CN208970678U - 一种电池模组工装夹具 - Google Patents

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盛怀宇
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Abstract

本实用新型涉及锂电池生产设备技术领域，尤其是指一种电池模组工装夹具，包括底板、端板夹紧机构、两块侧板进行夹紧的两个侧板夹紧机构、用于抵触底板所承载的电池模组的后端板并对电池模组的夹紧力进行检测的压力感应机构以及用于驱动端板夹紧机构靠近或者远离压力感应机构并将底板所承载的电池模组压紧于压力感应机构的压力调整驱动机构，所述压力感应机构与压力调整驱动机构信号连接。本实用新型整个组装过程自动化完成并对夹紧力实施实时检测，进而取代传统的人工装夹，并能够保证每个电池模组的夹紧力大小的一致性，由此提高电池模组的组装精度和质量；同时也降低了人工劳动成本和提高电池模组的组装效率。

Description

一种电池模组工装夹具
技术领域
本实用新型涉及锂电池生产设备技术领域，尤其是指一种电池模组工装夹具。
背景技术
如图1所示，现有的电池模组是由若干个电池芯b组合在一起形成的，在电池模组生产的过程中，需要对电池模组的电池芯b、侧板c、前端板a和后端板d进行定位夹紧，然后对侧板c与前端板a、后端板d之间的连接处进行焊接以组成动力电池模组。
但是，电池模组的电池芯之间是存在间隙的，现有的夹具没有对夹紧力的大小进行测量，导致电池模组两端的端板存在夹紧力不一致的情况，最终导致电池模组的质量不能统一标准化；同时，现有的夹紧动作的实现基本是靠人工装夹，其导致劳动成本高，组装效率低以及组装精度差。
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种结构简单紧凑，运行稳定可靠，并能够对电池模组的夹紧力进行检测及自动调整的电池模组工装夹具。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供的一种电池模组工装夹具，包括底板、用于对底板所承载的电池模组的前端板进行夹紧的端板夹紧机构、分别用于对底板所承载的电池模组的两侧边的侧板进行夹紧的两个侧板夹紧机构、用于抵触底板所承载的电池模组的后端板并对电池模组的夹紧力进行检测的压力感应机构以及用于驱动端板夹紧机构靠近或者远离压力感应机构并将底板所承载的电池模组压紧于压力感应机构的压力调整驱动机构，所述压力感应机构与压力调整驱动机构信号连接。
其中的，所述压力感应机构包括固定设置于底板的第一固定座、滑动设置于第一固定座的后端挡板以及设置于第一固定座与后端挡板之间的压力传感器，所述压力传感器的一端连接于第一固定座，所述压力传感器的另一端与后端挡板抵触。
其中的，所述侧板夹紧机构包括固定设置于底板的第二固定座、滑动设置于第二固定座的侧边压板以及用于驱动侧边压板靠近或者远离底板所承载电池模组的侧板的第一位移驱动装置。
进一步的，所述第一位移驱动装置包括滑动设置于第二固定座的第一导杆、套设于第一导杆的复位弹性件、转动设置于第二固定座的凸轮块以及用于驱动凸轮块转动的凸轮转动驱动件，所述第一导杆的一端滑动连接于第二固定座，第一导杆的另一端与侧边压板连接；所述复位弹性件的一端与第二固定座抵触，复位弹性件的另一端与第一导杆的尾端抵触；所述凸轮块的一端与第二固定座转动连接，凸轮块的另一端与侧边压板抵触。
其中的，所述端板夹紧机构包括固定设置于底板的第三固定座、转动设置于第三固定座的螺杆转轴、与螺杆转轴螺接的螺母、与螺母连接的移动块以及与移动块连接的端板压块，所述移动块与第三固定座滑动设置，所述螺杆转轴与压力调整驱动机构驱动连接。
