CN112607369B - 一种高效全自动进料装置及进料方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效全自动进料装置，包括相互配合的输送组件、升降组件、夹取组件；输送组件包括安装在输送机架上的上层输送机构和下层输送机构，上层输送机构用以送入满载电芯料盒，下层输送机构用以送出空载电芯料盒；升降组件设置在输送组件的内部位于输送机架的后端，升降组件用以接收满载电芯料盒，并进行满载电芯料盒的定位，以供夹取组件从电芯料盒中夹取电芯，待电芯取完后将空载电芯料盒下降送入下层输送机构中；夹取组件包括安装在输送机架后端的夹取机械手，用以将电芯从电芯料盒中取出并送至下一工位，输送机架后端顶部安装有夹取支架，夹取支架的顶部安装有三轴驱动器，夹取机械手安装在三轴驱动器上，本发明解决现有技术中人工手动抓取电芯效率低的问题。

Description

一种高效全自动进料装置及进料方法

技术领域

本发明涉及一种电池生产装置，特别涉及一种电池生产进料装置。

背景技术

在现有方形铝壳锂离子电池的生产过程中，将电芯装入方形铝壳壳体的方式通常是采用操作人员用手工装入或者是直推式入壳的方式，手工入壳方式效率较低，产品合格率较低，并且人员流动性较大，劳动强度比较高、生产效率低，经营成本较高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效全自动进料装置及进料方法，解决现有技术中人工手动抓取电芯效率低的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种高效全自动进料装置及进料方法，所述进料装置包括相互配合的输送组件、升降组件以及夹取组件；所述输送组件包括安装在输送机架前端的上层输送机构和下层输送机构，上层输送机构用以送入满载电芯料盒，下层输送机构用以送出空载电芯料盒；所述升降组件设置在输送组件的内部位于输送机架的后端，所述升降组件用以接收满载电芯料盒，并进行满载电芯料盒的定位，以供夹取组件从电芯料盒中夹取电芯，待电芯取完后将空载电芯料盒下降送入下层输送机构中；所述夹取组件包括安装在输送机架后端的夹取机械手，用以将电芯从电芯料盒中取出并送至下一工位，所述输送机架后端顶部安装有夹取支架，夹取支架的顶部安装有三轴驱动器，所述夹取机械手安装在三轴驱动器上；

所述进料方法包括以下步骤：

步骤1）将满载有电芯的电芯料盒从栈板上吊装至上层输送机构上；

步骤2）使用链轮输送机构通过推杆配合导向杆推动电芯料盒滑动至升降组件上，并停止在升降板尾部，通过制动器将输送导辊固定实现缓冲以及定位；

步骤3）通过夹取组件将电芯料盒的电芯逐一取出并送至下一工位；

步骤4）当电芯料盒内的电芯全部取完后，控制升降板下降并于下层输送机构平齐；

步骤5）解锁制动器，控制回收气缸动作，通过回收推板推动电芯料盒进入下层输送机构上，待电芯料盒进入下层输送机构后，通过顶升气缸配合驱动油缸控制升降板上升至与上层输送机平齐；

步骤6）使用皮带输送机构将空载电芯料盒从出口处送出，待电芯料盒的末端接近出口时，控制分离气缸工作，将电芯料盒尾部顶起，使其与皮带输送机分离，再将空载电芯料盒搬离或吊离；

步骤7）将下一满足电芯料盒吊装至上层输送机构上，如此往复。

本发明工作时，将装有电芯的电芯料盒吊装至上层输送机构上，上层输送机构将电芯料盒推送至升降组件上，并在升降组件上实现定位，再使用夹取机械手将电芯从电芯料盒中取出，待电芯料盒中的电芯全部被取出后，将空载电芯料盒下降送入下层输送机构中，并从下层输送机构中将空载电芯料盒送出，如此往复实现全自动高效进料。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过本发明实现电芯全自动进料，大大提高自动化程度、生产效率、精度，降低成本。本发明可用于锂电池生产中。

