CN114275463B - 一种锂电池pack用圆柱电芯理料装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，主要涉及电芯输送领域。一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，包括输送机构、料仓、填装机构、填装线以及控制器，所述填装线上可拆卸设置若干料仓，所述输送机构、填装机构以及填装线均与控制器电气连接，所述料仓设置在输送机构前端，所述填装机构包括填装架、夹持气缸、伸展气缸以及驱动气缸；所述夹持气缸两端的气缸杆上均设置夹持头，所述夹持头上设置接触传感器，所述填装机构下方设置用于检测电芯位置的位置传感器；所述填装线设置两组。本发明的有益效果在于：本发明能够将杂乱的圆柱电芯整理为朝向一致的方式进行排列，使其满足后续电芯流水线检测的需求，以提高电芯的检测效率以及准确。

Description

一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置

技术领域

本发明主要涉及电芯输送领域，具体是一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置。

背景技术

锂电池PACK由若干电芯配合PCM板以及若干辅助单元组成，锂电池PACK中的电芯既可以使用全新电芯，也可以使用其他锂电池PACK中拆解下来的未到使用寿命的二次电芯，在锂电池PACK组装前，需要对电芯的电压、内阻、预期寿命等性能进行检测，其中每组电池内的电芯电压要求一致，尤以二次电芯的检测最为重要，避免因为其中某个电芯电压不一致而影响整个锂电池PACK的充放电性能。

目前对于电芯的性能检测还主要依赖人工检测，虽然已经具有了部分设备实现了电芯的流水线检测，但是对于电芯的一致性摆放还需要依靠人工操作，人为因素依然制约着电芯检测的效率。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，它能够将杂乱的圆柱电芯整理为朝向一致的方式进行排列，使其满足后续电芯流水线检测的需求，以提高电芯的检测效率以及准确率。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，包括输送机构、料仓、填装机构、填装线以及控制器，所述填装线上可拆卸设置若干料仓，所述输送机构、填装机构以及填装线均与控制器电气连接，其特征在于：所述料仓设置在输送机构前端，所述输送机构包括输送架、传动动力机构以及输送带，所述输送架两端分别设置主动辊与从动辊，所述输送带张紧在主动辊与从动辊之间，所述传动动力机构用于驱动主动辊转动，所述输送带上均匀设置挡料板，所述输送带前侧上方设置限位板；所述填装机构包括填装架、夹持气缸、伸展气缸以及驱动气缸，所述驱动气缸用于驱动夹持气缸沿输送机构轴线方向移动，所述伸展气缸设置在夹持气缸与驱动气缸之间用于驱动夹持气缸垂直位移，所述夹持气缸为双头气缸，所述驱动气缸为双行程气缸；所述夹持气缸两端的气缸杆上均设置夹持头，所述夹持头上设置接触传感器，所述填装机构下方设置用于检测电芯位置的位置传感器；所述填装线设置两组，两组所述填装线平行设置在输送机构末端，所述填装线包括底座、步进驱动机构以及驱动座，所述步进驱动机构设置在底座上，所述步进驱动机构用于带动驱动座步进，所述驱动座上线性均匀设置若干插接座，所述料仓即插接在插接座上，所述料仓一端设置容纳电芯正极的长槽。

所述料仓为半敞开式，所述料仓末端为斜板，所述输送带通过料仓末端，相邻两个挡料板之间的距离略大于电芯的直径。

所述限位板距离输送带顶面的高度略大于电芯的直径，所述限位板向输送机构下游的斜上方延伸。

所述挡料板的长度小于输送带的宽度，所述输送带的宽度大于电芯的长度且小于电芯的二倍长度。

所述输送架顶部两侧设置引导板，两个所述引导板之前的宽度自输送架上游自下游逐渐减小，两个所述引导板末端的宽度略大于电芯的长度，所述夹持头即设置在引导板末端处。

所述驱动气缸的行程为引导板末端与填装线顶部之间。

所述步进驱动机构为设置在底座上的丝杠传动机构以及伺服电机，所述驱动座与丝杠传动机构相适应，所述伺服电机驱动所述驱动座沿底座轴线方向水平移动。

所述插接座内设置弹簧以及承接板，当所述料仓插接在插接座上时，所述承接板在弹簧的弹力下进入料仓内；当所述料仓内无电芯时，所述承接板位于料仓顶部，当所述料仓内电芯满载时，所述承接板位于插接座顶部。

所述承接板一侧设置与长槽配合的压片，所述料仓底部设置插槽，所述插槽内滑动设置插片。

所述夹持头中心设置与电芯正极触点相对应的凹槽，所述接触传感器即设置在凹槽内。

对比现有技术，本发明的有益效果是：

本发明首先利用输送机构将杂乱的电芯理顺为方向一致的顺序，然后利用夹持头分辨电芯的正负极，从而将电芯根据正负极朝向加以区分装载在电芯盒内，电芯盒作为后续电芯焊接PCM板、电芯性能检测的储料盒使用。

