CN106374142B - 电池电芯自动入壳装置 - Google Patents

电池电芯自动入壳装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电池电芯自动入壳装置，包括：入壳工位，以及设置于入壳工位周围的壳体定位机构、壳体打开机构、入壳导向机构、入壳机构和用于将壳体运送到入壳工位的送壳机构，所述壳体定位机构定位住壳体的四个侧面，所述入壳导向机构设于入壳工位的上方，对入壳的电芯进行导向，所述壳体打开机构包括打开气缸，以及分别设于壳体两侧的吸盘和吸盘臂，所述吸盘臂连接吸盘，所述打开气缸通过吸盘臂控制两吸盘之间的开合，所述入壳机构包括用于夹取电芯放入壳体内的入壳机械手。本发明的有益效果在于：实现电芯入壳的全自动化，保证入壳的质量，提高入壳效率，提升产品品质，对整个锂电池行业的动力电池制造作出了有益的推进。

Description

电池电芯自动入壳装置
技术领域
本发明涉及动力电池自动化生产设备领域技术，具体涉及一种电池电芯自动入壳装置。
背景技术
金属方壳锂离子动力电池是一种新型电池，近几年在国内外发展迅速。动力电池极耳超声波焊接加工完成后，装入钢壳或铝壳再进行盖板焊接。电芯与壳体内的间隙越小，那么生产出来的电池就越安全。但是电芯与壳体内的间隙太小了又会造成电芯入壳的困难，现有的机械设备自动化入壳时常会将电芯的隔膜刮破，而且电芯在机械自动化入壳时始终会有一段是做自由落体运动，电芯以较高的速度跌落壳体，容易造成极片损伤，产品合格率较低。而人工手动入壳的效率较低，劳动强度较高，经营成本较高。
发明内容
本发明针对现有技术存在之缺失，提供一种可减少电芯损伤，提升自动化水平的电池电芯自动入壳装置。
为达上述目的，本发明采用如下之技术方案：
一种电池电芯自动入壳装置，包括：入壳工位，以及设置于入壳工位周围的壳体定位机构、壳体打开机构、入壳导向机构、入壳机构和用于将壳体运送到入壳工位的送壳机构，所述壳体定位机构定位住壳体的四个侧面，所述入壳导向机构设于入壳工位的上方，对入壳的电芯进行导向，所述壳体打开机构包括打开气缸，以及分别设于壳体两侧的吸盘和吸盘臂，所述吸盘臂连接吸盘，所述打开气缸通过吸盘臂控制两吸盘之间的开合，所述入壳机构包括用于夹取电芯放入壳体内的入壳机械手。
作为一种优选方案，所述送壳机构包括送壳马达、送壳滑座、送壳滑轨、升降气缸和送壳机械手，所述送壳滑座设于送壳滑轨上，并且由送壳马达驱动沿送壳滑轨滑动，所述升降气缸固定于送壳滑座上，所述送壳机械手与升降气缸连接，并且由升降气缸驱动上下移动。
作为一种优选方案，所述送壳机构还包括有旋转气缸，所述旋转气缸与升降气缸连接，由升降气缸带动上下移动，所述送壳机械手与旋转气缸连接，并且由旋转气缸控制转动。
作为一种优选方案，所述壳体定位机构包括左侧定位基准块、左侧定位气缸、右侧定位块、右侧定位气缸、前侧定位块、前侧定位气缸、后侧定位基准块和后侧定位气缸，所述左侧定位气缸驱动左侧定位基准块左右移动，所述右侧定位气缸驱动右侧定位块左右移动，所述左侧定位基准块与右侧定位块配合对壳体的左右侧定位；所述前侧定位气缸驱动前侧定位块前后移动，所述后侧定位气缸驱动后侧定位基准块左右移动，所述后侧定位基准块与前侧定位块配合对壳体的前后侧定位。
作为一种优选方案，所述壳体打开机构还包括对称设置于入壳工位左右两侧的两打开滑座、两打开滑轨和两连接臂，所述两打开滑座分别对称设于两打开滑轨上，所述打开气缸通过两连接臂分别与两打开滑座连接，并同时驱动两个打开滑座分别沿两打开滑轨左右滑动，所述吸盘臂固定于打开滑座上，并与吸盘一起随打开滑座左右移动。
