CN205645987U - 一种入壳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种入壳机。该入壳机包括输送上料装置、取料装置、电芯中转模具、转移装置及合盖装置。通过输送上料装置将电芯输送至指定位置；然后取料装置取走电芯并将电芯放置在电芯中转模具内；通过转移装置将放在电芯中转模具内的电芯转移至底盖或上盖；通过合盖装置将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上，完成电芯入壳。这种结构的入壳机，满足了电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现了高效率、高质量及高自动化程度生产。

Description

一种入壳机

技术领域

本实用新型涉及一种入壳机，属于电池生产后整理技术领域。

背景技术

随着清洁能源及电动汽车行业的快速发展，电池的应用也越来越广泛，尤其是圆柱型干电池在电动汽车上的应用越来越普及。如特斯拉专用锂电池，采用几千节18650电芯并组装为专用电池板，来作为整车的动力来源，而这种方式也被业内认可并广泛借鉴。因此目前市场上对电池组装整理加工的需求越来越大，市场潜力较大，而现阶段与此对应的自动化生产技术和设备尚处于研发起步阶段，导致目前国内市场上出现真空期，因此亟待电池后整理生产环节的自动化技术突破，形成连续自动化生产的能力。

其中，入壳环节是电池组装生产过程中非常重要的环节，即将多个电芯组装在壳体里作为一个整体，行业内传统入壳方式通常采用人工方式，效率较低，生产质量较差，多为小批量生产。而随着市场需求的逐步加大，传统的人工入壳方式已难以满足加工要求，迫切需求改善解决,亟待一种入壳生产设备，满足电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现高效率、高质量及高自动化程度生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种入壳机，其可满足电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现高效率、高质量及高自动化程度生产。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种入壳机，包括：输送上料装置，用于输送电芯至指定位置；

取料装置，用于取走输送上料装置输送的电芯并放至电芯中转模具；

转移装置，转移装置将放置在电芯中转模具上的电芯转移至底盖或上盖；及

合盖装置，合盖装置用于将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上。

通过输送上料装置将电芯输送至指定位置，取料装置取走电芯并将电芯放置在电芯中转模具内，转移装置将放在电芯中转模具内的电芯转移至底盖或上盖，再通过合盖装置将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上，从而完成电芯入壳。这种结构的入壳机，满足了电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现了高效率、高质量及高自动化程度生产。

进一步地，取料装置包括移动升降装置及安装于移动升降装置下方的单个或多个取料头，从而可根据需求获取一个或同时获取多个电芯。

进一步地，移动升降装置采用机器人，移动升降装置包括可做升降平移运动的安装头，取料头采用夹持式取料头或吸附式取料头。

机器人按执行机构的不同方式一般分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式或关节坐标式，而不管移动升降装置采用何种具体形式的机器人，都应当具备满足升降和平移两个基本动作需求的能力。移动升降装置可以采用直角坐标式机器人，例如两轴直角坐标机器人或者三轴直角坐标机器人，也可以采用其他形式的机器人。

优选地，移动升降装置采用圆柱坐标式四轴机器人。在满足升降和平移两个基本动作的基础上，可以根据方位布局的调整或者其他细节的优化，增加其他功能，例如通过增加旋转的能力，在获取电芯和放置电芯时可以根据方位的变化灵活调整，增强了适应性。

进一步地，安装头的下方设有间距调节装置，间距调节装置的底部安装多个取料头，间距调节装置用于调节取料头之间的间距。当需要同时获取多个电芯并放至电芯中转模具上时，需要考虑到获取电芯时电芯的排布和电芯中转模具上的电芯排布是否相同，为了满足具备调节功能以适应前后不同排布形式的能力，特别是在相邻电芯的间距发生变化时的适应性，设计了用于调节取料头之间间距的间距调节装置，从而可以模拟人类手指并合的动作，这种人性化的动作设计，不仅解决了这一问题，还提升了适应能力。

间距调节装置的功能是调节相邻取料头的间距，也即位移的变化，这种位移的变化有多种的实现形式。可选地，间距调节装置采用可伸缩变形的平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构通过气缸拉伸变形，平行四边形连杆机构的底端分别安装取料头。

另选地，间距调节装置包括与安装头固定连接的框架，框架固定安装有滑动气缸，滑动气缸的滑动端固定连接有间距调节板，框架的底部固定设有滑轨及与滑轨滑动配合的滑座，每个滑座的下方对应安装一个取料头，滑座上安装有滚轮轴承，间距调节板上设有多个不同走向的导槽，滚轮轴承配合安装在导槽内，间距调节板的运动方向与滑座的滑动方向相垂直。固定在框架上的滑动气缸动作，使滑动端带动间距调节板运动，间距调节板的导槽在运动的过程中，通过滚轮轴承的作用将运动方向分化和引导，从而带动滑座沿固定的滑轨运动，最终实现不同取料头之间的间距变化，从而模拟了人类手指并合的动作，增强了适应性。

