CN210365942U - 电芯化成上料机构、上料机械手以及电芯化成工作台 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电芯化成上料机构、上料机械手以及电芯化成工作台，属于锂电池电芯制备设备技术领域。本申请提出一种电芯化成上料机构，用于安装在上料机械手的执行端，电芯化成上料机构包括基座、用于吸附电芯的吸附件和用于作用于层板上的弹簧压块的推动件，推动件能够沿第一方向移动以使弹簧压块开夹，吸附件能够沿第二方向移动以使电芯进入层板上的电芯容纳腔。该电芯化成上料机构能够将弹簧压块向远离电芯容纳腔的一侧推开，从而将电芯放入电芯容纳腔并使其夹紧于电芯容纳腔。本申请还提出一种上料机械手以及电芯化成工作台，能够实现批量地将多个电芯放入多个电芯容纳腔。

Description

电芯化成上料机构、上料机械手以及电芯化成工作台

技术领域

本申请涉及锂电池电芯制备设备技术领域，具体而言，涉及一种电芯化成上料机构、上料机械手以及电芯化成工作台。

背景技术

电芯是电池的重要组成部分，在锂电池电芯制备的过程中，将上料的过程自动化，能够提高生产效率。但是，通用的机械手的形状并不适用于抓取电芯，也不与化成夹具匹配。如果使用常见的机械手抓取电芯并将其送入化成夹具中，这容易划伤电芯表面，还需要对现有的化成夹具作出改进。

实用新型内容

为此，本申请提出一种电芯化成上料机构、上料机械手以及电芯化成工作台，能够自动化地将地电芯放入化成机中的空腔位中，提高了生产效率。

本申请第一方面实施例提出一种电芯化成上料机构，用于安装在上料机械手的执行端，电芯化成上料机构包括基座、用于吸附电芯的吸附件和用于作用于层板上的弹簧压块的推动件，推动件能够沿第一方向移动以使弹簧压块开夹，吸附件能够沿第二方向移动以使电芯进入层板上的电芯容纳腔。

本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构的构造特点充分地匹配了弹簧压块，能够将弹簧压块向远离电芯容纳腔的一侧推开，然后将电芯放入电芯容纳腔，再松开弹簧压块使其复位，从而将电芯放入电芯容纳腔并使其夹紧于电芯容纳腔。

另外，根据本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构还具有如下附加的技术特征：

根据本申请的一些实施例，第一方向与第二方向垂直。第一方向为推动件的移动方向，第二方向为吸附件的移动方向，吸附件的移动方向与推动件的移动方向相互垂直，利于将电芯送入电芯容纳腔。

根据本申请的一些实施例，推动件和吸附件均为多个，推动件与吸附件一一对应，多个推动件能够沿第一方向同步移动，多个吸附件能够沿第二方向同步移动。通过多个推动件和多个吸附件配合，能够实现批量地将多个电芯放入多个电芯容纳腔，提高了上料效率。

根据本申请的一些实施例，电芯化成上料机构还包括第一滑动板和第二滑动板，第一滑动板沿第一方向滑动连接于基座，多个推动件安装于第一滑动板；第二滑动板沿第二方向滑动连接于基座，多个吸附件安装于第二滑动板。该种布置形式能够实现多个推动件同步沿第一方向移动，多个吸附件同步沿第二方向移动，实现批量上料。

根据本申请的一些实施例，吸附件上设置有真空吸盘。真空吸盘用于吸附电芯，不会划伤电芯表面，且吸附牢固。

根据本申请的一些实施例，电芯化成上料机构还包括第一驱动装置，第一驱动装置用于驱动推动件沿第一方向移动，第一驱动装置为气缸，气缸能够实现在第一方向上移动推动件。

根据本申请的一些实施例，电芯化成上料机构还包括第二驱动装置，第二驱动装置用于驱动吸附件沿第二方向移动，第二驱动装置为电机，电机通过丝杆螺母机构驱动吸附件移动。该种布置形式能够使吸附件高精度移动，实现精准上料。

本申请第二方面实施例提出一种上料机械手，上料机械手的执行端安装有上述的电芯化成上料机构。该上料机械手能够实现批量上料，提高了上料效率。

本申请第三方面实施例提出一种电芯化成工作台，包括化成夹具、缓存台和上述的上料机械手，上料机械手用于从将电芯从缓存台转移至化成夹具上。该电芯化成工作台能够批量地将电芯放入化成夹具中的多个空腔中，提高了上料效率。

