CN107621125A - 一种立库式锂电池自动干燥控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立库式锂电池自动干燥控制系统，能够简化系统布线，实现协调统一控制，大大地减少PLC控制器的数量，并且自动化地完成对锂电池的干燥和冷却处理工艺。该立库式锂电池自动干燥控制系统，包括主控服务器、上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块，自动密封门控制模块、抽真空模块、温度模块；所述主控服务器与所述上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块电性连接；对应移动轨道一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第一PLC控制器与所述主控服务器电性连接，对应移动轨道另一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第二PLC控制器与所述主控服务器电性连接。

Description

一种立库式锂电池自动干燥控制系统

技术领域

本发明涉及锂电池干燥技术领域，特别涉及一种立库式锂电池自动干燥控制系统。

背景技术

目前，国内外锂电行业具有良好的发展前景，锂离子电池以其特有的性能优势已在便携 式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在 电动汽车中开始试用，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。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛 应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。 为了保证锂电池具有高质量，需要对锂电池生产过程中的每个工序所处的生产环境进行严格 把关。

在锂电池的生产过程中，需要采用锂电池干燥炉对电池壳体、极片、极卷和电芯进行干 燥处理。锂电池干燥炉主要有热辐射加热，热风加热和接触式加热几种；辐射加热和热风加 热由于加热均匀性差，烘烤周期长，以及耗能大等问题的存在，行业基本由接触式加热所代 替；接触式加热由于直接对加热板直接接触电池表面，温度均匀性好和烘烤周期短，受电池 生产厂家的青睐；在干燥处理后的锂电池往往具有高于常温的温度，需要进行快速地冷却处 理，才能够满足工艺生产要求，获得合格的锂电池产品。

现有的锂电池干燥炉必须放置于干燥房内，主要是通过机器人在轨道上运行来完成干燥 炉内电池的上下料动作；当机器人从锂电池干燥炉内将专用夹具取出时，使得干燥后的锂电 池在空气中暴露时间长，从而会影响锂电池的干燥质量，因此，需要严格控制干燥房的环境 参数，维持巨大空间的干燥房环境参数，成本高昂。为了降低锂电池干燥的成本以及避免干 燥房环境对人体的影响，申请人开发了多种锂电池自动化干燥系统，能够实现锂电池的自动 干燥和冷却处理，大大地提高了生成效率。在生产实践中发现，之前的锂电池自动化干燥系 统需要采用多个独立的PLC控制器来实现每一个干燥炉炉体的控制(如图1所示)，每一个干 燥炉PLC控制器设置有60路输入、24路输出、4路模拟量以及6个温控模块。这样系统布线 非常复杂，而且控制协调性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种立库式锂电池自动干燥控制系统，能够简化系统布 线，实现协调统一控制，大大地减少PLC控制器的数量，并且自动化地完成对锂电池的干燥 和冷却处理工艺。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种立库式锂电池自动干燥控制系统，包括主控服务器、上料六轴机械手控制模块、下 料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块，自动密封门控制模块、抽真空模块、温 度模块；所述主控服务器与所述上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运 六轴机械手控制模块电性连接；对应移动轨道一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控 制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第一PLC控制器与所述主控服务器电性连接， 对应移动轨道另一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所 述温度模块通过一第二PLC控制器与所述主控服务器电性连接。

进一歩的，所述自动密封门控制模块包括对应每一个密封门设置的第一接近开关、第二 接近开关以及回转夹紧气缸，所述主控服务器通过搬运六轴机械手控制模块控制搬运六轴机 械手将密封门放置到所述第一接近开关位置或者所述第二接近开关位置；每一侧的所述第一 接近开关、所述第二接近开关和所述回转夹紧气缸分别与所述第一PLC控制器或者第二PLC 控制器电性连接。

进一步的，所述抽真空模块包括第一抽真空泵组、第二抽真空泵组、连接管道以及压力 传感器，所述第一抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述第 二抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述压力传感器对应每 一所述真空腔设置，其中一侧的所述压力传感器和所述第一抽真空泵组与所述第一PLC控制 器电性连接，另一侧的所述压力传感器和所述德日抽真空泵组与所述第二PLC控制器电性连 接。

