CN107706443A - 圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，包括机架，所述机架上布置有：夹具处理转盘；夹具处理转盘驱动机构；弹簧片加压工位；弹簧片等离子清洗工位；CCD检测工位；电池处理转盘；电池处理转盘驱动机构；电池等离子清洗工位；电池电压检测工位；夹具置入机器人。本申请这种圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机工作效率高，并能够保证装配在一起的双面夹具和电池均具有可靠的质量。
Description
技术领域
本申请涉及一种圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机。
背景技术
用负极免焊接工艺组装锂离子动力电池模块，去掉了对负极壳的直接焊接，消除了焊接高温对电池内部核心构件的伤害，有利于提高安全性和延长使用寿命。
它的核心方法是用弹簧片爪夹持光身的负极壳体，弹簧片的帽顶和另一个电池的正极焊接,实现两电池间稳定的近距离串联连接。正极端没有怕热的核心构件，可承受焊接的高温。固定弹簧片和电池位置的零件是夹具。夹具由塑料注塑成型，有只连接一对电池的单位夹具，而常用的是连接几十个电池的多位夹具。夹具按其连接的功能分为单面夹具和双面夹具两种。单面夹具用在分模块的两端，只固定一层电池。而双面夹具用在分模块的中间，固定上下串联的两层电池。一般情况下，双面夹具比单面夹具用量大得多。现在的做法是在配组后将双面夹具手工按在小模组的正极端，而后经激光焊将夹具中的弹簧片和电池正极帽焊接在一起。
现有技术主要存在以下两方面缺点：
1、手工植入，效率低。
2、弹簧片未经系统清洗，有的沾有油污及其他污物，影响焊接质量。
发明内容
本申请目的是：为了克服上述问题，提出一种工作效率高、质量可靠的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机。
本申请的技术方案是：
一种圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，包括机架，所述机架上布置有：
夹具处理转盘，其水平设置于所述机架上、并能够绕第一竖直轴线旋转运动，所述夹具处理转盘上设置有至少一个用于定位双面夹具位置的夹具定位座；
夹具处理转盘驱动机构，其与所述夹具处理转盘相连、以驱动所述夹具处理转盘绕所述第一竖直轴线旋转运动；
弹簧片加压工位，其布置于所述夹具处理转盘处、以对所述夹具定位座上双面夹具和双面夹具中的弹簧片作压实处理；
弹簧片等离子清洗工位，其布置于所述夹具处理转盘处、以对所述夹具定位座上双面夹具中的弹簧片作等离子清洗；
CCD检测工位，其布置于所述夹具处理转盘处、以检测所述夹具定位座上双面夹具中的弹簧片有无缺失；
电池处理转盘，其水平设置于所述机架上、并能够绕第二竖直轴线旋转运动，所述电池处理转盘上设置有至少一个用于定位电池流通板位置的流通板定位座；
电池处理转盘驱动机构，其与所述电池处理转盘相连、以驱动电池处理转盘绕所述第二竖直轴线旋转运动；
电池等离子清洗工位，其布置于所述电池处理转盘处、以对所述流通板定位座上电池流通板中的电池作等离子清洗；
电池电压检测工位，其布置于所述电池处理转盘处、以检测所述流通板定位座上电池流通板中的单颗电池电压；以及
夹具置入机器人，其布置在所述夹具处理转盘和所述电池处理转盘之间，以抓取所述夹具处理转盘上的双面夹具、并将所述双面夹具下压套设在所述电池处理转盘上电池流通板中电池的上部。
本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：
所述机架上还设置有位于所述电池处理转盘处、以对所述双面夹具和所述电池竖向压紧的二次压实气缸。
所述机架上还设置有位于所述电池处理转盘处、以对所述双面夹具进行打码的激光打码工位。
所述机架上还设置有位于所述电池处理转盘处的不良品电池替换工位。
所述不良品电池替换工位包括：
其内存放有良品电池的良品电池供料盒，以及
用于将所述流通板定位座上电池流通板中的不良品电池取出、并将所述良品电池供料盒中的良品电池补入所述电池流通板中的电池替换机器人。
所述机架上还设置有位于所述电池处理转盘处的电池上料工位和电池下料工位。
所述电池上料工位、所述电池等离子清洗工位、所述电池电压检测工位、所述不良品电池替换工位、所述激光打码工位和所述电池下料工位沿着所述电池处理转盘的圆周方向依次分布。
还包括：
电池流通板传动线，其用于传送装有若干电池的电池流通板；
电池上料机器人，其用于将所述电池流通板传动带上的所述电池流通板抓取至所述电池上料工位；
