CN107381082B - 圆柱形锂离子电池全自动装盘机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，包括机架、上料推车、空料盘升降机构、空料盘移载机构、料盘定位机构、电芯旋转抓取机构、电芯整形机构、自动抓取摆放机构、满载料盘移载机构、满载料盘升降机构和下料推车，空料盘移载机构和满载料盘移载机构共用一个将空料盘移载机构下端的空置电芯料盘移送到料盘定位机构处，再将承载装满变圆电芯后的电芯料盘移送至满载料盘移载机构下端的双料盘横移部；通过以上机构，先自动将空置电芯料盘传送至料盘定位机构处定位，再自动装载满整形电芯后，自动传送并叠加堆放至下料推车上，与制作圆形电池或电芯的自动卷绕机全自动对接，集多种功能为一体，完全代替人工装盘，既提高了生产效率又节约了人力。

Description

圆柱形锂离子电池全自动装盘机
【技术领域】
本发明涉及锂离子电池的装盘技术，尤其涉及圆柱形锂离子电池全自动装盘机。
【背景技术】
锂离子电池以其特有的性能优势已得到普遍应用，如笔记本电脑、摄像机、移动通讯、电动车等，同时，开发的大容量锂离子电池也已在电动汽车中开始试行，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
目前，电芯是锂离子电池的重要组成部件，锂电池的外包装壳一般分为金属外壳和非金属外壳，相比较而言，使用非金属外壳制备的软包锂离子电池，可以显著的降低锂电池的成本，提高电池的能量密度和功率密度。但现有的圆柱形锂离子电池全自动卷绕机或圆形电芯卷绕设备制作完成的电芯，大多采用人工插入极组，料盘的上下料也大多采用人工搬运，效率低，成本高；且人工操作，生产效率极低，产品质量影响到后工序生产的良品率，严重影响锂离子电池的安全性及使用寿命。
【发明内容】
本发明针对现有锂离子电池在生产过程中存在的问题，提供一种采用自动化装盘代替人工装盘，与圆形电池自动卷绕机全自动对接，性能稳定、速度提升、集多种功能为一体，既提高了生产效率又节约了人力的圆柱形锂离子电池全自动装盘机。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：
圆柱形锂离子电池全自动装盘机，包括机架，
上料推车，设置于机架左侧端用于供给多层叠加堆放的空置电芯料盘；
空料盘升降机构，设置安装于上料推车内侧的机架上，并将上料推车上叠加堆放的空置电芯料盘分别升高到预定位置；
空料盘移载机构，设置于空料盘升降机构正上侧的机架顶端一侧，并将空料盘升降机构上升到预定位置的空置电芯料盘分别横向移送到下一工位；
料盘定位机构，设置于机架顶端中部用于承接空料盘移载机构移送的单个空料盘并对空料盘进行定位固定；
电芯旋转抓取机构，设置于机架前侧且偏转90°用于一次性抓取多个经卷绕机卷绕完成后通过输送带传送而来的电芯，并将抓取多个电芯升高到预定位置供下一工位加工；
电芯整形机构，设置于电芯旋转抓取机构正对面的机架前侧处用于对电芯旋转抓取机构抓取的多个扁电芯沿电芯的长度方向同时挤压进行变圆整形后反向运动复位；
自动抓取摆放机构，设置于机架顶端上侧且沿三个轴向方向位移调整后，将电芯旋转抓取机构上整形后偏转90°的圆电芯抓取后，摆放至料盘定位机构上定位固定的空料盘上；
满载料盘移载机构，相对于空料盘移载机构设置于机架顶端另一侧，并将料盘定位机构上装满圆电芯的料盘分别横向位移到下一工位；
所述空料盘移载机构和满载料盘移载机构共用一个将空料盘移载机构下端的空置电芯料盘横向移送到料盘定位机构处，再将承载装满变圆电芯后的电芯料盘横向移送至满载料盘移载机构下端的双料盘横移部；
满载料盘升降机构，相对于空料盘升降机构对称设置安装于机架另一端的满载料盘移载机构正下方，并将满载料盘移载机构移送过来装满圆电芯的电芯料盘多层叠加堆放后依次下降到预定位置；
下料推车，相对于上料推车对称设置于机架右侧端的满载料盘升降机构底部，用于承接多层叠加堆放的满载电芯料盘。
