CN108890622B - 一种锂电池组合夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂电池组合夹具装置，所述组合夹具装置包括：传送轨道；设置在所述传送轨道上，且通过滑块与所述传送轨道连接，用于将所述组合夹具装置上的锂电池运送到指定位置的横向移动机构；与所述横向移动机构固定连接，且用于使所述组合夹具装置具备上下运动功能的竖向移动机构；设置在所述竖向移动机构上，且通过滑块与所述竖向移动机构连接的夹具机构；所述夹具机构由多个夹具组成，且每一个夹具上均设置有多个用于夹紧锂电池的夹爪。本发明的锂电池组合夹具装置可以一次性夹具多个锂电池，并且可以通过横向运动以及竖向运动将锂电池运输到指定的化成单元，有效节省了成本，同时也避免了使用多组机械手造成空间被占用的问题。

Description

一种锂电池组合夹具装置

技术领域

本发明涉及锂电池夹具技术领域，具体涉及一种锂电池组合夹具装置。

背景技术

目前，软包三元锂电池因成本低、比能量高、安全性能好的优势，被各行业大量使用。同时，各锂电池生产厂家也大量需要相关设备来完成软包三元锂电池的生产。

而目前的锂电池行业在软包锂电池的高温压力化成工艺中，高温压力化成单元是需要特别定制的，不能像传统锂电池生产工艺中直接转移托盘进入针床进行化成。现有技术中最常用的方式是：上料托盘流到高温化成工位；机械手或者人工放置，一次取放一个锂电池进入化成单元；化成完成机械手或者人工取出锂电池放入下料托盘。该方式存在的问题：当产量要求高的时候，化成单元数量会很多，需要多组机械手或者工人放置，成本增加，并且如果采用人工放置出错率会比较高；而且托盘会在所有化成单元中进行流转，占用空间。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种锂电池组合夹具装置，旨在解决现有技术中当产量高的时候，采用多组机械手对锂电池进行取放造成成本增加以及占用空间等问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种锂电池组合夹具装置，其中，所述组合夹具装置包括：传送轨道；

设置在所述传送轨道上，且通过滑块与所述传送轨道连接，用于将所述组合夹具装置上的锂电池运送到指定位置的横向移动机构；

与所述横向移动机构固定连接，且用于使所述组合夹具装置具备上下运动功能的竖向移动机构；

设置在所述竖向移动机构上，且通过滑块与所述竖向移动机构连接的夹具机构；

所述夹具机构由多个夹具组成，且每一个夹具上均设置有多个用于夹紧锂电池的夹爪。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述夹具机构还包括与每一个夹具均连接的调整板；所述调整板用于调整夹具与夹具之间的距离，以使所述夹具机构适应不同尺寸的锂电池。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述夹具机构还包括设置在所述夹具上的双作用气缸，所述双作用气缸用于控制所述夹具上的夹爪张开或者夹紧。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述横向移动机构包括：用于支撑整个横向移动机构的重载型铝材结构；

设置在所述重载型铝材结构上的横向移动伺服电机；

与所述横向移动伺服电机连接的第一减速器；

与所述第一减速器连接的主动齿轮；

以及与所述主动齿轮啮合连接的从动齿轮；所述从动齿轮设置在预设的传动轴上，并与所述传送轨道上的齿条啮合连接。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述横向移动机构上还设置有光电感应开关，用于感应所述横向移动机构是否运动到指定位置。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述竖向移动机构包括：与横向移动机构上的重载铝材结构固定连接的承载固定板；

穿设于所述承载固定板，并与所述承载固定板上预设的直线轴承套设连接的导向杆；

设置在所述导向杆的下端，且用于安装所述夹具机构的支撑板；

设置在所述承载固定板上的竖向滑动轨道；

设置在所述竖向滑动轨道上的滑动块；

与所述滑动块连接的推拉杆；所述推拉杆的一端与滑动块连接，另一端穿过所述承载固定板，与所述支撑板连接；

所述滑动块上还设置有光电感应开关。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述竖向移动机构还包括：竖向伺服电机；

与所述竖向伺服电机连接的第二减速器；

与所述第二减速器连接的主动带轮；

通过同步带连接的从动带轮；

与所述从动带轮连接的竖向传动丝杆，所述竖向传动丝杆的一端与从动带轮连接，另一端与所述承载固定板上的丝杆螺母连接。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述支撑板上设置有与所述夹具机构固定连接的固定滑块以及间距调整机构，

