CN103490096B - 电池自动组装系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池自动组装系统，包括转盘，若干个装配夹具；以及分布于转盘外侧沿转盘转动方向顺序排列的电芯上料机构、电芯保护板分切上料机构、镍带冲切上料机构、点焊机构、电芯下料机构。本发明利用装配夹具随转盘步进转动的方式依次进入各个机构的加工工位，从而完成电池组装的各个步骤，包括电芯上料、保护板上料、镍带连接片上料、点焊等，装配夹具每随转盘转动一圈便可以完成一个电池的组装过程，整个组装过程能够连续紧凑的进行，组装效率大大增加，基本省略了人手操作的麻烦，大大节约了人力成本，每个部分都易于控制，组装精度得到大大提高。

Description

电池自动组装系统

技术领域

本发明涉及电池加工技术领域，具体为一种电池自动组装系统。

背景技术

锂离子电池生产过程中所要进行的一个重要步骤是电芯与保护板的组装，即通过镍带连接片将保护板和电芯之间焊接起来。现有的组装工艺自动化程度相对较低，各工序基本依赖人手操作，效率低，人为操作误差相对较大，生产成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种提升生产效率、降低人工成本、组装精度高的电池自动组装系统。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

电池自动组装系统，包括：可平行水平面以步进的方式转动的转盘；安装在转盘上随转盘转动的若干个装配夹具；以及，分布于转盘外侧沿转盘转动方向顺序排列的：电芯上料机构，向装配夹具输送电芯；电芯保护板分切上料机构，将保护板拼板分切后所得的单个保护板输送到装配夹具上电芯一侧的位置上；镍带冲切上料机构，将镍带冲切后所得的镍带连接片输送到装配夹具上，使镍带连接片连接于电芯与保护板之间；点焊机构，将镍带连接片和电芯以及镍带连接片和保护板分别焊接起来，得到电池组装半成品；电芯下料机构，将电池组装半成品从装配夹具取下。

优选的是，电芯保护板分切上料机构与镍带分切上料机构之间设有保护板压平机构，将保护板压平调整到预设位置上。

优选的是，所述电芯上料机构包括：电芯输送轨道，电芯输送轨道的末端设置于装配夹具转动平面的上方；设置在电芯输送轨道末端的翻转式槽型夹具，其一端为电芯进口，另一端为电芯出口，于与电芯输送轨道同向和与装配夹具同向两种状态之间翻转切换；设置于处于与装配夹具同向状态下的翻转式槽型夹具上方位置的电芯顶出机构，电芯顶出机构设有用于将电芯顶出送到装配夹具内的活动端；设于电芯输送轨道的始端上方用于叠放电芯的电芯装料槽，电芯装料槽的底部面向电芯输送轨道末端的一侧设有形状与单个电芯侧面匹配的出料口，电芯输送轨道上设有用于将单个电芯从电芯装料槽顶出的上料驱动机构。

优选的是，所述电芯保护板分切上料机构包括：用于输送保护板拼板的保护板传送轨道，保护板拼板由若干排相隔的连接于两侧的连接条上的保护板列组成，每个保护板列由若干个拼接的保护板组成，保护板传送轨道的传送方向与连接条的延伸方向相同；设于保护板传送轨道末端的保护板分切机构，保护板分切机构包括设于保护板列两侧用于分切与连接条连接处的第一分切单元以及设于保护板之间连接处的第二分切单元；用于抓放分切所得的单个保护板的机械手，机械手的数量与单个保护板列上的保护板数量相同；用于驱动机械手位移的机械手驱动机构，机械手固定于机械手驱动机构上。

优选的是，所述保护板传送轨道包括：设于两侧用于承载连接条的第一支撑条；设于第一支撑条之间用于承载保护板连接处的第二支撑条，第一支撑条和第二支撑条之间通过宽度调整机构连接；分别设于两侧的第一支撑条上方的驱动滚轮，驱动滚轮压紧于连接条上；用于控制驱动滚轮转动的滚轮电机。

优选的是，所述镍带冲切上料机构包括：水平放置的冲切刀模，设有预设形状的冲切孔；设于冲切刀模下方的冲切机构；设于冲切刀模上方的镍带吸嘴，用于将冲切所得的镍带连接片向装配夹具输送；用于输送镍带至冲切刀模和冲切机构之间的镍带输送机构；用于驱动镍带吸嘴位移的吸嘴驱动机构，镍带吸嘴安装在吸嘴驱动机构上。

