CN108878948A - 一种圆柱电池自动组合装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于新能源电池领域，公开了一种圆柱电池自动组合装置，包括机架，还包括用于承载单体电池的电池组支架、设于所述机架上且用于将所述电池组支架输送至设定位置的输送机构、设于所述机架上且用于储存所述单体电池的储存库和用于从所述储存库抓取所述单体电池且搬运至所述电池组支架的上方并将所述单体电池装入所述电池组支架的电池取放机构。本发明所提供的一种圆柱电池自动组合装置其可实现新能源电池的自动化配组，提高新能源电池组装的工作效率和组装的可靠性。

Description

一种圆柱电池自动组合装置

技术领域

本发明属于新能源电池领域，尤其涉及一种圆柱电池自动组合装置。

背景技术

随着新能源技术的不断发展，新能源电池的应用符合国内外节能环保的要求，从而对新能源电池的产能提出了更高的要求。新能源电池包由若干个单体电池组合点焊而成，目前电池包的组装方式大多采用人工组装，受限于每个人操作的手法不同、操作熟练程度不一样等因素的影响，且人工操作的疏忽容易导致组装过程电池反极、短路等情况发生，组装过程出错率较高，产品质量难以有效的控制，无法应对自动化生产节奏，巨大的人工成本投入也越来越无法应对薄利多销的实体制造企业的现状。行业内需要一类应对新能源电池自动化生产节奏的自动化设备来满足高效高质的生产需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种圆柱电池自动组合装置，其可对单体电池进行自动输送、定位和组装，实现新能源电池组装的自动化生产，提高新能源电池组装的工作效率和组装的可靠性。

本发明的技术方案是：一种圆柱电池自动组合装置，包括机架，还包括用于承载单体电池的电池组支架、设于所述机架上且用于将所述电池组支架输送至设定位置的输送机构、设于所述机架上且用于储存所述单体电池的储存库和用于从所述储存库抓取所述单体电池且搬运至所述电池组支架的上方并将所述单体电池装入所述电池组支架的电池取放机构。

具体地，所述输送机构包括用于输送所述电池组支架的输送组件、能够在第一方向上调节夹持范围的第一夹持装置和能够在第二方向上调节夹持范围的第二夹持装置，所述第一夹持装置设于所述支撑座上，且与所述输送组件连接，所述第二夹持装置连接于所述输送组件上。

具体地，所述输送组件包括两块相对设置的输送基板、两个分别设于所述输送基板上的输送带组件、用于驱动所述输送带组件运动的驱动电机和设于两块所述输送带基板之间用于与两个所述输送带组件配合传动的传动杆，所述传动杆的一端与所述驱动电机的输出轴连接。

具体地，所述输送组件还包括用于托举所述电池组支架的升降组件，所述升降组件设于两块所述输送基板之间。

具体地，所述第一夹持装置包括两个相对设置于所述支撑座上的第一导轨，两个所述输送基板均架设于两个所述第一导轨上，两块所述输送基板之间连接有第一调节丝杆，所述第一调节丝杆连接有用于调节两块输送基板之间距离的第一调节电机。

具体地，所述第二夹持装置包括两个用于限定所述电池组支架输送位置的定位组件、两个用于调节所述定位组件位置的调位组件和两个用于与所述定位组件配合而实现夹紧所述电池组支架的夹紧组件，每块所述输送基板上对称设置有一个所述定位组件、一个调位组件和一个所述夹紧组件。

具体地，所述储存库包括用于存放出料时正极朝上所述单体电池的正极储存库和用于存放出料时负极朝上所述单体电池的负极储存库。

具体地，所述储存库包括用于装载所述单体电池的漏斗、用于搬运所述单体电池的转子、用于驱动所述转子运转的转子电机、用于推动所述单体电池进行位移的推出气缸、用于输送并调整所述单体电池方向的旋转输送通道和用于定位所述单体电池位置的定位块，所述转子设于所述漏斗的出口端，所述转子电机通过传送带驱动所述转子，所述旋转输送通道的一端连接于所述漏斗的出口端，所述推出气缸设于所述旋转输送通道与所述漏斗出口端连接的一端，所述定位块设于所述旋转输送通道的另一端，所述定位块连接有用于控制所述定位块运动将所述单体电池从所述旋转输送通道移出的第二定位气缸。