根据本申请的一些实施例，化成夹具包括多个夹具单元，每个夹具单元包括相对设置的第一层板和第二层板，第一层板上设有电芯容纳腔和弹簧压块，弹簧压块用于将电芯定位在电芯容纳腔内，第一层板和第二层板中的一者上设有定位孔，另一者上设有定位销。定位孔销结构能够提高第一层板和第二层板的配合精度，弹簧压块位于第一层板，电芯容纳腔也位于第一层板，便于上料。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请第一方面实施例提供的电芯化成上料机构的第一种视角的结构示意图；

图2为本申请第一方面实施例提供的电芯化成上料机构的第二种视角的结构示意图；

图3为本申请第一方面实施例提供的电芯化成上料机构的第三种视角的结构示意图；

图4为图1中A处的局部结构放大图；

图5为本申请第三方面实施例提供的电芯化成工作台的结构示意图；

图6为本申请第三方面实施例提供的电芯化成工作台的第一层板的结构示意图；

图7为图6中B处的局部结构放大图；

图8为本申请第三方面实施例提供的电芯化成工作台的第二层板的结构示意图；

图9为本申请第三方面实施例提供的电芯化成工作台的夹具单元的结构示意图；

图10为本申请第三方面实施例提供的电芯化成工作台的上料方法示意图。

图标：100-电芯化成上料机构；110-基座；111-第一槽；112-第二槽；120-吸附件；121-吸附件本体；122-真空吸盘；123-电磁气阀；130-推动件；131-推动件本体；132-推动部；140-第一驱动装置；141-气缸；150-第二驱动装置；151-电机；152-丝杆螺母机构；160-第一滑轨；170-第二滑轨；180-第一滑动板；190-第二滑动板；191-上料部；200-上料机械手；210-机械手底座；220-机械手本体；221-第一臂；222-第二臂；223-第三臂；224-第四臂；300-电芯化成工作台；310-第一层板；311-第一面；312-主模腔；3121-底面；3122-基准侧面；313-第三面；314-第一粗定位孔；315-第一精定位孔；320-第二层板；321-第二面；322-副模腔；323-第四面；324-第二粗定位销；325-第二精定位销；330-弹簧压块；331-压紧件；3311-第一抵接面；3312-第二抵接面；332-弹簧组件；350-夹具单元；360-上料空间；400-电芯；500-缓存台；510-缓存腔；600-机架；700-化成夹具。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1、图2和图3，本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构100，用于安装在上料机械手200的执行端。电芯化成上料机构100包括基座110、吸附件120、推动件130、第一驱动装置140和第二驱动装置150，其中，吸附件120用于吸附电芯400，推动件130用于作用于第一层板310上的弹簧压块330(请参照图6和图7)。

第一驱动装置140和第二驱动装置150安装于基座110，第一驱动装置140用于驱动推动件130沿第一方向移动以使弹簧压块330开夹，第二驱动装置150用于驱动吸附件120沿第二方向移动以使电芯400进入到第一层板310上的电芯容纳腔，即主模腔312(请参照图6和图7)。

在本申请的一些实施例中，请参照图6和图7，主模腔312位于第一层板310，主模腔312包括底面3121和基准侧面3122，与基准侧面3122的另一侧设有弹簧压块330，底面3121用于放置电芯400，弹簧压块330具有朝向基准侧面3122移动的作用力以夹持位于主模腔312内的电芯400。容易理解的，在无外作用力的情况下，普通的上料机械手不能将电芯400放入主模腔312内。

而本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构100的构造特点充分地匹配了第一层板310上的弹簧压块330，能够将弹簧压块330向远离基准侧面3122的一侧推开，然后将电芯400放入主模腔312，再松开弹簧压块330使其复位，从而将电芯400放入主模腔312并使其夹紧于基准侧面3122与弹簧压块330之间。

下述本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构100的各部件的结构与相互位置关系。

第一驱动装置140和第二驱动装置150均安装于基座110上，第一驱动装置140能够驱动推动件130推动或者松开弹簧压块330，第二驱动装置150能够驱动吸附件120靠近或者远离主模腔312。

