CN116692461B - 电池模组翻转装置与电池模组翻转方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电池模组翻转装置，包括两组相对设置的支撑架、各设于两组支撑架上的升降机构与设置于升降机构上的翻转机构，翻转机构的输出端设有夹持机构。所述夹持机构在一个夹持框架上集成设置了用于夹持电芯托盘的托盘夹手与用于夹持电芯模组的模组夹手，通过托盘夹手与模组夹手共同对电芯模组托盘进行夹持。同时公开了一种电池模组翻转方法，利用本发明的翻转装置能够流畅地完成转料与翻转的工作过程，从而节省大量的人力和时间。本发明提供的电池模组翻转装置具有兼容性强、换型时间快、结构简单、单机节拍快的优点，能够大大提高流水线的生产产量和生产效率。

Description

电池模组翻转装置与电池模组翻转方法

技术领域

本发明涉及一种电池模组加工设备，具体是一种电池模组翻转装置与电池模组翻转方法。

背景技术

电池模组在加工过程中需要在模组的底部贴装胶条，因此在模组堆叠来料时需要将极柱朝下设置，通过倒置的方式入箱。在完成倒置入箱工艺后，再将PACK翻转180°至极柱朝上状态。现有技术是将取料与翻转机构分离，通过取料机构将电池模组提升送入翻转机，导致翻转装置的结构复杂，且兼容性差。切换产品换型需要大量的人力和时间，动作时序较长，无法适应产线节拍需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池模组翻转装置，包括两组相对设置的支撑架、各设于两组支撑架上的升降机构与设置于升降机构上的翻转机构，所述升降机构上设有能够在竖直方向往复移动的升降支撑板；

所述翻转机构连接在升降支撑板上，所述升降支撑板为翻转机构提供支撑；翻转机构的翻转输出端设有能够绕自身中心旋转的连接转盘，所述连接转盘的端面上设置有对电池模组进行夹持的夹持机构。

所述夹持机构包括用于夹持电池模组的模组夹手、夹持托盘的托盘夹手为模组夹手和托盘夹手提供支撑的夹持框架；

所述夹持框架的两侧分别与相对设置的两组连接转盘的端面相连，所述托盘夹手与模组夹手为两组，分别位于所述夹持框架的两侧，以从模组托盘与电池模组的两侧进行夹持。

进一步地，每组所述支撑架包括两组并列设置的龙门立柱，所述龙门立柱的上端通过支撑横梁相连。

进一步地，所述升降机构包括直线滑台模组，包括竖直设置于支撑架上的升降导轨，所述升降支撑板设置于升降导轨上，直线滑台模组的驱动元件带动升降支撑板及设于升降支撑板上的翻转机构沿升降导轨在竖直平面往复移动。

进一步地，所述翻转机构包括一对相互啮合的主动齿轮与随动齿轮，主动齿轮的后端设置有伺服电机，所述伺服电机驱动主动齿轮与随动齿轮旋转。

进一步地，所述夹持机构包括根据不同电池模组的规格伺服调整模组夹手水平面位置的X轴直线模组与Y轴直线模组；

所述X轴直线模组位于夹持框架的两端，X轴直线模组上设置有用于为Y轴直线模组提供支撑的连接板，通过X轴直线模组带动连接板及连接板上的Y轴直线模组沿夹持电池模组的方向移动；

所述模组夹手设置于Y轴直线模组上，Y轴直线模组带动模组夹手沿连接板的Y向移动。

进一步地，所述托盘夹手包括两组在竖直方向相对设置的半模，半模的两侧设置有支撑半模的紧压板；

所述半模包括固定块与设于固定块上的夹块，所述固定块上设置有供夹块通过的通道；

所述固定块的后端固定有驱动气缸，所述驱动气缸的输出轴与夹块相连。

进一步地，所述模组夹手包括支撑板、设于支撑板上的压块和侧挡块，所述支撑板上竖直设置有Z向导轨，所述压块安装于Z向导轨的滑块上，并可沿Z向导轨竖直移动；所述压块与侧挡块分别位于电池模组的上端与两端。