夹具存放架，其用于存放双面夹具；
夹具上料机器人，其用于将所述夹具存放架中的所述双面夹具抓取至下述夹具传送线；
夹具传送线，其用于接收所述夹具上料机器人抓取的所述双面夹具、并将所述双面夹具传送至所述夹具处理转盘。
所述机架上还设置有位于所述夹具处理转盘处的：
夹具入料工位，其布置在所述夹具传送线的出料端；
不良品夹具出料工位，用于将所述夹具处理转盘上的不良品双面夹具剔除。
所述夹具处理转盘上共设置有八个所述夹具定位座，并且这八个所述夹具定位座以所述第一竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布；所述电池处理转盘共设置有八个所述流通板定位座，并且这八个所述流通板定位座以所述第二竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布。
本申请的优点是：
1、不需人工干预，效率高。
2、在夹具植入电池组之前，分别对构成电池模组的双面夹具和电池进行前期处理，保证了夹具植入后电池模组的质量可靠性。
3、用等离子清洗机清洗电池及弹簧片的焊接位，有利于保障焊接质量。
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为本申请实施例中圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机的立体结构示意图；
图2为本申请实施例中圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机的俯视结构示意图；
图3为本申请实施例圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机夹具处理转盘部分的立体结构示意图；
图4为本申请实施例圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机夹具处理转盘部分的俯视结构示意图；
图5为本申请请实施例圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机电池处理转盘部分的立体结构示意图；
图6为本申请本申请请实施例圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机电池处理转盘部分的俯视结构示意图。
其中：A-双面夹具，B-电池流通板，1-机架，2-夹具处理转盘，201-夹具定位座，3-电池处理转盘，301-流通板定位座，4-弹簧片加压工位，5-弹簧片等离子清洗工位，6-CCD检测工位，7-电池等离子清洗工位，8-电池电压检测工位，9-夹具取出工位，10-激光打码工位，11-不良品电池替换工位，11a-良品电池供料盒，12-电池上料工位，13-电池下料工位，14-夹具置入机器人，15-电池流通板传动线，16-电池上料机器人，17-夹具存放架，18-夹具上料机器人，19-夹具传送线，20-夹具入料工位，21-不良品夹具出料工位，22-夹具植入工位。
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～图6示出了本申请这种圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机的一个具体实施例，其包括机架1，所述机架1上设有夹具处理转盘2和电池处理转盘3。其中：夹具处理转盘2水平设置在机架1上、并能够绕第一竖直轴线旋转运动，夹具处理转盘2上设置有其个用于定位双面夹具A位置的夹具定位座201。这八个夹具定位座201以前述第一竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布。夹具处理转盘驱动机构与夹具处理转盘2相连、以驱动夹具处理转盘2绕前述第一竖直轴线旋转运动。电池处理转盘3水平设置于机架1上、并能够绕第二竖直轴线旋转运动，电池处理转盘3上设置有八个用于定位电池流通板B位置的流通板定位座301，这八个流通板定位座301以前述第二竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布。电池处理转盘驱动机构与电池处理转盘3相连、以驱动电池处理转盘3绕前述第二竖直轴线旋转运动。
上述夹具处理转盘驱动机构和电池处理转盘驱动机构的主要组成部件为电机。