通过机械设备完成了电芯朝向一致化的理料筛选，极大地减少了人为操作的工作量，提高了电芯检测以及PACK组装前序处理的效率。

附图说明

附图1是本发明第一视角结构示意图；

附图2是本发明第二视角结构示意图；

附图3是本发明主视结构示意图；

附图4是本发明俯视结构示意图；

附图5是本发明A部局部放大结构示意图；

附图6是本发明B部局部放大结构示意图；

附图7是本发明电芯盒结构示意图。

附图中所示标号：1、输送机构；2、料仓；3、填装机构；4、填装线；5、电芯盒；11、输送架；12、传动动力机构；13、输送带；14、挡料板；15、引导板；31、填装架；32、夹持气缸；33、驱动气缸；34、伸展气缸；35、夹持头；41、底座；42、步进驱动机构；43、驱动座；44、插接座；45、弹簧；46、承接板；47、压片；51、长槽；52、插槽；53、插片。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1-7所示，本发明所述一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，包括输送机构1、料仓2、填装机构3、填装线4以及控制器，所述填装线4上可拆卸设置若干电芯盒5，所述输送机构1、填装机构3以及填装线4均与控制器电气连接。所述料仓2设置在输送机构1前端，料仓2作为电芯的暂存仓，其内倾倒入无序的电芯，经由输送机构1将电芯理顺成为方向一致的状态。填装机构3抓取电芯，并根据电芯的朝向将电芯装填在填装线4上的电芯盒5内。所述电芯盒5的内轮廓略大于电芯的外轮廓，从而可以对电芯进行紧密的排列。

所述料仓2为半敞开式，料仓2底部前侧具有允许电芯穿过的开口。所述输送带13通过料仓2底部，将电芯带出。所述料仓2顶部部分为喇叭口状，通过斜板的设置，扩大了料仓2的容积，同时使电芯可以自然滑落到输送机构1上，通过输送带13将电芯输送到填装机构3的工位。

所述输送机构1包括输送架11、传动动力机构12以及输送带13，所述输送架11两端分别安装主动辊与从动辊，所述输送带13张紧在主动辊与从动辊之间。优选的，所述主动辊、从动辊与输送带13组成同步带系统。所述传动动力机构12采用步进电机，步进电机螺栓安装在输送架11上的主动辊一端，步进电机与主动辊之间通过齿轮箱或者联轴器连接，从而驱动主动辊转动。所述输送带13上均匀设置挡料板14，相邻的挡料板14将输送带13上间隔出电芯的输送空间。相邻两个挡料板14之间的距离略大于电芯的直径，使其仅能容纳一个电芯。所述输送带13前侧上方具有限位板，所述限位板距离输送带13顶面的高度略大于电芯的直径，从而确保电芯的输送空间内电芯无法叠加放置。所述限位板向输送机构1下游的斜上方延伸，从而可保证对意外叠加设置的电芯进行平稳地阻挡，使其下落到后续空置的电芯输送空间内。

所述填装机构3包括填装架31、夹持气缸32、伸展气缸34以及驱动气缸33，所述填装架31横跨在输送带13的末端上方，所述驱动气缸33用于驱动夹持气缸32沿输送机构1轴线方向移动。所述伸展气缸34末端安装在驱动气缸33的气缸杆上，所述夹持气缸32横向安装在伸展气缸34的气缸杆上。所述伸展气缸34用于驱动夹持气缸32垂直位移，所述夹持气缸32为双头气缸，所述驱动气缸33为双行程气缸。驱动气缸33的第一行程位置为第一行程点，气缸杆自起始位置移动到第一行程点的位移距离为一段行程；其中第一行程点刚好位于靠近输送架11的一组填装线4正上方。驱动气缸33的第二行程位置为第二行程点，气缸杆自起始位置经由第一行程点移动到第二行程点的位移距离为二段行程。所述夹持气缸32两端的气缸杆上均安装夹持头35，所述夹持头35上设置接触传感器，所述填装机构3下方设置用于检测电芯位置的位置传感器。当位置传感器检测到该电芯输送空间内具有电芯时，将信号传递到控制器，控制器控制传动动力机构12停止动作，并控制驱动气缸33带动夹持气缸32移动到起始端，夹持气缸32动作，通过夹持头35装夹电芯的正负极两端。具体的，所述夹持头35中心设置与电芯正极触点相对应的凹槽，所述接触传感器即设置在凹槽内。通过凹槽内的接触传感器感知电芯的正极朝向，从而通过控制器根据电芯的正极朝向控制驱动气缸33进行一段行程或者二段行程的位移，将电芯放置到两条填装线4的其中一条的当前电芯盒5内。通过接触传感器的设置对电芯的朝向进行辨别，并利用气缸的配合完成不同朝向电芯的填装，实现了电芯朝向一致化的理料，方便快捷且不需要人力参与，工作效率更高。