进一步地，还设置有带动压块竖直移动的传动机构，所述传动机构包括驱动部、杠杆部与施压部，所述驱动部包括设于支撑板上的推压气缸，所述推压气缸的输出轴连接有推压板，所述推压板的外端面为具有斜度的倾斜面；

所述施压部包括设于压块后端的压装块，所述压装块与压块通过压块安装座相连；

所述杠杆部包括旋转臂，所述旋转臂上设有转轴，所述转轴转动连接于支撑板；

所述旋转臂的两端分别与压装块的端面和推压板的倾斜面相接触。

进一步地，所述压装块的底部设置有复位弹簧，所述复位弹簧的另一端固定连接支撑板。

本发明还提供了一种电池模组翻转方法，利用上述电池模组翻转装置对电池模组进行翻转，包括如下步骤：

S1.装载有电池模组的上料托盘进入上料位置，升降机构控制升降支撑板及翻转机构沿支撑架下降至上料托盘所在位置；

S2.托盘夹手与模组夹手分别夹持上料托盘和电池模组，翻转平台带动托盘和电池模组上升至翻转位置并完成翻转作业；

S3.将转料托盘输送至上料位置，翻转机构下降，将电池模组装入转料托盘当中；X轴直线模组控制模组夹手移动，以撤去对电池模组的压紧力，电池模组即停留在转料托盘当中；

S4.装载有电池模组的转料托盘离开上料位置；升降机构上升，再次来到翻转位置，执行一次翻转动作，使上料托盘的位置回正；升降机构下降，将上料托盘放置于上料位置；托盘夹手停止夹持，升降机构上升，上料托盘离开上料位置。

本发明提供了一种电池模组翻转装置，包括两组相对设置的支撑架、各设于两组支撑架上的升降机构与设置于升降机构上的翻转机构，翻转机构的输出端设有夹持机构。所述夹持机构在一个夹持框架上集成设置了用于夹持电芯托盘的托盘夹手与用于夹持电芯模组的模组夹手，通过托盘夹手与模组夹手共同对电芯模组托盘进行夹持。同时公开了电池模组翻转装置的工作方法，利用本发明的翻转装置能够流畅地完成转料与翻转的工作过程，从而节省大量的人力和时间。

在本发明的实施例中，利用龙门支架结构对翻转机构进行支撑，利用齿轮传动结构对夹持机构进行旋转，结构简单，成本更低，能够实现单机节拍从600s至300s的转变。同时实施例中提供的模组夹手和托盘夹手的结构，能够实现对不同产品的快速换型。本发明提供的电池模组翻转装置具有兼容性强、换型时间快、结构简单、单机节拍快的优点，能够大大提高流水线的生产产量和生产效率。

附图说明

图1为本发明电池模组翻转装置的结构示意图；

图2为翻转机构与升降机构的连接示意图；

图3为翻转机构的结构示意图；

图4为本发明中电池模组夹持平台的结构示意图；

图5为本发明电池模组夹持平台的俯视图；

图6为X轴直线模组的结构示意图；

图7为Y轴直线模组的结构示意图；

图8为托盘夹手的结构示意图；

图9为托盘夹手的爆炸示意图；

图10为模组夹手的结构示意图；

图11为模组夹手的侧视图；

图12为模组夹手的主视图；

图13为复位弹簧与压装块的连接示意图。

附图标记：支撑架1；升降机构2；翻转机构3；夹持机构4；

龙门立柱11；支撑横梁12；

升降支撑板21；升降导轨22；

连接转盘31；主动齿轮32；随动齿轮33；伺服电机34；编码器35；零点插销36；

夹持框架41；托盘夹手42；模组夹手43；X轴直线模组44；Y轴直线模组45；连接板46；

固定块4201；紧压板4202；夹块4203；通道4204；驱动气缸4205；定位气缸4206；锁孔4207；传感器4208；锁销4209；

支撑板4301；压块4302；Z向导轨4303；推压气缸4304；推压板4305；倾斜面4306；压装块4307；压块安装座4308；旋转臂4309；转轴4310；滚轮4311；复位弹簧4312；定位销4313；定位孔4314；侧挡块4315；挡块支撑板4316；检测杆4317；接近传感器4318；