机架1的一侧设置有电池流通板传动线15，其用于传送装有众多电池的电池流通板B。具体地，电池流通板上开设有众多呈矩阵分布的电池插装孔，实际应用时，由上游设备将电池成组地竖直插放在这些电池插装孔中，并在电池流通板传动线15的带动下直线移动。电池流通板传动线15和电池处理转盘3附近设置有电池上料机器人16，该池上料机器人16为四轴机器人，其用于将电池流通板传动带15上的装有众多电池的电池流通板B抓取至下述电池上料工位12，再借助电池上料工位12的动作将装有众多电池的电池流通板B送入电池处理转盘3的流通板定位座301。
机架1的另一侧设置有两个夹具存放架17，这两个夹具存放架17用于暂时存放待植入的双面夹具A。这两个夹具存放架17之间设置有一个夹具上料机器人18，该夹具上料机器人18为六轴机器人。夹具上料机器人18的附近设置有延伸至夹具处理转盘2处的夹具传送线19。工作时，夹具上料机器人18将夹具存放架17中的双面夹具A抓取至夹具传送线19上，再夹具传送线19将双面夹具A传送至夹具处理转盘2的下述夹具入料工位20，通过夹具入料工位20的动作将双面夹具送入夹具处理转盘2的夹具定位座201。
并且，前述上料机器人18上还设置有CCD相机。工作时，利用该CCD相机确定夹具存放架17上双面夹具的位置，从而使其能够准确夹取双面夹具。如果CCD相机检测到上料机器人18夹取的双面夹具方向反置，则将该双面夹具B送至相应的翻面机构中，将双面夹具作翻面处理后再送至上述夹具传送线19；或者，直接将该双面夹具送至不良品夹具流出传送线，而将其剔除。
机架上1还设置有沿着电池处理转盘3的圆周方向依次分布的电池上料工位12、电池等离子清洗工位7、电池电压检测工位8、不良品电池替换工位11、激光打码工位10和电池下料工位13，工作时，电池处理转盘3上的流通板定位座301每转动至前述任何一个工位位置时，电池处理转盘3均会暂停一段时间，以便各个工位对流通板定位座301上电池流通板B中的电池作相应的处理。其中：
电池上料工位12的主要部件包括上料基座以及与上料基座相连的气缸，利用该气缸的动作将放置在上料基座上的装满电池的电池流通板B推入电池处理转盘3的流通板定位座301。当装满电池的电池流通板B被送入某一个流通板定位座301后，电池处理转盘3转动而是该流通板定位座301转动至电池等离子清洗工位7。
电池等离子清洗工位7用于对流通板定位座301上电池流通板B中的电池作等离子清洗，降低其与双面夹具中弹簧片(串联片)的接触电阻。电池等离子清洗工位7的主要部件是一台或多台等离子清洗机，离子清洗机具有喷射等离子清洗液的喷头。当电池等离子清洗工位7处流通板定位座301上的电池完成清洗后，电池处理转盘3转动而使该流通板定位座301转动至电池电压检测工位8。
电池电压检测工位8用于检测流通板定位座301上电池流通板B中的单颗电池的电压。电池电压检测工位8主要包括可上下移动的上探针和下探针，工作时，上探针和下探针动作分别接触电池的正极和负极(下探针向上伸入电池流通板的电池插装孔中而接触电池下端的负极)，从而测量电池的电压，并与设定值比较。当电池电压检测工位8处流通板定位座301上的电池完成电压检测后，电池处理转盘3转动而使该流通板定位座301转动至不良品电池替换工位11。
不良品电池替换工位11用将电压不合格的电池从电池流通板B中剔除，并补入相应的良品电池。本实施例中，该不良品电池替换工位11包括良品电池供料盒11a和电池替换机器人(图中未画出)。工作时，预先在良品电池供料盒11a内存放多颗良品电池，电池替换机器人将电压不合格的电池从电池流通板B中取出至相应的不良品电池存放设备中，并将良品电池供料盒11a中的良品电池抓取而补入电池流通板B的空位。当不良品电池替换工位11处流通板定位座301上的电池完成不良品替换后(如无不良品，则无需替换)，电池处理转盘3转动而使该流通板定位座301转动至下述夹具植入工位22。
夹具处理转盘2和电池处理转盘3之间设置有夹具置入机器人14，该夹具置入机器人14用于抓取夹具处理转盘2上的双面夹具A、并将其抓取的双面夹具A下压套设在电池处理转盘3上电池流通板B中各颗电池的上部。当电池处理转盘3的前一个流通板定位座301转出不良品电池替换工位11三个工位角度后(360÷8×3＝135°)，电池处理转盘3暂停转动——我们将此时前一个流通板定位座301的暂停位置称为夹具植入工位22，夹具置入机器人14抓取夹具处理转盘2上的双面夹具A、并将该双面夹具A下压套设在前一个电池流通板B中各颗电池的上部。当双面夹具A和流通板定位座301上电池流通板B中的电池在该夹具植入工位完成夹具和电池的插装后，电池处理转盘3转动而使该流通板定位座301转动至下述预留工位。处于预留工位的电池，不会受到任何加工处理。
