CN106469823A - 一种自动化电池组组装设备及电池组组装方法 - Google Patents

一种自动化电池组组装设备及电池组组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自动化电池组组装设备及电池组组装方法，包括：取料装置；分度盘；极向换向装置；第一检测装置；抓取装置和可滑动基座；压合结构；第二检测装置。由于本发明采用了上述技术方案，具有如下技术优点：1、极向换向装置可自动达到快速切换电池从波轮机构掉入分度盘后的正负极朝向；2、通过第一检测装置来有效分辨出电池正负极朝向的正确性，从而解决人工安装时视觉疲劳造成的电芯极向放错问题，同时还可检测电池外径大小，并将外径不合格电芯通过不合格分流机构分流至特定位置；3、利用压合结构来对可滑动基座上已安装好的合格电池进行压合，无需传统的手工压合。

Description

一种自动化电池组组装设备及电池组组装方法
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及到一种自动化电池组组装设备及电池组组装方法。
背景技术
随着社会的不断进步，新能源领域得到了充足的发展。目前，许多制造商已经推出了电动汽车，电动汽车由于不需要消耗染料，通过充电即可进行行驶，因此相比较传统的燃油类汽车无污染，得到了各个国家的大力支持。
作为电动汽车的动力源，电池是电动汽车必不可少的一个重要部分。在电动汽车或动能锂电池组在模组组装的过程中，面临如下问题：1、由于电池分为正极和负极，在组装过程中必须严格按照电池的正负极朝向来进行组装，否则就会面临难以挽回的损失；2、电池尺寸可能有所不同，也需要区分对待。
目前在组装过程中是通过人工进行区分电池(电芯)正负极朝向以及电池尺寸，依靠人工的方式来甄别不仅效率很低，另外还容易出错；另外，在电池组装好后，还需要人工进行压合。
发明内容
本发明提供了一种自动化电池组组装设备，其中，包括：
取料装置，所述取料装置具有等分波轮，藉由所述等分波轮将电池从电池盒中取出，且该等分波轮具有一出料口；
分度盘，设置在所述取料装置下方，所述分度盘具有若干凹槽；
极向换向装置，设置在所述出料口与所述分度盘之间，用于切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向；
第一检测装置，所述第一检测装置设置在所述分度盘上方，用于采集各所述凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；
抓取装置和可滑动基座，所述抓取装置与所述第一检测装置相连，所述可滑动基座设置在一支架输送结构上并可沿着该支架输送结构进行移动，所述抓取装置根据所述第一检测装置采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取所述凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在所述可滑动基座上；
压合结构，设置在所述支架输送结构的中部上方，用于对可滑动基座上放置的合格电池进行压合；
第二检测装置，设置在所述支架输送结构一端的正上方，用于对可滑动基座上放置的合格电池进行终检。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述取料装置具有一伺服马达，通过所述伺服马达来驱动所述等分波轮有序地将电池盒内的电池取出；
所述极向换向装置内设置有气缸，通过所述气缸推动以切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述第一检测装置与一PLC控制系统连接，且该PLC控制系统还与所述抓取装置相连。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述抓取装置包括有可任意方向活动的机械手臂以及设置在机械手臂正下方的夹爪气缸；
通过所述机械手臂来带动所述夹爪气缸，以抓取所述凹槽中的电池并放置在所述可滑动基座上。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述第一检测装置和所述第二检测装置均包括有工业相机。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述可滑动基座顶面具有若干呈矩阵分布的导向口，通过所述导向口来安放电池，且相邻两个导向口之间的距离为0。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述支架输送结构具有两个导轨，且该两个导轨之间的宽度可调；
所述支架输送结构还设置有电机，通过所述电机来带动所述可滑动基座沿着所述导轨进行滑动。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述压合结构包括有气缸，且该气缸的气源加装有电子比例阀，通过所述电子比例阀来调整所述压合结构气缸的气源压力。
上述的自动化电池组组装设备，其中，所述自动化电池组组装设备还包括有不合格电池分流结构，设置在所述分度盘下方，且该不合格电池分流结构具有第一输送装置和第二输送装置；
所述分度盘上未被所述抓取装置所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至所述第一输送装置和第二输送装置。
同时本发明还提供了一种采用上述自动化电池组组装设备的电池组组装方法，其中，包括如下步骤：
取料装置的等分波轮将电池从电池盒中取出；
极向换向装置切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向；
第一检测装置采集分度盘的各凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；
抓取装置根据第一检测装置采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在可滑动基座上，分度盘上未被抓取装置所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至第一输送装置和第二输送装置；