X向导轨441；X向滑块442；推拉电缸443；

Y向导轨451；Y向丝杠452；丝杠电机453。

实施方式

如图1与图2所示的电池模组翻转装置，包括两组相对设置的支撑架1、各设于两组支撑架1上的升降机构2与设置于升降机构2上的翻转机构3，所述升降机构2上设有能够在竖直方向往复移动的升降支撑板21；所述翻转机构3连接在升降支撑板21上，所述升降支撑板21为翻转机构3提供支撑；翻转机构3的翻转输出端设有能够绕自身中心旋转的连接转盘31，所述连接转盘31的端面上设置有对电池模组进行夹持的夹持机构4。

所述支撑架1采用龙门式支撑结构，每组支撑架1由两组并列设置的龙门立柱11构成；龙门立柱11的上端通过支撑横梁12相连。龙门式支撑结构具有极强的刚性承重能力，能够保证重载工作的稳定性。

升降机构2包括直线滑台模组与设置于支撑架1上的链条，所述升降支撑板21通过链条与支撑架1相连；所述直线滑台模组包括竖直设置于龙门立柱11上的升降导轨22，所述升降支撑板21设置于升降导轨22上，直线滑台模组的驱动元件带动升降支撑板21及设于升降支撑板21上的翻转机构3沿升降导轨22在竖直平面往复移动。

如图3所示，翻转机构3包括一对相互啮合的主动齿轮32与随动齿轮33，主动齿轮32的后端设置有伺服电机34，所述伺服电机34驱动主动齿轮32与随动齿轮33旋转。翻转机构上还设有安装于主动齿轮的编码器35、零点插销36以及相对应的传感器，以精确控制主动齿轮32转动的角度。

所述夹持机构4包括用于夹持电池模组的模组夹手43、夹持托盘的托盘夹手42为模组夹手43和托盘夹手42提供支撑的夹持框架41；所述夹持框架41呈方形，夹持框架41的两侧分别与相对设置的两组连接转盘31的端面相连，所述托盘夹手42与模组夹手43为两组，分别位于夹持框架41的两侧，以从模组托盘与电池模组的两侧进行夹持。

如图4与图5所示，以托盘夹手42与模组夹手43的夹持方向作为X轴，与X轴相垂直的水平方向为Y轴，还包括根据不同电池模组的规格伺服调整模组夹手43水平面位置的X轴直线模组44与Y轴直线模组45；所述X轴直线模组44位于夹持框架41的两端，X轴直线模组44上设置有用于为Y轴直线模组45提供支撑的连接板46，通过X轴直线模组44带动连接板46及连接板46上的Y轴直线模组45沿夹持电池模组的方向移动；所述模组夹手43设置于Y轴直线模组45上，Y轴直线模组45带动模组夹手43沿连接板46的Y向移动。在整个夹持过程中，托盘夹手42固定托盘的位置，模组夹手43通过X轴直线模组44与Y轴直线模组45伺服调整，以对不同规格的电池模组进行夹持。

如图6所示，所述X轴直线模组44包括设于夹持框架41两端的X向导轨441、滑动安装于X向导轨441上的X向滑块442、沿X向导轨441延伸方向设置的推拉电缸443；所述连接板46的端部与X向滑块442相连，并与推拉电缸443的输出轴相连，所述连接板46在推拉电缸443的行程带动下沿X向导轨441移动。