作为本发明的改进，所述上层输送机构包括固定在输送机架上的上支撑板，所述上支撑板顶面安装有两列输送导辊，所述上支撑板的两侧安装有链轮输送机构，所述链轮输送机构上安装两输送链条，所述两输送链条之间安装推杆，所述输送机架两侧安装有导杆支架，所述导杆支架内侧安装有导向杆。工作时，通过链轮输送机构配合推杆和导向杆将电芯料盒推送入升降组件内，导向杆的作用保证了电芯料盒的顺畅度，由于满载下的电芯料盒重量较重，为了减轻负载压力，通过推杆推动的方式进行电芯料盒的推送降低了对动力要求。

作为本发明的进一步改进，所述两输送链条其中一对外链板顶部加工有侧弯板，所述侧弯板的顶部固定有T形推杆安装座，所述推杆的两端安装在推杆安装座内。通过上述设计保证推杆与链轮输送机构的动力传输更加可靠，结构强度更高，稳定性更好。

作为本发明的改进，所述下层输送机构包括固定在输送机架上的下支撑板，所述下支撑板的顶面安装有皮带输送机构，所述输送机架上位于皮带输送机构两侧安装有导向挡板，所述输送机架上位于皮带输送机构的出口处设置有一对分离气缸。空载的电芯料盒由于其重量大大减轻，使用皮带输送机构进行输送在保证其输送稳定性的同时大大降低输送压力；同时由于采用人工搬离或吊装的方式将电芯料盒取出，在电芯料盒尾部输送至出口处时，为了避免皮带输送机构输送时的持续推力对搬运工人或者吊具造成冲击而撞伤工人或者影响吊具吊装，通过在出口处设置分离气缸将电芯料盒顶起，使电芯料盒与皮带输送机分离，且由于此时电芯料盒为空载，重量已大大减轻，惯性相对较小，进一步保证了该方案的可行性、合理性。

作为本发明的改进，所述升降组件包括固定在输送机架底部的底板，所述底板上安装有两对升降滑杆，两对所述升降滑杆的顶部连接有固定在输送机架上的连接板，所述连接板之间设置有升降板，所述升降板的顶面安装有两列输送导辊，所述升降板的底部固定有两对滑座，所述两对滑座经滑轮组滑动设置在升降滑杆上，所述升降板的底部还铰接有两对上升降杆，两对上升降杆的底部对应铰接有两对下升降杆，两对下升降杆的底部铰接在底板上，两对上升降杆与两对下升降杆之间的铰接点经一对同步轴相连，一对同步轴之间经一对同步杆相连，所述输送机架底部安装有驱动油缸，所述驱动油缸的活塞杆与其中一同步杆铰接。在实际使用过程中，由于电芯料盒内放置的为电芯，这就对升降板的稳定性有较高的要求，由于升降滑杆为杆状结构，其作为支撑结构稳定性相对较差，将升降滑杆的底部固定在底板上，并将升降滑杆的顶部连接有固定在输送机架上的连接板，保证了升降滑杆的整体稳定性，进而保证了升降板的稳定性，滑座经滑轮组滑动设置在升降滑杆上并与升降杆、同步轴、同步杆的连接方式在保证升降顺畅度的前提下也提高了连接的稳定性。

作为本发明的进一步改进，所述底板上位于两对下升降杆与两对升降滑杆之间设置有一对辅助装置，所述辅助装置包括固定在底板上的辅助支架，所述辅助支架上安装有限位螺栓、顶升气缸以及一对缓冲缸。工作时，首先限位螺栓起到限位的作用，为避免升降板在驱动油缸作用下下降时对限位螺栓造成冲击，通过设置缓冲缸大大减轻了升降板对限位螺栓的冲击；同时，升降板下降到下极限位置时，由于力矩关系单靠驱动油缸在伸出活塞杆推动升降板上升时较为困难，通过使用辅助顶升气缸与驱动油缸进行配合可更加顺畅。

