CN111761335A - 方壳锂电池电芯配对机及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种方壳锂电池电芯配对机，包括：上料装置，分别对配对的两种电芯进行供料；配对结构，执行配对动作；配对结构包括：两夹爪，分别用于对两种电芯进行抓取，夹爪包括沿直线水平相对靠近或远离的两夹臂，夹臂提供水平的支撑面，以及相对于支撑面纵向相对靠近或远离的夹紧面，夹臂上还设置有与两夹臂的移动方向平行的限位面，用于将电芯限制在支撑面与夹紧面之间的设定范围内。通过本发明中的方壳锂电池电芯配对机可实现两电芯的自动装配，同时保证两电芯配对力的稳定性，生产节奏可获得有效的调节，有效降低人力成本且提高良品率。本发明中还请求保护一种方壳锂电池电芯配对机的工作方法。

Description

方壳锂电池电芯配对机及其工作方法

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，特别涉及一种方壳锂电池电芯配对机及其工作方法。

背景技术

伴随着大规模工业化生产提高良率和降低成本的总体发展趋势，越来越多的行业通过自动化的方式在生产工艺环节尽量减少人员干预。

在目前锂电池生产的过程中，电芯的配对还多采用人工或者半自动化的方式进行，上述情况限制了整个生产环节的自动化进程，也限制了MES系统的推广应用。在人力成本日益增长的情况下，上述情况的改进是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

鉴于上述需求，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配对学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种方壳锂电池电芯配对机及其工作方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明中提供一种方壳锂电池电芯配对机，从而有效解决背景技术中的问题，实现自动化的电芯装配。同时本发明中还请求保护一种方壳锂电池电芯配对机的工作方法，具有同样的技术效果。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

方壳锂电池电芯配对机，包括：

上料装置，分别对用于配对的两种电芯进行供料；

配对结构，接受来自所述上料装置的供料，且执行配对动作；

所述配对结构包括：

两夹爪，分别用于对两种电芯进行抓取，所述夹爪包括沿直线水平相对靠近或远离的两夹臂，所述夹臂提供水平的支撑面，以及相对于所述支撑面纵向相对靠近或远离的夹紧面，所述夹臂上还设置有与所述夹臂的移动方向平行的限位面，用于将所述电芯限制在所述支撑面与夹紧面之间的设定范围内。

进一步地，两所述夹臂同速沿第一水平导轨滑动，且滑动动力为气缸结构。

进一步地，所述夹臂包括：

主体，底部设置有水平的延伸段，所述支撑面为所述延伸段的顶部平面；

所述主体上还设置有安装部，所述安装部上设置有气缸，所述气缸的活塞杆端部设置有挤压板，所述夹紧面为所述挤压板的底部平面；

所述安装部上安装有挡板，所述限位面为所述挡板的一侧面。

进一步地，所述延伸段的顶部平面末端向底部平面靠近而形成聚拢型结构。

进一步地，两所述夹爪其一沿第二水平导轨滑动，且滑动动力为气缸结构。

进一步地，所述上料装置包括：

转动杆，在水平位置和竖直位置间围绕第一转轴转动，所述转动杆为长度伸缩结构；

两转动座，分别设置于所述转动杆两端，且围绕与所述第一转轴平行的第二转轴转动；两转动座在所述转动杆竖直时，具有平行相对的安装面，所述安装面上设置有吸盘结构，在所述转动杆水平时，两所述安装面水平且带动所述吸盘结构水平朝上设置；

导料槽，提供纵向的储料舱体，所述储料舱体供一列电芯自上而下排列，其中，所述导料槽的底部和顶部分别设置有供两所述吸盘结构进入的开口端，且所述导料槽上侧壁的顶部和底部还分别设置供所述吸盘结构带动所吸附的电芯水平移出的槽口。

进一步地，所述吸盘结构为气动吸盘。

进一步地，所述转动杆与转动气缸连接，在所述转动气缸的带动下转动。

进一步地：所述转动杆上设置有转动气缸，所述转动气缸带动所述转动座转动。

一种方壳锂电池电芯配对机的工作方法，包括以下步骤：

S1：在所述导料槽的储料舱体内罗列一列电芯，其中，最顶部仅一个电芯与底部的各所述电芯为不同类型；

S2：控制所述转动杆竖直，两安装面平行相对，通过所述转动杆的伸缩使得两所述吸盘结构分别通过所述导料槽上下的两所述开口端对顶部和底部的两种电芯进行吸附；

S3：通过所述转动杆的水平移动带动两所述电芯分别自所述槽口移除且进行移动，且在移动到设定位置时通过所述转动杆和两所述转动座的转动，使得两所述吸盘结构水平朝上，两所述电芯的配对端相对设置；