优选的是，所述电芯下料机构包括：电芯上顶机构，其设有将装配夹具内电芯顶起的活动端，电芯上顶机构设于装配夹具转动平面的下方；下料滑轨，下料滑轨的始端设于正对电芯上顶机构的装配夹具转动平面的上方位置处，末端向外侧延伸；用于抓放电芯的电芯取放端，电芯取放端活动安装于下料滑轨上；下料夹具，所述下料夹具包括至少一排与下料滑轨同向、并排分布的若干个电芯放置槽，下料夹具设于下料滑轨的下方。

本发明的有益效果是：

本发明利用装配夹具随转盘步进转动的方式依次进入各个机构的加工工位，从而完成电池组装的各个步骤，包括电芯上料、保护板上料、镍带连接片上料、点焊等，装配夹具每随转盘转动一圈便可以完成一个电池的组装过程，整个组装过程能够连续紧凑的进行，组装效率大大增加，基本省略了人手操作的麻烦，大大节约了人力成本，每个部分都易于控制，组装精度得到大大提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步的说明：

图1为本发明的系统组成示意图；

图2为电芯上料机构的组成示意图；

图3为保护板拼板的结构示意图；

图4为电芯保护板分切上料机构的组成示意图；

图5为电芯保护板分切上料机构的分切原理示意图；

图6为镍带冲切上料机构的组成示意图；

图7为电芯下料机构的组成示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明的电池自动组装系统包括转盘1、装配夹具2、电芯上料机构3、电芯保护板分切上料机构4、镍带冲切上料机构5、点焊机构6、电芯下料机构7等，于电芯保护板分切上料机构4和镍带冲切上料机构5之间还优选包括保护板压平机构8，用于将上料的保护板压平调整到预设位置上。

转盘1平行水平面以步进的方式转动，图1中的转动方向为逆时针。装配夹具2安装在转盘1上，随转盘1转动，以循环的方式依次进入电芯上料机构3、电芯保护板分切上料机构4、保护板压平机构8、镍带冲切上料机构5、点焊机构6、电芯下料机构7的加工工位上。其中电芯上料机构3向装配夹具输送电芯；电芯保护板分切上料机构4将保护板拼板分切后所得的单个保护板输送到装配夹具上电芯一侧的位置上；保护板压平机构8将上料的保护板压平调整到预设位置；镍带冲切上料机构5将镍带冲切后所得的镍带连接片输送到装配夹具上，使镍带连接片连接于电芯与保护板之间；点焊机构6将镍带连接片和电芯以及镍带连接片和保护板分别焊接起来，得到电池组装半成品；电芯下料机构7将电池组装半成品从装配夹具取下。一般地，点焊机构6的数量一般设为3个，用于分别对不同位置的焊点进行焊接。

如图2所示，电芯上料机构3包括电芯输送轨道31、翻转式槽型夹具32、电芯顶出机构33、电芯装料槽34等。电芯输送轨道31用于输送电芯，其可以利用各种传动结构实现。电芯装料槽34设于输送轨道31的始端，底部面向电芯输送轨道31末端的一侧设有形状与单个电芯侧面匹配的出料口，电芯输送轨道31上设有用于将单个电芯从电芯装料槽34顶出的上料驱动机构35。

电芯装料槽34内部设有形状与电芯形状的中空结构，多个电芯可叠放在装料槽34内部。驱动机构35一般可以利用气缸实现。工作时，气缸动作，将单个电芯从电芯装料槽34内顶出，并进一步顶至电芯输送轨道31末端的翻转式槽型夹具32内。

翻转式槽型夹具32一端为电芯进口，另一端为电芯出口，于与电芯输送轨道同向和与装配夹具同向两种状态之间翻转切换。当与电芯输送轨道同向时，翻转式槽型夹具32用于接收来自输送轨道31的输送电芯并将电芯夹紧；获取电芯后，槽型夹具32翻转，切换到与装配夹具同向的状态，槽型夹具32在电芯顶出机构33的辅助将电芯顶出，放到装配夹具内。夹具32上一般配置有弹簧机构，用于将电芯紧固。此槽型夹具32可以采用与装配夹具同样的结构实现。