在本申请的一些实施例中，第一驱动装置140为气缸141。

在本申请的一些实施例中，第二驱动装置150为电机151，电机151通过丝杆螺母机构152驱动吸附件120移动。

第一驱动装置140和第二驱动装置150的行程方向不仅与主模腔312的形状有关，还和弹簧压块330的压紧方向有关。

在本申请的一些实施例中，第一方向与第二方向垂直。

容易理解的，电芯400为较规则的长方体，第一方向为第一驱动装置140的行程方向，第二方向为第二驱动装置150的行程方向，第二驱动装置150的行程方向与第一驱动装置140的行程方向相互垂直，既利于制造，也利于将电芯400送入主模腔312。

在其他实施例中，第二驱动装置150和第一驱动装置140的行程方向也可以适当变化。

请参照图4，基座110上设置有第一槽111和第二槽112。容易理解的，第一驱动装置140和第二驱动装置150和安装于基座110的上表面，而吸附件120和推动件130位于基座110的下表面，第一槽111容许推动件130与第一驱动装置140相连，第二槽112容许吸附件120与第二驱动装置150相连。

第一槽111的槽长沿第一方向开设并大于推动件130的行程范围，第二槽112的槽长沿第二方向开设并大于吸附件120的行程范围。其中，第一方向即基准侧面3122的法线方向，第二方向即是第三面313的法线方向。

吸附件120和推动件130的数量均为多个，推动件130与吸附件120一一对应,第一驱动装置140用于驱动多个推动件130沿第一方向同步移动，第二驱动装置150用于驱动多个吸附件120沿第二方向同步移动。

以一个吸附件120和与其对应的推动件130为例:

请参照图2，吸附件120包括吸附件本体121、真空吸盘122和电磁气阀123，多个真空吸盘122布置在吸附件本体121的上料的表面，电磁气阀123安装于吸附件本体121的侧壁，吸附件本体121的内部具有气道，气道将多个真空吸盘122与电磁气阀123连通。

请参照图3，推动件130用于推动弹簧压块330向远离基准侧面3122的方向移动,推动件130包括推动件本体131和推动部132，推动部132位于推动件本体131的下部，推动部132用于向远离基准侧面3122的方向推动弹簧压块330。

请参照图3，可选地，电芯化成上料机构100还包括第一滑轨160、第二滑轨170、第一滑动板180和第二滑动板190，第一滑轨160和第二滑轨170固定于基座110，第一滑轨160沿第一方向延伸，第一滑动板180滑动配合于第一滑轨160，多个推动件130安装于第一滑动板180；第二滑轨170沿第二方向延伸，第二滑动板190滑动配合于第二滑轨170，多个吸附件120安装于第二滑动板190。

在本申请的一些实施例中，多个推动件本体131均安装于第一滑动板180，基座110的下表面设置有第一滑轨160，第一滑动板180可滑动地设置于第一滑轨160，第一滑动板180的上侧贯穿第一槽111与第二驱动装置150连接。在第一驱动装置140的驱动下，第一滑动板180带动多个推动件130沿着第一滑轨160同步移动。

多个吸附件120的上侧均安装于第二滑动板190，基座110的下表面设置有第二滑轨170，第二滑动板190可滑动地设置于第二滑轨170，第二滑动板190的上侧贯穿第二槽112并与第二驱动装置150相连。在第二驱动装置150的驱动下，第二滑动板190带动多个推动件130沿着第二滑轨170移动。

进一步地，一个吸附件120对应于一个推动件130并被构造为一个上料部191，一个上料部191用于一个电芯400的上料动作。

本申请第一方面实施例的电芯化成上料机构100通过多个上料部191能够实现批量地将多个电芯400放入多个主模腔312，提高了上料效率。

请参照图5，本申请第二方面实施例的上料机械手200，其执行端安装有本申请第一方面实施例中的电芯化成上料机构100，上料机械手200能够将电芯化成上料机构100。

上料机械手200包括机械手底座210和机械手本体220，机械手本体220又包括第一臂221、第二臂222、第三臂223和第四臂224。

其中，第一臂221竖向布置，第一臂221的底端固定安装于机械手底座210，上端第二臂222传动连接。第二臂222的一端与第一臂221可转动地连接，第二臂222的另一端与第三臂223连接，第二臂222能够相对于第一臂221水平转动。第三臂223的一端与第二臂222传动连接，另一端与第四臂224连接，第三臂223能够相对于第二臂222水平转动。