大多数情况下，需要相邻电芯之间的间距相等，因此优选地，相邻导槽的起始端之间间距相等，相邻导槽的终点端之间间距相等，终点端之间的间距大于起始端之间的间距。

进一步地，为了增强电芯中转模具主动适应调节的能力，同时也为了提升效率节省时间，电芯中转模具设置在第一运动模组上，在第一运动模组的带动下运动，电芯中转模具具有多个规则排布的电芯收容孔。

进一步地，转移装置及合盖装置分别为机器人。

进一步地，该入壳机还包括与转移装置及合盖装置相适应的装配工位，装配工位上设有用于稳定定位底盖或上盖的装配夹具。

进一步地，为了增强该入壳机的检测能力，在装配环节可以对底盖或上盖进行拍照检测，装配工位上方对应设置有用于拍照检测的摄像头。

进一步地，为了增强装配时的适应性，同时更显著地提升合盖装配时的效率，装配夹具活动设置在第二运动模组上。

基于移动升降装置对机器人的选用，同样的道理，转移装置和合盖装置也不局限于某一种具体形式的机器人，只要能满足动作的基本需求即可，当然在此基础上，可进一步挑选出最优的方案来使用。优选地，转移装置采用直角坐标式机器人，包括X向线轨，X向线轨安装在支架上，X向线轨上安装有活动的第一Y向线轨；第一Y向线轨上安装有活动的第一Z向线轨，第一Z向线轨上安装有活动的电芯转移夹具，电芯转移夹具包括与电芯收容孔相对应的吸盘组。

优选地，合盖装置采用直角坐标式机器人，包括活动设置在X向线轨上的第二Y向线轨，第二Y向线轨上安装有活动的第二Z向线轨，第二Z向线轨上安装有可运动的夹取装置，用以夹取底盖或上盖。

进一步地，第一Y向线轨及第二Y向线轨固定安装在横梁上，横梁活动安装在X向线轨上。

在满足动作需求的基础上，当转移装置及合盖装置都采用直角坐标式机器人时，对具有共同作用的部分进行结构优化，包括使用共同的X向线轨以及将Y向线轨同时安装在横梁上，从而降低了成本和节省了空间。

活动设计的装配夹具本身可以作为运送底盖或上盖的功能使用，这样合盖装置只用和装配夹具配套即可。例如装配夹具运送底盖到指定的装配工位，转移装置把电芯转移到底盖上，合盖装置采用四轴或者五轴机器人把上盖装上去即可。

进一步地，考虑到在连续自动化生产时，避免上盖或底盖的送料环节出现滞缓，而造成入壳环节整体效率的下降，该入壳机还包括底盖送料装置和/或上盖送料装置。

可选地，装配工位的装配夹具用于稳定上盖，则装配夹具设置在第二运动模组上后，可选择功能叠加兼作为上盖的运送，那么底盖送料装置包括底盖送料线轨及安装在底盖送料线轨上可运动的底盖夹具。

另选的，装配工位的装配夹具用于稳定底盖，则装配夹具设置在第二运动模组上后，可选择功能叠加兼作为底盖的运送，那么上盖送料装置包括上盖送料线轨及安装在上盖送料线轨上可运动的上盖夹具。

另选的，不管装配工位的装配夹具是用于稳定上盖还是底盖，可同时另行设置上述底盖送料装置及上盖送料装置。

作为一个整体的实用新型构思，在连续自动化生产过程中，考虑到各个动作的时间频率的不同，会根据需求考虑调整执行某个具体动作的装置数量变化，来优化提升整体入壳环节的效率。因此，该入壳机可以采用多套输送上料装置。

进一步地，该入壳机可以采用多套取料装置。

进一步地，该入壳机也可以采用多套电芯中转模具。

优选地，该入壳机分别采用两套输送上料装置、两套取料装置及两套电芯中转模具。

本实用新型所述的一种入壳机，该入壳机包括输送上料装置、取料装置、电芯中转模具、转移装置及合盖装置。通过输送上料装置将电芯输送至指定位置；然后取料装置取走电芯并将电芯放置在电芯中转模具内；通过转移装置将放在电芯中转模具内的电芯转移至底盖或上盖；通过合盖装置将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上，完成电芯入壳。这种结构的入壳机，满足了电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现了高效率、高质量及高自动化程度生产。

