一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置的制作方法

1.本技术涉及负极材料石墨化技术领域，特别是涉及一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置。


背景技术：

2.随着新能源汽车的兴起，锂电池的负极材料需求量日益增加，锂电池广泛采用石墨类负极材料，其中，石墨类负极材料以其来源广泛，性能稳定，节能环保等优势成为负极材料的主要类型。石墨类负极材料在生产过程中需要进行石墨化工序。
3.负极材料石墨化是指高温下将碳原子由杂乱不规则排列转变为规则排列的六方平面网状结构，即石墨微晶结构，其目的是获得石墨高导电、高导热、耐腐蚀、耐摩擦等的性能。石墨化温度可高达2800℃，温度越高，石墨化微晶结构发育越完善。
4.现有技术中，在对负极材料进行石墨化加工时需要使用到坩埚，坩埚的装料量和装料速度直接影响生产进度、成本和产能，且坩埚装料好坏（压实均匀性）也直接影响石墨化处理后负极材料的质量。而传统的坩埚加料方式是：通过人工向坩埚内加料，在将所有的负极材料加入到坩埚中后，采用施压的方法将负极材料压实，完成装料，这种装料方式中向坩埚内加料为人工作业，工人的劳动强度大、装料速度慢、效率低下，导致石墨化过程中每炉的生产速度慢、成本较高，且这种将所有负极材料加入到坩埚中后进行压实的压实效果差，坩埚内负极材料的压实分布不均，压实均匀性较差，装罐量不高，导致石墨化过程中每炉的产量不高，石墨化处理后负极材料的质量均匀性较差。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对现有技术中，采用人工装料且在将所有负极材料加入到坩埚中后进行压实，导致石墨化过程中每炉的生产速度慢、成本较高、产量不高，以及导致石墨化处理后负极材料的质量均匀性较差的问题。本技术提供一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置，能够解决现有技术中的上述问题。
6.一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置，包括底座、支撑架、升降平台、进料压头和坩埚，所述底座具有用于放置所述坩埚的水平装料工位，所述支撑架设置于所述底座，且位于所述水平装料工位两侧，所述支撑架相对的两侧均设置有垂直于所述水平装料工位的升降驱动条，所述升降平台包括平台和设置于所述平台四个角部的升降驱动部，所述升降驱动部与所述升降驱动条一一对应驱动配合，所述进料压头包括进料管和与所述进料管一端相连通的压头，所述压头背离所述进料管的表面为压实面，所述压实面开设有下料小孔，所述进料管的一端设置于所述平台，且垂直于所述水平装料工位，所述压实面朝向所述水平装料工位，所述压头可在所述坩埚的内底面与开口之间竖直升降运动。
7.优选地，上述的装置中，所述底座为输送带料道，且所述底座的输送带上设置有限位凸起，以形成所述水平装料工位，所述坩埚与所述限位凸起在水平方向上限位配合。
8.优选地，上述的装置中，所述支撑架相对的两侧均伸缩抱紧装置，所述伸缩抱紧装
置用于抱紧放置于所述水平装料工位的所述坩埚。
9.优选地，上述的装置中，所述支撑架设置有防掉挡板，所述防掉挡板位于所述升降驱动条朝向所述水平装料工位的一端，且所述防掉挡板开设有第一避让孔，所述进料管的一端穿过所述第一避让孔，且活动配合。
10.优选地，上述的装置中，所述第一避让孔设置有滑动导向环，所述进料管的一端穿过所述滑动导向环，且所述进料管与所述滑动导向环滑动导向配合。
11.优选地，上述的装置中，所述支撑架设置有限位挡条，所述限位挡条位于所述升降驱动条背离所述水平装料工位的一端。
12.优选地，上述的装置中，所述平台开设有第二避让孔，所述进料管远离所述压头的一端穿过所述第二避让孔，且固定设置于所述第二避让孔，所述进料管远离所述压头的一端与进料软管相连。
13.优选地，上述的装置中，所述压头的直径为a毫米，所述坩埚的内径为b毫米，10毫米≤b-a≤3毫米。
14.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