作为一种优选方案，所述入壳导向机构包括导向膜、导向块和导向气缸，入壳时，所述导向气缸带动导向膜伸入壳体入口的内侧对电芯较宽的两侧面导向，所述导向气缸带动导向块伸向壳体入口对电芯较窄的两侧面导向。
作为一种优选方案，入壳时，所述导向膜和导向块由壳体入口的外侧倾斜向下伸向壳体入口的内侧。
作为一种优选方案，所述入壳导向机构还包括导向块滑座、左右移动气缸和朝向壳体入口延伸的导向滑轨，所述导向块滑座安装于导向滑轨上，所述导向块滑座由左右移动气缸驱沿导向滑轨左右滑动，所述导向气缸和导向膜安装于导向块滑座上，并随导向块滑座左右滑动。
作为一种优选方案，所述入壳机构还包括入壳滑座、横向导轨、横向驱动元件和纵向驱动元件，所述入壳滑座设于横向导轨上，并由横向驱动元件驱动沿横向导轨移动，所述入壳滑座上设有纵向延伸的纵向导轨，所述入壳机械手设于纵向导轨上，并由纵向驱动元件驱动沿纵向导轨移动。
作为一种优选方案，所述横向驱动元件和纵向驱动元件为气缸或马达。
本发明与现有技术相比，有以下优势和优点，具体而言，本发明设有壳体定位机构、入壳导向机构和壳体打开机构。壳体定位机构对壳体进行定位，入壳导向机构对电芯进行导向，从而提高电芯入壳的位置精度，提升自动化水平；在入壳时，壳体打开机构适时将壳体内部空间扩大，避免电芯入壳时壳体将电芯的隔膜刮破，壳体打开机构适时挤压壳体，缓减电芯自由落体时的速度，极大限度的保护了电芯极片。本发明有效改善了电芯入壳难的问题，实现电芯入壳的全自动化，节省人力资源，提高产品质量，增加产能，对整个锂电池行业的动力电池制造作出了有益的推进。
为更清楚地阐述本发明的结构特征、技术手段及其所达到的具体目的和功能，下面结合附图与具体实施例来对本发明作进一步详细说明：
附图说明
图1是本发明之实施例的组装结构图；
图2是本发明之实施例的入壳机构结构示意图；
图3是本发明之实施例的入壳机构侧视图；
图4是本发明之实施例的送壳机构结构示意图；
图5是本发明之实施例的壳体定位机构结构示意图；
图6是本发明之实施例的壳体定位机构俯视图；
图7是本发明之实施例的壳体打开机构结构示意图；
图8是本发明之实施例的壳体打开机构俯视图；
图9是本发明之实施例的入壳导向机构结构示意图；
图10是本发明之实施例的入壳导向机构俯视图。
附图标识说明：
10-入壳机构，11-入壳机械手，12-入壳滑座，13-横向导轨，14-横向驱动元件，15-纵向导轨，16-纵向驱动元件，20-送壳机构，21-送壳马达，22-送壳滑座，23-送壳滑轨，24-升降气缸，25-送壳机械手，26-旋转气缸，30-壳体定位机构,31-左侧定位基准块，32-左侧定位气缸，33-右侧定位块，34-右侧定位气缸，35-前侧定位块，36-前侧定位气缸，37-后侧定位基准块，38-后侧定位气缸，40-壳体打开机构，41-壳体打开气缸，42-吸盘，43-吸盘臂，44-打开滑座，45-打开滑轨，46-连接臂，50-入壳导向机构，51-导向膜，52-导向块，53-导向气缸，54-导向块滑座，55-左右移动气缸，56-导向滑轨。
具体实施方式
如图1所示，一种电池电芯自动入壳装置，包括：入壳工位，以及设置于入壳工位周围的壳体定位机构30、壳体打开机构40、入壳导向机构50、入壳机构10和用于将壳体运送到入壳工位的送壳机构20，所述壳体定位机构30定位住壳体的四个侧面，所述入壳导向机构50设于入壳工位的上方，对入壳的电芯进行导向，所述壳体打开机构40包括打开气缸41，以及分别设于壳体两侧的吸盘42和吸盘臂43，所述吸盘臂43连接吸盘42，所述打开气缸41通过吸盘臂43控制两吸盘42之间的开合，所述入壳机构10包括用于夹取电芯放入壳体内的入壳机械手11。