作为本发明的进一步改进，所述升降板的两侧、后端以及底板的后端均设置有限位挡板，升降板上位于后端的输送导辊旁设置有制动器，所述制动器包括固定在制动座上的制动气缸，制动气缸的端部连接制动板，所述制动板的端面上加工有成与所述输送导辊配合的弧形凹面。工作时，初始状态制动器的制动板贴合在后端输送导辊上，增大制动板与输送导辊之间的摩擦力，满载电芯料盒在推杆的作用下从上层输送机构输送至升降板上时，由于满载的电芯料盒重量较重，在推杆的作用下具有较大的惯性，若电芯料盒直接冲撞在限位挡板上，惯性作用会对电芯造成较大的影响，因此，通过在后端的输送导辊旁设置制动器，通过制动器调节制动板的压力来调节制动板与输送导辊之间的摩擦力，使得后面几个输送导辊起到较好的缓冲作用，同时，待满载电芯料盒到达位置后，控制制动板彻底锁死输送导辊，被制动的几个输送导辊也可保证电芯料盒前后窜动，影响夹取组件夹取的精度；待电芯料盒内电芯全部夹取完毕后需要将电芯料盒送出时，须解锁制动器。

作为本发明的进一步改进，所述升降板中部后端开设有方孔，所述升降板的底部安装有回收机构，回收机构包括固定在升降板底部的回收气缸，回收气缸的两侧设置有回收导轨，所述回收导轨上滑动有回收座，回收座上安装有从方孔向上伸出的回收推板，所述回收推板与回收气缸的活塞杆相连。将空载的电芯料盒推入下层输送机构内时，通过回收气缸缩回活塞杆，在回收推板的作用下将电芯料盒推入下层输送机构内。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图。

图2为本发明中输送组件立体结构示意图一。

图3为本发明中输送组件立体结构示意图二。

图4为本发明中输送组件正面结构示意图。

图5为图4中A处放大图。

图6为本发明中升降组件立体结构示意图一。

图7为图6中B处放大图。

图8为本发明中升降组件立体结构示意图二。

图9为本发明中辅助装置立体结构示意图。

其中，A1输送组件，A11上层输送机构，A111上支撑板，A112输送导辊，A113链轮输送机构，A114输送链条，A1141外链板，A1142侧弯板，A115推杆，A116推杆安装座，A117导杆支架，A118导向杆，A12下层输送机构，A121下支撑板，A122皮带输送机，A123导向挡板，A124分离气缸；A13输送机架；

A2升降组件，A21底板，A22升降滑杆，A23连接板，A24升降板，A241上升降杆，A242下升降杆，A243同步轴，A244同步杆，A245驱动油缸，A246方孔，A25滑座，A251滑轮组，A26辅助装置，A261辅助支架，A262限位螺栓，A263顶升气缸，A264缓冲缸，A27限位挡板，A28制动器，A281制动座，A282制动气缸，A283制动板，A29回收机构，A291回收气缸，A292回收导轨，A293回收座，A294回收推板；

A3夹取组件，A31夹取支架，A32三轴驱动器，A33夹取机械手。

具体实施方式

如图1-9所示的一种高效全自动进料装置，包括相互配合的输送组件A1、升降组件A2以及夹取组件A3。

输送组件A1包括安装在输送机架A13前端的上层输送机构A11和下层输送机构A12，上层输送机构A11用以送入满载电芯料盒，下层输送机构A12用以送出空载电芯料盒；上层输送机构A11包括固定在输送机架A13上的上支撑板A111，上支撑板A111顶面安装有两列输送导辊A112，上支撑板A111的两侧安装有链轮输送机构A113，链轮输送机构A113上安装两输送链条A114，两输送链条A114之间经一根推杆A115相连，两输送链条A114其中一对外链板A1141顶部加工有侧弯板A1142，侧弯板A1142的顶部固定有T形推杆安装座A116，推杆A115的两端安装在推杆安装座A116内，输送机架A13两侧安装有导杆支架A117，导杆支架A117内侧安装有导向杆A118；下层输送机构A12包括固定在输送机架A13上的下支撑板A121，下支撑板A121的顶面安装有皮带输送机构A122，输送机架A13上位于皮带输送机构A122两侧安装有导向挡板A123，输送机架A13上位于皮带输送机构A122的出口处设置有一对分离气缸A124。