进一步的，所述压力调整驱动机构包括第四固定座、转动设置于第四固定座并用于卡住螺杆转轴的螺杆卡头以及用于驱动螺杆卡头转动的卡头转动驱动装置。
进一步的，所述卡头转动驱动装置包括转动设置于第四固定座并与螺杆卡头连接的转动杆、与转动杆连接的从动齿轮、与从动齿轮啮合的主动齿轮以及用于驱动主动齿轮转动的齿轮转动驱动件。
进一步的，所述压力调整驱动机构还包括用于驱动转动杆靠近或者远离第三固定座的第一位移驱动件，所述螺杆卡头与螺杆转轴可拆卸连接。
进一步的，所述压力调整驱动机构还包括转动设置于第四固定座的转轴套，所述转轴套套设于转动杆；所述转动杆设有传动键，所述转轴套设有与传动键相配合的键槽；所述转轴套与主动齿轮连接。
其中的，所述螺杆转轴靠近螺杆卡头的一端穿设有销柱，所述销柱的轴线与螺杆转轴的轴线交叉设置；所述螺杆卡头包括转动座和自转动座靠近螺杆转轴的端面的两端分别向外延伸的两个对称设置的凸柱，所述凸柱设有一斜面，斜面从凸柱的顶部逐渐向凸柱的底部倾斜；两个所述凸柱之间设置有贯穿转动座的缺口。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供的一种电池模组工装夹具，其通过压力调整驱动机构驱动端板夹紧机构对多个电池芯进行夹紧，同时又采用压力感应机构对多个电池芯的夹紧力进行检测，整个组装过程自动化完成并对夹紧力实施实时检测，进而取代传统的人工装夹，并能够保证每个电池模组的夹紧力大小的一致性，由此提高电池模组的组装精度和质量；同时也降低了人工劳动成本和提高电池模组的组装效率。
附图说明
图1为现有技术中的电池模组的分解结构示意图；
图2为本实用新型的立体结构示意图；
图3为本实用新型的压力感应机构的结构示意图；
图4为本实用新型的侧板夹紧机构的结构示意图；
图5为本实用新型的端板夹紧机构的结构示意图；
图6为本实用新型的压力调整驱动机构的结构示意图；
图7为本实用新型的转动杆和转轴套的结构示意图；
图8为本实用新型的螺杆卡头的结构示意图。
附图标记说明
1-底板；11-端板夹紧机构；111-第三固定座；1111-第一固定块；1112-第二固定块；1113-第二导杆；1114-移动轴套；112-螺杆转轴；1121-销柱；113-螺母；114-端板压块；115-移动块；12-侧板夹紧机构；121-第二固定座；122-侧边压板；1231-第一导杆；1232-复位弹性件；1233-凸轮块；1234-凸轮转动驱动件；13-压力感应机构；131-第一固定座；132-后端挡板；133-压力传感器；14-压力调整驱动机构；141-第四固定座；142-螺杆卡头；1421-转动座；1422-凸柱；1423-斜面；1424-缺口；144-第一位移驱动件；145-转轴套；1431-转动杆；1432-从动齿轮；1433-主动齿轮；1434-齿轮转动驱动件；1451-传动键；1452-键槽；a-前端板；b-电池芯；c-侧板；d-后端板。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。
如图1至图8所示，本实用新型提供的一种电池模组工装夹具，包括底板1、用于对底板1所承载的电池模组的前端板进行夹紧的端板夹紧机构11、分别用于对底板1所承载的电池模组的两侧边的侧板进行夹紧的两个侧板夹紧机构12、用于抵触底板1所承载的电池模组的后端板并对电池模组的夹紧力进行检测的压力感应机构13以及用于驱动端板夹紧机构11靠近或者远离压力感应机构13并将底板1所承载的电池模组压紧于压力感应机构13的压力调整驱动机构14，所述压力感应机构13与压力调整驱动机构14信号连接。