所述间距调整机构用于调整夹具与夹具之间的安装间距，以适应不同的规格尺寸锂电池。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述组合夹具装置还包括接漏机构，所述接漏机构固定在所述横向移动机构上，用于接住所述组合夹具装置在运动过程中掉落的锂电池。

所述的锂电池组合夹具装置，其中，所述传送轨道设置在支撑架组件上，并且在所述支撑架组件上每个高温压力化成单元对应的位置上设置有到位传感器。

本发明的有益效果：本发明的锂电池组合夹具装置可以一次性夹具多个锂电池，并且可以通过横向运动以及竖向运动将锂电池运输到指定的化成单元，有效节省了成本，同时也避免了使用多组机械手造成空间被占用的问题。

附图说明

图1是本发明的锂电池组合夹具装置的结构示意图。

图2是本发明的锂电池组合夹具装置中的传送轨道的结构示意图。

图3是本发明的锂电池组合夹具装置中的横向移动机构的结构示意图。

图4是本发明的锂电池组合夹具装置中的竖向移动机构的结构示意图。

图5是本发明的锂电池组合夹具装置中的竖向移动机构的左视图。

图6是本发明的锂电池组合夹具装置中的竖向移动机构的仰视图。

图7是本发明的锂电池组合夹具装置中的夹具机构的结构示意图。

图8是本发明的锂电池组合夹具装置中的夹具机构的主视图。

图9是图8中的A的局部放大图。

图10是本发明的锂电池组合夹具装置中的接漏机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。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。

现有技术中在高温压力化成工艺中对于锂电池的取放最常采用的方式是上料托盘流到高温化成工位；机械手或者人工放置，一次取放一个锂电池进入化成单元；化成完成机械手或者人工取出锂电池放入下料托盘。但是当锂电池的生产产量较高时，化成单元数量会很多，需要使用多组机械手或者工人放置，成本增加，并且如果采用人工放置出错率会比较高；而且托盘会在所有化成单元中进行流转，占用空间。因此，为了解决上述技术问题，本发明提供一种锂电池组合夹具装置，以实现一次性夹取多个锂电池，并且还可以运输到指定的化成单元。具体如图1所示，所述组合夹具装置包括：传送轨道100；设置在所述传送轨道100上，且通过滑块与所述传送轨道100连接，用于将所述组合夹具装置上的锂电池运送到指定位置的横向移动机构200；与所述横向移动机构200固定连接，且用于使所述组合夹具装置具备上下运动功能的竖向移动机构300；设置在所述竖向移动机构300上，且通过滑块与所述竖向移动机构300连接的夹具机构400；所述夹具机构400由多个夹具40组成，且每一个夹具40上均设置有多个用于夹紧锂电池的夹爪410。

本发明通过将组合夹具装置设置成一个可以横向与竖向运动的装置，并且在该装置上设置多个夹爪来对锂电池进行夹取，从而实现一次性夹取多个电池，有效节省了成本，同时也避免了使用多组机械手造成空间被占用的问题。

具体地，本实施例中的传送轨道100是设置在支撑架组件500上的，在该传送轨道100上设置有滑块110，该滑块110是与横向移动机构200固定的，由于滑块110可在传送轨道100上移动，因此所述横向移动机构200是在所述传送轨道100上横向移动的。如图2中所示，本实施例中还在所述支撑架组件500上每个高温压力化成单元对应的位置上设置有到位传感器520，该到位传感器520用于检测所述横向移动机构200是否运动到指定的化成单元，当化成系统给出需要哪个化成单元进行电池上料或者下料动作时，横向移动机构200就会运行到指定位置进行电池上下料操作。较佳地，所述传送轨道100与横向移动机构200之间还通过拖链连接。当然，本实施例中的传送轨道100的长度可以据实际产量需求确定需要的高温压力化成单元的数量来确定，这样可以只用一套组合夹具装置来给各化成单元进行电池上下料，且传送轨道100布置在化成单元上方，有效缩小占地面积。

进一步地，本实施例中的横向移动机构200是通过齿轮齿条结构与传送轨道100连接的。具体地，参照图3，本实施例中的横向移动机构200包括：用于支撑整个横向移动机构200的重载型铝材结构210；设置在所述重载型铝材结构210上的横向移动伺服电机220；与所述横向移动伺服电机220连接的第一减速器230；与所述第一减速器230连接的主动齿轮240；以及与所述主动齿轮240啮合连接的从动齿轮250。所述从动齿轮250设置在预设的传动轴260上，并与所述传送轨道100上的齿条啮合连接。所述横向移动机构200上还设置有光电感应开关270，用于感应所述横向移动机构200是否运动到指定位置，并且光电感应开关270与横向伺服电机220电连接。

