CN113889672A - 堆叠单元及电池模组堆叠装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种堆叠单元及电池模组堆叠装置，堆叠单元包括：支撑放置机构，用于支撑堆叠的电池模组；移动机构，用于驱动支撑放置机构在电池模组的堆叠方向移动；定位机构，设于堆叠的电池模组的两侧，用于对电池模组导向和定位；以及压紧机构，压紧机构和支撑放置机构分别设于移动机构的两端，且压紧机构用于压紧堆叠的电池模组。本发明提供的堆叠单元及电池模组堆叠装置，通过移动机构带动支撑放置机构沿电池模组的堆叠方向移动，而且定位机构可以对堆叠的电池模组进行定位。如此，可以实现自动化堆叠电池模组，堆叠的精度更高，而且不会有安全风险。

Description

堆叠单元及电池模组堆叠装置

技术领域

本发明属于电池加工技术领域，更具体地说，是涉及一种堆叠单元及电池模组堆叠装置。

背景技术

现有锂电池软包模组堆叠采用软包电芯小模块在线堆叠，小模块堆叠完后，通过悬臂吊机构将小模块放置于半自动人工组装线，通过人工对不同类型的小模块按需进行有序堆叠，完成整个软包模组的组装。人工堆叠存在以下三个方面的缺陷和不足：1、因完成整个软包模组堆叠需人工参与组装，堆叠完的模组产品对齐度、精度和产品的一致性较差；2、因来料电芯具有一定比例的电量，在搬运和堆叠阶段，正负极的极耳易与现场组装人员直接接触，存在触电等安全风险；3、堆叠的小模块要人工搬运周转和不同类型小模块配比由人工组装，造成整个模组堆叠耗时长，模组堆叠的生产效率低下。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种堆叠单元，以解决现有技术中存在的人工堆叠导致的产品精度较差、堆叠效率较低且存在安全风险的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种堆叠单元，包括：

支撑放置机构，用于支撑堆叠的电池模组；

移动机构，用于驱动所述支撑放置机构在电池模组的堆叠方向移动；

定位机构，设于堆叠的电池模组的两侧，用于对电池模组导向和定位；以及

压紧机构，所述压紧机构和所述支撑放置机构分别设于所述移动机构的两端，且所述压紧机构用于压紧堆叠的电池模组。

通过移动机构带动支撑放置机构沿电池模组的堆叠方向移动，每堆叠一个电池模组在支撑放置机构上后，移动机构均使支撑放置机构移动一个电池模组的高度，而且定位机构可以对堆叠的电池模组进行定位，使电池模组堆叠的精度更高，压紧机构可压紧堆叠的电池模组，防止电池模组晃动。如此，可以实现自动化堆叠电池模组，堆叠的精度更高，而且不会有安全风险。

在一个实施例中，所述支撑放置机构包括支撑基板、固定于所述支撑基板上的第一滑轨、滑动连接于所述第一滑轨上的两个支撑结构、用于调节两个所述支撑结构的距离的第一调节螺杆以及用于固定所述支撑结构和所述支撑基板的紧固件，所述第一调节螺杆螺纹连接于所述支撑结构。

通过设置第一调节螺杆，可以调节两个支撑结构之间的距离，因而能够支撑不同型号的电池模组，提高支撑放置机构的适用性。

在一个实施例中，所述支撑结构包括用于支撑电池模组的支撑立板、与所述第一调节螺杆连接的螺母块、与所述第一滑轨滑动连接的第一滑块以及与所述支撑基板固定连接的固定板，所述螺母块、所述第一滑块和所述支撑基板均固定于所述支撑立板上。

通过在支撑结构中设置第一滑块，使支撑结构能够相对支撑基板稳定滑动，通过在支撑结构中设置螺母块与第一调节螺杆配合，实现第一调节螺杆对两个支撑立板距离调节的作用。

在一个实施例中，所述固定板上开设有条形孔，所述支撑基板上开设有多个间隔设置的连接孔，所述条形孔的长度方向和所述连接孔的排列方向均与所述第一滑块的滑动方向相同，所述紧固件穿过所述条形孔且连接于所述连接孔。

通过在固定板上设置条形孔，支撑基板上设置多个连接孔，使支撑基板移动后，紧固件能够穿过条形孔和对应的连接孔，从而将支撑结构固定在支撑基板上。

在一个实施例中，所述定位机构包括定位驱动件以及由所述定位驱动件驱动相互靠近或者远离的两个限位结构，所述限位结构包括限位架以及设于所述限位架上的两个定位板，两个所述定位板和所述限位架围合形成用于定位电池模组的定位槽。