在实际应用中，首先将多个电池芯并排放置在底板1上，分别将电池模组的两侧的两块侧板放置在并排放置的多个电池芯的左右两侧、将前端板和后端板分别放置在并排放置的多个电池芯的前后两侧；接着采用压力调整驱动机构14驱动端板夹紧机构11朝靠近多个电池芯的前端移动，由此使端板夹紧机构11与前端板抵触并推动多个电池芯向后端板压紧，以实现对电池模组的多个电池芯进行夹紧；此时压力感应机构13与后端板抵触并对后端板的压力进行检测，以确保电池模组的夹紧力的大小在制造工艺规定的范围内，从而保证每个电池模组的外形尺寸的一致性以及保证电芯之间的紧密性；当夹紧力达到预先设定的数值时，则压力感应机构13便将信号反馈至压力调整驱动机构14以命令压力调整驱动机构14停止对电池模组的压紧；完成夹紧后，两个侧板夹紧机构12分别将两侧板压紧于多个电池芯的两侧；最后，外界的焊接装置便对电池模组的端板与侧板之间的连接处进行焊接，以完成电池模组的整个组装工艺。本实用新型通过压力调整驱动机构14驱动端板夹紧机构11对多个电池芯进行夹紧，同时又采用压力感应机构13对多个电池芯的夹紧力进行检测，整个组装过程自动化完成并对夹紧力实施实时检测，进而取代传统的人工装夹，并能够保证每个电池模组的夹紧力大小的一致性，由此提高电池模组的组装精度和质量；同时也降低了人工劳动成本和提高电池模组的组装效率。
在本技术方案中，参见图3，所述压力感应机构13包括固定设置于底板1的第一固定座131、滑动设置于第一固定座131的后端挡板132以及设置于第一固定座131与后端挡板132之间的压力传感器133，所述压力传感器133的一端连接于第一固定座131，所述压力传感器133的另一端与后端挡板132抵触。
在实际应用中，压力调整驱动机构14驱动端板夹紧机构11靠近电池模组移动，端板夹紧机构11抵触电池模组的前端板并推动多个电池芯往后端挡板132的方向移动，多个电池芯的移动将后端板压紧于后端挡板132以使后端挡板132挤压压力传感器133，此时压力传感器133便检测到电池模组所受到的夹紧力；当夹紧力到达预设值时，压力传感器133便将信号反馈至压力调整驱动机构14以命令压力调整驱动机构14停止驱动，从而使电池模组的夹紧力保持在预设值，以便于电池模组后续的焊接工艺。该压力感应机构13的结构简单紧凑，压力传感器133运行稳定精确，以利于提高电池模组的组装精度和组装质量。
在本技术方案中，参见图4，所述侧板夹紧机构12包括固定设置于底板1的第二固定座121、滑动设置于第二固定座121的侧边压板122以及用于驱动侧边压板122靠近或者远离底板1所承载电池模组的侧板的第一位移驱动装置。
在实际应用中，当前端板与后端板将多个电池芯夹紧后，第一位移驱动装置便驱动侧边压板122靠近多个电池芯的侧边移动，侧边压板122抵触并推动电池模组的侧板，使侧板压紧于多个电池芯的侧边，由此将电池模组的侧板压紧固定，以便于电池模组后续的焊接加工。
作为优选的，参见图4，所述第一位移驱动装置包括滑动设置于第二固定座121的第一导杆1231、套设于第一导杆1231的复位弹性件1232、转动设置于第二固定座121的凸轮块1233以及用于驱动凸轮块1233转动的凸轮转动驱动件1234，所述第一导杆1231的一端滑动连接于第二固定座121，第一导杆1231的另一端与侧边压板122连接；所述复位弹性件1232的一端与第二固定座121抵触，复位弹性件1232的另一端与第一导杆1231的尾端抵触；所述凸轮块1233的一端与第二固定座121转动连接，凸轮块1233的另一端与侧边压板122抵触。具体地，所述复位弹性件1232为弹簧；凸轮转动驱动件1234为与凸轮块1233连接的球头手柄。
在实际应用中，凸轮转动驱动件1234驱动凸轮块1233转动，凸轮块1233的转动便迫使侧边压板122在第一导杆1231的导引下远离第二固定座121移动，从而使侧边压板122将电池模组的侧板压紧于多个电池芯的侧边；当电池模组完成焊接后，凸轮转动驱动件1234便驱动凸轮块1233反向转动，此时侧边压板122在复位弹性件1232的弹力作用下进行自动复位，由此取消与侧板的抵触，释放对侧板的压紧，以便于电池模组的取走。该侧板夹紧机构12的结构简单紧凑，运行稳定可靠，有利于提高电池模组的组装精度。