所述填装线4设置两组，两组所述填装线4平行设置在输送机构1末端，其中两条填装线4上的电芯盒5安装方向相反，从而保证不同朝向的电芯均能有对应的电芯盒5。本实施方式中，两条所述填装线4结构一致，两条所述填装线4安装方向相反，从而保证电芯盒5安装方向相反。所述驱动气缸33的第一行程点即位于靠近输送机构1的填装线4上方，所述驱动气缸33的第二行程点位于远离输送机构1的填装线4上方。

所述填装线4包括底座41、步进驱动机构42以及驱动座43，所述步进驱动机构42为设置在底座41上的丝杠传动机构以及伺服电机，所述丝杠传动机构包括与底座41两端轴承连接的传动丝杠，所述传动丝杠两侧平行安装水平滑轨，所述驱动座43底部安装与传动丝杠相配合的丝杠螺母座以及与水平滑轨相配合的滑块，所述伺服电机安装在底座41一端，所述伺服电机用于驱动传动丝杠转动，从而带动驱动座43在水平滑轨的限位下沿底座41轴线方向进行往复的直线运动。所述伺服电机以及丝杠传动机构能够保证驱动座43在底座41上任意位置的准确停靠。

所述驱动座43上线性均匀设置若干插接座44，插接座44上设置插口，电芯盒5一侧具有与插口相配合的插入端，通过插入端插入插口内，实现了电芯盒5在插接座44上的安装。所述电芯盒5即插接在插接座44上，所述电芯盒5一端设置容纳电芯正极的长槽51，长槽51作为区分电芯正负极的部位。

具体的，所述挡料板14的长度小于输送带13的宽度，所述输送带13的宽度大于电芯的长度且小于电芯的二倍长度，从而可保证每个电芯输送空间内仅能横向排列一个电芯，便于电芯的输送以及整理。所述输送架11顶部两侧安装引导板15，两个所述引导板15之前的宽度自输送架11上游自下游逐渐减小，两个所述引导板15末端的宽度略大于电芯的长度，所述夹持头35即设置在引导板15末端处。引导板15将输送带13上的电芯进行引导规整，使其到达引导板15末端时刚好处于夹持头35的夹持行程内，从而便于夹持头35对于电芯的抓取。所述驱动气缸33的行程为引导板15末端与填装线4顶部之间，两条填装线4顶部为驱动气缸33的两个行程点。

具体的，所述插接座44内设置弹簧45以及承接板46，当所述电芯盒5插接在插接座44上时，所述承接板46在弹簧45的弹力下进入电芯盒5内；当所述电芯盒5内无电芯时，所述承接板46位于电芯盒5顶部，当所述电芯盒5内电芯满载时，所述承接板46位于插接座44顶部。随着电芯在电芯盒5内的填装，电芯的重力下压使得弹簧45压缩，使电芯的落差保持一个较小的线性波动，避免电芯下落时翻转而无法在电芯盒5内整齐排列。

进一步的，所述承接板46一侧设置与长槽51配合的压片47，所述电芯盒5底部设置插槽52，所述插槽52内滑动设置插片53。压片47暴露在长槽51外侧，通过按压压片47可将弹簧45进行压缩，便于插片53插入到插槽52内，以方便电芯盒5在插接座44上的取下。

在进行电芯的整理时，只需要将新电芯或者拆解下来的二次电芯倾倒入料仓2内，然后启动设备。控制器控制输送带13转动，电芯随着料仓2的斜坡下落，被输送带13上电芯输送空间带走向下游位移。在电芯输送空间内叠加累积的电芯被限位板的斜面所阻挡落入后续无电芯的电芯输送空间内。当电芯被输送到夹持头35下方时，电芯已经被引导板15引导到夹持头35的夹持行程内，此时位置传感器检测到该电芯输送空间内具有电芯，则由控制器控制输送带13停止输送，夹持头35在伸展气缸34的伸展下到达电芯两端，夹持气缸32收缩将电芯夹起，然后伸展气缸34收缩将电芯抬起，此时位置传感器检测不到电芯，则控制器控制输送带13继续运行，将下一电芯移动到装夹位置。此时两个夹持头35内只有其中一端的凹槽内安装的接触传感器感受到电芯正极触点的压迫，控制器根据该接触传感器的信号，控制驱动气缸33移动到对应的行程点上，伸展气缸34伸展、夹持气缸32伸展松开电芯的夹持，将电芯放下到该行程点对应的电芯盒5内。然后各气缸完成复位，移动到初始位置等待下一电芯的夹取。电芯落入电芯盒5内后，受到电芯盒5轮廓的限位以及长槽51的限位，整齐地排列在电芯盒5内。随着电芯的增多，电芯压动承接板46，弹簧45被压缩，保持电芯下落高度保持较小的波动范围。当夹持头35对电芯进行夹持时，控制器记录电芯正极朝向某一方向的次数，当达到一个电芯盒5的承载量后，控制器控制该电芯盒5所在的填装线4上的驱动座43步进，将下一电芯盒5移动到接取电芯的位置。直到其中一条填装线4满载或者电芯整理完成后，系统停机，等待人工将电芯盒5取下，替换上新的电芯盒5，人工将填装线4复位后进行下一轮的填装操作。