工作时，通过链轮输送机构A113配合推杆A115和导向杆A118将电芯料盒推送入升降组件A2内，导向杆A118的作用保证了电芯料盒的顺畅度，由于满载下的电芯料盒重量较重，为了减轻负载压力，通过推杆A115推动（而非输送带或者其他类似动力直接作用）的方式进行电芯料盒的推送降低了对动力要求；通过侧弯板A1142和T形推杆安装座A116的设计保证推杆A115与链轮输送机构A113的动力传输更加可靠，结构强度更高，稳定性更好；电芯料盒内的电芯被取完后，空载的电芯料盒由于其重量大大减轻，使用皮带输送机构A122进行输送在保证其输送稳定性的同时大大降低输送压力，且皮带输送过程中皮带与电芯料盒的接触方式具有更好的同步性，惯性影响相对较小；同时由于采用人工搬离或吊装的方式将电芯料盒取出，在电芯料盒尾部输送至出口处时，为了避免皮带输送机构A122输送时的持续推力对搬运工人或者吊具造成冲击而撞伤工人或者影响吊具吊装，通过在出口处设置分离气缸A124将电芯料盒顶起，使电芯料盒与皮带输送机构A122分离，且由于此时电芯料盒为空载，重量已大大减轻，惯性相对较小，进一步保证了该方案的可行性、合理性。

升降组件A2设置在输送组件A1的内部位于输送机架A13的后端，升降组件A2用以接收满载电芯料盒，并进行满载电芯料盒的定位，以供夹取组件A3从电芯料盒中夹取电芯，待电芯取完后将空载电芯料盒下降送入下层输送机构A12中；升降组件A2包括固定在输送机架A13底部的底板A21，底板A21上安装有两对升降滑杆A22，两对升降滑杆A22的顶部连接有固定在输送机架A13上的连接板A23，两连接板A23之间设置有升降板A24，升降板A24的顶面安装有两列输送导辊A112，升降板A24的底部固定有两对滑座A25，两对滑座A25经滑轮组A251滑动设置在升降滑杆A22上，升降板A24的底部还铰接有两对上升降杆A241，两对上升降杆A241的底部对应铰接有两对下升降杆A242，两对下升降杆A242的底部铰接在底板A21上，两对上升降杆A241与两对下升降杆A242之间的铰接点经一对同步轴A243相连、且铰接在同步轴A243上，一对同步轴A243之间经一对同步杆A244相连，输送机架A13底部安装有驱动油缸A245，驱动油缸A245的活塞杆与其中一同步杆A244（后端的同步杆A244，考虑到内部空间布局）铰接；底板A21上位于两对下升降杆A242与两对升降滑杆A22之间设置有一对辅助装置A26，辅助装置A26包括固定在底板A21上的辅助支架A261，辅助支架A261上安装有限位螺栓A262、顶升气缸A263以及一对缓冲缸A264；升降板A24的两侧、后端以及底板A21的后端均设置有限位挡板A27，升降板A24上位于后端的输送导辊A112旁设置有制动器A28，制动器A28包括固定在制动座A281上的制动气缸A282，制动气缸A282的端部连接制动板A283，制动板A283的端面上加工有成与输送导辊A112配合的弧形凹面；升降板A24后端中部开设有方孔A246，升降板A24的底部安装有回收机构A29，回收机构A29包括固定在升降板A24底部的回收气缸A291，回收气缸A291的两侧设置有回收导轨A292，回收导轨A292上滑动有回收座A293，回收座A293上安装有从方孔A246向上伸出的回收推板A294，回收推板A294与回收气缸A291的活塞杆相连。