具体应用中，当横向移动机构200上的横向伺服电机220接收来自电气控制系统发出的移动信号之后就会开始工作，通过减速器230带动主动齿轮240以一定的速度转动，主动齿轮240带动从动齿轮250转动，由于从动齿轮250与传送轨道100上的齿条啮合，从而使得在啮合的过程中横向移动机构200在传送轨道100上向指定的化成单元的位置移动，借助传送轨道100上的滑块110以使横向移动机构200运动的更平稳。当光电感应开关270感应到到位信号之后，所述横向伺服电机220就会停止工作。

进一步地，当所述横向移动机构200运输到指定的化成单元的位置处之后，所述竖向移动机构300才会上下运动，实现对电池的取放。参照图4和5，本实施例中的竖向移动机构300包括：与横向移动机构上200的重载铝材结构210固定连接的承载固定板310；穿设于所述承载固定板310，并与所述承载固定板310上预设的直线轴承套320设连接的导向杆330；设置在所述导向杆330的下端，且用于安装所述夹具机构400的支撑板340。在承载固定板310上设置有竖向滑动轨道311，竖向滑动轨道311上设置有一个滑动块312，滑动块312与推拉杆350连接。从图5中可以看出，所述推拉杆350的一端与滑动块312连接，另一端穿过所述承载固定板310，与所述支撑板340连接。所述滑动块312上还设置有光电传感器313。由此看来，本实施例中是通过滑动块312在竖向滑动轨道311上进行上下运动，进而带动所述安装有夹具机构400的支撑板340上下运动的。优选地，本实施例中的竖向滑动轨道311、滑动块312以及推拉杆350均设置有两个，且分别设置在所述竖向移动机构300的两侧，以使支撑板340的运动更加平稳。

具体地，重新参照图4- 6，所述竖向移动机构300还包括：竖向伺服电机360；与所述竖向伺服电机360连接的第二减速器370；与所述第二减速器370连接的主动带轮381；通过同步带380连接的从动带轮382；与所述从动带轮382连接的竖向传动丝杆390，所述竖向传动丝杆390的一端与从动带轮382连接，另一端与所述承载固定板310上的丝杆螺母391连接。较佳地，本实施例中的竖向传动丝杆390同样设置有两个，且分别设置在所述竖向移动机构300的两侧。对应地，由于从动带轮382是需要与竖向传动丝杆390连接的，因此所述从动带轮382也对应地设置有两个。从图4中可以看出，为了使得主动带轮381与从动带轮382之间传动有效且稳定，本实施例中还在所述同步带380的外侧设置有两个张紧轮383，从而保证同步带380可以有效地带动从动带轮382转动。

具体应用时，当横向移动机构200运输到指定的化成单元的位置处之后，竖向伺服电机360就会开始工作，通过第二减速器370带动主动带轮381转动，通过同步带380带动从动带轮382转动，进而带动竖向传动丝杆390转动，由于竖向传动丝杆390是与承载固定板310上的丝杆螺母391连接，因此可以通过竖向传动丝杆390的转动使承载固定板310上下运动，进而使承载固定板310的竖向滑动轨道311上的滑动块312上下运动，滑动块312在运动的过程中带动推拉杆350运动，从而实现安装有夹具机构400的支撑板340上下运动。

较佳地，本实施例中的支撑板340上设置有固定滑块341，固定滑块341是与夹具机构400中的夹具40连接的，每四个固定滑块341固定一个夹具40。固定滑块341之间的距离可以进行调整，以使夹具机构400可以适应不同的电池托盘的布局。支撑板340上还设置有间距调整机构342，所述间距调整机构342用于调整所述夹具40与夹具40之间的安装间距，以适应不同的规格尺寸电池。具体地，本实施例中的间距调整机构342包括丝杆347，如图6中所示，支撑板340同样可以设置伺服电机343、主动轮344、同步带345以及从动轮346对丝杆347进行驱动，通过丝杆347来调整夹具40与夹具40之间的间距。

进一步地，本实施例中的夹具机构400包括有两个夹具40，两个夹具40均与用于调整夹具40与夹具40之间的距离的调整板420连接。参照图7-8，夹具40上的固定板组件420与竖向移动机构300的支撑板340上的固定滑块341连接（每四个固定滑块341固定一个夹具40），调整板430可以与支撑板340上的丝杆347连接，通过丝杆347的转动，进而带动调整板430运动，从而调整夹具40与夹具40之间的间距，以适应不同的尺寸的锂电池。