采用上述实施例，两个限位结构可以限位堆叠的电池模组的两侧。具体地，在其中一个限位结构中，定位板和限位架形成的定位槽可以定位电池模组的一侧，从而两个限位结构形成的两个定位槽可以对电池模组的两侧进行定位。

在一个实施例中，所述限位结构还包括用于调节两个所述定位板之间的距离的第二调节螺杆，其中一个所述定位板固定于所述限位架，所述第二调节螺杆穿设于另一个所述定位板且螺纹连接于所述限位架。

通过设置第二调节螺杆，使得两个定位板之间的距离可以调节，因而该限位结构可以适用于不同尺寸的电池模组。

在一个实施例中，穿设有所述第二调节螺杆的所述定位板滑动连接于所述限位架，所述限位架上固定有第二滑轨，且滑动连接于所述限位架的所述定位板上固定有第二滑块，所述第二滑块滑动连接于所述第二滑轨。

通过设置第二滑轨和第二滑块，使定位板能够相对限位架稳定滑动。

在一个实施例中，所述压紧机构包括旋转驱动件以及由所述旋转驱动件驱动压紧电池模组的压爪。

通过旋转驱动件带动压爪旋转，使压爪可以转动至竖直状态，便于放入电池模组，也可以转动至水平状态，压紧电池模组，防止堆叠的电池模组歪斜或者晃动。

本发明还提供一种电池模组堆叠装置，包括回转机构、连接于所述回转机构的主机架以及上述的堆叠单元，所述堆叠单元设于所述主机架上。

通过设置回转机构和多个堆叠单元，这样，在其中一个或多个堆叠单元堆叠上料时，剩余的堆叠单元可以同时下料，如此交替工作，可以不间断地进行堆叠，从而能够提高电池模组的堆叠效率。

在一个实施例中，所述回转机构为凸轮分割器。

采用上述实施例，凸轮分割器的回转精度较高，可以更精确地控制各个堆叠单元的位置，能够使堆叠单元更精确地对准堆叠上料的位置以及下料的位置。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的堆叠单元的立体结构图；

图2为本发明实施例提供的移动机构的立体结构图；

图3为本发明实施例提供的支撑放置机构的立体结构图一；

图4为本发明实施例提供的支撑放置机构的立体结构图二；

图5为本发明实施例提供的定位机构的立体结构图；

图6为本发明实施例提供的限位结构的立体结构图；

图7为本发明实施例提供的压紧机构的立体结构图；

图8为本发明实施例提供的电池模组堆叠装置的立体结构图；

图9为本发明实施例提供的电池模组堆叠装置的俯视图；

图10为本发明实施例提供的回转机构的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-堆叠单元；11-移动机构；111-滑板；112-支座；113-基准板；12-支撑放置机构；121-支撑基板；1211-第一滑轨；1212-连接孔；122-支撑结构；1221-支撑立板；1222-螺母块；1223-第一滑块；1224-固定板；12240-条形孔；123-第一调节螺杆；124-承载板；13-定位机构；131-定位驱动件；132-限位结构；1321-限位架；1322-定位板；1323-第二调节螺杆；1324-第二滑轨；133-第三滑轨；134-第三滑块；14-压紧机构；141-旋转驱动件；142-压爪；1421-旋转架；1422-压紧部；143-旋转限位件；2-主机架；3-回转机构；4-工作台；5-主基板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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间接在该另一个元件上。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间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本发明实施例提供的堆叠单元1进行说明，堆叠单元1用于自动堆叠电池模组。

请参阅图1，在本申请的其中一个实施例中，堆叠单元1包括移动机构11、支撑放置机构12、定位机构13和压紧机构14。支撑放置机构12用于支撑堆叠放置的电池模组，且支撑放置机构12可以由移动机构11驱动在电池模组的堆叠方向上运动。如图1中，电池模组的堆叠方向为竖直方向，移动机构11可以驱动支撑放置机构12在竖直方向上运动。当然，电池模组也可以水平堆叠，移动机构11则可以驱动支撑放置机构12在水平方向上移动。定位机构13用于对堆叠放置的电池模组的左右两侧进行定位，压紧机构14用于压紧堆叠的电池模组，压紧机构14和支撑放置机构12分别设于移动机构11的两端，通过压紧机构14将堆叠的电池模组压紧于支撑放置机构12上，可以对堆叠的电池模组进行压实，防止电池模组晃动。具体地，在堆叠电池模组时，移动机构11带动支撑放置机构12移动至初始位置(即为叠放第一个电池模组之前，支撑放置机构12所在的位置，此时，支撑放置机构12与压紧机构14之间的距离约为一个电池模组的高度)，定位机构13移动后形成一个堆叠电池模组的空间，对堆叠的电池模组进行定位和导向，然后压紧机构14从电池模组的堆叠位置移开，其他装置或者工作人员将电池模组堆放至支撑放置机构12上，压紧机构14移动至压紧电池模组，然后移动定位机构13下降一个电池模组的高度，如此重复，使堆叠单元1上堆满电池模组。