优选地，所述上料推车和下料推车均包括把手、底架和脚轮，底架为C型结构，把手安装于底架后端，在底架四角分别安装有便于通过把手推动其移动的脚轮；在C型结构的底架上端面上还设置有用于承接多层叠放电芯料盘的U形底板，在U形底板四角与底架之间分别设置有用于支撑U形底板的支撑柱，在U形底板的四角还分别设有便于承接电芯料盘底端四角且对电芯料盘进行定位支撑的料盘定位块；在C型结构的底架两侧边的中部上端面和中部下端面还分别安装有便于自身本体与自动装盘联动机构配合来夹紧定位固定的车身定位块。
优选地，所述空料盘升降机构与满载料盘升降机构均包括竖座板、升降导轨、料盘升降板、滚珠丝杆和升降电机，升降导轨分别安装于竖座板两侧边，滚珠丝杆底端安装有由升降电机驱动的链轮，料盘升降板在滚珠丝杆驱动下沿升降导轨方向作上下升降运动。
优选地，所述空料盘移载机构和满载料盘移载机构分别设置于机架的两端，该空料盘移载机构和满载料盘移载机构均包括支撑台、升降气缸、多个直线轴承、夹爪气缸和两个夹爪板，升降气缸安装于支撑台上并控制连接的夹爪气缸及两个夹爪板沿多个直线轴承作上下升降运动，夹爪气缸驱动两端分别连接的夹爪板张开或闭合来放下或夹取料盘；
对应的双料盘横移部包括料盘横移气缸、料盘横移架、导轨安装架和便于两个料盘同时定位的定位挡块，多个定位挡块安装于料盘横移架的前后两内侧，料盘横移架在料盘横移气缸驱动下沿导轨安装架前后侧的导轨上连续往复横移，并将空料盘移载机构处的空置料盘移送至料盘定位机构处，满载装载变圆整形电芯后移送至满载料盘移载机构处下降传送。
优选地，所述电芯旋转抓取机构包括竖直设置于电芯自动输送线旁的基板，所述基板一侧设有水平放置并可上下移动接近电芯自动输送线上的电芯或远离电芯自动输送线的上下升降底板，基板两侧分别设有与上下升降底板侧面配合便于上下升降底板导向升降的双导轨，基板上安装有驱动上下升降底板沿双导轨上下升降移动的升降驱动部；
所述上下升降底板上设置有夹爪安装板，上下升降底板上安装有便于连接固定的夹爪安装板偏转90°的旋转轴，所述旋转轴的两端部分别设有安装于上下升降底板上用于支撑旋转轴转动的轴承固定座；
所述夹爪安装板后端的上下升降底板上安装有推动夹爪安装板以旋转轴为支轴偏转90°的翻转驱动气缸；
所述夹爪安装板安装有多组并排排列的夹爪，每组夹爪后侧的夹爪安装板上分别安装有驱动夹爪张合的气爪气缸；
所述上下升降底板上安装有多个分别与每组夹爪相配合用于检测电芯自动输送线上的电芯是否到位的光电开关；
所述夹爪安装板上安装固定有多组分别与每组相互连接的夹爪及气爪气缸相配合并推动夹爪及气爪气缸伸出或缩回的夹爪进给气缸；
所述基板上的升降驱动部驱动上下升降底板沿双导轨下降至电芯自动输送线旁，翻转驱动气缸推动夹爪安装板及其上的多组夹爪翻转90°，光电开关检测到电芯到位后，每组气爪气缸分别控制夹爪张开，每组夹爪进给气缸分别驱动各自的气爪气缸及夹爪伸出来抓取电芯自动输送线上的电芯，每组气爪气缸分别控制夹爪闭合后分别夹紧电芯后再在各自夹爪进给气缸反向驱动下缩回复位，翻转驱动气缸推动夹爪安装板及其上的多组夹紧电芯的夹爪反向翻转90°复位，升降驱动部驱动上下升降底板及其上多组夹紧的电芯沿双导轨上升至电芯整形工位处。
优选地，所述升降驱动部包括电机和丝杆，所述丝杆与上下升降底板上安装的丝杆螺母配合，电机驱动丝杆正反转运动进而带动上下升降底板作上下升降运动。
优选地，所述上下升降底板上还安装有多个对翻转90°的夹爪安装板起缓冲作用的缓冲器，所述缓冲器通过安装座固定于上下升降底板上。
优选地，所述电芯整形机构包括底座板，所述底座板上竖直设置有沿横向前后位移的竖立板，底座板上安装有与竖立板配合且便于竖立板前后位移的双导轨，竖立板后侧的底座板上设有推动竖立板沿双导轨前后位移的位移进给气缸；
在竖立板前侧安装有多组并排排列且每组对送给过来的扁电芯同时进行变圆整形的三瓣夹爪和气爪气缸，三瓣夹爪的每瓣夹爪内侧形成与扁电芯外壁配合的圆弧槽，所述三瓣夹爪在气爪气缸驱动下同时张合且在合拢时三个圆弧槽形成一沿电芯的长度方向挤压电芯的圆柱腔；
当多个扁电芯送给到位且与三瓣夹爪的圆柱腔同轴后，气爪气缸控制三瓣夹爪张开，位移进给气缸沿双导轨推动竖立板上多组气爪气缸和三瓣夹爪同时进给，到位后气爪气缸驱动三瓣夹爪闭合夹紧每个扁电芯扁圆后保持1秒钟后张开，位移进给气缸再沿双导轨拉动竖立板上多组气爪气缸和三瓣夹爪同时后退缩回。