如图2、3所示，所述入壳机构10还包括入壳滑座12、横向导轨13、横向驱动元件14和纵向驱动元件16，所述入壳滑座12设于横向导轨13上，并由横向驱动元件14驱动沿横向导轨13移动，所述入壳滑座12上设有纵向延伸的纵向导轨15，所述入壳机械手11设于纵向导轨15上，并由纵向驱动元件16驱动沿纵向导轨15移动。所述横向驱动元件14和纵向驱动元件16为气缸或马达。
如图4所示，所述送壳机构20包括送壳马达21、送壳滑座22、送壳滑轨23、升降气缸24、送壳机械手25和旋转气缸26，所述送壳滑座22设于送壳滑轨23上，并且由送壳马达21驱动沿送壳滑轨23滑动，所述升降气缸24固定于送壳滑座22上，所述送壳机械手25与升降气缸24连接，并且由升降气缸24驱动上下移动。所述旋转气缸26与升降气缸24连接，由升降气缸24带动上下移动，所述送壳机械手25与旋转气缸26连接，由旋转气缸26控制转动抓取、运送壳体。
如图5、6所示，所述壳体定位机构30包括左侧定位基准块31、左侧定位气缸32、右侧定位块33、右侧定位气缸34、前侧定位块35、前侧定位气缸36、后侧定位基准块37和后侧定位气缸38，所述左侧定位气缸32驱动左侧定位基准块31左右移动，所述右侧定位气缸34驱动右侧定位块33左右移动，所述左侧定位基准块31与右侧定位块33配合对壳体的左右侧定位,所述前侧定位气缸36驱动前侧定位块35前后移动，所述后侧定位气缸38驱动后侧定位基准块37左右移动，所述后侧定位基准块37与前侧定位块35配合对壳体的前后侧定位。工作时，所述后侧定位气缸38驱动后侧定位基准块37先伸出作为端面位置基准，所述前侧定位气缸36驱动前侧定位块35向前移动，将壳体推至后侧定位基准块37处，所述左侧定位基准块31在左侧定位气缸32的驱动下伸出作为侧面的定位基准，右侧定位块33由右侧定位气缸34驱动下将壳体紧压在左侧定位基准块31上，完成精确定位。所述左侧定位气缸32的缸径大于右侧定位气缸34的缸径，所以左侧定位基准块31可当作侧面的基准，并且所述左侧定位气缸32是可调节的，可适应各种型号的壳体。为防止壳体变形而造成的定位不准，所有定位块都是压住壳体边角不易变形的部位。
如图7、8所示，所述壳体打开机构40还包括对称设置于入壳工位左右两侧的两打开滑座44、两打开滑轨45和两连接臂46，所述两打开滑座44分别对称设于两打开滑轨45上，所述打开气缸41通过两连接臂46分别与两打开滑座44连接，并同时驱动两个打开滑座41分别沿两打开滑轨45左右滑动，所述吸盘臂43固定于打开滑座44上，并与吸盘42一起随打开滑座44左右移动。壳体打开机构40打开壳体时，所述壳体打开气缸41伸出，壳体打开气缸41驱动连接臂46，使打开滑座44往两边滑动，吸盘臂43打开在吸盘42的作用下壳体打开机构40打开壳体，使壳体内部间隙稍微加大，方便入电芯。壳体打开机构40挤压壳体时，所述壳体打开气缸41往回缩，壳体打开气缸41驱动连接臂46，使打开滑座44往中间位置靠拢，在吸盘臂43和吸盘42的作用下，壳体打开机构40紧紧向内挤压壳体，此时壳体内部的间隙减小，电芯被压住暂时不会掉下，方便机械手重新抓取电芯。