第四臂224为竖向气缸，第四臂224的上端安装于第三臂223，下端承载有电芯化成上料机构100的基座110。容易理解的，第四臂224能够驱动电芯化成上料机构100相对于第三臂223竖向移动。

请参照图5，本申请第三方面实施例的电芯化成工作台300，包括第二方面实施例中的上料机械手200、缓存台500、机架600和化成夹具700，上料机械手200用于将电芯400从缓存台500转移至化成夹具700，上料机械手200、缓存台500和化成夹具700均安装于机架600。

化成夹具700是电芯400进行化成测试的设备，化成夹具700上包括相对布置的第一层板310和第二层板320，第一层板310上设有主模腔312和弹簧压块330，主模腔312即是电芯容纳腔。

请参照图6和图8，在本申请的一些实施例中，第一层板310包括第一面311，第二层板320包括第二面321。第一面311设置有主模腔312，第二面321设置有副模腔322，第一面311和第二面321相对设置。

在丝杆的驱动下，第一层板310和第二层板320的第一面311与第二面321相互远离或者相互靠近至贴合，当第一面311与第二面321相互贴合时，主模腔312和副模腔322形成一个空腔，电芯400在空腔中的位置固定，空腔包括相对设置的第三面313和第四面323，第三面313和第四面323与电芯400的两个侧面贴合，以进行化成测试。

请参照图9，在本申请的一些实施例中，相对设置的第一层板310和第二层板320被构造为一个夹具单元350。

夹具单元350具有闭合状态和敞开状态，当夹具单元350处于闭合状态时，第一面311和第二面321相互贴合并形成空腔。当夹具单元350处于敞开状态时，第一面311和第二面321彼此远离并形成上料空间360，上料空间360容许上料部191携带一个电芯400插入第一层板310和第二层板320之间以将电芯400上料至主模腔312。

请参照图6和图10，具体而言，主模腔312包括底面3121和基准侧面3122，与基准侧面3122的另一侧设有弹簧压块330，底面3121用于放置电芯400，弹簧压块330具有朝向基准侧面3122移动的作用力以夹持位于主模腔312内的电芯400。弹簧压块330包括压紧件331和弹簧组件332,压紧件331包括第一抵接面3311和第二抵接面3312，其中，第一抵接面3311用于与电芯400抵接，第二抵接面3312用于与推动件130的推动部132抵接。弹簧组件332的一端连接于化成夹具700上，另一端与压紧件331连接并用于驱使压紧件331朝向基准侧面3122移动。

作为一种示例形式，弹簧组件332为两个弹簧；在其他实施例中，弹簧组件332也可以为其他形式的部件。

化成夹具700包括多个夹具单元350，即包括多个主模腔312，上料机械手200包括多个上料部191，上料机械手200通过多个上料部191可以批量地将多个电芯400一次放入多个主模腔312中，实现批量上料。在本申请的一些实施例中，上料机械手200包括五个上料部191，一次可以将五个电芯400上料至五个主模腔312中。

容易理解的，当上料部191的数量为多个时，相邻的两个上料部191之间的间距与相邻的两个主模腔312(敞开状态下)之间的间距相匹配。

在本申请的一些实施例中，为了实现主模腔312和副模腔322的精准配合，第一面311具有两个第一粗定位孔314和两个第一精定位孔315，第二面321具有两个第二粗定位销324和两个第二精定位销325。

当第一层板310和第二层板320相互靠近至贴合的过程中，两个第一粗定位孔314与两个第二粗定位销324配合以大致定位第一面311与第二面321的贴合精度，随后两个第一精定位孔315和两个第二精定位销325以提高第一面311与第二面321的贴合精度，使主模腔312和副模腔322高精度闭合。

容易理解的，第一粗定位孔314与第二粗定位销324的配合公差范围大于第一精定位孔315和第二精定位销325的配合公差范围。

缓存台500用于放置电芯400，缓存台500包括缓存腔510，上料机械手200用于将电芯400从缓存腔510取出并移动至主模腔312，使电芯400被承托于底面3121，并通过弹簧压块330与基准侧面3122配合来夹紧电芯400。