进一步的，所述连接管道包括粗抽连接管道和精抽连接管道，所述第一真空泵组通过所 述粗抽连接管道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；所述第二真空泵组通过所述精抽连 接管道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；每一所述真空腔与所述粗抽连接管道之间分 别设置有一第一电磁阀，每一所述真空腔与所述精抽连接管道之间分别设置有一第二电磁阀， 所述第一电磁阀与所述第一PLC控制器电性连接，所述第二电磁阀与所述第二PLC控制器电 性连接。

进一步的，所述温度模块包括温度传感器、加热单元以及温度控制单元，所述加热单元 设置在真空腔内的专用夹具上，所述温度传感器设置在所述专用夹具上，所述加热单元与所 述温度控制单元连接，其中一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第一PLC控制 器电性连接，另一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第二PLC控制器电性连接。

本发明技术方案的有益效果：

本发明的立库式锂电池自动干燥控制系统，通过在移动轨道两侧分别设置了第一PLC控 制器和第二PLC控制器，分别与两侧的干燥炉体的压力传感器、温度传感器、抽真空泵组、 电磁阀等电性连接，然后结合控制上料六轴机械手、下料六轴机械手以及搬运六轴机械手， 特别是密封门采用第一接近开关、第二接近开关以及回转夹紧气缸，仅仅需要通过搬运六轴 机械手就能够实现密封门的自动开启和关闭，能够简化系统布线，实现协调统一控制，大大 地减少PLC控制器的数量。

附图说明

图1为本发明的新型立库式锂电池自动干燥系统平面结构图；

图2为本发明的新型立库式锂电池自动干燥系统三维结构图一；

图3为本发明的新型立库式锂电池自动干燥系统三维结构图二；

图4为本发明的干燥炉体三维结构图；

图5为图4中A处局部放大图；

图6为本发明的干燥炉体主视结构图；

图7为本发明的干燥炉体侧视结构图；

图8为本发明的真空腔与密封门配合示意图；

图9为本发明的叉料架三维结构图；

图10为本发明的锂电池夹持组件三维结构图；

图11为现有的锂电池自动干燥系统控制器件结构框图；

图12为本发明的立库式锂电池自动干燥控制系统结构框图；

图13为本发明的抽真空模块结构框图；

图14为本发明的温度模块结构框图；

图15为本发明的密封门自动控制模块结构框图；

图16为本发明的立库式锂电池自动干燥系统控制器件结构框图；

图中，1-专用夹具，2-移动轨道，3-搬运六轴机械手，4-干燥炉体，5-真空泵机组，6- 上料六轴机械手，7-输入传送线，8-假电池输入线，9-假电池上料台，10-上料夹具支撑平台， 11-夹具暂存架，12-夹具上料平台，13-下料夹具支撑平台，14-下料六轴机械手，15-机器 人控制箱,16-控制操作机组，17-粗抽连接管道，18-精抽连接管道，19-导轨板，20-叉料架， 21-隔离墙板；

410-干燥炉主体，420-真空腔，430-密封门，421-连接管道，422-抽真空接口，423-电气接口；431-第一卡槽短轴，432-第二卡槽短轴，433-回转夹紧气缸，434-抓钩配合件；191-第一卡槽，192-第二卡槽，193-第三卡槽，194-第四卡槽，195-竖直通槽，196-第一接近开关，197-第二接近开关；

201-安装板，202-支撑架，203-安装孔位，204-筋板，205-托板，206-限位块，207-抓 料钩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实 施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发 明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，本发明实施例涉及的一种立库式锂电池自动干燥系统，包括移动轨道2、 干燥炉体4、搬运六轴机械手3，所述移动轨道2的至少一侧设置有多个所述干燥炉体4，所 述搬运六轴机械手3安装在所述移动轨道2上，所述搬运六轴机械手3的工作端安装有叉料 架20；所述移动轨道2一端设置有自动上料机组，另一端设置有自动下料机组；所述自动上 料机组包括输入传送线7、上料六轴机械手6以及上料夹具支撑平台10，至少一所述上料夹 具支撑平台10设置在所述上料六轴机械手6的工作空间内，所述输入传送线7一端设置在所 述上料六轴机械手6的工作空间内；所述自动下料机组包括下料六轴机械手14、下料夹具支 撑平台13，至少一所述下料夹具支撑平台13设置在所述下料六轴机械手14的工作空间内； 每一所述干燥炉体4两侧分别设置有一导轨板19，所述导轨板19用于放置密封门430以及 所述密封门430导向定位；所述叉料架20同时设置有搬运所述密封门430和专用夹具1的结 构；通过所述搬运六轴机械手3移动搬运所述专用夹具1，并进行所述密封门430的自动开 启和闭合。