如图9、10所示，所述入壳导向机构50包括导向膜51、导向块52、导向气缸53、导向块滑座54、左右移动气缸55和朝向壳体入口延伸的导向滑轨56，所述导向块滑座54安装于导向滑轨56上，所述导向块滑座54由左右移动气缸55驱沿导向滑轨56左右滑动，所述导向气缸53和导向膜51安装于导向块滑座54上，并随导向块滑座54左右滑动。入壳时，所述左右移动气缸55驱动导向块滑座54沿着导向滑轨56往电芯靠拢，所述导向气缸53带动导向膜51伸入壳体入口的内侧对电芯较宽的两侧面导向，所述导向气缸53带动导向块52伸向壳体入口对电芯较窄的两侧面导向，所述导向膜51和导向块52由壳体入口的外侧倾斜向下伸向壳体入口的内侧。
工作时，送壳机构20中的送壳机械手25由旋转气缸26控制下转动抓取壳体，由升降气缸24驱动送壳机械手25向上移动，再由送壳马达21驱动送壳滑座22沿送壳滑轨23滑动，将壳体运送到入壳工位。然后入壳机构10中的入壳机械手11抓取电芯，由纵向驱动元件16驱动入壳机械手11沿着纵向导轨15往上滑动，再由横向驱动元件14驱动入壳滑座12沿着横向导轨13滑动，将电芯运送到入壳工位上方。壳体到达入壳工位时，壳体定位机构30中的后侧定位基准块37在后侧定位气缸38驱动下伸出作为端面位置基准，前侧定位块35由前侧定位气缸36驱动下将壳体推至后侧定位基准块37处，左侧定位基准块31在左侧定位气缸32的驱动下伸出作为侧面的定位基准，右侧定位块33由右侧定位气缸34驱动下将壳体紧压在左侧定位基准块31上，完成精确定位。壳体打开机构40中的壳体打开气缸41往回缩，壳体打开气缸41驱动连接臂46,使打开滑座44往中间位置靠拢，吸盘臂43带着吸盘42靠近壳体，并且吸盘42吸住壳体，然后壳体打开气缸41伸出，壳体打开气缸41驱动连接臂46，使打开滑座44往两边滑动，吸盘臂43打开，在吸盘42的作用下壳体打开机构40打开壳体，使壳体内部间隙稍微加大，方便入电芯。电芯入壳前，入壳导向机构50中的左右移动气缸55驱动导向块滑座54沿着导向滑轨56往电芯靠拢，然后导向气缸53带动导向膜51伸入壳体入口的内侧对电芯较宽的两侧面导向，同时导向气缸53带动导向块52伸向壳体入口对电芯较窄的两侧面导向。抓取电芯的入壳机械手11由纵向驱动元件16驱动沿着纵向导轨15往下移动直至电芯入壳将近一半时，壳体打开气缸41往回缩，壳体打开气缸41驱动连接臂46，使打开滑座44往中间位置靠拢，在吸盘臂43和吸盘42的作用下，壳体打开机构40紧紧向内挤压壳体，此时壳体内部的间隙减小，电芯被压住暂时不会掉下，入壳机械手11松开电芯，并且向上移动一个位置重新抓取电芯后，壳体打开气缸41伸出，壳体打开机构40再一次打开壳体，入壳机械手11继续入壳至最后20mm处，壳体打开气缸41退回，壳体打开机构40再一次挤压壳体，入壳机械手11完全松开电芯，壳体打开机构40上的各个恢复到初始位置，电芯自由滑落至壳体底部，完成电芯入壳。最后装置上的各个机构回归到初始位置等待下一次工作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，故凡是依据本发明的技术实际对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电池电芯自动入壳装置，其特征在于，包括：入壳工位，以及设置于入壳工位周围的壳体定位机构、壳体打开机构、入壳导向机构、入壳机构和用于将壳体运送到入壳工位的送壳机构，所述壳体定位机构定位住壳体的四个侧面，所述入壳导向机构设于入壳工位的上方，对入壳的电芯进行导向，所述壳体打开机构包括打开气缸，以及分别设于壳体两侧的吸盘和吸盘臂，所述吸盘臂连接吸盘，所述打开气缸通过吸盘臂控制两吸盘之间的开合，所述入壳机构包括用于夹取电芯放入壳体内的入壳机械手。