15.本技术实施例公开的一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置中，通过升降平台带动进料压头升降运动实现坩埚的自动装料及压实，代替人工装料，避免工人的劳动强度大，通过自动装料装置进行装料，装料速度较快，提高装料效率，有利于提高石墨化过程中每炉的生产速度，降低成本较高。在装料压实的过程中，并不是在将所有的负极材料加入到坩埚中后，通过进料压头压实，而是通过多次少量装料压实的操作，实现坩埚中负极材料分段压实，以将坩埚中负极材料的压实程度高，且压实均匀性好，提高坩埚中负极材料的压实效果，避免坩埚中负极材料的压实分布不均，提高坩埚中负极材料的压实均匀性，从而能够使得石墨化处理后负极材料的质量均匀性高，提高石墨化处理后负极材料的品质，且能够提高每个坩埚的装罐量，以使石墨化过程中每炉的产量较高，进而能够解决现有技术中的上述问题。同时，在装料过程中，压头伸入到坩埚中通过多次少量装料压实的操作，实现坩埚中负极材料分段装料，这种装料方式能够避免装料过程中负极材料粉料飘散而导致扬尘。
附图说明
16.图1为本技术实施例公开的一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置的示意图；
17.图2为本技术实施例公开的一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置的另一示意图；
18.图3为本技术实施例公开的一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置的剖视示意图；
19.图4为本技术实施例公开的支撑架的示意图；
20.图5为本技术实施例公开的支撑架的剖视示意图；
21.图6为本技术实施例公开的升降平台的示意图；
22.图7为本技术实施例公开的进料压头的示意图；
23.图8为本技术实施例公开的进料压头的剖视示意图。
24.其中：底座100、限位凸起110、支撑架200、升降驱动条210、伸缩抱紧装置220、防掉
挡板230、第一避让孔240、滑动导向环250、限位挡条260、升降平台300、平台310、升降驱动部320、第二避让孔330、进料压头400、进料管410、压头420、下料小孔421、坩埚500。
实施方式
25.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
26.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.请参考图1至图8，本技术实施例公开一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置，包括底座100、支撑架200、升降平台300、进料压头400和坩埚500，其中：
29.底座100具有用于放置坩埚500的水平装料工位，水平装料工位水平设置，以使在将坩埚500放置到该水平装料工位时，坩埚500能够竖直，且开口向上。工作人员通过搬运工具将坩埚500搬运放置到水平装料工位，然后向坩埚500中装入负极材料，装料完成后通过搬运工具将坩埚500搬离水平装料工位，进行下一坩埚500的装料。支撑架200设置于底座100，且位于水平装料工位两侧，也就是说，支撑架200具有两个支撑侧板，这两个支撑侧板均设置于底座100，且分别位于水平装料工位两侧，支撑架200用于竖直支撑本技术公开装置的其他部件。具体地，支撑架200相对的两侧均设置有垂直于水平装料工位的升降驱动条210，上文中支撑架200的两个支撑侧板分别位于水平装料工位的两侧，支撑架200相对的两侧指的是：支撑架200的两个支撑侧板相对的两侧，两个支撑侧板中的任意一者朝向另一者的一侧，即两个支撑侧板相对的两侧。两个支撑侧板相对的两侧均设置有垂直于水平装料工位的升降驱动条210，升降驱动条210竖直设置，以使升降驱动条210垂直于水平装料工位。
30.升降平台300包括平台310和设置于平台310四个角部的升降驱动部320，升降驱动部320与升降驱动条210一一对应驱动配合，即平台310的四个角部均设置有升降驱动部320，支撑架200上设置有四条升降驱动条210，四个升降驱动部320与四条升降驱动条210一一对应驱动配合，升降驱动部320与升降驱动条210驱动配合指的是：升降驱动部320与升降驱动条210既能够滑动导向配合，同时，升降驱动部320可以在升降驱动条210上运动，例如齿轮齿条，以使升降驱动部320沿着升降驱动条210升降运动，由于升降驱动条210竖直设置，升降驱动条210垂直于水平装料工位，因此，升降驱动部320沿着升降驱动条210竖直升降运动，且垂直于水平装料工位升降运动，从而带动平台310竖直升降运动，以使平台310远