如图7所示，所述Y轴直线模组45包括设置于连接板46上的Y向导轨451、沿Y向导轨451延伸方向设置的Y向丝杠452，所述模组夹手43滑动连接于Y向导轨451并通过滚珠丝杠结构与Y向丝杠452相连；所述Y向丝杠452的端部连接有丝杠电机453，所述丝杠电机453传递旋转动力至Y向丝杠452，带动模组夹手43沿Y向导轨451移动。

如图8与图9所示，所述托盘夹手42包括两组在竖直方向相对设置的半模与设置在半模两侧的紧压板4202，紧压板4202能够对为两个半模提供支撑；所述半模包括固定块4201与设于固定块4201上的夹块4203，固定块4201用于限制夹块4203的位置，两组相对的半模上的夹块4203即可对托盘侧部的上下端面进行限位，固定块4201上设置有供夹块4203通过的通道4204；所述固定块4201的后端固定有驱动气缸4205，所述驱动气缸4205的输出轴与夹块4203相连，使夹块4203能够沿通道4204往复移动。

所述紧压板4202上还设有定位气缸4206，所述固定块4201与夹块4203的侧壁上设有供定位气缸4206的输出轴伸入的锁孔4207。当定位气缸4206启动时，定位气缸4206的输出轴伸入锁孔4207当中，以锁定夹块4203的位置；当定位气缸4206的输出轴脱离锁孔4207时，夹块4203能够在驱动气缸4205的带动下自由沿通道4204移动，以调整夹持托盘的位置。此外，定位气缸4206的后侧还设有用于监控输出轴是否到位的传感器4208，通过传感器4208反馈的信息伺服调整锁紧夹块4203的时机。

具体在本实施例中，其中一个半模的夹块4203上设有与模组托盘上销孔相匹配的锁销4209，通过锁销4209与销孔定位托盘夹手42的位置。托盘夹手42夹持托盘的动作过程如下：驱动气缸4205位于收缩状态，带有锁销4209的夹块4203-1在首先在驱动气缸4205-1的带动下伸入模组托盘内，并通过升降机构2的竖直位移使锁销4209插入到模组托盘上的销孔内；此时另一个半模上的驱动气缸4205-2启动，夹块4203-2伸出，固定模组托盘的位置。

如图10至图13所示，所述模组夹手43包括支撑板4301、设于支撑板4301上的压块4302与侧挡块4315，所述支撑板4301上竖直设置有Z向导轨4303，所述压块4302安装于Z向导轨4303的滑块上，并可沿Z向导轨4303竖直移动；压块4302与侧挡块4315分别位于电池模组的上端与两端，压块4302对电池模组的上部端面施加柔性紧压力，通过与托盘夹手42相配合固定模组的位置；侧挡块4315用于在翻转过程中对电池模组的端部提供支撑，防止电池模组在翻转过程中坠落，所述侧挡块4315通过挡块安装座与支撑板相连；进一步地，沿柔性侧挡板夹持方向设有贯穿挡块安装座与柔性侧挡板内外端面的检测杆4317，所述挡块安装座的外端面设有监控所述检测杆4317位置的接近传感器4318。当电池模组处于翻转状态时，电池模组会推动检测杆4317向外移动，接近传感器4318监控检测杆4317的位置，以确保电池模组在翻转过程中的安全。

还设置有带动压块4302竖直移动的传动机构，所述传动机构包括驱动部、杠杆部与施压部，所述驱动部包括设于支撑板4301上的推压气缸4304，所述推压气缸4304的输出轴连接有推压板4305，所述推压板4305的外端面为具有斜度的倾斜面4306；所述施压部包括设于压块4302后端的压装块4307，所述压装块4307与压块4302通过压块安装座4308相连；所述杠杆部包括旋转臂4309，所述旋转臂4309上设有转轴4310，所述转轴4310转动连接于支撑板4301，使旋转臂4309的两端能够沿转轴4310中心转动；旋转臂4309的两端分别与压装块4307的端面和推压板4305的倾斜面4306相接触。