附图说明

图1为本实用新型所述一种入壳机在实施例一中的立体结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图2中取料装置的结构示意图；

图4为图3中间距调节装置的结构示意图；

图5为图4中去除框架后的爆炸图；

图6为本实用新型所述一种入壳机在实施例一中电芯转移夹具的主视图；

图7为电芯转移夹具的立体图；

图8为本实用新型所述一种入壳机在实施例一中电芯中转模具的结构示意图；

图9为本实用新型所述一种入壳机在实施例一中夹取装置的结构示意图；

图10为本实用新型所述一种入壳机在实施例二中的俯视图；

图11为图10中间距调节装置的结构原理图；

图12为本实用新型所述一种入壳机在实施例三中的立体结构示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1及图2所示，本实用新型实施例一种所述的入壳机，包括：输送上料装置10，输送上料装置10用于输送电芯至指定位置；取料装置20，取料装置20用于取走输送上料装置10输送的电芯并放至电芯中转模具30；转移装置40，转移装置40将放置在电芯中转模具30上的电芯转移至底盖或上盖；及合盖装置50，合盖装置50用于将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上。

通过输送上料装置10将电芯输送至指定位置，取料装置20取走电芯并将电芯放置在电芯中转模具30内，转移装置40将放在电芯中转模具30内的电芯转移至底盖或上盖，再通过合盖装置50将另一半壳盖安装在位于底盖或上盖的电芯上，从而完成电芯入壳。这种结构的入壳机，满足了电芯入壳环节大批量连续生产加工的需求，实现了高效率、高质量及高自动化程度生产。

考虑到电芯输送时可能出现正极朝上输送或负极朝上输送的情况，因此转移装置40转移电芯时会根据朝向选择转移至底盖或上盖。在本实施例中，转移装置40将电芯转移至底盖上。

结合图1及图2所示，取料装置20包括移动升降装置21及安装于移动升降装置21下方的单个或多个取料头29，从而可根据需求获取一个或同时获取多个电芯。更具体的，在本实施例中，为了提高效率，采用多个取料头29。

如图1及图2所示，该入壳机还包括与转移装置40及合盖装置50相适应的装配工位60，装配工位60上设有用于稳定定位底盖或上盖的装配夹具61。在本实施例中，该装配夹具61用于稳定定位底盖。

为了增强该入壳机的检测能力，在装配环节可以对底盖或上盖进行拍照检测，装配工位60上方对应设置有用于拍照检测的摄像头(未图示)。

为了增强装配时的适应性，同时更显著地提升合盖装配时的效率，装配夹具61活动设置在第二运动模组62上。

移动升降装置21采用机器人，移动升降装置21包括可做升降平移运动的安装头211，取料头29采用夹持式取料头或吸附式取料头。在本实施例中，取料头29采用气动夹爪的方式。机器人按执行机构的不同方式一般分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式或关节坐标式，而不管移动升降装置21采用何种具体形式的机器人，都应当具备满足升降和平移两个基本动作需求的能力。移动升降装置21可以采用直角坐标式机器人，例如两轴机器人或者三轴机器人，也可以采用其他形式的机器人。在本实施例中，移动升降装置21采用圆柱坐标式四轴机器人。在满足升降和平移两个基本动作的基础上，可以根据方位布局的调整或者其他细节的优化，增加其他功能，例如通过增加旋转的能力，在获取电芯和放置电芯时可以根据方位的变化灵活调整，增强了适应性。

结合图3所示，安装头211的下方设有间距调节装置22，间距调节装置22的底部安装多个取料头29，间距调节装置22用于调节取料头29之间的间距。当需要同时获取多个电芯并放至电芯中转模具30上时，需要考虑到获取电芯时电芯的排布和电芯中转模具30上的电芯排布是否相同，为了满足具备调节前后不同排布形式的能力，特别是在相邻电芯的间距发生变化时，设计了用于调节取料头29之间间距的间距调节装置22，模拟人类手指并合的动作，这种人性化的动作设计，不仅解决了这一问题，还提升了适应能力。

结合图3、图4及图5所示，间距调节装置22的功能是调节相邻取料头29的间距，也即位移的变化。在本实施例中，间距调节装置22包括与安装头211固定连接的框架221，框架221固定安装有滑动气缸222，滑动气缸222的滑动端固定连接有间距调节板223，框架221的底部固定设有滑轨224及与滑轨224滑动配合的滑座225，每个滑座225的下方对应安装一个取料头29，滑座225上安装有滚轮轴承226，间距调节板223上设有多个不同走向的导槽223a，滚轮轴承226配合安装在导槽223a内，间距调节板223的运动方向与滑座225的滑动方向相垂直。固定在框架221上的滑动气缸222动作，使滑动端带动间距调节板223运动，间距调节板223的导槽223a在运动的过程中，通过滚轮轴承226的作用将运动方向分化和引导，从而带动滑座225沿固定的滑轨224运动，最终实现不同取料头29之间的间距变化，从而模拟了人类手指并合的动作，增强了适应性。