离或靠近水平装料工位。
31.进料压头400包括进料管410和与进料管410一端相连通的压头420，负极材料通过进料管410输送至压头420中，压头420背离进料管410的表面为压实面，压实面开设有下料小孔421，输送至压头420中的负极材料通过下料小孔421进行落料，进料管410的一端设置于平台310，且垂直于水平装料工位，以使压实面朝向水平装料工位，且压实面与水平装料工位相水平。由于平台310能够竖直升降运动，且进料管410的一端设置于平台310，从而使得平台310带动进料压头400竖直升降运动，进而使得压头420可升降进出坩埚500，以使压头420可在坩埚500的内底面与开口之间竖直升降运动。
32.在坩埚500具体装料过程中，首先工作人员通过搬运工具将坩埚500搬运放置到水平装料工位，然后启动升降驱动部320，以使升降驱动部320沿着升降驱动条210竖直下降，带动平台310竖直下降，以带动进料压头400竖直下降，以使进料压头400伸入到坩埚500内，直至压实面距离坩埚500的内底面预设距离后，停止下降，开始装料操作，通过进料管410将负极材料输送至压头420中，输送至压头420中的负极材料通过下料小孔421进行落料，对坩埚500进行装料，待装入到坩埚500中的负极材料与压实面相平后，停止落料，然后启动升降驱动部320，以使进料压头400竖直下降，压实面压实坩埚500内的负极材料，待压实后，操作升降驱动部320沿着升降驱动条210竖直上升，带动进料压头400竖直上升，压实面离开压实后的第一表面，上升预设距离后，此时压实面与压实后的第一表面之间的距离也是预设距离，完成一次装料流程，重复这样的装料流程多次，待将坩埚500装满后，操作升降驱动部320沿着升降驱动条210竖直上升，带动进料压头400竖直上升，以使进料压头400离开坩埚500，然后通过搬运工具将坩埚500搬离水平装料工位，进行下一坩埚500的装料。
33.本技术实施例公开的一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置中，通过升降平台300带动进料压头400升降运动实现坩埚500的自动装料及压实，代替人工装料，避免工人的劳动强度大，通过自动装料装置进行装料，装料速度较快，提高装料效率，有利于提高石墨化过程中每炉的生产速度，降低成本较高。在装料压实的过程中，并不是在将所有的负极材料加入到坩埚500中后，通过进料压头400压实，而是通过多次少量装料压实的操作，实现坩埚500中负极材料分段压实，以将坩埚500中负极材料的压实程度高，且压实均匀性好，提高坩埚500中负极材料的压实效果，避免坩埚500中负极材料的压实分布不均，提高坩埚500中负极材料的压实均匀性，从而能够使得石墨化处理后负极材料的质量均匀性高，提高石墨化处理后负极材料的品质，且能够提高每个坩埚500的装罐量，以使石墨化过程中每炉的产量较高，进而能够解决现有技术中的上述问题。同时，在装料过程中，压头420伸入到坩埚500中通过多次少量装料压实的操作，实现坩埚500中负极材料分段装料，这种装料方式能够避免装料过程中负极材料粉料飘散而导致扬尘。
34.作为优选，底座100为输送带料道，实现坩埚500的自动移动，减少工人的参与度，进一步降低坩埚500装料过程中的人工参与度，降低工人劳动强度。坩埚500通常为圆柱状，且高度较高，如果放到输送带料道上，在输送带料道启动的瞬间，坩埚500可能因重心较高以及惯性作用而倾倒，存在将坩埚500摔坏的风险，以及存在装料结束后的坩埚500因倾倒而导致负极材料倾洒。基于此，可选地，底座100的输送带上设置有限位凸起110，以形成水平装料工位，坩埚500与限位凸起110在水平方向上限位配合，在具体的工作过程中，将坩埚500放置到输送带上时，对准限位凸起110形成的水平装料工位放置，限位凸起110能够起到
限位稳定坩埚500的效果，避免输送带料道启动的瞬间坩埚500容易倾倒，提高坩埚500在输送带料道上输送过程中的稳定性，进而提高本技术公开的该装置在装料过程中的稳定性，提高装料过程的可靠性。
