CN109980296B - 一种电芯堆叠装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电芯堆叠装置，其包括电芯旋转工作部、电芯涂胶机构及电芯堆叠机构，其中：电芯旋转工作部上设置有至少一个电芯上料机构，电芯上料机构的旋转路径上至少设有电芯涂胶工位和电芯堆叠工位；电芯上料机构带动承载的电芯旋转至电芯涂胶工位后，再旋转至电芯堆叠工位，电芯涂胶机构对旋转至电芯涂胶工位处的电芯涂胶，电芯堆叠机构被配置将旋转至电芯堆叠工位的电芯堆叠成电芯组。本发明不仅能够实现电芯堆叠功能，而且能够实现电芯的自动涂胶，从而提升了电芯堆叠效率。

Description

一种电芯堆叠装置

技术领域

本发明涉及锂电池模组生产领域，具体地说是一种电芯堆叠装置。

背景技术

随着汽车能源及电动汽车行业的快速发展，锂电池在新能源汽车上的应用越来越广泛。通常情况下，采用若干电芯堆叠成电芯组，接着在电芯组的端面上贴上隔膜(通常为泡棉)并进行封装即能形成一个电池包。此外，此外，针对一些高端应用，在堆叠电芯组的过程中，有可能需要在相邻两片电芯之间均贴合一层隔膜以提升电池包的整体绝缘性能。

现有的电芯堆叠装置仅仅能够实现电芯堆叠功能。因此使用现有的电芯堆叠装置实施电芯堆叠，需要预先在每块电芯上涂胶，其降低了电芯堆叠效率。

发明内容

本发明针对现有的电池堆叠装置存在的上述技术缺陷，提供了一种电芯堆叠装置，其不仅能够实现电芯堆叠功能，而且能够实现电芯的自动涂胶。

本发明的技术方案如下：

一种电芯堆叠装置，电芯堆叠装置包括电芯旋转工作部、电芯涂胶机构及电芯堆叠机构，其中：电芯旋转工作部上设置有至少一个电芯上料机构，电芯上料机构的旋转路径上至少设有电芯涂胶工位和电芯堆叠工位；电芯上料机构带动承载的电芯旋转至电芯涂胶工位后，再旋转至电芯堆叠工位，电芯涂胶机构对旋转至电芯涂胶工位处的电芯涂胶，电芯堆叠机构被配置将旋转至电芯堆叠工位的电芯堆叠成电芯组。

通过电芯旋转工作部、电芯涂胶机构及电芯堆叠机构的配合，本发明不仅能够实现电芯堆叠功能，而且能够实现电芯的自动涂胶，从而大大地提高了生产效率。

进一步的，电芯上料机构包括旋转承载机构和旋转驱动机构，其中：旋转承载机构包括两个相对设置的用于承载电芯的第一电芯承载板和第二电芯承载板，旋转驱动机构的动力输出端与旋转承载机构转动连接，旋转驱动机构驱动所述旋转承载机构转动，以带动第一片材承载板和第二片材承载板翻转以实现位置交换。

通过设置电芯上料机构，可以同时承载两片电芯并实现对电芯的翻转，从而提升了上料效率。

进一步的，电芯上料机构的旋转路径上还设有电芯供料工位，电芯堆叠装置还包括设置在电芯供料工位处的电芯供料机构，电芯供料机构被配置为将电芯装载于旋转至电芯供料工位的电芯上料机构上。

通过设置电芯供料工位和电芯供料机构，实现了电芯的缓存及自动供料，进一步提升了堆叠效率。

进一步的，电芯上料机构的旋转路径上还设有至少一个电芯烘干工位，电芯烘干工位位于电芯涂胶工位和电芯堆叠工位之间；电芯堆叠装置还包括设置在电芯烘干工位处的电芯烘干机构，电芯烘干机构被配置对旋转至电芯烘干工位的电芯进行烘干。

通过设置电芯烘干工位和电芯烘干机构，可使得涂胶后的电芯子在电芯烘干工位处烘干。

进一步的，电芯上料机构的旋转路径上还设有电芯贴膜工位，电芯贴膜工位位于电芯烘干工位和电芯堆叠工位之间；电芯堆叠装置还包括设置在电芯贴膜工位处的隔膜上料机构，隔膜上料机构被配置为将隔膜上料至旋转至电芯贴膜工位的电芯上。

