CN107681201A - 圆柱形锂离子电池模组全自动配组机 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种圆柱形锂离子电池模组的全自动配组机，包括：电池来料暂存台；上料机器人；电池流转线；电池扫码工位；电池纠错工位；电池成组工位。本申请这种圆柱形锂离子电池模组全自动配组机可实现送料检测、纠错到收料的全自动化作业，消除了手工操作。

Description

圆柱形锂离子电池模组全自动配组机

技术领域

本申请涉及一种圆柱形锂离子电池模组全自动配组机。

背景技术

在保护环境政策的指引带动下，电动汽车得以快速发展。电动汽车的核心技术是动力电池。安靠电源公司成立几年来一直致力于锂离子动力电池模块的成组技术开发，使用小圆柱电池负极免焊接工艺做成的模块外观漂亮，安全性好，比能量高，得到了许多客户的青睐。

一个汽车动力电池模组往往由几千到上万个单体电池构成，它们经过多方并联，串联，才能达到需要的电压和容量，方堪承担汽车的运行任务。为了提高可靠性和便于管理。通常先要先将多个电池并联，而后再将这个并联组串联，组成有一定电压和容量的分模组。

由多个单体电池并联而成的小并联组是模组的基本单元。将单体电池配成一个小模组的过程叫做配组。起始的配组是由手工拿电池一个个插到夹具上，很慢，更难做必要的质量记录。现在使用半自动配组机，人工将装电池的周转盘放到配组机的上料工位，机械手将一排排电池抓到中转盘，抓满后转到另一中转盘，另一机械手一次抓一个小模组需要的电池放入塑料工装盘，手工收取此盘送入下工序。

现有技术的缺点：

1、上下料尚需手工操作。一台机要四五个人，用人尚多。

2、电池正极帽未经清洗，会影响焊接质量。

3、工装塑料夹具(流通板)不能自动循环使用，数量很多，需往来运输。

4、尚未建起完善的质量跟踪体系。

发明内容

本申请目的是：为了克服上述问题，提出一种圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，以实现送料检测、纠错到收料全自动化作业，消除了手工操作。

本申请的技术方案是：

一种圆柱形锂离子电池模组的全自动配组机，包括：

用于放置待配组电池的电池来料暂存台；

上料机器人，用于将所述电池来料暂存台上的所述电池抓取至下述电池流转线；

电池流转线，其接收所述上料机器人抓取的所述电池，并带动所述电池步进式移动；

电池扫码工位，其布置在所述电池流转线的移动路径上，以对所述电池流转线上的所述电池扫码记录；

电池纠错工位，其布置在所述电池流转线的移动路径上，以检测所述电池流转线上的所述电池、并将检测不合格的所述电池剔除并替换；以及

电池成组工位，其包括用于步进式传送电池流通板的流通板传送线以及设于所述流通板传送线和所述电池流转线之间、以将所述电池流转线上的所述电池取放至所述电池流通板上的成组机器人。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述待配组电池被放至电池托盘之后，再存放至所述电池来料暂存台上。

所述上料机器人为六轴机器人，其包括用于抓持/松开所述电池托盘的托盘抓头和用于抓持/松开所述电池托盘中电池的电池抓头。

所述上料机器人处设置有用于暂存空置电池托盘的托盘存放架。

所述电池流转线包括若干块水平布置的电池流转板以及驱动所述电池流转板的流转板驱动装置，所述电池流转板上竖向贯通设置有呈矩阵分布的若干电池插装孔，并且所述电池插装孔底部孔口处形成有一圈用于支撑所述电池的环形凸缘。

所述流转板驱动装置包括用于驱动所述电池流转板水平移动的步进电机和用于驱动所述电池流转板上下移动的升降气缸。

所述电池扫码工位包括：

布置在所述电池流转板上方的扫码器，

竖直设置于所述电池流转板下方的顶杆，

驱动所述顶杆上下移动的气缸，以及

驱动所述顶杆绕顶杆轴心线转动的电机。

所述顶杆的顶部设置有磁铁。

所述电池纠错工位包括：

CCD相机，其布置在所述电池流转板上方，以检测所述电池流转板上所述电池的放置方向和条码质量；

电池补料盘，用于存放质量合格的电池；以及

四轴机器人，其用于将所述电池流转板中的不合格电池剔除，并将所述电池补料盘中的电池补入所述电池流转板。

所述成组机器人为四轴机器人。

本申请的优点是：

1、全自动操作，节省人力。

2、中间衔接没有间隙，效率高。

3、自动纠错，防止错放或反放电池。

4、将每一个小模组的电池条码都做了记录，存数据库，便于质量追踪。

5、电池流通板在传送线上运动，待后序完成码堆后随传送线从下层返回，再次送入该配组机，不需人工转运，即节约了人力，也大大减少了定位周转盘的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中全自动配组机的立体结构示意图；