对可滑动基座上安置的电池进行压合；
对可滑动基座上安置的电池进行终检。
由于本发明采用了上述技术方案，具有如下技术优点：1、极向换向装置可自动达到快速切换电池从波轮机构掉入分度盘后的正负极朝向；2、通过第一检测装置来有效分辨出电池正负极朝向的正确性，从而解决人工安装时视觉疲劳造成的电芯极向放错问题，同时还可检测电池外径大小，并将外径不合格电芯通过不合格分流机构分流至特定位置；3、利用压合结构来对可滑动基座上已安装好的合格电池进行压合，无需传统的手工压合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1和图2为本发明提供的一种自动化电池组组装设备在两种不同方向上的示意图；
图3为抓取装置的示意图；
图4为本发明提供的一种电池组组装方法的流程图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供了一种自动化电池组组装设备，参照图1至图3所示，包括：取料装置1，取料装置具有等分波轮13，藉由等分波轮将电池从电池盒14取出，且该等分波轮具有一出料口；分度盘4，设置在取料装置下方，分度盘4具有若干凹槽；极向换向装置3，设置在等分波轮13的出料口与分度盘4之间，用于切换电池从出料口掉入分度盘4后的正负极朝向；第一检测装置2，第一检测装置2设置在分度盘4上方，用于采集各凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；抓取装置10和可滑动基座9，抓取装置10与第一检测装置2相连，可滑动基座9设置在一支架输送结构5上并可沿着该支架输送结构5进行移动，抓取装置10根据第一检测装置2采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在可滑动基座9上；压合结构11，设置在支架输送结构5的中部上方，用于对可滑动基座9上放置的合格电池进行压合；第二检测装置12，设置在支架输送结构5一端的正上方，用于对可滑动基座9上放置的合格电池进行终检。
由于本发明采用了上述技术方案，具有如下技术优点：1、极向换向装置可自动达到快速切换电池从波轮机构掉入分度盘4后的正负极朝向；2、通过第一检测装置2来有效分辨出电池正负极朝向的正确性，从而解决人工安装时视觉疲劳造成的电芯极向放错问题，同时还可检测电池外径大小；3、利用压合结构11来对可滑动基座9上已安装好的合格电池进行压合，无需传统的手工压合；4、提高了效率。
可选的，如图1所示，分度盘4为等分分度盘，在该等分分度盘的边缘以环绕方式设置有一圈凹槽，在凹槽内放置若干经过极向换向装置3切换正负极极向的电池6。采用伺服马达驱动分度盘4，准确定位电池落入点和抓取装置的抓取点。
本发明提供的设备实现了电池组组装的流水线生产，目前人工或普通设备组装的的效率为3分钟一个小模组，此设备效率为44秒一个小模组，组合速度提高了数倍以上，极大提高了效率；同时保证了完成组装的电池组中的各电池的朝向、外径大小符合生产规范。
在本发明一可选的实施例中，取料装置1具有一伺服马达，通过伺服马达来驱动等分波轮13有序地将电池盒14内的电池取出。
在本发明一可选的实施例中，极向换向装置3内设置有气缸，通过气缸推动以切换电池从等分波轮13的出料口掉入分度盘4后的正负极朝向。采用气缸推动正负极换向口，达到快速切换电池从波轮机构掉入分度盘后的正负极朝向。
在本发明一可选的实施例中，第一检测装置2与一PLC控制系统连接，且该PLC控制系统还与抓取装置10相连。
在本发明一可选的实施例中，如图3所示，抓取装置10包括有可任意方向活动的机械手臂10a以及设置在机械手臂正下方的夹爪气缸10b。通过机械手臂10a来带动夹爪气缸10b，利用夹爪气缸10b来抓取凹槽中的电池并放置在可滑动基座9上。本发明采用机械手点对点抓取并放置电池，从而满足各种各样不同的模组支架。需要说明的是，为绘图方便，在图1中机械手臂10a下方的夹爪气缸10b并未标出，但是这并不影响本发明的保护范围。
在本发明一可选的实施例中，第一检测装置2和第二检测装置12均包括有工业相机。工业相机配套自主开发的检测系统(工控机+PC)，来识别电池的正负极朝向、外径大小等，并将信号通过PLC传输给抓取装置10。另外，本发明采用工业相机配套自主开发的检测系统(工控机+PC)，来完成第二检测装置12对整组电池组的终检。
在本发明一可选的实施例中，可滑动基座9顶面具有若干呈矩阵分布的导向口8，通过导向口8来安放电池，且相邻两个导向口之间的距离为0。图示可见，相邻两个导向口8紧挨着，这样有利于机械手臂定位并放置电池到导向口8内。—为将机械手抓取速度发挥到极限，通过导向的方式来减少机械手定位时间。
在本发明一可选的实施例中，支架输送结构5具有两个导轨5a和5b，且该导轨5a和导轨5b之间的宽度W可调。支架输送结构5还设置有电机，通过电机来带动可滑动基座9沿着导轨方向进行滑动，以带动可滑动基座9到定位点。可选的，本发明采用气缸调节两个导轨5a和5b之间的宽度W，满足在更换模组支架时的一键切换。
在本发明一可选的实施例中，压合结构11包括有气缸，且该气缸的气源加装有电子比例阀，通过电子比例阀来调整压合结构11气缸的气源压力。例如可通过一控制端来设置输入气源压力，并实时反馈实际压力。
在本发明一可选的实施例中，自动化电池组组装设备还包括有不合格电池分流结构，设置在分度盘4下方，气缸驱动导流口位置来分流正负极不合格放置点和外径不合格放置点，且该不合格电池分流结构具有第一输送装置和第二输送装置；分度盘4上未被抓取装置10所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至第一输送装置和第二输送装置。如图1所示，分度盘4下方设置有用于传输正负极朝向不正确的第一输送装置7，若第一检测装置2检测到分度盘4上正负极朝向不正确的电池，因此抓取装置不会抓取该些电池，该些正负极朝向不正确的电池会掉落至第一输送装置7上，通过第一输送装置7的履带传输至正负极不合格放置点。
实施例二