具体地，所述电池取放机构包括X轴输送模组、设于所述X轴输送模组的Y轴输送模组和设于所述Y轴输送模组的Z轴输送模组和电池吸取装置，所述X轴输送模组固定连接于所述支撑柱上，所述Y轴输送模组滑动连接于所述X轴输送模组上，所述Z轴输送模组滑动连接于所述Y轴输送模组上，电池吸取装置设于所述Z轴输送模组上。

具体地，所述电池吸取装置包括用于抓取所述单体电池的吸取头和用于将所述单体电池从所述吸取头上推出并压入所述电池组支架的入壳气缸，所述吸取头和所述入壳气缸均设于所述Z轴输送模组，且所述入壳气缸位于所述吸取头的上方。

本发明所提供的一种圆柱电池自动组合装置，其可通过设置有输送机构，实现对电池组支架的输送和定位，通过设置有电池取放机构，对单体电池进行自动输送、定位和组装，实现新能源电池组装的自动化生产，能提高组装工作的效率和组装的可靠性，节省人力，降低企业的生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置的内部结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置中输送机构的结构分解示意图；

图3是图2中A处的放大示意图；

图4是图2中B处的放大示意图；

图5是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置中第二夹持装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置中电池吸取装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置中储存库的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置的整体结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1至图8所示，本发明实施例提供的一种圆柱电池自动组合装置，用于将若干个单体电池6组合装配成电池包，包括机架1，所述机架1包括支撑座11和支撑柱12，所述支撑柱12立于所述支撑座11上，还包括用于承载单体电池6的电池组支架2、设于所述机架1上用于将所述电池组支架2输送至设定位置的输送机构3、设于所述机架1上用于储存所述单体电池6的储存库4和用于从所述储存库4抓取所述单体电池6搬运至所述电池组支架2的上方并将所述单体电池6装入所述电池组支架2的电池取放机构5。工作时，根据电池组支架2的尺寸来调整夹持范围，对电池组支架2的位置进行定位并将电池组支架2锁紧固定，确定电池组支架2位置后，接着通过控制预先储存有单体电池6的储存库4出料，将单体电池6从储存库4内搬运至设定的出料位置，然后驱使电池取放机构5从出料位置取出单体电池6，并将单体电池6运送至电池组支架2上方，在电池取放机构5的作用下将单体电池6装入电池组支架2内，完成一个单体电池6的装配，如此反复进行单体电池6的取放工作，直至将电池组支架2填充完毕，最后解除对电池组支架2的限制，通过输送机构3将装配完成的电池组支架2送出。其中，电池组支架2的定位和单体电池6在储存库4的搬运也可同时进行。本发明所述提供的一种圆柱电池自动组合装置可实现对单体电池6进行自动输送、定位和组装，实现新能源电池组装的自动化生产，能提高组装工作的效率和组装的可靠性，节省人力，降低企业的生产成本。