优选地，所述气爪气缸顶端设有三个周向上均匀分布且沿径向上分别滑动的滑块，每个滑块上安装连接有便于连接固定每瓣夹爪的连接座，气爪气缸通过滑块和连接座联动的驱动三瓣夹爪同步开合。
优选地，所述自动抓取摆放机构包括两个竖立放置的底座、X轴模组、Y轴模组和Z轴模组，所述X轴模组安装于两个底座上侧并驱动其上横向滑块沿X轴方向左右横移；所述Y轴模组安装于X轴模组上的横向滑块上，Y轴模组上设有驱动其沿Y轴方向前后移动的纵向滑块；所述Z轴模组安装于Y轴模组上的纵向滑块上，Z轴模组上设有驱动其沿Z轴方向上下升降运动的升降滑块；
所述Z轴模组的升降滑块下端连接有多组并排排列且每组对送给过来的电芯同时进行夹取的双瓣夹爪和气爪气缸，多组双瓣夹爪、气爪气缸与升降滑块之间还设有调整每组双瓣夹爪、气爪气缸与送给到位的每个电芯分别对应的定位调整部；
在X轴模组、Y轴模组和Z轴模组沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向分别调整多组双瓣夹爪和气爪气缸到电芯送给位置时，升降滑块上的定位调整部调整每组双瓣夹爪和气爪气缸与送给到位的每个电芯分别对应，所述双瓣夹爪在气爪气缸驱动下同时张开，夹取送过来的电芯并沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向再次位移后插入料盘中。
优选地，所述定位调整部包括定位气缸、凸轮板、滑轨和与每组气爪气缸分别连接的定位滑块，每组双瓣夹爪和气爪气缸通过定位滑块连接安装于升降滑块上固定的滑轨上，定位气缸安装于升降滑块上并推动凸轮板上下移动，凸轮板上设有与每组气爪气缸上的轴承分别配合并在凸轮板上下移动时用于调整多组双瓣夹爪之间间距的凸轮槽。
本发明的有益效果是：
本发明应用于圆柱形锂离子电池的全自动装盘或者电芯入壳前的装盘工序中，代替人工装盘，实现自动化生产；用于圆形电池自动卷绕机加工制作的电芯自动下料后，将电芯整形后插入极组料盘中，其中，电芯旋转抓取机构能够检测传送带送来电芯数量，够2个或4个同时抓取，保证料盘内没有空位，电芯整形机构能够使不圆电芯夹紧后整形为圆形，提高后续工序良品率，在X轴、Y轴和Z轴三个方向进行自动移动的自动抓取摆放机构能够同时抓取四个电芯并插入料盘内。
另外，上料推车和下料推车可以一次上下料多个料盘，节省人力搬运，空料盘升降机构与满载料盘升降机构可以把料盘一层层叠加堆放料盘进行上下升降的运动；空料盘移载机构和满载料盘移载机构，与双料盘横移部相配合，有效地将空料盘和满料盘进形横移更换和传送，保证循环的进给传送；而料盘定位机构可以把料盘精确定位，使自动抓取摆放机构把电芯精确插入料盘内。
【附图说明】
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明中上料推车或下料推车的立体结构放大示意图；
图3是本发明中空料盘升降机构或满载料盘升降机构的立体结构放大示意图；
图4是本发明中空料盘移载机构、满载料盘移载机构和双料盘横移部的立体结构放大示意图；
图5是本发明中料盘定位机构的立体结构放大示意图；
图6是本发明中电芯旋转抓取机构未抓取电芯时的立体结构放大示意图；
图7是本发明中电芯旋转抓取机构抓取电芯后时的立体结构放大示意图；
图8是本发明电芯整形机构的立体结构放大示意图；
图9是图8中三瓣夹爪与气爪气缸的爆炸结构放大示意图；
图10是本发明中自动抓取摆放机构的立体结构放大示意图；
图11是图10中部分结构的爆炸放大示意图；
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。
【具体实施方式】