具体地，所述旋转臂4309的端部各设置有滚轮4311并通过滚轮4311与压装块4307和推压板4305相接触，以加强杠杆结构的传动效果。

旋转臂4309与转轴4310形成了一个杠杆结构，通过推压气缸4304控制推压板4305移动，旋转臂4309与推压板4305相接触的一端会沿倾斜面4306移动，旋转臂4309的另一端对压装块4307施加向下的力，从而带动压块4302下降。进一步地，所述压装块4307的底部设置有复位弹簧4312，所述复位弹簧4312的另一端固定连接支撑板4301。在压块4302下降时，复位弹簧4312处于压缩状态；当推压气缸4304收缩时，旋转臂4309对压装块4307施加的力降低，复位弹簧4312的弹力推动旋转臂4309移动至初始位置。复位弹簧4312的内侧还设置有定位销4313，压装块4307的底部设有与定位销4313相匹配的定位孔4314，定位销4313能够定位复位弹簧4312的位置。

本实施例中电池模组翻转装置的使用方法：

S1.装载有电池模组的上料托盘通过AGV小车或者输送轨道进入上料位置，升降机构2控制升降支撑板21及翻转机构3沿龙门立柱11下降至上料托盘所在位置。

S2.托盘夹手42与模组夹手43分别夹持上料托盘和电池模组，翻转平台带动托盘和电池模组上升至翻转位置并完成翻转作业。

S3.通过AGV小车或者输送轨道将转料托盘输送至上料位置，翻转机构3下降，将电池模组装入转料托盘当中；X轴直线模组控制模组夹手43移动，以撤去对电池模组的压紧力，电池模组即停留在转料托盘当中。

S4.装载有电池模组的转料托盘离开上料位置；升降机构2再次来到翻转位置，执行一次翻转动作，使上料托盘的位置回正；升降机构2下降，将上料托盘放置于上料位置；托盘夹手42停止夹持，升降机构2上升，上料托盘离开上料位置。

重复步骤S1-S4，循环完成电池模组的上料工作与翻转工作。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.电池模组翻转装置，其特征在于：包括两组相对设置的支撑架（1）、各设于两组支撑架（1）上的升降机构（2）与设置于升降机构（2）上的翻转机构（3），所述升降机构（2）上设有能够在竖直方向往复移动的升降支撑板（21）；

所述翻转机构（3）连接在升降支撑板（21）上，所述升降支撑板（21）为翻转机构（3）提供支撑；翻转机构（3）的翻转输出端设有能够绕自身中心旋转的连接转盘（31），所述连接转盘（31）的端面上设置有对电池模组进行夹持的夹持机构（4）；

所述夹持机构（4）包括用于夹持电池模组的模组夹手（43）、夹持托盘的托盘夹手（42）为模组夹手（43）和托盘夹手（42）提供支撑的夹持框架（41）；

所述夹持框架（41）的两侧分别与相对设置的两组连接转盘（31）的端面相连，所述托盘夹手（42）与模组夹手（43）为两组，分别位于所述夹持框架（41）的两侧，以从托盘与电池模组的两侧进行夹持；

所述模组夹手（43）包括支撑板（4301）、设于支撑板（4301）上的压块（4302），还设置有带动压块（4302）竖直移动的传动机构，所述传动机构包括驱动部、杠杆部与施压部；

所述驱动部包括设于支撑板（4301）上的推压气缸（4304），所述推压气缸（4304）的输出轴连接有推压板（4305），所述推压板（4305）的外端面为具有斜度的倾斜面（4306）；