具体地，如图3所示，所述输送机构3包括用于输送所述电池组支架2的输送组件32、能够在第一方向上调节夹持范围的第一夹持装置33和能够在第二方向上调节夹持范围的第二夹持装置34，所述第一夹持装置33设于所述支撑座11上，且与所述输送组件32连接，所述第二夹持装置34连接于所述输送组件32上。根据新能源电池应用的领域不同，对电池组支架2的尺寸也有不同的要求，通过第一夹持装置33和第二夹持装置34的共同调节作用，将电池组支架2在输送机构3上位置进行锁定，满足不同尺寸电池组支架2的定位夹持功能。具体操作过程，如设定第一方向为电池组支架2的宽度方向，则第二方向为电池组支架2的长度方向。输送电池组支架2时，先根据电池组支架2在宽度上的尺寸，控制第一夹持装置33的夹持范围，而由于输送组件32使架设在第一夹持装置33上的，所以在调节过程也是对输送组件32所能够容纳电池组支架2宽度方向上调节，使电池组支架2能够稳定的架设在输送组件32上，在输送组件32传输电池组支架2前，预先控制第二夹持装置34工作，限定电池组支架2在长度方向上的传输距离，并且在传输到位后，输送组件32停止工作，第二加持装置将电池组支架2夹紧，确保组装时电池组支架2的位置不发生变动，进而确保组装质量。

具体地，如图3所示，所述输送组件32包括两块相对设置的输送基板321、两个分别设于所述输送基板321上的输送带组件322、用于驱动所述输送带组件322运动的驱动电机323和设于两块所述输送带基板之间用于与两个所述输送带组件322配合传动的传动杆324，所述传动杆324的一端与所述驱动电机323的输出轴通过联轴器实现连接。输送基板321起到支撑安装固定的作用，传动杆324在驱动电机323的运转下，能带动两个输送带组件322进行同步运动，从而实现对电池组支架2的输送。在本发明实施例中，为提高传动的稳定可靠性，将该传动杆324设置成径向方向的截面呈非圆形，例如“多边形”、D字形等形状，从而不会打滑的情况，传动可靠性好。

具体地，如图3所示，所述输送组件32还包括用于托举所述电池组支架2的升降组件31，所述升降组件31设于两块所述输送基板321之间，安装于支撑座11上，当电池组支架2在输送组件32的位置确定后，通过驱动升降组件31，将电池组支架2向上托举，解除电池组支架2与输送组件32的联系，保持电池组支架2的独立，避免输送组件32影响单体电池6的组装。

具体地，如图3所示，升降组件31包括托举气缸312和与托举气缸312连接的承托板311，托举气缸312的活动轴连接于承托板311，通过承托板311的支撑保证单体电池6组装过程电池组支架2的稳定。

具体地，如图3所示，所述第一夹持装置33包括两个相对设置于所述支撑座11上的第一导轨331，两块所述输送基板321均架设于两根所述第一导轨331上，输送基板321与第一导轨331之间可连接有滑块(图中未标示)，滑块的下端与第一导轨331滑动连接，滑块的上端与输送基板321固定连接，实现输送组件32能沿第一导轨331往复滑动，两块输送基板321与两根第一导轨331相互垂直设置，两块所述输送基板321之间连接有第一调节丝杆332，所述第一调节丝杆332连接有用于调节两块输送基板321之间距离的第一调节电机333，第一调节丝杆332可为正反牙丝杆，正反牙丝杆的正反牙配套螺母分别安装固定在两块输送基板321上，当第一调节电机333正转时，两块输送基板321相向运动，当第一调节电机333反转时，两块输送基板321相对运动，从而实现两块输送基板321之间的距离调节，进而满足不同宽度的电池组支架2的输送。

具体地，如图6所示，所述第二夹持装置34包括两个用于限定所述电池组支架2输送位置的定位组件341、两个用于调节所述定位组件341位置的调位组件342和两个用于与所述定位组件341配合而实现夹紧所述电池组支架2的夹紧组件343，每块所述输送基板321上对称设置有一个所述定位组件341、一个调位组件342和一个所述夹紧组件343。对电池组支架2进行长度方向定位时，通过调位组件342控制定位组件341在电池组支架2长度方向上移动，确定电池组支架2在输送带组件322上的输送位置，通过将夹紧组件343与定位组件341相互配合，对电池组支架2进行锁紧固定。

