一种退役动力电池拆解生产线及拆解工艺

技术领域

本发明属于电池回收设备技术领域，涉及一种退役动力电池拆解生产线及拆解工艺。

背景技术

退役动力电池通常指电动汽车退役下来的电池，退役动力电池的正极、负极、电解液、隔膜、外壳、线束等材料经过加工后可重复利用。

在电池包的拆解过程中，通常是采用流水线方式搭配AGV智能小车，沿工艺路线依次拆卸出上盖、线束、模组端盖等。

不同型号的电池包，由于设计的问题，在拆解时，可能存在部分机器人不能拆解的部件，需要用到人工拆解。或者当自动化拆解遇到螺丝滑丝、铜牌或者铝排变形等情况，需要采用人工拆解。

现有的工作站存在如下几个问题：

一是电池包的各个固定点均匀分布在其外周壁上，拆解时，操作人员需要围绕工作站行走一圈才能完成拆解工作，拆解耽误时间；

二是操作人员的身高以及电池包的厚度并不固定，而现有工作台的高度不能调整，对拆解工作带来不便；

三是生产线中动力电池包的运输车和操作平台是分开的，运输车将动力电池包运送到工位后，还需采用吊装或者人工搬运的方式将电池包搬运到操作平台上，进行拆解或组装工作，一方面影响生产效率，另一方面操作人员的劳动强度较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对背景技术中提出的技术问题，提供一种退役动力电池拆解生产线，该生产线的工作站能够调整高度和角度，且无需搬运或者吊运退役动力电池包。本发明还提供一种退役动力电池拆解工艺。

本发明提出的技术方案为：

一种退役动力电池拆解生产线，包括：

托盘，退役动力电池包放置在托盘上；

运动小车，运动小车包括基板、支撑杆和转动轮；转动轮转动安装在支撑杆的底部，多个支撑杆的顶端固定连接在基板的下端面；

工作站，工作站包括：

底座、支撑板和顶升装置，支撑板通过至少一个顶升装置安装在底座上方；

旋转板，旋转板转动安装在支撑板的上端面；

定位组件，旋转板旋转预定的角度后，通过定位组件将旋转板相对支撑板固定；

运动小车用于输送放置有退役动力电池包的托盘，运动小车移动至旋转板上方，顶升装置推动运动小车向上移动，使得运动小车与支撑面分离。

可选的，还包括：

多块限位件，多个限位件可拆卸安装在托盘的上端面。

可选的，所述定位组件包括：

定位孔；

中空的管柱，管柱的下端封闭，管柱上端开口处向内延伸形成限位环；

定位件和弹性件，定位件和弹性件，定位件和弹性件均设置在管柱，弹性件为定位件插入定位孔提供预紧力，限位环用于限制定位件从管柱内滑出；

管柱和定位孔分别设置在旋转板和支撑板上。

可选的，定位孔设置为球冠形，定位件为球形或球冠形。

可选的，还包括：

至少三个间隔设置的支撑组件，支撑组件用于支撑旋转板。

可选的，所述支撑组件包括：

安装槽，安装槽设置在支撑板或旋转板上；

转轴和支撑轴承，转轴的两端固定在安装槽的内侧壁上，支撑轴承的内圈固定在转轴的外侧壁，支撑轴承的外圈与旋转板的下端面抵接。

可选的，所述顶升装置包括多个第一直线驱动装置，多个第一直线驱动装置固定在底座上，多个第一直线驱动装置的输出端固定在支撑板的底面。

一种退役动力电池拆解工艺，采用上述任意一项所述的退役动力电池拆解生产线，采用如下步骤：

步骤一、型号标识，将退役动力电池包放入托盘，确定退役动力电池包型号并与托盘上的二维码绑定；

步骤二、人工预处理，根据二维码上的信息，从工艺库中调取相应的工艺流程并输送至工作站的显示屏上，人工执行显示屏上的预处理工艺；

步骤三、机器人拆解，通过机器人对人工预处理后的退役动力电池包进行自动拆解。

可选的，还包括：

步骤四、人工辅助拆解，所述步骤三中机器人拆解退役动力电池包失败后，将退役动力电池包及托盘转运至工作站，进行人工辅助拆解。

可选的，还包括：

缓存库，所述步骤二中完成预处理的退役动力电池包及托盘输入缓存库中相应的货架存储。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明将装有退役动力电池的托盘放置在运动小车的基板上，将动力小车移动至旋转板上方后，通过顶升装置将动力小车顶起后操作者即可进行拆解工作，无需搬运或者吊运退役动力电池包；本发明还可进一步通过顶升装置调节退役动力电池的高度，以满足操作者对工作站高度的需求；也可通过定位组件在旋转板转动预定的角度后将旋转板与支撑板相对固定，操作者无需移动即可拆解不同位置的螺丝。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作站主视图；