之后，电池处理转盘3转动而使之前处于预留工位的电池流通板B、电池和双面夹具A移动至激光打码工位10。激光打码工位10的核心部件为激光打码机，其用于在双面夹具A的侧部烧制一个条形码，以对对置入了双面夹具的小电池模组的“身份”进行标识，便于后期对产品信息的追溯。当双面夹具A和流通板定位座301上电池流通板B中的电池在该激光打码工位10完成打码后，电池处理转盘3转动而使该流通板定位座301转动至电池下料工位13。
因为在夹具植入工位，双面夹具在电池上端部的植入完全依靠夹具置入机器人14实现，考虑到夹具置入机器人14对双面夹具的植入压力不会很大，故而我们在激光打码工位10上还设置有二次压实气缸，通过二次压实气缸的动作使双面夹具A和电池在激光打码工位10被竖向压紧，保证每颗电池上端部(正极端)均能够与双面夹具A中的弹簧片(串联片)紧压接触。
电池下料工位13的主要部件为一机械手，其用于将完整夹具植入和激光打码的小模组取放至相应的传送线上，由传送线转至后序的电池模组处理设备。
机架上1还设置有沿着夹具处理转盘2的圆周方向依次分布的夹具入料工位20、弹簧片加压工位4、弹簧片等离子清洗工位5、CCD检测工位6和不良品夹具出料工位21。工作时，夹具处理转盘2上的夹具定位座201每转动至前述任何一个工位位置时，夹具处理转盘2均会暂停一段时间，以便各个工位对夹具定位座201上的双面夹具作相应的处理。其中：
夹具上料工位20的主要部件包括上料基座以及与上料基座相连的气缸。工作时，其接收夹具传送线19传送过来的双面夹具，利用前述气缸的动作将放置在上料基座上的双面夹具推入夹具处理转盘2的夹具定位座201。当双面夹具A被送入某一个夹具定位座201后，夹具处理转盘2转动而使该夹具定位座201转动至弹簧片加压工位4。
弹簧片加压工位4主要由下压气缸以及与该下压气缸相连的水平压板构成，水平压板的底部设置有众多呈矩阵分布的的竖向压柱。工作时，下压气缸动作而带动水平压板向下移动，水平压板上的众多竖向压柱分别伸入双面夹具的众多电池插装孔中而将预先嵌入这些电池插装孔的弹簧片(串联片)压实，使弹簧片与双面夹具紧密结合，防止在处理过程中弹簧片从双面夹具上脱离。夹具定位座201上的双面夹具在弹簧片加压工位4上完成弹簧片压实处理后，夹具处理转盘2转动而使该夹具定位座201转动至弹簧片等离子清洗工位5。
弹簧片等离子清洗工位5用于对夹具定位座201上双面夹具中的弹簧片作等离子清洗，降低其与电池上端部(正极端)的接触电阻，并降低其与电池上端部的焊接难度。弹簧片等离子清洗工位5的主要部件是一台或多台等离子清洗机，离子清洗机具有喷射等离子清洗液的喷头。当弹簧片等离子清洗工位5处夹具定位座201上的双面夹具完成清洗后，夹具处理转盘2转动而使该夹具定位座201转动至CCD检测工位6。
CCD检测工位6的主要部件为CCD相机，其用于视觉检测双面夹具中的弹簧片有无缺失，如果检测到弹簧片缺失漏装，则在后序的不良品夹具出料工位21将该双面夹具排出至不良品夹具流出输出带。当CCD检测工位6处夹具定位座201上的双面夹具完成弹簧片检测后，夹具处理转盘2转动而使该夹具定位座201转动至下述的不良品夹具出料工位21。
如果双面夹具在CCD检测工位6处检测到弹簧片缺失漏装，则在不良品夹具出料工位21将该双面夹具排出至不良品夹具流出输出带。如果双面夹具在CCD检测工位6未检测出弹簧片缺失漏装，则转过一个预留工位后而转入下述夹具取出工位9。
当夹具处理转盘2上的前一个夹具定位座201转出CCD检测工位6两个工位角度后(360÷8×2＝90°)，夹具处理转盘2暂停转动——我们将此时前一个夹具定位座201的暂停位置称为夹具取出工位9。在该夹具取出工位，前述夹具置入机器人14从夹具定位座201上夹取双面夹具植入电池处理转盘3上处于夹具植入工位那个流通板定位座301的电池上端部。双面夹具在不良品夹具出料工位21的排出动作，可由前述夹具置入机器人14实现，也可以额外设置相应的机构(如机械手)来实现。
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双面夹具植入机，包括机架(1)，其特征在于，所述机架(1)上布置有：
夹具处理转盘(2)，其水平设置于所述机架(1)上、并能够绕第一竖直轴线旋转运动，所述夹具处理转盘(2)上设置有至少一个用于定位双面夹具(A)位置的夹具定位座(201)；
夹具处理转盘驱动机构，其与所述夹具处理转盘(2)相连、以驱动所述夹具处理转盘(2)绕所述第一竖直轴线旋转运动；
弹簧片加压工位(4)，其布置于所述夹具处理转盘(2)处、以对所述夹具定位座(201)上双面夹具(A)和双面夹具中的弹簧片作压实处理；
弹簧片等离子清洗工位(5)，其布置于所述夹具处理转盘(2)处、以对所述夹具定位座(201)上双面夹具(A)中的弹簧片作等离子清洗；