在本技术方案中，参见图5，所述端板夹紧机构11包括固定设置于底板1的第三固定座111、转动设置于第三固定座111的螺杆转轴112、与螺杆转轴112螺接的螺母113、与螺母113连接的移动块115以及与移动块115连接的端板压块114，所述移动块115与第三固定座111滑动设置，所述螺杆转轴112与压力调整驱动机构14驱动连接。
在本实施例中，参见图5，第三固定座111包括间隔设置的第一固定块1111与第二固定块1112、连接于第一固定块1111与第二固定块1112的第二导杆1113以及套设于螺杆转轴112并贯穿于第二固定块1112的移动轴套1114，所述移动轴套1114的一端与移动块115连接，移动轴套1114的另一端与端板压块114连接；所述螺杆转轴112转动设置于第一固定块1111与第二固定块1112，所述移动块115滑动设置于第二导杆1113。
在实际应用中，压力调整驱动机构14驱动螺杆转轴112转动，螺杆转轴112的转动带动螺母113移动，进而带动移动块115移动，移动块115的移动推动移动轴套1114移动，从而带动端板压块114移动。第一固定块1111与第二固定块1112之间的间隙用于限定移动块115的移动范围，进而限定端板压块114的移动距离，从而防止端板压块114发生过度位移而将电池模组压坏。该端板夹紧机构11的结构简单紧凑，运行稳定可靠，移动轴套1114的设计使端板压块114受力更为均匀，使端板压块114的移动更加平稳顺畅，不易偏移，有利于提高本实用新型的组装精度和组装质量。
在本技术方案中，参见图6，所述压力调整驱动机构14包括第四固定座141、转动设置于第四固定座141并用于卡住螺杆转轴112的螺杆卡头142以及用于驱动螺杆卡头142转动的卡头转动驱动装置。在工作时，卡头转动驱动装置驱动螺杆卡头142转动，螺杆卡头142的转动带动螺杆转轴112转动，螺杆转轴112的转动便带动端板压块114移动。
作为优选的，参见图6，所述卡头转动驱动装置包括转动设置于第四固定座141并与螺杆卡头142连接的转动杆1431、与转动杆1431连接的从动齿轮1432、与从动齿轮1432啮合的主动齿轮1433以及用于驱动主动齿轮1433转动的齿轮转动驱动件1434。具体地，所述齿轮转动驱动件1434采用伺服电机，该伺服电机与压力传感器133信号连接。在工作时，齿轮转动驱动件1434驱动主动齿轮1433转动，主动齿轮1433的转动带动从动齿轮1432的转动，进而带动转动杆1431转动，转动杆1431的转动带动螺杆卡头142转动，从而带动螺杆转轴112转动。当压力传感器133感应到预设值时，将信号反馈至伺服电机，伺服电机便停止工作，进而停止螺杆转轴112的转动，从而停止端板压块114的移动。该卡头转动驱动装置的结构设计简单紧凑，采用传动齿轮的传动方式驱动，传动效率高，使转动杆1431转动稳定，传动比精确，工作可靠，效率高和寿命长。
在本技术方案中，参见图6，所述压力调整驱动机构14还包括用于驱动转动杆1431靠近或者远离第三固定座111的第一位移驱动件144，所述螺杆卡头142与螺杆转轴112可拆卸连接。
在实际应用中，为了满足客户特定的生产工序，在生产过程中，需要将完成夹紧后的电池模组进行在生产线上移动，而压力调整驱动机构14则需要固定不动，以便于生产线的各个工序正常运行。因此，当电池模组被端板夹紧机构11、侧板夹紧机构12和压力感应机构13夹紧后，第一位移驱动件144便驱动转动杆1431远离第三固定座111移动，进而带动螺杆卡头142与螺杆转轴112脱离，从而使生产线能够对夹紧后的电池模组进行移动。该结构的设计简单巧妙，大大地提高了本实用新型的使用灵活性，适用性广。