本发明实施例中，如图4至图6所示，定位组件341包括定位件3411、用于驱动定位件3411在垂直于输送基板321方向往复伸缩的第一定位气缸3412和用于控制定位件3411在沿输送带组件322运动方向的往复伸缩第一拉紧气缸3413，调位组件342包括与输送基板321连接的底板3421、安装于底板3421上的第二导轨3422、滑动连接于第二导轨3422上的滑台3423、第二调节丝杆3424和第二调节电机3425，夹紧组件343包括L形锁紧件3431和用于控制锁紧件在垂直于输送带组件322运动方向往复伸缩的第二拉紧气缸3432，夹紧组件343的位置相对于输送基板321不变。第一定位气缸3412和第一拉紧气缸3413均设于滑台3423上，第一定位气缸3412与第一拉紧气缸3413相互垂直，第一定位气缸3412的活动轴连接于第一拉紧气缸3413且第一拉紧气缸3413能沿第一定位气缸3412活动轴伸缩方向进行滑动，第一拉紧气缸3413的活动轴连接于定位件3411，第二调节丝杆3424的一端与滑台3423连接，第二调节丝杆3424的另一端通过联轴器实现与第二调节电机3425连接，夹紧组件343固定连接于输送基板321上。电池组支架2的长度定位操作如下：在第二调节电机3425的运转下，第二调节丝杆3424控制滑台3423沿第二导轨3422上滑动，当滑台3423到达设定位置后，第二调节电机3425停止运转，驱动第一定位气缸3412控制定位件3411向电池组支架2宽度方向伸出，从而卡住电池组支架2，阻止电池组支架2在输送带组件322的输送下继续向前运动，接着驱动托举气缸312，电池组支架2被向上托举至设定位置。将电池组支架2夹紧的操作如下：L形锁紧件3431在第二拉紧气缸3432的驱动下向电池组支架2宽度方向伸出，L形锁紧件3431的结构能限制电池组支架2的前后位置和左右宽度，接着在第一拉紧气缸3413的驱动下，定位件3411向L型锁紧件靠拢，将电池组支架2推向L形锁紧件3431并将电池组支架2锁紧固定。

具体地，所述储存库4包括用于存放出料时正极朝上所述单体电池6的正极储存库和用于存放出料时负极朝上所述单体电池6的负极储存库，正极储存库和负极储存库的摆放位置不作要求。不同的电池组合需要单体电池6的极性能按设计的规则进行颠倒排布，通过区分单体电池6的正负极朝向并单独放置，避免组装过程单体电池6反极，造成短路，进而引发生产安全隐患。

具体地，如图7所示，所述储存库4包括用于装载所述单体电池6的漏斗41、用于搬运所述单体电池6的转子42、用于驱动所述转子42运转的转子电机43、用于推送所述单体电池6移动的推出气缸44、用于输送并调整所述单体电池6方向的旋转输送通道45和用于定位所述单体电池6位置的定位块46，所述转子42设于所述漏斗41的出口端，所述转子电机43通过传送带与所述转子42连接，所述旋转输送通道45的一端连接于所述漏斗41的出口端，所述推出气缸44设于所述旋转输送通道45与所述漏斗41出口端连接的一端，所述定位块46设于所述旋转输送通道45的另一端，所述定位块46连接有用于控制所述定位块46运动将所述单体电池6从所述旋转输送通道45移出的第二定位气缸47。工作时，先将单体电池6的正负极朝向区分好，并装入对应的储存库4内，在转子42电机的驱动下，转子42有序的将单体电池6从漏斗41内搬运出，通过推出气缸44将从漏斗41内搬运出的单体电池6送至旋转输送通道45内，一个接一个的单体电池6在推出气缸44的作用下，在旋转输送通道45内依次旋转前行至出口，单体电池6被推到定位块46内，第二定位气缸47将单体电池6从旋转输送通道45内移出并送至出料位置，等待电池取放机构5将电池取走，单体电池6在旋转输送通道45的运动过程，方向由横躺状态变为竖立状态。