35.为了提高坩埚500在装料过程中的稳定性，避免坩埚500在装料过程中倾斜、侧倒等影响正常装料，可选地，支撑架200相对的两侧均伸缩抱紧装置220，伸缩抱紧装置220用于抱紧放置于水平装料工位的坩埚500，工作人员首先通过搬运工具将坩埚500搬运放置到水平装料工位，然后伸缩抱紧装置220伸长抱紧坩埚500的上部，再然后向坩埚500中装入负极材料，装料完成后伸缩抱紧装置220缩回，以使伸缩抱紧装置220离开坩埚500，然后通过搬运工具将坩埚500搬离水平装料工位。在坩埚500装料过程中通过伸缩抱紧装置220将坩埚500抱紧，避免坩埚500在装料过程中倾斜、侧倒等影响正常装料，从而提高坩埚500在装料过程中的稳定性。
36.在本技术中，升降驱动部320沿着升降驱动条210竖直下降，带动平台310竖直下降，以带动进料压头400竖直下降，以使进料压头400伸入坩埚500内，为了避免因升降驱动部320行程出现故障而导致升降平台300下降的距离较大或竖直掉下，导致进料压头400直冲坩埚500的内底，坩埚500受到冲击后容易破损，基于此，可选地，支撑架200设置有防掉挡板230，防掉挡板230位于升降驱动条210朝向水平装料工位的一端，且防掉挡板230开设有第一避让孔240，进料管410的一端穿过第一避让孔240，且活动配合。由于防掉挡板230的存在，升降驱动部320的向下的行程不会超过防掉挡板230，当升降驱动部320行程出现故障时，升降平台300即使向下掉落，防掉挡板230也会起到拦截的效果，当升降平台300最大限度地下降至与防掉挡板230接触后，进料压头400距离坩埚500的内底也有一定的安全距离，避免升降平台300下降的距离较大或竖直掉下而导致进料压头400直冲坩埚500的内底，从而提高本技术公开的该装置的装料安全性。
37.进一步地，第一避让孔240设置有滑动导向环250，进料管410的一端穿过滑动导向环250，且进料管410与滑动导向环250滑动导向配合，通过滑动导向环250为进料管410起到导向作用，进料管410的上端设置在平台310，进料管410的中部通过滑动导向环250导向，以使进料管410通过该两点限位，使得进料管410竖直升降，避免进料管410晃动倾斜而导致进料压头400较难对准坩埚500的开口，提高本技术公开的该装置装料过程中的稳定性与可靠性。
38.作为优选，支撑架200设置有限位挡条260，限位挡条260位于升降驱动条210背离水平装料工位的一端，限位挡条260的效果与防掉挡板230的效果类似，限位挡条260是为了防止升降驱动部320在上升过程中出现故障而无法及时停止，导致其冲出升降驱动条210，在限位挡条260的作用下，升降驱动部320的向上的行程不会超过升降驱动部320，避免整个升降平台300冲出升降驱动条210而掉落砸向地面，避免出现该类安全事故。
39.作为优选，平台310开设有第二避让孔330，进料管410远离压头420的一端穿过第二避让孔330，且固定设置于第二避让孔330，进料管410远离压头420的一端与进料软管相连，在平台310升降过程中，进料软管能够随着平台310为进料管410输送负极材料。
40.在本技术中，压头420需要伸入到坩埚500内，因此，压头420的直径小于坩埚500的内径，但是若压头420的直径过小，则在压头420压实负极材料时压实效果较差，基于此，可选地，压头420的直径为a毫米，坩埚500的内径为b毫米，10毫米≤b-a≤3毫米，以使压头420
既能够平稳顺利伸入到坩埚500内，还能够避免压头420的直径过小而导致其在压实负极材料时压实效果较差。
41.在压头420压实负极材料时，压实面与负极材料接触进行，由于压实面开设有下料小孔421，为了避免下料小孔421的开设而影响压头420对负极材料的压实效果，进一步地，压实面的有效表面积为c，理论表面积为d，d=3.14*a2，则c=（90%至70%）*d，也就是说，压实面的有效表面积占理论表面积的90%至70%，避免因开设下料小孔421而导致压实面的有效表面积较小，避免下料小孔421的开设而影响压头420对负极材料的压实效果。压实面的有效表面积指的是压实面除去开设下料小孔421后的表面积，即压实面的有效表面积指的是压实面的理论表面积减去下料小孔421所占用的面积。
42.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