圆柱形锂离子电池全自动装盘机，如图1所示，应用于圆柱形锂离子电池的全自动装盘或者电芯入壳前的装盘工序中，包括机架1；上料推车2，设置于机架1左侧端用于供给多层叠加堆放的空置电芯料盘；空料盘升降机构3，设置安装于上料推车2内侧的机架1上，并将上料推车2上叠加堆放的空置电芯料盘分别升高到预定位置；空料盘移载机构4，设置于空料盘升降机构3正上侧的机架1顶端一侧，并将空料盘升降机构3上升高到预定位置的空置电芯料盘分别横向移送到下一工位；料盘定位机构5，设置于机架1顶端中部用于承接空料盘移载机构4移送的单个空料盘并对空料盘进行定位固定；电芯旋转抓取机构6，设置于机架1前侧且偏转90°用于一次性抓取多个经卷绕机卷绕完成后通过输送带传送而来的电芯，并将抓取多个电芯升高到预定位置供下一工位加工；电芯整形机构7，设置于电芯旋转抓取机构6正对面的机架1前侧处用于对电芯旋转抓取机构6抓取的多个扁电芯沿电芯的长度方向同时挤压进行变圆整形后反向运动复位；自动抓取摆放机构8，设置于机架1顶端上侧且沿三个轴向方向位移调整后，将电芯旋转抓取机构6上整形后偏转90°的圆电芯抓取后，摆放至料盘定位机构5上定位固定的空料盘上；满载料盘移载机构9，相对于空料盘移载机构4设置于机架顶端另一侧，并将料盘定位机构5上装满圆电芯的料盘分别横向位移到下一工位；其中，空料盘移载机构4和满载料盘移载机构9共用一个将空料盘移载机构下端的空置电芯料盘横向移送到料盘定位机构5处，再将承载装满变圆电芯后的电芯料盘横向移送至满载料盘移载机构9下端的双料盘横移部10；满载料盘升降机构11，相对于空料盘升降机构3对称设置安装于机架1另一端的满载料盘移载机构9正下方，并将满载料盘移载机构9移送过来装满圆电芯的电芯料盘多层叠加堆放后依次下降到预定位置；下料推车12，相对于上料推车2对称设置于机架1右侧端的满载料盘升降机构11底部，用于承接多层叠加堆放的满载电芯料盘。
如图2所示，该上料推车2和下料推车12均包括把手21、底架22和脚轮23，底架22为C型结构，把手21安装于底架22后端，在底架22四角分别安装有便于通过把手21推动其移动的脚轮23；在C型结构的底架22上端面上还设置有用于承接多层叠放电芯料盘的U形底板24，在U形底板24四角与底架22之间分别设置有用于支撑U形底板24的支撑柱25，在U形底板24的四角还分别设有便于承接电芯料盘底端四角且对电芯料盘进行定位支撑的料盘定位块26；在C型结构的底架22两侧边的中部上端面和中部下端面还分别安装有便于自身本体与自动装盘联动机构配合来夹紧定位固定的车身定位块27。使用时，电芯料盘正面向上放在U形底板24上的四块料盘定位块26中并定位，并可以向上叠加堆放一至八层电芯料盘，放满后通过把手21推动该上下料车到对应的机架1内，车身定位块27被自动装盘联动机构夹紧固定，电芯料盘内电芯在空料盘升降机构3或满载料盘升降机构11的配合下进行自动的上料或下料工作，避免了人工搬运时对电池电芯的损坏，减少人工成本，使得电池电芯的放置更加安全可靠。
如图3所示，空料盘升降机构3与满载料盘升降机构11均包括竖座板30、升降导轨31、料盘升降板32、滚珠丝杆33和升降电机34，升降导轨31分别安装于竖座板30两侧边，滚珠丝杆33底端安装有由升降电机34驱动的链轮330，料盘升降板32在滚珠丝杆33驱动下沿升降导轨31方向作上下升降运动。
如图4所示，空料盘移载机构4和满载料盘移载机构9分别设置于机架1的两端，该空料盘移载机构4和满载料盘移载机构9均包括支撑台40、升降气缸41、多个直线轴承42、夹爪气缸43和两个夹爪板44，升降气缸41安装于支撑台40上并控制连接的夹爪气缸43及两个夹爪板44沿多个直线轴承42作上下升降运动，夹爪气缸43驱动两端分别连接的夹爪板44张开或闭合来放下或夹取料盘；对应的双料盘横移部10包括料盘横移气缸100、料盘横移架101、导轨安装架102和便于两个料盘同时定位的定位挡块103，多个定位挡块103安装于料盘横移架101的前后两内侧，料盘横移架101在料盘横移气缸100驱动下沿导轨安装架102前后侧的导轨上连续往复横移，并将空料盘移载机构4处的空置料盘移送至料盘定位机构5处，满载装载变圆整形电芯后移送至满载料盘移载机构9处下降传送。
如图5所示，该料盘定位机构5包括料盘支撑板50、料盘定位爪51、大底板52、定位爪驱动气缸53、支撑板驱动气缸54和直线轴承55，当空置料盘移载机构把物料盘移动到料盘定位机构上方等待后，定位爪驱动气缸53伸出带动料盘定位爪51张开，支撑板驱动气缸54伸出并沿直线轴承55方向带动料盘支撑板50升起,定位爪驱动气缸53缩回带动料盘定位爪51夹紧定位料盘，等待进行装盘工序。