图2为本申请实施例中全自动配组机的俯视图；

图3为本申请实施例中上料机器人的结构示意图；

图4为本申请实施例中电池流转线的结构示意图；

图5为本申请实施例中电池扫码工位的立体结构示意图；

图6为本申请实施例中电池扫码工位的侧视图；

图7为本申请实施例中电池纠错工位的结构示意图；

图8为本申请实施例电池成组工位中成组机器人的结构示意图；

图9为本申请实施例电池成组工位中流通板传送线的结构示意图。

其中：E-电池，1-电池来料暂存台，2-上料机器人，201-托盘抓头，202-电池抓头，3-电池流转线，301-电池流转板，302-流转板驱动装置，4-电池扫码工位，401-顶杆，402-气缸，403-电机，404-扫码器，5-电池纠错工位，501-CCD相机，502-电池补料盘，503-四轴机器人，6-电池成组工位，601-流通板传送线，602-电池流通板，603-成组机器人，7-托盘存放台。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1至图9示出了本申请这种圆柱形锂离子电池模组全自动配组机的一个具体实施例，其主要包括：电池来料暂存台1、上料机器人2,、电池流转线3、电池扫码工位4、电池纠错工位5和电池成组工位6。其中：

来料电池暂存台1用于暂时存放待配组电池。并且，在本实施例中前述待配组电池是借助电池托盘而非直接存放在来料电池暂存台1上的。前述电池托盘上设置有众多呈矩阵分布的电池放置槽，电池被装入在这些电池放置槽之后，由AGV小车(或人工)将装满载电池的电池托盘放至来料电池暂存台1上。

上料机器人2主要用于将来料电池暂存台1上的电池抓取至电池流转线上。上料机器人2处还设置有一托盘存放台7，该托盘存放台7用于暂时放置空置的电池托盘。具体地，该上料机器人2为六轴机器人，其包括用于抓持/松开电池托盘的托盘抓头201和用于抓持/松开所述电池托盘中电池的电池抓头202，也就说是该上料机器人2具有两个可独立工作的机器人抓头，一个用于抓住电池托盘，另一个用于抓住托盘中的电池。前述电池抓头202设置有磁块，其利用磁块的引力抓持电池。在工作时，上料机器人同时抓住电池托盘和电池，移动至托盘存放台7位置后，托盘抓头201松开，在电池托盘在自身重力作用下落入托盘存放台7上，而电池抓头202仍然抓取电池并将电池搬运至电池流转线3上。当托盘存放台7上存放的电池托盘达到一定数量后，AGV小车将空置的电池托盘全部运走。

电池流转线3用于接收上述上料机器人2抓取过来的电池，并带动电池步进式移动。具体地，该电池流转线3包括多块水平布置的电池流转板301以及驱动电池流转板301的流转板驱动装置302，电池流转板301上竖向贯通设置有呈矩阵分布的众多电池插装孔，并且电池插装孔底部孔口处形成有一圈用于支撑电池的环形凸缘，环形凸缘用于向上支撑住电池插装孔中的电池，防止电池在自身重力作用下从电池插装孔掉出。前述流转板驱动装置302包括用于驱动电池流转板301水平移动的步进电机、用于驱动电池流转板301上下移动的升降气缸、用于引导电池流转板301移动的导轨等结构。实际应用时，电池被上料机器人2竖向插放在电池流转板301的电池插装孔中，步进电机带动电池流转板301在图1中自左向右水平移动，当最右侧电池流转板301中的电池被下述成组机器人603抓空后，升降气缸带动最右侧空置的电池流转板301下移一定距离，再由相应的步进电机带动下移的空置的电池流转板301自由向左移动至左极限位置，然后在升降气缸的带动下上升到位，重新接收电池被上料机器人2抓取过来的电池，如此反复。

电池扫码工位4布置在电池流转线3的移动路径上，以对电池流转线3上的电池扫码记录。具体地，该电池扫码工位4包括：布置在电池流转板301上方的扫码器404，竖直设置于电池流转板301下方的顶杆401，驱动顶杆401上下移动的气缸402，驱动顶杆401绕顶杆轴心线转动的电机403。工作时，当电池流转线3带动其上的电池运行至该电池扫码工位4位置后，电池流转线3停止移动，气缸402带动顶杆401上升，顶杆401向上伸入电池流转板301的电池插装孔、并将电池插装孔中的电池顶起一定高度(电池被支撑在顶杆上)，而使电池处于扫码器404的扫码范围内，电机403带动顶杆401转动，从而使顶杆401上方支撑的电池转动，如此保证电池在转动过程中其上的条形码能够被扫码器捕捉并记录。对于条码异常的电池，会在电池纠错工位5被剔除。扫码完成后，顶杆401带动顶杆401下降到初始位置，电池流转线3带动电池向下游移动。