上料部191将电芯400上料至主模腔312的过程如下：

上料机械手200的第四臂224将基座110调整至上料空间360的上方，然后下降至上料空间360；

推动部132抵接于第二抵接面3312，电芯400被吸附于上料空间360的靠近主模腔312的一侧，电芯400的底侧与底面3121对齐，电芯400的一个侧面与基准侧面3122对齐，此时上料部191的推动件130和推动件130相对于基座110所具有的位置被定义为初始位置；

第一驱动装置140驱动推动件130沿第一方向远离基准侧面3122，从而推动压紧件331远离基准侧面3122，第一抵接面3311也远离基准侧面3122，从而使基准侧面3122与第一抵接面3311之间的间距大于电芯的长度；

第二驱动装置150驱动吸附件120沿第二方向靠近主模腔312，以将电芯400上料至主模腔312，电芯400的底侧承载于底面3121，一个侧面大致与基准侧面3122贴合；

电磁气阀123放气，使推动件130卸料，与电芯400分离；

第二驱动装置150驱动吸附件120沿第二方向远离主模腔312至初始位置；

上料机械手200的第四臂224驱动基座110向上移动，使上料部191离开上料空间360；

第一驱动装置140驱动推动件130在第一方向上移动以恢复至初始位置。

经上述上料过程后，电芯400被上料至主模腔312且被夹持于基准侧面3122和第一抵接面3311之间，并被承载于底面3121。

本申请第三方面实施例的电芯化成工作台300通过推动件130将弹簧压块330向远离基准侧面3122的一侧推开，然后将电芯400放入主模腔312，再松开弹簧压块330使其复位，从而将电芯400放入主模腔312并使其夹紧于基准侧面3122与弹簧压块330之间。夹具单元350的第一层板310和第二层板320相互靠近至闭合状态，副模腔322与主模腔312共同形成一个空腔，在该空腔内，第三面313和第四面323将电芯400夹持，从而使电芯400被固定于空腔中。

该电芯化成工作台300能够批量地将电芯400放入化成夹具700中的多个空腔中，提高了上料效率。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯化成上料机构，用于安装在上料机械手的执行端，其特征在于，所述电芯化成上料机构包括基座、用于吸附电芯的吸附件和用于作用于层板上的弹簧压块的推动件，所述推动件能够沿第一方向移动以使所述弹簧压块开夹，所述吸附件能够沿第二方向移动以使所述电芯进入层板上的电芯容纳腔。

2.根据权利要求1所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。

3.根据权利要求1所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述推动件和所述吸附件均为多个，所述推动件与所述吸附件一一对应，所述多个推动件能够沿第一方向同步移动，所述多个所述吸附件能够沿第二方向同步移动。

4.根据权利要求3所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述电芯化成上料机构还包括第一滑动板和第二滑动板，所述第一滑动板沿第一方向滑动连接于所述基座，多个所述推动件安装于所述第一滑动板；所述第二滑动板沿第二方向滑动连接于所述基座，多个所述吸附件安装于所述第二滑动板。

5.根据权利要求1所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述吸附件上设置有真空吸盘。

6.根据权利要求1所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述电芯化成上料机构还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置用于驱动所述推动件沿第一方向移动，所述第一驱动装置为气缸。

7.根据权利要求1所述的电芯化成上料机构，其特征在于，所述电芯化成上料机构还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置用于驱动所述吸附件沿第二方向移动，所述第二驱动装置为电机，所述电机通过丝杆螺母机构驱动所述吸附件移动。

8.一种上料机械手，其特征在于，所述上料机械手的执行端安装有权利要求1-7任一项所述的电芯化成上料机构。

9.一种电芯化成工作台，其特征在于，包括化成夹具、缓存台和如权利要求8所述的上料机械手，所述上料机械手用于从将所述电芯从所述缓存台转移至所述化成夹具上。

10.根据权利要求9所述的电芯化成工作台，所述化成夹具包括多个夹具单元，每个夹具单元包括相对设置的第一层板和第二层板，所述第一层板上设有电芯容纳腔和弹簧压块，所述弹簧压块用于将电芯定位在电芯容纳腔内，所述第一层板和所述第二层板中的一者上设有定位孔，另一者上设有定位销。

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