2.根据权利要求1所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述送壳机构包括送壳马达、送壳滑座、送壳滑轨、升降气缸和送壳机械手，所述送壳滑座设于送壳滑轨上，并且由送壳马达驱动沿送壳滑轨滑动，所述升降气缸固定于送壳滑座上，所述送壳机械手与升降气缸连接，并且由升降气缸驱动上下移动。
3.根据权利要求2所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于：还包括有旋转气缸，所述旋转气缸与升降气缸连接，由升降气缸带动上下移动，所述送壳机械手与旋转气缸连接，并且由旋转气缸控制转动。
4.根据权利要求1所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述壳体定位机构包括左侧定位基准块、左侧定位气缸、右侧定位块、右侧定位气缸、前侧定位块、前侧定位气缸、后侧定位基准块和后侧定位气缸，所述左侧定位气缸驱动左侧定位基准块左右移动，所述右侧定位气缸驱动右侧定位块左右移动，所述左侧定位基准块与右侧定位块配合对壳体的左右侧定位；所述前侧定位气缸驱动前侧定位块前后移动，所述后侧定位气缸驱动后侧定位基准块左右移动，所述后侧定位基准块与前侧定位块配合对壳体的前后侧定位。
5.根据权利要求1所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述壳体打开机构还包括对称设置于入壳工位左右两侧的两打开滑座、两打开滑轨和两连接臂，所述两打开滑座分别对称设于两打开滑轨上，所述打开气缸通过两连接臂分别与两打开滑座连接，并同时驱动两个打开滑座分别沿两打开滑轨左右滑动，所述吸盘臂固定于打开滑座上，并与吸盘一起随打开滑座左右移动。
6.根据权利要求1所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述入壳导向机构包括导向膜、导向块和导向气缸，入壳时，所述导向气缸带动导向膜伸入壳体入口的内侧对电芯较宽的两侧面导向，所述导向气缸带动导向块伸向壳体入口对电芯较窄的两侧面导向。
7.根据权利要求6所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，入壳时，所述导向膜和导向块由壳体入口的外侧倾斜向下伸向壳体入口的内侧。
8.根据权利要求6或7所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，还包括导向块滑座、左右移动气缸和朝向壳体入口延伸的导向滑轨，所述导向块滑座安装于导向滑轨上，所述导向块滑座由左右移动气缸驱沿导向滑轨左右滑动，所述导向气缸和导向膜安装于导向块滑座上，并随导向块滑座左右滑动。
9.根据权利要求1所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述入壳机构还包括入壳滑座、横向导轨、横向驱动元件和纵向驱动元件，所述入壳滑座设于横向导轨上，并由横向驱动元件驱动沿横向导轨移动，所述入壳滑座上设有纵向延伸的纵向导轨，所述入壳机械手设于纵向导轨上，并由纵向驱动元件驱动沿纵向导轨移动。
10.根据权利要求9所述的电池电芯自动入壳装置，其特征在于，所述横向驱动元件和纵向驱动元件为气缸或马达。
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