许所述的电池自上方的料道进入轴向槽的进料口以及可允许脱离轴向槽的电池进入下方的料道的出料口。
5.如权利要求4所述的电池分拣系统，其特征在，所述的测量针可前后伸缩地设置在测试针护套上，所述的测试针护套固定设置在推拉电磁铁的输出轴上。
6.如权利要求1所述的电池分拣系统，其特征在，所述的扫码机构包括下方料道、自动扫码枪，下料滑道以及设置在下方滑道和下料滑道间的两个间隔设置的第一旋转辊和第二旋转辊，以及一个可驱动所述的第一旋转辊和第二旋转辊转动的扫码电机，其中，上方滑道侧的第一旋转辊的侧壁面上设置有至少一个下料档杆。
7.如权利要求6所述的电池分拣系统，其特征在，所述的第二旋转辊上设置有可允许所述的下料档杆通过的环形凹槽。
8.如权利要求6所述的电池分拣系统，其特征在，所述的第一旋转辊和/或第二旋转辊的侧壁面为糙面或者设置有用以增加摩擦的摩擦条。
9.一种自动电池自动分拣方法，其特征在于，包括以下步骤， 1)控制一个电池自上方滑道上滑下进入电压内阻测量机构转辊的轴向槽中； 2)测量电机带动转辊步进，下一个轴向槽进行进料同时，两侧的测量针在推拉电磁铁驱动下与电池两端接触，测量仪测量电池电压电阻等并上传给控制部或服务器，测量完毕后测量针复位，测量电机带动转辊步进，电池到达出料口处在重力作用下脱离轴向槽进入下方料道； 3)电池沿下方料道进入第一旋转辊和第二旋转辊的间隙中，扫码电机受控带动第一旋转辊和第二旋转辊往复转动并带动电池在所述的间隙中旋转以使自动扫码枪能够捕捉到电池上的条码并完成扫码，在往复转动过程中下料档杆始终不与电池发生干涉； 4)扫码完成后，扫码电机增大旋转角度，下料档杆与电池干涉并挤压或者挑拨电池离开所述的间隙以进入下料滑道并同时扫码电机带动第一旋转辊和第二旋转辊复位等待下一电池进入所述的间隙；5)电池自下方料道落入或者顶入料仓，控制系统根据扫码信息和电压内阻信息将电池分类并控制下载料台带动料仓移动至预定料槽前方并向该料槽侧倾斜将电池倾入料槽内，电池在重力作用下滚入尾部的收集盒，完成分拣归类。
10.如权利要求9所述的自动电池自动分拣方法，其特征在于，所述的测量步骤在扫码步骤之后 。
【文档编号】B07C5/344GK103736675SQ201310739605
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】祃强, 孙磊 申请人:天津市思托科技有限公司