S4：两所述夹爪与所述吸盘结构上的所述电芯对应，控制两所述夹爪上的两夹臂相对靠近，使得所述支撑面与所述电芯的底部贴合；

S5：通过所述夹紧面与所述限位面对所述电芯的位置进行控制，使得所述电芯在六个侧面上均获得限位；

S6：两所述夹爪沿直线相对靠近，通过位置的控制使得两所述电芯相对靠近而获得配对。

通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

通过本发明中的方壳锂电池电芯配对机可实现两电芯的自动装配，同时保证两电芯配对力的稳定性，生产节奏可获得有效的调节，有效降低人力成本且提高良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，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为方壳锂电池电芯配对机中配对结构的结构示意图；

图2为夹爪的结构示意图；

图3为第二水平导轨的设置方式示意图；

图4为方壳锂电池电芯配对机中上料装置的工作方式示意图；

图5为上料装置工作的中间过程示意图；

图6为上料装置与配对结构对接时的状态示意图；

附图标记：上料装置1、转动杆11、转动座12、吸盘结构13、导料槽14、开口端14a、槽口14b、配对结构2、夹臂21、主体21a、延伸段21b、气缸21c、挤压板21d、挡板21e、第一水平导轨22、第二水平导轨23。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本实施例采用递进的方式撰写。

如图1~6所示，方壳锂电池电芯配对机，包括：上料装置1，分别对用于配对的两种电芯进行供料；配对结构2，接受来自上料装置1的供料，且执行配对动作；配对结构2包括：两夹爪，分别用于对两种电芯进行抓取，夹爪包括沿直线水平相对靠近或远离的两夹臂21，夹臂提供水平的支撑面，以及相对于支撑面纵向相对靠近或远离的夹紧面，夹臂上还设置有与夹臂的移动方向平行的限位面，用于将电芯限制在支撑面与夹紧面之间的设定范围内。

本发明中，当上料装置1对电芯进行供给后，配对结构2获得原料，具体可通过支撑面实现电芯自上料装置1上的转移，转移完成后通过夹紧面相对于支撑面的靠近而实现电芯的固定，在上述过程中，通过控制上料装置1的上料位置，可使得电芯达到支撑面与夹紧面之间的设定范围，从而在电芯配对的过程中，有效避免电芯在二者间的窜动。通过本发明中的方壳锂电池电芯配对机可实现两电芯的自动装配，同时保证两电芯配对力的稳定性，生产节奏可获得有效的调节，有效降低人力成本且提高良品率。

其中，如图2所示，针对两夹臂21的相对靠近或远离 ，可通过以下结构实现：两夹臂21同速沿第一水平导轨22滑动，且滑动动力为气缸结构。在气缸结构的作用下，可使得两夹臂21快速的实现相对靠近或远离，有效的保证工作效率，其中，第一水平导轨22的设置有效的保证了相对运动的方向性，而同速的移动在电芯位置固定的情况下，可使得两夹臂21的位置控制更加精准。

具体的，作为一种具体的结构形式，夹臂21包括：主体21a，底部设置有水平的延伸段21b，支撑面为延伸段21a的顶部平面；主体21a上还设置有安装部，安装部上设置有气缸21c，气缸21c的活塞杆端部设置有挤压板21d，夹紧面为挤压板21d的底部平面；安装部上安装有挡板21e，限位面为挡板21e的一侧面。具体如图2所示，当电芯到位后，两夹臂相对于电芯相对靠近，其中，支撑面与电芯的底部贴合，而通过夹紧面向电芯的移动可实现电芯的夹紧，主体21a上用于连接延伸段21b的部分会形成电芯的限位部分，挡板21e的使用可使得方壳状的电芯在六个方向上均获得有效的固定。

