CN115846226A - 一种电芯分流堆垛系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池加工技术领域，一种电芯分流堆垛系统，包括进料模块，其后端连接有分选模块，分选模块包括分选机构和双动子出料机构，用于对工件进行筛选分流，所述分选模块具有分别用于输出合格工件及NG工件的两个输出端，该NG工件输出端连接有NG出料模块，该合格工件输出端连接有定位模块；所述定位模块后端设有转运机器人，所述转运机器人末端连接有夹持模块；所述转运机器人外侧合围式设置有多个堆垛模块及升降移位模块。本发明的主要目的是提供一种电芯分流堆垛系统，提高分流、检测、堆垛工序的整合程度及自动化程度，代替现有结构占地面积大、衔接转运需人工操作，劳动强度大，效率低的生产方式。

Description

一种电芯分流堆垛系统

技术领域

本发明涉及电池生产加工技术领域，特别是涉及一种电芯分流堆垛系统。

背景技术

随着社会的不断发展，锂电池广泛地应用到各种电子设备、新能源汽车等行业中。锂电池由于比能量高、安全无污染、绿色环保等优点，越来越受到人们的青睐，人们对锂电池的需求量也越来越高。电芯是锂电池的主要部件，电芯在加工后需要对其进行分流、信息识别记录、品检、分组堆垛等工序，将不同规格的电芯进行分类输送、并检测出NG产品(次品)独立输出，现有实现上述工艺的生产线大部分都是半自动化，设备结构相对独立分散，自动化整合度不高，这导致需要较大的车间来容纳各种生产线，基础条件投资大，且相互分散的各道工序结束后需要人工转运操作，需要消耗大量的劳动力，生产效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种电芯分流堆垛系统，提高分流、检测、堆垛工序的整合程度及自动化程度，代替现有结构占地面积大、衔接转运需人工操作，劳动强度大，效率低的生产方式。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种电芯分流堆垛系统，包括用于输送电芯进入分流堆垛系统的进料模块，进料模块采用具有导向、阻挡工件功能的线性传送带；其后端连接有分选模块，分选模块包括分选机构和双动子出料机构，用于对工件进行筛选分流，所述分选模块具有分别用于输出合格工件及NG工件的两个输出端，该NG工件输出端连接有NG出料模块，该合格工件输出端连接有定位模块，所述定位模块用于将多个合格工件进行排列和定位；

所述进料模块、定位模块、NG出料模块构成以分选模块为交汇点的T形送料路径；

所述定位模块后端设有转运机器人，所述转运机器人末端连接有夹持模块，夹持模块包括用于夹持工件的转运夹持机构以及用于防止工件在转运过程中脱落的托底机构；

所述转运机器人外侧合围式设置有多个堆垛模块及升降移位模块，经转运机器人转运后，工件在堆垛模块中完成堆垛，并借助升降移位模块进行堆叠。

相较于现有技术，本发明至少包括以下优点：

本发明通过将进料模块、定位模块、NG出料模块构成以分选模块为交汇点的T形送料路径，使得多个工序中的送料机构以高度紧密的联合形式进行整合，并通过转运机器人对定位模块中已经分选、排列、定位好的工件进行转运，代替传统结构中不同工序之间需要人为转运工件的作业方式，大大提升自动化程度，提高生产效率及流程运行的稳定性，也能够降低作业人员的劳动强度，由于堆垛模块和升降移位模块与转运机器人之间的关系采用合围式的装配关系，进一步提升各模块之间的整合度，提升转运效率及空间利用率，减少设备占地面积。

在上述技术方案的基础上，为了提升工件检测准确度及分选速率，该分流堆垛系统包括至少两个平行间隔分布的定位模块，每个定位模块前端均连接有分选模块，相邻分选模块之间设有过渡带，进行衔接。