43.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置，其特征在于，包括底座（100）、支撑架（200）、升降平台（300）、进料压头（400）和坩埚（500），所述底座（100）具有用于放置所述坩埚（500）的水平装料工位，所述支撑架（200）设置于所述底座（100），且位于所述水平装料工位两侧，所述支撑架（200）相对的两侧均设置有垂直于所述水平装料工位的升降驱动条（210），所述升降平台（300）包括平台（310）和设置于所述平台（310）四个角部的升降驱动部（320），所述升降驱动部（320）与所述升降驱动条（210）一一对应驱动配合，所述进料压头（400）包括进料管（410）和与所述进料管（410）一端相连通的压头（420），所述压头（420）背离所述进料管（410）的表面为压实面，所述压实面开设有下料小孔（421），所述进料管（410）的一端设置于所述平台（310），且垂直于所述水平装料工位，所述压实面朝向所述水平装料工位，所述压头（420）可在所述坩埚（500）的内底面与开口之间竖直升降运动。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座（100）为输送带料道，且所述底座（100）的输送带上设置有限位凸起（110），以形成所述水平装料工位，所述坩埚（500）与所述限位凸起（110）在水平方向上限位配合。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑架（200）相对的两侧均设置有伸缩抱紧装置（220），所述伸缩抱紧装置（220）用于抱紧放置于所述水平装料工位的所述坩埚（500）。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑架（200）设置有防掉挡板（230），所述防掉挡板（230）位于所述升降驱动条（210）朝向所述水平装料工位的一端，且所述防掉挡板（230）开设有第一避让孔（240），所述进料管（410）的一端穿过所述第一避让孔（240），且活动配合。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一避让孔（240）设置有滑动导向环（250），所述进料管（410）的一端穿过所述滑动导向环（250），且所述进料管（410）与所述滑动导向环（250）滑动导向配合。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支撑架（200）设置有限位挡条（260），所述限位挡条（260）位于所述升降驱动条（210）背离所述水平装料工位的一端。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述平台（310）开设有第二避让孔（330），所述进料管（410）远离所述压头（420）的一端穿过所述第二避让孔（330），且固定设置于所述第二避让孔（330），所述进料管（410）远离所述压头（420）的一端与进料软管相连。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压头（420）的直径为a毫米，所述坩埚（500）的内径为b毫米，10毫米≤b-a≤3毫米。

技术总结
本申请涉及一种负极材料石墨化用坩埚自动装料装置，底座具有用于放置坩埚的水平装料工位，支撑架相对的两侧均设置有垂直于水平装料工位的升降驱动条，升降驱动部与升降驱动条一一对应驱动配合，压头背离进料管的表面为压实面，压实面开设有下料小孔，且垂直于水平装料工位，压实面朝向水平装料工位，压头可在坩埚的内底面与开口之间竖直升降运动。通过升降平台带动进料压头升降运动实现坩埚的自动装料及压实，代替人工装料，有利于提高每炉的生产速度，降低成本较高，通过多次少量装料压实的操作，提高坩埚中负极材料的压实均匀性，能够使得石墨化处理后负极材料的质量均匀性高，且能够提高每个坩埚的装罐量，以使每炉的产量较高。较高。较高。


技术研发人员：李新强 李阳
受保护的技术使用者：宁夏碳谷能源科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/14