上述实施例中的堆叠单元1，通过移动机构11带动支撑放置机构12沿电池模组的堆叠方向移动，每堆叠一个电池模组在支撑放置机构12上后，移动机构11均使支撑放置机构12移动一个电池模组的高度，而且定位机构13可以对堆叠的电池模组进行定位，使电池模组堆叠的精度更高，压紧机构14可压紧堆叠的电池模组，防止电池模组晃动。如此，可以实现自动化堆叠电池模组，堆叠的精度更高，而且不会有安全风险。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图1及图2，移动机构11可选为能够输出直线运动的伺服移动机构11，在该实施例中，电池模组竖直堆叠设置，移动机构11的输出端竖直移动，带动支撑放置机构12竖直移动，相应地，支撑放置机构12设于移动机构11的底部，压紧机构14设于移动机构11的顶部。可选地，移动机构11的输出端固定有滑板111，支撑放置机构12固定在滑板111上。可选地，移动机构11的一侧固定有支座112，使得移动机构11通过支座112固定在主支架上，移动机构11的另一侧固定有基准板113，在电池模组堆叠后，各个电池模组的侧面均紧贴基准板113设置，对堆叠的电池模组具有一定的定位和支撑作用。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图3，支撑放置机构12包括支撑基板121、第一滑轨1211、两个支撑结构122、第一调节螺杆123和紧固件，支撑基板121用于放置电池模组，第一滑轨1211固定于支撑基板121上，两个支撑结构122均滑动连接于第一滑轨1211上，使得两个支撑结构122能够相互滑动，第一调节螺杆123用于调节两个支撑结构122之间的距离，因此可以适用于支撑多种宽度的电池模组，紧固件可在两个支撑结构122之间的距离调整完毕后，将支撑结构122和支撑基板121相互固定。需要说明的是，电池模组的高度方向为电池模组的堆叠方向，即移动机构11的移动方向，电池模组的宽度方向为定位机构13的移动方向，电池模组的厚度方向与其宽度方向垂直。具体地，第一调节螺杆123穿设于两个支撑结构122，这样，在第一调节螺杆123旋转时，使两个支撑结构122相互靠近或者相互远离，从而调节两个支撑结构122之间的距离。在其他实施例中，两个支撑结构122中的其中一个固定于支撑基板121，另一个滑动连接于第一滑轨1211，第一调节螺杆123穿过滑动连接于第一滑轨1211的支撑基板121，且螺纹连接于固定于支撑基板121的支撑结构122，第一调节螺杆123的转动也能够调节两个支撑结构122之间的距离。

其中，请参阅图3，支撑放置机构12还包括承载板124，承载板124固定于两个支撑结构122上，电池模组直接堆放在承载板124上。当需要调节两个支撑结构122之间的距离时，先将承载板124卸下，然后通过旋转第一调节螺杆123调节两个支撑结构122之间的距离，然后安装另一型号的承载板124。承载板124可为绝缘板，以降低安全风险。

可选地，请参阅图3，支撑结构122包括支撑立板1221、螺母块1222、第一滑块1223和固定板1224，螺母块1222、第一滑块1223和固定板1224均固定连接于支撑立板1221上。其中，支撑立板1221垂直固定于支撑基板121上，两个平行设置的支撑立板1221并排设置，可以用于支撑电池模组，螺母块1222固定于支撑立板1221的靠近支撑基板121的一侧，第一调节螺杆123穿过螺母块1222设置。具体地，其中一个支撑结构122的螺母块1222上开设有螺纹孔，使得第一调节螺杆123螺纹连接于螺纹孔。第一滑块1223固定于支撑立板1221的靠近支撑基板121的一侧，第一滑块1223滑动连接于第一滑轨1211，使支撑结构122在第一调节螺杆123调节时，能够相对支撑基板121稳定滑动。固定板1224用于将支撑结构122固定于支撑基板121上，紧固件穿过固定板1224且连接于支撑基板121，紧固件可选为螺钉、螺栓等可拆卸的部件。