如图6和图7所示，该电芯旋转抓取机构6包括竖直设置于电芯自动输送线旁的基板61，在基板1一侧设有水平放置并可上下移动接近电芯自动输送线a上的电芯或远离电芯自动输送线a的上下升降底板62，在基板61两侧分别设有与上下升降底板62侧面配合便于上下升降底板62导向升降的双导轨63，在基板61上还安装有驱动上下升降底板62沿双导轨63上下升降移动的升降驱动部64，该升降驱动部64包括电机640和丝杆641，丝杆641与上下升降底板62上安装的丝杆螺母配合，电机640驱动丝杆641正反转运动进而带动上下升降底板62作上下升降运动。
继续如图6和图7所示，在上下升降底板62上设置有夹爪安装板65，上下升降底板62上安装有便于连接固定的夹爪安装板65偏转90°的旋转轴66，该旋转轴66的两端部分别装配有安装于上下升降底板62上用于支撑旋转轴66转动的轴承固定座67；在夹爪安装板65后端的上下升降底板62上还安装有推动夹爪安装板65以旋转轴66为支轴偏转90°的翻转驱动气缸68；其中，夹爪安装板65上安装有四组并排排列的夹爪69，每组夹爪69后侧的夹爪安装板65上分别安装有驱动夹爪张合的气爪气缸610；在夹爪安装板65上还安装固定有多组分别与每组相互连接的夹爪69及气爪气缸610相配合并推动夹爪69及气爪气缸610伸出或缩回的夹爪进给气缸614。在上下升降底板62上还安装有多个对翻转90°的夹爪安装板65起缓冲作用的缓冲器611，缓冲器611通过安装座612固定于上下升降底板62上。
另外，如图6和图7所示，在上下升降底板62上还安装有四个分别与每组夹爪69相配合用于检测电芯自动输送线a上的电芯是否到位的光电开关(图中未示)，上下升降底板62前侧底部连接有便于四个光电开关安装固定的安装板613。
工作时，当基板61上的升降驱动部64驱动上下升降底板62沿双导轨63下降至电芯自动输送线a旁，翻转驱动气缸68推动夹爪安装板65及其上的多组夹爪69翻转90°，每组气爪气缸610分别控制夹爪69张开等待，当电芯经电芯自动输送线a送至电芯抓取工位，光电开关检测到电芯自动输送线上的电芯到位后，每组夹爪进给气缸614分别驱动各自的气爪气缸610及夹爪69伸出来抓取电芯自动输送线上的电芯，每组气爪气缸610分别控制夹爪69闭合后分别夹紧电芯后再在各自夹爪进给气缸614反向驱动下缩回复位，升降驱动部64驱动上下升降底板62及其上四组夹紧的电芯沿双导轨63上升至指定位置等待电芯整型。
如图8和图9所示，该电芯整形机构7包括底座板71，在底座板71侧端连接有便于与其他部件连接的竖底板72；在底座板71上竖直设置有沿横向前后位移的竖立板73，在底座板71上侧安装有与竖立板73配合且便于竖立板73前后位移的双导轨74，竖立板73后侧的底座板71上设有推动竖立板73沿双导轨74前后位移的位移进给气缸75，该位移进给气缸75的活塞杆750连接于竖立板73的后侧。
继续如图8和图9所示，在竖立板73前侧安装有4组并排排列且每组对送给过来的扁电芯同时进行变圆整形的三瓣夹爪76和气爪气缸77，三瓣夹爪76的每瓣夹爪760内侧形成与扁电芯外壁配合的圆弧槽761，该三瓣夹爪76在气爪气缸驱动下同时张合且在合拢时三个圆弧槽761形成一沿电芯的长度方向挤压电芯的圆柱腔；其中，每个气爪气缸77顶端装配有三个周向上均匀分布且沿径向上分别滑动的滑块770，每个滑块770上安装连接有便于连接固定每瓣夹爪760的连接座771，气爪气缸77通过三个滑块770和三个连接座771联动的驱动三瓣夹爪76同步开合。
工作时，当四个扁电芯送给到位且与四组三瓣夹爪76的圆柱腔同轴后，每组气爪气缸77分别通过三个滑块770和三个连接座771的联动，驱动三瓣夹爪76同步打开，位移进给气缸75沿双导轨74推动竖立板73上四组气爪气缸77及其上的三瓣夹爪76同时进给，到位后气爪气缸77驱动三瓣夹爪76闭合夹紧每个扁电芯变圆后保持1秒钟后张开，位移进给气缸75再沿双导轨74拉动竖立板73上四组三瓣夹爪76同时后退缩回，以上动作往复循环，就可以不断地对扁电芯进行变圆整形加工。