在上述技术方案的基础上，为了保证定位模块与分选模块之间工件输送的连贯性及时效衔接精准度，所述定位模块与分选模块之间设有缓存输送机构。

在上述技术方案的基础上，为了提升工件进料及检测效率，所述进料模块包括进料输送带，进料输送带上设有多组进料导向件，形成多条进料路径供多个工件进料传输，该进料路径末端设有用于检测工件的进料视觉模块，以及能够开合控制的进料阻挡件，进料阻挡件用于控制工件进入分选模块的时机。

在上述技术方案的基础上，所述分选模块包括前后衔接的分选机构和双动子出料机构，所述分选机构包括一个进料端、一个合格工件输出端和一个NG工件输出端；其进料端连接设置在所述进料模块输出端或位于前端的另一分选模块的NG工件输出端，所述分选机构具有线性移动和旋转功能，合格工件的输出方向经其旋转后与进料端方向呈垂直关系。

所述双动子出料机构包括一个进料端和一个出料端，其进料端与所述分选机构的合格工件输出端连接，其出料端与所述定位模块的进料端连接；所述双动子出料机构具有至少两组送料路径数量、方向不同的送料机构，用于对进料端的工件进行分流输出。

在上述技术方案的基础上，为了保证夹持机构的夹持精准度，使得工件按预先设定工作模式转化为待转运状态，所述定位模块包括与所述分选模块合格工件输出端连接的送料机构，以及定位机构，所述定位机构具有平行和/或垂直其送料机构的送料方向的调距定位结构。

在上述技术方案的基础上，所述定位模块还包括顶升定位结构。这使得工件经定位模块处理后，进行了立体式调整定位，顶升后的工件顶部暴露区域更大，更方便夹持模块操作。

在上述技术方案的基础上，为了进一步保证夹持工件的精准度，所述转运夹持机构设有能够纵向移动的转运夹持爪，转运夹持爪上还连接有升降到位检测结构。

在上述技术方案的基础上，为了保障工件在夹持模块转运过程中的安全，避免工件掉落损坏，所述托底机构包括能够沿水平轴线翻转的翻转架，翻转架在工件被所述转运夹持机构夹持转运过程中，能够翻转至工件底部，形成托底防护结构。

附图说明

图1为一实施例中电芯分流堆垛系统的俯视图；

图2为图1中进料模块的结构示意图；

图3为图2中A的局部放大图；

图4为另一实施例中进料阻挡件的结构示意图；

图5为图1中分选模块的俯视图；

图6为图5的立体结构示意图；

图7为图1中定位模块的正面结构示意图；

图8为图7中定位模块的背面结构示意图；

图9为图1中夹持模块的结构示意图；

图10为9中夹持机构的结构示意图；

图11为图9中托底机构的结构示意图。

图中标注：100、进料模块；200、分选模块；200a、第一分选机构；200b、第二分选机构；200c、双动子出料机构；200d、过渡带；300a、第一NG出料模块；300b、第二NG出料模块；400、定位模块；500、转运机器人；600、夹持模块；700、堆垛模块；800、升降移位模块；P、电芯；11、进料机架；12、进料输送带；13、进料导向件；131、调距机架；14、进料阻挡件；141、进料阻挡固定架；142、进料阻挡气缸；143、进料阻挡升降板；144、挡块；145、进料阻挡导轨；146、进料阻挡滑块；147、进料阻挡到位传感器；15、进料视觉模块；151、万向调节支架；21、分选机架；21a、旋转分料基座；22a、旋转分料横移座；23a、旋转座；24a、旋转分料输送带；25a、旋转分料阻挡件；21c、双动子第一基座；22c、双动子第二基座；23c、双动子第一输送带；24c、双动子第二输送带；25c、双动子第一阻挡件；26c、双动子横移件；27c、双动子第三输送带；28c、双动子第二阻挡件；41、定位基座；42、输送辊；421、输送电机；422、传动件；43、定位阻挡件；431、定位阻挡气缸；44、定位夹持件；441、定位夹持气缸；45、定位顶升机构；46、定位变距机构；61、转运夹持基座；62、转运夹持机构；621、夹持固定架；622、夹持升降导轨；623、夹持升降滑块；624、夹持升降到位传感器；625、夹持升降到位信号杆；626、夹持开合气缸；627、转运夹持爪；628、抵接架；629、夹持升降板；63、托底机构；631、托底固定架；632、托底气缸；633、翻转架；634、衔接架；64、吸盘机构；65、转运视觉模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开一种电芯P分流堆垛系统，该系统包括进料模块100、分选模块200、NG出料模块、定位模块400、转运机器人500、夹持模块600、堆垛模块700和升降移位模块800。