具体地，所述转子42设置有多个用于容纳所述单体电池6的容纳槽，且所述容纳槽围绕所述转子的圆心均匀分布。

具体地，如图1所示，所述电池取放机构5包括X轴输送模组51、设于所述X轴输送模组51的Y轴输送模组52和设于所述Y轴输送模组52的Z轴输送模组53和电池吸取装置54，所述X轴输送模组51固定连接于所述支撑柱12上，所述Y轴输送模组52滑动连接于所述X轴输送模组51上，所述Z轴输送模组53滑动连接于所述Y轴输送模组52上，电池吸取装置54设于所述Z轴输送模组53上，使电池吸取装置54具有能X、Y、Z轴方向上自由移动的功能，通过在X、Y、Z轴方向上的组合运动，满足单体电池6在机架1空间内任意位置的搬运，从而实现单体电池6组装的自动化操作。

具体地，如图6所示，所述电池吸取装置54包括用于抓取所述单体电池6的吸取头541和用于将所述单体电池6从所述吸取头541上推出并压入所述电池组支架2的入壳气缸542，所述吸取头541和所述入壳气缸542均设于所述第三输送模组上，且所述入壳气缸542位于所述吸取头541的上方，吸取头541可设置有磁铁543，用于吸住并固定单体电池6，保证在将单体电池6移动至电池组支架2上方的过程，将单体电池6牢牢的控制在吸取头541内。

当然，所述电池吸取装置54也可以为吸盘或夹爪类机构，均可实现稳定、可靠地抓取单体电池6的使用功能。

本发明实施例的电池取放机构5的工作过程如下：通过对X轴输送模组51、Y轴输送模组52和Z轴输送模组53的共同调节，将电池吸取装置54移动至储存库4的单体电池6出料位置，且电池吸取装置54位于单体电池6，电池吸取装置54的位置在Z轴输送模组53的控制下下降，吸取头541套住单体电池6的头部，吸取头541内的磁铁543吸住单体电池6，然后Z轴输送模组53控制电池吸取装置54上升，将单体电池6提起来，接着X轴输送模组51、Y轴输送模组52和Z轴输送模组53共同运动将单体电池6运送至电池组支架2的上方，然后在Z轴输送模组53的调节下使电池吸取装置54下降，单体电池6的底部落入电池组支架2内，并通过入壳气缸542将单体电池6压入电池组支架1内，反复操作，直至将电池组支架2填充满为止。

具体地，电池吸取装置54可设置有用于识别电池正负极的工业相机和用于感应电池组支架2中单体电池6安装位置的定位传感器，通过工业相机的识别，当发现单体电池6反极时，发出警告信号，并停止抓取单体电池6的动作，当将单体电池6输送至电池组支架2上方时，通过定位传感器的感应确定单体电池6的安装位置，避免组装错位或组装不全面等情况发生。

具体地，如图8所示，所述一种圆柱电池自动组合装置还包括保护机罩7，所述保护机罩7可有钣金件折弯组合而成，所述机架1还可设置有轮组，方便该一种圆柱电池自动组合装置整体移动。

本发明实施例中，电池取放机构5可设置有两套，一套电池取放机构5对应设置有两个储存库4，其中这两个储存库4可以为同一类型的储存库4(即同为两个正极储存库或同为两个负极储存库)，或者，这两个储存库4可以为一个正极储存库和一个负极储存库。组装时，这两个电池取放机构5交错运转，即第一个电池取放机构5在进行抓取单体电池6动作时，第二个电池取放机构5则进行将单体电池6装入电池组支架2的动作，避免两个电池取放机构5相互干涉，影响组装效率。当然，可以理解地，电池取放机构5也可只有一套，或者多套，当电池取放机构5超过三套以上时，可对电池组支架2进行区域划分，每一套电池取放机构5对应负责一块区域单体电池6的组装，避免电池取放机构5之间相互干涉。