图3为本发明的运动小车结构示意图；

图4为本发明支撑板结构示意图；

图5为本发明的支撑组件结构示意图；

图6为本发明的定位件主视图；

图7为本发明的定位件截面图；

图8为本发明的旋转板仰视图；

图9为本发明的工艺路线图；

图10为本发明的电芯肢解设备；

图11为本发明的操作台结构示意图；

图12为本发明的第二直线驱动装置和第二夹板立体结构示意图；

图13为本发明的第二直线驱动装置和第二夹板俯视图；

图14为本发明的切割刀立体结构示意图；

图15为本发明的切割刀俯视图。

图中：1、工作站；11、底座；12、支撑板；13、顶升装置；14、旋转板；2、定位组件；21、定位孔；22、管柱；23、定位件；24、弹性件；221、限位环；3、支撑组件；31、安装槽；32、转轴；33、支撑轴承；4、运动小车；41、基板；42、支撑杆；43、转动轮；5、托盘；51、限位件；6、操作台；61、第二夹板；62、第二直线驱动装置；63、视觉定位装置；64、直线导轨；65、第一丝杆；66、第一旋转驱动装置；67、竖板；611、安装板；612、安装轴；613、导向杆；7、滑板；71、第一夹板；72、直线滑块；73、第一螺母座；8、安装框架；81、切割刀；82、第二丝杆；83、第二旋转驱动装置；84、第二螺母座；85、刀座；86、连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。

为了清晰的描述和理解本专利，除本专利设计的工装外，其他的能够用到的工装结构和设备部分结构在图中也已给出。

实施例1

请参考图1-8，一种退役动力电池拆解生产线，包括：

托盘5，退役动力电池包放置在托盘5上；

运动小车4，运动小车4包括基板41、支撑杆42和转动轮43；转动轮43转动安装在支撑杆42的底部，多个支撑杆42的顶端固定连接在基板41的下端面；

工作站1，工作站1包括：

底座11、支撑板12和顶升装置13，支撑板12通过至少一个顶升装置13安装在底座11上方；

旋转板14，旋转板14转动安装在支撑板12的上端面；

定位组件2，旋转板14旋转预定的角度后，通过定位组件2将旋转板14相对支撑板12固定；

运动小车4用于输送放置有退役动力电池包的托盘5，运动小车4移动至旋转板14上方，顶升装置13推动运动小车4向上移动，使得运动小车4与支撑面分离。

支撑杆42的数量一般选择三个以上。优选四个。基板41的形状并不限定。考虑实际使用过程中，需要旋转，可采用圆形，或者将方形的拐角处设置成圆弧形。转动轮43可设置动力装置驱动，也可采用万向轮，万向轮可根据需求在预定位置锁止。

需要说明的是，图1、图2中示出了将装载有退役动力电池包的托盘5放置在旋转板14上的使用方式，

作为进一步的方案，在基座的下端面设置连接槽，连接槽与旋转板14设置成能够防止两者相对转动的形状。

进一步的，基板41采用透明材料制作，便于观察连接槽与旋转板14的相对位置。

将放置有退役动力电池包的托盘5放置在基板41上端面，然后将运动小车4移动至工作站1旋转板14的正上方，调节顶升装置13，使得旋转板14将基板41向上托起，保证支撑杆42下方的转动轮43与支撑面分离，继续调整旋转板14的高度，使得操作者能够方便地拆解退役动力电池包。根据操作者的需求，可以扳动基板41，基板41带动旋转板14一起转动，转动预定的角度后定位组件2再次将旋转板14固定。

需要说明的是，支撑杆42需要在基座的外侧转动。

作为进一步的方案，还设置了多块限位件51，多块限位件51可拆卸安装在托盘5的上端面。限位件51的一侧抵接在电池包外侧壁上，限位件51的底面则相对托盘5固定，从而将电池包限定。

进一步的，限位件51采用磁吸或者粘接的方式固定在旋转板14的上端面。

显然，也可采用磁吸的方式将电池包的外壳吸附在托盘5上端面。

进一步的，限位件51可以是条形，L形，圆弧形等。

作为进一步的方案，参考图1、图2，所述顶升装置13包括多个第一直线驱动装置，多个第一直线驱动装置固定在底座11上，多个第一直线驱动装置的输出端固定在支撑板12的底面。