其中，进料用于输送电芯P进入分流堆垛系统，并对电芯P进行检测，判断是否合格。具体的，如图2所示，进料模块100包括起承载支撑作用的进料机架11，进料机架11顶部设有线性的进料输送带12，进料输送带12受电机驱动，能够对位于其顶部的电芯P进行水平输送。

进料输送带12上方设有进料导向件13，进料导向件13由水平杆体及杆体上的若干导轮组成，形成4条水平的具有导向效果的送料路径，进料导向件13通过调距机架131与进料机架11连接固定，进料导向件13通过螺栓与调距机架131上的条形孔连接，根据需求，可对送料路径的宽度进行调整，以满足不同规格电芯P的输送导向需求。

进料输送带12末端设有进料阻挡件14和进料视觉模块15，进料视觉模块15系现有技术，其结构及工作原理在此不再赘述，主要用于对行进至其目标区域内的电芯P进行拍照，获取图像信息后配合控制器系统对电芯P是否合格进行检测判断，以及对电芯P的产品信息进行记录。需要说明的是，进来哦视觉模块通过万向调节支架151与进料机架11连接固定，能够对拍摄角度进行灵活调整。

结合图3，进料阻挡件14包括与进料机架11固定连接的进料阻挡固定架141，进料阻挡固定架141侧壁上安装有进料阻挡气缸142，该气缸的伸缩杆竖直朝下，且伸缩杆底部末端连接有进料阻挡升降板143，进料阻挡升降板143水平横跨4个送料路径的末端，进料阻挡升降板143底部安装有4个挡块144，每个挡块144分别对应一路送料路径，用于阻拦电芯P。为了保证进料阻挡升降板143的升降稳定，进料阻挡升降板143与进料阻挡固定架141之间设有进料阻挡导轨145和进料阻挡滑块146，进料阻挡导轨145为固设于进料阻挡固定架141一侧的线性结构的进料阻挡导轨145，进料阻挡滑块146固设于进料阻挡升降板143靠近进料阻挡固定架141一侧，且与进料阻挡导轨145可滑动卡接。为了提升升降精准度，进料阻挡固定架141上还设有进料阻挡到位传感器147，具体包括固设于进料阻挡固定架141上的U形光电传感器以及固设于进料阻挡升降板143上的信号杆，两者相互配合，达到到位信号检测的效果。

在实际使用过程中，电芯P经外部抓取上料机构从进料端进入，经过进料导向件13导向后，沿送料路径行进至进料阻挡件14，被阻挡后，进料视觉模块15对电芯P进行拍照检测，随后挡块144升起，电芯P从进料模块100的出料端输出。

如图1所示，本实施例中的分选模块200包括分选机架21，分选机架21上设有第一分选机构200a、第二分选机构200b、双动子出料机构200c、过渡带200d。

其中，第一分选机构200a和第二分选机构200b的结构一致，连着前后间隔分布，并通过过渡带200d衔接。

具体的，结合图5和图6，所述第一分选机构200a包括安装在分选机架21上的旋转分料基座21a，旋转分料基座21a上设有旋转分料横移座22a，其独立连接驱动电机，且其移动方向与进料输送带12的方向一致，主要作用在于将其顶部结构靠近或远离进料模块100的输出端，避免后续旋转动作与进料机架11发生干涉。