如图10和图11所示，自动抓取摆放机构8包括两个竖立放置的底座81、X轴模组82、Y轴模组83和Z轴模组84，该X轴模组82安装于两个底座81上侧并驱动其上横向滑块820沿X轴方向左右横移；该Y轴模组83安装于X轴模组82上的横向滑块820上，Y轴模组83上设有驱动其沿Y轴方向前后移动的纵向滑块830；该Z轴模组84安装于Y轴模组83上的纵向滑块830上，Z轴模组84上设有驱动其沿Z轴方向上下升降运动的升降滑块840；该X轴模组82、Y轴模组83和Z轴模组84均包括驱动电机、导轨和丝杆，通过驱动电机带动丝杆上分别连接的横向滑块、纵向滑块或升降滑块沿各自导轨方向位移。
继续如图10和图11所示，在Z轴模组84的升降滑块840下端连接有四组并排排列且每组对送给过来的电芯同时进行夹取的双瓣夹爪85和气爪气缸86，四组双瓣夹爪85、气爪气缸86与升降滑块840之间还设有调整每组双瓣夹爪85、气爪气缸86与送给到位的每个电芯分别对应的定位调整部87；该定位调整部87包括定位气缸870、凸轮板871、滑轨872和与每组气爪气缸86分别连接的定位滑块873，每组双瓣夹爪85和气爪气缸86通过定位滑块873连接安装于升降滑块840上固定的滑轨872上，定位气缸870安装于升降滑块840上并推动凸轮板871上下移动，凸轮板871上设有与每组气爪气缸86上的轴承874分别配合并在凸轮板871上下移动时用于调整多组双瓣夹爪85之间间距的凸轮槽8710。
该机构与电芯旋转抓取机构6配合使用，当电芯旋转抓取机构抓取4个电芯到竖直状态时，X轴模组82、Y轴模组83和Z轴模组84沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向分别调整四组双瓣夹爪85和气爪气缸86到取电芯位上方，升降滑块上的定位调整部动作，定位气缸870带动凸轮板871下降，四个气爪气缸86间距变化到与电芯旋转抓取机构上电芯间距相同，双瓣夹爪85张开、下降到电芯位置，双瓣夹爪85闭合，电芯旋转抓取机构松开，夹取送过来的电芯并沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向再次位移后插入料盘中；实现整个过程自动按方向和顺序将电芯摆放于料盘中，保持搬运的一致性，提高电芯摆放秩序和效率。
如图1所示，整机工作时，空置的电芯料盘正面向上放在上料推车2的4块料盘定位块中定位，向上堆放1～8层电芯料盘，放满后人工推动上料推车2到装盘机左侧端内，车定位块被夹紧推车固定位置，通过空料盘升降机构3进行自动上料工作；料盘升高到预定位置，进入料盘移栽工序，空料盘移载机构4将空料盘升降机构3处的料盘不断的移动至料盘定位机构5处，料盘移栽完成后进入料盘定位工序；
然后，卷绕机卷绕完成的电芯通过输送带输送电芯至电芯抓取旋转工位，电芯旋转抓取机构6夹取4个电芯后提升到达指定位置等待电芯整形机构7整形，整形完毕后，电芯旋转抓取机构6抓取4个电芯旋转90°到竖直状态；自动抓取摆放机构8动作，通过X模组、Y模组和Z模组移动到电芯位正上方，然后把电芯插入料盘定位机构5已定位完成的料盘中；装盘完成后，通过双料盘横移部10和满载料盘移载机构9将装满电芯的料盘移动至满载料盘升降机构11处，满载料盘升降机构11将料盘叠加到8层，下降至下料推车12的定位块上，下料推车12将所有电芯装盘(8层)完成的料盘推出。
以上所述实施例只是为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.圆柱形锂离子电池全自动装盘机，包括机架，其特征在于，还包括：
上料推车，设置于机架左侧端用于供给多层叠加堆放的空置电芯料盘；
空料盘升降机构，设置安装于上料推车内侧的机架上，并将上料推车上叠加堆放的空置电芯料盘分别升高到预定位置；
空料盘移载机构，设置于空料盘升降机构正上侧的机架顶端一侧，并将空料盘升降机构上升到预定位置的空置电芯料盘分别横向移送到下一工位；
料盘定位机构，设置于机架顶端中部用于承接空料盘移载机构移送的单个空料盘并对空料盘进行定位固定；
电芯旋转抓取机构，设置于机架前侧且偏转90°用于一次性抓取多个经卷绕机卷绕完成后通过输送带传送而来的电芯，并将抓取多个电芯升高到预定位置供下一工位加工；
电芯整形机构，设置于电芯旋转抓取机构正对面的机架前侧处用于对电芯旋转抓取机构抓取的多个扁电芯沿电芯的长度方向同时挤压进行变圆整形后反向运动复位；