如图4和图5所示，电芯保护板分切上料机构4包括保护板传送轨道41、保护板分切机构42、机械手43以及机械手驱动机构44。

如图3所示，保护板拼板由若干排相隔的连接于两侧的连接条上的保护板列组成，每个保护板列由若干个拼接的保护板组成。

保护板传送轨道41将保护板拼板输送到保护板分切机构42上，传送方向与连接条的延伸方向相同。

保护板分切机构42用于对保护板拼板进行分切，从而获得互相独立的单个保护板。保护板分切机构42设于传送轨道41的末端，如图4所示，其包括设于保护板列两侧用于分切与连接条连接处的第一分切单元421以及设于保护板之间连接处的第二分切单元422。

机械手43用于抓放分切所得的单个保护板，并将保护板转送到相应的位置上。当一排保护板列上的保护板数量为一个时，机械手的数量设为一个；当保护板数量更多时，机械手需要配置为相应更多的数量。

机械手驱动机构44用于驱动机械手43位移，机械手43固定于驱动机构44上。机械手43可以实现的位移包括前后左右方向水平移动以及上下方向的升降，驱动机构44可以利用电机或者气缸等实现。

作为优选的实施方式，如图4所示，传送轨道41包括设于两侧用于承载连接条的第一支撑条411、设于第一支撑条411之间用于承载保护板连接处的第二支撑条412、分别设于两侧的第一支撑条411上方的驱动滚轮413以及用于控制驱动滚轮413转动的滚轮电机414。当一排保护板列上的保护板数量为2个时，第二支撑条412的数量为一条。

第一支撑条411和第二支撑条412之间通过宽度调整机构连接，此宽度调整机构用于调节支撑条之间的距离，以适应不同规格的保护板拼板的使用，具体实现时，此宽度调整机构可以利用螺杆、气缸、电机等实现。驱动滚轮413 压紧于连接条上，当驱动滚轮413转动时，连接条同时随之移动，从而带动整板保护板拼板移动。为了更好地控制驱动滚轮413动作，优选的是，两侧的驱动滚轮413串接于一转动轴415上，转动轴415与电机414的驱动轴连接。

如图6所示，镍带冲切上料机构5包括冲切刀模51、冲切机构52、镍带吸嘴53、镍带输送机构54以及吸嘴驱动机构55等。

冲切刀模51和冲切机构52配合工作。冲切刀模51水平放置，冲切机构设于冲切刀模51的下方，当镍带进入刀模51和冲切机构52之间时，冲切机构52动作，对镍带进行冲切，得到与冲切孔形状相同的分切镍带。冲切刀模51可以根据产品的不同进行更换。

镍带吸嘴53设于冲切刀模51的上方，用于将分切所得的镍带连接片输送到电芯的装配线上。镍带吸嘴53的位移受吸嘴驱动机构55的控制，可以实现的位移包括前后左右方向水平移动以及上下方向的升降，具体的驱动机构可以利用电机或者气缸等实现。

镍带输送机构54用于将镍带输送到冲切刀模51和冲切机构之间。待冲切的镍带一般以一个卷盘的形式提供，其经过若干转轮式传导装置输送到预设的位置上。此传送结构实现形式多样，在此不再赘述。

如图7所示，电芯下料机构7包括电芯上顶机构71、下料滑轨72、电芯取放端73、下料夹具74等。

电芯上顶机构71设于装配夹具移动路线的下方，设有活动端，用于将装配夹具内的电芯顶起，以便电芯取放端73取放电芯。电芯上顶机构71的位置固定，活动端可以利用电机、气缸等各种驱动方式进行驱动。工作时，组装完成的电芯随装配夹具移动到电芯上顶机构71的上方位置，电芯上顶机构71的活动端动作，从装配夹具的下部留空部伸入夹具内，将电芯顶起。

下料滑轨72和电芯取放端73配合工作，电芯取放端73活动安装于滑轨72上，用于实现电芯的取放。滑轨72的始端设于正对电芯上顶机构71的装配夹具移动路线的上方位置处，末端向外侧延伸。电芯取放端73于滑轨72上的移动可以通过电机、气缸等驱动方式实现，电芯取放端73的抓取结构可以利用吸盘、机械手等方式实现。

下料夹具74用于放置从装配夹具上取下的电芯，其设于滑轨72的下方，包括至少一排与滑轨同向、并排分布的若干个电芯放置槽75。工作时，电芯取放端73逐一从装配夹具1上取下电芯，并将电芯依次防到电芯放置槽75上，直至一排的电芯放置槽75全部放满。