第一直线驱动装置可采用液压缸、气缸、电缸中的任意一种，但为了保证多个第一直线驱动装置能够同步运动，需要配备相应的伺服系统。

顶升装置13还可采用其他结构实现，例如X形升降架，丝杆滑块机构等。

作为进一步的方案，参考图1、图2，还设置了脚杯，多个脚杯均匀分布在基座的底面。脚杯的数量优选4个，通过调节脚杯的螺纹杆和螺母，可以调整基座的水平度。

需要说明的是，基座、支撑板12和旋转板14的形状并不限定。

还需要说明的是，本方案中旋转板14转动连接在支撑板12上的方式是采用平面轴承，将平面轴承的两端分别与旋转板14和支撑板12固定，为了限定旋转板14和支撑板12的相对位置，可在旋转板14下端面和支撑板12上端面分别设置安装孔，平面轴承的两端分别卡入上下两侧的安装孔内。

显然，也可采用其他方式实现旋转板14与支撑板12的转动连接。例如通过转轴32搭配轴承和套筒实现。转轴32安装在支撑板12上端面的中心，转轴32为台阶轴，轴承安装在转轴32小轴上，轴承内圈的下端面与转轴32的台阶面抵接。套筒安装在旋转板14下端面的中心，套筒内腔为台阶孔，轴承外圈的外侧壁与套筒的大孔贴紧，轴承外圈的上端面与套筒内腔的台阶面贴紧。

实施例2

对实施例1的支撑组件3做进一步的说明。

参考图4，还设置了至少三个支撑组件3，多个支撑组件3间隔设置，支撑组件3用于支撑旋转板14。支撑组件3的数量优选为四个。但显然，也可选用更多数量的支撑组件3。

设置支撑组件3的意义在于，能够支撑旋转板14，保证旋转板14的水平度。且能够分担实现旋转板14与支撑板12之间转动连接的轴承在竖直方向上的受力。

进一步的，所述支撑组件3包括：

安装槽31，安装槽31设置在支撑板12或旋转板14上；

转轴32和支撑轴承33，转轴32的两端固定在安装槽31的内侧壁上，支撑轴承33的内圈固定在转轴32的外侧壁，支撑轴承33的外圈与旋转板14的下端面抵接。

图4和图5示出了安装槽31的一种制作方案，采用钢板弯折成U形，U形钢板中部的内凹为安装槽31。在支撑板12上开槽，将U形钢板插入槽内。此方案中，可将U形钢板的两个端部向外水平翻折，将翻折部分通过螺栓相对支撑板12固定。

也可采用焊接的方式将U形钢板固定在支撑板12上。

需要说明的是，若支撑组件3设置在旋转板14上，由于旋转板14上端面需要保证平整（需要放置电池包），则需要将旋转板14的厚度加大，或者将U形钢板的端部固定在旋转板14上，支撑轴承33的外圆外侧壁能够与支撑板12的上端面贴紧。

还需要说明的是，转轴32和支撑轴承33可采用滚珠替代。安装槽31的形状则设置成与滚珠契合的圆弧形。但滚珠露出安装槽31的一端与支撑板12或旋转板14为点接触。接触点需要承受较大的压力。

实施例3

对实施例1中的定位组件2作进一步的说明。

参考图4、图6、图7、图8，定位组件2包括：

定位孔21；

中空的管柱22，管柱22的下端封闭，管柱22上端开口处向内延伸形成限位环221；

定位件23和弹性件24，定位件23和弹性件24，定位件23和弹性件24均设置在管柱22，弹性件24为定位件23插入定位孔21提供预紧力，限位环221用于限制定位件23从管柱22内滑出；

管柱22和定位孔21分别设置在旋转板14和支撑板12上。管柱22的安装方式分为多种，可采用焊接的方式固定在旋转板14或支撑板12上，也可在旋转板14或支撑板12上开设相应的螺纹孔（设置在旋转板14上时，螺纹孔不穿透旋转板14的上端面），在管柱22的外壁设置外螺纹，管柱22通过螺纹安装在螺纹孔内。

弹性件24可采用压缩弹簧，碟形弹簧等。

定位孔21的数量为多个时，多个定位孔21沿同一周向设置，此时管柱22的数量为一个或多个。多个定位孔21的中心线与旋转板14转动的轴线重合，从而能够保证管柱22一端的定位件23能够插入相应的定位孔21中。管柱22为多个时，多个管柱22沿同一周向设置，且多个管柱22的中心线与多个定位孔21的中心线重合。多个定位孔21均匀分布，相邻两个定位孔21的中心角为旋转板14转动的预计角度。