其中，所述干燥炉体4的真空腔420开口位置设置有隔离墙板21，所述隔离墙板21包 围所述移动轨道2、所述搬运六轴机械手3、所述自动上料机组和所述自动下料机组，形成干 燥区域。

其中，所述干燥炉体4的一侧设置有真空泵机组5，所述真空泵机组5与所述干燥炉体4 的每一个真空腔420连接；

或者，每一个所述干燥炉体4设置一真空泵机组5，所述真空泵机组5与所述干燥炉体4 的每一个所述真空腔420连接。

可选地，所述真空泵机组5包括粗抽真空泵和精轴真空泵，所述粗抽真空泵通过一粗抽 连接管道17与所述干燥炉体4的每一所述真空腔420连通；所述精抽真空泵通过一精抽连接 管道18与所述干燥炉体4的每一所述真空腔420连通。

其中，所述移动轨道2的一侧还设置有夹具暂存架11和夹具上料平台12；所述夹具暂存 架11和所述夹具上料平台12设置在所述搬运六轴机械手3的工作空间内。

其中，所述移动轨道2的两端分别设置有控制操作机组16和机器人控制箱15，所述上料 六轴机械手6、所述下料六轴机械手14、所述搬运六轴机械手3、所述真空泵机组5以及所 述干燥炉体4与所述控制操作机组16电性连接；对应所述上料六轴机械手6、所述下料六轴 机械手14以及所述搬运六轴机械手3一侧设置所述机器人控制箱15。

其中，所述上料六轴机械手6通过一机械手底座设置在所述移动轨道2的一端，多个所 述上料夹具支撑平台10设置在所述移动轨道2和所述机械手底座之间，所述上料夹具支撑平 台10和所述输入传送线7设置在所述机械手底座的两侧，靠近所述机械手底座的所述输入传 送线7上设置有配对托盘。

其中，所述输入传送线7一侧还设置有假电池输入线8，所述假电池输入线8与所述输 入传送线7相互垂直；所述输入传送线7和所述假电池输入线8设置在所述上料六轴机械手 6的一侧，所述假电池输入线8并排设置有假电池上料台9。假电池是测试电池，主要是为了 抽检其中的锂电池含水量，因为锂电池含水量的测量是破坏性的，因此，独立地设置了假电 池进入到整个系统的输入输出线。

其中，所述上料六轴机械手6和所述下料六轴机械手14的工作端设置有锂电池夹持组件； 如图10所示，所述锂电池夹持组件包括主旋转驱动件、与主旋转驱动件连接的夹持底座，设 置在夹持底座上的滑块导轨结构，驱动滑块移动的气缸，一组设置在滑块上的夹持件。

其中，所述锂电池夹持组件上安装有一条码枪和感应器；扫码枪确定锂电池的型号和批 次。

如图4-8所示，所述干燥炉体4包括干燥炉主体410以及设置在所述干燥炉主体410内 的若干真空腔420，对应每一所述真空腔420设置有一密封门430，所述真空腔420的开口与 所述密封门430通过一组回转夹紧气缸433锁紧，所述密封门430两侧分别设置有一所述导 轨板19，所述导轨板19上对应每一所述密封门430设置有若干卡槽，所述卡槽与所述密封 门430两侧的卡槽短轴配合。

其中，所述密封门430两侧分别设置有一组第一卡槽短轴431和一组第二卡槽短轴432， 对应所述第一卡槽短轴431和所述第二卡槽短轴432，所述导轨板19上设置有第一卡槽191 和第二卡槽192，所述回转夹紧气缸433设置所述第一卡槽191和第二卡槽192之间。