在实际使用过程中，由于电芯料盒内放置的为电芯，这就对升降板A24的稳定性有较高的要求，由于升降滑杆A22为杆状结构，其作为支撑结构稳定性相对较差，将升降滑杆A22的底部固定在底板A21上，并将升降滑杆A22的顶部连接有固定在输送机架A13上的连接板A23，提高了升降滑杆A22的整体稳定性，进而保证了升降板A24的稳定性，滑座A25经滑轮组A251滑动设置在升降滑杆A22上并与升降杆、同步轴A243、同步杆A244的连接方式在保证升降顺畅度的前提下也提高了连接的稳定性。升降板A24在升降动作过程中，辅助装置A26的限位螺栓A262起到限位的作用，为避免升降板A24在驱动油缸A245作用下下降时对限位螺栓A262造成冲击，通过设置缓冲缸A264大大减轻了升降板A24对限位螺栓A262的冲击；同时，升降板A24下降到下极限位置时，由于力矩关系单靠驱动油缸A245在伸出活塞杆推动升降板A24上升时较为困难，通过使用辅助顶升气缸A263与驱动油缸A245进行配合可更加顺畅；电芯料盒在从上层输送机构A11送至升降板A24上时，初始状态制动器A28将后端输送导辊A112锁定，满载电芯料盒在推杆A115的作用下从上层输送机构A11输送至升降板A24上时，由于满载的电芯料盒重量较重，在推杆A115的作用下具有较大的惯性，若电芯料盒直接冲撞在限位挡板A27上，惯性作用会对电芯造成较大的影响，因此，通过在后端的输送导辊A112旁设置制动器A28，通过制动器A28调节制动板A283的压力来调节制动板A283与输送导辊A112之间的摩擦力，使得后面几个输送导辊A112起到较好的缓冲作用，同时，待满载电芯料盒到达位置后，控制制动板A283彻底锁死输送导辊A112，被制动的几个输送导辊A112也可保证电芯料盒前后窜动，从而提高夹取组件A3夹取的精度与夹取效率；待电芯料盒内电芯全部夹取完毕后需要将电芯料盒送出时，须解锁制动器A28，制动器A28中制动板A283的表面可粘贴毛毡板或者使用摩擦力可方便随压力变换的材料制成，从而来进一步确保制动器A28的功能；将空载的电芯料盒推入下层输送机构A12内时，通过回收气缸A291缩回活塞杆，在回收推板A294的作用下将电芯料盒推入下层输送机构A12内。

夹取组件A3包括安装在输送机架A13后端的夹取机械手A33，用以将电芯从电芯料盒中取出并送至下一工位，输送机架A13后端顶部安装有夹取支架A31，夹取支架A31的顶部安装有三轴驱动器A32（x轴、y轴、c轴），夹取机械手A33安装在三轴驱动器A32上。

一种高效全自动进料方法，包括以下步骤：

步骤1）将满载有电芯的电芯料盒通过吊架上的吊具从栈板上吊装至上层输送机构A11上；

步骤2）使用链轮输送机构A113通过推杆A115配合导向杆A118推动电芯料盒滑动至升降组件A2上，并在制动器A28的作用下使其缓冲后停止在升降板A24尾部，并在制动器A28的作用下完成定位；

步骤3）通过夹取组件A3内的夹取机械手A33将电芯料盒的电芯逐一取出并送至下一工位；

步骤4）当电芯料盒内的电芯全部取完后，通过升降组件A2控制升降板A24下降并于下层输送机构A12平齐；

步骤5）解锁制动器A28，控制回收气缸A291动作，通过回收推板A294推动电芯料盒进入下层输送机构A12上，待电芯料盒进入下层输送机构A12后，通过辅助装置A26的顶升气缸A263配合驱动油缸A245控制升降板A24上升至与上层输送机平齐；

步骤6）使用皮带输送机构A122将空载电芯料盒从出口处送出，待电芯料盒的末端接近出口时，控制分离气缸A124工作，将电芯料盒尾部顶起，使其与皮带输送机构A122分离，再将空载电芯料盒搬离或吊离；

步骤7）将下一满足电芯料盒吊装至上层输送机构A11上，如此往复。

通过本发明实现电芯全自动进料，大大提高自动化程度、生产效率、精度、可靠性，降低人工成本。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种高效全自动进料装置，其特征在于，包括相互配合的输送组件、升降组件以及夹取组件；所述输送组件包括安装在输送机架前端的上层输送机构和下层输送机构，上层输送机构用以送入满载电芯料盒，下层输送机构用以送出空载电芯料盒；所述升降组件设置在输送组件的内部位于输送机架的后端，所述升降组件用以接收满载电芯料盒，并进行满载电芯料盒的定位，以供夹取组件从电芯料盒中夹取电芯，待电芯取完后将空载电芯料盒下降送入下层输送机构中；所述夹取组件包括安装在输送机架后端的夹取机械手，用以将电芯从电芯料盒中取出并送至下一工位，所述输送机架后端顶部安装有夹取支架，夹取支架的顶部安装有三轴驱动器，所述夹取机械手安装在三轴驱动器上；