优选地，所述夹具机构400上还设置有双作用气缸440，所述双作用气缸440设置在所述夹具40上，用于控制所述夹具40上的夹爪410张开或者夹紧。

具体应用时，参照图9，初始状态时，双作用气缸440上的弹簧处于压缩状态，当竖向移动机构30运动到指定位置后，夹具机构400接收到夹紧信号后，命令电磁阀工作，给双作用气缸440无杆侧通气，气缸杆伸出，夹具40上的推拉板450通过缓冲弹簧460推动推拉轴470在无给油衬套480内向下运动，弹簧压力作用下缓冲销轴此过程中无位移（缓冲销钉处于U型孔最上方），直至理论夹紧位置处，此处设计为理论上所有夹爪夹紧电池的时候缓冲销钉仍处于U型孔最上方，此时，弹簧压力小于气缸推力，气缸杆会继续向下伸出直至缓冲销钉运动到U型孔，此过程中，如果在理论夹紧位置处夹爪410已经夹紧了，则推拉轴470不再继续向下运动，弹簧继续压缩直至气缸伸出到极限位置（夹紧力会一直增大）；若部分夹爪410因加工误差和装配误差在理论夹紧位置处仍然没有夹紧，推拉轴470仍然会继续向下运动，直至夹紧，当所有气缸伸出到极限位置时，所有夹爪夹紧，完成夹紧工序。这样可以保证所有夹爪410最终都能夹紧电池。

进一步地，本发明的组合夹具装置还包括接漏机构600，所述接漏机构600固定在所述横向移动机构200上，用于接住所述组合夹具装置在运动过程中掉落的电池。具体参照图10，所述接漏机构600通过接漏机构支撑板610固定在横向移动机构200上，接漏机构600的两侧均设置有安装板组件620，安装板组件620上设置有滑轨621。在两侧的安装板组件620之间设置有两个电池接盘630（位于接漏机构600的左右两侧），每一个电池接盘630的两端均与安装板组件620上的滑轨621连接，并可在滑轨621上移动。两侧的安装板组件620上均设置有同步带622以及同步带轮623，且所述电池接盘630与同步带623连接。当电机640启动，一侧的安装板组件620上的同步带622带动同步带轮623运动时，就可将电池接盘630带动在滑轨521上移动。进一步地，通过传动轴624将动力传输至电池接盘630的另一端，从而带动另一侧安装板组件620上的电池接盘630也在滑轨621上移动，从而使得左右两侧的电池接盘630同步平稳运动。且所述电池接盘630上设置有光电传感器631及光电开关632，当接收到夹具机构400完成电池的夹具动作时，接漏机构600的电机622就会开始工作，控制电池接盘630往接漏机构600中间运动或者往两边运动，接住所述组合夹具装置在横向运动过程中可能掉落的电池，防止电池掉入化成单元。

具体地，本实施例还提供所述组合夹具装置具体的工作流程，具体地，以A化成单元为需要电池上料为例，包括以下步骤：

1. 化成系统接收到A化成单元需要上料的通知；

2. 横向移动伺服电机220带动夹具机构400移动到上料位置，竖向移动伺服电机带动夹具机构400向下移动到指定位置，光电传感器313感应到到位信号；电气控制系统收到到位信号后发出夹紧信号，气缸杆伸出，夹爪410夹紧电池；

3. 气缸上磁感应开关感应到气缸杆到位（即电池夹紧完成）的信号后，反馈给电气控制系统，电气控制系统命令竖向移动机伺服电机带动夹具机构400向上移动到指定位置，电气控制系统接收到到位信号后命令接漏机构600中的电池接盘630向中间运动到指定位置；

4. 电气控制系统接收到电池接盘630的到位传感器发出的到位信号后，命令横向移动伺服220电机动作，带动夹具机构400移动到A化成单元指定的上料位置；

5. 电气控制系统接收到传送轨道上A单元处的到位传感器520发出的到位信号后，命令横向移动伺服电机220停止运动，接漏机构600的电机640带动电池接盘630向分别向两边运行到指定位置;

6. 电气控制系统接收到接漏机构600的电池接盘630向外移动到指定位置的信号后，命令接漏机构600的电机640停止运动，竖向移动伺服电机动作，带动夹具机构400向下运动到指定位置;