CCD检测工位(6)，其布置于所述夹具处理转盘(2)处、以检测所述夹具定位座(201)上双面夹具(A)中的弹簧片有无缺失；
电池处理转盘(3)，其水平设置于所述机架(1)上、并能够绕第二竖直轴线旋转运动，所述电池处理转盘(3)上设置有至少一个用于定位电池流通板(B)位置的流通板定位座(301)；
电池处理转盘驱动机构，其与所述电池处理转盘(3)相连、以驱动电池处理转盘(3)绕所述第二竖直轴线旋转运动；
电池等离子清洗工位(7)，其布置于所述电池处理转盘(3)处、以对所述流通板定位座(301)上电池流通板(B)中的电池作等离子清洗；
电池电压检测工位(8)，其布置于所述电池处理转盘(3)处、以检测所述流通板定位座(301)上电池流通板(B)中的单颗电池电压；以及
夹具置入机器人(14)，其布置在所述夹具处理转盘(2)和所述电池处理转盘(3)之间，以抓取所述夹具处理转盘(2)上的双面夹具(A)、并将所述双面夹具(A)下压套设在所述电池处理转盘(3)上电池流通板(B)中电池的上部。
2.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述机架(1)上还设置有位于所述电池处理转盘(3)处、以对所述双面夹具(A)和所述电池竖向压紧的二次压实气缸。
3.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述机架(1)上还设置有位于所述电池处理转盘(3)处、以对所述双面夹具(A)进行打码的激光打码工位(10)。
4.根据权利要求3所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述机架(1)上还设置有位于所述电池处理转盘(3)处的不良品电池替换工位(11)。
5.根据权利要求4所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述不良品电池替换工位(11)包括：
其内存放有良品电池的良品电池供料盒(11a)，以及
用于将所述流通板定位座(301)上电池流通板(B)中的不良品电池取出、并将所述良品电池供料盒(11a)中的良品电池补入所述电池流通板(B)中的电池替换机器人。
6.根据权利要求4所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述机架(1)上还设置有位于所述电池处理转盘(3)处的电池上料工位(12)和电池下料工位(13)。
7.根据权利要求6所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述电池上料工位(12)、所述电池等离子清洗工位(7)、所述电池电压检测工位(8)、所述不良品电池替换工位(11)、所述激光打码工位(10)和所述电池下料工位(13)沿着所述电池处理转盘(3)的圆周方向依次分布。
8.根据权利要求6所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，还包括：
电池流通板传动线(15)，其用于传送装有若干电池的电池流通板(B)；
电池上料机器人(16)，其用于将所述电池流通板传动带(15)上的所述电池流通板(B)抓取至所述电池上料工位(12)；
夹具存放架(17)，其用于存放双面夹具(A)；
夹具上料机器人(18)，其用于将所述夹具存放架(17)中的所述双面夹具(A)抓取至下述夹具传送线；
夹具传送线(19)，其用于接收所述夹具上料机器人(18)抓取的所述双面夹具(A)、并将所述双面夹具(A)传送至所述夹具处理转盘(2)。
9.根据权利要求8所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述机架(1)上还设置有位于所述夹具处理转盘(2)处的：
夹具入料工位(20)，布置在所述夹具传送线(19)的出料端；
不良品夹具出料工位(21)，用于将所述夹具处理转盘(2)上的不良品双面夹具剔除。
10.根据权利要求1所述的圆柱形锂离子电池模组双面夹具植入机，其特征在于，所述夹具处理转盘(2)上共设置有八个所述夹具定位座(201)，并且这八个所述夹具定位座(201)以所述第一竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布；所述电池处理转盘(3)共设置有八个所述流通板定位座(301)，并且这八个所述流通板定位座(301)以所述第二竖直轴线为中心沿圆周方向均匀间隔分布。
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