下料夹具74优选设置为可以自动更换的方式，并且优选包括两排或两排以上的电芯放置槽。具体地，本发明优选包括导向与滑轨垂直的下料夹具导轨，下料夹具74滑动安装于下料夹具导轨上。这种导轨式结构使得下料夹具74能够自动转移，当一个下料夹具74放满后，自动将下一个切换到滑轨72的下方，继续下一阶段的下料工作。

本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1. 电池自动组装系统，其特征在于包括：

可平行水平面以步进的方式转动的转盘；

安装在转盘上随转盘转动的若干个装配夹具；

以及，分布于转盘外侧沿转盘转动方向顺序排列的：

电芯上料机构，向装配夹具输送电芯；

电芯保护板分切上料机构，将保护板拼板分切后所得的单个保护板输送到装配夹具上电芯一侧的位置上；

镍带冲切上料机构，将镍带冲切后所得的镍带连接片输送到装配夹具上，使镍带连接片连接于电芯与保护板之间；

点焊机构，将镍带连接片和电芯以及镍带连接片和保护板分别焊接起来，得到电池组装半成品；

电芯下料机构，将电池组装半成品从装配夹具取下。

2.根据权利要求1所述的电池自动组装系统，其特征在于电芯保护板分切上料机构与镍带分切上料机构之间设有保护板压平机构，将保护板压平调整到预设位置上。

3.根据权利要求1所述的电池自动组装系统，其特征在于所述电芯上料机构包括：

电芯输送轨道，电芯输送轨道的末端设置于装配夹具转动平面的上方；

设置在电芯输送轨道末端的翻转式槽型夹具，其一端为电芯进口，另一端为电芯出口，于与电芯输送轨道同向和与装配夹具同向两种状态之间翻转切换；

设置于处于与装配夹具同向状态下的翻转式槽型夹具上方位置的电芯顶出机构，电芯顶出机构设有用于将电芯顶出送到装配夹具内的活动端；

设于电芯输送轨道的始端上方用于叠放电芯的电芯装料槽，电芯装料槽的底部面向电芯输送轨道末端的一侧设有形状与单个电芯侧面匹配的出料口，电芯输送轨道上设有用于将单个电芯从电芯装料槽顶出的上料驱动机构。

4.根据权利要求1所述的电池自动组装系统，其特征在于所述电芯保护板分切上料机构包括：

用于输送保护板拼板的保护板传送轨道，保护板拼板由若干排相隔的连接于两侧的连接条上的保护板列组成，每个保护板列由若干个拼接的保护板组成，保护板传送轨道的传送方向与连接条的延伸方向相同；

设于保护板传送轨道末端的保护板分切机构，保护板分切机构包括设于保护板列两侧用于分切与连接条连接处的第一分切单元以及设于保护板之间连接处的第二分切单元；

用于抓放分切所得的单个保护板的机械手，机械手的数量与单个保护板列上的保护板数量相同；

用于驱动机械手位移的机械手驱动机构，机械手固定于机械手驱动机构上。

5.根据权利要求4所述的电池自动组装系统，其特征在于所述保护板传送轨道包括：

设于两侧用于承载连接条的第一支撑条；

设于第一支撑条之间用于承载保护板连接处的第二支撑条，第一支撑条和第二支撑条之间通过宽度调整机构连接；

分别设于两侧的第一支撑条上方的驱动滚轮，驱动滚轮压紧于连接条上；

用于控制驱动滚轮转动的滚轮电机。

6.根据权利要求1所述的电池自动组装系统，其特征在于所述镍带冲切上料机构包括：

水平放置的冲切刀模，设有预设形状的冲切孔；

设于冲切刀模下方的冲切机构；

设于冲切刀模上方的镍带吸嘴，用于将冲切所得的镍带连接片向装配夹具输送；

用于输送镍带至冲切刀模和冲切机构之间的镍带输送机构；

用于驱动镍带吸嘴位移的吸嘴驱动机构，镍带吸嘴安装在吸嘴驱动机构上。

7.根据权利要求1所述的电池自动组装系统，其特征在于所述电芯下料机构包括：

电芯上顶机构，其设有将装配夹具内电芯顶起的活动端，电芯上顶机构设于装配夹具转动平面的下方；

下料滑轨，下料滑轨的始端设于正对电芯上顶机构的装配夹具转动平面的上方位置处，末端向外侧延伸；

用于抓放电芯的电芯取放端，电芯取放端活动安装于下料滑轨上；

下料夹具，所述下料夹具包括至少一排与下料滑轨同向、并排分布的若干个电芯放置槽，下料夹具设于下料滑轨的下方。