在上述优选方案中，为了保证主体21a的结构稳定性，可在其上通过折弯而获得用于对气缸21c进行安装的凹陷区域，一方面可实现结构的加强，另一方面也可使得气缸21c的安装更加稳定；对于挡板21e的安装可采用连接件进行连接的形式，且安装位置可通过腰型孔等可调节结构的设置而获得位置的调整空间，从而可使得配对机适用于多种型号的电芯的配对。

为了使得延伸段21b更好的与电芯的底部贴合，继续参见图2，延伸段21b顶部平面末端向底部平面靠近而形成聚拢型结构，当然，在上述结构中，可使得底部平面也同时向顶部平面靠近；上述结构形式的目的在于使得延伸部21b在向电芯移动的过程中获得导向，更好的与电芯底部贴合。

如图3所示，两夹爪其一沿第二水平导轨23滑动，且滑动动力为气缸结构，可将气缸结构与第二水平导轨23固定安装，通过气缸结构带动一侧的夹爪滑动，另一侧的夹爪固定设置，此种方式可使得一侧的电芯得到稳定的固定，而另一侧的电芯的运动更加容易控制，从而可进一步提高两电芯配对的精度，且降低控制难度。

作为上述实施例的优选，如图4~6所示，上料装置1包括：转动杆11，在水平位置和竖直位置间围绕第一转轴转动，转动杆11为长度伸缩结构；两转动座12，分别设置于转动杆11两端，且围绕与第一转轴平行的第二转轴转动；两转动座12在转动杆11竖直时，具有平行相对的安装面，安装面上设置有吸盘结构13，在转动杆11水平时，两安装面水平且带动吸盘结构13水平朝上设置；导料槽14，提供纵向的储料舱体，储料舱体供一列电芯自上而下排列，其中，导料槽14的底部和顶部分别设置有供两吸盘结构13进入的开口端14a，且导料槽14上侧壁的顶部和底部还分别设置供吸盘结构13带动所吸附的电芯水平移出的槽口14b。

上述方壳锂电池电芯配对机的工作方法，包括以下步骤：

S1：在导料槽14的储料舱体内罗列电芯，其中，保持最顶部仅一个电芯与底部的各电芯为不同类型，随用随补充，保持电芯总体数量为定值；

S2：如图4所示，控制转动杆11竖直，两安装面平行相对，通过转动杆11的伸缩，使得两吸盘结构13分别通过导料槽14上下的两开口端14a对顶部和底部的两种电芯进行吸附，其中底部的开口端14a需要保证可供吸盘结构13进入，同时对电芯进行阻挡，避免其掉落；

S3：通过转动杆11的水平移动带动两电芯分别自槽口14b移除且进行移动，且在移动到设定位置时通过转动杆11和两转动座12的转动，使得两吸盘结构13水平朝上，两电芯的配对端相对设置，其中，转动杆11和转动座12之间的转动可同步进行，也可分步进行，如图5所示，展示了一种中间工作状态，其中转动杆11竖直，而两转动座12通过转动使得吸盘结构13同向，随后可 通过转动杆11转动至水平而获得供料位置；当然，此图中展示的仅为一种中间状态，其他的转动形式也均在本发明的保护范围内，转动杆11和转动座12的转动角度均可精确进行调节；在最底部的电芯移除后，顶部的电芯会向下掉落，随后需要进行电芯的补充，而补充的顺序需保证最顶部的电芯与底部的电芯种类不同，从而保证被两吸盘结构13吸取的为两种不同的电芯；

S4：两夹爪与吸盘结构13上的电芯对应，控制夹爪上的两夹臂21相对靠近，使得支撑面与电芯的底部贴合，此时吸盘结构13与电芯的贴合还可保持；

S5：通过夹紧面与限位面对电芯的位置进行控制，使得电芯在六个侧面上均获得限位；

S6：两夹爪沿直线相对靠近，吸盘结构13位置保持不变，从而可实现电芯与吸盘结构13之间吸附关系的解除，通过位置的控制使得两电芯相对靠近而获得配对；随后转动杆11需恢复长度、角度和位置，转动座12也需恢复角度和位置，从而重复性的进行电芯的供给。