所述上层输送机构包括固定在输送机架上的上支撑板，所述上支撑板顶面安装有两列输送导辊，所述上支撑板的两侧安装有链轮输送机构，所述链轮输送机构上安装两输送链条，所述两输送链条之间安装推杆，所述输送机架两侧安装有导杆支架，所述导杆支架内侧安装有导向杆，所述两输送链条其中一对外链板顶部加工有侧弯板，所述侧弯板的顶部固定有T形推杆安装座，所述推杆的两端安装在推杆安装座内；

所述升降组件包括固定在输送机架底部的底板，所述底板上安装有两对升降滑杆，两对所述升降滑杆的顶部连接有固定在输送机架上的连接板，所述连接板之间设置有升降板，所述升降板的顶面安装有两列输送导辊，所述升降板的底部固定有两对滑座，所述两对滑座经滑轮组滑动设置在升降滑杆上，所述升降板的底部还铰接有两对上升降杆，两对上升降杆的底部对应铰接有两对下升降杆，两对下升降杆的底部铰接在底板上，两对上升降杆与两对下升降杆之间的铰接点经一对同步轴相连，一对同步轴之间经一对同步杆相连，所述输送机架底部安装有驱动油缸，所述驱动油缸的活塞杆与其中一同步杆铰接，所述底板上位于两对下升降杆与两对升降滑杆之间设置有一对辅助装置，所述辅助装置包括固定在底板上的辅助支架，所述辅助支架上安装有限位螺栓、顶升气缸以及一对缓冲缸，所述升降板的两侧、后端以及底板的后端均设置有限位挡板，升降板上位于后端的输送导辊旁设置有制动器，所述制动器包括固定在制动座上的制动气缸，制动气缸的端部连接制动板，所述制动板的端面上加工有成与所述输送导辊配合的弧形凹面。

2.根据权利要求1所述的一种高效全自动进料装置，其特征在于，所述下层输送机构包括固定在输送机架上的下支撑板，所述下支撑板的顶面安装有皮带输送机构，所述输送机架上位于皮带输送机构两侧安装有导向挡板，所述输送机架上位于皮带输送机构的出口处设置有一对分离气缸。

3.根据权利要求1所述的一种高效全自动进料装置，其特征在于，所述升降板中部后端开设有方孔，所述升降板的底部安装有回收机构，回收机构包括固定在升降板底部的回收气缸，回收气缸的两侧设置有回收导轨，所述回收导轨上滑动有回收座，回收座上安装有从方孔向上伸出的回收推板，所述回收推板与回收气缸的活塞杆相连。

4.一种高效全自动进料方法，采用如权利要求1-3中任一项所述的高效全自动进料装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）将满载有电芯的电芯料盒从栈板上吊装至上层输送机构上；

步骤2）使用链轮输送机构通过推杆配合导向杆推动电芯料盒滑动至升降组件上，并停止在升降板尾部，通过制动器将输送导辊固定实现缓冲以及定位；

步骤3）通过夹取组件将电芯料盒的电芯逐一取出并送至下一工位；

步骤4）当电芯料盒内的电芯全部取完后，控制升降板下降并与下层输送机构平齐；

步骤5）解锁制动器，控制回收气缸动作，通过回收推板推动电芯料盒进入下层输送机构上，待电芯料盒进入下层输送机构后，通过顶升气缸配合驱动油缸控制升降板上升至与上层输送机平齐；

步骤6）使用皮带输送机构将空载电芯料盒从出口处送出，待电芯料盒的末端接近出口时，控制分离气缸工作，将电芯料盒尾部顶起，使其与皮带输送机分离，再将空载电芯料盒搬离或吊离；

步骤7）将下一满电芯料盒吊装至上层输送机构上，如此往复。

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