本发明实施例所提供的一种圆柱电池自动组合装置，其可通过设置有输送机构3，实现对电池组支架2的输送和定位，通过设置有电池取放机构5，对单体电池6进行自动输送、定位和组装，实现新能源电池组装的自动化生产，能提高组装工作的效率和组装的可靠性，节省人力，降低企业的生产成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆柱电池自动组合装置，包括机架，其特征在于，还包括用于承载单体电池的电池组支架、设于所述机架上且用于将所述电池组支架输送至设定位置的输送机构、设于所述机架上且用于储存所述单体电池的储存库和用于从所述储存库抓取所述单体电池且搬运至所述电池组支架的上方并将所述单体电池装入所述电池组支架的电池取放机构。

2.如权利要求1所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述输送机构包括用于输送所述电池组支架的输送组件、能够在第一方向上调节夹持范围的第一夹持装置和能够在第二方向上调节夹持范围的第二夹持装置，所述第一夹持装置设于所述支撑座上，且与所述输送组件连接，所述第二夹持装置连接于所述输送组件上。

3.如权利要求2所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述输送组件包括两块相对设置的输送基板、两个分别设于所述输送基板上的输送带组件、用于驱动所述输送带组件运动的驱动电机和设于两块所述输送带基板之间用于与两个所述输送带组件配合传动的传动杆，所述传动杆的一端与所述驱动电机的输出轴连接。

4.如权利要求3所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述输送组件还包括用于托举所述电池组支架的升降组件，所述升降组件设于两块所述输送基板之间。

5.如权利要求3所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述第一夹持装置包括两个相对设置于所述支撑座上的第一导轨，两个所述输送基板均架设于两个所述第一导轨上，两块所述输送基板之间连接有第一调节丝杆，所述第一调节丝杆连接有用于调节两块输送基板之间距离的第一调节电机。

6.如权利要求3所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述第二夹持装置包括两个用于限定所述电池组支架输送位置的定位组件、两个用于调节所述定位组件位置的调位组件和两个用于与所述定位组件配合而实现夹紧所述电池组支架的夹紧组件，每块所述输送基板上对称设置有一个所述定位组件、一个调位组件和一个所述夹紧组件。

7.如权利要求1所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述储存库包括用于存放出料时正极朝上所述单体电池的正极储存库和用于存放出料时负极朝上所述单体电池的负极储存库。

8.如权利要求7所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述储存库包括用于装载所述单体电池的漏斗、用于搬运所述单体电池的转子、用于驱动所述转子运转的转子电机、用于推动所述单体电池进行位移的推出气缸、用于输送并调整所述单体电池方向的旋转输送通道和用于定位所述单体电池位置的定位块，所述转子设于所述漏斗的出口端，所述转子电机通过传送带驱动所述转子，所述旋转输送通道的一端连接于所述漏斗的出口端，所述推出气缸设于所述旋转输送通道与所述漏斗出口端连接的一端，所述定位块设于所述旋转输送通道的另一端，所述定位块连接有用于控制所述定位块运动将所述单体电池从所述旋转输送通道移出的第二定位气缸。

9.如权利要求1所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述电池取放机构包括X轴输送模组、设于所述X轴输送模组的Y轴输送模组和设于所述Y轴输送模组的Z轴输送模组和电池吸取装置，所述X轴输送模组固定连接于所述支撑柱上，所述Y轴输送模组滑动连接于所述X轴输送模组上，所述Z轴输送模组滑动连接于所述Y轴输送模组上，电池吸取装置设于所述Z轴输送模组上。

10.如权利要求9所述的一种圆柱电池自动组合装置，其特征在于，所述电池吸取装置包括用于抓取所述单体电池的吸取头和用于将所述单体电池从所述吸取头上推出并压入所述电池组支架的入壳气缸，所述吸取头和所述入壳气缸均设于所述Z轴输送模组，且所述入壳气缸位于所述吸取头的上方。