在本实施例中，需要相邻电芯之间的间距相等，因此，相邻导槽223a的起始端之间间距相等，相邻导槽223a的终点端之间间距相等，终点端之间的间距大于起始端之间的间距。

重新结合图1、图2及图8所示，为了增强电芯中转模具30主动适应调节的能力，同时也为了提升效率节省时间，电芯中转模具30设置在第一运动模组31上，在第一运动模组31的带动下运动，电芯中转模具30具有多个规则排布的电芯收容孔30a。

结合图1、图2、图6及图7所示，转移装置40及合盖装置50分别为机器人。在本实施例中，转移装置40采用直角坐标式机器人，包括X向线轨41，X向线轨41安装在支架上，X向线轨41上安装有活动的第一Y向线轨42；第一Y向线轨42上安装有活动的第一Z向线轨43，第一Z向线轨43上安装有活动的电芯转移夹具44，电芯转移夹具44包括与电芯收容孔30a相对应的吸盘组45。

结合图1、图2及图9所示，合盖装置50采用直角坐标式机器人，包括活动设置在X向线轨41上的第二Y向线轨52，第二Y向线轨52上安装有活动的第二Z向线轨53，第二Z向线轨53上安装有可运动的夹取装置54，用以夹取底盖或上盖。

第一Y向线轨42及第二Y向线轨52固定安装在横梁51上，横梁51活动安装在X向线轨41上。

在满足动作需求的基础上，当转移装置40及合盖装置50都采用直角坐标式机器人时，对具有共同作用的部分进行结构优化，包括使用共同的X向线轨41以及将Y向线轨同时安装在横梁51上，从而降低了成本和节省了空间。

结合图1及图2所示，考虑到在连续自动化生产时，避免上盖或底盖的送料环节出现滞缓，而造成入壳环节整体效率的下降，该入壳机还包括底盖送料装置70和上盖送料装置80。

底盖送料装置70包括底盖送料线轨71及安装在底盖送料线轨71上可运动的底盖夹具72。上盖送料装置80包括上盖送料线轨81及安装在上盖送料线轨81上可运动的上盖夹具82。

活动设计的装配夹具61本身可以作为运送底盖或上盖的功能使用，这样合盖装置50只用和装配夹具61配套即可。例如装配夹具61运送底盖到指定的装配工位60，转移装置40把电芯转移到底盖上，合盖装置50采用四轴机器人把上盖装上去即可。当然作为该设计思想下可选的方案，不管装配工位60的装配夹具61是用于稳定上盖还是底盖，在本实施例中，同时设置上述底盖送料装置70及上盖送料装置80。

作为一个整体的实用新型构思，在连续自动化生产过程中，考虑到各个动作的时间频率的不同，会根据需求考虑调整执行某个具体动作的装置数量变化，来优化提升整体入壳环节的效率。因此，该入壳机可以采用多套输送上料装置10。该入壳机可以采用多套取料装置20。该入壳机也可以采用多套电芯中转模具30。在本实施例中，考虑到取电芯环节及合盖时的效率不同，为了提高生产效率，该入壳机分别采用两套输送上料装置10、两套取料装置20及两套电芯中转模具30。

实施例二：

如图10、图11所示，本实施例二与实施例一的区别在于：间距调节装置采用可伸缩变形的平行四边形连杆机构23，平行四边形连杆机构23通过气缸24拉伸，平行四边形连杆机构的底端分别固定安装取料头29。在本实施例中，取料头29安装在滑块25上，平行四边形连杆机构23的底端连接滑块25，滑块25滑动安装在导轨26上。

该入壳机分别采用一套输送上料装置10、一套取料装置20及一套电芯中转模具30。

实施例三：

如图12所示，本实施例三与实施例一的区别在于：

转移装置40及合盖装置50分别采用圆柱坐标式四轴机器人。

装配工位的装配夹具61用于稳定上盖或底盖，装配夹具61设置在第二运动模组62上后，可选择功能叠加兼作为上盖或底盖的运送。那么相应的，该入壳机还包括底盖送料装置或上盖送料装置。更具体的，在本实施例中，装配夹具61用于稳定上盖，该入壳机还包括底盖送料装置70。