通过设置电芯贴膜工位和贴膜上料机构，可实现对电芯的贴膜。

进一步的，电芯堆叠机构至少包括规整部和承载部，承载部的上表面形成承载堆叠的电芯的电芯承载区，规整部的规整端固定连接承载部，规整部调整承载部在X轴方向上的位置、在Y轴方向上的位置和/或在水平方向上的角度，所述X轴和所述Y轴在水平方向上互相垂直。

通过规整部和承载部的配合，能够保证堆叠后的电芯组内的各电芯的边缘处完全对齐。

进一步的，承载部设置为矩形的板状结构，承载部的四个角上均设置有一个凸出于承载部的上表面的限位块，四个限位块限定出电芯承载区。

通过设置承载部，可以保证堆叠后的电芯组内的各电芯的边缘处完全对齐。

进一步的，电芯堆叠机构还包括电芯定位机构，电芯定位机构被配置为获取待堆叠电芯在水平方向上的位置及水平方向上的角度，规整部基于待堆叠电芯的位置及角度对承载部进行规整，以使得电芯承载区与待堆叠电芯对齐。

通过设置电芯定位机构，能够实现对当前待叠合的电芯的定位。

进一步的，电芯堆叠装置还包括成对设置在承载部两侧的电芯检测机构，电芯检测机构被配置为实现对承载于承载部上的电芯的检测。

通过设置电芯检测机构，能够实现对堆叠后的电芯的检测。

进一步的，电芯堆叠机构还包括电芯退料机构，电芯退料机构被配置为在水平方向上推动承载部。

通过设置电芯退料机构，实现了对堆叠后的电芯组的自动退料。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的电芯上料机构的结构示意图；

图3为本发明中的电芯堆叠机构的结构示意图；

图4为本发明中电芯堆叠机构的规整部、承载部及顶升部的结构示意图；

图5为本发明中的电芯检测机构的结构示意图；

图6为本发明中的电芯退料机构的结构示意图；

图7为本发明中的电芯涂胶机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明是一种电芯堆叠装置1，其用于实现对电芯的堆叠以形成电芯组。该电芯堆叠装置1至少包括电芯旋转工作部10、电芯涂胶机构11及电芯堆叠机构12。可选的，该电芯堆叠装置1还可包括电芯供料机构(未图示)、电芯烘干机构(未图示)和隔膜上料机构(未图示)。

电芯旋转工作部10上设置有至少一个电芯上料机构100，电芯上料机构100的旋转路径上至少设有电芯涂胶工位102和电芯堆叠工位105。

电芯上料机构100带动承载的电芯旋转至电芯涂胶工位102后，再旋转至电芯堆叠工位105。电芯涂胶机构11被配置为对旋转至电芯涂胶工位102处的电芯涂胶。电芯堆叠机构12被配置将旋转至电芯堆叠工位105的电芯堆叠成电芯组。

如图7所示，在一个具体实施例中，电芯涂胶机构11包括平移机构111、升降机构112及点胶头113，其中升降机构112连接在平移机构111上，点胶头113连接在升降机构112上。平移机构111带动升降机构112水平移动，升降机构112带动点胶头113上下移动，从而实现点胶头113对承载于电芯上料机构100上的电芯的涂胶。平移机构111、升降机构112及点胶头113均采用已知的结构。

可见，本发明通过电芯旋转工作部10、电芯涂胶机构11及电芯堆叠机构12的配合，能够实现电芯的自动堆叠，并在堆叠之前完成对电芯的自动涂胶，从而显著地提升本发明的电芯堆叠效率。

电芯旋转工作部10的作用是带动电芯变化工作位置。电芯旋转工作部10上至少设置有一个电芯上料机构100，电芯上料机构100的旋转路径上至少设置有电芯涂胶工位102和电芯堆叠工位105两个工位。承载在电芯上料机构100上的电芯至少要先后移动到电芯涂胶工位102和电芯堆叠工位105。可选的，电芯上料机构100的旋转路径上还设置有电芯供料工位101、至少一个电芯烘干工位103和电芯贴膜工位104。其中：