Claims (10)

1.一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，包括输送机构（1）、料仓（2）、填装机构（3）、填装线（4）以及控制器，所述填装线（4）上可拆卸设置若干电芯盒（5），所述输送机构（1）、填装机构（3）以及填装线（4）均与控制器电气连接，其特征在于：所述料仓（2）设置在输送机构（1）前端，所述输送机构（1）包括输送架（11）、传动动力机构（12）以及输送带（13），所述输送架（11）两端分别设置主动辊与从动辊，所述输送带（13）张紧在主动辊与从动辊之间，所述传动动力机构（12）用于驱动主动辊转动，所述输送带（13）上均匀设置挡料板（14），所述输送带（13）前侧上方设置限位板；所述填装机构（3）包括填装架（31）、夹持气缸（32）、伸展气缸（34）以及驱动气缸（33），所述驱动气缸（33）用于驱动夹持气缸（32）沿输送机构（1）轴线方向移动，所述伸展气缸（34）设置在夹持气缸（32）与驱动气缸（33）之间用于驱动夹持气缸（32）垂直位移，所述夹持气缸（32）为双头气缸，所述驱动气缸（33）为双行程气缸；所述夹持气缸（32）两端的气缸杆上均设置夹持头（35），所述夹持头（35）上设置接触传感器，所述填装机构（3）下方设置用于检测电芯位置的位置传感器；所述填装线（4）设置两组，两组所述填装线（4）平行设置在输送机构（1）末端，所述填装线（4）包括底座（41）、步进驱动机构（42）以及驱动座（43），所述步进驱动机构（42）设置在底座（41）上，所述步进驱动机构（42）用于带动驱动座（43）步进，所述驱动座（43）上线性均匀设置若干插接座（44），所述电芯盒（5）即插接在插接座（44）上，所述电芯盒（5）一端设置容纳电芯正极的长槽（51）。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述料仓（2）为半敞开式，所述料仓（2）末端为斜板，所述输送带（13）通过料仓（2）末端，相邻两个挡料板（14）之间的距离略大于电芯的直径。

3.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述限位板距离输送带（13）顶面的高度略大于电芯的直径，所述限位板向输送机构（1）下游的斜上方延伸。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述挡料板（14）的长度小于输送带（13）的宽度，所述输送带（13）的宽度大于电芯的长度且小于电芯的二倍长度。

5.根据权利要求4所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述输送架（11）顶部两侧设置引导板（15），两个所述引导板（15）之前的宽度自输送架（11）上游自下游逐渐减小，两个所述引导板（15）末端的宽度略大于电芯的长度，所述夹持头（35）即设置在引导板（15）末端处。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述驱动气缸（33）的行程为引导板（15）末端与填装线（4）顶部之间。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述步进驱动机构（42）为设置在底座（41）上的丝杠传动机构以及伺服电机，所述驱动座（43）与丝杠传动机构相适应，所述伺服电机驱动所述驱动座（43）沿底座（41）轴线方向水平移动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述插接座（44）内设置弹簧（45）以及承接板（46），当所述电芯盒（5）插接在插接座（44）上时，所述承接板（46）在弹簧（45）的弹力下进入电芯盒（5）内；当所述电芯盒（5）内无电芯时，所述承接板（46）位于电芯盒（5）顶部，当所述电芯盒（5）内电芯满载时，所述承接板（46）位于插接座（44）顶部。

9.根据权利要求8所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述承接板（46）一侧设置与长槽（51）配合的压片（47），所述电芯盒（5）底部设置插槽（52），所述插槽（52）内滑动设置插片（53）。

10.根据权利要求1所述的一种锂电池PACK用圆柱电芯理料装置，其特征在于：所述夹持头（35）中心设置与电芯正极触点相对应的凹槽，所述接触传感器即设置在凹槽内。

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