为了保证电池能够跟随顶杆401同步转动，防止打滑，本实施例在顶杆401的顶部设置有用于吸住电池的磁铁。

本实施例中，上述顶杆401设置有多个，这些顶杆401分成两排，每排顶杆沿着电池流转线3的宽度方向平行间隔布置。这样，每次可对电池流转线3上的成排电池进行扫码，效率高。

电池纠错工位5也布置在电池流转线3的移动路径上，而且位于上述电池扫码工位的下游侧，其以检测电池流转线3上的电池，并将检测不合格的电池剔除并替换。具体地，该电池纠错工位5包括CCD相机501、电池补料盘502和四轴机器人503。其中：CCD相机501布置在电池流转板301上方，用以检测电池流转板301上电池的放置方向。电池补料盘502用于存放质量合格的电池。四轴机器人503用于将电池流转板301中反向放置的电池剔除，并将电池补料盘502的电池补入电池流转板301。工作时，预先在电池补料盘502存放质量合格(条形码正常、放置方向正常)的电池，CCD相机501检测电池流转板301上的电池有无倒置(反向放置)，如果检测到某颗电池反向放置在电池流转板301上(负极朝上)，则由四轴机器人503将该颗电池取出并放至相应的收集设备中(如传送带)，并且四轴机器人503将电池补料盘502中的电池搬运至电池流转板301的空位中以填补被移除的不合格电池。

并且，上述四轴机器人503还与上述的扫码器404电路连接，对于扫码器404无法完成扫码(条码异常)的电池，利用该四轴机器人503将其从电池流转线3上剔除。

电池成组工位6包括用于步进式传送电池流通板602的流通板传送线601以及设于流通板传送线601和电池流转线3之间的成组机器人603，电池流通板602上也开设有众多矩阵分布的电池插装孔，而且这些电池插装孔的与电池模组所用的电池支架上的电池安装孔位置相对应，以便后序电池支架的置入。成组机器人603为四轴机器人，其用于将电池流转线3上的电池(经过扫码和纠错处理后的电池)取放至电池流通板602上，电池流通板602上每颗电池均经过了扫码和纠错处理，保证了电池流通板上电池的合格率，各电池的条形码信息均被记录在系统中。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆柱形锂离子电池模组的全自动配组机，其特征在于，包括：

用于放置待配组电池的电池来料暂存台(1)；

上料机器人(2)，用于将所述电池来料暂存台(1)上的所述电池抓取至下述电池流转线；

电池流转线(3)，其接收所述上料机器人(2)抓取的所述电池，并带动所述电池步进式移动；

电池扫码工位(4)，其布置在所述电池流转线(3)的移动路径上，以对所述电池流转线(3)上的所述电池进行扫码记录；

电池纠错工位(5)，其布置在所述电池流转线(3)的移动路径上，以检测所述电池流转线(3)上的所述电池、并将检测不合格的所述电池剔除并替换；以及

电池成组工位(6)，其包括用于步进式传送电池流通板(602)的流通板传送线(601)以及设于所述流通板传送线(601)和所述电池流转线(3)之间、以将所述电池流转线(3)上的所述电池取放至所述电池流通板(602)上的成组机器人(603)。

2.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述待配组电池被放至电池托盘之后，再存放至所述电池来料暂存台(1)上。

3.根据权利要求2所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述上料机器人(2)为六轴机器人，其包括用于抓持/松开所述电池托盘的托盘抓头(201)和用于抓持/松开所述电池托盘中电池的电池抓头(202)。

4.根据权利要求3所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述上料机器人(2)处设置有用于暂存空置电池托盘的托盘存放架(7)。

5.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述电池流转线(3)包括若干块水平布置的电池流转板(301)以及驱动所述电池流转板(301)的流转板驱动装置(302)，所述电池流转板(301)上竖向贯通设置有呈矩阵分布的若干电池插装孔，并且所述电池插装孔底部孔口处形成有一圈用于支撑所述电池的环形凸缘。

6.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述流转板驱动装置(302)包括用于驱动所述电池流转板(301)水平移动的步进电机和用于驱动所述电池流转板(301)上下移动的升降气缸。

7.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述电池扫码工位(4)包括：

布置在所述电池流转板(301)上方的扫码器(404)，

竖直设置于所述电池流转板(301)下方的顶杆(401)，

驱动所述顶杆(401)上下移动的气缸(402)，以及

驱动所述顶杆(401)绕顶杆轴心线转动的电机(403)。

8.根据权利要求7所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述顶杆(401)的顶部设置有磁铁。

9.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述电池纠错工位(5)包括：

CCD相机(501)，其布置在所述电池流转板(301)上方，以检测所述电池流转板(301)上所述电池的放置方向和条码质量；

电池补料盘(502)，用于存放质量合格的电池；以及

四轴机器人(503)，其用于将所述电池流转板(301)中的不合格电池剔除，并将所述电池补料盘(502)中的电池补入所述电池流转板(301)。

10.根据权利要求5所述的圆柱形锂离子电池模组全自动配组机，其特征在于，所述成组机器人(603)为四轴机器人。