电芯供料工位101处设有电芯供料机构(未图示)，电芯供料机构被配置为将电芯储存区内的电芯装载于旋转至电芯供料工位101的电芯上料机构100上。设置电芯供料工位101一方面实现了电芯的装载，另一方面能够实现电芯的缓存，从而提升上料效率。电芯供料机构(未图示)可以采用任意一种已知的形式，一般采用机器人，机器人上设置有夹爪，通过夹爪夹取电芯储存区内的电芯，并将电芯装载至电芯上料机构100上。

电芯烘干工位103位于电芯涂胶工位102和电芯堆叠工位105之间。电芯烘干工位103处设有电芯烘干机构(未图示)，在电芯上料机构100带动承载的电芯旋转至电芯烘干工位103时，电芯烘干机构对涂胶后的电芯烘干，从而使得电芯上的胶体的湿度降低，防止胶体在后续堆叠过程中溢出。

电芯贴膜工位104位于电芯烘干工位103和电芯堆叠工位105之间。电芯贴膜工位104处设置有隔膜上料机构(未图示)，在电芯上料机构100带动承载的电芯旋转至电芯贴膜工位104时，隔膜上料机构将隔膜贴合至电芯，从而实现对电芯的贴膜。

电芯旋转工作部10上设置的电芯上料机构100的数量一般与电芯上料机构100的旋转路径上设置的工位的数目相等，从而能够保证每个工位均存在一个电芯上料机构100，以实现各操作工序的同步实施。如图1所示，在一些实施例中，本发明中的电芯旋转工作部10设置有六个电芯上料机构100与六个工位，六个电芯上料机构100在静置时与六个工位的位置相对应，六个工位分别是电芯供料工位101、电芯涂胶工位102、两个电芯烘干工位103、电芯贴膜工位104和电芯堆叠工位105。

为了提升上料机构100的上料效率，请继续参考图2，在一些实施例中，上料机构100能够同时承载两片片材并能够实现对片材的翻转以实现位置交换。具体的，上料机构100包括旋转承载机构1001和旋转驱动机构1002，其中：旋转承载机构1001包括两个相对设置的用于承载片材的第一片材承载板10012和第二片材承载板10013。旋转驱动机构1002用于驱动旋转承载机构1001转动以带动第一片材承载板10012和第二片材承载板10013翻转，从而实现对承载在两个片材承载板上的片材的位置交换。

在一些实施例中，旋转驱动机构1002包括转轴10021、旋转电机10022和同步带10023。旋转承载机构1001包括中间连接板10011，第一电芯承载板10012和第二电芯承载板10013分别位于中间连接板10011的相对两侧。旋转承载机构1001的中间连接板10011与旋转驱动机构1002的转轴10021连接，旋转电机10022经同步带10023带动转轴10021旋转，最终驱动旋转承载机构1001整体产生翻转，从而带动第一电芯承载板10012和第二电芯承载板10013翻转以实现位置交换。

如图3至图4所示，电芯堆叠机构12至少包括规整部121和承载部122，承载部122的上表面形成承载堆叠的电芯的电芯承载区，规整部121的规整端固定连接承载部122，规整部121调整承载部122在X轴方向上的位置、在Y轴方向上的位置和/或在水平方向上的角度，所述X轴和所述Y轴在水平方向上互相垂直。

堆叠过程中，在电芯上料机构100带动当前待堆叠电芯到达堆叠工位105后，规整部121即根据当前待堆叠电芯在水平方向的位置及角度对承载部122进行相应规整，从而使得承载部122上的电芯承载区与当前待堆叠电芯在水平方向的位置及角度相匹配。可见，通过对承载部122的规整，能够保证电芯承载区始终与当前待堆叠电芯在水平方向的位置和角度相匹配，从而保证堆叠好的各电芯的边缘对齐。

如图4所示，在一些实施例中，承载部122设置为矩形的板状结构，承载部122的四个角上均设置有一个凸出于承载部122的上表面的限位块1221，四个限位块1221限定出电芯承载区1222。堆叠过程中，通过规整部121的规整，电芯承载区1222始终与当前待堆叠电芯在水平方向上的位置及角度相匹配。