定位孔21的数量也可设置为一个。此时，管柱22的数量为多个，多个管柱22沿同一周向设置，多个管柱22的中心线与旋转板14转动的轴线重合。

管柱22可设置在支撑板12上，定位孔21则相应设置在旋转板14上。也可将管柱22设置在旋转板14上，定位孔21则相对设置在旋转板14上。

管柱22和定位孔21可分别设置在旋转板14下端面与支撑板12上端面。也可将管柱22和定位孔21分别设置在旋转板14的外侧壁和支撑板12上。优选将管柱22和定位孔21设置在旋转板14下端面与支撑板12上端面。

进一步的，为了方便管柱22与定位孔21分离，定位孔21可设置为球冠形，相应的，定位件23设置为球形或球冠形。还可将定位孔21和定位件23设置成圆台形。采用此设计，在需要调节旋转板14角度时，扳动旋转板14，通过弧形或者锥形的外侧壁引导定位件23从定位孔21内脱离。

实施例4

一种退役动力电池拆解生产线，还包括：电芯肢解设备，电芯肢解设备包括：操作台6；

滑板7，滑板7设置在操作台6上，并可沿操作台6长度方向往复移动；

第一夹板71，第一夹板71固定设置在滑板7上端面，第一夹板71沿操作台6长度方向设置；

第二夹板61和第二直线驱动装置62，第二直线驱动装置62固定设置在操作台6的一侧，第二夹板61固定设置在第二直线驱动装置62的输出端，第二直线驱动装置62推动第二夹板61沿操作台6的宽度方向往复运动；

视觉定位装置63，视觉定位装置63通过支撑结构固定在滑板7的上方；

切割刀81，切割刀81位于滑板7和视觉定位装置63之间，切割刀81可沿操作台6的宽度方向往复移动。

作为进一步的方案，滑板7往复移动采用如下方案，操作台6上端面对称设有两根直线导轨64，直线导轨64沿操作台6的长度方向设置，滑板7的下端面固定多个直线滑块72，多个直线滑块72分别滑动连接在两根直线导轨64上；

第一丝杆65，第一丝杆65设置在一对直线导轨64之间，第一丝杆65沿操作台6的长度方向设置，第一丝杆65通过多个轴承和轴承座固定在操作台6上端面，轴承的内圈固定在第一丝杆65外壁，轴承的外圈固定在轴承座内，第一丝杆65的一端固定第一旋转驱动装置66，第一旋转驱动装置66为第一丝杆65转动提供动力，第一丝杆65外壁通过螺纹连接有第一螺母座73，第一螺母座73固定在滑板7底部。

作为进一步的方案，第二直线驱动装置62通过竖板67固定在操作台6一侧，在第二夹板61上设置一对导向杆613，在竖板67上设置一对直线轴承，导向杆613滑动连接在直线轴承内。通过导向杆613配合直线轴承引导第二夹板61移动，保证第二夹板61沿操作台6的宽度方向移动。

作为进一步的方案，在第二夹板61靠近第一夹板71的一侧上下对称设置一对安装板611，在一对安装板611之间设置多个安装轴612，在安装轴612的外壁设置多个轴承。通过此设计，能够在滑板7移动时，保证电芯被压紧，且不影响滑板7带动电芯移动。

进一步的，安装轴612靠近切割刀81的一侧密度较大，能够增加与电芯侧面的接触面积，提高装夹的稳定性，避免被切割的电芯歪斜。

作为进一步的方案，还包括安装框架8，安装框架8固定在操作台6的一侧，安装框架8内通过轴承和轴承座安装有可转动的第二丝杆82，第二丝杆82沿操作台6的宽度方向设置，安装框架8远离操作台6的一端固定设置有第二旋转驱动装置83，第二旋转驱动装置83的输出端与第二丝杆82通过联轴器固定连接，第二丝杆82外壁连接有第二螺母座84，安装框架8外壁滑动连接有刀座85，刀座85靠近安装框架8的一侧设有L形的连接板86，连接板86一端与刀座85固定，另一端与第二螺母座84固定，从而能够通过刀座85与安装框架8的配合限制第二螺母座84转动，实现刀座85沿第二丝杆82长度方向往复移动，切割刀81固定在刀座85上。

进一步的，切割刀81靠近电芯的一端设有刃口，且沿竖直方向具有倾斜角度，便于插入两块电芯之间的间隙。

具体地，第一旋转驱动装置66和第二旋转驱动装置83可采用步进电机或者伺服电机，视觉定位装置63与第一旋转驱动装置66联动，视觉定位装置63通过摄像头拍照并经过后处理后确定电芯的厚度，当滑板7带动电芯移动到摄像头正下方后（切割刀81与摄像头沿操作台6宽度方向相对设置），第一旋转驱动装置66收到指令，转动预定的圈数后停止转动，此时切割刀81正对两块电芯的连接处（多块电芯采用胶接的方式连接，且连接处的棱边开设与倒角）切割刀81启动后将两块电芯分割，采用机械手将被分割的电芯输送到下一道工序。