作为优选的，参见图7，所述压力调整驱动机构14还包括转动设置于第四固定座141的转轴套145，所述转轴套145套设于转动杆1431；所述转动杆1431设有传动键1451，所述转轴套145设有与传动键1451相配合的键槽1452；所述转轴套145与主动齿轮1433连接。
在工作时，第一位移驱动件144驱动转动杆1431靠近第三固定座111移动，进而带动螺杆卡头142移动并使其与螺杆转轴112连接；接着，齿轮转动驱动件1434驱动主动齿轮1433转动，主动齿轮1433的转动带动转轴套145转动，在传动键1451与键槽1452的配合作用下，转轴套145的转动带动转动杆1431转动，进而带动螺杆卡头142转动，螺杆卡头142的转动便带动螺杆转轴112转动。该结构的设计简单紧凑，运行稳定可靠，有利于让螺杆卡头142实现稳定地移动及转动。
在本技术方案中，参见图5和图8，所述螺杆转轴112靠近螺杆卡头142的一端穿设有销柱1121，所述销柱1121的轴线与螺杆转轴112的轴线交叉设置；所述螺杆卡头142包括转动座1421和自转动座1421靠近螺杆转轴112的端面的两端分别向外延伸的两个对称设置的凸柱1422，所述凸柱1422设有一斜面1423，该斜面1423从凸柱1422的顶部逐渐向凸柱1422的底部倾斜；两个所述凸柱1422之间设置有贯穿转动座1421的缺口1424。
在实际应用中，第一位移驱动件144驱动转动杆1431靠近螺杆转轴112移动，当螺杆卡头142与螺杆转轴112的销柱1121抵触时，销柱1121便会沿着凸柱1422的斜面1423滑动至螺杆卡头142的缺口1424内；当卡头转动驱动装置驱动螺杆卡头142转动时，凸柱1422的侧壁便与凸柱1422的侧边抵触，进而带动凸柱1422旋转，凸柱1422的旋转带动螺杆转轴112转动，从而带动端板压块114的移动。该结构的设计简单紧凑，运行稳定可靠，制造成本低，一方面便于螺杆卡头142能够稳定地带动螺杆转轴112转动，另一方面也便于螺杆卡头142与螺杆转轴112的连接与脱离。
综上所述，本实用新型的工作过程是：可以通过人工或者上料机器人将电池模组的前端板放置在底板1靠近端板压块114的位置，然后在前端板远离端板压块114的方向依次排列放置多个电池芯，再将后端板放置到底板1靠近后端挡板132的位置和将两块侧板分别放置在多个电池芯的两侧；电池模组的组件摆放好之后，第一位移驱动件144驱动转动杆1431靠近螺杆转轴112移动，以带动螺杆卡头142与螺杆转轴112的凸柱1422卡接；齿轮转动驱动件1434驱动主动齿轮1433转动，进而带动从动齿轮1432转动，从而带动转动杆1431转动；转动杆1431的转动带动螺杆卡头142转动，进而带动螺杆转轴112转动，从而带动端板压块114移动并将前端板压紧于电池芯的一端，此时后端板受挤压并与后端挡板132抵触，压力传感器133便检测到后端挡板132的压力；当压力传感器133所检测的压力达到预设值时，便将信号反馈至齿轮转动驱动件1434，命令其停止驱动，以完成对多个电池芯的前后端夹紧；接着可以通过人工或者机器人拔动凸轮转动驱动件1234转动，凸轮转动驱动件1234的转动便带动凸轮块1233转动，凸轮块1233的转动迫使侧边压板122靠近电池芯的侧边移动，由此使侧边压板122将侧板压紧于电池芯的侧边；此时，电池模组的定位夹紧工序已经完成，接着便可采用焊接装置对电池模组的端板与侧板进行焊接。