规整部121可以采用已知的结构。一般来说，规整部121包括X轴调节机构、Y轴调节机构及角度调节机构，其能够驱动承载部122在X轴方向、Y轴方向平移，并能够调整承载部122在水平方向上的角度，由此实现对承载部122的规整。

请继续参考图3和图4所示，在电芯上料机构100带动承载的电芯旋转至电芯堆叠工位105后，规整部121首先对承载部122进行规整，使得电芯承接区1222在水平方向上的位置及角度与承载于电芯上料机构100上的待堆叠电芯在水平方向上的位置及角度相匹配。电芯上料机构100随后释放当前待堆叠电芯使得当前待堆叠电芯落入至承载部122上，从而完成了对当前待堆叠电芯的堆叠。

相比传统技术中的堆叠后的统一规整，本发明在电芯堆叠过程即完成了对电芯的逐片规整，其适合于对表面涂胶的电芯的堆叠。

如图3所示，为了获得承载于电芯上料机构100上的当前待堆叠电芯在水平方向上的位置和角度信息，可选的，电芯堆叠机构12还包括电芯定位机构125，电芯定位机构125用于获取旋转至电芯堆叠工位105处的当前待堆叠电芯的在水平方向的位置及角度信息并将信息传送给规整部121的控制单元，规整部121基于当前待堆叠电芯的在水平方向的位置及角度对承载部122进行相应的规整。

在一些实施例中，电芯定位机构125包括相机，相机通过捕捉旋转至电芯堆叠工位105处的电芯的图像并基于图像识别技术获得电芯的位置及倾斜度信息。需要说明的是，基于图像识别技术获取电芯的位置及倾斜度为本领域技术人员所熟知的现有技术，本说明书不再对其具体实现方式及详细过程进行描述。

请继续参考图3和图5所示，可选的，本发明中的电芯堆叠机构还包括电芯检测机构124，电芯检测机构124被配置为对承载于承载部122上的堆叠好的电芯的检测。电芯检测机构124成对设置在承载部122的两侧，电芯检测机构124包括平移机构1241及连接在平移机构1241上的检测部1242。其中：平移机构1241用于驱动检测部1242在水平方向上平移，检测部1242包括若干在竖直方向上等距排布的用于分别检测一个电芯的检测单元12420。

在一些实施例中，平移机构1241包括第一平移机构12411、第二平移机构12412，第二平移机构12412连接在第一平移机构12411上，检测部1242连接在第二平移机构12412上。第一平移机构12411和第二平移机构12412在水平方向上的移动方向相互垂直，经第一平移机构12411和第二平移机构12412的配合，检测部1242实现在水平放方向上的位置调节。

在一些实施例中，检测单元12420至少包括一探针12421和一绝缘块12422，当两个电芯检测机构124从两侧靠近承载部122移动时，每对探针12421能够分别与一个电芯两端的极耳连接，从而实现对电芯的检测。在此过程中，绝缘块12422顶入至相邻两片电芯的极耳间，从而将极耳抬起，保证探针12421与极耳顺利连接。

请继续参考图3和图6所示，可选的，本发明中的电芯堆叠机构12还包括电芯退料机构126，其被配置为在水平方向上推动承载部122。堆叠开始前，电芯退料机构126将承载部122移动至预定的堆叠位置，以实现对承载部122的初始定位。堆叠完成后，电芯退料机构126将承载部122自堆叠位置移动至退料位置，以实现对电芯的退料。

如图6所示，在一些实施例中，电芯退料机构126包括滑轨、滑块、支撑板及水平驱动机构。其中：滑轨包括成对设置在承载部122两侧的第一滑轨1261和第二滑轨1262。滑块1263的第一端滑动连接在第一滑轨1261上，滑块1263的第二端滑动连接在第二滑轨1262上。承载部122承托在支撑板上，支撑板的下端与滑块1263固定连接。水平驱动机构与滑块1263传动连接，水平驱动机构驱动滑块1263沿着滑轨在水平方向上移动以带动承载部122在水平方向上移动。