自动抓取摆放机构，设置于机架顶端上侧且沿三个轴向方向位移调整后，将电芯旋转抓取机构上整形后偏转90°的圆电芯抓取后，摆放至料盘定位机构上定位固定的空料盘上；
满载料盘移载机构，相对于空料盘移载机构设置于机架顶端另一侧，并将料盘定位机构上装满圆电芯的料盘分别横向位移到下一工位；
所述空料盘移载机构和满载料盘移载机构共用一个将空料盘移载机构下端的空置电芯料盘横向移送到料盘定位机构处，再将承载装满变圆电芯后的电芯料盘横向移送至满载料盘移载机构下端的双料盘横移部；
满载料盘升降机构，相对于空料盘升降机构对称设置安装于机架另一端的满载料盘移载机构正下方，并将满载料盘移载机构移送过来装满圆电芯的电芯料盘多层叠加堆放后依次下降到预定位置；
下料推车，相对于上料小车对称设置于机架右侧端的满载料盘升降机构底部，用于承接多层叠加堆放的满载电芯料盘。
2.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述上料推车和下料推车均包括把手、底架和脚轮，底架为C型结构，把手安装于底架后端，在底架四角分别安装有便于通过把手推动其移动的脚轮；在C型结构的底架上端面上还设置有用于承接多层叠放电芯料盘的U形底板，在U形底板四角与底架之间分别设置有用于支撑U形底板的支撑柱，在U形底板的四角还分别设有便于承接电芯料盘底端四角且对电芯料盘进行定位支撑的料盘定位块；在C型结构的底架两侧边的中部上端面和中部下端面还分别安装有便于自身本体与自动装盘联动机构配合来夹紧定位固定的车身定位块。
3.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述空料盘升降机构与满载料盘升降机构均包括竖座板、升降导轨、料盘升降板、滚珠丝杆和升降电机，升降导轨分别安装于竖座板两侧边，滚珠丝杆底端安装有由升降电机驱动的链轮，料盘升降板在滚珠丝杆驱动下沿升降导轨方向作上下升降运动。
4.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述空料盘移载机构和满载料盘移载机构分别设置于机架的两端，该空料盘移载机构和满载料盘移载机构均包括支撑台、升降气缸、多个直线轴承、夹爪气缸和两个夹爪板，升降气缸安装于支撑台上并控制连接的夹爪气缸及两个夹爪板沿多个直线轴承作上下升降运动，夹爪气缸驱动两端分别连接的夹爪板张开或闭合来放下或夹取料盘；
对应的双料盘横移部包括料盘横移气缸、料盘横移架、导轨安装架和便于两个料盘同时定位的定位挡块，多个定位挡块安装于料盘横移架的前后两内侧，料盘横移架在料盘横移气缸驱动下沿导轨安装架前后侧的导轨上连续往复横移，并将空料盘移载机构处的空置料盘移送至料盘定位机构处，满载装载变圆整形电芯后移送至满载料盘移载机构处下降传送。
5.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述电芯旋转抓取机构包括竖直设置于电芯自动输送线旁的基板，所述基板一侧设有水平放置并可上下移动接近电芯自动输送线上的电芯或远离电芯自动输送线的上下升降底板，基板两侧分别设有与上下升降底板侧面配合便于上下升降底板导向升降的双导轨，基板上安装有驱动上下升降底板沿双导轨上下升降移动的升降驱动部；
所述上下升降底板上设置有夹爪安装板，上下升降底板上安装有便于连接固定的夹爪安装板偏转90°的旋转轴，所述旋转轴的两端部分别设有安装于上下升降底板上用于支撑旋转轴转动的轴承固定座；
所述夹爪安装板后端的上下升降底板上安装有推动夹爪安装板以旋转轴为支轴偏转90°的翻转驱动气缸；
所述夹爪安装板安装有多组并排排列的夹爪，每组夹爪后侧的夹爪安装板上分别安装有驱动夹爪张合的气爪气缸；
所述上下升降底板上安装有多个分别与每组夹爪相配合用于检测电芯自动输送线上的电芯是否到位的光电开关；
所述夹爪安装板上安装固定有多组分别与每组相互连接的夹爪及气爪气缸相配合并推动夹爪及气爪气缸伸出或缩回的夹爪进给气缸；