其中，远离所述真空腔420方向，所述第一卡槽191对应设置有一第三卡槽193，所述 第二卡槽192对应设置有一第四卡槽194，所述第一卡槽191和所述第三卡槽193、所述第二 卡槽192和所述第四卡槽194之间设置有竖直通槽195。

其中，相邻的密封门430对应的竖直通槽195相互连通，使得所述密封门430在所述导 轨板19内竖直自由移动。

其中，对应所述第二卡槽192设置有第一接近开关196，对应所述四卡槽194设置有第 二接近开关197。

进一步的，所述密封门430上设置有若干抓钩配合件434，所述抓钩配合件434与搬运 六轴机械手3工作端的叉料架20上的抓料钩207配合。

其中，每一所述真空腔420通过连接管道与真空泵5组件，所述真空腔420后部设置有 抽真空接口和电气接口。

如图9所示，所述叉料架20包括安装板201、支撑架202以及托板205，所述安装板201 的两端分别设置一所述支撑架202，所述支撑架202的底部分别设置一所述托板205，两个所 述支撑架202平行相对设置，形成专用夹具1的容置空间，所述支撑架202的自由端设置有 用于与密封门430上的抓钩配合件434配合的抓料钩207，所述安装板201设置在搬运六轴 机械手3的工作端。

其中，所述安装板201的中间位置上设置有安装孔位203，通过所述安装孔位203通过 一法兰盘固定在搬运六轴机械手3的工作端。

其中，所述安装201板与所述支撑架202之间还设置有用于加强固定的筋板204。

其中，所述托板205两端分别设置有限位块206，所述限位块206与专业夹具1的底板 相互配合。

其中，所述支撑架202自由端的上下两侧分别设置有一组所述抓料钩207。

本发明的新型立库式锂电池自动干燥系统的工作流程如下：

首先，需要干燥处理的锂电池从输入传送线7移动过来，通过光电门以及扫码枪，启动 锂电池上料六轴机械手6，将锂电池依次装入专用夹具1，搬运六轴机械手3从上料夹具支撑 平台10上将装有锂电池的专用夹具1依次送入干燥炉体4，当锂电池经过干燥炉体4进行真 空干燥处理时，通过搬运六轴机械手3上的叉料架20上的抓料钩207和导轨板19完成相应 的开关密封门430的动作，搬运六轴机械手3利用叉料架20将干燥处理后的专用夹具1从干 燥炉体4内取出，放置到下料夹具支撑平台10，下料六轴机械手14将下料夹具支撑平台13 上的专用夹具1内的锂电池依次放置到输出传送线上，传送到下一工位，完成下一工序；通 过人工将专用夹具1搬运到夹具上料平台12，循环工序。

实施例1

如图12所示，一种立库式锂电池自动干燥控制系统，包括主控服务器、上料六轴机械手 控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块，自动密封门控制模块、抽 真空模块、温度模块；所述主控服务器与所述上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控 制模块、搬运六轴机械手控制模块电性连接；对应移动轨道一侧设置的多个干燥炉体的所述 自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第一PLC控制器与所述主控服 务器电性连接，对应移动轨道另一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述 抽真空模块和所述温度模块通过一第二PLC控制器与所述主控服务器电性连接。

如图15所示，所述自动密封门控制模块包括对应每一个密封门设置的第一接近开关、 第二接近开关以及回转夹紧气缸，所述主控服务器通过搬运六轴机械手控制模块控制搬运六 轴机械手将密封门放置到所述第一接近开关位置或者所述第二接近开关位置；每一侧的所述 第一接近开关、所述第二接近开关和所述回转夹紧气缸分别与所述第一PLC控制器或者第二 PLC控制器电性连接。

如图13所示，所述抽真空模块包括第一抽真空泵组、第二抽真空泵组、连接管道以及压 力传感器，所述第一抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述 第二抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述压力传感器对应 每一所述真空腔设置，其中一侧的所述压力传感器和所述第一抽真空泵组与所述第一PLC控 制器电性连接，另一侧的所述压力传感器和所述德日抽真空泵组与所述第二PLC控制器电性 连接。