为了防止电芯在移动过程中因惯性从承载部122上跌落，在一些优选实施例中，电芯退料机构125还包括竖直驱动机构(未图示)和竖直设置的升降板(未图示)。在这些实施例中，支撑板包括成对设置的第一支撑板1264和第二支撑板1265，第一支撑板1264竖直连接在滑块1263的第一端上，第二支撑板1265竖直连接在滑块1263的第二端上，第一支撑板1264的上端面与第二支撑板1265的上端共同承托承载部。竖直驱动机构的驱动端和升降板传动连接，升降板的第一端滑动连接在第一支撑板1264的竖向导轨上，升降板的第二端滑动连接在第二支撑板1265的竖向导轨上，竖直驱动机构驱动升降板沿着第一支撑板的竖向导轨和第二支撑板的竖向导轨进行升降运动。

堆叠完成后，竖直驱动机构先驱动升降板上升，从而使得升降板抵靠在堆叠好的电芯组的背部，以防止电芯在移动退料过程中跌落。

上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (8)

1.一种电芯堆叠装置，其特征在于，所述电芯堆叠装置包括电芯旋转工作部、电芯涂胶机构及电芯堆叠机构，其中：

所述电芯旋转工作部上设置有至少一个电芯上料机构，所述电芯上料机构的旋转路径上至少设有电芯涂胶工位和电芯堆叠工位；

所述电芯上料机构带动承载的电芯旋转至所述电芯涂胶工位后，再旋转至所述电芯堆叠工位，所述电芯涂胶机构对旋转至所述电芯涂胶工位处的电芯涂胶，所述电芯堆叠机构被配置将旋转至所述电芯堆叠工位的电芯堆叠成电芯组；

所述电芯上料机构包括旋转承载机构和旋转驱动机构，其中：所述旋转承载机构包括两个相对设置的用于承载电芯的第一电芯承载板和第二电芯承载板，所述旋转驱动机构的动力输出端与所述旋转承载机构转动连接，所述旋转驱动机构驱动所述旋转承载机构转动，以带动所述第一电芯承载板和第二电芯承载板翻转以实现位置交换；

所述电芯堆叠机构至少包括规整部和承载部，所述承载部的上表面形成承载堆叠的电芯的电芯承载区，所述规整部的规整端固定连接所述承载部，所述规整部调整所述承载部在X轴方向上的位置、在Y轴方向上的位置和/或在水平方向上的角度，所述X轴和所述Y轴在水平方向上互相垂直。

2.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：

所述电芯上料机构的旋转路径上还设有电芯供料工位；

所述电芯堆叠装置还包括设置在所述电芯供料工位处的电芯供料机构，所述电芯供料机构被配置为将所述电芯装载于旋转至所述电芯供料工位的所述电芯上料机构上。

3.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：

所述电芯上料机构的旋转路径上还设有至少一个电芯烘干工位，所述电芯烘干工位位于所述电芯涂胶工位和所述电芯堆叠工位之间；

所述电芯堆叠装置还包括设置在所述电芯烘干工位处的电芯烘干机构，所述电芯烘干机构被配置对旋转至所述电芯烘干工位的电芯进行烘干。

4.如权利要求3所述的电芯堆叠装置，其特征在于：

所述电芯上料机构的旋转路径上还设有电芯贴膜工位，所述电芯贴膜工位位于所述电芯烘干工位和所述电芯堆叠工位之间；

所述电芯堆叠装置还包括设置在所述电芯贴膜工位处的隔膜上料机构，所述隔膜上料机构被配置为将隔膜上料至旋转至所述电芯贴膜工位的所述电芯上。

5.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：所述承载部设置为矩形的板状结构，所述承载部的四个角上均设置有一个凸出于所述承载部的上表面的限位块，四个所述限位块限定出所述电芯承载区。

6.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：所述电芯堆叠机构还包括电芯定位机构，所述电芯定位机构被配置为获取待堆叠电芯在水平方向上的位置及水平方向上的角度，所述规整部基于所述待堆叠电芯的位置及角度对所述承载部进行规整，以使得所述电芯承载区与所述待堆叠电芯对齐。

7.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：所述电芯堆叠机构还包括成对设置在所述承载部两侧的电芯检测机构，所述电芯检测机构被配置为实现对承载于所述承载部上的电芯的检测。

8.如权利要求1所述的电芯堆叠装置，其特征在于：所述电芯堆叠机构还包括电芯退料机构，所述电芯退料机构被配置为在水平方向上推动所述承载部。