所述基板上的升降驱动部驱动上下升降底板沿双导轨下降至电芯自动输送线旁，翻转驱动气缸推动夹爪安装板及其上的多组夹爪翻转90°，光电开关检测到电芯到位后，每组气爪气缸分别控制夹爪张开，每组夹爪进给气缸分别驱动各自的气爪气缸及夹爪伸出来抓取电芯自动输送线上的电芯，每组气爪气缸分别控制夹爪闭合后分别夹紧电芯后再在各自夹爪进给气缸反向驱动下缩回复位，翻转驱动气缸推动夹爪安装板及其上的多组夹紧电芯的夹爪反向翻转90°复位，升降驱动部驱动上下升降底板及其上多组夹紧的电芯沿双导轨上升至电芯整形工位处。
6.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述升降驱动部包括电机和丝杆，所述丝杆与上下升降底板上安装的丝杆螺母配合，电机驱动丝杆正反转运动进而带动上下升降底板作上下升降运动。
7.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述上下升降底板上还安装有多个对翻转90°的夹爪安装板起缓冲作用的缓冲器，所述缓冲器通过安装座固定于上下升降底板上。
8.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述电芯整形机构包括底座板，所述底座板上竖直设置有沿横向前后位移的竖立板，底座板上安装有与竖立板配合且便于竖立板前后位移的双导轨，竖立板后侧的底座板上设有推动竖立板沿双导轨前后位移的位移进给气缸；
在竖立板前侧安装有多组并排排列且每组对送给过来的扁电芯同时进行变圆整形的三瓣夹爪和气爪气缸，三瓣夹爪的每瓣夹爪内侧形成与扁电芯外壁配合的圆弧槽，所述三瓣夹爪在气爪气缸驱动下同时张合且在合拢时三个圆弧槽形成一沿电芯的长度方向挤压电芯的圆柱腔；
当多个扁电芯送给到位且与三瓣夹爪的圆柱腔同轴后，气爪气缸控制三瓣夹爪张开，位移进给气缸沿双导轨推动竖立板上多组气爪气缸和三瓣夹爪同时进给，到位后气爪气缸驱动三瓣夹爪闭合夹紧每个扁电芯整圆后保持1秒钟后张开，位移进给气缸再沿双导轨拉动竖立板上多组气爪气缸和三瓣夹爪同时后退缩回。
9.根据权利要求8所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述气爪气缸顶端设有三个周向上均匀分布且沿径向上分别滑动的滑块，每个滑块上安装连接有便于连接固定每瓣夹爪的连接座，气爪气缸通过滑块和连接座联动的驱动三瓣夹爪同步开合。
10.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述自动抓取摆放机构包括两个竖立放置的底座、X轴模组、Y轴模组和Z轴模组，所述X轴模组安装于两个底座上侧并驱动其上横向滑块沿X轴方向左右横移；所述Y轴模组安装于X轴模组上的横向滑块上，Y轴模组上设有驱动其沿Y轴方向前后移动的纵向滑块；所述Z轴模组安装于Y轴模组上的纵向滑块上，Z轴模组上设有驱动其沿Z轴方向上下升降运动的升降滑块；
所述Z轴模组的升降滑块下端连接有多组并排排列且每组对送给过来的电芯同时进行夹取的双瓣夹爪和气爪气缸，多组双瓣夹爪、气爪气缸与升降滑块之间还设有调整每组双瓣夹爪、气爪气缸与送给到位的每个电芯分别对应的定位调整部；
在X轴模组、Y轴模组和Z轴模组沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向分别调整多组双瓣夹爪和气爪气缸到电芯送给位置时，升降滑块上的定位调整部调整每组双瓣夹爪和气爪气缸与送给到位的每个电芯分别对应，所述双瓣夹爪在气爪气缸驱动下同时张开，夹取送过来的电芯并沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向再次位移后插入料盘中。
11.根据权利要求10所述的圆柱形锂离子电池全自动装盘机，其特征在于，所述定位调整部包括定位气缸、凸轮板、滑轨和与每组气爪气缸分别连接的定位滑块，每组双瓣夹爪和气爪气缸通过定位滑块连接安装于升降滑块上固定的滑轨上，定位气缸安装于升降滑块上并推动凸轮板上下移动，凸轮板上设有与每组气爪气缸上的轴承分别配合并在凸轮板上下移动时用于调整多组双瓣夹爪之间间距的凸轮槽。
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