旋转分料横移座22a顶部设有旋转座23a，其独立连接驱动电机，且其转轴竖直设置。旋转座23a顶部设有水平的旋转分料输送带24a，旋转分料输送带24a用于衔接进料模块100的输出端，其具有导向结构，并构成4个送料路径，该送料路径末端设有旋转分料阻挡件25a，该结构与进料阻挡件14一致，原理一致。借助旋转座23a的转动，使得旋转分料输送带24a能够至少朝两个方向输出电芯P，具体体现为：状态1，旋转分料输送带24a平行衔接于进料模块100后端，当检测出NG电芯P时，旋转座23a保持不动，旋转分料阻挡件25a抬升，使得NG电芯P继续沿原本方向行进，并经过渡带200d后进入第二分选机构200b，再次进行分选，可在过渡带200d上设置视觉检测模块对电芯P再次检测，也可在第二分选机构200b内设置成多个独立控制的阻挡结构，实现对电芯P的筛选分流；状态2，旋转分料输送带24a平行衔接于进料模块100后端，当检测结果为合格电芯P时，旋转分料横移座22a先向后端移动一定距离，然后旋转座23a转动90°，使得旋转分料输送带24a的出料端方向与状态1的出料方向发生90°变化，此时，合格电芯P能够被输送至双动子出料机构200c中。

双动子出料机构200c包括固设于分选机架21上的双动子第一基座21c和双动子第二基座22c，两者顶部分别设有双动子第一输送带23c和双动子第二输送带24c，两个输送带方向水平垂直，双动子第一输送带23c顶部设有4路衔接旋转分料机构合格电芯P输出端的送料路径，且各送料路径均设有独立控制的双动子第一阻挡件25c，能够在此对4路电芯P进行分流输出。双动子第二输送带24c上设有沿其横移的双动子第三输送带26c，双动子第三输送带26c的方向平行于双动子第一输送带23c的方向，两者能够对电芯P进行传递，但双动子第三输送带26c上只具有2路送料路径，该送料路径末端具有双动子第二阻挡件27c，能够对电芯P进行控流，统筹送料速度及时机，其输出后的电芯P经缓冲输送模块后进入定位模块400。而双动子第二输送带24c用于控制双动子第三输送带26c与双动子第一输送带23c之间的相对位置，以及控制电芯P的输出位置，保证双动子第一输送带23c上的电芯P能够分批错开向后输送，达到分流效果。

所述缓冲输送模块采用多段式差速输送带的传输结构，能够在分选模块200与定位模块400之间起到送料缓存效果。

如图7、8所示，定位模块400包括定位基座41，定位基座41上设有水平的输送辊42，输送辊42连接有输送电机421和传动件422，传动件422具体采用皮带及皮带轮的组合结构，能够驱动输送辊42转动，将分选模块200合格电芯P输出端出来的电芯P输送至定位模块400末端，该末端处设有定位阻挡件43，用于对多个位于该处的电芯P进行前后方向的同步定位。定位阻挡件43还连接有定位阻挡气缸431，用于对定位阻挡件43的位置进行调节或对电芯P进行适当反输送方向的推动，提升定位精准度。

定位基座41上还设有多组(图中为10组)定位夹持件44，其底部连接有定位夹持气缸441，定位夹持气缸441具体采用气动手指，两者协同作用，构成定位夹持模块600，将位于其顶部的电芯P分别进行夹持，完成左右方向的预定位。

定位基座41上还设有定位变距机构46，其系现有技术，其结构及工作原理在此不再赘述，主要用于对多组电芯P记性左右间距同步调节。

定位夹持模块600底部连接有定位顶升机构45，具体采用气缸作为顶升驱动件，搭配机架经顶部全部已夹持固定的电芯P进行顶升，使得电芯P顶部延伸至机架上方，构成待转运状态。