需要说明的是，第二直线驱动装置62可采用电动伸缩杆、气缸、液压缸中的任意一种。

实施例5

在上述实施例的基础上，详细说明本发明的拆解工艺。

参考图9，一种退役动力电池拆解工艺，采用上述任意一项所述的退役动力电池拆解生产线，采用如下步骤：

步骤一、型号标识，将退役动力电池包放入托盘5，确定退役动力电池包型号并与托盘5上的二维码绑定；

步骤二、人工预处理，根据二维码上的信息，从工艺库中调取相应的工艺流程并输送至工作站1的显示屏上，人工执行显示屏上的预处理工艺；

步骤三、机器人拆解，通过机器人对人工预处理后的退役动力电池包进行自动拆解。

作为进一步的方案，还包括：

步骤四、人工辅助拆解，所述步骤三中机器人拆解退役动力电池包失败后，将退役动力电池包及托盘5转运至工作站1，进行人工辅助拆解。

工艺库中存储了针对各类电池包制定的工艺路线，在生产时通过电池包的二维码迅速确定电池包型号后从工艺库中直接调用工艺路线。该工艺路线为不同型号的退役动力电池包需要人工预处理的内容、步骤和方法。人工预处理包括但不限于除尘、拆除上盖、排液、放电后预装上盖。

本工艺的创新之处在于采用了人机联动混合拆解的方案，在预处理时，通过工艺数据库内工艺流程确定需要人工预处理的内容、步骤和方法。预处理完成后，再通过机器人拆解。当机器人拆解失败时，又通过人工辅助拆解，而在人工辅助拆解的过程中，通过识别托盘5上的二维码，在显示屏中显示出人工辅助拆解进行的步骤。

作为进一步的方案，还设置了缓存库，所述步骤二中完成预处理的退役动力电池包及托盘5输入缓存库中相应的货架存储。

结合图9进一步详细说明本发明完整的工艺路线。

步骤a、电池包来料：外购退役动力电池包；

步骤b、拆箱扫码换盘（相当于型号标识）：外购回来的电池包的包装不一，卸货后通过KBK、叉车等辅助工具换为退役动力电池包专用的托盘5，退役动力电池包专用的托盘5通过运动小车4转运至指定换盘位，将退役动力电池包放置在托盘5上，同时扫码确定退役动力电池包信息，并将退役动力电池包型号输入控制系统，通过控制系统将托盘5上的二维码信息与退役动力电池包信息进行绑定；

步骤c、人工预处理：转运小车将运载有退役动力电池包的托盘5输送至工作站1，通过顶升装置13将转运小车与支撑面分离，在此过程中，通过识别托盘5的二维码，控制系统从工艺库中调用对应工艺信息输出至工作站1的显示屏上，提示操作人进行相关动作，预处理包括但不限于除尘、拆除上盖、排液、放电后预装上盖；

步骤d、入库：退役动力电池包预处理后，工作站1的顶升装置13下降，然后由运动小车4将装载有退役动力电池包的托盘5转运至缓存库暂存；

步骤e、机器人拆解：根据生产指令，将缓存库内装载有退役动力电池包的托盘5通过运动小车4输到滚筒线或者背负式AGV上，通过扫描电池包专用托盘5上的二维码信息确定生产订单，避免取错退役动力电池包。采用一台或多台多轴机器人进行自动拆解，包括但不限于自动拆取上盖螺丝、取上箱体、拆铜排螺丝、拆取铜排、拆除断开总正、总负电源线、并拆除 BMS及电气开关、拆除模组线、拆取模组上盖及内部线束，模组下线；通过视觉设备检测机器人拆解的结果，若拆解成功，则执行步骤g；若拆解失败，则执行步骤f；

步骤f、人工辅助拆解，通过运动小车4将拆解失败的退役动力电池包运至工作站1，通过顶升装置13将转运小车与支撑面分离，在此过程中，通过识别托盘5上的二维码，在显示屏中显示出人工辅助拆解进行的步骤。

步骤g、模组拆解：通过CNC和切割机器人实现模组上线、扫码、拆盖、拆导流排、切除端侧板；

步骤h、电芯肢解：通过实施例4的电芯肢解设备实现电芯的分离；

步骤i、电芯分选：通过OCV分选设备实现电芯的分选，确定电芯梯次利用或直接破碎的分类；

步骤j、电芯分选称重入库。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。