以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电池模组工装夹具，其特征在于：包括底板、用于对底板所承载的电池模组的前端板进行夹紧的端板夹紧机构、分别用于对底板所承载的电池模组的两侧边的侧板进行夹紧的两个侧板夹紧机构、用于抵触底板所承载的电池模组的后端板并对电池模组的夹紧力进行检测的压力感应机构以及用于驱动端板夹紧机构靠近或者远离压力感应机构并将底板所承载的电池模组压紧于压力感应机构的压力调整驱动机构，所述压力感应机构与压力调整驱动机构信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述压力感应机构包括固定设置于底板的第一固定座、滑动设置于第一固定座的后端挡板以及设置于第一固定座与后端挡板之间的压力传感器，所述压力传感器的一端连接于第一固定座，所述压力传感器的另一端与后端挡板抵触。
3.根据权利要求1所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述侧板夹紧机构包括固定设置于底板的第二固定座、滑动设置于第二固定座的侧边压板以及用于驱动侧边压板靠近或者远离底板所承载电池模组的侧板的第一位移驱动装置。
4.根据权利要求3所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述第一位移驱动装置包括滑动设置于第二固定座的第一导杆、套设于第一导杆的复位弹性件、转动设置于第二固定座的凸轮块以及用于驱动凸轮块转动的凸轮转动驱动件，所述第一导杆的一端滑动连接于第二固定座，第一导杆的另一端与侧边压板连接；所述复位弹性件的一端与第二固定座抵触，复位弹性件的另一端与第一导杆的尾端抵触；所述凸轮块的一端与第二固定座转动连接，凸轮块的另一端与侧边压板抵触。
5.根据权利要求1所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述端板夹紧机构包括固定设置于底板的第三固定座、转动设置于第三固定座的螺杆转轴、与螺杆转轴螺接的螺母、与螺母连接的移动块以及与移动块连接的端板压块，所述移动块与第三固定座滑动设置，所述螺杆转轴与压力调整驱动机构驱动连接。
6.根据权利要求5所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述压力调整驱动机构包括第四固定座、转动设置于第四固定座并用于卡住螺杆转轴的螺杆卡头以及用于驱动螺杆卡头转动的卡头转动驱动装置。
7.根据权利要求6所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述卡头转动驱动装置包括转动设置于第四固定座并与螺杆卡头连接的转动杆、与转动杆连接的从动齿轮、与从动齿轮啮合的主动齿轮以及用于驱动主动齿轮转动的齿轮转动驱动件。
8.根据权利要求7所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述压力调整驱动机构还包括用于驱动转动杆靠近或者远离第三固定座的第一位移驱动件，所述螺杆卡头与螺杆转轴可拆卸连接。
9.根据权利要求8所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述压力调整驱动机构还包括转动设置于第四固定座的转轴套，所述转轴套套设于转动杆；所述转动杆设有传动键，所述转轴套设有与传动键相配合的键槽；所述转轴套与主动齿轮连接。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的一种电池模组工装夹具，其特征在于：所述螺杆转轴靠近螺杆卡头的一端穿设有销柱，所述销柱的轴线与螺杆转轴的轴线交叉设置；所述螺杆卡头包括转动座和自转动座靠近螺杆转轴的端面的两端分别向外延伸的两个对称设置的凸柱，所述凸柱设有一斜面，斜面从凸柱的顶部逐渐向凸柱的底部倾斜；两个所述凸柱之间设置有贯穿转动座的缺口。
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