所述施压部包括设于压块（4302）后端的压装块（4307），所述压装块（4307）与压块（4302）通过压块安装座（4308）相连；

所述杠杆部包括旋转臂（4309），所述旋转臂（4309）上设有转轴（4310），所述转轴（4310）转动连接于支撑板（4301）；

所述旋转臂（4309）的两端分别与压装块（4307）的端面和推压板（4305）的倾斜面（4306）相接触。

2.如权利要求1所述的电池模组翻转装置，其特征在于：每组所述支撑架（1）包括两组并列设置的龙门立柱（11），所述龙门立柱（11）的上端通过支撑横梁（12）相连。

3.如权利要求1所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述升降机构（2）包括直线滑台模组，所述直线滑台模组包括竖直设置于支撑架（1）上的升降导轨（22），所述升降支撑板（21）设置于升降导轨（22）上，直线滑台模组的驱动元件带动升降支撑板（21）及设于升降支撑板（21）上的翻转机构（3）沿升降导轨（22）在竖直平面往复移动。

4.如权利要求1所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述翻转机构（3）包括一对相互啮合的主动齿轮（32）与随动齿轮（33），主动齿轮（32）的后端设置有伺服电机（34），所述伺服电机（34）驱动主动齿轮（32）与随动齿轮（33）旋转。

5.如权利要求1所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述夹持机构（4）包括根据不同电池模组的规格伺服调整模组夹手（43）水平面位置的X轴直线模组（44）与Y轴直线模组（45）；

所述X轴直线模组（44）位于夹持框架（41）的两端，X轴直线模组（44）上设置有用于为Y轴直线模组（45）提供支撑的连接板（46），通过X轴直线模组（44）带动连接板（46）及连接板（46）上的Y轴直线模组（45）沿夹持电池模组的方向移动；

所述模组夹手（43）设置于Y轴直线模组（45）上，Y轴直线模组（45）带动模组夹手（43）沿连接板（46）的Y向移动。

6.如权利要求5所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述托盘夹手（42）包括两组在竖直方向相对设置的半模，半模的两侧设置有支撑半模的紧压板（4202）；

所述半模包括固定块（4201）与设于固定块（4201）上的夹块（4203），所述固定块（4201）上设置有供夹块（4203）通过的通道（4204）；

所述固定块（4201）的后端固定有驱动气缸（4205），所述驱动气缸（4205）的输出轴与夹块（4203）相连。

7.如权利要求5所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述支撑板（4301）上竖直设置有Z向导轨（4303），所述压块（4302）安装于Z向导轨（4303）的滑块上，并可沿Z向导轨（4303）竖直移动。

8.如权利要求5所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述模组夹手（43）包括设于支撑板（4301）上的侧挡块（4315），所述压块（4302）与侧挡块（4315）分别位于电池模组的上端与两端。

9.如权利要求5所述的电池模组翻转装置，其特征在于：所述压装块（4307）的底部设置有复位弹簧（4312），所述复位弹簧（4312）的另一端固定连接支撑板（4301）。

10.电池模组翻转方法，包括利用权利要求5至权利要求9任一所述的电池模组翻转装置对电池模组进行翻转；其特征在于：

S1.装载有电池模组的上料托盘进入上料位置，升降机构（2）控制升降支撑板（21）及翻转机构（3）沿支撑架（1）下降至上料托盘所在位置；

S2.托盘夹手（42）与模组夹手（43）分别夹持上料托盘和电池模组，翻转平台带动托盘和电池模组上升至翻转位置并完成翻转作业；

S3.将转料托盘输送至上料位置，翻转机构（3）下降，将电池模组装入转料托盘当中；X轴直线模组控制模组夹手（43）移动，以撤去对电池模组的压紧力，电池模组即停留在转料托盘当中；

S4.装载有电池模组的转料托盘离开上料位置；升降机构（2）上升，再次来到翻转位置，执行一次翻转动作，使上料托盘的位置回正；升降机构（2）下降，将上料托盘放置于上料位置；托盘夹手（42）停止夹持，升降机构（2）上升，上料托盘离开上料位置。