在本实施例中，本发明还提供了一种采用上述自动化电池组组装设备的电池组组装方法，如图4所示，包括如下步骤：
步骤S1：取料装置的等分波轮将电池从电池盒中取出；
步骤S2：极向换向装置切换电池从出料口掉入分度盘4后的正负极朝向；
步骤S3：第一检测装置2采集分度盘4的各凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；
步骤S4：抓取装置10根据第一检测装置2采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在可滑动基座9上，分度盘4上未被抓取装置10所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至第一输送装置和第二输送装置；
步骤S5：对可滑动基座9上安置的电池进行压合；
步骤S6：对可滑动基座9上安置的电池进行终检。
本发明具有如下技术优点：1、极大提高了效率，目前人工或普通设备组装的的效率为3分钟一个小模组，此设备效率为44秒一个小模组。2、目前其他设备不具备正负极朝向检测，完全靠人员来检测，容易漏检导致整组报废，此设备借助两个检测装置及配套的检测系统做到百分百全检并零失误。3、目前其他设备输出固定压力，或人员用敲砸方式进行压合，此设备有压力设置和反馈，最大限度保护电池组的性能和一致性。4、目前或许有组装设备，但针对某种支架，此设备可满足任何支架的装配，通过调整两个导轨之间的宽度即可。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种自动化电池组组装设备，其特征在于，包括：
取料装置，所述取料装置具有等分波轮，藉由所述等分波轮将电池从电池盒中取出，且该等分波轮具有一出料口；
分度盘，设置在所述取料装置下方，所述分度盘具有若干凹槽；
极向换向装置，设置在所述出料口与所述分度盘之间，用于切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向；
第一检测装置，所述第一检测装置设置在所述分度盘上方，用于采集各所述凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；
抓取装置和可滑动基座，所述抓取装置与所述第一检测装置相连，所述可滑动基座设置在一支架输送结构上并可沿着该支架输送结构进行移动，所述抓取装置根据所述第一检测装置采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取所述凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在所述可滑动基座上；
压合结构，设置在所述支架输送结构的中部上方，用于对可滑动基座上放置的合格电池进行压合；
第二检测装置，设置在所述支架输送结构一端的正上方，用于对可滑动基座上放置的合格电池进行终检。
2.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述取料装置具有一伺服马达，通过所述伺服马达来驱动所述等分波轮有序地将电池盒内的电池取出；
所述极向换向装置内设置有气缸，通过所述气缸推动以切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向。
3.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述第一检测装置与一PLC控制系统连接，且该PLC控制系统还与所述抓取装置相连。
4.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述抓取装置包括有可任意方向活动的机械手臂以及设置在机械手臂正下方的夹爪气缸；
通过所述机械手臂来带动所述夹爪气缸，以抓取所述凹槽中的电池并放置在所述可滑动基座上。
5.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述第一检测装置和所述第二检测装置均包括有工业相机。
6.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述可滑动基座顶面具有若干呈矩阵分布的导向口，通过所述导向口来安放电池，且相邻两个导向口之间的距离为0。
7.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述支架输送结构具有两个导轨，且该两个导轨之间的宽度可调；
所述支架输送结构还设置有电机，通过所述电机来带动所述可滑动基座沿着所述导轨进行滑动。
8.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述压合结构包括有气缸，且该气缸的气源加装有电子比例阀，通过所述电子比例阀来调整所述压合结构气缸的气源压力。
9.如权利要求1所述的自动化电池组组装设备，其特征在于，所述自动化电池组组装设备还包括有不合格电池分流结构，设置在所述分度盘下方，且该不合格电池分流结构具有第一输送装置和第二输送装置；
所述分度盘上未被所述抓取装置所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至所述第一输送装置和第二输送装置。
10.一种采用如权利要求1-9任意一所述自动化电池组组装设备的电池组组装方法，其特征在于，包括如下步骤：
利用取料装置的等分波轮将电池从电池盒中取出；
利用极向换向装置切换电池从出料口掉入分度盘后的正负极朝向；
利用第一检测装置采集分度盘的各凹槽中放置电池外径尺寸以及正负极朝向数据；
抓取装置根据第一检测装置采集的电池外径尺寸以及正负极朝向来抓取凹槽中的具有正常外径尺寸且正负极朝向正确的电池并放置在可滑动基座上，分度盘上未被抓取装置所抓取走的不合格电池按照电池外径尺寸和正负极朝向的区分分别掉落至第一输送装置和第二输送装置；
对可滑动基座上安置的电池进行压合；
对可滑动基座上安置的电池进行终检。
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