以上所述仅为说明本实用新型的实施方式，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种入壳机，其特征在于，包括：

输送上料装置，用于输送电芯至指定位置；

取料装置，用于取走所述输送上料装置输送的电芯并放至电芯中转模具；

转移装置，所述转移装置将放置在所述电芯中转模具上的电芯转移至底盖或上盖；及

合盖装置，所述合盖装置用于将另一半壳盖安装在位于所述底盖或上盖的电芯上。

2.如权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述取料装置包括移动升降装置及安装于所述移动升降装置下方的单个或多个取料头。

3.如权利要求2所述的入壳机，其特征在于，所述移动升降装置采用机器人，所述移动升降装置包括可做升降平移运动的安装头，所述取料头采用夹持式取料头或吸附式取料头。

4.如权利要求3所述的入壳机，其特征在于，所述移动升降装置采用圆柱坐标式四轴机器人。

5.如权利要求3所述的入壳机，其特征在于，所述安装头的下方设有间距调节装置，所述间距调节装置的底部安装多个取料头，所述间距调节装置用于调节取料头之间的间距。

6.如权利要求5所述的入壳机，其特征在于，所述间距调节装置采用可伸缩变形的平行四边形连杆机构，所述平行四边形连杆机构通过气缸拉伸变形，所述平行四边形连杆机构的底端分别安装所述取料头。

7.如权利要求5所述的入壳机，其特征在于，所述间距调节装置包括与所述安装头固定连接的框架，所述框架固定安装有滑动气缸，所述滑动气缸的滑动端固定连接有间距调节板，所述框架的底部固定设有滑轨及与所述滑轨滑动配合的滑座，每个滑座的下方对应安装一个取料头，所述滑座上安装有滚轮轴承，所述间距调节板上设有多个不同走向的导槽，所述滚轮轴承配合安装在所述导槽内，所述间距调节板的运动方向与所述滑座的滑动方向相垂直。

8.如权利要求6所述的入壳机，其特征在于，相邻导槽的起始端之间间距相等，相邻导槽的终点端之间间距相等，所述终点端之间的间距大于所述起始端之间的间距。

9.如权利要求1所述的入壳机，其特征在于，所述电芯中转模具设置在第一运动模组上，在所述第一运动模组的带动下运动，所述电芯中转模具具有多个规则排布的电芯收容孔。

10.如权利要求9所述的入壳机，其特征在于，所述转移装置及所述合盖装置分别为机器人。

11.如权利要求10所述的入壳机，其特征在于，还包括与所述转移装置及所述合盖装置相适应的装配工位，所述装配工位上设有用于稳定定位底盖或上盖的装配夹具。

12.如权利要求11所述的入壳机，其特征在于，所述装配工位上方对应设置有用于拍照检测的摄像头。

13.如权利要求12所述的入壳机，其特征在于，所述装配夹具活动设置在第二运动模组上。

14.如权利要求11所述的入壳机，其特征在于，所述转移装置采用直角坐标式机器人，包括X向线轨，所述X向线轨安装在支架上，所述X向线轨上安装有活动的第一Y向线轨；所述第一Y向线轨上安装有活动的第一Z向线轨，所述第一Z向线轨上安装有活动的电芯转移夹具，所述电芯转移夹具包括与所述电芯收容孔相对应的吸盘组。

15.如权利要求14所述的入壳机，其特征在于，所述合盖装置采用直角坐标式机器人，包括活动设置在所述X向线轨上的第二Y向线轨，所述第二Y向线轨上安装有活动的第二Z向线轨，所述第二Z向线轨上安装有可运动的夹取装置，用以夹取底盖或上盖。

16.如权利要求15所述的入壳机，其特征在于，所述第一Y向线轨及所述第二Y向线轨固定安装在横梁上，所述横梁活动安装在所述X向线轨上。

17.如权利要求11所述的入壳机，其特征在于，还包括底盖送料装置和/或上盖送料装置。

18.如权利要求17所述的入壳机，其特征在于，所述底盖送料装置包括底盖送料线轨及安装在所述底盖送料线轨上可运动的底盖夹具。

19.如权利要求17所述的入壳机，其特征在于，所述上盖送料装置包括上盖送料线轨及安装在所述上盖送料线轨上可运动的上盖夹具。

20.如权利要求1至19任一项所述的入壳机，其特征在于，采用多套输送上料装置。

21.如权利要求20所述的入壳机，其特征在于，采用多套取料装置。

22.如权利要求21所述的入壳机，其特征在于，采用多套电芯中转模具。

23.如权利要求22所述的入壳机，其特征在于，分别采用两套输送上料装置、两套取料装置及两套电芯中转模具。