可选地，请参阅图4，固定板1224上开设有条形孔12240，支撑基板121上开设有多个间隔设置的连接孔1212，条形孔12240的长度方向和连接孔1212的排列方向均与第一滑块1223的滑动方向相同。这样，在支撑结构122的位置发生改变后，紧固件仍然可以穿过条形孔12240和对应的连接孔1212，将支撑结构122固定于支撑基板121。其中，每个支撑结构122上可设置两个固定板1224，两个固定板1224分别设于支撑结构122的两侧，使得支撑结构122的两侧均能被固定，防止支撑结构122晃动。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图5及图6，定位机构13包括定位驱动件131以及两个限位结构132，两个限位结构132在定位驱动件131的驱动下可以相互靠近或者相互远离。在准备堆叠电池模组时，定位驱动件131使两个限位结构132相互靠近，直到两个限位结构132之间的距离与电池模组的宽度相匹配，电池模组放在支撑放置机构12上时，电池模组则由两个限位结构132限位，以保证电池模组的堆叠精度。在准备下料时，两个限位结构132则在定位驱动件131的作用下相互远离，便于下料。具体地，限位结构132包括限位架1321和设置在限位架1321上的两个定位板1322，两个定位板1322平行设置，且两个定位板1322和限位架1321围合形成一个用于定位电池模组的定位槽，定位槽具有三个限位壁，能够对电池模组的相邻三侧进行定位，如对电池模组的左侧、前侧及后侧进行定位。而两个限位结构132分别限位电池模组的两端，如其中一个限位结构132对电池模组的左侧、前侧及后侧进行定位，另一个限位结构132则对电池模组的右侧、前侧及后侧进行定位。

可选地，定位驱动件131可设置于主机架2上，定位驱动件131为双滑块伺服移动机构11，具有两个直线运动端，两个直线运动端可以相互靠近或者相互远离，两个限位结构132的限位架1321分别固定在两个直线运动端。主机架2上固定有第三滑轨133，限位结构132上固定有第三滑块134，第三滑块134滑动连接于第三滑轨133，使得限位结构132能够稳定滑动。

可选地，请参阅图5及图6，限位结构132包括限位架1321和两个定位板1322，还包括用于调节两个定位板1322之间的距离的第二调节螺杆1323，使得两个定位板1322之间的距离可调节，因此可以适用于定位不同厚度的电池模组。具体地，其中一个定位板1322固定于限位架1321，第二调节螺杆1323穿设于另一个定位板1322且螺纹连接于限位架1321，在第二调节螺杆1323转动时，穿设有第二调节螺杆1323的定位板1322相对限位架1321移动，从而可以调节两个定位板1322之间的距离。更进一步地，穿设有第二调节螺杆1323的定位板1322远离移动机构11的基准板113设置，这样，在调节定位板1322后，不同的电池模组面向基准板113一侧与基准板113之间的距离始终不变，防止在调节定位板1322后，电池模组与基准板113的距离增大，导致电池模组堆放后，产生较大的扭矩。

更进一步地，请参阅图5，穿设有第二调节螺杆1323的定位板1322滑动连接于限位架1321，使得该定位板1322相对于另一个定位板1322的移动更加稳定。限位架1321上固定有第二滑轨1324，穿设有第二调节螺杆1323的定位板1322固定有第二滑块，第二滑块滑动连接于第二滑轨1324，使定位板1322的移动更加稳定。

在本发明的其中一个实施例中，请参阅图7，压紧机构14包括旋转驱动件141以及由旋转驱动件141驱动的压爪142。旋转驱动件141可选为能够输出旋转运动的电机、旋转气缸等。在放置电池模组之前，旋转驱动件141使压爪142旋转至竖直状态，在放置电池模组之后，旋转驱动件141使压爪142旋转至水平状态，将电池模组压紧，特别是堆叠软包模组时，由于软包模组表面具有弧度，若没有压紧机构14，在软包电池堆叠过高后，容易倾倒，发生安全事故。可选地，压爪142包括连接于旋转驱动件141的旋转架1421以及固定于旋转架1421的压紧部1422。旋转架1421可呈L形，使压紧部1422能够尽量压紧于电池模组的中部，压紧部1422可呈一字型，旋转架1421与压紧部1422连接的部分和压紧部1422相互垂直设置，使压紧部1422两端对电池模组的压力相同。可选地，压紧机构14的数量为两个，两个压紧机构14对称设置，使得两个压爪142均能向电池模组的中间位置旋转，电池模组左右两侧受的压力相同，防止电池模组的其中一侧未被压实。