作为上述实施例的优选，吸盘结构13为气动吸盘，气体的通断可获得精准的控制，吸附力也更加可靠。而针对转动杆11，可与转动气缸连接，在转动气缸的带动下转动；同样的，转动杆11上设置有转动气缸，转动气缸带动转动座12转动，上述各个动力装置通过洁净的动力实现，避免了对电芯的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，包括：

上料装置（1），分别对用于配对的两种电芯进行供料；

配对结构（2），接受来自所述上料装置（1）的供料，且执行配对动作；

所述配对结构（2）包括：

两夹爪，分别用于对两种电芯进行抓取，所述夹爪包括沿直线水平相对靠近或远离的两夹臂（21），所述夹臂（21）提供水平的支撑面，以及相对于所述支撑面纵向相对靠近或远离的夹紧面，所述夹臂（21）上还设置有与所述夹臂（21）的移动方向平行的限位面，用于将所述电芯限制在所述支撑面与夹紧面之间的设定范围内。

2.根据权利要求1所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，两所述夹臂（21）同速沿第一水平导轨（22）滑动，且滑动动力为气缸结构。

3.根据权利要求1所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，所述夹臂（21）包括：

主体（21a），底部设置有水平的延伸段（21b），所述支撑面为所述延伸段（21a）的顶部平面；

所述主体（21a）上还设置有安装部，所述安装部上设置有气缸（21c），所述气缸（21c）的活塞杆端部设置有挤压板（21d），所述夹紧面为所述挤压板（21d）的底部平面；

所述安装部上安装有挡板（21e），所述限位面为所述挡板（21e）的一侧面。

4.根据权利要求3所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，所述延伸段（21b）的顶部平面末端向底部平面靠近而形成聚拢型结构。

5.根据权利要求1所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，两所述夹爪其一沿第二水平导轨（23）滑动，且滑动动力为气缸结构。

6.根据权利要求1~5任一项所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，所述上料装置（1）包括：

转动杆（11），在水平位置和竖直位置间围绕第一转轴转动，所述转动杆（11）为长度伸缩结构；

两转动座（12），分别设置于所述转动杆（11）两端，且围绕与所述第一转轴平行的第二转轴转动；两转动座（12）在所述转动杆（11）竖直时，具有平行相对的安装面，所述安装面上设置有吸盘结构（13），在所述转动杆（11）水平时，两所述安装面水平且带动所述吸盘结构（13）水平朝上设置；

导料槽（14），提供纵向的储料舱体，所述储料舱体供一列电芯自上而下排列，其中，所述导料槽（14）的底部和顶部分别设置有供两所述吸盘结构（13）进入的开口端（14a），且所述导料槽（14）上侧壁的顶部和底部还分别设置供所述吸盘结构（13）带动所吸附的电芯水平移出的槽口（14b）。

7.根据权利要求6所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于，所述吸盘结构（13）为气动吸盘。

8.根据权利要求6所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于：所述转动杆（11）与转动气缸连接，在所述转动气缸的带动下转动。

9.根据权利要求6所述的方壳锂电池电芯配对机，其特征在于：所述转动杆（11）上设置有转动气缸，所述转动气缸带动所述转动座（12）转动。

10.一种如权利要求6所述的方壳锂电池电芯配对机的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在所述导料槽（14）的储料舱体内罗列一列电芯，其中，最顶部仅一个电芯与底部的各所述电芯为不同类型；

S2：控制所述转动杆（11）竖直，两安装面平行相对，通过所述转动杆（11）的伸缩使得两所述吸盘结构（13）分别通过所述导料槽（14）上下的两所述开口端（14a）对顶部和底部的两种电芯进行吸附；

S3：通过所述转动杆（11）的水平移动带动两所述电芯分别自所述槽口（14b）移除且进行移动，且在移动到设定位置时通过所述转动杆（11）和两所述转动座（12）的转动，使得两所述吸盘结构（13）水平朝上，两所述电芯的配对端相对设置；

S4：两所述夹爪与所述吸盘结构（13）上的所述电芯对应，控制两所述夹爪上的两夹臂（21）相对靠近，使得所述支撑面与所述电芯的底部贴合；

S5：通过所述夹紧面与所述限位面对所述电芯的位置进行控制，使得所述电芯在六个侧面上均获得限位；

S6：两所述夹爪沿直线相对靠近，通过位置的控制使得两所述电芯相对靠近而获得配对。

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