其中，所述连接管道包括粗抽连接管道和精抽连接管道，所述第一真空泵组通过所述粗 抽连接管道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；所述第二真空泵组通过所述精抽连接管 道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；每一所述真空腔与所述粗抽连接管道之间分别设 置有一第一电磁阀，每一所述真空腔与所述精抽连接管道之间分别设置有一第二电磁阀，所 述第一电磁阀与所述第一PLC控制器电性连接，所述第二电磁阀与所述第二PLC控制器电性 连接。

如图14所示，所述温度模块包括温度传感器、加热单元以及温度控制单元，所述加热单 元设置在真空腔内的专用夹具上，所述温度传感器设置在所述专用夹具上，所述加热单元与 所述温度控制单元连接，其中一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第一PLC控 制器电性连接，另一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第二PLC控制器电性连 接。

如图16所示，每一个PLC控制器包括80路输出、40路输入以及16路模拟量，并且控制32个温度模块，分别与一侧的压力传感器、温度传感器等连接，通过输入输出实现系统的自动控制。

本发明的立库式锂电池自动干燥控制系统，通过在移动轨道两侧分别设置了第一PLC控 制器和第二PLC控制器，分别与两侧的干燥炉体的压力传感器、温度传感器、抽真空泵组、 电磁阀等电性连接，然后结合控制上料六轴机械手、下料六轴机械手以及搬运六轴机械手， 特别是密封门采用第一接近开关、第二接近开关以及回转夹紧气缸，仅仅需要通过搬运六轴 机械手就能够实现密封门的自动开启和关闭，能够简化系统布线，实现协调统一控制，大大 地减少PLC控制器的数量。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。 对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多 种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种立库式锂电池自动干燥控制系统，其特征在于，包括主控服务器、上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块，自动密封门控制模块、抽真空模块、温度模块；所述主控服务器与所述上料六轴机械手控制模块、下料六轴机械手控制模块、搬运六轴机械手控制模块电性连接；对应移动轨道一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第一PLC控制器与所述主控服务器电性连接，对应移动轨道另一侧设置的多个干燥炉体的所述自动密封门控制模块、所述抽真空模块和所述温度模块通过一第二PLC控制器与所述主控服务器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种立库式锂电池自动干燥控制系统，其特征在于，所述自动密封门控制模块包括对应每一个密封门设置的第一接近开关、第二接近开关以及回转夹紧气缸，所述主控服务器通过搬运六轴机械手控制模块控制搬运六轴机械手将密封门放置到所述第一接近开关位置或者所述第二接近开关位置；每一侧的所述第一接近开关、所述第二接近开关和所述回转夹紧气缸分别与所述第一PLC控制器或者第二PLC控制器电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种立库式锂电池自动干燥控制系统，其特征在于，所述抽真空模块包括第一抽真空泵组、第二抽真空泵组、连接管道以及压力传感器，所述第一抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述第二抽真空泵组通过所述连接管道与所有干燥炉体的每一真空腔连通，所述压力传感器对应每一所述真空腔设置，其中一侧的所述压力传感器和所述第一抽真空泵组与所述第一PLC控制器电性连接，另一侧的所述压力传感器和所述德日抽真空泵组与所述第二PLC控制器电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种立库式锂电池自动干燥控制系统，其特征在于，所述连接管道包括粗抽连接管道和精抽连接管道，所述第一真空泵组通过所述粗抽连接管道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；所述第二真空泵组通过所述精抽连接管道与所述干燥炉体的每一所述真空腔连通；每一所述真空腔与所述粗抽连接管道之间分别设置有一第一电磁阀，每一所述真空腔与所述精抽连接管道之间分别设置有一第二电磁阀，所述第一电磁阀与所述第一PLC控制器电性连接，所述第二电磁阀与所述第二PLC控制器电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种立库式锂电池自动干燥控制系统，其特征在于，所述温度模块包括温度传感器、加热单元以及温度控制单元，所述加热单元设置在真空腔内的专用夹具上，所述温度传感器设置在所述专用夹具上，所述加热单元与所述温度控制单元连接，其中一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第一PLC控制器电性连接，另一侧的所述温度传感器和所述温度控制单元与所述第二PLC控制器电性连接。