本实施例中的转运机器人500系现有技术，具体具有六轴转动系统，其自由端连接有夹持模块600。

如图9所示，夹持模块600包括与转运机器人500连接的转运夹持基座61，转运夹持基座61上设有两侧多个转运夹持机构62，转运夹持机构62外侧设有托底机构63。

进一步的，如图10所示，转运夹持机构62包括与转运夹持基座61连接的夹持固定架621，夹持固定架621底部设有相互配合工作的夹持升降导轨622和夹持升降滑块623，夹持升降导轨622固设于夹持固定架621侧壁上，夹持升降滑块623可纵向滑动卡接在夹持升降导轨622上，且夹持升降滑块623底部固定连接有夹持升降板629，夹持升降板629能够跟随滑块升降，夹持升降板629底部设有夹持开合气缸626和转运夹持爪627，协同工作用于夹持位于定位模块400中的电芯P，并借助转运机器人500转运至目标位置的堆垛模块700中。

进一步的，如图11所示，所述托底机构63包括托底固定架631，用于与夹持转运基座连接，托底固定架631外侧铰接有倾斜设置的托底气缸632，托底气缸632底部伸缩杆端部铰接有翻转架633，翻转架633为水平的U形框体结构，托底气缸632能够驱动翻转架633进行翻转，翻转前，翻转架633位于转运夹持机构62外侧，当转运夹持机构62夹持电芯P后，为了防止转运过程中电芯P脱落，翻转架633会向下翻转至电芯P底部，可卡设在电芯P底面或底面拐角处，对电芯P构成防护托底结构。

堆垛模块700具有堆垛工位，堆垛工位上放置有置物盘，置物盘用于将转运机器人500转运来的电芯P进行规整存放。升降移位模块800具有升降移位机构，用于将放满电芯P的置物盘进行转运、抬升、移位等操作，实现多个置物盘堆叠在在一起的效果。其中，堆垛模块700及升降位移模块系现有技术，其结构及工作原理在此不再赘述。

本实施例在实际布置时，进料模块100后端连接分选模块200，分选模块200包括分选机构和双动子出料机构200c，用于对工件进行筛选分流，所述分选模块200具有分别用于输出合格工件及NG工件的两个输出端，该NG工件输出端连接有第一NG出料模块300a，该合格工件输出端连接有定位模块400，所述定位模块400用于将多个合格工件进行排列和定位；所述进料模块100、定位模块400、NG出料模块构成以分选模块200为交汇点的T形送料路径；所述定位模块400后端设有转运机器人500，所述转运机器人500末端连接有夹持模块600，夹持模块600包括用于夹持工件的转运夹持机构62以及用于防止工件在转运过程中脱落的托底机构63；所述转运机器人500外侧合围式设置有多个堆垛模块700及升降移位模块800，经转运机器人500转运后，工件在堆垛模块700中完成堆垛，并借助升降移位模块800进行堆叠。

实施例2，在实施例1的基础上，结合图4，进料输送带12上的进料阻挡件14可采用分体式的结构，针对每路送料路径进行独立阻挡控制，这有助于进一步精准控制分流电芯P的输送。

实施例3，在实施例1的基础上，结合图8，每个定位夹持模块600后侧均独立连接有微距调整装置，该装置利用微型电机和剪叉式连杆来实现独立控制每个定位夹持模块600的左右位置，有助于进一步提升各电芯P之间的间距调整精准度。在其他实施例中，微距调整装置还可采用其他驱动方式来实现该效果。

实施例4，在实施例1的基础上，结合图10，所述夹持升降滑块623上还设有夹持升降到位传感器624，其具体采用U形光电传感器，所述夹持固定架621底部在相应位置处设有夹持升降到位信号杆625，两者协同工作，能够对转运夹持爪627的升降进行精准检测控制，这有助于提升夹持精准度。

进一步的，转运夹持机构62还设有转运视觉模块65，用于对待夹持的物品进行图像识别检测。转运夹持机构62还设有吸盘机构64，具体采用真空吸盘，用于吸附置物盘，用来转运置物盘或保证置物盘及电芯P同步转运过程中更加稳定可靠。