结合图1，主机架2或者旋转驱动件141上还固定有旋转限位件143，可以防止旋转驱动件141旋转角度过大，而反向碰撞到电池模组的侧面。

在本发明还提供一种电池模组堆叠装置，请参阅图8及图9，在电池模组堆叠装置的其中一个实施例中，电池模组堆叠装置包括回转机构3、主机架2以及至少两个上述任一实施例中的堆叠单元1，堆叠单元1设置在主机架2上。具体地，移动机构11、定位机构13和压紧机构14均设置于主支架上。回转机构3带动主机架2旋转，从而使主机架2上的堆叠单元1旋转，可以同时堆叠多个电池模组，还可以在其中一个或多个堆叠单元1堆叠电池模组的同时，其他的堆叠单元1进行下料，使得该电池模组堆叠装置可以不间断地进行堆叠，从而提高堆叠效率。例如，堆叠单元1的数量为两个时，其中一个堆叠单元1堆叠电池，另一个堆叠单元1对堆叠好的电池模组下料，在堆叠单元1堆满电池模组后通过回转机构3的回转，可以将堆满电池模组的堆叠单元1转动至正对下料位，已经下料完毕的堆叠单元1转动至堆叠上料位。如此，可以进行不间断的堆叠，提高堆叠效率。

请参阅图10，回转机构3为凸轮分割器，凸轮分割器的回转精度较高，可以更精确地控制各个堆叠单元1的位置，能够使堆叠单元1更精确地对准堆叠上料的位置以及下料的位置。可选地，凸轮分割器的底部设有工作台4，凸轮分割器安装在工作台4上，凸轮分割器的旋转输出端固定有主基板5，主机架2固定在主基板5上，随主基板5转动。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种堆叠单元，其特征在于，包括：

支撑放置机构，用于支撑堆叠的电池模组；

移动机构，用于驱动所述支撑放置机构在电池模组的堆叠方向移动；

定位机构，设于堆叠的电池模组的两侧，用于对电池模组导向和定位；以及

压紧机构，所述压紧机构和所述支撑放置机构分别设于所述移动机构的两端，且所述压紧机构用于压紧堆叠的电池模组。

2.如权利要求1所述的堆叠单元，其特征在于：所述支撑放置机构包括支撑基板、固定于所述支撑基板上的第一滑轨、滑动连接于所述第一滑轨上的两个支撑结构、用于调节两个所述支撑结构的距离的第一调节螺杆以及用于固定所述支撑结构和所述支撑基板的紧固件，所述第一调节螺杆螺纹连接于所述支撑结构。

3.如权利要求2所述的堆叠单元，其特征在于：所述支撑结构包括用于支撑电池模组的支撑立板、与所述第一调节螺杆连接的螺母块、与所述第一滑轨滑动连接的第一滑块以及与所述支撑基板固定连接的固定板，所述螺母块、所述第一滑块和所述支撑基板均固定于所述支撑立板上。

4.如权利要求3所述的堆叠单元，其特征在于：所述固定板上开设有条形孔，所述支撑基板上开设有多个间隔设置的连接孔，所述条形孔的长度方向和所述连接孔的排列方向均与所述第一滑块的滑动方向相同，所述紧固件穿过所述条形孔且连接于所述连接孔。

5.如权利要求1所述的堆叠单元，其特征在于：所述定位机构包括定位驱动件以及由所述定位驱动件驱动相互靠近或者远离的两个限位结构，所述限位结构包括限位架以及设于所述限位架上的两个定位板，两个所述定位板和所述限位架围合形成用于定位电池模组的定位槽。

6.如权利要求5所述的堆叠单元，其特征在于：所述限位结构还包括用于调节两个所述定位板之间的距离的第二调节螺杆，其中一个所述定位板固定于所述限位架，所述第二调节螺杆穿设于另一个所述定位板且螺纹连接于所述限位架。

7.如权利要求6所述的堆叠单元，其特征在于：穿设有所述第二调节螺杆的所述定位板滑动连接于所述限位架，所述限位架上固定有第二滑轨，且滑动连接于所述限位架的所述定位板上固定有第二滑块，所述第二滑块滑动连接于所述第二滑轨。

8.如权利要求1所述的堆叠单元，其特征在于：所述压紧机构包括旋转驱动件以及由所述旋转驱动件驱动压紧电池模组的压爪。

9.电池模组堆叠装置，其特征在于：包括回转机构、连接于所述回转机构的主机架以及至少两个如权利要求1-8任一项所述的堆叠单元，所述堆叠单元设于所述主机架上。

10.如权利要求9所述的电池模组堆叠装置，其特征在于：所述回转机构为凸轮分割器。

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