7. 电气控制系统接收到夹爪410向下运动到指定位置的信号后，命令竖向移动伺服电机停止运动，同时让双作用气缸杆收回，夹爪410张开，化成单元上料成功，上料完成，夹具机构400复位或者进行下一单元的上下料。

综上所述，本发明提供的一种锂电池组合夹具装置，所述组合夹具装置包括：传送轨道；设置在所述传送轨道上，且通过滑块与所述传送轨道连接，用于将所述组合夹具装置上的锂电池运送到指定位置的横向移动机构；与所述横向移动机构固定连接，且用于使所述组合夹具装置具备上下运动功能的竖向移动机构；设置在所述竖向移动机构上，且通过滑块与所述竖向移动机构连接的夹具机构；所述夹具机构由多个夹具组成，且每一个夹具上均设置有多个用于夹紧锂电池的夹爪。本发明的锂电池组合夹具装置可以一次性夹具多个锂电池，并且可以通过横向运动以及竖向运动将锂电池运输到指定的化成单元，有效节省了成本，同时也避免了使用多组机械手造成空间被占用的问题。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述组合夹具装置包括：传送轨道；

设置在所述传送轨道上，且通过滑块与所述传送轨道连接，用于将所述组合夹具装置上的锂电池运送到指定位置的横向移动机构；

与所述横向移动机构固定连接，且用于使所述组合夹具装置具备上下运动功能的竖向移动机构；

设置在所述竖向移动机构上，且通过滑块与所述竖向移动机构连接的夹具机构；

所述夹具机构由多个夹具组成，且每一个夹具上均设置有多个用于夹紧锂电池的夹爪；

所述夹具机构还包括：设置在所述夹具上的双作用气缸，所述双作用气缸用于控制所述夹具上的夹爪张开或者夹紧；

设置在所述夹具上，由所述双作用气缸的气缸杆推动的推拉轴；

其中，所述推拉轴在达到理论夹紧位置处后，所述气缸杆继续伸出直至极限位置。

2.根据权利要求1所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述夹具机构还包括与每一个夹具均连接的调整板；所述调整板用于调整夹具与夹具之间的距离，以使所述夹具机构适应不同尺寸的锂电池。

3.根据权利要求1所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述横向移动机构包括：用于支撑整个横向移动机构的重载型铝材结构；

设置在所述重载型铝材结构上的横向移动伺服电机；

与所述横向移动伺服电机连接的第一减速器；

与所述第一减速器连接的主动齿轮；

以及与所述主动齿轮啮合连接的从动齿轮；所述从动齿轮设置在预设的传动轴上，并与所述传送轨道上的齿条啮合连接。

4.根据权利要求3所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述横向移动机构上还设置有光电感应开关，用于感应所述横向移动机构是否运动到指定位置。

5.根据权利要求1所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述竖向移动机构包括：与横向移动机构上的重载铝材结构固定连接的承载固定板；

穿设于所述承载固定板，并与所述承载固定板上预设的直线轴承套设连接的导向杆；

设置在所述导向杆的下端，且用于安装所述夹具机构的支撑板；

设置在所述承载固定板上的竖向滑动轨道；

设置在所述竖向滑动轨道上的滑动块；

与所述滑动块连接的推拉杆；所述推拉杆的一端与滑动块连接，另一端穿过所述承载固定板，与所述支撑板连接；

所述滑动块上还设置有光电感应开关。

6.根据权利要求5所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述竖向移动机构还包括：竖向伺服电机；

与所述竖向伺服电机连接的第二减速器；

与所述第二减速器连接的主动带轮；

通过同步带连接的从动带轮；

与所述从动带轮连接的竖向传动丝杆，所述竖向传动丝杆的一端与从动带轮连接，另一端与所述承载固定板上的丝杆螺母连接。

7.根据权利要求5所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述支撑板上设置有与夹具机构固定连接的固定滑块以及间距调整机构，

所述间距调整机构用于调整夹具与夹具之间的安装间距，以适应不同的规格尺寸锂电池。

8.根据权利要求1所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述组合夹具装置还包括接漏机构，所述接漏机构固定在所述横向移动机构上，用于接住所述组合夹具装置在运动过程中掉落的锂电池。

9.根据权利要求1所述的锂电池组合夹具装置，其特征在于，所述传送轨道设置在支撑架组件上，并且在所述支撑架组件上每个高温压力化成单元对应的位置上设置有到位传感器。