进一步的，夹持升降板629底部活动设有抵接架628，抵接架628顶部与夹持升降滑块623连接，抵接架628底部用于与电芯P顶部抵接，当转运夹持爪627下降至目标位置后，抵接架628能够将夹持升降到位信号杆625顶升至夹持升降到位传感器624触发信号。

实施例5，在实施例1的基础上，所述托底固定架631与托底气缸632之间还设有衔接架634，衔接架634与托底固定架631之间设有水平的导轨结构，并通过螺栓进行固定，这使得衔接架634的安装位置可调，能够满足多种规格尺寸的电芯P记性调整。

实施例6，在实施例1的基础上，结合图1，位于转运机器人500一侧还设有第二NG出料模块300b，用于转运阶段发现NG电芯P可进行转运出去。

实施例7，在实施例1的基础上，该分流堆垛系统在外侧还设有防护格栅，使得系统内的作业部件处于密闭的工作环境，这有助于降低车间安全隐患。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，包括用于输送电芯进入分流堆垛系统的进料模块，进料模块采用具有导向、阻挡工件功能的线性传送带；其后端连接有分选模块，分选模块包括分选机构和双动子出料机构，用于对工件进行筛选分流，所述分选模块具有分别用于输出合格工件及NG工件的两个输出端，该NG工件输出端连接有NG出料模块，该合格工件输出端连接有定位模块，所述定位模块用于将多个合格工件进行排列和定位；

所述进料模块、定位模块、NG出料模块构成以分选模块为交汇点的T形送料路径；

所述定位模块后端设有转运机器人，所述转运机器人末端连接有夹持模块，夹持模块包括用于夹持工件的转运夹持机构以及用于防止工件在转运过程中脱落的托底机构；

所述转运机器人外侧合围式设置有多个堆垛模块及升降移位模块，经转运机器人转运后，工件在堆垛模块中完成堆垛，并借助升降移位模块进行堆叠。

2.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，包括至少两个平行间隔分布的定位模块，每个定位模块前端均连接有分选模块，相邻分选模块之间设有过渡带，进行衔接。

3.根据权利要求1或2所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述定位模块与分选模块之间设有缓存输送机构。

4.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述进料模块包括进料输送带，进料输送带上设有多组进料导向件，形成多条进料路径供多个工件进料传输，该进料路径末端设有用于检测工件的进料视觉模块，以及能够开合控制的进料阻挡件，进料阻挡件用于控制工件进入分选模块的时机。

5.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述分选模块包括前后衔接的分选机构和双动子出料机构，所述分选机构包括一个进料端、一个合格工件输出端和一个NG工件输出端；其进料端连接设置在所述进料模块输出端或位于前端的另一分选模块的NG工件输出端，所述分选机构具有线性移动和旋转功能，合格工件的输出方向经其旋转后与进料端方向呈垂直关系；

所述双动子出料机构包括一个进料端和一个出料端，其进料端与所述分选机构的合格工件输出端连接，其出料端与所述定位模块的进料端连接；所述双动子出料机构具有至少两组送料路径数量、方向不同的送料机构，用于对进料端的工件进行分流输出。

6.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述定位模块包括与所述分选模块合格工件输出端连接的送料机构，以及定位机构，所述定位机构具有平行和/或垂直其送料机构的送料方向的调距定位结构。

7.根据权利要求6所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述定位模块还包括顶升定位结构。

8.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述转运夹持机构设有能够纵向移动的转运夹持爪，转运夹持爪上还连接有升降到位检测结构。

9.根据权利要求1所述的一种电芯分流堆垛系统，其特征在于，所述托底机构包括能够沿水平轴线翻转的翻转架，翻转架在工件被所述转运夹持机构夹持转运过程中，能够翻转至工件底部，形成托底防护结构。

Images